(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶銑に含油スラッジを加えて溶銑予備処理する方法であって、下記式（１ａ）を満たす条件で操業して含油スラッジ中の油の不完全燃焼を防止する溶銑予備処理方法。
Ｈ≧６５００−５×Ｔ＋４００×Ｑｓ×Ｎ＋１００００×Ｑｇ  …（１ａ）
［式中、Ｈは溶銑湯面から含油スラッジ供給口までの距離（ｍｍ）を示し、Ｔは溶銑の温度（℃）を示し、Ｑｓは含油スラッジの供給速度（ｋｇ／分・溶銑トン）を示し、Ｎは含油スラッジ中の油の含有量（質量％）を示し、Ｑｇは含油スラッジを輸送するためのキャリアガスの流量（Ｎｍ3／分・溶銑トン）を示す］
【請求項２】
湯面から含油スラッジ供給口までの距離Ｈが３００〜２０００ｍｍ、溶銑温度Ｔが１２５０〜１５００℃、含油スラッジの供給速度Ｑｓが０．０２〜３ｋｇ／分・溶銑トン、含油スラッジ中の油の含有量Ｎが０．１〜３０質量％、キャリアガス流量Ｑｇが０．０１〜０．３Ｎｍ3／分・溶銑トンである請求項１記載の溶銑予備処理方法。
【請求項３】
吸水性を有しかつ含油スラッジと混合したときに発熱する物質と、含油スラッジとを予め混合した後、溶銑に加える請求項１又は２に記載の溶銑予備処理方法。
【請求項４】
前記吸水性発熱物質がＣａＯ含有化合物である請求項３記載の溶銑予備処理方法。
【請求項５】
含油スラッジ中の水１００質量部に対して、吸水性発熱物質を５０〜１５０質量部混合する請求項３又は４記載の溶銑予備処理方法。
【請求項６】
含油スラッジの水含有量が５〜４０質量％、油含有量が０．５〜１５質量％であって、残部のうち３０質量％以上が酸化鉄である請求項１〜５のいずれかに記載の溶銑予備処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は含油スラッジを有効に利用できる溶銑の予備処理方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
製鉄プロセスのうち、連続鋳造工程、分塊工程、圧延工程（熱間圧延工程など）などでは鉄を冷却するために多量の冷却廃水が発生している。この冷却廃水には多量の鉄分が含まれており、粒径の大きな鉄分は沈降処理によってミルスケールとして分離され、粒径の小さな鉄分はフィルターなどによってスラッジとして捕集されている。スラッジ中の鉄分は、製銑・製鋼の副原料として有効利用することが望まれており、例えば、溶銑予備処理工程で鉄原料又は精錬剤（脱珪剤、脱燐剤など）として使用することが研究されている。しかしスラッジは水分を多く含有しているため、流動性が低く搬送が困難である。
【０００３】
スラッジの搬送性を高めるため、特公昭５５−１１７２８号公報、特開平１０−１９２８９４号公報、特公昭５５−５１４９２号公報、特開平９−３１６５１３号公報などには、スラッジと他の成分（ベントナイト、転炉ダスト、生石灰、バインダなど）とを混合する方法が開示されている。しかし、スラッジは水分の他、圧延機等の潤滑油に由来する油も含有している。前記方法ではスラッジ中の油が低減されておらず、溶銑予備処理操作で油が不完全燃焼し、煤や煙が発生して作業環境が悪化する虞がある。また煤によって集塵装置のバグフィルターが目詰まりを起す。
【０００４】
一方、特開平３−７９７１１号公報には、水分量が１％以下になるまで含油スラッジを乾燥した後、溶銑に添加する方法が開示されている。しかし、含油スラッジは水と油とを含んでいるため、乾燥そのものが容易ではなく、水分を１％以下になるまで乾燥しても油は５％程度残存する。そのため油の不完全燃焼が生じる虞がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記の様な事情に着目してなされたものであって、その目的は油の不完全燃焼を確実に防止できる溶銑予備処理方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成し得た本発明の溶銑予備処理方法とは、溶銑に含油スラッジを加えて溶銑予備処理する方法であって、下記式（１ａ）を満たす条件で操業して含油スラッジ中の油の不完全燃焼を防止する点に要旨を有するものである。
【０００７】
Ｈ≧６５００−５×Ｔ＋４００×Ｑｓ×Ｎ＋１００００×Ｑｇ  …（１ａ）
［式中、Ｈは溶銑湯面から含油スラッジ供給口までの距離（ｍｍ）を示し、Ｔは溶銑の温度（℃）を示し、Ｑｓは含油スラッジの供給速度（ｋｇ／分・溶銑トン）を示し、Ｎは含油スラッジ中の油の含有量（質量％）を示し、Ｑｇは含油スラッジを輸送するためのキャリアガスの流量（Ｎｍ3／分・溶銑トン）を示す］
前記操業において、湯面から含油スラッジ供給口までの距離Ｈは３００〜２０００ｍｍ程度、溶銑温度Ｔは１２５０〜１５００℃程度、含油スラッジの供給速度Ｑｓは０．０２〜３ｋｇ／分・溶銑トン程度、含油スラッジ中の油の含有量Ｎは０〜３０質量％程度、キャリアガス流量Ｑｇは０．０１〜０．３Ｎｍ3／分・溶銑トン程度である。前記含油スラッジは、吸水性を有しかつ含油スラッジと混合したときに発熱する物質（ＣａＯ含有化合物など）と予め混合した後、溶銑に加えるのが望ましい。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明者らは、不完全燃焼に大きな影響を与える因子として、湯面から含油スラッジ供給口までの距離Ｈ、溶銑温度Ｔ、含油スラッジの供給速度Ｑs、含油スラッジ中の油の含有量Ｎ、及び含油スラッジを輸送するためのキャリアガスの流量Ｑｇに着目した。
【０００９】
含油スラッジの供給口までの距離Ｈに着目した理由は、前記距離Ｈが高い程、供給口から放出された含油スラッジが溶銑に到達するまでの時間（滞留時間）を長くできるためである。すなわち、滞留時間内に含油スラッジを十分に加熱でき、含油スラッジの油の燃焼を助けることができる。溶銑温度Ｔに着目した理由は、溶銑温度Ｔが高い程、油の燃焼反応を加速でき、不完全燃焼を防止できるためである。含油スラッジの供給速度Ｑs及び油含有量Ｎに着目したのは、供給速度が遅い程、また油の含有量が少ない程、溶銑に供給される油の量を低減でき、不完全燃焼を防止できるからである。キャリアガスの流量Ｑｇに着目したのは、Ｑｇが遅い程含油スラッジの滞留時間を長くでき、含油スラッジを十分に加熱できるからである。
【００１０】
すなわち距離Ｈ及び溶銑温度Ｔについては、数値が大きいほど不完全燃焼を防止でき、含油スラッジの供給速度Ｑs、含油スラッジ中の油の含有量Ｎ、及びキャリアガスの流量Ｑｇについては、反対に数値が小さいほど不完全燃焼を防止できると考えられる。そして種々検討を重ねた結果、下記式（１）［または、この式（１）を変形した下記式（１ａ）］を満たす条件で操業すると不完全燃焼を確実に防止できることを見出し、本発明を完成した。すなわち従来は、Ｈ、Ｔ、Ｑｓ、Ｎ、Ｑｇを関連付けていないため不完全燃焼を防止できなかったのに対し、本発明ではＨ、Ｔ、Ｑｓ、Ｎ、Ｑｇを特定の関係で関連付けたため不完全燃焼を確実に防止できるのである。
【００１１】
Ｈ＋５×Ｔ−４００×Ｑｓ×Ｎ−１００００×Ｑｇ≧６５００  …（１）
Ｈ≧６５００−５×Ｔ＋４００×Ｑｓ×Ｎ＋１００００×Ｑｇ  …（１ａ）
［式中、Ｈは溶銑湯面から含油スラッジ供給口までの距離（ｍｍ）を示し、Ｔは溶銑の温度（℃）を示し、Ｑｓは含油スラッジの供給速度（ｋｇ／分・溶銑トン）を示し、Ｎは含油スラッジ中の油の含有量（質量％）を示し、Ｑｇは含油スラッジを輸送するためのキャリアガスの流量（Ｎｍ3／分・溶銑トン）を示す］
上記式（１）又は（１ａ）を満たす条件で操業するためには、各パラメーターを適当な範囲で制御すればよい。例えば、制御が容易なパラメータ（湯面から含油スラッジ供給口までの距離Ｈ、キャリアガスの流量Ｑｇなど）を適切な範囲に調整することにより、簡便に上記式（１）又は（１ａ）を満たす条件で操業できる。
【００１２】
距離Ｈを調整する場合、上記式（１ａ）が利用できる。すなわち、供給する含油スラッジ中の油含有量Ｎと溶銑の温度Ｔを測定し、含油スラッジの供給速度Ｑｓ及びキャリアガスの流量Ｑｇを設定すれば、含油スラッジの供給口の距離は上記式（１）によって簡単に設定できる。
【００１３】
湯面から含油スラッジ供給口までの距離Ｈは、例えば、１００ｍｍ以上、好ましくは２００ｍｍ以上、さらに好ましくは３００ｍｍ以上である。なお距離Ｈが大きすぎると、溶銑予備処理効果（脱リン効果など）が低下する虞がある。そのため供給口の距離Ｈは、例えば、３０００ｍｍ以下程度、好ましくは２５００ｍｍ以下程度、さらに好ましくは２０００ｍｍ以下程度である。
【００１４】
キャリアガスの流量Ｑｇを調整する場合、前記式（１）を変形した下記式（１ｂ）が利用できる。すなわち、供給する含油スラッジ中の油含有量Ｎと溶銑の温度Ｔを測定し、湯面から含油スラッジ供給口までの距離Ｈ及び含油スラッジの供給速度Ｑｓを設定すれば、キャリアガスの流量Ｑｇは下記式（１ｂ）によって簡単に設定できる。
【００１５】
Ｑｇ≦−０．６５＋０．０００１×Ｈ＋０．０００５×Ｔ−０．０４×Ｑｓ×Ｎ  …（１ｂ）
［式中、Ｑｇ、Ｈ、Ｔ、Ｑｓ及びＮは前記に同じ］
キャリアガスの流量Ｑｇは、例えば、０．５Ｎｍ3／分・溶銑トン以下、好ましくは０．４Ｎｍ3／分・溶銑トン以下、さらに好ましくは０．３Ｎｍ3／分・溶銑トン以下である。なおキャリアガスの流量Ｑｇが小さ過ぎると、溶銑予備処理（脱リン処理など）に要する時間が長くなる虞がある。またスラッジの供給速度Ｑｓが低下してしまう虞もある。そのためキャリアガスの流量Ｑｇは、例えば、０．００１Ｎｍ3／分・溶銑トン以上、好ましくは０．００５Ｎｍ3／分・溶銑トン以上、さらに好ましくは０．０１Ｎｍ3／分・溶銑トン以上である。
【００１６】
距離Ｈ、及びキャリアガスの流量Ｑｓ以外のパラメーター（溶銑温度Ｔ、含油スラッジの供給速度Ｑｓ、含油スラッジ中の油の含有量Ｎなど）は、通常、下記の範囲内である。
【００１７】
（１）溶銑温度Ｔ
溶銑温度Ｔは、例えば、１２００〜１５５０℃程度、好ましくは１２３０〜１５２０℃程度、さらに好ましくは１２５０〜１５００℃程度である。
【００１８】
（２）含油スラッジの供給速度Ｑｓ
含油スラッジの供給速度Ｑｓは、例えば、０．００５〜４ｋｇ／分・溶銑トン程度、好ましくは０．０１〜３．５ｋｇ／分・溶銑トン程度、さらに好ましくは０．０２〜３ｋｇ／分・溶銑トン程度である。なお、本発明では特定の条件下で操業するため、含油スラッジの供給速度が大きくても不完全燃焼を防止できる。そのため含油スラッジの供給速度は、例えば、１ｋｇ／分・溶銑トン程度以上、好ましくは３ｋｇ／分・溶銑トン以上、さらに好ましくは５ｋｇ／分・溶銑トン以上であってもよい。
【００１９】
（３）含油スラッジ中の油の含有量Ｎ
油の含有量Ｎは、例えば、０．１〜３０質量％程度、好ましくは０．１〜２０質量％程度、さらに好ましくは０．１〜１０質量％程度である。なお、本発明では、特定の条件下で操業するため、油の含有量が高くても不完全燃焼を防止できる。そのため油の含有量は、例えば、１質量％以上、好ましくは５質量％以上、さらに好ましくは１０質量％以上であってもよい。
【００２０】
前記溶銑予備処理方法において、気体酸素、固体酸素（鉄鉱石、鉄くずなどの酸化鉄を含む固体成分など）などの酸素の供給方法は特に限定されず、気体酸素及び固体酸素の両方を供給してもよく、片方だけを供給してもよい。本発明は固体酸素だけを供給する方法に有利に適用できる。固体酸素だけを供給する場合、気体酸素を供給する場合に比べて不完全燃焼の防止が困難であるにも拘わらず、本発明によれば特定の条件下で操業するため、固体酸素だけを供給しても不完全燃焼を防止できる。
【００２１】
本発明で使用する含油スラッジの由来は特に制限されず、鉄鋼製品の製造工程［連続鋳造工程、分塊工程、圧延工程（熱間圧延工程など）］で発生する種々の含油スラッジが使用できる。
【００２２】
含油スラッジの水の含有量は、例えば、１〜６０質量％程度、好ましくは３〜５０質量％程度、さらに好ましくは５〜４０質量％程度である。
【００２３】
含油スラッジにおいて、水及び油以外の残部は実質的に鉄分（鉄、酸化鉄など）である。鉄分の含有量（Ｔ．Ｆｅ）は、通常、１０〜９９質量％程度、好ましくは２０〜９０質量％程度、さらに好ましくは２５〜８０質量％程度である。また、水及び油以外の残部（鉄分など）のうち酸化鉄の割合は、通常、１０質量％以上、好ましくは２０質量％以上、さらに好ましくは３０質量％以上である。
【００２４】
なお、前記含油スラッジは乾燥が困難であるため、水や油の含有量が高い場合が多く、気流などによる粉体輸送性が必ずしも高くなく、溶銑への供給がスムーズに行えない場合がある。そのため、吸水性及び／又は吸油性の物質と含油スラッジとを混合して、輸送性を高めてもよい（以下、この混合物を含油スラッジ混合物と称する場合がある）。好ましくは、吸水性を有しかつ含油スラッジと混合した場合に発熱する物質が使用できる。吸水性発熱物質を使用すると、発熱により水分の一部を蒸発脱水でき有利である。
【００２５】
吸水性発熱物質には、焼石灰、生石灰、軽焼ドロマイトなどのＣａＯ含有化合物が含まれる。ＣａＯ含有化合物を用いると、水和反応によって水分を吸収できるだけでなく、水和によって生成した微細なＣａ（ＯＨ）2に油も吸着できる。
【００２６】
前記吸水性物質の使用量は、含油スラッジ中の水１００質量部に対して、例えば、１０〜３００質量部程度、好ましくは３０〜２００質量部程度、さらに好ましくは５０〜１５０質量部程度である。
【００２７】
また、前記含油スラッジ（又は含油スラッジ混合物）は、溶銑副原料と共に、脱リン剤や脱珪剤として溶銑に供給してもよい。前記溶銑副原料には、固体酸素（鉄鉱石、ダスト、焼結鉱、ミルスケール、転炉滓など）、カルシウム成分（生石灰、消石灰、炭酸石灰、ドロマイトなど）、造滓剤（ほたる石など）などが含まれる。脱リン剤として使用する場合、カルシウム成分の割合を比較的多くし（例えば、含油スラッジ１００重量部に対して、カルシウム成分３０〜２００重量部程度）、脱珪剤として使用する場合、カルシウム成分の割合を比較的少なくする（例えば、含油スラッジ１００重量部に対して、カルシウム成分０〜１００重量部程度）。
【００２８】
前記含油スラッジ（又は含油スラッジ混合物）や副原料などを溶銑に供給するキャリアガスの種類は、溶銑予備処理に悪影響を与えないガスである限り特に限定されず、例えば、窒素、ヘリウム、アルゴンなどの不活性ガスが使用できる。
【００２９】
【実施例】
以下、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明はもとより下記実施例によって制限を受けるものではなく、前・後記の趣旨に適合し得る範囲で適当に変更を加えて実施することも勿論可能であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に包含される。
【００３０】
実施例１（脱リン処理）
含油スラッジと生石灰とを表１に示す割合で混合し、スラッジ混合物を調製した。結果を組成と共に表１に示す。
【００３１】
【表１】
0003684335.tif 000002
【００３２】
２７０ｔ混銑車中の溶銑（リン含有量＝０．１００質量％、珪素含有量＝０．２０質量％）に対して、前記スラッジ混合物１〜４を副原料（鉄鉱石、生石灰、蛍石、転炉滓）と共に脱リン剤として供給した。前記脱リン剤は、キャリアガス（Ｎ2ガス）を用いて気流によって輸送し、インジェクションランスから混銑車内の溶銑へ供給した。表２に示す範囲で、スラッジ混合物及び副原料の供給速度（及び供給量）、キャリアガスの供給速度、気体酸素の供給速度（及び供給量）、溶銑温度、溶銑の湯面からインジェクションランス出口までの距離を変化させた（実験例１〜１０）。
【００３３】
【表２】
0003684335.tif 000003
【００３４】
表２に示す操作において、含油スラッジ供給口の距離Ｈ、溶銑温度Ｔ、含油スラッジの供給速度Ｑｓ、含油スラッジ中の油の含有量Ｎ、及びキャリアガスの流量Ｑｇを前記式（１ａ）に従って整理すると共に、発煙の大小を目視にて観察した。さらに溶銑予備処理後の溶銑中のリン含有量及び珪素含有量を測定した。
【００３５】
なお含油スラッジの供給速度Ｑｓを求めるに当たり、本実施例ではスラッジではなくスラッジ混合物を供給しているため、スラッジの供給速度Ｑｓは、下記式に従って求めた。
【００３６】
Ｑｓ＝Ｑｓmix×Ｒ／１００
（式中、Ｑｓmixはスラッジ混合物の供給速度（ｋｇ／分・溶銑トン）を示す。Ｒはスラッジ混合物１００質量部を得るために用いたスラッジの質量を示す）
結果を表３及び図１に示す。なお、図１には前記実験例１〜１０と同様にして条件を変化させた他の実験結果も合わせて示した。
【００３７】
【表３】
0003684335.tif 000004
【００３８】
図１及び表３から明らかなように、式（１ａ）の条件を満たす場合、発煙が少なく不完全燃焼を防止できる。また前記条件で効率良く脱リンできる。なお実験例１及び２は従来の一般的な方法であるが、この方法では式（１ａ）の条件を満たさず、不完全燃焼を防止できない。
【００３９】
実施例２（脱珪処理）
２７０ｔ混銑車中の溶銑（リン含有量＝０．１００質量％、珪素含有量＝０．４０質量％）に対して、前記スラッジ混合物１〜４を副原料（鉄鉱石、生石灰、蛍石、転炉滓）と共に脱珪剤として供給した。前記脱珪剤は、キャリアガス（Ｎ2ガス）を用いて気流によって輸送し、インジェクションランスから混銑車内の溶銑へ供給した。表４に示す範囲で、スラッジ混合物及び副原料の供給速度（及び供給量）、キャリアガスの供給速度、気体酸素の供給速度（及び供給量）、溶銑温度、溶銑の湯面からインジェクションランス出口までの距離を変化させた（実験例１１〜２０）。
【００４０】
【表４】
0003684335.tif 000005
【００４１】
表４に示す操作において、距離Ｈ、溶銑温度Ｔ、含油スラッジの供給速度Ｑｓ、含油スラッジ中の油の含有量Ｎ、及びキャリアガスの流量Ｑｇを前記式（１ａ）に従って整理すると共に、発煙の大小を目視にて観察した。さらに溶銑予備処理後の溶銑中のリン含有量及び珪素含有量を測定した。
【００４２】
結果を表５及び図２に示す。なお、図２には前記実験例１１〜２０と同様にして条件を変化させた他の実験結果も合わせて示した。
【００４３】
【表５】
0003684335.tif 000006
【００４４】
図２及び表５から明らかなように、式（１ａ）の条件を満たす場合、発煙が少なく不完全燃焼を防止できる。また前記条件で効率良く脱珪できる。なお実験例１１及び１２は従来の一般的な方法であるが、この方法では式（１ａ）の条件を満たさず、不完全燃焼を防止できない。
【００４５】
【発明の効果】
本発明によれば、含油スラッジの供給口の距離Ｈ、溶銑温度Ｔ、含油スラッジの供給速度Ｑｓ、含油スラッジ中の油の含有量Ｎ及びキャリアガスの流量Ｑｇが特定の条件を満たすように操業しているため、溶銑予備処理で含油スラッジを処理しても不完全燃焼を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  図１は実施例１における式（１ａ）の関係を示すグラフである。
【図２】  図２は実施例２における式（１ａ）の関係を示すグラフである。
【図１】
0003684335.tif 000007
【図２】
0003684335.tif 000008