JPS5989750A - 高炭素フエロクロムの製造法 - Google Patents

高炭素フエロクロムの製造法

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JPS5989750A
JPS5989750A JP57197922A JP19792282A JPS5989750A JP S5989750 A JPS5989750 A JP S5989750A JP 57197922 A JP57197922 A JP 57197922A JP 19792282 A JP19792282 A JP 19792282A JP S5989750 A JPS5989750 A JP S5989750A
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air
furnace
oxygen
shaft furnace
chromium
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Zentaro Ishimori
石森 善太郎
Hideo Haga
秀夫 芳賀
Tatsuo Kiyono
清野 達夫
Yoshiaki Tamura
田村 芳昭
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Japan Metals and Chemical Co Ltd
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00Technologies related to metal processing
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  • 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。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はクロム鉱石の予備還元成型物を原料としてシャ
フト型製錬炉を用いて高炭素フェロクロムを製造する方
法に関するものであって、従来法に比較して高能率で、
エネルギー消費が少なく、設備費が安く、処理能力の大
きい製錬方法の確立を目的とするものである。
従来、高炭素フェロクロムの製造はクロム鉱石を主原料
として、還元反応、溶融などに必要なエネルギーを電気
で供給し、還元剤としてコークスを使用するいわゆる電
気炉製錬法が採用されている。この電気炉製錬における
高炭素フェロクロムの製造においては、前記高炭素フェ
ロクロム/l当り約37jO−弘oootnnqの電力
を消費するので、製品コストに占める電力費が極めて大
きく、製品コストの上昇をやむなくしている。
この電気炉法においても、エネルギーコストの低減を目
的として高価な電気エネルギーの低減を図るべく種々の
検討が行なわれ、その結果クロム鉱石を前処理した後、
電気炉で処理する方法が提案された。例えば、特公昭ψ
g−37grs号はクロム鉱石と炭素質還元剤を粉砕混
合した後成型し、その成型物を炭素質物質とともにロー
タリーキルンに装入し、加熱還元してクロム鉱予備還元
成型物とし、この予備還元成型物を電気炉に装入して製
錬する方法である。また、ほかにクロム鉱石を成型し、
焼成した焼結物を熱材の状態で電気炉に装入して製錬す
る方法などがある。
しかし、クロムの製錬は鉄やマンガンに比較してクロム
の融点が高いため/600 [以上の製錬温度を必要と
するので、最後は電気炉を用いて溶融製練を行わざるを
得す、前記クロム鉱予備還元成型物を使用し、ロータリ
ーキルンから約/θoo Cの温度で直接電気炉に装入
した場合は電力原単位が約2000KwH/製品tとな
る。このようにクロム鉱石の前処理を行うことはエネル
ギー・コストの低減に大きな効果を示したが、電気炉を
使用するかぎりエネルギー・コストの低減には限度があ
る。
一方、欧米においては高炉を用いてフェロクロムの製造
が試みられているが、製造されているフェロクロムはク
ロム含有量が約io −t、to%の比較的融点が低い
もので、いわゆる含クロム銑鉄と呼ばれるものであり、
また還元用および加熱用コークスの原単位が非常に太き
く経済的な方法ではない。現在、前記高炉、またはシャ
フト炉を用いて鉄やマンガン系合金の製造が行われてい
るが、クロムの場合は上記の鉄やマンガンに比較して還
元しに<<、その還元反応は次式に示したように極めて
大き々吸熱反応である。
Cr2O3’# 2Cr + ”/202−△l(2g
B = 270 、OKat/moLFeOd Fe 
+ ’/202−△H2gB =  63.OKcaV
motMnOt±Mn  + 1/!0.2−ΔH29
8=   タ2.OKmi/molしたがって、クロム
の製錬は反応条件が極めてきびしく、さらに前述のよう
に高温を必要とすることから高炉あるいはシャフト炉を
用いて高クロム含有フェロクロムの製造を不可能にして
いた。
本発明者は、上記のことについて詳細に検討した結果、
現在電気炉製錬法に使用しているクロム鉱予備還元成型
物を用いてクロムの還元反応による吸熱を減少させるこ
と、さらにシャフト炉に加熱空気またはさらにそれを酸
素富化して供給することによって、シャフト型製錬炉で
クロム含有率SO%以上の高炭素フェロクロムを効率よ
く製造出来ることを知見し、本発明を完成した。
本発明は、電気炉を使用せずにクロム含有率SO係以上
の高炭素フェロクロムをエネルギー消費量が少なく、か
つ能率良く工業的に製造する方法を確立することを目的
とし、シャフト型製錬炉を用いて高炭素フェロクロムを
製造する方法を提供するものである。
すなわち、本発明はクロム鉱石から高炭素フェロクロム
を製錬するにあたり、クロム還元率30%以上、鉄還元
率jtO%以上のクロム鉱予備還元成型物、ならびに所
要の造滓剤、還元用および加熱用コークスとともにシャ
フト炉に装入し、前記シャフト炉に予熱した空気あるい
は予熱した酸素富化空気を供給して製錬することを特徴
とする高炭素フェロクロムの製造法である。
以下本発明の詳細な説明する。
本発明を★施するために使用される装置は熱風キュポラ
、低型竪炉、小型高炉などを含むシャフト型製錬炉であ
る。従来鉄製線などに用いられている高炉などを使用す
る場合はシャフト部の高さを低くするなどの若干の改造
を行なえば強度の低い低品位のコークスも使用可能とな
るので経済的効果が大きい。
つぎに本発明方法に使用されるクロム鉱石は予備還元成
型物であって、クロム還元率30%以上、鉄還元率SO
%以上を有するものである。クロム鉱予備還元成型物は
現在電気炉製錬による高炭素フェロクロムの製造に供す
るだめ工業的に生産されておシ、クロム鉱石と炭素質還
元剤を粉砕混合した後、成型し、その成型物をロータリ
ーキルンに炭材とともに装入し、加熱還元して生産して
いる。本発明において、前記クロム鉱予備還元成型物の
還元率がクロム30%以下、鉄3o%以下の場合は、シ
ャフト炉内での還元反応吸熱量を低減させる効果が小さ
く、温度不足となり、その結果、シャフト炉からの出湯
状態が不安定となり、さらにメタルとスラグの分離も悪
くなり、正常な操業が出来なくなるだめ、クロム鉱予備
還元成型物はクロム還元率30%以上、鉄還元率so%
以上のものを使用する必要がある。
主原料として前記クロム予備還元成型物にスクラップ、
銑鉄などの鉄源を混合して使用することができる。鉄ス
クラツプはシャフト型製錬炉に供給されると浸炭し、銑
鉄となるので溶解性が良く、高炭素フェロクロムの生産
量が増大する。
前記予備還元成型物と造滓剤の混合物および加熱還元用
炭材をシャフト炉の炉頂部から炉内に装入する。この際
、前記混合物と前記炭材を交互に層状に装入するのが好
適である。
造滓剤としては、前記クロム鉱予備還元成型物中(7)
 S i02 、 At203 、 MgO’l ト(
7)脈石成分含有量によって変わるが、通常適当にサイ
ジングされた珪石テ石灰石、生石灰、蛇紋岩などが使わ
れる。
加熱還元用炭材としては、冶金用コークスはもとより、
圧壊強度の低い軟弱コークス、サイズの小さい小塊コー
クス、オイルコークスおよび木炭などが使用でき、通常
高炉に使用されているような高強度のコークスのみを使
用する必要はない。
本発明方法の操業は、甘ず/ヤフト型製錬炉の炉底にあ
らかじめベッドコークスを装入しておき、空気などを送
風してこのコークスの一部を燃焼させて炉内温度を上昇
させ、所定の温度に到達した後、上記原料を装入して行
なわれる。
操業継続中にシャフト型製錬炉の羽口がら吹き込む空気
の量は、前記羽口面貌内断面積/ni’あたシ酸素量と
して、2(7−10N77!J/In1nとする必要が
あり、さらに空気を使用する場合は6oo 0以上に予
熱する必要がある。
前記空気量が、羽口面貌内断面積/lrt’あたり酸素
量として−201%//min以下では発熱量が少ない
ため温度不足となり操業不可能となる。また前記酸素量
でざoNイ/min以上の場合はそれに相当する加熱用
コークスを必要とするためコークス原単位が大きくなり
、原価高となる。したがって前記空気量はシャフト型製
錬炉の羽口面貌内断面積/ぽちたり酸素量として20−
 J’(7Nm’/minの範囲内とする必要があり、
シャフト炉内の温度状況により適宜調整する。
また前記空気の予熱温度を600 C以上としたのは本
発明方法を実施するために必要な高温操業を保持するた
めである。すなわち、羽口付近でコークスを燃焼させ、
前記クロム鉱予備還元成型物を迅速に溶解し、未還元の
酸化クロムとコークスとの反応を迅速に行わしめ、かつ
メタルとスラグの温度を1too C以上に保持して、
出湯ならびにスラグとメタルの分離を容易にするためで
ある。前記予熱温度がtpoo C以下になると高炭素
フェロクロムの製錬に必要な高温を得られなくなり、操
業が不可能となるため、空気の予熱温度はtoo C以
上とした。
さらに、前記シャフト炉の羽口より吹き込む空気に酸素
を混合していわゆる酸素富化空気として吹き込むことも
できる。この酸素富化空気の場合にも、前述した装入酸
素必要量は大きく変らないので、羽口より吹き込む全風
量が減少し、それに伴なって排出ガス量も減少する。こ
のことは吹き込み空気の加熱に要する熱量および排出ガ
スの持ち去る熱量が少なくなる″ことであり、前記酸素
富化空気の予熱温度を低下させることができる。この酸
素富化空気の場合でも吹き込みガスの予熱温度が200
 C以下では熱量不足をきだし、操業がむずかしくなる
つぎに本発明方法においては、クロム鉱予備還元成型物
をロータリーキルンから取り出した後、熱材のまま、ま
たは冷却しだ状、態で使用すること、シャフト型製錬炉
から発生する排ガスの熱を利用して原料を予熱すること
は状況に応じて適宜変更して採用することができ、これ
らは何れも本発明の範囲に含まれるものである。
つぎに本発明を実施例について説明する。
実施例/ 使用したクロム鉱予備還元成型物は、現在電気炉法に使
用するために生産されている通常の方法によって製造さ
れたものである。例えば、特公昭μg−371ざり号に
示される方法で、クロム鉱石と炭素質還元剤を粉砕し、
それにベントナイトおよび有機質バインダーを加えて混
合した後造粒乾燥してロータリーキルンで約/J!;0
 [の温度で加熱還元したものである。その成分組成は
第1表に示したとうりクロム還元率!;1,2%、鉄還
元率93.7係のものである。他の使用原料の成分組成
を第1表にともに示した。
−第1表−使用原料ダ成分組成−−−−−−1原料名i
 成分組成  (%) 1 使用したシャフト炉型製錬炉は羽ロ面内径SSO咽、有
効高さコア左0IIDI、羽ロ比/弘、Sの熱風キュポ
ラである。
前記熱風キュポラにあらかじめベッドコークスを装入し
て、troo Cに予熱した空気を吹き込み前記コーク
スを燃焼させて炉内を昇温した。その炉内に前記クロム
鉱予備還元成型物、珪石および生石灰の混合原料を装入
し、次にコークスを装入、この後交互に両原料を層状に
炉内に装入した。操業に際して炉内に吹き込む空気は7
10 C−♂ooCに予熱し、弘tNmγminの流量
で羽口より送風した。
以上のような操業を続けた結果、7時間当り高炭素フェ
ロクロム0J7tおよびスラグOJ/lが得られた。そ
の成分組成を第2表に示した。
前記高炭素フェロクロムおよびスラグの出湯時の溶湯温
度は約/6!rOt:’であり、炉頂からの排出ガスの
温度は、!r左OC〜too Cであった。なお、この
排出ガスは吹き込み空気の予熱に利用した。
上記実験によって得られた高炭素フェロクロム/を当り
の原料原単位は第3表に示したが、クロム収率はか、6
%となり、従来の電気炉法に優るものであった。
第3表 本発明方法による原料原単位 第3表に示したコークス原単位から、同じくクロム鉱予
備還元成型物を用いた従来の電気炉法とエネルギー消費
を比較すると、エネルギー原単位で/、j%の低減とな
り、さらに電力の代りにコークスを使用しているため、
エネルギーコストではより以上に大きな低減が可能とな
った。
実施例λ クロム鉱予備還元成型物をロータリーキルンかも排出し
た高温のものを冷却せずに直ちに使用しく熱風キュポラ
への装入温度約♂oo C)、実施例1に′示されたと
同様の方法で操業した。その結果操業1時間当り高炭素
フェロクロムとしてOlり3を製造され、生産性におい
て約10%向上した。
実施例3 使用原料として、クロム還元率30.2%、鉄還元率3
3.2%のクロム鉱予備還元成型物と他の原料は第1表
に示しだものを使用し、吹き込み空気の予熱温度を60
OC1吹き込み空気量をu / N ff!j/mi 
nとして、実施例/と同じ設備、同じ操業手順で製錬し
た。
その結果、操業1時間当りの出湯門は高炭素フェロクロ
ム0,71 t 、スラグ0.7!;tであり、出湯時
の溶湯温度は/400C程度であって、出湯後のメタル
とスラグの分離作業のできる温度の限界であった。また
、クロム収率は約りo%に低下し、コークス原単位は7
tOKpに増加した。なお、得られた高炭素フェロクロ
ムとスラグの成分組成は第弘表に示した。
第弘表 出湯品の成分組成 実施例≠ 実施例3と同じ原料および同じ操業条件で、炉の羽目か
ら吹き込む空気に酸素をIO%混合して酸素富化空気を
送風した。その結果、前記酸素富化空気の予熱温度を≠
20Cまで低下させることが可能であり、はぼ同じ結果
が得られた。
以上の結果から明らかなごとく、本発明方法によれば、
高炭素フエロクロム製造のエネルギー原単位およびエネ
ルギーコストの低減が可能となり、さらに生産性が高く
、従来の電気炉を用いる高炭素フェロクロムの製錬方法
に比較して非常に優れた方法である。
手続補正書 (方式) %式% 1、事件の表示 昭和左7年特許願第1り7り2λ号 2、発明の名称 高炭素フェロクロムの製造法 3、補正をする者 昭和3g年2月λλ日 5、補正の対象 明細書全文

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 /、 クロム鉱石から高炭素フェロクロムを製錬するに
    あたり、クロム還元率30%以上、鉄還元率SO%以上
    のクロム鉱予備還元成型物、ならびに所要の造滓剤、還
    元用および加熱用コークスとともにシャフト炉に装入し
    、前記シャフト炉に予熱した空気あるいは予熱した酸素
    富化空気を供給して製錬することを特徴とする高炭素フ
    ェロクロムの製造法。 λ、前記シャフト炉に供給する前記空気あるいは前記酸
    素富化空気中の酸素量が、前記シャフト炉の羽口面炉内
    断面積/、、’あたりxo −to N、//minの
    範囲内であることを特徴とする特許請求の範囲第1項に
    記載の製造法。 3、前記シャフト炉に供給する前記空気の予熱温度を6
    00 C以上とすることを特徴とする特許請求の範囲第
    1項あるいは第2項に記載の製造法。 仏 前記シャフト炉に供給する前記酸素富化空気の予熱
    温度をsoo C以上とすることを特徴とする特許請求
    の範囲第1項あるいは第2項に記載の製造法。 り・ 原料として前記予備還元成型物に鉄源を混合して
    使用することを特徴とする特許請求の範囲第1〜≠項に
    記載の製造法。
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