(57)【要約】【課題】使用する含クロム酸化物の組成に応じて、必要な溶融還元温度を簡便に算定することができ、不必要な温度上昇を抑制することで、昇熱材のコストの削減や耐火物コストの低減を達成することができる含クロム酸化物の溶融還元方法を提案する【解決手段】溶融還元炉を用いて含クロム酸化物から含クロム溶銑を溶製する際の溶融還元方法において、含クロム酸化物のＣｒ２Ｏ３、ＭｇＯ、ＦｅＯの質量を求め、求めたＣｒ２Ｏ３、ＭｇＯ、ＦｅＯの質量から所定の（式４）、（式５）に基づきスピネル構造をとり得るＣｒ２Ｏ３の質量Ｘを求め、求めたＸを使用して所定の（式３）に基づき計算溶融還元温度Ｔ３を求め、溶融還元炉内の浴温度を計算溶融還元温度Ｔ３以上かつ１５００℃未満にする。【選択図】図１
2015193928.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶融還元炉を用いて含クロム酸化物から含クロム溶銑を溶製する際の溶融還元方法において、溶融還元炉内の浴温度を、下記（式１）による計算溶融還元温度Ｔ１以上、または、下記（式２）による計算溶融還元温度Ｔ２以上とし、かつ、１５００℃未満にすることを特徴とする含クロム酸化物の溶融還元方法。
記
（式１）
Ｔ１（℃）＝８．５８×％Ｃｒ２Ｏ３＋１１３７
（式２）
Ｔ２（℃）＝８．５８×（％ＭｇＯ×Ｍｃ／Ｍｍ＋％ＦｅＯ×Ｍｃ／Ｍｆ）＋１１３７
ここで、％Ｃｒ２Ｏ３：含クロム酸化物中のＣｒ２Ｏ３の質量比率（ｍａｓｓ％）、
％ＭｇＯ：含クロム酸化物中のＭｇＯの質量比率（ｍａｓｓ％）、
％ＦｅＯ：含クロム酸化物中のＦｅＯの質量比率（ｍａｓｓ％）、
Ｍｃ：Ｃｒ２Ｏ３の分子量、
Ｍｍ：ＭｇＯの分子量、
Ｍｆ：ＦｅＯの分子量、とする。
【請求項２】
溶融還元炉を用いて含クロム酸化物から含クロム溶銑を溶製する際の溶融還元方法において、該含クロム酸化物のＣｒ２Ｏ３、ＭｇＯ、ＦｅＯの質量比（ｍａｓｓ％）を求め、求めたＣｒ２Ｏ３、ＭｇＯ、ＦｅＯの質量比から下記（式４）によりＡを算出し、Ａから下記（式５）でＸを求め、求めたＸを使用して下記（式３）に基づき計算溶融還元温度Ｔ３を求め、溶融還元炉内の浴温度を計算溶融還元温度Ｔ３以上かつ１５００℃未満にすることを特徴とする含クロム酸化物の溶融還元方法。
記
（式３）
Ｔ３（℃）＝８．５８×Ｘ＋１１３７
（式４）
Ａ＝（％ＭｇＯ×Ｍｃ／Ｍｍ＋％ＦｅＯ×Ｍｃ／Ｍｆ）
ここで、％ＭｇＯ：含クロム酸化物中のＭｇＯの質量比率（ｍａｓｓ％）、
％ＦｅＯ：含クロム酸化物中のＦｅＯの質量比率（ｍａｓｓ％）、
Ｍｃ：Ｃｒ２Ｏ３の分子量、
Ｍｍ：ＭｇＯの分子量、
Ｍｆ：ＦｅＯの分子量、とする。
（式５）
ｉ）Ａ≦％Ｃｒ２Ｏ３の場合、
Ｘ＝Ａであり、
ｉｉ）Ａ＞％Ｃｒ２Ｏ３の場合、
Ｘ＝％Ｃｒ２Ｏ３、とし、
ここで、％Ｃｒ２Ｏ３：含クロム酸化物中のＣｒ２Ｏ３の質量比率（ｍａｓｓ％）とする。
【請求項３】
溶融還元炉の製錬時間内における含クロム酸化物を添加している期間のうちの添加終了前３０％に相当する期間の浴温度を、前記計算溶融還元温度Ｔ１以上または前記計算溶融還元温度Ｔ２以上とすることを特徴とする請求項１に記載の含クロム酸化物の溶融還元方法。
【請求項４】
溶融還元炉の製錬時間内における含クロム酸化物を添加している期間のうちの添加終了前３０％に相当する期間の浴温度を、前記計算溶融還元温度Ｔ３以上とすることを特徴とする請求項２に記載の含クロム酸化物の溶融還元方法。
【請求項５】
溶融還元炉の製錬時間内における含クロム酸化物を添加している期間中の浴温度を、（Ｔ１＋５０℃）以下かつ（Ｔ２＋５０℃）以下とすることを特徴とする請求項１または３に記載の含クロム酸化物の溶融還元方法。
【請求項６】
溶融還元炉の製錬時間内における含クロム酸化物を添加している期間中の浴温度を、（Ｔ３＋５０℃）以下とすることを特徴とする請求項２または４に記載の含クロム酸化物の溶融還元方法。
【請求項７】
前記含クロム酸化物中のＴ．Ｃｒ質量比率が０．５ｍａｓｓ％以上であることを特徴とする請求項１ないし６のうち１に記載の含クロム酸化物の溶融還元方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ステンレス鋼または含クロム鋼の精錬に用いられる含クロム溶銑を製造する含クロム酸化物の溶融還元方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
これまで、含クロム酸化物の溶融還元方法においては、溶融還元処理の対象として主にクロム鉱石を用いており、その還元率を向上させることにより、クロムを効率よく回収することを目的とした技術が多数報告されている。これらの技術では、クロム鉱石の溶融還元炉や電気炉でのステンレス精錬時に発生するクロムを含むダストやスラッジ、スラグ等の、いわゆるクロム鉱石以外の含クロム酸化物についても、資源の有効利用の観点から前記クロム鉱石の溶融還元用原料として使用している。
【０００３】
このような含クロム酸化物の溶融還元方法の一例として、ステンレス鋼のスクラップおよびクロム鉱石などの含クロム酸化物の溶融還元を行うに当り、溶融還元温度が１５００℃以上で、かつ溶鉄中の［Ｃ］、［Ｃｒ］が、［Ｃ］（ｍａｓｓ％）≧４．０３＋０．０８４・［Ｃｒ］を満たすようにＣ濃度を調整することで、高い還元率を得る技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１−２１５９１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に開示された技術は、溶融還元温度を１５００°以上と高くする必要があるために、昇熱材の原単位を高くする必要があり、かつ溶融還元炉で使用される耐火物の損耗が大きくなるという問題があった。そこで、溶融還元温度を下げることによって、昇熱材の原単位を低下させ、耐火物の損耗を減らすこと、が求められていた。
【０００６】
ところで、クロム鉱石は一般に３価のクロムと２価の金属酸化物とでスピネル構造という安定な結晶構造を有しており、このような安定なクロム酸化物を溶融還元するためには高い温度にすることが必要となる。一方、含クロム酸化物の中で、ステンレス精錬で発生する含クロムダストやステンレス鋼の圧延工程から生じる含クロムスラッジのような、クロム酸化物を含む原料は、クロム鉱石とは結晶組成が異なり、必ずしも高温にしなくとも溶融還元を進める可能性がある。ただし、前記した様々な含クロム酸化物の結晶構造を工程的に管理することは実質的に困難である。実際、実機操業において、やみくもに溶融還元温度を下げた操業において還元率調査を行ったところ、還元不良のリスクやコストアップが生じていた。
【０００７】
従来技術が抱える上記問題点に鑑みて鋭意検討したところ、発明者らは、含クロム酸化物の組成に応じて事前に適切な溶融還元温度の管理を行うことが望ましいことを知見し、本発明を開発した。
【０００８】
本発明の目的は、使用する含クロム酸化物の組成に応じて、必要な溶融還元温度を簡便に算定することができ、不必要な温度上昇を抑制することで、溶融還元製錬で使用する昇熱材量を低減して昇熱材のコストを削減し、また製錬温度を低下させることによる耐火物コストの低減を達成することができる含クロム酸化物の溶融還元方法を提案することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記目的の実現に対し、本発明では、溶融還元炉を用いて含クロム酸化物から含クロム溶銑を溶製する際の溶融還元方法において、溶融還元炉内の浴温度を、下記（式１）による計算溶融還元温度Ｔ１以上、または、下記（式２）による計算溶融還元温度Ｔ２以上とし、かつ、１５００℃未満にすることを特徴とする含クロム酸化物の溶融還元方法とする。
記
（式１）
Ｔ１（℃）＝８．５８×％Ｃｒ２Ｏ３＋１１３７
（式２）
Ｔ２（℃）＝８．５８×（％ＭｇＯ×Ｍｃ／Ｍｍ＋％ＦｅＯ×Ｍｃ／Ｍｆ）＋１１３７
ここで、％Ｃｒ２Ｏ３：含クロム酸化物中のＣｒ２Ｏ３の質量比率（ｍａｓｓ％）、
％ＭｇＯ：含クロム酸化物中のＭｇＯの質量比率（ｍａｓｓ％）、
％ＦｅＯ：含クロム酸化物中のＦｅＯの質量比率（ｍａｓｓ％）、
Ｍｃ：Ｃｒ２Ｏ３の分子量、
Ｍｍ：ＭｇＯの分子量、
Ｍｆ：ＦｅＯの分子量、とする。
【００１０】
また、溶融還元炉を用いて含クロム酸化物から含クロム溶銑を溶製する際の溶融還元方法において、該含クロム酸化物のＣｒ２Ｏ３、ＭｇＯ、ＦｅＯの質量比（ｍａｓｓ％）を求め、求めたＣｒ２Ｏ３、ＭｇＯ、ＦｅＯの質量比から下記（式４）によりＡを算出し、Ａから下記（式５）でＸを求め、求めたＸを使用して下記（式３）に基づき計算溶融還元温度Ｔ１を求め、溶融還元炉内の浴温度を計算溶融還元温度Ｔ３以上かつ１５００℃未満にすることを特徴とする含クロム酸化物の溶融還元方法とする。
記
（式３）
Ｔ３（℃）＝８．５８×Ｘ＋１１３７
（式４）
Ａ＝（％ＭｇＯ×Ｍｃ／Ｍｍ＋％ＦｅＯ×Ｍｃ／Ｍｆ）
ここで、％ＭｇＯ：含クロム酸化物中のＭｇＯの質量比率（ｍａｓｓ％）、
％ＦｅＯ：含クロム酸化物中のＦｅＯの質量比率（ｍａｓｓ％）、
Ｍｃ：Ｃｒ２Ｏ３の分子量、
Ｍｍ：ＭｇＯの分子量、
Ｍｆ：ＦｅＯの分子量、とする。
（式５）
ｉ）Ａ≦％Ｃｒ２Ｏ３の場合、
Ｘ＝Ａであり、
ｉｉ）Ａ＞％Ｃｒ２Ｏ３の場合、
Ｘ＝％Ｃｒ２Ｏ３、とし、
ここで、％Ｃｒ２Ｏ３：含クロム酸化物中のＣｒ２Ｏ３の質量比率（ｍａｓｓ％）とする。
【００１１】
なお、前記のように構成される本発明に係る含クロム酸化物の溶融還元方法においては、溶融還元炉の製錬時間内における含クロム酸化物を添加している期間のうちの添加終了前３０％に相当する期間の浴温度を、前記計算溶融還元温度Ｔ１以上または前記計算溶融還元温度Ｔ２以上とすること、あるいは、前記計算溶融還元温度Ｔ３以上とすること、がより好ましい解決手段となるものと考えられる。
【００１２】
また、前記のように構成される本発明に係る含クロム酸化物の溶融還元方法においては、溶融還元炉の製錬時間内における含クロム酸化物を添加している期間中の浴温度を、（Ｔ１＋５０℃）以下かつ（Ｔ２＋５０℃）以下とすること、がより好ましく、含クロム酸化物中のＴ．Ｃｒ質量比率が０．５ｍａｓｓ％以上であること、がより好ましい。
【発明の効果】
【００１３】
前記のような構成を有する本発明に係る含クロム酸化物の溶融還元方法によれば、計算溶融還元温度に基づいて良好な溶融還元処理ができると共に、不必要な温度上昇を抑制することで、昇熱材コストの削減や耐火物コストの低減が達成することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明における還元温度とスピネル構造をとり得るＣｒ２Ｏ３濃度との関係を示すグラフである。
【図２】本発明例と従来例とにおける、含クロム酸化物の溶融還元における炭材使用量を示すグラフである。
【図３】本発明に係る含クロム酸化物の溶融還元製錬を実施する転炉型の鉄浴式溶融還元炉を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
含クロム酸化物を溶融還元炉を用いて溶融還元し、含クロム溶銑を溶製する際の、該溶融還元炉内温度、即ち溶融還元中の浴温度は、少なくとも溶融還元製錬の末期においては、含クロム酸化物の還元速度が十分大きい範囲とすることが必要である。この含クロム酸化物の還元速度の温度依存性は、含クロム酸化物の結晶構造に依存すると考えられる。
特に、発明者らの知見によると、含クロム酸化物については、（Ｍｇ、Ｆｅ）Ｃｒ２Ｏ４スピネル構造の存在割合が溶融還元温度に大きな影響を与えると考えられる。
一般に、ＭｇＯやＦｅＯはＣｒ２Ｏ３と結合してスピネル構造をとることが判っており、化学量論的に、ＭｇＯやＦｅＯがＣｒ２Ｏ３よりも過多であれば、Ｃｒ２Ｏ３は全てスピネル構造をとるものと考えられる。逆に、ＭｇＯやＦｅＯがＣｒ２Ｏ３よりも少なければ、ＭｇＯおよびＦｅＯと結合できないＣｒ２Ｏ３はスピネル構造をとり得ないと考えられる。
【００１６】
このような推定に基づき、本発明では、まず、以下の（式４）、（式５）により、溶融還元の対象物である含クロム酸化物のＭｇＯ、ＦｅＯ、Ｃｒ２Ｏ３濃度から、Ｃｒ２Ｏ３系スピネルとなり得るＣｒ２Ｏ３濃度Ｘを推算し、実際にスピネルとなり得るＣｒ２Ｏ３濃度Ｘに対し、炭素粉末と混合した含クロム酸化物の熱質量分析−示差熱分析（ＴＧ−ＤＴＡ）により得られた還元温度との関係を調査し、図１に示すような結果を得た。図１に示す結果から明らかなように、スピネル構造をとり得るＣｒ２Ｏ３濃度と溶融還元が進行する温度とは、下記（式３）に示すような強い相関を持つことがわかった。
【００１７】
即ち、図１に示す結果から、以下に示す（式３）、（式４）及び（式５）を導出することができる。
（式３）
Ｔ３（℃）＝８．５８×Ｘ＋１１３７
（式４）
Ａ＝（％ＭｇＯ×Ｍｃ／Ｍｍ＋％ＦｅＯ×Ｍｃ／Ｍｆ）
ここで、％ＭｇＯ：含クロム酸化物中のＭｇＯの質量比率（ｍａｓｓ％）
％ＦｅＯ：含クロム酸化物中のＦｅＯの質量比率（ｍａｓｓ％）、
Ｍｃ：Ｃｒ２Ｏ３の分子量、
Ｍｍ：ＭｇＯの分子量、
Ｍｆ：ＦｅＯの分子量、とする。
（式５）
ｉ）Ａ≦％Ｃｒ２Ｏ３の場合、
Ｘ＝Ａであり、
ｉｉ）Ａ＞％Ｃｒ２Ｏ３の場合、
Ｘ＝％Ｃｒ２Ｏ３、とし、
ここで、％Ｃｒ２Ｏ３：含クロム酸化物中のＣｒ２Ｏ３の質量比率（ｍａｓｓ％）とする。
【００１８】
従って、上記式（式４）、（式５）に基づいて、還元対象物である含クロム酸化物中のＣｒ２Ｏ３、ＭｇＯ、ＦｅＯの質量比率からスピネル構造をとり得るＣｒ２Ｏ３の質量比率Ｘを求め、（式３）に基づき、質量Ｘから計算溶融還元温度Ｔ１を求め、溶融還元時の浴温度を計算溶融還元温度Ｔ３以上とすることで含クロム酸化物の還元を進めることができること、即ち少なくともＴ３の温度以上かつ１５００℃未満の温度で含クロム酸化物を添加しながら溶融還元処理することによって、従来よりも、より低い溶融還元温度で含クロム酸化物の溶融還元を行うことができると考えられる。なお、好適な実施態様として、溶融還元において少なくともＴ３以上にする時期については、溶融還元炉の製錬時間の中で「含クロム酸化物を添加している期間のうちの添加終了前３０％」とすることができる。その期間のみ上記制御を実施すれば、溶融還元製錬の終点においては、十分にクロム酸化物の還元が進行し、溶鉄からの脱硫にも問題ないためである。
【００１９】
ここで、上記の「含クロム酸化物を添加している期間」とは、溶融還元製錬の送酸期間において、最初に含クロム酸化物を添加した時点から、最後に含クロム酸化物を添加した時点までの期間を意味し、途中に含クロム酸化物を添加していない期間がある場合には、その添加していない期間をも含むものとする。また、溶融還元炉内の浴温度は、浸漬式消耗型熱電対による測定値でもよいが、炉内の物質収支および熱収支からも精度よく推定できるので、通常は、この推定値を用いるか、測定値に基いて測定時点からの浴温度の経時変化を同様に推定した値を用いる。
【００２０】
ところで、上記から、含クロム酸化物中のクロム酸化物が全てスピネル構造をとるものと考えられる、上記ｉｉ）の場合には、溶融還元温度、即ち、溶融還元炉内の浴温度を、下記（式１）による計算溶融還元温度Ｔ１以上とすることにより、良好な溶融還元処理が可能である。
（式１）
Ｔ１（℃）＝８．５８×％Ｃｒ２Ｏ３＋１１３７
ここで、％Ｃｒ２Ｏ３：含クロム酸化物中のＣｒ２Ｏ３の質量比率（ｍａｓｓ％）。
【００２１】
一方、含クロム酸化物中のスピネル構造であるクロム酸化物の含有量が、含クロム酸化物中のＭｇＯおよびＦｅＯの含有比率から化学量論的に求められる値となると考えられる、上記ｉ）の場合には、溶融還元炉内の浴温度を、下記（式２）による計算溶融還元温度Ｔ２以上とすることにより、良好な溶融還元処理が可能である。
（式２）
Ｔ２（℃）＝８．５８×（％ＭｇＯ×Ｍｃ／Ｍｍ＋％ＦｅＯ×Ｍｃ／Ｍｆ）＋１１３７
ここで、％ＭｇＯ：含クロム酸化物中のＭｇＯの質量比率（ｍａｓｓ％）、
％ＦｅＯ：含クロム酸化物中のＦｅＯの質量比率（ｍａｓｓ％）、
Ｍｃ：Ｃｒ２Ｏ３の分子量、
Ｍｍ：ＭｇＯの分子量、
Ｍｆ：ＦｅＯの分子量、とする。
【００２２】
また、上記（式１）、（式２）および（式５）を比較することにより、上記ｉ）の場合にはＴ１≧Ｔ２であり、上記ｉｉ）の場合にはＴ１＜Ｔ２であることが解る。従って、Ｔ１＜Ｔ２である上記ｉｉ）の場合には溶融還元炉内の浴温度を計算溶融還元温度Ｔ１以上とし、Ｔ１≧Ｔ２である上記ｉ）の場合には溶融還元炉内の浴温度を計算溶融還元温度Ｔ２以上とすること、即ち、溶融還元炉内の浴温度を計算溶融還元温度Ｔ１および計算溶融還元温度Ｔ２の何れか高くない方以上とすることにより、良好な溶融還元処理が可能である。以上のように、上記ｉ）およびｉｉ）の何れの場合においても、溶融還元炉内の浴温度を、上記（式１）による計算溶融還元温度Ｔ１以上、または、上記（式２）による計算溶融還元温度Ｔ２以上とすることにより、良好な溶融還元処理が可能である。
【００２３】
さらに、含クロム酸化物を添加している溶融還元処理において、溶融還元炉内の浴温度を１５００℃未満にすることにより、排ガスの顕熱として系外に持ち去られていた熱量を低減して熱効率を向上し、炭材（昇熱材）使用量を低減するとともに、ＣＯ２排出量を減少させることが可能となる。このためには、溶融還元炉内の浴温度を、さらに低下させることが望ましく、（Ｔ１＋５０℃）以下かつ（Ｔ２＋５０℃）以下とするか、あるいは、（Ｔ３＋５０℃）以下とすることが望ましい。浴温度の制御性を考慮すれば、浴温度を、上記Ｔ１以上または上記Ｔ２以上とするとともに、（Ｔ１＋５０℃）以下かつ（Ｔ２＋５０℃）以下とすることにより、含クロム酸化物の還元と熱効率向上との両立が、より高度な水準で可能である。この際、この温度範囲には、含クロム酸化物を添加している溶融還元処理の全期間を通じて制御する必要は必ずしもなく、含クロム酸化物を添加している溶融還元処理期間の平均の浴温度を上記の温度範囲に制御することでも、含クロム酸化物の還元と熱効率向上との両立が、高度な水準で可能である。
【００２４】
以上のような本発明に係る含クロム酸化物の溶融還元方法においては、含クロム酸化物中のＴ．Ｃｒ質量比率が０．５ｍａｓｓ％以上であることが好ましい。含クロム酸化物中のＴ．Ｃｒ質量比率が０．５ｍａｓｓ％以上の場合には、長時間の低温での製錬では、炉内スラグ中にクロム酸化物が蓄積するするおそれがあって、本発明に係る含クロム酸化物の溶融還元方法を適用することが望ましいからである。同じ理由から、含クロム酸化物中のＴ．Ｃｒ質量比率は、さらに高い方が、本発明に係る含クロム酸化物の溶融還元方法の適用が効果的であり、１．０ｍａｓｓ％超え、より望ましくは、２．０ｍａｓｓ％超え、さらに望ましくは、３．０ｍａｓｓ％超えが好適である。
【００２５】
なお、図３は、本発明に係る含クロム酸化物の溶融還元製錬を実施する転炉型の鉄浴式溶融還元炉の一例を示す図である。図３に示す例において、鉄浴型溶融還元炉設備１は、炉本体２と、上吹きランス３と、鉱石投入ランス４とを備えている。また、炉本体２は、鉄皮５と、耐火物６と、底吹き羽口７とを備えている。さらに、上吹きランス３には酸化性ガス供給管８が接続されると共に、鉱石投入ランス４には鉱石搬送用管９が接続されている。上述した鉄浴型溶融還元炉設備１では、炉本体２内の溶湯１０およびその上のスラグ１１に対し、上吹きランス３から酸化性ガス１３が吹き込まれると共に、鉱石投入ランス４から鉱石１２が吹き込まれ、また、炉上に設置された図示しない投入装置を用いて、燃料となる炭材や、スラグ組成を調整するための造滓材が投入される。以下、上述した転炉型の鉄浴式溶融還元炉を用いた実施例について説明する。
【実施例】
【００２６】
＜実施例１＞
図３に示す１チャージ１５０ｔの転炉型の鉄浴式溶融還元炉における、含クロム酸化物の溶融還元製錬を実際に行なった。実験に使用した含クロム酸化物＜１＞および＜２＞の成分を化学分析により求め、（式１）により得られた指標となる計算溶融還元温度Ｔ１、（式２）により得られた指標となる計算溶融還元温度Ｔ２、（式４）により算出したＡの値、および（式３）により得られた指標となる計算溶融還元温度Ｔ３を求めた結果を表１に示す。表２にこのための操業条件を示す。含クロム酸化物＜１＞はクロム鉱石であり、Ｃｒ２Ｏ３を５０ｍａｓｓ％以上含む粉状（平均粒径：約２００μｍ）の物を使用し、鉱石投入ランスを介して炉上より投入する方法で添加した。含クロム酸化物＜２＞はステンレス鋼精錬時に発生した集塵ダストであり、Ｃｒ２Ｏ３含有量が１５ｍａｓｓ％程度と含クロム酸化物＜１＞よりも低い同程度の粒度の粉体であり、含クロム酸化物＜１＞と同様に鉱石投入ランスより炉内に添加した。
【００２７】
表２に示す操業条件において、含クロム酸化物＜１＞および＜２＞に対し、従来実際に行ってきた１５６０℃での操業と、溶融還元温度を低下させた実験１〜６での操業と、を実際に実施した。約１２００℃の脱燐した溶銑を鉄浴式溶融還元炉に装入し、酸素と熱源となる炭材とを供給して昇温し、鉄浴温度が表２の溶融還元温度に達した時点から含クロム酸化物の供給を開始し、炉内の鉄浴温度をほぼ表２の溶融還元温度に維持するように含クロム酸化物の供給速度を調節した。この際、各試験操業とも酸素の供給速度と供給時間は一定の条件で行い、従って、各試験操業の溶融還元温度によって昇温に要する時間が異なる分だけ、含クロム酸化物を添加している期間の長さは約６５〜１００分の範囲で変化した。炭材の供給量は、上吹きおよび底吹きする酸素ガスの酸素量の他、含クロム酸化物中の酸素量も考慮して、これらの酸素によって消費される炭材量を算出したうえ、スラグ中に所定の質量比率で炭材を残留させるように調節した。
【００２８】
【表１】
2015193928.tif 000003
【００２９】
【表２】
2015193928.tif 000004
【００３０】
実験により得られた結果を比較する。還元状態の評価は、スラグ中Ｔ．Ｃｒ濃度により行い、Ｔ．Ｃｒ濃度がＴ．Ｃｒ≧２．０ｍａｓｓ％の範囲を還元不良と判断した。表３に、還元不良を×、還元良好を○として評価した結果を示す。また、含クロム酸化物供給量および含クロム酸化物供給量当たりの炭材供給量の質量比率を、従来方法の場合を１とする指数で表３に示した。この際、実験１および実験２については、従来方法１の場合を１とする指数で、また、実験３〜実験６については、従来方法２の場合を１とする指数で示している。ここで、含クロム酸化物供給量および含クロム酸化物供給量当たりの炭材供給量の質量比率は、それぞれ、１チャージの溶銑を装入してから製錬を終了するまでの溶融還元炉の全製錬期間における供給量の積算値、および、この期間における各供給量の積算値を用いて算出した値である。表３の結果から、含クロム酸化物＜１＞について指標温度以下の温度で溶融還元した実験２、および、含クロム酸化物＜２＞について指標温度以下の温度で溶融還元した実験６は、Ｔ．Ｃｒ濃度が高く、還元不良であることがわかった。一方、指標温度以上で実験を行った実験１、３〜５については、Ｔ．Ｃｒ濃度は低く、還元状態はいずれも良好であった。また、表２の溶融還元温度が１５００℃よりも高い条件で行った実験１では、熱効率を向上する効果が小さかった。
【００３１】
【表３】
2015193928.tif 000005
【００３２】
図２は、本発明例（実験３）と従来例（従来方法２）とにおける、含クロム酸化物の溶融還元における炭材使用量を示すグラフである。図２の結果から、溶融還元温度低下の効果により、同じ含クロム酸化物の溶融還元で使用される昇熱用炭材の使用量が約１４％低減したことがわかる。
【００３３】
なお、この実験では、浴温度は製錬中の浴内の溶鉄量、スラグ量、及び、溶融還元炉へ投入する炭材の供給量と製錬のために吹き込む酸素量、および、供給する含クロム酸化物量から計算する物質収支および熱収支により、溶融還元温度を計算してほぼ一定に保つように含クロム酸化物の単位時間当たりの供給量を調整し、１０分置きにサブランスを浴内に入れ、熱電対を用いて測定して確認した。
【００３４】
＜実施例２＞
実験５の条件で、転炉型の鉄浴式溶融還元炉の製錬時間内における含クロム酸化物を添加している期間のうちの、浴温度をＴ３以上、即ち、Ｔ１以上またはＴ２以上とする期間を最後の３０％（実験５−２）および２５％（実験５−３）の期間として操業を実施した。その他の含クロム酸化物を添加している溶融還元処理の期間においては、浴温度を約１２５０℃に制御した。
【００３５】
その結果、スラグ中Ｔ．Ｃｒ濃度が、実験５−２では１．０ｍａｓｓ％となり還元良好であったが、実験５−３では１．６ｍａｓｓ％となり還元が悪化する傾向が見られた。従って、浴温度をＴ３以上、即ち、Ｔ１以上またはＴ２以上とする期間は、含クロム酸化物を添加している期間のうちの添加終了前３０％以上とすることが望ましいことがわかった。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
本発明の含クロム酸化物の溶融還元方法によれば、含クロム酸化物の組成に応じて適切な溶融還元温度を求めることができ、その結果、使用する含クロム酸化物に応じて、必要な溶融還元温度を簡便に算定することができ、算定した溶融還元温度に基づき溶融還元を実施することで、不必要な温度上昇を抑制することができ、昇熱材コストの削減および耐火物コストの低減を達成することができる。
【符号の説明】
【００３７】
１  鉄浴型溶融還元炉設備
２  炉本体
３  上吹きランス
４  鉱石投入ランス
５  鉄皮
６  耐火物
７  底吹き羽口
８  酸化性ガス供給管
９  鉱石搬送用管
１０  溶湯
１１  スラグ
１２  鉱石
１３  酸化性ガス
【図１】
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【図２】
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【図３】
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