JPS60239310A - アルゴン−酸素精錬排ガスからアルゴンを回収する方法 - Google Patents

アルゴン−酸素精錬排ガスからアルゴンを回収する方法

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JPS60239310A
JPS60239310A JP59095805A JP9580584A JPS60239310A JP S60239310 A JPS60239310 A JP S60239310A JP 59095805 A JP59095805 A JP 59095805A JP 9580584 A JP9580584 A JP 9580584A JP S60239310 A JPS60239310 A JP S60239310A
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JP
Japan
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argon
waste gas
oxygen
exhaust gas
refining
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Application number
JP59095805A
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English (en)
Inventor
Masahiko Sugishita
杉下 正彦
Kenichi Imokawa
妹川 憲一
Hiromitsu Moridera
森寺 弘充
Kazuo Tanaka
和夫 田中
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
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Publication date
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  • Treatment Of Steel In Its Molten State (AREA)
  • Separation Of Gases By Adsorption (AREA)

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】 (発明の技術分野) 本発明はアルゴン−酸素精錬排ガスからアルゴンを回収
する方法に関するものである。
クロムステンレス鋼、クロムニッケルステ/レス鋼、耐
熱鋼などの高クロム鋼(鉄)の精錬法として広く採用さ
れているアルゴン−酸素精錬法は、周知のようにクロム
を酸化することなく脱炭が可能でかつ良好な品質が得ら
れるが、高価なアルゴンを大量(12〜15 Ndl溶
鋼溶鋼圧使用しなければならない。一方、アルゴン−酸
素精錬排ガスは外気を遮断して捕集すると平均的にアル
ゴンを約30%程度含んでいる。したがって当該排ガス
に含まれるアルゴンを安価に分離することができれば、
これを循環再使用することによりアルゴンコストの低減
をはかることができ、工業的にきわめて有意義である。
本発明はこのような目的に適合するものである。
(従来技術) アルゴン−酸素精錬排ガスからアルゴンを回収する方法
として、従来いくつかのプロセスが知られている。
+a+ 特公昭50−8999号公報は当該排ガスを外
気と遮断して捕集し、−酸化炭素の選択的吸収液(銅ア
ンモニア溶液など)と接触させ、−酸化炭素を除去して
アルゴンを回収する方法を開示している。
(bl 特公昭52−28750号公報は外気と遮断し
て捕集した当該排ガスに酸素を添加し、−酸化炭素を燃
焼させ二酸化炭素に変換させた後、二酸化炭素を一10
0℃程度で液化凝縮させて除去し、アルゴンを回収する
方法を開示している。
(C)更に、特開昭54−149396号公報は当該排
ガスを外気と遮断して捕集し、酸素添加して一酸化炭素
を二酸化炭素に転換後、二酸化炭素に対し吸着能力を有
する合成ゼオライトと接触させて二酸化炭素を除去して
アルゴンを回収する方法を開示している。
前記のプロセスのうちta)および(b)については、
プロセスの設備構成が複雑である上に運転コストの大き
い吸収液の再生や低温処理を含むので、経済的にアルゴ
ンを回収することが困難なため1 ヶ□イ、あわ、いれ
、。(。)Kつい、、よ、つゆ4いは比較的簡単である
が、吸着装置に供給されるガス中のアルゴン濃度が30
%台と低く、被吸着物質(二酸化炭素)の濃度が高いの
で、装置が大型化し無駄が多く、コストの上昇を招く。
更に、回収アルゴンの濃度が913%(特開昭54−1
49396号公報実施例)と低いので、使用法が限定さ
れると共にメークアップ用市販アルゴンと互換的に取扱
うことができないので、循環再使用のために別に受けい
れ設備を設置する必要があり、取扱いも複雑になるなど
実用的な問題がある。
(発明の目的) 本発明は、アルゴン−酸素精錬排ガスからアルゴンを回
収する方法として、上記従来技術の問題点を解決し、簡
単な設備で安価に操業できるのみならず、メークアップ
用市販アルゴント全く互換性をもって取扱うことのでき
る純度の高いアルゴンを回収する新たな方法を提供する
ことを目的とするものである。
(発明の構成および作用) 本発明の要点は、アルゴン−酸素精錬排ガスを後述のよ
うにアルゴン濃度の高い(好ましくは約90%以上)精
錬終期のみにおいて外気と遮断して捕集し、次いでこの
捕集された排ガスを酸素、窒素に対し吸着能力を有する
吸着剤と接触させて酸素、窒素を除去してアルゴンを回
収することである。
以下に本発明の構成について詳しく説FJAを加える。
アルゴン−酸素精錬排ガスよりアルゴンを回収すること
を目的として外気と遮断して排ガスの捕集を行う場合、
完全なシールは技術的ないし経済的に困難で若干の外気
の混入はさけられない。この場合の精錬期間内の当該排
ガスの組成の一例をあげると表1のようになる。表1か
ら明らかなように、精錬終期はアルゴンを90%以上含
む。このように、アルゴン濃度の高い期間のみ捕集すれ
ばコンノ々クトな装置で効率よくアルゴンを回収するこ
とができ、設備費、運転費共極小にすることができる。
表1゜アルゴン−酸素精錬排ガス組成(例)表1に示す
ように、精錬終期のみ選別捕集されたガスは一酸化炭素
は殆んど含まないが、酸素および窒素を無視できない程
度に含んでいる。
そこで、本発明では酸素、窒素に対して吸着能力を有す
る吸着剤を用いて、いわゆるPSA(Pressure
 Swing Adsorption)法により酸素、
窒素を吸着除去してアルゴンを回収する。そのため、回
収アルゴンは998%以上の濃度をもち、メークアップ
用市販アルゴンと完全に互換性をもって取扱うことがで
きる。
PSA:Aによってアルゴンと酸素を分離することは常
温では非常に困難であるが、例えば特公昭54−382
3号公報に示されているS i02 、klh O3及
び1]20を主成分としアルカリ及びアルカリ土類金属
酸化物の含有量が1〜10重量%であり、表2又は表3
に示すX線回折像を示す天然産の凝灰岩を適当な粒度に
粉砕し、約350〜700℃で加熱脱水して賦活処理し
たものは、本発明の方法に適した分離性能を有する吸着
剤として使用することができる。
表 2 表 3 すなわち、本発明は当該排ガスをアルゴン濃度の高い精
錬終期のみにおいて捕集することを着想したことと、適
切な吸着剤で酸素、窒素を分離除去できることを見出し
たことからなでれたものである。
更に理解を容易にするために、以下に図面によって本発
明の一例を具体的に説明する。
第1図は本発明方法を実施するための設備の例である。
アルゴン−酸素精錬において、精錬炉lに装入された溶
鋼(銑)2の中に、炉底付近に設置された羽口3からア
ルゴンホルダー13より送られたアルゴンと酸素ホルダ
ー14より送られた酸素との混合ガス4を吹き込んで吹
錬するとき、高温の精錬排ガス5が発生する。精錬排ガ
ス5は外気と遮断したフード6、冷却塔7、集塵機8を
通ってダクト9に至る。更に吸引ファン10によって排
ガスホルダー11に貯槽される。もし全量貯槽されると
そのガス組成は平均化されアルゴン30%、−酸化炭素
60%程度、それに若干の外気が混入したものになるが
、前記のようにアルゴン濃度の高い精錬終期のみ貯槽し
、アルゴン濃度の低い初期および中期はバイパスダクト
16の方に導き別処理することとする。このとき、排ガ
スホルダー11に貯槽されたガスの組成は若干の外気の
混入を伴って表1の例に示すようにアルゴン91%、酸
素2%、窒素7%程度になる。このガスを排ガスホルダ
ー11よりPEAシステム12に送りアルゴンと酸素お
よび窒素とを分離すると、99.8%以上の純度をもつ
アルゴンが回収される。これはメークアップ用市販アル
ゴン15と互換的にとり扱うことができるので、アルゴ
ンホルダー13に送られ再使用される。
PSAシステム12は酸素、窒素に対して吸着能力のあ
る吸着剤、即ち前述の天然凝灰岩などを充填した2本以
上の吸着塔列と配管、自動1 o、、およヶエ、工、ヨ
ヮヵゆ71.□いるが、その−例を第2図に示す。第2
図の装置構成は吸着剤を除きPSA装置としては公知の
もので、図中A、B、Oは吸着塔、V□〜VtSは自動
切換弁、Dは原料ブロワ−1Eは排気ポンプ、Fはパー
ジブロワ−1GはPSA排ガスタンクを示す。第1図の
排ガスホルダー11に貯槽された精錬終期の精錬排ガス
17は第2図の原料ブロワ−Dに導かれ、回収アルゴン
18は第2図の吸着塔から出て第1図のアルゴンホルダ
ー13に送られる。
一般的なPSA装置として吸着、脱着などの操作を合理
的に組合せた塔構成や弁切換サイクルが種々公知技術と
して知られており、それらの中から設備および運転コス
ト、アルゴン回収率、操作性などを考慮して適当なもの
を場合に応じて採用することもできる。
温度は常温以下、吸着圧は常圧以上、脱着圧は常圧〜減
圧で行い得るが、第1図の場合は通常常温、常圧近辺で
吸着、減圧(数10mH#)で脱着を行うのが運転コス
トからみて最も有利である。
(実施例) 溶鋼処理量 60t/チヤージ 精錬時間 45分 吹込アルゴン 15 Nm3/ を鋼 吹込酸素 16−5 Nm” / を鋼上記の精錬条件
で第1図に示す工程でアルゴンを回収した。精錬の終期
に排ガスホルダー11に捕集された精錬排ガスの組成は
、表1に示すようにアルゴン909%、酸素1.9%、
窒素7.2%であった。これから、PSAシステム12
として第2図に示すものを基本構成として用いて酸素、
窒素を除去して回収されたアルゴンの組成は、アルゴン
999%、酸素450ppm、窒素550 ppmで、
アルゴン回収率93%であった。
第1図の排ガスホルダー11に捕集される精錬排ガスは
アルゴン、酸素、窒素のほかに厳密には微量の一酸化炭
素、二酸化炭素、水分などを含むが、これは本発明を実
施する上で何の妨げにもならない。
又、本発明により回収されたアルゴンはメークアップ用
市販アルゴンと全く互換的に取り扱うことができるので
、精錬に再使用されるのみならず他の目的にも使用可能
であることは勿論である。
(発明の効果) 21、上説明したように、本発明によればアー’L+ゴ
ンー酸素吹錬法により溶鋼(銑)を精錬する際に発生す
る精錬排ガスをアルゴン濃度の高い精錬終期のみにおい
て捕集し、PSAシステムでアルゴンを回収することに
より、PSAシステムがコンノξクトになるため設備費
が安くなると共に、市販のアルゴンと交換的に使用可能
なアルゴンを安価に回収することが出来る等の効果を奏
する。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明方法を実施するための設備の一例である
。 第2図は第1図におけるPSAシステムの構成を示す一
例である。 1・・・・・・精錬炉、2・・・・・・溶鋼(跣)、3
・・・・・・羽【コ、4・・・・・・アルゴン−酸素混
合ガス、5・・・・・・精錬排ガス、6・・・・・・フ
ード、7″・・・・・・冷却塔、8・・・・・・集塵機
、9・・・・・・ダクト、10・・・・・・吸引ファン
、11・・・・・・排ガスホル$−112・・・・・・
PSAシステム、13・・・・・・アルゴンホルダー、
14・・・・・・酸素ホルダー、15・・・・・・市販
アルゴン(99,8〜99.9%)、16・・・・・す
々イパス ダクト、17・・・・・・精錬終期の精錬排
ガス、18・・・・・・回収アルゴン、A、B、0・・
・・・・吸着塔、■1〜VtS・・・・・・自動切換弁
、D・・・・・・原料プロブ−1E・・・・・・排気ポ
ンプ、F・・・・・・ノぐ一ジブロワー、G・・・・・
・PSA排ガスタンク。 代理人 弁理士 秋 沢 政 光 他2名

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1) アルゴン−酸素吹錬法により溶鋼又は溶銑な精
    錬するに際し発生する排ガスを吸着塔に導入し吸着及び
    脱着操作によりアルゴンを回収する方法において、 前記排ガスを精錬炉より捕集するに際してシま排ガスを
    外気と遮断すると共にアルゴン濃度の高(・精錬終期の
    みにおいて捕集し、この捕集された排ガスを酸素及び窒
    素を吸着する吸着剤を充填した吸着塔に導入することを
    特徴とするアルゴン−酸素精錬排ガスからアルゴンを回
    収する方法。
JP59095805A 1984-05-14 1984-05-14 アルゴン−酸素精錬排ガスからアルゴンを回収する方法 Pending JPS60239310A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62176515A (ja) * 1986-01-31 1987-08-03 Hitachi Ltd ガス分離における前処理方法
US5547492A (en) * 1994-04-12 1996-08-20 Korea Institute Of Energy Research Method for adsorbing and separating argon and hydrogen gases in high concentration from waste ammonia purge gas, and apparatus therefor
US5601634A (en) * 1993-09-30 1997-02-11 The Boc Group, Inc. Purification of fluids by adsorption

Cited By (4)

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