JPH0791600B2 - Ｎｉ鉱石の溶融還元法 - Google Patents

Ｎｉ鉱石の溶融還元法

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JPH0791600B2 JP1057179A JP5717989A JPH0791600B2 JP H0791600 B2 JPH0791600 B2 JP H0791600B2 JP 1057179 A JP1057179 A JP 1057179A JP 5717989 A JP5717989 A JP 5717989A JP H0791600 B2 JPH0791600 B2 JP H0791600B2
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Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明はNi鉱石を溶融還元する方法に関する。
［従来の技術］ 従来、ステンレス鋼の溶製は、電気炉を用いてスクラッ
プとFeCr,FeNi等の合金鉄または電解Niを溶解して行わ
れていた。すなわち、ステンレス鋼の主要成分であるC
r,Niは予め電気炉で還元された合金鉄をさらに電気炉で
溶解していた。このような従来の方法に対して、最近、
省エネルギー、低製造コストの観点から、Cr鉱石から直
接高クロム溶銑を得る所謂溶融還元法が注目を集めてい
る。
［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、ステンレス鋼の溶製は、Cr源については
前述のように転炉型の製錬炉でCr鉱石の直接溶融還元が
試みられているが、Ni鉱石を直接、溶融還元する方法は
試みられていない。この理由は、Ni鉱石については、鉱
石中のNi分が２〜３％程度と低いので、鉱石の使用量が
非常に多くなり、操業が困難であると考えられているた
めである。例えば、８％Niのステンレス鋼でトン当たり
Ni鉱石３〜４トンの使用量となる。したがって、Ni鉱石
の溶融還元に際して、多量のスラグ発生に伴うスラグま
たは地金の流出により、操業の中断、設備機器の損傷ま
たはNi歩留まり低下の虞があった。一方、前述のスラグ
または地金の流出を回避するため、溶融還元途中で多数
回の排滓を行うことは、排滓時の地金流出により、Ni歩
留まりが極端に低下する他、作業能率を能率を低下させ
る虞があった。
本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、多量のス
ラグの発生によって操業の安定性が確保され、Niの歩留
りが低下する虞のないNi鉱石の溶融還元方法を提供する
ことを目的とする。
［課題を解決するための手段，作用］ 本発明のNi鉱石溶融還元法は、底吹き羽口および上吹き
ランスを備えた転炉型製錬炉において、Ni鉱石及び炭材
を前記製錬炉に装入し、上吹きランスから酸素ガス、底
吹き羽口から攪拌ガスを吹き込んで高Ni溶銑を得る方法
であって、 製錬炉の比容積をVO（溶湯トン当たりm3）、発生スラグ
の比重量をWS（溶湯トン当たりトン）としたとき、次式 VO＞0.4WS＋1.0 の関係を満たすように排滓を行なうことを特徴とする。
更に、好ましくは 0.8VO＜0.4WS＋1.0＜0.95VO の関係を満たすように排滓を行なうことが、より効果的
である。
［実施例］ 本発明の実施例を添付の図面を参照しながら説明する。
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、23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、24は底吹き
羽口22に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を所定量含む
Ni溶銑を溶解す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、1500℃程度に昇温されたのち、Ni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→CO,CO→CO2によって供給される。
一般的に使用されるNi鉱石に含まれるFe,Niの酸化物
は、30％程度で、その内Ni成分は２〜３％程度であり、
その他の70％はスラグ分である。スラグにはNi鉱石の
他、炭材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、成分８％程度のNi溶銑を
得るには溶銑トン当たり、Ni鉱石中のNi成分により３〜
4tのスラグが生成する。スラグの見掛け密度は、排滓前
には1.5程度であるから、その容積は溶湯に比して約15
倍にも達することがある。このため、スロッピングによ
り操業の中断、設備機器の損傷の虞があり、操業の安定
性を著しく阻害するとともに、Ni歩留まりを低下させ
る。また、多量のスラグによるスロッピングを防止する
ため、溶融還元途中で、必要以上に排滓することは、排
滓時の地金流出によりNi歩留まりに大きく影響する。操
業の安定性、Niの歩留りを確保するためには、製錬炉の
容積と排滓の時期が問題となる。そこで、Ni鉱石の溶融
還元に際して、適切な排滓の時期と製錬炉の容積を決め
るため、試験を行ってNi鉱石の装入量と製錬炉内のスラ
グレベルとの関係について、第２図を得た。Ni鉱石の装
入量が4t以上になってグラフが直線になっているのは、
スラグが少ないときはスラグに含まれるガスの容積が大
きいためと考えられる。この第２図のデータを解析して
得られたスラグ比重量WSとスラグ比容積VSとの関係を示
すグラフを第３図は示す。単位はそれぞれ溶銑トン当た
りのトン、m3である。以下、V,Wの単位はこれと同じと
してある。第３図のグラフから、スラグ比重量WSとスラ
グ比容積VSとの関係は、WSが略１以上の直線部分では VS＝0.4WS＋0.85 で表すことができる。これに溶湯の比容積0.15を加え
て、製錬炉の保持するスラグと溶湯の比容積VSMは VSM＝0.4WS＋1.0 ………（１） となる。上記（１）式の定数は両辺の単位が揃うように
定められている。実操業では、殆どWS＞１を満足するの
で、以下に上記（１）式について、製錬炉の容積と排滓
の時期を検討する。
製錬炉10の比容積をVOとすると、スロッピングによる不
安定操業を防止するためには VSM＜VO ………（２） の条件が必須である。
さらにVSMとVOとの関係を検討するとまた、この式を VSM＝αVO ………（３） と書いて、αは０＜α＜１とすると、αが１に近いとス
ロッピングによる操業不安定の虞があり、逆にαが０に
近いと、スロッピングによる影響は受けにくいが、製錬
炉の容積VOが大きくなり過ぎて不経済であり、効率的な
操業は困難である。こうした観点から、αの値は 0.8＜α＜0.95 ………（４） が好ましい。
（１）式または、（３）と（４）式から、スラグの比重
量WSに対して、排滓の時期が定められる。Ni鉱石の投入
量WNと前記WSとの関係は、原料の投入量およびNi鉱石中
のNi成分により容易に知ることができるので、前述の操
業不安定またはNi歩留まりの低下を回避するために行わ
れる排滓の時期を定めることができる。
溶湯容量5t、炉内容積10m3の製錬炉でNi鉱石を溶解した
とき、具体例について説明する。発生スラグ量はNi鉱石
の性質のよって多少異なるが、前述の通り、Ni鉱石の装
入量の８割とする。排滓までのNi鉱石の装入量が13t/c
h、スラグ量は10t/chのとき、WS＝10/5＝2.0を（１）式
に入れて、VSM＝0.4×2.0＋1.0＝1.80となり、α＝VSM
／VO＝1.8/2＝0.90で、 0.8＜α＝0.90＜0.95 となって、（４）式を満足している。
［発明の効果］ 本発明によれば、スラグ量とNi鉱石の投入量との関係が
求められているので、これによって製錬炉の容積が定め
られているので、スロッピングが発生しないように排滓
または出湯の時期を定めることができる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本実施例の製錬炉の縦断面図、第２図はNi鉱石
の装入量と製錬炉内のスラグレベルとの関係を示す図、
第３図は製錬炉内のスラグ比重量とスラグ比容積との関
係を示す図である。 10…製錬炉、11…溶湯、12…スラグ層、21…上吹きラン
ス、22…底吹き羽口、23…ホッパ。
フロントページの続き (72)発明者 高岡 利夫 東京都千代田区丸の内１丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内 審査官 小柳 健悟

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】底吹き羽口および上吹きランスを備えた転
    炉型製錬炉において、Ni鉱石及び炭材を前記製錬炉に装
    入し、上吹きランスから酸素ガス、底吹き羽口から攪拌
    ガスを吹き込んで高Ni溶銑を得る方法であって、 製錬炉の比容積をVO（溶湯トン当たりm3）、発生スラグ
    の比重量をWS（溶湯トン当たりトン）としたとき、次式 VO＞0.4WS＋1.0 の関係を満たすように排滓を行なうことを特徴とするNi
    鉱石の溶融還元法。
  2. 【請求項２】0.8VO＜0.4WS＋1.0＜0.95VO の関係を満たすように排滓を行なうことを特徴とする請
    求項１のNi鉱石の溶融還元法。
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