JPS5935640A - 熔鉱炉法アルミニウム製錬用アルミナ質含有原料成形体 - Google Patents
熔鉱炉法アルミニウム製錬用アルミナ質含有原料成形体Info
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- JPS5935640A JPS5935640A JP57146419A JP14641982A JPS5935640A JP S5935640 A JPS5935640 A JP S5935640A JP 57146419 A JP57146419 A JP 57146419A JP 14641982 A JP14641982 A JP 14641982A JP S5935640 A JPS5935640 A JP S5935640A
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
- C22B21/00—Obtaining aluminium
- C22B21/0007—Preliminary treatment of ores or scrap or any other metal source
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
- C22B21/00—Obtaining aluminium
- C22B21/02—Obtaining aluminium with reducing
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
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- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
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。
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、熔鉱炉法アルミニウム製錬用アルミナ質含有
原料成形体に関するものである。
原料成形体に関するものである。
なお、本明細書でいうアルミナ質とは、ボーキサイトや
粘土に含まれているアルミナ、水酸化アルミナ、複合ア
ルミニウム酸化物等のアルミニウム成分を意味する。
粘土に含まれているアルミナ、水酸化アルミナ、複合ア
ルミニウム酸化物等のアルミニウム成分を意味する。
アルミニウムは、鉄に次ぐ基礎的金属素材であり、その
需要は年々高率で増加しつつある。しかるに近年、世界
的規模におけるエネルギーコストの上昇によシ、我国の
ような電力コストの高い地域におけるアルミニウム製造
は、極めて困難化し、産業構造上極めて重大な障害を招
きつつある。加うるに、今後世界的に予想されている低
置な水力電源立地可能地域の狭隘化は、この重要産業資
材であるアルミニウム製錬における、省エネルギー低コ
スト製造法の開発を緊急の課題として要請しつつある。
需要は年々高率で増加しつつある。しかるに近年、世界
的規模におけるエネルギーコストの上昇によシ、我国の
ような電力コストの高い地域におけるアルミニウム製造
は、極めて困難化し、産業構造上極めて重大な障害を招
きつつある。加うるに、今後世界的に予想されている低
置な水力電源立地可能地域の狭隘化は、この重要産業資
材であるアルミニウム製錬における、省エネルギー低コ
スト製造法の開発を緊急の課題として要請しつつある。
従来の製練法である、バイヤー・ホール・エル−法は、
■ボーキサイトからのアルミナ抽出工程であるバイヤ一
工程で長時間の抽出、結晶化を行うために、生産性が低
く、設備費において高コストを招いており、さらに、■
電解工程であるホール・エル一工程は、電解法であるた
めにスケールメリットがなく生産性が低く、設備費が嵩
む、多量の電力を必要とするなどの工業的欠点があり、
しかも技術的改良レベルもすでに極限に近く、抜本的革
新的製錬法の出現が要請されている。
■ボーキサイトからのアルミナ抽出工程であるバイヤ一
工程で長時間の抽出、結晶化を行うために、生産性が低
く、設備費において高コストを招いており、さらに、■
電解工程であるホール・エル一工程は、電解法であるた
めにスケールメリットがなく生産性が低く、設備費が嵩
む、多量の電力を必要とするなどの工業的欠点があり、
しかも技術的改良レベルもすでに極限に近く、抜本的革
新的製錬法の出現が要請されている。
従来、バイヤー・ホール・エル−法に内蔵するこれらの
欠点に対し、電炉還元法を始めとして多種類の代替製錬
法が研究されてきた。しかし、これらの方法は、従来法
に代替しうるだけの省エネニウム電解法に見るごとく原
料の処理工程において、多大のエネルギーないしコスト
を要するなどの事項を挙げることができる。
欠点に対し、電炉還元法を始めとして多種類の代替製錬
法が研究されてきた。しかし、これらの方法は、従来法
に代替しうるだけの省エネニウム電解法に見るごとく原
料の処理工程において、多大のエネルギーないしコスト
を要するなどの事項を挙げることができる。
近年においては、前記した如き電力を用いるアルミニウ
ム製錬法における問題を克服する方法とアルミナ質を含
む原料と、燃料及び還元剤として作用する炭素材料とを
含有する充填層を形成させ、炉内において、次の燃焼反
応（１）と還元反応（２）とを同時に行わせる。
ム製錬法における問題を克服する方法とアルミナ質を含
む原料と、燃料及び還元剤として作用する炭素材料とを
含有する充填層を形成させ、炉内において、次の燃焼反
応（１）と還元反応（２）とを同時に行わせる。
Ｃ＋ ’Ａ ０２ → ２ＣＯ
Ａｔ２０８＋３Ｃ→２Ａ／、 、＋ ３ＣＯ（２）即ち
、（２）式によって示される酸化アルミニウム（アルミ
ナ質）の還元を、（１）式によって示される炭素材料の
酸素燃焼熱を熱源として行わせる。また、熔鉱炉は向流
移動床式であり、下部から酸素ガスが吹込まれると共に
、溶鉱炉底部から還元生成物が取出され、それに応じて
、頂部から供給源料が装入され、充填層全体は下部で発
生した燃焼ガスと向流接触しながら下方に移動する。
、（２）式によって示される酸化アルミニウム（アルミ
ナ質）の還元を、（１）式によって示される炭素材料の
酸素燃焼熱を熱源として行わせる。また、熔鉱炉は向流
移動床式であり、下部から酸素ガスが吹込まれると共に
、溶鉱炉底部から還元生成物が取出され、それに応じて
、頂部から供給源料が装入され、充填層全体は下部で発
生した燃焼ガスと向流接触しながら下方に移動する。
このような溶鉱炉方式によシ前記反応（１）及び（２）
を同時に行ってアルミニウム製錬を行う場合、経済性及
び操業性の上で解決すべき技術問題が種々存在するが、
殊に、揮発性アルミニウム成分（Ｍ２Ｏやｋｌ）や、揮
発性ケイ素成分（ＳｉＯ）の発生とその凝縮によってひ
き起される熔鉱炉の閉塞とアルミニウム収率低下の問題
がある。このような揮発性アルミニウム成分や揮発性ケ
イ素成分の発生を抑制するために、通常は、アルミナ質
含有原料に鉄などの合金成分を添加し、還元温度を低下
させると共に、生成金属アルミニウム分を合金化するこ
とによって安定化し、金属アルミニウム生成を有利にす
る方法が採用されるが、しかしながら、このような方法
によっても、それら揮発性物質の発生を完全に抑制する
ことは困難である。
を同時に行ってアルミニウム製錬を行う場合、経済性及
び操業性の上で解決すべき技術問題が種々存在するが、
殊に、揮発性アルミニウム成分（Ｍ２Ｏやｋｌ）や、揮
発性ケイ素成分（ＳｉＯ）の発生とその凝縮によってひ
き起される熔鉱炉の閉塞とアルミニウム収率低下の問題
がある。このような揮発性アルミニウム成分や揮発性ケ
イ素成分の発生を抑制するために、通常は、アルミナ質
含有原料に鉄などの合金成分を添加し、還元温度を低下
させると共に、生成金属アルミニウム分を合金化するこ
とによって安定化し、金属アルミニウム生成を有利にす
る方法が採用されるが、しかしながら、このような方法
によっても、それら揮発性物質の発生を完全に抑制する
ことは困難である。
ま°た、この場合に、還元反応速度を向上させるために
、還元剤とアルミナ質との接触を良くすること、あるい
は粉末体原料や粉末体コークスを有効利用することを目
的として、アルミナ質含有原料を、炭素材との混合物か
らなる団鉱として熔鉱炉に供給することも知られている
が、しかしながら、このような従来の団鉱の場合、前記
揮発性物質の発生の抑制効果はほとんどない、あるいは
燃料用炭素材に含有される灰分な溶出させるための造滓
剤と還元反応を受ける以前に融合して、還元され難くな
るなどの欠点があった。
、還元剤とアルミナ質との接触を良くすること、あるい
は粉末体原料や粉末体コークスを有効利用することを目
的として、アルミナ質含有原料を、炭素材との混合物か
らなる団鉱として熔鉱炉に供給することも知られている
が、しかしながら、このような従来の団鉱の場合、前記
揮発性物質の発生の抑制効果はほとんどない、あるいは
燃料用炭素材に含有される灰分な溶出させるための造滓
剤と還元反応を受ける以前に融合して、還元され難くな
るなどの欠点があった。
本発明者らは、従来技術における前記欠点を克服すべく
種々研究を重ねだ結果、アルミナ質含有原料と炭素月と
の混合物からなる成形体の表面に炭素材被覆層を設けた
ものは、これを炉内に供給し、反応させた場合、炭素材
被覆層内部におけるアルミナ質と炭素材との反応が実質
上終了する時点までその形体は保持され、しかもその反
応に際しては、炭素材被覆層が、酸素を含む燃焼ガスに
よる酸化に対して保護層として作用することから、生成
アルミニウムの酸化が効果的に抑制されると共に、アル
ミナ質と炭素材との反応は円滑に進行し、それらの結果
として、揮発性物質の発生が著しく抑制されると共に、
アルミニウム合金収率が著しく高められることを見出し
、本発明を完成するに到った。
種々研究を重ねだ結果、アルミナ質含有原料と炭素月と
の混合物からなる成形体の表面に炭素材被覆層を設けた
ものは、これを炉内に供給し、反応させた場合、炭素材
被覆層内部におけるアルミナ質と炭素材との反応が実質
上終了する時点までその形体は保持され、しかもその反
応に際しては、炭素材被覆層が、酸素を含む燃焼ガスに
よる酸化に対して保護層として作用することから、生成
アルミニウムの酸化が効果的に抑制されると共に、アル
ミナ質と炭素材との反応は円滑に進行し、それらの結果
として、揮発性物質の発生が著しく抑制されると共に、
アルミニウム合金収率が著しく高められることを見出し
、本発明を完成するに到った。
即ち、本発明によれば、アルミナ質含有原料と炭素材と
の混合物からなる成形体の表面に、炭素材被覆層を設け
たことを特徴とする溶鉱炉法アルミニウム製錬用アルミ
ナ質含有原料成形体が提供される。
の混合物からなる成形体の表面に、炭素材被覆層を設け
たことを特徴とする溶鉱炉法アルミニウム製錬用アルミ
ナ質含有原料成形体が提供される。
本発明成形体におけるアルミナ質含有原料としては、電
解法と異なり、広範囲の原料７を採用することができ、
アルミナ質含量の高いボーキサイトやアルミナ質含量の
低いバンド頁岩などの粘土鉱物、フライアッシュ、ボト
ムアッシュなども原料として用いることができる。まだ
、アルミナ質に対して還元剤として用いる炭素材として
は、石炭やコークス、木炭等の炭素それ自体の他、Ａｔ
４Ｃ４゜ＳｉＣ、ＦｅＣ等のカーバイドも適用すること
ができる。アルミナ質含有原料に対する炭素材の使用割
合は、化学量論酌量以上であればよく、通常は、化学量
論的量の１〜１．５倍である。また、前記ア本発明にお
いて、前記アルミナ質含有原料は炭素材と混合された後
、成形されるが、この場合、この混合物中には適当な補
助成分を添加することができる。例えば、前記反応（２
）のアルミナ質の還元反応は、２１００Ｃという高温を
必要とするが、この還元温度は、原料中に鉄分やケイ素
成分を添加することによって、還元温度を１９００Ｃ程
度まで引き下げることが可能になる。本発明者らは、原
料中の鉄含量について種々検討を行ったところ、原料中
の鉄成分量を増加させることは、前記還元温度の低下と
共に、下記反応式（３） 、 （４）によって代表され
る炉の操業に不都合なＭ２ＯやＳｉＯなとの揮発成分の
発生の実質的抑制に極めて効果的であることが判明した
。
解法と異なり、広範囲の原料７を採用することができ、
アルミナ質含量の高いボーキサイトやアルミナ質含量の
低いバンド頁岩などの粘土鉱物、フライアッシュ、ボト
ムアッシュなども原料として用いることができる。まだ
、アルミナ質に対して還元剤として用いる炭素材として
は、石炭やコークス、木炭等の炭素それ自体の他、Ａｔ
４Ｃ４゜ＳｉＣ、ＦｅＣ等のカーバイドも適用すること
ができる。アルミナ質含有原料に対する炭素材の使用割
合は、化学量論酌量以上であればよく、通常は、化学量
論的量の１〜１．５倍である。また、前記ア本発明にお
いて、前記アルミナ質含有原料は炭素材と混合された後
、成形されるが、この場合、この混合物中には適当な補
助成分を添加することができる。例えば、前記反応（２
）のアルミナ質の還元反応は、２１００Ｃという高温を
必要とするが、この還元温度は、原料中に鉄分やケイ素
成分を添加することによって、還元温度を１９００Ｃ程
度まで引き下げることが可能になる。本発明者らは、原
料中の鉄含量について種々検討を行ったところ、原料中
の鉄成分量を増加させることは、前記還元温度の低下と
共に、下記反応式（３） 、 （４）によって代表され
る炉の操業に不都合なＭ２ＯやＳｉＯなとの揮発成分の
発生の実質的抑制に極めて効果的であることが判明した
。
Ａｚ２０８＋ ２Ｃ−＋ ｋ１２０ ＋ ２ＣＯ（３）
８ｉ０゜十Ｃ−＋ ８ｉ０＋ＣＯ（４）揮発成分の発生
を効果的に抑制するには、鉄成分の比率は原料中のアル
ミニウム及びケイ素成分に対して、一定比率以上である
ことが望ましく、原子比で、Ｆｅ／Ａｌは１７７以上、
Ｆｅ／Ｓｉは１以上、より好ましくは、Ｆｅ／Ａｌは１
／４ 以上、Ｆｅ／Ｓｉは２以上であることが判明し
た。
８ｉ０゜十Ｃ−＋ ８ｉ０＋ＣＯ（４）揮発成分の発生
を効果的に抑制するには、鉄成分の比率は原料中のアル
ミニウム及びケイ素成分に対して、一定比率以上である
ことが望ましく、原子比で、Ｆｅ／Ａｌは１７７以上、
Ｆｅ／Ｓｉは１以上、より好ましくは、Ｆｅ／Ａｌは１
／４ 以上、Ｆｅ／Ｓｉは２以上であることが判明し
た。
本発明の成形体を得るには、先ず、前記アルミナ質含有
原料、炭素材及び必要に応じての補助底が用いられ、そ
の使用量は、混合物中、１〜５重量％程度である。この
混線物（ペースト状）は、次に、適当な形状、例えば粒
状、球形状、レンＩ状、棒状ないし柱状等の所要に応じ
た形状に成形した後、これを乾燥、例えば１００〜２０
０Ｃに加熱し、必要に応じてはさらに焼成する。
原料、炭素材及び必要に応じての補助底が用いられ、そ
の使用量は、混合物中、１〜５重量％程度である。この
混線物（ペースト状）は、次に、適当な形状、例えば粒
状、球形状、レンＩ状、棒状ないし柱状等の所要に応じ
た形状に成形した後、これを乾燥、例えば１００〜２０
０Ｃに加熱し、必要に応じてはさらに焼成する。
本発明においては、前記のようにして得られた成形体は
、その表面に、炭素材の被覆層を形成させる。この場合
の被覆層用炭素材としては、コークス、石炭、木炭等が
適用されるが、このような炭素材を成形体に被覆させる
には、微粉末状（粒度１０メツシユ以下、好ましくは２
０メツシ＝以スト状炭素材を成形体の表面に塗布又は付
着させ、乾燥し、焼成する。この場合、焼成温度は４０
０〜１．０００ Ｃ’、好ましくは７００〜９００Ｃで
あり、この焼成により、成形体の表面には強固に結合し
た炭素材の被覆層が形成されると共に、成形体全体の強
度も向上し、さらに、被覆層には、焼成に際して蒸散し
た揮発性成分の通過した線の微細な細孔が形成される。
、その表面に、炭素材の被覆層を形成させる。この場合
の被覆層用炭素材としては、コークス、石炭、木炭等が
適用されるが、このような炭素材を成形体に被覆させる
には、微粉末状（粒度１０メツシユ以下、好ましくは２
０メツシ＝以スト状炭素材を成形体の表面に塗布又は付
着させ、乾燥し、焼成する。この場合、焼成温度は４０
０〜１．０００ Ｃ’、好ましくは７００〜９００Ｃで
あり、この焼成により、成形体の表面には強固に結合し
た炭素材の被覆層が形成されると共に、成形体全体の強
度も向上し、さらに、被覆層には、焼成に際して蒸散し
た揮発性成分の通過した線の微細な細孔が形成される。
材との混合物からなる成形体の表面に炭素材被覆層が形
成された製品が得られるが、この場合、炭素材被覆層の
厚さは、通常０５〜１０胴、好ましくは２〜５ｇにする
のがよい。
成された製品が得られるが、この場合、炭素材被覆層の
厚さは、通常０５〜１０胴、好ましくは２〜５ｇにする
のがよい。
前記のようにして得られたアルミナ質含有原料成形体は
、通常の方法により、燃料を燃焼させて高温に加熱した
溶鉱炉に供給し、反応させる。
、通常の方法により、燃料を燃焼させて高温に加熱した
溶鉱炉に供給し、反応させる。
本発明のアルミナ質含有原料成形体を用いてアルミニウ
ム製錬を行うには、先ず炭素材（燃料）を炉内に充填し
、この炉内に酸素ガスを送風し、炭素材化燃焼させ、炉
内を充分に予熱する。次に、この炉内に、上部から、本
発明によるアルミナ質含有原料成形体を供給する。この
場合、アルミナ質含有原料成形体は、燃料用炭素材との
混合物の形で供給することができるし、寸だ、アルミナ
質含有原料成形体を所定量供給したのち、燃料用炭素材
を供給し、次いでアルミナ質含有原料成形体を供給する
ように、アルミナ質含有原料成形体と燃料用炭素材とを
交互に供給することもできる。
ム製錬を行うには、先ず炭素材（燃料）を炉内に充填し
、この炉内に酸素ガスを送風し、炭素材化燃焼させ、炉
内を充分に予熱する。次に、この炉内に、上部から、本
発明によるアルミナ質含有原料成形体を供給する。この
場合、アルミナ質含有原料成形体は、燃料用炭素材との
混合物の形で供給することができるし、寸だ、アルミナ
質含有原料成形体を所定量供給したのち、燃料用炭素材
を供給し、次いでアルミナ質含有原料成形体を供給する
ように、アルミナ質含有原料成形体と燃料用炭素材とを
交互に供給することもできる。
さらに、必要に応じ、燃料用炭素材を供給する場合、こ
の炭素材は、熔融性材料（造滓剤）と併用し、両者の混
合物の形で、あるいは炭素材層と熔融性材料層とが交互
になるように炉内に供給し、充填するのがよい。熔融性
材料としては、炭素材中に含まれているシリカやアルミ
ナをスラグ化し得るもの、例えば、石灰石などのカルシ
ア成分を含む鉱物、ドロマイトのようなマグネシア成分
を含む鉱物、あるいは産業廃棄物である溶鉱炉スラグ等
が利用される。
の炭素材は、熔融性材料（造滓剤）と併用し、両者の混
合物の形で、あるいは炭素材層と熔融性材料層とが交互
になるように炉内に供給し、充填するのがよい。熔融性
材料としては、炭素材中に含まれているシリカやアルミ
ナをスラグ化し得るもの、例えば、石灰石などのカルシ
ア成分を含む鉱物、ドロマイトのようなマグネシア成分
を含む鉱物、あるいは産業廃棄物である溶鉱炉スラグ等
が利用される。
溶鉱炉内に複数の酸素ランスを通して酸素ガスを吹込む
場合、その供給線速度を調節することによって、炉内に
は２種のレースウェーを形成させることができる。即ち
、レースウェー相互が独立して重なシを生じずに、各レ
ースウェーの中間に、還元領域が形成される場合のレー
スウェーと、相後者のレースウェーは酸素ガス供給線速
度を大きくすることによって形成させることができる。
場合、その供給線速度を調節することによって、炉内に
は２種のレースウェーを形成させることができる。即ち
、レースウェー相互が独立して重なシを生じずに、各レ
ースウェーの中間に、還元領域が形成される場合のレー
スウェーと、相後者のレースウェーは酸素ガス供給線速
度を大きくすることによって形成させることができる。
第１図に前者のレースウェーの形状を示す横断面説明図
および第２図に後者のレースウェーの形状を示す横断面
説明図を示す。第１図及び第２図において、７は炉壁で
あり、４，５．６は酸素ゞンスを示し、１，２．３はレ
ースウェーを示す。Ｍは還元領域を示す。
および第２図に後者のレースウェーの形状を示す横断面
説明図を示す。第１図及び第２図において、７は炉壁で
あり、４，５．６は酸素ゞンスを示し、１，２．３はレ
ースウェーを示す。Ｍは還元領域を示す。
なお、レースウェーとは、炭素材の充填層の中に璃焼用
の酸素ガスを吹込み、充填された炭素材を燃焼させる場
合に充填層中に形成される燃焼領域を意味し、ここには
炭素材の燃焼による火炎が存在する。このレースウェー
は、反応炉内の最高温度領域を形成すると共に、また酸
素が供給される個所であることから、酸化領域でもある
。一方、レースウェーから隔離された部分Ｍは、レース
ウェーの部分に比べてその温度は低いが、酸素の供給が
ないことから還元領域を形成する。アルミナ質含有原料
成形体を適音の自然降下法で供給すると、このものは、
主にレースウェー領域内に降下していくことが判明して
いる。一方、このレースウェーの部分は、前記したよう
に、アルミナ還元に必要な１９００〜２２００Ｕよりも
はるかに高温（２２００〜２７ｏｏｃ）であシ、また燃
焼用酸素が供給されているために酸素分圧も高く、かつ
羽目周辺であるためにガス流速も極めて速い。即ち、コ
ルレースウェー領域は、酸化領域を形成する。
の酸素ガスを吹込み、充填された炭素材を燃焼させる場
合に充填層中に形成される燃焼領域を意味し、ここには
炭素材の燃焼による火炎が存在する。このレースウェー
は、反応炉内の最高温度領域を形成すると共に、また酸
素が供給される個所であることから、酸化領域でもある
。一方、レースウェーから隔離された部分Ｍは、レース
ウェーの部分に比べてその温度は低いが、酸素の供給が
ないことから還元領域を形成する。アルミナ質含有原料
成形体を適音の自然降下法で供給すると、このものは、
主にレースウェー領域内に降下していくことが判明して
いる。一方、このレースウェーの部分は、前記したよう
に、アルミナ還元に必要な１９００〜２２００Ｕよりも
はるかに高温（２２００〜２７ｏｏｃ）であシ、また燃
焼用酸素が供給されているために酸素分圧も高く、かつ
羽目周辺であるためにガス流速も極めて速い。即ち、コ
ルレースウェー領域は、酸化領域を形成する。
従来の表面に炭素材被覆層を有しないアルミナ質含有原
料と炭素材とからなる成形体の場合、このものは、レー
スウェー内において反応し、アルミナ質含有原料はいっ
たんは還元されるものの、その一部は酸素と反応して揮
発性のＡｔ２０ガスに、また一部はアルミニウム蒸気と
なる。しかもその生成分圧は高温であるため他の領域よ
りも高くなり、さらに生成したＡｔ２０ガスやアルミニ
ウム蒸気は、レースウェーから炉頂部に向う速いガス流
によって炉頂部へ輸送されるためＡｔ及びＡｔ２０の発
生は一層加速されることから、供給されたアルミナの大
部分は揮発性物質として上方に輸送される。そして、こ
のようにして炉頂部へ輸送されたると共に、その一部は
炉外に排出される。結局、これらのことが原因”となっ
て、還元アルミニウム又はアルミニウム合金の収率は著
しく低下される。
料と炭素材とからなる成形体の場合、このものは、レー
スウェー内において反応し、アルミナ質含有原料はいっ
たんは還元されるものの、その一部は酸素と反応して揮
発性のＡｔ２０ガスに、また一部はアルミニウム蒸気と
なる。しかもその生成分圧は高温であるため他の領域よ
りも高くなり、さらに生成したＡｔ２０ガスやアルミニ
ウム蒸気は、レースウェーから炉頂部に向う速いガス流
によって炉頂部へ輸送されるためＡｔ及びＡｔ２０の発
生は一層加速されることから、供給されたアルミナの大
部分は揮発性物質として上方に輸送される。そして、こ
のようにして炉頂部へ輸送されたると共に、その一部は
炉外に排出される。結局、これらのことが原因”となっ
て、還元アルミニウム又はアルミニウム合金の収率は著
しく低下される。
また、アルミナ原料中に含まれるシリカ分に関しても、
前記アルミナの場合と同様のことが言える。
前記アルミナの場合と同様のことが言える。
これに対し、本発明の表面に炭素材被覆層を形成させた
アルミナ質含有原料と炭素材とからなるり、その上、そ
の炭素材被覆層がレースウェーの高温酸化雰囲気から、
被覆内部のアルミナ質含有原料と炭素材との反応を保護
する作用を示すことから、従来のアルミナ質含有原料成
形体を用いる場合に見られるような前記の不都合は回避
され、炉閉塞の問題やアルミニウム収率低下の問題は著
しく改善される。
アルミナ質含有原料と炭素材とからなるり、その上、そ
の炭素材被覆層がレースウェーの高温酸化雰囲気から、
被覆内部のアルミナ質含有原料と炭素材との反応を保護
する作用を示すことから、従来のアルミナ質含有原料成
形体を用いる場合に見られるような前記の不都合は回避
され、炉閉塞の問題やアルミニウム収率低下の問題は著
しく改善される。
さらに、本発明の表面に炭素材被覆層を形成させたアル
ミナ質含有原料と炭素材からなる成形体を用いる場合、
通常の成形体に比較して造滓剤との融合を防止する上で
極めて効果的である。即ち、溶鉱炉の操業に当って、燃
焼用炭素材中の灰分を溶出させる目的で炭素材に対し、
約３重量％の造滓剤を加えることが行われている。ある
いは、本発明に至る研究過程において、生成した粗合金
を速やかに炉底に滴下させるために通常よシ多量の造滓
剤、例えば燃料用炭素材に対し約２０重量係を添加する
ことが有効であることを見い出したが、このような場合
、成形体と造滓剤が融合し、アルミナ質原料が造滓剤の
成分を化合して複合酸化物を形成し、還元され難くなる
という困難が生じる。
ミナ質含有原料と炭素材からなる成形体を用いる場合、
通常の成形体に比較して造滓剤との融合を防止する上で
極めて効果的である。即ち、溶鉱炉の操業に当って、燃
焼用炭素材中の灰分を溶出させる目的で炭素材に対し、
約３重量％の造滓剤を加えることが行われている。ある
いは、本発明に至る研究過程において、生成した粗合金
を速やかに炉底に滴下させるために通常よシ多量の造滓
剤、例えば燃料用炭素材に対し約２０重量係を添加する
ことが有効であることを見い出したが、このような場合
、成形体と造滓剤が融合し、アルミナ質原料が造滓剤の
成分を化合して複合酸化物を形成し、還元され難くなる
という困難が生じる。
本発明による形成体を用いる場合、アルミナ質原料が還
元され、合金が生成し、被覆が破壊されるに至る寸で、
アルミナ質原料と造滓剤が接触することを防止しうるの
で、このような困難を避けて合金を生成せしめることが
可能となる。
元され、合金が生成し、被覆が破壊されるに至る寸で、
アルミナ質原料と造滓剤が接触することを防止しうるの
で、このような困難を避けて合金を生成せしめることが
可能となる。
本発明のアルミナ質含有原料成形体を用いてアルミニウ
ム製錬を行う場合、さらにその効果を高めるために、酸
素ガスに炭酸ガスを混合して炉内に供給するのが有利で
ある。このような混合ガスを炉内に供給する時は、レー
スウェ一部の温度を、炭酸ガスを混入しない時の２２０
０〜２７００Ｃから、アルミナ質含有原料と炭素材との
反応に必要な２０００ｔ：’レベルに引下げることがで
き、揮発性成分の生成及びその揮発損失を防止すること
か唱 できる。また、この炭酸ガ２’−’に代えて、窒素ガス
やスチームを用いることができる。さらに、揮発損失を
防止するには、アルミナ質含有原料成形体は、前記熔融
性材料（造滓剤）と同時に炉内に供給することも有効で
ある。即ち、熔融性材料を同時に使用する時は、炉内に
おいて、アルミナ質含有原料成形体が実質上反応を終了
した後、自然破壊されて、生成アルミニウム成分が成形
体から流出した場合に、生成アルミニウム成分はこの溶
融量部の割合である。さらにまた、本発明のアルミナ質
含有原料成形体は、棒状などの長尺物の形でレースウェ
ーとの実質的接触を避け、第１図に示した還元領域Ｍの
部分に選択的に供給することができる。この場合には、
還元領域Ｍは、レースウェ一部とは異なり、温度が低い
上に酸素分圧がなく、しかも速いガスの流れがないこと
から、炉閉塞の問題や生成アツベニウムの傅発損失の問
題はほとんど見られず、極めて有利な溶鉱炉法によるア
ルミニウム製錬が達成される。
ム製錬を行う場合、さらにその効果を高めるために、酸
素ガスに炭酸ガスを混合して炉内に供給するのが有利で
ある。このような混合ガスを炉内に供給する時は、レー
スウェ一部の温度を、炭酸ガスを混入しない時の２２０
０〜２７００Ｃから、アルミナ質含有原料と炭素材との
反応に必要な２０００ｔ：’レベルに引下げることがで
き、揮発性成分の生成及びその揮発損失を防止すること
か唱 できる。また、この炭酸ガ２’−’に代えて、窒素ガス
やスチームを用いることができる。さらに、揮発損失を
防止するには、アルミナ質含有原料成形体は、前記熔融
性材料（造滓剤）と同時に炉内に供給することも有効で
ある。即ち、熔融性材料を同時に使用する時は、炉内に
おいて、アルミナ質含有原料成形体が実質上反応を終了
した後、自然破壊されて、生成アルミニウム成分が成形
体から流出した場合に、生成アルミニウム成分はこの溶
融量部の割合である。さらにまた、本発明のアルミナ質
含有原料成形体は、棒状などの長尺物の形でレースウェ
ーとの実質的接触を避け、第１図に示した還元領域Ｍの
部分に選択的に供給することができる。この場合には、
還元領域Ｍは、レースウェ一部とは異なり、温度が低い
上に酸素分圧がなく、しかも速いガスの流れがないこと
から、炉閉塞の問題や生成アツベニウムの傅発損失の問
題はほとんど見られず、極めて有利な溶鉱炉法によるア
ルミニウム製錬が達成される。
次に、本発明を実施例によりさらに詳細に説明する。
実施例１
（ボーキサイト成形体の製造）
ボーキサイト（粒度約２０メツシユ）１０００重量部に
対し、鉄粉（粒度約２０メツシユ）６２重量部、コーク
ス（粒度約２０メツシユ）３００重量部の混合物に、バ
インダーを適量加えてこれをニーダ−により均一に混練
した後、直径約２０〜３０ｍ＋ｎの球状に成形し、２０
０Ｃで乾燥して、炭素材被覆層のないボーキサイト成形
体（Ｌ）を得だ。
対し、鉄粉（粒度約２０メツシユ）６２重量部、コーク
ス（粒度約２０メツシユ）３００重量部の混合物に、バ
インダーを適量加えてこれをニーダ−により均一に混練
した後、直径約２０〜３０ｍ＋ｎの球状に成形し、２０
０Ｃで乾燥して、炭素材被覆層のないボーキサイト成形
体（Ｌ）を得だ。
次に、前記のようにして得だ成形体を、都市ガスバーナ
によシ加熱し、揮発成分を燃焼しつつ炭化することによ
って、表面に炭素被覆層（厚さ約２〜５關）を有する本
発明のボーキサイト成形体（Ａ）を得た。
によシ加熱し、揮発成分を燃焼しつつ炭化することによ
って、表面に炭素被覆層（厚さ約２〜５關）を有する本
発明のボーキサイト成形体（Ａ）を得た。
実施例２
（アルミニウム製錬）
内直径３６ｃｒｎ、炉高８０ｃｍの筒状の反応炉を用い
て、ボーキサイト成形体の還元反応を行った。
て、ボーキサイト成形体の還元反応を行った。
この場合、先ず、炉下部に燃料用コークス（粒径的４〜
７ ｖａｎ ）を充填し、炉下部周壁に対称的に配設さ
れた３本の銅製水冷式酸素ランスから酸素ガスを各ラン
ス当シの供給速度１ｏ ｏ ｔ／分の速度で炉内に導入
し、反応炉を十分に予熱した。次に、前記ボーキサイト
成形体とコークス粒子（直径４〜７ｍｍ）との混合物（
コークス対ボーキサイト成形体の混合重量比−３＝１）
を炉頂部から充填し、コークスを燃焼させながらボーキ
サイト成形体を還元反応させ１炉底からアルミニウム／
鉄合金を得た。
７ ｖａｎ ）を充填し、炉下部周壁に対称的に配設さ
れた３本の銅製水冷式酸素ランスから酸素ガスを各ラン
ス当シの供給速度１ｏ ｏ ｔ／分の速度で炉内に導入
し、反応炉を十分に予熱した。次に、前記ボーキサイト
成形体とコークス粒子（直径４〜７ｍｍ）との混合物（
コークス対ボーキサイト成形体の混合重量比−３＝１）
を炉頂部から充填し、コークスを燃焼させながらボーキ
サイト成形体を還元反応させ１炉底からアルミニウム／
鉄合金を得た。
その反応結果を表−１に示す。
表−１
実施例３
実施例２において１酸素ガスに炭酸ガス（酸素ガス／炭
酸ガス容量混合比＝ｉ：ｏ、ｉ）を混合すると共に１ボ
一キサイト成形体とコークスとの混合物に対し）造滓剤
（ボーキサイト１重量部に対し炭酸カルシウム１重量部
の割合で混合成形した）をボーキサイト成形体１重量部
に対し０．５重量部用いる以外は同様にしてボーキサイ
ト成形体の還元反応を行った。その結果を表−２に示す
。
酸ガス容量混合比＝ｉ：ｏ、ｉ）を混合すると共に１ボ
一キサイト成形体とコークスとの混合物に対し）造滓剤
（ボーキサイト１重量部に対し炭酸カルシウム１重量部
の割合で混合成形した）をボーキサイト成形体１重量部
に対し０．５重量部用いる以外は同様にしてボーキサイ
ト成形体の還元反応を行った。その結果を表−２に示す
。
表−２
図面は炉内に形成されるレースウェーの横断面説明図で
あり、第１図は、相互に重なりのないレースウニ鴫説明
図１．第２図は、相互に重なったレースウェーの説明図
である。 １．２．３・・・・・・レースウェー、４，５．６・・
・・・・第１図 ４′
あり、第１図は、相互に重なりのないレースウニ鴫説明
図１．第２図は、相互に重なったレースウェーの説明図
である。 １．２．３・・・・・・レースウェー、４，５．６・・
・・・・第１図 ４′
Claims (1)
- （１）アルミナ質含有原料と炭素材とからなる成形体の
表面に、炭素材被覆層を設けたことを特徴とする熔鉱炉
法アルミニウム製錬用アルミナ質含有原料成形体。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57146419A JPS6033888B2 (ja) | 1982-08-24 | 1982-08-24 | 熔鉱炉法アルミニウム製錬用アルミナ質含有原料成形体 |
| US06/685,229 US4588438A (en) | 1982-08-24 | 1984-12-27 | Moulded object of alumina matter-containing raw material for aluminum smelting by blast furnace method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57146419A JPS6033888B2 (ja) | 1982-08-24 | 1982-08-24 | 熔鉱炉法アルミニウム製錬用アルミナ質含有原料成形体 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5935640A true JPS5935640A (ja) | 1984-02-27 |
| JPS6033888B2 JPS6033888B2 (ja) | 1985-08-06 |
Family
ID=15407258
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57146419A Expired JPS6033888B2 (ja) | 1982-08-24 | 1982-08-24 | 熔鉱炉法アルミニウム製錬用アルミナ質含有原料成形体 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4588438A (ja) |
| JP (1) | JPS6033888B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6163990A (en) * | 1997-10-13 | 2000-12-26 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Steam iron with scale deposit repression |
| JP2007513258A (ja) * | 2003-12-04 | 2007-05-24 | アルコア インコーポレイテッド | 炭素熱によるアルミニウムの製造において選択された炭素を用いてＡｌ２Ｏ及びＡｌ蒸気と反応させる方法 |
| CN105624427A (zh) * | 2016-02-26 | 2016-06-01 | 安徽枫慧金属股份有限公司 | 一种通过生物质加热熔炼铝的方法 |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7753988B2 (en) * | 2007-07-09 | 2010-07-13 | Alcoa Inc. | Use of alumina-carbon agglomerates in the carbothermic production of aluminum |
| EP3447157B1 (en) | 2016-04-22 | 2021-05-26 | Sumitomo Metal Mining Co., Ltd. | Method for smelting oxide ore |
| WO2017188344A1 (ja) * | 2016-04-27 | 2017-11-02 | 住友金属鉱山株式会社 | 酸化鉱石の製錬方法 |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| ES279191A1 (es) * | 1961-08-14 | 1962-11-01 | Elektrokemisk As | Procedimiento para producir metal o aleaciones metalicas |
| US3615347A (en) * | 1969-01-21 | 1971-10-26 | Reynolds Metals Co | Method of maximizing power utilization in the electric arc production of aluminium-silicon alloys |
| US4046558A (en) * | 1976-11-22 | 1977-09-06 | Aluminum Company Of America | Method for the production of aluminum-silicon alloys |
| DE2948640C2 (de) * | 1979-12-04 | 1984-12-20 | Vereinigte Aluminium-Werke AG, 1000 Berlin und 5300 Bonn | Verfahren und Vorrichtung zur thermischen Gewinnung von Aluminium |
| US4299619A (en) * | 1980-02-28 | 1981-11-10 | Aluminum Company Of America | Energy efficient production of aluminum by carbothermic reduction of alumina |
| US4486229A (en) * | 1983-03-07 | 1984-12-04 | Aluminum Company Of America | Carbothermic reduction with parallel heat sources |
-
1982
- 1982-08-24 JP JP57146419A patent/JPS6033888B2/ja not_active Expired
-
1984
- 1984-12-27 US US06/685,229 patent/US4588438A/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6163990A (en) * | 1997-10-13 | 2000-12-26 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Steam iron with scale deposit repression |
| JP2007513258A (ja) * | 2003-12-04 | 2007-05-24 | アルコア インコーポレイテッド | 炭素熱によるアルミニウムの製造において選択された炭素を用いてＡｌ２Ｏ及びＡｌ蒸気と反応させる方法 |
| CN105624427A (zh) * | 2016-02-26 | 2016-06-01 | 安徽枫慧金属股份有限公司 | 一种通过生物质加热熔炼铝的方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US4588438A (en) | 1986-05-13 |
| JPS6033888B2 (ja) | 1985-08-06 |
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