JP3119015B2 - Ｎｉ鉱石の溶融還元法 - Google Patents
Ｎｉ鉱石の溶融還元法Info
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- JP3119015B2 JP3119015B2 JP05069748A JP6974893A JP3119015B2 JP 3119015 B2 JP3119015 B2 JP 3119015B2 JP 05069748 A JP05069748 A JP 05069748A JP 6974893 A JP6974893 A JP 6974893A JP 3119015 B2 JP3119015 B2 JP 3119015B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は炭材を燃料及び還元材
として用い、Ｎｉ鉱石を転炉型製錬炉内において溶融還
元し、含Ｎｉ溶湯を得るＮｉ鉱石の溶融還元法に関す
る。
として用い、Ｎｉ鉱石を転炉型製錬炉内において溶融還
元し、含Ｎｉ溶湯を得るＮｉ鉱石の溶融還元法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】従来、ステンレス鋼の溶製は、スクラッ
プ、ＦｅＣｒ、ＦｅＮｉ等の合金鉄または電解法による
Ｎｉ等の原料を電気炉或いは転炉で再溶解することによ
り行われていた。この方法によると、ステンレス鋼の主
要成分であるＣｒ，Ｎｉは予め電気炉等で還元された合
金鉄を原料としており、高価な電気エネルギ−を使用し
ているため、経済的な方法ではない。このような観点か
らより経済的にステンレス鋼を製造する方法としてＣｒ
源としてＣｒ鉱石を用い、これを転炉またはその他の溶
解炉において溶融還元する方法が提案されている。
プ、ＦｅＣｒ、ＦｅＮｉ等の合金鉄または電解法による
Ｎｉ等の原料を電気炉或いは転炉で再溶解することによ
り行われていた。この方法によると、ステンレス鋼の主
要成分であるＣｒ，Ｎｉは予め電気炉等で還元された合
金鉄を原料としており、高価な電気エネルギ−を使用し
ているため、経済的な方法ではない。このような観点か
らより経済的にステンレス鋼を製造する方法としてＣｒ
源としてＣｒ鉱石を用い、これを転炉またはその他の溶
解炉において溶融還元する方法が提案されている。
【０００３】一方、Ｎｉ源として安価原料を使用する方
法は、ＦｅＮｉ溶解費の低減を目的とした電気炉におけ
るＦｅＮｉ溶湯の直接使用［鉄と鋼、６９（１９８３）
７，ｐ．５９］、転炉におけるニッケルマットの溶融還
元（特開昭５８−１０４１５３号公報）あるいはニッケ
ル酸化物に炭材を混合、成型したものを加熱して予備還
元する方法（特開昭６０−３６６１３号公報）等があ
る。しかしながら、上述の公知例はいずれもＮｉ鉱石を
直接溶解炉に装入して溶融還元するものではない。Ｎｉ
鉱石は、Ｎｉ成分が２〜３重量％と低いので、Ｎｉ鉱石
重量の約７０％はスラグとなるので、溶融還元において
は多量のスラグを発生する。従って、所定のＮｉ濃度の
溶湯を得ようとすると、多量のスラグが発生する。例え
ば、８％含Ｎｉ溶湯を得る場合は溶湯ton 当たり２〜３
ton のスラグが発生する。これに伴って、(1) 溶融還
元の工程で還元材、または熱源として装入する酸素と炭
材により発生する反応ガスによってスロッピング（炉口
からのメタル粒を含むスラグ塊の飛散）が発生し易く、
定常的な操業が困難となり、操業が不安定となる虞があ
り、さらには(2) 上記スロッピングに伴う設備機器の
損傷、(3) 上記スロッピングに伴うＮｉ歩留まりの低
下が顕著になる。
法は、ＦｅＮｉ溶解費の低減を目的とした電気炉におけ
るＦｅＮｉ溶湯の直接使用［鉄と鋼、６９（１９８３）
７，ｐ．５９］、転炉におけるニッケルマットの溶融還
元（特開昭５８−１０４１５３号公報）あるいはニッケ
ル酸化物に炭材を混合、成型したものを加熱して予備還
元する方法（特開昭６０−３６６１３号公報）等があ
る。しかしながら、上述の公知例はいずれもＮｉ鉱石を
直接溶解炉に装入して溶融還元するものではない。Ｎｉ
鉱石は、Ｎｉ成分が２〜３重量％と低いので、Ｎｉ鉱石
重量の約７０％はスラグとなるので、溶融還元において
は多量のスラグを発生する。従って、所定のＮｉ濃度の
溶湯を得ようとすると、多量のスラグが発生する。例え
ば、８％含Ｎｉ溶湯を得る場合は溶湯ton 当たり２〜３
ton のスラグが発生する。これに伴って、(1) 溶融還
元の工程で還元材、または熱源として装入する酸素と炭
材により発生する反応ガスによってスロッピング（炉口
からのメタル粒を含むスラグ塊の飛散）が発生し易く、
定常的な操業が困難となり、操業が不安定となる虞があ
り、さらには(2) 上記スロッピングに伴う設備機器の
損傷、(3) 上記スロッピングに伴うＮｉ歩留まりの低
下が顕著になる。
【０００４】こうした問題があるため、前述の公知例で
は、Ｎｉ源としてＮｉ鉱石を直接製錬炉に装入せず、何
等かの予備処理をして含有Ｎｉ成分の割合を増加させた
ものを用いている。以上のような理由から特開平２−２
２１３３６号公報では、多量のスラグの発生にも拘ら
ず、安定した操業を行うことが出来、スロッピングに伴
う設備機器の損傷、Ｎｉ歩留まりの低下等の問題が解消
出来るＮｉ鉱石の溶融還元法を提供している。その方法
によるＮｉ鉱石の溶融還元法は、Ｎｉ鉱石を炭材、造滓
剤とともに製錬炉に装入し、脱炭用および２次燃焼用ノ
ズルを有する上吹き酸素ランスから酸素を吹き込むとと
もに、該製錬炉の炉底に設けられた底吹き羽口から攪拌
ガスを吹き込んでＮｉ鉱石を溶融還元する方法である。
そして該製錬炉内の２次燃焼比 ［（Ｈ2 Ｏ＋ＣＯ2 ）／（Ｈ2 ＋Ｈ2 Ｏ＋ＣＯ＋ＣＯ2 ）］ を０．３以上とすることを特徴とするものである。この
方法によれば、溶湯中の［Ｃ］は、脱炭用酸素によって
ＣＯガスとなって脱炭されるが、このＣＯガスは２次燃
焼用酸素によってＣＯ2 ガスとなる。この脱炭および２
次燃焼の反応熱が溶融還元の主たる熱源であり、製錬炉
からの排出ガスの上式で示される酸化度が大きいほど発
生熱が増大する。これにともなって製錬炉に投入する炭
材を低減することができ、したがってスロッピングの発
生要因であるＣＯ、ＣＯ2 ガスが低減されるので、スロ
ッピングの発生頻度は顕著に低減される。
は、Ｎｉ源としてＮｉ鉱石を直接製錬炉に装入せず、何
等かの予備処理をして含有Ｎｉ成分の割合を増加させた
ものを用いている。以上のような理由から特開平２−２
２１３３６号公報では、多量のスラグの発生にも拘ら
ず、安定した操業を行うことが出来、スロッピングに伴
う設備機器の損傷、Ｎｉ歩留まりの低下等の問題が解消
出来るＮｉ鉱石の溶融還元法を提供している。その方法
によるＮｉ鉱石の溶融還元法は、Ｎｉ鉱石を炭材、造滓
剤とともに製錬炉に装入し、脱炭用および２次燃焼用ノ
ズルを有する上吹き酸素ランスから酸素を吹き込むとと
もに、該製錬炉の炉底に設けられた底吹き羽口から攪拌
ガスを吹き込んでＮｉ鉱石を溶融還元する方法である。
そして該製錬炉内の２次燃焼比 ［（Ｈ2 Ｏ＋ＣＯ2 ）／（Ｈ2 ＋Ｈ2 Ｏ＋ＣＯ＋ＣＯ2 ）］ を０．３以上とすることを特徴とするものである。この
方法によれば、溶湯中の［Ｃ］は、脱炭用酸素によって
ＣＯガスとなって脱炭されるが、このＣＯガスは２次燃
焼用酸素によってＣＯ2 ガスとなる。この脱炭および２
次燃焼の反応熱が溶融還元の主たる熱源であり、製錬炉
からの排出ガスの上式で示される酸化度が大きいほど発
生熱が増大する。これにともなって製錬炉に投入する炭
材を低減することができ、したがってスロッピングの発
生要因であるＣＯ、ＣＯ2 ガスが低減されるので、スロ
ッピングの発生頻度は顕著に低減される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、２次燃
焼比を０．３以上とした前記特開平２−２２１３３６号
公報による溶融還元方法においても以下のような問題が
ある。即ち、一般に溶融還元に用いられるような製錬炉
で使用される炉体耐火物としては、例えばマグカーボ
ン，マグクロレンガ等のマグネシアレンガが考えられ
が、Ｎｉ溶融還元が長時間処理となることから、高二次
燃焼（高スラグ温度）では イ、ＭｇＯのスラグ中への溶出 ロ、スラグ中のＦｅＯとの反応による（酸化）溶出 ハ、ＭｇＯ−Ｃの高温でのマグカーボン（還元）反応 等により炉体損耗が無視できなくなる。また、二次燃焼
による熱効率アップ、スロッピング対策のために底吹き
を強化すると、スピッティング（炉口からの細かいメタ
ル粒の飛散）の発生が大となり、その結果メタルロスの
問題が実生産では無視できなくなる。
焼比を０．３以上とした前記特開平２−２２１３３６号
公報による溶融還元方法においても以下のような問題が
ある。即ち、一般に溶融還元に用いられるような製錬炉
で使用される炉体耐火物としては、例えばマグカーボ
ン，マグクロレンガ等のマグネシアレンガが考えられ
が、Ｎｉ溶融還元が長時間処理となることから、高二次
燃焼（高スラグ温度）では イ、ＭｇＯのスラグ中への溶出 ロ、スラグ中のＦｅＯとの反応による（酸化）溶出 ハ、ＭｇＯ−Ｃの高温でのマグカーボン（還元）反応 等により炉体損耗が無視できなくなる。また、二次燃焼
による熱効率アップ、スロッピング対策のために底吹き
を強化すると、スピッティング（炉口からの細かいメタ
ル粒の飛散）の発生が大となり、その結果メタルロスの
問題が実生産では無視できなくなる。
【０００６】本発明は、かかる事情に鑑みてなされたも
ので、炉体レンガ損耗の問題を克服し、底吹きガスに起
因するスピッティングの問題が無く、かつ、スロッピン
グが無く安定したＮｉ鉱石の溶融還元操業を行うことが
できる方法を提供することを目的とする。
ので、炉体レンガ損耗の問題を克服し、底吹きガスに起
因するスピッティングの問題が無く、かつ、スロッピン
グが無く安定したＮｉ鉱石の溶融還元操業を行うことが
できる方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、Ｎｉ鉱石
の直接溶融還元に関して鋭意研究を重ね、炉体レンガ損
耗や操業の安定性に関して後述する知見を得て本発明を
完成したものである。即ち、本発明は、上吹酸素ラン
ス、底吹及び／又は横吹羽口を備えた転炉型製錬炉にお
いて、 (1)Ｎｉ鉱石を予備還元することなく炭材と共に直接該
製錬炉に装入する工程 (2)前記上吹酸素ランスから製錬炉に酸素を吹込む工程 (3)前記底吹及び／又は横吹羽口から製錬炉にＮ2 又は
ＣＯなどの攪拌ガスを吹込み攪拌する工程の溶融還元工
程からなり、該工程においてスラグ温度を１５８０℃以
下に調節し、下式にて示される二次燃焼比 （Ｈ2 Ｏ＋ＣＯ2 ）／（Ｈ2 ＋Ｈ2 Ｏ＋ＣＯ＋ＣＯ2 ） を０．３未満に保持し、スラグ中のＴ．Ｆｅを１０重量
％以下に保持し、さらに底吹及び／又は横吹羽口からの
攪拌ガス流量を０．１〜１．０Ｎｍ3 ／min.tonに調節
することを特徴とするＮｉ鉱石の溶融還元法である。ま
た、本発明は、上吹酸素ランス、底吹及び／又は横吹羽
口を備えた転炉型製錬炉において、 (1)Ｎｉ鉱石を炭材と共に該製錬炉に装入する工程 (2)前記上吹酸素ランスから製錬炉に酸素を吹込む工程 (3)前記底吹及び／又は横吹羽口から製錬炉にＮ 2 又は
ＣＯなどの攪拌ガスを 吹込み攪拌する工程の溶融還元工
程からなり、該工程において下式にて示される二次燃焼
比 （Ｈ 2 Ｏ＋ＣＯ 2 ）／（Ｈ 2 ＋Ｈ 2 Ｏ＋ＣＯ＋ＣＯ 2 ） を０．３未満に保持し、底吹及び／又は横吹羽口からの
攪拌ガス流量を０．１〜１．０Ｎｍ 3 ／min.ton かつス
ラグ中のＭｇＯ量を（飽和＋１％）以上に調節すること
を特徴とするＮｉ鉱石の溶融還元法である。
の直接溶融還元に関して鋭意研究を重ね、炉体レンガ損
耗や操業の安定性に関して後述する知見を得て本発明を
完成したものである。即ち、本発明は、上吹酸素ラン
ス、底吹及び／又は横吹羽口を備えた転炉型製錬炉にお
いて、 (1)Ｎｉ鉱石を予備還元することなく炭材と共に直接該
製錬炉に装入する工程 (2)前記上吹酸素ランスから製錬炉に酸素を吹込む工程 (3)前記底吹及び／又は横吹羽口から製錬炉にＮ2 又は
ＣＯなどの攪拌ガスを吹込み攪拌する工程の溶融還元工
程からなり、該工程においてスラグ温度を１５８０℃以
下に調節し、下式にて示される二次燃焼比 （Ｈ2 Ｏ＋ＣＯ2 ）／（Ｈ2 ＋Ｈ2 Ｏ＋ＣＯ＋ＣＯ2 ） を０．３未満に保持し、スラグ中のＴ．Ｆｅを１０重量
％以下に保持し、さらに底吹及び／又は横吹羽口からの
攪拌ガス流量を０．１〜１．０Ｎｍ3 ／min.tonに調節
することを特徴とするＮｉ鉱石の溶融還元法である。ま
た、本発明は、上吹酸素ランス、底吹及び／又は横吹羽
口を備えた転炉型製錬炉において、 (1)Ｎｉ鉱石を炭材と共に該製錬炉に装入する工程 (2)前記上吹酸素ランスから製錬炉に酸素を吹込む工程 (3)前記底吹及び／又は横吹羽口から製錬炉にＮ 2 又は
ＣＯなどの攪拌ガスを 吹込み攪拌する工程の溶融還元工
程からなり、該工程において下式にて示される二次燃焼
比 （Ｈ 2 Ｏ＋ＣＯ 2 ）／（Ｈ 2 ＋Ｈ 2 Ｏ＋ＣＯ＋ＣＯ 2 ） を０．３未満に保持し、底吹及び／又は横吹羽口からの
攪拌ガス流量を０．１〜１．０Ｎｍ 3 ／min.ton かつス
ラグ中のＭｇＯ量を（飽和＋１％）以上に調節すること
を特徴とするＮｉ鉱石の溶融還元法である。
【０００８】
【作用】本発明は、前記の如く、上吹酸素ランス、底吹
及び／又は横吹羽口を備えた転炉型製錬炉において、Ｎ
ｉ鉱石を予備還元することなく炭材と共に直接該製錬炉
に装入して溶融還元するに当たって、二次燃焼比 （Ｈ2 Ｏ＋ＣＯ2 ）／（Ｈ2 ＋Ｈ2 Ｏ＋ＣＯ＋ＣＯ2 ） を０．３未満に保持すること、即ち、排ガスの酸化度を
下げることにより、反応熱を下げ溶融還元するので製錬
炉の炉体構造物の損耗を少なくする本願発明の目的を達
成するものである。本発明において、二次燃焼比を０．
３未満に限定した理由は、二次燃焼比を０．３以上にし
た場合、後述する図２に示すごとく、スラグ中のＭｇＯ
を飽和にコントロ−ルしても、スラグ温度が１６００℃
以上にもなり、炉体レンガの損耗が急激に進行する。ま
た二次燃焼比を０．３以上と高くするためには、酸化度
を上げるための二次燃焼用ノズルを複雑な構造のランス
を用いることが必要となり、そのランスのメンテナンス
が困難となること、さらには高二次燃焼比を一定に維持
制御することが困難である等の操業性に問題が生じ、操
業中、二次燃焼比率が安定しないなどの問題があり、短
期間の操業でも二次燃焼比が上昇した時には炉体レンガ
の損耗が加速されることがある。以上から二次燃焼比を
０．３未満とした。二次燃焼比を上げると酸化度が高く
なるので発熱量が増加し、高生産性が確保できるが同時
に着熱効率が低下するためスラグ温度が上昇する。本発
明では着熱効率を考慮してスラグ温度を１５８０℃以下
とした。一方、二次燃焼比を下げると排ガス流量が増大
し、スロッピング頻度が高くなる傾向があるが、本発明
者は鋭意実験を行った結果、スロッピング発生が低二次
燃焼比でも抑えられる条件を見出だした。
及び／又は横吹羽口を備えた転炉型製錬炉において、Ｎ
ｉ鉱石を予備還元することなく炭材と共に直接該製錬炉
に装入して溶融還元するに当たって、二次燃焼比 （Ｈ2 Ｏ＋ＣＯ2 ）／（Ｈ2 ＋Ｈ2 Ｏ＋ＣＯ＋ＣＯ2 ） を０．３未満に保持すること、即ち、排ガスの酸化度を
下げることにより、反応熱を下げ溶融還元するので製錬
炉の炉体構造物の損耗を少なくする本願発明の目的を達
成するものである。本発明において、二次燃焼比を０．
３未満に限定した理由は、二次燃焼比を０．３以上にし
た場合、後述する図２に示すごとく、スラグ中のＭｇＯ
を飽和にコントロ−ルしても、スラグ温度が１６００℃
以上にもなり、炉体レンガの損耗が急激に進行する。ま
た二次燃焼比を０．３以上と高くするためには、酸化度
を上げるための二次燃焼用ノズルを複雑な構造のランス
を用いることが必要となり、そのランスのメンテナンス
が困難となること、さらには高二次燃焼比を一定に維持
制御することが困難である等の操業性に問題が生じ、操
業中、二次燃焼比率が安定しないなどの問題があり、短
期間の操業でも二次燃焼比が上昇した時には炉体レンガ
の損耗が加速されることがある。以上から二次燃焼比を
０．３未満とした。二次燃焼比を上げると酸化度が高く
なるので発熱量が増加し、高生産性が確保できるが同時
に着熱効率が低下するためスラグ温度が上昇する。本発
明では着熱効率を考慮してスラグ温度を１５８０℃以下
とした。一方、二次燃焼比を下げると排ガス流量が増大
し、スロッピング頻度が高くなる傾向があるが、本発明
者は鋭意実験を行った結果、スロッピング発生が低二次
燃焼比でも抑えられる条件を見出だした。
【０００９】後述する図２〜図４に示す通り、底吹きガ
ス量が０．１Ｎｍ3 ／min.ton 以上あれば、スラグ中の
Ｔ．Ｆｅは１０重量％以下に出来、スロッピングを抑え
ることができる。しかし、底吹きガス量が１Ｎｍ3 ／mi
n.ton 以上では、スラグ中のＦｅＯは低下するもののス
ピッティングが激しくなり歩留まりが悪化するので、底
吹ガス量を０．１〜１．０Ｎｍ3 ／min.ton にすること
により、二次燃焼比０．３未満でもスロッピング並びに
スピッテングが全く無い操業を達成することができた。
さらに、スラグ中のＴ．Ｆｅを１０％以下と低濃度にす
るのはＭｇＯ系炉体の保護にも有利な作用を及ぼす。次
に実施例により本発明の効果について述べる。
ス量が０．１Ｎｍ3 ／min.ton 以上あれば、スラグ中の
Ｔ．Ｆｅは１０重量％以下に出来、スロッピングを抑え
ることができる。しかし、底吹きガス量が１Ｎｍ3 ／mi
n.ton 以上では、スラグ中のＦｅＯは低下するもののス
ピッティングが激しくなり歩留まりが悪化するので、底
吹ガス量を０．１〜１．０Ｎｍ3 ／min.ton にすること
により、二次燃焼比０．３未満でもスロッピング並びに
スピッテングが全く無い操業を達成することができた。
さらに、スラグ中のＴ．Ｆｅを１０％以下と低濃度にす
るのはＭｇＯ系炉体の保護にも有利な作用を及ぼす。次
に実施例により本発明の効果について述べる。
【００１０】
【実施例】図１は本発明を実施するための態様例である
転炉型製錬炉の説明図である。図１において、１０はマ
グネシア系レンガからなる転炉型製錬炉体、１１はメタ
ル層、１２はスラグ浴、２１は上吹酸素ランス、２４は
底吹羽口、２５は原料であるＮｉ鉱石、炭材または造滓
材を製錬炉に投入するためのホッパー、２６は攪拌ガ
ス、２７はスラグ測温体、２８は排ガス分析用サンプル
口である。なお本実施例において用いられた製錬炉体１
０の容量は１２０ton で送酸量は平均３５，０００Ｎｍ
3 ／Hrである。
転炉型製錬炉の説明図である。図１において、１０はマ
グネシア系レンガからなる転炉型製錬炉体、１１はメタ
ル層、１２はスラグ浴、２１は上吹酸素ランス、２４は
底吹羽口、２５は原料であるＮｉ鉱石、炭材または造滓
材を製錬炉に投入するためのホッパー、２６は攪拌ガ
ス、２７はスラグ測温体、２８は排ガス分析用サンプル
口である。なお本実施例において用いられた製錬炉体１
０の容量は１２０ton で送酸量は平均３５，０００Ｎｍ
3 ／Hrである。
【００１１】この様な製錬炉体１０を用いて、Ｎｉ鉱石
の直接溶融還元をバッチで種々の試験を行った。まず、
操業手順について述べると、最初に製錬炉体１０に溶銑
（Ｆｅ：９５重量％）を約５０トン装入し、次いで炭材
としてコークス（Ｆ．Ｃ：８７重量％）を装入して上吹
酸素ランス２１から酸素を吹き込むことにより、溶湯が
１５００℃程度に昇温した後、次に示す組成のＮｉ鉱石
の投入を開始する。
の直接溶融還元をバッチで種々の試験を行った。まず、
操業手順について述べると、最初に製錬炉体１０に溶銑
（Ｆｅ：９５重量％）を約５０トン装入し、次いで炭材
としてコークス（Ｆ．Ｃ：８７重量％）を装入して上吹
酸素ランス２１から酸素を吹き込むことにより、溶湯が
１５００℃程度に昇温した後、次に示す組成のＮｉ鉱石
の投入を開始する。
【００１２】
【表１】
【００１３】一方、溶銑が装入された時から底吹羽口２
４が閉塞されないように、底吹羽口２４からＮ2 又はＡ
ｒ，ＣＯなどの攪拌ガス２６を吹き込み、必要に応じて
その吹き込み量を増大して溶融還元反応を起こし、図１
に示すように炉体内にメタル層１１とスラグ浴１２を生
成せしめ、途中２回程度排滓を実施し４〜５時間後にメ
タルを排出する。
４が閉塞されないように、底吹羽口２４からＮ2 又はＡ
ｒ，ＣＯなどの攪拌ガス２６を吹き込み、必要に応じて
その吹き込み量を増大して溶融還元反応を起こし、図１
に示すように炉体内にメタル層１１とスラグ浴１２を生
成せしめ、途中２回程度排滓を実施し４〜５時間後にメ
タルを排出する。
【００１４】２次燃焼比（Ｏ．Ｄ）を求めるには、排ガ
ス分析用サンプル口２８より排ガスをサンプリングし
て、排ガス分析を行い、Ｈ2 Ｏ及びＣＯ2 濃度を求め、
次式に代入して２次燃焼比（Ｏ．Ｄ）を求める。 Ｏ．Ｄ＝（Ｈ2 Ｏ＋ＣＯ2 ）／（Ｈ2 ＋Ｈ2 Ｏ＋ＣＯ＋ＣＯ2 ） この２次燃焼比は、上吹酸素ランス２１のランスの高さ
及び送酸量を操作することにより調節し得る。さらに、
スラグ温度の調節は、該温度をスラグ測温体２７により
測定し、高い場合は、鉱石と造滓剤を増加する等して調
節する。
ス分析用サンプル口２８より排ガスをサンプリングし
て、排ガス分析を行い、Ｈ2 Ｏ及びＣＯ2 濃度を求め、
次式に代入して２次燃焼比（Ｏ．Ｄ）を求める。 Ｏ．Ｄ＝（Ｈ2 Ｏ＋ＣＯ2 ）／（Ｈ2 ＋Ｈ2 Ｏ＋ＣＯ＋ＣＯ2 ） この２次燃焼比は、上吹酸素ランス２１のランスの高さ
及び送酸量を操作することにより調節し得る。さらに、
スラグ温度の調節は、該温度をスラグ測温体２７により
測定し、高い場合は、鉱石と造滓剤を増加する等して調
節する。
【００１５】上記のようにして、Ｎｉ鉱石の溶融還元を
行った場合に溶湯温度を１５２０℃とした時の二次燃焼
比と製錬炉体１０のＭｇＯ−Ｃレンガの損耗度合いを調
査した。なお、一般に二次燃焼比を上げると発熱量が増
加し、高生産性が確保できるが同時に着熱効率が低下す
るためスラグ温度が上昇するので、スラグ温度も調査し
た。図２は、二次燃焼比とＭｇＯ−Ｃレンガの損耗指数
の関係を示したグラフであり、併せてスラグ温度も示
す。図２から、二次燃焼比が０．３以上ではスラグ中の
ＭｇＯを飽和にコントロールしても、スラグ温度が１６
００℃以上にもなり、炉体の損耗が急激に進行し、二次
燃焼比が０．３未満が好ましいことが判る。またスラグ
温度は１５８０℃以下に保持することが好ましいことが
示されている。また０．３以上の高二次燃焼は、二次燃
焼用ノズルを有した上吹き酸素ランスの使用により得ら
れ、この時のスラグ中のＴ．Ｆｅはすべて８重量％以下
であった。
行った場合に溶湯温度を１５２０℃とした時の二次燃焼
比と製錬炉体１０のＭｇＯ−Ｃレンガの損耗度合いを調
査した。なお、一般に二次燃焼比を上げると発熱量が増
加し、高生産性が確保できるが同時に着熱効率が低下す
るためスラグ温度が上昇するので、スラグ温度も調査し
た。図２は、二次燃焼比とＭｇＯ−Ｃレンガの損耗指数
の関係を示したグラフであり、併せてスラグ温度も示
す。図２から、二次燃焼比が０．３以上ではスラグ中の
ＭｇＯを飽和にコントロールしても、スラグ温度が１６
００℃以上にもなり、炉体の損耗が急激に進行し、二次
燃焼比が０．３未満が好ましいことが判る。またスラグ
温度は１５８０℃以下に保持することが好ましいことが
示されている。また０．３以上の高二次燃焼は、二次燃
焼用ノズルを有した上吹き酸素ランスの使用により得ら
れ、この時のスラグ中のＴ．Ｆｅはすべて８重量％以下
であった。
【００１６】一方、二次燃焼比を下げると排ガス流量が
増大し、スロッピング頻度が高くなる傾向があるので、
この点の影響を調べるために２次燃焼比を０．１〜０．
３としてスラグ中のＴ．Ｆｅとスロッピング頻度との関
係を調べるために試験を行った。図３はスラグ中のＴ．
Ｆｅ（重量％）とスロッピング頻度（％）の関係グラフ
である。図３に示す如く、スラグ中のＴ．Ｆｅを１０重
量％以下にすることによりスロッピング頻度は著しく少
なくなることが判る。次に、この条件を達成するための
底吹きガス攪拌の影響を調べた。図４は底吹きガス量と
スラグ中Ｔ．Ｆｅ（重量％）との関係を示したグラフで
ある。図４に示す通り、底吹きガス量が０．１Ｎｍ3 ／
min.ton でスラグ中のＴ．Ｆｅが１０重量％にコントロ
ールできており、底吹きガス量はこれ以上であればよい
ことが判る。しかし、１Ｎｍ3 ／min.ton 以上ではスラ
グ中のＦｅＯは低下するもののスピッティングが激しく
なり歩留まりが悪化する。更に、図４の結果から底吹ガ
ス量のスピッティングに及ぼす影響を調べた。図５は底
吹ガス量（Ｎｍ3 ／min.ton ）とスピッティング指数と
の関係を示したグラフである。図５に示す如く、底吹ガ
ス量を０．１〜１．０Ｎｍ3 ／min.ton にすることによ
り二次燃焼比０．３未満でもスロッピング並びにスピッ
テングが全く無い操業を達成することができることが判
った。
増大し、スロッピング頻度が高くなる傾向があるので、
この点の影響を調べるために２次燃焼比を０．１〜０．
３としてスラグ中のＴ．Ｆｅとスロッピング頻度との関
係を調べるために試験を行った。図３はスラグ中のＴ．
Ｆｅ（重量％）とスロッピング頻度（％）の関係グラフ
である。図３に示す如く、スラグ中のＴ．Ｆｅを１０重
量％以下にすることによりスロッピング頻度は著しく少
なくなることが判る。次に、この条件を達成するための
底吹きガス攪拌の影響を調べた。図４は底吹きガス量と
スラグ中Ｔ．Ｆｅ（重量％）との関係を示したグラフで
ある。図４に示す通り、底吹きガス量が０．１Ｎｍ3 ／
min.ton でスラグ中のＴ．Ｆｅが１０重量％にコントロ
ールできており、底吹きガス量はこれ以上であればよい
ことが判る。しかし、１Ｎｍ3 ／min.ton 以上ではスラ
グ中のＦｅＯは低下するもののスピッティングが激しく
なり歩留まりが悪化する。更に、図４の結果から底吹ガ
ス量のスピッティングに及ぼす影響を調べた。図５は底
吹ガス量（Ｎｍ3 ／min.ton ）とスピッティング指数と
の関係を示したグラフである。図５に示す如く、底吹ガ
ス量を０．１〜１．０Ｎｍ3 ／min.ton にすることによ
り二次燃焼比０．３未満でもスロッピング並びにスピッ
テングが全く無い操業を達成することができることが判
った。
【００１７】次に本発明方法を用いた場合の効果につい
て述べる。前述の転炉型製錬炉を用いて同様な操業手順
で４〜５時間のバッチの溶融還元を行った。溶融還元時
の二次燃焼比率は前述したように高二次燃焼比率では炉
体損耗が激しくなるため、二次燃焼比率を０．３未満の
範囲に設定する。一方二次燃焼比が０．３未満では前述
したようにスロツピングの発生が問題になるので、前述
の図３よりスラグ中のＴ．Ｆｅを５重量％以下に設定し
た。
て述べる。前述の転炉型製錬炉を用いて同様な操業手順
で４〜５時間のバッチの溶融還元を行った。溶融還元時
の二次燃焼比率は前述したように高二次燃焼比率では炉
体損耗が激しくなるため、二次燃焼比率を０．３未満の
範囲に設定する。一方二次燃焼比が０．３未満では前述
したようにスロツピングの発生が問題になるので、前述
の図３よりスラグ中のＴ．Ｆｅを５重量％以下に設定し
た。
【００１８】また、Ｎｉ溶融還元時の炉体損耗は二次燃
焼比率の因子以外に実際のスラグ温度のコントロールに
よっても軽減でき、１５５０℃とすることが望ましくそ
のように設定した。さらにスラグ組成のコントロールに
よっても軽減でき、スラグ組成をＴ．Ｆｅ５重量％以
下、スラグ中のＭｇＯ％を（飽和＋１％）以上の組成と
する。ＭｇＯ％はＭｇＯ−Ｃレンガ屑等をＮｉ鉱石、炭
材とともに操業中に添加して、ＭｇＯ％が（飽和＋１
％）以下にならないように常に保つ。スラグ中のＴ．Ｆ
ｅ５重量％以下は底吹ガス量０．５Ｎｍ3 ／min.ton で
得られ、これにより長時間操業でのメタルロスを低減で
きた。
焼比率の因子以外に実際のスラグ温度のコントロールに
よっても軽減でき、１５５０℃とすることが望ましくそ
のように設定した。さらにスラグ組成のコントロールに
よっても軽減でき、スラグ組成をＴ．Ｆｅ５重量％以
下、スラグ中のＭｇＯ％を（飽和＋１％）以上の組成と
する。ＭｇＯ％はＭｇＯ−Ｃレンガ屑等をＮｉ鉱石、炭
材とともに操業中に添加して、ＭｇＯ％が（飽和＋１
％）以下にならないように常に保つ。スラグ中のＴ．Ｆ
ｅ５重量％以下は底吹ガス量０．５Ｎｍ3 ／min.ton で
得られ、これにより長時間操業でのメタルロスを低減で
きた。
【００１９】この様な条件の下でＮｉ鉱石平均１２００
ｋｇ／分、コ−クス平均６５０ｋｇ／分の投入速度でＮ
ｉ鉱石を溶融還元し、途中排滓を２回実施し約７０トン
のＮｉ溶銑（Ｎｉ：９．７重量％）が得られた。スラグ
温度は１５５０℃±２０℃に保持できた。この操業にお
いて、特にスロッピングも無くダスト、ヒュームの発生
も軽微で１０チャージ溶解後の炉体レンガ損耗速度の測
定結果も０．１ｍｍ／Hrと本発明を実施しない場合の１
〜２ｍｍ／Hrに比較して損耗速度を格段に低く抑えるこ
とが出来た。本実施例に於ける製錬炉は底吹羽口により
攪拌ガスを吹き込んで攪拌したが、横羽口を設けた製錬
炉の横羽口または底吹羽口と横羽口の両方を設けた製錬
炉の底吹羽口と横羽口の両羽口より攪拌ガスを吹き込ん
でよい。
ｋｇ／分、コ−クス平均６５０ｋｇ／分の投入速度でＮ
ｉ鉱石を溶融還元し、途中排滓を２回実施し約７０トン
のＮｉ溶銑（Ｎｉ：９．７重量％）が得られた。スラグ
温度は１５５０℃±２０℃に保持できた。この操業にお
いて、特にスロッピングも無くダスト、ヒュームの発生
も軽微で１０チャージ溶解後の炉体レンガ損耗速度の測
定結果も０．１ｍｍ／Hrと本発明を実施しない場合の１
〜２ｍｍ／Hrに比較して損耗速度を格段に低く抑えるこ
とが出来た。本実施例に於ける製錬炉は底吹羽口により
攪拌ガスを吹き込んで攪拌したが、横羽口を設けた製錬
炉の横羽口または底吹羽口と横羽口の両方を設けた製錬
炉の底吹羽口と横羽口の両羽口より攪拌ガスを吹き込ん
でよい。
【００２０】
【発明の効果】本発明により、溶銑、Ｎｉ鉱石及び炭
材、造滓材等の原料が予備還元することなく直接装入さ
れた転炉型製錬炉に上吹ランスからの送酸、炉底からの
攪拌ガス吹き込みにより、二次燃焼比を０．３未満に設
定し、さらにスラグ中Ｔ．Ｆｅのコントロール、スラグ
温度のコントロール、底吹ガスの適正化により、炉体レ
ンガ損耗を軽減でき、スロッピング、スピッティングが
少なく安定したＮｉ鉱石の直接溶融還元ができる。ま
た、二次燃焼比が０．３未満であれば、スラグ中のＭｇ
Ｏ量を（飽和＋１％）以上とすることにより、炉体レン
ガ損耗を極めて効果的に抑制することができる。
材、造滓材等の原料が予備還元することなく直接装入さ
れた転炉型製錬炉に上吹ランスからの送酸、炉底からの
攪拌ガス吹き込みにより、二次燃焼比を０．３未満に設
定し、さらにスラグ中Ｔ．Ｆｅのコントロール、スラグ
温度のコントロール、底吹ガスの適正化により、炉体レ
ンガ損耗を軽減でき、スロッピング、スピッティングが
少なく安定したＮｉ鉱石の直接溶融還元ができる。ま
た、二次燃焼比が０．３未満であれば、スラグ中のＭｇ
Ｏ量を（飽和＋１％）以上とすることにより、炉体レン
ガ損耗を極めて効果的に抑制することができる。
【図１】本発明の実施例において用いた転炉型製錬炉の
説明図である。
説明図である。
【図２】実施例における二次燃焼比とＭｇＯ−Ｃレンガ
の損耗指数の関係を示したグラフである。
の損耗指数の関係を示したグラフである。
【図３】実施例におけるスラグ中のＴ．Ｆｅ（重量％）
とスロッピング頻度（％）の関係グラフである。
とスロッピング頻度（％）の関係グラフである。
【図４】実施例における底吹きガス量（Ｎｍ3 ／min.to
n ）とスラグ中のＴ．Ｆｅ（重量％）との関係を示した
グラフである。
n ）とスラグ中のＴ．Ｆｅ（重量％）との関係を示した
グラフである。
【図５】実施例における底吹ガス量（Ｎｍ3 ／min.ton
）とスピッティング指数との関係グラフである。
）とスピッティング指数との関係グラフである。
１０ 製錬炉体 １１ メタル層 １２ スラグ浴 ２１ 上吹ランス ２４ 底吹羽口 ２５ 原料ホッパー ２６ 攪拌ガス ２７ スラグ測温体 ２８ 排ガス分析用サンプル口
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 水上 秀昭 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日本鋼管株式会社内 (72)発明者 中村 英夫 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日本鋼管株式会社内 (56)参考文献 特開 昭60−36613（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−162712（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−221336（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−274824（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C22B 23/02
Claims (2)
- 【請求項１】 上吹酸素ランス、底吹及び／又は横吹羽
口を備えた転炉型製錬炉において、 (1)Ｎｉ鉱石を予備還元することなく炭材と共に直接該
製錬炉に装入する工程 (2)前記上吹酸素ランスから製錬炉に酸素を吹込む工程 (3)前記底吹及び／又は横吹羽口から製錬炉にＮ2 又は
ＣＯなどの攪拌ガスを吹込み攪拌する工程の溶融還元工
程からなり、該工程においてスラグ温度を１５８０℃以
下に調節し、下式にて示される二次燃焼比 （Ｈ2 Ｏ＋ＣＯ2 ）／（Ｈ2 ＋Ｈ2 Ｏ＋ＣＯ＋ＣＯ2 ） を０．３未満に保持し、スラグ中のＴ．Ｆｅを１０重量
％以下に保持し、さらに底吹及び／又は横吹羽口からの
攪拌ガス流量を０．１〜１．０Ｎｍ3 ／min.tonに調節
することを特徴とするＮｉ鉱石の溶融還元法。 - 【請求項２】 上吹酸素ランス、底吹及び／又は横吹羽
口を備えた転炉型製錬炉において、 (1)Ｎｉ鉱石を炭材と共に該製錬炉に装入する工程 (2)前記上吹酸素ランスから製錬炉に酸素を吹込む工程 (3)前記底吹及び／又は横吹羽口から製錬炉にＮ 2 又は
ＣＯなどの攪拌ガスを 吹込み攪拌する工程の溶融還元工
程からなり、該工程において下式にて示される二次燃焼
比 （Ｈ 2 Ｏ＋ＣＯ 2 ）／（Ｈ 2 ＋Ｈ 2 Ｏ＋ＣＯ＋ＣＯ 2 ） を０．３未満に保持し、底吹及び／又は横吹羽口からの
攪拌ガス流量を０．１〜１．０Ｎｍ 3 ／min.ton かつス
ラグ中のＭｇＯ量を（飽和＋１％）以上に調節すること
を特徴とするＮｉ鉱石の溶融還元法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05069748A JP3119015B2 (ja) | 1993-03-29 | 1993-03-29 | Ｎｉ鉱石の溶融還元法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05069748A JP3119015B2 (ja) | 1993-03-29 | 1993-03-29 | Ｎｉ鉱石の溶融還元法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06279882A JPH06279882A (ja) | 1994-10-04 |
| JP3119015B2 true JP3119015B2 (ja) | 2000-12-18 |
Family
ID=13411736
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP05069748A Expired - Fee Related JP3119015B2 (ja) | 1993-03-29 | 1993-03-29 | Ｎｉ鉱石の溶融還元法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3119015B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6737212B1 (en) | 1999-10-07 | 2004-05-18 | Clariant Finance (Bvi) Limited | Photosensitive composition |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105002364A (zh) * | 2014-04-15 | 2015-10-28 | 中国瑞林工程技术有限公司 | 镍渣侧吹还原工艺 |
-
1993
- 1993-03-29 JP JP05069748A patent/JP3119015B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6737212B1 (en) | 1999-10-07 | 2004-05-18 | Clariant Finance (Bvi) Limited | Photosensitive composition |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06279882A (ja) | 1994-10-04 |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |