JP5042586B2

JP5042586B2 - 脱硫スラグを用いた粉体の造粒方法

Info

Publication number: JP5042586B2
Application number: JP2006281349A
Authority: JP
Inventors: 啓司安藤; 敏鷲巣; 光伸右田
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2006-10-16
Filing date: 2006-10-16
Publication date: 2012-10-03
Anticipated expiration: 2026-10-16
Also published as: JP2008095167A

Description

本発明は、溶銑予備処理として行われる溶銑脱硫工程で発生する脱硫スラグをバインダーとして粉コークス、ダスト等の粉体を造粒する方法に関するものである。

溶銑を精練する工程で発生する製鋼スラグは種々の用途に利用する試みがされている。しかし、製鋼スラグのなかでも、溶銑予備処理として行われる脱硫工程で発生する脱硫スラグについては、これに含まれる硫黄（Ｓ）の含有量が多く、利材化する上で大きな制約となっている。

この様な、脱硫スラグの利材化方法として、例えば、特許文献１には、コークス炉で乾留した赤熱コークスを消火する乾式消火設備から発生する粒径が１ｍｍ以下の粉コークスに前記脱硫スラグを５〜２０％を添加し、水分調整した後、ミキサーで１〜８ｍｍの大きさに混合、造粒し、その造粒物を焼結鉱を製造する焼結工程の焼結用粒状燃料とする方法が記載されている。

特開平０２−２９４４３４号公報

前記特許文献１は、脱硫スラグに含有されているＣａＯにより粉コークスに粘性を与えて造粒し、造粒後において所定の強度を得るのに脱硫スラグに含有されているＴ・Ｆｅを利用するものであるが、このＴ・Ｆｅにより強度を得るためには数日間の養生が必要となり、その設備及び作業工程が増加して好ましくなく、かつ、養生設備に搬送中に崩壊して粉化し、歩留まりの悪いものであった。

本発明は、粉コークス、ダスト等の粉体を造粒後、長期間の養生を必要とすることなく、造粒後、早期に使用可能な強度を確保できる造粒方法を得ることを課題とするものである。

本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、その特徴とする手段は、
（１）溶銑を予備処理した際に発生する脱硫スラグを水没して冷却した後、乾燥して得た石膏含有脱硫スラグ粉に、粉コークス、ダスト等の粉体を配合すると共に水分を添加してパンペレタイザーで造粒するに際して、前記石膏含有脱硫スラグ粉中の石膏が前記石膏含有脱硫スラグ粉と前記粉体の合計量に対して０．８〜３．０質量％となる様に、該石膏含有脱硫スラグ粉を配合する脱硫スラグを用いた粉体の造粒方法である。
（２）前記粉体に配合する前記石膏含有脱硫スラグ粉の粒度が０．５〜３．０ｍｍである手段１に記載の脱硫スラグを用いた粉体の造粒方法である。
（３）前記パンペレタイザーで造粒した造粒物の粒径が０．８〜５．０ｍｍである手段１または２に記載の脱硫スラグを用いた粉体の造粒方法である。

本発明は、脱硫スラグをバインダーとして粉コークス、ダスト等の粉体を造粒するに際し、長期間養生することなく、早期に所望の強度を得ることが出来るので、養生するための設備及び作業工程が不必要となり、製造コストが安価となり、かつ、搬送中に崩壊することを抑制出来るので製造歩留まりを良好にすることが出来る等の効果を奏する。

本発明者等は、脱硫スラグが１５〜４０％のＣａＯ（生石灰）と、０．５〜１．５％のＳ（硫黄）を含有していることから、この脱硫スラグを水中に漬ける、即ち水没させて冷却すると、脱硫スラグ中のＳが水中に溶け出してＣａＯと反応して速硬性のある石膏となることが判明した。

そして、石膏を含有した脱硫スラグを脱水した後、乾燥機で撹拌しつつ乾燥して石膏含有脱硫スラグ粉とし、これを前記粉コークスに配合すると共に水分調整してパンペレタイザーで造粒することにより、この脱硫スラグ粉中の石膏がバインダーの役目をして圧潰強度が高い粒状の造粒物を製造出来、更に、２４時間程度経過すると更に硬い（圧潰強度：３５０〜６００ｋｐａ）造粒物になることを見出した。

そして、造粒する際の石膏含有脱硫スラグ粉の混合量は、該石膏含有脱硫スラグ粉とこれと混合する粉体の合計量に対して、石膏の比が０．８質量％以上とするのは、これ未満であるとバインダーとしての効果が小さく、これ以上になると造粒物の圧潰強度が急速に上昇するためである。

そして、３．０質量％以下とするのは、圧潰強度の上昇も緩慢となり、しかも、配合する脱硫スラグ量が多くなり造粒物の品質に悪影響を生じ始めるためである。

先ず、脱硫スラグの処理方法について図１を参照して説明する。

溶銑鍋１より１０００〜１２００℃の高温状態にある脱硫スラグ３をスラグパン２に排滓する（Ａ）。次に、このスラグパン２内に冷却水を供給して冷却を開始し、該脱硫スラグ３が冷却水中に水没した状態で１５〜２５時間程度維持して冷却を完了する（Ｂ）。この際、この脱硫スラグ２中のＳが水中に溶出し、このＳが溶出した水と脱硫スラグ２中のＣａＯがイオン反応する事により、石膏（ＣａＳＯ₄・２Ｈ₂Ｏ）となると共に該脱硫スラグ２は粉化して泥状化する。

この泥状化した脱硫スラグ５を脱水場に搬送して野積または脱水機で含水率が１５〜２０％になるまで脱水した後（Ｃ）、撹拌羽根（図示せず）を有する乾燥機６に供給して、乾燥機６内の温度を２００〜１５０℃にして含水率が１％以下になるまで加熱乾燥する（この際、前記石膏（ＣａＳＯ₄・２Ｈ₂Ｏ）はＣａＳＯ₄・１／２Ｈ₂Ｏとなると推定される）（Ｄ）。この加熱乾燥した脱硫スラグを篩７により３ｍｍ以下とそれ超に篩分け（Ｅ）、その篩下である３ｍｍ以下の乾燥脱硫スラグを他の粉体（例えば、粉コークス、ダスト）と配合し、この配合物９をパンペレタイザー８に供給しつつ水分を添加して造粒して含水率１２質量％の造粒物とする（Ｆ）。この際、乾燥脱硫スラグ粉中の半水石膏（ＣａＳＯ₄・１／２Ｈ₂Ｏ）は吸水して石膏（ＣａＳＯ₄・２Ｈ₂Ｏ）になりバインダー効果を発揮するものと推定される。

また、前記粉体と混合する前記乾燥脱硫スラグ粉の粒径を０．５〜３．０ｍｍとするのが好ましい。これは、前記スラグパン２で水没して得られた脱硫スラグ５の粒径の殆どが０．５〜３．０ｍｍであり、特に、破砕設備等を必要としないためである。また、３．０ｍｍ超になるとバインダー効果が低下するためである。これは、脱硫スラグ内部のＣａＯが石膏化していなかったり、石膏化していてもバインダーとしての役目を充分に果たさないためである。

更に、パンペレタイザーで造粒する造粒物の粒径が１〜５ｍｍであることが好ましい。これは、造粒後における造粒物の硬化が早いことから、搬送中の崩壊が少なく歩留まりが良好となる。

また、これに加えて、粉体が５０質量％以上の粉コークスを含有する場合には、焼結機の焼結燃料として使用することが可能となるためである。

本実施例に用いた石膏含有脱硫スラグ粉は図１において、溶銑鍋１よりスラグパン２に１１００℃の脱硫スラグ３を受け、これに冷却水を供給して２０時間水没して冷却したものである。また、乾燥機６に於ける乾燥時間は１分で、該乾燥機６の出口での乾燥脱硫スラグ粉の温度は１１０℃である。更に、造粒機としてのパンペレタイザー１０の回転数は１０ｒｐｍであり、かつ、造粒原料の含水率が１２％になる様に水分を添加して水分調整をおこなったものである。

さらに、本実施例に用いたバインダーとしての石膏含有脱硫スラグ粉及び造粒対象の原料である粉コークス、集塵ダストの粒度分布を表１に示す。

この石膏含有脱硫スラグ粉をバインダーとして粉コークス、集塵ダストをパンペレタイザーで造粒した結果を表２に示す。

表２に示す本発明例１、２は、表１の粉コークスに石膏含有脱硫スラグ粉を混合して造粒した例であり、本発明例３、４は、表１の集塵ダストに石膏含有脱硫スラグ粉を混合して造粒した例であり、何れも、石膏含有脱硫スラグ粉中の石膏量が本発明の範囲内になる様に、該石膏含有脱硫スラグ粉量を調整したものであり、パンペレタイザーで造粒後の造粒物の圧潰強度が３時間経過後で３２０ｋｐａ以上、２４時間経過後で３９０ｋｐａ以上となった。

これに対し、比較例１は、表１の粉コークスに石膏含有脱硫スラグ粉を混合して造粒した例であるが、石膏含有脱硫スラグ粉の混合割合が不足して、前記石膏量が本発明の範囲を下回ったために、圧潰強度が大幅に低くなったものである。

また、比較例２は表１の粉コークスに生石灰を混合して造粒した例であり、石膏が無く圧潰強度が比較例１より更に低くなったものである。

比較例３は、表１の集塵ダストに石膏含有脱硫スラグ粉を混合して造粒した例であるが、比較例１と同様に石膏含有脱硫スラグ粉の混合割合が不足して、前記石膏量が本発明の範囲を下回ったために、圧潰強度が大幅に低くなったものである。

比較例４は比較例１と同様に粉コークスに石膏含有脱硫スラグ粉を混合して造粒した例であるが、石膏含有脱硫スラグ粉中の含有石膏量が少なく、前記石膏量が本発明の範囲を下回ったために、圧潰強度が大幅に低くなったものである。

脱硫スラグの処理工程を示すフロー図である。

符号の説明

１：溶銑鍋２：スラグパン３：脱硫スラグ４：冷却水５：泥状脱硫スラグ
６：乾燥機７：篩８：パンペレタイザー

Claims

溶銑を予備処理した際に発生する脱硫スラグを水没して冷却した後、乾燥して得た石膏含有脱硫スラグ粉に、粉コークス、ダスト等の粉体を配合すると共に水分を添加してパンペレタイザーで造粒するに際して、前記石膏含有脱硫スラグ粉中の石膏が前記石膏含有脱硫スラグ粉と前記粉体の合計量に対して０．８〜３．０質量％となる様に、該石膏含有脱硫スラグ粉を配合することを特徴とする脱硫スラグを用いた粉体の造粒方法。
前記粉体に配合する前記石膏含有脱硫スラグ粉の粒度が０．５〜３．０ｍｍであることを特徴とする請求項１に記載の脱硫スラグを用いた粉体の造粒方法。
前記パンペレタイザーで造粒した造粒物の粒径が０．８〜５．０ｍｍであることを特徴とする請求項１または２に記載の脱硫スラグを用いた粉体の造粒方法。