JPS62205210A - アルミニウム滓を利用した製鉄・製鋼方法 - 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］ 本発明は鉄＆ｖＩ製造業におりる製鉄・製鋼方法に関す
るものである。

［従来の技術］ 鉄鋼製造におＣプる省エネルギー、省資源、製造コスト
の低減などに最大の効果を発揮した技術は最近では連続
鋳造法であるといえる。精錬においては、精錬容器の大
形化、−ヒ・底吹転炉法の採用、電弧炉法では１−ラン
ス容ωアップ、ハイパワー操業、酸素ガスの人聞使用、
ジェットバーナーによる重油、灯油の燃焼熱の利用、カ
ーボン、フェロシリコン、炭化珪素などの吹込によるス
クラップ溶解時間の短縮ざらには、スクラップ予熱法の
採用など多岐に旦る改ｆｑがなされている。しかし、こ
れらの改善によってダスト、スケール等の発生量か増大
し、これらの右動活用がまずます手要祝されるようにな
ってぎた。

これらのダスト、スケール等の基本的成分は酸化鉄であ
り、相当量の鉄を含有するが、そのほか、例えばステン
レス鋼等のようにＮｉ、Ｃｒ等の合金元素の含有量の高
い鋼を′！Ａ造するときに発生するダスト、スケール等
はそれらの合金元素をも含むものとなっている。

一方、アルミニウム精錬においても、発生するアルミニ
Ｃシム滓はアルミドロスとも呼ばれ、これまで有効な利
用方法としては、粉砕、篩別などを行なって全屈アルミ
ニウム滓の高いもののみを分別し、それを再溶解してア
ルミニウムを回収するという程度のものしかない。それ
以外の金属アルミニウム分の低いアルミニウム滓は鉄鋼
製造口）に使用する鋼塊押潟部の保温剤やほたる石の代
替用造滓剤として一部活用されているが大部分の低品位
アルミニラミ滓は産業廃棄物として処理されている。こ
の廃棄物には、窒化アルミニウムが含有しているため、
水と接触することによってアンモニアガスが発生すると
いう問題点がある。

それに対し、スケール及びアルミニウム滓を利用し、ざ
らに石灰系物資を加えてアルミナセメント及び鉄鋼を製
造する方法（特公昭５９−３９３９０＞が提案されてい
る。

［発明が解決しようとする問題点］ 上記発明に係るアルミナセメント及び鉄鋼の製造法によ
り生成した鉄鋼は、その明細書中に実施例として表３に
化学組成が掲げられている通り、炭素含有最が高く、ま
た精錬も行われていないため、それ自身で利用できるい
わゆる完成品としての鋼とは言い難い。従ってスケール
中の鉄分以外の合金成分も有効に再利用されているとは
言えない。また、アルミニウム滓中の金属アルミニウム
と酸化鉄であるスケールの化学反応を生起させるために
、特別の炉及び電気エネルギー投入装置を設備する必要
がある。ざらに、その化学反応により発生する熱は有効
に利用されず、その一部がその反応自身の持続に利用さ
れているに過ぎないことは、外部から電力を加えている
ことや、チルミツｌへ反応の緩和剤として反応に関与し
ない物資を原わ１中に加えているとの記述から窺えると
ころである。

従って上記諸産業廃棄物の有効利用は未だ十分とは言え
ず、鉄Ｍ製造を行う事業所においては、開所なく発生す
る鉄鋼ダスト、鉄鋼スケール、鉄鋼精錬滓等を費用を投
じて産業廃棄物として処理しているのが現状である。ま
た、アルミニウム滓もその金属アルミニウムの含有量の
低いものは通常の廃棄では前述の通り問題があるため、
特別の処理を施されて廃棄されている。

［問題点を解決するための手段］ このような問題点を解決するために本発明の採用した手
段は、 鉄鋼ダスト、鉄鋼スケール、鉄鋼精練滓、製鉄・製鋼用
原料酸化物のうちの一種又は二種以−りとアルミニウム
滓の混合物とを製鉄・製鋼１旧京、ｆｌとともに精錬用
容器に入れ、製鉄・ｎＡ鋼用原おｌの保４ｉＶる熱又は
製鉄・製鋼用に外部から加えられる熱により、前記混合
物中の酸化物と金屈アルミニラムどの間で酸化反応を起
こさせることを特徴とするアルミニウム滓を利用した製
鉄・製鋼方法をその要旨とするものである。

ここで鉄鋼ダストとは製銑、製鋼又は鉄鋼製品類のショ
ツトブラスト工程等で発生したダストを集塵機等により
集めたものを言うが、鋼片や圧延材等の表面の剥離しに
くいスケールを除去するための塩酸、硫酸等による酸洗
工程で発生する廃液から回収される鉄酸化物も、ダスト
と同様に本発明にお【プる原料の一つとして利用するこ
とが可能である。これらダストは完全に乾燥すると粉末
状であり、そのまま鉄鋼精錬容器に装入しても多くの部
分が飛散して良好な歩留が１ｑられないとぎは、予め粒
状に成形しておくことが望ましい。

鉄鋼スケールとは、連続鋳造、鋼塊、鋼片等の加熱、圧
延又は鍛造等の工程で発生ずる酸化スケールのことを言
う。

鉄鋼製錬滓とは、製鉄・製鋼工程において溶湯の表面を
覆う融滓を冷却凝固したもので、適当な大きざに粉砕し
て使用する。

これらはいずれも鉄酸化物を主体とした化学成分を有す
るものであるが、ざらにそれに加うるに母鉄鋼の含有す
る合金元素であるｓ＊、Ｍｎ、Ｎｉ、　Ｃｒ等を含有す
るものであってもよい。

製鉄・製鋼用原料酸化物とは、例えば二酸化マンガン、
巴酸化ニッケル等のように、Ｖ５ｉ造しようとする鋼に
添加すべき合金元素の酸化物のことを言う。

アルミニウム滓とは金属アルミニウムの再溶解の時に溶
融アルミニウムの表面に発生するもので、通常粉末状に
されている。本方法で用いるアルミニウム滓の化学成分
は一般的に第１表のようなものであるが、この程度の金
属アルミニウムを含有するアルミニウム滓は、前述のよ
うに金属アルミニウムのみを分別回収するためにはコス
！・がかかり過ぎるため、産業廃棄物として処理されて
いるものが多い。

第１表 ルミニウム滓とを混合したものを製鉄・製鋼川原お１と
ともに精錬用容器に入れるとは、それらを混合したもの
をスクラップ等とともに電弧炉へ装入すること及び転炉
に溶融鉄鋼と共に装入すること等を指すが、ざらに溶鋼
を溶解炉から取鍋へ出鋼する際に同時に投入１６等の方
法ら含むものである。

電弧炉へは例えばスクラップ等の製鉄・製鋼用原利とと
もに装入する場合には、鉄鋼ダスト、鉄鋼スケール等と
アルミニウム滓とを混合したものは、あらかじめ所定量
ずつまとめてスクラップの闇に分散させて装入しておく
ことが望ましい。もらろん電弧炉による操業においても
、スクラップが溶解した後に上記混合物を投入してもよ
い。

［作用］ 鉄鋼ダスト、鉄鋼スケール及び鉄鋼滓中の酸化鉄は、溶
鋼等の保有する熱又は電弧等製鋼のために外部から加え
られる熱により、アルミニウム滓中の金属アルミニウム
と化学反応を起こして還元され、金属鉄となる。この鉄
は製鉄・製鋼溶湯中に入り、その収聞を増加させる。ま
たステンレス鋼等、合金元素を多量に含有する鋼を製造
する工程で発生した鉄鋼ダメ１〜等は鉄酸化物以外にＮ
ｉ。

Ｏｒ等の合金元素の酸化物を多く含有しているが、これ
らを同じ合金元素を含有する鋼の製鋼のときに使用ツる
ことにより、金属アルミニウムにより還元され、合金元
素が溶鋼中に入るため高価な合金鉄の投入量を低減する
ことができる。製鉄・製鋼用ｖｔＩＩＭ化物も同様に金
属アルミニウムにより還元され、合金元素は溶湯中に入
る。ざらに、アルミニウム滓中の酸化アルミニウム及び
前記反応の結果生成した酸化アルミニウムは、通常製鉄
・製鋼工程において使用される石灰と共に、鉄鋼に対し
て一般的に有害であるＳ（硫黄）を除去する効果を有す
る。

金属アルミニウムは鉄酸化物、合金元素の酸化物の他、
通常ＭＫＭ工程で吹込むことにより使用される酸素ガス
と反応するがそれらの酸化反応はいす”れも次式のとお
り発熱反応である。

２ＡＱ＋Ｆｅｚ　０３ 一２Ｆｅ＋Ａ１１！　２０３　＋２０３．７にｃａｌ／
ｍｏｌＢＡＱ＋３Ｆｅｓ　Ｏａ ＝　９　Ｆ　ｅ　−１−４ＡΩ２０３　＋８０２．０に
ｃａｌ／ｍｏ１２ＡΩ＋３　Ｆ　ｅ　０ 一３Ｆｅ＋、／にΩ２０３＋２１０．４にｃａｌ／ｍｏ
１２ＡＱ＋３ＭｎＯ ＝３Ｍｎ十ＡΩ２　Ｑ　３　＋　１２４　、０Ｋｃａｌ
／ｍｏ１２Ａ　Ｑ　＋３０＝Ａ　Ｑ　２０３　＋４００
．０Ｋｃａｌ／ｍｏｌこれらの反応熱はほとんどそのま
ま製鉄・製鋼エネルギーとして利用され、製鉄・製鋼の
エネルギー効率を上昇させる。例えば電弧炉製鋼におい
てはスクラップの溶解時間が短縮し、投入電力が減少す
る。また前述の通り取鍋中でこの反応を起こさせた場合
には、一般的に取鍋中には加熱手段が無いため溶鋼の温
度が早期に低下するところを、本発明の方法によると溶
鋼温度の低下が遅延され、製鋼操業上及び製品鋼の品質
上共に好ましい効果が１ｒ：Ｉられる。

［効果］ 本発明にかかる方法は、従来産業廃棄物として十分に利
用がなされていなかった鉄鋼ダスト等とアルミニウム滓
とを、格別に何らの設備及び外部エネルギーを加えるこ
となく、従来の製鉄・製鋼工程で有効に活用して、廃棄
物処理問題の解決、資源の再刊用及び製鉄、・製鋼工程
のエネルギー効率の向上を達成したものである。これら
の効果は従来の製鉄・製鋼工程の安全性を損うことなく
、また環境に対する悪影響もなく４９ることができる。

すなわち、アルミニウム滓中の金属アルミニウムにより
還元生成された鉄又は合金元素は溶湯中に回収され、ま
たその反応熱は製鋼用熱源としてイ′−１効に利用され
る。

［実施例］ 本発明の第１実施例を以下に記載する。

第２表に示す化学組成を有するアルミニウム滓５００ｋ
ａと、第３表に示す化学組成を有する連続鋳造工程にて
発生したスケール５００ｋ（ｌと、はたる石５０ｋｑと
、生石灰１００ｋｏとを混合したちのを２０Ｏｋｏずつ
プラスチック製のコンテナバックに収納し、スクラップ
とスクラップの間に位首するように電弧炉に装入した。

スクラップの装入量は７７トンであった。その後、通常
の製鋼操業を行い、ＪＩＳ　　Ｇ３１０１に規定される
一般構造用圧延鋼材用鋼を溶製した。第４表に、同一鋼
種を本発明に係る方法を用いず、従来の方法で溶製した
場合の値を１００として、本発明に係る方法を用いたと
きの製鋼時間等の指数データを示す。

ｌ！！！鋼１１鋼量１４間クラップ溶解時間は本方法の
採用により４〜６％短縮され、製鋼歩留は０．５％上界
し、所要電力足及び消耗電極の原単位は４〜５％低減し
ている。そのときの製品の化学成分を第５表に示すが、
Ｓ及びＯ成分が低下しており、本方法の脱硫、脱酸効果
が認められる。

第２表　アルミニウム滓の化学成分 第３表　スケールの化学成分 第５表　製品の化学成分 次に第２の実施例を以下に）ホペる。この実施例は製鉄
・製鋼川原わｌ酸化物とアルミニウム滓を取鋼中に投入
した例である。

第２表に示したアルミニウム滓１００ｋｇと、二酸化マ
ンガン１００ｋｇと、はたる石１０ｋｇとを混合し、こ
れを２０ｋＣＩずつ紙袋に収納して、電弧炉から取鋼へ
溶鋼を出鋼する際に同時に取鋼中へ投入した。溶鋼の出
鋼■は７２トンであった。第６表は従来の方法による場
合と本発明に係る方法による場合との、溶鋼の出鋼前温
度、出鋼後５分の取鍋内の温度及びそれらの差、ざらに
取鋼内の溶鋼中のＭｎ含有坦を比較したものである。本
発明法によると温度低下が少なく、またマンガン成分が
溶鋼中に添加されたことが確認される。

第６表　第２の実施例の結果 次に第３の実施例を以下に述べる。本実施例は合金元素
の酸化物を多く含む鉄鋼ダストを使用した例である。

第２表に示すアルミニウム＃１００ｋｕと、第７表に示
ず化学成分を有するステンレスｍ製鋼時に１ノ１出され
た鉄鋼ダス１−を１〜”＋ｏｍｍＩ＆度の大きさのペレ
ッ１〜状にしたものを１００ＫＯと、はたる石１０ｋｏ
と、生石灰２０ｋｌＪとを混合し、２０にりずつ紙袋に
収納して１５トン電弧炉にスクラップととしに装入した
。その後通常の操業を行い、ＪＩＳＧ／１３０３に規定
されるステンレス鋼５ＵＳ３０４を溶製した。従来法に
よる場合と比較すると、本発明に係る方法によった場合
、溶解時間、製鋼歩留、電力Ｈｉ及び電力原単位におい
ては第４表と同程磨の向上効果が認められ、また製造さ
れた鋼の化学成分を比較すると第８表に見られる通り、
Ｎｉ及びＣｒの含有量が増加している。

第７表　鉄鋼ダストの化学成分 （ｍ０％） 第８表　製品の化学成分

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　鉄鋼ダスト、鉄鋼スケール、鉄鋼精錬滓、製鉄・製
   鋼用原料酸化物のうちの一種又は二種以上とアルミニウ
   ム滓との混合物を製鉄・製鋼用原料とともに精錬用容器
   に入れ、製鉄・製鋼用原料の保有する熱又は製鉄・製鋼
   用に外部から加えられる熱により前記混合物中の酸化物
   と金属アルミニウムとの間で酸化反応を起こさせること
   を特徴とするアルミニウム滓を利用した製鉄・製鋼方法
   。 ２　鉄鋼ダスト、鉄鋼スケール、鉄鋼精錬滓、製鉄・製
   鋼用原料酸化物のうちの一種又は二種以上とアルミニウ
   ム滓との混合物を、溶鉄・溶鋼の取鋼への出湯時に同時
   に取鍋へ投入することを特徴とする特許請求の範囲第１
   項に記載するアルミニウム滓を利用した製鉄・製鋼方法
   。 ３　鉄鋼ダスト、鉄鋼スケール、鉄鋼精錬滓、製鉄・製
   鋼用原料酸化物のうちの一種又は二種以上とアルミニウ
   ム滓の混合物とを、製鉄・製鋼原料の間に所定量ずつ均
   等に分散させて、電弧炉中に装入することを特徴とする
   特許請求の範囲第１項に記載するアルミニウム滓を利用
   した製鉄・製鋼方法。 ４　鉄鋼ダスト、鉄鋼スケール、鉄鋼精錬滓、製鉄・製
   鋼用原料酸化物のうちの一種又は二種以上とアルミニウ
   ム滓との混合物を粒状又は塊状に成形したことを特徴と
   する特許請求の範囲第１項、第２項、又は第３項に記載
   するアルミニウム滓を利用した製鉄・製鋼方法。 ５　混合物が、鉄鋼ダスト、鉄鋼スケール、鉄鋼精錬滓
   、製鉄・製鋼用原料酸化物のうちの一種又は二種以上を
   粒状に成形したものとアルミニウム滓とを混合したもの
   である特許請求の範囲第１項、第２項、又は第３項に記
   載するアルミニウム滓を利用した製鉄・製鋼方法。 ６　混合物が、鉄鋼ダスト、鉄鋼スケール、鉄鋼精錬滓
   、製鉄・製鋼用原料酸化物のうちの一種又は二種以上と
   、石灰石、主石灰生、螢石のうちの一種又は二種以上と
   アルミニウム滓とを混合したものである特許請求の範囲
   第１項、第２項、第３項又は第４項に記載するアルミニ
   ウム滓を利用した製鉄・製鋼方法。