JP4511909B2

JP4511909B2 - 製鋼スラグの処理方法

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Publication number: JP4511909B2
Application number: JP2004336049A
Authority: JP
Inventors: 潤二中島; 貴士新井; 俊哉原田; 充高松尾
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2004-11-19
Filing date: 2004-11-19
Publication date: 2010-07-28
Anticipated expiration: 2024-11-19
Also published as: JP2006144080A

Description

本発明は，製鋼スラグの処理方法に関し，より詳細には，気泡を含んだ溶融製鋼スラグの消泡を促進して凝固後のスラグの品質を向上させるための溶融製鋼スラグの処理方法に関する。

製鋼スラグは，遊離ＣａＯ（以下，「ｆ・ＣａＯ」と記載する。）を含み，このｆ・ＣａＯの水和反応により体積が膨張し，多くの微小な亀裂や開気孔を発生する場合がある。このようなｆ・ＣａＯを多く含む製鋼スラグは，吸水率が高く強度が低い。

また，精錬工程において生じる溶融状態の製鋼スラグ（溶融製鋼スラグ）は気泡（主としてＣＯガス）を多く含んでいる。このような気泡を含む溶融製鋼スラグを，単に排滓鍋から鉄容器に排滓し，水を散布することなどにより急冷却した場合には，気泡を含んだ状態で凝固してしまう。一方，気泡を含んだ溶融製鋼スラグを排滓鍋内に放置した状態で徐冷した場合にも，気泡を含んだ状態で凝固してしまう。このような製鋼スラグは，吸水率が低く，すりへり減量が高い，低品質のものである。

このため，製鋼スラグは，土木工事用の仮設材，道路の地盤改良材，下層路盤材等の用途でしか使用されておらず，より高いスラグ品質が要求される上層路盤材，コンクリート用骨材，石材原料等には用いられにくい。

これに対して，製鋼スラグを，上層路盤材，コンクリート用骨材，石材原料等の用途に有効利用すべく，従来から，製鋼スラグの高品質化を図り商品価値を高めるために，製鋼スラグ中のｆ・ＣａＯを低減させたり，溶融製鋼スラグ中の気泡を低減させたりすることが行われている。

まず，製鋼スラグ中のｆ・ＣａＯを低減させる方法としては，例えば，特許文献１に記載されたように，製鋼スラグに，珪酸含有改質剤，炭素含有還元剤および鉄スクラップを混合し，この混合物を，酸素含有気体を供給しつつ還元性雰囲気に維持しながら溶融するスラグ熱間改質法がある。

また，例えば，特許文献２に記載されたように，製鋼スラグを精錬時の装入副原料のＣａＯ量を５０ｋｇ／粗鋼ｔｏｎ以下およびスラグ塩基度３．５以下を基準として分別して，これに適合するスラグを放冷固化後，スラグ温度が４００〜１０００℃の顕熱を保持した状態で４０〜１００℃の温水槽に投入してｆ・ＣａＯの水和反応を促進させて安定化処理する製鋼スラグの安定化処理方法（エージング法）がある。

さらに，溶融製鋼スラグ中の気泡を低減させる方法としては，例えば，特許文献３に記載されたように，製鋼工程で発生する気泡を多く含む溶融スラグを排滓鍋中でミスト状の水を噴霧して泡立ちを抑制する製鋼スラグの処理方法がある。

特開平６−１１５９８４号公報特開平６−１８３７９２号公報特開平５−１９５０４０号公報

しかしながら，上記特許文献１に記載の方法では，鉄スクラップを混合するため，１５５０℃以上に加熱し，上記混合物を溶融する必要がある。このため，この溶解に多量の熱と時間を必要とする，という問題があった。また，還元性雰囲気で処理（酸化鉄，酸化燐，酸化マンガン等の金属酸化物を還元して回収）することで，ｆ・ＣａＯが反応する金属酸化物が減少するため，改質スラグにｆ・ＣａＯが残存してしまう，という問題もあった。

また，上記特許文献２に記載の方法では，製鋼スラグを安定化するために長時間（例えば数日程度）を要するため，処理能力に劣る，という問題もあった。加えて，この方法では，製鋼スラグを上層路盤材などに使用可能なまでに改質することができず，改質しても吸水率が高く強度が不十分である，という問題もあった。

また，上記特許文献３に記載された泡立ち抑制方法は，排滓鍋中の溶融製鋼スラグを廃棄スポットに安全に運搬することを目的とするものであって，溶融製鋼スラグを冷却して凝固させた後のスラグの品質を向上させることを目的とするものではない。

そこで，本発明は，このような問題に鑑みてなされたもので，その目的は，気泡を含んだ溶融製鋼スラグの消泡を促進して高品質なスラグを得ることが可能な，新規かつ改良された製鋼スラグの処理方法を提供することにある。

上記課題を解決するために，本発明によれば，塩基度が０．６以上１．２以下の溶融製鋼スラグにＣａＯ含有物質を添加する第１工程の後に，ＣａＯ含有物質が添加された溶融製鋼スラグを撹拌してＣａＯ含有物質を溶融製鋼スラグ中に均一に溶解させる第２工程を行う製鋼スラグの処理方法であって，前記第２工程の攪拌時は前記製鋼スラグが液相線温度以上の状態で攪拌する製鋼スラグの処理方法が提供される。

ここで，本発明に用いられる製鋼スラグは，スラグ中に気泡を含んでいるものであれば特に限定はされないが，例えば，溶銑予備処理の際に生成する製鋼スラグである溶銑予備処理スラグなどを用いることができる。

上記の本発明の製鋼スラグの処理方法によれば，上記第１工程で，気泡を含んだ溶融製鋼スラグにＣａＯ含有物質を添加して溶融製鋼スラグの塩基度を高くすることにより，スラグの表面張力を大きくして気泡を割れ易くし，粘性を低下させて気泡を抜け易くすることができる。このようにして，溶融製鋼スラグの消泡を促進することにより，冷却されて凝固した後の製鋼スラグの品質を向上させることができ，例えば，上層路盤材やコンクリート用骨材等としても使用することができる。

また，上記第２工程で攪拌を行うことにより，溶融製鋼スラグの塩基度を高くするために添加したＣａＯ含有物質を溶融製鋼スラグ中に均一に混合・溶解させ易くなる。ここで，上記攪拌は，ガス攪拌または機械攪拌のいずれでもよい。このように，ＣａＯ含有物質を添加した後に，溶融製鋼スラグを液相線温度以上の温度を保持しながら攪拌することにより，製鋼スラグ中に存在するｆ・ＣａＯとＳｉＯ_２とを十分に反応させて，ｆ・ＣａＯを低減することができる。

また，上記製鋼スラグの処理方法において，第１工程開始前の溶融製鋼スラグの塩基度は，０．６以上１．２以下（０．６≦ＣａＯ／ＳｉＯ_２≦１．２）である。ここで，スラグの塩基度とは，スラグ中のＣａＯとＳｉＯ_２の質量比（ＣａＯ／ＳｉＯ_２）のことである。

スラグの塩基度ＣａＯ／ＳｉＯ_２が２．０を超える場合には，処理後スラグ中に未反応のｆ・ＣａＯが多く残存するため好ましくない。また，スラグの塩基度ＣａＯ／ＳｉＯ_２を０．６未満としているのは，通常の実操業上における下限値であることによる。

また，溶融製鋼スラグの塩基度を０．６≦ＣａＯ／ＳｉＯ_２≦２．０とすれば，気泡を多く含むスラグを対象スラグとするので，スラグの消泡効果が顕著になる。

また，上記製鋼スラグの処理方法において，第２工程終了後の溶融製鋼スラグの塩基度は，０．９以上であることが好ましく，１．５以上であることがさらに好ましい。

上記第２工程終了後の溶融製鋼スラグの塩基度が０．９以上であれば，すりへり減量は概ね３０質量％（以降，「質量％」は単に「％」と記載する）以下となり，骨材一級規格を満足する良好な品質のスラグを得ることができるため好ましく，１．５以上であれば，すりへり減量は概ね２０％以下となり，骨材硬質規格を満足するさらに良好な品質のスラグを得ることができるため，さらに好ましい。

ここで，上記ＣａＯ含有物質としては，特に限定はされないが，高塩基度となるように，ＣａＯの含有量が多い物質，例えば塩基度３以上の製鋼スラグ（例えば，脱炭スラグ粉）や製鋼工程での二次精錬スラグなどを使用することが好ましい。なお，添加する塩基度３以上の製鋼スラグや二次精錬スラグとしては，短時間に均一に溶解させることができるように，粒径の小さな（数十〜数百μｍ程度）粉状のものが好ましい。

また，例えば，脱炭スラグ粉などの微細な製鋼スラグ粉や二次精錬処理を実施する際に発生する粉スラグなどは，用途が限定されていたが，本発明によれば，これらの粉スラグ等を有効利用することも可能となる。

また，添加するＣａＯ含有物質の塩基度は，添加前の溶融製鋼スラグの塩基度に応じて適宜選択する。すなわち，添加前の製鋼スラグの塩基度が高い場合には，塩基度が高くなり過ぎると未反応のｆ・ＣａＯの量が増えて好ましくないことから，ｆ・ＣａＯの量が増えないように塩基度が比較的低いＣａＯ含有物質を添加する。逆に，添加前の製鋼スラグの塩基度が低い場合には，塩基度が低過ぎると上述したように気泡が抜けにくくなるため，消泡が容易となるように塩基度が高いＣａＯ含有物質を添加する。

また，上記製鋼スラグの処理方法において，第１工程では，ＣａＯ含有物質を加熱手段により加熱しながら添加してもよい。ここにおける加熱手段としては，例えば，溶射バーナー，ガスバーナー，プラズマトーチなどがある。

このように，加熱手段を用いてＣａＯ含有物質を加熱しながら添加することにより，添加するＣａＯ含有物質を溶融状態にして溶融製鋼スラグの表面に吹き付けるので，ＣａＯ含有物質を溶解しやすい状態で添加することができ，また，上記加熱手段により併せて溶融製鋼スラグの加熱も行うことができる。したがって，ＣａＯ含有物質を短時間で均一に溶解させることができる。

本発明によれば，気泡を含んだ溶融製鋼スラグの塩基度を高くすることにより，溶融製鋼スラグの消泡を促進して高品質なスラグを得ることが可能な，製鋼スラグの処理方法を提供することができる。

以下に添付図面を参照しながら，本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお，本明細書及び図面において，実質的に同一の機能構成を有する構成要素については，同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

本発明者らは，溶融製鋼スラグ中の気泡を低減させて高品質のスラグを得るために，スラグ中の塩基度が低い（塩基度が１．２以下）である場合には溶融スラグ中の気泡が抜けにくいという点に着目し，従来は低減させるべき成分であったＣａＯを含有する物質を逆に添加するという発想の転換をすることにより，本発明を完成するに至った。

具体的には，本発明者らは，気泡を含んだ溶融製鋼スラグにＣａＯを含有する物質を添加してスラグの塩基度を高くすることにより，スラグの表面張力を大きくして破泡を容易にし，粘性を低下させて脱泡を容易にすることができることを見出した。このようにして，溶融製鋼スラグの消泡を促進すれば，冷却されて凝固した後の製鋼スラグの品質を向上させることができ，例えば，本発明の方法による処理後の製鋼スラグ単独でも上層路盤材やコンクリート用骨材等として使用することができる。

以下に，本発明の一実施の形態に係る製鋼スラグの処理方法について詳細に説明する。

まず，図１〜図３に基いて，本発明の一実施形態に係る製鋼スラグの処理のフローについて説明する。なお，図１は，本発明の一実施形態に係る製鋼スラグの処理方法を示すフローチャートであり，図２は，本発明の一実施形態に係る製鋼スラグの処理方法の工程を説明するための説明図であり，図３は，第１工程において溶射によりＣａＯ含有物質を添加した場合の処理方法を説明するための説明図である。

本実施形態においては，処理対象である溶融製鋼スラグとして溶銑予備処理の際に生成する溶銑予備処理スラグを用いている。

ここで，第１工程開始前の溶融予備処理スラグ１００の塩基度は，０．６≦ＣａＯ／ＳｉＯ_２≦１．２である。スラグの塩基度ＣａＯ／ＳｉＯ_２が１．２を超える場合には，処理後スラグ中に未反応のｆ・ＣａＯが多く残存するため好ましくない。また，スラグの塩基度ＣａＯ／ＳｉＯ_２を０．６未満としているのは，通常の実操業上における下限値であることによる。

まず，本実施形態における製鋼スラグの処理の第１工程においては，図１および図２（ａ）に示したように，気泡を含有する溶融状態の溶銑予備処理スラグ１００を転炉２００から排滓鍋３００に排出する（ステップＳ１０２）。次いで，図１および図２（ｂ）に示したように，溶銑予備処理スラグ１００が排出された排滓鍋３００を台車４００に乗せてスラグ処理場に搬送する（ステップＳ１０４）。排滓鍋３００をスラグ処理場に搬送した後，図１および図２（ｃ）に示したように，排滓鍋３００中の溶融状態の溶銑予備処理スラグ１００に，ＣａＯ含有物質として脱炭スラグ１１０を所定の方法により添加する（ステップＳ１０６）。

ここで，本実施形態においては，溶融製鋼スラグに添加するＣａＯ含有物質として，脱炭スラグ１１０を使用しているが，上記ＣａＯ含有物質としては，脱炭スラグ１１０に限定されない。ただし，高塩基度となるように，ＣａＯの含有量が多い物質，例えば塩基度３以上の製鋼スラグや製鋼工程での二次精錬スラグ（造塊滓処理の際に生成する粉スラグ）などを使用することが好ましい。

また，添加する塩基度３以上の製鋼スラグや二次精錬スラグとしては，後述する第２工程（ステップＳ１０８）において，短時間に均一に溶解させることが可能となるように，粒径の小さな（数十〜数百μｍ程度）粉状のものが好ましい。

また，添加する脱炭スラグ１１０の塩基度は，添加前の溶銑予備処理スラグ１００の塩基度に応じて適宜選択する。すなわち，添加前の溶銑予備処理スラグ１００の塩基度が高い場合には，塩基度が高くなり過ぎると未反応のｆ・ＣａＯの量が増えて好ましくないことから，ｆ・ＣａＯの量が増えないように塩基度が比較的低い脱炭スラグ１１０を添加する。逆に，添加前の溶銑予備処理スラグ１００の塩基度が低い場合には，塩基度が低過ぎると上述したように気泡が抜けにくくなるため，消泡が容易となるように塩基度が高い脱炭スラグ１１０を添加する。

また，脱炭スラグ１１０の添加量についても，上記と同様の理由から，溶銑予備処理スラグ１００の塩基度が高い場合には，少量の脱炭スラグ１１０を添加すれば足り，溶銑予備処理スラグ１００の塩基度が低い場合には，多量の脱炭スラグ１１０を添加する必要がある。

脱炭スラグ１１０の添加方法としては，例えば，図２（ｃ）に示したように，（１）上方添加，（２）粉体吹込による添加，（３）溶射バーナーによる添加などがある。以下，これらの添加方法について詳細に説明する。

まず，（１）上方添加についてであるが，この方法は，さらに，例えば，（１−１）シュートからの上方添加と（１−２）袋詰めによる上方添加とに分類することができる。（１−１）シュートからの上方添加の場合には，シュートのような上方から脱炭スラグ１１０を添加する。この方法の場合には，使用する脱炭スラグ１１０は，その粒径が数十〜数百μｍ程度の微細な粉末であり，添加するまでの間に飛散し易いため，この点に配慮することが重要である。一方，（１−２）袋詰めによる上方添加の場合には，袋詰めに手間と費用がかかるものの，飛散によるロスがはるかに小さいものとなる。脱炭スラグ１１０が溶融状態の溶銑予備処理スラグ１００に添加されると，袋（紙もしくはビニール）が燃えて中に詰められている脱炭スラグ１１０は多少分散する。しかし，そのまま放置しておくと焼きしまりを起こして固まりになってしまうため，ガス撹拌または機械撹拌を加えて均一に分散させることが好ましい。なお，袋詰めにした脱炭スラグ１１０を添加する場合には，上方から直接投入してもよいし，上記シュートなどを用いて投入してもよい。

また，（２）粉体吹込による添加の場合には，例えば耐火物被覆をした粉体吹込用ランス６００にて，溶銑予備処理スラグ１００中に，例えば空気または窒素ガスなどを搬送ガスとして，脱炭スラグ１１０を吹き込む。この方法によれば，粉体を均一に分散させることが容易となる。

さらに，（３）溶射バーナーによる添加の場合には，図３に示したように，溶射バーナー５００によって添加する脱炭スラグ１１０を溶融状態にして溶銑予備処理スラグ１００の表面に吹き付ける。この方法の場合には，脱炭スラグ１１０を溶射する際に併せて加熱を行うことができ，粉状の脱炭スラグ１１０を溶融状態にして溶解しやすい状態で添加することができるので，脱炭スラグ１１０を短時間で均一に溶解させることが可能となる。ここで，本実施形態においては，脱炭スラグ１１０を加熱する加熱手段として溶射バーナー５００を用いる場合を例に挙げて説明しているが，上記加熱手段としては，溶射バーナーには限られず，例えば，ガスバーナー（溶射バーナー以外のもの）やプラズマトーチ等を用いてもよい。

以上説明したステップＳ１０２〜Ｓ１０６が，本実施形態に係る製鋼スラグの処理方法の第１工程を構成している。

次に，再び図１および図２を参照しながら，本実施形態に係る製鋼スラグの処理方法の第２工程についての説明をする。ステップＳ１０６で脱炭スラグ１１０を溶融状態の溶銑予備処理スラグ１００に添加した後，排滓鍋３００中の溶融状態のスラグ（溶銑予備処理スラグ１００と脱炭スラグ１１０との混合物）を撹拌する（ステップＳ１０８）。

ここで，撹拌方法は，ガス撹拌によるものでも機械撹拌によるものでもよく，特に限定はされない。ガス撹拌の場合は，図２（ｄ）に示したように，例えば，所定量の空気を撹拌ガス吹込用ランス８００などの装置により吹き込むことにより撹拌する。また，機械撹拌の場合には，図２（ｄ）に示したように，例えば，撹拌用インペラー７００などの撹拌手段により機械的に撹拌する。

このように，脱炭スラグ１１０を添加した後に，ガス撹拌あるいは機械撹拌により撹拌する工程（ステップＳ１０８）を含むことにより，溶銑予備処理スラグ１００の塩基度を高くするために添加した脱炭スラグ１１０を溶銑予備処理スラグ１００中に均一に混合および溶解させることができる。

また，上記撹拌時には，排滓鍋３００中の溶融スラグの温度を液相線温度以上に保持しながら攪拌することが重要である。排滓鍋３００中のスラグの温度が液相線温度以下になると，溶銑予備処理スラグ１００や溶融状態の製鋼スラグ１１０が凝固してしまい，脱炭スラグ１１０を均一に混合および溶解させることが不可能となるからである。さらに，溶解の均一性を増すためには，排滓鍋３００中のスラグの温度を液相線温度より１０℃以上高い温度にすることが好ましい。

加えて，溶銑予備処理スラグ１００の温度を液相線温度以上に保持しながら攪拌することにより，製鋼スラグ中に存在するｆ・ＣａＯとＳｉＯ_２とを十分に反応させて，ｆ・ＣａＯの水和反応を防止することもできる。

なお，溶銑予備処理スラグ１００の液相線温度は，例えば，溶銑予備処理スラグ１００の塩基度が２程度である場合には，１１００〜１２００℃程度となる。ここで，上記製鋼スラグの液相線温度は，例えば，鉄と鋼Ｖｏｌ．８８（２００２）ＮＯ２ｐ５１〜５８に記されているように，ＦａｃｔＳｔａｇｅ等の市販の計算ソフトを用いて，スラグ組成より溶融温度（液相線温度）を算出することが可能である。同様に，例えば，耐火物の支持台（図示せず）の上に白金箔（図示せず）を載せ，その上に２〜３ｇのスラグ（図示せず）を微粉砕し，プレスにて直径１ｃｍの円柱状に成形した後，一定の昇温速度で昇温し，液滴高さが１／２になった時点の温度を測定して求めることもできる。

このように，上記第１工程（ステップＳ１０２〜Ｓ１０６）で，気泡を含んだ溶融状態の溶銑予備処理スラグ１００に，ＣａＯを多く含有する製鋼スラグとして，例えば，塩基度３以上の脱炭スラグ１１０を添加した後に，上記第２工程（ステップＳ１０８）で，脱炭スラグ１１０が添加された溶銑予備処理スラグ１００を撹拌して，溶銑予備処理スラグ１００の塩基度を高くすることにより，スラグの表面張力を大きくして気泡を割れ易くし，粘性を低下させて気泡を抜け易くすることができる。このようにして，溶融製鋼スラグの消泡を促進することにより，冷却されて凝固した後の製鋼スラグの品質を向上させることができ，例えば，上層路盤材やコンクリート用骨材等としても使用することができる。

さらに，上記第２工程（ステップＳ１０８）の終了後に，排滓鍋３００内の溶銑予備処理スラグ１００をスラグ冷却容器（図示せず）内に注入し冷却することにより，溶融状態の溶銑予備処理スラグ１００を凝固させる（Ｓ１１０）。

以上のような方法によれば，気泡を多く含む溶銑予備処理スラグなどの製鋼スラグの消泡を促進することができ，これにより，例えば，上層路盤材やコンクリート用骨材等としても使用することが可能な高品質なスラグを得ることができる。

以下，上述した処理方法により得られた溶銑予備処理スラグなどの製鋼スラグの品質の評価を行った結果について説明する。

まず，図４に基いて，ＣａＯ含有物質（例えば，脱炭スラグなど）の添加および添加後の撹拌が処理対象である製鋼スラグの吸水率に与える影響について検討結果について説明する。なお，図４は，製鋼スラグへのＣａＯ源としての脱炭スラグの添加および添加後の撹拌が製鋼スラグの吸水率に与える影響を示すグラフ図である。

ここで，吸水率の測定は，ＪＩＳＡ１１０９またはＡ１１１０に規定される試験方法を用いて行った。具体的には，上記ＪＩＳ規格に規定された試験方法に従い，下記表１に示す組成の気泡を含有する１３０５℃の溶銑予備処理スラグ１０トンを排滓鍋に排出し，下記表２に示す組成の脱炭スラグ１．５トンを添加した場合としない場合，溶融スラグ中に空気を吹き込み撹拌した場合としない場合のそれぞれについて試験を実施し，凝固した後の吸水率を測定した。なお，本処理は，１１００℃以上で処理を実施した。

上記吸水率の測定結果を図４に示した。なお，縦軸は，凝固後の製鋼スラグの吸水率（％）を示している。

図４を参照すると，ＣａＯ含有物質としての脱炭スラグを添加せず，かつ撹拌もしなかった場合の吸水率が約６．８％であったのに対し，脱炭スラグを添加しただけで撹拌をしなかった場合の吸水率が約４．８％と低下したものの，ＣａＯ含有物質を添加しただけでは，十分な強度を有する製鋼スラグを得ることができないことがわかった。さらに，これに撹拌を加えると，ガス撹拌，機械撹拌いずれの場合も，吸水率は約０．２％と著しく低下することがわかった。また，ＣａＯ含有物質の添加に溶射を用い，溶射によりＣａＯ含有物質および排滓鍋中の溶銑予備処理スラグを加熱した場合には，吸水率は０．１％とさらに著しく低下した。このことから，製鋼スラグにＣａＯ含有物質を添加し，さらに撹拌工程を加えることにより，上層路盤材やコンクリート用骨材などにも用いることができる非常に高品質のスラグを得ることができることがわかった。なお，ＣａＯ含有物質を添加せずに撹拌のみを行った場合については，吸水率は約５．６％と高いものとなった。これは，ＣａＯ含有物質を添加しておらず，スラグの塩基度が低いままであるので，気泡が抜けにくかったためと推定される。

次に,図５に基いて，種々の製鋼スラグにＣａＯ源としての脱炭スラグを添加し，すりへり減量に及ぼす塩基度の影響についての検討結果について説明する。なお，図５は，種々の製鋼スラグにＣａＯ源としての脱炭スラグを添加した場合にすりへり減量に及ぼす塩基度の影響を示すグラフ図である。

ここで，すりへり減量は，スラグの強度を示すもので，図５に示したように，すりへり減量が３０％以下であれば，骨材一級規格を満足し，すりへり減量が２０％以下であれば，骨材硬質規格を満足する。

また，すりへり減量の測定は，ＪＩＳＡ１１２１に規定される試験方法を用いて行った。具体的には，上記ＪＩＳ規格に規定された試験方法に従い，以下のようにして行った。すなわち，気泡を含有する溶銑予備処理スラグ１０トンを排滓鍋に排出し，脱炭スラグを溶射バーナーで溶射した。次いで，空気を用いてバブリングを行い撹拌を実施することにより均一にし，スラグ中の気泡を消泡させた。その後，処理後の温度が液相線温度以上になる状態で冷却容器に注入し，凝固させた。

上記すりへり減量の測定結果を図５に示した。なお，縦軸は，凝固後の製鋼スラグのすりへり減量（％）を示し，横軸は，塩基度（ＣａＯ／ＳｉＯ_２）を示している。上記測定の結果，塩基度が０．９以上であれば骨材一級規格を満足する品質の良好なスラグが得られるため好ましく，塩基度が１．５以上であれば骨材硬質規格を満足する品質のさらに良好なスラグが得られるためさらに好ましい，ということがわかった。

なお，製鋼スラグ中の気泡を消泡させるにはＣａＯ含有物質を多量に添加することが有効であるが，液相線温度が高くなるため，ＣａＯ含有物質の添加時に加熱を行ってスラグの温度を上昇させることにより，液相線温度以上にすることが好ましい。さらに，溶融スラグの均一性を増すために液相線温度よりも１０℃以上高い温度にすることがさらに好ましい。

以下に，本発明の実施例について説明する。下記の実施例は，上記実施形態に基いて，溶融製鋼スラグを処理して，処理後のスラグの吸水率（ＪＩＳＡ１１０９またはＡ１１１０）およびすりへり減量（ＪＩＳＡ１１２１）を評価したものである。なお，下記実施例は本発明の理解を容易にするために説明するためのもので，本発明は下記実施例に限定されるものではない。

（実施例１）
高炉溶銑を３５０トン転炉に装入し，溶銑予備処理を行った後，脱炭吹錬を行う精錬工程において，下記表３に示した組成の溶銑予備処理後の溶銑予備処理スラグ１５トンを容量３５ｍ^３の排滓鍋に排出した。このときのスラグの温度は，１３１０℃であった。次いで，排滓鍋をスラグ処理場に搬送し，３０ｋｇずつに袋詰めにした上記表２に示した組成の脱炭スラグ粉１．５トンを排滓鍋中の溶融製鋼スラグに分割投入した。投入した袋詰め脱炭スラグ粉は，一箇所に集中しないように注意して排滓鍋内に均一になるように添加した。その後，２０Ｎｍ^３／ｈｒの空気でガスバブリングを３〜５分行った（このときの温度は，１２５０℃であった）。その後，排滓鍋をクレーンで吊った状態で傾転し，スラグ１０トンを内法１０ｍ×２ｍ×高さ０．４ｍの鉄製の容器であるスラグ冷却容器内に注入し，冷却した。冷却は，冷却容器内でスラグを１０分間静置し，スラグが凝固した後，上面より水を散布することにより行った。得られたスラグの吸水率は２．８％，すりへり減量は１８％と高品質のスラグであった。

（実施例２）
高炉溶銑を３５０トン転炉に装入し，溶銑予備処理を行った後，脱炭吹錬を行う精錬工程において，上記表１に示した組成の溶銑予備処理後の溶銑予備処理スラグ１０トンを容量３５ｍ^３の排滓鍋に排出した。このときのスラグの温度は，１２６０℃であった。次いで，排滓鍋をスラグ処理場に搬送し，排滓鍋中の溶融製鋼スラグに，表２に示した組成を有する脱炭スラグ粉を溶射バーナーを用いて１．５トン溶射した。このときの溶射バーナーの操業条件は，ＬＰＧガス４０Ｎｍ^３／ｈｒ，酸素ガス２００Ｎｍ^３／ｈｒで行った。その後，２０Ｎｍ^３／ｈｒの空気でガスバブリングを３〜５分行い，均一化させた（このときの温度は，１３１０℃であった）。その後，排滓鍋をクレーンで吊った状態で傾転し，スラグ８トンを内法１０ｍ×２ｍ×高さ０．４ｍの鉄製の容器であるスラグ冷却容器内に注入し，冷却した。冷却は，冷却容器内でスラグを１０分間静置し，スラグが凝固した後，上面より水を散布することにより行った。得られたスラグの吸水率は０．３％，すりへり減量は１５％と高品質のスラグであった。

以上，添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが，本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば，特許請求の範囲に記載された範疇内において，各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり，それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

本発明は，製鋼スラグの処理方法に利用可能であり，特に，気泡を含んだ溶融製鋼スラグの消泡を促進して凝固後のスラグの品質を向上させるための溶融製鋼スラグの処理方法に利用可能である。

本発明の一実施形態に係る製鋼スラグの処理方法を示すフローチャートである。本発明の一実施形態に係る製鋼スラグの処理方法の工程を説明するための説明図である。第１工程において溶射によりＣａＯ含有物質を添加した場合の処理方法を説明するための説明図である。製鋼スラグへのＣａＯ源としての脱炭スラグの添加および添加後の撹拌が製鋼スラグの吸水率に与える影響を示すグラフ図である。種々の製鋼スラグにＣａＯ源としての脱炭スラグを添加した場合にすりへり減量に及ぼす塩基度の影響を示すグラフ図である。

符号の説明

１００溶銑予備処理スラグ
１１０脱炭スラグ
２００転炉
３００排滓鍋
４００台車
５００溶射バーナー
６００粉体吹込用ランス
７００撹拌用インペラー
８００撹拌ガス吹込用ランス

Claims

塩基度が０．６以上１．２以下の溶融製鋼スラグにＣａＯ含有物質を添加する第１工程の後に，前記ＣａＯ含有物質が添加された前記溶融製鋼スラグを撹拌する第２工程を行う製鋼スラグの処理方法であって，
前記第２工程の攪拌時は前記製鋼スラグが液相線温度以上の状態で攪拌することを特徴とする，製鋼スラグの処理方法。
前記第２工程終了後の製鋼スラグの塩基度は，０．９以上であることを特徴とする，請求項１に記載の製鋼スラグの処理方法。
前記ＣａＯ含有物質は，塩基度３以上の製鋼スラグまたは二次精錬スラグであることを特徴とする，請求項１または２に記載の製鋼スラグの処理方法。
前記第１工程では，前記ＣａＯ含有物質を加熱手段により加熱しながら添加することを特徴とする，請求項１〜３のいずれか１項に記載の製鋼スラグの処理方法。