JPH11217246A - 還元スラグの粉化を防止する方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 金属精錬炉から発生する還元スラグの粉化を
防止する方法を提供する。 【解決手段】 (1) 溶融還元スラグに発熱剤を添加する
とともに、酸素を含有するガスを還元スラグに吹き込
む。(2) 発熱剤としてＳｉ、Ａｌ、ＦｅおよびＦｅＯの
内１種以上を使用する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はステンレス鋼、炭素
鋼、合金鋼、その他の合金を製造する際に発生する還元
スラグの粉化を防止する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】転炉、アルゴン−酸素脱炭炉（ＡＯＤ）
および電気炉等でステンレス鋼を製造する場合は脱炭工
程でクロムが酸化されるので、その後にフェロシリコン
を主体とした合金を添加して、酸化クロムを溶鋼中に還
元回収する方法が採用されている。炭素鋼、合金鋼等を
製造する場合も脱炭工程で鉄、マンガンおよびクロム等
の有価金属が酸化しスラグ中にロスするので、フェロシ
リコンやアルミニウム合金等の合金を添加して、それら
の酸化物を溶鋼中に還元回収する方法が採用されてい
る。

【０００３】上記の有価金属を還元回収した後に生成す
るスラグを還元スラグと称し、この還元スラグはメタル
と分離後に、埋立に利用されるのが一般的である。しか
し、還元スラグは粉化し易く、埋立時に粉塵が発生し環
境上の問題があり改善が求められている。

【０００４】還元スラグの粉化は、スラグ中の２ＣａＯ
・ＳｉＯ₂ が冷却過程で粉化し易いγ−２ＣａＯ・Ｓｉ
Ｏ₂ に変態することによって起こることが知られてい
る。この対策として、従来よりスラグに酸化硼素、シリ
カ、アルミナ、五酸化燐等を含む改質剤を添加すること
により、γ−２ＣａＯ・ＳｉＯ₂ への変態を抑制し、粉
化し難いβ−２ＣａＯ・ＳｉＯ₂ 変態にとどめる方法が
開示されている（特開昭５５−１２８５１８号公報、特
開昭５９−１１５９８２号公報、特開昭５５−１３８０
１７号公報）

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、これらの方法
は、精錬炉からスラグ鍋へ還元スラグを排出時に改質剤
を添加混合する方式であり、スラグ鍋に排出したスラグ
はその保有熱を大気冷却により放散し、スラグ固化が早
く進むため、均一混合が困難であり、改質剤を添加する
効果が十分なものでなかった。精錬炉内で改質剤を添加
して強撹拌することも考えられるが、その場合はメタル
側の温度が低下するという問題が発生し、スラグ中への
メタルロスが多くなり、メタル組成の管理も難しく問題
であった。

【０００６】特開昭５９−２０４１４号公報には、還元
スラグを混合するための手段として、不活性ガスによっ
て撹拌する方法が開示されている。しかし、この方法で
は不活性ガスによる熱放散が加わり、急冷化を促進し目
的の攪拌が不十分となり、粉化の防止に十分な効果を挙
げることができないという問題があった。本発明の目的
は、還元スラグの粉化を防止する方法を提供することに
ある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】発明者は、種々検討を重
ねた結果、下記の(A) および(B) の知見を得た。 (A) 溶融還元スラグに発熱剤を添加し酸素を吹き込むこ
とにより、スラグは加熱・保温され溶解状態を維持で
き、十分良好な流動性が保たれ、スラグの均一混合が促
進され、還元スラグの粉化を防止できる。

【０００８】(B) 発熱剤として金属鉄、金属アルミニウ
ム、金属シリコンおよび酸化第一鉄の少なくとも１種以
上を還元スラグ中に添加することにより、十分良好な流
動性が保たれ、スラグの均一混合が達成でき粉化を防止
できる。

【０００９】本発明は、以上の知見に基づいてなされた
もので、その要旨は下記(1) および(2) である。 (1) 金属精錬炉で生成した還元スラグの処理方法におい
て、スラグとメタルを分離した後の溶融スラグを収容し
た容器内に発熱剤を添加するとともに、酸素を含有する
ガスを該スラグに吹き込むことを特徴とする還元スラグ
の粉化を防止する方法。

【００１０】(2) 上記(1) の発熱剤として金属シリコ
ン、金属アルミニウム、金属鉄および酸化第一鉄の内の
１種以上を使用することを特徴とする還元スラグの粉化
を防止する方法。

【００１１】

【発明の実施の形態】転炉、アルゴン−酸素脱炭炉（Ａ
ＯＤ）、電気炉等の金属精錬炉でステンレス鋼、炭素
鋼、合金鋼等の溶融合金を製造する際に生成した還元ス
ラグをメタルから分離後にスラグ容器に保持する。

【００１２】図１は、本発明で使用するスラグ容器の一
例を示す模式的な縦断面図である。図１に示すように、
還元スラグ４を収納したスラグ容器１にホッパー２から
発熱剤として金属シリコン、金属アルミニウム、金属鉄
および酸化第一鉄の内１種以上を還元スラグに添加後
に、ランス３から酸素を含有するガスを還元スラグ中に
吹き込む。

【００１３】金属シリコン（以下、Ｓｉと記載する）と
してはフェロシリコン、金属アルミニウム（以下、Ａｌ
と記載する）としては溶鋼脱酸用Ａｌインゴット、金属
鉄（以下、Ｆｅと記載する）としては粒鉄、酸化第一鉄
（以下、ＦｅＯと記載する）としてはミルスケールが使
用できる。また、酸素を含有するガスとしては純酸素上
吹き転炉用の工業酸素が使用できる。スラグ容器１の材
質は、鋳鉄製または耐火物で内張りされているものでも
良い。

【００１４】本発明において、酸素を含有するガスを吹
き込むのはＦｅＯ、Ｆｅ、ＡｌおよびＳｉを酸化し、そ
れぞれ最終的にＦｅ₂ Ｏ₃ 、Ａｌ₂ Ｏ₃ およびＳｉＯ₂
の酸化物を生成させて、これらの生成熱（酸化反応熱）
によってスラグ温度の低下を抑制できスラグの流動性が
確保され、この結果、添加物を均一に分散できるからで
ある。

【００１５】処理後のスラグ中の酸化鉄の形態はＦｅ₂
Ｏ₃ が良く、その濃度は３重量％以上が良い。この理由
は、スラグ中にＦｅＯの形態で存在しても粉化を抑制す
る効果が小さく、Ｆｅ₂ Ｏ₃ の形態で存在してもその濃
度が３重量％未満であると、粉化を抑制する効果が小さ
いおそれがあるからである。なお、以下記載の各濃度は
全て重量％を表し、単に％で示す。

【００１６】Ｆｅ₂ Ｏ₃ の上限は、１０％以下が好まし
く、その理由は１０％を越えるとスラグの粉化を防止す
る効果が飽和すると共に、酸化第一鉄の添加量が多くな
ってその酸化に必要な酸素が過大となり、処理コストが
上昇するからである。

【００１７】本発明においてＦｅを添加するのは、酸素
との反応によってＦｅが酸化してＦｅＯが生成し、Ｆｅ
Ｏの添加と同一の効果があり、しかもＦｅの酸化熱によ
ってスラグ温度の低下が一層抑制されるからである。Ｆ
ｅの添加量は適宜ＦｅＯの添加量に準じて決定すればよ
い。ＦｅとＦｅＯとの添加量は、両者が酸化されて生成
したＦｅ₂ Ｏ₃ 量の和が目標のＦｅ₂ Ｏ₃ 濃度（３〜１
０％）を得るのに必要な量に一致するように決定すれば
よく、スラグの加熱に熱量が多く必要な場合は、相対的
にＦｅを多くし、スラグの加熱に熱量が少なくてもよい
場合は、相対的にＦｅＯを多くすることが必要であり、
適宜それぞれ添加量を決定すればよい。

【００１８】Ｓｉを添加するのは、熱源であると同時
に、Ｓｉの酸化反応の生成物であるＳｉＯ₂ は、スラグ
の塩基度を下げ、２ＣａＯ・ＳｉＯ₂ のγ相への変態を
抑制し、粉化を防止する効果がある。したがって、Ｓｉ
の添加量は還元スラグの塩基度により、適宜決定すれば
よい。

【００１９】Ａｌを添加するのは、Ｓｉと同様に熱源で
あると同時に、Ａｌの酸化反応の生成物であるＡｌ₂ Ｏ
₃ の存在により、同一の塩基度でも２ＣａＯ・ＳｉＯ₂
のγ相への変態を抑制する効果がある。Ａｌ添加量は、
上記から還元スラグの塩基度、およびＦｅＯ、Ｆｅ、Ｓ
ｉの添加量により、適宜決定すればよい。

【００２０】

【実施例】アルゴン−酸素脱炭炉で生成したスラグ（Ｆ
ｅＯ＝０．６〜０．７％、Ｃｒ₂Ｏ₃ ＝０．６〜０．７
％、ＭｎＯ＝０．３〜０．４％、塩基度＝１．５〜２．
０）のスラグ１５〜１６ｔを対象として処理を実施し
た。

【００２１】表１に実施例の処理条件、処理後のスラグ
組成および固化率を示す。なお、固化率は、粒径５mmを
超えるスラグの重量を測定し、全スラグ重量に対しての
重量割合を求めたものである。即ち、固化率＝粒径５mm
を超えるスラグの重量／全スラグ重量×１００（％）で
ある。なお、粒径５mm以下のスラグを粉化しているスラ
グという。

【００２２】

【表１】

【００２３】Ｎｏ．１〜１０は本発明例であり、Ｎｏ．
１、３、４は、ＦｅＯとしてＦｅＯ含有濃度約９２％の
ミルスケール、ＦｅとしてＦｅ含有濃度約９９％の粒鉄
（粒径１０〜３０mm）をホッパーから投入し、ランスか
ら酸素純度約９９．９％の上吹き用工業酸素をスラグに
２．３〜４．４Nm³/分の流量で３０分間吹き込んで、処
理後のスラグ中のＦｅ₂ Ｏ₃ を３％以上にした。

【００２４】Ｎｏ．２は同様の方法により、スラグにミ
ルスケールをホッパーから投入し、同時にＳｉＯ₂ 含有
量約９７％の珪砂をホッパーから添加して塩基度の低下
を図った。

【００２５】Ｎｏ．５〜８は、スラグにミルスケール、
Ａｌ₂ Ｏ₃ 含有濃度約９７％のアルミナ、Ｂ₂ Ｏ₃ 含有
濃度約３０％の酸化硼素含有物、ＳｉＯ₂ 含有濃度約９
７％の珪砂、Ｐ₂ Ｏ₅ 含有濃度約４．６％であり塩基度
約２．３の溶銑脱Ｐスラグをホッパーからそれぞれ添加
した。Ｎｏ．９はＳｉとしてＳｉ含有濃度約７５％フェ
ロシリコンをホッパーから投入し、Ｎｏ．１０はＡｌと
してＡｌ含有濃度約９９％の溶鋼脱酸用Ａｌインゴット
をホッパーから添加した。

【００２６】Ｎｏ．１１〜１５は比較例であり、スラグ
容器内の還元スラグに窒素ガスをランスを使用して３．
０Nm³/分の流量で３０分間吹き込んだものであり、Ｎ
ｏ．１１〜１４は、本発明例と同じ組成の珪砂、アルミ
ナ、酸化硼素含有物、溶銑脱Ｐスラグを添加し、Ｎｏ．
１５は、Ｆｅ₂ Ｏ₃ 含有濃度約９４％の鉄鉱石を添加し
たものである。

【００２７】表１に示すように、固化率はＳｉ、Ａｌ、
ＦｅおよびＦｅＯの内１種以上を還元スラグに添加し、
その後に酸素を還元スラグに吹き込んだＮｏ．１〜１０
の本発明例においては、１００％の固化率が得られたの
に対し、比較例のＮｏ．１１〜１５においては、７０％
以下の固化率しか得られなかった。

【００２８】

【発明の効果】本発明によれば、金属精錬炉から発生す
る還元スラグの粉化を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明で使用するスラグ容器の模式的な縦断面
図である。

【符号の説明】

１：スラグ容器、 ２：ホッパー、 ３：ランス、 ４：還元スラグ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 金属精錬炉で生成した還元スラグの処理
   方法において、スラグとメタルを分離した後の溶融スラ
   グを収容した容器内に発熱剤を添加するとともに、酸素
   を含有するガスを該スラグに吹き込むことを特徴とする
   還元スラグの粉化を防止する方法。
2. 【請求項２】 発熱剤として金属シリコン、金属アルミ
   ニウム、金属鉄および酸化第一鉄の内の１種以上を使用
   することを特徴とする請求項１記載の還元スラグの粉化
   を防止する方法。