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WO1990008843A1 - Direct smelting process - Google Patents

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WO1990008843A1
WO1990008843A1 PCT/JP1990/000076 JP9000076W WO9008843A1 WO 1990008843 A1 WO1990008843 A1 WO 1990008843A1 JP 9000076 W JP9000076 W JP 9000076W WO 9008843 A1 WO9008843 A1 WO 9008843A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
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plasma
electrodes
graphite
production
metal
Prior art date
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Ceased
Application number
PCT/JP1990/000076
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Ryoda Sato
Kichinosuke Shoji
Naoshi Takemura
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Manyo Kogyo KK
Original Assignee
Manyo Kogyo KK
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Manyo Kogyo KK filed Critical Manyo Kogyo KK
Priority to DE69027389T priority Critical patent/DE69027389T2/de
Priority to CA002025015A priority patent/CA2025015C/en
Priority to EP90901885A priority patent/EP0417296B1/en
Publication of WO1990008843A1 publication Critical patent/WO1990008843A1/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B9/00—General processes of refining or remelting of metals; Apparatus for electroslag or arc remelting of metals
    • C22B9/16—Remelting metals
    • C22B9/22—Remelting metals with heating by wave energy or particle radiation
    • C22B9/226—Remelting metals with heating by wave energy or particle radiation by electric discharge, e.g. plasma
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
    • C21B13/00—Making spongy iron or liquid steel, by direct processes
    • C21B13/12—Making spongy iron or liquid steel, by direct processes in electric furnaces
    • C21B13/125—By using plasma
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B4/00—Electrothermal treatment of ores or metallurgical products for obtaining metals or alloys
    • C22B4/005—Electrothermal treatment of ores or metallurgical products for obtaining metals or alloys using plasma jets
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00—Technologies related to metal processing
    • Y02P10/10—Reduction of greenhouse gas [GHG] emissions
    • Y02P10/134—Reduction of greenhouse gas [GHG] emissions by avoiding CO2, e.g. using hydrogen

Definitions

  • the present invention relates to a method for directly producing an ore or a metal compound by thermal plasma.
  • the direct manufacturing method is attracting attention because, when thermal plasma is used for metallurgy, a stable ultra-high temperature can be obtained continuously, which requires an ultra-high temperature that cannot be obtained with ordinary heat sources. Reaction occurs. In addition, the reaction speed increases exponentially with temperature, so that the reaction processing time can be shortened, and there is an advantage that the operation can be performed with a small device.
  • an arc discharge is generated between a cathode and an anode, and powder such as ore is formed.
  • the powder is supplied together with the gas generated from the plasma and melted and decomposed while passing through the plasma arc, or the powder is supplied to the outer periphery of the arc to be melted and decomposed by the radiant heat of the arc. Is done.
  • a reducing gas such as hydrogen, methane, or carbon monoxide is used together with the inert gas as a gas generated by the plasma. It is also known to form a coating layer of a carbonaceous substance on the surface of the powder in order to promote the reduction, as disclosed in JP-B-53-44128.
  • a large amount of gas such as hydrogen, argon, and methane is required as a plasma generating gas to generate and stabilize the plasma arc and to provide reduction reactivity.
  • the plasma generator requires an electrode cooling means, a plasma generating gas and a powder supply means, etc., which makes the apparatus complicated and increases the production cost in conjunction with the large amount of plasma raw gas used. Invite.
  • the present invention has been made in view of such a problem, and an object of the present invention is to provide a direct production method which is easy to carry out with simple equipment regardless of the form of an object to be produced and without using plasma generated gas. I do.
  • the method of the present invention is directed to a direct production method in which ores and metal oxides are melt-reduced or thermally decomposed by thermal plasma in a reducing atmosphere to obtain metals and metal-enriched products.
  • a multi-phase AC voltage is applied to a number of graphite electrodes, arc discharge occurs in the air, and a non-transferable plasma arc with strong reduction caused by the oxidative decomposition of the graphite electrodes is produced from the tip of the electrodes. It is ejected directly to the target, and the product is produced by this.
  • a large number of graphite electrodes are arranged in an inverted conical shape so that the tips of the electrodes are almost circular and at substantially equal intervals, so that the non-transition type plasma arc is transferred from the electrode tips.
  • the effect of the magnetic field generated by the arc current is obtained.
  • the plasma arc generated between the electrodes is ejected from the tip of the electrode, and the ejected plasma arc is agitated by the rotating magnetic field generated by the polyphase alternating current. It is a non-transition type, and can directly irradiate a production target such as an ore charged in a hearth or a crucible.
  • metal compounds such as sulfide ores are directly thermally decomposed by the high-temperature plasma arc.
  • a plasma arc there is no need to supply a plasma generation gas, nor is it necessary to protect the electrodes from cooling.
  • the production target when irradiating the production target with the plasma arc, if the production target is turned, the production can be performed efficiently.
  • a non-transitional plasma arc having strong reducing property, directivity, and stirring action is formed in air by using a multi-phase AC plasma arc generator using a graphite electrode. It can be easily generated. Therefore, the production can be performed directly by irradiating the non-transfer type plasma arc to the object, and therefore, regardless of whether the object to be produced is powdery, granular or massive, It can be used in a slightly wet state by flotation concentrate, and there is no need to adjust the particle size and feeding speed exactly as in the past, and it can be applied to a wide range of ores and metal compounds. is there. Further, a slag-forming agent and the like can be charged together with the object to be manufactured into a hearth or a crucible at the time of manufacturing.
  • the plasma arc forms a strong reducing atmosphere by the ion of carbon or carbon monoxide generated by the oxidative decomposition of the graphite electrode, it is not necessary to supply a reducing plasma generating gas at all. No electrode cooling means is required, and the present invention can be carried out with a very simple plasma generator, which is excellent in scale expansion, productivity improvement, and cost reduction.
  • FIG. 1 is a schematic explanatory diagram of a polyphase AC plasma mask generator used in the embodiment of the present invention.
  • the generator comprises six graphite electrodes 2, 3, 4.2A, 3A.4A and a three-phase AC power supply 8.
  • the graphite electrodes 4A : 3A and 2A are drawn behind the black electrodes 2 and 3.4, making them appear as three graphite electrodes.
  • the tip of each electrode being flat
  • they are arranged in an inverted conical shape so that they are located on a substantially circular line and at substantially equal intervals.
  • Each electrode is movable forward and backward by an electrode feed mechanism (not shown in the figure), so that the electrode tip 1 can be adjusted vertically.
  • the electrodes 2, 3, 4 and the electrodes 2A, 3A, 4A are formed by a silicon control current element (thyristor) or a reactor for each group via the electrode connection section 9. It is connected to the three-phase AC power supply unit 8 through the current regulators 5, 6, and 7.
  • the terminal numbers in the electrode connection section 9 correspond to the reference numbers of the electrodes.
  • the number of electrodes and AC phases is not limited to those illustrated in FIG. 1, but may be any number as long as there are at least three poles and three phases.
  • the graphite electrodes are arranged in an inverted conical shape as shown in Fig. 1, the non-transitional plasma arc 12 is likely to erupt from the electrode tip 1.
  • three-phase alternating current is easily supplied because it is usually supplied by a power company.
  • the ores and the like to be produced in the present invention are not limited to the types shown in the specific examples described below, and include oxide ores and oxides such as titanium dioxide and zircon, iron, and iron oxide. Needless to say, sulfide ores such as copper and copper are also provided. Ore includes not only ore but also concentrates, calcining, roasting, etc. by beneficiation, and metal oxides include compounds collected by wet processing and chemical treatment.
  • the crucible 10 is placed on a turntable, and the production object in the crucible 10 is irradiated with the non-transferable plasma arc 12 while rotating the crucible 10 to improve the production efficiency.
  • an appropriate amount of a slag-making agent or a graphite powder as a reduction aid may be added to the crucible (furnace hearth).
  • Graphite as a reduction aid is usually used in an amount of about 10 to 40 wt% based on ore.
  • Ar gas or the like may be sprayed after the arc irradiation is stopped.
  • the magnetite used in the examples is ore having the chemical analysis value (wt%) shown in Table 1.
  • Table 2 shows the chiti value (wt%) of the collected metal lump (pig iron).
  • the chromite ore used in the examples is a fine ore with the chemical analysis value (wt%) shown in Table 3.
  • Example 3 Production of copper and aluminum alloy by reduction of alumina
  • the aluminum content of the alloy (2) was 45.2% Note that aluminum is harder to reduce and has a lower boiling point than the case of Example 2 in Example 2.Since the activity of aluminum is reduced and the reduction is promoted, the alloy with copper is easily reduced. And recovered.
  • the metallic molybdenum mass obtained here had a carbon content of 9.55% and a sulfur content of less than 0.001%.
  • the fact that such a low-sulfur metal molybdenum lump was obtained is based on conventional literature (for example, U.S. Pat. P. (1984)), there is no analogy.
  • the carbon in the metal molybdenum can be decarburized by adding mill-scale iron oxide and alloying with iron as is well known. Can be.
  • the ilmenite ore used in the examples is a fine ore having the chemical composition (wt%) shown in Table 4.
  • the resulting metallic titanium has a high carbon content, which is It is unavoidable that the original process was carried out by strong carbon at high temperature, but a method of obtaining purified titanium by molten salt electrolysis using this crude titanium as the anode (JIM)
  • the present invention can be applied to a direct manufacturing method using thermal plasma.

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Description

明
技 術 分 野
直
本発明は熱プラズマによって鉱石や金属化合物を直接 製鎳する方法に関する。
背 景 技 術
製
近時、 アーク放電により生細 1 成した熱プラ ズマを使用 し て、 鉱石や金属酸化物を溶融還元も し く は熱分解する こ とによって、 金属や金属を富化した生成物を直接得る直 接製鍊方法が注目されている。
法
直接製錁方法が注目されているのは、 金属製鍊に熱プ ラズマを用いた場合、 連続的に安定した超高温が得られ これに'よって通常の熱源では得られない超高温を必要と する反応がおこる。 また、 反応速度は温度と と もに指数 的に増加するから反応処理時間が短 く てすみ、 小型の装 置で操業でき る利点があるからである。
直接製鍊方法は、 米国特許第 3 , 856 , 915号ゃ特公昭 60 - 53088 号に開示されているよう に、 陰極と陽極との間 にアーク放電を生じさせ、 鉱石等の粉体をプラ ズマ生成 ガスと共に供給して、 該粉体がプラズマアーク中を通過 する途中に溶融分解したり、 またアーク外周に粉体を供 給してアークの輻射熱により溶融分解する こ とによ り実 施される。 この際、 還元性のプラズマを得るには、 ブラ ズマ生成ガスとして水素、 メ タ ン、 一酸化炭素等の還元 性ガスが不活性ガスと共に使用される。 また、 還元を促 進するには、 粉体表面に炭素質物質の被覆層を形成する ことも、 特公昭 53— 44128 号に開示されている通り公知 で ¾>る。
しかしながら、 叙上の技術では、 鉱石粉等がプラズマ 中ないしプラズマ外周部に存在する時間を十分とること ができず、 溶融還元や分解されに く いため、 粉体の粒度 調整や、 炭素質物質の被覆等の煩雑な前処理が要求され る。
また、 プラズマアークを発生し、 安定化させ、 さらに 還元反応性を与えるため、 プラズマ生成ガスとしての水 素， アルゴン， メ タ ン等のガスを多量に必要とする。
更に、 プラズマ発生装置においても、 電極冷却手段、 プラズマ生成ガスおよび粉体供給手段等を要し、 装置が 複雑となり、 プラズマ生威ガスの多量使用と相ま って、 製錁コス トの上异を招来する。
本発明はかかる問題に鑑みなされたもので、 製鎳対象 物の形態に拘らず、 又ブラズマ生成ガスを使用すること なく、 簡単な設備で実施容易な直接製鍊方法を提供する ことを目的とする。
発 明 の 開 示
本発明の方法は、 還元性雰囲気の熱プラズマによって 鉱石や金属酸化物を溶融還元もし く は熱分解し、 金属や 金属を富化した生成物を得る直接製鎳方法において、 多 数の黒鉛電極に多相交流電圧を印加し、 空気中でァーク 放電させる と共に黒鉛電極の酸化分解によ り生じた強還 元性を有する非移行形ブラズマアークを電極の先端部よ り製餽対象物に直接噴出させ、 これによ つて製鍊する も のである。 この場合、 各電極の先端がほほ"円形状でかつ ほぼ等間隔になるよ う に、 多数の黒鉛電極を逆円錐状に 配置する こ とによ って、 電極先端部から非移行形プラズ マアークを集中的に容易に噴出させる こ とができ る。 本発明の実施に際し、 多数の電極に多相交流電圧を印 加し、 アーク放電させる と、 アーク電流によ り生じた磁 場の作用で電極間に生成したプラズマアークが電極の先 端より噴出する。 更に、 噴出するプラズマアーク は多相 交流によって生じた回転磁界によつて撹拌作用が付加さ れる。 このよう にして生じたプラズマアーク は非移行形 のものであり、 炉床やるつぼ内に装入した鉱石等の製鍊 対象物に対して直接照射する こ とができ る。
また、 電極に黒鉛棒を使用 して空気中でアーク放電す るので、 電極の酸化により生じた一酸化炭素は次の反応 によって （ C O)+ 、 C + のイ オ ンを生じて極めて還元 性に富むプラズマアークを作り、 酸化鉱ゃ金属酸化物を 還元する。
C O— e→ ( C 〇） + + e→ C 十 C O
C O十 e→ C 十 0— 十 e → C + ÷ 0 + 2 e
また、 この高温のプラズマアークによって硫化鉱等の 金属化合物は直接熱分解される。 尚、 プラズマアークの生成に際し、 プラズマ生成ガス の送入は全く必要な く、 電極の冷却保護も不要である。 また、 プラズマアークを製錁対象物に照射する際、 製鍊 対象物を面転させておく と、 製鎳を効率よ く行う ことが できる。
従って、 本発明の直接製錁方法によれば、 黒鉛電極を 用いた多相交流プラズマアーク発生装置を用いるのて、 強還元性、 指向性かつ撹拌作用のある非移行形ブラズマ アークを空気中で容易に生成させることができる。 従つ て、 製鎳はこの非移行形プラズマアークを対象物に照射 することによって直接行えるので、 製鍊対象物として、 粉状、 粒状、 塊状を問わず、 導電性の有無に拘わらず、 また浮選精鉱による多少湿潤した状態のものでも差支え な く、 従来のように厳密な粒径や送入速度の調整ば全く 必要がなく、 広範囲の性状の鉱石や金属化合物に対して 適用可能である。 更に、 製鍊に際して造滓剤等も製鍊対 象物と共に炉床やるつぼに装入することができる。
また、 前記プラズマアークは、 黒鉛電極の酸化分解に より生じた炭素や一酸化炭素のィォンによって強還元雰 囲気を形成しているため、 還元性のプラズマ生成ガスの 供給は全く不要であり、 又電極の冷却手段も不要であり 極めて簡単なプラズマ発生装置で本発明を実施すること ができ、 規模の拡大や生産性の向上、 コス トの低廉性に 優れる。
図面の簡単な説明 第 1 図は本発明の実施に使用される多相交流ブラ ズマ マ一ク発生装置の概要説明図てあ )。
発明を実施するための最良 C'形態 まず、 本発明を実施するために使用する多相交流-: ^ ズマアーク発生装置を第 1 図を参照して説明する。
該発生装置は、 6本の黒鉛電極 2,3,4.2A,3A.4Aと三相 交流電源 8 からなる。 第 1 図では、 黒ま 電極 2, 3.4 の後 方に黒鉛電極 4A:3A,2Aがかく れている て、 黒鉛電極 3 本に見えている - 6 本の電極 、 各電極の先端が平面 上におレ、てほぼ円形の線上に位置し、 かつほぼ等間隔に なるよう に、 逆円錐状に配置されている。 各電極は電極 送り機構 （図'示省略） によって進退自在と されており、 これによ つて電極先端都 1 は上下位置調整自在とされて いる。 電極 2， 3, 4 と電極 2A, 3A, 4A とは.、 電極接続部 9 を経由して、 各グループ別にシ リ コ ン制御電流素子 （サ ィ リ スタ） あるいはリ アク トル等により形成されている 電流調整装置 5, 6, 7 を通して三相交流電源部 8 に接続さ れている。 電極接続部 9 内の端子番号は電極の符号に対 応している。 それぞれの電極 2,3,4, 2A,3A,4Aに、 隣接す る電極に対して 120° 位相のずれた交流電圧を印加する と、 電極間に環状のアークが発生する。 電極間に発生し たアーク は電磁力の作用により、 電極先端部 1 より下方 向に噴出する - この非移行形プラズマアーク 12を黒鉛る つぼ 10内の鉱石や造滓剤等の製鍊対象物 11に照射して溶 融還元若し く は分解して金属の製鍊を行なう。 電極や交流の相の数は第 1図に例示したものに限らず 自由であり、 少なく とも 3極、 三相有ればよい。 もつと も、 第 1図のように黒鉛電極を逆円錐状に配置にすると -. 非移行形ブラズマアーク 12が電極先端部 1 から集中的に 噴出し易い。 また、 三相交流は、 通常、 電力会社によつ て供給されているので利用し易い。
本発明の製鎳対象となる鉱石等は後述の具体的実施例 に示した種類に限定されるものではなく 、 チタ ン パ十 ジゥム， ジルコ ン等の酸化鉱および酸化物、 鉄， 二 7ケ ル， 銅等の硫化鉱等をも舍むことは勿論である。 また、 鉱石とは原鉱のみならず選鉱による精鉱、 か焼、 ばい焼 等をも含み、 金属酸化物には湿式製錁ゃ化学処理によつ て採取した化合物をも舍む。
尚、 るつぼ 10は回転台上に載置し、 るつぼ 10を回転さ せながら、 るつぼ 10内の製鎳対象物に対して非移行形プ ラズマアーク 12を照射すると製鎳の効率がよい。 また、 製鎳に際して、 るつぼ （炉床） 中に鉱石等の製鎳対象物 のほか、 適正量の造滓剤や還元助剤として黒鉛粉等を添 加装入してもよい。 還元助剤としての黒鉛は、 通常、 鉱 石に対し 10〜40w t %程度使用される。 還元された金属が Π等の活性金属の場合、 還元後の冷却過程で酸化ゃ窒化 を防止するには、 アークの照射停止後、 Arガス等を吹き 付ければよい。
次に、 上記プラズマアーク装置を用いて行った直接製 鎳の具体的実施例を掲げる。 n 実施例 1 ： 磁鉄鉱の製錁
(1) 実施例に供した磁鉄鉱は第 1 表に示す化学分析値 (wt % ) の粉鉱である。
第 1 表
！
T. Fe SiOz CaO
■ 57.4 4·7 29.0 .5 ；
(2) この磁鉄鉱 150 g に造滓剤と しての珪砂 50 gを混合 して黒鉛るつぼに入れ、 空気中で第 1 図に示すプラ ズ マアーク発生装置を用いて 160秒間、 黒鉛るつほ' 10内 の鉱石 11にプラズマアークを照射加熱して溶融還元し 金属塊 （銑鉄） 89 gを得た。 なお使用電力水準は 70 である。
(3) 採取した金属塊 （銑鉄） の分圻値 （wt %) は第 2表 のとおりである。
第 2表
Figure imgf000009_0001
この分折値から高炭素 · 高珪素で還元が十分行われ ている こ と、 また低硫黄で脱硫効果が著しいこ とがわ. かる。
実施例 2 ： ク ロマイ ト鉱の製錁
(1) 実施例に供したク ロマイ ト鉱は第 3表に示す化学分 折値 （wt% ) の粉鉱である。 第 3表
： Cr203 FeO Si02 ' CaO MgO A 203
； 50.2 16.6 1.2 ！ 2.0 14.3 1 8.3 (2) このク ロマイ ト鉱 150 gに造滓斉 IJとしての珪砂 20 g を混合して黒鉛るつぼに入れ、 実施例 1 に示した条件 と同一条件でプラズマアークを 150秒間照射して、 還 元金属塊 （フヱ口ク ロ ム） 79 gを得た。
(3) この分折値は、 69.2% Cr 、 3.60% C であった。 従って、 クロムの還元回収率は 84%と比較的低いが、 ク ロムの沸点が 2,640。cと低いことから蒸発による損. 失が大きいと考えられる。
しかしこのように高ク ロム含有量のものが得られた ことは、 該方法による酸化鉱の還元能力が十分である ことがわかる。 従って、 ク ロム ： 鉄が 2 ： 1以下の低 品位ク ロマイ ト鉱の製鎳、 または鉄鉱石を加えて製鎳 しステンレス鐧用素材を製造する方が該方法による製 鎳に有利と考えられる。
実施例 3 ： アルミ ナの還元による銅 · アルミ ニウム合 金の製造
(1) 銅粉 40 gにアルミナ 80 gを加えて混合し、 黒鉛るつ ぼに入れて実施例 1と同一条件でプラズマアークを 180 秒藺照射し、 金属塊 （銅アルミ ニゥム合金） 70 gを得
(2) の合金のアルミユウム含有量は 45·.2%であつた 尚、 アル ミ ニウ ムは実施例 2 における ク ム以上に難 還元性で沸点が低 く 、 アルミ ニウ ムの活量を下げて還 元を促進するため、 容易に還元される銅との合金と し て回収した。
(3) こ の銅 . アル ミ ニウ ム合金にアル ミ ニウ ム屑を加え て銅含有量を 30〜35 %に調整し、 公知の三層式溶融塩 電解法によ つて製錁すれば高純度のァル ニ ゥ が得 られ、 銅は再び循環使用される。
実施例 4 ： 二硫化モ リ ブデンの熱分解による金属モ リ ブデ ンの製造
(1) 二硫化モ リ ブデン試薬 （純度 99. 5 % ) 50 gを黒鈴る つぼに入れて実施例 1 と同一条件でプラズマアークを 160 秒間照射して溶融分解し、 金属モ リ ブデン塊 27. 5 gを得た。 従ってモ リ ブデンの回収率は 92. 2 %である c 照射開始後 30秒から 100秒までの間、 白色緝糸状の 物質がアーク炎周辺に飛散浮遊する のが観察された。 これは熱分解で生成した硫黄で亜硫酸ガス臭はな く 、 良環境で製鎳できる こ とがわかった。
(2) こ こで得た金属モ リ ブデン塊の炭素含有量は 9. 55 %、 硫黄含有量は 0. 001 %以下であった。 かかる低硫黄の 金属モ リ ブデ ン塊が得られたこ とは、 従来の諸文献 (例えば、 米国特許第 4 , 234 , 334号、 特公昭 60 - 53088 号、 日本鉱業会春期大会講演要旨集 163頁 （1984 ) ) にもその類例を見ない。
これは本発明の強還元性プラズマアーク による、 る つぼ内の処理によって、 二硫化モリブデンが完全に分 解されるこ と、 また単なる熱分解以外に溶融金属中に おける次の脱硫反応によって異常に低く なったものと 考えられる。
M 0 S 2 + C→ M 0 C + S 2
(3) 金属モ リ ブデン中の炭素は、 例えば金属モ リ ブデン 塊からフユ πモリ ブデンを製造する場合、 公知のよう に ミルスケールゃ酸化鉄を加えて鉄と合金させれば脱 炭する こ とができる。
実施例では、 二硫化モリブデン試薬を用いたか、 珪 酸、 酸化鉄、 アルミナ、 銅等を舍む輝水鉛鉱の場合も これらが製鍊時に鉱滓化ないし蒸散するから同様の結 果が得られると考えられる。
実施例 5 ： 舍鉄チタン鉱の製鎳
(1) 実施例に供したィ ルメナイ ト鉱は第 4表に示す化学 組成 （w t % ) の粉鉱である。
第 4表
Figure imgf000012_0001
(2) このィ ルメ ナイ ト鉱 200 gに還元助剤と しての黒鉛 粉 60 gを加えて混合し、 耐火物で囲まれた内径 160 M の黒鉛るつぼに装入して、 空気中で第 1図のプラズマ ァーク装置により発生したプラズマアークを電力水準 70 で 120秒間照射して加熱 ' 溶融 · 還元させた。 (3) その結果、 酸化鉄が優先的に還元されて金属铁とな り、 溶鉄塊と して下部に溜り、 その上にチタ ンが富化 したスラ グ層が形成された。 冷却固化後、 破砕して鉄 塊を回収し、 さ らに高チタ ンス ラグ層中の微細粒状の 鉄を磁選して取除いた。
(4) 力、 く して得られた高チタ ンス ラ グのチタ ン含有量は 65.17 重量％て .. チタ ン酸化物含有量は二酸化チタ ン 換算 108.7重量％となり、 TiO や Ti 203等 O低級酸化 物に還元されている こ とがわかる。 なお、 鉄舍有量は 0.96重量％であった。 従ってチタ ン は元の鉱石中の舍 有量 33.16重量％から 65.17%と約 2倍に濃縮された こ とになる。
(5) こ こで再び高チタ ンスラグに約 30重量％の黒鉛を加 えて黒鉛るつぼに入れ、 先と同一条件で 150秒間、 加 熱、 還元して金属チタ ンを得た。 得られた金属チタ ン の分析値 ：) は第 5表の通りである。
第 5表
Figure imgf000013_0001
(6) 第 5表より、 鉄含有量は微量で著し く 滅少している , これは加熱、 還元中に蒸散したためで、 鉄の分離に際 し若干量の鉄が高チタ ンスラグ中に残留しても支障が ないこ とがわかる。
得られる金属チタ ンの炭素含有量が高 く 、 これは還 元が高温における強力な炭素によって行われたため止 むを得ないが、 この粗製チタ ンを陽極として溶融塩電 解により精製チタ ンを得る方法 （日本金属学会
35卷 （1971 ) , 282 288 頁） によって製鎳するこ とに より、 また、 それぞれ鉄 銅， アルミ ニウ ム等との合 金による母合金として使用すれば溶製時に脱炭できる 産業上の利用可能性
本発明は熱プラズマを用いる直接製錁方法に利用しう

Claims

(1) 還元性雰囲気の熱ブラズマによ つて鉱石や金属酸化 物を溶融還元も し く は熱分解し、 金属や金属を富化し た生成物を得る直接製鍊方法において、 多数の黒鉛電 極に多相交流電圧を印加し、 空気中でアーク放電させ る と共に黒鉛電極の酸化分解によ り生じた強還元性を
π一一- 有する非移行形プ青ラズマアークを電極の先端部よ り製 求
鍊対象物に直接噴出させ、 これによつて製餽する ；： ヒ を特徴とする直接製錁方法の。
(2) 多数の黒鉛電極は、 各電極の先端がほぼ円形状でか つほぼ等間隔になるよ う に逆円錐状に配置されている こ とを特徵とする請求の範囲第 1 項記載の直接製鎳方 法。
(3) 三本の黒鉛電極からなる電極群を設け、 該電極群に 三相交流電圧を印加する こ とを特徴とする請求の範囲 第 1 項記載の直接製鍊方法。
(4) 製鍊の際に製鍊対象物を回転させる こ とを特徵とす る請求の範囲第 1 項記載の直接製鍊方法。
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