JP2021084092A - 副生成物の処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】常温のスラグやダスト等の副生成物を加熱溶融させ、金属分と酸化物成分とを有用な材料として分離するとともに、加熱炉を効率的に運用できる副生成物の処理方法を提供する。【解決手段】金属製造工程で発生する副生成物を加熱して副生成物を金属と酸化物とに分離する副生成物の処理方法であって、副生成物は、スラグ、ダスト、スラッジおよび使用後耐火物から選ばれる１種以上であり、副生成物は、電気炉を用いて１５００℃以上に加熱された後に別の容器に排出され、容器内で金属アルミニウムおよび金属シリコンから選ばれる１種以上と混合されて金属と酸化物に分離し、酸化物の化学組成は、ＣａＯ：１７質量％以上５９質量％以下、ＳｉＯ２：１７質量％以上５３質量％以下、Ａｌ２Ｏ３：５質量％以上４５質量％以下、ＭｇＯ：２質量％以上２０質量％以下、塩基度（ＣａＯ／ＳｉＯ２）：０．７以上２．０以下である。【選択図】なし

Description

本発明は、金属製造工程で発生する副生成物の処理方法に関する。

金属精錬工程では、原料中の不純物を高温で金属分と分離するため、大量のスラグ、ダストが発生する。また、金属精錬工程では高温の金属、スラグを保持する容器が必要であり、これら容器に使用される耐火物は経時劣化に伴い廃棄され使用済み耐火物となる。さらに、金属精錬工程で製造された鉄鋼スラブや各種金属のインゴットを、製品へ加工するにあたり、適宜圧延、加工、表面処理等が行われるが、その際に使用された水、油には金属酸化物が含まれこれを分離したスラッジが発生する。その他に、石炭火力発電所等では燃料中の灰分が燃焼後に残り、フライアッシュとして回収されている。

金属製造工程で発生するスラグ、ダスト、使用済み耐火物、スラッジ等の副生成物は、いずれもＳｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３、ＣａＯ、ＭｇＯ等の金属酸化物を主成分としており、砕石やコンクリート原料として利用することが期待される。しかしながら、これらの副生成物は、その組成に応じて、例えば、ＣａＯやＭｇＯが多いものは経時的に膨張や粉化が生じたり、微小ながら金属成分が溶出する可能性のあるものがあり、有効利用できていないものも少なくなかった。

このような問題に対し、特許文献１には、溶融状態の製鋼スラグにＳｉＯ_２含有物質と還元材とを添加し、還元材の一部または全部として、特殊な条件に適合した廃プラスチックを使用して溶融改質する技術が開示されている。特許文献１には、具体的な手段として、溶滓鍋中に保持された溶融転炉スラグに、浸漬ランスからＳｉＯ_２含有物質と酸素を吹き込むと共に、還元用物質を吹込むことが開示されている。

特開２００９−１１４０２３号公報

特許文献１に開示された技術は、溶融製鋼スラグに適用するものであるが、金属精錬工程において発生するスラグは、生成直後は溶融しているものの経時的に冷却されて固体状態になっているものがほとんどであり、特許文献１に開示される技術を有効に実施できる機会はあまりない。さらには、金属精錬工程において発生するダストは、固体状態で生成されるので、特許文献１に開示される技術では処理できない。

本発明は、このような従来技術の問題点を鑑みてなされたものであり、その目的は、常温のスラグやダスト等の副生成物を加熱溶融させ、金属分と酸化物成分とを有用な材料として分離するとともに、加熱溶融するための加熱炉を効率的に運用できる副生成物の処理方法を提供することである。

上記課題を解決するための手段は、以下の通りである。
（１）金属製造工程で発生する副生成物を加熱して前記副生成物を金属と酸化物とに分離する副生成物の処理方法であって、前記副生成物は、スラグ、ダスト、スラッジおよび使用後耐火物から選ばれる１種以上であり、前記副生成物は、電気炉を用いて１５００℃以上に加熱された後に別の容器に排出され、該容器内で金属アルミニウムおよび金属シリコンから選ばれる１種以上と混合されて金属と酸化物に分離され、前記酸化物の化学組成は、ＣａＯ：１７質量％以上５９質量％以下、ＳｉＯ_２：１７質量％以上５３質量％以下、Ａｌ_２Ｏ_３：５質量％以上４５質量％以下_、ＭｇＯ：２質量％以上２０質量％以下、塩基度（ＣａＯ／ＳｉＯ_２）：０．７以上２．０以下である、副生成物の処理方法。
（２）前記副生成物は、金属および遊離炭素から選ばれる１種以上を合計で１質量％以上含有し、前記電気炉は抵抗加熱式電気炉である、（１）に記載の副生成物の処理方法。
（３）前記塩基度（ＣａＯ／ＳｉＯ_２）は０．７以上１．６以下である、（１）または（２）に記載の副生成物の処理方法。
（４）前記副生成物が別の容器に排出される際に、金属アルミニウムおよび金属シリコンから選ばれる１種以上が、予め別の容器内に投入され、もしくは前記排出と同時に容器内へ投入されて、前記副生成物に混合される、（１）から（３）のいずれか１つに記載の副生成物の処理方法。
（５）前記副生成物が別の容器に排出された後に、金属アルミニウムおよび金属シリコンから選ばれる１種以上が前記副生成物に投入されて混合される、（１）から（３）のいずれか１つに記載の副生成物の処理方法。
（６）前記スラグおよび使用後耐火物は還元材を含有する、（１）から（５）のいずれか１つに記載の副生成物の処理方法。
（７）前記酸化物の化学組成を目標の範囲に調整するために、フライアッシュ、砂および砂利から選ばれる１種以上を前記副生成物に混合し、前記電気炉を用いて１５００℃以上に加熱する（１）から（６）のいずれか１つに記載の副生成物の処理方法。

本発明に係る副生成物の処理方法の実施により、加熱炉を効率的に運用しつつ、常温のスラグやダスト等の副生成物を、路盤材やコンクリート等の骨材に利用できる有用な酸化物と、製鉄原料に利用できる有用な金属とに分離できる。

本発明者らは、金属製錬または精錬工程（特に、鉄鋼精錬工程）において発生する副生成物であるスラグ、ダスト、スラッジおよび使用後耐火物には、金属または遊離炭素の何れかあるいは両方を含むものがあることに着目した。副生成物に金属または遊離炭素が含まれていれば、例えば、抵抗加熱式電気炉を用いて副生成物に通電することで発熱させ、常温の副生物であっても部分的に溶融させ、さらに通電することでこれらを全体的に溶融させることができる。あるいは、アーク炉であればアーク熱により副生成物を溶融させることができる。その後、溶融させた副生成物を別の容器に移してスラグやダスト等の副生成物を金属と酸化物に分離させることで、加熱炉を効率的に運用しつつ金属製造工程で発生する副生成物を金属と酸化物とに分離できることを見出して本発明に想到した。以下、発明の実施形態を通じて本発明を説明する。

本実施形態に係る副生成物の処理方法では、電気炉を用いて、副生成物を１５００℃以上に加熱する。副生成物を１５００℃以上に加熱することで、副生成物を溶融させ、且つ、その後、副生成物を別の容器に移したとしても溶融状態を維持できる。一方、加熱温度が１５００℃未満であると、副生成物を別の容器に移した場合に溶融状態を維持できない場合があり、副生成物を酸化物と金属とに十分に分離できず酸化物に残留する金属が多くなる。

酸化物の温度が高いほど粘度が低減し、酸化物と金属との分離が容易となるので、副生成物の加熱温度の上限は特に定めなくてよいが、２０００℃程度まで上げても問題はない。副生成物の加熱には投入できるエネルギーが大きく、温度制御が容易である電気炉を用いることが好ましい。電気炉としては、抵抗加熱式電気炉、アーク炉、誘導加熱式電気炉等種々のものが使用できる。アーク炉や誘導加熱式電気炉を用いる場合は、副生成物に溶銑等の溶融金属や金属スクラップ等を加えて処理することもできる。

これら電気炉の中でも抵抗加熱式電気炉を用いることが好ましい。例えば、アーク炉では電極間でアーク放電を行い、そのアーク放電により生じる熱を副生物へ伝熱させて溶融させる必要がある。これに対して、副生成物であるスラグ、ダスト等に金属または遊離炭素が合計で１質量％以上含まれていれば、抵抗加熱式電気炉を用いることで、この金属や遊離炭素中を電気が流れて抵抗発熱し、この熱が直接副生成物に伝熱するので副生成物への伝熱が効率的に行われる。このため、アーク炉で加熱する場合に比べて、五分の一程度の時間で所定温度まで副生成物を昇温させることができる。実施形態における副生成物は、金属製造工程で発生するスラグ、ダスト、スラッジおよび使用後耐火物から選ばれる１種以上である。以後の説明では、電気炉として抵抗加熱式電気炉を用い、副生成物としてスラグおよびダストを用いたとして説明する。

副生成物であるスラグやダストを抵抗加熱式電気炉内に装入する。スラグおよびダストが堆積した炉内に電極を差し込み、電圧を印加する。このとき、スラグおよびダストに金属および遊離炭素が合計で１質量％以上存在することでスラグやダストに部分的に電流が流れ、これにより抵抗熱が発生してスラグやダストが昇温する。

スラグやダストの主成分は金属酸化物なので、溶融状態では電気伝導性を有する。このため、昇温によりスラグやダスト自体が溶融するようになると、流れる電流の量も増加する。これにより発熱量も増加していき、炉内に装入したスラグやダストは１５００℃以上に加熱され、スラグやダストは全体的に溶融する。

スラグおよびダストが抵抗加熱式電気炉で溶融された後、溶融状態のスラグおよびダストは抵抗加熱式電気炉から別の容器に排出される。スラグおよびダストは抵抗式加熱炉で１５００℃以上に加熱されているので、抵抗式加熱式電気炉から別の容器に排出したとしてもスラグおよびダストの溶融状態が維持される。また、スラグやダストに含まれる鉄や銅、ニッケル等の金属分も溶融して凝集するので、別の容器においてスラグおよびダストを金属と酸化物とに分離できる。別の容器とは、例えば、排滓鍋である。

溶融状態のスラグおよびダストは抵抗加熱式電気炉から別の容器に排出する際に、金属アルミニウムおよび金属シリコンから選ばれる１種以上を溶融状態のスラグおよびダストと混合することで、別の容器の内部で溶融状態のスラグおよびダスト中の未還元の酸化鉄や酸化ニッケル、酸化マンガン、酸化クロムといった金属酸化物を還元して、金属の回収量を増やすことができる。

金属アルミニウムおよび金属シリコンから選ばれる１種以上を予め別の容器内に投入しておき、そこへ溶融状態のスラグおよびダストを排出させてもよい。これにより、溶融状態のスラグおよびダストが当該容器内に排出されて流動する時に、金属アルミニウムや金属シリコンを巻き込ませ、これにより、溶融状態のスラグおよびダスト中に金属アルミニウムや金属シリコンを分散させることができる。

また、溶融状態のスラグおよびダストを別の容器内へ排出する際に、金属アルミニウム、および金属シリコンから選ばれる１種以上を、当該別の容器内へ一緒に投入して、両者を混合、撹拌してもよい。また、溶融状態のスラグおよびダストを別の容器内へ投入した後に、別の容器内へ金属アルミニウム、および金属シリコンから選ばれる１種以上を投入して、混合、撹拌してもよい。この場合、混合、撹拌の手段として、インペラを用いて機械的に混合、撹拌できる。または、別の容器の底部に羽口を設けておき、窒素ガスやアルゴンガス等のガスを羽口から吹込み、上昇するガスにより混合、撹拌してもよい。

本実施形態に係る副生成物の処理方法では、酸化物の化学組成をＣａＯ：１７質量％以上５９質量％以下、ＳｉＯ_２：１７質量％以上５３質量％以下、Ａｌ_２Ｏ_３：５質量％以上４５質量％以下_、ＭｇＯ：２質量％以上２０質量％以下、塩基度（ＣａＯ／ＳｉＯ_２）：０．７以上２．０以下にしている。酸化物の化学組成を上記範囲とすることで、溶融酸化物の粘性が溶融金属と分離するのに好ましい範囲となり、副生成物に含まれる金属と酸化物との分離が容易となる。さらに、酸化物の化学組成を上記範囲とすることで、酸化物の水和膨張も抑制され、路盤材やコンクリート等の骨材にも利用できる有用な材料となる。一方、酸化物の塩基度（ＣａＯ／ＳｉＯ_２）が２．０より高くなると、溶融酸化物の粘度が高くなって金属と酸化物とが分離しづらくなり、分離後に酸化物に混入する金属が多くなる。また、酸化物の塩基度（ＣａＯ／ＳｉＯ_２）が２．０より高くなったり、ＭｇＯが２０質量％より多くなると、酸化物からｆ−ＣａＯやｆ−ＭｇＯが析出しやすくなり、水和膨張が生じる。

酸化物の塩基度（ＣａＯ／ＳｉＯ_２）は、０．７以上１．６以下であることが好ましい。酸化物の塩基度度（ＣａＯ／ＳｉＯ_２）を、０．７以上１．６以下にすることで溶融酸化物の粘度が低くなり、金属と酸化物とがさらに分離し易くなる。さらに、酸化物の冷却過程における酸化物の体積変化や、酸化物からのｆ−ＣａＯおよびｆ−ＭｇＯの析出が抑制され、これにより、酸化物の粉化を抑制でき、水和膨張をさらに抑制できる。一方、酸化物の塩基度（ＣａＯ／ＳｉＯ_２）が１．６より高くなると、酸化物の冷却過程での２ＣａＯ・ＳｉＯ_２の結晶転移（α’型またはβ型からγ型への転移）によって体積が変化しはじめ、これにより、酸化物が粉化するので好ましくない。

さらに、酸化物の化学組成はＣａＯ、ＳｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３、ＭｇＯの合計が８０質量％以上であることが好ましい。ＣａＯ、ＳｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３、ＭｇＯの合計が８０質量％以上であることは、酸化物に含まれるＦｅＯ、Ｆｅ_２Ｏ_３およびＣｒ_２Ｏ_３が少ないことを意味する。上記化学組成を満足することで、副生成物に含まれる金属分の多くを金属として分離・回収できることがわかる。

酸化物の化学組成は、抵抗加熱式電気炉に装入するスラグ、ダスト、スラッジおよび使用後耐火物の化学組成を予め確認しておき、装入するスラグ、ダスト、スラッジおよび使用後耐火物の割合を調整することで制御できる。また、酸化物の化学組成を調整する原料として、フライアッシュ、砂および砂利から選ばれる１種以上を更に加えてもよく、これらを加えることで酸化物の化学組成、特に、酸化物の塩基度が適正な範囲になるように制御できる。

ここで、ダストには、酸化物の塩基度をあげつつ回収する粒径を大きくして回収し易くする効果があるものがある。スラッジには、酸化物の塩基後を上げつつ還元を行う効果があるものがある。使用後耐火物には、酸化物の塩基度を下げつつ還元を行う効果があるものがある。フライアッシュ、砂、砂利は酸化物の塩基度を下げる効果があるものがある。これらの効果を考慮しながら、各原料の配合割合を調整しつつ酸化物の化学組成を上記範囲内に制御することで、ガラス化や膨張源を無くし、当該酸化物を路盤材やコンクリート等の骨材に利用できる有用な材料にできる。

また、金属アルミニウムおよび金属シリコンから選ばれる１種以上をスラグおよびダストに混合して金属酸化物の還元操作を別の容器内で行うようにすることで、抵抗加熱式電気炉は副生成物の溶融に専念し、金属分の還元、回収は主として別の容器内で行うことができるので、抵抗加熱式電気炉の稼働率を向上させることができ、本実施形態に係る副生成物の処理方法における副生成物の処理量が増加する。一方、抵抗加熱式電気炉で金属酸化物を還元すると、抵抗加熱式電気炉の耐火物の損耗が著しくなり、耐火物の補修までの間隔が短くなる。これにより、抵抗加熱式電気炉の稼働率が低下するので、本実施形態に係る副生成物の処理方法における副生成物の処理量が減少する。

また、抵抗加熱式電気炉への副生成物の装入は、低温で融液を生成するＦｅＯ、ＭｎＯ、Ａｌ_２Ｏ_３を含む原料を先に抵抗加熱式電気炉内に装入し、電圧を印加して溶融させた後に、順次他の原料を装入することが好ましい。これにより、高い効率で副生成物を全体的に溶融できる。さらに、最も低温で融液を生成する原料に加えて、原料全体の融点を低下させる原料を先に装入してもよい。

さらに、抵抗加熱式電気炉の炉壁耐火物保護のために、装入した副生成物の全てを溶解するのではなく、炉壁近傍の副生成物は溶解しないように操業してもよい。例えば、副生成物の全てが溶解しないように抵抗加熱式電気炉の電極を中心に寄せて操業してもよい。このように、炉壁近傍の副生成物は溶解しないように操業することで、セルフライニング層を形成する耐火物の溶損が少なくなり、この結果、耐火物の補修までの間隔が長くなる。なお、副生成物の全量が溶解しないように操業する場合には、溶融した副生成物を別の容器に排出する際に、溶解していない部分が混合しないようにする。

以上説明したように、本実施形態に係る副生成物の処理方法では、副生成物中の酸化物が所定の化学成分になるようにスラグ、ダスト、スラッジおよび使用後耐火物から選ばれる１種以上を配合して抵抗加熱式電気炉に装入し、当該副生成物を１５００℃以上に加熱して、副生成物を溶融させる。その後、副生成物を別の容器に排出させ、当該別の容器で副生成物を酸化物と金属とに分離させる。これにより、抵抗加熱式電気炉の稼働率が向上し、本実施形態に係る副生成物の処理方法における副生成物の処理量を増やせる。さらに、副生成物を所定の化学成分の酸化物と金属とに分離できるので、常温の副生成物を路盤材やコンクリート等の骨材に利用できる有用な酸化物と、製鉄原料に利用できる有用な金属とに分離できる。

次に、本発明に係る副生成物の処理方法の実施例を説明する。まず、１００ｋＶＡの抵抗加熱式電気炉に常温の副生成物を２０ｋｇ装入し、当該副生成物に電極を差し込み、通電を開始した。電極間の副生成物の溶融が確認された後に原料を追装していき、２００ｋｇの副生成物を装入し、１５００℃以上の所定温度にした後に別の容器に排出し、当該容器で副生成物に金属アルミニウムまたは金属シリコンを加え、インペラを用いて１時間撹拌して、副生成物を金属と酸化物とに分離した。

副生成物である各原料の化学組成を表１に示す。表１中、製鋼スラグＢは、低温で融液を生成する原料である。フライアッシュや使用済耐火物は、原料全体の融点を低下させる原料である。また、Ｃｒ鉱石溶融還元炉スラグ、ＳＵＳダスト、冷延スラッジ、使用後耐火物およびフライアッシュは、還元材を含有する原料である。使用済耐火物に含まれる還元材は炭化ケイ素（ＳｉＣ）である。表１中の「＜０．１」は含有量が０．１質量％未満であることを示し、「＜１」は含有量が１質量％未満であることを示す。また、表１において、化学組成の和が１００に満たない材料があるが、この理由は、表１に示した原料が当該化学成分以外の他の成分を含むためである。

発明例１〜３６における各原料の配合割合を表２〜５に示す。同様に、比較例１〜１９における各原料の配合割合を表６、７に示す。表２〜７における金属アルミニウムおよび金属シリコンはいずれも還元材である。

発明例１〜３８における分離後の酸化物および金属の化学組成と酸化物と金属との分離状態を表８、表９に示す。同様に、比較例１〜１９における分離後の酸化物および金属の化学組成と、酸化物と金属との分離状態を表１０に示す。なお、本実施例では酸化物への金属の混入量が１０質量％以下である場合に分離が良好とし、表８〜１０の「分離」列に「〇」と記載した。一方、酸化物への金属の混入量が１０質量％より多い場合に分離が良好ではないとし、表８〜１０の「分離」列に「×」と記載した。また、表８〜１０の「＜１」は含有量が１質量％未満であることを意味する。

発明例１〜１１、３７、３８は、製鋼スラグＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄにダスト、スラッジ、使用後耐火物（耐火物屑Ａまたは耐火物屑Ｂ）、塩基度調整材（フライアッシュ）および還元材（金属アルミニウムまたは金属シリコン）を加えた発明例である。熱処理温度は１８００℃である。発明例１〜１１では、別の容器に排出させた後でも副生成物の温度が１４００℃となり、金属の混入量１０質量％以下で所定の化学成分の酸化物が分離回収でき、路盤材やコンクリート等の骨材として使用できる緻密な酸化物が得られた。また、発明例１〜１１では還元材（金属アルミニウムまたは金属シリコン）を加えているので、酸化物中のＦｅＯ＋Ｆｅ_２Ｏ_３濃度は２質量％以下、Ｃｒ_２Ｏ_３濃度は１質量％未満となり、酸化物中の金属を十分に回収することができた。なお、本実施例では塩基度調整材としてフライアッシュを用いたが、フライアッシュに代えて、砂、砂利を用いても同様の効果が得られる。

発明例１２〜２２は、Ｃｒ鉱石溶融還元炉スラグにダスト、スラッジ、使用後耐火物（耐火物屑Ａまたは耐火物屑Ｂ）、塩基度調整材（フライアッシュ）および還元材（金属アルミニウムまたは金属シリコン）を加えた発明例である。熱処理温度は１８００℃である。発明例１２〜２２においても、別の容器に排出させた後でも副生成物の温度が１４００℃となり、金属の混入量１０質量％以下で所定の化学成分の酸化物が分離回収でき、路盤材やコンクリート等の骨材として使用できる緻密な酸化物が得られた。また、発明例１２〜２２においても還元材（金属アルミニウムまたは金属シリコン）を加えているので、酸化物中のＦｅＯ＋Ｆｅ_２Ｏ_３濃度は１質量％以下、Ｃｒ_２Ｏ_３濃度は１質量％未満となり、酸化物中の金属を十分に回収することができた。

発明例２３〜３３は、銅スラグにダスト、スラッジ、使用後耐火物（耐火物屑Ａまたは耐火物屑Ｂ）、塩基度調整材（フライアッシュ）、還元材（金属アルミニウムまたは金属シリコン）を加えた発明例である。熱処理温度は１８００℃である。発明例２３〜３３においても、別の容器に排出させた後でも副生成物の温度が１４００℃となり、金属の混入量１０質量％以下で所定の化学成分の酸化物が分離回収でき、路盤材やコンクリート等の骨材として使用できる緻密な酸化物が得られた。また、発明例２３〜３３においても還元材（金属アルミニウムまたは金属シリコン）を加えているので、酸化物中のＦｅＯ＋Ｆｅ_２Ｏ_３濃度は２質量％以下、Ｃｒ_２Ｏ_３濃度は１質量％未満となり、酸化物中の金属を十分に回収することができた。

発明例３４〜３６は、発明例２、１６、２８と同じの原料配合であって、熱処理温度を１６００℃とした発明例である。発明例３４〜３６においても金属の混入量１０質量％以下で所定の化学成分の酸化物が分離回収でき、路盤材やコンクリート等の骨材として使用できる緻密な酸化物が得られた。

比較例１〜５は、製鋼スラグＡ、Ｂにスラッジ、使用済耐火物（耐火物屑Ａまたは耐火物屑Ｂ）および塩基度調整材（フライアッシュ）を加えた比較例である。熱処理温度は１８００℃である。比較例１は塩基度が２．１と高く、溶融状態の酸化物が高粘度となり、金属と酸化物とが分離しきらず、酸化物中に金属が多く混入した。また、比較例５は塩基度が６．１と高いために原料を完全に溶融させることができず、金属と酸化物とを分離させることができなかった。比較例２〜４は塩基度が低く溶融状態の酸化物の粘度が低いたために、１０℃／ｍｉｎの冷却速度であっても酸化物がガラス化し、路盤材やコンクリート等の骨材として使用できる緻密な酸化物が得られなかった。

比較例６〜１１は、Ｃｒ鉱石溶融還元炉スラグにダスト、スラッジ、使用後耐火物（耐火物屑Ａまたは耐火物屑Ｂ）および塩基度調整材（フライアッシュ）を加えた比較例である。熱処理温度は１８００℃である。比較例６は基度が２．１と高く、溶融状態の酸化物が高粘度となり、金属と酸化物とが分離しきらず、酸化物中に金属が多く混入した。比較例９はＭｇＯ含有量が２２質量％と高いために酸化物が高粘度となり、金属と酸化物とが分離しきらず、酸化物中に金属が多く混入した。比較例１１は塩基度が６．２と高いために原料を完全に溶融させることができず、金属と酸化物とを分離させることができなかった。比較例７、８、１０は塩基度が０．１〜０．６と低く、溶融状態の酸化物の粘度が低いために、１０℃／ｍｉｎの冷却速度であってもガラス化し、路盤材やコンクリート等の骨材として使用できる緻密な酸化物が得られなかった。

比較例１２〜１６は銅スラグにダスト、スラッジ、使用後耐火物（耐火物屑Ａ、耐火物屑Ｂ）および塩基度調整材（フライアッシュ）を加えた比較例である。熱処理温度は１５５０℃である。比較例１２は基度が２．１と高く、溶融状態の酸化物が高粘度となり、金属と酸化物とが分離しきらず、酸化物中に金属が多く混入した。比較例１６は塩基度が６．２と高いために原料を完全に溶融させることができず、金属と酸化物とを分離させることができなかった。比較例１３〜１５は塩基度が０．１〜０．６と低く、溶融状態の酸化物の粘度が低いために、１０℃／ｍｉｎの冷却速度であってもガラス化し、路盤材やコンクリート等の骨材として使用できる緻密な酸化物が得られなかった。

比較例１７は発明例１と同じ原料配合であって、熱処理温度を１４５０℃にした比較例である。比較例１８は発明例１３と同じ配合であって、熱処理温度を１３００℃にした比較例である。比較例１９は発明例２５と同じ配合であって、熱処理温度を１０００℃にした比較例である。これらの比較例はいずれも熱処理温度が１５００℃より低いために、別の容器に排出させた後の温度が１３００℃未満となり、原料を完全に溶融させることができず、金属と酸化物とを分離させることができなかった。

Claims (7)

1. 金属製造工程で発生する副生成物を加熱して前記副生成物を金属と酸化物とに分離する副生成物の処理方法であって、
   前記副生成物は、スラグ、ダスト、スラッジおよび使用後耐火物から選ばれる１種以上であり、
   前記副生成物は、電気炉を用いて１５００℃以上に加熱された後に別の容器に排出され、該容器内で金属アルミニウムおよび金属シリコンから選ばれる１種以上と混合されて金属と酸化物に分離され、
   前記酸化物の化学組成は、ＣａＯ：１７質量％以上５９質量％以下、ＳｉＯ_２：１７質量％以上５３質量％以下、Ａｌ_２Ｏ_３：５質量％以上４５質量％以下_、ＭｇＯ：２質量％以上２０質量％以下、塩基度（ＣａＯ／ＳｉＯ_２）：０．７以上２．０以下である、副生成物の処理方法。
2. 前記副生成物は、金属および遊離炭素から選ばれる１種以上を合計で１質量％以上含有し、前記電気炉は抵抗加熱式電気炉である、請求項１に記載の副生成物の処理方法。
3. 前記塩基度（ＣａＯ／ＳｉＯ_２）は０．７以上１．６以下である、請求項１または請求項２に記載の副生成物の処理方法。
4. 前記副生成物が別の容器に排出される際に、金属アルミニウムおよび金属シリコンから選ばれる１種以上が、予め別の容器内に投入され、もしくは前記排出と同時に容器内へ投入されて、前記副生成物に混合される、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の副生成物の処理方法。
5. 前記副生成物が別の容器に排出された後に、金属アルミニウムおよび金属シリコンから選ばれる１種以上が前記副生成物に投入されて混合される、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の副生成物の処理方法。
6. 前記スラグおよび使用後耐火物は還元材を含有する、請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の副生成物の処理方法。
7. 前記酸化物の化学組成を目標の範囲に調整するために、フライアッシュ、砂および砂利から選ばれる１種以上を前記副生成物に混合し、前記電気炉を用いて１５００℃以上に加熱する請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の副生成物の処理方法。