JPS6360103B2 - - Google Patents

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JPS6360103B2
JPS6360103B2 JP1926880A JP1926880A JPS6360103B2 JP S6360103 B2 JPS6360103 B2 JP S6360103B2 JP 1926880 A JP1926880 A JP 1926880A JP 1926880 A JP1926880 A JP 1926880A JP S6360103 B2 JPS6360103 B2 JP S6360103B2
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JP
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fluidized bed
iron
carbon
chlorine
oxide
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Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

本発明は鉄の酸化物並びにクロムの酸化物を含
有する物質の、たとえばクロマイトの品位向上方
法に関するものである。ここで、「品位向上」と
は少なくとも一部の鉄を除去し、クロムの割合を
増加させることを意味する。ここで「物質」とは
特に他に明記しない限り、前述の物質を意味し、
「鉄」または「クロム」とは特に他に明記しない
限り、前記物質またはその品位向上された物質中
に酸化物として存在する鉄またはクロム成分を意
味する。 クロマイトは基本的に理論式としてFeO・
Cr2O3によつて表わされるスピネル構造を有する
物質であり、その性質はFe2+イオンをMg2+イオ
ンで部分的に置換したり、Cr3+イオンをAl3+
たはFe3+イオンで部分的に置換することによつ
て変わる。クロマイトは通常かなりの量のケイ素
酸化物も含有し、さらに少量のカルシウム、マグ
ネシウム、ニオブ、バナジウム及びチタンの全部
または一部の酸化物も含有する。 クロマイトは工業的または冶金学的に使用され
るクロムの主要原料である。主なクロマイト鉱山
はアフリカ大陸(特に南アフリカのトランスバー
ル地域)、フイリピン、ニユーカレドニア、トル
コ、及びソ連にある。南アフリカにはクロマイト
砂も多量に埋蔵されている。 天然クロマイトのクロム含有率は場所によつて
かなり違う。 Cr2O3として計算してクロム含有率が50%より
低く、クロム/鉄比が2/1より低い比較的鉄含
有率の高い低級クロマイトが多量に埋蔵されてい
る。このように鉄含有率の高いクロマイト鉱は品
位を向上させる必要があり、たとえば「フエロク
ロム」の製造に使用するためにはクロム/鉄比を
少くとも2/1より高く、好ましくは3/1より
高くする必要がある。 高級クロマイトはCr2O3として計算してクロム
含有率が50〜55重量%であり、クロム/鉄比が
3/1より高い。「フエロクロム」として一般に
知られているクロム含有率が約60〜70%のクロ
ム/鉄合金の製造にはこれらの高級クロマイト鉱
が適している。しかしながら、これらの高級クロ
マイト鉱でさえも他の目的、たとえばさらにクロ
ム含有率の高いものを得るためには変性して品質
を改良する必要があり、これらの品位向上も本発
明の目的に含まれる。 埋蔵されている天然クロマイト鉱の物理的形態
も品位向上処理の難易度に影響を及ぼす。たとえ
ば南アフリカに多量に埋蔵されているクロマイト
砂は比較的低級のクロマイトから成り、粒子サイ
ズが細かいので品質を改良するのが特に難かし
い。 クロマイト鉱のクロム/鉄比を高める問題は多
くの研究対象となつており、この研究は米国特許
第3216817号の序文に簡潔に要約されている。こ
の特許によれば、塩素は高温において鉄及びクロ
ムの両方に親和性があるのでクロム鉱を選択的に
塩素化して鉄だけを除去する従来技術は実施が難
かしく、また塩素などの塩素化剤とともに還元剤
として炭素を使用することによつてある種の実用
的利点があつたとしても、クロマイト鉱の成分の
全てを容易に完全に塩素化してしまい選択的に塩
素化することが難かしく、従つて今までは塩素及
び炭素を使用して実用的形態で選択的塩素化を行
うことはできず、良好なクロム/鉄比を有する改
良されたクロム鉱を得ることはできなかつたとし
ている。 米国特許第3216817号の目的は前述の問題を緩
和することを目的としている。この特許によれ
ば、クロム鉱は流動床中で炭素の存在下で選択的
に塩素化して酸化鉄を塩化第2鉄に転化し、この
揮発性塩化第2鉄を流動反応混合物から放出させ
ることによつて品位向上している。この方法で
は、反応温度は920℃より低く、好ましくは900℃
より低く保つ必要があり、これより高い温度を使
用すると、クロム鉱からのクロムの損失量が急激
に高まる。また過剰の塩素、たとえば100%以上
過剰の塩素を使用することが望まれている。反応
器からは塩素、窒素及び炭素の酸化物を含有する
流れが連続的に放出される。この場合塩化第2鉄
の生成は塩化第1鉄の生成に比して、クロム鉱品
位向上方法の理論塩素要求量が多く、プラント資
本費が高くなり、従つて方法の経済性を低下させ
る。 米国特許第3473916号によるクロム鉱を選択的
に塩素化する流動床の技術はさらに進んだ段階を
示すものであり、920℃〜1050℃で操作すること
を提案しているが、流動床に入れるガス中に還元
剤として一酸化炭素を使用することを必要として
いる。米国特許第3473916号に開示されている操
作条件によれば、クロム鉱中の鉄分は塩化第2鉄
に転化される。 望まれている方法はクロム酸化物及び鉄酸化物
を含有する物質中の鉄分を塩化第2鉄ではなく塩
化第1鉄に転化することによつて品位向上する方
法であり、この方法によつて塩素の理論的要求量
が少くなるので設備費が節約できる。しかしなが
ら、塩化第1鉄蒸気は装置の内側表面上に固体の
付着物を形成させる傾向があるので取扱いが難か
しい物質である。それにもかかわらず、米国特許
第2752301号は塩化第1鉄を選択的に生成し、昇
華させることによつてクロマイトのクロム/鉄比
を高める方法を開示している。この特許に記載さ
れている方法は反応剤として乾燥した塩化水素を
使用することを特徴とし、遊離の塩素を注意深く
回避し、炭素を不在または実質上不在とすること
を含み、許容される炭素の最大量を反応の終りに
おいて鉱物残渣中に残される酸化鉄6重量部に対
して炭素の量を1重量部以下にしている。 本発明の目的はクロマイト鉱のようなクロム酸
化物と共に鉄酸化を含有する物質(鉱石)中の鉄
分を選択的に塩素化して塩化第1鉄とすることに
よつてクロム酸化物/鉄酸化物含有物質を品位向
上する方法を提供するにある。 本発明の他の目的は塩化第1鉄付着物を昇華に
より取出すのではなく反応流出流ガス中の塩化第
1鉄として取出すことができる方法を提供するに
ある。 本発明の他の目的は以下の記載から明らかとな
ろう。 上述の本発明の目的は以下に説明する要件の組
合わせを注意深く調整することにより達成され
る。 本発明のクロム酸化物及び鉄酸化物を含有する
物質を品位向上する方法は、鉄分の少くとも一部
を塩素と反応させ、得られた塩化鉄を蒸気として
除去することから成り、膨張時に深さが少くとも
1mの流動床を形成し、前記流動床は細く分断し
た前記物質及び細かく分断した炭素から成り、前
記炭素は前記流動床中で発生するかまたはそこに
加えられた酸素と反応させるのに少くとも充分な
量で、炭素及び前記物質の合計重量の少くとも15
%の量で存在し、前記流動床中の反応温度を900
℃〜1100℃に保ち、前記流動床に加えるガスの20
〜60体積%に相当する濃度の塩素を出す塩素含有
ガスを前記流動床に入れ、前記塩素を前記物質中
の鉄分と反応させて塩化第1鉄を生成させ、前記
流動床からのガス状流出物中の塩化第1鉄の分圧
を塩化第1鉄の液化を防止するのに充分なほど低
く保ち、ガス状塩化第1鉄含有流出物を前記流動
床から除去し、残つた品位が向上したクロム含有
物質を前記流動床から回収することを特徴とす
る。 本発明によつて処理される物質は通常鉄含有量
がFeとして換算して約10〜30重量%であり、ク
ロム含有量がCr2O3として換算して約25〜50重量
%である。この物質は代表的には鉱石の形態をし
ており、粒子の直径が75×10-6m〜500×10-6
の範囲外のものを実質的に含まなくなるように粉
砕するのが好ましく、平均粒子サイズは約150×
10-6m〜250×10-6m、たとえば150×10-6m〜
200×10-6mであるのが適当である。ここで「平
均」とは重量平均を意味する。 あるいは、この物質はクロマイト砂のような天
然の砂の形態をしていても良く、それから最も細
かい粒子が除去され、前述と同様な粒子サイズ分
布に調整される。この砂は大半が、たとえば80重
量%、または好ましくは全体がかなり狭い粒子サ
イズの範囲内にあり、その直径の範囲の幅はたと
えば100×10-6mまたは50×10-6mである。好ま
しくは、前記範囲より細かいのは10重量%以下で
あり、同様に粗いのも10重量%以下である。 流動床に導入される炭素は粒子サイズが前述の
値より幾分粗く、たとえば平均粒子サイズが直径
で500〜800×10-6m、たとえば700×10-6mであ
り、粒径が75×10-6m〜2000×10-6mの範囲外の
ものは実質的に含まない。好ましいものは粉砕し
たコークスである。流動床中の炭素の量は少くと
も15重量%、望ましくは15〜50重量%、好ましく
は少くとも20重量%、望ましくは20〜50重量%で
ある。品位向上した生成物が冶金学的目的に使用
されるのであれば、炭素が残つていても許容でき
る。 操作中の流動床の深さも本発明の実施に影響を
及ぼす。流動床の深さが1mより浅いと塩化第2
鉄を生成する傾向があり、反対に2.5mより深い
とその密度のために容易に流動床を形成しない。
従つて流動床の深さは好ましくは1.5〜2.5m、特
に好ましくは1.5〜2.25mである。 流動床を形成する好ましい方法は添加する酸
素、必要に応じて塩素及び不活性希釈ガスの流れ
を混合物を含有する流動床反応器に上向きに流す
ことによつて流動化することである。 塩化第1鉄を生成する反応は塩化第2鉄を生成
する反応より発熱度が小さい。従つて望ましい反
応温度を保つためには流動床に熱を加える必要が
ある。好ましくは、望ましい反応温度は流動床中
の炭素と流動床に導入される遊離の、すなわち化
学的に結合していない酸素との間の発熱反応の影
響下に保たれる。特に好ましくは、望ましい反応
温度を保つために充分な量の遊離酸素が流動床に
導入される。しかしながら、遊離酸素の添加必要
量は少くとも部分的には流動床中で鉄と予め化学
的に結合して存在している酸素の量によつて左右
される。流動床中に存在する炭素の量は好ましく
は流動床中に予め存在し、または流動床に添加さ
れた酸素と反応するのに少くとも充分な量、特に
好ましくはそれより過剰な量であるので、流動床
の温度の調節は添加する酸素の量を調節すること
によつて成される。 流動床のいずれかの場所に導入される酸素の量
は流動床に導入されるガスの全体量の10体積%以
下であるのが好ましく、さもないと流動床の一部
の温度が不当に高くなつてしまう。10体積%以下
の酸素を一回導入させるだけでは所望する反応温
度が保てない場合には、最初の酸素濃度が欠乏し
た部分に酸素を補充することが望ましい。酸素の
補充量は酸素の許容最高濃度を越えないように調
節される。本発明を実施する場合の好ましい態様
は、塩素を流動床の上の部分から導入し、床の底
部に導入する流動化ガスは10体積%より多量の酸
素を含有し、塩素導入箇所においてはすでに消費
されて許容最高濃度に一致するようにすることが
望ましい。流動床反応器の直径は塩素導入箇所に
おいて段階的に大きくなり、床を上向きに流れる
流動化ガスの速度が定常に保たれるようにするの
が好ましい。所望する反応温度を保つ別の方法は
外部で発生する熱を流動床に導入することであ
る。これは流動床反応器を炉の中に設置して外部
から熱を与える方法及び/又は床に導入される固
体またはガス、たとえば塩素含有ガスまたはその
成分を予備加熱する方法によつて成される。必要
に応じて所望する反応温度は部分的に流動床にお
ける酸素と炭素との間の反応の影響下に保ち、部
分的に外部で発生した熱を床に導入することによ
つて保つても良い。 反応温度が不当に低下、すなわち900℃より低
くなつた場合、実用的な操作を可能にする必要な
熱を提供する燃焼工程は著しく効率が悪くなる。
反対に反応温度が高く成り過ぎると、鉱石中のク
ロム成分が不当に塩化してしまう。従つて本発明
において好ましい反応温度は920℃より高く1050
℃以下であり、特に好ましくは920℃より高く
1000℃以下である。 本発明において、クロムより鉄を選択的に攻撃
すること、塩化第2鉄より塩化第1鉄を生成させ
ること並びに実際操作の経済は使用する塩素含有
ガス中の塩素の濃度及び流動床の深さと関連があ
る。本発明で必要な少くとも前述の最低量の炭素
を使用すれば、炭素の量が塩素濃度の制御効果を
乱す制限因子として働くことはない。本発明によ
れば、塩素は流動床中の鉄分と反応して、塩化ク
ロム及び塩化第2鉄よりも優先して塩化第1鉄を
生成し、生成した塩化第1鉄は蒸気として運ばれ
る。塩化第1鉄は1000℃以下の温度では装置の内
側、たとえばパイプの内壁などに付着堆積して操
作に支障を来たす傾向があるが、本発明において
は塩化第1鉄蒸気の分圧は流動床の温度に関連し
て調節されるので、塩化第1鉄の前述の様な付着
堆積は回避または減小される。反応温度が1000℃
以下の場合、流動床からの流出物中の塩化第1鉄
の分圧は好ましくは0.006(T−900)+0.2×
105N/m2(T=反応温度)以下、特に好ましく
は0.005(T−900)+0.2×105N/m2以下に保たれ
る。塩化第1鉄の分圧は流動床に導入されるガス
の塩素濃度の関数であり、塩化第2鉄及び/又は
塩化クロムが生成し始める上限までは流動床中の
ガス中の塩化第1鉄の量は流動床に導入されるガ
スの塩素濃度とともに上昇する。前記限界値より
上では塩化第1鉄の代わりに塩化第2鉄が生成
し、ある限られた量の塩化第2鉄の生成は工程を
調節する手段として使用できる。流動床からの流
出物中の塩化第1鉄の分圧は好ましくは流動床に
導入される塩素の濃度を制御することによつて調
節される。望ましくは、塩化第2鉄の生成は塩化
第1鉄1モル当り1モルより少なく、好ましくは
塩化第1鉄3モル当り1モルより少なく、特に好
ましくは塩化第1鉄5モル当り1モルより少なく
保たれる。流動床に導入されるガス中の塩素の濃
度は好ましくは25〜55体積%、特に好ましくは30
〜50体積%であり、残余は好ましくは酸素及び窒
素などの適当な不活性ガス希釈剤である。 塩化第1鉄の生成は前述の限定量以上の塩化第
2鉄の生成を伴なわないことが本発明の特徴の1
つである。酸化第2鉄が生成すると、塩化クロム
も同時に生成する傾向があり、その結果、全体と
して生成物からクロムが損失し、塩素の必要量が
多くなり、流動床中に塩化クロムが堆積する欠点
がある。 本発明の方法は原料物質の一部から鉄分を実質
的に完全に除去し、その結果得られた実質的に鉄
分の無い変性した原料を未処理の原料物質と混合
し平均して鉄分の減少した混合生成物を経済的に
得るのに利用される。このような混合生成物は
「フエロクロム」製造用の原料として許容し得る
ものである。あるいは実質的に鉄分の無い物質、
または鉄分の一部が除去された物質が本発明の望
ましい生成物である。 クロマイト砂は本発明の方法の最後に述べた実
施態様に特に適した原料であり、粒子サイズの大
きいものはそのまま直接に流動化することがで
き、さらに特別に加工することなく均一に混合す
ることができる。 クロマイトはスピネル構造としてまたは別々の
相として混入されたいくつかの微量成分を含有す
る。アルミニウムはAl2O3として換算して約10重
量%存在し、マグネシウムはMgOとして換算し
て20重量%以下存在する。鉱石中のアルミニウム
の大部分及びマグネシウムの60%までは塩素化し
ないで残る。生成物が冶金学的加工に使用される
のであれば、これは欠点とはならない。クロマイ
トは別々の相としてシリカも含有し、クロマイト
砂の場合、シリカの独立した粒子の形態として存
在する。シリカのこれらの粒子は細かく分断され
ており、クロマイトの大きな粒子サイズのものだ
けが本発明に従つて処理され、シリカの大部分は
未塩素化の細かい粒子サイズの部分に残るので本
発明の操作に影響を及ぼさない。 本発明の方法の開始手順はいろいろある。適当
な一実施態様によれば、品位向上させる物質及び
炭素の混合物は外部で発生した熱で予備加熱した
不活性流動化ガスを使用して流動床を形成し、し
かる後所望する温度に到達した後、塩素含有ガス
中の塩素と反応させられ、この塩素含有ガスも流
動化ガスであり、流動床中で少くとも部分的に所
望する温度を発生させるのに必要であれば酸素を
含有していても良い。本発明のさらに適当な手順
によれば、品位向上させる物質は空気を使用して
流動床を形成し、この流動床は外部で発生する熱
によつて予備加熱され、しかる後炭素が加えら
れ、必要に応じて流動化ガスとして空気の代用と
して酸素を加えて塩素含有ガスが導入される。好
ましい特に効率の良い手順によれば、変性される
物質及び炭素の混合物は流動化ガスとして空気を
使用して流動床を形成し、予備加熱は流動床中で
炭素と空気中に含まれる酸素との間の反応によつ
て少くとも部分的に行われる。所望する反応温度
に到達した時、塩素含有ガスが流動化ガスの一部
として導入される。本発明の範囲内において、前
述の手順を空気の代わりに酸素と希釈ガスの混合
物を使用するなどして応用変化させることは容易
にできる。 本発明の方法は回分式にも連続式にも操作する
ことができる。原料物質から鉄分の実質的に全て
を除去する場合には前者が望ましく、その他は後
者が望ましい。流動床から取出された品位向上し
た物質は必要に応じて処理されて残留する炭素と
分離される。 本発明の効果は米国特許第3216817号に比して
理論塩素要求量を減少させることができ、また米
国特許第2752301号の方法とは異なつて塩化第1
鉄付着物を昇華させるのではなく、ガス状反応流
出流中に含有させて取出すことを可能としたこと
である。 塩化第1鉄を含有する流動床からのガス状流出
物は塩素成分を再生するために処理しても良い。
塩化第1鉄を含有する流動床からのガス状流出物
は好ましくは塩化第1鉄を酸化第2鉄及び塩素に
転化するのに化学量論的に必要な量より過剰な酸
素と接触され、前記ガス状流出物中の塩化第1鉄
の分圧は前記接触後の少くとも2秒間は塩化第1
鉄の液化を防止するのに充分に低い値に保たれ、
前記流出物は生成する酸化第2鉄の粒子を運ぶの
に充分な速度を有し、酸化第2鉄の粒子は残留す
る塩素含有流出物から分離される。再生した塩素
は純度を高めるために必要な処理を行つた後、さ
らに物質を変性するのに使用できる。このような
循環手順は本発明の特に有利な実施態様である。 本発明は下記の実施例によつてさらに詳しく説
明される。両方の実施例で使用される反応容器は
内径が150mmで長さが約2mの垂直の溶融シリカ
シリンダーで、基部が円錐形をしており、反応容
器の頂部には固体反応剤の入口があり、前記円錐
形部分の底部にはガスの入口があり、前記底部か
ら固体を除去する手段があり、前記反応容器の頂
部から反応の揮発性生成物を取出してサイクロン
に送る出口があり、前記反応容器の頂部と底部に
は溶融シリカで囲まれた熱電対がある。この反応
容器は温度の調節を行うために加熱された囲いの
中に位置する。 両方の実施例で品位向上される物質は重量%で
下記の組成を有するクロマイト鉱である。 30.2% Cr(Cr2O3 15.8% Al2O3 1.6 % SiO2 44.1%) 22.6% FeO 8.7% MgO 0.21% MnO 3.6% Fe2O3 0.12% CaO この例で使用されるコークスは実質的に全ての
粒子が90〜1800×10-6mの範囲の粒子サイズを有
する。 この例で使用されるコークスの粒度分布は下記
の様である。 粒径(ミクロン) 累積% 1200以上のもの 16.5 710 〃 48.8 500 〃 66.5 300 〃 84.2 210 〃 90.9 150 〃 95.2 125 〃 97.6 125以下のものも含めた場合 100.0 両方の例で使用される鉱石は実質的に全ての粒
子が106〜250×10-6mの範囲の粒径を有する。こ
の鉱石の粒度分布は下記の様である。 粒径(ミクロン) 累積% 250以上のもの 0 212 〃 6.3 180 〃 32.7 150 〃 57.7 125 〃 82.6 106 〃 92.4 106以下のものも含めた場合 100.0 これらの例で使用される窒素及び塩素ガスは液
体貯蔵物から得られる。 例 1 ガス入口を通じて約36/分の割合で窒素の流
れを通して反応容器を予備加熱した。 クロマイト鉱24.0Kg及び石油コークス6.0Kgの
混合物を反応容器に入れ、窒素の流れでこれらの
固体を流動化させて流動床を形成させた。この床
を950〜1000℃の範囲の温度に予備加熱し、後の
反応中温度をこの範囲内に保つた。 反応を行うために、窒素の流れを36.0/分の
速度で流れる窒素と33体積%の塩素との混合物で
置換した。この状態を180分保ち、その間検査の
ために床のサンプルを少量採取した。 この期間の終りに流動化ガスを約36/分の窒
素に戻し、床及び容器を冷却し、床の色はクロマ
イト鉱の黒から酸化第2クロム(Cr+3)に似た暗
緑色に変わつた。この急速な変化は最初の攻撃が
粒子の表面上で起こり、引続く攻撃は試薬に対す
るクロマイトの公知のトポ化学的挙動に従つて段
階的に中心に移動したことを示した。緑色の生成
は粒子の表面上で酸化クロムが塩素にさらされて
いるにもかかわらず、クロム自体は徐々にしかあ
るいは全く攻撃されないことを示している。 生成物のガスを冷却させることによつて回収さ
れる固体はほとんどが塩化鉄から成り、塩化第2
鉄/塩化第1鉄のモル比は1/18であつた。 反応の残りのガス生成物は分析によると窒素、
一酸化炭素及び二酸化炭素であつた。この例にお
いてはCO2/COモル比は1.66であつたが、この
値は使用する反応条件に応じて変わる。 回収された床は残留コークス4.1Kg及び緑色生
成物15.2Kgの混合物であることがわかつた。分離
した生成物のクロム及び鉄含有率を金属として換
算して最初の鉱石の場合と比較すると下記の様に
なる。
The present invention relates to a method for improving the quality of materials containing iron oxides and chromium oxides, such as chromite. Here, "improving quality" means removing at least a portion of iron and increasing the proportion of chromium. "Substance" herein means the aforementioned substance, unless otherwise specified;
"Iron" or "chromium" means, unless otherwise specified, an iron or chromium component present as an oxide in the material or an upgraded material thereof. Chromite basically has the theoretical formula FeO・
It is a substance with a spinel structure represented by Cr 2 O 3 , and its properties include partially replacing Fe 2+ ions with Mg 2+ ions, or replacing Cr 3+ ions with Al 3+ or Fe 3+ ions. can be changed by partially replacing . Chromite usually also contains significant amounts of silicon oxides, as well as small amounts of all or some oxides of calcium, magnesium, niobium, vanadium and titanium. Chromite is the main source of chromium used industrially or metallurgically. The main chromite mines are located on the African continent (especially the Transvaal region of South Africa), the Philippines, New Caledonia, Turkey, and the Soviet Union. South Africa also has large reserves of chromite sand. The chromium content of natural chromite varies considerably depending on location. There are large reserves of lower grade chromite with a relatively high iron content, with a chromium content of less than 50% calculated as Cr 2 O 3 and a chromium/iron ratio of less than 2/1. It is necessary to improve the quality of chromite ore with such a high iron content.For example, in order to use it for the production of "ferrochrome", the chromite/iron ratio must be at least higher than 2/1, preferably higher than 3/1. need to be higher. High-grade chromite has a chromium content of 50-55% by weight calculated as Cr 2 O 3 and a chromium/iron ratio higher than 3/1. These high-grade chromite ores are suitable for the production of chromium/iron alloys with a chromium content of about 60-70%, commonly known as "ferrochromes". However, even these high-grade chromite ores need to be modified to improve their quality in order to obtain other purposes, such as those with even higher chromium content, and improvement of these grades is also included in the purpose of the present invention. . The physical form of the natural chromite ore deposits also affects the difficulty of the upgrading process. For example, the large reserves of chromite sand in South Africa consist of relatively low-grade chromite and are particularly difficult to improve due to their fine particle size. The problem of increasing the chromium/iron ratio of chromite ores has been the subject of much research, which is briefly summarized in the preamble to US Pat. No. 3,216,817. According to this patent, chlorine has an affinity for both iron and chromium at high temperatures, so the conventional technology of selectively chlorinating chromite to remove only iron is difficult to implement, and chlorine and other chlorinating agents Even if the use of carbon as a reducing agent has certain practical advantages, it is difficult to selectively chlorinate all of the components of chromite ore as it easily completely chlorinates. Therefore, until now it has not been possible to carry out selective chlorination in a practical manner using chlorine and carbon, and it has not been possible to obtain improved chromite with a good chromium/iron ratio. The purpose of US Pat. No. 3,216,817 is to alleviate the aforementioned problems. According to this patent, chromite is selectively chlorinated in the presence of carbon in a fluidized bed to convert iron oxide to ferric chloride, and this volatile ferric chloride is released from the fluidized reaction mixture. The quality has been improved by In this method, the reaction temperature is lower than 920°C, preferably 900°C
If higher temperatures are used, the loss of chromium from the chromite increases rapidly. It is also desirable to use excess chlorine, for example, 100% or more excess chlorine. A stream containing oxides of chlorine, nitrogen and carbon is continuously discharged from the reactor. In this case, the production of ferric chloride has a higher theoretical chlorine requirement for the chromite upgrading process than the production of ferrous chloride, which increases the plant capital cost and thus reduces the economic efficiency of the process. The fluidized bed technology for selective chlorination of chromite according to US Pat. Requires the use of carbon monoxide as a reducing agent in the gas. According to the operating conditions disclosed in US Pat. No. 3,473,916, the iron content in the chromite is converted to ferric chloride. The desired method is to improve the quality of materials containing chromium oxides and iron oxides by converting the iron content into ferrous chloride rather than ferric chloride; The theoretical requirement for chlorine is reduced, resulting in savings in equipment costs. However, ferrous chloride vapor is a difficult material to handle as it tends to form solid deposits on the internal surfaces of the equipment. Nevertheless, US Pat. No. 2,752,301 discloses a method of increasing the chromium/iron ratio of chromite by selectively producing and sublimating ferrous chloride. The process described in this patent is characterized by the use of dry hydrogen chloride as a reactant, carefully avoiding free chlorine, and including the absence or substantial absence of carbon, which The maximum amount of carbon is 1 part by weight or less for every 6 parts by weight of iron oxide remaining in the mineral residue at the end of the reaction. The object of the present invention is to selectively chlorinate the iron in a substance (ore) containing chromium oxide and iron oxide, such as chromite ore, to form ferrous chloride, thereby producing chromium oxide/iron oxide. The object of the present invention is to provide a method for improving the quality of contained substances. Another object of the present invention is to provide a process in which ferrous chloride deposits can be removed as ferrous chloride in the reaction effluent gas, rather than being removed by sublimation. Other objects of the invention will become apparent from the description below. The above-mentioned objects of the invention are achieved by carefully adjusting the combination of requirements described below. The method of the present invention for upgrading materials containing chromium oxides and iron oxides consists of reacting at least a portion of the iron content with chlorine and removing the resulting iron chloride as a vapor, which, upon expansion, forming a fluidized bed with a length of at least 1 m, said fluidized bed consisting of finely divided said material and finely divided carbon, said carbon being reacted with oxygen generated in said fluidized bed or added thereto; at least 15% of the total weight of carbon and said materials
present in an amount of 900% and the reaction temperature in the fluidized bed is 900%.
20 °C of gas kept at ~1100 °C and added to the fluidized bed
A chlorine-containing gas yielding a concentration of chlorine corresponding to ~60% by volume is introduced into the fluidized bed, and the chlorine is reacted with iron in the material to form ferrous chloride, resulting in a gaseous effluent from the fluidized bed. The partial pressure of ferrous chloride in the product is maintained low enough to prevent liquefaction of the ferrous chloride, and the gaseous ferrous chloride-containing effluent is removed from the fluidized bed to improve the quality of the remaining chromium-containing material is recovered from the fluidized bed. Materials treated according to the present invention typically have an iron content of about 10-30% by weight calculated as Fe and a chromium content of about 25-50% by weight calculated as Cr 2 O 3 . This material is typically in the form of ores, with particle diameters ranging from 75 x 10 -6 m to 500 x 10 -6 m.
It is preferable to grind the particles so that they are substantially free of particles outside the range, and the average particle size is approximately 150×
10 -6 m ~ 250 x 10 -6 m, for example 150 x 10 -6 m ~
A suitable value is 200×10 -6 m. Here, "average" means weight average. Alternatively, the material may be in the form of a natural sand, such as chromite sand, from which the finest particles are removed and adjusted to a particle size distribution similar to that described above. This sand is predominantly, for example 80% by weight, or preferably entirely within a fairly narrow particle size range, the width of which diameter range is, for example, 100x10 -6 m or 50x10 -6 m. Preferably, less than 10% by weight is finer than the above range, and similarly less than 10% by weight is coarser. The carbon introduced into the fluidized bed has a particle size somewhat coarser than the aforementioned values, e.g. an average particle size of 500 to 800×10 -6 m in diameter, e.g. 700×10 -6 m, and a particle size of 75× Anything outside the range of 10 -6 m to 2000×10 -6 m is substantially not included. Preferred is crushed coke. The amount of carbon in the fluidized bed is at least 15%, preferably 15-50%, preferably at least 20%, preferably 20-50% by weight. Remaining carbon is acceptable if the upgraded product is used for metallurgical purposes. The depth of the fluidized bed during operation also affects the practice of the invention. If the depth of the fluidized bed is less than 1 m, chloride 2
It tends to produce iron and, on the other hand, deeper than 2.5 m it does not easily form a fluidized bed due to its density.
The depth of the fluidized bed is therefore preferably between 1.5 and 2.5 m, particularly preferably between 1.5 and 2.25 m. A preferred method of forming a fluidized bed is to fluidize it by flowing a stream of added oxygen, optionally chlorine, and an inert diluent gas upward through a fluidized bed reactor containing the mixture. The reaction that produces ferrous chloride is less exothermic than the reaction that produces ferric chloride. Therefore, it is necessary to add heat to the fluidized bed to maintain the desired reaction temperature. Preferably, the desired reaction temperature is maintained under the influence of an exothermic reaction between the carbon in the fluidized bed and the free, ie, chemically unbound, oxygen introduced into the fluidized bed. Particularly preferably, sufficient free oxygen is introduced into the fluidized bed to maintain the desired reaction temperature. However, the required amount of free oxygen to be added depends, at least in part, on the amount of oxygen already present chemically bound to the iron in the fluidized bed. The amount of carbon present in the fluidized bed is preferably at least sufficient to react with the oxygen previously present in the fluidized bed or added to the fluidized bed, particularly preferably in excess thereof. , the temperature of the fluidized bed is adjusted by adjusting the amount of oxygen added. The amount of oxygen introduced anywhere in the fluidized bed is preferably less than 10% by volume of the total amount of gas introduced into the fluidized bed, otherwise the temperature in some parts of the fluidized bed may become unduly high. I get used to it. If the desired reaction temperature cannot be maintained by introducing 10% by volume or less of oxygen only once, it is desirable to supplement the portion where the initial oxygen concentration is deficient with oxygen. The amount of oxygen supplementation is adjusted so as not to exceed the maximum allowable concentration of oxygen. A preferred mode of carrying out the invention is that the chlorine is introduced from the top of the fluidized bed, the fluidizing gas introduced at the bottom of the bed containing more than 10% by volume of oxygen, and that the chlorine is already present at the point of introduction of the chlorine. It is desirable that it be consumed to match the maximum permissible concentration. Preferably, the diameter of the fluidized bed reactor increases stepwise at the point of chlorine introduction so that the velocity of the fluidizing gas flowing upward through the bed remains constant. Another method of maintaining the desired reaction temperature is to introduce externally generated heat into the fluidized bed. This is accomplished by placing the fluidized bed reactor in a furnace and applying heat externally and/or by preheating the solids or gases introduced into the bed, such as chlorine-containing gas or its constituents. . If necessary, the desired reaction temperature may be maintained partly under the influence of the reaction between oxygen and carbon in the fluidized bed and partly by introducing externally generated heat into the bed. . If the reaction temperature is lowered unduly, ie below 900° C., the combustion process becomes significantly less efficient in providing the necessary heat to enable practical operation.
On the other hand, if the reaction temperature is too high, the chromium component in the ore will be unduly chlorinated. Therefore, the preferred reaction temperature in the present invention is higher than 920°C and 1050°C.
℃ or less, particularly preferably higher than 920℃
The temperature is below 1000℃. In the present invention, the selective attack of iron over chromium, the production of ferrous chloride over ferric chloride, and the economics of actual operation depend on the concentration of chlorine in the chlorine-containing gas used and the depth of the fluidized bed. It's related. By using at least the aforementioned minimum amount of carbon required by the present invention, the amount of carbon does not act as a limiting factor that disrupts the effectiveness of controlling chlorine concentration. According to the present invention, chlorine reacts with iron in the fluidized bed to produce ferrous chloride in preference to chromium chloride and ferric chloride, and the produced ferrous chloride is transported as vapor. Ferrous chloride tends to adhere and accumulate on the inside of equipment, such as the inner walls of pipes, at temperatures below 1000°C, causing problems with operation. However, in the present invention, the partial pressure of ferrous chloride vapor is adjusted in relation to the temperature of the ferrous chloride, so that the above-mentioned deposits of ferrous chloride are avoided or reduced. Reaction temperature is 1000℃
The partial pressure of ferrous chloride in the effluent from the fluidized bed is preferably 0.006 (T-900) + 0.2×
It is kept below 10 5 N/m 2 (T=reaction temperature), particularly preferably below 0.005 (T-900) + 0.2×10 5 N/m 2 . The partial pressure of ferrous chloride is a function of the chlorine concentration of the gas introduced into the fluidized bed, up to an upper limit at which ferric chloride and/or chromium chloride begin to form. The amount of chlorine increases with the chlorine concentration of the gas introduced into the fluidized bed. Above said limit value, ferric chloride is produced instead of ferrous chloride, and the production of a limited amount of ferric chloride can be used as a means of controlling the process. The partial pressure of ferrous chloride in the effluent from the fluidized bed is preferably regulated by controlling the concentration of chlorine introduced into the fluidized bed. Desirably, the production of ferric chloride is less than 1 mole per mole of ferrous chloride, preferably less than 1 mole per 3 moles of ferrous chloride, particularly preferably less than 1 mole per 5 moles of ferrous chloride. It is maintained. The concentration of chlorine in the gas introduced into the fluidized bed is preferably between 25 and 55% by volume, particularly preferably 30% by volume.
~50% by volume, the balance preferably being a suitable inert gas diluent such as oxygen and nitrogen. One of the features of the present invention is that the production of ferrous chloride does not involve the production of ferric chloride in an amount exceeding the above-mentioned limit.
It is one. When ferric oxide is formed, chromium chloride tends to form as well, resulting in an overall loss of chromium from the product, increased chlorine requirements, and the disadvantage of chromium chloride deposits in the fluidized bed. be. The method of the present invention substantially completely removes iron from a portion of the raw material and mixes the resulting substantially iron-free modified raw material with the untreated raw material to reduce the iron content on average. It is used to economically obtain mixed products. Such a mixed product is acceptable as a raw material for the production of "ferrochrome". or substantially iron-free materials,
Alternatively, materials from which some of the iron content has been removed are desirable products of the present invention. Chromite sand is a particularly suitable raw material for the last mentioned embodiment of the process according to the invention, since its large particle size can be directly fluidized as is and can be homogeneously mixed without further special processing. Can be done. Chromite contains several minor components incorporated as spinel structures or as separate phases. Aluminum is present in an amount of about 10% by weight calculated as Al 2 O 3 , and magnesium is present in an amount of 20% by weight or less calculated as MgO. Most of the aluminum and up to 60% of the magnesium in the ore remains unchlorinated. This is not a disadvantage if the product is used for metallurgical processing. Chromite also contains silica as a separate phase, and in the case of chromite sand, the silica is present in the form of independent particles. These particles of silica are finely divided and only the large particle size of the chromite is treated according to the invention, leaving the majority of the silica in the unchlorinated fine particle size fraction, making it difficult to operate according to the invention. has no effect on There are various starting procedures for the method of the invention. According to one suitable embodiment, the mixture of upgrading substance and carbon is formed into a fluidized bed using an inert fluidizing gas preheated with externally generated heat, after which the desired temperature is reached. The chlorine-containing gas is then reacted with chlorine in the chlorine-containing gas, which is also a fluidizing gas and contains oxygen if necessary to generate the desired temperature at least partially in the fluidized bed. It's okay. According to a further suitable procedure of the invention, the substance to be upgraded is formed into a fluidized bed using air, this fluidized bed is preheated by externally generated heat and then carbon is added, If necessary, a chlorine-containing gas is introduced as a fluidizing gas with the addition of oxygen as a substitute for air. According to a preferred and particularly efficient procedure, the mixture of the substance to be modified and the carbon forms a fluidized bed using air as the fluidizing gas, and the preheating is performed in the fluidized bed by combining the carbon with the oxygen contained in the air. at least in part by the reaction between. When the desired reaction temperature is reached, chlorine-containing gas is introduced as part of the fluidizing gas. Within the scope of the present invention, adaptations of the above-described procedure can easily be made, such as by using a mixture of oxygen and diluent gas in place of air. The process of the invention can be operated batchwise or continuously. The former is preferable when substantially all of the iron content is removed from the raw material, and the latter is preferable in other cases. The upgraded material removed from the fluidized bed is optionally treated to separate it from residual carbon. The effect of the present invention is that the theoretical chlorine demand can be reduced compared to that of U.S. Pat. No. 3,216,817, and unlike the method of U.S. Pat.
Rather than subliming the iron deposits, it is now possible to incorporate them into the gaseous reaction effluent and remove them. The gaseous effluent from the fluidized bed containing ferrous chloride may be treated to regenerate the chlorine content.
The gaseous effluent from the fluidized bed containing ferrous chloride is preferably contacted with oxygen in excess of the amount stoichiometrically necessary to convert the ferrous chloride to ferric oxide and chlorine; The partial pressure of ferrous chloride in the gaseous effluent remains below ferrous chloride for at least 2 seconds after the contact.
kept low enough to prevent liquefaction of the iron,
The effluent has sufficient velocity to transport the ferric oxide particles that form, and the ferric oxide particles are separated from the remaining chlorine-containing effluent. The regenerated chlorine can be used to further modify materials after the necessary treatments to increase purity. Such a cyclic procedure is a particularly advantageous embodiment of the invention. The invention will be explained in more detail by the following examples. The reaction vessel used in both examples was a vertical fused silica cylinder with an internal diameter of 150 mm and a length of approximately 2 m, with a conical base and an inlet for the solid reactant at the top of the reaction vessel. , a gas inlet at the bottom of the conical section, means for removing solids from the bottom, an outlet for removing the volatile products of the reaction from the top of the reaction vessel to a cyclone; At the top and bottom of the vessel are thermocouples surrounded by fused silica. The reaction vessel is located in a heated enclosure to provide temperature control. The material to be upgraded in both examples is a chromite ore having the following composition in weight percent: 30.2% Cr (Cr 2 O 3 15.8% Al 2 O 3 1.6% SiO 2 44.1%) 22.6% FeO 8.7% MgO 0.21% MnO 3.6% Fe 2 O 3 0.12% CaO The coke used in this example is All particles have particle sizes ranging from 90 to 1800 x 10 -6 m. The particle size distribution of the coke used in this example is as follows. Particle size (micron) Cumulative % Over 1200 16.5 710 〃 48.8 500 〃 66.5 300 〃 84.2 210 〃 90.9 150 〃 95.2 125 〃 97.6 Including those under 125 100.0 Ore used in both examples is substantially All particles have a particle size in the range 106 to 250×10 −6 m. The particle size distribution of this ore is as follows. Particle size (micron) Cumulative % Over 250 0 212 〃 6.3 180 〃 32.7 150 〃 57.7 125 〃 82.6 106 〃 92.4 Including those under 106 100.0 Nitrogen and chlorine gases used in these examples are stored in liquid form. obtained from things. Example 1 A reaction vessel was preheated by passing a flow of nitrogen through the gas inlet at a rate of about 36 min. A mixture of 24.0 Kg of chromite ore and 6.0 Kg of petroleum coke was placed in a reaction vessel and a stream of nitrogen fluidized these solids to form a fluidized bed. The bed was preheated to a temperature in the range 950-1000°C and the temperature was kept within this range during the subsequent reaction. To carry out the reaction, the nitrogen flow was replaced with a mixture of nitrogen and 33% by volume chlorine flowing at a rate of 36.0/min. This condition was maintained for 180 minutes, during which time a small sample of the floor was taken for testing. At the end of this period, the fluidizing gas is returned to nitrogen at approximately 36/min, the bed and vessel are cooled, and the color of the bed changes from the black of chromite ore to a dark green resembling chromic oxide (Cr +3 ). Ivy. This rapid change indicated that the first attack occurred on the surface of the particle, and subsequent attacks moved to the center in a stepwise manner, following the known topochemical behavior of chromite toward reagents. The formation of a green color indicates that although the chromium oxide is exposed to chlorine on the surface of the particles, the chromium itself is attacked only slowly or not at all. The solids recovered by cooling the product gas consist mostly of iron chloride and ferric chloride.
The iron/ferrous chloride molar ratio was 1/18. The remaining gaseous products of the reaction are analyzed to be nitrogen,
It was carbon monoxide and carbon dioxide. In this example the CO 2 /CO molar ratio was 1.66, but this value will vary depending on the reaction conditions used. The recovered bed was found to be a mixture of 4.1 Kg residual coke and 15.2 Kg green product. When the chromium and iron contents of the separated product are converted into metals and compared with those of the initial ore, the results are as follows.

【表】 処理した鉱石の残りの成分は下記の様であつ
た。19.2%Al2O3;0.10%CaO;1.5%SiO2;0.04
%MnO;及び10.7%MgO 反応中サンプルとして除去した物質を別にした
場合、処理した鉱石中のクロム分の回収率は94%
であつた。 例 2 鉱石を例1と同様な反応容器中に導入し、36
/分の空気流の存在下で30分間流動化状態で予
備加熱した。コークスを加えて、しかる後例1と
同様に窒素中に33体積%の塩素を含むガス混合物
を使用して流動化を開始した。上記と同じ様な挙
動が観察された。最終生成物の組成も前記のもの
と似ており、下記の様であつた。40.5%Cr;及び
1.6%Fe(両方とも酸化物として存在);19.7%
Al2O3;9.1%MgO;1.8%SiO2;0.12%CaO;及
び0.01%MnO これらの例の結果から特定の条件下での塩素が
クロマイト鉱に及ぼす攻撃は非常に効率良く鉄を
クロマイト粒子から除去し、鉄の量が少なくクロ
ムに富んだ生成物が得られることがわかる。鉱石
中の他の元素も多かれ少なかれ除去されるが、こ
れらの除去は鉱石の後の処理に何ら影響を及ぼさ
ない。 前記例で鉱石から除去された種々の元素を要約
すると下記の様になる。
[Table] The remaining components of the treated ore were as follows. 19.2% Al2O3 ; 0.10%CaO; 1.5% SiO2 ; 0.04
%MnO; and 10.7%MgO.The recovery rate of chromium in the treated ore was 94%, excluding the material removed as a sample during the reaction.
It was hot. Example 2 Ore is introduced into a reaction vessel similar to Example 1, and 36
Preheated in fluidized state for 30 minutes in the presence of an air flow of /min. Coke was added and fluidization was then started as in Example 1 using a gas mixture containing 33% by volume chlorine in nitrogen. Similar behavior as above was observed. The composition of the final product was also similar to that described above and was as follows. 40.5% Cr; and
1.6% Fe (both present as oxides); 19.7%
Al 2 O 3 ; 9.1% MgO; 1.8% SiO 2 ; 0.12% CaO; It can be seen that a product rich in chromium and low in iron is obtained. Other elements in the ore are also removed to a greater or lesser extent, but their removal has no effect on the subsequent processing of the ore. The various elements removed from the ore in the above example are summarized as follows.

【表】【table】

【表】【table】

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 クロムの酸化物と鉄の酸化物とを含有する物
質の鉄分の少なくとも一部を塩素と反応させ、得
られた塩化鉄を蒸気として除去することによつて
前記のクロムの酸化物と鉄酸化物とを含有する物
質を品位向上する方法において、膨張時の深さが
少なくとも1mの、細かく粉砕した前記物質と細
かく粉砕した炭素を含む、流動床を形成させ、前
記炭素は前記流動床へ添加されるかまたは流動床
中で発生する酸素と反応させるのに少なくとも充
分な量で、かつ炭素及び前記物質の合計重量の少
なくとも15%の量で存在するものとし、前記流動
床中の反応温度を900℃〜1100℃に保ち、前記流
動床に添加されたガスの20〜60体積%の濃度とな
る量の塩素含有ガスを前記流動床に導入し、前記
塩素を前記物質中の鉄分と反応させて塩化第1鉄
を生成させ、前記流動床からのガス状流出物中の
塩化第1鉄の分圧を塩化第1鉄の液化を防止する
のに充分なほど低く保ち、ガス状塩化第1鉄含有
流出物を前記流動床から除去して残留する品位が
向上したクロム含有物質を前記流動床から回収す
ることを特徴とするクロムの酸化物と鉄の酸化物
とを含有する物品の品位向上方法。 2 900℃〜1100℃の反応温度を流動床に導入さ
れる遊離酸素と炭素との間の発熱反応の影響下で
維持する特許請求の範囲第1項記載の品位向上方
法。 3 流動床で炭素との反応により反応温度を保つ
のに充分な量の遊離酸素を流動床に導入する特許
請求の範囲第2項記載の方法。 4 反応温度を920℃より高く保つ特許請求の範
囲第1項から第3項までのいずれか1項に記載の
方法。 5 反応温度を1050℃以下に保つ特許請求の範囲
第1項から第4項までのいずれか1項に記載の方
法。 6 流動床のいずれかの箇所に導入される酸素の
量が流動床に導入されるガスの全体量の10体積%
以下である特許請求の範囲第2項から第5項まで
のいずれか1項に記載の方法。 7 クロムの酸化物と鉄の酸化物とを含有する物
質がクロマイトである特許請求の範囲第1項から
第6項までのいずれか1項に記載の方法。 8 クロムの酸化物及び鉄の酸化物を含有する物
質が直径75×10-6m〜500×10-6mの範囲外の粒
径の粒子を実質的に含まない特許請求の範囲第1
項から第7項までのいずれか1項に記載の方法。 9 クロマイトが150×10-6m〜250×10-6mの平
均粒径を有する特許請求の範囲第6項記載の方
法。 10 クロムの酸化物及び鉄の酸化物を含有する
物質が天然の砂である特許請求の範囲第1項から
第7項までのいずれか1項に記載の方法。 11 流動床において炭素がクロムの酸化物と鉄
の酸化物とを含有する物質と炭素との合計重量の
少なくとも20%の量で存在する特許請求の範囲第
1項から第10項までのいずれか1項に記載の方
法。 12 流動床において炭素がクロムの酸化物と鉄
の酸化物とを含有する物質と炭素との合計重量の
20〜50%の量で存在する特許請求の範囲第11項
記載の方法。 13 炭素が直径が75×10-6m〜2000×10-6mの
範囲外の粒径の粒子を実質的に含まない特許請求
の範囲第1項から第12項までのいずれか1項に
記載の方法。 14 炭素の平均粒径がクロムの酸化物と鉄の酸
化物とを含む物質より大きい特許請求の範囲第1
項から第13項までのいずれか1項に記載の方
法。 15 炭素の平均粒径が直径で500×10-6m〜800
×10-6mである特許請求の範囲第14項記載の方
法。 16 操作中流動床の深さが1〜2.5mである特
許請求の範囲第1項から第15項までのいずれか
1項に記載の方法。 17 流動床からのガス状流出物中の塩化第1鉄
の分圧を0.006(T−900)+0.2×105N/m2(T=
反応温度)より低く保ち、一方流動床中の温度を
1000℃より低く保つ特許請求の範囲第1項から第
16項までのいずれか1項に記載の方法。 18 流動床からのガス状流出物中の塩化第1鉄
の分圧が、塩化第1鉄生成量3モルに対して塩化
第2鉄の生成量を1モルより少なくするように流
動床への塩素導入濃度を制御することによつて調
節される第17項記載の方法。 19 流動床に導入される塩素の濃度が25〜55体
積%である特許請求の範囲第1項から第18項ま
でのいずれか1項に記載の方法。 20 流動床に導入される塩素の濃度が30〜50体
積%である特許請求の範囲第19項記載の方法。 21 操作が連続的に行われる特許請求の範囲第
1項から第20項までのいずれか1項に記載の方
法。 22 クロムの酸化物と鉄の酸化物との含有する
物質の鉄分の少なくとも一部を塩素と反応させ、
得られた塩化鉄を蒸気として除去することによつ
て前記のクロムの酸化物と鉄酸化物とを含有する
物質を品位向上する方法において、膨張時の深さ
が少なくとも1mの、細かく粉砕した前記物質と
細かく粉砕した炭素を含む、流動床を形成させ、
前記炭素は前記流動床へ添加されるかまたは流動
床中で発生する酸素と反応させるのに少なくとも
充分な量で、かつ炭素及び前記物質の合計重量の
少なくとも15%の量で存在するものとし、前記流
動床中の反応温度を900℃〜1100℃に保ち、前記
流動床に添加されたガスの20〜60体積%の濃度と
なる量の塩素含有ガスを前記流動床に導入し、前
記塩素を前記物質中の鉄分と反応させて塩化第1
鉄を生成させ、前記流動床からのガス状流出物中
の塩化第1鉄の分圧を塩化第1鉄の液化を防止す
るのに充分なほど低く保ち、前記流動床からのガ
ス状塩化第1鉄含有流出流を処理して少なくとも
塩素を回収し、残留する品位が向上したクロム含
有物質を前記流動床から回収することを特徴とす
るクロムの酸化物と鉄の酸化物とを含有する物品
の品位向上方法。 23 900℃〜1100℃の反応温度を流動床に導入
される遊離酸素と炭素との間の発熱反応の影響下
で維持する特許請求の範囲第22項記載の品位向
上方法。 24 流動床で炭素との反応により反応温度を保
つのに充分な量の遊離酸素を流動床に導入する特
許請求の範囲第23項記載の方法。 25 反応温度を920℃より高く保つ特許請求の
範囲第22項から第24項までのいずれか1項に
記載の方法。 26 反応温度を1050℃以下に保つ特許請求の範
囲第22項から第25項までのいずれか1項に記
載の方法。 27 流動床のいずれかの箇所に導入される酸素
の量が流動床に導入されるガスの全体量の10体積
%以下である特許請求の範囲第23項から第26
項までのいずれか1項に記載の方法。 28 クロムの酸化物と鉄の酸化物とを含有する
物質がクロマイトである特許請求の範囲第22項
から第27項までのいずれか1項に記載の方法。 29 クロムの酸化物及び鉄の酸化物を含有する
物質が直径が75×10-6m〜500×10-6mの範囲外
の粒径の粒子を実質的に含まない特許請求の範囲
第22項から第28項までのいずれか1項に記載
の方法。 30 クロマイトが150×10-6m〜250×10-6mの
平均粒径を有する特許請求の範囲第27項記載の
方法。 31 クロムの酸化物及び鉄の酸化物を含有する
物質が天然の砂である特許請求の範囲第22項か
ら第28項までのいずれか1項に記載の方法。 32 流動床において炭素がクロムの酸化物と鉄
の酸化物とを含有する物質と炭素との合計重量の
少なくとも20%の量で存在する特許請求の範囲第
22項から第31項までのいずれか1項に記載の
方法。 33 流動床において炭素がクロムの酸化物と鉄
の酸化物とを含有する物質と炭素との合計重量の
20〜50%の量で存在する特許請求の範囲第32項
記載の方法。 34 炭素が直径が75×10-6m〜2000×10-6mの
範囲外の粒径の粒子を実質的に含まない特許請求
の範囲第22項から第33項までのいずれか1項
に記載の方法。 35 炭素の平均粒径がクロムの酸化物と鉄の酸
化物とを含む物質より大きい特許請求の範囲第2
2項から第34項までのいずれか1項に記載の方
法。 36 炭素の平均粒径が直径で500×10-6m〜800
×10-6mである特許請求の範囲第35項記載の方
法。 37 操作中流動床の深さが1〜2.5mである特
許請求の範囲第22項から第36項までのいずれ
か1項に記載の方法。 38 流動床からのガス状流出物中の塩化第1鉄
の分圧を0.006(T−900)+0.2×105N/m2(T=
反応温度)より低く保ち、一方流動床中の温度を
1000℃より低く保つ特許請求の範囲第22から第
37項までのいずれか1項に記載の方法。 39 流動床からのガス状流出物中の塩化第1鉄
の分圧が、塩化第1鉄生成量3モルに対して塩化
第2鉄の生成量を1モルより少なくするように流
動床への塩素導入濃度を制御することによつて調
節される第38項記載の方法。 40 流動床に導入される塩素の濃度が25〜55体
積%である特許請求の範囲第22項から第39項
までのいずれか1項に記載の方法。 41 流動床に導入される塩素の濃度が30〜50体
積%である特許請求の範囲第40項記載の方法。 42 操作が連続的に行われる特許請求の範囲第
22項から第41項までのいずれか1項に記載の
方法。 43 塩化第1鉄蒸気を含有する流動床からのガ
ス状流出物を、塩化第1鉄を酸化第2鉄及び塩素
に転化するのに化学量論的に要求される量より過
剰量の酸素と接触させて酸化第2鉄と塩素とを生
成させ、前記ガス状流出物中の塩化第1鉄の分圧
を前記接触後の少なくとも最初の2秒間塩化第1
鉄の液化を防止するのに充分なほど低く保ち、前
記流出物は速度を生成する酸化第2鉄の粒子を運
ぶのに充分な速度を有し、酸化第2鉄粒子を塩素
含有流出物から分離する特許請求の範囲第22項
記載の方法。
[Scope of Claims] 1. The above-mentioned chromium can be produced by reacting at least a part of the iron content of a substance containing chromium oxide and iron oxide with chlorine and removing the obtained iron chloride as steam. A method for upgrading a material containing oxides of iron and iron oxides, comprising forming a fluidized bed containing finely ground said material and finely ground carbon, having an expanded depth of at least 1 meter, said carbon shall be present in an amount at least sufficient to react with oxygen added to or generated in said fluidized bed and in an amount of at least 15% of the total weight of carbon and said material; The reaction temperature in the bed is maintained at 900°C to 1100°C, and a chlorine-containing gas is introduced into the fluidized bed in an amount such that the concentration is 20 to 60% by volume of the gas added to the fluidized bed, and the chlorine is added to the substance. the partial pressure of ferrous chloride in the gaseous effluent from the fluidized bed is maintained low enough to prevent liquefaction of the ferrous chloride. chromium oxide and iron oxide, characterized in that the gaseous ferrous chloride-containing effluent is removed from the fluidized bed and the remaining enhanced chromium-containing material is recovered from the fluidized bed. A method for improving the quality of containing products. 2. The upgrading method according to claim 1, wherein a reaction temperature of 900°C to 1100°C is maintained under the influence of an exothermic reaction between free oxygen and carbon introduced into the fluidized bed. 3. The method of claim 2, wherein free oxygen is introduced into the fluidized bed in an amount sufficient to maintain the reaction temperature by reaction with carbon in the fluidized bed. 4. The method according to any one of claims 1 to 3, wherein the reaction temperature is maintained higher than 920°C. 5. The method according to any one of claims 1 to 4, wherein the reaction temperature is maintained at 1050°C or lower. 6. The amount of oxygen introduced into any part of the fluidized bed is 10% by volume of the total amount of gas introduced into the fluidized bed.
A method according to any one of claims 2 to 5 below. 7. The method according to any one of claims 1 to 6, wherein the substance containing chromium oxide and iron oxide is chromite. 8. Claim 1 in which the substance containing chromium oxide and iron oxide does not substantially contain particles with a diameter outside the range of 75 x 10 -6 m to 500 x 10 -6 m.
The method described in any one of paragraphs to paragraphs 7 to 7. 9. The method according to claim 6, wherein the chromite has an average particle size of 150 x 10 -6 m to 250 x 10 -6 m. 10. The method according to any one of claims 1 to 7, wherein the material containing oxides of chromium and oxides of iron is natural sand. 11. Any one of claims 1 to 10, wherein carbon is present in the fluidized bed in an amount of at least 20% of the total weight of the substance containing chromium oxide and iron oxide and carbon. The method described in Section 1. 12 The total weight of carbon and a substance containing chromium oxide and iron oxide in a fluidized bed.
12. A method according to claim 11, wherein the compound is present in an amount of 20-50%. 13. According to any one of claims 1 to 12, the carbon does not substantially contain particles having a diameter outside the range of 75 × 10 -6 m to 2000 × 10 -6 m. Method described. 14 Claim 1 in which the average particle size of carbon is larger than the substance containing chromium oxide and iron oxide
The method according to any one of paragraphs 1 to 13. 15 The average particle size of carbon is 500×10 -6 m to 800 in diameter
×10 -6 m. 16. The method according to any one of claims 1 to 15, wherein the depth of the fluidized bed during operation is 1 to 2.5 m. 17 Let the partial pressure of ferrous chloride in the gaseous effluent from the fluidized bed be 0.006 (T-900) + 0.2 × 10 5 N/m 2 (T =
reaction temperature) while keeping the temperature in the fluidized bed lower than
The method according to any one of claims 1 to 16, wherein the method is maintained at a temperature lower than 1000°C. 18 The fluidized bed is fed such that the partial pressure of ferrous chloride in the gaseous effluent from the fluidized bed produces less than 1 mole of ferric chloride for every 3 moles of ferrous chloride produced. 18. The method according to claim 17, wherein the method is adjusted by controlling the concentration of chlorine introduced. 19. The method according to any one of claims 1 to 18, wherein the concentration of chlorine introduced into the fluidized bed is 25 to 55% by volume. 20. The method according to claim 19, wherein the concentration of chlorine introduced into the fluidized bed is 30 to 50% by volume. 21. A method according to any one of claims 1 to 20, in which the operations are carried out continuously. 22 Reacting at least a part of the iron content of the substance containing the chromium oxide and iron oxide with chlorine,
In a method for upgrading a material containing chromium oxide and iron oxide by removing the obtained iron chloride as steam, forming a fluidized bed containing the substance and finely ground carbon;
said carbon is present in an amount at least sufficient to react with oxygen added to or generated in said fluidized bed and in an amount of at least 15% of the total weight of carbon and said material; The reaction temperature in the fluidized bed is maintained at 900°C to 1100°C, and a chlorine-containing gas is introduced into the fluidized bed in an amount such that the concentration is 20 to 60% by volume of the gas added to the fluidized bed. First chloride is produced by reacting with the iron in the substance.
producing iron and keeping the partial pressure of ferrous chloride in the gaseous effluent from said fluidized bed low enough to prevent liquefaction of the ferrous chloride; 1. An article containing chromium oxides and iron oxides, characterized in that an iron-containing effluent is treated to recover at least chlorine and a residual enhanced chromium-containing material is recovered from the fluidized bed. How to improve quality. 23. The upgrading method according to claim 22, wherein the reaction temperature of 900°C to 1100°C is maintained under the influence of an exothermic reaction between free oxygen and carbon introduced into the fluidized bed. 24. The method of claim 23, wherein free oxygen is introduced into the fluidized bed in an amount sufficient to maintain the reaction temperature by reaction with carbon in the fluidized bed. 25. The method according to any one of claims 22 to 24, wherein the reaction temperature is maintained higher than 920°C. 26. The method according to any one of claims 22 to 25, wherein the reaction temperature is maintained at 1050°C or lower. 27 Claims 23 to 26, wherein the amount of oxygen introduced into any part of the fluidized bed is 10% by volume or less of the total amount of gas introduced into the fluidized bed.
The method described in any one of the preceding paragraphs. 28. The method according to any one of claims 22 to 27, wherein the substance containing an oxide of chromium and an oxide of iron is chromite. 29. Claim 22: The substance containing chromium oxide and iron oxide does not substantially contain particles having a diameter outside the range of 75 x 10 -6 m to 500 x 10 -6 m. The method according to any one of paragraphs to paragraph 28. 30. The method of claim 27, wherein the chromite has an average particle size of 150 x 10 -6 m to 250 x 10 -6 m. 31. A method according to any one of claims 22 to 28, wherein the material containing oxides of chromium and oxides of iron is natural sand. 32. Any of claims 22 to 31, wherein carbon is present in the fluidized bed in an amount of at least 20% of the total weight of carbon and the substance containing chromium oxides and iron oxides. The method described in Section 1. 33 The total weight of carbon and a substance containing chromium oxide and iron oxide in a fluidized bed.
33. A method as claimed in claim 32, wherein the compound is present in an amount of 20-50%. 34. According to any one of claims 22 to 33, the carbon does not substantially contain particles having a diameter outside the range of 75 x 10 -6 m to 2000 x 10 -6 m. Method described. 35 Claim 2 in which the average particle size of carbon is larger than the substance containing chromium oxide and iron oxide
The method according to any one of Items 2 to 34. 36 The average particle size of carbon is 500×10 -6 m to 800 in diameter
36. The method according to claim 35, wherein: x10 -6 m. 37. A process according to any one of claims 22 to 36, wherein the depth of the fluidized bed during operation is between 1 and 2.5 m. 38 Let the partial pressure of ferrous chloride in the gaseous effluent from the fluidized bed be 0.006 (T-900) + 0.2 × 10 5 N/m 2 (T =
reaction temperature) while keeping the temperature in the fluidized bed lower than
A method according to any one of claims 22 to 37, wherein the temperature is maintained below 1000°C. 39 The flow to the fluidized bed is such that the partial pressure of ferrous chloride in the gaseous effluent from the fluidized bed is such that less than 1 mole of ferric chloride is produced for every 3 moles of ferrous chloride produced. 39. The method according to paragraph 38, wherein the method is regulated by controlling the concentration of chlorine introduced. 40. The method according to any one of claims 22 to 39, wherein the concentration of chlorine introduced into the fluidized bed is between 25 and 55% by volume. 41. The method according to claim 40, wherein the concentration of chlorine introduced into the fluidized bed is 30 to 50% by volume. 42. A method according to any one of claims 22 to 41, wherein the operations are carried out continuously. 43 The gaseous effluent from a fluidized bed containing ferrous chloride vapor is treated with oxygen in excess of the amount stoichiometrically required to convert the ferrous chloride to ferric oxide and chlorine. contacting to form ferric oxide and chlorine, and reducing the partial pressure of ferrous chloride in the gaseous effluent to ferrous chloride for at least the first 2 seconds after said contact.
The effluent is kept low enough to prevent liquefaction of the iron, and the effluent has a velocity sufficient to transport the ferric oxide particles generating velocity, removing the ferric oxide particles from the chlorine-containing effluent. 23. The method of claim 22 for separating.
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