JPH0397814A - Ｎｉ―Ｃｕ転炉中での窒素／空気ブラスト - Google Patents

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】 技術分野 本発明は、一般に、硫化鉱からの精錬ニッケル銅マット
の乾式冶金（乾式！２諌）製法に関し、より詳細には、
窒素、空気、酸素およびそれらの組み含イつせを使用し
た転炉法に関する。窒素または窒素／酸素含右″ガスの
導入は、得られるマットの酸化を制御し丘つマットを冷
却するのを助長する。衰弱させる柔らかい塊り（ｄｅｂ
ｌ　ｌｊＬａＬｌｎｇｍｕｓｈ）形成は、実質上減少さ
れて、より効率が良い転炉縁作を生ずる。

背景技術 ニッケル−銅ベツセマーマ・ントは、典型的には、羽目
を介しての浴内への空気または空気／酸素混合物の吹込
を使用するパース・スミス（　Ｐｃｉ　ｒｃｅＳｍｉｔ
ｈ）転炉において一次製錬炉からの溶融マットを変換す
ることによって製造している。パース・スミス転炉は、
本願に使用する最も普通の種類の転炉であり且つ上部で
フード付き開口部を有し且つ約１８０’のアークを通し
て四転自在である木８１乙方向に配向されたシリンダー
からなる。複数の羽目は、吹込位置にある特に溶融マッ
トの標準の作動水準以下に配置されており１１９羽口は
鋳込みおよび保持のために浴の上に上げられる。

転炉への供給原料は、通常、均質な溶融マット、例えば
、Ｎｉ３Ｓ２、Ｃ　ｕ　２　Ｓ　．．Ｆ　ｅ　Ｓ　ｓお
よび少ユの酸素、貴金属および他の元素からなる。死の
金属含有精鉱中にある岩および鉄の多くは、上流炉操作
において排除された。

変換法の目的は、マット中のＦｅＳを酸化して酸化鉄を
生成し、二酸化硫黄を：ｉｔｉ離し且つ硫化ニッケルお
よび硫化銅並びに少量であるが可変量のコバルト、貴金
属および溶（ｊ酸素からなるマットを残すことである。

このことは、酸素含有ガス（空気、酸素富化空気または
酸素）を羽口を通してマットに吹き込むことによって達
成されている。

酸素は、鉄および硫黄と化合して、酸化鉄および二酸化
硫黄を生或している。二酸化硫黄は、ガスとして通過し
た後、処理して逃亡性放出を防止する。酸化鉄は、添加
されたシリカフラツクスと結合して、今やニッケルおよ
び銅に富み且つ鉄がはるかに少ないマットの上部に浮上
するケイ酸鉄スラグを生成している。酸化法は、発熱的
であり且つ発生された熱は、通常、操作を自己持続にさ
せるのに十分である。

吹込およびスラグの除滓によって鉄の実質上すべてを除
去した後、得られるマットは、一般に、冷却し、鋳造し
、有価卑金属および貴金属の回収のために更に処理して
いる。冷却時に、マット中の銅およびニッケルは、硫化
銅（ｃ　ｕ　２　Ｓ）　、硫化ニッケル（Ｎｉ３Ｓ２）
および少量の溶存硫黄を含有する金属画分を生成してい
る。

ベツセマーマット製品の所望の組成は、下流加王の要件
に高度に依存する。重要なバラメーターは、最終の鉄含
量および硫黄含量である。これらの量は、一般に、吹込
度および吹込温度によって制御している。Ｎｉ−Ｃｕマ
ットの変換は、通常、バッチ法であり且つ下記段階で実
施している：（ａ）転炉に溶融マットを充填し、ＦｅＳ
を酸化鉄および５０２ガスに酸化することを包含する「
スラグ吹込」。酸化物は、シリカ質フラックスでスラグ
化し、逐次除滓によって除去している（マットの上部を
出湯することによるスラグの除去）。マットの鉄含量は
、Ｆｅ約１０％以上に保つ。この段階での温度は、一般
に、約１１５０℃〜１３００℃に保っている。

（ｂ）更なる溶融マットを取らずに一層ＦｅＳを酸化し
、次いで、Ｆｅ約３％を含有するマットを調製すること
からなる「仕上げ吹込」。

（ｃ）残りのＦｅＳの大部分を酸化し、同時に転炉溶湯
がＦｅ約１％になるまで、過剰量のフラックスおよび冷
ドープ（通常、マットおよびスラグ移動操作からの固体
クラストおよびドリッピング）の添加によって溶湯を冷
やすことによって実施する「完全乾燥吹込」。この吹込
の終わりに、溶湯温度は、吹込温度、冷却剤の人手性お
よびマット精錬技術に応じて１１００℃〜１２５０℃で
変化してもよい。

（ｄ）「冷却」は、ベッセマーマットの製法における最
終工程である。この工程においては、残留Ｆｅは酸化し
、溶湯はマット絹成および更に他の加工要件に応じて対
流および放射損失により７００℃〜１１００℃に冷却し
ている。この工程は、典型的には、鉄約１％以下を含有
する最終製品を調製し、且つこの段階のためには、溶湯
は、通常、この目的で捧げられた別の同様の転炉に移し
ている。

完全乾燥吹込時に、特に最後に向けて、実質量のニッケ
ルおよびコバルト酸化並びにマグネタイト（Ｆｅ３０４
）生成がある。結果は、転炉から除去することが困難で
ある非常に粘稠なスラグである。この吹込時の過度のフ
ラックス化および冷ドーブ添加は、状況を更に悪化する
。溶湯を転炉から除去する峙には、主としてマグネタイ
ト、酸化ニッケル（Ｎｉｐ）、ファヤライトスラグ（ｘ
Ｆｅｏ−ｙＳ　ｉ　０２）および未溶解フラックスから
なる多量の「柔らかい塊り」は、転炉に残る。この柔ら
かい塊りは、次の変換サイクルの初めに炉マットによっ
てダイジェスト（ｄｉｇｅｓｔ）　Ｌなければならない
。このことは、上流一次製錬ユニットによって調製でき
るマットの等級に限定を課する。

冷却工程の機能は２つ：溶湯の冷却および／または微量
吹込による鉄の大部分の除去、および転炉溶湯をベッセ
マーマットの爾後処理に好適な温度に冷却することであ
る。冷却は、自然の対流および放射によって生じ且つ典
型的には４時間まで続く。

現在の方法の場合には数個の不利がある。第一に、完全
乾燥後に転炉に残る多量の柔らかい塊りは、次の変換サ
イクルの第一吹込時に再溶解しなければならず且つこの
ことは、マット等級限定を課する。燃料を与えて柔らか
い塊りを加熱すると共に還元剤として作用させて溶解を
助長するのに十分なＦｅＳは、流入マットに存／ｌ：シ
なければならない。第二に、冷却段階での長い冷却期間
は、交換操作用装置の効率が良い使用に厳しい制限を置
く。第三に、冷却剤として加えるいかなる材料も、マッ
トに部分的に溶解するだけでありｎつ柔らかい塊りも次
の装入物に再溶解しなければならない。

発明の８！要 従って、溶融ニッケル−銅マットは、窒素および／また
は窒索一酸素（空気）混合物での吹込によって、ベッセ
マー品質に仕」二げ且つ適当な鋳造温度に冷却する。窒
素の使用は、冷却を促進しｑつ制御された鉄酸化を助長
し、このようにしてベッセマーマットにおける最柊鉄量
の制御を改善する。

発明を実施するための好ましい形態 本発明は、Ｎ　ｉ　／　Ｃ　ｕ転炉マットの酸化を制御
すると共に冷却を改善するために操作ガスとして容積ト
ン数の窒素または窒素／酸素（空気）混合物を１１用す
る。より詳細には、本発明は、Ｃｕ／Ｎｉベッセマーマ
ットの食換サイクルの終わりに向けて酸化速度を制御す
ること；柔らかい塊り形成を最小限にすること；変換の
最終段階における変換瓜度およびマント組成を調整する
こと：およびマットを良好な除滓、鋳造および爾後の粘
錬法と一致ずる；は度に冷却することを促進することに
関する。

窒素富化ガス流での吹込による冷却は、サイクル肪間を
短縮しＲつ転炉生庁性を改善する。

窒素の使用は、全ニッケル〜銅精錬操作の全コスト］一
のＦｉ効性も助長する。その理由は、しばしば、サイト
が各種の無関係な目的で発生し且つ純酸素を貯蔵しなけ
ればならないからである。窒素を廃ガスとして捨てるよ
りもむしろ、窒素は、捕集し、本法で更に利用する。

列挙された問題の多くは、冷却サイクル時に窒素および
／または窒素一酸素（空気）混合物を吹込むことによっ
て最小限にできる。吹込速度およびブラストの窒素含量
を調節することによって、マットの冷却速度は増大でき
、同時に酸化速度およびマットの最終の鉄含量および硫
黄含量は、制御できる。従って、捧げられた容器へのマ
ット移送および冷却剤添加の必要は、排除され、より短
いサイクル時間、増大された融通性および増大された生
産性を生ずる。

窒素の空気または酸素ブラストへの添加は、ベッセマー
マット中の硫黄量の制御としても使用できる。通常のブ
ラクティスにおいては、ベツセマーマット中の最終硫黄
含量は、主として吹込温度によって制御する（温度を昇
温することは硫黄量を減少し且つ吹込温度を下げること
は最終硫黄を増人する傾向がある）。窒素でのブラスト
の希釈は、硫苦の浴をパージして最終ベッセマーマット
の組戊の付加制御を与える傾向がある。

空気または酸素ブラストへの窒素添加は、多数の異なる
転炉法に有用である。１９の場合には、窒素／空気また
は窒索／酸素混合物は、マットを仕上げ且つ鉄含量およ
び硫黄含量を制御するために使ｍ　Ｌでもよい。或いは
、窒素は、主としてマットを冷却するために使用しても
よい。この場合の鉄および硫黄制御は、主便因子ではな
くともよい。

窒素添加の量および期間は、マットの種類、温度および
量の関数である。

典型的な完全乾燥仕上げ吹込の場合には、マットは、一
般に、鉄約３％以下を含有する。窒素は、好ましくは、
容量比約０．５〜２：１で空気と混音すべきであり且つ
混合物は約２．５〜７．　　５７７１！／分／マットメ
ートルトンの速度で転炉に配送すべきである。窒素を酸
素に加える場含には、容量比は、約６〜１４：１である
べきであり１１９配送速度は、約２．５〜７．　　５Ｗ
ｌ／分／マットメートルトンである。明らかに、これら
のバラメーターは、近い将来に条件を調節するために変
更してもよい。

典型的な冷却吹込の場合には、完成マットは、一般に、
瓜度約１１００℃〜１２５０℃で鉄１〜３９ｂまたはそ
れ以下を含有する。窒素は、好ましくは、それぞれ容量
比約３〜２０；１または２０〜１００：１で空気または
酸素と混合すべきである。配送速度は、約２．５〜７．
　　５ｍ３／分／マットメートルトンであるべきである
。転炉に導入するガスの容量は、温度を約５０℃〜２０
０℃だけ下げるように選ぶべきである。再度、数は、状
況に応じて変化してもよい。

或いは、窒素のみをマットを冷却するために使用しても
よい。好ましくは、約２〜４Ｔｒｔ／分／マットメート
ルトンは、マットの温度を下げるために添加してもよい
。

窒素の量よりも酸素の量を測定することが一般に容易で
あるので、転炉に入るガスを校正し且つ測定するために
酸素アナライザーを使用することが最も有用である。酸
素量を知ることによって、窒素量は、確認できる。従っ
て、窒素含有操作ガスを転炉に導入する時には、ブラス
トは、酸化目的で酸素約５〜１５％（または空気約２３
〜７０％）および冷却目的で酸素約１〜５％（または空
気約５〜２０％）を含有してもよい。

利点は、仕上げ吹込の開始直後に窒素希釈をＦｅ約１０
％で開始し、変換が続くにつれて漸進的に希釈度を増大
することによって生じることがあることが認識されるで
あろう。このように、最終吹込全体にわたってのマット
組成および温度の厳重な制御は、達成して、より終始一
貫した最終製品および温度をもたらすことがある。

３つの非限定例は、本発明の効能を説明する。

１２３０℃であり且つＦｅ２．６％と検定される部分変
換マット約１２０トンを、羽口を通してＮ２一空気混合
物を吹込むために取り付けられたバースースミス転炉に
移した。

転炉を吹込位置に変え、空気３１１．５ｒＩｔｍ−’（
１１．０００ｓｃｆｍ）と窒素２１５．２ｍｍ−ｌ（７
６００ｓ　ｃ　ｆｍ）との混合物を４２個の羽口を通し
て２１分間吹き込んだ。ラインに設置された酸素アナラ
イザーは、ブラストが０２１１，６容量％を含有するこ
とを示した。吹込完了後、マットは、Ｆｅｌ；３％であ
ることが検定され且つ１１５０℃であった。柔らかい塊
り約５２６　１ｋｇ　（５．　８　トン）が硬質仕上物
の２０３闘（８インチ）の層の形態で転炉に残った。マ
ットを更なる加工のために移し、柔らかい塊りを試料採
取した。検定は、柔らかい塊りが大体マット４３％、フ
ラックス２６％および卑金属酸化物３１％であることを
示した。

例Ａと同じ装置を使用して、ＦｅＯ．８９％と検定され
且つ１１６０℃である仕上げマット約１２０トンに窒素
一空気混合物を吹込んで、鋳造温度に冷却する。ブラス
ト混合物は、空気約２２９．３ｒＩｔｍ−’　（８１０
０ｓ　ｃ　ｆｍ）とからなり、２５個の羽目を通して２
２分間吹き込んだ。

酸素アナライザーは、ブラストが０２　　３．　　１容
量％を含有することを示した。吹込完了後、マットはＦ
ｅＯ．２９％と検定され且つ１０００℃に冷却された。

マットを鋳造した。少量の柔らかい塊りのみが、転炉に
残った。検定は、この柔らかい塊りがベッセマーマット
５９％、フラッグス２２％および卑金属酸化物１９％で
あることを示した。

空気の使用 例ＡおよびＢで使用したのと同じ装置を使用した。１１
５０℃であり且つＦｅｌ．３％と検定されたマット約１
２０トンに、２５個の羽口を通して注入される空気１５
．７尻ｍ”（５５５ｓｃｆｍ）および窒素２２４ＴＩｌ
ｍ−’　（７９３０ｓｃｆｍ）（アナライザーによる０
２　２．７容量％）を吹込んだ。吹込は、合計６８分続
き、この際にフラックス３６２９ｋｇ（４｝ン）を加え
た。

吹込後、マット温度は１０００℃であり且つ鉄含量は０
．３４％に等しかった。ベッセマーマットを鋳造して、
硬質仕上げ約５〜８トンを残した。

この柔らかい塊りの試料は、大体ベッセマーマット５３
％、フラックス２８％および卑金属酸化物１０％である
と検定された。

従来技術は、乾式冶金における窒素の使用を教示し２て
いる。し，かじながら、ニッケル−銅転炉における窒素
富化ブラストの肯定的導入が増大された酸化制御、冷却
および減少された柔らかい塊り形戊をもたらすという認
識はなかった。例えば、米国特許第３，６７１、１９７
号明細書は、窒素などの不活性ガスをビライトからの遊
離硫Ｋｌに使用して、焙焼ビロライトを生成することを
開示している。その後に、ガスは、硫黄含量を取り除く
。

酸化鉄の製造が、最終目的である。加国特許第９７３．
７２０号明細書は、不純物を含有するセメント化銅を精
錬するために、室素を含めたバージガスを使用すること
を開示している。バージガスは、その中でスラグ鉄にｐ
め処理された銅浴が不純物を揮発するようにさせる。

従来のブラクディスおよび従来技術と比較して、下記利
点が本法を使用｛〜゛〔達成される：（１）完全乾燥お
よび冷却サイクルから残る柔らかい塊りの量が、減少さ
れ、このように次のサイクルで再ダイジェストしなけれ
ばならない材料の量を減少する。

（２）マット冷却速度は、高められて、より短いサイク
ルｕＳ間および増大された生産性を生ずる。

（３）捧げられた冷却容器への移送の必要が、排除され
、スクラップ発生を減少し１１９融通性および土産性を
増大する。

（４）窒素冷却は、より高い等級の一次マツ（・の処理
を可能にする。

（５）本法は、容積トン数の酸素の一ｔ産からの副／Ｆ
窒素、多くの非鉄製社所における普通の牛産品を使用で
きる。

（６）窒素またはＮ２／空気または酸素混合物は、通常
の羽目を通して吹き込むことができる。

法令の条項に従って、本発明の特定の態様をここに例示
しｎつ説明したが、当業者は、特許請求の範囲によって
カバーされる形態で変更を施すことができること、およ
び本允明の或る特徴が他の特徴の幻応の使用なしに時々
有利に使用できることを理解するであろう。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、硫化鉱に由来する溶融ニッケル−銅マットを処理す
   るにあたり、 （ａ）溶融ニッケル−銅マットを乾式冶金容器に導入し
   、 （ｂ）窒素で肯定的に富化された操作ガスを容器に導入
   し、 （ｃ）マットを容器から除去する ことを特徴とする、溶融ニッケル−銅マットの処理法。 ２、マットを操作ガスで酸化することを包含する、請求
   項１に記載の方法。 ３、マットを操作ガスで冷却することを包含する、請求
   項１に記載の方法。 ４、窒素および酸素含有ガスを合流させて操作ガスを調
   製することを包含する、請求項１に記載の方法。 ５、操作ガスをマットに導入することを包含する、請求
   項１に記載の方法。 ６、硫化鉱に由来する溶融マット（マットは硫化鉄およ
   び追加の金属硫化物を包含する）を処理するにあたり、 （ａ）溶融マットを乾式冶金容器に導入し、（ｂ）窒素
   および酸素含有ガスを合流させて操作ガスを調製し、 （ｃ）操作ガスを容器に導入し、 （ｄ）マットに含有される硫化鉄の少なくとも一部分を
   操作ガスの存在下で酸化し、 （ｅ）鉄含有スラグをマットの表面上で形成し、（ｆ）
   スラグをマットから分離する ことを特徴とする溶融マットの処理法。 ７、マットを操作ガスで冷却することを包含する、請求
   項６に記載の方法。 ８、酸素含有ガスが、空気および酸素からなる群から選
   ばれる、請求項６に記載の方法。 ９、操作ガスを溶融マットに導入する、請求項６に記載
   の方法。 １０、転炉中で実質上実施する、請求項６に記載の方法
   。 １１、マットが、ニッケル、銅、硫黄、鉄および酸素を
   包含する、請求項６に記載の方法。 １２、シリカフラックスをマットに添加することを包含
   する、請求項６に記載の方法。 １３、窒素−空気比率約０．５〜２：１を有する操作ガ
   スを容器に約２．５〜７．５ｍ＾３／分／マットメート
   ルトンの速度で導入することを包含する、請求項６に記
   載の方法。 １４、窒素−酸素比率約６〜１４を有する操作ガスを容
   器に約２．５〜７．５ｍ＾３／分／マットメートルトン
   の速度で導入することを包含する、請求項６に記載の方
   法。 １５、操作ガスの酸素量が、約５〜１５％である、請求
   項６に記載の方法。 １６、操作ガスの空気量が、約２３〜７０％である、請
   求項６に記載の方法。 １７、硫化鉱に由来する溶融マット（マットは硫化鉄お
   よび追加の金属硫化物を包含する）を処理するにあたり
   、 （ａ）溶融マットを乾式冶金容器に導入し、（ｂ）窒素
   富化操作ガスを容器に導入し、 （ｃ）マットを操作ガスで冷却し、 （ｄ）マットを容器から除去する ことを特徴とする溶融マットの処理法。 １８、操作ガスを容器に約２．５〜７．５ｍ＾３／分／
   マットメートルトンの速度で導入することを包含する、
   請求項１７に記載の方法。 １９、窒素および酸素含有ガスを合流して操作ガスを調
   製することを包含する、請求項１７に記載の方法。 ２０、窒素−酸素比率約２０〜１００：１を有する操作
   ガスを容器に約２．５〜７．５ｍ＾３／分／マットメー
   トルトンの速度で導入することを包含する、請求項１９
   に記載の方法。 ２１、窒素−空気比率約３〜２０：１を有する操作ガス
   を容器に約２．５〜７．５ｍ＾３／分／マットメートル
   トンの速度で導入することを包含する、請求項１９に記
   載の方法。 ２２、操作ガスの酸素量が、約１〜５％である、請求項
   １９に記載の方法。 ２３、操作ガスの空気量が、約５〜２０％である、請求
   項１９に記載の方法。