JP2805815B2 - Ｎｉ鉱石の溶融還元法 - Google Patents
Ｎｉ鉱石の溶融還元法Info
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は炭材を燃料または還元材として用い、Ni鉱
石を転炉型製錬炉炉内において溶融還元し、含Ni溶湯を
得る方法に関する。
石を転炉型製錬炉炉内において溶融還元し、含Ni溶湯を
得る方法に関する。
［従来の技術］ 従来、ステンレス鋼の溶製は、スクラップ、FeCr、Fe
Ni等の合金鉄または電解Ni等の原料を電気炉または転炉
で再溶解することにより行われていた。この方法による
と、ステンレス鋼の主要成分であるCr,Niは予め電気炉
等で還元された合金鉄を原料としており、高価な電気エ
ネルギーを使用しているため、経済的な方法ではない。
このような観点から、より経済的にステンレス鋼を製造
する方法としてCr源としてCr鉱石を用い、これを転炉ま
たはその他の製錬炉において溶融還元する方法が提案さ
れている。
Ni等の合金鉄または電解Ni等の原料を電気炉または転炉
で再溶解することにより行われていた。この方法による
と、ステンレス鋼の主要成分であるCr,Niは予め電気炉
等で還元された合金鉄を原料としており、高価な電気エ
ネルギーを使用しているため、経済的な方法ではない。
このような観点から、より経済的にステンレス鋼を製造
する方法としてCr源としてCr鉱石を用い、これを転炉ま
たはその他の製錬炉において溶融還元する方法が提案さ
れている。
一方、Ni源としての安価原料の使用は、FeNi溶解費の
低減を目的とした電気炉におけるFeNi溶湯の直接使用
（鉄と鋼、69（1983）7,p.59），転炉におけるニッケル
マットの溶融還元（特開昭58−104153）、あるいはニッ
ケル酸化物に炭材を混合して成形したものを加熱して予
備還元し、これを転炉型反応容器に装入して溶融還元す
る方法（特開昭60−36613）、さらにはニッケルオキサ
イドの利用（特開昭61−291911）がある。
低減を目的とした電気炉におけるFeNi溶湯の直接使用
（鉄と鋼、69（1983）7,p.59），転炉におけるニッケル
マットの溶融還元（特開昭58−104153）、あるいはニッ
ケル酸化物に炭材を混合して成形したものを加熱して予
備還元し、これを転炉型反応容器に装入して溶融還元す
る方法（特開昭60−36613）、さらにはニッケルオキサ
イドの利用（特開昭61−291911）がある。
［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、前述の引例は、いずれもNi鉱石を直接
製錬炉に装入して溶融還元するものではない。Ni鉱石
は、Ni成分が２〜３％と低く、Ni鉱石重量の約70％はス
ラグとなるので、溶融還元においては多量のスラグを発
生する。従って、所定のNi濃度の溶湯を得ようとする
と、多量のスラグを発生する。例えば、８％含Ni溶湯を
得る場合は溶湯Ｔ当たり２〜3Tのスラグが発生する。こ
れに伴って、 溶融還元の工程で還元材、または熱源として装入さ
れる酸素、炭材により発生する反応ガスによってスロッ
ピングが発生し易く、定常的な操業が困難となり、操業
が不安定となる虞があり、さらには、 スロッピングに伴う設備機器の損傷、 スロッピングに伴うNi歩留の低下、 が顕著になる。
製錬炉に装入して溶融還元するものではない。Ni鉱石
は、Ni成分が２〜３％と低く、Ni鉱石重量の約70％はス
ラグとなるので、溶融還元においては多量のスラグを発
生する。従って、所定のNi濃度の溶湯を得ようとする
と、多量のスラグを発生する。例えば、８％含Ni溶湯を
得る場合は溶湯Ｔ当たり２〜3Tのスラグが発生する。こ
れに伴って、 溶融還元の工程で還元材、または熱源として装入さ
れる酸素、炭材により発生する反応ガスによってスロッ
ピングが発生し易く、定常的な操業が困難となり、操業
が不安定となる虞があり、さらには、 スロッピングに伴う設備機器の損傷、 スロッピングに伴うNi歩留の低下、 が顕著になる。
こうした問題があるため、前述の引例では、Ni源とし
てNi鉱石を直接製錬炉に装入せず、何らかの予備処理を
して含有Ni成分の割合を増加させたものを用いている。
てNi鉱石を直接製錬炉に装入せず、何らかの予備処理を
して含有Ni成分の割合を増加させたものを用いている。
本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、多量の
スラグの発生にも拘らず、安定した操業を行うことが出
来、スロッピングに伴う設備機器の損傷、Ni歩留の低下
等の問題が解消できるNi鉱石の溶融還元法を提供しよう
とするものである。
スラグの発生にも拘らず、安定した操業を行うことが出
来、スロッピングに伴う設備機器の損傷、Ni歩留の低下
等の問題が解消できるNi鉱石の溶融還元法を提供しよう
とするものである。
［課題を解決するための手段、作用］ 本発明によるNi鉱石の溶融還元法は、Ni鉱石を炭材と
ともに転炉型製錬炉に装入し、脱炭用および２次燃焼用
ノズルを有する上吹き酸素ランスから酸素を吹き込むと
ともに、該製錬炉の炉底に設けられた底吹き羽口および
／または側壁に設けられた横吹き羽口から撹拌ガスを吹
き込んでNi鉱石を溶融還元する方法であって、Ni鉱石を
溶融還元するとき、撹拌用ガス量を0.3Nm3/min.T以上、
3.0Nm3/min.T以下とすること、およびスラグ中のFe成分
（Ｔ−Fe）を20％以下とすることを特徴とする。
ともに転炉型製錬炉に装入し、脱炭用および２次燃焼用
ノズルを有する上吹き酸素ランスから酸素を吹き込むと
ともに、該製錬炉の炉底に設けられた底吹き羽口および
／または側壁に設けられた横吹き羽口から撹拌ガスを吹
き込んでNi鉱石を溶融還元する方法であって、Ni鉱石を
溶融還元するとき、撹拌用ガス量を0.3Nm3/min.T以上、
3.0Nm3/min.T以下とすること、およびスラグ中のFe成分
（Ｔ−Fe）を20％以下とすることを特徴とする。
溶湯中の［Ｃ］は、脱炭用酸素によってCOガスとなっ
て脱炭されるが、このCOガスは２次燃焼用酸素によって
CO2ガスとなる。この脱炭および２次燃焼の反応熱が溶
融還元の主たる熱源であるが、撹拌用の底吹きガスの吹
き込みによって、溶湯およびスラグの撹拌が強化され、
上記酸化反応が促進される。また、スラグ中のFeOが多
い、即ちスラグ中のFe成分（Ｔ−Fe）が多いと、スラグ
中のガスが抜け難くなり、スラグボリュームが増加し
て、スロッピングが生じ易くなるという関係があるの
で、上記のようにスラグ中のFe成分（Ｔ−Fe）を下げる
とスラグ中のガスが抜け易くなり、スロッピングを低減
することができる。
て脱炭されるが、このCOガスは２次燃焼用酸素によって
CO2ガスとなる。この脱炭および２次燃焼の反応熱が溶
融還元の主たる熱源であるが、撹拌用の底吹きガスの吹
き込みによって、溶湯およびスラグの撹拌が強化され、
上記酸化反応が促進される。また、スラグ中のFeOが多
い、即ちスラグ中のFe成分（Ｔ−Fe）が多いと、スラグ
中のガスが抜け難くなり、スラグボリュームが増加し
て、スロッピングが生じ易くなるという関係があるの
で、上記のようにスラグ中のFe成分（Ｔ−Fe）を下げる
とスラグ中のガスが抜け易くなり、スロッピングを低減
することができる。
［実施例］ 添付の図面を参照しながら、本発明の実施例について
説明する。第１図は本実施例の製錬炉10で、図中、21は
上吹き酸素ランス、22は脱炭用ノズル、23は２次燃焼用
ノズル、24は底吹き羽口、11は溶解したメタルである溶
湯、12はスラグ層、25は原料であるNi鉱石、炭材または
造滓剤を製錬炉10に投入するためのホッパ、26は撹拌ガ
スを供給する供給管である。
説明する。第１図は本実施例の製錬炉10で、図中、21は
上吹き酸素ランス、22は脱炭用ノズル、23は２次燃焼用
ノズル、24は底吹き羽口、11は溶解したメタルである溶
湯、12はスラグ層、25は原料であるNi鉱石、炭材または
造滓剤を製錬炉10に投入するためのホッパ、26は撹拌ガ
スを供給する供給管である。
以上のように構成された製錬炉により、Ni鉱石を溶融
還元して、所定量のNiを含む溶銑を得る方法について説
明する。最初に溶銑を製錬炉10に装入し、次いで、炭材
を装入して上吹き酸素ランス21から送酸し、溶湯11を15
00℃程度に昇温した後、Ni鉱石の製錬炉１への投入を開
始する。底吹き羽口24からの撹拌ガスの吹き込みは、底
吹き羽口24が溶銑により閉塞されないように、溶銑を製
錬炉10へ装入したときから行ない、必要に応じてその吹
き込み量を増大する。装入されたNi鉱石は溶湯中のＣに
よって還元される。溶解の熱エネルギーは炭材の酸素に
よる燃焼すなわちＣ→CO,CO→CO2の反応によって供給さ
れる。脱炭用ノズル22から送酸される酸素は主として浴
湯中の炭素［Ｃ］と反応してCOとなり、２次燃焼用ノズ
ル23から送酸された酸素は前記COと反応してCO2とな
る。上記の２つのノズル22、23を設けたことにより、２
次燃焼比率が向上する。
還元して、所定量のNiを含む溶銑を得る方法について説
明する。最初に溶銑を製錬炉10に装入し、次いで、炭材
を装入して上吹き酸素ランス21から送酸し、溶湯11を15
00℃程度に昇温した後、Ni鉱石の製錬炉１への投入を開
始する。底吹き羽口24からの撹拌ガスの吹き込みは、底
吹き羽口24が溶銑により閉塞されないように、溶銑を製
錬炉10へ装入したときから行ない、必要に応じてその吹
き込み量を増大する。装入されたNi鉱石は溶湯中のＣに
よって還元される。溶解の熱エネルギーは炭材の酸素に
よる燃焼すなわちＣ→CO,CO→CO2の反応によって供給さ
れる。脱炭用ノズル22から送酸される酸素は主として浴
湯中の炭素［Ｃ］と反応してCOとなり、２次燃焼用ノズ
ル23から送酸された酸素は前記COと反応してCO2とな
る。上記の２つのノズル22、23を設けたことにより、２
次燃焼比率が向上する。
一般的に使用されるNi鉱石に含まれるFe、Niのメタル
酸化物は30％程度で、その内Ni成分は２〜３％程度であ
る。その他の70％はスラグ分である。スラグにはNi鉱石
によるものの他、炭材等のスラグ分が加わって、Ni鉱石
重量の約８割がスラグになる。したがって、Ni成分８％
程度の浴湯を得るには溶銑トン当たり、２〜3tのスラグ
が生成する。スラグの見掛け密度は、それに含まれるCO
またはCO2ガスによって0.5乃至1.5程度てあるから、そ
の容積は溶湯に比して約20倍にも達する。発生するCOま
たはCO2ガス量が多い場合はスロッピングが生じ、安定
な操業が阻害され、操業の中断または設備機器の損傷、
またはスロッピングに伴う地金流出によるNi歩留低下の
虞がある。
酸化物は30％程度で、その内Ni成分は２〜３％程度であ
る。その他の70％はスラグ分である。スラグにはNi鉱石
によるものの他、炭材等のスラグ分が加わって、Ni鉱石
重量の約８割がスラグになる。したがって、Ni成分８％
程度の浴湯を得るには溶銑トン当たり、２〜3tのスラグ
が生成する。スラグの見掛け密度は、それに含まれるCO
またはCO2ガスによって0.5乃至1.5程度てあるから、そ
の容積は溶湯に比して約20倍にも達する。発生するCOま
たはCO2ガス量が多い場合はスロッピングが生じ、安定
な操業が阻害され、操業の中断または設備機器の損傷、
またはスロッピングに伴う地金流出によるNi歩留低下の
虞がある。
こうした観点から本発明者らはスロッピングの発生要
因について検討した。
因について検討した。
第２図は底吹きガス量とスロッピングの発生頻度との
関係を示すグラフ図である。このときの試験条件は、製
錬炉の溶湯重量は5t、溶湯中の炭素［Ｃ］は１〜２％、
送酸量は脱炭用、２次燃焼用の両方の送酸量の合計で2,
500Nm3/Hr、比スラグ量Ｓは溶湯1T当たり1T（Ｓの単位
を以下、T/HMTで表す）である。この図に示す通り、底
吹きガス量が0.30Nm3/min.T以上であればスロッピング
は発生しない。この例では底吹きガスのみを使用した
が、横吹きガスを合わせて使用した場合も、その合計が
0.30Nm3/min.T以上であればスロッピングは発生しな
い。上限は3.0Nm3/min.T程度でこれ以上では撹拌効果が
頭打ちになり、生産コストの点からも不利であり、また
スラグ中のガスのホールドアップが多くなって、スロッ
ピングの発生の虞がある。
関係を示すグラフ図である。このときの試験条件は、製
錬炉の溶湯重量は5t、溶湯中の炭素［Ｃ］は１〜２％、
送酸量は脱炭用、２次燃焼用の両方の送酸量の合計で2,
500Nm3/Hr、比スラグ量Ｓは溶湯1T当たり1T（Ｓの単位
を以下、T/HMTで表す）である。この図に示す通り、底
吹きガス量が0.30Nm3/min.T以上であればスロッピング
は発生しない。この例では底吹きガスのみを使用した
が、横吹きガスを合わせて使用した場合も、その合計が
0.30Nm3/min.T以上であればスロッピングは発生しな
い。上限は3.0Nm3/min.T程度でこれ以上では撹拌効果が
頭打ちになり、生産コストの点からも不利であり、また
スラグ中のガスのホールドアップが多くなって、スロッ
ピングの発生の虞がある。
第３図はスラグ中のFe成分（Ｔ−Fe）とスロッピング
の発生頻度との関係を示すグラフ図である。この図から
解るようにスラグ中のFe成分（Ｔ−Fe）が20％を越える
と急激にスロッピングの発生頻度が増大する。
の発生頻度との関係を示すグラフ図である。この図から
解るようにスラグ中のFe成分（Ｔ−Fe）が20％を越える
と急激にスロッピングの発生頻度が増大する。
また、Ni源として工業的に使用できるNi鉱石の主脈石
成分は、その産地によって多少ことなるが、FeO（12〜2
0％）,SiO2（35〜45％）,MgO（17〜25％）であるので、
FeO−SiO2−MgOの３元系状態図により、その溶融温度は
1500℃であることが判る。したがって、スラグ温度を前
記溶融温度1500℃以上とすれば、造滓剤を使用せずにNi
鉱石の溶融還元を行うことができる。造滓剤を使用しな
ければ、当然その分スラグが減少し、スロッピング発生
頻度が低減される。しかし、1750℃を越えると製錬炉を
構成する耐火材が問題となる。
成分は、その産地によって多少ことなるが、FeO（12〜2
0％）,SiO2（35〜45％）,MgO（17〜25％）であるので、
FeO−SiO2−MgOの３元系状態図により、その溶融温度は
1500℃であることが判る。したがって、スラグ温度を前
記溶融温度1500℃以上とすれば、造滓剤を使用せずにNi
鉱石の溶融還元を行うことができる。造滓剤を使用しな
ければ、当然その分スラグが減少し、スロッピング発生
頻度が低減される。しかし、1750℃を越えると製錬炉を
構成する耐火材が問題となる。
第４図は以上の結果をふまえて、好ましい操業の実施
例を具体的に示すものである。この実施例においては、
２次燃焼比率は0.3以上、溶湯中の［Ｃ］は３〜４％で
一定としてある。この図は共通の横軸に時間をとり、縦
軸には、操業工程、溶湯の温度、全体の送酸量、
，はそれぞれNi鉱石、炭材であるコークスの装入
量、比スラグ量および溶湯量、および溶湯中のNi成
分を示したグラフ図である。ここで、〜は第４図の
No.1〜７に対応する数字である。
例を具体的に示すものである。この実施例においては、
２次燃焼比率は0.3以上、溶湯中の［Ｃ］は３〜４％で
一定としてある。この図は共通の横軸に時間をとり、縦
軸には、操業工程、溶湯の温度、全体の送酸量、
，はそれぞれNi鉱石、炭材であるコークスの装入
量、比スラグ量および溶湯量、および溶湯中のNi成
分を示したグラフ図である。ここで、〜は第４図の
No.1〜７に対応する数字である。
操業工程では最初に3.1tの溶銑が装入され、続いて
Ni鉱石の溶融還元と排滓が３回繰り返される。溶湯の温
度は溶銑の装入後、直ちにコークスの投入，送酸
、が行われて昇温される。Ni鉱石の装入は，溶湯温
度が上昇して1500℃を超えたところで行われる。送酸量
、Ni鉱石、およびコークスの装入量のグラフで平
坦な部分は、それぞれ2900Nm3/Hr、120kg/min、50kg/mi
nである。
Ni鉱石の溶融還元と排滓が３回繰り返される。溶湯の温
度は溶銑の装入後、直ちにコークスの投入，送酸
、が行われて昇温される。Ni鉱石の装入は，溶湯温
度が上昇して1500℃を超えたところで行われる。送酸量
、Ni鉱石、およびコークスの装入量のグラフで平
坦な部分は、それぞれ2900Nm3/Hr、120kg/min、50kg/mi
nである。
比スラグ量Ｓは当然排滓の都度低下されるが、その
ピークの値は図中に示されてある通り、0.8T/HMT1.1T/H
MTである。製錬炉内の溶湯量はNi鉱石が溶融還元され
てNiまたはFeが溶湯中に加わり、当初の3.1Tに対して最
終的に5.9Tになった。また、溶湯中のNi成分は、１回
目の排滓時に4.5％Niの高含Ni溶湯が得られ、３回のNi
鉱石の装入で、溶湯中のNi成分は8.15％であった。
ピークの値は図中に示されてある通り、0.8T/HMT1.1T/H
MTである。製錬炉内の溶湯量はNi鉱石が溶融還元され
てNiまたはFeが溶湯中に加わり、当初の3.1Tに対して最
終的に5.9Tになった。また、溶湯中のNi成分は、１回
目の排滓時に4.5％Niの高含Ni溶湯が得られ、３回のNi
鉱石の装入で、溶湯中のNi成分は8.15％であった。
［発明の効果］ 本発明によれば、溶銑、Ni鉱石、炭材等の原料が装入
された製錬炉に脱炭用、２次燃焼用の酸素を吹き込み、
炉底または炉壁から撹拌ガスを吹き込んで、撹拌用ガス
量を0.3Nm3/min.T乃至3.0Nm3/min.Tとし、さらにスラグ
中のFe成分（Ｔ−Fe）を20％以下とするので、スロッピ
ングが低減され、操業の不安定を解消することができ
る。
された製錬炉に脱炭用、２次燃焼用の酸素を吹き込み、
炉底または炉壁から撹拌ガスを吹き込んで、撹拌用ガス
量を0.3Nm3/min.T乃至3.0Nm3/min.Tとし、さらにスラグ
中のFe成分（Ｔ−Fe）を20％以下とするので、スロッピ
ングが低減され、操業の不安定を解消することができ
る。
第１図は本実施例に用いた製錬炉の縦断面図、第２図は
底吹きガス量とスロッピング発生頻度との関係を示すグ
ラフ図、第３図は（Ｔ−Fe）とスロッピング発生頻度と
の関係を示すグラフ図、第４図は好ましい操業の実施例
について操業パラメターの時間に対する変化を示したグ
ラフ図である。 10……製錬炉、11……溶湯、12……スラグ層、21……上
吹き酸素ランス、22……脱炭用ノズル、23……２次燃焼
用ノズル、24……底吹き羽口、25……ホッパ。
底吹きガス量とスロッピング発生頻度との関係を示すグ
ラフ図、第３図は（Ｔ−Fe）とスロッピング発生頻度と
の関係を示すグラフ図、第４図は好ましい操業の実施例
について操業パラメターの時間に対する変化を示したグ
ラフ図である。 10……製錬炉、11……溶湯、12……スラグ層、21……上
吹き酸素ランス、22……脱炭用ノズル、23……２次燃焼
用ノズル、24……底吹き羽口、25……ホッパ。
Claims (2)
- 【請求項１】Ni鉱石を炭材とともに転炉型製錬炉に装入
し、脱炭用および２次燃焼用ノズルを有する上吹き酸素
ランスから酸素を吹き込むとともに、該製錬炉に設けら
れた底吹き羽口および／または横吹き羽口から撹拌ガス
を吹き込んでNi鉱石を溶融還元する方法であって、Ni鉱
石を溶融還元するとき、撹拌用ガスを0.3Nm3/min.T乃至
3.0Nm3/min.Tとすること、およびスラグ中のFe成分（Ｔ
−Ｆ−ｅ）を20％以下とすること、を特徴とするNi鉱石
の溶融還元法。 - 【請求項２】Ni鉱石を溶融還元するとき、スラグ温度を
1500℃乃至1750℃とすることを特徴とする請求項１に記
載のNi鉱石の溶融還元法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1098151A JP2805815B2 (ja) | 1989-04-18 | 1989-04-18 | Ｎｉ鉱石の溶融還元法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1098151A JP2805815B2 (ja) | 1989-04-18 | 1989-04-18 | Ｎｉ鉱石の溶融還元法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02274824A JPH02274824A (ja) | 1990-11-09 |
| JP2805815B2 true JP2805815B2 (ja) | 1998-09-30 |
Family
ID=14212170
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1098151A Expired - Fee Related JP2805815B2 (ja) | 1989-04-18 | 1989-04-18 | Ｎｉ鉱石の溶融還元法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2805815B2 (ja) |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6036613A (ja) * | 1983-08-06 | 1985-02-25 | Nippon Steel Corp | 含ニツケルステンレス素溶鋼の製造方法 |
| JPS6227514A (ja) * | 1985-07-30 | 1987-02-05 | Nippon Steel Corp | 酸化物の溶融還元製練法 |
-
1989
- 1989-04-18 JP JP1098151A patent/JP2805815B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02274824A (ja) | 1990-11-09 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |