JPH04505640A - 溶融バスリアクターを用いるフェロアロイの製造 - 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】 溶解パスリアクターを用いるフェロアロイの製造発明の分野 本発明は溶解パスリアクターに溶解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同上をも 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、用語「合金化金属」は対応する意味、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。後者より広い用語は、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 前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特 別の記載は本発明を例示するクロムを言う。

クロム鉄又は電荷（ｃｈａｒｇｅ）クロムを製造する従来の工業的方法は水中ア 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解炉にフィードす る。細かいフィード材料は炉操作を困難にして大きなりロムロスとなる。従って 、細かいフィード材料を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フィードする前に予熱及び／又は前還元できる。細か いフィード材料は、それらを例えばペレットにすることにより又は高温溶融によ り初めに集塊とした場合、用いることができる。

電気溶解炉においては、エネルギーは、電荷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電荷（ｆｕｒｎ ｃｅ　ｃｈａｒｇｅ）の頂上で放たれる。

しばしば炉頂上は電極及び充電成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許す。このガスのほとんど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。

フィード材料の正確な定量と割合は炉の操作を成功させるのにきわめて重要であ る。反応帯止のフィードは生成ガスの流れを許すようポーラスであるべきである 。さらにフィード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。大きすぎる粒子径又は粒子範囲はそれらが炉への装 入及び橋かけ問題を来し又、生じるのが困難な傾向があるので、一般に用いない 。しかしながらフィード混合中の小さすぎる粒子は、ガスエントレインメイト、 低床有孔性及び混合積かけによりロスに導くことができる。

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 。鉱滓は受取類のデカンテーション、浮き滓又は底部軽打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。第二に還元剤要求はコークスの使用により従う 。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置かれるので得るのがますます困難 になって来ている。第三にフィードの粒子径限定によって、より安い微小粒径の 鉱石フィードの直接使用が不可能である。

新しい現れである（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。この方法は水中アーク炉法 よりも多くの利点を有する。

・微細粒径材料が好ましい装入物である。

・還元剤は粘結炭微粉又は粉コークスが適当である必要はない。

・均一で調和した装入材料特性は決定的でない。

・鉱滓組成物は、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の操作 を可能にする電気抵抗性から独立して選択できる。

・工程は装入材料特性に影響されやすくないので、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工程が提案されて来た。

米国特許第４．５６５．５７４号にッポンスチールコーポレーション）において 、製錬還元による高クロム合金の製造工程が開示されている。この工程において 、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溶剤をロータリーキルにある程度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　焼する。

ニラポンスチール特許によればロータリーキルン内の最大温度は１４００℃以上 に保たれる。流出で、前還元ペレット、コークス及び溶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欧風羽口を 有し、一方、酸素の容積はやり状の道具を通って浴上に導入される。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、浴の上と下の 両方に酸素を吹き、一方間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１５８０ないし１６３０℃の 転炉温度で、予熱、前還元したペレット、コークス及び流れを容器に装入し、一 方、頂上と底部は酸素で吹く。次いで第二段階は、鉱石を装入しないか流れを装 入した場合、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 スが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の良好な利用を得るために、頭上の酸素やり状道具を 用いて浴を残して、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ＳＯｘ及びＮＯｘの質から望ましく ない。

この工程は電気エネルギーの使用を避けるので興味がある一方、燃料及び還元剤 としてコークスを使用し、フィードとして固り又は集塊した鉱石を必要とすると いう不利を依然として招いている。

クロム含有鉱石を頂上及び底部吹出し転炉中溶解鉄の浴に装入する他の工程が知 られている（日本特許５８−１１７８５２住友金属工業）。微細クロム鉱石、溶 剤及び固りコークスを溶解物の表面に落とし、一方、酸素は頂上のやり状道具を 経てゆるやかに吹く。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 されたガスにより生ずる循環により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。

該固体フィードは溶融期間の持続の間、転炉に仕込まれる。次いで最終還元期間 が続き、その間固体は仕込まれず、酸素が浴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。

この工程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 、固りコークスを必要とし、各バッチは溶解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。工程は仕込みクロム特性フェロア ロイを生産しない。

クロム含有鉱石を所望により前還元し次いで空気又は酸素強化空気により型炉に フィードするという他の工程も知られている（日本特許５９−１０７０１１カワ サキ）。固りのコークスを固体還元材料として用いて頂上から型炉に仕込む。注 入鉱石は、それを経て注入された羽口の前で溶け、コークス床を経て滴下するに つれて金属に還元する。溶鉱炉熱還元帯は、鉱石注入羽口下に位置する羽口の第 二列を経て型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墓石から打つ、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、依然として固りのコークスの使 用に依存している。

一般的に云って、先行技術工程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や状態のい っせい調節、及び・製錬器内での化学エネルギー（還元電位）及び生成ガスの顕 熱の限定使用 を含む ある先行技術工程は上記問題のい（つかに特別に解決がみられるが、どの先行技 術工程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するこ とを述べていない。

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 還元できる溶解バスを形成することが知られている。

一つの既知工程では、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。少くとも一部の燃料は燃焼する。生成する反応 ガスは、バスから、バスのレベルの上の変移帯に投入されるべき溶解材料を生ず るバスを撹拌する。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 、変移帯内の溶解材料上に当たり、これにより後燃焼により生じたエネルギーは 変移帯内の溶解材料に転移する。

本発明の目的は、合金化金属含有材料、例えばクロム含有材料を例えば製錬用電 気エネルギーの使用を避け、固り又は集塊合金化金属含有材料を必要としない、 粗製ステンレススチール又は仕込クロム特性フェロアロイのいずれかに製錬する バスへの方法を提供することである。

さらに本発明の目的は、コークスの要求を減少するか除（ことである。さらに本 発明の目的は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 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、生に鉄を含む型の溶解バスは、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が、いかなる形のフィード集塊も必要とすることなく 溶解ガ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用の十分に減じた環境がコークスの要求を減少又 は除去することによ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 を避けたバス製錬工程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報告を方向 づけるための溶解バスの酸素電位の調節が容易であることである。溶剤もこの関 係に用いつる。

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、本発明は製錬器における溶解バスの合金化金属含有材料の製錬によるフ ェロアロイの製造法を提供するものであって、（ａ）合金化金属含有材料を（ｉ ）器の頂上を経て溶解バスに又は（ｎ）器の底を経て溶解バスに直接に、又は（ ｆｆｌ）器の頂上と底の両方を経て注入し、 （ｂ）溶剤又は溶剤類を、それ／それらだけで又は合金化金属含有材料と共に都 合のよい時点で注入し、 （Ｃ）酸素含有ガスを（ｉ）溶解バス上のスペースに、又は（ｉｔ）器の底を経 て溶解バスに直接に又は（ｆｆｌ）バス上のスペース及び器の底を経て注入し、 （ｄ）少くともあるガス、それは酸素含有ガスでありうるを、撹拌を与えるため 溶解バスに注入し、 （ｅ）炭質材料を（ｉ）溶解バス上のスペースに、又は、器の底を経て溶解バス に直接に又は（ｆｆｌ）スペースに及び器の底を経て、注入し、クロム含有材料 、溶剤又は溶剤類、酸素含有ガス及び炭質材料の注入の割合は、 （１）溶解バスへの合金金属含有材料及び溶剤又は溶剤類の速やかな混入、及び （２）器内での酸化及び還元環境の調節を達成するために調節され、 これにより、合金化金属含有材料中に存在する合金化金属は、金属相に還元して 混入されるか鉱滓に酸化して混入され、溶解バス上の燃焼ガスは酸化されて工程 にさらに熱を与え、合金化金属合金又は合金化金属含有鉱滓が生成物として回収 される。

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。

本発明の工程は溶解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「溶解バス」は、主として鉄を含む金属相、通常、鉱滓相を有 する溶解バスを云う。

本明細書において「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２４２２／８６に開示される工程を用いて付 加剤をしみ込ませうる。

本発明の工程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 材料として用いて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つる。付加剤がしみ込んだ亜炭又 は褐炭生成物がら木炭を製造する工程は、オーストラリア特許出願第５２２３４ ／８６に開示される。

本発明の工程は、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うる。

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解バスに返す方法でバス上で、溶解バ スを残しておく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解バ 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溶解剤と全ての炭質材料が同様の手段で注入できる。装入が 熱い場合、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。

酸素含有ガスは溶解バス上のスペースに注入される。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解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 、過剰の石炭燃焼を避けるため、例えば１２００℃に予熱するのが好ましい。

溶解バスの温度は、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１ ７００℃に保つべきである。即ち、溶解バスの温度は液体鉱滓に一致して、溶解 バスによる既知製鉄工程で出合わすよりも多分有意に大であることが本発明の重 要な局面である。

本発明の驚くべき態様は、底ガス注入速度が十分に高いという条件で、製鉄のそ れのようにより低い温度で操作できることでその条件では鉱滓は固体でありうる 。このような状況で、鉱滓は機械的手段により移動しつるか、鉱滓の温度は溶解 状態で排出するように軽打の時に上げうる。

本発明によって炭質材料の溶解バスへの添加を調節して溶解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、溶解バスの溶解炭素含量がより高いことが溶解バ スによる既知製鉄工程での慣習であるという要求である。例えばクロム含有材料 の還元は、鉄材料を還元する場合よりもより有意な運動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解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備える。

溶解バス上のガス内の一酸化炭素及び水素は、好ましくは４ｏがら６０％の最小 範囲の後燃焼すべきである。後燃焼の範囲は、次いでスペース内に注入される酸 素含有ガスとの反応によりバスの上のスペースで燃焼する溶解バスを離れる一酸 化炭素と水素の混合容量パーセントとして定義される。

本発明によって、溶解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つる。溶解剤は、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つる。さらに溶解剤は合金化金属の鉱 滓及び／又は合金への報告を調節するのに加えつる。

本工程は連続的操作として又はバッチ基底で処理しつる。連続的操作では、溶解 鉱滓及び金属は連続的又は断続的に取出しつる。

本発明の一態様では、合金化金属含有フィード材料の等級及び／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、装入 クロム生成物はほとんど又は全（加工を要しないで生成する。

本発明の他の態様では、用いた装入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、バッチ循環の製 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、還元状態はフィード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、鉱滓内に少しの合 金化金属値があり、排出しうる。さらに、合金化金属の金属相への回収は強めら れ、例えば仕込みクロム高級生成物が生成する。

本発明の他の態様では、合金化金属含有フィード材料の等級及び／又は合金化金 属対鉄比が非常に低い場合、例えば仕込み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、次いで工程はバッチ工 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限定するため、限定される。この 工程により、はとんどの鉄は金属相にとどまり、は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（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循環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、かくして例えば仕込みクロム鉄金属及び放棄鉱滓を与える 。溶解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、合金化金属含有フィード材料の等級及び／又は合 金化金属対鉄比が非常に低いので仕入クロム生成物を直接生成できず、例えば以 下の系列の処理をなしつる。

（ａ）溶解バスを操作する。これによって、ゆるやゆ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（の酸酸化物を金属相に還元する 。

（ｂ）合金化金属減損金属相を合金化金属含有鉱滓がら分離する（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、例えば仕込クロム鉄合金及び放棄鉱滓を与える 。溶解剤の添加は、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、バスの酸化可能性（ｐｏｔｅｎ ｔｉａｌ）は「還元」バスのそれまで相対的に増加したことを暗示する。

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。

炉に仕込まれるフィード材料は、微細又は塊形、ベレット、或いは鉱物の複合物 又は溶解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。フィ ード材料は、乾燥後、予熱後生の状態であるいは予熱及び部分子還元後、炉に仕 込みうる。フィード材料は、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。

経済の理由から、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。この工程の特別の利点は、が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、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、工程の熱要求のいくらかを与え、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、炭質材料の部分燃焼の生成物及び全 ての不活性、又は相対的に不活性なキャリヤーガスと共に全ての保護ガスである 。適当なキャリヤーガスは、おもにアルゴン、窒素、−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熱い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。これらのガスの溶解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解材料の投入となる。材料はハス上 から注入されるべきてあり、ハ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解バス材料を変移帯に投入するため、あるガスをバスに注 入することが依然として必要である。変移帯止のスペースに注入される酸素含有 ガスは８０００Ｃから１２００’Ｃに予熱された空気を含むのが好ましい。工程 の少なくとも６０％の酸素要求は酸素含有ガスの変移帯止のスペースへの噴出又 は噴出群において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解 材料に当たる。後燃焼により生じた熱は変移帯の溶解材料に移転する。

回転作用が酸素含有ガスのスペースへの注入に先たち変移帯止のスペースとの液 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解材料に当たり、こ れにより後燃焼によって生じたエネルギーは変移帯の溶解材料に移転する。

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止のスペースに注 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ろうる。

それを経て酸素含有ガスが変移帯止のスペースに注入されるその又は各羽口の取 付は角は、静止バス表面に対し１０°から９０°まで、好ましくは３０°から９ ０°である。

バスから放たれ反応ガスは変移帯止のスペースに注入される酸素含有ガスの噴出 又は噴出群と燃焼するのも又、さらに好ましい。こうして形成される後燃焼（ｐ ｏｓｔ−ｃｏｍｂｕｓｔｅｄ）ガスは変移帯の溶解材料上に３０から２００ｍ／ ｓの範囲の速度で衝突すべきである。この意味で、後燃焼により生じた熱は変移 帯の溶解材料に移動する。

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。

補正書の翻訳文提出書 （特許法第１８４条の７第１項） １、特許出願の表示 ＰＣＴ／ＡＵ９０１００２３３ ２、発明の名称 溶解バスリアクターを用いるフェロアロイの製造３、特許出願人 名称　シーアールエイ・サービシーズ・リミテッド４、代理人 住所　〒５４０　大阪府大阪市中央区域見２丁目１番６１号ツイン２１ＭＩＤタ ワー内　電話（０６）９４９−１２６１１９９０年１１月８日 請求の範囲 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及び溶 剤を調節した速度で溶融材料含宵鉄を含むか鉄含有材料から誘導されるバスに注 入する（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する。

（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の変 移帯を作るのを助け、変移帯は、ガス及び反応ガス類によりバスから発射した溶 融材料を含み、（ｄ）合金化金属含有材料、溶剤、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溶剤のバスへの速やかな混入を達 成し、又、バス内の酸化／還元環境を調節する。

（ｅ）合金化金属を、還元させて金属相に行かせるか酸化させて鉱滓相に行かせ る。

（ｆ）合金化金属を含む相を回収する。

２、仕込み材料を予熱した場合、仕込み材料をバス上のスペースに注入する請求 項１の方法。

３、酸素含有ガスをバス上のスペースに注入する請求項１又は２の方法。

４、温度を１３００から１９００℃の範囲に保つ請求項１ないし３のいずれか１ 項の方法。

５、温度範囲を１４００から１８００℃で選択する請求項４の方法。

６、温度範囲を１５００から１７００℃で選択する請求項４の方法。

７、バス上゛のガス類中に存在する一酸化炭素及び水素を４０から６０％の最小 限度に後燃焼する先行請求項のいずれか１項の方法。

８、バスに注入する炭質材料が無煙炭又は瀝青炭である先行請求項のいずれか１ 項の方法。

９、酸素含有ガスは空気で、それは１１００から１３００℃の範囲の温度に予熱 したのち、変移帯止のスペースに注入する先行請求項のいずれか１項の方法。

１０．１１００から１３００℃の範囲の温度に予加熱する請求項９の方法。

１１、方法が、渦巻き運動を酸素含有ガスの噴出物に付与すること及び噴出物を 変移帯上のスペースに導（ことの段階を含む、請求項９又は請求項１０の方法。

１２、噴出物が、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１１の方法。

１３、角度が３０から９０°である請求項１２の方法。

１４、酸素含有ガスの噴出物が、変移寄生、３０から２００ｍ／ｓの速度で溶融 材料に衝突し、その除熱が反応ガス類の後燃焼によって溶融材料に伝わる請求項 １２又は請求項１３の方法。

１５、方法が３から１２重量％の範囲の炭素含量の溶融材料を保持する段階を含 み合金化金属を金属合金として回収する先行請求項のいずれか１項の方法。

１６、炭素含量を４から９重量％の範囲で保持する請求項１５の方法。

１７、方法を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％より少ない間バスに装入し、還元条件は鉱滓の合金化金属含量を低レベ ルに減するようバッチサイクルの残余の間バス内で保持し、合金化金属を合金と して回収する先行請求項のいずれか１項の方法。

１８、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 に回収された比較的低割合の合金化金属を含み、方法は、 （ｇ）溶融金属合金のバスを形成する （ｈ）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 渇金属相及び合金化金属濃縮鉱滓相を形成する（ｉ）合金化金属枯渇金属相を除 去する（ｊ）合金化金属濃縮鉱滓を還元環境にさらして合金化金属及び鉱滓に含 まれる鉄の酸化物を金属に還元する、及び（ｋ）合金化金属を合金化金属含量縮 された金属合金として回収すの付加段階を含む、先行請求項のいずれか１項の方 法。

１９、合金化金属含有材料が、鉱滓相と共に初めに回収した比較的低割合の合金 化金属を含み、方法が （ｇ）金属相をバスから除去する （ｈ）鉱滓相を還元環境にさらして合金化金属及び鉱滓に含まれる鉄の酸化物を 金属に還元する、及び （ｉ）合金化金属を金属合金として回収するの付加段階を含む、請求項１ないし １７のいずれか１項の方法。

２０、合金化金属がクロムである先行請求項のいずれか１項の方法。

補正書の翻訳文提出書 （特許法第１８４条の８） １、特許出願の表示 ＰＣＴ／ＡＵ９０１００２３３ ２、発明の名称 溶解バスリアクターを用いるフェロアロイの製造３、特許出願人 名称　シーアールエイ・サービシーズ・リミテッド４、代理人 住所　〒５４０　大阪府大阪市中央区域見２丁目１番６１号ツイン２１ＭＩＤタ ワー内　電話（０６）９４９−１２６１１９９１年２月８日 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ＳＯｘ 及びＮＯｘの質から望ましくない。

さらに米国特許第４５６５５７４号の明細書は、「過酷な撹拌」の必要を引用す るが、撹拌強度の上限は、バスランニングが低下すｉ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、最大となる。

クロム含有鉱石を頂上及び底部吹出し転炉中溶解鉄の浴に装入する他の工程が知 られている（日本特許５８−１１７８５２住友金属工業）。微細クロム鉱石、溶 剤及び固りコークスを溶解物の表面に落とし、一方、酸素は頂上のやり状道具を 経てゆるやかに吹く。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 されたガスにより生ずる循環により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。

該固体フィードは溶融期間の持続の間、転炉に仕込まれる。次いで最終還元期間 が続き、その間固体は仕込まれず、酸素が浴の表面本発明の方法は又、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溶剤を調節した速度で溶融材料含有鉄を含むか鉄 含有材料から誘導されるバスに注入する（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する。

（Ｃ）ガスをバスに注入して、バス内に形成する反応ガス類ハスのすぐ上の変移 帯を作るのを助け、変移帯は、ガス及び反応ガス類によりバスから発射した溶融 材料を含み、（ｄ）合金化金属含有材料、溶剤、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溶剤のバスへの速やかな混入を達成 し、又、バス内の酸化／還元環境を調節する。

（ｅ）合金化金属を、還元させて金属相に行かせるか酸化させて鉱滓相に行かせ る。

（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。

本発明の工程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「溶融バス」は、主として鉄を含む金属相、通常、うる。

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で、溶融バ スを残しておく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 スに導入しうる。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溶融剤と全ての炭質材料が同様 の手段で注入できる。装入が熱い場合、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される。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 、過剰の石炭燃焼を避けるため、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がら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１ ７００℃に保つべきである。即ち、溶融バスの温度は液体鉱滓に一致して、溶融 バスによる既知製鉄工程で出合わすよりも多分有意に大であることが本発明の重 要な局面である。

本発明の驚くべき態様は、底ガス注入速度がバス表面の少なくとも１部上に変移 帯を保つのに十分に高いという条件で、製鉄のそれのようにより低い温度で操作 できることでその条件では鉱滓は固体でありうる。このような状況で、鉱滓は機 械的手段により移動しつるか、鉱滓の温度は溶融状態で排出するように軽打の時 に上げうる。

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より高いことが溶融バ スによる既知製鉄工程での慣習であるという要求である。例えばクロム含有材料 の還元は、鉄材料を還元する場合よりもより有意な運動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備える。

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

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つる。溶融剤は、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つる。さらに溶融剤は合金化金属の鉱滓及び／又は合金 への報告を調節するのに加えつる。

本工程は連続的操作として又はバッチ基底で処理しつる。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つる。

本発明の一態様では、合金化金属含有フィード材料の等級及び／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、装入 クロム生成物はほとんど又は全（加工を要しないで生成する。

本発明の他の態様では、用いた装入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、バッチ循環の製 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、還元状態はフィード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、鉱滓内に少しの国 際調査報告 ＡＮＮＥＸ　’ｒｏ　’Ｉ）Ｅ　ｍ’ｒｚα％　５ＥＡＲＧ（ｍゴｆｆＧｉＤ野 ジ引に百αａＷ？ＣＮＮ）、にテＮＪ９０００２３３

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 発明を定義する請求の範囲は以下の通りである。 １．製錬器における溶融バス中の合金化金属含有材料の製錬によるフエロアロイ の製造法であって、 （ａ）合金化金属含有材料を（ｉ）器の頂上を経て溶融バス中に又は（ｉｉ）器 の底を経て溶融バスに直接に、又は（ｉｉｉ）器の頂上と底の両方を経て注入し 、 （ｂ）溶剤又は溶剤類を、それ／それらだけで又は合金化金属含有材料と共に都 合のよい時点で注入し、 （ｃ）酸素含有ガスを（ｉ）溶融バス上のスペースに、又は（ｉｉ）器の底を経 て溶融バスに直接に又は（ｉｉｉ）バス上のスペース及び器の底を経て注入し、 （ｄ）酸素含有ガスでありうる少くともいくらかのガスを、撹拌を与えるため溶 融バスに注入し、 （ｅ）炭質材料を（ｉ）溶バス上のスペースに、又は、器の底を経て溶融バスに 直接に又は（ｉｉｉ）スペースに及び器の底を経て、注入し、クロム含有材料、 溶剤又は溶剤類、酸素含有ガス及び炭質材料の注入速度は、 （１）溶融バスヘの合金金属含有材料及び溶剤又は溶剤類の速やかな混入、及び （２）器内での酸化及び還元環境の調節を達成するために調節され、 これにより、合金化金属含有材料中に存在する合金化金属は、還元して金属相に 混入されるか酸化して鉱滓に混入され、溶融バス上の燃焼ガスは酸化されて工程 にさらに熱を与え、合金化金属合金又は合金化金属含有鉱滓が生成物として回収 される方法。 ２．仕込材料が高い温度である場合、それを溶融バス上のスペースに注入する請 求項１の方法。 ３．酸素含有ガスを溶融バス上のスペースに注入する請求項１又は２の方法。 ４．溶融バスを１３００から１９００℃の温度に保ち、選択された範囲は、液体 又は固体鉱滓と共に方法を行なうかどうかに依存する請求項１ないし３のいずれ か１項の方法。 ５．選択された温度範囲が１４００から１８００℃である請求項４の方法。 ６．選択された温度範囲が１５００から１７００℃である請求項４の方法。 ７．溶融バス上のガス類中の一酸化炭素と水素が最小限度４０から６０％まで後 燃焼する先行請求項のいずれか１項の方法。 ８．バスに注入する炭質材料が無煙炭又は瀝青炭である先行請求項のいずれか１ 項の方法。 ９．酸素含有ガスが変移帯上のスペースに注入される場合、それは８００から１ ３００℃に予加熱された空気を含む先行請求項のいずれか１項の方法。 １０．選択された温度範囲が１１００から１３００℃である請求項９の方法。 １１．渦巻き運動が、変移帯上のスペースに注入される前に酸素含有ガスの噴出 物又は噴出物群に与えられる請求項９又は１０の方法。 １２．酸素含有ガスを溶融金属とガス類の間の変移帯上のスペースに注入する羽 口又は各羽口の取り付け角度が、静止バス表面により形成される平面に関して１ ０°から９０°である請求項９ないし１１のいずれか１項の方法。 １３．取り付け角度が３０°から９０°である請求項１２の方法。 １４．酸素含有ガスの噴出物又は噴出物群が、溶融金属とガス類の間の変移帯に おける溶融材料に、３０から２００ｍ／ｓの範囲の速度で衝突し、これにより熱 が溶融材料に伝わる請求項９ないし１３のいずれか１項の方法。 １５．溶融バス中の炭素含量が３から１２重量％の範囲に保ため、合金化金属が 合金化金属合金として回収される先行請求項のいずれか１項の方法。 １６．炭素含量が４から９重量％の範囲で保持される請求項１５の方法。 １７．方法を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 の製錬期間の１００％より少ない間溶融バスに装入し、還元条件は、鉱滓の合金 化金属含量を低レベルに減ずるようバッチサイクルの残余用に溶融バス内で保持 し、合金化金属を合金化金属合金として回収する先行請求項のいずれか１項の方 法。 １８．合金化金属含有材料が比較的低含量の合金化金属を有する場合に特に関し て、先行請求項のいずれか１項の方法であって、（ａ）バスを還元条件下に操作 して低合金化金属合金及び排廃可能な鉱滓を生成し、 （ｂ）低合金化金属合金のその又は一つの続くバスは次いで穏やかに還元するよ うに操作し、金属相内に存在する合金化金属の本質的割合が酸化し、合金化金属 は酸化物として鉱滓相に移転し、（ｃ）合金化金属濃縮鉱滓から合金化金属劣化 金属相を分離し、（ｄ）合金化金属濃縮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、合金化金属劣化鉱滓を排廃して合金化 金属を合金化金属合金として回収する方法。 １９，合金化金属含有材料の合金化金属対鉄比が低い場合に特に関して、請求項 １ないし１７のいずれか１項の方法であって、（ａ）バスを穏やかに還元するよ う操作し、これにより金属相内に存在する合金化金属の本質的割合が酸化し、合 金化金属は酸化物として鉱滓相に移転し、 （ｂ）合金化金属濃縮鉱滓から合金化金属劣化金属相を分離し、（ｃ）合金化金 属濃縮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、合金化金属劣化鉱滓を排廃して合金化金属を合金化金属合金として回収 する方法。 ２０．合金化金属がクロムである先行請求項のいずれか１項の方法。