JPS6134488B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、金属マグネシウム製造装置に関し、
特に本発明は、密閉式電気炉を含む金属マグネシ
ウム製造装置に関するものである。

酸化マグネシウム含有物質を溶融スラグ存在下
で還元剤と反応させ減圧下でマグネシウムを製造
する電熱高温還元法によるマグネシウムの製造方
法は既に工業的に実施されており、この方法は他
の方法例えばピジヨン法に比較して高能率な方法
である。

前記電熱高温還元法においては従来密閉式単相
ジロー炉が用いられているが、本発明者らは、密
閉式三相交流浸漬アーク式密閉電気炉を用いるこ
とによる金属マグネシウム製造装置を新規に知見
して特願昭57−69535号により提案した。

ところで、単相ジロー炉あるいは本発明者らが
提案した製造装置に係る３相電気炉を用いて電熱
高温還元を行なう際、炉内で発生するマグネシウ
ム蒸気が凝縮器へ吸引されると共に、その一部は
電気炉内炉蓋、炉壁ならびに炉床のライニング内
に滲透して次第に蓄積して、ライニングの断熱性
が劣化し、放熱が増大して電力単位が悪くなると
いう現象があつた。

本発明は、前記電気炉ライニング内にマグネシ
ウム蒸気が滲透することによる電力原単位の悪化
を防止することのできる電気炉を含む金属マグネ
シウム製造装置を提供することを目的とするもの
であり、特許請求の範囲記載の装置を提供するこ
とによつて前記目的を達成することができる。

次に本発明を詳細に説明する。

特願昭57−69535号により本発明者らが提案し
た金属マグネシウム製造装置に含まれる前記電気
炉は三相交流浸漬アーク式減圧自在の密閉式電気
炉であり； この電気炉の炉蓋を貫通して３本の電極が炉内
に垂下しており； 前記電極はそれぞれ上部は金属製水冷導管部、
下部は人造黒鉛質部よりなり； 前記電極は電気炉の炉蓋に設けられた貫通孔内
を上下方向に移動自在であり； 前記炉蓋貫通孔を囲繞して炉蓋上に凸設された
炉内への外気侵入防止ならびに電極の上下移動の
際に横振れ防止用筒状体と前記電極の上部金属製
水冷導管部との間には耐熱性パツキングが介装さ
れており； 前記筒状体と電極との隙間には不活性ガスを導
入する導入管が筒状体に連結されている； ことを特徴とする密閉式電気炉である。

この電気炉のライニング構造は第１図に示す如
く、鋼板製炉殻１の底板上には断熱材が敷設され
ており、その上には耐火断熱煉瓦２、さらにその
上には耐火煉瓦３が築造されており、溶湯と直接
接触する部分にはカーボンブロツク４が内張りさ
れている。また炉殻１の内側面に接して耐熱材２
が、さらにその内側の溶湯接触部にはカーボンブ
ロツク４が、上記溶湯接触部上方は耐火煉瓦３が
内張されている。炉蓋は耐火キヤスタブル煉瓦３
をもつて構築されている。

この電気炉を用いて金属マグネシウムを製造す
るとき、操業日数の経過に伴つて炉殻の表面温度
が第２図に示す如く急激に上昇することが判つ
た。本発明者らはこの原因を解明すべく、炉体を
解体して調べたところ、炉体ライニング内の各所
にマグネシウムが凝縮して蓄積されていることを
知見し、かかる蓄積によりライニングの断熱性す
なわち保温性が劣化した結果、炉殻の表面温度が
次第に上昇するに至つたものでありることが判明
した。

よつて本発明者らは、第３図に示すように炉体
ライニング層の中間にマグネシウム蒸気が滲透し
ないような耐熱性の隔壁板を設けて、炉内で発生
するマグネシウム蒸気のライニング中への滲透を
隔壁板によつて防止して、外部ライニング層にマ
グネシウム蒸気が滲透しないようにした結果、第
４図に示すように操業経過日数に伴つて炉殻の表
面温度の上昇が比較的緩やかになることが判つた
が、なお十分に炉殻の表面温度の上昇ならびに電
力原単位の上昇を抑制することはできなかつた。
すなわちこの場合においても、炉解体の結果、マ
グネシウムの凝縮、蓄積が隔壁板の外周辺に存在
することが判つた。

本発明者らは、前記隔壁板と炉殻との間に不活
性ガスを導入して、このガス圧を密閉式電気炉内
マグネシウム蒸気を含む雰囲気のガス圧を下廻ら
ない圧力とすることにより、マグネシウム蒸気が
隔壁板外周辺ならびに隔壁板外側部へ滲透するこ
とを防止することに想到した。但し上述の如く隔
壁板と炉殻との間の不活性ガス圧を炉内ガス圧よ
り下廻らないようにするためには、相当多量の不
活性ガスを使用しなければならず、かつこれら使
用された不活性ガスが炉内雰囲気中に流入して、
炉内マグネシウム蒸気の濃度を不必要に希薄にす
るに至つた。

よつて本発明者らは炉殻とこれに対峙する隔壁
板とを１乃至２以上のブロツクに区劃し、各ブロ
ツクに対応する炉殻と隔壁板との間をライニング
を含めて密封し、これら各ブロツク毎に不活性ガ
ス導入管を設けて不活性ガスを導入したところ、
導入されたガスは各ブロツク内に停滞しており、
炉内雰囲気中への漏入を完全に、あるいはほゞ完
全に防止することができることを知見して本発明
を完成した。

次に本発明を図面について説明する。

第３図において、電気炉は炉殻１が鋼板製で、
前記鋼板製炉殻の底板上には断熱材が敷設されて
おり、その上には耐火断熱煉瓦２、さらにその上
には耐火煉瓦３が築造されており、溶湯と直接接
触する部分にはカーボンブロツク４が内張りされ
ている。また炉殻の側壁板の内側面に接して断熱
材２が、さらにその内側に耐火煉瓦３が内張りさ
れており、その内側にマグネシウム不滲透性隔壁
板６が設けられており、さらにその内側には下部
の溶湯接触部にはカーボンブロツク４が、上部に
は耐火煉瓦が内張りされている。炉蓋は鋼板製炉
殻の内側がキヤスタブル耐火物３で内張りされて
おり、該内張り層のほぼ中間にマグネシウム不滲
透性隔壁板６が設けられている。

第５図において電気炉は炉殻１が鋼板製で、前
記鋼板製炉殻の底板ならびに側壁板の内側面に接
して耐火断熱材２が内張りされており、その内側
面に接してマグネシウム蒸気不滲透性隔壁板６が
設けられ、前記隔壁板と炉殻との間は炉底部分と
炉側壁部分に分けて密封してある。さらに前記隔
壁板６の内側に耐火材３が築造されており、溶湯
と直接接触する部分にはカーボンブロツク４が内
張りされている。また、前記鋼板製炉殻１の炉蓋
の内側面に接して耐火材３が内張りされており、
その内側にマグネシウム蒸気不滲透性隔壁板６が
設けられ、前記隔壁板と前記炉蓋の炉殻との間は
密封されている。さらに前記隔壁板の内側には耐
火材３が内張りされている。

前記炉殻１には、炉殻と隔壁板との間の密封さ
れている部分に不活性ガス導入するための不活性
ガス導入用管７が、炉蓋、炉側壁および炉底にそ
れぞれ配設されている。

前記隔壁板６は主として金属板が使われるが、
ほかに緻密質な隔壁板としてはマグネシウム蒸気
不滲透性のものであれば良く、緻密質アスベスト
板、ホウロウ板、不滲透性黒鉛板、繊維強化セラ
ミツクス板など、通気度の小さいものが使用でき
る。

本発明において、前記隔壁板６を設けることに
より保温材中にマグネシウム蒸気が滲透して金属
マグネシウム微粉となつて析出し、保温性能の大
巾劣化をきたすことを防ぐことができる。また、
隔壁板６を鉄板などの金属板とし、前記隔壁板と
炉殻との間を密封することにより、１乃至２以上
のブロツクに区劃して気密室とし、該気密室内の
圧力を電気炉内、すなわち前記隔壁板内側の圧力
よりやす高目に保持しておくように不活性ガスを
前記不活性ガス導入用管７を用いて送気しておく
ことができる。これによつて、例えば長期間の操
業後隔壁板の一部が損傷するようなことがあつた
場合でも、保温層へのマグネシウム蒸気の拡散が
確実に防止され、また、前記気密室内の圧力をチ
エツクすることによつて隔壁板の損傷を確実に知
ることができる。さらに隔壁板の一部に損傷が生
じた場合でも不活性ガスを送入しておくことによ
つて保温材屑を保護できることを知見した。

本発明のマグネシウム製造用電気炉の保温性能
を保持することは、炉殻からの放熱を減少させ、
電力原単位を向上させることができ、さらに加え
て、電気炉の操業期間を大巾に延長させることが
わかつた。

次に本発明の金属マグネシウム製造装置を用い
て金属マグネシウムを製造する方法の一例につい
て説明し、電気炉のライニング構造による効果を
実施例で説明する。

原料は酸化マグネシウム含有物質として焼成ド
ロマイト（2CaO・MgO）と焼成マグネサイト
（MgO）を用い、還元剤としてフエロシリコンア
ルミニウム（Si＝50，Ａ＝30，Fe＝20）を用
いた。焼成ドロマイトと焼成マグネサイトを約３
対１の比率で混合し、該混合物100部に対しフエ
ロシリコンアルミニウムを20〜25部混合したもの
を原料とした。原料粒度は１〜15mm程度とした。

100KVAの本発明に係る三相交流密閉式電気炉
により溶融還元を実施するに当り電気炉内を不活
性ガス雰囲気とし、前記原料を投入しながら通電
して原料を溶解した。つぎに、電気炉内の圧力を
30―50Terrの範囲内に減圧し、そのままに保つ
た。各電極の電力のバランスが良くなるように電
極を上下して調節する。電極の上下は各電極の負
荷に応じて自動調節又は手動で行なつた。

電力を65KWの負荷としたのち、前記原料を逐
次投入した。原料投入を開始すると、酸化マグネ
シウムが還元されて金属マグネシウムとなり、該
金属マグネシウムはマグネシウム蒸気となる。そ
のマグネシウム蒸気は電気炉のマグネシウム蒸気
排出口を通り、電気炉に接続されたマグネシウム
蒸気凝縮器に導入され、液体マグネシウムとして
集められた。

操業中、溶湯温度は約1600℃を保つように、ま
た電気炉内の原料が完全に溶解するように、電極
先端位置、電圧を調節した。また炉蓋の電極貫通
孔や原料投入口から一定のガス流量で不活性ガス
を流し、該部分へのマグネシウム蒸気の凝縮によ
る閉塞や電気的トラブルを防止した。

一定時間操業して、電気炉内にスラグおよび副
生メダルが、されにマグネシウム凝縮器に液体マ
グネシウムが一定量蓄積したとき、原料投入を一
時中断し、電気炉負荷を下げ、電気炉内の圧力を
不活性ガスで常圧に戻してから、電気炉のスラグ
排出口からスラグを排出し、マグネシウム凝縮器
から液体マグネシウムを取り出した。

この際電気炉を常圧に戻したとき、炉内粉塵排
出口から炉内ガスおよび粉塵を吸引し、原料投入
口や電極貫通部の閉塞、汚染を防止した。

電気炉内のスラグおよび副生メタル、またはマ
グネシウム凝縮器の液体マグネシウムの排出が終
つたら、直ちに電気炉内の圧力を30―50Torrに
戻して操業を続けた。

上記の如き操業を続た結果、従来のライニング
構造（第１図）による電気炉では、第２図に示し
たように操業日数の経過とともに炉殻表面温度が
かなり急激に上昇した。この場合８日間の操業
後、電気炉を解体してライニング内部を調査した
ところ１図に示す如くライニング層中に金属マグ
ネシウム凝縮析出部分４が観察された。

また、ライニング層中に隔壁板を設けた構造と
した電気炉（第３図）では、第４図に示したよう
に操業日数の経過にともなう炉殻表面温度の上昇
は比較的緩やかになつたが、25日間操業後ライニ
ング解体調査を行つた結果、第３図に示した如く
隔壁板の裏側にまで金属マグネシウム凝縮析出部
分が観察された。

つぎに本発明のライニング構造である炉壁と隔
壁板の間を密閉型とした電気炉（第５図）では、
第６図に示したように炉殻表面温度の急激な上昇
はまつたく見られず、54日間の操業継続中も前記
炉殻表面温度は150℃前後を保持し続け、さらに
操業が継続できる状態であつた。また前記隔壁板
と炉壁との間の気密室の圧力は電気炉の炉内圧力
30―50Torrに対して約50―60Torrと若干庫目に
保持した。

以上の如く、本発明の電気炉ライニング構造に
よれば、従来のライニング構造の場合と異なり、
炉蓋、炉壁ならびに炉床ライニング層にマグネシ
ウム蒸気が滲透することがなく、そのためにライ
ニングの損傷が少なく、また電気炉の保温性も長
期にわたつて保持されることにより長期間の連続
操業が可能となり、金属マグネシウムの工業生産
上多大の進歩がもたらされるものと期待される。

【図面の簡単な説明】

第１図はマグネシウム製造用密閉式電気炉の従
来のライニング構造の縦断面図、第２図は前記電
炉による操業日数と炉殻表面温度の関係を示す
図、第３図はライニング層の中間に隔壁板を設け
たライニング構造の縦断面図、第４図は該電気炉
による操業日数と炉殻表面温度の関係を示す図、
第５図は前記隔壁板と炉殻の間を密封型にしたラ
イニング構造の縦断面図、第６図は該電気炉によ
る操業日数と炉殻表面温度の関係を示す図であ
る。 １…鋼板製炉殻、２…シヤモツト系断熱材、３
…アルミナ系耐火煉瓦、４…カーボンブロツク、
５…ライニング中のマグネシウム析出部分、６…
隔壁板、７…不活性ガス導入用管。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 酸化マグネシウム含有物質を減圧下で還元剤
   を用いて溶融還元する密閉式電気炉を含む金属マ
   グネシウム製造装置において、前記電気炉の炉殻
   の内側に施されたライニング層中に炉殻に沿つて
   マグネシウム蒸気がライニングを滲透して炉殻に
   至るのを防止するためのマグネシウム蒸気不滲透
   性隔壁板を設け、かつ炉殻と隔壁板との間の圧力
   を制御するための不活性ガス導入用導管を炉殻に
   設けてなることを特徴とる金属マグネシウム製造
   装置。 ２ 前記電気炉の炉殻と隔壁板との間は、炉殻と
   それに対峙する隔壁板とを必要により１乃至２以
   上のブロツクに区劃してそれぞれのブロツクの炉
   殻に不活性ガス導入用導管を設けてなることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項記載の装置。 ３ 前記隔壁板を構成するマグネシウム蒸気不滲
   透用隔壁板は、金属板、緻密なアスベスト板、ホ
   ウロウ板、不滲透黒鉛板、炭素繊維強化セラミツ
   クス板の何れかであることを特徴とする特許請求
   の範囲第１、２項の何れかに記載の装置。