JP4802357B2 - 製鉄スラジの利用方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、製鉄スラジに含まれる酸化鉄などを有効に利用するための方法に関し、とくに酸化鉄などの粒度が細かい固形分を油分および水分とともに含有する含油製鉄スラジ（圧延スラジなど）を鉄鋼の精錬工程で有効に利用する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
製鉄所では、さまざまな製造工程において、酸化鉄を主体とし、場合によってはさらに少量の金属鉄などからなる固形分、油分および水分とを含有する製鉄スラジが発生する。
例えば、熱間圧延工程では、鋼片の加熱時や圧延時に生成した表面スケールを高圧水で除去しつつ圧延を行うほか、熱間圧延後にも水を用いて冷却を行う。熱間圧延工程で発生した排水は水処理工程を経て循環使用されるが、このときに不可避的に製鉄スラジを発生する。
熱間圧延工程で生じた製鉄スラジには、酸化鉄や水分だけでなく油分を含み、また固形分として酸化鉄のほかに少量の金属鉄を含むこともある。このうち油分は、圧延ロールや搬送ロールなどロールの回転部から流出した潤滑油や、潤滑圧延あるいは圧延ロールと被圧延材の焼きつき防止に用いた圧延油に起因するものであり、金属鉄は主としてロールや被圧延材が圧延時に損耗してもたらされたものである。
【０００３】
このように、製鉄スラジは、一般に、固形分として酸化鉄や金属鉄などを含み、また液体分として水分や油分などを含むものである。製鉄スラジ中の固形分のうち、粗粒のものは、例えばスケールピットで沈降分離されて、ミルスケールとして製鋼工程などで利用されている。一方、細粒（例えば粒径１ｍｍ以下）のものは、その後さらにシックナーなどを用いて凝集・沈殿させスラリー状とし、その後フィルタプレスなどによって水分を除去することによって、固形分を濃縮したスラジとして回収される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、こうして回収して得た製鉄スラジのうち、とくに細粒の固形分を含む圧延スラジには油分が相当量残存してるために、これをそのまま利用することは難しく、かっては埋め立てにより処分するなどの方法もとられてきた。
しかし、昨今の産業廃棄物に対する規制の強化から埋め立て処分場の確保が困難となり、また資源の有効利用の観点から、製鉄スラジを鉄鋼の製造工程に有効に活用することが強く求められるようになってきた。
【０００５】
こうした要請のもとに開発された技術として、特開平３−７９７１１号公報には、含油鉄粉スラジ（含油製鉄スラジ）を溶銑の脱珪処理に利用する方法が開示されている。しかし、この既知技術においては、含油製鉄スラジに含有される油分の粘結性によってもたらされる搬送配管の詰まりを防止するため、スラジにミルスケールなどの他の脱珪材を混合して使用することが必須の条件であった。したがって、この方法では、ミルスケールなど他の脱珪材がマスバランス的に不足して、製鉄所で発生する含油製鉄スラジの全量をこの技術で処理・利用することは到底不可能であった。
一方、このような含油製鉄スラジをミルスケールと併用することなく、溶銑予備処理等の精錬工程に、大量に、利用するためには、油分を除去することが必要となる。この場合には、フィルタプレスなどにより固形分を濃縮したあとに、ロータリーキルンなどの高温加熱設備にて、例えば６００℃といった温度に加熱して、油分を燃焼除去しなければならない。しかし、このような加熱、燃焼を行うには、高温の加熱設備を要するだけでなく、燃焼のために多大のエネルギーを必要とするという問題があった。
【０００６】
本発明は、従来技術が抱えている上記問題を有利に解決することを目的とするものであり、ロータリーキルンなどの高温加熱設備や加熱のための多大なエネルギーを必要とすることなく、製鉄所で多量に発生する製鉄スラジを鉄鋼の精錬工程に有効に利用するに技術を提供しようとするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、本発明は、酸化鉄を主体とした固形分のほかに油分および水分を含有して成る製鉄スラジを、遠心分離することにより、製鉄スラジ中の固形分を濃縮し、油分を０．８〜１ｍａｓｓ％とし、次いで、固形分が濃縮したスラジを乾燥して、得られた乾燥スラジをそのまま鉄鋼の精錬工程の副原料として利用することを特徴とする製鉄スラジの利用方法を提案する。ここに、上記製鉄スラジが圧延スラジであることが好ましく、また上記鉄鋼の精錬工程が溶銑予備処理であることが好ましい。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の好ましい実施の形態について説明する。
まず、本発明が対象とする製鉄スラジは固形分として主に酸化鉄、液体分として油分と水分を含有するものである。酸化鉄や油分を伴ってとくに大量に発生する製鉄スラジの発生源は、鋼板などの熱間圧延工程である。すなわち、かかる製鉄スラジの多くは、高温状態の鋼片や鋼板を、冷却水を使用しつつロールで搬送したり、圧延したりする過程で発生するものである。また、製鉄スラジに含まれる油分のほとんどは、ロールの回転部で用いられる潤滑油や、ロールと被圧延材との焼き付き防止あるいは潤滑の目的で使用される圧延油に起因するものである。このようなことから、本発明は製鉄スラジのうち、とりわけ熱間圧延工程で発生するいわゆる圧延スラジを対象にして適用することが好ましく、より大きな効果が期待される。
【０００９】
さて、本発明は、上記製鉄スラジに遠心分離法を適用して脱水および脱油の処理を行うことにより、スラジ中の固形分を濃縮するところに大きな特徴を有している。発明者らの調査によれば、遠心分離法を適用して脱水および脱油の処理を行い固形分を濃縮した場合には、濃縮スラジ中の油分含有量を、従来のフィルタプレスなどによる場合よりも少ない量まで低下させうることがわかった。
【００１０】
具体例として、遠心分離法を適用して脱油処理して得られた濃縮スラジ中の成分構成比率を従来のフィルタプレスによるものと比較して例示する。
濃縮前の、スラリー状の圧延スラジの成分構成比率は、固形分（ほとんどが酸化鉄分）が約10質量％、油分が約３〜４質量％で残部が水分であった。このスラリー状の圧延スラジをフィルタプレスにかけて固形分を濃縮した場合には、固形分が約85質量％、油分が約８〜10質量％で残部が水分であった。ところが、同じスラリー状の圧延スラジを遠心分離によって固形分を濃縮した場合には、固形分が79質量％、油分が 0.8〜１質量％で残部が水分となった。
このように、遠心分離処理して濃縮した後のスラジは、フィルタープレスで処理したものに比較して、水分含有量はやや多いものの、油分含有量が小さくなるのが特徴である。
なお、本発明において、遠心分離にかける前のスラジは、スラリー状のままであっても、あらかじめフィルタプレスや他の濾過手段によって水分を減じたものでもあっても構わない。むしろ、遠心分離の処理を連続的に行うことができるという点で前者の状態のものが好ましい。
【００１１】
このように、遠心分離処理により固形分を濃縮して得られた濃縮スラジは、油分の含有量が少ないので、従来のように高温で油分を燃焼除去する必要はなく、単に水分を除去するため、低温加熱による乾燥処理（場合によっては、このとき揮発分なども同時に除去される）を行うだけで、そのまま鉄鋼精錬工程の副原料として使用することができる。しかも、低油分スラジでは、水分乾燥に製鉄所で発生する廃熱を利用できるから、高温加熱のための設備も、特別なエネルギーも必要としないで処理できるという有利性がある。
さらに、遠心分離によって濃縮したスラジには油分が著しく少ないので、先に説明した持開平 3-79711号公報記載の方法のように、ミルスケールなど他の精錬剤を混和して使用する必要がない。このため、製鉄スラジを精錬剤として多量に使用することが可能になる。
【００１２】
以上述べたように、遠心分離法を利用して濃縮したスラジは油分含有量が極めて低いという特性のほか、スラジ中の固形分である酸化鉄は粒径１ｍｍ以下のものがほとんどであるから、比表面積が大きいという特性を有している。従って、このような細粒の製鉄スラジを鉄鋼の精錬工程の副原料として使用すると、反応界面積が大きいために、精錬効率が著しく高まることが期待できる。
酸化鉄を用いる鉄鋼の精錬工程としては、溶銑の予備脱珪処理や予備脱燐処理、溶鋼の真空精錬時での溶鋼表面や溶鋼内部への吹き付けや吹き込み処理による脱炭反応や脱ガス反応の促進処理などが挙げられる。これらの処理のうち、溶銑の予備脱珪や予備脱燐などのいわゆる溶銑予備処理では、酸化鉄を副原料（フラックス）として多量に使用する。したがって、遠心分離により固形分を濃縮したのち、乾燥し水分除去したスラジは、これを鉄鋼の精錬工程の副原料として使用する場合、溶銑予備処理に利用するときにもっとも多量に効果的に利用できる。
【００１３】
【実施例】
連続熱間圧延設備で発生したスラリー状のスラジ（酸化鉄からなる固形分10.0質量％、油分 3.5質量％、水分86.5質量％）を用い、遠心分離による濃縮後に水分乾燥する方法（発明法）と、フィルタープレスにより濃縮後、油分を燃焼除去する方法（比較法１）によって、それぞれ溶銑脱燐処理用に適した酸化鉄系精錬剤を製造した。
発明例では、上記スラリー状のスラジを 900〜2000Ｇ（ただし、Ｇは重力加速度であり、9.8 ｍ／s^２である) で遠心分離して固形分を濃縮することにより、成分構成が酸化鉄固形分79.0質量％、 油分0.8 質量％、水分20.2質量％の濃縮スラジを得た。この濃縮スラジを、製鋼用転炉の排ガス回収設備のボイラ廃熱を利用したコンペア式乾燥機を用い、150 〜210 ℃で乾燥することにより、酸化鉄固形分98.5質量％、油分0.5 質量％、水分1.0 質量％からなる乾燥スラジ（精錬剤）を得た。
一方、比較例１では、フィルタープレスにより得た濃縮スラジの成分構成は、酸化鉄固形分85.0質量％、油分9.0 質量％、水分6.0 質量％であり、この濃縮スラジをロータリキルンを用い、500 〜600 ℃にて油分を燃焼処理することにより、酸化鉄固形分98.5質量％、油分0.5 質量％、水分1.0 質量％のスラジ（精錬剤）を得た。
【００１４】
発明例で得られた酸化鉄系精錬剤は、平均粒度が１ｍｍ以下であり、これを溶銑予備処理設備の気流搬送式の吹き込み設備にそのまま使用することができた。また、この精錬剤を用いて操業したときに、配管や溶銑中への吹き込みランス内において、精錬剤の詰まりはまったく発生しなかった。
一方、比較例１で得られた精錬剤は、その構成成分（酸化鉄固形分、油分、水分の構成比率）こそ発明例で得られたものと同等であったが、高温の燃焼過程で酸化鉄粒同士が固着して、粒径の大きな疑似粒子を形成していた。このままの状態のものを粉体吹き込み装置を用いて溶銑中に吹き込むと、配管やランスで詰まりを生じるおそれがあったので、解砕と飾い分けが必要であった。
【００１５】
また、フィルタープレス後のスラジを、持開平3-79711 号公報に記載されている方法でミルスケールに混合して溶銑予備処理に使用した（比較例２）。しかし、この場合には、全フラックス（ミルスケールとスラジの合計量）に対して20質量％を超える量のスラジを混入させると、フラックスが配管やランス内に粘着し詰まりを生じた。このため、高温加熱により油分の燃焼除去をしないスラジは、全フラックスに対して最大20質量％までしか使用することができないことを確認した。
【００１６】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、従来有効に利用することが困難であった、油分と水分を含有する製鉄スラジを簡単な処理で溶銑予備処理などの鉄鋼の精錬処理用のフラックスに利用することができるようになる。したがって、本発明は資源の有効利用と産業廃棄物の減少に寄与するところ極めて大である。

Claims (3)

1. 酸化鉄を主体とした固形分のほかに油分および水分を含有して成る製鉄スラジを、遠心分離することにより、製鉄スラジ中の固形分を濃縮し、油分を０．８〜１ｍａｓｓ％とし、次いで、固形分が濃縮したスラジを乾燥して、得られた乾燥スラジをそのまま鉄鋼の精錬工程の副原料として利用することを特徴とする製鉄スラジの利用方法。
2. 上記製鉄スラジが圧延スラジであることを特徴とする請求項１に記載の製鉄スラジの利用方法。
3. 上記鉄鋼の精錬工程が溶銑予備処理であることを特徴とする請求項１または２に記載の製鉄スラジの利用方法。