JP3869270B2 - 液体スラグを脱クロムおよび脱ニッケルする方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
本発明は、金属浴、特に鉄浴上に液体スラグを装荷し、炭素または炭素含有材を供給してこのスラグを還元する際に、液状のスラグまたはスラグ混合物を脱クロムおよび／または脱ニッケルする方法に関する。
【０００２】
特殊鋼またはフェロクロムの製造で発生する液状の製鋼工場スラグは、原材料、特に製鋼過程で添加されたスクラップの分量と組成に応じて、特にクロム酸化物を比較的多量に含有している。また、マンガン酸化物も比較的多量に存在する。製鋼スラグによっては、更に多量のニッケルや比較的多量のバナジウムを含むものもある。比較的多量のバナジウムを含む製鋼スラグについては、ＥＰ７７０１４９号公報に、炭素含有材による第１段階の還元工程の後に、隣接配置された別個の還元転炉内で更に還元ポテンシャルの高い還元剤を用いて、バナジウムを回収することが提案されている。そのために、クロムおよびマンガンの全量を先ず炭素で還元し、その際に、例えばメタンガスのような炭素含有材を金属浴中に注入しつつ、金属浴上でスラグの処理を長時間行なう。処理時間が長いため、注入された炭素量のかなりの部分が所要温度を維持するために消耗される。
【０００３】
バナジウムを自然に分離するために用いる別個の還元転炉は別個に加熱しなくてはならず、バナジウム回収値に基づく経済性に応じた多量のバナジウムが存在する場合にのみ高い経済効率が得られる。製鋼スラグの脱クロムを極力促進しようとすれば、従来法では処理時間が長くなり、それにより熱損失が増加する。
【０００４】
本発明の目的は、冒頭に述べた種類の方法を改良することにより、高価な金属原料の回収による経済性は保障されないとしても、安全な脱クロムと総処理時間の短縮とを同時に可能とすることである。この目的を達成するために、本発明の方法は、スラグ中のクロム酸化物および／またはニッケル酸化物が含有量が０．８質量％〜０．２質量％の範囲に低下するまで金属浴への炭素供給を行い、スラグ中のクロム含有量が所定範囲になった時点で、例えばＡｌ、Ｃａ、Ｓｉ、Ｆｅ−ＳｉまたはＣａ−Ｓｉのような高い還元ポテンシャルを有する還元剤を添加することによりクロム酸化物および／またはニッケル酸化物の含有量を０．１５質量％以下、望ましくは０．０８質量％以下にまで低下させる。このように本発明の方法では単一の転炉を用い、例えば炭化水素のような炭素含有材を用いる炭素還元を、スラグのクロム酸化物含有量またはニッケル酸化物含有量が一般にセメント添加物として直接使用できない程度の未だ比較的高い時点で停止させるので、その時点までの処理時間が大幅に短縮され、かつ、このようにクロム酸化物含有量および／またはニッケル酸化物含有量が比較的高い所定値になった時点で直ちに、更に高い還元ポテンシャルを有する還元剤を同じ転炉内に添加するので、全処理時間を短縮できると共にクロム酸化物含有量および／またはニッケル酸化物含有量を安全に所定限未満に低下させることができる。このような段階的還元を採用したことにより、例えばモリブデンやバナジウムのような特殊鋼の他の随伴元素のスラグ中含有量を問題の無い値にまで低下させることももちろん可能である。
【０００５】
この観点から、本発明の方法の望ましい形態においては、Ｆｅ−Ｓｉの添加量を３〜１５ｋｇ／トン−スラグ、望ましくは６〜１０ｋｇ／トン−スラグとする。上記のような還元剤で還元できる物質、例えばバナジウム酸化物、マンガン酸化物、ニッケル酸化物、モリブデン酸化物のような物質がスラグ中に含まれていた場合には、もちろんこれらも第２段階で同時に還元されて浴中に回収される。
【０００６】
炭素還元の結果生成した還元済スラグは、後から添加された還元剤と比較的ゆっくりと反応するので、本発明の更に望ましい態様においては、還元ポテンシャルの高い還元剤を添加した後に浴を不活性ガスでフラッシングすることにより、反応速度および、特に還元の進行が顕著に高まる。注入された不活性ガス、例えば窒素やアルゴンが攪拌作用をするので、反応が大幅に加速されて、極めて短時間の処理によって所要の最終クロム酸化物含有量を得ることができる。
【０００７】
代表的な望ましい態様においては、第１段階の炭素還元は１５〜３０分間行い、第２段階の還元は３〜１０分間行なう。
【０００８】
以下に、実施例により本発明を更に詳細に説明する。
実施例
転炉内で、下記組成の液状スラグ３トンを銑鉄１０トンの上に装荷した。
【０００９】
【表１】
【００１０】
引き続いて炭素と酸素を同時に注入した結果、金属酸化物量は下記のように低下した。
【００１１】
【表２】
【００１２】
その後、フェロシリコン３０ｋｇを添加し、窒素５５Ｎｍ3で浴を５分間フラッシングした。鉄浴中に溶解したシリコンにより下記の最終スラグ組成が得られた。
【００１３】
【表３】
【００１４】
上記のように２段階の還元処理を単一の転炉で行なった結果、処理時間２０分の炭素還元が終了した時点では、クロム酸化物量は元の値６．７質量％から０．３質量％にすることができ、引き続いて行なった５分間のシリコン還元により、クロム酸化物量を０．３質量％から０．０７質量％に低下させることができた。処理時間が短縮したことにより、熱損失が大幅に低減し、炭素含有体の還元への利用度が高まった。
本発明は、金属浴、特に鉄浴上に液体スラグを装荷し、炭素または炭素含有材を供給してこのスラグを還元する際に、液状のスラグまたはスラグ混合物を脱クロムおよび／または脱ニッケルする方法に関する。
【０００２】
特殊鋼またはフェロクロムの製造で発生する液状の製鋼工場スラグは、原材料、特に製鋼過程で添加されたスクラップの分量と組成に応じて、特にクロム酸化物を比較的多量に含有している。また、マンガン酸化物も比較的多量に存在する。製鋼スラグによっては、更に多量のニッケルや比較的多量のバナジウムを含むものもある。比較的多量のバナジウムを含む製鋼スラグについては、ＥＰ７７０１４９号公報に、炭素含有材による第１段階の還元工程の後に、隣接配置された別個の還元転炉内で更に還元ポテンシャルの高い還元剤を用いて、バナジウムを回収することが提案されている。そのために、クロムおよびマンガンの全量を先ず炭素で還元し、その際に、例えばメタンガスのような炭素含有材を金属浴中に注入しつつ、金属浴上でスラグの処理を長時間行なう。処理時間が長いため、注入された炭素量のかなりの部分が所要温度を維持するために消耗される。
【０００３】
バナジウムを自然に分離するために用いる別個の還元転炉は別個に加熱しなくてはならず、バナジウム回収値に基づく経済性に応じた多量のバナジウムが存在する場合にのみ高い経済効率が得られる。製鋼スラグの脱クロムを極力促進しようとすれば、従来法では処理時間が長くなり、それにより熱損失が増加する。
【０００４】
本発明の目的は、冒頭に述べた種類の方法を改良することにより、高価な金属原料の回収による経済性は保障されないとしても、安全な脱クロムと総処理時間の短縮とを同時に可能とすることである。この目的を達成するために、本発明の方法は、スラグ中のクロム酸化物および／またはニッケル酸化物が含有量が０．８質量％〜０．２質量％の範囲に低下するまで金属浴への炭素供給を行い、スラグ中のクロム含有量が所定範囲になった時点で、例えばＡｌ、Ｃａ、Ｓｉ、Ｆｅ−ＳｉまたはＣａ−Ｓｉのような高い還元ポテンシャルを有する還元剤を添加することによりクロム酸化物および／またはニッケル酸化物の含有量を０．１５質量％以下、望ましくは０．０８質量％以下にまで低下させる。このように本発明の方法では単一の転炉を用い、例えば炭化水素のような炭素含有材を用いる炭素還元を、スラグのクロム酸化物含有量またはニッケル酸化物含有量が一般にセメント添加物として直接使用できない程度の未だ比較的高い時点で停止させるので、その時点までの処理時間が大幅に短縮され、かつ、このようにクロム酸化物含有量および／またはニッケル酸化物含有量が比較的高い所定値になった時点で直ちに、更に高い還元ポテンシャルを有する還元剤を同じ転炉内に添加するので、全処理時間を短縮できると共にクロム酸化物含有量および／またはニッケル酸化物含有量を安全に所定限未満に低下させることができる。このような段階的還元を採用したことにより、例えばモリブデンやバナジウムのような特殊鋼の他の随伴元素のスラグ中含有量を問題の無い値にまで低下させることももちろん可能である。
【０００５】
この観点から、本発明の方法の望ましい形態においては、Ｆｅ−Ｓｉの添加量を３〜１５ｋｇ／トン−スラグ、望ましくは６〜１０ｋｇ／トン−スラグとする。上記のような還元剤で還元できる物質、例えばバナジウム酸化物、マンガン酸化物、ニッケル酸化物、モリブデン酸化物のような物質がスラグ中に含まれていた場合には、もちろんこれらも第２段階で同時に還元されて浴中に回収される。
【０００６】
炭素還元の結果生成した還元済スラグは、後から添加された還元剤と比較的ゆっくりと反応するので、本発明の更に望ましい態様においては、還元ポテンシャルの高い還元剤を添加した後に浴を不活性ガスでフラッシングすることにより、反応速度および、特に還元の進行が顕著に高まる。注入された不活性ガス、例えば窒素やアルゴンが攪拌作用をするので、反応が大幅に加速されて、極めて短時間の処理によって所要の最終クロム酸化物含有量を得ることができる。
【０００７】
代表的な望ましい態様においては、第１段階の炭素還元は１５〜３０分間行い、第２段階の還元は３〜１０分間行なう。
【０００８】
以下に、実施例により本発明を更に詳細に説明する。
実施例
転炉内で、下記組成の液状スラグ３トンを銑鉄１０トンの上に装荷した。
【０００９】
【表１】
引き続いて炭素と酸素を同時に注入した結果、金属酸化物量は下記のように低下した。
【００１１】
【表２】
その後、フェロシリコン３０ｋｇを添加し、窒素５５Ｎｍ3で浴を５分間フラッシングした。鉄浴中に溶解したシリコンにより下記の最終スラグ組成が得られた。
【００１３】
【表３】
上記のように２段階の還元処理を単一の転炉で行なった結果、処理時間２０分の炭素還元が終了した時点では、クロム酸化物量は元の値６．７質量％から０．３質量％にすることができ、引き続いて行なった５分間のシリコン還元により、クロム酸化物量を０．３質量％から０．０７質量％に低下させることができた。処理時間が短縮したことにより、熱損失が大幅に低減し、炭素含有体の還元への利用度が高まった。
Claims (6)
- 鉄浴上に液体スラグを装荷し、炭素または炭素含有材を供給してこのスラグを還元する際に、還元を２段階で行い、第２段階は第１段階より高い還元ポテンシャルで行い、液状のスラグまたはスラグ混合物を脱クロムおよび／または脱ニッケルする方法において、鉄浴への炭素の供給をスラグのクロム酸化物および／またはニッケル酸化物の含有量が０．８質量％〜０．２質量％に低下するまで行い、スラグのクロム酸化物含有量が所定範囲に達した時点で、更に還元ポテンシャルの高い還元剤としてＡｌ、Ｃａ、Ｓｉ、Ｆｅ−ＳｉまたはＣａ−Ｓｉを添加することによりクロム酸化物および／またはニッケル酸化物の含有量を０．１５質量％以下にすることを特徴とする方法。
- クロム酸化物および／またはニッケル酸化物の含有量を０．０８質量％以下にすることを特徴とする請求項１記載の方法。
- Ｆｅ−Ｓｉの添加量を３〜１５ｋｇ／トン−スラグとすることを特徴とする請求項１または２記載の方法。
- Ｆｅ−Ｓｉの添加量を６〜１０ｋｇ／トン−スラグとすることを特徴とする請求項３記載の方法。
- 上記更に還元ポテンシャルの高い還元剤の添加後に、浴を不活性ガスでフラッシングすることを特徴とする請求項１から４までのいずれか１項記載の方法。
- 最初の炭素による還元を１５〜３０分間行い、次の還元を３〜１０分間行なうことを特徴とする請求項１から５までのいずれか１項記載の方法。
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