JP4178569B2

JP4178569B2 - 溶銑の脱硫方法および溶銑の脱硫剤

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Inventors: 浩明西尾
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Publication date: 2008-11-12
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Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は溶銑の脱硫方法および溶銑の脱硫剤に関する。
【０００２】
【従来の技術】
溶銑の炉外脱硫には、安価なＣａＯを主成分とする脱硫剤、例えば、９５ｗｔ％ＣａＯ‐５ｗｔ％ＣａＦ₂が広く使用されている。一方、溶銑の脱硫剤として金属Ｍｇも知られている。金属Ｍｇは、溶銑中のＳと容易に反応してＭｇＳを生成するが、沸点が１１０７℃と低いので、１２５０〜１５００℃の溶銑中では激しく気化し、Ｍｇを単独で用いると溶銑を飛散させるとともに、Ｍｇ蒸気が十分脱硫に寄与せずに大気中に放散されることになる。
【０００３】
このため、特開平７−１７９９１９号公報に開示されているように、金属ＭｇをＣａＯで希釈して１０〜３０ｗｔ％のＭｇ濃度に調整した混合粉末を搬送ガスとともに溶銑中に吹き込む方法が一般的である。この場合、次に示す（１）式のＭｇによる脱硫反応および（２）式のＣａＯによる脱硫反応が並行して進む。
〔Ｍｇ〕＋〔Ｓ〕→（ＭｇＳ）（１）
（ＣａＯ）＋〔Ｓ〕→（ＣａＳ）＋〔Ｏ〕（２）
【０００４】
すなわち、Ｍｇ蒸気は溶銑に溶解してマグネシウム〔Ｍｇ〕となり、溶銑に溶解した硫黄〔Ｓ〕と反応して（ＭｇＳ）を生成し、溶銑中に懸濁あるいは溶銑浴面に浮上する。一方、脱硫剤の（ＣａＯ）は溶銑に溶解した硫黄〔Ｓ〕と反応して（ＣａＳ）を生成し、溶銑中に懸濁あるいは溶銑浴面に浮上する。ここで、副生する酸素は溶銑に溶解して〔Ｏ〕となるが、溶銑中のＣと反応してＣＯガスとなって散逸する。
【０００５】
上記（１）式のＭｇ脱硫は（２）式のＣａＯ脱硫に比べて脱硫速度が大きくＭｇ‐ＣａＯ全体の脱硫速度はＣａＯ単独の場合に比べて著しく大きくなる。すなわち、Ｍｇ‐ＣａＯ吹き込みによる脱硫法を適用すると、少ない脱硫剤原単位で短時間に所望の到達〔Ｓ〕を得ることができる。その結果、スラグ発生量が減る利点があり、また、スラグに混入する地金も減少するので、鉄歩留まりの向上が期待できる。また、処理時間が短いので処理時の溶銑温度の低下が小さいという利点もある。
【０００６】
このように数多くの利点があるにもかかわらず、Ｍｇ脱硫は主流とはなっていない。これは原料の金属Ｍｇが高価なために安価なＣａＯを主成分とする脱硫剤を上回るメリットが見い出だせないからである。
【０００７】
これに対して、特開昭５２−５０９１７号公報には、ＭｇＯとＡｌの反応によってＭｇ蒸気Ｍｇ（ｇ）を発生させる脱硫方法に関し、反応を促進するに足る熱量を発生する発熱剤をＭｇＯとＡｌに加えて溶銑に供給する方法が開示されている。ちなみに、この引例では、次の反応を利用している。
３ＭｇＯ＋２Ａｌ→３Ｍｇ（ｇ）＋Ａｌ₂Ｏ₃ （３）
この方法によれば、金属Ｍｇに比べて比較的安価なＭｇＯとＡｌを主原料とするので、上述のＭｇ脱硫の採算性の不利を軽減できる可能性がある。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上述の特開昭５２−５０９１７号公報に開示された技術においては、ＭｇＯとＡｌの反応によってＭｇ蒸気を発生させる（３）式の反応は単に溶銑温度に相当する１２５０〜１４５０℃に加熱しただけでは起こらず、１５００℃以上を要するとし、前述したように発熱剤を添加している。その実施例においては、平均１００メッシュの粒度に揃えたＭｇＯ、ＡｌおよびＦｅ₃Ｏ₄の補助酸化物（発熱剤）を十分混合し、平均２ｍｍの粒度のセミペレットに造粒して脱硫剤を得たことが記載され、補助酸化物ＸＯはＡｌと（４）式のように反応してその際出る高熱により未反応のＡｌとＭｇＯが反応し、（３）式に従ってＭｇ蒸気を生成させることが可能になると記載されている。
３ＸＯ＋２Ａｌ→３Ｘ＋Ａｌ₂Ｏ₃ （４）
【０００９】
しかしながら、この技術においては、Ａｌは（３）式のＭｇ蒸気の生成以外に、脱硫に直接寄与しないＸの生成に消費されるため、経済性を損なってしまう。したがって、この脱硫方法は実用化に至っていない。
【００１０】
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであって、Ｍｇを用いて安価に脱硫することができる溶銑の脱硫方法およびこれに適した溶銑の脱硫剤を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
Ｍｇ蒸気は上記（３）式に従って１５００℃以上で発生するという特開昭５２‐５０９１７号公報の認識とは異なり、ＭｇＯとＡｌからＭｇ蒸気を生成する反応は原料を適正に調整すれば、以下の（５）式に従って９００℃から起こすことができる。すなわち、ＭｇＯとＡｌが反応してＭｇ蒸気が発生し、マグネシア・アルミナ・スピネル（ＭｇＯ・Ａｌ₂Ｏ₃）が残留する。
４ＭｇＯ＋２Ａｌ→３Ｍｇ（ｇ）＋ＭｇＯ・Ａｌ₂Ｏ₃ （５）
しかし、ＭｇＯ中のＭｇは全量Ｍｇに転化することはできず、１／４はＭｇＯ・Ａｌ₂Ｏ₃の生成に消費される。
【００１２】
本発明者等は、ＭｇＯからＭｇ蒸気を効率よく生成させるべく鋭意研究を重ねた結果、ＡｌとＭｇＯとＣａＯを特定の割合で混合して、不活性雰囲気で加熱すると、ＭｇＯのＭｇ蒸気に転化する割合が高くなるという知見を得た。すなわち、ＭｇＯとＡｌにＣａＯを添加することによってＭｇＯ・Ａｌ₂Ｏ₃の生成が抑制され、ＭｇＯはＭｇ蒸気の生成に有効に使われることを見出したのである。
【００１３】
本発明は、このような知見に基づいてなされたものであり、第１に、ＡｌとＭｇＯとＣａＯを含み、Ａｌ／ＭｇＯを質量比で０．３４０〜１．３３５、ＣａＯ／ＭｇＯを質量比で０．３〜１．５の範囲とし、ＭｇＯ、Ａｌ、ＣａＯを合計で５０質量％以上含む脱硫剤を溶銑に接触させることにより、溶銑中でＡｌとＭｇＯとＣａＯを反応させて、ＣａＯとＡｌ_２Ｏ_３からなる複合酸化物とＭｇ蒸気とを生成させ、このＭｇ蒸気を、溶銑中に溶解したＳと反応させて、ＭｇＳを生成、析出させることを特徴とする溶銑の脱硫方法を提供するものである。
【００１５】
本発明は、第２に、溶銑に接触させて溶銑を脱硫する溶銑の脱硫剤であって、Ａｌ／ＭｇＯを質量比で０．３４０〜１．３３５、ＣａＯ／ＭｇＯを質量比で０．３〜１．５の範囲とし、ＭｇＯ、Ａｌ、ＣａＯを合計で５０質量％以上含むことを特徴とする溶銑の脱硫剤を提供するものである。
【００１６】
以下、本発明について詳細に説明する。
この発明で対象とする溶銑は、高炉、溶融還元炉等で製造されるものであって、通常、４．２〜４．５質量％Ｃ、０．２〜０．８質量％Ｓｉ、０．１５〜０．８質量％Ｍｎ、０．１０〜０．１５質量％Ｐ、０．０２〜０．０６質量％Ｓ諸成分を含有する。この溶銑に直接脱硫処理を施すこと、脱珪処理、脱燐処理あるいは脱炭処理を施してから脱硫処理を施すこと、または、脱燐処理と脱硫処理を同時に実施することが知られており、本発明では、溶銑鍋あるいはトピードカーに収納された溶銑を対象とする。インジェクションランスを通じて脱硫剤を搬送ガスとともに吹き込んでもよい。インペラー攪拌により脱硫剤を溶銑中に巻き込む方式としてもよい。また、脱硫剤を予め溶銑鍋に入れておいて受銑により脱硫反応を起こさせてもよい。
【００１７】
Ａｌ源粉末とＭｇＯ源粉末の粒径は両者の反応性を支配する重要な因子である。粉砕粉は一般的に粉砕が進むほど粒子形状が単純になり球に近づく傾向があることが知られている。一方、Ａｌ源粉末内部のＡｌは溶融と昇温により膨張し、この膨張により表面のアルミナ皮膜には引張応力が働くが、粒子形状が球に近いほどアルミナ皮膜は変形が困難であり応力を緩和することができず、このため破裂し易くなる。すなわち、Ａｌ源粉末は細かいほどアルミナ皮膜が壊れやすく、Ａｌ融液が外部に漏れて外部のＭｇＯと反応し易くなる。したがって、Ａｌ源粉末は細かい方が好ましい。具体的には３２メッシュの篩通過粉、すなわち、粒径０．５ｍｍ以下の粉末を適用することによってＡｌの反応率を上げることができる。
【００１８】
ＭｇＯ源粉末も細かいほどＡｌ融液との接触面積が増加するので反応が進みやすくなる。従って、ＭｇＯ源粉末は細かい方が好ましい。具体的には１００メッシュの篩通過粉、すなわち粒径０．１５ｍｍ以下の粉末を適用することによってＭｇＯの反応率を上げることができる。さらに好ましくは２００メッシュの篩通過粉、すなわち、粒径０．０７４ｍｍ以下の粉末を適用する。
【００１９】
本発明において適用される脱硫剤はＭｇＯとＡｌとＣａＯを含むことに特徴がある。ＣａＯを添加するとＭｇ蒸気は（５）式に代わって以下の（６）〜（９）式に従って生成するようになる。
６ＭｇＯ＋４Ａｌ＋４ＣａＯ→６Ｍｇ（ｇ）＋（ＣａＯ・２Ａｌ₂Ｏ₃）（６）
３ＭｇＯ＋２Ａｌ＋ＣａＯ→３Ｍｇ（ｇ）＋（ＣａＯ・Ａｌ₂Ｏ₃）（７）
２１ＭｇＯ＋１４Ａｌ＋１２ＣａＯ→２１Ｍｇ（ｇ）＋（１２ＣａＯ・７Ａｌ₂Ｏ₃）（８）
３ＭｇＯ＋２Ａｌ＋３ＣａＯ→３Ｍｇ（ｇ）＋（３ＣａＯ・Ａｌ₂Ｏ₃）（９）
【００２０】
上記（５）式では出発物質のＭｇＯの一部がＭｇＯ・Ａｌ₂Ｏ₃の生成に消費されるので、ＭｇＯのＭｇ蒸気に転化する割合が最大でも７５％に抑えられる。これに対して、（６）〜（９）式ではＭｇＯに代わってＣａＯがＡｌ₂Ｏ₃と複合酸化物を生成するので、ＭｇＯを全量Ｍｇ蒸気に転化させることも可能となる。ＣａＯはＭｇＯに比べて安価であるから、より安価なＣａＯの添加によりＭｇＯとＡｌ₂Ｏ₃の反応を抑制することができ、より安価にＭｇ蒸気を得ることができるのである。
【００２１】
脱硫剤中のＭｇＯ、Ａｌ、ＣａＯ濃度は、（６）〜（９）式のいずれかによって効率良くＭｇ蒸気を発生させるために、Ａｌ／ＭｇＯを質量比で０．３４０〜１．３３５、ＣａＯ／ＭｇＯを質量比で０．３〜１．５の範囲とすることが好ましい。Ａｌ／ＭｇＯの質量比が０．３４０未満だと、Ａｌの不足のためＭｇＯが未反応のまま残留する割合が増加するので好ましくない。Ａｌ／ＭｇＯの質量比が１．３３５を超えると、Ａｌが未反応のまま残留する割合が増加するので好ましくない。また、ＣａＯ／ＭｇＯの質量比が０．３未満だとＣａＯの不足のため、ＣａＯとＡｌ_２Ｏ_３の複合酸化物の生成が不十分となり、このため（５）式の反応を抑制できず、ＭｇＯのＭｇ蒸気への転化率が低下する。ＣａＯ／ＭｇＯの質量比が１．５を超えると、ＭｇＯの濃度が低下して脱硫剤単位質量あたりのＭｇ発生量が低下する欠点が顕著となるので好ましくない。
【００２２】
また、脱硫剤中のＭｇＯ、Ａｌ、ＣａＯを合計で５０質量％以上とすることが好ましい。これらが５０質量％未満ではＭｇＯ、Ａｌ、ＣａＯの接触が不十分となり反応が十分進行せず、これらの出発物質が未反応のまま残留するからである。
【００２３】
ＭｇＯ源は特に制限されるものではない。ＭｇＯ源としては、ブルーサイト（Ｍｇ（ＯＨ）₂）やマグネサイト（ＭｇＣＯ₃）等を熱分解して得られる天然マグネシア、海水から得られる海水マグネシアを好適に用いることができる。
【００２４】
ＣａＯ源も特に制限されるものではない。ＣａＯ源としては、カルサイト（ＣａＣＯ₃）を熱分解して得られる生石灰（ＣａＯ）や、ドロマイト（ＭｇＣＯ₃・ＣａＣＯ₃）を熱分解したものを好適に用いることができる。ドロマイトを用いる場合には、これによって、ＭｇＯ源とＣａＯ源を兼ねることができる。
【００２５】
Ａｌ源も特に制限されるものではない。Ａｌ源としては、アルミニウム融液をガスでアトマイズして得られるアトマイズ粉末、アルミニウム合金を研磨、切削する際に発生する粉末、アルミニウムスクラップを溶解再生するときに発生するアルミニウムドロス粉末等を好適に用いることができる。
【００２６】
また、ＭｇＯ、Ａｌ、ＣａＯの他に、炭酸ソーダ（Ｎａ₂ＣＯ₃）、カルシウムカーバイド（ＣａＣ₂）等の脱硫性物質、ＣａＦ₂、ＣａＣｌ₂、ＮａＣｌ、ＫＣｌ等の脱硫を促進する融点降下剤を加えてもよい。
【００２７】
前記原料粉末は、必要に応じて造粒して用いてもよい。この際の成形バインダーは常温から溶銑温度に到るまで強度を維持できるものでなければならない。フェノール樹脂、フラン樹脂、コールタールピッチ、糖蜜等のカーボン系バインダー、アルミナ、ジルコニア、マグネシア等の酸化物系バインダー等を適用することができる。
【００２８】
造粒の際の成形方法には特に制限はなく、ペレタイザー等の転動造粒、タブレットマシーン、ブリケッテイングマシーン等の圧縮成形、押し出し成形、噴霧乾燥造粒等公知の方法を適用することができ、これらから脱硫剤の使用方法に合わせて選択される。例えばインジェクションには気流輸送に適した直径２ｍｍ以下の小粒を成形する噴霧乾燥造粒、インペラー攪拌には粒径５〜５０ｍｍの大粒を成形する圧縮成形が適している。
【００２９】
本発明では、上述したように、ＭｇＯ、Ａｌ、ＣａＯが５０質量％以上が好ましく、結果として、ＭｇＯ源、Ａｌ源、ＣａＯ源に不可避的に含まれる不純物、必要に応じて加える脱硫性物質、融点硬化剤、成形バインダー等は、脱硫剤の５０質量％未満とすることが好ましい。これは、これらが５０質量％以上になると、上記（６）〜（９）式に従って発生するＭｇ蒸気の量が投入量に対して相対的に不十分となるからである。
【００３０】
従来技術の金属Ｍｇ脱硫ではＭｇが爆発的に蒸発するのに対して、（６）〜（９）式の反応によるＭｇ蒸気の発生は緩やかである。このため、脱硫剤から発生可能なＭｇ蒸気を脱硫に有効に利用するには、溶銑中における脱硫剤の滞留時間の短いインジョクション法よりも脱硫剤を繰り返し溶銑中に巻き込ませ接触時間を長く取ることができるインペラー攪拌法のほうがより適している。
【００３１】
すなわち、インペラー攪拌で溶銑浴中央部に生じた渦流陥没部に、本発明で適用される上記ＭｇＯ−Ａｌ−ＣａＯ系脱硫剤を巻き込ませると脱硫剤からＭｇ蒸気の発生がなくなるまで溶銑と接触させることができ、脱硫剤から発生可能なＭｇ蒸気を脱硫に利用する有効利用率を高めることができるのである。溶銑鍋に受銑前に予め上記脱硫剤を入れておく方法は、滞留時間の確保が容易なことから、さらに適している。
【００３２】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。
図１は本発明に用いられる脱硫剤の製造工程を示す模式図である。図１に示すように、脱硫剤を製造するための設備はプラネタリーミキサー１とブリケッティングマシーン２とからなる。まず、プラネタリーミキサー１に所定量のアルミニウムドロス粉末３と天然マグネシア粉末４と生石灰粉末５を供給して所定時間混合する。そこへ、ミキサーを運転しながら成形バインダー６（軟ピッチ、軟化点４０℃）を少しずつ間欠的に供給する。成形バインダー６の供給が終了したら所定時間混合して混合物を得る。混合物をブリケッティングマシーン２の供給ホッパーに装入し、回転する双ロールに混合物を供給して加圧成形してブリケット７を得る。
【００３３】
次に、このような脱硫剤を用いてインペラー撹拌によって溶銑を脱硫する実施形態について図２に従って説明する。
台車１１に搭載された溶銑鍋１２に溶銑１３が収納されている。収納された溶銑１３は、例えば、その量が２３０ｔ、温度が１３５０℃、含まれるＳ量が０．０３質量％である。この溶銑鍋１２を、インペラー撹拌式脱硫装置１４が所定の位置になるように配置する。
【００３４】
インペラー攪拌式脱硫装置１４は、油圧モーター１５、油圧モーター１５により回転できる４枚羽根のインペラー１６、バグフィルター（図示せず）に接続される排気口１７を備えており、その他、図示してはいないが、秤量ホッパー、これに収納された脱硫剤を切り出すロータリーフィーダーを備えている。
【００３５】
このようなインペラー攪拌式脱硫装置においては、まず、インペラー１６を下降させて溶銑に浸漬し、油圧モーター１５を駆動させてインペラー１６を回転させる。並行してバグフィルター後の排風機（図示せず）を運転して発生ダストを吸引する。回転数が上がり定常回転数の１３０ｒｐｍに達したらロータリーフィーダーを駆動させて所定量の脱硫剤を６０ｔ／ｈｒの速度で溶銑に供給する。供給終了後、１５ｍｉｎ経過したら油圧モーター１５の回転数を減らす。スラグが浮上して溶銑浴面を覆いスラグが静止した時点で溶銑の脱硫処理は終了となる。
【００３６】
次に、上記脱硫剤を溶銑鍋へ底置して溶銑を脱硫する実施形態について図３〜５に従って説明する。
図３に示すように、台車２１に搭載された溶銑鍋２２に、２５ｋｇ単位で袋詰めした、アルミニウムドロス粉末、天然マグネシア、生石灰の混合原料を底部全体に行き渡るように、例えば３５０ｋｇ投入して脱硫剤層２３を形成する。次いで、その上に市中発生鉄スクラップ２４を、例えば５００ｋｇ投入する。この台車２１を高炉の受銑位置に配してから出銑し、傾注樋２５を介して溶銑２６を溶銑鍋２２で受け始める。溶銑２６はスクラップ２４に衝突して横に広がる。
【００３７】
その後、図４に示すように、溶銑レベルの上昇に伴って、スクラップ２４の溶融が進行する。同時に脱硫剤２３に含まれるＡｌの溶融も進行し、溶融Ａｌによりブリケットの形状は崩れ、脱硫剤層として一体化が進行する。
【００３８】
そして、図５に示すように、スクラップ２４は消失し、溶銑２６が直接、脱硫剤層２３と接触するようになる。脱硫剤層２３からはＭｇが発生し、溶銑中のＳと反応してＭｇＳとなる。溶銑の脱硫剤層２３への浸透によりＣａＯとＡｌ₂Ｏ₃の複合酸化物は溶銑２６中へ浮上する。ＣａＯとＡｌ₂Ｏ₃の複合酸化物とＭｇＳは浮上して浴面にスラグ層２７を形成する。
【００３９】
【実施例】
以下、本発明の実施例について説明する。
（実施例１）
図６に示す黒鉛坩堝３１を使用して脱硫実験を実施した。黒鉛坩堝３１は黒鉛容器３２と黒鉛蓋３３とからなる。黒鉛蓋３３の内径は４０ｍｍ、深さは６０ｍｍである。まず、２００メッシュの篩を通過した天然マグネシア粉末（９１．０質量％ＭｇＯ、３．２質量％ＣａＯ、１．０質量％ＳｉＯ_２、０．４質量％Ｆｅ_２Ｏ_３、０．１質量％Ａｌ_２Ｏ_３）３２．６ｇ、３２メッシュの篩を通過したアルミニウムドロス粉末（５２．１質量％Ａｌ、４．３質量％Ｓｉ、２．５質量％ＮａＣｌ）５６．５ｇ、１００メッシュの篩を通過した生石灰粉末（９８質量％ＣａＯ）１０．９ｇを、メノウ乳鉢に入れてメノウ棒でメノウ乳鉢に押し広げる操作を繰り返して色班がなくなるまで混合した。
【００４０】
この際の配合比は、Ａｌ／ＭｇＯの質量比で０．９９２、ＣａＯ／ＭｇＯの質量比で０．４０３であり、ＡｌとＣａＯとＭｇＯの合計量は７１．１質量％である。この混合原料から５１０ｍｇを秤量して黒鉛容器３２に入れスパチュラーで底部に広げて押し固めた。その上に、直径約３５ｍｍの丸棒状の銑鉄（４．３６質量％Ｃ、０．３４質量％Ｓｉ、０．２３質量％Ｍｎ、０．０３４質量％Ｓ）３４２ｇを置いて黒鉛蓋３３で蓋をした。
【００４１】
この黒鉛坩堝３１を電気抵抗式加熱炉に装入し、ロータリーポンプで排気してアルゴンガスと置換後、１０℃／ｍｉｎの昇温速度で１４００℃まで昇温し、１４００℃で１ｈｒ保持してから放冷し、溶銑の脱硫を行った。
【００４２】
常温まで冷却後、黒鉛坩堝３１を取り出したところ、銑鉄３４は図６に示すように坩堝全体に広がっていた。この銑鉄３４を坩堝容器３２を切断して取り出した。銑鉄３４の下部には粉末３５が残存していた。銑鉄３４の表面には脱硫生成物のＭｇＳと思われる黒色の付着物があった。銑鉄３４の含有Ｓは０．００３質量％であった。したがって、脱硫率は９１％と高いことが確認された。底部残留粉末３５をＸ線回折により分析したところＣａＯ・Ａｌ_２Ｏ_３、１２ＣａＯ・７Ａｌ_２Ｏ_３およびＡｌの存在が確認され（７）、（８）式の反応が生じたことが確認された。
【００４３】
表１に示すように、本実施例によれば、ＭｇＯとＡｌに安価なＣａＯを加えた脱硫剤を１．５ｍｇ／ｇ（銑鉄）使用し、これらの反応によりＭｇ蒸気を発生させてこのＭｇ蒸気により銑鉄中のＳを９０％以上除去することができた。この結果は安価なＣａＯを添加せず、したがってＭｇＯの使用量の多い以下の比較例１の結果と同等である。
【００４４】
（比較例１）
生石灰を添加せずに天然マグネシウムとアルミニウムドロスを原料としてＭｇ蒸気を発生させて溶銑の脱硫を行った。まず、２００メッシュの篩を通過した天然マグネシア粉末（９１．０質量％ＭｇＯ、１．０質量％ＳｉＯ_２、０．４質量％Ｆｅ_２Ｏ_３、０．１質量％Ａｌ_２Ｏ_３）４３．５ｇ、３２メッシュの篩を通過したアルミニウムドロス粉末（５２．１質量％Ａｌ、４．３質量％Ｓｉ、２．５質量％ＮａＣｌ）５６．５ｇをメノウ乳鉢に入れてメノウ棒でメノウ乳鉢に押し広げる操作を繰り返して色班がなくなるまで混合した。
【００４５】
この際の配合比はＡｌ／ＭｇＯの質量比で０．７４３、ＣａＯ／ＭｇＯの質量比で０．０であり、ＡｌとＣａＯとＭｇＯの合計量は７０．４質量％である。この混合原料から５０７ｍｇを秤量して図６に示す黒鉛容器３２に入れスパチュラーで底部に広げて押し固めた。その上に、直径３５ｍｍの丸棒状の銑鉄（４．３６質量％Ｃ、０．３４質量％Ｓｉ、０．２３質量％Ｍｎ、０．０３４質量％Ｓ）３３８ｇを置いて黒鉛蓋３３で蓋をした。
【００４６】
この黒鉛坩堝３１を電気抵抗式加熱炉に装入し、ロータリーポンプで排気してアルゴンガスと置換後、１０℃／ｍｉｎの昇温速度で１４００℃まで昇温し、１４００℃で１ｈｒ保持してから放冷し、溶銑の脱硫を行った。
【００４７】
常温まで冷却後黒鉛坩堝３１を取り出したところ、銑鉄３４は図６に示すように坩堝全体に広がっていた。この銑鉄３４を坩堝容器３２を切断して取り出した。銑鉄３４の下部には粉末３５が残存していた。銑鉄３４の表面には脱硫生成物のＭｇＳと思われる黒色の付着物があった。銑鉄３４の含有Ｓは０．００３質量％であった。したがって、脱硫剤は９１％と高いことが確認された。底部残留粉末３５をＸ線回折により分析したところＭｇＯ・Ａｌ_２Ｏ_３、Ａｌの存在が確認され（６）式の反応が生じたことが確認された。
【００４８】
表１に示すように、ＭａＯとＡｌからなる脱硫剤を１．５ｍｇ／ｇ（銑鉄）使用し、これらの反応によりＭｇ蒸気を発生させてこのＭｇ蒸気により銑鉄中のＳを９０％以上除去することができた。
【００４９】
（実施例２）
実施例２は、アルミニウムドロス粉末と天然マグネシウム粉末と生石灰粉末を成形したブリケットによりインペラー攪拌式脱硫装置で溶銑の脱硫を実施した実施例である。図２に示すインペラー攪拌式脱硫装置を使用して溶銑脱硫を実施した。結果を表２に示す。
【００５０】
まず、３２メッシュの篩を通過したアルミニウムドロス粉末（５２．１質量％Ａｌ、４．３質量％Ｓｉ、２．５質量％ＮａＣｌ）５６５ｋｇ、２００メッシュの篩を通過した天然マグネシア粉末（９１．０質量％ＭｇＯ、３．２質量％ＣａＯ、１．０質量％ＳｉＯ_２、０．４質量％Ｆｅ_２Ｏ_３、０．１質量％Ａｌ_２Ｏ_３）３２６ｋｇ、生石灰粉末（９８質量％ＣａＯ）１０９ｋｇ、軟ピッチ１００ｋｇを図１のフローに従って成形し、概略寸法２５ｍｍ×２５ｍｍ×１５ｍｍのブリケットを得た。ブリケットの組成は５１．４質量％アルミニウムドロス、２９．６質量％天然マグネシア、９．９質量％生石灰、軟ピッチ９．１質量％であり、Ａｌ／ＭｇＯの質量比は０．９９２、ＣａＯ／ＭｇＯの質量比は０．４０３、原料粉中のＡｌとＣａＯとＭｇＯの合計は６４．６質量％であった。
【００５１】
次に前記の手順に従って脱硫を実施した。脱硫条件および脱硫結果は表２に示す通りである。溶銑処理用は２３０ｔ、温度１３４０℃、処理前Ｓは０．０３１質量％である。この溶銑を撹拌してインペラー回転数１３０ｒｐｍに到達したら、脱硫剤８８６ｋｇを供給して１５ｍｉｎ回転数維持後減速した。この操作により溶銑中のＳは脱硫前の０．０３２質量％から０．００３質量％に低下し、９１％の脱硫率が得られた。
【００５２】
脱硫剤の使用量は溶銑１ｔあたり３．８５ｋｇである。通常ＣａＯ系脱硫剤では７〜１０ｋｇを消費するが、これと比べて本発明になるＭｇＯーＣａＯーＡｌ系脱硫剤の使用量は著しく少ないことがわかる。
【００５３】
（実施例３）
実施例３では、図３〜５に示したように、空の溶銑鍋の底に予め本発明になる脱硫剤を入れて受銑、脱硫した。
まず、３２メッシュの篩を通過したアルミニウムドロス粉末（５２．１質量％Ａｌ、４．３質量％Ｓｉ、２．５質量ＮａＣｌ）３８４ｋｇ、２００メッシュの篩を通過した天然マグネシア粉末（９１．０質量％ＭｇＯ、３．２質量％ＣａＯ、１．０質量％ＳｉＯ_２、０．４質量％Ｆｅ_２Ｏ_３、０．１質量％Ａｌ_２Ｏ_３）４６２ｋｇ、生石灰粉末（９８質量％ＣａＯ）１５４ｋｇ、軟ピッチ１００ｋｇを図１のフローに従って成形し、概略寸法２５ｍｍ×２５ｍｍ×１５ｍｍのブリケットを得た。ブリケットの組成は３４．９質量％アルミニウムドロス、４２．０質量％天然マグネシア、１４．０質量％生石灰、軟ピッチ９．１質量％であり、Ａｌ／ＭｇＯの質量比は０．４７６、ＣａＯ／ＭｇＯの質量比は０．４０２、原料粉中のＡｌとＣａＯとＭｇＯの合計は７１．７質量％であった。
【００５４】
この脱硫剤ブリケット４１７ｋｇを溶銑鍋に装入して底部全体に広げ、軟ピッチを分解させて炭化させ、底面に焼き付かせた。その上に、冷銑５００ｋｇを装入した。
【００５５】
次に、この溶銑鍋に高炉の鋳床から溶銑２３０ｔを受けた。受銑に要した時間は２０ｍｉｎ、受銑終了後溶銑の上に浮上したスラグを除去するまでに要した時間は５０ｍｉｎであった。この間に進行した脱硫の条件および脱硫結果は表２に示す通りである。受銑開始時の初期溶銑温度は１４７０℃、溶銑中のＳは０．０２８質量％であった。脱硫後のＳは０．００２質量％であり、９３％の脱硫率が得られたことが確認された。
【００５６】
脱硫剤の使用量は溶銑１ｔあたり１．６５ｋｇである。通常ＣａＯ系脱硫剤では７〜１０ｋｇを消費するが、これと比べて本発明に係るＭｇＯ−ＣａＯ−Ａｌ系脱硫剤の使用量は著しく少ないことがわかる。
【００５７】
（比較例２）
ここでは、従来と同様、９５質量％ＣａＯ−５質量％ＣａＦ_２脱硫剤を用い、インペラー式溶銑脱硫装置で溶銑を脱硫した。その結果、表３に示すように、脱硫剤消費量８．１ｋｇ／ｔ（銑鉄）脱硫率９３％が得られた。この脱硫率は実施例２、３で得られた脱硫率と同等であるが、脱硫剤消費量は２倍以上と多かった。
【００５８】
【表１】

【００５９】
【表２】

【００６０】
【表３】

【００６１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、ＡｌとＭｇＯとＣａＯの反応によってＭｇ蒸気を発生させ、溶銑脱硫を行うが、その発生は穏やかなので溶銑との接触が良好でＭｇ蒸気の脱硫への利用効率が高く、少ない脱硫剤消費量で高い脱硫率を得ることができ、また、安価なＣａＯの添加によりＭｇＯの使用量を低減できるので、経済的である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に用いられる脱硫剤の製造工程を示す模式図。
【図２】本発明の一実施形態に係る溶銑の脱硫方法の実施状態を説明するための図。
【図３】本発明の他の実施形態に係る溶銑の脱硫方法の実施状態を説明するための図。
【図４】本発明の他の実施形態に係る溶銑の脱硫方法の実施状態を説明するための図。
【図５】本発明の他の実施形態に係る溶銑の脱硫方法の実施状態を説明するための図。
【図６】本発明の実施例１の脱硫実験を説明するための図。
【符号の説明】
１……プラネタリーミキサー
２……ブリケッティングマシーン
３……アルミニウムドロス粉末
４……マグネシア粉末
５……生石灰粉末
６……バインダー
７……ブリケット
１２、２２……溶銑鍋
１３、２６……溶銑
１４……インペラー攪拌式脱硫装置
１６……インペラー
２３……脱硫剤層
２４……スクラップ

Claims

ＡｌとＭｇＯとＣａＯを含み、Ａｌ／ＭｇＯを質量比で０．３４０〜１．３３５、ＣａＯ／ＭｇＯを質量比で０．３〜１．５の範囲とし、ＭｇＯ、Ａｌ、ＣａＯを合計で５０質量％以上含む脱硫剤を溶銑に接触させることにより、溶銑中でＡｌとＭｇＯとＣａＯを反応させて、ＣａＯとＡｌ_２Ｏ_３からなる複合酸化物とＭｇ蒸気とを生成させ、このＭｇ蒸気を、溶銑中に溶解したＳと反応させて、ＭｇＳを生成、析出させることを特徴とする溶銑の脱硫方法。
溶銑に接触させて溶銑を脱硫する溶銑の脱硫剤であって、Ａｌ／ＭｇＯを質量比で０．３４０〜１．３３５、ＣａＯ／ＭｇＯを質量比で０．３〜１．５の範囲とし、ＭｇＯ、Ａｌ、ＣａＯを合計で５０質量％以上含むことを特徴とする溶銑の脱硫剤。