JPS6287443A - 製鋼スラグの処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は製鋼スラグを溶融状態で処理し、含有メタル、
Ｐに富むスラグ、及びＰの含有が少なくＦｅ、　Ｍｎ等
に富むスラグにして、路盤川砂、焼結原料に有効利用す
る処理方法に関するものである。

〈従来の技術〉 現在、製鋼スラグは転炉又は連鋳後の取鍋からスラグ鍋
又はスラグ鍋台車に受け、スラグ鍋内で固化させた後、
排出したり、スラグ鍋又はスラグ鍋台車を移動させて放
流（表面硬化、鍋肌の固化物を一緒に）し、固化冷却後
、破砕、磁選精製処理を行なったり、大地金はパレイン
操作でスラグを取り除いてメタルを回収し、製鋼原料や
冷却材に利用しているが、放流場まで運搬中、スラグ鍋
内で固化中、あるいは畑放流時には大気中に熱を放出し
ている。

又スラグ部分はＦＣａＯｌＦ　ＭｇＯ１７−２ＣａＯ−
Ｓｉ０２等を含有しているので膨張、崩壊する為、路盤
材や砂へ利用しに＜＜、大部分は埋立廃棄されている。

なお、スラグには溶鋼からＰが移行し、約１％含有して
いるので、製鋼原料で利用すればフラックス効果はある
がＰバランスの問題で使用量に限度があるし、焼結原料
、高炉原料へ利用すればＰが還元され、溶銑中のＰが高
くなるので殆んどリサイクルされていない。

更に、塩基度が高＜、２ＣａＯ・５ｉ０２を多（含有す
るので、融点、固化温度も高（粘性も１５００〜１５５
０℃で１００ボイズ以上となり、表面硬化スラグ、鍋肌
スラグが早く生成し水砕化、風砕化等も一部しか行なわ
れていない。

〈発明が解決しようとする問題点〉 そこで、製鋼スラグの融点、固化温度、粘性を低下させ
、かつ膨張崩壊しない様に改質することにより表面硬化
、鍋肌スラグをなくし、含有するメタルを底部に沈めで
ある程度ためて溶解して取出し溶解スラグはＰの多い部
分と少ない部分に分離して前者は肥料や砂等に、後者は
製鋼、製銑及び焼結原料にリサイクルする様な溶融状態
での有価物の分離回収する方法の検討を行なった。

（問題点を解決する為の手段〉 本発明の要旨は転炉又は取鍋から排出される一部固化し
たスラグを含有する溶融状態の転炉又は造塊スラグに、
赤泥、珪酸塩質の岩石、鉱物、鋳物廃砂２石炭灰、ガラ
ス屑、カラミの一種又は二種以上を約３〜１５重量％添
加し、処理炉に移し、酸素ガスと気体又は液体燃料をラ
ンス状バーナ又は羽口バーナから吹き込んで溶融させた
後、５〜１０分間静止して、比重分離を行ない、処理炉
の中部出滓口から、Ｃａｂ、　５ｉ０２．　Ａｊ２０３
．　Ｐに富むスラグを出して取鍋に受ける。その後、下
部出滓口からＣｒ、　Ｍｎ、　Ｆｅに富むスラグを出し
て取鍋に受ける。

そしてこれらのスラグを各別に水冷処理を行ないＰに富
むスラグは路盤材や砂に、又Ｆｅ、　Ｍｎに富むスラグ
は焼結、製鋼補助原料ヘリサイクルし、又下部に貯まっ
なメタルはある量になると取鍋に受けてホットチャージ
で製鋼炉ヘリターンしたり、鋳鋼機に出してインゴット
にして鉄源として利用する製綱スラグの処理方法である
。

即ち、本発明者等は溶融状態の製鋼スラグに赤泥、珪酸
塩質の岩石、鉱物、鋳物廃砂、カラミ等の未利用資源や
産業廃棄物を添加し溶融拡散反応を行なわせ、 イ）崩壊防止を行なう、（特許１１１１５８２号、　１
１２７３７４号、　１０４４９６３号、　１１１１５８
３号、　１０７１６５７号）口）クロムイオンの溶出防
止を行なう、（特許１１１０１９７号） ハ）製鋼スラグの粘性、融点低下を行わせ、メタルを沈
めて大きくする、（特許１０９０１２０号）二）製鋼ス
ラグの粘性、融点低下を行わせ、溶融状態にあるうちに
、上層部、下層部毎に分別し、Ｃａｂ、　５ｉ０２．　
Ｐ等の多い部分と、Ｆｅ、　Ｃｒ。

Ｍｎ等の多い部分に分ける、（特許１０４９３５２号）
等については既に出願並びに特許を取得している。

しかし、現状では、イ）、口）については実用化したり
、実用化の工業試験を行なっているが、ハ）、二）につ
いては実用化していない。その理由は製鋼炉又は取鍋か
ら排出した溶融スラグをのる鍋に出して移動し放流する
までに、時間を要する場合が多く、赤泥、珪酸塩質の岩
石、Ｍ物等を添加すると未添加より鍋肌、表面硬化スラ
グは少ないが発生は免がれない、又埋立廃棄場所がある
等である。

そこで、製鋼炉又は取鍋から排出したスラグ（例えば転
炉、造塊）を直接処理炉に入れた方が硬化スラグは少な
く顕熱も有効利用できるが、設置場所が若干離れた場合
ば鍋肌、表面硬化スラグが発生するので処理炉に入れて
酸素と液体燃料例えば灯油、重油等、あるいは気体燃料
、例えばＬＰＧ、　ＣＯＧガスをランス状バーナー又は
羽口バーナーから吹き込んで燃焼させ、固化スラグも再
溶解して静止し、溶融スラグの状態でその後の活用法に
応じてスラグ自体を２層に分別する等で処理効率を高め
ようとするものである。

上記した赤泥、珪酸塩質の岩石、鉱物等の添加物を添加
するには下記の様な方法を用いる。

■処理炉に投入する。（最初、溶滓投入時に、溶滓投入
後に） ■製鋼炉内に製鋼の最初又は途中から投入する。

■製鋼炉内に出鋼後投入する。

■のる鍋の敷滓の代用として使用する。

■連鋳時の取鍋に最初、途中又は終了後に投入する。

ここでスラグが溶融状態にある間にＳ　ｉ　０２　、人
１２０３及びＦｅ２Ｏ３等を含有する未利用資源や産業
廃棄物を添加するのは溶融製鋼スラグの顕熱を有効利用
するためであり、添加物として５１０２あるいは人Ｉ２
Ｏ３のみでも充分であるが、５ｉ０２．　ｋ１２０３単
味では溶融温度が高いので反応が生起し難い欠点がある
。

Ｐの比重分離を行わせＰの多い部分とＰの少ない部分に
別けて有効利用を図る場合は溶融スラグを深く保った方
が良いので、バーナーは処理炉の下部に、かつ大型炉に
なれば対角線方向とか３方向から湯が回転する様に配列
する。

又はランス状にし、大型炉になれば先端を２つに分岐す
る。

スラグ自体の比重分離を行なわない場合はバーナーを上
ブタの所から入れて行なう。しかし溶融スラグは浅く、
約５０ｃＩＩＩ以内でないと伝熱が悪いし、バーナーか
らの熱は上部に逃げ熱効率は悪い。

〈作用〉 第１図に示す如く、処理炉（１）はスラグと反応しにく
いマグネシアカーボンレンガ（２）等で内張すし、かつ
バーナー（３）又はランス状バーナー（４）をつけ、か
つ溶融反応後静止し、高Ｐ部分を出す中部出滓口（５）
、低２部分又は溶鋼の出し口である下部出滓口（６）を
設置し炉ブタ（１０）は移動式で耐火物（７）を内張す
し、かつ熱気を反射し熱効率を上げる通気性放射体（セ
ラミックウールで作った）（８）をつけ、通過した排ガ
スを熱交換塔（９）を通し集塵機（１１）を通し、大気
中に放出する。

この処理炉（１）に赤泥、珪酸塩質の岩石、鉱物等を入
れるか製鋼炉又は取鍋からの搬出時に添加した製鋼溶滓
（鍋肌、表面硬化スラグを含む）を受け、バーナー（３
Ｌ　（４）から酸素と灯油又は酸素とＣＯＧガス吹き込
んで燃焼昇温させて溶解して静止後、高Ｐ溶融スラグを
上部の出滓口（５）から樋（１２）を通して直接、水冷
用樋（１３）に流出させるか、−皮取＃！（１４）に受
けて水冷用樋（１３）に（ぼしながら水流ジェットを有
する水冷装置（１５）で水砕し水冷物を回収する。

水砕物はパケットコンベヤー（１６）にて水冷装置外に
取出され高Ｐ水砕物ホッパー（１７）を経て、振動フル
イ（１８）にてサイズ別にホッパー（１９）に貯蔵して
出荷する。高Ｐスラグの処理が終われば、下部出滓口（
６）を開き高Ｆｅ、　Ｍｎ溶融スラグを排出し、それを
樋（２０）から水砕用樋（１３）を通すか、あるいは−
皮取鍋（２１）に受けて水砕用樋（１３）を通して水砕
化し、水砕物はパケットコンベヤー（１６）で取出し、
低Ｐで高Ｆｅ、　Ｍｎの水砕物ホッパー（２２）に貯蔵
し、焼結原料や製鋼補助原料ヘリサイクルする。

なお最下部に沈んだメタルは１５００〜１５５０℃では
普通鋼の場合は溶解しないので、数チャージ経過しであ
る程度貯まっな時に約１６００℃程に昇温後、溶解し取
鍋等に受けて、製鋼炉ヘホットチャージするかインゴッ
トにして製鋼炉ヘリターンする。

次にスラグをメタルとのみ分離する方法について述べれ
ば第２図に示す如く、傾動可能な処理炉（１）ばスラグ
と反応しにくい、マグネシアカーボンレンガ（２）等で
内張すし、かつ炉ブタ（１０）は移動式で耐火物（人１
ｚ０５系主体）（７）を内張すし、熱気を反射し熱効率
を上げる通気性放射体（セラミックウールで作った）（
８）を付け、通過した排ガスは熱交換塔（９）、集塵機
（１１）を通し、大気中に放出する。

この処理炉（１）に赤泥、珪酸塩質の岩石、鉱物等を入
れるか、製鋼炉又は取鍋からの排出時に添加した製鋼溶
滓（鍋皿、表面硬化スラグを含む）を受けて炉ブタ（１
０）をかぶせ、バーナー（３）から酸素と灯油又は酸素
とＬＰＧガスを湯面に向けて吹付は昇温させて溶解し、
傾動させ、水砕用樋（１３）に流出させながら、水流ジ
ェット付の水砕装置（１５）にて水砕し、水冷物として
回収する。

水砕物はコンベヤー（１６）にて、ホッパー（１７）を
経て、振動フルイ（１８）にてサイズ別にホッパー（１
９）に貯蔵して出荷する。

なお下部に沈んだメタルについての処理は前記第１図に
ついて述べたのと同様にして行なう。

〈実施例〉 次に本発明の製鋼スラグの処理方法についての実験結果
について以下に記載する。

災ｌ 下記第１表に示す試料を１０５〜１１０℃の恒温乾燥機
で２４時間以上乾燥後、製鋼滓と赤泥等の添加物質はサ
ンプルグラインダーで３１１ＩＩ１１以下に粗砕後装鋼
滓についてのみ磁選して、更に非磁着物を０．３ｍｍ以
下に粉砕してゼーゲル錐を作り、シリコニット電気炉で
溶倒渇度を測定した。又同試料を使用し、ルツボ回転式
粘土測定機で絶対粘度を各温度別に測定した。

なお３ｍｍ以下の磁選尾鉱と３ｍｍ以下に粗砕した赤泥
等添加物質を電融マグネシアルツボに入れて１５５０℃
に保持したシリコニット電気炉で１５分間保持し、鉄板
の上に放流して急冷又は炉外に取出して放冷し、上部、
中部、下部（各約２．５ｃｍ）にダイヤモンドカッター
で切断し、化学分析、セメント協会法によるＦ−ＣａＯ
の測定、比重、吸水率及び四スアンゼルスすり減り試験
機ですりへり減量等を求め、環境庁告示の方法で重金属
イオンの溶出濃度を測定した。又オートクレーブ試験（
５〜１０ｍｍに粗砕後、２０ｋｇ／ｃｄ、　２００℃、
３時間保持、５ＩＩＩＩｎ以下を崩壊物とみなした）を
行ない、崩壊率を求めた。

第１表　使用原料の化学分析値　（重量％）製鋼滓単味
及び製鋼滓に赤泥等の添加物を添加した場合の溶倒温度
を第２表に、ルツボ回転式粘度計で粘度測定を行なった
結果の数例を第３表に示す。

第３表 又上記第３表に於いて製鋼滓Ａについては１５３０℃及
び１５１０℃についてのみ測定した結果それぞれ１．０
９ボイズ及び１７３ボイズであった。

上記結果より赤泥、粘板岩、マサ土等の添加物質をわず
か３重量％以下添加すると、粘度は急激に低下するし、
溶倒温度も低下する。即ち、製鋼滓単味では１５００〜
１５２０℃で固化し、結晶鉱物が生成し始めるが、赤泥
等の添加物を３重量％以上添加すると１３５０℃でも殆
ど固化しない事が判る。

製鋼滓単味、製鋼滓に赤泥等の添加物質を１０重量％添
加し、電融マグネシアルツボで再溶解し、鉄板の上に放
流して急冷した場合と、炉外で空冷した試料をダイヤモ
ンドカッターで切断し、上部、中部、下部の試料につき
化学分析を行なった。その結果を第４表に示す。しかし
、製鋼滓、赤泥試料は前記試料を変えたので、第５表に
化学分析値を示す。

第４表 （製漠滓十粘板岩１０％） 上記結果より、鉄板の上に放流すると製鋼滓単味及び赤
泥添加製鋼滓の計算上の化学成分と殆んど変わらないが
、炉外で放冷後、上部、中部及び下部に切断して調べる
と、下部にＦｅ、　ｕｎ分が多く、上部にＰ　、　Ｃａ
ｂ、　５ｉＯｚ　、　ＭｇＯが多くなり、添加物を添加
するとその傾向は著しい。

又同上製鋼滓のＦ・ＣａＯ１崩壊率、吸水率、表乾比重
等の試験結果を第６表に溶出試験結果と生成含有鉱物を
第７表に示す。

＠６表の１ 第６表の２ 第６表の３ ＊　Ｉ　　　ＪＩＳ　Ａ　１１０１ ＊　２　　ＪＩＳ　Ａ　１１０１ なお第７表には記していないが、重金属イオン濃度（ｍ
ｇ／ｌ）を測定したが製鋼滓原品にＦｅイオンがＱ、　
０１ｍｇ／　ｌ検出された他は、Ｔ’Ｃｒ、　Ｃｕ、　
Ｃａ、　Ｐｂ。

Ｚｎ、　Ｆｅ、　Ｍｎイオンの全てについて不検出であ
った。

以上に述べた様に、製鋼スラグ単味では鉄板の上に放流
する程度の冷却ではＦ・ＣａＯは完全になくならず、オ
ートクレーブ処理を行なうと崩壊する。

しかし、粘板岩等の珪酸塩質の添加物を５重量％以上添
加するとＦ・ＣａＯは００％となり、オートクレーブ処
理を行なっても崩壊しなくなる。

又比重、吸水率及び重金属イオンの溶出試験を行なって
も問題はなく、路盤材等には十分使用できる。

なお、上部にはＣａｂ、人１２０３．　ＳｉＯ２，Ｐが
多く、下部にはＦｅ、　Ｍｎ、　Ｃｒが多く中間部には
ほぼ平均的な値を示す。

次に具体的な実施例を示す。

１１五 ３００ＫＶＡエル一式電気炉に転炉スラグ４５０ｋｇと
粘板岩：石炭灰−９０：　１０重量％配合物５０ｋｇを
入れて溶解し、３本の電極のうち１本を抜いて、オキシ
コンバーナー（酸素、灯油を使用）を炉ブタレンガの所
まで装入し、酸素４０〜８０ｒｎ’／Ｈ，灯油２０〜４
０１／Ｈを使用して、１５３０℃に保持するに要する使
用量は酸素５０イ／に、灯油２５１７Ｈ，１５３０℃〜
１５８０℃に約１０〜１５℃７５分で昇温させるには灯
油３０〜４０１　／［（、酸素６０〜８０ｍ１″／■を
要した。同様に転炉スラグ：　（粘板岩：石炭灰−９０
：　ｉｏ重量％）＝９０：　１０重量％の割合に配合し
た物を鍋皿、表面硬化スラグと仮定し、転炉スラグ、溶
解物（１５４０℃）に１０重量％投入後灯油３０１／Ｈ
，酸素６０ｒｎ’／Ｈで燃焼させると投入物は約３分間
で溶融し、非常【こ流動性の良いスラグとなる。

これらの湯を傾動して、取鍋に出す時に、採取して、又
取鍋の中に硬化させ、上・中・下部毎にサンプリングし
た。

又取鍋（深さ約８５ｃｍ）に受けた後、水流ジェットで
水砕装置へ投入して水砕した。これらの結果は次の第８
〜第１０表の様である。

〈発明の効果〉 以上述べた如く、製鋼スラグの一部は固化しているが、
大部分は溶融状態のときに粘性低下と固化温度を低下さ
せ、かつ崩壊防止を生起させるために珪酸塩質の岩石、
鉱物等を添加し、溶融状態でメタルと有価物を含有する
スラグ及びＰの高いスラグ部に分離し、製鋼補助原料や
焼結原料ヘリサイクルして他の部分は路盤川砂等へ再利
用し、メタル分は製鋼炉等ヘリサイクルし、未利用資源
を有効に活用することが出来るものである。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図はそれぞれ本発明方法の概要説明図。 特許出願人　日本磁力選鉱株式会社 代　理　人　有吉　教晴 手続補正書（１引 昭和６０年１１月２６日 １、事件の表示 昭和６０年　特許願　第２２５５９４号２、発明の名称 製鋼スラグの処理方法 ３、補正をする者 事件との関係　　特許出願人 住所　北九州市小倉北区馬借３丁目６番４２号氏名　ｉ
呆ｉｉ錠株式会社 代表者　原１）明徴 ４、代理人 別紙０通す　　　　　　−ジ′ （１）、明細書第９頁第９行のｒ　ｃｏｃガス吹き込ん
で」をｒ　ｃｏｃガスを吹き込んで」に補正する。 （２）、明細ｉ１第９頁第１５行の「パケットコンベヤ
ー」を「エーキンス」に補正する。 （３）、明１［１書第１０頁第２行の「パケットコンベ
ヤー」を「エーキンス」に補正する。 （４）、明細書第１１頁第７行の「コンベヤー」を「工
−キンス」に補正する。 （５）、明細書第１２頁第２行の「粘土測定機」を「粘
度測定機」に補正する。 （６）、明細書第１７頁（第３表）を別紙の通り補正す
る。 （７）、明細書第１９頁第４表の下段の表中の「炉外空
冷」を「炉外放冷」に補正する。 （８）明細書第１１頁第２３頁の「第６表」を別紙の通
り補正する。 （９）、明細書第２４頁第７表の注）中ｒＷｉｉ−−Ｆ
ｅＯＪを「Ｗａ・・・・・・Ｆｅｅｌに補正する。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、転炉又は取鍋から排出される一部固化したスラグを
   含有する溶融状態の転炉又は造塊スラグに、赤泥、珪酸
   塩質の岩石、鉱物、鋳物廃砂、石炭灰、ガラス屑、カラ
   ミの一種又は二種以上を約３〜１５重量％添加し、処理
   炉に移し、酸素ガスと気体又は液体燃料をランス状バー
   ナ又は羽口バーナから吹き込んで溶融させた後、５〜１
   ０分間静止して、比重分離を行ない、処理炉の中部出滓
   口からＣａＯ、ＳｉＯ＿２、Ａｌ＿２Ｏ＿３、Ｐに富む
   スラグを出して取鍋に受けた後、下部出滓口からはＣｒ
   、Ｍｎ、Ｆｅに富むスラグを出して取鍋に受け、それら
   の溶融スラグを各別に水冷処理を行ない、Ｐに富むスラ
   グは路盤材や砂に、一方Ｆｅ、Ｍｎに富むスラグは焼結
   、製鋼補助原料へリサイクルし、又下部に貯まったメタ
   ルはある量になると取鍋に受けてホットチャージで製鋼
   炉へリターンしたり、鋳鋼機に出してインゴットにして
   鉄源として利用する製鋼スラグの処理方法。 ２、転炉又は取鍋から排出される一部固化したスラグを
   含有する溶融状態の転炉又は造塊スラグに赤泥、珪酸塩
   質の岩石、鉱物、鋳物廃砂、石炭灰、ガラス屑、カラミ
   の一種又は二種以上を約３〜１５重量％添加し、処理炉
   に移し、酸素ガスと気体又は液体燃料を炉ブタの所から
   バーナで吹き込み溶融させて、メタルとスラグを分離し
   溶融スラグはその後水冷処理を行なって路盤材や砂に、
   一方下部に貯まったメタルはある量になると取鍋に受け
   てホットチャージで製鋼炉へリターンしたり、鋳鋼機に
   出してインゴットにして、鉄源として利用する製鋼スラ
   グの処理方法。