JPH05287337A - 鉄スクラップから鉄と非鉄金属を分離する装置 - Google Patents

鉄スクラップから鉄と非鉄金属を分離する装置

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JPH05287337A
JPH05287337A JP10909092A JP10909092A JPH05287337A JP H05287337 A JPH05287337 A JP H05287337A JP 10909092 A JP10909092 A JP 10909092A JP 10909092 A JP10909092 A JP 10909092A JP H05287337 A JPH05287337 A JP H05287337A
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JP
Japan
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furnace
iron
molten
scrap
electrolyte
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Withdrawn
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JP10909092A
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English (en)
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Kiyoshi Shibata
清 柴田
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は不純物を多く含むスクラップを原料
とし、銅などを分離し高純度の鉄鋼材料を供給するため
の電解精製法の効率改善を目的とする。 【構成】 盤状の耐火物容器による電解炉であって、環
状の下堰とその内側の環状の上堰によって、溶鉄を収容
する内炉、溶融電解質を収容する外炉、および両堰の間
の溶鉄と溶融電解質が上下に接する中炉に区分され、内
炉の下部に設けられた出湯孔と、内炉の上部に設けられ
た黒鉛または水冷の銅製の陰極と、外炉の電解質内に浸
漬可能に設けられた成形されたスクラップからなる陽極
とからなる装置。スクラップ陽極から溶融電解質、溶
鉄、アークを介して陰極へ直流電流を流し電解精製と溶
解を同時に行う。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は鉄分を含む金属スクラッ
プを原料とし、鉄鋼材料を製造する装置に関するもので
ある。
【0002】
【従来の技術】スクラップを原料とする製鋼法において
は、まずスクラップを適当な大きさに破砕し、磁力選
別、手選別等により非金属物質、非鉄金属を除去したの
ち、電気炉あるいは転炉等の燃料燃焼炉で溶解して酸化
精錬を行い、さらに残留する不純物元素を適宜フラック
ス等との化学反応により除去している。
【0003】近年の材料複合化の進展にともない、スク
ラップ原料中に含まれる非鉄金属材料が増え、それらの
分離除去が困難になってきた。特に銅、錫は鋼材中に含
まれるとその加工性を著しく悪化させる元素であるが、
酸化精錬では除去できずその効果的除去方法は確立され
ていない。例えばフラックスとの化学反応による精錬法
では膨大な量のフラックスを必要とし、経済的に鉄鋼材
料を生産する方法が未だ確立されていない。また、この
ような不純物を多く含むために再生処理を行わないスク
ラップの発生量は年々増加し、投棄処理場所の確保が難
しくなっているため、適当な処理方法の開発が望まれて
いる。
【0004】一方、金属の電解精製法は不純物を含む合
金から高純度の金属を得るための一般的方法であり、水
溶液を電解質とした銅の電解精製、溶融塩を電解質とし
たアルミニウムの電解精製などに代表される。しかしな
がら、鉄の電解精製に関しては電解質中での鉄イオンの
存在形態に2価と3価の2種類があるため、陽極におい
ては2価イオンの3価イオンへの酸化、陰極においては
3価イオンの2価イオンへの還元という鉄イオンの循環
が起こり、電解電流の精製に用いられる効率が低くな
る。陽極中に不純物元素を多く含む場合は、それらの元
素が鉄と合金を形成し、鉄の活量を低下させ、鉄の溶出
電位が上昇し、2価の鉄イオンの3価への酸化反応がよ
り起こり易い状況となり、電流の効率がさらに低下し易
くなるほか、不純物の陽極からの溶出、陰極への析出も
起こり易くなる。これらの理由により電解精製では電流
をあまり大きくとる事が出来ず、生産能力は低く抑えら
れることになる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明はこのような不
純物を多く含むスクラップを原料とし、高純度の鉄鋼材
料を供給するための電解精製装置を提供することを目的
とするものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は前記課題を解決
するものであって、盤状の耐火物容器による電解炉であ
って、環状の下堰とその内側の環状の上堰によって、溶
鉄を収容する内炉、溶融電解質を収容する外炉、および
両堰の間の溶鉄と溶融電解質が上下に接する中炉に区分
され、内炉の下部に設けられた出湯孔と、内炉の上部に
設けられた黒鉛または水冷の銅製の陰極と、外炉の電解
質内に浸漬可能に設けられた成形されたスクラップから
なる陽極とからなることを特徴とする鉄スクラップから
鉄と非鉄金属を分離する装置である。
【0007】
【作用】本発明の装置は、耐火物で内張りされた盤状の
炉の中央部に環状の上堰を、その外側を取り囲むように
環状の下堰を設け、上堰の内側の上方に設置した黒鉛ま
たは水冷の銅製等の陰極とのア−ク放電により下堰の内
側に溶鉄浴を保持し、溶鉄浴の表面を上堰により内側と
外側に2分する。
【0008】上堰外側から外周部まではシリカ、アルミ
ナ、ライム等の鉄よりも卑な金属の酸化物混合物に少量
の酸化鉄と蛍石等のハロゲン化物あるいはアルカリ金属
酸化物を加えた溶融電解質を満たし、上堰と下堰の間で
溶鉄プールと接触させる。またシュレッダー等で破砕さ
れたスクラップをプレス等で棒状に成形し、下堰の外側
の溶融電解質中に炉底面に接触しないよう複数本環状に
浸漬させ、陽極とする。
【0009】陰極と溶鉄浴との間にアークを発生させ、
アーク、溶鉄、溶融電解質を介して陰極と陽極の間に電
流を通じさせると、陽極のスクラップ中の鉄が(1)式
に従って電解質中にイオンとして溶解し、電解質と溶鉄
表面で(2)式によって鉄に戻る。
【0010】 Fe→Fe2++2e- ……(1) Fe2++2e- →Fe ……(2)
【0011】陽極スクラップ中のクロム,アルミニウム
など鉄より卑な元素は、電解質中に溶出するが、陰極と
なる溶鉄中には還元されず、電解質中に蓄積される。ま
た銅等の鉄より貴な元素は電解質中に溶出せず、鉄の溶
出に従って陽極から欠落し、陽極残渣として電解質浴底
に沈澱する。その結果、炉中心部の溶鉄プールには高純
度の鉄が回収され、鉄より貴な元素は陽極残渣へ、鉄よ
り卑な元素は電解質中へと分離される。
【0012】溶融電解質を盤状の炉の溶鉄の外側に配
し、その中に成形スクラップ陽極を多数配置することの
利点は、炉の中心から周辺部に向かって電流の流れる断
面積が拡大し、電流の密度が炉中心部から周辺部へ行く
にしたがって低下し、電解質内のジュール発熱量が低下
し、結果として電解質の温度が低下するため、スクラッ
プ陽極の温度をスクラップの融点以下に保持でき、混在
する不純物元素と鉄との合金化を抑制できることにあ
る。電解が進むと陽極スクラップ中の鉄より貴な不純物
は陽極から脱落し、陽極中への蓄積は防止される。
【0013】仮にスクラップ中の不純物元素との合金化
が進めば陽極での溶解電位が上昇し、不純物の溶出が起
こり易くなり、陰極に析出する金属の純度の低下につな
がる。さらに電解の進行とともに不純物が濃縮され、一
層不純物の陰極への移行が起こり易くなる。これを防ぐ
ためには不純物濃度が高くならないうちに電解を中断し
なくてはならず、目的とする金属である鉄の収率の低下
につながるほか、鉄より貴な金属の回収も困難になる。
【0014】
【実施例】図1は本発明の装置の実施例である炉の構造
を示す断面図で、図2はこれの蓋を取って炉内を見た平
面図である。耐火物4で内張りされた盤状の炉の中心上
方に陰極となる黒鉛または水冷の銅などの棒状電極2を
設置し、その直下に環状の下堰7で区切られた炉水平断
面の内の一部を占める溶鉄浴5を形成する。溶鉄浴5の
表面を環状の上堰6で内外に2分し、内側の溶鉄表面を
棒状電極2からの直流アークで加熱し、上堰6の外側表
面は下堰7外側から炉内壁までをも満たすシリカ、アル
ミナ、ライム等の鉄よりも卑な金属の酸化物混合物に少
量の酸化鉄と蛍石等のハロゲン化物を加えた溶融電解質
3と接触させる。さらにスクラップを棒状に成形した成
形スクラップ電極1を溶融電解質3中でかつ溶鉄浴5の
上方とならない位置に炉底面に接触しないよう複数本環
状に浸漬させ、陽極とする。なお、図2において8は
蓋、10は出湯孔、9はスタータップ電極で炉の操業開
始時に棒状電極2との間で通電し溶鉄浴を作るためのも
のである。
【0015】適用例 図1および図2に示した内径700mmの円盤状の炉に
内径70mm、外径100mmの上堰、内径150m
m、外径200mmの下堰を同心円状に設け、中央に直
径45mmの黒鉛電極を設置し、下堰内側の炉底に埋め
込んだ導電性耐火物をスタータップ電極としてアークを
発生させ電解鉄を溶解し、下堰内側に25kgの溶鉄浴
を形成した。上堰外側はシリカ38%、ライム36%、
アルミナ19%、酸化鉄FeO2%、蛍石5%からなる
溶融電解質3で満たし、上堰下堰間で溶鉄浴に接触させ
た。
【0016】電解質は溶鉄浴からの熱伝導で溶解し、そ
の中へ乗用車スクラップをシュレッダー処理後直径50
mmの棒状にプレス成形した電極を12本浸漬した後、
スタータップ電極からの通電をやめ、アーク、溶鉄、溶
融電解質を介してスクラップ電極と黒鉛電極との間に1
160Aの一定電流を流して電解を行い、32時間で約
25kgのスクラップを処理した。
【0017】原料スクラップ中には0.7%の銅、0.
17%のクロム等をはじめとする不純物が含まれていた
が、得られた約48kgの溶鉄中には銅は検出されず、
クロムは0.024%に低減され、平均電力消費量は鉄
1kgあたり2.23kWhであった。
【0018】ここで示した適用例の他に、陽極のスクラ
ップ成形体を連続的に挿入し、かつ溶鉄プールから連続
的に溶鉄を排出し、連続的な運転を行っても良い。ま
た、成分調整や温度調整のために溶鉄浴に他の鉄源を投
入しても良い。
【0019】
【発明の効果】本発明の装置により、溶融塩電解の陽極
となる鉄スクラップは鉄の融点より低い温度に維持され
るため、含まれる不純物と鉄との合金化が抑制でき、上
記適用例にみられるように不純物を多く含む原料から純
度の高い鉄を溶融状態で回収する事が出来る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例である炉の構造を示す断面図
【図2】図1の炉の蓋を取って炉内を見た平面図
【符号の説明】
1 成形スクラップ電極(陽極) 2 棒状電極(陰極) 3 溶融電解質浴 4 耐火物 5 溶鉄浴 6 上堰 7 下堰 10 出湯孔

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 盤状の耐火物容器による電解炉であっ
    て、環状の下堰とその内側の環状の上堰によって、溶鉄
    を収容する内炉、溶融電解質を収容する外炉、および両
    堰の間の溶鉄と溶融電解質が上下に接する中炉に区分さ
    れ、内炉の下部に設けられた出湯孔と、内炉の上部に設
    けられた黒鉛または水冷の銅製の陰極と、外炉の電解質
    内に浸漬可能に設けられた成形されたスクラップからな
    る陽極とからなることを特徴とする鉄スクラップから鉄
    と非鉄金属を分離する装置。
JP10909092A 1992-04-03 1992-04-03 鉄スクラップから鉄と非鉄金属を分離する装置 Withdrawn JPH05287337A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107032643A (zh) * 2017-06-20 2017-08-11 许玉蕊 液态高炉渣制作饰面石材的装置

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107032643A (zh) * 2017-06-20 2017-08-11 许玉蕊 液态高炉渣制作饰面石材的装置
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Effective date: 19990608