JPH0332601B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

（産業上の利用分野） 本発明は、脱硅剤の製造方法、特にエジエクタ
ー式吸引排滓装置による溶融スラグの除滓を利用
して、溶銑の樋脱硅処理に適した粒状の脱硅剤を
製造する方法に関する。 （従来の技術） 出銑後、転炉装入前の溶銑に脱硫、脱燐、脱硅
などの溶銑予備処理を施し、これらの各予備処理
で発生したスラグを完全に除去したのち転炉で脱
炭精錬する、いわゆるスラグレス精錬が、精錬効
率および合金還元率の面から最近注目され、一部
実施に移されている。 これらの予備処理のうち、脱硅は脱燐前に行う
と脱燐スラグの生成量を低減させるため、スラグ
レス精錬の目的にとつて特に重要である。かかる
溶銑の予備脱硅処理としては、高炉から出銑され
た溶銑をまず高炉樋上で高炉滓から分離した後、
この樋上で溶銑に脱硅剤を添加する樋脱硅法が、
処理工程も増えずに反応効率も良好であることか
ら多用されている。樋上を流れる溶銑への脱硅剤
の添加方法には、上置き法、ブラステイング法
（上部吹付け法）、インジエクシヨン法（ランスを
浸漬して吹込む方法）などがあるが、装置の耐久
性および反応効率に優れたブラステイング法が現
在では主流になりつつある。このブラステイング
法による樋脱硅では、脱硅剤を上から吹付けて添
加するので、脱硅剤が微粉状であると、その大部
分が未反応のまま溶銑上にすぐに浮上してしま
い、脱硅効率が非常に悪くなる。したがつて、こ
のような脱硅剤の溶銑への侵入性、さらには搬送
時の取扱い性も考慮して、脱硅剤の形状としては
粒径２〜20mm程度の粒状であるのが好ましい。 脱硅反応は溶銑中のSiをSiO₂として除去する
反応であり、脱硅剤としては、酸素供給源して作
用する酸化鉄系の材料、たとえばミルスケール、
焼結鉱、砂鉄などが従来から主に用いられてきて
いる。また、脱硅効率を向上させ、同時に生成す
る脱硅スラグの流動性を改善するために、脱硅剤
にCaOなどの塩基性成分を添加するのが有利であ
ることも知られている。このような脱硅剤の成分
は、製鉄所内で発生する各種の副生物に含有され
ているため、このような副生物を利用した脱硅剤
の製造がこれまでにも試みられている。 たとえば、特開昭58−16010号には、ミルスケ
ールなどの酸化鉄含有材料を主剤とし、これに補
助剤としてCaOに富んだ鋼精錬スラグを添加する
ことにより脱硅剤を製造することが記載されてい
る。しかし、この方法では精錬スラグを除滓後に
冷却・凝固させ、次いで破砕して粉状にしてから
ミルスケールなどに混合するため、得られる脱硅
剤は粉状であり、上述したように溶銑に添加して
もすぐに浮上するため、ブラステイング法による
樋脱硅にはそのままでは実際上使用できない。そ
のため、これを造粒して使用することになるが、
造粒工程の追加は脱硅剤の製造工程を複雑にし、
また製造コストの増大にもつながる。 製鉄所においては、ミルスケールのほかにも、
高炉、転炉、焼結機などにおいて酸化鉄を主成分
とするダストが発生し、集塵機などで集塵回収さ
れているため、その有効利用を目的として、この
ダストをそのままあるいは適当な添加剤を加えて
脱硅剤として使用することも提案されている。 １例として、特開昭50−160115号には、上記集
塵ダストをそのまま溶解炉に吹き込んで酸化精錬
する方法が記載されている。しかし、微粉ダスト
をそのまま使用するのでは、上記の理由からブラ
ステイング法による樋脱硅には不向きであり、ダ
ストの大半は脱硅に利用されずに再度集塵器に捕
集される結果となる。 特公昭54−41005号は、酸化鉄含有ダストに粘
結剤として水ガラス（ケイ酸ナトリウム）を加え
て造粒し、精錬剤として利用することを開示して
いる。この方法は、粘結剤として使用する水ガラ
スが高価である上、塩基度が低いので、得られる
粒状精錬剤は脱硅効率についてはあまり期待でき
ない。 さらに、製鉄所で発生する上述した酸化鉄含有
ダストと、CaOを含有する製鋼スラグとを、適当
な塩基度（CaO／SiO₂比）を与える割合で溶銑
に投入する脱硅方法が、特開昭58−64307号に提
案されている。上記特開昭58−16010号に記載の
方法と同様に、この方法でもやはり製鋼スラグは
破砕、整粒などの多くの工程を要し、しかもダス
トを微粉のまま添加するため脱硅剤の利用効率が
悪く、十分な脱硅効果を得ることは難しい。 一方、前述したスラグレス精錬では、各溶銑予
備処理工程で発生したスラグは、次工程の精錬へ
の妨害や復燐、復硫などを避けるために、原則と
して各処理ごとにその都度排滓される。特の、転
炉装入に際しては、予備処理スラグ中の不純物が
転炉内で還元されて溶鋼内に入るのを避けるた
め、スラグの完全除去が求められる。また、転炉
出鋼時にも同様に溶鋼清浄化のために完全除滓が
求められる。 これらの排滓手段としては、従来はノロ掻きに
よるか、あるいは取鍋や転炉の場合は残銑もしく
は残鋼が少なくなりスラグが巻き込まれる直前に
出銑もしくは出鋼を止め、スラグを残銑もしくは
残鋼とともに排出する方法が普通であつた。しか
し、特にスラグレス精錬の場合は、各溶銑予備処
理工程で迅速かつ可及的に完全な排滓が必要であ
るが、ノロ掻き方式ではノロの量が少なくなるに
つれてノロ掻き時に同時に溶銑も掻き出されるた
め完全なノロ排出が行えず、また排滓に時間もか
かるため、前述したスラグレス精錬の効果を十分
に発揮させることができなかつた。 迅速な排滓方法としては、特開昭56−160868号
に、取鍋内のスラグを掻き寄せながら真空吸引す
る方法が提案されている。この方法では、真空吸
引後の溶融スラグが管壁などに付着し、管が詰ま
るのを防止するため、吸引直後に注水してスラグ
を凝固、破砕し、スラリー状でスラグを回収す
る。しかし、溶銑上で水を出すことにより、水蒸
気爆発などの危険があり、作業員の多い工場内で
は実施できない。そのため、この方法は混銑車中
のスラグの排滓に適用できる程度である。また、
高温のスラグを水で冷却するため大量の水を必要
とし、設備の規模が大きくなる上、高温のスラグ
の持つ顕熱が全く利用されず、エネルギー的に損
失である。しかも、回収スラグはスラリー状であ
るため、固液分離後にそのまま投棄されるのが普
通で、再利用するには乾燥などの工程が必要であ
る。 （発明が解決しようとする問題点） 上述したように、現状では溶銑の予備脱硅処
理、特にブラステイング法による樋脱硅処理に適
した粒状の脱硅剤を、製鉄所内の副生材料から少
ない工程で簡便に製造できる方法がない。 また、一方では、溶銑の予備精錬あるいは転炉
精錬で生成したスラグを迅速かつ可及的完全に排
滓でき、しかもその際にスラグの顕熱を有効利用
してスラグを何らかの用途に再利用できる形態で
回収する排滓方法が要望されている。 （問題点を解決するための手段） 本発明者らは先に、高速気流の噴射による周囲
空気の巻込みに伴つて生ずる吸引力を利用したエ
ジエクター方式による水不要の簡便かつ迅速な溶
融スラグの吸引排滓装置を提案した（特願昭58−
156426号）。またその改良として、上記吸引排滓
装置により吸引中の溶融スラグに、吸引中の溶融
スラグの管壁への付着の防止とスラグの造粒性の
向上のために粉状の塩基性物質を添加しながら溶
融スラグを吸引排滓し、固体スラグを粒状で回収
することも提案した（特願昭59−164629号）。 かかるエジエクター方式による排滓についての
その後の研究において、上記の塩基性物質の粉末
を添加する代わりに製鉄鉄所内で捕集された集塵
ダストなどの酸化金属含有粉末を添加したとこ
ろ、付着の防止効果はほぼ同等であり、造粒性も
良好であつて、造粒されずに集塵機にダストとし
て回収される酸化金属含有粉末はわずかであつ
た。一方、回収さたスラグは粒径の揃つた粒状
で、製鉄ダスト等の混入により酸素源も含有する
ため、ブラステイング法により溶銑に添加する脱
硅剤とし極めて好適な組成および性状のものをこ
の方法で製造することができることを見出し、本
発明を完成させた。 ここに、本発明は、高圧気体を駆動源とするエ
ジエクター式吸引排滓装置による塩基性溶融スラ
グの吸引除滓時に、吸引途中のスラグに酸素源と
なる酸化金属含有粉末を添加して、スラグを粒状
化させると共に脱硅剤として有用な組成に成分調
整することを特徴とする、脱硅剤の製造方法であ
る。 （作用） 以下、本発明を添付図面を参照しながらさらに
詳しく説明する。本発明において、％は特に指定
のない限り重量％である。 添付図面は、本発明の方法による脱硅剤の製造
に使用しうるエジエクター式吸引排滓装置の１例
を示す模式図である。この吸引排滓装置は、前述
の特願昭59−164629号に記載の装置と同じもので
あるので、装置の詳細については特願昭59−
164629号の明細書を参照されたい。 添付図面に示したエジエクター方式による乾式
の吸引排滓装置について簡単に説明すると、この
排滓装置１は、内部を高速気体流が流れる一端閉
鎖管からなる吐出管２、この吐出管から連通、分
岐した吸引管３、吐出管２の閉鎖端面を貫通して
吐出管内に挿入された高圧気体噴出管４、および
溶融スラグの吸引域に管壁を貫通して開口してい
る粉体の噴射添加管５から構成される。粉体添加
管５は、これに連通している容器内に収容されて
いる製鉄ダスト６をキヤリヤガスにより気流搬送
し、排滓装置内に噴射するためのものである。 噴出管４は、高圧気体（例、圧縮空気）の供給
源（図示せず）、たとえばコンプレツサに接続さ
れており、噴出管４の先端は好ましくは吸引管３
の中心軸の延長上よりやや引つ込んだ位置に達し
ている。噴出管４から高圧気体を噴出させると、
吐出管２の内部に高速気流が生じ、この気流は吸
引管３内の空気を巻込んで吐出管２の開口出口か
ら噴出する。この吸引管内空気の巻込みに伴つ
て、吸引管３の下端からは周囲の空気が吸込ま
れ、吸引管内への吸引風を生じ、吸引管内に上昇
気流、すなわち吸引力が発生する。 かかる構成のエジエクター式吸引排滓装置１を
上方により溶融スラグ７に近づけると、溶融スラ
グはその周囲の空気と共に吸込まれ、液滴状で上
昇気流により吸引管３内を上方に搬送された後、
吐出管２に入ると噴出管（エジエクター）４から
の高速気流にぶつかつてスラグ滴の進路変更と吹
飛ばしが起こる。すなわち、８がスラグ吸引域、
９がスラグ吹飛び域である。スラグ滴は、吐出管
出口から排出されるまでに凝固して粒状スラグと
して回収される。 本発明の方法にあつては、粉体添加管５から製
鉄ダストをキヤリヤガスにより噴射して、スラグ
液滴の凝固を促進させ、液滴の管壁への付着によ
る目詰り防止および粒状化促進を図ると共に、生
成する粒状スラグの組成を脱硅剤として適当な成
分に調整する。この粉体添加管５の開口位置は、
スラグ吸引域内（すなわち、吹飛ばされる前）で
あればよく、図示のように吐出管２の閉鎖端面を
貫通して噴出管４の下方にほぼ平行に開口させて
も、あるいはさらに下側の位置、すなわち吸引管
の管壁を貫通して開口させてもよい。ただし、図
示の位置の方が吐出管内の高速気流によるエジエ
クター効果が高まる利点がある。 吐出管出口から排出される粒状スラグ、すなわ
ち脱硅剤の回収を容易にするために、図示例にあ
つては、吸引排滓装置１の吐出管２の出口に続け
て導出管１０を設け、排出された脱硅剤を導出管
１０により回収箱１１に案内し、回収箱１１内で
粒状脱硅剤１２は気流から分離されて堆積する。
回収箱からの気流に同伴されるダストの分離のた
めにエアフイルター１３を、また気流の排出促進
のために排風機１４を設置するのが好ましい。 本発明の方法によれば、上述したようにエジエ
クター式吸引排滓装置で粉体を添加しつつ溶融ス
ラグを排滓、造粒することによつて脱硅剤を製造
する。この目的を達成するには、溶融スラグと粉
体がいずれも脱硅剤の製造に適した組成のもので
あることが必要である。 具体的には、溶融スラグは塩基性のもの（CaO
またはNa₂O含有量が高いもの）である必要があ
り、また滓化が十分に行われ、かつＰ、Ｓなどの
有害不純物量の少ないものであるのが望ましい。
この意味で最も好ましい溶融スラグは、塩基度が
極めて高く、滓化も十分で、しかもスラグ中の
Ｐ、Ｓ分も低い転炉スラグである。また、転炉装
入前の取鍋内で一般に行われる溶銑の予備脱硫処
理で生成する脱硫スラグも好ましい。かかる予備
脱硫は精錬剤として通常CaOやNaCO₃を用い、
溶銑を機械的手段で攪拌することにより行われる
ので、生成スラグは滓化が十分で、しかも未反応
のCaOやNa₂Oを含んでいるため塩基度も高い。
ただし、このような脱硫スラグの吸引排滓によつ
て本発明により脱硅剤を製造すると、スラグ中の
Ｓ分が脱硅剤の中に入つてくるが、溶銑の予備脱
硅処理は前述したように大半は樋上で行われ、そ
の後取鍋内でさらに予備脱燐および脱硫が行われ
るため、Ｓ分の脱硅剤への混入はさほど問題とな
らない。一般に、本発明に用いるスラグは、塩基
度（CaO／SiO₂またはNa₂O／SiO₂）が0.8以上、
好ましくは１以上のものであればよく、このよう
な塩基度のスラグであれば上記以外のものでもよ
い。 一方、吸引途中のスラグに添加する粉体として
は、脱硅剤を製造するという目的から、酸素源と
なる酸化金属、たとえばFe₂O₃を主成分として含
有する粉末を使用する。このような粉末の代表例
は、高炉ダスト、転炉ダスト、ミル（圧延）スケ
ールなどの製鉄所内で発生し、集塵される製鉄ダ
ストであり、これらはいずれもFe₂O₃を約60％以
上含有している。これらのダストは、さらにバグ
フイルターなどの集塵機の前に設置されている重
力式または慣性式集塵機（プレダスター）で捕集
されたダストとすると、酸化金属含有量が多い
（80％以上）ダストが得られるため特に好ましい。
製鉄所内で集塵される酸化金属含有ダストの他の
例として、焼結ダスト、高炉炉前集塵機で捕集さ
れるダスト、鉱石クラツシヤーで発生するダス
ト、搬送中の集塵ダスト（以上いずれもFe₂O₃を
主成分とする）のほかに、還元キルンダスト
（MnO₂をさらに含む）なども挙げられる。脱硅
剤の製造コストの面からは、このような製鉄所内
で捕集される酸化金属含有集塵ダストを使用する
のが好ましいが、これ以外のものでもFe₃O₃など
の酸化金属を主成分とする粉末であれば使用でき
る。したがつて、添付図面および以下の説明には
便宜上製鉄ダストとして記載するが、本発明の方
法においてスラグに添加する粉体は製鉄ダストに
限定されるものではない。 得られる脱硅剤の塩基度を高めるために、製鉄
ダストに加えてさらに、生石灰および／または石
灰粉末あるいはこれらを主体とするダスト、たと
えば石灰焼成時の生石灰ダスト、をスラグ吸引域
内に添加してもよい。この添加は製鉄ダストに混
入して行うこともでき、あるいは別の粉体添加管
から添加してもよい。 次に、本発明の方法の操業条件について簡単に
説明する。エジエクター式排滓装置１の噴出管４
からは高圧気体、たとえば５Kg／cm²の圧力の圧縮
空気を、吐出管２内にマツハ0.5〜1.5程度の高速
気流が流れるような流量で噴出させる。吐出管内
の気流の流速は、吐出管および噴出管の管径によ
つて変動するので、所望の流速が得られるように
流量を調整する。溶融スラグ７の吸引排滓は、排
滓装置１を上方より適当な溶融スラグに近づける
ことにより行うが、比重が約２〜３の溶融スラグ
の吸引にはスラグ上面で５ｍ／sec以上の吸引気
流が必要なので、吐出管内の気流の流速が上記範
囲内の場合には、吸引管端とスラグ上面との距離
を20〜80mmの範囲内とするのがよい。 製鉄ダストの添加は、その搬送・噴射に適した
流量でキヤリヤガス（例、圧縮空気）を流しなが
ら、この気流に同伴させて吸引域に噴射させるこ
とにより行う。製鉄ダストの添加量は、所望組成
および塩基度の脱硅剤が得られるように調整す
る。生成した脱硅剤がその脱硅効果を十分に発揮
するには、酸化鉄のような酸化金属を約40％以上
含有し、塩基度が約0.8以上であるのが好ましい。
したがつて、通常は溶融スラグ１トンに対し製鉄
ダストを0.5〜１トン添加するのが好ましい。 このようにして本発明の方法により脱硅剤を製
造すると、製鉄ダストの添加により目詰りを起こ
さずに溶融スラグを排滓しながら、粒径２〜20mm
程度に造粒された脱硅剤を得ることができる。粒
径は吐出管内の高速気流の流速により調整でき
る。造粒されずにそのままエアフイルター１３で
集塵される製鉄ダストはスラグ吸引が変動したと
きに少し出る程度であり、ほとんどすべての製鉄
ダストを脱硅剤の中に取込むことができる。ま
た、エアフイルターで捕集されたダストあるいは
回収箱１１に回収された粒状脱硅剤のうち粒径の
小さすぎるものは、製鉄ダスト６に混合して再利
用することができる。 次に実施例により、本発明を説明する。 実施例 脱硅および脱燐処理を行つた溶銑に対し、取鍋
内でインペラーによる機械攪拌を行いつつ脱硫剤
としてCaOを添加する脱硫処理を行つた。これら
の工程における溶銑成分の変化を、次の第１表に
示す。なお、脱硅および脱燐処理時に生成したス
ラグは各処理ごとに排滓した。

【表】 この脱硫処理後の取鍋内溶銑上に浮遊する溶融
スラグが約3.5トンのうち、まず大塊および未滓
化部分約1.5トンをノロ掻き法で除去し、残り約
２トンのほぼ100％を本発明の方法により添付図
面に示したエジエクター式吸引排滓装置を２台使
用して排滓しつつ、製鉄ダストを添加して粒状の
脱硅剤を製造した。使用した各排滓装置は吐出
管、吸引管とも直径120mmの鋼管からなるもので
あり、長さは吐出管1200mm、吸引管800mmであつ
た。エジエクター駆動源として、噴出管から圧力
５Kg／cm²の圧縮空気を70Nm³／min／台の流量で
噴出させた。粉体添加管からは、高炉炉前集塵ダ
スト（酸化鉄含有量87％）を、圧力が上と同じで
流量が25Nm³／min／台に圧縮空気をキヤリヤガ
スとして、合計150Kg／minの割合で添加した。
粉体添加管は図示例のように、エジエクター効果
を高めるように噴出管の下側に噴出管とほぼ平行
（やや上向き）になるように吐出管内に挿入した。
回収箱は図示例のように密閉し、エアフイルター
および排風機を設けた。 上記条件下で、吸引管下端と溶融スラグ上面と
の距離を50mmに制御して排滓を行つたが、最初に
ノロ掻きにより大塊を除去したため、管内目詰り
等の問題もなく約10分間で吸引排滓を終了した。
その間に管壁には約５〜10mm程度の厚みで溶融ス
ラグが付着しただけであつた。集塵ダストは約10
分間で合計約1.5トン添加したので、回収箱１２
には約3.5トンの吸引スラグが堆積していた。そ
のうち粒径２mm未満の微細粒子をフルイにより分
離した結果、平均粒径５mmの脱硅剤が2.8トン得
られた。得られた脱硅剤の組成を、集塵ダストを
添加する前の脱流スラグの組成と共に次の第２表
に示す。

【表】 本実施例で得た脱硅剤を使つて、樋脱硅試験を
行つたところ、従来の焼結鉱、ミルスケール等の
脱硅剤と比較して脱硅効率は全く同程度であり、
発塵量ではむしろ本発明による脱硅剤の方が少な
く、すぐれていた。 なお、回収物からフルイで分離された粒径２mm
未満の微細粒子は、次回の排滓作業時に集塵ダス
トに混入して使用することができた。 （発明の効果） 以上の説明より明らかなように、本発明の脱硅
剤の製造方法は、次に挙げる効果を有する。 従来廃棄または再生処理を行つていた集塵ダ
ストおよび溶融スラグを簡単な手段で再生する
ことにより、脱硅剤が非常に低コストで得られ
る。特に、スラグ中の鉄源（粒鉄および酸化
鉄）を回収できる。また、溶融スラグの顕熱が
造粒に有効に利用される。 溶融スラグをほぼ完全に溶銑から分離するこ
とができ、しかも吸引管内への付着および目詰
りも防止できるので、全体としての安定した操
業が維持できる。 脱硅効果が優れているばかりでなく、添加時
の発塵量も少なく、粒径のそろつた良質の脱硅
剤が安価に得られる。

【図面の簡単な説明】

添付図面は、本発明の方法による脱硅剤の製造
に用いるエジエクター式の吸引排滓装置の１例を
示す模式図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 高圧気体を駆動源とするエジエクター式吸引
   排滓装置による塩基性溶融スラグの吸引除滓時
   に、吸引途中のスラグに酸素源となる酸化金属含
   有粉末を添加して、スラグを粒状化させると共に
   脱硅剤として有用な組成に成分調整することを特
   徴とする、脱硅剤の製造方法。 ２ 前記酸化金属含有粉末が製造ダストである特
   許請求の範囲第１項記載の方法。 ３ 吸引途中のスラグに石炭および／または生石
   灰を主体とする粉末をさらに添加することを特徴
   とする、特許請求の範囲第１項または第２項記載
   の方法。