JPH03115138A - スラグ溶融物への成分調整材添加方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、電気炉内にホットチャージされた高炉スラグ
の成分を調整してロックウールの原料を生成する方法に
関する。

〔従来の技術〕

従来、ロックウール原料の製造方法として、天然石の玄
武岩、安山岩等をキューボラ等で溶解し、スピナで製綿
する方法が採用されていたが、わが国では化学成分の安
定した良質の天然石が得られないために、高炉スラグを
珪石等で成分調整しながら溶解する方法が広く採られて
いる。

最近では、省エネルギーの観点から高炉で発生した溶融
高炉スラグを電気炉ヘホットチャージし、ランスを介し
て珪砂等の成分調整材を窒素等の不活性ガスとともに電
気炉の溶融スラグに吹き込み、湯をバブリングして珪砂
の溶解と成分の均質化をはかり、ロックウールの製造に
適した化学成分、湯温に調整して製綿するロックウール
の製造法が提案され゛ている（特開昭８３−８９４３９
号公報参照）。

〔発明が解決しようとする課題〕

上述の如く、電気炉内の高炉スラグに成分調整材を外部
から添加し、所望の成分に調整してロックウール原料を
生成する方法では、元々溶融スラグに含有される硫黄分
、すなわちカルシウム硫化物（ＣａＳ）　、多硫化物（
ＣａＳｎ）、マンガン硫化物（ＭｎＳ）等が溶融スラグ
に残留したまま、ロックウールが製造されていたため、
最終製品が黄色系の色相に着色されてしまうだけでなく
、製品の引張強度に悪影響を与え、商品としての価値を
そこなうという問題があった。

また、電気炉内の溶融スラグ渇へ成分調整材を添加した
際、湯温が低下し成分調整材の溶解が防げられるので、
この湯温の低下を補償するため炉の加熱を行う必要があ
り、所定湯温に上昇させて溶解を完了するまでには時間
がかかるという問題があった。

さらに、従来のロックウールの製造方法では、電気炉の
高炉溶融スラグ浴中に生じる金属酸化物、特に鉄酸化物
（Ｆｅ２０ｓ）により、電気炉内の炭素質耐熱材である
黒鉛電極および炉壁の黒鉛質ライニング材（カーボンブ
ロック、ペーストスタンプ）が還元を受けて侵蝕される
ため、炉の炭素質耐熱材の寿命が短く、取り替えなどの
メンテナンスが繁雑化し、製造コストの上昇を招くなど
の問題があった。

本発明は上記欠点を除くためになされたもので、溶融ス
ラグ中の硫黄分を取り除いて所望のロックウール原料を
得るとともに、その脱硫により生じる発熱反応を利用し
て省エネルギーを図り、短時間で成分調整材を溶解させ
ることのできるスラグ溶融物への成分調整材添加方法を
提供するものであり、さらに還元材を炉内で飽和させ電
気炉の炭素質耐熱材の還元消耗を防止するとともに、脱
硫および金属酸化物の還元により生じる発熱反応を利用
して短時間で成分調整材を溶解させ、所望のロックウー
ル原料を得ることのできるスラグ溶融物への成分調整材
添加方法を提供するものである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明に係るスラグ溶融物への成分調整材添加方法は、
電気炉内で加熱されるスラグ溶融浴中にランスを介して
不活性ガスと酸化性ガスとからなる混合ガスとともに成
分調整材を該浴中に吹き込み、溶融スラグを脱硫して所
定のロックウール成分に調整するものである。

また、本発明に係るスラグ溶融物への成分調整材添加方
法は、電気炉内で加熱されるスラグ溶融浴中にランスを
介して不活性ガスと酸化性ガスとからなる混合ガスと、
成分調整材と、炭粉とを該浴中に吹き込み、溶融スラグ
を脱硫するとともに浴中の飽和炭素により金属酸化物を
還元して炉内の炭素質耐熱材の浸蝕を補償するものであ
る。

（作用） 本発明に係るスラグ溶融物への成分調整材添加方法によ
れば、電気炉内で加熱されるスラグ溶融浴中にランスを
介して不活性ガスと酸化性ガスとからなる混合ガスとと
もに成分調整材を該浴中に吹き込み、溶融スラグを脱硫
して所定のロックウール成分に調整することにより、最
終製品のロックウールを白色化して引張り強度を向上さ
せることができるとともに脱硫による発熱反応により成
分調整材の溶解を促進させ、ロックウール原料の生成時
間を短縮化させる。

さらに本発明に係るスラグ溶融物への成分調整材添加方
法によれば、電気炉内で加熱されるスラグ溶融浴中にラ
ンスを介して不活性ガスと酸化性ガスとからなる混合ガ
スと、成分調整材と、炭粉とを徴浴中に吹き込み、溶融
スラグを脱硫するとともに浴中の飽和炭素により金属酸
化物を還元して炉内の炭素質耐熱材の浸蝕を補償するこ
とにより、電気炉の炭素質耐熱材の還元消耗を阻止する
とともに、酸化および還元による発熱反応により成分調
整材の溶解を促進させ、ロックウール原料の生成時間を
短縮化させる。

〔実施例〕 以下、図示実施例により本発明を説明する。第１図は高
炉で発生した溶融スラグがホットチャージされた電気炉
を示す断面図で、（１）は内部に溶融スラグ（２）の浴
が形成された電気炉で、この電気炉（１）上部の炉蓋部
には、上下動可能に配設されるとともに溶融スラグ（２
）に対して耐食性の優れた黒鉛質からなる黒鉛電極（３
）が挿通されており、加熱時はこの黒鉛電極（３）の下
部を溶融スラグ（２）の浴中に浸漬して通電し、溶融ス
ラグ（２）を加熱するよう構成されている。またこの電
気炉（１）の炉内側には、同様に溶融スラグ（２）に対
して耐久性の優れた黒鉛質の耐熱ライニング材（５）が
内張すされている。

（４）は電気炉（１）上部の炉蓋部に垂設されたバイブ
状のランスで、このランス（４）の上方部は窒素ガス等
の不活性ガスと、酸素又は空気などの酸化性ガスが、溶
融スラグ（２）の成分内容、量、温度等のデータ検出機
構（図示せず）のデータに基づいて所定量と所定圧とに
制御され、これらが混合ガス（９）としてこの浴内に吹
き込まれる混合ガス供給制御装置（６）と珪砂（Ｓｔ（
ｈ）　（１０）等の成分調整材を供給する成分調整材供
給制御装置（７）とにそれぞれ各制御弁を介して接続さ
れている。このランス（４）の下端部は溶融スラグ（２
）の浴中に浸漬され、この下端部から上記混合ガス（９
）および珪砂などの成分調整材（１０）が溶融スラグ（
２）の浴に吹き込み供給されるとともに、ランス（４）
のバブリングにより溶融スラグ（２）の湯を攪拌し、珪
砂（１０）の溶解を促進させ、浴中成分と湯温の均質化
を行っている。

ロックウールの原料に適した溶融スラグ（２）の成分は
［ＣａＯ＋　ＭｇＯ］／　［５１０２＋　Ａｌ２Ｏ３］
　−０，５３〜０．７１が適正値であるが、高炉で生成
された溶融スラグ（２）はほぼ以下の成分を有しており
、高炉排出時の［ＣａＯ＋　ＭｇＯ］／　［５ｉ０２＋
　Ａｌ２Ｏ３］の値は１．０３となっている。

高炉スラグ成分表 された溶融スラグ（２） 溶融スラグ（２） の成分内 容、湯量、湯温等の検出データに基づいて、珪砂（Ｓｔ
（ｈ）　（１０）の投入量を決定し、珪砂（１０）を成
分調整材供給制御装置（７）からランス（４）を介して
溶融スラグ（２）の浴に成分比上約１５〜２０％添加し
ている。

従来のように珪砂（１０）の投入とともに窒素などの不
活性ガス（Ｎ２）のみでバブリングを行った場合、約１
５００℃の温度を保つ高炉スラグは高炉から電気炉（１
）への輸送時の熱損失、さらに珪砂（１０）の溶解熱、
バブリングによる熱損失等のため、電気炉（１）内の溶
融スラグ（２）の温度が約２００〜２５０℃低下するの
で、電気炉（１）の加熱によってこの温度低下を補償し
ていたのに対し、本発明では、珪砂（１０）の投入の際
、不活性ガスに上記溶融スラグ（２）の検出データに基
いて決定された所定量の酸化性ガス（０２）を混入した
混合ガス（９）で溶融スラグ（２）の湯をバブリングし
、ロックウール原料の成分調整を行った。その結果、硫
化物を含む硫黄分は、亜硫酸ガス（Ｓ　０２　）　とし
て溶融スラグ（２）から脱硫されるとともに酸化による
発熱反応が認められた。

以下にその実施例を示す。重量比で高炉スラグ１００に
対し珪砂（Ｓｉ（ｈ）を５．９添加した場合について述
べる。スラグの比熱が変わらないと仮定した場合すなわ
ち、珪砂（Ｓｉ（ｈ）と高炉スラグの０〜１５００℃の
平均比熱がほぼ等しいと仮定すると、１５００℃の高炉
スラグは１４１６℃（１５００℃Ｘ　（１００／１０５
．９））まで冷却される。次に混合ガス（９）中の酸化
性ガス、ここでは純酸素を電気炉（１）の溶融スラグ（
２）に添加し、硫黄分を燃焼させると、燃焼熱による発
熱反応は、 ＣａＳ　＋　３／２０２−　ＣａＯ＋　５０２　＋　１
０１３３５０Ｋｃａｌ／　ｋｍｏｌ・・・（１） となる。また硫黄（Ｓ）　ＩＫｇあたりの発生熱量は（
１）式より １０８３５０／３２　（反応熱）　−０，５７０Ｘ　１
５００Ｘ　２２．４／３２（１５００℃における５０２
頭熱）　＝　２７８７Ｋｃａｌ／　Ｋｇ　−Ｓ・・・（
２） である。溶融スラグを１４００℃（比熱０．２８８　）
から１５００℃（比熱０．２７９　）に昇熱させるのに
必要な熱量は （０，２７９Ｘ　１５００−０．２８８　Ｘ　１４００
）　＝　１５．３にｃａｔ／Ｋｇ／１００℃ ＝　０．１５３にｃａｌ ／にｇ’ｃ である。従って、溶融スラグ中に含有される硫黄分をＳ
−０，７％とすると純酸素の燃焼による昇熱は（２）式
により０．００７　Ｘ　２７８７／　（０，１５３Ｘ　
１０００）　＝１２７．５℃となる。

なお、溶融スラグ（２）が１３００℃（比熱０．２６０
　）に低下し、これを１５００℃に昇温させる場合、熔
融スラグ（２）の平均比熱は （０，２７９Ｘ　１５００−０．２８０　Ｘ　１３００
）　／２００　＝　０．４０２５となるので、（２）式
より　０．００７Ｘ　２７８７／　（０，４０２５Ｘ　
１０００）　＝　４８．５℃となった。

このことより、スラグの比熱評価に若干の差は生じると
しても明らかに酸化性ガスによる発熱反応が認められた
。

さらに、第２の発明に係るスラグ溶融物への成分調整添
加方法では、上記成分調整材（１０）および混合ガス（
９）とともに、溶融スラグ（２）の検出データに基いて
、炭粉供給制御装置（８）（第２図参照）から、ランス
（４）を介して溶融スラグ（２）の浴内へ炭粉（１１）
を投入し、飽和状態になるよう制御している。混合ガス
（９）により脱硫が行なわれた後、酸化性ガスが必要以
上に吹き込まれた場合に、黒鉛電極（３）および電気炉
（１）内側の耐熱ライニング材（５）の還元消耗を防止
するとともに、脱硫と金属酸化物の還元により生じる発
熱反応が詔められた。脱硫についての発熱反応は上述の
とおりであるのでここでは重複を避は説明は省略する。

炭粉（１１）が溶融スラグ（２）浴内で飽和状態に達し
たときの態様について説明する。溶融スラグ（２）に混
合ガス（９）が添加されると脱硫とともに金属酸化物、
ここでは酸化鉄Ｆｅ２Ｏ３が生成されるが、続いて溶融
スラグ（２）に炭粉（Ｃ）が投入されると、この炭粉（
Ｃ）は酸化鉄Ｆｅ２Ｏ３の還元材として働く。

Ｆｅａｒｓ　＋３Ｃ→２Ｆｅ　＋３ＣＯ−（３）この時
発生するＣＯガスは再び混合ガス（９）中の酸化性ガス
（０２）により二酸化炭素（ＣＯ２）を発生させるとと
もに発熱反応を生じ、溶融スラグ（２）の昇熱を促す。

これにより、ロックウール原料の製綿に適した温度１５
００℃〜１５８０℃への昇温時間が短縮される。

（発明の効果） 以上述べたように本発明によれば、電気炉内で加熱され
るスラグ溶融浴中にランスを介して不活性ガスと酸化性
ガスとからなる混合ガスとともに成分調整材を該浴中に
吹き込み、溶融スラグを脱硫して所定のロックウール成
分に調整することにより、白色のしかも引張り強度の高
いロックウールを製造することができるとともに脱硫に
よる発熱反応によりロックウール原料の生成時間を短縮
し、製造コストの低減化をはかる効果がある。

また、不活性ガスと酸化性ガスとからなる混合ガスと、
成分調整材と炭粉とを該浴中に吹き込み、溶融スラグを
脱硫するとともに浴中の飽和炭素により金属酸化物を還
元して炉内の炭素質耐熱材の浸蝕を補償することにより
、電気炉の炭素質耐熱材の還元消耗を防止して、メンテ
ナンス費用を削減し稼動率を上昇させるだけでなく、同
様に酸化および還元による発熱反応によりロックウール
原料の生成時間を短縮し、製造コストの低減化をはかる
効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る電気炉を示す断面図、
第２図は炭粉供給制御装置を備えた電気炉を示す断面図
である。 １）・・・電気炉本体、 ２）・・・溶融スラグ、 ３）・・・黒鉛電極、 ４）・・・ランス、 ５）・・・耐熱ライニング材、 ６）・・・混合ガス供給制御装置、 （７）・・・成分調整材供給制御装置、（８）・・・炭
粉供給制御装置。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）電気炉内で加熱されるスラグ溶融浴中にランスを
   介して不活性ガスと酸化性ガスとからなる混合ガスとと
   もに成分調整材を該浴中に吹き込み、溶融スラグを脱硫
   して所定のロックウール成分に調整することを特徴とす
   るスラグ溶融物への成分調整材添加方法。
2. （２）電気炉内で加熱されるスラグ溶融浴中にランスを
   介して不活性ガスと酸化性ガスとからなる混合ガスと、
   成分調整材と、炭粉とを該浴中に吹き込み、溶融スラグ
   を脱硫するとともに浴中の飽和炭素により金属酸化物を
   還元して炉内の炭素質耐熱材の浸蝕を補償することを特
   徴とするスラグ溶融物への成分調整材添加方法。