JPS58217650A - 金属マグネシウム製造装置 - 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、金属マグネシウム製造装置に関し、特に本発
明は、密閉式電気炉を含む金属マグネシウム製造装置に
関するものである。

酸化マグネシウム含有物質を溶融スラグ存在下で還元剤
と反応させ減圧下でマグネシウムを製造する電熱高温還
元法によるマグネシウムの製造方法は既に工業的に実施
されており、この方法は他の方法例えばビジョン法に比
較して高能率な方法である。

前記電熱高温還元法においては従来密閉式単相ジロー炉
が用いられているが、本発明者らは、密閉式三相交流浸
漬アーク式密閉電気炉を用いることによる金属マグネシ
ウム製造装置を新規に知見して特願昭ｊクー４９！３に
号により提案した０ところで、単相ジロー炉あるいは本
発明者らが提案した製造装置に係る３相電気炉を用いて
電熱高温還元を行なう際、炉内で発生するマグネシウム
蒸気が凝縮器へ吸引されると共に、その一部は電気炉内
炉蓋、炉壁ならびに炉床のライニング内に滲透して次第
に蓄積して、ライニングの断熱性が劣化し、放熱が増大
して電力単位が悪くなるという現象があった。

本発明は、前記電気炉ライニング内にマグネシウム蒸気
が滲透することによる電力原単位の悪化、を防止するこ
とのできる電気炉を含む金属マグネシウム製造装置を提
供することを目的とするものであり、特許請求の範囲記
載の装置を提供することによって前記目的を達成するこ
とができる。

次に本発明の詳細な説明する。

峙輸昭より１傘？ＪＪ　、を刻夛Ｗｐ体発明者らが提案
した金属マグネシウム製造装置に含まれる前記電気炉は
三相交流浸漬アーク式減圧自在の密閉式電気炉であり； この電気炉の炉蓋を貫通して３本の電極が炉内に垂下し
ており； 前記電極はそれぞれ上部は金属製水冷導管部、下部は人
造黒鉛質部よりなり； 前記電極は電気炉の炉蓋に設けられた貫通孔内を上下方
向に移動自在であり； 前記炉蓋貫通孔を囲繞して炉蓋上に６設された炉内への
外気侵入防止ならびに電極の上下移動の際の横振れ防止
用筒状体と前記電極の上部金属製水冷導管部との間には
耐熱性バッキングが介装されており； 前記筒状体と電極との隙間には不活性ガスを導入する導
入管が筒状体に連結されている；ことを特徴とする密閉
式電気炉である。

この電気炉のライニング構造は第１図に示す如く、鋼板
製炉殻／の底板上には断熱材が敷設されており、その上
には耐火断熱煉瓦コ、さらにその上には耐火煉瓦３が築
造されており、溶湯と直接　　　□接触する部分にはカ
ーボンブロック亭が内張すされて゛いる。また炉殻／の
内側面に接して耐熱材コが、さらにその内側の溶湯接触
部にはカーポンプ□ｐツクシが、上記溶湯接触部上方は
耐火煉瓦３が内張されている。炉蓋は耐火キャスタブル
煉瓦３をもって構築されている。

この電気炉を用いて金属マグネシウムを製造するとき、
操業日数の経過に伴って炉殻の表面温度が第、２図に示
す如く急激に上昇することが判った。

本発明者らはこの原因を解明すべく、炉体を解体して調
べたところ、炉体ライニング内の各所にマグネシウムが
凝縮して蓄積されていることを知見し、かかる蓄積によ
りライニングの断熱性すなわち保温性が劣化した結果、
炉殻の表面温度が次第に上昇するに至ったものであるこ
とが判明した。

よって本発明者らは、第３図に示すように炉体ライニン
グ層の中間にマグネシウム蒸気が滲透しないような耐熱
性の隔壁板を設けて、炉内で発生するマグネシウム蒸気
のライニング中への滲透を隔壁板によって防止して、外
部ライニング層にマグネシウム蒸気が滲透しないように
した結果、第ダ図に示すように操業経過日数に伴って炉
殻の表−面温度の上昇が比較的緩やかになることが判っ
た□が、なお十分に炉殻の表面温度の上昇ならびに電力
原単位の上昇を抑制することはできなかった。

すなわちこの場合においても、炉解体の結果、マグネシ
ウムの凝縮、蓄積が隔壁板の外周辺に存在□することが
判った。

本発明者らは、前記隔壁板と炉殻との間に不活性ガスを
導入して、このガス圧を密閉式電気炉内マグネシウム蒸
気を含む雰囲気のガス圧を下廻らない圧力とすることに
より、マグネシウム蒸気が１隔壁板外周辺ならびに隔壁
板外側部へ滲透することを防止することに想到した。但
し上述の如く隔壁板と炉殻との間の不活性ガス圧を炉内
ガス圧より下廻らないようにするためには、相当多址の
不活性ガスを使用しなければならず、かつこれら便用さ
れた不活性ガスが炉内雰囲気中に流入して、炉内マグネ
シウム蒸気の濃度を不必要に希薄にするに至った。

よって本発明者らは炉殻とこれに対峙する隔壁板とをｌ
乃至−以上のブロックに区劃し、各プロ□ツクに対応す
る炉殻と隔壁板との間をライニングを含めて密封し、こ
れら各プロッタ毎に不活性ガス導入管を設けて不活性ガ
スを導入したところ、導入されたガスは各プルツタ内に
停滞しており、炉内雰囲気中への漏入を完全に、あるい
はは〈完・全に防止することができることを知見して本
発明を完成した。

次に本発明を図面について説明する。

第３図において、電気炉は炉殻ｌが鋼板製で、前記鋼板
製炉殻の底板上には断熱材が敷設されており、その上に
は耐火断熱煉瓦λ、さらにその上には耐火煉瓦３が築造
されており、溶湯と直接接触する部分にはカーポンプル
ックｑが内張すされている。また炉殻の側壁板の内側面
に接して断熱材コが、さらにその内側に耐火煉瓦３が内
張すされており、その内側にマグネシウム不？＃透性隔
壁板６が設けられており、さらにその内側には下部の溶
湯接触部にはカーポンプルックｌが、上部には耐火煉瓦
が内張すされてし）る。炉蓋は鋼板製炉殻の内側がキャ
スタブル耐火物３で内張すされており、該内張り層のほ
ぼ中間にマグネシウム不法゛透性隔壁板４が設けられて
いる。

第５図において電気炉は炉殻／が鋼板製で、前記鋼板製
炉殻の底板ならびに側壁板の内側面に接して耐火断熱材
−が内張すされており、その内側”面に接してマグネシ
ウム蒸気不滲透性隔壁板Ａが設けられ、前記隔壁板と炉
殻との間は炉底部分と炉側壁部分に分けて密封しである
。さらに前記隔壁板６の内側に耐大材３が築造されてお
り、溶湯と直接接触する部分にはカーボンブロックダが
内’“″張りされている。また、前記鋼板製炉殻ｌの炉
蓋の内側面に接して耐火材３が内眼りされており、その
内側にマグネシウム蒸気不滲透性隔壁板６が設けられ、
前記隔壁板と前記炉蓋の炉殻との間は密封されている。

さらに前記隔壁板の内側に□は耐゛火材３が内張すされ
ている。

前記φ殻／には、炉殻と隔壁板との間の密封されている
部分に不活性ガスを導入するための不活性ガス導入用管
りが、炉蓋、炉側壁および炉底にそれぞれ配設されてい
る。

前記隔壁板６は主として金属板が使われるが、ほかに微
密質な隔壁板としてはマグネシウム蒸気不滲透性のもの
であれば良く、緻密質アスベスト板、ホウｐつ板、不滲
透性黒船板、繊維強化セラミックス板など、通気度の小
さいものが使用できるＯ 本発明において、前記隔壁板６を設けることにより保温
材中にマグネシウム蒸気が滲透して金属マグネシウム微
粉となって析出し、保温性能の大巾劣化をきたすことを
防ぐことができる。また、隔壁板６を鉄板などの金属板
とし、前記隔壁板と炉殻との間を密封することにより、
／乃至２以上のブロックに区劃した気密室とし、該気密
室内の圧力を電気炉内、すなわち前記隔壁板内側の圧力
よりや＼高目に保持しておくように不活性ガスを前記不
活性ガス導入用管りを用いて送気しておくことができる
。これによって、例えば長期間の操業後隔壁板の一部が
損傷するようなことがあった場合でも、保温層へのマグ
ネシウム蒸気の拡散が確実に防止され、また、前記気密
室内の圧力をチェックすることによって隔壁板の損傷を
確実に知ることができる。さらに隔壁板の一部に損傷が
生じた場合でも不活性ガスを送入しておくことによって
保温材屑を保護できることを知見した０本発明のマグネ
シウム製造用電気炉の保温性能を保持することは、炉殻
からの放熱を減少させ、電力原単位を向上させることが
でき、さらに加えて、電気炉の操業期間を大巾に延長さ
せることがわかった。

次に本発明の金属マグネシウム製造装置を用いて金属マ
グネシウムを製造する方法の一例について説明し、電気
炉のライニング構造による効果を実施例で説明する。

原料は酸化マグネシウム含有物質として焼成ドロマイト
（コＯａＯ−ＭｇＯ）と焼成マグネサイト（ＭｇＯ）を
用い、還元剤として７エロシリコンアルミニウム（８１
−よＯ，ムＪ−Ｊ（１）、Ｆ・−２０）を用いた。焼成
ドロマイトと焼成マグネサイトを約３対／の比率で混合
し、該混合物１００部に対しフェロシリコンアルミニウ
ムを一〇−，ｕ部混合したものを原料とした。原料粒度
は／−／ｊ−程度とした。

１００　ＫＶＡの本発明に係る三相交流密閉式電気炉に
より溶融還元を実施するに当り電気炉内を不活性ガス雰
囲気とし、前記原料を投入しながら通電して原料を溶解
した。つぎに、電気炉内の圧力を３０−　！ＯＴｏｒｒ
の範囲内に減圧し、そのままに保った。各電極の電力の
バランスが良くなるように電極を上下して調節する。電
極の上下は各電極の負荷に応じて自動１ｌＷ１又は手動
で行った。

電力を１１　ＫＷの負荷としたのち、前記原料を逐次投
入した。原料投入を開始すると、酸化マグネシウムが還
元されて金属マグネシウムとなり、該金属マグネシウム
はマグネシウム蒸気となる。そのマグネシウム蒸気は電
気炉のマグネシウム蒸気排出口を通り、電気炉に接続さ
れたマグネシウム蒸気凝縮器に導入され、液体マグネシ
ウムとじて集められた。

操業中、溶湯温度は約／４００”Ｃを保つように、また
電気炉内の原料が完全に溶解するように、電極先端位置
、１！圧を調節した。また炉蓋の電極貫通孔や原料投入
口から一定のガス流量で不活性ガスを流し、該部分への
マグネシウム蒸気の凝縮による閉塞や電気的トラブルを
防止した。

一定時間操業して、電気炉内にスラグおよび副生メタル
が、さらにマグネシウム凝縮器に液体マグネシウムが一
定量蓄積したとき、原料投入を一時中断し、電気炉負荷
を下げ、電気炉内の圧力を不活性ガスで常圧に戻してか
ら、電気炉のスラグ排出口からスラグを排出し、マグネ
シウム凝縮器から液体マグネシウムを取り出した。

この際電気炉を常圧に戻したとき、炉内粉塵排□出口か
ら炉内ガスおよび粉塵を置引し、原料投入口や電極貫通
部の閉塞、汚染を防Ｊｌ：、　した。

電気炉内のスラグおよび副生メタル、またはマグネ、シ
ウム凝縮器の液体マグネシウムの排出が終ったら、直ち
に［気炉内の圧力を３０−３θＴｏｒｒに戻して操業を
続けた。

上記の如き操業を続けた結果、従来のライニング構造（
第１図）による電気炉では、第２図に示したように操業
日数の経過とともに炉殻表面温度がかなり急激に上昇し
た。この場合ｒ日間の操業後、電気炉を解体してライニ
ング内部を調査したところ第１図に示す如くライニング
層中に金属マグネシウム凝縮析出部分りが観察された。

また、ライニング層中に隔壁板を設けた構造とした電気
炉（第３図）では、第９図に示したように操業日数の経
過にともなう炉殻表面湿度の上昇は比較的緩やかになっ
たが、３日間操業後ライニング解体調査を行った結果、
第３図に示した如く隔壁板の裏側にまで金属マグネシウ
ム凝縮析出部分が観察された。

つぎに本発明のライニング構造である炉壁と隔壁板の間
を密閉型とした電気炉（第５図）では、第６図に示した
ように炉殻表面温度の急激な上昇はまったく見られず、
３り日間の操業継続中も前記炉殻表面湿度は／！ｒＯ″
Ｃ前後を保持し続け、さらに操業が継続できる状態であ
った。また前記隔壁板と炉壁との間の気密室の圧力は電
気炉の炉内圧力、３０−１０　Ｔｏｒｒに対して約５０
〜６θＴｏｒｒと若干庫目に保持した。

以上の如く、本発明の電気炉ライニング構造によれば、
従来のライニング構造の場合と黒なり、炉蓋、炉壁なら
びに炉床ライニング層にマグネシウム蒸気が滲透するこ
とがなく、そのためにライニングの損傷が少なく、また
電気炉の保湿性も長期にわたって保持されることにより
長期間の連続操業が可能となり、金属マグネシウムの工
業生産上多大の進歩がもたらされるものと期待される。

【図面の簡単な説明】

第１図はマグネシウム製造用密閉式電気炉の従来のライ
ニング構造の縦断面図、第、２図は前記電炉による操業
日数と炉殻表面温度の関係を示す図、第３図はライニン
グ層の中間に隔壁板を設けたライニング構造の縦断面図
、第ダ図は該電気炉による操業日数と炉殻表面温度の関
係を示す図、第５図は前記隔壁板と炉殻の間を密封型に
したうイニング構造の縦断面図、第１図は該電気炉によ
る操業日数と炉殻表面温度の関係を示す図である。 ｌ・・・鋼板製炉殻、−・・・シャモット系断熱材、３
・・・アルミナ系耐火煉瓦、グ・・・カーボンブロック
、！・・・ライニング中のマグネシウム析畠部分、６・
・・隔壁板、り・・・不活性ガス導入用管。 特許出願人　日本重化学工業株式会社 代理人弁理士　　村　　１）　　政　　治！２図 操業Ｂ数（ｇ） 第４図 神　　業　　　Ｂ　　数　　（Ｂ） 第６図 練　２Ｂ　　数　（８）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、酸化マグネシウム含有物質を減圧下で還元剤を用い
   て溶融還元する密閉式電気炉を含む金属マグネシウム製
   造装置において、前記電気炉の炉殻の内側に施されたう
   ・「ニング層中に炉殻に沿ってマグネシウム蒸気がライ
   ニングを滲透して炉殻に至るのを防止するためのマグネ
   シウム蒸気不滲透性隔壁板を設け、かつ炉殻と隔壁板と
   の間の圧力を制御するための不活性ガス導入用導管な炉
   殻に設けてなることを特徴とする金属マグネシウム製造
   装置。 ２、前記電気炉の炉殻と隔壁板との間は、炉殻とそれに
   対峙する隔壁板とを必要により／乃至１以上のプロッタ
   に区劃してそれぞれのプロッタの炉殻に不活性ガス導入
   用導管を設けてなることを特徴とする特許請求の範囲第
   １項記載の装置。 ３、前記隔壁板を構成するマグネシウム蒸気下′滲透用
   隔壁板は、金属板書緻密なアスベスシ板、ホウロウ板書
   不滲透黒鉛板？炭素繊維強化セラミックス板の何れかで
   あることを特徴とする特許請求の範囲第７−−項の何れ
   かに記載の装置。