JPS58174542A - 高炭素フエロクロム製造方法 - 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】 本発明はクロム鉱石還元焼結ペレットを埋没アーク式電
気炉で還元製錬し、高炭素フェロクロムを製造する方法
に関する。

通常、高炭素フェロクロムはクロム鉱石またはクロム焼
結鉱石あるいはクロム鉱石還元焼結ベレットを７ラツク
スと共に電気炉に装入し、炭素質還元材（以下炭材とい
う）で還元して製造している。

電気炉法ではクロム鉱石中の酸化クロムおよび酸化鉄成
分を炭材によ・って還元し、かつＭｙＯ１ｋ１２０５　
、５ｉＣ１２など（以下これらを脈石成分という）を溶
融スラグとして分離して高炭素フェロクロム″メタルを
得ている。

クロム鉱石還元焙焼ベレットはクロム鉱石に゛炭材を配
合してベレットとなし、口゛−タリーキルン等を用いて
固相状態でメタル成分を部分的に還元焙焼したものであ
り、未還元部分は電気炉にて引続いて還元製錬する。

ところでクロム鉱石還元焼結ペレットを使用する主たる
目的は、還元に必要なエネルギーを′安価外燃焼エネル
ギーに依存し、高価な電気エネルギーを削減せんとする
点にある。したがって還元焙焼工程でベレットに付与さ
れた顕熱は、失われることなく電気炉製錬工程に移され
ると同時に、還元焙焼工程で達成された還元率は電気炉
における還元製錬工程まで維持されてい々ければならな
い。

特にクロムは酸素との親和力がきわめて大きく、常圧に
おける酸化物の還元には高温を必要とする。

一方、固相還元で生成したクロムの金楓相または炭化物
相は、Ｍ化性雰囲気中ではきわめて容易に再酸化されて
しまう。

クロム鉱石固相還元による反応生成分は主としてクロム
・鉄炭化物（（Ｏｒ、　ｒｅ）７’０５等）であるが、
この炭化物はｒＲ素雰囲気中のみならず二酸化炭素（０
０２）　、水蒸気（Ｈ２Ｏ）−二＾黄（８０２）等のク
ロム・鉄炭化物に対して酸化作用を有する雰−気中にお
いては容易に再酸化反応を生起し、次式に従ってクロム
・鉄酸化物となる。この場合特にクロムの再酸化が著し
い。

（Ｏｒ、　Ｆｅ）７０５　＋　２″Ｉ／４０２−！Ａ（
Ｏｒ、Ｆｅ）２０５　’＋　３００　　　　　　（１）
（Ｏｒ、　Ｆｅ）７０５　＋２７／２００２　＝　Ｊ（
ＯｒｓＦｅ）２０５　＋ａａ７．ＣＱ　　　　　　　（
２）（Ｏｒ、Ｆｅ）７Ｑ５　＋　２Ｖ２Ｈ２０−％（Ｏ
ｒ、　ｒｅ）２０５　＋　３００　＋　Ｆ２　Ｈ２（３
）（Ｏｒ、　Ｆｅ）７（４＋　２″ｌＡ３０ｚ＝″！Ａ
（Ｏｒ、Ｆｅ）２０５　＋　３００　＋７２００　　　
　　（４）上記反応は温度が高いほど急速に進行するの
で、高炭素フエロクロム製造工程にあっては赤熱状態量 の還元焼結ペレットが前記酸化性雰囲気に接する１１ 機会を減するよう配慮しなけｉばならない。

クロム鉱石還元焼結ベレットの再酸化防止に関しては、
焙焼後すみやかに非酸化性芥囲気中に移して冷却する等
の方法が提案されているが、設備かかさんだり取扱が繁
雑となるので実用上は不都合な点が多い。

一般には還元焙焼工程で生成した赤熱ペレットはできる
限シすみやかに赤熱ペレットタンクに移し、可能な限シ
大気から遮断して電気炉還元工程へ移行する方法が採用
されている。正常な還元焼結ペレットにおいては、ペレ
ット表面に存在する酸化物皮膜層の効果により再酸化が
抑えられ、還元焙焼工程で達成された還元率が実質的に
維持されたまま電気炉還元工程へ移行している。

しかしながら生産工程中でペレットに対して落下衝撃、
圧縮力、熱応力等の外力が作用するとベレット表面の酸
化物皮膜層が破壊され、ベレットに亀裂が生じたりペレ
ットが割れる結果となる。

このようなペレットになるとペレット内部の還元生成物
相があらたに露出することになり、酸化性雰囲気と接触
するＩＩＩＩ′・ニア急速に再酸化が進行してしまうＯ 本発明者らは高炭素７エロクロム生産工程における赤熱
ペレットの挙動を詳しく検討した結果、強固なベレット
を造るとともに、ベレットの破壊につながる外力を排除
し、還元生成物に対して酸化性の作用をおよぼす酸化性
雰囲気の共存を極力排除することにより、フェロクロム
生産に会費な電力原単位を飛−的に向上させ得ることを
見出し、本発明に悲運した。

本発明はクロム鉱石還元焼結ペレットを使用する高炭素
フェロクロムの製造方法において、赤熱状態のベレット
を取扱う工程ではペレットの破壊につながる水分を排除
し、還元生成物に対しで酸化作用を有する水蒸気（Ｈ２
Ｏ）や二酸化炭素（Ｃ０２）ガスを排除することにより
達成されるものである。

さらに具体的には、本発明は赤熱状態のクロム鉱石還元
焼結ペレットとともに電気炉に装入する炭材と造滓材と
を乾燥し持込″水分を除去するとともに、造滓材として
は熱分解して００２を発生する炭酸塩を含有するものは
避け、鉱滓を使用することにより達成される。

次に５本発明について詳説する。

電気炉操業においては適正なスラグ組成を保つことは非
常に重要である。良好なスラグの条件としては、流動性
が良いこと、融点が適当であること、電気抵抗が大であ
ること、クロム還元が促進されること、不純物成分の分
配率が高いことなどが要求される。これらの選択を誤ま
ると目的とする品位の製品が得られないばかりでなく、
電力原単位が大巾に悪化しときには操業困難におちいる
ことがある。

クロム鉱石中には脈石成分としてＭｆＯ、ｋｔ２０ｓ８
　＋０２　　等を含み、これらの含有量は鉱石の産地に
よって大巾に変動する。これらの中で５ｉ０２　　は比
較的少量しか含まれていないが、ＭｙＯとｈｔ２ｏ５は
主として、スピネル構造のピクロクロマイト（Ｍｙ。

Ｆｅ）　Ｏ・（Ｏｒ、　Ｆｅ、　Ａｔ）２０５の形で存
在しているので比較的多く含有されている。

一方、電気炉製錬ではＭｆＯ−Ａｊ２０３−　ＯａＯ−
８＋０２　　系の四元系スラグとし、融点、粘性、電気
抵抗、不純物の分配係数などを満足する組成を選択しな
ければならない。通常選択される組成範囲は８ｉ０２　
；　　２７〜３３４１０ａＯ；　９〜１４％−ＭｔＯ；
２３〜３３チ、人ｔ２０５　；　２０〜３５％である。

ＭｙＯ１ｈｔ２ｏ３が増すとスラグの融点が上昇し・粘
性も増すので好ましくない。しかしながらＭｙＯおよび
Ａｔ２０３は使用する鉱石によっておのずから決まって
しまうので、通常造滓材として使用されるのは８　ｉ０
２　　およびＯａＯ成分であり、場合によってｉＬＭｆ
Ｏ成分をｍｇｌすることもある。

８ｉ０２　　成分として一般に使用されているのは砂石
である。砂石は５ｉ０２　　成分を９６〜９８％含んで
おり、付着水分さえ管理すれば結晶水や炭酸塩等の吸熱
反応を伴う成分や、クロム還元物に対して酸化性作用を
およぼす成分はごく少い。

これに対してＯａＯ成分としては生石灰がありＯａＯを
９５チ以上含んでいて好ましいものであるが・高価であ
ることと水分と反響して発熱するので取扱が不便である
等の欠点がある。

また安価なＯａＯ源として石灰石が多用されている。し
かしながら石灰石は吸熱反応によってＣＯ２を発生し、
クロム鉱石還元焼結ペレットを再酸化させるので好まし
くない。この他にスラグ成分調整用の造滓材としてはド
ロマイト、蛇紋岩、フェロニッケル鉱滓などが使用でき
る。これらのうちでドロマイトは炭酸塩を形成しており
、分解して００２ガスを発生するので石灰石同様好まし
くない。

また蛇紋岩は約１３％の結晶水を含み、分解してＨ２Ｏ
を発生するので好ましくない。フェロニッケル鉱滓は付
着水分さえ管理すれば、クロム鉱石還元焼結ペレットを
再酸化させるものは含んでいないのでＭｙＯｌＳ　ｉ０
２　　成分として利用することができる。

本発明者らは８ｉ０２　　とＯａＯ成分に富み、付着水
分や結晶水、炭酸塩などの含有量が少く、かつ安価な造
滓材を種々検討した結果、ステンレス製鋼工程で発生す
る鉱滓や低炭素フェロクロム製錬工程で発生する塩基性
鉱滓が、必要な品質を具備し：：・・、ト ていることを見出し１、本発明を完成させた。

即ち、ステンレス製鋼工程で発生する鉱滓は、通常、Ｏ
ａＯ；　４０〜５５　％、５１ｏ２；２５〜３５チ、Ｍ
ｙＯ；　１０〜２０　％、Ａｔ２０５　；　１〜５　％
を含有し、結晶水や炭酸塩は含まれていない。また、特
にステンレス製銅鉱滓が有用である理由はｓ　Ａｔ２０
５成分が５％以下と比較的低い点にある。ｈｐ、２ｏ５
成分が少いと添加するＳ　ｉ０２　　およびＯａＯ成分
が少くてすみ、製錬工程での鉱滓の総量を少くすること
か可能となり、電力原単位削減に効果がある。

さらに有利な点は、ステンレス製鋼鉱滓にはＳ、Ｐ２Ｏ
５等のフェロクロム製錬にとって有害な成分が少い点で
ある。０ｒ２０５　、　ＦｅＯ寺の成分は特に支障はな
い。

低炭素フェロクロム製錬鉱滓は一般はＯａＯ；４０〜５
　０　％　％　　８皿０２；２７　〜３　０　ｆＯ、Ｍ
ｔＯ；　　１　０〜１３チ、ｈｔ２ｏ５　；　ｓ〜１０
チを含有し、結晶水や炭酸塩はほとんど含まれていない
。ステンレス製銅鉱滓に比較してＡｔ２ｏ５がやや多い
点を除けば、本発明目的を充分達成することが可能であ
る。

これらの鉱滓は使用前の管理に充分配慮すれば、付着水
をほとんど含まない状態で入手し使用することが可能で
ある。

次にクロム鉱石還元焼結ペレットを使用した高炭素フエ
ロクロム製錬に、本発明を適用した場合の実施例をあげ
、従来法と比較のため造滓材として砂石と石灰石を使用
した場合の例とを比較して、本発明を説明する。

実施例 表１に示す組成のクロム鉱石１．　’０００部とコーク
ス２１６部を混合粉砕し、粘結剤としてベントナイトを
添加し、適度の水分を加えて造粒した後乾燥した。

表　　　　１ 得られた乾燥ペレットをロータリーキルンに装入して瀘
元最高温度１．４５０℃で還元焙焼した。

得られた還元焼結ベレットの分析値は表２のとおりであ
った。

表　　　　２ 表２においてＴ、Ｏｒ、、　Ｔ、Ｆｅはそれぞれベレッ
ト中の全クロム、全鉄を表わしＳｏ／、、Ｏｒ、　ＳＯ
ｌ、Ｆｅ　　はこのうち酸に可溶なりロム、鉄であるこ
とを表わしている。

ロータリーキルンより排出された赤熱状態の還元焼結ベ
レットは、キルン直下の赤熱ベレットコンテナーに入れ
て運搬し、紙気ｆの投原シーートを介して装入した。そ
の際、電気炉還元に必要な還元材および造滓材として、
赤熱ベレット１，０００部当り乾燥塊コークス１００部
、ステンレス製銅鉱滓１３０部および塩基度調整のため
に若干の砂石を赤熱ベレットコンテナー内のベレット上
に添加した。造滓材として使用したステンレス製銅鉱滓
の組成は表３に示すとおりであった。赤熱ベレットコン
テナー内では炭材および造滓材でベレットを覆ってベレ
ットと大気との接触を遮断し、赤熱ベレットの放冷と再
酸化を防止するようにした。

表　　　　３　　　　　　　　　　　　（ｗｔ％）還元
製錬に使用した電気炉は１８，０ＯＯＫＶＡ密閉式埋没
アーク炉であり、原料を連続的に供給して操業した。操
炉成績と得られた高炭素フェロクロムの分析値を表４に
示す。

表　　　　４ 比較例 上記実施例と同一の還元焼結ベレットを使用し、造滓材
として砂石と石灰石を使用した。配合割合は還元焼結ベ
レット１．０００部に対し、塊コークス１０５部、砂石
５５部、石灰石１３０部であった。電気炉の操業成績と
得られた高炭素フエロクロムメタル品位を表４に併記す
る。

操炉結果から明らかなように、造滓材としてステンレス
Ｉ！ｌｌ１ｌｌ！鉱滓を使用した場合は、電力原単位が
大巾に向上し１本発明が経済的にきわめて有用であるこ
とを示している。

特許出願人　昭和電工株式会社 周南−工株式会社 代　理　人　弁理士　菊地精− 手続補正書（自発） 昭和５７年９月７ｇ日 特許庁長官　若杉　和夫麿 １、事件の表示 昭和５７年特許願１５６０５２号 ２、発明の名称 高廣素フェロクロム製造方法 ３、補正をする者 事件との関係　特許出願人 住所　東京Ｗ措区芝大門−丁目１３番９号名称　（２０
０）　　昭和電工株式会社代表者　岸本　泰延　（ほか
　１名） ４、代理人 居Ｆｆ！！京！ｌＩ措区芝大門−丁目１３番９号昭和電
工株式会社内 （１） ６、補正の内容 ｖＡｍ書第７頁１８行目と第９行目の間に次のとおり加
入する。

「本発明において使用すゐ鉱滓の組成範囲をＣａｂ：４
０〜５５％　、Ｓ　（Ｏａ　：　　２５〜３５％、ＡＩ
よＯ，：　　１０％以下と限定した理由は、この組成範
囲を外れると電気炉内のスラグ組成を前記の適正範囲に
維持するために、さらにＣａＯ成分あるいは５ｉ（ｈ　
成分の１種又は２１１ｍを楯加する必要が生Ｃ、スラグ
の総量が増加して不利となるからである。又、Ｓ成分を
０．５％以下に限定したのは、Ｓ成分の多い鉱滓を使用
するとスラグのＳ分配が飽和に達し、製品高炭素フェロ
クロム中の５が高くなるからである。さらに鉱滓とした
理由は、炭酸塩の含有量の少ない造滓材を使用するため
である。」 ：１１ （２）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. クロム鉱石還元焼結ペレットを電気炉で製錬して高炭素
   フェロクロムを製造するにあたり、０ａ０４０〜５５％
   、８ｉ０２　２５〜３５％、　Ａ４２ｏ５１．０チ以下
   、８０．５　％以下を含む鉱滓を使用することを特徴と
   する高炭素フェロクロムの製造方法。