(57)【要約】【課題】機械的強度を高めて、土木用途に好適に再利用させることが可能なスラグを製造すること。【解決手段】容器内でフォーミングしているスラグに対して、二流体ノズルを用いて水を霧状にした流体を吹きつけてフォーミングを鎮静させることを特徴とする、リサイクル性の良いスラグの製造方法とする。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
容器内でフォーミングしているスラグに対して、二流体ノズルを用いて水を霧状にした流体を吹きつけてフォーミングを鎮静させることを特徴とする、リサイクル性の良いスラグの製造方法。
【請求項２】
霧を構成する水滴の平均直径をｄ（ｍｍ）、水の供給速度原単位ｖ（リットル／（溶銑トン・秒））、霧状の流体を吹き付ける溶融スラグの面積Ａ（ｍ２）とするとき、ｖ／（ｄ・Ａ）が０．００２以上０．００５未満となるように霧状にした流体を吹き付けてフォーミングを鎮静させることを特徴とする、請求項１に記載のリサイクル性の良いスラグの製造方法。
【請求項３】
流体を衝突させる溶融スラグ表面の温度が１０００℃以上１２００℃未満であることを特徴とする請求項１または２に記載のリサイクル性の良いスラグの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リサイクル性の良いスラグの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
溶銑脱りん工程では、精錬剤としてＣａＯおよび酸化鉄を含有する副原料を使用する。溶銑に添加した副原料は、溶銑に由来するＳｉＯ２と混合してスラグを生成する。また、脱りん反応と並行して、スラグ中の酸化鉄と溶銑中の炭素が反応してＣＯガスが発生し、スラグの泡立ち（フォーミング）が起こる。膨張したスラグの高さが溶銑予備処理反応容器の炉口を超えると、スロッピングと呼ばれるスラグ漏出が起こる。一方、溶銑予備処理で発生するスラグは路盤材として再利用されるが、フォーミングが発生したスラグは気泡率が高く、機械的強度が低下するため、限定された用途でしか再利用できず、経済的価値が低減する。そこで、水流による衝撃、および水蒸気の急激な発生による破泡、水の気化熱による冷却でフォーミングを鎮静する方法が種々考案されている。特許文献１に記載されている、散水することでフォーミングを抑制する技術は、その一つである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平８−３２５６１９号公報
【０００４】
ところで、これらの方法は水蒸気爆発の発生を抑制するために、十分な水量を用いることができなかった。したがって、これらの方法で形成されたスラグは機械的強度が低いものであった。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、このような背景でなされた発明であり、本発明の課題は、機械的強度を高めて、土木用途に好適に再利用させることが可能なスラグを製造することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するため、容器内でフォーミングしているスラグに対して、二流体ノズルを用いて水を霧状にした流体を吹きつけてフォーミングを鎮静させることを特徴とする、リサイクル性の良いスラグの製造方法とする。
【０００７】
また、霧を構成する水滴の平均直径をｄ（ｍｍ）、水の供給速度原単位ｖ（リットル／（溶銑トン・秒））、霧状の流体を吹き付ける溶融スラグの面積Ａ（ｍ２）とするとき、ｖ／（ｄ・Ａ）が０．００２以上０．００５未満となるように霧状にした流体を吹き付けてフォーミングを鎮静させることが好ましい。
【０００８】
また、流体を衝突させる溶融スラグ表面の温度が１０００℃以上１２００℃未満であることが好ましい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明を用いると、機械的強度を高めて、土木用途に好適に再利用させることが可能なスラグを製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】「霧を構成する水滴の平均直径をｄ（ｍｍ）」、「水の供給速度原単位ｖ（リットル／（溶銑トン・秒））」、「霧状の流体を吹き付ける溶融スラグの面積Ａ（ｍ２）」としたときに、ｄとＡを掛け合わせたものでｖを割った、ｖ／（ｄ・Ａ）で示されるパラメータと操業後のスラグの気泡率との関係を表した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に発明を実施するための形態を示す。本実施形態のスラグの製造方法は、容器内でフォーミングしているスラグに対して、二流体ノズルを用いて水を霧状にした流体を吹きつけてフォーミングを鎮静させる。霧状の水は水量が少なくとも冷却効果が大きいため、このような製造方法とすることにより、機械的強度を高めて、土木用途に好適に再利用させることが可能なスラグを製造することができる。
【００１２】
このように、水量が少なくとも冷却効果の大きい霧状の水をスラグに噴射することにより、フォーミングを鎮静して、気泡率の少ないスラグを製造して再利用を容易にすることができるが、実験研究により、「霧を構成する水滴の平均直径をｄ（ｍｍ）」、「水の供給速度原単位ｖ（リットル／（溶銑トン・秒））」、「霧状の流体を吹き付ける溶融スラグの面積Ａ（ｍ２）」としたときに、ｄとＡを掛け合わせたものでｖを割った、ｖ／（ｄ・Ａ）で示されるパラメータとスラグの気泡率に図１に示すような関係があることが判った。
【００１３】
この実験結果から、ｖ／（ｄ・Ａ）を０．００２以上とすれば、製造阻害要因であるスラグフォーミングを抑制し、リサイクル性が高く気泡率の少ないスラグを製造することが可能となることが分かった。一方、ｖ／ｄＡが０．００５以上では、上記の効果が飽和するばかりでなく、余剰の水によってスラグの温度が低下して精錬能力が低下するため、好ましくない。従って、ｖ／（ｄ・Ａ）を０．００２以上０．００５未満とすることが好適である。なお、一般にスラグ中気泡率が８％未満である場合に、土木路盤材用途に必要となる圧縮強度を満たすとされており、本発明によれば、この数値を満たすスラグを製造可能である。
【００１４】
なお、霧状の水滴の粒径分布は、常温のオフライン状態において、光散乱法やレーザー回折法など、工業的によく知られた方法により測定することができる。本発明では、これらの手法により、ノズルから溶融スラグ表面に相当する距離における水滴の粒径分布を測定し、ここから求めた平均直径を用いた。
【００１５】
また、流体を吹き付ける溶融スラグの面積は、ノズルの噴霧特性と、ノズルからスラグまでの距離により変化する。これは、オフラインでノズルからスラグ表面に相当する距離における噴霧面積を測定することで求めることができる。
【００１６】
ところで、表面が固化したスラグに霧を吹きつけても、冷却による気泡率低減の効果は発現しないため、霧状の水を吹き付けるスラグ表面は、液相率が高い状態であることが好ましい。従って、スラグ表面温度は１０００℃以上であることが好ましい。一方、温度が高すぎる場合には、霧状の水がスラグに到達する前に蒸発してしまい、スラグを冷却する効果が発現しない。そのため、スラグ表面温度は１２００℃未満であることが好ましい。
【００１７】
ここで、本発明者が行った実験結果における、「霧を構成する水滴の平均直径をｄ（ｍｍ）」、「水の供給速度原単位ｖ（リットル／（溶銑トン・秒））」、「霧状の流体を吹き付ける溶融スラグの面積Ａ（ｍ２）」の各値やこれらの値から導き出されるｖ／（ｄ・Ａ）で示される値、スラグ表面温度やスラグ気泡率、フォーミング鎮静速度や脱りん率などを表１に示す。
【００１８】
【表１】
2020015639.tif 000002
【００１９】
表１に示すように、ｖ／（ｄ・Ａ）が０．００２以上０．００５未満となるように霧状にした流体を吹き付けてフォーミングを鎮静させるとスラグ中気泡率が８％未満とさせることができるとともに、脱りん率を８０％以上とし、更に、フォーミング鎮静速度を０．３以上とすることができた。なお、ここでフォーミング鎮静速度とは、フォーミング高さが１秒間に何パーセント低減したかを示す値であり、マイクロ波による反射でスラグ高さの経時変化を測定することによって求めた。一般に、スラグが軽微なスロッピングが発生し始めてから、大量のスラグが炉口から漏出するまで３０秒程度かかるが、フォーミング鎮静速度が０．３％/s以上であるということは、３０秒でフォーミング高さを１０％以上低減でき、スロッピングの鎮静に十分に機能することを意味している。
【００２０】
以上、実施形態を中心として本発明を説明してきたが、本発明は上記実施形態に限定されることはなく、各種の態様とすることが可能である。例えば、容器は炉でもよいし、スラグを搬送するために用いる搬送容器や、反応させるために用いる反応容器でもよい。
【図１】
2020015639.tif 000003