2023-108902 電気炉の操業方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023108902

(43)【公開日】2023-08-07

(54)【発明の名称】電気炉の操業方法

(51)【国際特許分類】

   C22B 5/02 20060101AFI20230731BHJP

   C22B 7/00 20060101ALI20230731BHJP

   B09B 5/00 20060101ALI20230731BHJP

   H01M 10/54 20060101ALI20230731BHJP

【ＦＩ】

C22B5/02

C22B7/00 C

B09B5/00 A

H01M10/54

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022010205

(22)【出願日】2022-01-26

(71)【出願人】

【識別番号】000183303

【氏名又は名称】住友金属鉱山株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100106002

【弁理士】

【氏名又は名称】正林 真之

(74)【代理人】

【識別番号】100120891

【弁理士】

【氏名又は名称】林 一好

(72)【発明者】

【氏名】前場 和也

【テーマコード（参考）】

4D004

4K001

5H031

【Ｆターム（参考）】

4D004AA23

4D004BA05

4D004CA04

4D004CA08

4D004CA29

4D004CB04

4D004CB13

4D004CB31

4D004CB32

4D004DA17

4K001AA07

4K001AA09

4K001AA19

4K001BA05

4K001BA22

4K001CA01

4K001CA02

4K001CA09

4K001DA05

4K001GA16

4K001GB12

5H031AA00

5H031BB09

5H031RR00

(57)【要約】

【課題】黒鉛電極を備えた傾転可能な電気炉の操業において、電気炉の傾転によるスラグの排出や黒鉛電極の交換を適切なタイミングで行うことができ、効率的な操業を可能にする方法を提供する。
【解決手段】本発明は、黒鉛電極を備え傾転可能に構成された電気炉を用いて、酸化された金属を含む原料を加熱し還元熔融する処理を行う電気炉の操業方法であって、その処理は、原料を電気炉に装入して還元熔融する時間帯Ａと、生成した熔体を電気炉内で保持する時間帯Ｂと、電気炉を傾転することで熔体に含まれるスラグを排出する時間帯Ｃと、からなる操業サイクルを有し、原料を還元熔融する時間帯Ａでの黒鉛電極の損耗速度と、電気炉内で熔体を保持する時間帯Ｂでの黒鉛電極の損耗速度とに基づき、黒鉛電極の残りの長さを推定することによって、時間帯Ｃでの電気炉の傾転によるスラグ排出の可否を判断する。
【選択図】なし

【特許請求の範囲】

【請求項1】

黒鉛電極を備え、傾転可能に構成された電気炉を用いて、酸化された金属を含む原料を加熱し還元熔融する処理を行う電気炉の操業方法であって、
前記処理は、前記原料を前記電気炉に装入して加熱し還元熔融する時間帯Ａと、還元熔融により生成した熔体を該電気炉内で保持する時間帯Ｂと、該電気炉を傾転することにより該熔体に含まれるスラグを排出する時間帯Ｃと、からなる操業サイクルを有し、
原料を還元熔融する前記時間帯Ａでの前記黒鉛電極の損耗速度と、電気炉内で熔体を保持する前記時間帯Ｂでの該黒鉛電極の損耗速度と、に基づき、該黒鉛電極の残りの長さを推定することによって、前記時間帯Ｃでの該電気炉の傾転によるスラグ排出の可否を判断する、
電気炉の操業方法。

【請求項2】

スラグを排出する前記時間帯Ｃにおいて該スラグを排出した後、
必要に応じて前記黒鉛電極を交換する、
請求項１に記載の電気炉の操業方法。

【請求項3】

前記電気炉の傾転によるスラグ排出が不可と判断した場合には、該電気炉からスラグを排出せずに、前記時間帯Ａに処理を移行する、
請求項１又は２に記載の電気炉の操業方法。

【請求項4】

前記黒鉛電極の損耗速度を、前記電気炉からの排ガスのドラフトで調整する、
請求項１乃至３のいずれかに記載の電気炉の操業方法。

【請求項5】

原料を還元熔融する前記時間帯Ａ、及び電気炉内で熔体を保持する前記時間帯Ｂのいずれか一方又はその両方では、前記黒鉛電極の長さに基づいて、操業可能時間を調整する、
請求項１乃至４のいずれかに記載の電気炉の操業方法。

【請求項6】

前記原料を還元熔融することにより生成した前記熔体に含まれるメタルを、前記時間帯Ａ、前記時間帯Ｂ、及び前記時間帯Ｃのいずれかの時間帯において、タッピングにより前記電気炉から排出する、
請求項１乃至５のいずれかに記載の電気炉の操業方法。

【請求項7】

前記原料は、廃リチウムイオン電池を含む、
請求項１乃至６のいずれかに記載の電気炉の操業方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電気炉の操業方法に関する。

【背景技術】

【0002】

例えば、電気炉を使用して有価金属を製造する操業において、電気炉に設けられている黒鉛電極（以下、単に「電極」ともいう）の消耗は大きい。短くなった電極を交換して操業を再開するタイプの電気炉では、電極の交換は半日から数日に一回の頻度で行われる。

【0003】

具体的に、上側に位置する電極と下側に位置する電極がニップルとよばれるオネジにより接続されている電極を例にすると、その電極の交換は、先ず、消耗した下側に位置する電極を回してニップルから外し、次に、新しい下側に位置すべき電極を用意してその電極の頂部に設けられているメネジに、ニップルを、下側に位置すべき電極を回転させながら入れて接続し、設置する。

【0004】

一方で、電気炉を傾転することで炉内に生成した熔体に含まれるスラグを排出する電気炉にあっては、電極がある程度損耗して短くなってからでないと、構造的に傾転させることができず、熔体を排出することはできない。

【0005】

そのため、作業頻度の多い電極の交換をどのタイミングで行うか、また、接続する電極の長さをどの程度にするかが、効率的に有価金属を製造するうえで重要な要素となる。

【0006】

特許文献１では、アーク電気炉において、中心軸に沿って冷却通路を備える非消耗電極の下端にニップルを介して黒鉛質の消耗電極を接続した複合電極に電流を通電して精錬する際に、黒鉛質の非消耗電極にタール若しくはピッチを含侵し、その含浸状態のままで再焼成せずに非消耗電極となし、その下端に黒鉛質の中実のニップルを介して黒鉛質の消耗電極を接続して、消耗電極の交換のみを繰り返しつつ、精錬することを特徴とする電気アーク製錬方法についての技術が開示されている。しかしながら、炉内のスラグ等の熔体の排出を、炉体を傾転して排出するにあたって、その電極の交換のタイミングに合せることについては開示されていない。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特開昭６３－２１３２８８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

本発明は、このような実情に鑑みて提案されたもので、黒鉛電極を備えた傾転可能な電気炉の操業において、電気炉の傾転によるスラグの排出や黒鉛電極の交換を適切なタイミングで行うことができ、効率的な操業を可能にする方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明者は、上述した課題を解決するために鋭意検討を重ねた。その結果、原料を還元熔融する時間帯での黒鉛電極の損耗速度と、電気炉内で熔体を保持する時間帯Ｂでの黒鉛電極の損耗速度と、に基づき、その黒鉛電極の残りの長さを推定することによって、電気炉の傾転によるスラグ排出の可否を判断することで、効率的な操業を可能にすることを見出し、本発明を完成するに至った。

【0010】

（１）本発明の第１の発明は、黒鉛電極を備え、傾転可能に構成された電気炉を用いて、酸化された金属を含む原料を加熱し還元熔融する処理を行う電気炉の操業方法であって、前記処理は、前記原料を前記電気炉に装入して加熱し還元熔融する時間帯Ａと、還元熔融により生成した熔体を該電気炉内で保持する時間帯Ｂと、該電気炉を傾転することにより該熔体に含まれるスラグを排出する時間帯Ｃと、からなる操業サイクルを有し、原料を還元熔融する前記時間帯Ａでの前記黒鉛電極の損耗速度と、電気炉内で熔体を保持する前記時間帯Ｂでの該黒鉛電極の損耗速度と、に基づき、該黒鉛電極の残りの長さを推定することによって、前記時間帯Ｃでの該電気炉の傾転によるスラグ排出の可否を判断する、電気炉の操業方法である。

【0011】

（２）本発明の第２の発明は、第１の発明において、スラグを排出する前記時間帯Ｃにおいて該スラグを排出した後、必要に応じて前記黒鉛電極を交換する、電気炉の操業方法である。

【0012】

（３）本発明の第３の発明は、第１又は第２の発明において、前記電気炉の傾転によるスラグ排出が不可と判断した場合には、該電気炉からスラグを排出せずに、前記時間帯Ａに処理を移行する、電気炉の操業方法である。

【0013】

（４）本発明の第４の発明は、第１乃至第３のいずれかの発明において、前記黒鉛電極の損耗速度を、前記電気炉からの排ガスのドラフトで調整する、電気炉の操業方法である。

【0014】

（５）本発明の第５の発明は、第１乃至第４のいずれかの発明において、原料を還元熔融する前記時間帯Ａ、及び電気炉内で熔体を保持する前記時間帯Ｂのいずれか一方又はその両方では、前記黒鉛電極の長さに基づいて、操業可能時間を調整する、電気炉の操業方法である。

【0015】

（６）本発明の第６の発明は、第１乃至第５のいずれかの発明において、前記原料を還元熔融することにより生成した前記熔体に含まれるメタルを、前記時間帯Ａ、前記時間帯Ｂ、及び前記時間帯Ｃのいずれかの時間帯において、タッピングにより前記電気炉から排出する、電気炉の操業方法である。

【0016】

（７）本発明の第７の発明は、第１乃至第６のいずれかの発明において、前記原料は、廃リチウムイオン電池を含む、電気炉の操業方法である。

【発明の効果】

【0017】

本発明によれば、黒鉛電極を備えた傾転可能な電気炉の操業において、電気炉の傾転によるスラグの排出や黒鉛電極の交換を適切なタイミングで行うことができ、効率的な操業を可能にする方法を提供する。

【発明を実施するための形態】

【0018】

以下、本発明の具体的な実施形態（以下、「本実施の形態」という）について説明する。なお、本発明は、以下の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲において種々の変更が可能である。

【0019】

本実施の形態に係る電気炉の操業方法は、黒鉛電極を備え、傾転可能に構成された電気炉を用いて、酸化された金属を含む原料を加熱し還元熔融する処理を行う電気炉の操業方法である。

【0020】

この操業方法では、電気炉において、酸化された金属を含む原料を加熱して還元熔融することで、その原料に含まれる有価金属から構成されるメタルと、不純物成分から構成されるスラグとからなる混合熔体を生成させ、その熔体で保持することで、比重の小さなスラグと比重の大きなメタルを上下の層に分離する。そして、分離したスラグについては、電気炉の傾転することによって排出して回収する。また、下層にある有価金属を含むメタルについては、電気炉の下部に設けられるタップホール（メタルホール）からタッピングの操作を行って排出することで回収することができる。

【0021】

具体的に、本実施の形態に係る電気炉の操業方法は、還元熔融する処理において、原料を電気炉に装入して加熱し還元熔融する時間帯Ａと、還元熔融により生成した熔体を電気炉内で保持する時間帯Ｂと、電気炉を傾転することにより熔体に含まれるスラグを排出する時間帯Ｃと、からなる操業サイクルを有する。

【0022】

そして、原料を還元熔融する時間帯Ａでの黒鉛電極の損耗速度と、電気炉内で熔体を保持する時間帯Ｂでの黒鉛電極の損耗速度と、に基づき、その黒鉛電極の残りの長さを推定することによって、時間帯Ｃでの電気炉の傾転によるスラグ排出の可否を判断する、ことを特徴としている。

【0023】

原料としては、特に限定されないが、ニッケルやコバルトを酸化物として含有する廃リチウムイオン電池を含むものが挙げられる。電気炉の操業方法では、例えば廃リチウムイオン電池を含む原料を電気炉に装入して加熱し還元熔融することで、その原料に含まれるニッケルやコバルト、銅等の有価金属から構成されるメタル（合金）と、不純物成分により構成されるスラグとからなる熔体（熔融物）を生成することができる。

【0024】

廃リチウムイオン電池は、ニッケルやコバルトを酸化物として含有するため、還元熔融処理する際には、操業温度が１５００℃以上１６００℃以下と極めて高温になることと相まって、黒鉛電極の損耗が大きくなる。この点において、本実施の形態に係る操業方法を適用することで、効率よくかつ効果的に、スラグを分離して有価金属から構成されるメタル（合金）を回収する操業を行うことが可能となる。

【0025】

具体的に、電気炉にて原料を還元熔融する処理においては、上述したように、原料を電気炉に装入して加熱し還元熔融する時間帯（時間帯Ａ）と、還元熔融により生成した熔体を電気炉内で保持する時間帯（時間帯Ｂ）と、電気炉を傾転することにより熔体に含まれるスラグを排出する時間帯（時間帯Ｃ）と、の３つの時間帯がある。電気炉においては、この３つの時間帯をサイクル（「操業サイクル」ともいう）として操業が行われる。

【0026】

なお、電気炉からのスラグの排出は、詳しくは後述するように、上記した時間帯Ｃにおいて行う。一方で、電気炉からのメタルのタッピングによる排出は、上記した、時間帯Ａ、時間帯Ｂ、及び時間帯Ｃのいずれかの時間帯において行う。

【0027】

（時間帯Ａ）
原料を電気炉に装入して加熱し還元熔融する時間帯Ａでは、電気炉の上部に位置する投原管より原料を装入し、黒鉛電極に電流を印加し原料を加熱することによって還元熔融し、熔体とする。黒鉛電極を備える電気炉としては、例えば、三相交流式電気炉の一つであるサブマージドアーク炉を挙げることができる。

【0028】

サブマージドアーク炉では、複数の電極が被加熱物である原料中に埋没（サブマージ）しており、アーク放電による加熱とともにジュール熱（電気抵抗熱）を利用する。電極が被加熱物に覆われているため熱量の放出が少なく、また、粉塵の発生及び耐火物への熱損傷が少ないため粉塵処理のコスト及び耐火物交換のコストを下げることができる。

【0029】

また、原料を還元熔融するときの加熱温度（操業温度）としては、特に限定されず原料の種類に応じて適宜設定することが好ましい。例えば、１３００℃以上１６００℃以下とすることができる。なお、加熱温度が高温であるほど、黒鉛電極の損耗は大きくなる。

【0030】

（時間帯Ｂ）
還元熔融により生成した熔体を電気炉内で保持する時間帯Ｂでは、時間帯Ａでの原料の還元熔融により生じた熔体を保持（セトリング）する。生成した熔体は、有価金属により構成されるメタルと、主に不純物成分から構成されるスラグとの混合熔体である。メタルとスラグとは、比重が異なる。メタルに比べて比重の小さいスラグは、メタルの上部に集まるようになる。したがって、時間帯Ｂにおいて、生成した熔体を電気炉内で所定の時間保持することで、比重分離により容易にメタルとスラグとを分離することができる。

【0031】

なお、上述のように、スラグはメタルに比べて比重が小さいため、比重分離によって熔体の上層にスラグ層が形成される。また、そのスラグ層の下層としてメタル（合金）層が形成される。

【0032】

（時間帯Ｃ）
スラグを排出する時間帯Ｃでは、時間帯Ｂでのセトリングにより形成されたスラグ層を構成するスラグを電気炉から排出する。このとき、スラグの排出は、傾転機構が設けられている電気炉を傾転させることによって行う。電気炉を所定の方向に傾けることで、その電気炉の上部から熔融状態のスラグを流出させる。

【0033】

電気炉の傾転機構としては、電気炉本体を傾けてその上部からスラグを流出させることができれば、特に限定されない。ただし、一般的に、電気炉と、その上部から垂下される黒鉛電極とは別体により構成されており、傾転機構により電気炉を傾転させるときには黒鉛電極は傾転しない。そのため、黒鉛電極の長さ（残りの長さ）によっては、その黒鉛電極が電気炉の傾転に際して物理的な障害になることがあり、還元熔融後の黒鉛電極が所定の長さ以上の長さを残している場合には、電気炉を傾転させることができず、すなわちスラグを排出させることができない場合がある。

【0034】

ここで、電気炉に備えられている黒鉛電極の損耗については、還元熔融する時間帯Ａの方が、熔体を保持する時間帯Ｂよりも、はるかに損耗速度が大きい。また、還元熔融する時間帯Ａにおける黒鉛電極の損耗は非常に大きい。そのため、頻繁に、黒鉛電極を交換する必要がある。一方で、上述した操業サイクルの最後の時間帯であるスラグを排出する時間帯Ｃでは、上述のようにスラグ排出のために電気炉を傾転させるが、傾転に際して黒鉛電極が物理的な障害とならないように、所定の長さまで黒鉛電極が短くなっている必要がある。

【0035】

そこで、本実施の形態に係る操業方法では、黒鉛電極の残りの長さ（「残寸」ともいう）を推定し、その推定結果によって、時間帯Ｃでの電気炉の傾転によるスラグ排出の可否を判断するようにする。

【0036】

例えば、推定した黒鉛電極の残寸が、電気炉を傾転可能な長さ以下となる場合には、スラグ排出が可能（可）であると判断し、電気炉を傾転させることによってスラグ排出を実行する。一方で、推定した黒鉛電極の残寸が、電気炉を傾転可能な長さよりも長く、傾転に際して黒鉛電極が物理的な障害になる場合には、スラグ排出が不可（否）であると判断する。そして、スラグ排出が不可の場合には、電気炉からのスラグ排出の操作をスキップして、原料（新たな原料）を還元熔融する時間帯Ａに操業サイクルを移行する。

【0037】

また、黒鉛電極の残寸の推定結果によって、時間帯Ｃでのスラグ排出の可否を判断するとともに、電気炉の傾転によるスラグ排出が可能な具体的なタイミングを判断するようにしてもよい。例えば、スラグ排出が不可であると判断したときには、その黒鉛電極の残寸の推定結果から、スラグ排出が可能なタイミング、すなわち、あとＮ回の操業サイクルを実行した後に排出するといったようにタイミングを見積もる。

【0038】

このように、本実施の形態に係る方法によれば、黒鉛電極の残寸を推定することによって時間帯Ｃでの電気炉の傾転によるスラグ排出の可否を判断することで、遅滞なく効率的に電気炉操業を行うことが可能となる。

【0039】

また、黒鉛電極の交換については、電気炉の傾転によるスラグ排出の可否判断に基づいて、スラグを排出する時間帯Ｃにおいてスラグ排出を行った後、すなわち、スラグ排出が可能であると判断して電気炉の傾転によりスラグを排出させた後のタイミングにて行うようにする。これにより、黒鉛電極の交換操作を、黒鉛電極の残寸が交換が必要となる残寸に丁度一致する適切なタイミングで行うことができ、無用な交換操作による操業効率の低下を効果的に防ぐことができる。

【0040】

なお、黒鉛電極の交換は、電極として有効に機能して、電気炉内に装入した原料を加熱して還元熔融できる、言い換えると操業可能である限りにおいて、複数回の操業サイクルの終了後に行うようにしてもよい。

【0041】

さて、一般的な電気炉の操業においては、排ガスのドラフトを強くすると、電気炉に装入した原料の排ガスへの分配が増加する、あるいは、フリーエアーの増加に伴って黒鉛電極の損耗が加速される、等のデメリットが生じる。ところが、上述したように、所定の長さまで黒鉛電極が短くならなければ、電気炉を傾転させてスラグを排出することができない。このことは、電気炉の容量にも依存するが、原料を電気炉に装入して還元熔融する時間帯Ａと、生成した熔体を電気炉内で保持する時間帯Ｂと、スラグを排出する時間帯Ｃからなる操業サイクルが途中で止まってしまうことを意味している。すなわち、操業効率が著しく低下する。

【0042】

また、操業サイクルを止めないために、例えば、スラグを排出する時間帯Ｃの前の時間帯Ｂの操業時間（セトリング時間）を延長して、黒鉛電極の長さが電気炉の傾転における物理的な障害とならない長さとなるまで黒鉛電極を損耗させるといった措置が考えられるが、操業予定の変更を要し、また操業効率を低下させる可能性がある。

【0043】

そこで、操業サイクルにおいて、スラグを排出する時間帯Ｃに合わせ、電気炉からの排ガスのドラフトを調整することによって、意図的に、黒鉛電極の損耗を加速するよう制御してもよい。このように、黒鉛電極の残寸を推定するにあたって、その黒鉛電極の損耗速度を、電気炉からの排ガスのドラフトで調整する。

【0044】

これにより、スラグを排出する時間帯Ｃとなったときに、黒鉛電極の長さを、電気炉を傾転させることのできる長さに効率的に調整することができ、電気炉内でのスラグの長時間に亘る滞留や、それに伴う操業効率の低下を効果的に防ぐことができる。

【0045】

また、原料を還元熔融する時間帯Ａ、及び生成した熔体を電気炉内で保持する時間帯Ｂのいずれか一方又はその両方では、黒鉛電極の長さに基づいて、各時間帯における操業可能時間を調整するようにしてもよい。

【0046】

具体的には、操業サイクルにおける、原料を還元熔融する時間帯Ａと、生成した熔体を保持する時間帯Ｂでの処理を開始するにあたり、そのときの黒鉛電極の長さ（残寸）と、各時間帯での処理の単位時間当たりにおける黒鉛電極の損耗速度とに基づいて、各時間帯での操業可能時間を調整し設定するようにしてもよい。

【0047】

このようにすることで、黒鉛電極の残寸により、スラグを排出する時間帯Ｃにて電気炉を傾転することに可否が生じるスラグの排出を円滑に行うことができるとともに、各時間帯での処理を円滑に行って有効な還元熔融の処理が可能になり、純度の高い有価金属の回収を可能にする。また、黒鉛電極の交換をより好ましいタイミングで行うこともできる。

【実施例0048】

以下、本発明の実施例を示してより具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に何ら限定されない。

【0049】

［実施例１］
廃リチウムイオン電池を含む原料を用い、その原料を電気炉に装入して加熱し還元熔融することによって、原料に含まれる有価金属から構成されるメタル（合金）と、不純物成分から構成されるスラグとを分離して回収する処理を行った。

【0050】

具体的には、廃リチウムイオン電池を含む原料に対して粉砕処理を施し、その後、篩分処理を行って、篩下の粉状の処理原料（粉状物）と、篩上の箔状の処理原料（箔状物）とを、混合しない状態で別々に準備した。

【0051】

熔融炉として電極先端に定形である長さ１２００ｍｍの黒鉛電極が接続された三相交流式電気炉の一つであるサブマージドアーク炉を用い、原料に対して還元熔融の処理を施す電気炉操業を行った。

【0052】

電気炉操業では、先ず予熱操業を行い、その最後で、長さ１０００ｍｍの黒鉛電極に交換した。その後、定常操業として、その炉内に、１時間当たり合計３０ｋｇ（粉状の処理原料２４ｋｇ、箔状の処理原料６ｋｇ）の装入速度で３時間に亘って原料を計９０ｋｇ装入し、還元熔融処理に付した。なお、この処理の時間帯を、操業サイクルにおける「原料を還元熔融する時間帯Ａ」とした。原料としては箔状の処理原料と粉状の処理原料とを用い、それぞれを電極側方に設けられている装入口から装入した。原料を還元熔融する時間帯Ａでの黒鉛電極の損耗速度は３０ｍｍ／ｈであった。この時間帯Ａにおける操業を３時間に亘って繰り返し行いながら行った。

【0053】

次に、生成した還元熔融物（熔体）をスラグ（スラグ層）とメタル（メタル層）とに分離するために、電気炉内で熔体を保持した。なお、この処理の時間帯を、操業サイクルにおける「生成した熔体を保持する時間帯Ｂ」とし、保持時間を４時間とした。生成した熔体を保持する時間帯Ｂでの黒鉛電極の損耗速度は１５ｍｍ／ｈであった。

【0054】

その後、原料を還元熔融する時間帯Ａと生成した熔体を保持する時間帯Ｂでの処理を再度行い、次に、サブマージドアーク炉を傾転することによってスラグを排出した。なお、この処理の時間帯を、操業サイクルにおける「スラグを排出する時間帯Ｃ」とした。

【0055】

実施例１では、上述した操業サイクルにおいて、原料を還元熔融する時間帯Ａでの黒鉛電極の損耗速度と、電気炉内で熔体を保持する時間帯Ｂでの黒鉛電極の損耗速度と、に基づいて、黒鉛電極の残りの長さ（残寸）を７００ｍｍと推定し、これにより、スラグを排出する時間帯Ｃでの電気炉の傾転によるスラグ排出の可否を判断し、その結果「可能」であると判断して操作を実行した。また、黒鉛電極の残寸を７００ｍｍと推定したことから、スラグを電気炉から排出した後、長さ１０００ｍｍの新しい黒鉛電極に交換した。

【0056】

なお、通電の間、制御盤の値を確認しながら黒鉛電極の損耗値を確認して、各時間帯における電極の損耗速度を測定した。また、サブマージドアーク炉の排ガスを吸引するダクトに設けられているマノメーターの値が１５０～２５０Ｐａの範囲内となるように、排ガスのドラフトを調整した。

【0057】

このような操業の結果、原料の熔解量は１２．８ｋｇ／ｈとなった。また、スラグ排出の操作と黒鉛電極の交換操作は、１時間の時間内で行うことができた。なお、スラグ層の下層に形成されたメタルは、サブマージドアーク炉を傾転する前の保持時間終了直後に、タッピングにより排出した。

【0058】

［比較例１］
比較例１では、損耗速度に基づく黒鉛電極の残寸の推定や、その推定結果によって電気炉の傾転によるスラグ排出の可否の判断をせずに定常操業を行った。

【0059】

具体的には、定常操業として、定形長さの１２００ｍｍの黒鉛電極が取り付けられ、１時間当たり３０ｋｇの装入速度で３時間に亘って原料を電気炉内に装入し、還元熔融処理に付した。次に、生成した熔体を電気炉内で４時間に亘り保持した。このような操作を再度行った後、黒鉛電極の残寸が、スラグ排出のために電気炉を傾転可能となるまで、合わせて２７時間の通電した後、サブマージドアーク炉を傾転してスラグを排出した。また、スラグを排出した後、黒鉛電極の交換作業を行った。なお、交換時の電極の残寸は７００ｍｍであった。

【0060】

このような操業の結果、原料の熔解量は６．６ｋｇ／ｈとなり、実施例１に比べておよそ半分程度の処理量となった。すなわち、実施例１に比べて操業効率が低下したことを意味する。