JP2002543276A - 製鋼スラグを処理する方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、たとえば電気炉スラグ、転炉スラグ、製鋼起源のダスト、圧延機スケールまたは二次冶金残滓のような、製鋼スラグおよび任意に鉄含有物質を処理する方法を記述しており、その場合に液状の製鋼スラグないし鉄含有物質にクロム鉱石またはクロムを含むおよび／またはニッケルを含むダストが、１．２から１．６のスラグ塩基度を調節するために加えられ、その場合に浴温度は１６００℃を超えて、特に１６５０℃と１８００℃との間に維持されて、炭素を含む鉄浴が供給され、あるいは形成される。環境になじみやすいスラグの他に、高価値のフェロクロム合金を得ることができ、それによって本方法の経済性が改善される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】 本発明は、たとえば電気炉スラグ、転炉スラグ、製鋼起源のダスト、圧延機ス
ケールまたは二次冶金残滓のような、製鋼スラグおよび任意に鉄含有物質を処理
する方法に関する。

【０００２】 上記のような方法は、たとえばＷＯ９９／１４３８１に記載されている。この
公知方法においては、製鋼スラグは鉄含有物質と共に、そして特に粉鉱と共に、
鉄浴を介して還元されて、それによって環境安全性の高いスラグが形成される。
そのために、好ましいスラグ塩基度に調節するためのＳｉＯ₂あるいはＡｌ₂Ｏ₃
も添加され、その場合に、たとえば粉鉱のような鉄含有物質の添加は、まず第一
に、この種の処理が難しくかつ従来の方法では還元することが困難であった出発
原料を有効に使用して、それによって方法の経済性を改良させるために用いられ
ていた。スラグの熱伝導性が比較的低く、かつ鉄に比較して約１．５倍から２倍
の熱容量であることにより、この種の方法の経済性にとっては、達成可能な熱伝
達ないしは後燃焼度が重要である。しかしいずれの場合にも環境安全性の高いス
ラグを得るための、製鋼スラグのこの種の処理については、比較的高いエネルギ
コストを考慮しなければならない。

【０００３】 そこで本発明は、前記のような種類の方法を、スラグの処理と同時に価値のあ
る原料が得られ、その原料がエネルギコストが高いにもかかわらず方法の経済性
を保証するように、改良することである。 この課題を解決するために、本発明方法の基本的な構成は、液状の製鋼スラグ
ないしは鉄含有物質に、スラグ塩基度を１．２から１．６に調節するためにクロ
ム鉱石またはクロムを含むおよび／またはニッケルを含むダストが添加され、そ
の場合に浴温が１５００℃より高く、特に１６５０℃と１８００℃の間に維持さ
れ、炭素含有鉄浴が供給または形成され、かつスラグと形成されたフェロクロム
合金が別々に取り出されることにある。

【０００４】 クロム鉱石またはクロムを含むおよび／またはニッケルを含むダストが使用さ
れることによって、原理的には、スラグ内の酸化クロム含有量が過大になる危険
があり、それはこのようにして処理された製鋼スラグの環境親和性を再び深刻な
問題にしてしまう可能性がある。しかし、１６００℃を超える浴温でのみ処理さ
れることによって、驚くべきことに、５００ｐｐｍをずっと下回るスラグ最終ク
ロム含有量を達成し、同時にこの種のクロム鉱石からなるクロムをほぼ量的に、
還元に使用される鉄浴へ移行させることができる。鉄浴内のクロムの活性度は炭
化クロム形成によって著しく削減され、そのためにそれに応じて炭素含有鉄浴を
提供または形成しなければならない。その場合に鉄浴の炭素含有量は、所望の炭
化クロム形成が行われ、それによって還元された酸化クロムの再スラグ化が行わ
れないことを保証するために、必ず３質量％を超えるＣが維持されなければなら
ない。

【０００５】 このように調製された炭素含有鉄浴の最終クロム濃度は、６０質量％にまで達
し得るので、炭素割合が９質量％に達し得るいわゆるフェロクロムカービュア（
Ｆｅｒｒｏ−Ｃｈｒｏｍ−Ｃａｒｂｕｒｅ）の形の高級金属熔塊に成り得る。要
請される高い温度水準にもかかわらず、この種の処理方法の経済性は、金属熔塊
が高価値であることによって保証され、その場合にこのようにして形成された、
特殊製鋼所で使用することのできるプレアロイは、環境安全性が向上したスラグ
の全エネルギコストと製造コストをカバーする。

【０００６】 本発明にとっては、１６００℃を超える高い温度水準が重要であって、それは
それに応じた後燃焼によってのみ保証することができる。さらに、それに応じた
急速な物質交換が保証されなければならない。これらの条件は、好ましくは、ク
ロム鉱石またはクロムを含むおよび／またはニッケルを含むダストが熱風ランセ
ットを介して４ｍｍより小さい、好ましくは０．５から２ｍｍの粒径で浴上へ吹
き付けられることによって、維持することができる。適当な速度のビームでこの
種の粒化を有するクロム鉱石が吹き込まれることによって、高い乱流を形成する
ことができ、それによって浴が強力な攪拌を受ける。粒化によって与えられる大
きい相対的な表面積と、個々の相間および特にガス相、クロム鉱石、スラグ融成
物および金属融成物間の大きい剪断力は、それに応じた高いエネルギ交換率およ
び物質交換率ををもたらす。要請される温度水準は、１２００℃と１６００℃の
間の温度を有する熱風が使用されることによって、簡単な方法で保証することが
できる。

【０００７】 適当な後燃焼を保証するために、好ましくは熱風は２５から４０質量％の酸素
含有量まで酸素によって富化され、その場合に還元プロセスの続行によってスラ
グを早期に固くすることは、専用の混合容器内で製鋼スラグをクロム鉱石と混合
することによって、効果的に行うことができる。この種の混合容器内で、適当な
塩基度と混合スラグ温度を調節することができ、その場合にスラグ混合物はたと
えば約１７５０℃の温度で取り出して、後続の還元アグリゲートへ供給すること
ができる。還元転炉内でこのようにスラグ流入温度が高い場合には、熱風ビーム
の酸素富化を省くことができる。

【０００８】 好ましくはここでは、液状の製鋼スラグとクロム鉱石がスラグ糟内で混合され
、特にグラファイト電極を使用して電気的に加熱されて、１７００℃を超える温
度、好ましくは１７５０℃を超える温度で鉄浴上へもたらされ、それに続いて鉄
浴が増炭されて、熱風が吹き込まれる。鉄浴は、ここでは初期還元速度を減少さ
せるために、低炭化され、ないしは熱風によって精錬されて存在しなければなら
ず、その場合に同時に高い浴温度が保証される。鉄浴内でたとえば０．８−１．
５質量％のＣ−含有量から始まって、Ｃｒを量的に分離するのに必要なＣ−含有
量は、浴の増炭による結果において初めて調節される。

【０００９】 処理された製鋼スラグの特に高い環境親和性を得るために、好ましくは塩基度
は１．４から１．５５に調節される。 浴を適切に確実に混合することは、クロム鉱石ないしクロムを含むおよび／ま
たはニッケルを含むダストを有する熱風が、５００ｍ／秒を超える、特に７００
ｍ／秒のビーム速度で浴上へ向けられることによって、特に簡単な方法で得られ
る。

【００１０】 製鋼スラグとして、本発明に基づく方法の枠内では、特殊製鋼スラグが使用さ
れ、しかしその場合にＬＤ−スラグ、ＯＢＭ−スラグ、電気炉スラグおよび二次
金属合金残滓も、使用材料として考えられる。クロム鉱石は、少なくとも部分的
に高クロム−およびニッケルで荷重を加えられたダストによって置換することが
でき、その場合にいずれにしても燐の取込みを最少にしなければならない。

【００１１】 全体として、浴内で９質量％までの炭素含有量を得ることのできる、本発明に
基づく方法は、スラグ内へのクロムの再スラグ化をほぼ排除することができると
いう利点を有してり、その場合に１６５０℃の温度におていは、スラグ内で３６
０ｐｐｍより低い残留酸化クロム含有量が観察された。 次に、実施例を用いて、本発明を詳細に説明する。次の組成の製鋼スラグ、 製鋼スラグ 成 分 割合（％） ＣａＯ ５２ ＳｉＯ₂ ３１ Ａｌ₂ Ｏ₃ ３ ＦｅＯ ４．５ Ｃｒ₂ Ｏ₃ ９ ＣａＯ／ＳｉＯ₂ ＝１．６７ に、次の組成のクロム鉱石 クロム鉱石（Transwaal) 成 分 割合（％） Ｃｒ₂ Ｏ₃ ４４．４ ＦｅＯ ２５．０５ ＳｉＯ₂ ８．２ ＭｇＯ ５．３ Ａｌ₂ Ｏ₃ １６．６２ が、約１．５の目標塩基度が達成されるまで、添加された。クロム鉱石は、通常
は酸性であるので、クロム鉱石の添加によって、それに応じた塩基度を調節する
ことができる。

【００１２】 クロム鉱石は、ホットガスランセットを介して融成物へ吹き付けら、その場合
に速度を定めるステップとして、鉱石給送率が求められた。還元自体は、数秒以
内に経過し、かつ溶解運動学とそれに伴ってクロム鉱石の粒化に関係する。０．
５から２ｍｍの粒化を有するクロム鉱石が使用され、その場合に約１．５の塩基
度（ＣａＯ／ＳｉＯ₂）を得るために、１重量部分の製鋼スラグが０．４４２重
量部分クロム鉱石によって衝撃を受けた。得られた混合スラグは、６９．３５質
量％の製鋼スラグと３０．６５質量％のクロム鉱石からなり、次の組成を有して
いた。

【００１３】 混合スラグ 成 分 割合（％） ＣａＯ ３６ ＳｉＯ₂ ２４ Ａｌ₂ Ｏ₃ ７．２ ＦｅＯ １０．８ Ｃｒ₂ Ｏ₃ １９．８５ ＭｇＯ １．６３ ＣａＯ／ＳｉＯ₂ ＝１．５ この混合スラグは、連続的に炭素を含む鉄浴へもたらされて還元され、その結
果次の組成、 成 分 割合（％） ＣａＯ ５２．３ ＳｉＯ₂ ３４．８ Ａｌ₂ Ｏ₃ １０．５ ＭｇＯ ２．４ のスラグが得られた。１ｔの混合スラグから、０．６８８ｔのこの種の目標スラ
グが得られた。同時に次の組成を有する高価値の金属熔塊が形成された。

【００１４】 Ｆｅ ３５％ Ｃｒ ５５％ Ｃ ８％ その結果、この種のフェロ−クロム−カービュレは、特殊製鋼所で直接プレア
ロイとして使用することができた。

【００１５】 １６００℃を超えるスラグの必要な処理温度を維持するためには、熱風ビーム
に炭ダストと炭素を添加することが、効果的であることが明らかにされた。この
ようにしてエネルギ収支は、きわめて安価な熱炭素によって、しかしまた重油ま
たは天然ガスの添加によっても経済的に改善することができる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ，ＵＧ，ＺＷ )，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ， ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＧ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ， ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，Ｃ Ｎ，ＣＲ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＤＭ，ＤＺ，ＥＥ ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ， ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，Ｋ Ｐ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ ，ＬＶ，ＭＡ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ， ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，Ｓ Ｇ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 たとえば電気炉スラグ、転炉スラグ、製鋼起源のダスト、圧
   延機スケールまたは二次冶金残滓のような、製鋼スラグおよび任意に鉄含有物質
   を処理する方法において、 液状の製鋼スラグないしは鉄含有物質に、スラグ塩基度を１．２から１．６に
   調節するためにクロム鉱石またはクロムを含むおよび／またはニッケルを含むダ
   ストが加えられ、その場合に浴温度が１６００℃より高く、特に１６５０℃から
   １８００℃の間に維持されて、炭素含有鉄浴が供給または形成されて、 スラグおよび形成されたフェロクロム合金が別々に取り出されることを特徴と
   する、製鋼スラグと任意に鉄含有物質を処理する方法。
2. 【請求項２】 クロム鉱石またはクロムを含むおよび／またはニッケルを含
   むダストが、熱風ランセットを介して４ｍｍより小さい、好ましくは０．５から
   ２ｍｍの粒径で浴上へ吹き付けられることを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 【請求項３】 １２００℃と１６００℃の間の温度を有する熱風が使用され
   ることを特徴とする請求項２に記載の方法。
4. 【請求項４】 熱風は、酸素によって２５から４０質量％の酸素含有量に富
   化されることを特徴とする請求項１、２または３に記載の方法。
5. 【請求項５】 塩基度は、１．４から１．５５に調節されることを特徴とす
   る請求項１から４のいずれか１項に記載の方法。
6. 【請求項６】 クロム鉱石ないしクロムを含むおよび／またはニッケルを含
   むダストが、５００ｍ／秒を超える、特に７００ｍ／秒のビーム速度で、浴上へ
   向けられることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の方法。
7. 【請求項７】 鉄浴の炭素含有量が、３質量％Ｃより高く維持されることを
   特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の方法。
8. 【請求項８】 液状の製鋼スラグとクロム鉱石が、スラグ糟内で混合されて
   、特にグラファイト電極を使用して加熱されて、１７００℃を超える、好ましく
   は１７５０℃を超える温度で鉄浴上へもたらされ、それに続いて鉄浴が増炭され
   て、熱風が吹き付けられることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記
   載の方法。