JPH06264125A - 鉄鋼スクラップ溶解時の錫の気化除去促進方法 - Google Patents

鉄鋼スクラップ溶解時の錫の気化除去促進方法

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JPH06264125A
JPH06264125A JP5418493A JP5418493A JPH06264125A JP H06264125 A JPH06264125 A JP H06264125A JP 5418493 A JP5418493 A JP 5418493A JP 5418493 A JP5418493 A JP 5418493A JP H06264125 A JPH06264125 A JP H06264125A
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JP
Japan
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tin
slag
metal
scrap
amount
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Withdrawn
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JP5418493A
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Hiroyuki Katayama
裕之 片山
Hiroshi Hirata
浩 平田
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00Technologies related to metal processing
    • Y02P10/20Recycling

Abstract

(57)【要約】 【目的】 錫を含む鉄鋼スクラップを溶解する時に錫を
効率的に気化除去する方法を提供する。 【構成】 炉底よりガスを底吹きし、酸素ガスを上吹き
して、炭材を燃焼、発熱させてスクラップの溶解を行う
際に、スラグ量を溶融メタルt当たり200kg以上とす
ること、スラグのCaO/SiO2 比を1.1以上、
1.6以下とすること、メタル浴のC濃度を3.0%以
上にすること、メタルの硫黄濃度を0.03%以上にす
ること、メタル浴温度を1350℃以上、1550℃以
下にすること、底吹きガス量を溶融メタルt当たり5〜
20Nm3 /hにすることの各条件を満足させながら、錫を
含む鉄鋼スクラップを吹錬中にスラグの上から投入して
操業する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、缶などの錫含有の鉄鋼
スクラップ溶解時に効率的に錫を除去するための方法に
関する。
【0002】
【従来の技術】鉄鋼スクラップのうち、錫を含むものが
増えて問題になっている。錫は主としてメッキ鋼板およ
びそれを用いたスクラップに含まれている。これを鉄鋼
スクラップとして通常の条件で溶解すると、溶鉄中に錫
が溶解し、凝固後の鋼材の加工性や鋼材の性質に悪影響
を及ぼす。したがって、溶解する前に鉄板表面にメッキ
層として存在するものを、電気分解などの湿式法、塩素
や硫黄などのガスと錫を反応させて分離する方法などが
知られているが、最近、技術の進歩によってメッキ層が
薄くなり、このような方法での回収は経済的に成り立ち
にくくなっている。
【0003】一方、スクラップ溶解中に錫をSnSとし
て、あるいはSnとして蒸発・除去する方法が知られて
いるが、その場合には、錫の除去効率を上げるためには
できるだけ、錫の気化の促進とともに鉄の蒸発抑制の両
方を同時に満足することが望ましい。その特性値として
錫の濃化度; {(ダスト中のT. Sn)(%)/(ダスト中のT. Fe)(%)}/ {(メタル浴中のSn)(%)/(メタル浴中のFe)(%)} が用いられる。錫濃化度と錫除去率の間には図1に示す
ような関係がある。通常の転炉法ではほとんど脱錫が起
こっていないが、スラグ層で酸素ジェットとメタル浴を
遮断して、バブルバースト型のダストの発生を抑制する
と、錫濃化度として10〜20が得られるようになって
いる。しかし、鉄ダストの発生を3%以下、できれば2
%以下にし、同時に錫の除去率を50%以上に高めよう
とすれば、錫濃化度をさらに高めるための工夫が必要で
ある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】以上のような事情に鑑
み、本発明においては、缶スクラップなどの錫を含む鉄
鋼スクラップを溶解時に操業方法を適正にすることによ
って効率的に錫分を気化除去し、溶鋼の錫濃度を低下す
るとともに、ダストについては高い錫濃化度を得るため
の方法を提供しようとするものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、まず、溶解炉内で錫の気化が起こっている場
所を検討したところ、スラグ層内の粒鉄表面であること
がわかった。そこで、スクラップ溶解中のスラグ層内粒
鉄の錫濃度を高く保つための条件を検討して、本発明が
得られた。すなわち、本発明は、溶解炉の炉底よりガス
を底吹きし、酸素ガスを上吹きして、炭材を燃焼、発熱
させてスクラップの溶解を行う際に、(1)スラグ量を
溶融メタルt当たり200kg以上とすること、(2)ス
ラグのCaO/SiO2 比を1.1以上、1.6以下と
すること、(3)メタル浴のC濃度を3.0%以上にす
ること、(4)メタルの硫黄濃度を0.03%以上にす
ること、(5)メタル浴温度を1350℃以上、155
0℃以下にすること、(6)底吹きガス量を溶融メタル
t当たり、5〜20Nm3 /hにすることの各条件を満足さ
せながら、錫を含む鉄鋼スクラップを吹錬中にスラグの
上から投入して操業を行うことを特徴とする鉄鋼スクラ
ップ溶解時の錫の気化除去促進方法である。
【0006】
【作用】以下に、原料として錫メッキ缶スクラップを用
いた場合を例として本発明について詳細に説明する。通
常の酸素を用いるスクラップ溶解法においては、スラグ
をまず炉に装入してから酸素ガスの供給(吹錬)が始ま
る。また、通常はスラグ量が150kg/t−溶融メタル以
下であるから上吹きされた酸素ガスジェットが溶融メタ
ル浴に直接あたっている。したがって、そこが火点を形
成する。火点は温度が高いので、メタルのC,S濃度が
高くて硫黄活量が高ければ、SnSとしての錫の蒸発も
起こるが、一方、鉄の蒸発(ヒューム)とともに、バブ
ルバーストとよばれる、メタルがガス発生によってはじ
けてダストを生成する現象がさかんに起こって、ダスト
の錫濃化度は小さく、メタル浴の錫濃度低下も目立った
ものではない。
【0007】このバブルバーストの生成量を抑制して、
ダストへの錫の濃化度を高めるための条件が、酸素ジェ
ットと溶融メタル浴の遮断のためのスラグ量である。図
2に示すように、溶融スラグ量が溶融メタルt当たり2
00kg以上、できれば250kg以上にすると、錫の濃化
度を大幅に向上させることができる。なお、このスラグ
は先のヒートのものを所定量残して次のヒートの操業を
行うことにすれば、溶解メタル量当たりのスラグ生成量
は通常操業より増えるわけではない。
【0008】なお、スラグ量が多いと通常の操業条件で
はスラグの泡立ちが起こって、場合によっては炉口から
スラグが溢れ出すことがある。それを防止する方法が炉
内に存在する石炭やコークスなどの炭材の量が、溶融ス
ラグt当たり50kg以上とすることである。この炭材は
酸素ガスによって燃焼して発熱する燃料であり、また、
後述のように、メタルの成分を適正な値に保つ上でも有
効なものであって、スラグフォーミング抑制はそれらの
要求と矛盾することなく実施できる。
【0009】メタル浴成分は、硫黄の活量を介して、ダ
ストへの錫の濃化度に影響する。硫黄濃度については
0.03%以上であることが錫濃化度を高める上で必要
である。0.03%未満では錫濃化度を高めるのがむづ
かしくなる。一方、硫黄濃度が高すぎると以後の工程で
の脱硫負荷が大きくなるので、実用的には0.2%以下
とする。この条件下で硫黄活量を上げる条件が、メタル
浴のC濃度を3.0%以上に保つことである。
【0010】燃料として用いられた炭材は硫黄の供給源
になり、またC濃度の調整材としても用いられる。C濃
度を高くするには、炭材量をフォーミング抑制に必要な
最小量を超えて多く存在させることによって行われる。
もし、C濃度を3.0%未満にすると硫黄活量は上がり
にくい。
【0011】上記の諸条件を適正に整えた後、錫を含む
鉄鋼スクラップの添加方法として次の2つを試験した。 (A)スクラップは酸素吹錬をする前に炉内に装入す
る。 (B)錫を含む鉄鋼スクラップについては、酸素吹錬を
しながら上から連続的に添加する。
【0012】このスクラップ装入方法と、ダストへの錫
の濃化率の関係を図3に示す。A法は酸素吹錬前に全ス
クラップを装入した場合、B法は錫を含むスクラップを
酸素吹錬しながら連続装入した場合である。明らかに
(B)の場合の方が錫の濃化率が高くなっている。これ
は、スラグ層内のメタル粒の錫濃度が(B)の場合の方
が高くなっていることと対応している。
【0013】すなわち、スクラップを酸素吹錬前に装入
する方法では、錫を含むスクラップが溶解して一旦、溶
融メタル浴に入った後、そこから底吹きガスによって吹
き上げられた粒鉄が酸素ジェットと接触して錫の気化が
起こるのに対し、スクラップを吹錬途中で上から連続的
に装入する方法では、錫を含むスクラップが溶けて生成
した粒鉄がまずスラグ層内に入ることから、前者の場合
よりも粒鉄の錫濃度を高められるからである。
【0014】上記の方法でさらに、粒鉄の錫濃度と炭素
濃度を高く保ち錫の濃化に有利となる条件を検討した。
スラグの主要成分であるCaO,SiO2 については、
CaO/SiO2 の比として、図4に示すように、1.
1以上、1.6以下にすれば、ダストへの錫濃化度を高
く保てることがわかった。温度については図5に示すよ
うにメタル温度として1350℃以上、1550℃以下
にすればダストへの錫濃化度を高めるのに有利である。
なお、本発明の操業条件ではスラグ層の温度はメタル温
度とほとんど等しい。
【0015】溶融物の底吹き撹拌は、本発明において必
須である。すなわち、炭材の燃焼による発熱量を多くし
てスクラップ溶解自体を効率的に行うには、雰囲気の燃
焼度 (二次燃焼率; {((%CO2 )+(%H2 O))/((%CO)+(%CO2 )+(%H2 )+(%H2
O))}×100(%) によって表される)を高くする方が有利であるが、雰囲
気燃焼によって発生した熱を効率的に溶融物層に伝えて
有効にスクラップ溶解に利用するためには、少なくとも
炉内に存在している炭材をスラグ層に巻き込んで、炭材
の循環運動を行わせる必要がある。
【0016】一旦、スラグに巻き込まれた炭材には気泡
が付着して浮き袋の役割をして炭材がスラグ層内を浮上
させる機能をするので、炭材循環運動をさせるにはスラ
グに巻き込むだけの撹拌が不可欠である。それに必要な
撹拌力を得るための底吹きガス量は、不活性ガスとして
溶融メタルt当たり5Nm3 /h以上である。一方、底吹き
ガス量が多すぎると、メタル浴から吹き上げられる粒鉄
量が増えて、ダスト発生全量の増加、ダストへの錫濃化
度の減少を引き起こし、錫除去効率を下げる。そのため
には適正底吹きガス量には上限があって、不活性ガス量
として20Nm3/h以下である。
【0017】上記のような条件では、上から装入された
缶スクラップのような錫を含むものは、スラグ層内で加
熱され、メタル浴から吹き上げられた粒鉄、あるいはス
ラグ層内の炭材との接触によって加炭・溶解され、メタ
ル浴に比べて錫濃度の高い粒鉄としてスラグ内に懸濁
し、酸素ジェットとの接触が起こる場所に移動した時に
SnSとして錫分の気化が起こる。なお、硫黄分は主と
して炭材によって持ち込まれ、一部は気化、一部はスラ
グ相に入り、メタルとの間で分配される。そしてこの2
つによって、反応サイトの硫黄活量が決まる。
【0018】
【実施例】100t規模の上底吹き製鋼転炉で、定常状
態では次の条件で吹錬を行ってスクラップの溶解を行っ
た。上吹き酸素量;20000Nm3 /h、スラグ存在量;
メタル重量の35wt%、炉内の炭材存在量;メタル重量
の8wt%、底吹き撹拌量;(窒素ガス)7Nm3 /h−tメ
タル、2次燃焼率;38%、メタル温度;1430℃、
メタルのC;3.9%、メタルのS;0.09%。
【0019】スクラップは、缶スクラップとそれ以外の
通常スクラップに分け、後者は、炉を傾けて一括装入
し、前者は酸素を吹いて行う操業濃度定常状態で上から
分割して装入した。1ヒートの装入量の比率は1:1で
ある。炭材は石炭(揮発分;25%、固定炭素分;58
%、Ash分;11%)で上から装入した。炉内のメタ
ル量は、初期の値は、前ヒートの残りのメタル量と初期
に投入されたスクラップ量全量を加えたものとし、以後
は添加したスクラップを累積した値とした。
【0020】初期のメタルは100tで、吹錬途中で加
えたものが50t、1ヒートの処理が終わって出すメタ
ル量が約100t、残す溶融メタルは約50tである。
スラグは生成量の約20%を排出し残りは繰り返し使用
した。フラックスとしては生石灰をスラグのCaO/S
iO2 比が1.2になるように添加した。
【0021】得られたメタル成分は次の通りである。
C;3.9%、Si;0.1%、Mn;0.2%、S;
0.09%、Sn;0.025% スラグ成分は次の通りである。SiO2 ;33%、Ca
O;44%、T.Fe;3%、Al2 3 ;5%、Mg
O;10% 一方、ダストの組成はT.Fe;55%、T.Sn;
0.8%、S;0.9%、C;11%である。インプッ
トの錫のうち、55%がダストに移行した。すなわち、
ダストへの錫濃化度は55であった。また、スクラップ
溶解の酸素ガス原単位は210Nm3 /t、石炭原単位は1
90kg/tであった。
【0022】排ガスはサイクロンで処理してダストの9
8wt%を分離回収した。分離したダストは次の条件で処
理した。ダストにCaCl2 を7重量%で配合して、ロ
ータリーキルンで最高加熱温度750℃で25分加熱し
た。金属鉄までの還元量は1%以下であった。インプッ
トされた錫の94%がダストから除かれ、塩化錫として
回収された。以上のように、本発明によって、缶スクラ
ップを経済的な方法で溶解しながら錫を効率的にダスト
に移行させて取り除くことが可能になる。
【0023】
【発明の効果】本発明によって、発生量が増えて問題に
なっている缶スクラップを用いても、錫濃度の低い溶鋼
を効率的に得ることができ、環境、資源の点から効果が
大きい。
【図面の簡単な説明】
【図1】ダストへの錫濃化度と、錫除去率の関係を示す
図表である。
【図2】ダストへの錫濃化度に及ぼすスラグ量の影響を
示す図表である。
【図3】ダストへの錫濃化度に及ぼすスクラップ装入方
法の影響を示す図表である。
【図4】ダストへの錫濃化度に及ぼすスラグ組成の影響
を示す図表である。
【図5】ダストへの錫濃化度に及ぼすメタル浴温度の影
響を示す図表である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 溶解炉の炉底よりガスを底吹きし酸素ガ
    スを上吹きして、炭材を燃焼、発熱させてスクラップの
    溶解を行う際に、(1)スラグ量を溶融メタルt当たり
    200kg以上とすること、(2)スラグのCaO/Si
    2 比を1.1以上、1.6以下とすること、(3)メ
    タル浴のC濃度を3.0%以上にすること、(4)メタ
    ルの硫黄濃度を0.03%以上にすること、(5)メタ
    ル浴温度を1350℃以上、1550℃以下にするこ
    と、(6)底吹きガス量を溶融メタルt当たり5〜20
    Nm3 /hにすることの各条件を満足させながら、錫を含む
    鉄鋼スクラップを吹錬中にスラグの上から投入して操業
    することを特徴とする鉄鋼スクラップ溶解時の錫の気化
    除去促進方法。
JP5418493A 1993-03-15 1993-03-15 鉄鋼スクラップ溶解時の錫の気化除去促進方法 Withdrawn JPH06264125A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0707083A1 (de) * 1994-10-10 1996-04-17 "HOLDERBANK" Financière Glarus AG Verfahren zum Aufarbeiten von Müll oder von metalloxidhaltigen Müllverbrennungsrückständen sowie Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens
CN112375871A (zh) * 2020-11-04 2021-02-19 武汉科技大学 一种纯净钢冶炼过程中脱锡的方法

Cited By (3)

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EP0707083A1 (de) * 1994-10-10 1996-04-17 "HOLDERBANK" Financière Glarus AG Verfahren zum Aufarbeiten von Müll oder von metalloxidhaltigen Müllverbrennungsrückständen sowie Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens
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