JP4134389B2 - 還元スラグの粉化を防止する方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明はステンレス鋼、炭素鋼、合金鋼、その他の合金を製造する際に発生する還元スラグの粉化を防止する方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
転炉、アルゴン−酸素脱炭炉(AOD)および電気炉等でステンレス鋼を製造する場合は脱炭工程でクロムが酸化されるので、その後にフェロシリコンを主体とした合金を添加して、酸化クロムを溶鋼中に還元回収する方法が採用されている。炭素鋼、合金鋼等を製造する場合も脱炭工程で鉄、マンガンおよびクロム等の有価金属が酸化しスラグ中に損失するので、フェロシリコンやアルミニウム合金等の合金を添加して、それらの酸化物を溶鋼中に還元回収する方法が採用されている。
【0003】
上記の有価金属を還元回収した後に生成するスラグを還元スラグと称し、この還元スラグはメタル分を分離後に、埋立に利用されるのが一般的である。しかし、還元スラグは粉化し易く、埋立時に粉塵が発生し環境上の問題があり改善が求められている。
【0004】
還元スラグの粉化は、スラグ中の2CaO・SiO2 が冷却過程で粉化し易いγ−2CaO・SiO2 に変態することによって起こることが知られている。この対策として、従来よりスラグに酸化硼素、シリカ、アルミナ、五酸化燐等を含む改質剤を添加することにより、γ−2CaO・SiO2 への変態を抑制し、粉化し難いβ−2CaO・SiO2 変態にとどめる方法が既に開示されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、この方法は、精錬炉からスラグ鍋へ還元スラグを排出時に改質剤を添加混合する方式であり、スラグ鍋に排出したスラグはその保有熱を大気冷却により放散し、スラグ固化が早く進むため、均一混合が困難であり、改質剤を添加する効果が十分なものでなかった。精錬炉内で改質剤を添加して強撹拌することも考えられるが、その場合はメタル側の温度が低下するという問題が発生し、スラグ中へのメタルロスが多くなり、メタル組成の管理も難しく問題であった。
【0006】
特開昭59−20414号公報には、還元スラグを混合するための手段として、不活性ガスによって撹拌する方法が開示されている。しかし、この方法では不活性ガスによる熱放散が加わり、急冷化を促進し目的の攪拌が不十分となり、粉化の防止に十分な効果を挙げることができないという問題があった。
本発明の目的は、還元スラグの粉化を防止する方法を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】
発明者は、改質剤を均一に混合することが重要であると考え、種々検討を重ねた結果、下記の(A) および(D) の知見を得た。
【0008】
(A) 溶融還元スラグに発熱剤を添加し酸素を吹き込むことにより、スラグは加熱・保温され溶解状態を維持でき、十分良好な流動性が保たれ、スラグの均一混合が促進される。
【0009】
(B) 発熱剤として酸化第一鉄(以下、FeOと記載する)または/および金属鉄(以下、Feと記載する)を、添加剤としてB2 O3 を還元スラグ中に添加し処理後のスラグ中のB2 O3 濃度を重量%で0.1%以上1%以下とすることにより、処理後のスラグ中のFe2 O3 濃度を重量%で1%以上3%未満の低濃度に抑えて、十分良好なスラグの流動性が保たれ、スラグの均一混合が達成できる。
【0010】
(C) B2 O3 をP2 O5 に替えても、処理後のスラグ中のP2 O5 濃度が重量%で0.2%以上1.5%以下であれば、処理後のスラグ中のFe2 O3 濃度を重量%で1%以上3%未満の低濃度に抑えて、十分良好なスラグの流動性が保たれ、スラグの均一混合が達成できる。
【0011】
(D) 同様にAl2 O3 に替えても、処理後のスラグ中のAl2 O3 濃度が重量%で2%以上15%以下であれば、処理後のスラグ中のFe2 O3 濃度を重量%で1%以上3%未満の低濃度に抑えて、十分良好なスラグの流動性が保たれ、スラグの均一混合が達成できる。
【0012】
本発明は、以上の知見に基づいてなされたもので、その要旨は下記(1) 〜(3) である。
(1) 金属精錬炉で生成した還元スラグ中のメタル分を分離した溶融スラグを収容した容器内に発熱剤としてFeOまたは/およびFeを、添加剤としてB2 O3 を添加するとともに、酸素を含有するガスを該スラグに吹き込み、処理後のスラグ中のFe2 O3 濃度を重量%で1%以上3%未満、スラグ中のB2 O3 濃度を重量%で0.1%以上1%以下とすることを特徴とする還元スラグの粉化を防止する方法。
【0013】
(2) 金属精錬炉で生成した還元スラグ中のメタル分を分離した溶融スラグを収容した容器内に発熱剤としてFeOまたは/およびFeを、添加剤としてP2 O5 を添加するとともに、酸素を含有するガスを該スラグに吹き込み、処理後のスラグ中のFe2 O3 濃度を重量%で1%以上3%未満、スラグ中のP2 O5 濃度を重量%で0.2%以上1.5%以下とすることを特徴とする還元スラグの粉化を防止する方法。
【0014】
(3) 金属精錬炉で生成した還元スラグ中のメタル分を分離した溶融スラグを収容した容器内に発熱剤としてFeOまたは/およびFeを、添加剤としてAl2 O3 を添加するとともに、酸素を含有するガスを該スラグに吹き込み、処理後のスラグ中のFe2 O3 濃度を重量%で1%以上3%未満、スラグ中のAl2 O3 濃度を重量%で2%以上15%以下とすることを特徴とする還元スラグの粉化を防止する方法。
【0015】
【発明の実施の形態】
転炉、アルゴン−酸素脱炭炉(AOD)、電気炉等の金属精錬炉でステンレス鋼、炭素鋼、合金鋼等の溶融合金を製造する際に生成した還元スラグからメタル分を分離後にスラグ容器に保持する。このメタル分を分離したスラグを以下、単に還元スラグまたはスラグともいう。
【0016】
図1は、本発明で使用するスラグ処理設備の一例を示す模式的な概念図である。
図1に示すように、メタル分を分離した還元スラグ4を収納したスラグ容器1にホッパー2から発熱剤としてFeOまたは/およびFeを添加し、さらに、添加剤としてB2 O3 、P2 O5 、またはAl2 O3 を適正量添加した後に、ランス3から酸素を含有するガスを還元スラグ中に吹き込む。
スラグ容器1の材質は、鋳鉄製または耐火物で内張りされているものでも良い。
【0017】
本発明において、酸素を含有するガスを吹き込むのはFeOまたは/およびFeを酸化し、それぞれ最終的にFe2 O3 を生成させて、このときの生成熱(酸化反応熱)によってスラグ温度の低下を抑制できスラグの流動性が確保でき、添加物を均一に分散できるからである。
【0018】
FeO材としてはミルスケール等が、Fe材としては粒鉄等が、酸素を含有するガスとしては純酸素上吹き転炉用の工業用酸素が使用できる。
【0019】
処理後のスラグ中のFe2 O3 濃度が重量%で1%以上3%未満とする理由は、Fe2 O3 が3%以上なら流動性の問題はないが、FeO材、Fe材の添加量および酸素量が増加しコストアップになるため発熱剤を最小限にして、なおかつ流動性を確保することを本発明は目的としているからである。
【0020】
B2 O3 、P2 O5 、またはAl2 O3 を還元スラグ中に適正量添加する理由は、処理後のスラグ中のFe2 O3 濃度が重量%で1%以上3%未満の低濃度でもスラグの流動性を確保できるからである。
【0021】
以下、スラグ中の各成分の濃度は全て重量%を示し、単に%で示す。
処理後のスラグ中のB2 O3 濃度が0.1%以上1%以下であれば、処理後のスラグ中のFe2 O3 濃度が1%以上3%未満の低濃度であっても還元スラグの流動性を確保することができる。スラグ中のB2 O3 濃度が、0.1%未満では、スラグ中のFe2 O3 濃度が3%以上でないと流動性が低下するおそれがあり、スラグ中のB2 O3 濃度が1%を超えると流動性を確保する効果が飽和し過剰添加となるおそれがあり経済的ではない。好ましい範囲は、0.3〜0.8%である。B2 O3 材としては、B2 O3 含有濃度約30%の酸化硼素含有物等が使用できる。
【0022】
処理後のスラグ中のP2 O5 濃度が0.2%以上1.5%以下であれば処理後のスラグ中のFe2 O3 濃度が0.5%以上3%未満の低濃度であっても還元スラグの流動性を確保することができる。スラグ中のP2 O5 濃度が0.2%未満では、スラグ中のFe2 O3 濃度が3%以上でないと流動性が低下するおそれがあり、スラグ中のP2 O5 濃度が1.5%を超えると流動性を確保する効果が飽和し過剰添加となるおそれがあり経済的ではない。好ましい範囲は、0.5〜1.2%である。P2 O5 材としては、P鉱石、溶銑脱りんスラグ等が使用できる。
【0023】
処理後のスラグ中のAl2 O3 濃度が2%以上15%以下であれば処理後のスラグ中のFe2 O3 濃度が1%以上3%未満の低濃度であっても還元スラグの流動性を確保することができる。スラグ中のAl2 O3 濃度が2%未満では、スラグ中のFe2 O3 濃度が3%以上でないと流動性が低下するおそれがあり、スラグ中のAl2 O3 濃度が15%を超えると流動性を確保する効果が飽和し過剰添加となるおそれがあり経済的ではない。好ましい範囲は、5〜12%である。
Al2 O3 材としては、アルミナ、天然ボーキサイト、造塊スラグ等が使用できる。
【0024】
【実施例】
アルゴン−酸素脱炭炉で生成した還元スラグからメタル分を除去したスラグ(FeO=0.6〜0.7%、Cr2 O3 =0.6〜0.7%、MnO=0.3〜0.4%、塩基度=1.5〜2.0)の15〜16tを対象として処理を実施した。
【0025】
表1に処理条件、処理後のスラグ組成および固化率を示す。
固化率は、粒径5mm以下のスラグを粉化しているスラグとみなし、粒径5mmを超えるスラグの重量を測定し、全スラグ重量に対しての重量割合を求めたものである。即ち、固化率=粒径5mmを超えるスラグの重量/全スラグ重量×100(%)である。目標の固化率を95%以上とした。
【0026】
【表1】
【0027】
FeO材:FeO含有濃度約92%のミルスケール、Fe材:Fe含有濃度約99%の粒鉄(粒径10〜30mm)、B2 O3 :B2 O3 含有濃度約30%の酸化硼素含有物、P2 O5 材:P2 O5 含有濃度約4.6%であり塩基度約2.3の溶銑脱Pスラグ、Al2 O3 材:Al2 O3 含有濃度約97%のアルミナをそれぞれホッパーから投入し、ランスから酸素純度約99.9%の上吹き用工業酸素をスラグに1.7〜3.6Nm3/分の流量で30分間吹き込んで、処理後のスラグ中のFe2 O3 を全て3%未満にした。
【0028】
表1に示すように、処理後のB2 O3 、P2 O5 、およびAl2 O3 含有濃度が適正範囲の試験No.1〜4および6〜7は処理後のスラグ中のFe2 O3 を1%以上3%未満に抑えることができ、固化率も目標の95%以上にすることができた。
【0029】
Al2 O3 含有濃度が適正範囲外の比較例の試験No.5では、70%の固化率しか得られなかった。
【0030】
【発明の効果】
本発明によれば、金属精錬炉から発生する還元スラグの粉化の防止を処理後のスラグ中のFe2 O3 濃度が1%以上3%未満の低濃度であっても行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明で使用するスラグ処理設備の模式的な概念図である。
【符号の説明】
1:スラグ容器、
2:ホッパー、
3:ランス、
4:還元スラグ
Claims (3)
- 金属精錬炉で生成した還元スラグ中のメタル分を分離した溶融スラグを収容した容器内に発熱剤としてFeOまたは/およびFeを、添加剤としてB2 O3 を添加するとともに、酸素を含有するガスを該スラグに吹き込み、処理後のスラグ中のFe2 O3 濃度を重量%で1%以上3%未満、スラグ中のB2 O3 濃度を重量%で0.1%以上1%以下とすることを特徴とする還元スラグの粉化を防止する方法。
- 金属精錬炉で生成した還元スラグ中のメタル分を分離した溶融スラグを収容した容器内に発熱剤としてFeOまたは/およびFeを、添加剤としてP2 O5 を添加するとともに、酸素を含有するガスを該スラグに吹き込み、処理後のスラグ中のFe2 O3 濃度を重量%で1%以上3%未満、スラグ中のP2 O5 濃度を重量%で0.2%以上1.5%以下とすることを特徴とする還元スラグの粉化を防止する方法。
- 金属精錬炉で生成した還元スラグ中のメタル分を分離した溶融スラグを収容した容器内に発熱剤としてFeOまたは/およびFeを、添加剤としてAl2 O3 を添加するとともに、酸素を含有するガスを該スラグに吹き込み、処理後のスラグ中のFe2 O3 濃度を重量%で1%以上3%未満、スラグ中のAl2 O3 濃度を重量%で2%以上15%以下とすることを特徴とする還元スラグの粉化を防止する方法。
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