(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
製鋼スラグまたは製鋼スラグおよび鉄含有物質を処理する方法において、
液状の製鋼スラグないしは鉄含有物質に、スラグ塩基度ＣａＯ／ＳｉＯ2を１．２から１．６に調節するためにクロム鉱石またはクロムを含むおよび／またはニッケルを含むダストが加えられ、その場合に浴温度が１６００℃より高く維持されて、炭素含有鉄浴が供給または形成されて、
スラグおよび形成されたフェロクロム合金が別々に取り出されることを特徴とする、製鋼スラグと任意に鉄含有物質を処理する方法。
【請求項２】
上記製鋼スラグが、電気炉スラグおよび転炉スラグから成る群から選択されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
上記鉄含有物質が、製鋼起源のダスト、圧延機スケールおよび二次冶金残滓から成る群から選択されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項４】
上記浴温度が１６５０℃〜１８００℃の範囲内に維持されることを特徴とする請求項１から３までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
クロム鉱石またはクロムを含むおよび／またはニッケルを含むダストが、熱風ランセットを介して４ｍｍより小さい粒径で浴上へ吹き付けられることを特徴とする請求項１から４までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
上記粒径が０．５〜２ｍｍの範囲内にあることを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項７】
１２００℃〜１６００℃の範囲内の温度を有する熱風が使用されることを特徴とする請求項５または６に記載の方法。
【請求項８】
熱風は、酸素によって２５〜４０質量％の範囲内の酸素含有量に富化されることを特徴とする請求項１から７までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項９】
スラグ塩基度ＣａＯ／ＳｉＯ2は、１．４から１．５５に調節されることを特徴とする請求項１から８までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項１０】
クロム鉱石ないしクロムを含むおよび／またはニッケルを含むダストが、５００ｍ／秒を超える噴流速度で、浴上へ吹き付けられることを特徴とする請求項１から９までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項１１】
上記噴流速度が７００ｍ／秒であることを特徴とする請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
鉄浴の炭素含有量が、３質量％Ｃより高く維持されることを特徴とする請求項１から１１までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項１３】
液状の製鋼スラグとクロム鉱石が、スラグ糟内で混合され、加熱されて、１７００℃を超える温度で鉄浴上へもたらされ、それに続いて鉄浴が増炭されて、熱風が吹き付けられることを特徴とする請求項１から１２までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項１４】
上記加熱がグラファイト電極を使用して行なわれることを特徴とする請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
上記温度が１７５０℃を超えることを特徴とする請求項１３または１４に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、たとえば電気炉スラグ、転炉スラグ、製鋼起源のダスト、圧延機スケールまたは二次冶金残滓のような、製鋼スラグおよび任意に鉄含有物質を処理する方法に関する。
【０００２】
上記のような方法は、たとえばＷＯ９９／１４３８１に記載されている。この公知方法においては、製鋼スラグは鉄含有物質と共に、そして特に粉鉱と共に、鉄浴を介して還元されて、それによって環境安全性の高いスラグが形成される。そのために、好ましいスラグ塩基度に調節するためのＳｉＯ２あるいはＡｌ２Ｏ３も添加され、その場合に、たとえば粉鉱のような鉄含有物質の添加は、まず第一に、この種の処理が難しくかつ従来の方法では還元することが困難であった出発原料を有効に使用して、それによって方法の経済性を改良させるために用いられていた。スラグの熱伝導性が比較的低く、かつ鉄に比較して約１．５倍から２倍の熱容量であることにより、この種の方法の経済性にとっては、達成可能な熱伝達ないしは後燃焼度が重要である。しかしいずれの場合にも環境安全性の高いスラグを得るための、製鋼スラグのこの種の処理については、比較的高いエネルギコストを考慮しなければならない。
【０００３】
そこで本発明は、前記のような種類の方法を、スラグの処理と同時に価値のある原料が得られ、その原料がエネルギコストが高いにもかかわらず方法の経済性を保証するように、改良することである。
この課題を解決するために、本発明方法の基本的な構成は、液状の製鋼スラグないしは鉄含有物質に、スラグ塩基度を１．２から１．６に調節するためにクロム鉱石またはクロムを含むおよび／またはニッケルを含むダストが添加され、その場合に浴温が１５００℃より高く、特に１６５０℃と１８００℃の間に維持され、炭素含有鉄浴が供給または形成され、かつスラグと形成されたフェロクロム合金が別々に取り出されることにある。
【０００４】
クロム鉱石またはクロムを含むおよび／またはニッケルを含むダストが使用されることによって、原理的には、スラグ内の酸化クロム含有量が過大になる危険があり、それはこのようにして処理された製鋼スラグの環境親和性を再び深刻な問題にしてしまう可能性がある。しかし、１６００℃を超える浴温でのみ処理されることによって、驚くべきことに、５００ｐｐｍをずっと下回るスラグ最終クロム含有量を達成し、同時にこの種のクロム鉱石からなるクロムをほぼ量的に、還元に使用される鉄浴へ移行させることができる。鉄浴内のクロムの活性度は炭化クロム形成によって著しく削減され、そのためにそれに応じて炭素含有鉄浴を提供または形成しなければならない。その場合に鉄浴の炭素含有量は、所望の炭化クロム形成が行われ、それによって還元された酸化クロムの再スラグ化が行われないことを保証するために、必ず３質量％を超えるＣが維持されなければならない。
【０００５】
このように調製された炭素含有鉄浴の最終クロム濃度は、６０質量％にまで達し得るので、炭素割合が９質量％に達し得るいわゆるフェロクロムカービュア（Ｆｅｒｒｏ−Ｃｈｒｏｍ−Ｃａｒｂｕｒｅ）の形の高級金属熔塊に成り得る。要請される高い温度水準にもかかわらず、この種の処理方法の経済性は、金属熔塊が高価値であることによって保証され、その場合にこのようにして形成された、特殊製鋼所で使用することのできるプレアロイは、環境安全性が向上したスラグの全エネルギコストと製造コストをカバーする。
【０００６】
本発明にとっては、１６００℃を超える高い温度水準が重要であって、それはそれに応じた後燃焼によってのみ保証することができる。さらに、それに応じた急速な物質交換が保証されなければならない。これらの条件は、好ましくは、クロム鉱石またはクロムを含むおよび／またはニッケルを含むダストが熱風ランセットを介して４ｍｍより小さい、好ましくは０．５から２ｍｍの粒径で浴上へ吹き付けられることによって、維持することができる。適当な速度のビームでこの種の粒化を有するクロム鉱石が吹き込まれることによって、高い乱流を形成することができ、それによって浴が強力な攪拌を受ける。粒化によって与えられる大きい相対的な表面積と、個々の相間および特にガス相、クロム鉱石、スラグ融成物および金属融成物間の大きい剪断力は、それに応じた高いエネルギ交換率および物質交換率ををもたらす。要請される温度水準は、１２００℃と１６００℃の間の温度を有する熱風が使用されることによって、簡単な方法で保証することができる。
【０００７】
適当な後燃焼を保証するために、好ましくは熱風は２５から４０質量％の酸素含有量まで酸素によって富化され、その場合に還元プロセスの続行によってスラグを早期に固くすることは、専用の混合容器内で製鋼スラグをクロム鉱石と混合することによって、効果的に行うことができる。この種の混合容器内で、適当な塩基度と混合スラグ温度を調節することができ、その場合にスラグ混合物はたとえば約１７５０℃の温度で取り出して、後続の還元アグリゲートへ供給することができる。還元転炉内でこのようにスラグ流入温度が高い場合には、熱風ビームの酸素富化を省くことができる。
【０００８】
好ましくはここでは、液状の製鋼スラグとクロム鉱石がスラグ糟内で混合され、特にグラファイト電極を使用して電気的に加熱されて、１７００℃を超える温度、好ましくは１７５０℃を超える温度で鉄浴上へもたらされ、それに続いて鉄浴が増炭されて、熱風が吹き込まれる。鉄浴は、ここでは初期還元速度を減少させるために、低炭化され、ないしは熱風によって精錬されて存在しなければならず、その場合に同時に高い浴温度が保証される。鉄浴内でたとえば０．８−１．５質量％のＣ−含有量から始まって、Ｃｒを量的に分離するのに必要なＣ−含有量は、浴の増炭による結果において初めて調節される。
【０００９】
処理された製鋼スラグの特に高い環境親和性を得るために、好ましくは塩基度は１．４から１．５５に調節される。
浴を適切に確実に混合することは、クロム鉱石ないしクロムを含むおよび／またはニッケルを含むダストを有する熱風が、５００ｍ／秒を超える、特に７００ｍ／秒のビーム速度で浴上へ向けられることによって、特に簡単な方法で得られる。
【００１０】
製鋼スラグとして、本発明に基づく方法の枠内では、特殊製鋼スラグが使用され、しかしその場合にＬＤ−スラグ、ＯＢＭ−スラグ、電気炉スラグおよび二次金属合金残滓も、使用材料として考えられる。クロム鉱石は、少なくとも部分的に高クロム−およびニッケルで荷重を加えられたダストによって置換することができ、その場合にいずれにしても燐の取込みを最少にしなければならない。
【００１１】
全体として、浴内で９質量％までの炭素含有量を得ることのできる、本発明に基づく方法は、スラグ内へのクロムの再スラグ化をほぼ排除することができるという利点を有してり、その場合に１６５０℃の温度におていは、スラグ内で３６０ｐｐｍより低い残留酸化クロム含有量が観察された。
次に、実施例を用いて、本発明を詳細に説明する。次の組成の製鋼スラグ、
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に、次の組成のクロム鉱石
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が、約１．５の目標塩基度が達成されるまで、添加された。クロム鉱石は、通常は酸性であるので、クロム鉱石の添加によって、それに応じた塩基度を調節することができる。
【００１２】
クロム鉱石は、ホットガスランセットを介して融成物へ吹き付けら、その場合に速度を定めるステップとして、鉱石給送率が求められた。還元自体は、数秒以内に経過し、かつ溶解運動学とそれに伴ってクロム鉱石の粒化に関係する。０．５から２ｍｍの粒化を有するクロム鉱石が使用され、その場合に約１．５の塩基度（ＣａＯ／ＳｉＯ２）を得るために、１重量部分の製鋼スラグが０．４４２重量部分クロム鉱石によって衝撃を受けた。得られた混合スラグは、６９．３５質量％の製鋼スラグと３０．６５質量％のクロム鉱石からなり、次の組成を有していた。
【００１３】
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この混合スラグは、連続的に炭素を含む鉄浴へもたらされて還元され、その結果次の組成、
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のスラグが得られた。１ｔの混合スラグから、０．６８８ｔのこの種の目標スラグが得られた。同時に次の組成を有する高価値の金属熔塊が形成された。
【００１４】
Ｆｅ                  ３５％
Ｃｒ                  ５５％
Ｃ                      ８％
その結果、この種のフェロ−クロム−カービュレは、特殊製鋼所で直接プレアロイとして使用することができた。
【００１５】
１６００℃を超えるスラグの必要な処理温度を維持するためには、熱風ビームに炭ダストと炭素を添加することが、効果的であることが明らかにされた。このようにしてエネルギ収支は、きわめて安価な熱炭素によって、しかしまた重油または天然ガスの添加によっても経済的に改善することができる。