JPH1017913A - 溶銑の脱硫方法および脱硫剤 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】Ｍｇ脱硫を前提とした安価な脱硫方法およびそ
の際に用いられる脱硫剤を提供すること。 【解決手段】ＡｌとＭｇＯとを含む脱硫剤を溶銑中に加
えて、溶銑中でＡｌとＭｇＯとを反応させてＭｇ蒸気と
ＭｇＯ・Ａｌ₂ Ｏ₃ を生成させ、このＭｇ蒸気を溶銑中
に溶解したＳと反応させてＭｇＳを生成させ、析出させ
ることにより、溶銑を脱硫する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は溶銑の脱硫方法およ
びそれに用いられる脱硫剤に関する。

【０００２】

【従来の技術】現在、溶銑の炉外脱硫には安価なＣａＯ
を主成分とする脱硫剤が広く使用されており、このよう
な脱硫剤として、例えば、９５ｗｔ％ＣａＯ−５ｗｔ％
ＣａＦ₂ がある。

【０００３】一方、溶銑の脱硫剤として金属Ｍｇも知ら
れている。金属Ｍｇは、溶銑中のＳと容易に反応してＭ
ｇＳを生成するが、沸点が１１０７℃と低いので、１２
５０〜１５００℃の溶銑中では激しく気化する。したが
って、Ｍｇを単独で用いると溶銑を飛散させるととも
に、Ｍｇ蒸気が十分脱硫に寄与せずに大気中に放散され
ることになる。このため、特開平７−１７９９１９号公
報に開示されているように、金属ＭｇをＣａＯで希釈し
て１０〜３０ｗｔ％のＭｇ濃度に調製した混合粉末を搬
送ガスとともに溶銑中に吹き込む方法が一般的である。
この場合、次に示す（１）式のＭｇによる脱硫反応およ
び（２）式のＣａＯによる脱硫反応が並行して進む。

【０００４】 〔Ｍｇ〕＋〔Ｓ〕→（ＭｇＳ） （１） （ＣａＯ）＋〔Ｓ〕→（ＣａＳ）＋〔Ｏ〕 （２） すなわち、Ｍｇ蒸気は溶銑に溶解してマグネシウム〔Ｍ
ｇ〕となり、溶銑に溶解した硫黄〔Ｓ〕と反応して（Ｍ
ｇＳ）を生成し、溶銑中に懸濁あるいは溶銑浴面に浮上
する。一方、脱硫剤の（ＣａＯ）は溶銑に溶解した硫黄
〔Ｓ〕と反応して（ＣａＳ）を生成し、溶銑中に懸濁あ
るいは溶銑浴面に浮上する。ここで、副生する酸素は溶
銑に溶解して〔Ｏ〕となるが、溶銑中のＣと反応してＣ
Ｏガスとなって散逸する。

【０００５】上記（１）式のＭｇ脱硫は（２）式のＣａ
Ｏ脱硫に比べて脱硫速度が大きくＭｇ−ＣａＯ全体の脱
硫速度はＣａＯ単独の場合に比べて著しく大きくなる。
すなわち、Ｍｇ−ＣａＯ吹き込みによる脱硫法を適用す
ると、少ない脱硫剤原単位で短時間に所望の到達〔Ｓ〕
が得られる。その結果、スラグ発生量が減る利点があ
り、また、スラグに混入する地金も減少するので、鉄歩
留まりの向上が期待できる。また、処理時間が短いので
処理時の溶銑温度の低下が小さい利点もある。

【０００６】しかし、このように数多くの利点があるに
もかかわらず、Ｍｇ脱硫は主流とはなっていない。これ
は原料の金属Ｍｇが高価なために安価なＣａＯを主成分
とする脱硫剤を上回るメリットが見い出せないからであ
る。

【０００７】これに対して、特開昭５２−５０９１７号
公報には、ＭｇＯとＡｌの反応によってＭｇ蒸気Ｍｇ
（ｇ）を発生させる脱硫方法に関し、反応を促進するに
足る熱量を発生する発熱剤をＭｇＯとＡｌに加えて溶銑
に供給する方法を開示している。ちなみに、この従来技
術では、次の反応を利用している。

【０００８】 ３ＭｇＯ＋２Ａｌ→３Ｍｇ（ｇ）＋Ａｌ₂ Ｏ₃ （３） この方法によれば、金属Ｍｇに比べて極めて安価なＭｇ
Ｏと比較的安価なＡｌを主原料とするので、前記のＭｇ
脱硫の採算性の不利を軽減できる可能性がある。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ＭｇＯ
とＡｌの反応によってＭｇ蒸気を発生させて溶銑脱硫に
供するには溶銑中でＭｇＯとＡｌとの接触が十分確保さ
れなければならず、溶銑中で両者が分散して接触が妨げ
られるのを避けるために予備成形が必要である。このよ
うな成形体は常温でのハンドリングによって割れたり粉
化しないだけでなく、溶銑との接触による急熱で粉化し
ないことことが要求される。また、この脱硫方法を成功
させるには溶銑に懸濁、あるいは溶銑浴面に浮遊してい
る（ＭｇＳ）が大気から侵入する酸素によって酸化され
てＳを生成しこれが溶銑へ戻ること、すなわち、復硫を
防止する方法の採用が併せて要求される。

【００１０】上述した特開昭５２−５０９１７号公報に
おいては、ＭｇＯとＡｌの反応によってＭｇ蒸気を発生
させる（３）式の反応は単に溶銑温度に相当する１２５
０〜１４５０℃に加熱しただけでは起こらず、１５００
℃以上を要すると記載されており、そのため、この公報
では発熱剤を添加している。また、その実施例のなか
で、平均１００メッシュの粒度に揃えたＭｇＯ、Ａｌお
よびＦｅ₃ Ｏ₄ の補助酸化物（発熱剤）を十分混合し、
平均2mm の粒度のセミペレットに造粒して脱硫剤を得た
と述べている。補助酸化物ＸＯはＡｌと（４）式のよう
に反応してその際に発生する高熱により未反応のＡｌと
ＭｇＯが反応し、（３）式に従ってＭｇ蒸気を生成させ
ることが可能になるとしている。

【００１１】 ３ＸＯ＋２Ａｌ→３Ｘ＋Ａｌ₂ Ｏ₃ （４） ここで、Ａｌは（３）式のＭｇ蒸気の生成以外に、脱硫
に直接寄与しないＸの生成に消費される。このＡｌの消
費はこの脱硫方法の経済性を損なうこととなる。以上の
ようなことから、この脱硫方法はいまだ実用化に至って
いない。本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであ
って、Ｍｇ脱硫を前提とした安価な脱硫方法およびその
際に用いられる脱硫剤を提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明者等は、上述した
目的を達成するために鋭意研究を重ねた結果、次の知見
を得た。 １．Ｍｇ蒸気は上記（３）式に従って１５００℃以上で
発生するという特開昭５２−５０９１７号公報の主張と
は異なり、ＭｇＯとＡｌからＭｇ蒸気を生成する反応は
原料を適正に調製すれば、以下に示す（５）式に従って
９００℃から生じさせることができる。すなわち、Ｍｇ
ＯとＡｌとが反応してＭｇ蒸気が発生し、マグネシア・
アルミナ・スピネル（ＭｇＯ・Ａｌ₂ Ｏ₃ ）が残留す
る。

【００１３】 ４ＭｇＯ＋２Ａｌ→３Ｍｇ（ｇ）＋ＭｇＯ・Ａｌ₂ Ｏ₃ （５） したがって、発熱剤の添加は必要としない。 ２．過剰のＡｌの添加により大気から侵入してくる酸素
をＡｌ₂ Ｏ₃ の形で吸収し、（ＭｇＳ）の酸化による溶
銑への復硫を防止することができる。過剰のＡｌは脱硫
剤中に仕込んでも脱硫剤とは別に溶銑へ供給してもよ
い。

【００１４】３．アルミニウムドロスは上記（５）式に
従う反応を起こすのに好適なＡｌ源である。 本発明は、上述した知見に基づいてなされたものであ
り、第１に、ＡｌとＭｇＯとを含む脱硫剤を溶銑中に加
えて、溶銑中でＡｌとＭｇＯとを反応させてＭｇ蒸気と
ＭｇＯ・Ａｌ₂ Ｏ₃ を生成させ、このＭｇ蒸気を溶銑中
に溶解したＳと反応させてＭｇＳを生成させ、析出させ
ることを特徴とする溶銑の脱硫方法を提供するものであ
る。

【００１５】第２に、上記方法において、溶銑中にＭｇ
Ｏ１ｋｇ当たり０．００５〜１．０ｋｇの過剰のＡｌを
供給し、この金属Ａｌにより侵入酸素を捕捉してＭｇＳ
の酸化による復硫を防止することを特徴とする溶銑の脱
硫方法を提供するものである。

【００１６】第３に、上記いずれかの方法において、前
記脱硫剤はさらにアルミナ融点降下物質を含むことを特
徴とする溶銑の脱硫方法を提供するものである。第４
に、上記第２または第３の方法において、前記アルミナ
融点降下物質は、ＭｇＣｌ₂ 、ＣａＣｌ₂ 、ＫＣｌ、Ｎ
ａＣｌ、ＣａＦ₂ 、ＫＯＨ、ＮａＯＨ、Ｋ₂ ＣＯ₃ 、Ｎ
ａ₂ ＣＯ₃ 、ＫＨＣＯ₃ 、ＣａＯの中から選択されたも
のであり、該融点降下物質を脱硫剤中のＡｌ１ｋｇに対
して０．００１〜０．１０ｋｇ含むことを特徴とする溶
銑の脱硫方法を提供するものである。

【００１７】第５に、上記いずれかの方法において、溶
銑鍋内の溶銑浴面中央部をインペラーを用いて回転撹拌
し、上記溶銑浴面中央部に生じた渦流陥没部に前記脱硫
剤を巻き込ませて前記溶銑を脱硫することを特徴とする
溶銑の脱硫方法を提供するものである。

【００１８】第６に、粒径０．５ｍｍ以下のＡｌ源粉末
と、粒径０．１５ｍｍ以下のＭｇＯ源粉末とを合計で９
０ｗｔ％以上含み、ＡｌとＭｇＯとの重量比が０．３４
〜１．３３５の範囲にある成形体よりなることを特徴と
する溶銑の脱硫剤を提供するものである。

【００１９】第７に、４０ｗｔ％以上のＡｌを含有し、
粒径０．５ｍｍ以下のアルミニウムドロス粉末と、Ｍｇ
Ｏ、Ｍｇ（ＯＨ）₂ 、ＭｇＣＯ₃ の中から選ばれた粒径
０．１５ｍｍ以下のＭｇＯ源粉末とを合計で９０ｗｔ％
以上含み、ＡｌとＭｇＯの重量比が０．３４０〜１．３
３５の範囲にある成形体よりなることを特徴とする溶銑
の脱硫剤を提供するものである。

【００２０】第８に、粒径０．５ｍｍ以下のＡｌ源粉末
と、０．５〜１０．０ｗｔ％のＣａＯを含み粒径０．１
５ｍｍ以下のＭｇＯ源粉末とを合計で９０ｗｔ％以上含
み、ＡｌとＭｇＯの重量比が０．３４０〜１．３３５の
範囲にある成形体よりなることを特徴とする溶銑の脱硫
剤を提供するものである。

【００２１】以下、本発明について具体的に説明する。
この発明で対象とする溶銑は、高炉、溶融還元炉等で製
造されるものであって、通常、４．２〜４．５ｗｔ％
Ｃ、０．２〜０．８ｗｔ％Ｓｉ、０．１５〜０．８ｗｔ
％Ｍｎ、０．１０〜０．１５ｗｔ％Ｐ、０．０２〜０．
０６ｗｔ％Ｓの諸成分を含有する。この溶銑に直接脱硫
処理を施すこと、脱珪処理、脱燐処理あるいは脱炭処理
を施してから脱硫処理を施すこと、または、脱燐処理と
脱硫処理を同時に実施することが知られている。本発明
では、溶銑鍋あるいはトピードカーに収納された溶銑
に、インジェクションランスを通じてこの発明になる脱
硫剤を搬送ガスとともに吹き込んでもよいし、また、イ
ンペラー撹拌により脱硫剤を溶銑中に巻き込む方式とし
てもよい。

【００２２】Ａｌ源粉末とＭｇＯ源粉末の粒径は両者の
反応性を支配する重要な因子である。粉砕粉は一般的に
粉砕が進むほど粒子形状が単純になり球に近づく傾向が
あることが知られている。一方、Ａｌ源粉末内部のＡｌ
は溶融と昇温により膨張する。膨張により表面のアルミ
ナ皮膜には引張応力が働くが、粒子形状が球に近いほど
アルミナ皮膜は変形が困難であり応力を緩和できない。
このため破裂し易くなる。すなわち、Ａｌ源粉末は細か
いほどアルミナ皮膜が壊れやすく、Ａｌ融液が外部に漏
れて外部のＭｇＯと反応しやすくなる。したがって、Ａ
ｌ源粉末は細かい方が好ましくい。具体的には３２メッ
シュの篩通過粉、すなわち、粒径０．５ｍｍ以下の粉末
を適用することすることによってＡｌの反応率を上げる
ことができる。

【００２３】ＭｇＯ源粉末も細かいほどＡｌ融液との接
触面積が増加するので反応が進みやすくなる。したがっ
て、ＭｇＯ源粉末は細かい方が好ましくい。具体的には
１００メッシュの篩通過粉、すなわち、粒径０．１５ｍ
ｍ以下の粉末を適用することすることによってＭｇＯの
反応率を上げることができる。さらに好ましいのは２０
０メッシュの篩通過粉、すなわち、粒径０．０７４ｍｍ
以下の粉末を適用することである。

【００２４】粒径０．５ｍｍ以下のＡｌ源粉末と粒径
０．１５ｍｍ以下のＭｇＯ源粉末の組み合わせが１２５
０〜１５００℃の溶銑温度で（５）式の反応を進行させ
る条件のひとつである。

【００２５】 ４ＭｇＯ＋２Ａｌ→３Ｍｇ（ｇ）＋ＭｇＯ・Ａｌ₂ Ｏ₃ （５） 前述した特開昭５２−５０９１７号公報ではＡｌ源粉
末、ＭｇＯ源粉末として共に平均１００メッシュ（０．
１５ｍｍ）に揃えた粉末を適用しており、ＭｇＯ源粉末
が粗い。ＭｇＯ源粉末の０．１５ｍｍを超える部分はＡ
ｌとの反応を遅滞させる。このような組み合わせでは、
ＭｇＯとＡｌとの反応によってＭｇ蒸気を発生させる反
応は溶銑温度に相当する温度に単に加熱しただけでは進
行が不十分であり、結局１５００℃以上を要することと
なるのである。したがって、１２５０〜１５００℃の溶
銑中で脱硫剤の温度を１５００℃以上に上げるべく発熱
剤の添加が必要とされるのである。ちなみに１５００℃
以上の高温では（５）式ではなく（３）式の反応が優勢
となり、Ｍｇ蒸気とともにＡｌ₂ Ｏ₃ が生成すると考え
られる。

【００２６】 ３ＭｇＯ＋２Ａｌ→３Ｍｇ（ｇ）＋Ａｌ₂ Ｏ₃ （３） 本発明に係る脱硫剤は発熱剤を加えることなく（５）式
の反応に従って溶銑温度領域でＭｇ蒸気を発生させるこ
とに特徴がある。

【００２７】反応性のよいＡｌ源を選択して粒度を調整
する、細かいＭｇＯ粉末を選択する、両者を十分混合し
て良好な接触を確保する、溶銑と接触しても粉化するこ
とのない高強度の成形体に加工することによって、
（５）式の反応は、１２５０〜１５００℃の溶銑温度で
も発熱剤の添加せずに生じさせることができる。

【００２８】Ａｌ源粉末の反応性は粉末の表面を覆う酸
化膜の特性に支配される。純度の高いＡｌ粉末は強靭な
Ａｌ₂ Ｏ₃ 皮膜で覆われており、内部のＡｌ融液は外部
へ吹き出し難く、外部のＭｇＯ源粉末との反応は抑制さ
れる。高純度のＡｌ源粉末に加えて高純度のＭｇＯ源粉
末を用いればこの傾向はさらに顕著になる。したがっ
て、前記のＡｌ源粉末とＭｇＯ粉末の適正粒度選択に加
えて、Ａｌ₂ Ｏ₃ 皮膜の改質に関する手段を併用するこ
とがより好ましい。

【００２９】すなわち、ＭｇＣｌ₂ 、ＣａＣｌ₂ 、ＫＣ
ｌ、ＮａＣｌ、ＣａＦ₂ 、ＫＯＨ、ＮａＯＨ、Ｋ₂ ＣＯ
₃ 、Ｎａ₂ ＣＯ₃ 、ＫＨＣＯ₃ 、ＣａＯのようにＡｌ₂
Ｏ₃の融点を降下させる物質を含むＡｌ源粉末を適用す
るか、あるいはＡｌ源粉末にこれらのアルミナ融点降下
物質を加えると、Ａｌ源粉末表面のアルミナ皮膜は溶銑
温度の温度領域で脆弱となり、内部の溶融Ａｌは容易に
外部へ吹き出し（５）式に従ってＭｇＯと活発に反応
し、Ｍｇ蒸気が発生するのである。この方法によって反
応性の悪い高純度のＡｌ源粉末でも同様に溶銑温度領域
で反応が可能となる。前記アルミナ融点降下物質は脱硫
剤中のＡｌ１ｋｇに対して０．００１〜０．１０ｋｇ含
むことが好ましい。これは、０．００１ｋｇ未満ではＡ
ｌ粉末のアルミナ皮膜を脆弱にすることは困難であり、
また、０．１０ｋｇを越えるとアルミナ皮膜破壊には過
剰となり、不要な成分となるからである。

【００３０】Ａｌ源粉末中のＡｌ濃度は４０ｗｔ％以上
とすることが望ましい。これは４０ｗｔ％未満では脱硫
に寄与しない成分が過多となり脱硫剤消費量が増加する
からである。

【００３１】アルミニウムドロス粉末はそれ自身で高反
応性Ａｌの条件を満足するのでＡｌ源粉末として好適で
ある。アルミニウムドロスは金属Ａｌを主成分とし、そ
のほかＡｌ₂ Ｏ₃ 、ＡｌＮ、ＭｇＯ、ＮａＣｌ、ＫＣ
ｌ、ＣａＣｌ₂ を含む。また、金属Ｓｉを含むものもあ
る。これらのうち、ＮａＣｌ、ＫＣｌ、ＣａＣｌ₂ はＡ
ｌ融液を収納するアルミナ皮膜を破れやすくするのでＡ
ｌの良好な反応性が保証される。

【００３２】アルミニウムドロス粉末は細かい方がより
よいが、前述したように粒径０．５ｍｍ以下であればよ
い。ＭｇＯ源粉末はアルミナ皮膜を脆弱にする成分を含
んでもよい。例えば０．５〜１０．０ｗｔ％% のＣａＯ
を含むものが好適である。これはＣａＯはＡｌ源粉末の
表面のＡｌ₂ Ｏ₃ と反応して複合酸化物を生成してアル
ミナ皮膜を脆弱にし内部のＡｌ融液の吹き出しを促進
し、ＭｇＯとの接触を容易にするからである。このよう
な条件に適合する粉末として天然マグネシアが挙げられ
る。また、海水マグネシウムであってもよい。例えばＮ
ａＣｌ、ＫＣｌを含む海水マグネシアが好適である。Ｍ
ｇＯ源粉末のＭｇＯの濃度は８８ｗｔ％以上が好まし
い。これは８８ｗｔ％未満ではＭｇ蒸気発生に寄与しな
い成分が過多となり好ましくないからである。また、Ｍ
ｇＯ源粉末として９００℃までに熱分解してＭｇＯにな
る各種のＭｇＯ前駆体を適用してもよい。例えば、Ｍｇ
（ＯＨ）₂ 、ＭｇＣＯ₃ が挙げられる。ドロマイト（Ｍ
ｇＣＯ₃ ・ＣａＣＯ₃ ）を補助的に添加してもよい。

【００３３】（５）式の反応に必要なＡｌ量は化学量論
的にはＭｇＯ１ｋｇ当たり０．３３５ｋｇであるが、Ｍ
ｇＯ１ｋｇ当たり０．００５〜１．０ｋｇの過剰のＡｌ
を配合することが好ましい。過剰のＡｌは脱硫剤中に配
合してもよい。または脱硫剤とは別にＡｌを加えてもよ
い。このようにしてＡｌをＭｇＯ１ｋｇ当たり０．００
５〜１．０ｋｇ過剰に配合することにより、溶銑への復
硫を防止できる。すなわち、浴面に浮上した（ＭｇＳ）
が、溶銑浴面で大気中の酸素と接触すると、次の（６）
式で示す反応を起こして復硫する。

【００３４】 ２（ＭｇＳ）＋Ｏ₂ →２（ＭｇＯ）＋［Ｓ］ （６） この反応は、浴面に浮遊する脱硫剤中の過剰Ａｌにより
以下の（７）式の反応に従って酸素を捕捉することによ
り抑制することができる。

【００３５】 ４Ａｌ＋３Ｏ₂ （ｇ）→２（Ａｌ₂ Ｏ₃ ） （７） また、浴中に懸濁した（ＭｇＳ）が、大気から溶銑中に
侵入した酸素［Ｏ］と反応すると次の（８）式に示す反
応を起こして復硫する。

【００３６】 （ＭｇＳ）＋［Ｏ］→（ＭｇＯ）＋［Ｓ］ （８） この反応は浴面に浮遊する脱硫剤中の過剰Ａｌにより以
下の（９）式の反応に従って酸素を捕捉することにより
抑制することができる。

【００３７】 ２Ａｌ＋３［Ｏ］→（Ａｌ₂ Ｏ₃ ） （９） Ａｌは溶銑に溶解しても同様の効果を発揮する。前記過
剰ＡｌがＭｇＯ１ｋｇ当たり０．００５ｋｇ未満となる
と復硫を抑制する効果が不十分となり好ましくない。ま
た、１．０ｋｇを超えるとＭｇＯの量が過少となり脱硫
剤原単位が上昇するので好ましくない。このような配合
条件は脱硫剤の配合で満足させてもよい。この場合、
（５）式に従うＡｌとＭｇＯの化学量論重量比０．３３
５に過剰Ａｌ分を加算してＡｌとＭｇＯの重量比が０．
３４０〜１．３３５の範囲にある成形体とする。また、
脱硫剤の配合でＡｌとＭｇＯの化学量論重量比近傍の値
を選択し、過剰のＡｌは別途加えてもよい。この場合に
は、脱硫剤中のＡｌとＭｇＯの重量比が０．３１以上の
成形体とすることが好ましい。これは、０．３１未満で
はＭｇＯが過多となり、その過多分が未反応のまま残留
し、（５）式の反応に効率よく使われないからである。

【００３８】さらに、このような脱硫剤はＡｌ源粉末と
ＭｇO 源粉末の合計が９０ｗｔ％以上となるようにする
ことが好ましい。９０ｗｔ％未満ではＭｇ蒸気の発生が
過少となり好ましくない。残部は必要に応じて添加する
アルミナ融点降下物質、バインダー、その他の脱硫性物
質等で構成する。

【００３９】バインダーは常温から溶銑温度に至るまで
強度を維持できるものでなければならない。このような
バインダーとしては、フェノール樹脂、フラン樹脂、コ
ールタールピッチ、糖蜜等のカーボン系バインダー、ア
ルミナ、ジルコニア、マグネシア等の酸化物系バインダ
ーを適用することができる。エチルシリケート、水ガラ
ス等のシリケート系バインダーは生成するＳｉＯ₂ がＡ
ｌと反応しＡｌが消費される欠点があるが、５ｗｔ％以
下であれば問題はない。Ｍｇ（ＯＨ）₂ −Ｈ₂Ｏのスラ
リーを予め調製してこれをバインダーとして使用しても
よい。この場合、このバインダーは６００℃以上で熱分
解してＭｇＯに変化するのでＭｇ蒸気発生源としても機
能することができる。

【００４０】成形方法には特に制約はない。ペレタイザ
ー等の転動造粒、タブレットマシーン、ブリケッティン
グマシーン等の圧縮成形、押し出し成形、噴霧乾燥造粒
等公知の方法が適用でき、脱硫剤の使用方法に合わせて
選択される。例えばインジョクション用には気流輸送に
適した直径2mm 以下の小粒を成形する噴霧乾燥造粒、イ
ンペラー撹拌用には粒径５〜５０mmの大粒を成形する圧
縮成形が適している。

【００４１】他の脱硫性物質と組み合わせる場合にはＣ
ａＯ、Ｎａ₂ ＣＯ₃ 、ＣａＣ₂ 等との組み合わせが考え
られる。このうち、ＣａＯ、Ｎａ₂ ＣＯ₃ はアルミナ融
点降下物質としても作用するのでより好ましい。

【００４２】従来技術の金属Ｍｇ脱硫ではＭｇが爆発的
に蒸発するのに対して、（５）式の反応によるＭｇ蒸気
の発生は緩やかである。このため、脱硫剤から発生可能
なＭｇ蒸気を脱硫に有効に利用するには、溶銑中におけ
る脱硫剤の滞留時間の短いインジョクション法よりも脱
硫剤を繰り返し溶銑中に巻き込ませ接触時間を長く取れ
るインペラー撹拌法の方がより適している。すなわち、
インペラー撹拌で溶銑浴中央部に生じた渦流陥没部にこ
の発明になる脱硫剤を巻き込ませると、脱硫剤からＭｇ
蒸気の発生がなくなるまで溶銑と接触させることがで
き、脱硫剤から発生可能なＭｇ蒸気を脱硫に利用する有
効利用率を高めることができる。

【００４３】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して、本発
明の実施の形態について説明する。まず、本発明の脱硫
剤の製造について説明する。図１に示すように、脱硫剤
の製造設備はプラネタリーミキサー１とブリケッティン
グマシーン２とからなる。まず、プラネタリーミキサー
１に所定量のアルミニウムドロス粉末３と天然マグネシ
ア粉末４を供給して所定時間混合する。そこへ、ミキサ
ーを運転しながらバインダー５（レゾール- エチレング
リコール溶液）を少しずつ間欠的に供給する。バインダ
ー５の供給が終了したら所定時間混合して混合物を得
る。混合物をブリケッティングマシーン２の供給ホッパ
ーに装入し、回転する双ロールに混合物を供給して加圧
成形してブリケット６を得る。

【００４４】次に図２に従ってインペラー撹拌による溶
銑脱硫について説明する。台車１１に搭載された溶銑鍋
１２に溶銑１３が収納されている。収納された溶銑１３
の量は１４０ｔ、温度１４００℃であり、含まれるＳは
０．０３ｗｔ％である。この溶銑鍋１２をインペラー撹
拌式脱硫装置１４が所定の位置に来るように配設する。
インペラー撹拌式脱硫装置１４は油圧モーター１５、油
圧モーター１５により回転可能な４枚羽根のインペラー
１６、秤量ホッパー１７、これに収納された脱硫剤１８
を切り出すロータリーフィーダー１９、バグフィルター
に接続される排気口２０が脱硫設備の主な構成要素であ
る。

【００４５】実際に溶銑の脱硫を行う際には、まずイン
ペラー１６を下降させて溶銑に浸漬し、油圧モーター１
５を駆動させてインペラー１６を回転させる。並行して
バグフィルター後の排風機（図示せず）を運転して発生
ダストを吸引する。回転数が上がり定常回転数の１３０
ｒｐｍに達したらロータリーフィーダー１９を駆動させ
て所定量の脱硫剤１８を４０ｔ／Ｈｒの速度で溶銑に供
給する。供給終了後１５分間経過した後、油圧モーター
１５の回転数を減らす。スラグが浮上して溶銑浴面を覆
いスラグが静止したら溶銑の脱硫処理は終了となる。

【００４６】

【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。 （実施例１）図３に示す黒鉛坩堝２１を使用して脱硫実
験を実施した。黒鉛坩堝２１は黒鉛容器２２と黒鉛蓋２
３とからなる。黒鉛蓋の内径は４０ｍｍ、深さは４０ｍ
ｍである。

【００４７】まず、３２メッシュの篩を通過したアルミ
ニウムドロス粉末（５２．１ｗｔ％Ａｌ、４．３％Ｓ
ｉ、２．５ｗｔ％ＮａＣｌ）３７．０ｇ、２００メッシ
ュの篩を通過した天然マグネシア粉末（９１．０ｗｔ％
ＭｇＯ、３．２ｗｔ％ＣａＯ、１．０ｗｔ％ＳｉＯ₂ 、
０．４ｗｔ％Ｆｅ₂ Ｏ₃ 、０．１ｗｔ％Ａｌ₂ Ｏ₃ ）５
９．３ｇ、アルミナ系バインダー５．０ｇ（乾量基準
３．７ｇ）をメノウ乳鉢に入れ、これらをメノウ棒でメ
ノウ乳鉢に押し広げる操作を繰り返して色斑がなくなる
まで混合した。この際の配合はＡｌ／ＭｇＯの重量比で
３．４２である。この混合物から１０．００ｇを秤量し
て黒鉛容器２２に装入してスパチュラーで底部に広げて
押し固めた。その上に、直径約３５ｍｍの丸棒状の銑鉄
（４．３５ｗｔ％Ｃ、０．３４ｗｔ％Ｓｉ、０．２３ｗ
ｔ％Ｍｎ、０．０３１ｗｔ％Ｓ）１６０．５ｇを置いて
黒鉛蓋２３で蓋をした。

【００４８】この黒鉛坩堝２１を電気抵抗式加熱炉の中
に配置し、その中をロータリーポンプで排気してアルゴ
ンガスと置換後、１０℃／ｍｉｎの昇温速度で１４００
℃まで昇温し、１４００℃で１時間保持してから放冷し
た。

【００４９】常温まで冷却後黒鉛坩堝２１を取り出した
ところ、銑鉄２４は図３に示すように坩堝全体に広がっ
ていた。この銑鉄２４を坩堝容器22を切断することによ
り取り出した。銑鉄２４の下には粉末状の脱硫剤２５が
残存していた。脱硫剤２５の重量は７．１５ｇであり、
２．８５ｇの減量が見られた。銑鉄２４の上面には脱硫
生成物のＭｇＳと思われる黒色の付着物があった。銑鉄
２４のＳの含有量は０．００１ｗｔ％以下であった。し
たがって、脱硫率は９７％以上と極めて高いことが確認
された。脱硫剤２５をＸ線回折により分析したところＭ
ｇＯ・Ａｌ₂ Ｏ₃ 、Ａｉ、Ａｌの存在が確認され、
（５）式の反応が生じたことが確認された。

【００５０】銑鉄厚さは約２０ｍｍに過ぎなかったが１
４００℃の加熱でＭｇＯとＡｌの反応によりＭｇ蒸気を
発生させてこのＭｇ蒸気により銑鉄中のＳを除去するこ
とができた。

【００５１】なお、この際の脱硫剤の諸条件、銑鉄の使
用量および脱硫率などを表１に示す。 （実施例２）まず、３２メッシュの篩を通過したアルミ
ニウム切削粉末（８０ｗｔ％Ａｌ）２９．９ｇ、２００
メッシュの篩を通過した天然マグネシア粉末（９１．０
ｗｔ％ＭｇＯ、３．２ｗｔ％ＣａＯ、１．０ｗｔ％Ｓｉ
Ｏ₂ 、０．４ｗｔ％Ｆｅ₂ Ｏ₃ 、０．１ｗｔ％Ａｌ₂ Ｏ
₃ ）６６．４ｇ、アルミナ系バインダー５．０ｇ（乾量
基準３．７ｇ）をメノウ乳鉢に入れ、これらをメノウ棒
でメノウ乳鉢に押し広げる操作を繰り返して色斑がなく
なるまで混合した。この際の配合はＡｌ／ＭｇＯの重量
比で４．００である。この混合物から２．５０ｇを秤量
して図３に示す黒鉛容器２２に装入してスパチュラーで
底部に広げて押し固めた。その上に、直径約３５ｍｍの
丸棒状の銑鉄（４．３５ｗｔ％Ｃ、０．３４ｗｔ％Ｓ
ｉ、０．２３ｗｔ％Ｍｎ、０．０３１ｗｔ％Ｓ）１５
７．６ｇを置いて黒鉛蓋２３で蓋をした。

【００５２】この黒鉛坩堝２１を電気抵抗式加熱炉の配
設してロータリーポンプで排気してアルゴンガスと置換
後、１０℃／ｍｉｎの昇温速度で１４００℃まで昇温
し、１４００℃で1hr 保持してから放冷した。

【００５３】常温まで冷却後黒鉛坩堝21を取り出したと
ころ、銑鉄２４は図３に示すように坩堝全体に広がって
いた。この銑鉄２４を坩堝容器22を切断することにより
取り出した。銑鉄２４の下には粉末状の脱硫剤２５が残
存していた。脱硫剤２５の重量は１．７９ｇであり、
０．７１ｇの減量が見られた。銑鉄２４の上面には脱硫
生成物のＭｇＳと思われる黒色の付着物があった。銑鉄
２４のＳの含有量は０．００５ｗｔ％であった。したが
って、脱硫率は８５％であった。脱硫剤２５をＸ線回折
により分析したところＭｇＯ・Ａｌ₂ Ｏ₃ 、Ｓｉ、Ａｌ
の存在が確認され（５）式の反応が生じたことが確認さ
れた。

【００５４】銑鉄厚さは約２０ｍｍに過ぎなかったが１
４００℃の加熱でＭｇＯO とＡｌの反応によりＭｇ蒸気
を発生させてこのＭｇ蒸気により銑鉄中のＳを除去する
ことができた。

【００５５】なお、この際の脱硫剤の諸条件、銑鉄の使
用量および脱硫率などを表１に示す。 （実施例３）実施例３は、アルミニウムドロス粉末と天
然マグネシウム粉末を成形したブリケットによりインペ
ラー撹拌式脱硫装置で溶銑の脱硫を実施した実施例であ
る。ここでは図２に示すインペラー撹拌式脱硫装置を使
用して溶銑脱硫を実施した。

【００５６】まず、３２メッシュの篩を通過したアルミ
ニウムドロス粉末（５２．１ｗｔ％Ａｌ、４．３％Ｓ
ｉ、２．５ｗｔ％ＮａＣｌ）３７０g 、２００メッシュ
の篩を通過した天然マグネシア粉末（９１．０ｗｔ％Ｍ
ｇＯ、３．２ｗｔ％ＣａＯ、１．０ｗｔ％ＳｉＯ₂ 、
０．４ｗｔ％Ｆｅ₂ Ｏ₃ 、０．１ｗｔ％Ａｌ₂ Ｏ₃ ）５
９３ｋｇ、アルミナ系バインダー５０ｋｇ（乾量基準３
７ｋｇ）を図１のフローに従って成形し、概略寸法２５
ｍｍ×２５ｍｍ×１５ｍｍのブリケットを得た。ブリケ
ットの組成は３７．０ｗｔ％アルミニウムドロス、５
９．３ｗｔ％天然マグネシア、３．７ｗｔ％アルミナ系
バインダーであり、Ａｌ／ＭｇＯの重量比は０．３４１
である。

【００５７】一方、復硫防止剤として前記のアルミニウ
ムドロスで概略寸法２５ｍｍ×２５ｍｍ×１５ｍｍのブ
リケットを２００ｋｇ製造した。次に前記の手順に従っ
て脱硫を実施した。脱硫条件および脱硫結果は表２に示
す通りである。溶銑処理量は１４４ｔ、温度１３４０
℃、処理前Ｓは０．０３１ｗｔ％である。この溶銑を撹
拌してインペラー回転数１３０ｒｐｍに到達した時点
で、まず、復硫防止剤を１４４ｋｇ供給し、ついで脱硫
剤３６０ｋｇを供給して１５分間回転数を維持した後減
速した。この操作により溶銑中のＳは０．００２ｗｔ％
に低下し、９４％の脱硫率が得られたことが確認され
た。

【００５８】脱硫剤と復硫防止剤の使用量は溶銑１ｔあ
たりそれぞれ、２．５ｋｇと１．０ｋｇ、合計３．５ｋ
ｇである。通常ＣａＯ系脱硫剤では７〜１０ｋｇを消費
するが、これと比べてＭｇＯ−Ａｌ系脱硫剤の使用量は
著しく少ないことがわかる。 （実施例４）実施例３では、Ａｌを脱硫剤と復硫防止剤
に分けて供給した。これに対して本実施例では、過剰の
Ａｌをすべて脱硫剤に配合した。なお、両実施例とも各
物質の供給量は変わらない。すなわち、総量でＡｌ／Ｍ
ｇＯの重量比は両者とも０．６７３である。

【００５９】まず、３２メッシュの篩を通過したアルミ
ニウムドロス粉末（５２．１ｗｔ％Ａｌ、４．３％Ｓ
ｉ、２．５ｗｔ％ＮａＣｌ）５４４ｋｇ、２００メッシ
ュの篩を通過した天然マグネシア粉末（９１．０ｗｔ％
ＭｇＯ、３．２ｗｔ％ＣａＯ、１．０ｗｔ％ＳｉＯ₂ 、
０．４ｗｔ％Ｆｅ₂ Ｏ₃ 、０．１ｗｔ％Ａｌ₂ Ｏ₃ ）４
１９ｋｇ、アルミナ系バインダー５０ｋｇ（乾量基準３
７ｋｇ）を図１のフローに従って成形し、概略寸法２５
ｍｍ×２５ｍｍ×１５ｍｍのブリケットを得た。ブリケ
ットの組成は５４．４ｗｔ％アルミニウムドロス、４
１．９ｗｔ％天然マグネシア、３．７ｗｔ％アルミナ系
バインダーであり、Ａｌ／ＭｇＯの重量比は０．６７３
である。

【００６０】次に前記の手順に従って脱硫を実施した。
脱硫条件および脱硫結果は表２に示す通りである。溶銑
処理量は１４０ｔ、温度１３５０℃、処理前Ｓは０．０
２８ｗｔ％である。この溶銑を撹拌してインペラー回転
数１３０ｒｐｍに到達した時点で、脱硫剤４９０ｋｇを
供給して１５分間回転数を維持した後減速した。この操
作により溶銑中のＳは０．００２ｗｔ％に低下し、９３
％の脱硫率が得られたことが確認された。

【００６１】脱硫剤の使用量は溶銑１ｔあたり３．５ｋ
ｇ／ｔである。通常ＣａＯ系脱硫剤では７〜１０ｋｇを
消費するが、これと比べてＭｇＯ−Ａｌ系脱硫剤の使用
量は著しく少ないことがわかる。なお、実施例３のよう
にＡｌ源を脱硫剤と復硫防止剤とに分割しても、実施例
４のように脱硫剤中に過剰のＡｌも配合しても同様に良
好な結果が得られることが確認された。

【００６２】（比較例１）比較例１は従来の９５ｗｔ％
ＣａＯ−５ｗｔ％ＣａＦ2 脱硫剤によるインペラー式溶
銑脱硫装置での溶銑脱硫に関する。表３に示すように、
脱硫剤消費量が銑鉄１ｔ当たり７．６ｋｇで脱硫率９４
％が得られた。この脱硫率は実施例３、４で得られた脱
硫率と同等であるが、脱硫剤消費量はそれらよりも２倍
以上であった。

【００６３】

【表１】

【００６４】

【表２】

【００６５】

【表３】

【００６６】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、１２５０
〜１５００℃の溶銑温度で発熱剤を添加することなくＡ
ｌとＭｇＯの反応によってＭｇ蒸気を発生させることが
でき、その発生は穏やかなので溶銑との接触が良好でＭ
ｇ蒸気の脱硫への利用効率が高く、また、Ａｌ／ＭｇＯ
比の適正な選択により復硫も防止できるので、少ない脱
硫剤消費量で高い脱硫率を得ることができる。したがっ
て、Ｍｇ脱硫を前提とした安価な脱硫方法およびその際
に用いられる脱硫剤が提供される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の脱硫剤の製造フローを示す図。

【図２】本発明の脱硫方法を実施するための脱硫設備を
示す図。

【図３】実施例１の脱硫実験の概略を示す断面図。

【符号の説明】

１……プラネタリーミキサー ２……ブリケッティングマシーン ３……アルミニウムドロス粉末 ４……天然マグネシア粉末 ５……バインダー ６……ブリケット １２……溶銑鍋 １３……溶銑 １４……インペラー式脱硫装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山田 健三 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ＡｌとＭｇＯとを含む脱硫剤を溶銑中に
   加えて、溶銑中でＡｌとＭｇＯとを反応させてＭｇ蒸気
   とＭｇＯ・Ａｌ₂ Ｏ₃ を生成させ、このＭｇ蒸気を溶銑
   中に溶解したＳと反応させてＭｇＳを生成させ、析出さ
   せることを特徴とする溶銑の脱硫方法。
2. 【請求項２】 溶銑中にＭｇＯ１ｋｇ当たり０．００５
   〜１．０ｋｇの過剰のＡｌを供給し、この金属Ａｌによ
   り侵入酸素を捕捉してＭｇＳの酸化による復硫を防止す
   ることを特徴とする請求項１に記載の溶銑の脱硫方法。
3. 【請求項３】 前記脱硫剤はさらにアルミナ融点降下物
   質を含むことを特徴とする請求項１または請求項２に記
   載の溶銑の脱硫方法。
4. 【請求項４】 前記アルミナ融点降下物質は、ＭｇＣｌ
   ₂ 、ＣａＣｌ₂ 、ＫＣｌ、ＮａＣｌ、ＣａＦ₂ 、ＫＯ
   Ｈ、ＮａＯＨ、Ｋ₂ ＣＯ₃ 、Ｎａ₂ ＣＯ₃ 、ＫＨＣＯ
   ₃ 、ＣａＯの中から選択されたものであり、該融点降下
   物質を脱硫剤中のＡｌ１ｋｇに対して０．００１〜０．
   １０ｋｇ含むことを特徴とする請求項２または請求項３
   に記載の溶銑の脱硫方法。
5. 【請求項５】 溶銑鍋内の溶銑浴面中央部をインペラー
   を用いて回転撹拌し、上記溶銑浴面中央部に生じた渦流
   陥没部に前記脱硫剤を巻き込ませて前記溶銑を脱硫する
   ことを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１
   項に記載の溶銑の脱硫方法。
6. 【請求項６】 粒径０．５ｍｍ以下のＡｌ源粉末と、粒
   径０．１５ｍｍ以下のＭｇＯ源粉末とを合計で９０ｗｔ
   ％以上含み、ＡｌとＭｇＯとの重量比が０．３４〜１．
   ３３５の範囲にある成形体よりなることを特徴とする溶
   銑の脱硫剤。
7. 【請求項７】 ４０ｗｔ％以上のＡｌを含有し、粒径
   ０．５ｍｍ以下のアルミニウムドロス粉末と、ＭｇＯ、
   Ｍｇ（ＯＨ）₂ 、ＭｇＣＯ₃ の中から選ばれた粒径０．
   １５ｍｍ以下のＭｇＯ源粉末とを合計で９０ｗｔ％以上
   含み、ＡｌとＭｇＯの重量比が０．３４０〜１．３３５
   の範囲にある成形体よりなることを特徴とする溶銑の脱
   硫剤。
8. 【請求項８】 粒径０．５ｍｍ以下のＡｌ源粉末と、
   ０．５〜１０．０ｗｔ％のＣａＯを含み粒径０．１５ｍ
   ｍ以下のＭｇＯ源粉末とを合計で９０ｗｔ％以上含み、
   ＡｌとＭｇＯの重量比が０．３４０〜１．３３５の範囲
   にある成形体よりなることを特徴とする溶銑の脱硫剤。