JPS63259010A - 金属酸化物の溶融還元法および溶融還元炉 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、上底吹型製錬炉を使用して、炉内の融解物（
例えば溶銑と溶融スラグ）に炭素質固体燃料（例えばコ
ークス）を投入し、上吹きランスから酸化性ガスを吹付
けることにより該炭素質固体燃料を燃焼させ、この燃焼
熱によって炉内に投入した製錬目的金属の酸化物を含む
固体原料物質（例えば鉄鉱石、マンガン鉱石、クロム鉱
石等）の溶融と該製錬目的金属の酸化物の還元反応を進
行させる溶融還元法および溶融還元炉に関する。

〔発明の背景および従来技術〕

上底吹型製錬炉（転炉型反応炉）内の溶融金属上の溶融
スラグに対して、炉上部より製錬°目的金属含存の固体
の酸化物原料並びに炭素質固体燃料を投入し５溶融金属
に底吹きガス撹拌を付与しつつ上吹きランスから酸化性
ガスを吹付けることによって炭素質固体燃料を燃焼させ
、この燃焼熱によって酸化物原料の溶解と還元を行わせ
る上底吹製錬炉での溶融還元法は、電力に依存しないで
鉄鉱石、マンガン鉱石、クロム鉱石などを溶融還元製錬
する方法として重要視されている。

この上底吹製錬炉での溶融還元法の生産性は製錬目的金
属含有の固体の酸化物原料（以下、固体酸化物原料と略
称することがある）および必要に応じて添加される固体
の造滓材の溶解速度と、該酸化物中の目的金属酸化物の
還元速度によって決定される。このために、＋１１．炉
内に投入した炭素質固体燃料を効率良く燃焼させること
、１２１．　　この燃焼熱を固体酸化物原料の昇燃・溶
解に効率良く利用できるようにすること、（３１，目的
金属酸化物の還元反応が進行するいわゆる反応サイトに
未還元酸（ＩＩ、物を活発に供給すること等が肝要とな
る。

従来、前記＋１１の炭素質固体燃料を効率良く燃焼させ
るために、上吹きランスの先端にガス噴出口を多数設け
ることが提案されている。すなわち多数のガス噴出口か
ら酸化性ガスの噴流を末拡がりに拡がる噴流パターンで
溶融スラグ上に吹付け。

これによって比較的広い面積にわたって火点を形成しよ
うとするものである。

また、主として前記（２）や＋３１については内容物の
撹拌がその目的に沿うことから、この撹拌を実施する方
法として、最も一般的には底吹きノズルからのガス撹拌
が行われる。さらに反応炉の側壁にも横吹きランスを設
けてガス撹拌を助成する方法も提案されている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上吹きランスから酸化性ガスを吹付けながら横。

吹きおよび底吹きノズルからガスを吹込む前記従来技術
では、ａ性用に吹込むガスが溶融金属中の元素と反応し
て発熱するような酸化性ガス（例えば酸素や酸素富化空
気）ではない場合には、溶融スラグから溶融金属への熱
移動を促進せしめるように撹拌強度を高めたとしても、
溶融金属への熱供給量が不足し、製錬炉が小型であるほ
ど溶融金属の温度低下が顕著となる。この様な金属酸化
物の溶融還元法では溶融金属の温度を一定に管理しよう
とすれば、固体酸化物原料の供給速度を低下させるか、
あるいは、上吹きランスからの酸化性ガスの吹込み流量
を増大させて、炭素質固体燃料の燃焼量を増加させるか
の方案により溶融金属の昇温を図らざるを得す。この結
果として生産性が低下すると共に、耐火物の溶損量が増
加する。

一方、酸化性ガスを上底吹きする様な溶融還元法では、
底吹きランスから吹込まれる酸化性ガスが溶融金属中の
元素を酸化せしめ、この酸化によって生じる熱量が溶融
金属に付与できるため、溶融金属の温度低下は防止でき
るが１反面、底吹きランスの溶損を防止するために酸化
性ガスとともに冷却用ガス（例えばＬＰＧ）を吹き込む
必要がある。更に、酸素との親和力が強いクロムの様な
金属を溶融還元する際には、還元せしめたクロムの一部
が再酸化されるために、生産性の向上には限界がある。

本発明は、このような問題点の解決を意図し。

生産性良く溶融還元を実施する方法および製錬炉の提供
を目的とするものである。

〔問題点を解決する手段〕

前記の目的を達成せんとする本発明の要旨とするところ
は、上吹転炉型反応容器内に装入された溶融金属および
スラグからなる融解物の湯面上に炭素質固体燃料を投入
したうえ上吹きランスから酸化性ガスを吹付けて該炭素
質固体燃料を燃焼させ、この燃焼熱によって炉内に投入
された製錬目的金属の酸化物を含む固体原料物質の溶解
と該製錬目的金属酸化物の還元反応を進行させる溶融還
元法において、該容器の側壁を通して酸化性ガスをスラ
グ層に向けて供給すると同時に、溶融金属に誘導加熱撹
拌を付与することを特徴とする。そして、この方法を実
施するのに好適な製錬炉として、上吹転炉型反応容器本
体を上部炉体と下部炉体に内容物の存在位置で分割可能
に樽成すると共に、上部炉体の側壁に横吹きランスを、
下部炉体に低周波誘導加熱装置を設置してなる金属酸化
物の溶融還元炉を提供するものである。

すなわち本発明は、上吹きランスおよび横吹きランスか
ら酸化性ガスを吹付けて溶融スラグ中での製錬目的金属
酸化物の溶融還元を促進させると同時に、溶融金属の撹
拌を誘導加熱によって行うことにより製錬目的金属を再
酸化せずに加熱撹拌を行うことに特徴があり、これによ
って生産性の向上を図ったものである。

第１図は１本発明法を適用するに好適な上吹き転炉型反
応容器の例を示したものである。上部に開口部１を有す
る製錬炉は、内容物の存在位置で上部炉体２ａと下部炉
体２ｂに上下に分割可能に構成しである。この上下の分
割によって、上部炉体２ａの耐火物力ｑ容積して耐火物
の交換が必要になった時には、下部炉体２ｂを冷却する
ことなり、シかも長時間を要さずに補修済みの上部炉体
２ａと入れ換えることができるようにしたものである。

このため１図示のように、下部炉体２ｂにはスラグＭ６
が実質上接触せず、上部炉体２ａの炉壁にスラグ層６が
接触するような操業の仕方をするのが望ましく。

また、このような操業ができるように上下分割位置を定
めるのが望ましい。

そして上部炉体２ａの側壁には横吹きランス４を設けて
おき、開口部１から挿入される上吹きランス３とともに
酸化性ガスを炉内に吹込む。この横吹きランス４の位置
はスラグ層６の層内位置とするのが望ましいが、スラグ
層６よりも若干外れた上下位置であってもよい。一方、
下部炉体２ｂには低周波誘導加熱装置８を設置する０図
示の例では下部炉体２ｂの底部中央を下方に突出した縮
径部に形成し、この縮径部に低周波誘導加熱装置８を設
置しである。この低周波誘導加熱装置８に通電すること
によって、下部炉体２ｂの部分に存在する溶融金属５を
誘導加熱すると同時にこれに撹拌を付与することができ
る。これによると、ガスを底吹きして溶融金属を撹拌す
るような製錬炉に見られる底吹きノズル周辺の耐火物の
損傷は回避できて炉の寿命を向上させることができる。

なお、第１図において７は温度計、９は上吹きランス３
の過熱を防止するための水冷の冷却器を示す。

第１図に示したような製錬炉に溶銑を装入し。

炉上部の開口１から炭素質固体燃料としてコークスなら
びに固体酸化物原料としてクロム鉱石を投入し２適宜造
滓材を投入してクロム鉱石の溶融還元を実施する場合を
例として本発明法を以下に具体的に説明する。

型録開始時には、まず、電気炉等で溶解した溶銑を上記
反応容器に装入したうえ、上部の開口１からコークスと
造滓材を投入する０次いで、上吹きランス３および横吹
きランス４から酸化性ガス例えば酸素ガスを溶融スラグ
６に向けて吹付け。

スラグ内およびスラグ浴面上のコークスを燃焼させると
同時に、溶銑の低周波誘導加熱を行う、溶銑を低周波誘
導加熱する際には、溶銑内に磁力線が生じており、その
作用により溶銑が強烈に撹拌運動するために、コークス
の燃焼によって高温となった溶融スラグ浴から溶銑への
熱移動が促進される。この効果が、低周波誘導による溶
銑の加熱効果に加わり、装入した溶銑の昇温は速やかに
行なわれる。

溶銑温度が所定値に到達した時点で、クロム鉱石の投入
を開始し、該投入クロム鉱石の溶融還元を行う。このク
ロム鉱石の投入を回分式または連続式に行う場合には、
それにつれてコークスも回分式または連続的に投入して
昇温および還元に必要な炭素源を補給する。また、必要
に応じて造滓材の投入も行う、溶融還元中には、上吹き
および横吹きランスから供給した酸素ガスによりコーク
スが燃焼し、この燃焼熱によって、装入したクロム鉱石
や造滓材の溶解およびコークス−溶融スラグ界面で主に
進行するクロム酸化物や鉄酸化物の溶融還元反応に必要
な熱量が賄われる。溶融還元反応により生成した金属ク
ロムや金属鉄は、スラグ内を通過して溶銑中に沈降する
。このため、溶融還元時間の経過に従って、溶銑中のク
ロム濃度は増大する。溶銑中のクロム濃度の増大に伴っ
て溶銑の凝固点が高くなるため、溶銑温度はある一定以
上の温度に維持する必要がある。

このため、溶銑の温度を温度計７で測定して。

ある−窓以上のレベルに管理できるように、適宜低周波
の出力を調整しながら、溶銑の低周波誘導加熱を行う、
これにより、溶銑温度の低下に起因するクロム鉱石の投
入待ちを行う必要もなく、一定時間間隔ごとあるいは連
続的にクロム鉱石の投入が行える。更に、低周波誘導に
よる溶銑の撹拌作用で溶銑温度や溶銑成分は均一化でき
る。

所定量のクロム鉱石を投入した時点で、鉱石や造滓材の
投入は停止するが、上吹きおよび横吹きランスからの酸
素ガス吹込み、ならびに溶銑の低周波誘導加熱は継続し
、仕上げ還元を行う。設定した時間、仕上げ還元を実施
した後、送酸を停止して、出銑、出滓を行うが、必要に
応じて、スラグのみを炉外に排出し、引き続き、溶銑の
脱リン脱硫処理を行うこともできる。脱リン、脱硫処理
を行う際にも、溶銑を低周波誘導加熱することにより、
脱リン、脱硫処理用フラックス投入時の温度降下が防止
でき、しかも同処理に適した温度レベルに溶銑温度を管
理できる。更に、溶銑は強撹拌されるため、処理時間の
短縮化が図られる。

以下に本発明の実施例を挙げる。

実施例１ 第１図に示したような、炉の底部に低周波誘導加熱装置
を設置した３０トン規模の製錬炉を使用して、炉の円周
方向に９０’間隔で計４本配置した横吹きランス４から
ランス先端の閉塞を防止できる程度の流量の空気を吹付
けながら、温度が１４２０℃で、　　Ｃｒ：１０．５％
、Ｃ１，４％、　　Ｓｉ：０．３％、Ｍｎ：０．４％＋
ｐ：ｏ、ｏ２％、ｓ：ｏ、ｏ２％、の化学成分値を有す
る含クロム溶銑を２１．１　トン装入し１次いで下記の
第１表に示す化学成分値のコークス２．０トンと２第１
表に示す化学成分値の生石灰と珪石とを、生成する溶融
スラグの塩基度が１．０となるように割り振って合計で
２．５トンを炉上部の開口１から炉に投入した後、上吹
きランス３からは７２０ＯＮ＋３／ｈｒの流量の酸素ガ
スを、また、４本の横吹きランスからは、それぞれ２２
ＯＮＩｌ！／ｈｒ・ランスの流量の酸素ガスを浴面に吹
付けるとともに、溶銑の低周波誘導加熱を行って、含ク
ロム溶銑の温度を１６００℃まで昇温しで造滓した。

溶銑の昇温完了後ただちに、第１表に示す化学成分値の
クロム鉱石半還元ペレッ）（Ｃｒ分還元率：４７％、Ｆ
ｅ分還元率：８４％）に、コークスと。

溶融スラグの塩基度が常に０．９０〜１．０５の範囲で
且つスラグ中のＭｇＯ＋　Ａ　ｌ　１０３が４０〜４２
％の範囲に維持されるように造滓材を添加しながら、全
１Ｆ２１．０トンのペレットを１．４トンづつ５分間隔
で装入した。この時、溶銑温度を温度計で測定しながら
。

温度が常に１５８０〜１６４０℃の範囲に維持されるよ
うに、低周波誘導加熱装置の出力を適宜調整した。

全装入終了後は、上吹きランス３の酸素量を１／２に減
じて５分間吹錬したあと、酸素の吹付けを停止し、炉を
傾動して溶滓と溶銑を排出した。その結果、　Ｃｒ′：
２４．９％、ｃ：’ｒ、ｏ％、Ｓｉ：０．２％。

Ｐ　７０．０２７％、　　Ｓ　：０．０３６％の含クロ
ム溶銑３１．１トンを得た。

実施例２ 実施例１と同一の反応容器を使用し、この容器内に、前
ヒートで製造したＣ：４．３％、　　Ｓ　ｉ：０．０１
％、　　Ｓ　：０．０２１％、　　Ｐ　：０．０３４％
の溶銑５．３トンを種湯として残しておき、該溶銑溶上
に下記の第２表に示す化学成分値のコークス０．５トン
を上部の開口より投入し１次いで、上吹きランスからは
７２０ＯＮｍ＋３／ｈｒの流量の酸素ガスを、また、４
本の横吹きランスからそれぞれ２２０’Ｎｍ’／ｈｒ・
ランスの流量の酸素ガスを浴面に吹付けて該浴面中のコ
ークスや銑鉄中の炭素を燃焼せしめ、低周波誘導加熱を
行って、溶銑の温度を１５００℃まで昇温した。

溶銑の昇温が終了した時点で、ただちに、第２表に示す
化学成分値の自溶性ペレットにコークスを添加しながら
、全量３９トンの該ペレットを１．５トンづつ６分間隔
で装入した。溶融還元中は、低周波誘導加熱装置の出力
を適宜調整しながら、溶銑温度を１４９０〜１５３０℃
の範囲に維持した。

全装入終了後、上吹きおよび横吹きランスからの送酸量
を１／２に減じて吹錬したあと、酸素の吹付けを停止し
、炉を傾動して溶銑５トンを残し他は全て炉外に排出せ
しめた。この結果、Ｃ：４．４％。

Ｓｉ：０．０１％、　　Ｓ：０．０２６％、　　Ｐ　：
０．０３３％の溶銑を２６．５　トン得た。

比較例 溶銑の低周波誘導加熱を行わない以外は、実質的に実施
例１と同一の条件でクロム鉱石半還元ペレットの溶融還
元を試みた。この時には、溶銑温度を１５８０〜１６４
０℃の範囲に維持できるようにするため、温度が低い間
はこの温度に達するまで該ペレットの装入を差し控えた
。この結果として、全１１２１．ｏ　）ンのクロム鉱石
半還元ペレットを装入を完了するまでに１０３分を要し
、実施例１に比べ生産性は悪化した。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明法を実施するのに好適な製錬炉の例を示
す略断面図である。 １　・・上部開口　　　２ａ・・上部炉体２ｂ・・下部
炉体　　　３・・上吹きランス４　・・横吹きランス　
５・・溶銑 ６　・・溶融スラグ　　７・・温度計 ８　・・低周波誘導加熱装置

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）上吹転炉型反応容器内に装入された溶融金属およ
   びスラグからなる融解物の湯面上に炭素質固体燃料を投
   入したうえ上吹きランスから酸化性ガスを吹付けて該炭
   素質固体燃料を燃焼させ、この燃焼熱によって炉内に投
   入された製錬目的金属の酸化物を含む固体原料物質の溶
   解と該製錬目的金属酸化物の還元反応を進行させる溶融
   還元法において、該容器の側壁を通して酸化性ガスをス
   ラグ層に向けて供給すると同時に、溶融金属に低周波誘
   導加熱撹拌を付与することを特徴とする金属酸化物の溶
   融還元法。
2. （２）上吹転炉型反応容器本体を上部炉体と下部炉体に
   内容物の存在位置で分割可能に構成すると共に、上部炉
   体の側壁に横吹きランスを、下部炉体に低周波誘導加熱
   装置を設置してなる金属酸化物の溶融還元炉。