JPH02274824A

JPH02274824A - Ｎｉ鉱石の溶融還元法

Info

Publication number: JPH02274824A
Application number: JP9815189A
Authority: JP
Inventors: Toshio Takaoka; 利夫高岡
Original assignee: NKK Corp; Nippon Kokan Ltd
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 1989-04-18
Filing date: 1989-04-18
Publication date: 1990-11-09
Anticipated expiration: 2013-09-30
Also published as: JP2805815B2

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。

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。

［従来の技術］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、ＮＬ
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、ＦｅＮ１溶解
費の低減を目的とした電気炉におけるＦｅＮ１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
、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Ｎ１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、Ｎ１成分が２〜３％と低く、Ｎ１鉱石１１量の約７
０％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
Ｎ１溶湯を得る場合は溶湯Ｔ当なり２〜３Ｔのスラグが
発生する。これに伴って、 ■　溶ｍ遍元の工程で還元材、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Ｎ１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Ｎ１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ｔｉ業を行うことが出
来、スロッピングに伴う設６ｉ１１　ｔｆｌ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′＠
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Ｎ１鉱石の溶Ｖａ　ｉＨ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、該製錬炉の炉底および／または側壁に
設けられた底吹き羽口または横吹き羽口から攪拌ガスを
吹き込んでＮ１３石を溶Ｉｌ′Ｉ１１元する方法、であ
って、Ｎｉ鉱石を溶融還元するとき、攪拌用ガス量を０
．３１’／ｗｉｎ、Ｔ以上３．０　ｍ’／ｗｉｎ、Ｔと
すること、およびスラグ中のＦｅ成分（Ｔ−Ｆｅ）を２
０％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
がが溶融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。また、スラグ中のＦ
ｅ０（Ｔ−ＦｅＯ）が多いと、スラグ中のガスが抜は難
くくなり、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（
Ｔ−ＦｅＯ）を下げるとスラグ中のガスが抜は易くなり
、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Ｎ１
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、所定王の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、Ｎ１鉱石の投入が開始さ
れる。底吹き羽口２２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寒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
→ＣＯ、ＣＯ−＋Ｃ０２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２
３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Ｎ１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成成分８程程の溶湯を得るには溶銑トン当たり
、２〜３Ｌ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ｃｏ、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Ｎ１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。

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
炉の溶湯容量は量は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２．５００　Ｎｍ’／）ｌｒ、比スラグｌｓは溶湯Ｉ
Ｔ当りＩＴ　（Ｓの単位を以下、Ｔ／ＨＭＴで表す）で
ある、この図に示す通り、底吹きガス盟が０．３０　Ｎ
ｍ’／ｍｌｎ、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０．３０　Ｎ
ｍ’／ｓ＋ｉｎ、Ｔ以上あればスロッピングは発生しな
い、上限は３．ＯＮｍ’／ｍｉｎ、Ｔ程度でこれ以上で
は攪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ツプが多くな
って、スロッピングの発生の虞がある。

第３図は（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（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Ｎ１鉱石の主脈
石成分ははその産地によって多少ことなるが、Ｆｅ０（
１２〜２０％）、５ｉＯａ　　（３５〜４５％）、Ｍｇ
０（１７〜２５％）であるので、ＦｅＯ５ＬＯｉ　　Ｍ
ｇＯ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℃を超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
一定としである。

Ｖ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Ｎ１鉱石、炭材であるコークスの装入量、■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Ｐ！Ｌ１〜７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Ｎ１鉱石の溶Ｉｌ還元と排滓が３回編り返される。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。

Ｎ１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２９００　Ｎｍ’／Ｈｒ　、１２０　ｋｇ／ｓｉｎ、
５０　ｋｇ／鳳ｉｎである。

比スラグｌｌＳ■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である通り、０．８　Ｔ／Ｈ
ＭＴ〜１．Ｉ　Ｔ／Ｉ（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Ｎ１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攪拌ガスを吹き込んで、攪拌用ガス
量を０．３　ｍ’／鳳１ｎ、Ｔ乃至３．０鳳り／ｗｉｎ
、Ｔとし、さらにスラグ中のＦｅ成分（Ｔ−Ｆｅ）を２
０％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。

メタ−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

【特許請求の範囲】

（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、Ｎｉ鉱
石を溶融還元するとき、攪拌用ガス量を０．３Ｎｍ＾３
／ｍｉｎ，Ｔ乃至３．０Ｎｍ＾３／ｍｉｎ，Ｔ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Ｎｉ鉱石の溶融還元法。
（２）Ｎｉ鉱石を溶融還元するとき、スラグ温度を１５
００℃乃至１７５０℃以上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。