JPH02221336A - 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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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
- C21B13/00—Making spongy iron or liquid steel, by direct processes
- C21B13/0006—Making spongy iron or liquid steel, by direct processes obtaining iron or steel in a molten state
- C21B13/0013—Making spongy iron or liquid steel, by direct processes obtaining iron or steel in a molten state introduction of iron oxide into a bath of molten iron containing a carbon reductant
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
- C22B23/00—Obtaining nickel or cobalt
- C22B23/02—Obtaining nickel or cobalt by dry processes
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21C—PROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
- C21C5/00—Manufacture of carbon-steel, e.g. plain mild steel, medium carbon steel or cast steel or stainless steel
- C21C5/005—Manufacture of stainless steel
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P10/00—Technologies related to metal processing
- Y02P10/10—Reduction of greenhouse gas [GHG] emissions
- Y02P10/134—Reduction of greenhouse gas [GHG] emissions by avoiding CO2, e.g. using hydrogen
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
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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および還元材として用い、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。
[従来技術]
従来、ステンレス鋼の溶製は、スクラップ、FeCr、
FeNi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鉱石をを用
い、これを転炉またはその他の溶解炉において溶融還元
する方法が提案されている。
FeNi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鉱石をを用
い、これを転炉またはその他の溶解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
費溶解域を目的とした電気炉におけるFeNi溶漫の溶
湯使用(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
、成型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6O−36
613) 、さらにはニッケルオキサイドの利用(特開
昭6l−291911)がある。
費溶解域を目的とした電気炉におけるFeNi溶漫の溶
湯使用(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
、成型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6O−36
613) 、さらにはニッケルオキサイドの利用(特開
昭6l−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鉱石を直接溶
解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0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(スラグおよび溶湯の炉外への流出)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歩留まりの低下、が顕著になる。
解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0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(スラグおよび溶湯の炉外への流出)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歩留まりの低下、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N+鉱鉱石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N+鉱鉱石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歩留まりの
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。
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歩留まりの
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
、造滓剤とともに製錬炉に装入し、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か
ら攪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、該製錬炉内の2次燃焼比率 [(N20 + C02)/ (N2 + )120
+ CO+ C02)]を0.3以上とすることを特徴
とする。
、造滓剤とともに製錬炉に装入し、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か
ら攪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、該製錬炉内の2次燃焼比率 [(N20 + C02)/ (N2 + )120
+ CO+ C02)]を0.3以上とすることを特徴
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m還元の主たる熱源であるが、攪拌用の底吹きガス
の吹き込みによって、溶湯およびスラグの攪拌が強化さ
れ、上記酸化反応が促進される。製錬炉からの排出ガス
の上記酸化度が大きいほど発生熱は増大する。
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m還元の主たる熱源であるが、攪拌用の底吹きガス
の吹き込みによって、溶湯およびスラグの攪拌が強化さ
れ、上記酸化反応が促進される。製錬炉からの排出ガス
の上記酸化度が大きいほど発生熱は増大する。
これにともなって製錬炉に投入する炭材を低減すること
ができ、したがってスロッピングの発生要因であるco
、Co、ガスが低減されるので、スロッピングの発生頻
度は顕著に低減される。
ができ、したがってスロッピングの発生要因であるco
、Co、ガスが低減されるので、スロッピングの発生頻
度は顕著に低減される。
[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は攪拌ガスを供給する供給管である。
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は攪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。最初に溶銑が装入され、次いで、炭材を装入
して、上吹き酸素ランス21からの送酸により、溶湯が
1500℃程度に昇温した後、Ni鉱石の投入が開始さ
れる。底吹き羽口24からの攪拌ガスの吹き込みは、溶
銑が装入されたときから羽口が閉塞されないように行わ
れ、必要に応じてその吹き込み量が増大される。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−c
o、co−co、 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溶湯中の炭素
[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C02となる。
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。最初に溶銑が装入され、次いで、炭材を装入
して、上吹き酸素ランス21からの送酸により、溶湯が
1500℃程度に昇温した後、Ni鉱石の投入が開始さ
れる。底吹き羽口24からの攪拌ガスの吹き込みは、溶
銑が装入されたときから羽口が閉塞されないように行わ
れ、必要に応じてその吹き込み量が増大される。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−c
o、co−co、 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溶湯中の炭素
[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C02となる。
上記の2つのノズル22.23を設けたことにより、2
次燃焼比率が向上される。
次燃焼比率が向上される。
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Gこよるものの他、炭材等中のス
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%程度の溶湯を得るには溶
湯トン当たり、2〜3tのスラグが生成する。スラグの
見掛は密度は、それに含まれるcoまたはCO2ガスに
よって0.5乃至1.5程度であるから、その容積は溶
湯に比して約20倍にも達する0発生するc。
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Gこよるものの他、炭材等中のス
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%程度の溶湯を得るには溶
湯トン当たり、2〜3tのスラグが生成する。スラグの
見掛は密度は、それに含まれるcoまたはCO2ガスに
よって0.5乃至1.5程度であるから、その容積は溶
湯に比して約20倍にも達する0発生するc。
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
まり低下の虞がある゛。
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
まり低下の虞がある゛。
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。
について検討した。
第2図は製錬炉内の2次燃焼比率とスロッピング発生頻
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、製錬炉の溶湯容量は5t、溶湯中の炭素[C]は3
〜4%、送酸量は脱炭用、2次燃焼用の両方の送酸量の
合計で2,50ONm’/Hr、比スラグ量Sは溶湯I
T当りIT(Sの単位を以下、T/HMTで表す)であ
る、この図に示されているように、2次燃焼比率が0.
15ではスロッピング頻度が約50%と高くなっており
、ランス高さを変えたり、または2次燃焼用ノズルから
の送酸量を脱炭用ノズルからの送酸量に対して相対的に
増加させて、2次燃焼比率を逐次増加させるとスロッピ
ング頻度は低減され、2次燃焼比率が0.3以上になる
とスロッピングの発生は認められなくなった。
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、製錬炉の溶湯容量は5t、溶湯中の炭素[C]は3
〜4%、送酸量は脱炭用、2次燃焼用の両方の送酸量の
合計で2,50ONm’/Hr、比スラグ量Sは溶湯I
T当りIT(Sの単位を以下、T/HMTで表す)であ
る、この図に示されているように、2次燃焼比率が0.
15ではスロッピング頻度が約50%と高くなっており
、ランス高さを変えたり、または2次燃焼用ノズルから
の送酸量を脱炭用ノズルからの送酸量に対して相対的に
増加させて、2次燃焼比率を逐次増加させるとスロッピ
ング頻度は低減され、2次燃焼比率が0.3以上になる
とスロッピングの発生は認められなくなった。
これは2次燃焼比率が増加すると発生熱量が増加し、こ
れにともなって炭材の装入が減少し、COガスの発生が
低減されるためである。因みに2次燃焼(C+0→C0
2)による発熱量は、脱炭(C+0→Co)による発熱
量の約2.5倍である。
れにともなって炭材の装入が減少し、COガスの発生が
低減されるためである。因みに2次燃焼(C+0→C0
2)による発熱量は、脱炭(C+0→Co)による発熱
量の約2.5倍である。
第2図のグラフは、上記−のように、比スラグ量SがI
T/HMTで行われた試験の結果であるが、比スラグ量
Sを増加した場合、スロッピングの発生が鋼中炭素[C
]に関係することが予見されたので、これについて検討
した結果が第3図である。
T/HMTで行われた試験の結果であるが、比スラグ量
Sを増加した場合、スロッピングの発生が鋼中炭素[C
]に関係することが予見されたので、これについて検討
した結果が第3図である。
この第3図は、鋼中炭素[C]と上記比スラグ量Sとの
関係をスロッピングの有無について整理したグラフであ
る。このときの2次燃焼率は、0.3以上としである0
図中、Oはスロッピングがなく、安定な操業が行われた
ことを示し、Xはスロッピングが起こり不安定操業にな
ったことを示す、このように、Niの溶融還元において
、スロッピングを起こさない安定操業範囲が第3図中破
線で書かれた境界線で示される。第3図のグラフで、前
記境界線はSと[C]の関係式を[C] (%) =
S (t/HMT) / 3で表すことができる。した
がって、スロッピングの発生しない、安定操業領域は、 [C](%)≧S (t/HMT) / 3と書ける。
関係をスロッピングの有無について整理したグラフであ
る。このときの2次燃焼率は、0.3以上としである0
図中、Oはスロッピングがなく、安定な操業が行われた
ことを示し、Xはスロッピングが起こり不安定操業にな
ったことを示す、このように、Niの溶融還元において
、スロッピングを起こさない安定操業範囲が第3図中破
線で書かれた境界線で示される。第3図のグラフで、前
記境界線はSと[C]の関係式を[C] (%) =
S (t/HMT) / 3で表すことができる。した
がって、スロッピングの発生しない、安定操業領域は、 [C](%)≧S (t/HMT) / 3と書ける。
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
一定としである。
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
一定としである。
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速度、■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4rMの嵐1〜7に
対応す、る数字である。
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速度、■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4rMの嵐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■の装入速度
のグラフで平坦な部分はそれぞれ2900 Nm’/H
r、120 kg/m1n、 50 kg/sinで
ある。
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■の装入速度
のグラフで平坦な部分はそれぞれ2900 Nm’/H
r、120 kg/m1n、 50 kg/sin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いる通り、0 、8 T/H
MT〜1 、 I T/HMT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
。
ークの値は図中に示されている通り、0 、8 T/H
MT〜1 、 I T/HMT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、
炉底から攪拌ガスを吹き込んで2次燃焼比率を0.3以
上とするので、スロッピングが無く、安定操業が行われ
、Ni歩留まりは90%以上が確保されている。
された製錬炉に脱炭用、2次燃焼用の酸素を吹き込み、
炉底から攪拌ガスを吹き込んで2次燃焼比率を0.3以
上とするので、スロッピングが無く、安定操業が行われ
、Ni歩留まりは90%以上が確保されている。
第1図は本実施例の方法に用いた製錬炉の縦断面図、第
2図は製錬炉内の2次燃焼比率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、鋼中炭素[C]と
比スラグ量との関係をスロッピングの有無について整理
したグラフ図、第41!l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。
2図は製錬炉内の2次燃焼比率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、鋼中炭素[C]と
比スラグ量との関係をスロッピングの有無について整理
したグラフ図、第41!l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 (3)
- (1)Ni鉱石を炭材、造滓剤とともに製錬炉に装入し
、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から攪拌ガスを吹き込んでNi鉱石
を溶融還元する方法であつて、該製錬炉内の2次燃焼比
率 [(H_2O+CO_2)/(H_2+H_2O+CO
+CO_2)]を0.3以上とすることを特徴とするN
i鉱石の溶融還元法。 - (2)Ni鉱石を溶融還元するとき、溶湯中の炭素含有
量[C]と、溶湯を当たり発生するスラグ量Sとの関係
を[C](%)≧S(T/HMT)/3とすることを特
徴とする請求項1のNi鉱石の溶融還元法。 - (3)製錬炉は転炉型であることを特徴とする請求項1
または請求項2のNi鉱石の溶融還元法。
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CA002010357A CA2010357C (en) | 1989-02-21 | 1990-02-19 | Method for smelting reduction of ni ore |
BR909000777A BR9000777A (pt) | 1989-02-21 | 1990-02-20 | Processo para fusao redutora de minerio de ni |
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AUPP570098A0 (en) | 1998-09-04 | 1998-10-01 | Technological Resources Pty Limited | A direct smelting process |
AUPP647198A0 (en) | 1998-10-14 | 1998-11-05 | Technological Resources Pty Limited | A process and an apparatus for producing metals and metal alloys |
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