JPS6248749B2

JPS6248749B2 -

Info

Publication number: JPS6248749B2
Application number: JP8085182A
Authority: JP
Inventors: Mitsuo Kadoto; Toshihiro Inatani; Eiji Katayama; Hisamitsu Koitabashi; Shiko Takada; Hisao Hamada; Nobuo Tsuchitani
Original assignee: Kawasaki Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 1982-05-15
Filing date: 1982-05-15
Publication date: 1987-10-15
Also published as: JPS58199842A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、粉状マンガン鉱石の溶融製錬法に関
するものであり、とくに予備還元した粉状のマン
ガン鉱石・石灰石を竪形溶融還元炉にて、塊・粉
石灰石の炉内供給手段の選択とスラグ調整下に溶
融還元を行わせることで有利に溶融フエロマンガ
ンを得る方法について提案する。

従来、フエロマンガン製造のために採用される
マンガン鉱石の溶融製錬法としては、電気炉法や
高炉法が一般的なものであつた。

そのうち、電気炉法は、電力原単位が
2000KWH／ｔにも達し、きわめてコスト高であ
る。しかも、原料として塊鉱石、または事前処理
による塊成化鉱石を必要としているために、粉状
鉱石は必ずペレツト、焼結鉱、ブリケツトなどに
塊成化されて使用されなければならない。その塊
成化の処理は、溶剤、結合剤などの余分の原料、
および燃料や動力など余分なエネルギーを必要と
する。さらに、熱間塊成化のために焼成炉を用い
るこの処理の場合、通常NO_x、SO_x等の有害なガ
スおよびダストの発生を伴い、これらがそのまま
放散されれば大気汚染の原因となるので、その防
止設備建設が行なわれるが、これには多大の費用
が必要となる。

これに対し高炉法は、エネルギーの面では電炉
法よりは効率が良いが、シヤフト炉であるため
に、炉内の通気性を確保するために、前述と同様
に塊鉱石または粉鉱石の塊成化処理が必要である
とともに、塊状鉱石とコークスを炉内に層状に堆
積させるので、強度の高いコークスを必要とす
る。強度の高いコークスを製造するためには、原
料炭として資源的に将来不足が予想され、かつ価
格が高い強粘結炭を必要とするか、あるいは弱粘
結炭、一般炭を用いる場合には改質、バインダー
などを必要とし、製造コストの上昇につながるな
どの問題点がある。

本発明は、粉状マンガン鉱石を原料として溶融
フエロマンガンを製造する上記従来技術の欠点を
克服することを目的として開発した方法であり、
その要旨とする構成は、粉状マンガン鉱石を流動層予備還元炉にて予備
還元し、ひきつづき堅型溶融還元炉に導いて製錬
することにより溶融フエロマンガンを製造する粉
状マンガン鉱石の溶融製錬法において、粉状マンガン鉱石および粉状石灰石を、上記溶
融還元炉発生の高温還元ガスを導入する流動層予
備還元炉に供給して予備還元し、その予備還元した粉状のマンガン鉱石およびフ
ラツクスの混合物を羽口を通して高温空気ととも
に溶融還元炉内に吹込み、かつその炉内には全投
入量のうちの50〜90％は紛状のものを羽口を通じ
て吹込みまたその残量は炉上部より塊状物として
炭材とともに装入する粉・塊石石灰を供給し、そして、高温還元雰囲気の下で組成が重量％
で、CaO：27〜45％、SiO₂：27〜45％、Al₂O₃：
10〜20％、MgO＜12％になる溶融還元炉排出ス
ラグを生成する溶融還元を行うことを特徴とする
点にある。以下にその構成の詳細を説明する。

図面の第１図は本発明の溶融製錬法の実施に際
して用いる設備例であり、流動層方式の予備還元
炉２と竪形の溶融還元炉１とで構成されている。
上記溶融還元炉１には、その下部に上下の２段に
分けて設置された炉周方向の複数個所に羽口３，
３′を有する。

上記予備還元炉２内に装入された粉状のマンガ
ン鉱石４、および粉状石灰石５は、当該炉内に導
入された溶融還元炉１から発生した高温還元ガス
（排ガス）６に接して流動反応を起し熱分解を伴
つて予備還元される。

こうして予備還元された粉粒状のマンガン鉱石
とフラツクスは、移送管７を通じて高温空気８と
ともに上段に位置する前記羽口３から反応雰囲気
調整された溶融還元炉１内に吹込まれる。なお、
下段羽口３′には高温空気８のみが送風される。

また、該溶融還元炉１の上部からは炭材９と塊
状石灰石１０とが装入される。そのうち炭材９と
しては、磁粘結炭、低強度コークス、チヤーある
いは木炭等の塊状物を用いる。

一方石灰石は、本発明の場合粉状、塊状のもの
両方を用いる。こうして石灰石の使い方は粉塊使
用のバランスが取り易くなり無駄がなくなる利点
がある。その粉塊の使い分けであるが、粉状石灰
石は上段羽口３から吹込み、塊状石灰石は炉上部
から装入される。石灰石全量のうち、羽口３から
吹込む粉状石灰石の割合は、50〜90％の範囲が良
い。残りは塊状で炉上部より装入する。実験結果
によれば羽口３から吹込む粉状石灰石が50％より
さらに減量すると、次のようなデメリツトが生じ
た。

(1) 羽口先でのマンガン鉱石の溶融速度が遅くな
つて、鉱石の吹込み量が低下（生産性が低下）
した。マンガン鉱石を羽口先ですみやかに溶融
させるためには、粉鉱石と粉石灰石などのフラ
ツクスがよく接触しかつ、一定量以上のフラツ
クス量であることが重要である。すなわち羽口
先の粉鉱石の溶融速度に対しては、炉上部から
装入した石灰石の影響は少なく一諸に吹込んだ
粉石灰石の量に影響を受け、その量が石灰石全
量の50％よりさらに下がると溶融速度はだんだ
ん低下した。50％以上ではすみやかに溶融し、
円滑な操業が維持できた。

(2) Mn歩留が低下した。融体中マンガン酸化物
の固体還元剤による還元速度およびマンガン歩
留は一般にCaO／SiO₂比が高いと良い。マン
ガン歩留は炉床でのスラグ−メタル反応速度が
重要であるが、鉱石と、石灰石などのフラツク
スが一諸に羽口から吹込まれて初期融体を生成
した時から溶融還元が進行するので、滴下過程
での還元速度もマンガン歩留に影響を与える。
すなわち、羽口から吹込む粉石灰石の量が全量
の50％よりさらに下がると初期融体中のCaOの
割合が少なくなつて（すなわちCaO／SiO₂比
が小さくなつて）滴下過程でのマンガン酸化物
の還元速度が低下したことがマンガン歩留の低
下に影響したと考えられる。

一方羽口から吹込む粉石灰石の装入量の上限
は90％として、残りを塊状で炉上部から装入す
る。すなわち石灰石はコークスと比べてかさ比
重が大きくかつ粒径が小さいので、炉内半径方
向の反応分布やガス流分布の制御および装入物
の荷下りの円滑化のために炉上部から少量は装
入する必要がある。そこで石灰石装入量の少な
くとも10％程度を塊状物として炉上部から装入
し、粉塊バランスを良好に保つようにした。

したがつて、以上の結果より、羽口から粉鉱石
と一諸に吹込む粉石灰石の量は全装入量の50〜90
％が適量範囲であり、残りは塊状で炉上部から装
入する。

上述した溶融還元炉１の羽口に予備還元された
マンガン鉱石および同フラツクス等が吹込まれる
と、炭材・粉状石灰石の充填された炉内は、上、
下段羽口３，３′の先端附近において充填層中の
炭材が燃焼して高温還元雰囲気になつているの
で、当該予備還元鉱および粉状石灰石等は加熱さ
れて溶融し、充填層内を滴下する間に固体炭材に
より直接還元されて溶融状態のメタル１１および
スラグ１２を生成する。そして、下部領域の底部
に蓄留させて、間歇的に排出手段によつて溶融還
元炉の排出口１３から排出される。

上述のような溶融還元を進行させる中で、本発
明の場合、炉外排出スラグの組成を次のような範
囲のものに維持した反応雰囲気を形成すること
で、操業の安定とマンガン歩留の向上とを図るこ
とにした。すなわち、MnOを除くスラグ中の主
要４成分を重量％で； CaO：27〜45％、SiO₂：27〜45％、Al₂O₃10〜
20％、MgO＜12％に限定した。このように限定
した理由は、スラグ中のMgO量が12％を越える
と融点が急激に高くなり、操業が不安定となるこ
とが判つたからであり、この意味でMgO使用量
の限度を12％未満とした。他の３成分である
CaO、SiO₂、Al₂O₃は、融点、Mn歩留、粘性に
ついての検討の結果にもとづいて定めたものであ
る。すなわち、第２図は、SiO₂−CaO−Al₂O₃3
元状態図（MgO10％一定、MnOを除く）を示し
たもので、図中の点Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，ＥおよびＦ
で囲まれた領域が、本発明排出スラグ組成の適正
領域である。

例えば、線Ａ〜Ｆ（SiO₂：45％）を超える
SiO₂の量はMnの歩留が急激に悪くなる領域であ
り、また線Ａ〜Ｂ，Ｂ〜Ｃ，Ｃ〜Ｄ，Ｄ〜Ｅ，Ｅ
〜Ｆ外の領域では融点および／または粘性が高く
なり、炉操業を困難にするものであつた。

次に、本発明の実施例を掲記する。

(1) 原料予備還元マンガン鉱石供給量 380
Kg／hr 予備還元率 60％粒度 0.5mm以下 (2) 石灰石全供給量 108Kg／hr 羽口から吹込む粉状石灰石量 76Kg／hr（全量
の70％）溶融還元炉上部から装入する塊状石灰石量 32
Kg／hr（全量の30％） (3) 炭素系固体還元剤：コークス供給量 350
Kg／hr 粒度分布 15〜30ｍ／ｍ (4) 溶融還元炉への送風量 1400Nm³／hr 送風温度 800〜900℃ 送風羽口上下各４本計８本 (5) 溶融金属（フエロマンガン）生産量 250
Kg／hr (6) 溶融スラグ組成 CaO40％、Al₂O₃12％、
SiO₂30％、MgO6％、MnO10％溶融スラグ排出量 200Kg／hr 上記実施例による操業例では、安価な炭材（コ
ークス）の他熱風だけで円滑な操業ができ、エネ
ルギーコストを大幅に低減することができた。し
かも、マンガンの歩留（フエロマンガン250Kg／
hr）も従来法に較べると向上した。

以上本発明の効果をまとめると以下のようにな
る。

(1) マンガン鉱石を粉状のまま使用できるので、
塊状化不要である。また溶融還元炉の排ガスを
予備還元に利用できエネルギーが節減される。

(2) 前記スラグ組成範囲に制御することにより、
操業安定とマンガン歩留の高水準維持が達成で
きる。

(3) 石灰石の粉・塊使用バランスがとり易く全量
を使用できる。また石灰石は全量粉砕しなくて
よいので、粉砕コストの削減が達成される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明法に採用される溶融還元設備の
略線図、第２図はスラグ組成の適正領域を示す
SiO₂−CaO−Al₂O₃3元状態図である。１……溶融還元炉、２……予備還元炉、３，
３′……羽口、４……粉状マンガン鉱石、５……
粉状石灰石、６……排ガス、７……移送管、８…
…高温空気、９……塊炭材、１０……塊石灰石、
１１……溶融メタル、１２……スラグ、１３……
排出口。

Claims

【特許請求の範囲】１粉状マンガン鉱石を流動層予備還元炉にて予
備還元し、ひきつづき堅型溶融還元炉に導いて製
錬することにより溶融フエロマンガンを製造する
粉状マンガン鉱石の溶融製錬法において、粉状マンガン鉱石および粉状石灰石を、上記溶
融還元炉発生の高温還元ガスを導入する流動層予
備還元炉に供給して予備還元し、その予備還元した粉状のマンガン鉱石およびフ
ラツクスの混合物を羽口を通して高温空気ととも
に溶融還元炉内に吹込み、かつその炉内には全投
入量のうちの50〜90％は粉状のものを羽口を通じ
て吹込みまたその残量は炉上部より塊状物として
炭材とともに装入する粉・塊石石灰を供給し、そして、高温還元雰囲気の下で組成が重量％
で、CaO：27〜45％、SiO₂：27〜45％、Al₂O₃：
10〜20％、MgO＜12％になる溶融還元炉排出ス
ラグを生成する溶融還元を行うことを特徴とする
粉状マンガン鉱石の溶融製錬法。