JP2001073021A

JP2001073021A - 金属精錬用フラックスおよびその製造方法

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Publication number: JP2001073021A
Application number: JP24618499A
Authority: JP
Inventors: Kenichi Katayama; 賢一片山; Tetsuya Matsushita; 哲也松下
Original assignee: Nisshin Steel Co Ltd; Nippon Magnetic Dressing Co
Current assignee: Nippon Steel Nisshin Co Ltd; Nippon Magnetic Dressing Co
Priority date: 1999-08-31
Filing date: 1999-08-31
Publication date: 2001-03-21

Abstract

(57)【要約】【課題】金属精錬用フラックスの脱硫能および滓化性
を向上し、かつリサイクルを可能にする。【解決手段】成分に少なくともＣａＯ：４０〜６０
％，ＣａＦ₂：２〜２０％を含み、Ｓが０〜０．１％で
あり、各成分が予め融合されており、さらに粒度を１〜
５０ｍｍの範囲の値に選ぶ。各成分が予め融合されてい
るので、溶解しやすく滓化性が優れている。ＣａＯ，Ｃ
ａＦ₂，Ｓが適正濃度に設定されており、かつ滓化性が
優れているので脱硫能が高い。Ｓが増大しても酸化処理
によってＳを選択的に除去できるので、リサイクルが可
能である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電気炉などで脱硫
剤として用いられる精錬用フラックスおよびその製造方
法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、金属たとえばステンレス鋼の
精錬過程で発生するスラグは、溶融状態のスラグを冷却
固化し、固化したスラグを選鉱処理して、スラグから残
留地金を回収し、地金回収後のスラグを塊状スラグと粉
状スラグとに分別し、それぞれ利用できる用途に使用す
る方法で処理されている。この方法では、スラグ中のＳ
が高濃度（０．２〜０．５％）であるので、スラグをセ
メント原料などに利用できず、利用できる用途が路盤材
などの価値の低い用途に限られる。スラグ中のＳを除去
する方法に関しては、いくつかの先行技術が開示されて
いる。

【０００３】特開昭５５−４２２９０号公報には、Ｓを
含んだ溶融スラグを連続的に処理してＳを除去する方法
が開示されている。このスラグの処理は、暗渠状に形成
された反応容器の中で行われ、反応容器の中を貫流する
溶融スラグにＯ₂ガスを吹付けることによって行われ
る。これによって、スラグ中のＳは酸化され、ＳＯ₂と
して除去される。この方法には、Ｏ₂ガスの吹付けによ
ってスラグが飛散し、反応容器に付着するという問題が
ある。したがって、付着したスラグを取除く作業を頻繁
に行う必要があり、メンテナンス性が悪い。

【０００４】特開平７−１０６１６号公報には、溶湯に
ＣａＯを加えて脱硫処理を行い、生成したＳを含むスラ
グを大気中で１１００〜１４００℃に加熱し、スラグ中
のＳをＳＯ₂として除去し、溶湯と酸化物とを分離する
スラグの処理方法が開示されている。この方法では、大
気中での加熱によってＳの酸化が行われるので、Ｏ₂を
吹付ける方法に比べると脱硫の反応速度が遅いという問
題がある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】前記各先行技術によれ
ば、スラグ中のＳをＳＯ₂として除去することができ
る。したがって得られた脱硫スラグをセメント原料に適
用することが可能となり、スラグの用途を拡大すること
ができる。しかしながら、スラグの発生量が非常に多い
ので、さらに付加価値の高いスラグの用途を探索する必
要がある。スラグの有効利用を図る上で、最も好ましい
形態は、発生したスラグをほぼ全量リサイクルして発生
源で再使用する形態である。本発明者らはこのような条
件を満たすリサイクル可能なスラグの用途について種々
検討を重ねた結果、新規な用途として金属精錬用フラッ
クスを見出した。

【０００６】金属精錬用フラックスは、溶融金属中の不
純物元素を除去する精錬剤であり、主として溶融金属中
のＳを除去する脱硫剤として用いられる。従来、金属精
錬用フラックスとしてはＣａＯが用いられている。Ｃａ
Ｏは融点が高く、いわゆる滓化性が悪いので、低融点の
ＣａＦ₂と併用して用いられることが多い。この場合、
ＣａＯとＣａＦ₂とは溶湯上に投入された後、融合して
フラックスとして作用する。したがって、ＣａＯ単体よ
りも、滓化性は向上するけれども、投入後溶融開始まで
にタイムラグがあり、さらに滓化性の向上が望まれてい
る。

【０００７】本発明は、このような知見に基づいて完成
したものであり、本発明の目的は、リサイクル可能で、
かつ脱硫能および滓化性に優れた金属精錬用フラックス
を提供することである。また本発明の他の目的は、前記
金属精錬用フラックスを効率的に製造する方法を提供す
ることである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、金属精錬炉の
溶融金属上に投入され、溶融金属中の不純物元素を除去
する金属精錬用フラックスであって、少なくともＣａ
Ｏ：４０〜６０％，ＣａＦ₂：２〜２０％を含み、Ｓが
０〜０．１％であり、さらに各成分が予め融合されてい
ることを特徴とする金属精錬用フラックスである。

【０００９】本発明に従えば、ＣａＯが充分含まれてお
り、かつＳが低濃度であるので、溶融金属中のＳを効率
的に脱硫することができる。また各成分は予め融合され
ており、かつ低融点のＣａＦ₂を適正量含むので、非常
に溶解しやすく、従来のＣａＯとＣａＦ₂とから成る未
融合フラックスに比べて滓化性、反応性が優れている。
またＣａＯおよびＣａＦ₂は酸化雰囲気中では安定なの
で、酸化処理によってＳをＳＯ₂として選択的に除去す
ることができる。これによって、精錬中溶融金属中のＳ
がスラグ中に移行してスラグのＳ濃度が増加しても、酸
化処理によってＳを除去することができるので、スラグ
を金属精錬用フラックスとして容易に再生することがで
きる。したがって、再生した金属精錬用フラックスを金
属精錬炉で再使用すれば、発生したスラグをほぼ全量リ
サイクルすることができる。

【００１０】また本発明は、粒度が１〜５０ｍｍである
ことを特徴とする。本発明に従えば、金属精錬用フラッ
クスの粒度が適正範囲の値に選ばれているので、金属精
錬用フラックスを金属精錬炉に投入するとき、集塵ファ
ンによる吸引力に打勝って投入することができる。した
がって、吸引ロスが防止され、歩留まりが向上する。

【００１１】また本発明は、金属精錬炉から溶融状態の
スラグを排滓し、排滓されたスラグを加熱しながらスラ
グ中にＯ₂ガスまたはＯ₂含有ガスを吹込み、その後スラ
グを冷却して固化し、さらにスラグから残留地金を回収
し、予め定める粒度になるように製団処理することを特
徴とする金属精錬用フラックスの製造方法である。

【００１２】本発明に従えば、溶融状態のスラグ中に、
Ｏ₂含有ガスたとえば空気が吹込まれる。空気はスラグ
中のＳと選択的に反応してＳＯ₂を発生させるので、ス
ラグ中のＳが除去される。空気の吹込みは溶融状態のス
ラグを加熱しながら行われるので、スラグの温度は融点
以上に保持される。したがって、Ｓと空気との反応が促
進され、効率的に脱硫処理を行うことができる。また空
気はスラグ中に吹込まれるので、スラグの上方から空気
を吹付ける場合に比べてスラグの飛散を抑制することが
できる。したがってスラグロスを低減することができ
る。スラグは冷却されると変態による体積膨張が生じて
粉化する。粉化したスラグは製団処理によって適正寸法
のブリケットまたはペレットに成形される。これによっ
て、扱いにくい粉化スラグを簡単な構成で確実に有効利
用することができる。

【００１３】また本発明は、金属精錬炉から溶融状態の
スラグを排滓し、排滓されたスラグにＢ₂Ｏ₃を主成分と
する改質剤を投入し、スラグを加熱しながら、スラグに
Ｏ₂ガスまたはＯ₂含有ガスを吹込み、その後スラグを冷
却して固化し、予め定める粒度になるように破砕し、ス
ラグから残留地金を回収することを特徴とする金属精錬
用フラックスの製造方法である。

【００１４】本発明に従えば、Ｂ₂Ｏ₃系改質剤が溶融ス
ラグ中に投入されるので、スラグの結晶構造を変化する
ことができる。これによって、スラグの冷却中における
変態に伴う体積膨張を防止することができる。したがっ
て、スラグの粉化を防止し、スラグを塊状化することが
できる。その結果、粉化スラグの飛散による環境悪化を
防止することができる。

【００１５】また本発明は、前記スラグの加熱がスラグ
にＯ₂ガスまたはＯ₂含有ガスとともに鉄粉またはカーボ
ンを吹込んで行われることを特徴とする。

【００１６】本発明に従えば、鉄粉またはカーボンの吹
込みによってスラグの加熱が行われるので、簡単な構成
で効率的にスラグを加熱することができる。

【００１７】また本発明は、金属精錬炉から溶融状態の
スラグを排滓し、排滓されたスラグを冷却して固化し、
さらにスラグから残留地金を回収し、スラグを溶解炉で
再溶解し、スラグにＯ₂またはＯ₂含有ガスを吹込み、そ
の後スラグを冷却して固化し、さらに予め定める粒度に
なるように破砕または製団処理することを特徴とする金
属精錬用フラックスの製造方法である。

【００１８】本発明に従えば、排滓スラグを一旦冷却
し、引続き選鉱処理を行って地金をスラグから回収し、
その後スラグを溶解炉で再溶解して金属精錬用フラック
スが製造されるので、たとえば排滓スラグの温度が低く
て固化する前にスラグ中にＯ₂ガスまたはＯ₂含有ガスを
吹込む処理が実施できないときでも支障なく排滓スラグ
から金属精錬用フラックスを製造することができる。

【００１９】また本発明は、金属精錬炉から溶融状態の
スラグを排滓し、排滓されたスラグを冷却して固化し、
さらにスラグから残留地金を回収し、スラグを溶解炉で
再溶解し、溶融状態のスラグにＢ₂Ｏ₃を主成分とする改
質剤を投入し、スラグにＯ₂またはＯ₂含有ガスを吹込
み、その後スラグを冷却して固化し、予め定める粒度に
なるように破砕することを特徴とする金属精錬用フラッ
クスの製造方法である。

【００２０】本発明に従えば、地金をスラグから回収し
た後、スラグの再溶解が行われるので、スラグの溶解量
を低減することができ、省エネルギおよび処理時間の短
縮を図ることができる。また、Ｂ₂Ｏ₃系改質剤の投入に
よってスラグの粉化が防止されるので、スラグの取扱い
が容易になり、作業性が向上する。

【００２１】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の金属精錬用フラ
ックスを好適に用いることのできる金属精錬炉である電
気炉３の構成を簡略化して示す断面図である。電気炉３
は、金属たとえばステンレス鋼の原料を溶解／精錬する
３相交流アーク式電気炉であり、炉本体４と炉蓋５と炉
蓋５に挿通される３本の電極６とを備える。炉本体４
は、上方に開口した有底円筒状容器であり、炉壁７と炉
床８とを備える。炉壁７には、出湯口９と排滓口１０と
が形成されている。原料は電極６と原料との間に形成さ
れるアークによって溶解され、溶湯１１として炉床８上
に貯留される。金属精錬用フラックス（以後、フラック
スと略称することがある）は、溶湯１１上に投入されて
溶解し、溶湯１１中の不純物元素であるＳを除去する。
さらに、フラックスは溶湯１１上に浮遊しているＦｅ
Ｏ，Ｃｒ₂Ｏ₃，ＳｉＯ₂，Ａｌ₂Ｏ₃などの酸化物と融合
してスラグ１３を形成する。溶湯１１の脱硫処理および
温度調整などの精錬が終了すると、スラグ１３はスラグ
ポット１４内に排滓される。スラグ１３の排滓が終了す
ると溶湯１１は取鍋１５内に出湯される。また、取鍋１
５内に排滓および出湯を同時に行った後、取鍋１５から
スラグ１３だけを除滓してもよい。

【００２２】本発明のフラックスは、成分として少なく
ともＣａＯ：４０〜６０質量％，ＣａＦ₂：２〜２０質
量％を含み、Ｓが０〜０．１質量％であり、さらに各成
分が予め融合されており、かつ１〜５０ｍｍの粒度を有
する。フラックスの各成分が融合されているとは、フラ
ックスが溶融状態から冷却固化されたものであること
を、換言すれば、フラックスが少なくとも一度溶解して
いることを意味する。このようなフラックスは、前記ス
ラグ１３を出発原料とすることによって製造される。本
発明のフラックスは、各成分が予め融合されているの
で、非常に溶解しやすく滓化性が優れており、従来の未
融合フラックスよりも早期にフラックスとして作用す
る。

【００２３】フラックスの残部の成分は、ＳｉＯ₂，Ａ
ｌ₂Ｏ₃，ＭｇＯ，ＭｎＯ等の溶解／精錬過程で原料およ
び耐火物等から混入する成分である。これらの成分は、
原料および耐火物の種類によって変動するので、特定の
範囲に限定されるものではないけれども、一例を示せ
ば、たとえばＳｉＯ₂：１５〜３０％，Ａｌ₂Ｏ₃：４〜
１５％，ＭｇＯ：１０〜２５％である。フラックスの成
分ＣａＯ，ＣａＦ₂，Ｓが前記範囲に限定されるのは、
次の理由によるものである。

【００２４】表１はフラックスの成分とフラックスの性
能評価との関係を示す表である。表１は、図１に示す電
気炉３の溶湯１１上に実験Ｎｏ．１〜１７に示す成分の
フラックスを投入し、フラックスの溶融度、脱硫能およ
び電気炉３の耐火物の溶損状況を評価したものである。
フラックスの溶融度は、フラックスの滓化性を表す指標
であり、次のようにして３段階で評価した。すなわち、
フラックスを電気炉３に投入し、一定時間後にフラック
スのサンプルを採取し、サンプル中の未溶解物の存在割
合を測定し、測定した未溶解物の存在割合に基づいて評
価した。フラックスの溶融度は、酸化物の還元度と相関
関係があり、溶融度が良好であるほど酸化物の還元度は
高くなる。フラックスの脱硫能は、フラックス投入前後
の溶湯のＳ含有率に基づいて３段階で評価した。耐火物
の溶損状況は目視観察によって３段階で評価した。表１
から、次のことが判る。

【００２５】（１）フラックスのＣａＯ，ＣａＦ₂，Ｓ
濃度が前記成分範囲内であれば、実験Ｎｏ．１〜９に示
すように溶融度、脱硫能および耐火物の溶損状況の評価
はいずれも良好である。

【００２６】（２）ＣａＯ濃度が前記下限値未満では、
Ｓと結合するＣａが不足するので、実験Ｎｏ．１０，１
１に示すように脱硫能の評価が不良である。また、フラ
ックスの融点が高くなり、溶融度の評価が低下する。

【００２７】（３）ＣａＯ濃度が前記上限値を超える
と、前記（２）と同様フラックスの融点が高くなるの
で、実験Ｎｏ．１２，１３に示すように溶融度の評価が
不良である。また溶融度の評価が不良であるので、フラ
ックスと溶湯との反応が生じにくくなり、脱硫能の評価
が低下する。さらにＣａＯの使用量が増大し、コストア
ップになる。

【００２８】（４）低融点のＣａＦ₂の濃度が前記下限
値未満では、フラックスの融点が高くなるので、実験Ｎ
ｏ．１４，１５に示すように溶融度の評価が不良であ
る。

【００２９】（５）ＣａＦ₂の濃度が前記上限値を超え
ると、フラックスの融点が過度に低くなり過ぎて耐火物
との反応が促進されるので、実験Ｎｏ．１６，１７に示
すように耐火物溶損状況の評価が不良である。

【００３０】（６）Ｓの濃度が前記上限値を超えると、
フラックスと溶湯との間のＳ分配比は限られているの
で、溶湯からＳを充分に除去することができない。した
がって実験Ｎｏ．１６，１７に示すように脱硫能の評価
が不良である。

【００３１】

【表１】

【００３２】前述のように、ＣａＯの成分範囲が４０〜
６０％に限定されるのは、前記（２），（３）の理由に
よるものである。またＣａＦ₂の成分範囲が２〜２０％
に限定されるのは、前記（４），（５）の理由によるも
のである。また、Ｓの上限値が０．１％に限定されるの
は、前記（６）の理由によるものである。

【００３３】精錬用フラックスの粒度が１〜５０ｍｍの
範囲の値に選ばれているのは、下限値未満の粒度ではフ
ラックスを電気炉３に装入したとき、集塵ファン（図示
せず）によって粉塵とともに吸引され、歩留りが低下す
るからである。また上限値を超える粒度では、溶解時間
が長くなり、滓化性が低下するからである。

【００３４】このように、本発明の精錬用フラックスは
溶融状態から冷却固化されたものであり、かつ低融点の
ＣａＦ₂を適正量含むので、従来のＣａＯとＣａＦ₂とか
ら成る未融合フラックスに比べて滓化性、反応性が優れ
ている。またＣａＯが適正量含まれており、かつＳが低
濃度であるので、脱硫剤として好適に使用することがで
きる。また粒度が適正範囲に設定されているので、電気
炉３への投入時における吸引ロスを低減することがで
き、添加歩留りを向上することができる。

【００３５】図２は、本発明の第１の実施の形態である
金属精錬用フラックスの製造方法を示すフローチャート
である。本発明のフラックスは、前述のように電気炉３
から排滓される溶融状態のスラグ（以後、溶融スラグと
呼ぶ）を出発原料として製造される。ステップａ１で
は、電気炉３から溶融スラグがスラグポット１４に排滓
される。通常、溶融スラグの成分は、Ｓが０．２〜０．
５％含まれている点を除いて前記フラックスの成分とほ
ぼ同一である。これは、従来の未融合フラックスを用い
る場合でも表１に示す評価基準（溶融度、脱硫能、耐火
物の溶損状況）と同一の評価基準でＣａＯおよびＣａＦ
₂の投入量が設定されるからである。溶融スラグの成分
がＳを除いて前記フラックスの成分から外れているとき
には、成分調整を行えばよい。

【００３６】ステップａ２では、溶融スラグの酸化処理
が行われる。酸化処理は、溶融スラグ中に酸化性ガスで
あるＯ₂ガスまたはＯ₂含有ガスを吹込むことによって行
われる。本実施の形態では空気が吹込まれる。空気の吹
込みは、図３に示すようにスラグポット１４内の溶融ス
ラグ１３中にＡｌ₂Ｏ₃系セラミックスから成るランス１
７を装入し、空気圧縮機１８から圧縮空気をランス１７
に供給することによって行われる。さらにランス１７に
は、粉体吹込み装置１９から鉄粉が供給され、圧縮空気
とともに溶融スラグ１３中に吹込まれる。

【００３７】溶融スラグ１３中に吹込まれた空気は、Ｃ
ａＯおよびＣａＦ₂が酸化雰囲気中では安定なので、溶
融スラグ１３中のＳと選択的に反応してＳＯ₂を発生
し、後述の実施例１に示すように溶融スラグ１３中から
Ｓを選択的に除去する。溶融スラグ１３中に吹込まれた
鉄粉は、酸化されて酸化熱を発生し、空気吹込みによる
溶融スラグ１３の温度低下を補償して溶融スラグ１３の
温度を融点以上に保持する。発生したＳＯ₂は集塵フー
ド２０を介して吸引され、排ガス処理装置２１におい
て、たとえば水に吸収されて硫酸水として回収される。
このようにして、溶融スラグ中のＳは酸化処理によって
脱硫される。したがって以後、酸化処理を脱硫処理と呼
ぶことがある。

【００３８】溶融スラグ１３中に吹込まれる酸化性ガス
は空気に限定されるものではなく、空気に代わってＯ₂
ガスを吹込んでもよい。この場合の脱硫性能については
後述の実施例２に示す。また空気とは別のＯ₂含有ガ
ス、たとえばアルゴン−酸素混合ガスを吹込んでもよ
い。また鉄粉に代わってカーボンを粉体吹込み装置１９
から吹込んでもよい。

【００３９】ステップａ３では、脱硫処理された溶融ス
ラグの冷却処理が行われる。この処理は次のいずれかの
方法で行われる。すなわち、スラグポット１４をスラグ
処理場に運び、いわゆるノロ畑に溶融スラグを排出し、
散水して固化させた後、さらに散水を続けて冷却を進行
させる。ノロ畑を使用しない場合には、スラグポット１
４内で溶融スラグを固化させた後、上部から散水して表
層から徐々に冷却し、水を下方に浸透させて冷却を進行
させる。このように、固化後さらにスラグの冷却を進行
させると、スラグ中のダイカルシウムシリケート（２Ｃ
ａＯ・ＳｉＯ₂）が約８５０℃でα´からγに変態し、
この変態時の体積膨張によってスラグが粉化する。した
がって、冷却処理終了時には、スラグの大部分が粉状ス
ラグになる。粉状スラグの粒度は、たとえば１ｍｍ未満
である。

【００４０】ステップａ４では、選鉱処理が行われる。
この処理は、未粉化のまま残留したスラグを破砕し、ふ
るい分けして粉状スラグと塊状（粒状）スラグとに分別
し、磁選してスラグ中からメタル分である残留地金を回
収することによって行われる。回収した地金は原料とし
て電気炉３で再使用される。分別された塊状スラグは、
破砕品と呼ばれ、そのままフラックスとして使用され
る。破砕品の粒度はたとえば１〜３０ｍｍである。分別
された粉状スラグは、さらに次のステップａ５で処理さ
れる。

【００４１】ステップａ５では粉状スラグの製団処理が
行われる。製団処理は、粉状スラグをペレットまたはブ
リケットなどに加工する処理である。この処理は、粉状
スラグに水およびバインダを適正量配合し、パン型ペレ
タイザまたはロール式ブリケットマシーンに供給し、予
め定める粒度に成形加工することによって行われる。バ
インダとしては、セメント、水ガラス、デンプン、ター
ル、パルプ廃液等が用いられる。水の配合量は、粉状ス
ラグの保有する水分量を考慮して決定される。したがっ
て、粉状スラグの水分量が過大（たとえば３０％以上）
である場合には、粉状スラグを乾燥して用いることが望
ましい。前記ペレットの粒度は、たとえば５〜３０ｍｍ
であり、前記ブリケットの粒度はたとえば２０〜５０ｍ
ｍである。ステップａ６では、ペレットまたはブリケッ
ト状の金属精錬用フラックスの製造が終了する。

【００４２】このように本実施の形態では、フラックス
が電気炉３から排滓された溶融スラグを原料として製造
されるので、スラグを溶解する必要がなく、省エネルギ
を図ることができる。また溶融スラグ中へ装入されたラ
ンス１７を介して圧縮空気が吹込まれるので、吹込まれ
た空気が溶融スラグ中に気泡となって分散し、空気とＳ
との反応面積を増大する。したがって、ＳＯ₂の発生量
が増大し、溶融スラグの脱硫処理を効率よく行うことが
できる。また溶融スラグ中へ圧縮空気が吹込まれるの
で、溶融スラグの上方から圧縮空気が吹付けられる場合
に比べて溶融スラグの飛散を抑制することができる。し
たがって、スラグロスを低減することができる。

【００４３】また溶融スラグ中へ圧縮空気ととともに鉄
粉またはカーボンが吹込まれるので、酸化熱を発生して
溶融スラグを加熱することができる。したがって簡単な
構成で確実に溶融スラグの温度を融点以上に保持するこ
とができる。この結果、ＳとＯ₂との反応を促進するこ
とができ、溶融スラグを効率的に脱硫処理することがで
きる。また粉状スラグに製団処理が施されるので、粉状
スラグを適正寸法のブリケットまたはペレットに成形す
ることができる。したがって、扱いにくい粉状スラグを
簡単な構成で確実に有効処理することができる。

【００４４】また空気による酸化処理によって溶融スラ
グ中のＳを選択的に除去することができるので、精錬
時、溶湯中のＳがスラグ中に移行して溶融スラグ中のＳ
濃度が増加しても、溶融スラグを脱硫処理によって容易
にフラックスとして再生することができる。この結果、
再生したフラックスを電気炉３で再使用すれば、発生し
た溶融スラグをほぼ全量リサイクルすることができる。
また、リサイクルを繰返した場合、溶湯および耐火物か
らＳｉＯ₂，Ａｌ₂Ｏ₃などがスラグ中に移行して蓄積さ
れるので、スラグ中のＣａＯ，ＣａＦ₂の濃度が相対的
に低下する。このようにしてスラグ中のＣａＯ，ＣａＦ
₂の濃度が前記フラックスの適正成分範囲から外れると
きには、適宜成分調整を行えばよい。

【００４５】図４は本発明の第２の実施の形態である金
属精錬用フラックスの製造方法を示すフローチャートで
ある。ステップｂ１では、電気炉３から溶融スラグがス
ラグポット１４に排滓される。ステップｂ２では、スラ
グの改質処理が行われる。スラグの改質処理は、スラグ
を冷却しても粉化しないように改質する処理であり、改
質剤を溶融スラグ中に投入することによって行われる。
この改質剤は、Ｂ₂Ｏ₃を主成分として含む。改質剤の投
入は、冷却中における前記変態に伴う体積膨張を防止す
る。したがって改質剤の投入によってスラグの粉化を防
止し、スラグを塊状化することができる。改質剤の成分
は、たとえばＢ₂Ｏ₃：７０質量％，Ｎａ₂Ｏ：３０質量
％であり、その融点は７５０℃である。

【００４６】ステップｂ３〜ｂ４では、前記ステップａ
２〜ａ３と同様に酸化処理および冷却処理が行われる。
本実施の形態では、前記改質剤の作用によって冷却処理
後、塊状のスラグが得られる。スラグの粒度は大部分２
ｍｍ以上である。ステップｂ５では、選鉱処理が行われ
る。この処理では、塊状のスラグを破砕し、ふるい分け
して予め定める粒度の破砕品と少量の粉状のスラグとに
分別し、磁選によつてスラグから残留地金を回収する。
破砕品はそのままフラックスとして使用される。破砕品
の粒度は、たとえば１〜３０ｍｍである。分別された少
量の粉状のスラグには、前記製団処理が施される。ステ
ップｂ６では、破砕品と呼ばれる金属精錬用フラックス
の製造が終了する。

【００４７】このように本実施の形態では、Ｂ₂Ｏ₃系改
質剤の投入によってスラグの粉化を防止し、スラグを塊
状化することができるので、粉化スラグの飛散による環
境悪化を防止することができる。また取扱いやすい破砕
品が大部分を占め、取扱いにくい粉状スラグが少量に止
まるので、全体の作業性を向上することができる。さら
に、本実施の形態は前記第１の実施の形態と共通する構
成に対して同一の効果を奏することができる。

【００４８】図５は、本発明の第３の実施の形態である
金属精錬用フラックスの製造方法を示すフローチャート
である。ステップｃ１では、電気炉３から溶融スラグが
スラグポット１４に排滓される。ステップｃ２では、前
記図２のステップａ３と同様の方法でスラグの冷却処理
が行われる。これによって、冷却処理後、粉状または塊
状のスラグが得られる。ステップｃ３では、選鉱処理が
行われる。この処理は冷却処理後のスラグをふるい分け
して、粉状スラグと少量の塊状スラグとに分別し、磁選
によってスラグから残留地金を回収する。地金回収後の
塊状スラグは、埋立処理などに用いられる。

【００４９】ステップｃ４では、溶解処理が行われる。
この処理は、地金回収後の粉状スラグを図６に示すよう
にスラグ溶解炉２４に装入し、スラグ溶解炉２４の３本
の電極２５に通電することによって行われる。ステップ
ｃ５では、溶融スラグの酸化処理が行われる。本実施の
形態の酸化処理は空気を吹込むことによって行われる。
空気の吹込みは、スラグ溶解炉２４内の溶融スラグ１３
中にＡｌＯ₃系セラミックスから成るランス２６を装入
し、空気圧縮機２７から圧縮空気をランス２６に供給す
ることによって行われる。空気吹込み中溶融スラグは電
極２５によって引続き加熱される。これによって、空気
吹込みによる溶融スラグの温度低下を補償して溶融スラ
グの温度を融点以上に保持することができる。溶融スラ
グ中に吹込まれた空気は、前述のように溶融スラグ中の
Ｓと選択的に反応してＳＯ₂を発生し、溶融スラグ中か
らＳを選択的に除去する。発生したＳＯ₂は、集塵フー
ド２８を介して吸引され、排ガス処理装置２９におい
て、たとえば水に吸収されて硫酸水として回収される。

【００５０】ステップｃ６〜ｃ８では、前記図２のステ
ップａ３，ａ５，ａ６と全く同一の処理が行われ、冷却
処理および製団処理を経てブリケットまたはペレット状
の金属精錬用フラックスが製造される。また、ステップ
ｃ６の冷却処理で未粉化のまま残留したスラグは予め定
める粒度になるように破砕され、破砕品フラックスとし
て製品化される。

【００５１】このように本実施の形態では、排滓スラグ
を一旦冷却し、引続き選鉱処理を行って地金をスラグか
ら回収し、その後スラグを溶解炉で再溶融し、溶融スラ
グに前記第１の実施の形態と同様の処理が行われる。こ
れによって、排滓スラグの温度が低いなどの理由でスラ
グポット１４内のスラグが固化する前にスラグ中に空気
を吹込むことができないときでも、支障なく排滓スラグ
から金属精錬用フラックスを製造することができる。ま
た地金をスラグから回収した後、スラグの再溶融が行わ
れるので、スラグの溶解量を低減することができ、省エ
ネルギおよび処理時間の短縮を図ることができる。さら
に本実施の形態は、第１の実施の形態と共通する構成に
対して同一の効果を奏することができる。

【００５２】図７は、本発明の第４の実施の形態である
金属精錬用フラックスの製造方法を示すフローチャート
である。ステップｄ１〜ｄ４では、図５に示す第３の実
施の形態のステップｃ１〜ｃ４と全く同一の処理が行わ
れ、排滓処理、冷却処理、選鉱処理、溶解処理を経てス
ラグがスラグ溶解炉２４内で再溶融される。ステップｄ
５では、再溶融スラグの改質処理が行われ、再溶融スラ
グ中へＢ₂Ｏ₃系改質剤の投入が行われる。この処理は図
４に示す第２の実施の形態のステップｂ２と全く同一の
処理であり、後続の冷却処理におけるスラグの粉化を防
止する。ステップｄ６では、再溶融スラグの酸化処理が
行われる。この処理は、前記図５のステップｃ５と全く
同様にスラグ溶解炉２４の電極２５によって再溶融スラ
グを加熱しながら行われる。ステップｄ７，ｄ８では、
前記図４のステップｂ４，ｂ６と全く同一の処理が行わ
れ、冷却処理を経て破砕品と呼ばれる金属精錬用フラッ
クスが製造される。

【００５３】このように本実施の形態では、排滓スラグ
を一旦冷却し、引続き選鉱処理を行って残留地金をスラ
グから回収し、その後スラグを溶解炉で再溶解し、溶融
スラグに前記第２の実施の形態と同様の処理が行われ
る。これによって、本実施の形態は前記第２および第３
の実施の形態と共通する構成に対してそれぞれ同一の効
果を奏することができる。

【００５４】以上述べたように、本発明のフラックスの
粒度は１〜５０ｍｍの範囲の値に設定されているけれど
も、これに限定されるものではなくフラックスを溶湯中
に吹込んで使用するときには、１ｍｍ未満の粉状のフラ
ックスを用いてもよい。また第１および第２の実施の形
態では、スラグポット１４内に排滓した溶融スラグの加
熱を鉄粉またはカーボンの吹込みによって行っているけ
れども、他の方法、たとえばバーナ加熱などによって行
ってもよい。

【００５５】（実施例１）図３に示すようにスラグポッ
ト１４内の溶融スラグ中に圧縮空気を鉄粉ととも吹込
み、溶融スラグを酸化処理して吹込み前後のスラグ成分
を比較した。処理条件は、空気供給流量：３５０リット
ル／分，スラグ温度：１４００℃，吹込み時間３０分で
あった。空気吹込み前後のスラグ成分を表２に示す。

【００５６】表２から空気吹込みによって、スラグ中の
Ｓを０．１％未満に低減することが可能であること、Ｃ
ａＯ，ＣａＦ₂など他の成分はほとんど変化しないこと
などが判る。したがって、空気吹込みによってスラグ中
のＳを選択的にかつ効率的に除去することができる。

【００５７】

【表２】

【００５８】（実施例２）図３の空気圧縮機１８に代え
て酸素ガス供給装置を設け、スラグポット１４内の溶融
スラグ中に酸素ガスを鉄粉とともに吹込み、溶融スラグ
を酸化処理して吹込み前後のスラグ成分を比較した。処
理条件は、酸素ガスの供給流量：３０リットル／分，ス
ラグ温度１４５０℃，吹込み時間２０分であった。吹込
み前後のスラグ成分を表３に示す。

【００５９】表３から、酸素ガスの吹込みによって、表
２の空気吹込みと同様の結果が得られること、さらにス
ラグ中のＳを空気吹込みの場合よりも大幅に低減するこ
とができることなどが解る。したがって、吹込みガス中
のＯ₂濃度を増大するほど酸化処理における脱硫効率を
向上することができる。

【００６０】

【表３】

【００６１】（実施例３）表２に示す脱硫処理したスラ
グを製団処理し、成形したブリケットを図１に示す電気
炉３にフラックスとして投入し、ステンレス鋼溶銑の精
錬を行った。また、比較として従来のＣａＯフラックス
を使用してステンレス鋼溶銑の精錬を行い両者の精錬能
を比較した。ブリケットは、乾粉状態の脱硫処理スラグ
に水：１０％，セメント：５％を添加し、混練機で充分
に混練し、ロール式のブリケットマシーンで３７ｍｍ×
３７ｍｍ×２２ｍｍの大きさに成形した。成形時におけ
るロール有効幅当りの荷重は７．６トン／ｃｍであっ
た。成形したブリケットは３日間養生期間を設けた後、
使用に供した。３５トン電気炉３にスクラップおよびス
ケール等の低品位原料を装入して溶解し、溶解終了と同
時にフラックスを１２００ｋｇ装入し、１０分間加熱保
持した後、スラグおよび溶湯サンプルを採取し、採取し
たサンプルの分析を行った。溶製は、本発明のフラック
スを使用した発明例および塊状のＣａＯフラックスを使
用した比較例とも各２チャージずつ繰返した。ＣａＯフ
ラックスの粒度は、本発明のフラックスと等価に調整し
た。

【００６２】表４に発明例１，２および比較例１，２の
スラグ中Ｃｒ₂Ｏ₃濃度、溶銑中Ｓ濃度およびフラックス
の添加歩留りを示す。フラックスの添加歩留まりは、集
塵ファンによって吸引された未反応の飛散フラックス量
に基づいて算出した。表４から次のことが判る。

【００６３】（ａ）スラグ中Ｃｒ₂Ｏ₃濃度は、発明例
１，２の方が比較例１，２よりも低濃度である。したが
って、発明例の方が比較例よりもＣｒ₂Ｏ₃の還元度が高
い。これは、発明例のフラックスが前述のように溶解し
やすく、比較例のＣａＯフラックスよりも滓化性、反応
性に優れていることによる、すなわち、発明例は比較例
よりも溶銑とスラグとの反応が早期に生じ、スラグ中の
Ｃｒ₂Ｏ₃が溶銑中のＳｉ，Ｃによって還元されやすい。

【００６４】（ｂ）溶銑中Ｓ濃度は発明例１，２の方が
比較例１，２よりも低濃度である。したがって、発明例
の方が比較例よりも溶銑中Ｓの脱硫度が高い。これは
（ａ）の場合と同様に発明例では比較例よりも溶銑とス
ラグとの反応が早期に生じ、溶銑鉄中のＳがスラグ中の
ＣａＯによって脱硫されやすいことによる。

【００６５】（ｃ）フラックスの添加歩留りは、発明例
１，２の方が比較例１，２よりも高歩留りである。これ
は、発明例のフラックスの下限粒度が適正に設定されて
おり、さらに製団処理されたフラックスの強度がバイン
ダによって高強度化されていることによる。すなわち、
粒度の過小なフラックスは、集塵ファンによって吸引さ
れ、添加歩留りが低下する。また低強度のフラックスは
電気炉３内に添加されると、崩壊して微粉の割合が増加
し、添加歩留りが低下する。

【００６６】

【表４】

【００６７】このように、本発明のフラックスを使用し
た発明例は、従来のＣａＯフラックスを使用した比較例
よりも、スラグ中Ｃｒ₂Ｏ₃の還元度、溶銑中Ｓの脱硫度
およびフラックスの添加歩留りがともに優れている。し
たがって本発明のフラックスは金属精錬用フラックスと
して好適に使用することができる。

【００６８】

【発明の効果】以上のように請求項１記載の本発明によ
れば、本発明の金属精錬用フラックスはＣａＯが充分に
含まれており、かつＳが低濃度であるので、脱硫剤とし
て好適に使用することができる。また各成分が予め融合
されており、かつ低融点のＣａＦ₂ を適正量含むので、
従来の未融合のフラックスに比べて滓化性、反応性が優
れている。また酸化処理によってＳをＳＯ₂として選択
的に除去することができるので、スラグを金属精錬用フ
ラックスとして容易に再生することができる。したがっ
て、発生したスラグをほぼ全量リサイクルすることがで
きる。

【００６９】また請求項２記載の本発明によれば、金属
精錬用フラックスの粒度が適正範囲の値に選ばれている
ので、集塵ファンによる吸引ロスが防止され、歩留まり
が向上する。

【００７０】また請求項３記載の本発明によれば、溶融
状態のスラグ中に、Ｏ₂含有ガスたとえば空気が吹込ま
れ、空気はスラグ中のＳと選択的に反応してＳＯ₂を発
生させるので、スラグ中のＳを効率的に除去することが
できる。空気の吹込みは、溶融状態のスラグを加熱しな
がら行われるので、Ｓと空気との反応が促進され、効率
的に脱硫処理を行うことができる。また粉化したスラグ
は製団処理によって適正寸法のブリケットまたはペレッ
トに成形されるので、扱いにくい粉化スラグを簡単な構
成で確実に有効利用することができる。

【００７１】また請求項４記載の本発明によれば、Ｂ₂
Ｏ₃ 系改質剤が溶融スラグ中に投入されるので、スラグ
の粉化を防止し、スラグを塊状化することができる。そ
の結果粉化スラグの飛散による環境悪化を防止すること
ができる。

【００７２】また請求項５記載の本発明によれば、鉄粉
またはカーボンの吹込みによってスラグの加熱が行われ
るので、簡単な構成で効率的にスラグを加熱することが
できる。

【００７３】また請求項６記載の本発明によれば、排滓
スラグを一旦冷却し、引続き選鉱処理を行って地金をス
ラグから回収し、その後スラグを溶解炉で再溶解して金
属精錬用フラックスが製造されるので、排滓スラグの温
度が低くて固化する前にスラグ中にＯ₂ガスまたはＯ₂含
有ガスを吹込むことができないときでも支障なく排滓ス
ラグから金属精錬用フラックスを製造することができ
る。

【００７４】また請求項７記載の本発明によれば、地金
をスラグから回収した後、スラグの再溶解が行われるの
で、スラグの溶解量を低減することができ、省エネルギ
および処理時間の短縮を図ることができる。またＢ₂Ｏ₃
系改質剤の投入によってスラグの粉化が防止されるの
で、スラグの取扱いが容易になり、作業性が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の金属精錬用フラックスを好適に用いる
ことのできる金属精錬炉である電気炉３の構成を簡略化
して示す断面図である。

【図２】本発明の第１の実施の形態である金属精錬用フ
ラックスの製造方法を示すフローチャートである。

【図３】スラグポット１４内の溶融スラグに酸化処理を
施している状況を示す断面図である。

【図４】本発明の第２の実施の形態である金属精錬用フ
ラックスの製造方法を示すフローチャートである。

【図５】本発明の第３の実施の形態である金属精錬用フ
ラックスの製造方法を示すフローチャートである。

【図６】スラグ溶解炉２４内の溶融スラグに酸化処理を
施している状況を示す断面図である。

【図７】本発明の第４の実施の形態である金属精錬用フ
ラックスの製造方法を示すフローチャートである。

【符号の説明】

３電気炉１３スラグ１４スラグポット１７，２６ランス１８，２７空気圧縮機１９粉体吹込み装置２０，２８集塵フード２１，２９排ガス処理装置２４スラグ溶解炉

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者松下哲也福岡県北九州市小倉北区馬借３丁目６番42 号日本磁力選鉱株式会社内Ｆターム(参考） 4K013 BA05 CB09 EA03 EA09 FA05 4K014 AA02 AB03 AB16 AE01 CA01 CB05 CC07 CE01

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】金属精錬炉の溶融金属上に投入され、溶
融金属中の不純物元素を除去する金属精錬用フラックス
であって、少なくともＣａＯ：４０〜６０％，ＣａＦ₂：２〜２０
％を含み、Ｓが０〜０．１％であり、さらに各成分が予
め融合されていることを特徴とする金属精錬用フラック
ス。
【請求項２】粒度が１〜５０ｍｍであることを特徴と
する請求項１記載の金属精錬用フラックス。
【請求項３】金属精錬炉から溶融状態のスラグを排滓
し、排滓されたスラグを加熱しながらスラグ中にＯ₂ガ
スまたはＯ₂含有ガスを吹込み、その後スラグを冷却し
て固化し、さらにスラグから残留地金を回収し、予め定
める粒度になるように製団処理することを特徴とする金
属精錬用フラックスの製造方法。
【請求項４】金属精錬炉から溶融状態のスラグを排滓
し、排滓されたスラグにＢ₂Ｏ₃を主成分とする改質剤を
投入し、スラグを加熱しながら、スラグにＯ₂ガスまた
はＯ₂含有ガスを吹込み、その後スラグを冷却して固化
し、予め定める粒度になるように破砕し、スラグから残
留地金を回収することを特徴とする金属精錬用フラック
スの製造方法。
【請求項５】前記スラグの加熱がスラグにＯ₂ガスま
たはＯ₂含有ガスとともに鉄粉またはカーボンを吹込ん
で行われることを特徴とする請求項３または４記載の金
属精錬用フラックスの製造方法。
【請求項６】金属精錬炉から溶融状態のスラグを排滓
し、排滓されたスラグを冷却して固化し、さらにスラグ
から残留地金を回収し、スラグを溶解炉で再溶解し、ス
ラグにＯ₂またはＯ₂含有ガスを吹込み、その後スラグを
冷却して固化し、さらに予め定める粒度になるように破
砕または製団処理することを特徴とする金属精錬用フラ
ックスの製造方法。
【請求項７】金属精錬炉から溶融状態のスラグを排滓
し、排滓されたスラグを冷却して固化し、さらにスラグ
から残留地金を回収し、スラグを溶解炉で再溶解し、溶
融状態のスラグにＢ₂Ｏ₃を主成分とする改質剤を投入
し、スラグにＯ₂またはＯ₂含有ガスを吹込み、その後ス
ラグを冷却して固化し、予め定める粒度になるように破
砕することを特徴とする金属精錬用フラックスの製造方
法。