JP6702369B2 - 脱燐処理方法 - Google Patents

Description

本発明は、脱燐処理方法に関する。

近年、製鉄所の製鋼工程では、溶銑の段階で予め脱燐処理（「予備脱燐処理」ともいう。）を実施し、溶銑中の燐を或る程度除去した後、この溶銑を転炉に装入して脱炭精錬を実施し、溶銑から溶鋼を溶製する製鋼方法が発展してきた。予備脱燐処理では、トーピードカーや溶銑鍋、転炉等の設備を用い、これらの設備に収容された溶銑に酸素ガスや固体の酸化鉄等の酸素源と、脱燐用媒溶剤としてのＣａＯ系媒溶剤とを添加することで溶銑の脱燐処理が行われる。この際、溶銑中の燐が酸素源により酸化することで燐酸化物（Ｐ_２Ｏ_５）が生成し、生成した燐酸化物がＣａＯ系媒溶剤によって形成されるスラグ中へ取り込むことで溶銑の脱燐反応が進行する。

このような脱燐処理では、製鋼工程で発生するスラグのリサイクル使用を図るため、脱燐処理でのスラグのリサイクル使用についての様々な取り組みが行われている。
例えば、特許文献１には、脱炭スラグを有効にリサイクル使用するにあたり、脱燐吹錬前および脱燐吹錬の前半において、脱炭スラグ粉をサブランスから溶銑浴面へ吹き付けて添加する脱燐方法が開示されている。
また、特許文献２には、上吹きランスの先端下方に燃料ガスの燃焼による火炎を形成させ、この火炎で、上吹きランスを介して溶銑に供給する粉状精錬剤を加熱しながら溶銑に対して脱燐処理を行う脱燐方法において、精錬剤として、塊状の生石灰を投入後に、生石灰粉と脱炭スラグ粉とを質量比率１：２で事前混合した粉状精錬剤を溶銑浴面に向けて吹き付ける技術が開示されている。

特開２００９−５２０５９号公報 特開２０１７−４８４６０号公報

ところで、特許文献１の方法は、短い脱燐処理の時間内に脱炭スラグを滓化させるため、粒径１ｍｍ以下に破砕した脱炭スラグ粉を、溶銑１トン（ｔ）当たり１０ｋｇ以下に限定している。このため、脱炭スラグを十分有効にリサイクル使用できているとは言えず、溶銑１トン当たり１４ｋｇ余りのＣａＯ粉を同時に吹き込むことが必要となる。
また、特許文献２の方法は、精錬剤の滓化を促進する効果は有るものの、塊状の生石灰と生石灰粉との合計量が、脱炭スラグ粉の２倍量を必要とするものである。このため、脱炭スラグを製鉄所内で十分有効にリサイクルすることはできていなかった。

さらに、脱燐用媒溶剤として脱炭スラグを再利用する他、燐規格の緩い鋼種で脱炭炉の石灰源の一部として使用すること、焼結鉱の製造工程で副原料の一部として使用することも従来から検討されている。このうち、燐規格の緩い鋼種で利用する方法では、比較的燐濃度が低い脱炭スラグのみがリサイクル可能であるという制限がある。また、焼結鉱の製造工程で使用する方法では、焼結鉱の生産性が脱炭スラグの添加で低下する問題が有る。このため、脱炭スラグを製鉄所内で十分有効に再利用することはできなかった。

そこで、本発明は、上記の課題に着目してなされたものであり、脱炭精錬で発生する脱炭スラグを有効に再利用することができる脱燐処理方法を提供することを目的としている。

本発明の一態様によれば、酸素ガスとＣａＯ系媒溶剤とを用いて、精錬炉の炉体内に収容された溶銑を脱燐処理する脱燐処理方法であって、軸心位置に配された中心孔と、この中心孔の周囲に配された３孔以上の周囲孔とを先端に有する上吹きランスを用い、上記中心孔から上記ＣａＯ系媒溶剤を上記溶銑に向けて噴射するとともに、３孔以上の上記周囲孔から少なくとも上記酸素ガスを上記溶銑に向けて噴射し、上記ＣａＯ系媒溶剤として、脱炭精錬により発生した脱炭スラグを粉砕した脱炭スラグと、生石灰及び石灰石の少なくとも一方である新規の石灰源とを用い、上記脱炭スラグを上記中心孔から噴射し、上記新規の石灰源を、上記中心孔及び３孔以上の上記周囲孔の少なくとも一方から噴射し、脱燐処理で用いられる上記脱炭スラグの量を、上記脱燐処理で用いられる上記ＣａＯ系媒溶剤に対して、ＣａＯ量換算で５０質量％以上８０質量％以下とすることを特徴とする脱燐処理方法が提供される。

上記脱燐処理で用いられる上記脱炭スラグの量を、上記脱燐処理で用いられる上記ＣａＯ系媒溶剤に対して、ＣａＯ量換算で６０質量％以上としてもよい。
上記脱燐処理で用いられる上記脱炭スラグの量を、上記脱燐処理で用いられる上記ＣａＯ系媒溶剤に対して、ＣａＯ量換算で７０質量％以上としてもよい。
上記脱炭スラグとして、粒径３ｍｍ以下の質量比率が１００質量％、且つ粒径１ｍｍ以下の質量比率が３０質量％以上８０質量％以下のものを用いてもよい。
上記脱炭スラグの少なくとも一部として、粉砕されたものを用いてもよい。

本発明の一態様によれば、脱炭精錬で発生する脱炭スラグを有効に再利用することができる脱燐処理方法が提供される。

本発明の一実施形態における精錬炉を示す説明図である。 上吹きランスの先端部を示す拡大断面図である。 上吹きランスを示す底面図である。

以下の詳細な説明では、本発明の完全な理解を提供するように、本発明の実施形態を例示して多くの特定の細部について説明する。しかしながら、かかる特定の細部の説明がなくても１つ以上の実施態様が実施できることは明らかであろう。また、図面は、簡潔にするために、周知の構造及び装置が略図で示されている。
＜脱燐処理方法＞
本発明の一実施形態に係る脱燐処理方法について説明する。本実施形態では、図１に示す転炉型の精錬炉１を用いて、溶銑２に含まれる燐を酸化除去する脱燐処理を行う。

精錬炉１は、炉体３と、上吹きランス４と、３個のホッパー５ａ，５ｂ，５ｃと、第１供給経路６ａと、第２供給経路６ｂと、第３供給経路６ｃと、を備える。
炉体３は、上部に開口部が形成された精錬炉であり、内部には耐火物がライニングされる。また、炉体３の底部には、複数の底吹きノズル（不図示）が設けられ、供給経路（不図示）から撹拌用の不活性ガスが供給される。

上吹きランス４は、炉体３の上方に配されるランスであり、炉体３の開口部を通じて炉体３の内部に挿通可能なように、鉛直方向（図１の上下方向）に昇降可能に設けられる。上吹きランス４は、図２及び図３に示すように、鉛直方向下側の下端部に、中心孔４１と、４孔の周囲孔４２ａ〜４２ｄとを有する。なお、図２は、図３のＩ−Ｉ線矢視図となる。中心孔４１は、図３に示す底面視である上吹きランス４の下端側からみて、上吹きランス４の軸心位置である中心位置に配される。４孔の周囲孔４２ａ〜４２ｄは、上吹きランス４の下端側からみて、中心孔４１の周囲に配される。また、４孔の周囲孔４２ａ〜４２ｄは、中心孔４１と同心円上に、隣接する周囲孔同士が等間隔に離間するように配される。

また、上吹きランス４の内部は、少なくとも２層構造に形成され、内側には上吹きランス４の長手方向である鉛直方向に延在し、上吹きランス４の軸心位置に形成される内管４３が形成される。内管４３の下端側は、中心孔４１に接続される。さらに、上吹きランス４の内部は、内管４３の外側に、上吹きランス４の長手方向である鉛直方向に延在する外管４４が形成される。外管４４の下端側は、４孔の周囲孔４２ａ〜４２ｄに接続される。なお、上吹きランス４には、冷却を目的に、外管４４よりもさらに外側に冷却水の流路が形成されてもよい。

３個のホッパー５ａ，５ｂ，５ｃは、炉体３の上方に配され、脱燐処理に必要な副原料を貯蔵する。
ホッパー５ａには、脱炭スラグが貯蔵される。脱炭スラグは、脱炭精錬によって生じたスラグを粉砕して粉状にしたものである。粉砕後の脱炭スラグは、粒径３ｍｍ以下の比率（３ｍｍメッシュの篩下に比率）が１００質量％で、粒径１ｍｍ以下の比率（１ｍｍメッシュの篩下に比率）が３０質量％以上８０質量％以下であることが好ましい。脱炭スラグは、転炉を用いた慣用的な脱炭精錬により生じるものであり、ＳｉＯ_２の含有濃度［質量％］に対するＣａＯの含有濃度［質量％］の比である塩基度（ＣａＯ／ＳｉＯ_２）が３．０以上５．０以下であることが好ましい。このような脱炭スラグは、粉砕に掛かるコストの観点から、主に粒径１ｍｍ以下まで粉砕するローラーミルのような粉砕機ではなく、上記の粒径３ｍｍ以下程度に粗く粉砕可能なロッドミル等の粉砕機で製造されることが好ましい。

ホッパーｂには、生石灰が貯蔵される。生石灰は、４孔の周囲孔４２ａ〜４２ｄからの噴射性の観点から、粒径１ｍｍ以下の粉状であることが好ましい。
ホッパーｃには、石灰石が貯蔵される。石灰石は、４孔の周囲孔４２ａ〜４２ｄからの噴射性の観点から、粒径１ｍｍ以下の粉状であることが好ましい。なお、精錬処理に未だ用いられていない石灰源という意味から、生石灰及び石灰石を総称して、新規の石灰源という。また、脱炭スラグ及び新規の石灰源を総称して、ＣａＯ系媒溶剤という。新規の石灰源を粒径１ｍｍ以下の粉状にして周囲孔から噴射することにより、火点で生成される酸化鉄との混合によって石灰源の滓化が促進される。

第１供給経路６ａは、一端側がホッパー５ａに接続され、他端側が上吹きランス４の内管４３へと接続される。また、第１供給経路６ａは、不図示の窒素ガス等の搬送用の不活性ガスが供給される搬送ガス供給経路に接続される。第１供給経路６ａは、ホッパー５ａから切り出された脱炭スラグを搬送用の不活性ガスとともに上吹きランス４の内管４３に供給する。内管４３へと供給された、脱炭スラグ及び不活性ガスは、中心孔４１から炉体３内部へと噴射される。

第２供給経路６ｂは、一端側が不図示の精錬用の酸素ガスが供給される酸素ガス供給経路に接続され、他端側が上吹きランス４の外管４４に接続される。第３供給経路６ｃは、一端側がホッパー５ｂ，５ｃに接続され、他端側が第２供給経路６ｂに接続される。第２供給経路６ｂ及び第３供給経路６ｃでは、第２供給経路６ｂから供給される酸素ガスと、第３供給経路６ｃから供給される新規の石灰源とが、合流して上吹きランス４の外管４４へと供給される。外管４４へと供給された酸素ガス及び新規の石灰源は、４孔の周囲孔４２ａ〜４２ｄから炉体３内部へと噴射される。

本実施形態に係る脱燐処理方法では、まず、脱燐処理する溶銑２を炉体３に装入する（装入工程）。脱燐処理される溶銑２は、高炉から出銑されたものであり、溶銑２中の珪素を除去する鋳床脱珪等の脱珪処理や、溶銑２中の硫黄を除去する脱硫処理が予め施されてもよい。また、装入工程では、溶銑２の装入の前に、炉体３に冷鉄源が装入されてもよい。

次いで、上吹きランス４から酸素ガスやＣａＯ系媒溶剤を噴射することで、溶銑２の脱燐処理が行われる（脱燐工程）。脱燐工程では、上吹きランス４の中心孔４１から脱炭スラグと不活性ガスとが噴射され、４孔の周囲孔４２ａ〜４２ｄから酸素ガスと新規の石灰源とが噴射される。また、脱燐工程では、炉体３の底吹きノズルから撹拌用の不活性ガスが吹き込まれることで、溶銑２の撹拌が行われる。

上吹きランス４から噴射された酸素ガスは、溶銑２の浴面へと吹き付けられ、溶銑２中の燐と反応することで燐酸化物を形成する。一方、上吹きランス４から噴射されたＣａＯ系媒溶剤は、溶銑２の浴面へと吹き付けられて溶融し、浴面上にスラグ層を形成する。脱燐工程では、このスラグ層に燐酸化物が吸収されることで、溶銑２から燐が除去される。本実施形態では、新規の石灰源は、酸素ガスとともに４孔の周囲孔４２ａ〜４２ｄから噴射されるため、酸素ガスによる酸化反応によって高温となる浴面の火点に吹き付けられることとなる。このため、吹き付けられた新規の石灰源は、溶融（「滓化」ともいう。）し易くなる。さらに、中心孔４１から噴射された脱炭スラグは、溶銑２の浴面の火点で囲まれた高温の領域に吹き付けられることとなる。このため、脱炭スラグが溶融し易くなることから滓化がさらに促進される。

脱燐工程で用いられる酸素ガスの量及びＣａＯ系媒溶剤の量は、脱燐処理前の溶銑２の燐濃度、脱燐処理後の目標とする燐濃度及び推定される処理効率（脱燐効率）に応じて適宜設定される。また、炉体３内に投入される脱炭スラグの量は、脱燐処理で用いられるＣａＯ系媒溶剤のＣａＯ量に対して、ＣａＯ量換算で５０質量％以上８０質量％以下とする。つまり、脱燐処理で用いられるＣａＯ系媒溶剤のうち、ＣａＯ量換算で５０質量％以上８０質量％以下が脱炭スラグとなり、残りの２０質量％以上５０質量％以下が新規の石灰源となる。脱炭スラグの量が脱燐処理で用いられるＣａＯ系媒溶剤に対してＣａＯ量換算で５０質量％未満となる場合、脱炭精錬により発生したスラグを脱燐処理で再利用できる量が少なくなり、スラグを製鉄所内で有効的に利用することが困難となる。一方、脱炭スラグの量が脱燐処理で用いられるＣａＯ系媒溶剤に対してＣａＯ量換算で８０質量％超となる場合、脱炭スラグの使用量が多くなりすぎるため、形成されるスラグ層の塩基度が低下し脱燐効率が低下してしまう。

また、脱燐工程において、４孔の周囲孔４２ａ〜４２ｄから噴射される脱炭スラグの吹き付け速度は、溶銑１トンあたり１．５ｋｇ／ｍｉｎ以上３．５ｋｇ／ｍｉｎ以下であることが好ましい。吹き付け速度が溶銑１トンあたり１．５ｋｇ／ｍｉｎ未満となる場合、脱燐処理に掛かる時間が長くなる問題がある。また、吹き付け速度が溶銑１トンあたり３．５ｋｇ／ｍｉｎ超となる場合、吹き付けられた脱炭スラグの滓化が遅れる可能性があるため、脱炭スラグの使用量当たりの脱燐量である利用効率が低下することがある。

脱燐工程では、溶銑５の燐濃度が目的とする所定の濃度となるまで、または酸素ガス及びＣａＯ系媒溶剤の投入量が予め設定されたものとなるまで行われる。また、脱燐工程が終了することで、本実施形態における脱燐処理が終了する。
なお、製鋼工程では、脱燐処理の後、溶銑５は転炉で脱炭精錬されることで、炭素濃度の低い溶鋼が溶製される。そして、この脱炭精錬で発生した脱炭スラグは、他の脱燐処理にて脱炭スラグとして用いられることとなる。

＜変形例＞
以上で、特定の実施形態を参照して本発明を説明したが、これら説明によって発明を限定することを意図するものではない。本発明の説明を参照することにより、当業者には、開示された実施形態とともに種々の変形例を含む本発明の別の実施形態も明らかである。従って、特許請求の範囲に記載された発明の実施形態には、本明細書に記載したこれらの変形例を単独または組み合わせて含む実施形態も網羅すると解すべきである。

例えば、上記実施形態では、上吹きランス４の周囲孔は４孔としたが、本発明はかかる例に限定されない。上吹きランス４の周囲孔は、３孔以上であればよく、３孔または５孔以上であってもよい。上吹きランス４の周囲孔を３孔以上とすることで、溶銑５の浴面の中心孔４１により脱炭スラグが吹き付けられる領域が、周囲孔により形成される火点に囲まれるようになるため、脱炭スラグの滓化が促進されることとなる。

さらに、上記実施形態では、新規の石灰源を４孔の周囲孔４２ａ〜４２ｄから噴射することで、炉体３内へ投入するとしたが、本発明はかかる例に限定されない。新規の石灰源は、中心孔４１から噴射される構成でもよい。この場合、中心孔４１からは、新規の石灰源と脱炭スラグとが不活性ガスとともに噴射され、４孔の周囲孔４２ａ〜４２ｄからは、酸素ガスが噴射されることとなる。また、新規の石灰源は、中心孔４１及び４孔の周囲孔４２ａ〜４２ｄの両方から噴射するようにしてもよい。さらに、新規の石灰源は、中心孔４１及び４孔の周囲孔４２ａ〜４２ｄの少なくとも一方からのみ供給されるだけでなく、炉体３の上方に設けられる投入シュート等の投入設備（不図示）から、その一部が供給されてもよい。この場合、投入設備から投入される新規の石灰源は、脱燐処理で用いられる新規の石灰源の全量に対して、ＣａＯ量換算で１０質量％以下の量であれば、効果を大きくは妨げない。なお、中心孔４１から噴射される脱炭スラグの量を多くするためには、上記実施形態のように中心孔４１から脱炭スラグを噴射し、４孔の周囲孔４２ａ〜４２ｄから新規の石灰源を噴射することが好ましい。

さらに、上記実施形態では、新規の石灰源として、生石灰または石灰石を用いるとしたが、本発明はかかる例に限定されない。例えば、設備制約上の問題がないようであれば、新規の石灰源として、生石灰及び石灰石の両方を用いるようにしてもよい。
さらに、本発明では、上吹きランスから燃料ガスを酸素ガスとともに吹き込むことで、上吹きランスの先端下方に火炎を形成するようにしてもよい。この場合、例えば、引用文献２のように、上記実施形態の上吹きランス４において、中心孔４１からさらに燃料ガスと酸素ガスとを吹き込むようにしてもよい。

さらに、上記実施形態では、脱炭スラグとして脱炭精錬により生じたスラグをロッドミル等の粉砕機で粒径３ｍｍ以下に粉砕したものを用いるとしたが、本発明はかかる例に限定されない。例えば、上吹きランス４から噴射可能であれば、脱炭精錬により生じたスラグを粉砕機で粉砕せずに、通常の方法で回収した脱炭スラグを用いてもよい。また、この場合、回収された脱炭スラグを篩にかけて、上吹きランス４から噴射可能な所定の粒径に調整された脱炭スラグを用いてもよい。

＜実施形態の効果＞
（１）本発明の一態様に掛かる脱燐処理方法は、酸素ガスとＣａＯ系媒溶剤とを用いて、精錬炉１の炉体３内に収容された溶銑２を脱燐処理する脱燐処理方法であって、軸心位置に配された中心孔４１と、中心孔４１の周囲に配された３孔以上の周囲孔４２ａ〜４２ｄとを先端に有する上吹きランス４を用い、中心孔４１からＣａＯ系媒溶剤を溶銑２に向けて噴射するとともに、３孔以上の周囲孔４２ａ〜４２ｄから少なくとも酸素ガスを溶銑２に向けて噴射し、ＣａＯ系媒溶剤として、脱炭精錬により発生した脱炭スラグと、生石灰及び石灰石の少なくとも一方である新規の石灰源とを用い、脱炭スラグを中心孔４１から噴射し、新規の石灰源を、中心孔４１及び３孔以上の周囲孔４２ａ〜４２ｄの少なくとも一方から噴射し、脱燐処理で用いられる脱炭スラグの量を、脱燐処理で用いられるＣａＯ系媒溶剤に対して、ＣａＯ量換算で５０質量％以上８０質量％以下とする。

上記（１）の構成によれば、３孔以上の周囲孔４２ａ〜４２ｄから噴射された新規の石灰源は、溶銑２の浴面に形成される火点へと吹き付けられる。また、中心孔４１から噴射された脱炭スラグは、溶銑２の浴面において３箇所以上の火点に囲まれた領域へと吹き付けられる。新規の石灰源と脱炭スラグとでは、新規の石灰源の融点が高く、脱炭スラグの融点が低くなる。このため、上記（１）の構成によれば、酸素ガスの酸化反応により最も温度が高い火点に新規の石灰源が吹き付けられることで、新規の石灰源の滓化が促進される。また、火点に囲まれ温度が高くなる領域に粉砕スラグが供給されることで、粉砕スラグの滓化も促進されることとなる。さらに、上吹きランス４から噴射される新規の石灰源及び脱炭スラグは、図１に示すように、スラグ層が形成された後でも酸素ガスや不活性ガスとともに吹きつけられるため、そのほとんどがスラグ層ではなく溶銑２の浴面に直接吹き付けられ、溶融することとなる。つまり、上記（１）の構成によれば、投入される新規の石灰源及び粉砕スラグの滓化が促進されることで、ＣａＯ系媒溶剤の利用効率を向上させることができ、脱炭スラグを有効に再利用することができる。

さらに、上記（１）の構成によれば、滓化が促進されることから、用いられる脱炭スラグの量をＣａＯ系媒溶剤のとしての全量に対して、ＣａＯ量換算で５０質量％以上とすることができ、脱炭スラグの使用量を増大させることができる。このため、脱燐処理に掛かるコストを低減させることができる。一般的には、脱炭精錬により発生するスラグは、溶銑１トン当たり２０ｋｇ〜３０ｋｇ程度発生する。そして、特許文献１のような従来の脱燐処理では、このスラグを溶銑１トン当たり１０ｋｇ以下しか用いることができていなかった。しかし、上記（１）の構成によれば、このスラグである脱炭スラグの脱燐処理での使用量を溶銑１トン当たり１４ｋｇ〜３０ｋｇ程度とすることができるようになる。このため、脱炭精錬により発生するスラグを製鉄所内でより有効的に再利用することができるようになる。

（２）上記（１）の構成において、脱燐処理で用いられる脱炭スラグの量を、脱燐処理で用いられるＣａＯ系媒溶剤に対して、ＣａＯ量換算で６０質量％以上とする。
（３）上記（１）の構成において、脱燐処理で用いられる脱炭スラグの量を、脱燐処理で用いられるＣａＯ系媒溶剤に対して、ＣａＯ量換算で７０質量％以上とする。
上記（２）または（３）の構成によれば、上記（１）の構成に比べて、脱炭精錬により発生するスラグを製鉄所内でより有効的に再利用することができるようになる。また、上記（３）の構成によれば、脱炭精錬により発生した脱炭スラグの全量を製鋼工程で再利用することができる。

（４）上記（１)〜（３）のいずれかの構成において、脱炭スラグとして、粒径３ｍｍ以下の質量比率が１００質量％、且つ粒径１ｍｍ以下の質量比率が３０質量％以上８０質量％以下のものを用いる。
上記（４）の構成によれば、脱炭スラグを粒径１ｍｍ以下とするような粉砕方法に比べて、安価な方法でスラグを粉砕することができるようになるため、粉砕コストを低減させることができるようになる。また、新規の石灰源を粒径１ｍｍ以下の粉状とし、ＣａＯ系媒溶剤に対してＣａＯ量換算で２０質量％以上とし周囲孔から噴射することで、中心孔より噴射される脱炭スラグの到達浴面周りの滓化スラグ量を十分に確保できるため、噴射する脱炭スラグが上記（４）の構成においても十分な滓化性を確保でき、ＣａＯ系媒溶剤の利用効率を低下させることなく脱燐処理が可能となる。
（５）上記（１）〜（４）のいずれかの構成において、脱炭スラグの少なくとも一部として、粉砕されたものを用いる。
上記（５）の構成によれば、粒径の大きな脱炭スラグも粒径３ｍｍ以下に調整して使用できるようになるため、脱炭精錬で発生した脱炭スラグの８０質量％以上を、脱燐処理のＣａＯ系媒溶剤として使用することができる。

次に、本発明者らが行った実施例について説明する。実施例では、脱炭スラグとして、表１に示す成分組成の異なる脱炭スラグＡと脱炭スラグＢとを用いて脱燐処理を行った。なお、表１において、Ｔ．Ｆｅは、脱炭スラグ中の鉄分の総量を示す。脱炭スラグＡ及び脱炭スラグＢとしては、脱炭精錬により発生したスラグを、粒径３ｍｍ以下の質量比率が１００質量％、且つ粒径１ｍｍ以下の質量比率が６５質量％となるようにロッドミルで粉砕したものを用いた。上吹きランス４には、上記実施形態と同様に、４孔の周囲孔４２ａ〜４２ｄを有するものを用いた。上吹きランス４の中心孔４１の直径は５０ｍｍφとし、４孔の周囲孔４２ａ〜４２ｄの直径は６０ｍｍφとした。また、新規の石灰源としては、生石灰または石灰石を用いた。

実施例では、まず、装入工程として、精錬炉１の炉体３に冷鉄源であるスクラップを４５トン装入した後、溶銑２を２８５トン装入した。溶銑２は、温度が１３００℃、珪素濃度が０．３５質量％、燐濃度が０．１４質量％、炭素濃度が４．４質量％のものを用いた。
次いで、脱燐工程として、上吹きランス４から酸素ガスとＣａＯ系媒溶剤（脱炭スラグ及び新規の石灰源）とを溶銑２の浴面に向けて吹き付けながら、底吹き羽口から窒素ガスを撹拌用ガスとして溶銑２に吹き込み、９分間の脱燐吹錬を行った。脱燐工程では、４孔の周囲孔４２ａ〜４２ｄから合計で４００Ｎｍ^３／ｍｉｎで酸素ガスを噴射し、底吹き羽口から２５Ｎｍ^３／ｍｉｎで窒素ガスを吹き込んだ。

表２に、脱燐工程における各種精錬条件を示す。表２に示すように、実施例では、本発明の一態様に係る脱燐処理方法を用いた実施例１〜３の３条件で脱燐処理を行った。また、比較として、比較例１，比較例２の２条件での脱燐処理も行った。実施例１〜３及び比較例１，２では、脱炭スラグＡ，Ｂの混合比率、脱炭スラグの噴射速度、新規の石灰源の混合比率（生石灰と石灰石との混合比率）、脱炭スラグの使用比率並びにＣａＯ系媒溶剤の投入箇所が異なる条件でそれぞれ脱燐処理を行った。なお、脱炭スラグの噴射速度（ｋｇ／ｍｉｎ・ｔ）は、溶銑１トン当たりに対する脱炭スラグの噴射速度を示す。脱炭スラグＡ，Ｂを両方用いる場合、脱炭スラグＡと脱炭スラグＢとを事前に混合したものを脱炭スラグとして用いた。また、表２における各種の使用量の単位（ｋｇ／ｔ）は、溶銑１トン当たりの使用量（投入量）である。ＣａＯ量換算は、各ＣａＯ系媒溶剤にそれぞれ含まれるＣａＯのみの量である。さらに、実施例１，２及び比較例１では、上吹きランス４の中心孔４１から脱炭スラグを噴射し、４孔の周囲孔４２ａ〜４２ｄから新規の石灰源を酸素ガスとともに噴射した。実施例３では、中心孔４１から脱炭スラグと新規の石灰源とを噴射し、４孔の周囲孔４２ａ〜４２ｄからは酸素ガスのみを噴射した。比較例２では、上吹きランス４に併設して設けられるサブランスから脱炭スラグを搬送用の不活性ガスともに噴射し、上吹きランス４の４孔の周囲孔４２ａ〜４２ｄから新規の石灰源を酸素ガスとともに噴射した。

実施例の結果、実施例１〜３では、脱燐処理後の溶銑２中の燐濃度が０．０２０質量％〜０．０２５質量％ととなり、安定して高い脱燐効率で脱燐処理を行うことができることが確認できた。また、実施例１では、１回の脱炭精錬で発生したスラグのほぼ全量を、１回の脱燐処理のＣａＯ系媒溶剤として使用することができ、製鋼工程でスラグを再利用できることが確認できた。実施例２では、１回の脱炭精錬で発生したスラグの約８０質量％を、１回の脱燐処理のＣａＯ系媒溶剤として使用することができた。なお、脱炭精錬で再利用できなかった約２０質量％のスラグは、燐濃度の許容上限値が高い鋼種で脱炭精錬における石灰源の一部として使用することができたため、脱炭精錬で発生したスラグを製鋼工程で再利用できることが確認できた。実施例３では、１回の脱炭精錬で発生したスラグの約６０質量％を、１回の脱燐処理のＣａＯ系媒溶剤として使用することができた。なお、脱炭精錬で再利用できなかった約４０質量％のスラグは、燐濃度の許容上限値が高い鋼種で脱炭精錬における石灰源の一部として使用、または焼結原料の一部として用いることができたため、脱炭精錬で発生したスラグを製鉄所内で再利用できることが確認できた。

これに対して、比較例１では、脱燐処理後の溶銑２中の燐濃度が０．０２０質量％〜０．０２５質量％ととなり実施例１〜３と同程度の結果が得られた。一方、比較例２では、脱燐処理後の溶銑２中の燐濃度が０．０２０質量％〜０．０３０質量％ととなりバラつきが大きく脱燐効率が低いことがあった。これは、脱炭スラグを浴面の火点に囲まれた温度の高い領域に投入することができず、脱炭スラグを安定して滓化させることができなかったためであると考えられる。また、比較例１，２では、実施例１〜３と異なり、脱炭スラグの使用量が少なかったため、脱炭精錬で発生したスラグの全量を製鉄所内で再利用することができなかった。このため、脱炭精錬で発生したスラグの一部を、蒸気エージング等の処理で安定化させた後に、路盤材等として製鉄所外で再利用する必要があった。

さらに、発明者らは、スラグの粉砕粒度が脱燐性能に与える影響に関して調査した。この調査では、脱炭精錬により発生したスラグをロッドミルで粉砕し、粒径３ｍｍ以下の質量比率が１００質量％で、粒径１ｍｍ以下の質量比率を変えたスラグ粉を用意した。そして、実施例２の条件で、用意した表３のスラグを用いて脱燐吹錬を行った。但し、スラグ粉は脱炭スラグＡのみを溶銑１トン当たり２０ｋｇ使用した。なお、表３において、粉砕能力は、同じ粉砕機を用いて、粒径１ｍｍ以下のものが各条件となるまでスラグを粉砕する際の粉砕機の粉砕能力（時間あたりの処理量）を示すものであり、粒径１ｍｍ以下のものが５０質量％となる粉砕能力を１とした相対値である。

表３に示すように、粒径１ｍｍ以下の質量比率が１５質量％の条件に比べ、粒径１ｍｍ以下の質量比率が３０質量％以上の条件では、脱燐処理後の燐濃度のばらつきが少なく安定して脱燐反応が進んだことが分かる。粒径１ｍｍ以下の質量比率が５０質量％以上とした場合は、更に安定して脱燐反応が進むので、より好ましい。但し、粒径１ｍｍ以下の質量比率を１００質量％とした場合には、同じ粉砕機で比較した粉砕能力が、粒径１ｍｍ以下の質量比率が５０質量％の条件の半分以下となり、粉砕機の台数を２倍以上とする過剰な投資が必要となる。

１ 精錬炉
２ 溶銑
３ 炉体
４ 上吹きランス
４１ 中心孔
４２ａ〜４２ｄ 周囲孔
４３ 内管
４４ 外管
５ａ〜５ｃ ホッパー
６ａ 第１供給経路
６ｂ 第２供給経路
６ｃ 第３供給経路

Claims (6)

1. 酸素ガスとＣａＯ系媒溶剤とを用いて、精錬炉の炉体内に収容された溶銑を脱燐処理する脱燐処理方法であって、
   軸心位置に配された中心孔と、該中心孔の周囲に配された３孔以上の周囲孔とを先端に有する上吹きランスを用い、
   ３孔以上の前記周囲孔から少なくとも前記酸素ガスを前記溶銑に向けて噴射し、
   前記ＣａＯ系媒溶剤として、脱炭精錬により発生した脱炭スラグと、生石灰及び石灰石の少なくとも一方である新規の石灰源とを用い、
   前記脱炭スラグを前記中心孔から噴射し、
   前記新規の石灰源を、前記中心孔及び３孔以上の前記周囲孔の少なくとも一方から噴射し、
   脱燐処理で用いられる前記脱炭スラグの量を、前記脱燐処理で用いられる前記ＣａＯ系媒溶剤に対して、ＣａＯ量換算で５０質量％以上８０質量％以下とすることを特徴とする脱燐処理方法。
2. 前記脱燐処理で用いられる前記脱炭スラグの量を、前記脱燐処理で用いられる前記ＣａＯ系媒溶剤に対して、ＣａＯ量換算で６０質量％以上とすることを特徴とする請求項１に記載の脱燐処理方法。
3. 前記脱燐処理で用いられる前記脱炭スラグの量を、前記脱燐処理で用いられる前記ＣａＯ系媒溶剤に対して、ＣａＯ量換算で７０質量％以上とすることを特徴とする請求項１に記載の脱燐処理方法。
4. 前記脱炭スラグとして、粒径３ｍｍ以下の質量比率が１００質量％、且つ１ｍｍ以下の質量比率が３０質量％以上８０質量％以下のものを用いることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の脱燐処理方法。
5. 前記新規の石灰源の量は、前記脱燐処理で用いられる前記ＣａＯ系媒溶剤に対して、ＣａＯ量換算で２０質量％以上とし、粒径１ｍｍ以下の粉状にして前記周囲孔から噴射されることを特徴とする請求項４に記載の脱燐処理方法。
6. 前記脱炭スラグの少なくとも一部として、粉砕されたものを用いることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の脱燐処理方法。

Images