JPS61209936A - 脱硅剤の製造方法 - Google Patents

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】 （産業上の利用分野） 本発明は、脱硅剤の製造方法、特にエジェクター式吸引
排滓装置による溶融スラグの除滓を利用して、溶銑の樋
脱珪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説硫、脱燐、脱珪などの溶
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、脱珪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
にとって特に重要である。かかる溶銑の予備脱珪処理と
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
樋脱珪法が、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、ブラスティング法（上部吹
付は法）、インジェクション法（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
優れたブラスティング法が現在では主流になりつつある
。このブラスティング法による樋脱珪では、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、脱珪効率が非常に悪くなる。したがって、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２−２２−２Ｏ
程度の粒状であるのが好ましい。

脱珪反応は溶銑中のＳｉを５ｉ０２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、脱珪効率を
向上させ、同時に生成する脱珪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トするため、ブラスティング法によ
る樋脱珪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５０−１６０１）５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ィング法による
樋税硅には不向きであり、ダストの大半ば脱硅に利用さ
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珪効率につい
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（Ｃ
ａＯ／ＳｉＯ２比）を与える割合で溶銑に投入する脱珪
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、十分な脱珪効果を得ることは
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。特に、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
普通であった。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
できなかった。

迅速な排滓方法として、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珪処理、特にブ
ラスティング法による樋説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
込みに伴って生ずる吸引力を利用したエジェクター方式
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
）。

かかるエジェ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
りに製鉄所内で捕集された築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、造粒性も良好であって、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っ
た。一方、回収されたスラグは粒径の揃った粒状で、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
ティング法によりｆ４銑に添加する脱硅剤として極めて
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ェクタ
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
有用な組成に成分関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
うるエジェ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５９−１６４
６２９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ェ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をキャ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）、たとえばコンプレッ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
やや引っ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って
、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。

かかる構成のエジェクター式吸引排滓装置ｌを上方より
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
ェクター）４からの高速気流にぶつかってスラグ滴の進
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。

本発明の方法にあっては、粉体添加管５から製鉄ダスト
をキャ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ェ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、図示例にあっては、吸引排
滓装置ｌ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１）に案内
し、回収箱ｌＩ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間作されるダストの分
離のためにエアフィルター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ェクター式
吸引排滓装置で粉体を添加しつつ溶融スラグを排滓、造
粒することによっ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
通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）である必要かあり、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。

この怠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、８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當ＣａＯやＮ
ａ　２　Ｃｏ　３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、　　　　　　　　　８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って本発明により脱硅剤を製造
すると、スラグ中の８分が脱硅剤の中に入ってくるが、
溶銑の予備脱硫処理は前述したように大半は植土で行わ
れ、その後取鍋内でさらに予備説燐および脱硫が行われ
るため、８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／５
ｉ０２またはＮａ２０　／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Ｆｅ２
Ｏ３を約６０％以上含有している。これらのダストは、
さらにバグフィルク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−）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、鉱石クラッシ
ャ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（Ｍｎ０２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。したがって、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
。エジェクター式排滓装置１の噴出管４からは高圧気体
、たとえば５ｋｇ／ｃＡ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っても変動するので、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５　ｍ　／　３６（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、吸引管下端とスラグ上面との距離を２０〜
８０１）Ｉ１）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
ャリヤガス（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硫剤が得ら
れるように調整する。

生成した脱硫剤がその成畦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％以上合存し、塩基度
が約０．８以上であるのが好ましい６したがって、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硫剤を製造すると
、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
脱硫剤を得ることができる。粒径ば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ィルター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、はとんどすべての製鉄ダストを脱硫剤の中に取
込むことができる。また、エアフィルターで捕集された
ダストあるいは回収箱１）に回収された粒状脱硫剤のう
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。

１上桝 脱珪および脱燐処理を行った溶銑に対し、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った。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、成畦および説
燐処理時に生成したスラグは各処理ごとに排滓した。

第１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約
３．５トンのうち、まず大塊および未滓化部公約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ェクター
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硫剤を製造した。使用した各排滓装
置は吐出管、吸引管とも直径１２０ｍ５の鋼管からなる
ものであり、長さは吐出管１２００ｍ、吸引管８００Ｉ
ＩＩＩＩ＋であった。エジェクター駆動源として、噴出
管から圧力５ｋｇ／−の圧縮空気を７０　Ｎｎ？／ｌｌ
１ｎ　／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２５　Ｎｎ？／ｍｉｎ　／台の圧縮空気
をキャリヤガスとして、合計１５０　ｋｇ／ｎ＋ｉｎの
割合で添加した。粉体添加管は図示例のように、エジェ
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。

回収箱上は図示例のように密閉し、エアフィルターおよ
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
５０ｍ＃に制御して排滓を行ったが、最初にノロ播きに
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分間蹄で吸引排滓を終了した。

その間に管壁には約５〜１０ｍｌ１）程度の厚みで溶融
スラグが付着しただけであった。集塵ダストは約１０分
間で合計的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
２ＩＩｌ１）１未満の微細粒子をフルイにより分離した
結果、平均粒径５ＩＩ１ｍの脱硫剤が２．８トン得られ
た。得られた脱硫剤の組成を、集塵ダストを添加する前
の脱硫スラグの組成と共に次の第２表に示す。

本実施例で得た脱硅剤を使って、樋脱珪試験を行ったと
ころ、従来の焼結鉱、ミルスケール等の脱硅剤と比較し
て脱珪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２＋１）１）
未満のＷｌ、ｍ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っ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
。

■／８融スラスラグ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１梨業が維持できる。

■脱珪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、粒径のそろった良質の脱硅剤が安酒に得られ
る。

【図面の簡単な説明】

添付図面は、本発明の方法にょる脱硅剤の製造に用いる
エジェクター式の吸引排滓装置の１例を示す模式図であ
る。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）高圧気体を駆動源とするエジェクター式吸引排滓
   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. （２）前記酸化金属含有粉末が製鉄ダストである特許請
   求の範囲第１項記載の方法。
3. （３）吸引途中のスラグに石灰および／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。