JP2010528184A - クロマイト鉱／精鉱から金属クロム塊を製造する方法 - Google Patents

Abstract

Ｃｒ：Ｆｅ比＝１．０〜３．３のクロマイト鉱／クロム精鉱（１）を温度９００℃で炉中酸化させる段階と； 酸化された鉱石（４）を、還元剤石炭（５）およびフラックス（石灰、シリカ）（６）と混合する段階（７）と； 混合物をペレット化する段階（８）と； ペレットを、温度１４００〜１６００℃で回転炉（９）内で還元する段階と； 製造されたクロム塊を、分離装置（１１）内でスラグ（１３）から分離する段階とを含む、クロマイト鉱／精鉱からクロム塊を製造する方法。

Description

本発明は、クロム塊を製造するための方法の開発に係り、具体的には、低温予備酸化されたクロマイト鉱／精鉱によって金属化率５０〜７０％のクロム塊を製造する方法の開発に関するものである。

あらゆる合金製造総合組織体において、高炭素フェロクロムは、溶解・還元工程によって生産されるのが普通である。これは、高度にエネルギー集約的であり、還元剤として輸入された低灰分コークスを必要とする。低灰分コークスも電気も、共に高価な資源である。故に、フェロクロム形態である金属化率５０〜７０％のクロマイト鉱を得るために、予備酸化されたクロム鉱石を、還元剤として石炭を用いて還元する新規工程が開発されている。

かくして、本発明の目的は、従来技術の欠点を解消すべく、予備酸化されたクロマイト鉱／精鉱を低温還元することによりクロム塊を製造する方法を提案することである。

本発明の別の目的は、エネルギーを節約すべく、予備酸化されたクロマイト鉱／精鉱を低温還元してクロム塊を製造する方法を提案することである。

本発明の更に別の目的は、フェロクロム製造コストを２０％低減化すべく、予備酸化されたクロマイト鉱／精鉱を低温還元してクロム塊を製造する方法を提案することである。

本発明の更に別の目的は、コークス消費を低減化すべく、予備酸化されたクロマイト鉱／精鉱を低温還元してクロム塊を製造する方法を提案することである。

本発明の更に別の目的は、更なる鉄鋼溶解の過程中において、より良い反応表面を有する、予備酸化されたクロマイト鉱／精鉱を低温還元してクロム塊を製造する方法を提案することである。

本発明の更に別の目的は、予備酸化されたクロマイト鉱／精鉱を低温還元してクロム塊を製造する方法であって、ステンレス鋼製造に直接使用するために転用可能な方法を提案することである。

Ｃｒ：Ｆｅ比＝１．０〜３．３のクロマイト鉱／精鉱を低温（９００℃）で酸化した。酸化された試料は、ＦｅＯ相からＦｅ_２Ｏ_３への完全な酸化を示す。酸化されたクロマイト鉱／精鉱の還元は、石炭ガス還元剤を用いて行われた。使用したフラックスは、シリカ源（石英）および石灰から成る。還元試験は、制御された雰囲気の高温炉を使用して行った。そこで共に使用した原料は、組成が下記表で与えられる。

還元に関する試験研究は、１４００〜１５５０℃の低温で行われた。石炭還元剤は、鉱石中の酸化鉄（Ｆｅ_２Ｏ_３）および酸化クロム（Ｃｒ_２Ｏ_３）の還元のために、化学量論的な炭素必要量の３０〜５０％過剰量で使用される。設計された特別なスラグに基づき、フラックス添加は、酸化アルミニウムおよび酸化マグネシウムをスラグに溶解させるために必要な０から１０％過剰量の範囲で石英添加として行われた。石灰添加は、クロマイト鉱／精鉱の３〜１０％の範囲で行われた。還元は、１４００〜１５５０℃の温度範囲で１．５〜３．０時間行われた。クロマイト鉱塊生成物を図１に示す。

相組成と合わせて、生成物試料のマイクロ組織を図２に示す。金属が、クロムが多い相および他の成分が多い相の２つの相を示すことが分かる。塊状生成物中のクロムの存在は、クロムカーバイド（Ｃｒ_７Ｃ_３）および鉄クロムカーバイドの形態である。

生成した金属クロム塊およびスラグ生成物の成分を表２に示す。金属塊の直径は０．５〜２５ｃｍである。金属およびスラグの相分離は明らかであり、水中で急冷した後に物理的分離方法により分離できる。

反応機構
ＦｅＯ、クロマイト鉱／精鉱の酸化は、スピネル構造を広げ、これは、空隙の形成によりクロマイト・スピネルの反応性を向上させる。

クロマイト鉱の酸化は、また還元時間の低減化を促進する。フラックスとしての石灰が存在しないクロマイト鉱／精鉱の還元機構は、一般に、以下の順に進行する。酸化クロムは、１２００〜１６００℃で炭素と反応して、Ｃｒ_３Ｃ_２、Ｃｒ_７Ｃ_３から成るカーバイドのいずれかを形成する。
３Ｃｒ_２Ｏ_３＋１３Ｃ→２Ｃｒ_３Ｃ_２＋９ＣＯ（１１５０〜１２００℃）
２７Ｃｒ_３Ｃ＋５ＣｒＯ→１３ＣｒＣ＋１５ＣＯ（１２００〜１６００℃）

更に高い温度では、Ｃｒ_７Ｃ_３がＣｒ_２３Ｃ_６と反応して、最終的に１８２０℃超で金属Ｃｒが優位である生成物となる。しかしながら、前記成分でフラックスとして石灰を用いることにより、スラグ生成反応は、低温で酸化クロムの還元が行われる際に重要な役割を果たす。フラックス成分としての石灰が存在すると、スラグ生成反応は低温で起こり、これによりスラグ中の溶解による還元が促進される。

酸化されたクロマイト鉱／精鉱の他の還元により生成するクロム塊の写真。 金属クロム塊の微小構造を示す図。 クロム塊製造工程図。

図３に、クロム塊を商業生産するための工程図を示す。クロマイト鉱／精鉱（１）の酸化は、流動床（２）回転炉（２）で行われ、加熱された空気（３）吹きつけ手段もそこに設けられる。酸化された鉱石／精鉱は貯蔵所（４）に供給され、還元剤用貯蔵所（５）およびフラックス用貯蔵所（６）が酸化装置の近くに設けられる。

次に、酸化された鉱石は、ミキサー（７）で混合され、混合後、還元剤である石炭およびフラックス（シリカ、石灰）と共に供給されてペレット化される。ペレットは、還元のために回転炉床炉（９）に供給される。回転炉床炉（９）から得られた金属およびスラグ生成物は、金属クロム塊（１２）とスラグ（１３）を分離するために物理的分離装置（１１）に供給される。

１ クロマイト鉱／クロマイト精鉱（図３）
２ 流動床／複式炉床炉（図３）
３ 酸素供給（加熱された空気）（図３）
４ 還元剤である石炭の貯蔵所（図３）
５ フラックス用石灰および石英の貯蔵所（図３）
６ ミキサー（図３）
７ ペレット製造装置（図３）
８ 還元装置である回転炉床炉（図３）
９ 加熱された還元ガス（図３）
１０ クロム塊およびスラグ（図３）
１１ 分離装置（図３）
１２ クロム塊（図３）
１３ スラグ（図３）

Claims (5)

1. クロマイト鉱／精鉱を低温で予備酸化することによってクロム塊を製造する方法において、
   前記金属クロム塊の化学組成が、
   Ｃｒ： ５０〜６０％、
   Ｃ： ３．０〜６．０％、
   Ｓｉ： ０．７〜１．０％、
   Ｓ： ０．０１〜０．０３％、
   Ｐ： ０．００３〜０．０４％であり、
   前記金属塊の直径が０．５〜２．５ｃｍであるクロム塊の製造方法。
2. クロマイト鉱／クロム精鉱（Ｃｒ：Ｆｅ比＝１．０〜３．３）を９００℃の低温で炉中酸化する段階と、
   酸化された鉱石を、混合物（７）中で還元剤石炭およびフラックス（石灰、シリカ）と混合する段階と、
   ペレット製造装置（８）内で混合物をペレット化する段階と、
   ペレットを、温度１４００〜１６００℃で回転炉床炉（９）内で還元する段階と、
   分離装置（１１）内でクロム塊をスラグから分離する段階とを含むクロム塊の製造方法。
3. 金属化率５０〜７０％のクロム鉱石を得る請求項２に記載されたクロム塊の製造方法。
4. 添付図面を参照して本明細書で事実上説明された、クロマイト鉱／精鉱を低温で予備酸化することによってクロム塊を製造する方法。
5. 添付図面を参照して本明細書で事実上説明された前記方法で製造されたクロム塊。