JP3162706B2

JP3162706B2 - 溶融バスリアクターを用いるフェロアロイの製造

Info

Publication number: JP3162706B2
Application number: JP50786790A
Authority: JP
Inventors: バターハム、ロビン・ジョン; グラント、ロデリック・マックファーソン; ハップ、ジェイムズ・ヴィンセント; スィーレ、グレン・アシュレイ
Original assignee: シーアールエイ・サービシーズ・リミテッド
Priority date: 1989-06-02
Filing date: 1990-05-30
Publication date: 2001-05-08
Anticipated expiration: 2016-05-08
Also published as: AU5678090A; EP0474703A4; AU628987B2; TR26088A; DE69010901D1; ZA909149B; JPH04505640A; CN1047704A; BR9007369A; EP0474703A1; CA2046928C; ES2060171T3; KR920701498A; RU2125112C1; DE69010901T2; ATE108835T1; US5302184A; WO1990015165A1; HU905250D0; KR100194133B1

Description

【発明の詳細な説明】発明の分野本発明は溶融バスリアクターに融剤及び固体炭質還元
剤とともに合金化金属含有鉱石を添加することによるい
くつかのフェロアロイの製造に関する。本発明は、又、
酸化及び還元純化操作によるフェロアロイの合金化金属
対鉄比の向上をもたらす。

本明細書において、用語「フェロアロイ」はクロム
鉄、マンガン鉄、ニッケル鉄及びバナジン鉄を言う。用
語「合金化（alloying metal）は、用語「合金化金属
含有鉱石」及び「合金化金属含有材料」が持っているよ
うに、対応する意味、すなわち、クロム、マンガン、ニ
ッケル及びバナジウムを有する。後者の、より広範な用
語は、合金化金属含有鉱石又は縮濃物或いは予熱合金化
金属含有鉱石又は濃縮物或いは予熱及び予備還元合金化
金属含有鉱石又は濃縮物を含む。好ましい合金化金属は
クロムであって、本発明を例示するために詳細な説明で
はクロムについて述べる。

発明の背景クロム鉄又はチャージ（charge）クロムを製造する従
来の工業的方法はサブマージアーク電気炉中である。ク
ロム鉱、還元剤及び融剤を連続的に溶鉱炉に仕込む。微
細仕込材料は炉操作を困難にして大きなクロム損失とな
り得る。従って、微細仕込材料は避けるか、炉への装入
前に集塊化する。所望により鉱石及び還元剤の集塊は電
気炉に仕込む前に予熱及び／又は予備還元できる。微細
仕込材料は、それらを例えばペレット化又は高温溶融に
より初めに集塊とした場合、用いることができる。

電気溶鉱炉においては、エネルギーは充填物に沈めた
炭素電極を経て供給される。鉱石と炉の深くの炭素の反
応から得られるガスは上方に流れて炉の充填物（furnac
e charge）の最上部から放たれる。

しばしば炉頂上は電極及び充填物伝達用の開口を有す
る水冷却カバーで覆われる。カバーは生ずるガスの集収
を可能にする。このガスの多くは一酸化炭素からなり、
次いでこれは燃料として用いることができる。ある装置
では、炉頂上は覆わないままで、ガスは表面で燃える。

仕込材料の正確な定量と割合は炉の操作を成功させる
のに不可欠である。反応帯上の仕込材料は生成ガスが流
れるよう多孔性であるべきである。さらに仕込材料は橋
かけなく炉に自由に降下できるような方法でつり合いが
取れ、供給されるべきである。大きすぎる粒子サイズ又
は粒子サイズのばらつきすぎている仕込混合物はそれら
が入手し難く、炉へのチャージ及び橋かけ問題を起こす
ので、一般に用いない。それらはまた、より大きな電気
抵抗を生じ得る。しかしながら仕込混合中の粒子サイズ
が小さすぎても、ガスエントレインメイト、低床有孔性
及び混合橋かけによるロスにつながり得る。

液体鉱滓及び合金生成物は出銑口を経由して連続的又
は断続的に炉から排液する。鉱滓は受取瓶のデカンテー
ション、浮き滓取り又は底部タッピングにより合金から
分離しうる。クロム鉄生成物は次いでチル鋳型に入れ
る。

このクロム鉄製造法はほとんど普及する一方、幾つか
の不利益が存在する。第一に、製錬工程のほとんどの又
は全てのエネルギー要求は、エネルギーの不経済な形で
ある電気により供給される。第二に必要な還元剤はコー
クスの使用によりもたらされる。コークスは値段の高い
還元剤で、粘結炭の世界的供給が使い果たされ、ますま
す厳しい環境規制がコークス炉器具の操作になされてい
るので、得るのがますます困難になって来ている。第三
に仕込材料の粒子サイズ限定によって、より安い微小粒
径の鉱石仕込材料の直接使用が不可能である。

新しく出現した（クロム鉄を含む）フェロアロイの製
造の別の技術はプラズマ炭熱（carbothermic）製錬還元
である。この方法はサブマージアーク炉法よりも多くの
利点を有する。

・微細粒径材料が好ましい仕込材料である。

・還元剤は粘結炭微粉である必要はなく、又は粉コーク
スが適当である。

・均一で調和した仕込材料特性は必然的でない。

・鉱滓組成物は、電気抵抗性から独立して選択でき、鉱
滓に対する合金金属のロスを最少にする鉱滓組成物で操
作できる。

・工程は仕込材料特性を指示するほど鋭敏でないので、
工程調節が非常に改良される、そして・プラズマ炉は低音レベルで操作される。

しかしながら、これらの利点にもかかわらず、プラズ
マ製錬工程は、全ての製錬エネルギー要求が高値な電気
の形で供給されるという重大な不利を招く。

クロム鉄合金を製造する価格を減少する努力におい
て、電気の形で製錬用エネルギー供給を避ける多くの方
法が提案されて来た。

米国特許第4,565,574号（日本鋼管株式会社）におい
て、製錬還元による高クロム合金の製造方法が開示され
ている。この方法において、粉末コークス及びクロム含
有鉱石をペレット化し乾燥している。次いでペレットを
ロータリーキルンに装入し、そこでそれらを加熱し、部
分的に還元する。さらにコークスと石炭石融剤をロータ
リーキルンの途中で加えてペレットの還元を改良し、コ
ークスを予熱し、そして石炭石をか焼する。

日本鋼管特許によればロータリーキルン内の最高温度
は1400℃以上に保たれる。流出で、予備還元ペレット、
コークス及び融剤はキルンから製錬還元炉の頂上にシュ
ートを落とす。この炉は、形が通常の製鉄転炉に類似し
ている。炉は、典型的には、プロパンで保護された、酸
素供給用の四つの底面吹風羽口を有し、一方、酸素の大
部分は、やり状の装置を通ってバス上に導入される。鉱
滓と金属相の温度及びこれらの相内の酸化のレベルの調
節を維持するため、バスの上と下の両方に酸素を吹き、
一方同時にコークスを製錬還元容器の頂上から鉱滓内に
注入することが必要である。

鉱石の製錬はバッチ式に二段階で進行する。初めに15
80ないし1630℃の転炉温度で、予熱、予備還元したペレ
ット、コークス及び融剤を容器に装入し、一方、頂上と
底部に酸素を吹き込む。次いで第二段階は、鉱石または
融剤を装入しない場合、酸素添加は、次第に減少して鉱
滓のクロム含量を最少にする。しかしながら、鉱滓及び
金属相の酸化の段階を調節するために、この第二段階で
コークスを依然として容器に添加しなければならない。
次いで鉱滓及び金属を容器から分離する。

用いた炭質材料とコークスを良好に利用するために、
頭上の酸素導入のやり状装置を働かした浴を残して、少
くとも30％の可燃性ガスを燃やすことが必要である。し
かしながら50％以上の燃焼レベルは生ずるSO_X及びNO_Xの
量から望ましくない。

さらに米国特許第4565574号の明細書は、「過酷な撹
拌」の必要を示唆しているが、撹拌強度の上限は、バス
ランニングが低下する割合により決定する。高撹拌強度
で、スラグの撹拌はライニング低下に寄与する。撹拌強
度は、バスの温度が均一である場合、最適となる。

クロム含有鉱石を頂上及び底部吹出し転炉中溶融鉄の
バスに装入する他の方法が知られている（日本特許58−
117852住友金属工業）。微細クロム鉱石、融剤及び塊コ
ークスを溶融物の表面に落とし、一方、酸素は頂上のや
り状道具を経てゆるやかに吹き込む。鉱滓表面に浮いて
いるコークスは、この酸素で部分的に燃焼し、残りのコ
ークスは、側面吹出しノズルを通して導入される酸素及
び窒素により及び底面吹出し窒素により起こる撹拌によ
って鉱滓に引き入れられる。注入されたガスから生ずる
循環で熱を鉱滓と金属に移動し、コークスは鉱滓内の酸
化クロムを還元する。

該固体仕込材料を溶融期間の持続の間、転炉に装入す
る。次いで最終還元期間が続き、その間、固体は装入さ
れず、酸素がバスの表面にのみ導入される。この最終還
元は鉱滓のクロム含量を下げて20−32％クロムのステン
レススチール級クロム合金を与える。

この方法は、電気エネルギーによる溶融を避け、微細
粒鉱石を使用できるけれども、塊コークスを必要とし、
各バッチは溶融鉄の仕込みを必要とする。さらに、それ
は低クロム合金の製造にのみ適している。方法はチャー
ジクロム特性フェロアロイを生産しない。

微細クロム含有鉱石を所望により予備還元し次いで空
気又は酸素強化空気により堅炉に仕込むという他の方法
も知られている（日本特許59−107011カワサキ）。塊の
コークスを固体還元材料として用いて頂上から堅炉に仕
込む。注入鉱石は、それを経て注入される羽口の前で溶
け、コークス床を経て滴下するにつれて金属に還元され
る。溶鉱炉熱還元帯は、鉱石注入羽口下に位置する羽口
の第二列を経て堅炉にコークスと酸素含有ガスを注入す
ることにより増加する。

鉱滓及びフェロアロイは溶鉱炉の基石から出す。鉱滓
は0.6％以下のクロム含量と報告され、８ないし50％ク
ロムを含む金属が得られた。一方、この工程も溶融のた
めの電気エネルギーの使用を避けるが、依然として塊コ
ークスの使用に依存している。

一般的に云って、先行技術方法には大きな問題があ
る。これらは、・微細粒の鉱石を直接使用することの困難性・高価なコークスの必要・溶融のための高価な電気エネルギーの使用・鉱滓及び金属相の酸化の状態の同時調節、及び・製錬器内での化学エネルギー（還元潜在力）及び生成
ガスの顕熱の限定使用を含む。

ある先行技術方法は上記問題のいくつかに特別に解決
がみられるが、上述の先行技術方法も本発明により達せ
られた程度まで上記の問題の全てを同時に解決していな
い。

先行技術において、主に鉄、酸化鉄及び鉱滓形成材料
を含み、酸化鉄を直接鉄に還元できる溶融バスを形成す
ることが知られている。一つの既知方法では、エネルギ
ー源は炭質材料、運搬ガス及び保護ガスをバス中に注入
することにより供給する。少なくとも一部の燃料は燃焼
する。生成する反応ガスは、バスを撹拌し、溶融材料を
バスからバスのレベルの上の変移帯に導入する。酸素含
有ガスは、噴出物又は噴出物類の形でバス上の場所に注
入する。注入ガスはバスから放出された反応ガスと燃焼
する。生成したガスは、変移帯内の融溶材料に当たり、
これにより後燃焼により生じたエネルギーは変移帯内の
溶融材料に転移する。

本発明の目的は、例えばクロム含有材料などの合金化
金属含有材料から、粗製ステンレススチール又はチャー
ジクロム特性フェロアロイのいずれかへのバス製錬の方
法を提供するものであり、この方法は、溶融の電気エネ
ルギーの使用を回避し、塊又は集塊合金化金属含有材料
を必要としない。

さらに本発明の目的は、コークスの要求を減少するか
除くことである。

さらに本発明の目的は製錬炉内での生成ガスの化学エ
ネルギー及び顕熱のより大きな使用をなすことである。

さらに本発明の目的は、鉱滓及び金属相の酸化の状態
の良好な調節を提供することである。

発明の要約驚くべきことに、上述した主に鉄を含む型の溶融バス
は、以下に記述する本発明による方法によって、フェロ
アロイ、例えばクロム鉄の製造に使用するのに適合でき
ることが見出された。

微細径合金化金属含有材料は、いかなる形の仕込材料
集塊も必要とすることなく溶融バス中で処理できること
が見出された。

合金化金属含有材料の製錬還元に十分な還元環境がコ
ークスの要求を減少又は除去を伴って達成できることも
見出された。

本発明による方法の他の発明態様は、合金化金属含有
材料の製錬が、電気の必要を避けたバス製錬方法で可能
であることである。

本発明の方法の一態様の発明的様相は、鉱滓又は金属
相へのクロムの移行を方向づけるための溶融バスの酸素
潜在力の調節が容易であることである。融剤もこの関係
に用いうる。

本発明の方法は又、製錬器内での生成ガスの化学エネ
ルギー及び顕熱のより大きな使用の結果としてエネルギ
ーの有意な節約を与える。

従って、本発明は以下の段階を含むフェロアロイの製
造法を提供する。

（ａ）合金化金属含有材料及び融剤を調節した速度で、
鉄を含むか鉄含有材料から誘導される溶融材料を含有す
るバスに注入し、（ｂ）酸素含有ガス及び炭質材料を調節した速度でバス
に又はバス上のスペースに又は両方に注入し、（ｃ）ガスをバスに注入して、バス内に形成する反応ガ
ス類がバスのすぐ上で変移帯を形成するのを助け、当該
変移帯はガス及び反応ガス類によりバスから発射された
溶融材料を含むものであり、（ｄ）合金化金属含有材料、融剤、酸素含有ガス及び炭
質材料の注入の速度を調節して合金化金属含有材料及び
融剤のバスへの速やかな混入を達成し、かつ、バス内の
酸化／還元環境を調節し、（ｅ）合金化金属を還元して金属相に移行させるか、又
は酸化して鉱滓相に移行させる、および（ｆ）合金化金属を含む相を回収する。

合金化金属含有鉱滓は後で記載するようにさらに処理
されて、合金化金属合金を生成する。

本発明の方法は溶融バスに微細径の合金化金属含有材
料を混入できる。

本明細書において用語「溶融バス」は、主として鉄を
含む金属相、および通常、鉱滓相を有する溶融バスを云
う。

本明細書において用語「炭質材料」は、燃焼できて適
当に高温を生じ、無煙炭、瀝青炭又は亜瀝青炭、粘結炭
又は一般炭、亜炭又は褐炭、重油残渣及び天然ガスを含
む全ての炭素基源材料を云う。亜炭又は褐炭はオースト
ラリア特許第561686号及び出願第5259086号及び第52422
/86に開示される方法を用いて付加剤をしみ込ませう
る。

本発明の方法はコークス又は木炭を必要としない一
方、コークス又は木炭を炭質材料として用いると方法は
完全に十分に作動することに注意すべきである。木炭か
ら誘導された亜炭及び褐炭はこのカテゴリーに含まれう
る。付加剤がしみ込んだ亜炭又は褐炭生成物から木炭を
製造する方法は、オーストラリア特許出願第52234/86に
開示される。

本発明の方法は、ある割合の合金化金属含有小片及び
／又は植物粉末をバスに加える場合を含むことに注意す
べきである。集塊合金化金属含有材料又は合金化金属含
有材料の複合物及び還元剤も加える。

本明細書において、用語「酸素含有ガス」は純粋酸素
及び空気と酸素強化空気を含む酸素含有ガスを云う。

用いたコークスの高度のエネルギー能力がバス内に含
まれる金属又は鉱滓相を再酸化することなく燃焼後の熱
の多くを溶融バスに返す方法でバス上に、すなわち溶融
バスに残存している可燃性ガスを燃焼することにより得
られることは注目に値する。

詳細な説明合金化金属含有材料は、製錬器の頂を経て注入するこ
とにより、或いはバス表面下の羽口を経て又はバス表面
の頂及び下の両方を経て注入することにより溶融バスに
導入する。頂を経る注入は、酸素含有ガスを収容するの
に用いたと同じ羽口又は羽口類を経てできる。同様に全
ての必要な融剤と全ての炭質材料が同様の手段で注入で
きる。チャージ材料が熱い場合、頂上羽口又は羽口類を
経て注入することは特に有益であることが判った。

酸素含有ガスは溶融バス上のスペースに注入する。し
かしながら酸素含有ガスも又、炭質材料との反応による
迅速還元を促進するため溶融バスに注入した場合、たと
えば天然ガスで冷去し、被覆することにより過酷な環境
を食い止めるのに適応される羽口を経て注入すべきであ
る。空気を酸素含有ガスとして用いる場合、過剰の石炭
消費を避けるため、例えば1200℃に予熱するのが好まし
い。溶融バスの温度は、還元の満足すべき割合を得るた
め1300から1900℃まで、好ましくは1400から1800℃ま
で、より好ましくは1500ないし1700℃に保つべきであ
る。即ち、液体鉱滓を用いて運転することは本発明の重
要な態様であるので溶融バスの温度は、溶融バスによる
既知製鉄方法で行われているものよりも多分有意に大で
ある。

本発明の驚くべき態様は、製鉄のように、鉱滓が固体
であるような低温で操作でき、底ガス注入速度を、バス
表面の少なくとも１部の上で変移帯を保つのに十分に高
く維持することである。このような状況で、鉱滓は機械
的手段により除去しうるか、鉱滓の温度は鉱滓が溶融状
態で排出するようにタッピングの時に上昇し得る。

本発明によって炭質材料の溶融バスへの添加を調節し
て溶融金属合金中の炭素含量を３から12重量％の範囲
に、より好ましくは４から９重量％までに保つようにす
る。本発明の重要な態様は、溶融バスの溶融炭素含量が
溶融バスによる既知製鉄方法での慣行より高いという要
求である。例えばクロム含有材料の還元は、鉄酸化物材
料を還元する場合よりもより有意な速度論的制限がある
ことが判った。本発明は、上記した高炭素含量で溶融バ
スを操作することにより合金化金属含有材料をフェロア
ロイに速やかに製錬する適当な還元条件を提供する。

溶融バス上のガス中の一酸化炭素及び水素は、好まし
くは40から60％の最小範囲に後燃焼すべきである。後燃
焼の範囲は、溶融バスを離れる一酸化炭素と水素の混合
含有用量パーセントとして定義され、次いでスペースに
注入される酸素含有ガスとの反応によりバス上のスペー
スで燃焼する。

溶融剤は鉱滓が適当な融点を有し、用いた温度で相応
の流動性のものであることを確保するのに加えうる。融
剤は、又、鉱滓が器内で形成する範囲を減少し、又は最
小にするのに加えうる。さらに融剤は合金化金属の鉱滓
及び／又は合金への移行を調節するのに加えうる。

本方法は連続的操作として又はバッチ基底で処理しう
る。連続的操作では、溶融鉱滓及び金属は連続的又は断
続的に取出しうる。

本発明の一態様では、合金化金属含有仕込材料の等級
及び／又は合金化金属対鉄比が十分に高い場合、高合金
化金属含量フェロアロイが生じ、例えば、チャージクロ
ム生成物はほとんど又は全く加工を要しないチャージク
ロム生成物が生成する。

本発明の他の態様では、用いたチャージ材料が高等級
合金化金属含有材料で、工程はバッチ基底で操作され
る。この態様では合金化金属含有材料は、バッチサイク
ルの製錬期間の100％以下で製錬還元器に仕込まれる。
バッチ循環の製錬期間の残余のため、還元状態は仕込材
料が添加されることなくバス内で保たれ、鉱滓の合金化
金属含量を低レベルに減少する。この鉱滓還元期間後、
鉱滓内に合金化金属値は殆ど無く、これは廃棄しうる。
さらに、合金化金属の金属相への回収は強められ、例え
ばチャージクロム高級生成物が生成する。

本発明の他の態様では、合金化金属含有仕込材料の等
級及び／又は合金化金属対鉄比が非常に低い場合、例え
ばチャージクロム生成物を直接に生成することは可能で
はない。この態様では、さらに処理が必要である。これ
らの次の処理は、１又はそれ以上の他の器で、或いは上
の合金化金属含有材料の最初の製錬還元に用いたと同じ
器で実施しうる。同一の器を用いる場合は、工程はバッ
チ工程でなければならない。

かかる工程の例は、（ａ）先の態様で記載したように合金化金属含有材料を
製錬して、低合金化金属合金及び廃棄可能な鉱滓を生成
する。

（ｂ）バスの酸素潜在能力を増強するものであって、先
の段階からの合金化金属合金を含み、これにより金属相
に存在する合金化金属の実質的割合を酸化するようにゆ
るやかに還元し、合金化金属を酸化物として鉱滓相内に
移転させる。酸化の程度及び期間は、酸化された鉄の鉱
滓相への量を制限するため、限定される。この工程によ
り、ほとんどの鉄は金属相にとどまり、ほとんどの合金
化金属は鉱滓相に移転し、鉱滓相の合金化金属対鉄比
は、例えば、以下に続く操作後、仕込みクロムフェロア
ロイを収得するのに十分である。

（ｃ）鉱滓から合金化金属減損金属相を分離する（金属
相は販売可能生成物である）；及び（ｄ）合金金属含有鉱滓を還元環境にさらして鉱滓中の
ほとんどの合金化金属及び鉄を金属に還元し、かくして
例えばチャージクロム鉄合金及び放棄鉱滓を与える。融
剤の添加は望ましい鉱滓特性を維持するのにこの工程の
間必要である、である。

本発明のさらに別の態様では、合金化金属含有仕込材
料の等級及び／又は合金化金属対鉄比が非常に低いので
チャージクロム生成物を直接生成できない場合、例えば
以下の系列の処理をなしうる。

（ａ）溶融バスを操作し、これによって、ゆるやかに還
元されて合金化金属含有材料中の合金化金属酸化物より
も比較的多くの酸化鉄を金属状態に還元する。

（ｂ）合金化金属減損金属相を合金化金属含有鉱滓から
分離する（金属相は販売可能生成物である）。

（ｃ）合金化金属含有鉱滓を還元環境にさらして鉱滓中
のほとんどの合金化金属及び鉄を金属に還元し、そし
て、例えばチャージクロム鉄合金及び放棄鉱滓を与え
る。融剤の添加は、望ましい鉱滓特性を保つためにこの
工程の間必要でありうる。この鉱滓還元操作は、十分な
金属相が器に鉱滓と共に残るなら、合金化金属含有材料
の最初の製錬還元に用いたと同じ器で実施できる。

用語「ゆるやかに還元する」は、相対的である。これ
はバスの酸化潜在力（potential）が「還元」バスの酸
化に比して増加していることを意味する。

本発明の特異的態様は10から32％のクロムを含みうる
粗製ステンレススチール生成物の製造を提供する。

炉に仕込まれる仕込材料は、微細又は塊形、ペレッ
ト、或いは鉱物の複合物又は融剤及び又は還元剤と結合
した濃縮物の合金化金属材料でありうる。仕込材料は、
そのままの状態、乾燥後、予熱後あるいは予熱及び部分
予備還元後、炉に仕込みうる。仕込材料は、全ての予熱
から得た熱エネルギーのほとんどを持って熱い状態で炉
に仕込みうるし、又はその温度は外界温度又はそれに近
い温度でありうる。

経済的理由から、バスに注入される炭質材料は無煙炭
又は瀝青炭であることが好ましい。この方法の特別の利
点は、かかる還元剤の使用能力である。この炭質材料は
通常は不活性キャリヤーガスを、例えば窒素中気体作用
によって羽口を経て移転及び注入すべきである。酸素含
有ガス、例えば空気は、羽口を経てバスに注入し得、還
元ガス、例えば天然ガスは、羽口に保護を与えるため酸
素含有ガス近く同一羽口を経て導入し得、かくして羽口
のごく近くで過剰温度の形成を防ぐ。これらの材料のバ
スへの注入の結果、工程の熱要量のいくらかを与え、そ
の結果反応ガスの生成となる炭質材料の部分燃焼があ
る。これらの反応ガスは、炭質材料及び全ての不活性、
又は相対的に不活性なキャリヤーガス並びに全ての保護
ガスの部分燃焼の生成物である。適当なキャリヤーガス
は、おもにアルゴン、窒素、一酸化炭素、二酸化炭素、
水素及び水蒸気である。

バスに注入されたガスの運動及びバス内からの反応ガ
スの発生は、バスの有効な撹拌となる。これらのガスの
溶融バスからバス上のスペースへの排出は結果として、
バスからバスの水平面上の変移帯への溶融材料の投入と
なる。材料はバス上から注入されるべきであり、バス内
で必要な撹拌を与えるため、又、鉱滓の混合及び熱移転
に十分な溶融バス材料を変移帯に投入するため、いくら
かのガスをバスに注入することが依然として必要であ
る。変移帯上のスペースに注入される酸素含有ガスは80
0℃から1200℃に予熱された空気を含むのが好ましい。
工程の酸素要求量の少なくとも60％は酸素含有ガス噴出
又は噴出群の形で変移帯上のスペースに注入されるのが
特に好ましい。次いで反応ガスはバスからこのスペース
に放たれ、酸素含有ガスと共に燃焼する。生成したガス
は変移帯の溶融材料に当たる。後燃焼により生じた熱は
変移帯の溶融材料に移転する。

回転作用が、酸素含有ガスのスペースへの注入に先だ
ち変移帯上のスペースとの液体伝達において、酸素含有
ガスの噴出又は噴出群に伝わるのがさらに好ましい。バ
スからスペースに放たれた反応ガスは、スペースに注入
された回転酸素含有ガスの噴出又は噴出群と燃焼する。
生成したガスは変移帯の溶融材料に当たり、ここで後燃
焼によって生じたエネルギーは変移帯の溶融材料に移転
する。

酸素含有ガスの噴出に関連して本明細書において用い
られる用語「回転作用」は酸素含有ガスが噴出の運動の
方向と平行の軸の回りの回転の構成要素を有することを
意味すると理解される。

酸素含有ガスは環状オリフィス又はオリフィス類を経
て変移帯上のスペースに注入するのがよりさらに好まし
い。

オリフィス類は中空円錐体形でありうる一方、それら
は又、どのような適当な幾何学形、例えば、環状細孔羽口、例えば円又は楕円細孔羽口、あらゆる他の曲線形、及び角形、例えば、三角形、長方形、平行四辺形又は多角形
であるうる。

酸素含有ガスは変移帯上のスペースに羽口を経て注入
されるその又は各の羽口の取付け角は、静止バス表面に
対し10゜から90゜まで、好ましくは30゜から90゜であ
る。

バスから放たれた反応ガスは、酸素含有ガスの噴出又
は噴出群と燃焼し、変移帯上のスペースに注入されるこ
とはさらに好ましい。こうして形成される後燃焼（post
−combusted）ガスは変移帯の溶融材料上に30から200m/
sの範囲の速度で衝突すべきである。これにより、後燃
焼により生じた熱は変移帯の溶融材料に移動する。

その一般的態様において、本発明は以上で示した特別
な詳細に限定されないことを理解すべきである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者グラント、ロデリック・マックファーソンオーストラリア連邦、3108、ヴィクトリア、ドンキャスター、コレラ・ストリート 12番 (72)発明者ハップ、ジェイムズ・ヴィンセントオーストラリア連邦、3134、ヴィクトリア、リングウッド、ニゲル・コート６番 (72)発明者スィーレ、グレン・アシュレイカナダ、ヴィ２ジー・２ディ３、ブリティッシュ・コロンビア、ウイリアムズ・レイク、ジェネラル・デリバリー（番地の表示なし) (56)参考文献特開平１−172504（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C22C 33/00 - 33/04

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】以下の段階を含む、フェロアロイの製造方
法：（ａ）合金化金属含有材料（alloying metal−contain
ing material）と融剤を含む仕込材料を、速度調節下
に、金属鉄含有金属相を含む熔融材料を収容しており、
かつ、上方にガススペースを有しているバスに注入し、（ｂ）炭質材料を、速度調節下に、上記バスまたはバス
上方のガススペースもしくはその両者に注入し、（ｃ）酸素含有ガスを、速度調節下に、上記バス上方の
ガススペースに注入し、（ｄ）ガスを上記バスに注入して、当該バス内に形成さ
れた反応ガスが、上記熔融材料を当該バスからその上方
のガススペースに噴出させて（projecting）、該バスよ
り上方の当該ガススペースに変移帯（transition zon
e）を形成するのを助け、（ｅ）上記バス上方の該ガススペース中で、酸素含有ガ
スにより、上記バスから放出された燃焼性反応ガスを燃
焼させて、後燃焼の熱を生成せしめ、（ｆ）上記後燃焼の熱を利用して、変移帯中に噴出した
上記熔融材料を加熱し、（ｇ）変移帯中に噴出した上記熔融材料を上記バス中に
落下させて、後燃焼の熱をバスに移転させ、（ｈ）上記合金化金属含有材料、融剤、酸素含有ガスお
よび炭質材料の注入速度を調節して、当該合金化金属含
有材料と融剤の上記バスへの配合を迅速に達成すると共
に、上記バス内の酸化／還元環境と後燃焼による加熱の
割合をコントロールし、（ｉ）上記合金化金属含有材料を還元させ、得られた合
金化金属を上記金属相に伝達してフェロアロイを形成さ
せ、そして（ｊ）上記金属相からフェロアロイを回収する。
【請求項２】仕込材料を予熱してから、バス上方のガス
スペースに注入する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】バスを1300から1900℃の範囲の温度に保
つ、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】温度範囲が1400〜1800℃である、請求項３
に記載の方法。
【請求項５】温度範囲が1500〜1700℃である、請求項３
に記載の方法。
【請求項６】燃焼性反応ガスを40から60％の最小限度ま
で後燃焼させる、請求項１〜５のいずれか１項に記載の
方法。
【請求項７】バスに注入される炭質材料が無煙炭または
瀝青炭である、請求項１〜６のいずれか１項に記載の方
法。
【請求項８】酸素含有ガスが800から1300℃の範囲の温
度に予熱された空気から成るものである、請求項１〜７
のいずれか１項に記載の方法。
【請求項９】空気を1100から1300℃の範囲の温度に予熱
する、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】空気がジェット流として注入されるもの
であり、渦巻き運動を当該ジェット流に付与する段階を
含む、請求項８または９に記載の方法。
【請求項１１】ジェット流が、静止している場合、バス
の表面により形成される平面に関し、10から90゜の範囲
の角度で導かれる、請求項10に記載の方法。
【請求項１２】角度が30から90゜である、請求項11に記
載の方法。
【請求項１３】ジェット流が変移帯中30から200m/sの速
度で溶融材料に衝突し、それにより熱が燃焼性反応ガス
の後燃焼によって溶融材料に伝達される、請求項11また
は12に記載の方法。
【請求項１４】溶融材料を３から12重量％の範囲の炭素
含量に保持する段階を含む、請求項１〜13のいずれか１
項に記載の方法。
【請求項１５】炭素含量を４から９重量％の範囲で保持
する、請求項14に記載の方法。
【請求項１６】バッチサイクルで操作し、合金化金属含
有材料はバッチサイクルの100％より少ない間にバスに
装入されるものであり、還元条件はバッチサイクルの残
余の間に合金化金属含有材料を還元するようにバス内を
保持するものである、請求項１〜15のいずれか１項に記
載の方法。
【請求項１７】合金化金属含有材料が、低含量の合金化
金属を有する金属合金として初めに段階（ｊ）で回収さ
れる比較的低割合の合金化金属を含むものであり、さら
に以下の段階を含む、請求項１〜16のいずれか１項に記
載の方法：（ｋ）溶融金属合金のバスを形成し、（ｌ）バス中で穏やかな酸化環境を保持して合金化金属
を酸化し、合金化金属枯渇金属相および合金化金属酸化
物と鉄酸化物を含む合金化金属富化鉱滓相を形成し、（ｍ）上記合金化金属枯渇金属相を除去し、（ｎ）上記合金化金属富化鉱滓を還元環境にさらして、
当該鉱滓に含まれる合金化金属酸化物と鉄酸化物を還元
してフェロアロイを産生させ、そして（ｏ）当該フェロアロイを回収する。
【請求項１８】バスが更に鉱滓を含む、請求項１〜17の
いずれか１項に記載の方法。
【請求項１９】合金化金属がクロムを含む、請求項１〜
18のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２０】以下の段階を含む、フェロアロイの製造
方法：（ａ）合金化金属含有材料と融剤を含む仕込材料を、速
度調節下に、金属鉄含有金属相を含む熔融材料を収容し
ており、かつ、上方にガススペースを有しているバスに
注入し、（ｂ）炭質材料を、速度調節下に、上記バスまたはバス
上方のガススペースもしくはその両者に注入し、（ｃ）酸素含有ガスを、速度調節下に、上記バス上方の
ガススペースに注入し、（ｄ）ガスを上記バスに注入して、当該バス内に形成さ
れた反応ガスが、上記熔融材料を当該バスからガススペ
ースに噴出させて、該バスより上方の当該ガススペース
に変移帯を形成するのを助け、（ｅ）上記バス上方の該ガススペース中で、酸素含有ガ
スにより、上記バスから放出された燃焼性反応ガスを燃
焼させて、後燃焼の熱を生成せしめ、（ｆ）上記後燃焼の熱を利用して、変移帯中に噴出した
上記熔融材料を加熱し、（ｇ）変移帯中に噴出した上記熔融材料を上記バス中に
落下させて、後燃焼の熱をバスに移転させ、（ｈ）上記合金化金属含有材料、融剤、酸素含有ガスお
よび炭質材料の注入速度を調節して、当該合金化金属含
有材料と融剤の上記バスへの配合を迅速に達成すると共
に、上記バス内の酸化／還元環境と後燃焼による加熱の
割合をコントロールし、（ｉ）合金化金属含有材料を酸化させて、合金化金属の
酸化物として鉱滓相に伝達し、かつ鉄を酸化鉄として鉱
滓相に伝達し、（ｊ）当該鉱滓相を回収し、（ｋ）バスから金属相を除去し、（ｌ）鉱滓相を還元環境にさらして、鉱滓に含まれる合
金化金属酸化物と鉄の酸化物を金属に還元し、それによ
りフェロアロイを産生させ、そして（ｍ）フェロアロイを回収する。
【請求項２１】以下の段階を含む、フェロアロイに変換
し得る鉱滓の製造方法：（ａ）合金化金属含有材料と融剤を含む仕込材料を、速
度調節下に、金属鉄含有金属相を含む熔融材料を収容し
ており、かつ、上方にガススペースを有しているバスに
注入し、（ｂ）炭質材料を、速度調節下に、上記バスまたはバス
上方のガススペースもしくはその両者に注入し、（ｃ）酸素含有ガスを、速度調節下に、上記バス上方の
ガススペースに注入し、（ｄ）ガスを上記バスに注入して、当該バス内に形成さ
れた反応ガスが、上記熔融材料を当該バスからガススペ
ースに噴出させて、該バスより上方の当該ガススペース
に変移帯を形成するのを助け、（ｅ）上記バス上方の該ガススペース中で、酸素含有ガ
スにより、上記バスから放出された燃焼性反応ガスを燃
焼させて、後燃焼の熱を生成せしめ、（ｆ）上記後燃焼の熱を利用して、変移帯中に噴出した
上記熔融材料を加熱し、（ｇ）変移帯中に噴出した上記熔融材料を上記バス中に
落下させて、後燃焼の熱をバスに移転させ、（ｈ）上記合金化金属含有材料、融剤、酸素含有ガスお
よび炭質材料の注入速度を調節して、当該合金化金属含
有材料と融剤の上記バスへの配合を迅速に達成すると共
に、上記バス内の酸化／還元環境と後燃焼による加熱の
割合をコントロールし、（ｉ）合金化金属含有材料を酸化させて、鉱滓相に伝達
し、（ｊ）当該鉱滓相を回収する。
【請求項２２】仕込材料を予熱してから、バス上方のガ
ススペースに注入する、請求項１に記載の方法。
【請求項２３】バスを1300から1900℃の範囲の温度に保
つ、請求項21または22に記載の方法。
【請求項２４】温度範囲が1400〜1800℃である、請求項
23に記載の方法。
【請求項２５】温度範囲が1500〜1700℃である、請求項
23に記載の方法。
【請求項２６】燃焼性反応ガスを40から60％の最小限度
まで後燃焼させる、請求項21〜25のいずれか１項に記載
の方法。
【請求項２７】バスに注入される炭質材料が無煙炭また
は瀝青炭である、請求項21〜26のいずれか１項に記載の
方法。
【請求項２８】酸素含有ガスが800から1300℃の範囲の
温度に予熱された空気から成るものである、請求項21〜
27のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２９】空気を1100から1300℃の範囲の温度に予
熱する、請求項28に記載の方法。
【請求項３０】空気がジェット流として注入されるもの
であり、渦巻き運動を当該ジェット流に付与する段階を
含む、請求項28または29に記載の方法。
【請求項３１】ジェット流が、静止している場合、バス
の表面により形成される平面に関し、10から90゜の範囲
の角度で導かれる、請求項30に記載の方法。
【請求項３２】角度が30から90゜である、請求項31に記
載の方法。
【請求項３３】ジェット流が変移帯中30から200m/sの速
度で溶融材料に衝突し、それにより熱が燃焼性反応ガス
の後燃焼によって溶融材料に伝達される、請求項31また
は32に記載の方法。
【請求項３４】溶融材料を３から12重量％の範囲の炭素
含量に保持する段階を含む、請求項21〜33のいずれか１
項に記載の方法。
【請求項３５】炭素含量を４から９重量％の範囲で保持
する、請求項34に記載の方法。
【請求項３６】バッチサイクルで操作し、合金化金属含
有材料はバッチサイクルの100％より少ない間にバスに
装入されるものであり、還元条件はバッチサイクルの残
余の間に合金化金属含有材料を還元するようにバス内を
保持するものである、請求項21〜35のいずれか１項に記
載の方法。
【請求項３７】バスが更に鉱滓を含む、請求項21〜36の
いずれか１項に記載の方法。
【請求項３８】合金化金属がクロムを含む、請求項21〜
37のいずれか１項に記載の方法。