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JP3227715B2 - 金属クロムの製造方法 - Google Patents

金属クロムの製造方法

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JP3227715B2
JP3227715B2 JP10835791A JP10835791A JP3227715B2 JP 3227715 B2 JP3227715 B2 JP 3227715B2 JP 10835791 A JP10835791 A JP 10835791A JP 10835791 A JP10835791 A JP 10835791A JP 3227715 B2 JP3227715 B2 JP 3227715B2
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chromium
carbon
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molded
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義雄 田中
郁矢 瀬尾
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Tosoh Corp
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、クロム酸化物から金属
クロムを製造する方法に関する。
【0002】
【従来の技術】クロムの製錬法としては、酸化クロムを
アルミニウム等で還元するテルミット法、クロム化合物
溶液を電解還元する電解法、酸化クロムを炭素で還元す
る炭素還元法などがある。
【0003】
【本発明が解決すべき課題】テルミット法は、バッチ式
の反応処理であるので、金属クロムとしての製品品位の
バラツキが大きい上に、アルミニウム等の還元剤,反応
炉材成分などが製品に混入するという不純物の問題をか
かえている。
【0004】電解還元法は、比較的高純度の金属クロム
を得ることができるが、クロム化合物溶液の精製に多く
の処理を要し、工程が複雑となる上に、設備コストも大
きく、消費電力も多大であるという問題点を有してい
る。
【0005】また炭素還元法は、金属クロム製品中に残
存する酸素や炭素が多くなり、得られた金属クロムはス
ポンジ状となり、後の処理に問題をかかえている。
【0006】
【課題を解決すべき手段】本発明者らは、上記の問題点
を解決すべく、クロム酸化合物を炭素還元して金属クロ
ムを得る方法について鋭意研究した結果、炭素還元を2
段階で行い、還元時の条件を特定化することにより、短
時間の還元処理で良く、クロムの蒸発損失の少なくなる
ことを見出し、本発明を完成した。
【0007】すなわち、本発明は、クロム酸化物と炭素
又は炭素化合物とを混合し、嵩密度0.5〜3.0g/
cm3に成型した後、真空度50mmHg以下、120
0〜1500℃で加熱し、酸素含有量7wt%以下、炭
素含有量5.3wt%以下の粗クロムを得る第一工程、
続いて、該粗クロムを20メッシュ以下に粉砕し、嵩密
度2.0〜6.0g/cm3に成型してから、真空度5
0mmHg以下、1200〜1500℃で加熱する第二
工程とからなることを特徴とする純度99wt%以上の
金属クロムの製造方法に関するものである。
【0008】
【作用】以下、本発明を詳細に説明する。
【0009】本発明方法で使用される原料クロム酸化物
としては、3価クロムの酸化物であれば良く、例えば、
三・二酸化クロム,オキシ水酸化クロムなどを挙げるこ
とができるが、オキシ水酸化クロムが好ましく使用され
る。又、原料クロム酸化物は、炭素,水、及び低温揮発
性又は分解性有機物のように本発明方法の工程中におい
て揮発除去できる成分はその限度内において含有するこ
とができる。
【0010】本発明方法で使用される還元用炭素源であ
る炭素又は炭素化合物としては、グラファイト,カ―ボ
ンブラック,オイルコ―クス等の炭素質、又はCr23
6 ,Cr7 3 ,Cr32 等のクロムカ―バイド,そ
の他の炭素化合物が使用できる。
【0011】原料クロム酸化物と炭素又は炭素化合物
は、粉末状のものを使用するのが好ましく、微粉末状の
ものが好適である。
【0012】本発明で用いられる粘結剤としては、ポリ
ビニルアルコ―ル,ポリ酢酸ビニル,ポリビニルブチラ
―ル,デンプン,デキストリン,樹脂等を挙げることが
できる。 本発明方法の第一工程でのクロム酸化物と炭
素源を混合する際の混合割合は、式(1)又は式(2) Cr2 3 +3C=2Cr+3CO 式(1) 2CrOOH+3C=2Cr+3CO+H2 O 式(2) の化学量論の90〜110%であれば良いが、好ましく
は、97〜103%である。90%より少ないと還元反
応が十分に進行し難くなり、110%をこえると炭素の
製品中への残留が生じ好ましくない。
【0013】混合粉末に粘結剤を加えて、混練りするこ
とになるが、粘結剤の使用量はクロム酸化物や炭素源の
粒度や物性により異なるが、混合粉末の総量に対して、
0.1〜5重量%が適当である。混練りは通常使用され
る混練機や混合機が使用される。
【0014】第一工程の成型は、混練り物をレンガ状、
又は下駄状のブロックか又はブリケット状に成型する
が、レンガ状、又は下駄状ブロックの場合には成型圧
0.1〜5ton/cm2 、好ましくは0.2〜3to
n/cm2 で成型し、ブリケット状の場合には10to
n/cm2 以下で成型することが好ましい。
【0015】又、得られた成型体の嵩密度を0.5〜
3.0g/cm3 とすることが好ましい。
【0016】この様にして得られた成型体を真空度50
mmHg以下、好ましくは1〜10mmHg、温度12
00〜1500℃、好ましくは1350〜1450℃の
条件で還元反応させる。この際連続的に反応温度まで一
段階で加熱処理することができることは勿論であるが、
一度、300〜500℃で予備加熱操作を与えて分解性
物質の大部分を分解させ、更に必要に応じて800〜1
000℃で粘結剤を完全に分解させた後、反応させる二
段階もしくは三段階の熱処理も好ましい。この間の保
持,昇温の時間を特に限定する理由はなく所望に応じて
時間をかければ良い。
【0017】本発明方法では、第一工程での還元により
得られる反応生成物(粗クロム)中の酸素及び炭素含有
量を夫々7%以下及び5.3%以下とする必要がある。
これは還元時間を制御することにより達成することがで
きる。
【0018】次に、第一工程還元反応により得られた粗
クロムを第二工程に供する際には、粗クロムを20メッ
シュ以下に粉砕し、粉砕品の残存炭素と酸素の比がCO
ガスとして揮発する化学量論量にほぼ等しい場合にはそ
のまま粘結剤を加えて成型し、その比が一致しない場合
には、必要な化学量論量に対し 化学量論量±(5g/粗クロム1Kg) の量の酸素又は炭素を含有するクロム酸化物又は炭素源
を粗クロム粉砕品に添加、混合した後、粘結剤を加えて
成型する。
【0019】粘結剤の添加量は粗クロムに対して0.1
〜2.0重量%が好ましく、成型は、成型圧1〜10t
on/cm2 でブリケット状とすることが好ましい。成
型体の嵩密度は金属クロムの嵩密度と密接に関連し、成
型体密度は2.0〜6.0g/cm3 、好ましくは3.
0〜6.0g/cm3 が良い。
【0020】第二工程の反応条件としては、第一工程と
同様な範囲の条件を使用することができる。
【0021】本発明方法で得られる金属クロムは、純度
99%以上の緻密なものであり、炭素や酸素のような非
金属成分が極めて少なく、品質的に極めて優れたもので
ある。 又、オキシ水酸化クロムを用いた場合には、反
応時間を極めて短時間にすることができるので、反応中
のクロムの揮散がほとんど認められない。
【0022】
【実施例】以下、本発明を実施例により説明するが、本
発明はこれらにより限定されるものではない。
【0023】実施例1 平均粒径2μmのCr2 3 粉末1000gと200メ
ッシュ以下のコ―クス粉238.8gを粉末混合機にて
混合し、更に、10%ポリビニルアルコ―ル水溶液を1
00ml加えて混練した。この混練り物を0.2t/c
2 で油圧プレスにて200×100×25mmのれん
が状ブロックに1個成型した。そして乾燥後得られた嵩
密度2.5g/cm3 の成型体を雰囲気炉に入れ、90
0℃,30分保持後、更に1400℃で2時間保持し
た。このとき、炉内真空度は5mmHgで行った。冷却
後、得られた反応生成物は687gであった。反応生成
物の粉末X線回折による測定を行ったところ、Crのピ
―ク以外にCr2 3 及びCr236 が検出され、また
残存している炭素と酸素の分析値は夫々0.98%,
1.65%であった。
【0024】この反応生成物65gを100メッシュ以
下に粉砕した後に、コ―クス粉1.81gと40%ポリ
ビニルアルコ―ル水溶液30mlを加えて混練した。こ
の混練り物をブリケッティングマシンにより成型圧4t
/cm2 で最大長さ,最大幅、及び最大厚みが夫々4
0,35及び20mmのアーモンド状のブリケット7個
を得た。その後、乾燥し得られた嵩密度4.5g/cm
3 のブリケットを雰囲気炉に入れ、900℃,30分保
持後、1400℃で4時間保持した。この時、炉内真空
度は5mmHgとした。反応後、金属クロム627gを
得た。
【0025】得られた金属クロムを粉末X線回折で分析
したところ、Crのピ―クのみ検出された。また、金属
クロムの炭素と酸素量は、0.009%,0.039%
であった。クロム揮散ロスは、第一工程で0.5%、第
二工程で1%であった。
【0026】実施例2 実施例1のCr2 3 粉末1550gとコークス粉37
0gを実施例1と同一操作で(上部200×100
×30mm、足部30×30×100mmの)
下駄状ブロックに1個成型した。その後、乾燥し得られ
た嵩密度2.5g/cm3 の成型体を実施例1と同条件
で反応した。反応生成物は1059gであった。反応生
成物の粉末X線回折による測定を行ったところ、Crの
ピーク以外にCrO3 及びCr236 が検出され、ま
た、残存している炭素と酸素の分析値は夫々0.89
%,1.18%であった。これは、化学量論量比に近い
ため、炭素,酸素の調整のための配合は行わなかった。
【0027】第一工程で得られた反応生成物を粉砕して
得られた20〜100メッシュ10%,100メッシュ
以下90%の粒度分布を持つ粉末1000gと、40%
ポリビニルアルコール水溶液43mlを加え、実施例1
と同様な条件で同様な形状のブリケット10個を得た。
その後、乾燥し得られた嵩密度4.7g/cm3 のブリ
ケットを実施例1と同条件で反応し、金属クロム977
gを得た。
【0028】得られた金属クロムを粉末X線回折で分析
したところCrのピークのみが検出された。また、炭素
と酸素は夫々0.007%と0.010%であった。ク
ロム揮散ロスは、実施例1とほぼ同じであった。
【0029】実施例3 実施例1のCr2 3 粉末1550gとコークス粉37
6gを、実施例1と同一操作で実施例2と同一形状に1
個成型した。その後、乾燥し得られた嵩密度2.5g/
cm3 の成型体を実施例1と同条件で反応し、得られた
反応生成物は、1073gであった。反応生成物を粉末
X線回折による測定を行ったところ、Crのピーク以外
にCr2 3 及びCr236 が検出され、このときの残
存している炭素と酸素量は夫々1.76%,1.65%
であった。
【0030】この反応生成物を粉砕して得た100メッ
シュ以下の粉末950gに対してCr2 3 粉末22g
と40%ポリビニルアルコ―ル水溶液41mlを加え、
実施例1と同様な処理をし、ブリケット10個を得た。
その後、乾燥し得られた4.5g/cm3 のブリケット
を、実施例1と同条件で反応し、金属クロム918gを
得た。
【0031】得られた金属クロムを粉末X線回折で分析
したところCrのピークのみが検出された。金属クロム
の炭素と酸素は、夫々0.011%と0.019%であ
った。クロム揮散ロスは、実施例1とほぼ同じであっ
た。
【0032】実施例4 クロムを53.1重量%含有する含水CrOOH微粉末
1000gと200メッシュ以下のコークス粉180g
を粉末混合機にて混合し、更に、15%ポリビニルアル
コ―ル水溶液100ml加えて混練りした。この混練り
物を油圧プレスにて0.25t/cm2 で、実施例1と
同一形状に2個成型した。そして、乾燥後、得られた嵩
密度1.2g/cm3 の成型体を雰囲気炉に入れ、90
0℃,30分保持後、更に1400℃で30分保持し
た。このとき真空度は5mmHgで行った。冷却後、得
られた生成物は550gであった。反応生成物の粉末X
線回折による測定を行ったところ、Crのピ―ク以外に
Cr2 3 及びCr236 が検出され、また残存してい
る炭素と酸素の分析値は夫々1.15%,1.71%で
あった。
【0033】この反応生成物500gを100メッシュ
以下に粉砕した後に、コ―クス粉0.68gと40%ポ
リビニルアルコ―ル水溶液30mlを加えて混練し、実
施例1と同一条件で同形状のブリケット5個を得た。そ
の後、乾燥し得られた嵩密度4.5g/cm3 のブリケ
ットを雰囲気炉に入れ、900℃,30分保持後、14
00℃で3時間保持した。この時、炉内真空度は5mm
Hgとした。反応後、金属クロム480gを得た。金属
クロムを粉末X線回折で分析したところ、Crのピ―ク
のみ検出され、このとき、炭素と酸素は0.008%,
0.021%であった。また、クロム揮散ロスは、第一
工程でほとんどなく、第二工程で0.7%であった。
【0034】
【発明の効果】以上説明したように、本願発明の方法に
よれば、炭素還元を2段階で行い、還元時の条件を特定
化することにより、短時間の還元処理で、クロムの蒸発
損失の少ない炭素還元により金属クロムを得ることがで
きる。

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 クロム酸化物と炭素又は炭素化合物とを
    混合し、嵩密度0.5〜3.0g/cm3に成型した
    後、真空度50mmHg以下、1200〜1500℃で
    加熱し、酸素含有量7wt%以下、炭素含有量5.3
    t%以下の粗クロムを得る第一工程、続いて、該粗クロ
    ムを20メッシュ以下に粉砕し、嵩密度2.0〜6.0
    g/cm3に成型してから、真空度50mmHg以下、
    1200〜1500℃で加熱する第二工程とからなるこ
    とを特徴とする純度99wt%以上の金属クロムの製造
    方法。
  2. 【請求項2】 クロム酸化物が3価クロムの酸化物であ
    請求項1記載の金属クロムの製造方法。
  3. 【請求項3】 クロム酸化物がオキシ水酸化クロムであ
    請求項1記載の金属クロムの製造方法。
  4. 【請求項4】 第一工程の成型体がレンガ状ブロック
    は下駄状ブロックである請求項1記載の金属クロムの
    造方法。
  5. 【請求項5】 第一工程の成型体がブリケット状である
    請求項1記載の金属クロムの製造方法。
  6. 【請求項6】 第二工程の成型体がブリケット状である
    請求項1記載の金属クロムの製造方法。
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