JPS63277541A - ステンレス鋼溶製時に発生する溶融スラグの処理方法 - 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、ステンレス鋼溶製に伴なって発生する溶融ス
ラグの処理方法に関し、更に詳しくは粉塵公害などを極
力防止しスラグの二次利用面で積極的な有効利用を行な
うための簡単で経済的な処理方法に関するものである。

〔従来の技術〕

一般にステンレス鋼溶製に伴なって発生する溶融スラグ
（以下、単に溶融スラグという場合がある）は、有用金
属が回収されたのち、捨てられるか、或いは最近は肥料
や化学製品の原材料、アスファルト等路盤材の骨材、コ
ンクリートの骨材、尾砂（尾鉱）といった産品を生む二
次利用面で多いに利用されるようになっている。

この溶融スラグは、ステンレス鋼溶製時に酸化されるＯ
ｒｌを歩留良く還元回収し且つ効率よく脱硫を行なうた
めなどの理由によって、比較的高塩基度（Ｃ！　ａ　Ｏ
／　Ｓ　１０２）の範囲にあり、その主成分が２０ａＯ
φ８１０２である。そして、次式（１）に示されるよう
に、通常その冷却過程において、２０ａＯ−８ｉ０２の
結晶転移が行なわれｒ型の粉末状態にまで崩壊していた
のである。

２ＣａＯ−８ｉ０２ 液相ヱＶ旦二α型主す且二ｄ型上朋二γ型（粉化）≦β
型（固化） ・・・・・・・・・・・・・・・　（１）この崩壊のメ
カニズムは、２ＣａＯ＊５ｉ０２が冷却過程の相転移に
おいて、α′型からγ型へ転移時に約１４％もの大きな
体積膨張を伴なうために、スラグ全体が粉化崩壊すると
言われている。

以上のようにステンレス鋼溶製に伴なって発生し二次利
用される溶融スラグは、従来から次のように処理されて
いたのである。

（ａ）出方式による処理・・・・・・・・・高上（地面
）に溶融スラグを展開状に拡げて冷却する処理方法（＋
））　　溶融スラグを溶滓鍋の中ではソ完全に凝固させ
、これをスラグ処理場に運搬且つ転倒させ鍋中から引き
出して冷却する処理方法。

（Ｃ）　　水砕処理・・・・・・・・・溶融スラグの状
態からいきなり自処理を施し水砕スラグとする処理方法
（ｄ）　　溶融スラグに５ｉ０２成分を加えて、主成分
である２ＣａＯ−８１０２をＣａＯ−９ｉ０２の形にし
て溶融スラグを固化する処理方法。

（ｅ）溶融スラグの主成分である２０ａＯ・５ｉ０２に
助剤を添加し、２ＣａＯ・５ｉ０２の冷却過程における
相移転をα′型からβ型にすることにより溶融スラグを
固化する処理方法。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、これらの処理方法には以下に述べるよう
な問題点がある。

まず、（ａ）の出方式による処理の場合、広い畠（作業
床、地面）を必要とするとともに高上に展開した溶融ス
ラグの厚さも一様にならず、冷却されたスラグの剥離集
荷作業も非常に困難であった。

そして、粉末状態にまで崩壊するので、高上で、特にそ
こでの作業中には多大な粉塵が発生するため作業環境を
悪化させ粉塵公害問題を起していた。

次に中）の方法によって処理する場合、（ａ）の方式に
比較すれば軽減されるものの、やはり粉塵公害が発生す
る。そして、溶融スラグを溶滓鍋中で冷却するためには
長時間の保持が必要であるため、多数の溶滓鍋が必要で
あるとともに広いスペースを有する冷却場を必要とした
。

また、（Ｃ）の水砕処理の場合、溶融スラグを水により
いきなり急冷却処理するために、スラグ崩喰による発塵
の問題がないばかりでなく、スラグ冷却場も不要である
。しかしながら、この処理方法の欠点は、多額の設備投
資とその処理費用が必要であるということと、溶融スラ
グを高温度から急水冷却処理するために、スラグ中に溶
解しているＨ２　、　Ｎ２ガスなどが残存した気孔の多
い多孔質の固型スラグとなり、スラグの二次利用面で特
に路盤材とかコンクリート用やアスファルト用骨材など
に使用できないという問題があった。

さらに、（ｄ）の処理方法の場合、溶融スラグに多量の
５ｉ０２成分を添加する必要があり、このために添加の
作業性が悪く且つ添加物の均一溶解面で至難であり、一
般には経済性がないこともあって殆んど実用化されてい
なかった。

最後の（ｅ）の処理方法の場合、上記（ｄ）のような溶
融スラグの成分調整処理方法ではなく、β型へ結晶転移
を行なわしめる助剤を少量添加するだけで効果を奏する
処理方法である。

この代表的な処理方法としては、 （イ）ＡＩ　　、Ｍｏ成分を少量添加しアルミン酸塩或
いはモリブデン酸塩として、２Ｃ！ａｏ−８１０２粒子
を包み込んでβ型とし固化する方法（ロ）　ホウ酸塩ま
たはリン酸塩を少量添加し、Ｂ３＋、ｐ５＋でＳ１′１
を置換する所謂イオン置換方法 等々があるが、助剤が非常に高価であり経済性がないと
いう問題が残されていたのである。

そこで、本発明は、前述の従来の処理方法における問題
点を解消することにあり、 １）溶融スラグが自然に粉化崩壊することによって、ス
ラグ発生源である製鋼工場内およびそのスラグ処理場近
辺の環境が極端に悪化し粉塵公害が発生するのを防止す
る。このだめに、か＼る溶融スラグを最小のスペースで
簡単に能率よく且つ経済的に固化すること２）スラグの
二次利用面でもその利用範囲を大幅に拡げた有効利用を
図ること、つまり、スラグを最大限に経済的に有効利用
するには、その利用量の多い前述の骨材やその元である
尾砂（尾鉱）にすることが必要であり、そのために絶乾
比重で２．７以上の気孔の少ない緻密な固型スラグに固
化すること を課題とし、これらの課題を解決した処理方法を提供す
ることを目的としたものである。

〔問題点を解決するだめの手段および作用〕本発明者等
は、前述の課題を解決するために種々検討した結果、ス
テンレス鋼溶製に伴なって発生する溶融スラグに散水し
急冷却を行なうことによって、γ型に相転移し粉化崩壊
することなく、β型に転移し緻密な固型スラグに固化し
得ることを究明して本発明を完成したのである。

すなわち、本発明は、地表に配置した傾斜床上に、溶融
スラグを展開状に放流したのち、この展開した溶融スラ
グに散水し急冷却す□゛ることを特徴とするステンレス
鋼溶製時に発生する溶融スラグの処理方法に関するもの
である。

〔構成の説明〕

以下、本発明を図面により詳細に説明する。

第１図は本発明に係る処理方法を実施するだめの溶融ス
ラグ処理場の一部断面側面図、第２図は第１図における
傾斜床の一部横断平面図である。

製鋼工場内でステンレス鋼を溶製するに際し、その溶解
工程または精錬工程から溶滓鍋に排出される溶融スラグ
は、適当な運搬手段によってスラグ処理場に運ばれる。

この溶融スラグは、前述の理由により、その塩基度（Ｃ
ａ　Ｏ／Ｓ　１０２）が１゜２〜２．８程度の高塩基度
範囲にあり、通常１４００〜１６００℃の高温状態にあ
る。

また、スラグ処理場には、傾斜床４が設けられ、その上
方にクレーン２が配置されている。そして、この傾斜床
４は、擁壁６と仕切壁７に囲まれ、バラスなどの床敷材
８の上に傾斜床板５が載置され、仕切壁γにそって散水
用の配管９とそのノズル１０が配置されているのである
。

か＼るスラグ処理場に運ばれた溶融スラグを、およそ１
３００℃以下の低温になるまで溶滓鍋１中で保持し冷却
したのち、溶滓鍋１をクレーン２　。

操作して傾斜床板５上に厚さ１００Ｂ以下（好ましくは
３０〜８０ｍ程度）に薄く放流する。次いで、放流後、
直ちに展開した溶融スラグに散水ノズル１０から散水し
、急冷却を行なうのである。

そして、冷却され固化した固型スラグは、ベイローダな
どの適当な荷投手段により掻き出され、次いでトラック
またはコンベアなどによって所定地へ搬出されるのであ
る。

なお、この溶融スラグの処理作業に使用される傾斜床４
の板５は、その表面が平滑で適当な傾斜を有することが
必要であり、展開した溶融スラグをできるだけ急冷却す
るために、また固化した固型スラグを機械的に且つ作業
性よく掻き出す作業に十分耐えるためにも板厚を厚くす
ることが重要で゛あり、望ましくは１５０■以上の鉄鋼
スラブを幾枚か敷き詰めるのが好適である。

そして、その傾斜角は、溶融スラグ条件（放流前温度、
塩基度、粘度）、スラグ量および放流有効面積などによ
って決定されるのであるが、経験的に４〜８°程度が好
ましく、物理的に許される限りこの傾斜角を大きくし展
開スラグの層厚みを薄くすればするほど急冷却が可能と
なり、絶乾比重の大きい緻密な固型スラグが得られるの
である〔実施例〕 以下、多数の実施例により本発明をさらに具体的に説明
する。まず、実施例から得られた調査結果を第１表にま
とめて示す。これらの実施例において、傾斜床板（鉄鋼
スラブ）の厚さの影響を排除するために極力５０ｗ１程
度のものを使用するとともに、この板上に展開した溶融
スラグの層厚みも５０．ｍ以下に放流し急冷却して調査
を行なったこの第１表に示す調査結果から、次に述べる
知第１表　　実施例の調査結果 見が得られたのである。

塩基度が１．２〜２．８の範囲にある溶融スラグは、散
水条件として１１〜１９分の散水時間内で０．２２〜０
．３３　（ｒｒ？／Ｔ　−スラｆ）　ノ散水ｉ単位ｔの
散水を行なえば固化することが分かった。

また、一般にこの溶融スラグを二次利用面で利用量の多
い前述の骨材やその元である尾砂（尾鉱）に利用するた
めには、固型スラグの絶乾比重が２．７以上あることが
望ましいといわれているが、この冷却された固型スラグ
の絶乾比重が第３図に図示するように溶融スラグの放流
開始温度（６）と相関々係にあり、この放流開始温度が
１３００℃以下であれば絶乾比重２．７以上の緻密な固
型スラグを得られることが分かった。

次に、本発明に係る処理方法と従来の処理方法との効果
を比較するために、それぞれの処理方法によって得られ
た固型スラグを破砕機にて同条件で破砕して得られた小
粒固型スラグ（尾砂）の性状比較調査を行なった。この
調査結果を第２表にまとめて示す。

第２表　　　性状比較調査結果 なお、この第２表中に示した本発明に係る処理方法にお
いては、第１表に示した実施例から得られた知見に基づ
いて、溶融スラグの放流開始温度が１３００℃以下のも
のを対象とした。

この第２表に示す調査結果から、以下に述べるような知
見を得たのである。

本発明に係る処理方法によれば、従来の処理方法に比べ
て、β結晶型で平均絶乾比重が２．７以上の緻密な固型
スラグを得ることができ、しかも平均吸水量（％）の少
ない固型スラグを得られることが分かった。

また、破砕機にて同条件で破砕して得られた小粒固型ス
ラグ（尾砂）についても、本発明に係る処理方法によれ
ば、従来の処理方法による場合のように細粒化されず、
粗粒側に好ましい分布をすることが分かった。

このように本発明に係る処理方法によれば、従来の処理
方法の場合より、絶乾比重、吸水量および破砕粒度の何
れの面でも優れた特性を有する固型スラグが得られるの
である。

なお、本発明に係る処理方法によっても、溶融スラグ処
理場における最後の産物として、廃棄処分をせざるを得
ない微細ケーキ状スラグが発生するのであるが、この発
生量が従来の処理方法の場合よりも極減する効果が認め
られた。

〔効　果〕

以上に説明した本発明に係る処理方法を実施することに
よって、従来のものと違って次のような効果が認められ
る。

ａ）＠融スラグが粉末状態にまで崩壊するものが大幅に
減少し、さらに僅かに発生する粉末状スラグについても
散水処理により含水状態で剥離且つ搬出作業ができるの
で、発塵を完全に防止できてスラグ発生源である製鋼工
場内およびその処理場近辺の作業環境を大幅に改善し粉
塵公害もなくなった。

ｂ）溶融スラグを狭い処理スペースで、作業性且つ能率
よく、しかも従来の水砕処理方法のように大きな設備投
資もいらず、僅かなスラグ処理費用で経済的に処理でき
るようになった。

Ｃ）そして何よりも大きな効果は、気孔の少ない緻密な
固型スラグを得ることができて、これを路盤材の骨材お
よびその元である尾砂（尾鉱）として多いに二次利用面
に利用できるようになったことである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る処理方法を実施するだめの溶融ス
ラグ処理場の一部断面側面図、第２図は第１図における
傾斜床の一部横断平面図である。 １：溶滓鍋　　　　　２：クレーン ３：溶融スラグ　　　４：傾斜床 ５：傾斜床板　　　　６：擁壁 ７：仕切壁　　　　　８：床敷材 ９：散水用配管　　１０：散水ノズル 特許出願人　　　日新製鋼株式会社 第１図 第２図 第３図 １２５０　　　１３００　　　１ＪＳＯ１４００溶融ス
ラグの放流開始温度（’Ｃ） 手続補正書く方式） 昭和６２年　８月ｌ？日

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）傾斜床上に溶融スラグを展開状に放流したのち、こ
   の展開した溶融スラグに散水し急冷却することを特徴と
   するステンレス鋼溶製時に発生する溶融スラグの処理方
   法。 ２）塩基度（ＣａＯ／ＳｉＯ＿２）が１．２〜２．８の
   範囲の溶融スラグであることを特徴とする特許請求の範
   囲第１項記載のステンレス鋼溶製時に発生する溶融スラ
   グの処理方法。 ３）溶融スラグの放流開始温度が１３００℃以下である
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のステンレ
   ス鋼溶製時に発生する溶融スラグの処理方法。 ４）傾斜床が鉄鋼スラブであることを特徴とする特許請
   求の範囲第１項記載のステンレス鋼溶製時に発生する溶
   融スラグの処理方法。