(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶銑予備処理工程でＳｉ濃度が０．２重量％以下の脱珪溶銑中にＣａＯを主成分としたフラックス、酸化鉄およびＺｎを０．１〜７０重量％含有するＺｎ含有精錬ダスト、または前記フラックスおよび前記Ｚｎ含有精錬ダストを吹込み、Ｚｎ含有精錬ダストの供給速度を１０〜６００Ｋｇ／分まで調節し、吹込用不活性ガス流量を５〜３０Ｎｍ3／分まで変化させることにより溶銑の攪拌力を調整し、さらに処理時間を調節することによって、発生する精錬ダスト中のＺｎ濃度および溶鉄中のＺｎ濃度を制御して溶銑予備脱りん脱硫処理を行った後、転炉でＺｎ含有物質より供給されるＺｎ濃度、上底吹き攪拌力および吹錬時間による転炉吹錬方法を調節することにより溶鉄中のＺｎ濃度を制御して転炉吹錬を行い、製鋼工程中に発生する精錬ダストおよび溶鉄中のＺｎ濃度を制御することを特徴とするＺｎ含有物質を用いる製鋼工程でのダストおよび溶鉄中のＺｎ濃度の制御方法。
【請求項２】
請求項１記載のＺｎ含有物質を用いる製鋼工程での精錬ダストおよび溶鉄中のＺｎ濃度の制御方法において、回収したＺｎ含有精錬ダストを再び製鋼工程に利用することを特徴とするＺｎ含有物質を用いる製鋼工程での精錬ダストおよび溶鉄中のＺｎ濃度の制御方法。
【請求項３】
請求項１記載のＺｎ含有物質を用いる製鋼工程での精錬ダストおよび溶鉄中のＺｎ濃度の制御方法において、溶鉄中に残留するＺｎ濃度および回収する精錬ダスト中のＺｎ濃度が所定量となるようにＺｎ含有物質の供給速度あるいは装入量を調節することを特徴とするＺｎ含有物質を用いる製鋼工程での精錬ダストおよび溶鉄中のＺｎ濃度の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、Ｓｉ濃度が０．２重量％以下の脱珪溶銑中に、ＣａＯを主成分としたフラックス、Ｚｎ含有精錬ダスト、さらには酸化鉄を吹込んで溶銑脱りん脱硫処理を行い、続いてこのような溶銑を用いてＺｎ含有物質としての冷鉄源と共に転炉吹錬を行う製鋼工程での精錬ダストおよび溶鉄中のＺｎ濃度の制御方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、Ｚｎ含有廃棄物からＺｎを回収する方法としては、例えば、特開昭５８−１４４４３７号に開示されている、「ダスト中の亜鉛の回収方法」のように、高温の溶融体が貯えられた浴中にＺｎ含有ダストを酸素および／または空気と共に、さらに必要に応じて炭素材と共に吹込み、ダスト中の鉄酸化物を溶融体中で還元させるとともに、ダスト中の酸化Ｚｎを還元・蒸気化し、蒸気化したＺｎを排ガスと共に吸引し水中で冷却・凝縮させて、酸化亜鉛として回収する方法や、特公平２−８００２号に開示されている「Ｚｎ含有ダストの亜鉛分の回収方法」のように、密閉容器に収容した溶鉄中にランスを用いてＺｎ含有ダストを吹込んで、ダストが含有している酸化亜鉛を溶鉄中のＣ、Ｓｉにより還元しＺｎ蒸気として分離させ、これを集塵機により捕集して濃縮化し回収する方法がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来のＺｎ回収方法は、ＺｎをＺｎ蒸気あるいはＺｎ酸化物として捕捉回収するのみで、精錬ダストおよび溶鉄中のＺｎ濃度を調節することができないために、回収する精錬ダストおよび溶鉄中のＺｎ濃度を目標濃度まで達成させるのに必要なＺｎ含有ダスト量を決定づけるという制御ができないという問題があった。
【０００４】
そこで、本発明の目的は、大幅な設備投資を必要としないでＺｎ含有精錬ダストの有効利用とＺｎ資源のリサイクルを図り、精錬ダストおよび溶鉄中のＺｎ濃度の調節と、回収する精錬ダストおよび溶鉄中のＺｎ濃度を目標濃度まで達成させるのに要するＺｎ含有ダスト量を決定することができる、Ｚｎ含有物質を用いる製鋼工程での精錬ダストおよび溶鉄中のＺｎ濃度の制御方法を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に示した本発明は、溶銑予備処理工程でＳｉ濃度が０．２重量％以下の脱珪溶銑中にＣａＯを主成分としたフラックス、酸化鉄およびＺｎを０．１〜７０重量％含有するＺｎ含有精錬ダスト、または前記フラックスおよび前記Ｚｎ含有精錬ダストを吹込み、Ｚｎ含有精錬ダストの供給速度を１０〜６００Ｋｇ／分まで調節し、吹込用不活性ガス流量を５〜３０Ｎｍ3／分まで変化させることにより溶銑の攪拌力を調整し、さらに処理時間を調節することによって、発生する精錬ダスト中のＺｎ濃度および溶鉄中のＺｎ濃度を制御して溶銑予備脱りん脱硫処理を行った後、転炉でＺｎ含有物質より供給されるＺｎ濃度、上底吹き攪拌力および吹錬時間による転炉吹錬方法を調節することにより溶鉄中のＺｎ濃度を制御して転炉吹錬を行い、製鋼工程中に発生する精錬ダストおよび溶鉄中のＺｎ濃度を制御することを特徴としている。
【０００６】
更に、請求項２に示した本発明は、請求項１記載のＺｎ含有物質を用いる製鋼工程での精錬ダストおよび溶鉄中のＺｎ濃度の制御方法において、回収したＺｎ含有精錬ダストを再び製鋼工程に利用することを特徴としている。
【０００７】
更に、請求項３に示した本発明は、請求項１記載のＺｎ含有物質を用いる製鋼工程での精錬ダストおよび溶鉄中のＺｎ濃度の制御方法において、溶鉄中に残留するＺｎ濃度および回収する精錬ダスト中のＺｎ濃度が所定量となるようにＺｎ含有物質の供給速度あるいは装入量を調節することを特徴としている。
【０００９】
【作用】
請求項１に示した本発明によれば、製鋼工程中の溶銑予備処理工程で１０〜６００Ｋｇ／分までの間調節するＺｎ含有精錬ダストの供給速度と、吹込用不活性ガス流量を５〜３０Ｎｍ3／分まで変化させることにより調節する溶銑の攪拌力、および処理時間の溶銑予備処理吹錬方法を調節して精錬ダストおよび溶鉄中のＺｎ濃度を制御する予備処理工程後に、転炉で供給Ｚｎ濃度、上底吹き攪拌力および吹錬時間を調節する転炉吹錬方法の調節により溶鉄中のＺｎ濃度を制御するので、予め溶銑予備処理工程で溶銑予備処理吹錬方法を調節し精錬ダストおよび溶鉄中のＺｎ濃度を制御しておき、転炉で更に転炉吹錬方法を調節し溶鉄中のＺｎ濃度を制御することにより、製鋼工程トータルでより精度良く効率的に精錬ダストおよび溶鉄中のＺｎ濃度を制御することができる。
【００１０】
請求項２に示した本発明によれば、回収したＺｎ含有精錬ダストを再度製鋼工程に利用するので、Ｚｎ資源のリサイクルが可能になる。
【００１１】
請求項３に示した本発明によれば、精錬ダストおよび溶鉄中のＺｎ濃度が所定量になるようＺｎ含有物質の供給速度あるいは装入量を調節することにより、鋼材の品質を確保するための溶鋼中のＺｎ濃度を制御することが可能になる。
【００１２】
請求項４に示した本発明によれば、高効率プロセスとしてのＺｎ分の分離回収を行うので、Ｚｎ分を効率良く濃縮回収してＺｎ資源の高効率なリサイクルが可能になる。
【００１３】
【実施例】
以下、本発明の実施例を図に基づいて説明する。
図１は本発明の一実施例に係る製鋼工程の構成図である。
【００１４】
図１に示す製鋼工程（予備処理工程相当）では、高炉よりトーピードカー２に収容された脱珪溶銑１に、粉体吹込みランス３を用いて脱りん剤（ＣａＯ、ＦｅtＯ、および／またはＺｎ含有物質、および必要に応じてＣａＦ2、ＣａＣｌ2の混合物）を吹込み溶銑脱りん脱硫を実施する。同時に、酸素ガス吹付けランス４を用いて酸素をトーピード内に供給することも行われる。トーピードカー２内から発生するＺｎを含むダストは、集塵フード５と集塵ダクト６を介して集塵機７で吸引されて、Ｚｎ含有精錬ダストとして効率良く回収される。
【００１５】
こうして回収したＺｎ含有精錬ダストを再度脱りん剤に利用することにより、更に濃縮して高効率なＺｎ資源回収を行うことが可能になる。
【００１６】
溶銑中のＺｎ濃度変化は次の（１）式の関係が成り立つ。
【００１７】
（溶銑中のＺｎ濃度変化）＝（供給Ｚｎ速度）−（蒸発Ｚｎ速度）…（１）
従って、溶銑予備処理中の脱珪溶銑１中の残留Ｚｎ濃度は以下の条件で決定される。
【００１８】
（１）粉体吹込みランス３から吹込むＺｎ含有物質の供給速度（１０〜６００Ｋｇ／分）が大なら、供給するＺｎ量が大であるから、残留Ｚｎ濃度は当然大きくなる。
【００１９】
（２）溶銑１の攪拌力を調節するためにランス４等を利用して吹込む、吹込み不活性ガス流量（５〜３０Ｎｍ3／分）が小なら、溶銑１の攪拌力が小さい場合なので蒸発速度が小さくなり、Ｚｎ残留濃度は大きい。
【００２０】
（３）トーピードカー２内の処理工程の処理時間が長い場合は、（１）によるＺｎ含有物質の供給が大となるので、残留Ｚｎ濃度は大きくなる。
（１）式中、溶銑１への（供給Ｚｎ速度）はＺｎ含有物質の吹込み速度に依存し、精錬ダストとして蒸発する（蒸発Ｚｎ速度）は攪拌力に依存する度合いが強いので、溶銑中のＺｎ濃度と精錬ダスト中のＺｎ濃度は、（１）のＺｎ含有物質の供給速度、（２）の溶銑１の攪拌力、（３）の処理時間、の吹錬方法を調節することによって定量的に制御することができる。
【００２１】
また、溶銑予備処理後の溶銑１は、トーピードカー２によって運搬される。この溶銑１は溶銑鍋８を経て、Ｚｎ含有物質９と共に転炉１０に装入される。この転炉１０において、吹錬中発生するＺｎ含有精錬ダストは、転炉集塵フード１１と転炉ＯＧ装置１２を介して回収される。そして、吹錬終了後、溶鋼１３は溶鋼鍋１４に収容される。この回収したＺｎ含有精錬ダストを再度転炉内に装入することによりさらに高効率にＺｎ資源回収を行うことができる。
【００２２】
この転炉吹錬中の溶鉄中の残留Ｚｎ濃度は以下の条件で決定される。
【００２３】
（１）転炉１９内に装入される溶銑およびＺｎ含有物質から供給されるＺｎ量が多いほど、同一吹錬条件下での同一時間における溶鉄中Ｚｎ濃度は大きくなる。
【００２４】
（２）転炉１０内溶鉄へ上吹き酸素料および底吹不活性あるいは酸素ガスにより与えられる撹拌力が大なら、溶鉄からＺｎが蒸発する速度が大きくなり、溶鉄中に残留するＺｎ濃度は小さくなる。
【００２５】
つぎに実際に行った実施条件による各実施例について説明する。
【００２６】
実施例１では、図１のような予備処理工程において、実施条件として下の表１に示すように、
【００２７】
【表１】
0003692163.tif 000002
【００２８】
図２は図１に示す予備処理工程において、表１に示す条件で溶銑予備処理を行った結果を示したものであり、Ｚｎ含有物質の供給速度と処理時間に対する溶銑中のＺｎ濃度の変化を示す図である。
【００２９】
処理中に数回溶銑のサンプリングを行い、溶銑中の成分を分析し、図中にプロットした。試験Ｎｏ．１を表す実線グラフは、Ｚｎ含有物質の吹込み速度が大なので溶銑中のＺｎ濃度も大となる様子を示している。
【００３０】
試験Ｎｏ．２を表す点線グラフは、試験Ｎｏ．１の場合よりＺｎ含有物質の吹込み速度が小さいので、その分、溶銑中のＺｎ濃度も小となる様子を示している。一方、試験Ｎｏ．３のケースではＺｎ含有物質を使用していないので、一点鎖線グラフで示すようにＺｎ濃度は徐々に減少する。これらのことから、特にＺｎ含有物質の吹込み量調節により効果的に残留Ｚｎ濃度を制御できるが、総合的にはＺｎ含有物質の吹込み速度と処理時間の調節によって、溶銑中のＺｎ濃度および精練ダスト中のＺｎ濃度の制御が可能である。
【００３１】
図３は処理時間に対する溶銑中のリン濃度の変化を示す図である。
【００３２】
図３は図１に示した予備処理工程で表１に示した条件により処理を実施した場合の脱りん効果を示したものであり、Ｚｎ含有物質を使用する試験Ｎｏ．１の場合は実線グラフで示すように、従来の酸化鉄による脱りん処理に近い、りん［Ｐ］濃度となり十分な脱りん効果が認められる。
【００３３】
次に、実施例２では、図１に示すような予備処理工程において、実施条件として表２に示すように、
【００３４】
【表２】
0003692163.tif 000003
【００３５】
図４は予備処理工程における攪拌力に対する溶銑中のＺｎ濃度の変化を示す図であり、表２に示す条件で処理を実施した場合の、攪拌力の変化に対する溶銑中のＺｎ濃度の変化をグラフで示したものである。試験Ｎｏ．４を表す実線グラフは攪拌力が小さい、つまり吹込用不活性ガス流量が小さく溶銑中の残留Ｚｎ濃度が大きいことを示している。
【００３６】
試験Ｎｏ．５を表す点線グラフは、試験Ｎｏ．４より攪拌力が１．５倍と大きくなるので、その分蒸発Ｚｎ分が増加して溶銑中の残留Ｚｎ濃度が小さくなることを示している。
【００３７】
試験Ｎｏ．６を表す一点鎖線グラフは、試験Ｎｏ．４より攪拌力が２倍と大きくなり、更に蒸発Ｚｎ分が増加して溶銑中の残留Ｚｎ濃度が小さくなる様子を示している。
【００３８】
これらより、攪拌力の増大によって蒸発Ｚｎ分が増加する様子が見てとれ、蒸発Ｚｎ分によって決まる精練ダスト中のＺｎ濃度は攪拌力により効果的に制御できる。つまり、総合的には攪拌力を制御できる吹込み用不活性ガス流量を調節することによって、溶銑中の残留Ｚｎ濃度および精錬ダスト中のＺｎ濃度を制御することが可能であることがわかる。
【００３９】
次に、こうしてＺｎ濃度制御によりＺｎ含有度が既知となった予備処理工程の溶銑を、次段の転炉吹錬に用いて溶鉄中のＺｎ濃度を所定値に、製鋼工程トータルとして制御する。
【００４０】
一般的に、Ｚｎ含有物質を転炉に装入すると、Ｚｎ含有物質のＺｎ分が一旦溶銑中に溶解し転炉吹錬により１６００℃以上にまで昇温される。金属Ｚｎの沸点は９００℃であるから溶銑中のＺｎ分は連続的にＺｎ蒸気として蒸発し、転炉吹錬時間が経過するにつれて溶銑中のＺｎ濃度も連続的に減少して行き、転炉吹錬の停止時点の溶銑中のＺｎ濃度は変化する。
【００４１】
転炉での溶銑中のＺｎ分の蒸発速度は、転炉内の溶銑中に溶解させたＺｎ濃度と転炉内攪拌速度に依存し、転炉口から捕捉回収される蒸発Ｚｎ分はほぼ全量が精錬ダスト中に回収される。但し、転炉吹錬では、トーピードカー２のようにＺｎ含有物質の吹込み速度を調節できる処理とは異なり、容器内にスクラップ、Ｚｎ含有物質等を投入しておきそこへ溶銑を流し込み、上方から高速で純酸素を吹き付ける処理なので、ダストの発生量はトーピードカー型溶銑予備処理時の１０倍位と多くなり、精錬ダスト中のＺｎ回収効率は良くないので、単に精錬ダストとしてＺｎ資源の濃縮回収率だけなら、転炉よりトーピードカー２による処理の方が高効率である。
【００４２】
また、転炉吹錬にあたっては、製鋼工程トータルで目標とする溶銑中のＺｎ濃度と精錬ダスト中のＺｎ濃度の所定値の如何によって、Ｚｎ含有物質の装入量を所定量装入する場合と、転炉にはＺｎ含有物質を新たに装入しないで吹錬を行う場合とがある。
【００４３】
次に、実際に行った実施条件による転炉吹錬について説明する。
【００４４】
実施例３として、ＣＯ2ガスの底吹き設備を有する２５０トン上底吹き転炉において、下記の表３に示すように、溶銑としては表１の試験Ｎｏ．１の溶銑を用いて、さらにＺｎ含有物質としてＺｎ濃度が既知で且つそれぞれ異なるＺｎ含有スクラップ（各、試験Ｎｏ．７，８，９，１０毎）をその他のスクラップ等と装入し転炉吹錬を実施した。溶銑への攪拌については、上吹き送酸速度、メインランス高さ、底吹き攪拌力が一定の条件である。
【００４５】
【表３】
0003692163.tif 000004
図５は転炉での吹錬時間に対する溶銑中のＺｎ濃度の変化を示す図であり、表３の条件で吹錬を行った場合の吹錬時間と、溶銑中のＺｎ濃度の変化を示したグラフである。溶銑中のＺｎ濃度は吹錬の進行に従い減少するが、同一の吹錬時間における溶銑中の残留Ｚｎ濃度は転炉に装入するＺｎ含有物質中のＺｎ量に依存するので、Ｚｎ含有物質より転炉へ供給するＺｎ量および吹錬時間を調節すれば、溶銑中のＺｎ濃度を精度良く調整できる。
【００４６】
また、この場合の蒸発Ｚｎ分はほぼ全量が精錬ダスト中に濃化するので、精錬ダスト中のＺｎ濃度も調整可能である。
【００４７】
次に実施例４として、同じＣＯ2ガスの底吹き設備を有する２５０トン上底吹き転炉において、下記の表４に示すように、溶銑としては表１の試験Ｎｏ．１の溶銑を用いて、さらにＺｎ含有物質としてＺｎ量が既知で同一濃度（４６％）のＺｎ含有スクラップを各々同量（３０トン）転炉に装入し、それぞれ試験Ｎｏ．１１〜Ｎｏ．１３で溶銑の攪拌力を変えて吹錬を実施した。
【００４８】
【表４】
0003692163.tif 000005
図６は転炉での攪拌力に対する溶銑中のＺｎ濃度の変化を示す図であり、表４の条件で吹錬を行った場合の溶鉄への攪拌力を変えた時の吹錬時間に対する溶銑中のＺｎ濃度の変化をグラフで示したものである。同一処理時間における溶銑中の残留Ｚｎ濃度は試験Ｎｏ．１３，Ｎｏ．１２，Ｎｏ．１１の順に攪拌力が大きくなるにつれ大きくなる。
【００４９】
従って、溶銑に与える攪拌力を調節して溶銑中のＺｎ濃度を精度良く調整できる。また、この時の蒸発Ｚｎ分による精錬ダスト中のＺｎ濃度も調整することができる。
【００５０】
このように、本発明では、トーピードカー等による予備処理工程および転炉吹錬における、Ｚｎ含有物質の供給速度あるいは装入量、攪拌力および処理時間を効率的に調節することによって、製鋼工程トータルとしての溶銑中のＺｎ濃度および精錬ダスト中のＺｎ濃度を、予備処理工程又は転炉吹錬で単独制御する場合に比較して、より精度良く制御することが可能になった。
【００５１】
また、予備処理工程と転炉吹錬のそれぞれの特性を効率良く生かして、Ｚｎ資源リサクルの観点より回収した精錬ダストを再利用するために、目的とするＺｎ濃度まで精錬ダストのＺｎ濃度を濃縮するに要する、Ｚｎ含有物質の供給速度、装入量等も精度良く決定して製鋼工程トータルとしてより効果的に制御することが可能になった。
【００５２】
【発明の効果】
以上、説明したように、請求項１に示した本発明によれば、製鋼工程中の溶銑予備処理工程で１０〜６００Ｋｇ／分までの間調節するＺｎ含有精錬ダストの供給速度と、吹込み用不活性ガス流量を５〜３０Ｎｍ3／分まで変化させることにより調節する溶銑の攪拌力、および処理時間によって実行する溶銑予備処理吹錬方法を調節し精錬ダストおよび溶銑中のＺｎ濃度を制御して脱りん脱硫処理後、転炉で供給Ｚｎ濃度、上底吹き攪拌力および吹錬時間の転炉吹錬方法を調節して溶鉄中のＺｎ濃度を制御するので、従来は投棄していたＺｎ含有精錬ダストを脱りん剤として有効利用してコストを低減できる共に、製鋼工程トータルで精錬ダストおよび溶鉄中のＺｎ濃度を精度良く制御できるという効果がある。
【００５３】
更に、請求項２に示した本発明によれば、回収したＺｎ含有精錬ダストを再度製鋼工程に利用するので、Ｚｎ資源のリサイクルを可能にする効果がある。
【００５４】
更に、請求項３に示した本発明によれば、溶銑中に残留するＺｎ濃度および発生する精錬ダスト中のＺｎ濃度が所定値となるようＺｎ含有物質の供給速度あるいは装入量を調節するので、大幅な設備投資によらずに既存の吹込み設備を利用して効率的にＺｎ濃度を制御し、精錬ダストおよび溶鉄中のＺｎ濃度を目標濃度まで達成させるに必要なＺｎ含有ダスト量を精度良く決定づけられるという効果がある。
【００５５】
更に、請求項４に示した本発明によれば、Ｚｎ分回収用の高効率プロセスとしてＺｎ分を高効率に分離回収するので、製鋼工程としてより高効率にＺｎ精錬ダストが回収でき、より効率的にＺｎ資源のリサイクルを図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例に係る製鋼工程の構成図である。
【図２】図１に示す予備処理工程におけるＺｎ含有物質供給速度に対する溶銑中のＺｎ濃度の変化を示す図である。
【図３】図１に示す予備処理工程における溶銑中りん濃度の変化を示す図である。
【図４】図１に示す予備処理工程における攪拌力に対する溶銑中のＺｎ濃度の変化を示す図である。
【図５】転炉での吹錬時間に対する溶鉄中のＺｎ濃度の変化を示す図である。
【図６】転炉での攪拌力に対する溶鉄中のＺｎ濃度の変化を示す図である。
【符号の説明】
１ 脱珪溶銑
２ トーピードカー
３ 粉体吹込みランス
４ 酸素ガス吹付けランス
５ 集塵フード
６ 集塵ダクト
７ 集塵機
８ 溶銑鍋
９ Ｚｎ含有物質
１０ 転炉
１１ 転炉集塵フード
１２ 転炉ＯＧ装置
１３ 溶鋼
１４ 溶鋼鍋
【図１】
0003692163.tif 000006
【図２】
0003692163.tif 000007
【図３】
0003692163.tif 000008
【図４】
0003692163.tif 000009
【図５】
0003692163.tif 000010
【図６】
0003692163.tif 000011