JPS62274014A - スラグの泡立ち制御方法 - 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】 ３、発明の詳細な説明 〔産業上の利用分野〕 本発明は、製鉄所等の金属精錬炉において、スラグの泡
立ちを抑制するために好適に実施し得るスラグの泡立ち
制御方法に関するものである。

［従来の較術］ 高炉から出銑された溶銑中に対しては、溶銑鍋やトピー
ドカー中で脱珪処理を行う場合が多いが、その際の反応
によりＣｏガスが多量に発生し、上層に堆積されている
スラグを発泡させる。

この泡立ちが大きくなると、スラグが溶銑ｊＪ％等から
溢流するために、それ以上の溶銑の注入が不可能となり
、運搬効率が低下することがある。

このスラグの泡立ち現象の要因としては、（１）スラグ
の特に表面における粘性、（２）スラグの表面張力、（
３）懸濁固体粒子の存在、（４）　ｆｉ濁炭素飽和鉄微
粒子の酸化が挙げられ、これらの要因について次に説明
する。

・スラグの粘性 溶融スラグの温度と粘性の関係は、スラグの温度が１５
００℃以上では粘性は殆ど変化せず、１５００℃以下と
なると急激に上昇し、極端な場合には温度が１７０℃低
下すると粘性は約８倍となる。特に、泡末状の表面層の
スラグは対流しないために、温度低下はスラグの内部よ
りも著しく、そのために粘性が大きくなり、泡立ちを大
きくする要因と考えられる。

・スラグの表面張力 スラグ中に介在する５ｉ０２の一部は表面活性物質Ｓｔ
、、’等で存在し表面層に吸着され、またスラグ中に含
まれるＦｅ７　ｏ３．Ｐ２０５等も何れも表面活性物質
であって、５ｉＯａ’等と共に表面層に吸着される。ス
ラグ泡沫の安定性には表面張力が大きく関与するが、こ
れら表面活性物質の存在は表面張力を下げ、泡沫を壊れ
難くする結果となっている。スラグの場合は一般水溶液
などの場合と異なり、温度が高いほど表面張力が大きく
なり、更には温度が高いほど泡沫の寿命も短くなること
が知られている。

・懸濁固体粒子の存在 スラグ中には未反応のＣａＯ等の懸濁固体微粒子が存在
するが、これらは泡沫層中に存在し、泡沫層中のスラグ
の沈降分離を妨げ泡沫層を破壊され難くしている。

・懸濁微粒炭素飽和鉄の酸化 スラグ中には微細粒子の炭素飽和鉄が介在しており、酸
素ポテンシャルの高いスラグ層において炭素分は酸化し
てＣＯガスとなるが、懸濁炭素飽和鉄粒子が細かいため
にガス発生も急激に起ることが考えられる。

なお、ここで云うスラグの泡立ち現象とは、上述した（
１）〜（４）の泡立ちの要因が組合わされ、泡立ち現象
が急激に起り、その結果として泡沫層が系外に溢流する
に至る現象を云うものとする。

即ち、温度低下によるスラグ粘性の著しい増加、表面粘
性物質の存在による表面張力の低下、一方では炭素飽和
鉄中の炭素の酸化による急激なＣＯガスの発生による内
部ガス圧の上昇があり、成る瞬間これらの平衡が破れ、
−挙にガスが外部に突出してスラグ泡沫が溢流するもの
と考えることができる。

このスラグ泡立ち現象の防止については、これまでにも
操業条件のｍ節、ガス吹付けなどによる泡沫層の破壊、
バーナーによる熱的破壊、パルプ廃滓等の添加によるス
ラグ表面温度の上昇等の手段が採用されているが、未だ
満足すべき解決策には至っていない。

ここにおいて、本発明者等は先に特願昭６０−２７４４
９３号において、金属アルミニウム粉末と炭素質粉末と
を、結合剤により、混合した泡立ち防止剤を提案した。

即ち、この防止剤をスラグ表面に投入すると、炭素質物
質の燃焼熱とアルミニウムのスラグ中の酸化鉄との反応
熱により、スラグ表面の粘度を低下させることにより、
泡立ちを減少させるものである。しかしながら、この防
止剤は効果の持続性を持たせる点が１つの課題であった
。

［発明の目的］ 本発明の目的は、上述の問題点を解消し、その使用によ
り極めて効果的にスラグの泡立ちを防止すると共に、そ
の効果を持続させることのできるスラグの泡立ち制御方
法を提供することにある。

［発明の概要］ 上述の目的を達成するための本発明の要旨は、金属精錬
炉において発生するスラグの泡立ち現象を抑制するため
に、比重が５以下の軽金属の粉末と炭素質粉末とを混合
した第１の物質と、炭素質粉末と塩化カルシウム粉末と
を混合した第２の物質とを順次にスラグ表面に投入する
ことを特徴とするスラグの泡立ち制御方法である。

［発明の実施例〕 本発明に係る方法においては、軽金属粉末と炭素質物質
粉末を混合した第１の物質と、炭素買物質粉末と塩化カ
ルシウム粉末を混合した第２の物質とを用いてスラグの
泡立ちを抑制するものである。ここで、第１の物質はス
ラグ泡立ちの防止の主役をなし、第２の物質がその効果
を持続させる役割を果たす、即ち、第１の物質はこれを
スラグ表面に投入した場合に、炭素質物質の燃焼熱と軽
金属のスラグ中の酸化鉄との反応熱をスラグ表面に伝え
ることにより、スラグ表面の粘度を低下させる作用をな
す、また、続けて投入される第２の物質は炭素質物質の
燃焼熱と共に塩化カルシウムがスラグ中のＣａＯと溶は
合い、低融点物質を生成することによりスラグ内部のガ
ス圧を低下させスラグの泡立ちを防止する。

軽金属粉末には比重が５以下の金属が利用でき、例えば
アルミニウム、マグネシウム、硅素、チタン等及びこれ
らを含む合金等も使用できる。

第１図は各金属における比重と酸化物生成自由エネルギ
、及び生成熱の関係を示したものであり、図中Ｏ印は１
０００℃にける自由エネルギ、Δ印は常温におる生成熱
である。従って、この第１図から酸化鉄よりも酸素との
反応性が大きい金属、つまり自由エネルギが酸化鉄のそ
れよりも小ざく、生成熱が酸化鉄よりも小さな金属とし
て、マンガン、アルミニウム、硅素、ベリリウム、マグ
ネシウム、カルシウム、チタンなどの軽金属を挙げるこ
とができる。しかしながら、現実の経済的効果や取り扱
いの容易さ等を考慮すると、添加すべき金属はアルミニ
ウム、マグネシウム、硅素、チタンが好適であり、経済
的に入手可能なものとしてアルミ灰が最も望ましいと云
える。

炭素質物質としてはコークス、石炭、タール等が挙げら
れ、取り扱い上でもまた経済的にも所謂コークスプリー
ズが最適である。また、同時に用いられる塩化カルシウ
ムは無水塩、及び２水塩等があるが経済的にも２水塩が
効果的である。これはスラグ表面に投入された場合に、
含有する結晶水等が気化する時に約１０００倍に容積が
膨張し、機械的にスラグ泡沫を破壊することが期待され
るからである。

なお、炭素買物質、軽金属、塩化カルシウムの各粉末の
粒度は５ｍｍ以下とすることが、スラグとの反応性の点
で好ましい。

スラグ表面に第１の物質を投入する場合に、炭素質物質
と共に加える軽金属は、スラグ中の酸化鉄とのアルミニ
ウムの場合のような所謂テルミット反応を生じ、その反
応熱は次表のようになる。

Ａｉ　　　Ｍｇ　　Ｓｉ　　Ｔｆ ３８９７　　３３５４　　３２３５　２０５４　（Ｋｃ
ａｌ／Ｋｇ）この数値から明らかなように、各軽金属の
酸化鉄との反応熱において大きい差はないことが判る。

従って、経済性からも軽金属としてはアルミニウムが最
も好適である。

次に、第１の物質の炭素質物質としてコークス、軽金属
にアルミニウム又はアルミ灰を用いた場合について詳し
く説明する。コークス、アルミニウムから成る第１の物
質をスラグ表面に投入すると、 Ｃ＋Ｏ□　＝ＣＯ２・・・（１） ２Ａ　ｇ　＋３ＦｅＯ＝Ａｉｚ　　Ｏ３−（２）となり
、（１）式の反応熱は７８３７　Ｋｃａ１／Ｋｇ、（２
）式の反応熱は３８９７　Ｋｃａｌ／　Ｋｇであり、発
生した熱量をスラグ表面に伝熱する。この熱によりスラ
グ表面の粘度は低下する。従って、炭素買物質と、軽金
属粉末の配合比は上述の反応を行う上から重要な意味を
持ってくる。即ち、炭素質物質１００％に対し軽金属粉
末が５％以下では酸化鉄との反応熱が期待できず、また
８０％以上では総熱量は不足することになる。

次に、第２の物質をスラグ表面に投入すること°により
、含有する炭素質物質の燃焼熱と共に、第２の物質中に
含有する塩化カルシウム（ＣａＣＪ２）は水を放出し水
蒸気となるが、容積は約ｔｏｏｏ倍となり機械的にスラ
グの泡立ちを破壊する。その後に、塩化カルシウムはス
ラグ中の酸化カルシウム（Ｃａｂ）と溶は合って低融煮
物質を生成するので、スラグ表面が軟化し内部のガス圧
を低下させ、スラグの泡立ちを抑制することができる。

第２図はＣａＣＪ、−ＣａＯ系の状態図を示し、この第
２図において１例えばスラグ表面温度の約１４００℃で
はＣａＣＮｚは２０％のｃａ。

を溶解する。それよりもＣａＯが多い場合には、融体中
に初晶としてＣａＯが析出するが、目的は内部のガス圧
を低下させることによる泡立ちの防止であるので固相が
存在していてもよい。

第２の物質において用いる塩化カルシウムは、既に述べ
たように２水塩のものがよ〈、その添加割合は熱平衡上
から求められる。即ち、スラグ表面に第２の物質を投入
した場合に、 ＣａＣＪ１２　ａ　２Ｈ２０＝ＣａＣｊ！２　＋２Ｈ２
０の反応によりＣａＣＩＩｚ　・２Ｈ？０は分解してＣ
ａＣ夕ｚと共に２モルのＨ２を生成する。従って、第２
の物質中の塩化カルシウムの配合割合は炭素質物質の燃
焼熱とＣａＣＪ２の顕熱及び発生する水の蒸発顕熱との
平衡から求められる。

即ち、２５℃からスラグ表面温度１４００℃に加熱する
場合に要する熱量は、ＣａＣＮｚ　：０．７６Ｋｇにつ
いて３５３　Ｋｃａｌ／　Ｋｇ、Ｈ２Ｏ：０．２４Ｋｇ
について１３８８　Ｋｃａｌ／Ｋｇ、塩化カルシウムの
顕熱は６０１　Ｋｃａｌ／　Ｋｇである。

従って、例えば炭素質物質をコークスとすると、その発
熱量は６５００　Ｋｃａｌ／　Ｋｇであり、コークスと
塩化カルシウムの配合比と第２の物質の発熱量の関係を
次の表で示すことができる。

塩化カルシウム％　２０　２５　３０　５０コークス　
　　％　８０　７５　７０　５０発熱量　Ｋｃａｌ／　
Ｋｇ　　５０８０　４７２５　４３７０　２９８０この
表からも明らかなように、塩化カルシウムの配合比が増
すと、第２の物質の発熱量は減少するが、第２の物質の
総発熱量を４５００　Ｋｃａｌ／　Ｋｇとするためには
、重量比においてコークス１００％に対して、塩化カル
シウム１〜２５％とすることが適当である。

また、溶銑の脱珪処理工程において上述のスラグの泡立
ち制御方法を実施し、レベル計によりスラグレベルの状
態を観測したところ、第３図に示すようにスラグレベル
は低下し、スラグの泡立ちが確実に抑制されたことが確
認された。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明に係るスラグの泡立ち制御方
法は、溶銑上層のスラグ中に第１の物質と第２の物質と
を順次に投入することにより、部分的にスラグ温度を上
昇させると共にその粘度を低下させ、泡沫が破壊され易
く内部のガスはこの部分からの脱出が容易となると共に
、その効果を持続させるので、スラグの泡立ちを効果的
に減少することができる。

【図面の簡単な説明】

図面第１図は各金属の比重に対する酸化物生成自由エネ
ルギ、生成熱の関係を示すグラフ図、第２図はＣａＣＪ
２−ＣａＯの状態図、第３図はスラグレベル測定値のグ
ラフ図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、金属精錬炉において発生するスラグの泡立ち現象を
   抑制するために、比重が５以下の軽金属の粉末と炭素質
   粉末とを混合した第１の物質と、炭素質粉末と塩化カル
   シウム粉末とを混合した第２の物質とを順次にスラグ表
   面に投入することを特徴とするスラグの泡立ち制御方法
   。 ２、前記第１の物質及び第２の物質において用いられる
   炭素質物質は、コークス、石炭、タールとした特許請求
   の範囲第１項に記載のスラグの泡立ち制御方法。 ３、前記第２の物質中に用いられる塩化カルシウムは無
   水塩又は２水塩とした特許請求の範囲第１項に記載のス
   ラグの泡立ち制御方法。 ４、前記第１の物質中の軽金属粉末の配合比は、重量比
   で炭素質物質１００部に対し軽金属５部〜８０部とした
   特許請求の範囲第１項に記載のスラグの泡立ち制御方法
   。 ５、前記第２の物質中に用いられる炭素質物質と塩化カ
   ルシウムの配合比は、重量比で炭素質物質１００部に対
   し塩化カルシウム１〜２５部とした特許請求の範囲第１
   項に記載のスラグの泡立ち制御方法。 ６、前記炭素質物質、軽金属、塩化カルシウムの各粉末
   の粒度は５ｍｍ以下とした特許請求の範囲第１項に記載
   のスラグの泡立ち制御方法。