JP2018534429A - スラグを精製するための方法および装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、非鉄金属（ＮＥ）合金または鉄合金の製造プロセスからのスラグを精製するための方法および装置に関する。この目的のために、該製造プロセス時に生じたスラグを、典型的には、沈降炉内に連続的に通し、そこで加熱し、そして冶金学的に処理する。この処理の結果得られる第一の残留スラグの環境適合性を改善するために、本発明は、第一の残留スラグを取鍋１２０中でタッピングし、第一の残留スラグの組成を分析し、そして最後に、取鍋内の第二の残留スラグへの冶金学的−物理的反応の前に、第一の残留スラグの上または中に少なくとも一つのガス状媒体を導入する。ガス状媒体は、第一の残留スラグの分析された個々の組成に依存して選択される。さらに、スラグを任意に加熱することができる。その後、第二の沈降炉１４０中への輸送が任意に行われ、そしてそこではスラグ中に微細に分散していた金属粒子が沈殿する。

Description

本発明は、非鉄金属（ＮＥ）合金または鉄合金製造プロセスで発生したスラグを精製するための方法および装置に関する。

従来技術では、このような方法および装置は、原則として前記製造プロセスについても知られている。この目的のために、図２に示されるように、前記製造プロセスで製造されたスラグは、典型的には、スラグインレットチャネル１１２を介して沈降炉１１０に連続的に送られ、そこで加熱および冶金学的に処理される。この処理は、スラグ中に依然として含まれている金属割合を減少させるのに役立つ。処理後、かつ、沈降炉１１０内のスラグの適当な滞留時間の後、スラグに含まれる金属の一部は、金属合金またはマット、例えば、銅マットとして沈降炉の底に沈降する。その点では、元のスラグは金属合金と第一の残留スラグとに分解する。該金属合金は、沈降炉１１０の金属アウトレットチャネル１１１を介して注ぎ出される一方で、典型的には、金属合金上に浮遊する第一の残留スラグは、スラグアウトレットチャンネル１１４を介して第一の沈降炉１１０からタッピングされる。

伝統的に、ＮＥ合金または鉄合金の製造プロセスからのスラグの精製は、この時点で終了する。しかしながら、第一の残留スラグは、依然として≧０．５重量の金属割合を常に有する。この、常に依然として比較的高い金属割合は、特に、有害な重金属成分が第一の残留スラグ中に依然として含まれている場合には、現代の環境保護要件をもはや満たさない。

本発明は、スラグが環境に対してあまり有害ではなく、かつ、特に、スラグ中の金属割合をさらに低減するための、ＮＥ合金または鉄合金の製造プロセスからのスラグを精製するための公知の方法および公知の装置を改善するという課題に基づいている。

この課題は、請求項１に記載の方法によって解決される。したがって、第一の残留スラグを取鍋にタッピングし、該第一の残留スラグの組成を分析し、そして最後に、第一の残留スラグの上または中に、少なくとも一つのガス状媒体を導入して、冶金学的−物理的反応により取鍋内で第二の残留スラグにすることが行われる。ガス状媒体は、第一の残留スラグの分析された個々の組成の関数に依存して選択される。

「分析する」という語は、典型的には、試料をスラグから取り出し、その試料の実際の金属／化学的組成を分析することを意味する。場合によっては分析に時間がかかるため、この期間の終了時までは分析結果を入手することはできない。その間にさらにスラグに材料の流入が生じている可能性があるため、分析に基づいて決定された試料の組成は、場合によっては、前記期間の終わりにおけるスラグの組成にもはや正確に対応することができない。それ故、本発明の範囲における「分析する」という語は、例えば、この期間中に行われたスラグ中へのさらなる導入によるなど、分析期間の間にどの程度までスラグの組成が変化する可能性があるかの予測も場合によってはさらに含む。

「取鍋炉」という語は、ここではスラグ処理ステーション（Ｓｌａｇ−Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ−Ｓｔａｔｉｏｎ）ＳＴＳという意味で使用されている。

本発明の意味において、ガス状媒体は、粉塵または細粒物質と組み合わせた気体またはガス状キャリア媒体のいずれかである。キーワード：炭素注入。ガス状媒体の導入は、例えば、スラグを均質化またはより良好に混合するため、またはスラグ中に乱流を生成するために、意図された（化学的）反応を強化するのに役立つ。気体またはガス状キャリア媒体は、不活性ガスまたは二酸化炭素であることができる。

第一の残留スラグの個々の組成、および所望の化学的または金属−物理的反応に依存して、少なくとも一つのガス状媒体は、スラグ中の金属粒子の凝集、スラグの還元および／またはスラグの酸化を引き起こすように選択される。

特許請求の範囲に記載の取鍋−処理によって、最初に取鍋に供給された第一の残留スラグは第二の残留スラグに変換される。第一の残留スラグ中に依然として含まれていた望ましくない成分の一部は、蒸発または重金属相への移動／沈降のいずれかによって、該処理によって分離され、それは後に第二の沈降炉の底部に沈殿するため、この第二の残留スラグは、第一の残留スラグよりも既に環境的には有害ではない。

説明は二つの図に添付されている。

図１は、本発明による装置を示す。 図２は、従来技術による装置を示す。

本発明を、実施形態の形態で図１を参照して以下により詳細に説明する。

本発明は、図２を参照して上述した従来技術が終了したところに、図１により、すなわち、第一の残留スラグを第一の沈降炉１１０からスラグアウトレットチャンネル１１４を介して取鍋１２０中でタッピングする場合を設定している。

ＮＥ合金または鉄合金の製造プロセスからの第一の残留スラグを、鉄鋼業界から基本的に知られている取鍋１２０にタッピングするによって、第一の残留スラグのタッピングは不連続であるため、最初は、第一の沈降炉１１０で依然として連続的に行われているスラグの流入が中断される。それにより、いわゆる「バッチ運転」へ移行する。第一の残留スラグを受け入れるための取鍋１２０の使用は、ハウスからの第一の残留スラグをさらに処理するための輸送容器及び処理容器として取鍋が既に完全に適しているという利点を提供する。したがって、典型的には、それぞれがガス状媒体の導入用である、蓋内のランスアクセスを介して、横からの注入手段を介して、または底部シンクを介して、それを有する。

有利な実施形態によれば、取鍋１２０は、第一の残留スラグとガス状媒体との冶金学的−物理的反応を改善するために、取鍋炉または銅精錬炉／加熱炉として、かつ、第一の残留スラグを加熱するのに最適であるよう構成することができる。残留スラグは、好ましくは、図１に示すように、電極１２８で加熱される。

同様に、冶金−物理的反応を支援するために、例えば、還元剤またはスラグ形成剤のような添加剤を第一の残留スラグに供給するための供給管の一種である導入チャンネルを取鍋内にさらに設けることができる。残留スラグのより良好な混合及び均質化のために、ガス状媒体は、上方からスラグ中に浸漬されたジェットランスを介して、横からのジェットランスを介して、または底部シンクを介して残留スラグ中に導入することができる。

好ましくは、反応を促進するために残留スラグに乱流を発生させる上記の処理により、最初に取鍋に供給された第一の残留スラグは、第二の残留スラグに変換される。第一の残留スラグ中に依然として存在していた望ましくない成分の一部は、例えば、蒸発または重金属相への移動／沈降などの上記の処理によって分離されているからであるため、この第二の残留スラグは、第一の残留スラグに比べて、既に環境的には有害ではない。

しかしながら、環境保護の観点に関連して、第二の残留スラグをさらに改善するために、特に、重金属相の沈降を可能にするために、本発明の方法は、例えば、キャリッジ１３０またはクレーン（図示せず）によって第二の残留スラグを有する取鍋１２０を、第二の沈降炉１４０に輸送すること、および第二の残留スラグを、取鍋１２０から第二の沈降炉１４０に注入することを、任意に、さらに企図している。

注入は、例えば、スラグインレットチャネル１４２を介して傾斜スツール１３５を用いて行われる。典型的には、反応炉（埋設アーク炉ＳＡＦ）である第二の沈降炉１４０において、第二の残留スラグは、所定の滞在時間の間そこに留まることによって静止しなければならない。滞留時間の間、第二の沈降炉１４０の底部に、第二の残留スラグに依然として含まれている金属の少なくとも一部が第二の金属合金として沈降する一方で、残存する第三の残留スラグが、典型的には第二の金属合金上に浮く。滞留時間の後、スラグアウトレットチャンネル１４４を介して、例えば、バケツ１５０中で、または造粒中に第三の残留スラグをタッピングすることができる。それに対して、第二の金属合金は、アウトレット１４６を介して別個にタッピングされて第三の残留スラグにとなる。

第二の沈降炉１４０内に滞留する間、第二の残留スラグは、好ましくは一定の温度に維持される。この目的のために、第二の沈降炉１４０に熱エネルギーの入力が行われ得る。この熱エネルギーの入力は、好ましくは、第二の沈降炉のスラグ内に突出している、９００ｍｍ未満の直径を有する複数のより小さい電極１４８を介して行われる。電極１４８は、直線に沿って配置されていてもよいし、あるいは、それぞれが直線からずれてジグザグパターン状に配置されていてもよい。直線は、好ましくは、第二の沈降炉の、好ましくは長方形の容器の長手方向の側面に沿って、またはそれに平行に延びる。複数のより小さい電極は、単一の大きな電極よりも、残留スラグをあまり強く混ぜたり渦を起こしたりしないため、より良好な保温を可能にするという利点を提供する。第二の沈降炉１４０は、ＤＣ電流またはＡＣ電流によって駆動することができる。しかし、より小さいスラグ入口、そしてそれ故に第二の沈降炉１４０の寸法がより小さい場合、３つのより大きな電極を備えることが、構造的に簡単かつ経済的であり得る。

有利には、第三の残留スラグは、０．５重量％未満の金属、特に、重金属の割合を有するため、第一または第二の残留スラグとして廃棄することは環境により優しい。

１００ 装置
１１０ 第一の沈降炉
１１１ 第一の沈降炉の金属アウトレット
１１２ 第一の沈降炉のスラグインレットチャンネル
１２０ 取鍋
１２８ 取鍋の電極
１３０ クレーンまたはキャリッジ
１３５ 傾斜スツール
１４０ 第二の沈降炉
１４２ 第二の沈降炉のスラグインレットチャンネル
１４４ 第二の沈降炉のスラグアウトレットチャンネル
１４６ 第二の沈降炉の金属アウトレットチャンネル
１４８ 電極
１５０ バケツ

Claims (17)

1. 非鉄合金または鉄合金の製造プロセスで発生したスラグを浄化する方法であり、以下の工程、
   第一の金属合金と第一の残留スラグを得るために、第一の沈降炉（１１０）内でスラグを加熱して処理する工程であって、
   第一の残留スラグを取鍋（１２０）にタッピングする工程；
   第一の残留スラグの組成を分析する工程；および
   取鍋（１２０）内において、第一の残留スラグの上または中に少なくとも一つのガス状媒体を導入することによって、冶金学的−物理的反応させて第二の残留スラグを得る工程であって、該ガス状媒体は、第一の残留スラグの分析された個々の組成に依存して選択される工程、
   を有することを特徴とする、上記の方法。
2. 前記第一の残留スラグが依然として０．５重量％以上の金属割合を含有していることを特徴する、請求項１に記載の方法。
3. 前記ガス状媒体が、上方から第一の残留スラグ中に適用されるか、または取鍋（１２０）内で第一の残留スラグ中に吹き込まれることを特徴とする、請求項１または２に記載の方法。
4. 前記第一の残留スラグが、冶金−物理的反応を助けるために取鍋炉または銅精錬／加熱炉として形成された取鍋（１２０）内で、好ましくは化学的にまたは電気的に熱せられることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一つに記載の方法。
5. 冶金学的−物理的反応を助けるために還元剤および／またはスラグ形成剤の形態の添加剤を取鍋（１２０）中の第一の残留スラグに添加することを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一つに記載の方法。
6. 前記取鍋（１２０）内の第二の残留スラグが、第二の沈降炉（１４０）に輸送され、そして
   該取鍋（１２０）から第二の沈降炉（１４０）に第二の残留スラグを注ぐことを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一つに記載の方法。
7. 第二の残留スラグを、第二の沈降炉（１４０）内に所定の滞留時間だけ滞留させて落ち着かせ、そして
   その滞留時間中に第二の残留スラグは第二の金属合金と第三の残留スラグとに分解し、第二の金属合金は第二の沈降炉（１４０）の底部に沈降し、第三の残留スラグは第二の金属合金上に浮くことを特徴とする、請求項６に記載の方法。
8. 前記第三の残留スラグが、バケツ（１５０）中へ、または造粒物にタップされ、そして
   第二の金属合金は別個にタップされることを特徴とする、請求項７に記載の方法。
9. 前記第二の残留スラグの温度が実質的に一定のままであるだけの熱エネルギーが前記第二の沈降炉（１４０）内の第二の残留スラグに供給され、該熱エネルギーの供給は、好ましくは、第二の沈降炉のスラグ内に突出する複数の電極（１４８）を介して行われることを特徴とする、請求項７または８に記載の方法。
10. 前記第三の残留スラグが、０．５重量％未満の金属割合しか有さないことを特徴とする、請求項７〜９のいずれか一つに記載の方法。
11. 請求項１〜１０のいずれか一つに記載の方法を実施するための装置（１００）であって、
    非鉄または鉄合金製造プロセスからスラグを好ましくは連続的に受け入れるための第一の沈降炉（１１０）であって、
    第一の沈降炉（１１０）からタップされた第一の残留スラグを受け入れて処理するための取鍋（１２０）が設けられ、該処理によって第二の残留スラグが得られることを特徴とする、上記の装置。
12. 前記取鍋（１２０）が、加熱可能な取鍋炉または銅精錬炉／再加熱炉であることを特徴とする、請求項１１に記載の装置。
13. 前記取鍋（１２０）からの第二の残留スラグを受け取り、該第二の残留スラグを第二の金属合金および第三の残留スラグに変換するための第二の沈降炉（１４０）を含むことを特徴とする、請求項１１に記載の装置。
14. 前記第二の残留スラグを有する取鍋（１２０）を第二の沈降炉に輸送するためのクレーンまたはキャリッジ（１３０）を備えることを特徴とする、請求項１１に記載の装置。
15. 前記第二の沈降炉（１４０）が、好ましくは複数の電極（１４８）を有する還元炉（ＳＡＦ）として構成されていることを特徴する、請求項１３または１４に記載の装置。
16. 前記電極（１４８）が、直線に沿って、または直線からジグザグパターン状にずれて配置されていることを特徴する、請求項１５に記載の装置。
17. 第一の沈降炉（１１０）、取鍋（１２０）および第二の沈降炉（１４０）が、空間的に互いに近接して隣り合って配置されていることを特徴する、請求項１１〜１６のいずれか一つに記載の装置。

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