(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも石灰系の新規の脱硫剤を用いて溶銑収容容器で溶銑を脱硫処理し、
複数のスラグ収容容器のいずれか１つ以上に、前記脱硫処理により生じる脱硫スラグを溶銑収容容器から排出して回収し、
前記脱硫スラグが収容された前記複数のスラグ収容容器からいずれか１つ以上を再使用脱硫剤用として選択し、
再使用脱硫剤用として選択された前記スラグ収容容器に収容された前記脱硫スラグを、その後の溶銑の脱硫処理にて再使用脱硫剤として用い、
前記複数のスラグ収容容器からいずれか１つ以上を再使用脱硫剤用として選択する際に、前記複数のスラグ収容容器のそれぞれに前記脱硫スラグが収容されてからの経過時間である前記複数のスラグ収容容器の各々に対応する保持時間、および前記複数のスラグ収容容器にそれぞれ収容された前記脱硫スラグが発生した前記脱硫処理における石灰使用量である前記複数のスラグ収容容器の各々に対応する石灰使用量の少なくともいずれか一方に基づいて、前記保持時間が第１の閾値Ｔａより短いかまたは等しいスラグ収容容器および前記石灰使用量が第２の閾値Ｘｉより多いかまたは等しいスラグ収容容器の少なくともいずれかの前記スラグ収容容器を再使用脱硫剤用として優先して選択することを特徴とする脱硫スラグの再使用方法。
【請求項２】
前記複数のスラグ収容容器からいずれか１つ以上を再使用脱硫剤用として選択する前に、前記脱硫スラグが収容された前記複数のスラグ収容容器を、前記第１の閾値Ｔａに基づく前記保持時間に応じた区分、および前記第２の閾値Ｘｉに基づく前記石灰使用量に応じた区分の少なくともいずれか一方の複数の区分に分け、
前記複数のスラグ収容容器からいずれか１つ以上を再使用脱硫剤用として選択する際に、前記保持時間の短い区分および前記石灰使用量の多い区分の少なくともいずれか一方の区分の前記スラグ収容容器を再使用脱硫剤用として選択することを特徴とする請求項１に記載の脱硫スラグの再使用方法。
【請求項３】
前記複数のスラグ収容容器を区分する際に、前記第１の閾値Ｔａに基づいて前記複数のスラグ収容容器を区分し、
前記スラグ収容容器を再使用脱硫剤用として選択する際に、前記保持時間が前記第１の閾値Ｔａより短いかまたは等しい区分の前記スラグ収容容器のみを再使用脱硫剤用として選択することを特徴とする請求項２に記載の脱硫スラグの再使用方法。
【請求項４】
前記複数のスラグ収容容器を区分する際に、前記第２の閾値Ｘｉに基づいて前記複数のスラグ収容容器をさらに区分し、
前記スラグ収容容器を再使用脱硫剤用として選択する際に、前記石灰使用量の多い区分の前記スラグ収容容器を優先して再使用脱硫剤用として選択することを特徴とする請求項３に記載の脱硫スラグの再使用方法。
【請求項５】
前記複数のスラグ収容容器を区分する際に、前記第１の閾値Ｔａよりも短い第３の閾値Ｔｊに基づいて前記複数のスラグ収容容器をさらに区分し、
前記スラグ収容容器を再使用脱硫剤用として選択する際に、前記保持時間が短く、前記石灰使用量が多い区分の前記スラグ収容容器を優先して再使用脱硫剤用として選択することを特徴とする請求項４に記載の脱硫スラグの再使用方法。
【請求項６】
前記複数のスラグ収容容器を区分する際に、前記第１の閾値Ｔａよりも短い第３の閾値Ｔｊに基づいて前記複数のスラグ収容容器をさらに区分し、
前記スラグ収容容器を再使用脱硫剤用として選択する際に、前記保持時間の短い区分の前記スラグ収容容器を優先して再使用脱硫剤用として選択することを特徴とする請求項３に記載の脱硫スラグの再使用方法。
【請求項７】
前記第３の閾値Ｔｊを、２４時間以上、４８時間以下とすることを特徴とする請求項５または６に記載の脱硫スラグの再使用方法。
【請求項８】
前記第１の閾値Ｔａを、４８時間以上、７２時間以下とすることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の脱硫スラグの再使用方法。
【請求項９】
前記石灰使用量を前記脱硫処理における石灰原単位で評価し、前記第２の閾値Ｘｉを、５ｋｇ／ｔ以上、１０ｋｇ／ｔ以下とすることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の脱硫スラグの再使用方法。
【請求項１０】
前記脱硫スラグが収容された前記複数のスラグ収容容器のうち、前記保持時間が前記第１の閾値Ｔａよりも長いスラグ収容容器および前記石灰使用量が前記第２の閾値Ｘｉより少ないスラグ収容容器の少なくとも一方の前記スラグ収容容器から、前記スラグ収容容器に収容された前記脱硫スラグを排出し、
排出した前記脱硫スラグを焼結鉱の原料として用い、
前記脱硫スラグが排出された前記スラグ収容容器を、再び溶銑収容容器から排出される脱硫スラグを収容する際に用いることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の脱硫スラグの再使用方法。
【請求項１１】
前記溶銑収容容器から排出される前記脱硫スラグを前記複数のスラグ収容容器のいずれか１つ以上に回収する前に、前記脱硫スラグが収容された前記複数のスラグ収容容器からいずれか１つ以上を脱硫スラグ排出用として選択し、
脱硫スラグ排出用として選択された前記スラグ収容容器に収容された前記脱硫スラグを、前記スラグ収容容器から排出することで、脱硫スラグ排出用として選択された前記スラグ収容容器を空にし、
前記溶銑収容容器から排出される前記脱硫スラグを前記複数のスラグ収容容器のいずれか１つ以上に回収する際に、脱硫スラグ排出用として選択した後に空にした前記スラグ収容容器を用い、
前記複数のスラグ収容容器からいずれか１つ以上を脱硫スラグ排出用として選択する際に、前記保持時間が前記第１の閾値Ｔａよりも長いスラグ収容容器および前記石灰使用量が前記第２の閾値Ｘｉより少ないスラグ収容容器の少なくとも一方の前記スラグ収容容器を脱硫スラグ排出用として優先して選択することを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載の脱硫スラグの再使用方法。
【請求項１２】
脱硫スラグ排出用として選択された前記スラグ収容容器から排出された前記脱硫スラグを、焼結鉱の原料として用いることを特徴とする請求項１１に記載の脱硫スラグの再使用方法。
【請求項１３】
前記溶銑収容容器から排出される前記脱硫スラグを前記複数のスラグ収容容器のいずれか１つ以上に回収する前に、石灰使用量で前記複数のスラグ収容容器を分類し、
前記溶銑収容容器から排出される前記脱硫スラグを前記複数のスラグ収容容器のいずれか１つ以上に回収する際に、前記脱硫スラグが発生した前記脱硫処理における石灰使用量を参照して、前記複数のスラグ収容容器から、前記脱硫処理における石灰使用量に対応する分類のスラグ収容容器を脱硫スラグ回収用として選択し、
脱硫スラグ回収用として選択された前記スラグ収容容器に前記溶銑収容容器から排出される前記脱硫スラグを回収することを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１項に記載の脱硫スラグの再使用方法。
【請求項１４】
前記スラグ収容容器に複数チャージの溶銑の前記脱硫処理で発生した前記脱硫スラグを回収し、
前記スラグ収容容器に対応する前記保持時間を、前記スラグ収容容器に収容された複数チャージ分の前記脱硫スラグのうち、最初のチャージの前記脱硫スラグを収容してからの経過時間とし、
前記スラグ収容容器に対応する前記石灰使用量を、前記複数チャージの溶銑の前記脱硫処理のうち最も石灰使用量が少ないチャージにおける石灰使用量とすることを特徴とする請求項１〜１３のいずれか１項に記載の脱硫スラグの再使用方法。
【請求項１５】
前記石灰使用量を、
前記脱硫処理に前記再使用脱硫剤が用いられない場合には、前記新規の脱硫剤に含まれる生石灰の使用量とし、
前記脱硫処理に前記再使用脱硫剤が用いられる場合には、前記新規の脱硫剤に含まれる生石灰の使用量と、前記再使用脱硫剤として使用する前記脱硫スラグの使用量に所定の置換率を乗算した値との合計とすることを特徴とする請求項１〜１４のいずれか１項に記載の脱硫スラグの再使用方法。
【請求項１６】
前記再使用脱硫剤を用いて前記脱硫処理をする際に、前記新規の脱硫剤と、前記再使用脱硫剤と、アルミ灰とを用い、前記新規の脱硫剤中の石灰と、アルミ灰との質量比率である石灰／アルミ灰を４．０以上５．０以下とすることを特徴とする請求項１〜１５のいずれか１項に記載の脱硫スラグの再使用方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、機械攪拌式脱硫装置にて石灰系脱硫剤を用いて溶銑収容容器内の溶銑を脱硫処理する際に生じる脱硫スラグを、脱硫処理における再使用脱硫剤として用いる、脱硫スラグの再使用方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
鉄鋼業において、近年の鋼材の高純度化や高機能化の需要増加により極低硫鋼の比率が高まっている。これより、製鋼工程では、低硫鋼溶製のため、さらなる製鋼コストの削減やスラグ発生量を低減するための技術が必要となっている。一般的に、硫黄（Ｓ）は、コークス等の高炉で用いられる原料に起因して、高炉から出銑される溶銑中に含まれる。硫黄は、基本的に鋼の品質に悪影響を与える成分であるため、要求される鋼の品質に応じて、溶銑脱硫および溶鋼脱硫が行われる。このうち、溶銑脱硫では、溶銑に安価な生石灰（ＣａＯ）を主体とする石灰系脱硫剤を添加し、攪拌・混合する方法が用いられている。この場合の脱硫反応は、「ＣａＯ＋Ｓ→ＣａＳ＋Ｏ」に示される反応式に基づいて進行する。【０００３】
ところで、近年、省資源及び省エネルギーの推進が、製造コスト削減の目的のみならず、地球環境の保全の観点からも要求されており、石灰系脱硫剤に関しても脱硫処理で発生した脱硫スラグの再利用が行われるようになっている。
例えば、特許文献１には、石灰系脱硫剤を用いた脱硫処理で発生した脱硫スラグを溶銑と分離して溶銑容器から排出させ、この脱硫スラグを別の溶銑容器内の溶銑上に脱硫剤の一部として投入し、その後、溶銑及び脱硫剤を機械的に攪拌して脱硫する方法が提案されている。【０００４】
さらに、脱硫スラグの再使用方法として、より高く、バラツキの少ない脱硫効率を実現するため、脱硫スラグを選別して再利用する技術も提案されている。
例えば、特許文献２には、スラグ回収容器中に貯留された脱硫スラグのうちから高温かつ粉粒状の脱硫スラグのみを選別し、選別した脱硫スラグを再使用脱硫剤として新規の脱硫剤（脱硫処理で使用されていない未使用の脱硫剤）とともに溶銑に投入して機械攪拌する溶銑の脱硫方法が提案されている。
また、特許文献３には、溶銑の脱硫処理で発生した脱硫スラグを石灰系の脱硫剤の一部として別の溶銑の脱硫処理で再使用するに当たり、スラグ組成のＣａＯ／ＳｉＯ２が質量比で２．５以上、Ａｌ２Ｏ３含有量が１０質量％以下、硫黄含有量が５．０質量％以下である脱硫スラグを脱硫剤として再使用する方法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−７６０８８号公報
【特許文献２】特開２００７−２６２４６５号公報
【特許文献３】特開２００７−２６２５１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１の方法では、様々な操業条件の処理で発生した脱硫スラグを一律に再使用するため、再使用したスラグの脱硫への寄与のバラツキが大きく、新規の脱硫剤を効果的に削減することが困難であった。
また、特許文献２の方法では、粒径５０ｍｍを超えるような地金や塊状物を除くようにスラグを掬い取って再使用することを提案しているが、現実的にはさらに大きな人頭大程度の塊状物を避ける程度が限度であった。このため、塊状物を除くような煩雑な操作を行ったとしても、再使用したスラグの脱硫への寄与のバラツキを低減するには不十分であり、新規の脱硫剤を効果的に削減することが困難であった。【０００７】
さらに、特許文献３の方法では、脱硫スラグの大半が固相であるため、スラグ組成のバラツキが大きく、スラグサンプルの代表性に問題があった。このため、再使用したスラグの脱硫への寄与のバラツキが大きくなり、新規の脱硫剤を効果的に削減することが困難であった。
そこで、本発明は、上記の課題に着目してなされたものであり、再使用する脱硫スラグの脱硫への寄与のバラツキを低減することが可能な脱硫スラグの再使用方法を提供することを目的としている。また、これによって、新規の石灰系脱硫剤の使用量削減を可能とし、石灰石を焼成して生石灰を得るのに多大なエネルギーを要する石灰系脱硫剤を製造するためのエネルギー消費量の削減にも寄与することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る脱硫スラグの再使用方法は、少なくとも石灰系の新規の脱硫剤を用いて溶銑収容容器で溶銑を脱硫処理し、複数のスラグ収容容器のいずれか１つ以上に、脱硫処理により生じる脱硫スラグを溶銑収容容器から排出して回収し、脱硫スラグが収容された複数のスラグ収容容器からいずれか１つ以上を再使用脱硫剤用として選択し、再使用脱硫剤用として選択されたスラグ収容容器に収容された脱硫スラグを、その後の溶銑の脱硫処理にて再使用脱硫剤として用い、複数のスラグ収容容器からいずれか１つ以上を再使用脱硫剤用として選択する際に、複数のスラグ収容容器のそれぞれに脱硫スラグが収容されてからの経過時間である複数のスラグ収容容器の各々に対応する保持時間、および複数のスラグ収容容器にそれぞれ収容された脱硫スラグが発生した脱硫処理における石灰使用量である複数のスラグ収容容器の各々に対応する石灰使用量の少なくともいずれか一方に基づいて、保持時間が第１の閾値Ｔａより短いかまたは等しいスラグ収容容器および石灰使用量が第２の閾値Ｘｉより多いかまたは等しいスラグ収容容器の少なくともいずれかのスラグ収容容器を再使用脱硫剤用として優先して選択することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係る脱硫スラグの再使用方法によれば、再使用する脱硫スラグの脱硫への寄与のバラツキを低減して、平均的に向上することができ、新規の脱硫剤を効果的に削減することができる。また、これによって、石灰系脱硫剤の製造に要するエネルギー消費の削減も可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の第１実施形態の脱硫処理設備を示す模式図である。
【図２】第１実施形態の溶銑の脱硫処理方法を説明する模式図である。
【図３】第１実施形態の脱硫スラグの回収方法を示すフローチャートである。
【図４】第１実施形態の脱硫スラグの再使用方法を示すフローチャートである。
【図５】本発明の第２実施形態の脱硫処理設備を示す模式図である。
【図６】第２実施形態の脱硫スラグの回収方法を示すフローチャートである。
【図７】脱硫処理設備の変形例を示す模式図である。
【図８】実施例における脱硫石灰効率を示すグラフである。
【図９】実施例および比較例における再使用脱硫剤のＣａＯ置換率を示すグラフである。
【図１０】石灰原単位の違いによる保持時間とＣａＯ置換率との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
＜第１実施形態＞
以下、本発明を実施するための形態（以下、実施形態という。）を、図面を参照しながら詳細に説明する。本実施形態に係る溶銑の脱硫処理方法では、石灰系脱硫剤を用いた溶銑の機械攪拌による脱硫処理で生成される脱硫スラグを、脱硫処理における脱硫剤または焼結鉱の原料として再度利用する。
石灰系脱硫剤を用いた溶銑の脱硫処理方法としては、一般的に、脱硫剤吹込法や機械攪拌式脱硫法等がある。脱硫剤吹込法では、粉末の石灰系脱硫剤をアルゴンガスや窒素ガスなどの不活性ガスを搬送用ガスとして一緒に溶銑中に吹き込んで脱硫処理をする。
【００１２】
脱硫剤吹込法において脱硫スラグを脱硫剤として再使用する場合、回収した脱硫スラグを粉砕・分級しなければいけないため、再使用する際には脱硫スラグの温度が低下し、脱硫スラグの熱エネルギーを回収することができない。また、脱硫剤吹込法において脱硫スラグを脱硫剤として再使用する場合、脱硫スラグを回収および再生する工程が煩雑であることから、却ってコスト高となることがある。
【００１３】
一方、本発明の第１実施形態で用いる機械攪拌式脱硫法では、耐火物製の攪拌体によって機械的に溶銑を攪拌することで、溶銑の浴面上に添加された石灰系脱硫剤と溶銑とを反応させて脱硫処理をする。機械攪拌式脱硫法において脱硫スラグを脱硫剤として再使用する場合、回収した脱硫スラグを粉砕・分級する必要がないため、脱硫スラグの温度が高いまま再使用でき、熱エネルギーを回収することができる。
【００１４】
［脱硫処理設備］
はじめに、図１および図２を参照して、本発明の第１実施形態の脱硫処理設備について説明する。第１実施形態の脱硫処理設備は、図１に示すように、溶銑脱硫処理建屋１と、スラグ収容容器置き建屋２と、排滓ヤード３とからなる。
溶銑脱硫処理建屋１には、溶銑払出し場１１と、脱硫スラグ投入場１２と、機械攪拌式脱硫装置１３と、除滓場１４とが設けられる。
【００１５】
溶銑払出し場１１は、高炉から出銑された溶銑を収容・搬送するトピードカー４から、溶銑収容容器である溶銑鍋６に溶銑を払い出す作業が行われる場所である。溶銑を払い出す作業では、溶銑鍋６は、溶銑鍋台車１１１に載せられ、溶銑鍋台車１１１が移動することで溶銑払出し場１１へと移動し、トピードカー４から払い出される溶銑を受ける。
脱硫スラグ投入場１２は、溶銑鍋６に収容された溶銑に、スラグ収容容器５に収容された脱硫スラグＳ２を再使用脱硫剤Ｓ１として添加する作業が行われる場所である。脱硫スラグ投入場１２では、バックフォー等の重機１２１を用いて、脱硫スラグＳ２が溶銑鍋６に添加される。
【００１６】
機械攪拌式脱硫装置１３は、溶銑鍋６に収容された溶銑Ｍを脱硫処理する装置である。溶銑脱硫処理が行われる際、溶銑鍋６は、溶銑鍋台車１３１に載せられ、溶銑鍋台車１３１が移動することで機械攪拌式脱硫装置１３の処理位置へと移動し、収容された溶銑Ｍが脱硫処理される。機械攪拌式脱硫装置１３は、図２に示すように、回転軸１３２と攪拌体１３３とフード１３４とを有する。回転軸１３２は、軸方向を図２（ｂ）の上下方向、即ち鉛直方向として保持される部材であり、中心軸回りに回転可能、且つ上下方向に昇降可能に設けられる。攪拌体１３３は、攪拌羽根或いはインペラとも称される、耐火物製の部材であり、回転軸１３２の下側の一端に固定されて設けられる。フード１３４は、溶銑鍋６の上部の開口部を覆う蓋であり、中心部には回転軸１３２が貫通して設けられる。また、機械攪拌式脱硫装置１３は、不図示の複数の添加ホッパーと、投入シュートとを有する。機械攪拌式脱硫装置１３の複数の添加ホッパーは、フード１３４よりも上方に設けられ、内部には後述する新規の脱硫剤や脱硫用添加剤等の脱硫処理に用いられる材料がそれぞれ収容される。添加ホッパーに収容された材料は、必要に応じて、必要な量だけ切り出される。投入シュートは、添加ホッパーから切り出される材料を、フード１３４に設けられた不図示の開口部を通じて溶銑鍋６の内部へと添加するシュートである。
【００１７】
除滓場１４は、機械攪拌式脱硫装置１３で脱硫処理された溶銑鍋から脱硫スラグＳ２を排出する処理が行われる場所である。除滓場１４では、図２（ｃ）に示すように、傾動させた溶銑鍋６からスラグ掻き出し機１４１を用いて脱硫スラグＳ２を掻き出し、排出させる。排出された脱硫スラグＳ２は、溶銑鍋６の下方に配されたスラグ収容容器５へと回収される。スラグ収容容器５には、鉄製のスラグポットや耐火物が施工された取鍋型の容器などを用いることができる。
【００１８】
スラグ収容容器置き建屋２は、脱硫スラグＳ２を収容した複数のスラグ収容容器５を内部に保管することができる。図１では、スラグ収容容器置き建屋２は、溶銑脱硫処理建屋１とは異なる建屋として示したが、溶銑脱硫処理建屋１と同一の建屋内の面積に余裕があれば、溶銑脱硫処理建屋１と同一の建屋内に脱硫スラグＳ２を収容した複数のスラグ収容容器５を保管する場所を設けても良い。
排滓ヤード３は、スラグ収容容器５に収容された脱硫スラグＳ２のうち、再使用脱硫剤Ｓ１として用いられない脱硫スラグＳ２を排出して保管する場所である。排滓ヤード３に排出された脱硫スラグＳ３は、さらに製鉄所内あるいは製鉄所外の他のプロセスに搬送して、石灰源として利用できる。
なお、溶銑脱硫処理建屋１内において、溶銑鍋台車１１１，１３１に載せられた場合を除き、溶銑鍋６の移動や傾動等のハンドリングには、溶銑脱硫処理建屋１に設けられた不図示の天井クレーンが用いられる。また、スラグ収容容器５のハンドリングには、スラグ収容容器５を運搬・傾動可能な不図示の重機が主に用いられる。
【００１９】
［脱硫処理方法］
次に、図１および図２を参照して本発明の第１実施形態の脱硫処理方法を説明する。
まず、図２（ａ）に示すように、溶銑鍋６に収容された溶銑Ｍに、スラグ収容容器５に収容された再使用脱硫剤Ｓ１を、重機１２１を用いて添加する。再使用脱硫剤Ｓ１は、脱硫処理によって発生した脱硫スラグＳ２であり、詳細については後述する。溶銑Ｍは、高炉から出銑される溶銑であり、例えばトピードカー４のような溶銑搬送容器にて搬送され、溶銑払出し場１１にて溶銑鍋６に払い出される。また、溶銑Ｍは、払い出される前に、脱珪処理や脱燐処理等が施されていてもよい。脱珪処理は、脱燐処理に先立ち行われる酸化精錬処理であり、溶銑Ｍに酸素ガスや鉄鉱石等の酸素源が添加されることで、主に溶銑中のＳｉが除去される処理である。脱燐処理は、脱珪処理後に行われる酸化精錬処理であり、溶銑Ｍに酸素ガスや鉄鉱石等の酸素源が添加されるとともに、生成するＰ２Ｏ５を吸収するための脱燐用フラックスとして石灰源が添加されることで、主に溶銑中のＰを除去する処理である。つまり、脱硫処理に用いられる溶銑Ｍは、どのような成分であってもよい。なお、機械攪拌式脱硫装置１３にて脱硫処理される溶銑Ｍは、溶銑鍋６に１杯分毎に「チャージ」という単位で脱硫処理される。
【００２０】
次いで、溶銑Ｍの脱硫処理が行われる。まず、溶銑鍋６を水平方向に移動して機械攪拌式脱硫装置１３の処理位置に配した後、回転軸１３２を下降させることで攪拌体１３３を溶銑Ｍに浸漬させる。溶銑鍋６の処理位置は、回転軸１３２の平面上の位置が溶銑鍋６の略中心となる位置である。攪拌体１３３を溶銑Ｍに浸漬させた後、回転軸１３２を回転させることで攪拌体１３３を回転させ、所定の回転数となるまで昇速させる。攪拌体１３３の回転数が所定の回転数に達したならば、新規の脱硫剤をホッパーから切り出して、溶銑Ｍの上に投入して添加する。新規の脱硫剤は、ＣａＯを含む石灰系脱硫剤であり、ＣａＯが含有され、溶銑Ｍの脱硫処理ができるものであれば特にＣａＯの含有量に制約はない。例えば、新規の脱硫剤には、ＣａＯ単味、またはＣａＯを５０質量％以上含有し、必要に応じてその他の成分としてＡｌ２Ｏ３、ＣａＦ２、ＭｇＯ、ＳｉＯ２などの滓化促進成分などを含有するものが用いられる。新規の脱硫剤のＣａＯ源としては、生石灰（ＣａＯ）を使用することができる。また、新規の脱硫剤の粒径は、１ｍｍ以下或いは数ｍｍ以下である。脱硫処理では、再使用脱硫剤Ｓ１および新規の脱硫剤が、攪拌体１３３によって攪拌されている溶銑Ｍに巻き込まれることで、脱硫反応が進行する。なお、以下では、再使用脱硫剤Ｓ１および新規の脱硫剤をまとめて脱硫剤とも称する。また、溶銑Ｍへと添加された脱硫剤は、溶銑Ｍや熱による反応によって脱硫スラグＳ２となる。
【００２１】
なお、脱硫処理をする際に、脱硫反応を促進させるために、新規の脱硫剤の添加と同時、新規の脱硫剤の添加前後のタイミング、または脱硫処理中の任意の期間に、脱硫用添加剤を溶銑Ｍに上添加することが好ましい。ここで、脱硫用添加剤とは、溶銑Ｍの内部または上部に存在するスラグに含まれる酸素と優先的に反応して、溶銑Ｍ及びスラグの酸素ポテンシャルを低減させ、脱硫剤による脱硫反応を促進させるための添加剤である。脱硫用添加剤としては、主としてアルミ灰が使用される。アルミ灰とは、一般にＡｌの精錬過程で発生するスラグであり、金属アルミ：１０〜５０質量％、Ａｌ２Ｏ３：５０〜９０質量％を含有するものが、脱硫促進効果および材料の費用の観点から好適である。脱硫用添加剤と新規の脱硫剤とを異なるホッパーから別々に添加する必要はなく、予め混合したものを添加しても構わない。さらに、高水準の脱硫効率を得るため、添加する新規の脱硫剤中の石灰の量とアルミ灰の添加量との比である、「石灰／アルミ灰」が４．０以上５．０以下となるように、新規の脱硫剤およびアルミ灰を添加することが望ましい。
【００２２】
所定量の新規の脱硫剤が投入された後、所定の処理時間が経過するまで、攪拌体１３３の回転動作が継続される。所定の時間が経過した後、攪拌体１３３の回転数を減少させていき、最終的に攪拌体１３３の回転を停止させる。攪拌体１３３の回転が停止した後は、回転軸１３２および攪拌体１３３を上昇させることで、溶銑Ｍの脱硫処理が終了する。このとき、生成した脱硫スラグＳ２は、浮上して浴面を覆い、静止した状態となる。
脱硫処理が終了した後、図２（ｃ）に示すように、溶銑Ｍを収容した溶銑鍋６を除滓場１４に搬送し、傾けた溶銑鍋６から脱硫スラグＳ２を排出させ、スラグ収容容器５に回収する。
【００２３】
［脱硫スラグの再使用方法］
次に、図３および図４を参照して、第１実施形態に係る脱硫スラグＳ２の再使用方法について説明する。第１実施形態では、脱硫処理にて生成された脱硫スラグＳ２をスラグ収容容器５に回収し、回収した脱硫スラグＳ２の一部を、その後の脱硫処理において脱硫剤の一部として使用する。まず、脱硫スラグＳ２の回収方法について説明する。
【００２４】
図３に示すように、上記のように脱硫処理後の溶銑鍋６からスラグ収容容器５に脱硫スラグＳ２を回収する（Ｓ１００）。図３に示す処理は、１チャージの脱硫処理で発生する脱硫スラグＳ２を回収する処理手順となる。第１実施形態では、ステップＳ１００の処理が繰り返し行われることで、機械攪拌式脱硫装置１３で連続して処理される複数チャージの溶銑の脱硫処理で発生する脱硫スラグＳ２を１つのスラグ収容容器５に回収してもよい。スラグ収容容器５は、１〜５チャージ程度、より望ましくは２または３チャージの溶銑Ｍの脱硫処理で発生する脱硫スラグＳ２を収容できることが望ましい。また、スラグ収容容器５の搬送をできるだけ省略する観点から、スラグ収容容器５の容量で収容可能な限りの複数チャージ分の脱硫スラグＳ２を回収することが望ましい。スラグ収容容器５の容量が小さいと、運搬などの作業が煩雑となるため、溶銑収容容器からの除滓や脱硫スラグＳ２の再使用を円滑に行うのに支障をきたすおそれがある。また、スラグ収容容器５の容量が大きすぎると、保持時間が延長する傾向となり、スラグ収容容器５に収容される脱硫スラグＳ２に、石灰使用量の少ない脱硫処理で発生した脱硫スラグＳ２が混入する割合が増加する傾向となるため、新規の脱硫剤の使用量を削減するのに有利な条件で再使用脱硫剤Ｓ１として使用できる脱硫スラグＳ２の量が減少する傾向となる。
【００２５】
次に、図４を参照して、回収した脱硫スラグＳ２の再使用方法について説明する。まず、除滓場１４またはスラグ収容容器置き建屋２にある、脱硫スラグＳ２が収容された複数のスラグ収容容器５を、複数のスラグ収容容器にそれぞれ収容された脱硫スラグが発生した脱硫処理における石灰使用量、および複数のスラグ収容容器のそれぞれに脱硫スラグが収容されてからの経過時間である脱硫スラグＳ２の保持時間に基いて区分けする（Ｓ１０２）。
【００２６】
ここで、石灰使用量は、各チャージ毎の溶銑量が一定でない場合には、石灰原単位で評価することが望ましい。石灰原単位［ｋｇ／ｔ］は、各チャージの脱硫処理において、１トンの溶銑Ｍ当たりに添加される、新規の脱硫剤や再使用脱硫剤Ｓ１等の添加剤中の石灰量であり、下記（１）式にて算出される。ステップＳ１０２では、スラグ収容容器５に収容された脱硫スラグＳ２が複数チャージの脱硫処理で発生した場合には、この複数チャージの脱硫処理のうち、最も石灰原単位の少ないチャージの石灰原単位を、代表値としてスラグ収容容器５を区分けする。なお、石灰原単位の単位において、ｔは溶銑トン（溶銑Ｍの質量）を示す。さらに、（１）式において、Ａは石灰原単位［ｋｇ／ｔ］、ｘは新規の脱硫剤の石灰含有率［質量％］、Ｂは新規の脱硫剤の添加量［ｋｇ］、ｙは再使用脱硫剤Ｓ１の置換率［％］、Ｃは再使用脱硫剤Ｓ１の添加量［ｋｇ］、Ｄは溶銑鍋６に収容された溶銑Ｍの質量［ｔ］をそれぞれ示す。新規の脱硫剤の石灰含有率ｘは、脱硫剤の仕様や分析値等から予め設定される値である。再使用脱硫剤Ｓ１の置換率ｙは、再使用脱硫剤Ｓ１に含まれる脱硫剤として有効な石灰分を示す比率であり、再使用脱硫剤Ｓ１を脱硫剤の一部として使用した脱硫処理における石灰効率の実績等から予め定数あるいは関数値として設定される。また、再使用脱硫剤Ｓ１の置換率ｙは、後述する石灰原単位の区分等に応じて、スラグ収容容器５毎に異なる置換率が設定されてもよい。
【００２７】
【数１】
0005884952.tif 000002
【００２８】
また、脱硫スラグＳ２が収容されたスラグ収容容器５に対応する保持時間は、脱硫スラグＳ２がスラグ収容容器５に収容されてからの経過時間であり、複数チャージの脱硫処理で発生した脱硫スラグＳ２が収容される場合には、最初のチャージの脱硫処理で発生した脱硫スラグＳ２が収容されてからの経過時間とする。
ステップＳ１０２では、脱硫スラグＳ２が収容された複数のスラグ収容容器５を、各々のスラグ収容容器に対応する保持時間および石灰原単位（石灰使用量）に基いて、保持時間の第１の閾値Ｔａおよび石灰原単位の第２の閾値Ｘｉを用いて、第１区分〜第３区分の３つに区分に分ける。第１区分には、石灰原単位が第２の閾値Ｘｉ以上、且つ保持時間が第１の閾値Ｔａ以下となるスラグ収容容器５が区分けされる。第２区分には、石灰原単位が第２の閾値Ｘｉ未満、且つ保持時間が第１の閾値Ｔａ以下となるスラグ収容容器５が区分けされる。第３区分には、保持時間が第１の閾値Ｔａ超となるスラグ収容容器５が区分けされる。なお、本実施形態における各閾値の一例を挙げると、第１の閾値Ｔａは７２時間であり、第２の閾値Ｘｉは石灰原単位７．０ｋｇ／ｔである。
【００２９】
次いで、ステップＳ１０２で区分けされたスラグ収容容器５のうち、保持時間がＴａ以下の区分のスラグ収容容器５が選択される（Ｓ１０４）。つまり、ステップＳ１０４では、第１区分〜第３区分のスラグ収容容器５のうち、第１区分および第２区分の収容容器が選択される。
さらに、ステップＳ１０４で選択されたスラグ収容容器５のうち、石灰原単位の多い区分のスラグ収容容器５からいずれか１つ以上が再使用脱硫剤用として選択される（Ｓ１０６）。つまり、ステップＳ１０４で第１区分および第２区分の両方のスラグ収容容器５が選択される場合、ステップＳ１０６では石灰原単位の多い区分である第１区分のスラグ収容容器５からいずれか１つ以上が再使用脱硫剤用として選択される。一方、ステップＳ１０４で第１区分または第２区分のいずれか一方のみのスラグ収容容器５が選択される場合、ステップＳ１０６ではステップＳ１０４で選択されたいずれか一方の区分のスラグ収容容器５からいずれか１つ以上が再使用脱硫剤用として選択される。また、ステップＳ１０６では、同一の区分に属する複数のスラグ収容容器５から再使用脱硫剤用のスラグ収容容器５が選択される際、選択されるスラグ収容容器５は、上記の同一の区分のものであればどれでもよいが、好ましくは、石灰原単位が多いか、あるいは保持時間が短いものが優先して選択されることが好適である。
【００３０】
その後、ステップＳ１０６で再使用脱硫剤用として選択されたスラグ収容容器５に収容された脱硫スラグＳ２が再使用脱硫剤Ｓ１として使用される（Ｓ１０８）。ステップＳ１０８では、ステップＳ１０６で選択されたスラグ収容容器５が、脱硫スラグ投入場１２へと搬送される。そして、重機１２１を用いた上述の方法で、スラグ収容容器５に収容された脱硫スラグＳ２が再使用脱硫剤Ｓ１として、溶銑鍋６に添加される。つまり、第１実施形態では、再使用脱硫剤Ｓ１として使用する脱硫スラグＳ２として、保持時間がＴａ以下で、且つ石灰原単位が多い区分のスラグ収容容器５に収容された脱硫スラグＳ２が優先的に選択され、使用される。再使用脱硫剤用として選択されたスラグ収容容器５に収容された脱硫スラグＳ２が、全て再使用脱硫剤Ｓ１として使用された後、空になったスラグ収容容器５は、再び脱硫処理後の溶銑鍋６から排出する脱硫スラグＳ２を回収するために用いられる。また、その後の溶銑の脱硫処理のために、脱硫スラグＳ２が収容された複数のスラグ収容容器５から、図４に示すステップＳ１０２，Ｓ１０４およびＳ１０６の手順によって、再使用脱硫剤用のスラグ収容容器５が新たに選択される。
【００３１】
再使用脱硫剤Ｓ１を用いた脱硫処理においては、新規な脱硫剤のみを使用する場合に比べて、再使用脱硫剤の使用量と後述するＣａＯ置換率とを乗算した値の分だけ、新規の脱硫剤に含まれる石灰使用量を削減することが可能となる。ここで、ＣａＯ置換率は、スラグ収容容器の区分毎に、各区分に対応する再使用脱硫剤のうちでＣａＯ置換率が最も低い場合のＣａＯ置換率の値が基準値として設定されることで、目標値以下への脱硫処理を確実に行うとともに、新規の脱硫剤の使用量を効果的に削減することが可能となる。
【００３２】
なお、脱硫スラグＳ２の再使用方法において、保持時間が長くなり、第３区分となったスラグ収容容器５に収容された脱硫スラグＳ２は、脱硫処理には用いられず、石灰源として、例えば焼結鉱の原料として再使用される。この際、第３区分のスラグ収容容器５は、脱硫スラグ排出用として選択され、排滓ヤード３に搬送される。そして、搬送されたスラグ収容容器５に収容された脱硫スラグＳ２が排滓ヤード３へと排出される。排滓ヤード３へ排出された脱硫スラグＳ３は、冷却・分級等の所定の工程を経て、石灰源として焼結鉱の原料となる。脱硫スラグＳ３は、金属鉄も含有することから、焼結鉱製造時の鉄源および熱源としても有効利用できる。ここで、保持時間が長くなるに従って、脱硫スラグＳ２の粉化が進んで、再使用脱硫剤Ｓ１として用いた脱硫スラグＳ２が脱硫処理中に排気設備に吸い込まれ易くなるため、脱硫効率が低下する傾向がある。特に、保持時間がＴａよりも長くなる第３区分の場合、その傾向が大きくなることから、第１実施形態では第３区分の脱硫スラグＳ２については再使用脱硫剤として用いないことが望ましい。脱硫スラグＳ２が排出された空のスラグ収容容器５は、ステップＳ１００の処理で繰り返し使用される。
【００３３】
また、スラグ収容容器５の数には限りがあるため、スラグ収容容器５に空きがない場合には、新たなチャージの溶銑の脱硫処理で発生する脱硫スラグＳ２を収容するために、いずれかのスラグ収容容器５から脱硫スラグＳ２を排出して空にし、除滓場１４に搬送する。この際、保持時間がＴａ超えの第３区分のスラグ収容容器５が無い場合には、第１区分または第２区分のスラグ収容容器５であっても、脱硫スラグ排出用として選択され、収容された脱硫スラグＳ２を排滓ヤード３へ排出する作業が行われる。この際、保持時間が長いスラグ収容容器５および石灰原単位が少ない区分のスラグ収容容器５の少なくとも一方のスラグ収容容器５が、優先して脱硫スラグ排出用として選択されることが望ましい。
【００３４】
＜第２実施形態＞
次に、図５および図６を参照して、本発明の第２実施形態に係る脱硫スラグＳ２の再使用方法について説明する。第２実施形態の脱硫処理設備は、図５に示すように、第１実施形態と同様の構成を有する。つまり、第２実施形態の脱硫処理設備は、溶銑脱硫処理建屋１と、スラグ収容容器置き建屋２と、排滓ヤード３とからなる。溶銑脱硫処理建屋１には、溶銑払出し場１１と、脱硫スラグ投入場１２と、機械攪拌式脱硫装置１３と、除滓場１４とが設けられる。また、第２実施形態では、図２に示した第１実施形態と同様の脱硫処理方法を用いて、溶銑Ｍの脱硫処理が行われる。
【００３５】
第２実施形態に係る脱硫スラグＳ２の再使用方法では、第１実施形態と異なり、図６に示す処理手順で脱硫スラグＳ２が回収される。まず、第２実施形態では、複数のスラグ収容容器５から、第２の閾値Ｘｉ以上の石灰原単位の脱硫処理によって生じた脱硫スラグＳ２を回収するためのスラグ収容容器５、および第２の閾値Ｘｉ未満の石灰原単位の脱硫処理によって生じた脱硫スラグＳ２を回収するためのスラグ収容容器５の２種類のスラグ収容容器５をそれぞれ１つ以上選択して分類する。なお、第２の閾値Ｘｉの例としては石灰原単位７．０ｋｇ／ｔとする。そして、直後に回収する脱硫スラグＳ２が生成された脱硫処理の石灰原単位を参照し、分類されたスラグ収容容器５のうち、参照された石灰原単位に対応する分類のスラグ収容容器５から１つを脱硫スラグ回収用として選択する。さらに、脱硫スラグ回収用として選択したスラグ収容容器５を、除滓場１４に準備する（Ｓ２００）。ステップＳ２００の作業は、除滓場１４での除滓が行われる前に行われ、機械攪拌式脱硫装置１３での脱硫処理が終了した後、または脱硫処理での石灰原単位が溶銑条件等から予測された後に行われる。また、ステップＳ２００において、石灰原単位に応じた分類のスラグ収容容器５を除滓場１４に準備する際、分類の異なるスラグ収容容器５を除滓場１４から搬出することが必要となる場合がある。この場合、除滓場１４から搬出されたスラグ収容容器５は、容量に余裕がある場合でも、スラグ収容容器置き建屋２に運ばれ、仮置きされる。
【００３６】
ステップＳ２００の後、除滓場１４にて脱硫処理後の溶銑鍋６から、ステップＳ２００で準備されたスラグ収容容器５に脱硫スラグＳ２を回収する（Ｓ２０２）。ステップＳ２０２は、ステップＳ１００と同様に行われる。第２実施形態では、ステップＳ２００〜Ｓ２０２の処理が繰り返し行われることで、機械攪拌式脱硫装置１３で連続して処理される複数チャージの脱硫スラグＳ２を２種類のスラグ収容容器５に分けて回収する。また、各スラグ収容容器５には、チャージ単位で収容可能な限りの脱硫スラグＳ２が回収される。
【００３７】
上記の方法で脱硫スラグＳ２を回収した後、第１実施形態と同様に、回収した脱硫スラグＳ２を再使用脱硫剤Ｓ１または焼結鉱の原料として使用する。つまり、図４に示すステップＳ１０２，Ｓ１０４，Ｓ１０６，Ｓ１０８と同様な処理が行われることで、脱硫スラグＳ２が再使用される。第２実施形態では、脱硫処理の石灰原単位に応じて２種類のスラグ収容容器５に分けて脱硫スラグＳ２を回収する。このため、第１実施形態に比べ、脱硫スラグＳ２が収容されたスラグ収容容器５のうち、石灰原単位の多い区分のスラグ収容容器５が発生する割合を増加させることができる。
【００３８】
なお、第１実施形態と同様に、スラグ収容容器５の数には限りがあるため、新たなチャージの溶銑の脱硫処理で発生する脱硫スラグＳ２を収容するためのスラグ収容容器５がない場合には、第１区分または第２区分のスラグ収容容器５であっても、スラグ収容容器５を空にする作業が行われてもよい。また、脱硫スラグＳ２を全て使用あるいは排出して、一旦空になったスラグ収容容器５は、収容していた脱硫スラグＳ２に対応する石灰原単位による分類に拠らず、上記の何れの石灰原単位による分類のスラグ収容容器５として用いてもよい。
【００３９】
＜実施形態の変更例＞
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範囲内において、各種の変更例または修正例を実施し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものである。
【００４０】
例えば、上記実施形態では、ステップＳ１０２において、複数のスラグ収容容器５を、第２の閾値Ｘｉを用いて２つの石灰原単位に区分するとしたが、本発明はかかる例に限定されない。例えば、石灰原単位に関する閾値Ｘｊ（ｊは１以上の整数）を第２の閾値Ｘｉに加えて用い、複数のスラグ収容容器５を、３つ以上の石灰原単位の区分に分けてもよい。このとき、３つ以上の石灰原単位の区分のうち、石灰原単位の大きな区分のスラグ収容容器５に収容された脱硫スラグＳ２が再使用脱硫剤Ｓ１として優先的に用いられる。
【００４１】
また、上記実施形態では、第２の閾値Ｘｉを７．０ｋｇ／ｔとしたが、本発明はかかる例に限定されない。第２の閾値Ｘｉおよび閾値Ｘｊは、再使用脱硫剤Ｓ１として使用する脱硫スラグＳ２の使用量に対する、これと等価な新規の脱硫剤中の生石灰量の質量比率として定義されるＣａＯ置換率と、この脱硫スラグＳ２が生成された脱硫処理における石灰使用量との関係を参照することにより、石灰使用量がこれらの閾値より多いかまたは等しい場合においてＣａＯ置換率がより高位となるように、適宜設定することができる。ここで、脱硫スラグＳ２の使用量と等価な新規の脱硫剤中の生石灰量は、所定量の脱硫スラグＳ２を新規の脱硫剤と併用して使用をした場合の脱硫処理前後での溶銑の脱硫率と、新規の脱硫剤のみを使用してその使用量を変更した場合の脱硫処理前後での溶銑の脱硫率とを比較することにより導出できる。ＣａＯ置換率と脱硫スラグＳ２が生成された脱硫処理における石灰使用量との関係は、添加剤の組成や溶銑温度、脱硫処理後の溶銑のＳ濃度の目標値などの脱硫処理の条件によって影響を受けることが考えられる。従って、第２の閾値Ｘｉおよび閾値Ｘｊは、これらの脱硫処理の条件等に応じて、適宜調整されることが好ましく、好ましくは５ｋｇ／ｔ以上、１０ｋｇ／ｔ以下の範囲の値に設定される。
【００４２】
さらに、上記実施形態では、ステップＳ１０２において、複数のスラグ収容容器５を、第１の閾値Ｔａを用いて２つの保持時間に区分するとしたが、本発明はかかる例に限定されない。例えば、保持時間が第１の閾値Ｔａ以下の複数のスラグ収容容器５を、さらに第３の閾値Ｔｊを用いて複数の区分に分けてもよい。なお、第３の閾値Ｔｊは、第１の閾値Ｔａよりも短い時間であり、さらに保持時間に関する１つ以上の閾値を追加して、スラグ収容容器５の保持時間に関する区分を追加してもよい。この際、ステップＳ１０４では、保持時間が短い区分のスラグ収容容器５が優先的に選択されてもよい。また、ステップＳ１０６では、石灰原単位および保持時間の２つのパラメータに基いて異なる区分のスラグ収容容器５が選択され得るが、石灰原単位および保持時間のどちらの区分を優先してスラグ収容容器５が選択されるかは、各区分における脱硫効率等の実績等から適宜選択することができる。例えば、ステップＳ１０２において、第１の閾値Ｔａが７２時間の場合に、第３の閾値Ｔｊを４８時間とし、複数のスラグ収容容器５を、第１区分〜第５区分の５つの区分に分けてもよい。このとき、第１区分は、石灰原単位が７．０ｋｇ／ｔ以上且つ保持時間が４８時間以下である。第２区分は、石灰原単位が７．０ｋｇ／ｔ以上且つ保持時間が４８時間超７２時間以下である。第３区分は、石灰原単位が７．０ｋｇ／ｔ未満且つ保持時間が４８時間以下である。第４区分は、石灰原単位が７．０ｋｇ／ｔ未満且つ保持時間が４８時間超７２時間以下である。第５区分は、保持時間が７２時間超である。そして、例えば、第１区分、第２区分、第３区分、および第４区分の順に優先して再使用脱硫剤用のスラグ収容容器５が選択され、これに収容された脱硫スラグＳ２が再使用脱硫剤Ｓ１として使用される。
【００４３】
さらに、上記実施形態では、第１の閾値Ｔａを７２時間としたが、本発明はかかる例に限定されない。第１の閾値Ｔａは、保持時間が長くなることで、粉化により所望する脱硫効率が得られなくなる保持時間の値を調査して、これに基いて適宜設定することができる。第１の閾値Ｔａの適性値は、用いられる添加剤の種類や脱硫処理条件、スラグ収容容器５の容量等の条件によって影響を受けることが考えられるので、これらの条件に応じて適宜適当な値に調整されることが好ましく、好ましくは、４８時間以上７２時間以下の範囲の値に設定される。
【００４４】
再使用脱硫剤Ｓ１を使用することによって新規の脱硫剤の使用量を効果的に削減させるためには、再使用脱硫剤Ｓ１のＣａＯ置換率を増大させるとともに、再使用脱硫剤Ｓ１の使用量を増大させることが望ましい。第１の閾値Ｔａを適正な値に設定するとともに、保持時間がＴａ以下の区分のスラグ収容容器のみを再使用脱硫剤用として選択することにより、再使用脱硫剤Ｓ１のＣａＯ置換率を適正な範囲とすることができるが、これによって再使用可能な脱硫スラグＳ２の対象量を減少させないようにすることが望ましい。このためには、第１の閾値Ｔａの設定値に応じて、脱硫処理における溶銑１チャージ当たりの再使用脱硫剤Ｓ１の使用量を適宜調整して、再使用脱硫剤Ｓ１の総使用量を調整することが好ましい。また、これにより、再使用脱硫剤Ｓ１の平均使用量を、新規の脱硫剤の平均使用量１００質量部に対して５０質量部〜１５０質量部の範囲に調節することが好ましい。
【００４５】
さらに、上記実施形態では、複数のスラグ収容容器５を、保持時間および石灰原単位の条件に応じた複数の区分に分け、各区分の優先順に応じてスラグ収容容器５を再使用脱硫剤用として選択し、これに収容された脱硫スラグＳ２をその後の脱硫処理にて用いるとしたが、本発明はかかる例に限定されない。例えば、複数のスラグ収容容器５を区分けせずに、脱硫スラグＳ２が収容されたスラグ収容容器５に対応する保持時間および石灰原単位の少なくともいずれか一方に基づいて、複数のスラグ収容容器５のうち１つ以上のスラグ収容容器５を再使用脱硫剤用として選択してもよい。この際、保持時間が第１の閾値Ｔａ以下のスラグ収容容器５および石灰原単位が第２の閾値Ｘｉ以上のスラグ収容容器５の少なくとも一方のスラグ収容容器５が、再使用脱硫剤用として優先して選択される。
さらに、上記実施形態では、脱硫スラグ排出用として選択されたスラグ収容容器５から排滓ヤード３に排出された脱硫スラグＳ３を焼結鉱の原料として用いる構成としたが、本発明はかかる例に限定されない。排滓ヤード３に排出された脱硫スラグＳ３は、焼結鉱の原料以外のセメントクリンカーの原料等の用途に用いられてもよい。
【００４６】
さらに、第２実施形態では、脱硫処理の石灰原単位に応じて、除滓場１４に準備されたスラグ収容容器５を入れ替える場合がある。この際、スラグ収容容器５の入れ替えは、重機等を用いて、除滓場１４とスラグ収容容器置き建屋２との間で行われることとなるが、本発明はかかる例に限定されない。例えば、図７に示すように、溶銑脱硫処理建屋１内に、ターンテーブル等を有し、少なくとも２つのスラグ収容容器５を入れ替え可能な不図示の入れ替え装置が設けられてもよい。この場合、分類された複数のスラグ収容容器５が、除滓場１４の周辺に準備され、これらのうち、直後に除滓する溶銑収容容器で行った脱硫処理の石灰原単位に対応する分類の１つのスラグ収容容器５が、入れ替え装置によって、除滓場１４に準備される。
【００４７】
さらに、上記実施形態では、石灰原単位は、新規の脱硫剤に含まれる石灰含有量および再使用脱硫剤Ｓ１に含まれる脱硫剤として有効な石灰量から算出されるとしたが、本発明はかかる例に限定されない。例えば、石灰を含有するドロマイト等の他の添加剤が用いられる場合には、これらの添加剤を含めたすべての添加剤に含まれる石灰含有量や脱硫剤として有効な石灰量から、石灰原単位が算出される。
【００４８】
さらに、上記実施形態では、添加剤がシュートによって上添加される構成としたが、本発明はかかる例に限定されない。例えば、添加剤が、溶銑鍋６の上方に設けられたランスから、搬送ガスと一緒に吹き付けられる投射設備によって添加されてもよい。
さらに、上記実施形態では、再使用脱硫剤Ｓ１として用いる脱硫スラグが重機１２１で溶銑鍋６に添加されるとしたが、本発明はかかる例に限定されない。例えば、再使用脱硫剤Ｓ１として用いる脱硫スラグは、機械攪拌式脱硫装置１３に設けられたホッパーやシュート等の慣用の供給装置を用いて添加されてもよい。
【００４９】
さらに、上記実施形態では、脱硫スラグＳ２が収容されたスラグ収容容器５は、スラグ収容容器置き建屋２に保管されるとしたが、本発明はかかる例に限定されない。脱硫スラグＳ２が収容されたスラグ収容容器５は、専用の蓋等が被せられ、雨等で濡れない処置が施されれば、屋外等の他の場所に保管されてもよい。脱硫スラグＳ２が雨等で濡れた場合、脱硫スラグＳ２が再使用脱硫剤として溶銑Ｍに添加される際に、突沸や発塵が発生するおそれがある。
【００５０】
さらに、上記実施形態では、機械攪拌式脱硫装置１３にて脱硫処理をする構成としたが、本発明はかかる例に限定されない。例えば、脱硫処理をする方法として、ガスを吹き込み攪拌させながら脱硫処理を行う、バブリング方式やガスインジェクション方式等の装置を用いて、溶銑収容容器となるトピードカー４や溶銑鍋６に収容された溶銑を処理する方法等を選択することもできる。他の脱硫処理の方法を用いた場合についても、上記実施形態と同様に、溶銑収容容器から脱硫スラグＳ２が回収され、その後、再使用脱硫剤や焼結鉱の原料として再使用される。
【００５１】
さらに、上記実施形態では、ステップＳ１０２において、脱硫スラグＳ２を収容した複数のスラグ収容容器５を、石灰原単位と保持時間とに基づいて、複数の区分に分ける構成としたが、本発明はかかる例に限定されない。例えば、脱硫スラグＳ２を収容した複数のスラグ収容容器５を、石灰原単位および保持時間のどちらか一方に基づいて、複数の区分に分ける構成としてもよい。この際、複数のスラグ収容容器５を区分した後に、石灰原単位の大きい区分および保持時間の短い区分のいずれかの条件に合う区分のスラグ収容容器５を、優先的に再使用脱硫剤用として選択して、ステップＳ１０８で用いる。石灰原単位および保持時間は、共に再使用脱硫剤Ｓ１による脱硫効率に影響する。このため、上記構成とすることで、石灰原単位および保持時間で区分しない場合に比べ、再使用脱硫剤Ｓ１の脱硫への寄与のバラツキを低減することができる。
【００５２】
さらに、上記実施形態では、スラグ収容容器５に脱硫スラグＳ２を、チャージ単位で収容可能な限り収容するとしたが、本発明はかかる例に限定されない。例えば、スラグ収容容器５の数に余裕がある場合には、除滓場１４に配置した脱硫スラグＳ２を収容したスラグ収容容器５の容量に余裕があっても、このスラグ収容容器５をステップＳ１０２で区分する対象としてもよい。特に、このスラグ収容容器５が他と比べて優先的に再使用脱硫剤用として選択される条件である場合には、望ましい実施形態である。
【００５３】
さらに、上記実施形態では、１チャージの脱硫処理にて発生した脱硫スラグＳ２が複数のスラグ収容容器５のうちいずれか１つに回収されるとしたが、本発明はかかる例に限定されない。例えば、１チャージの脱硫処理にて発生した脱硫スラグＳ２は、複数のスラグ収容容器５に分けて回収されてもよい。
さらに、上記実施形態のステップＳ１０６では、再使用脱硫剤用のスラグ収容容器５として、１つのスラグ収容容器５が選択されるとしたが、本発明はかかる例に限定されない。例えば、再使用脱硫剤用のスラグ収容容器５として選択されるスラグ収容容器５は、複数であってもよい。
【００５４】
＜実施形態の効果＞
（１）本発明の実施形態に係る脱硫スラグＳ２の再使用方法は、少なくとも石灰系の新規の脱硫剤を用いて溶銑収容容器６で溶銑Ｍを脱硫処理し、複数のスラグ収容容器５のいずれか１つ以上に、脱硫処理により生じる脱硫スラグＳ２を溶銑収容容器６から排出して回収し（ステップＳ１００）、脱硫スラグＳ２が収容された複数のスラグ収容容器５からいずれか１つ以上を再使用脱硫剤用として選択し、再使用脱硫剤用として選択されたスラグ収容容器５に収容された脱硫スラグＳ２を、その後の溶銑の脱硫処理にて再使用脱硫剤Ｓ１として用い、複数のスラグ収容容器５からいずれか１つ以上を再使用脱硫剤用として選択する際に、複数のスラグ収容容器５のそれぞれに脱硫スラグＳ２が収容されてからの経過時間である複数のスラグ収容容器の各々に対応する保持時間、および複数のスラグ収容容器５にそれぞれ収容された脱硫スラグＳ２が発生した脱硫処理における石灰使用量である複数のスラグ収容容器５の各々に対応する石灰使用量の少なくともいずれか一方に基づいて、保持時間が第１の閾値Ｔａより短いかまたは等しいスラグ収容容器５および石灰使用量が第２の閾値Ｘｉより多いかまたは等しいスラグ収容容器５の少なくとも一方のスラグ収容容器５を再使用脱硫剤用として優先して選択する。
【００５５】
ここで、脱硫反応は未反応のＣａＯにより進行する。このため、脱硫スラグＳ２中に未反応のＣａＯが存在しなければ脱硫反応には寄与しない。また、脱硫スラグ中に未反応のＣａＯが多いほど脱硫能は高く、脱硫剤として使用した際に新規の脱硫剤の添加量を削減することができる。しかし、様々な条件の脱硫処理で生成された脱硫スラグＳ２を回収し、脱硫スラグＳ２を分別することなく再使用脱硫剤Ｓ１として再使用する場合、再使用脱硫剤Ｓ１の脱硫能が大きく変動する。このため、再使用脱硫剤Ｓ１を使用した脱硫処理で常に良好な脱硫処理結果を得るには、脱硫スラグＳ２のうち、例えば石灰使用量が少ない脱硫処理で生成された、未反応ＣａＯ分の少ない脱硫スラグＳ２を再使用した場合を基準として脱硫処理を行う必要がある。したがって、このような脱硫処理では、新規の脱硫剤の添加量が必要以上に多くなってしまうことが多い。
【００５６】
これに対して、上記構成によれば、保持時間および石灰使用量の少なくとも一方に基いて選択されたスラグ収容容器５に収容された、脱硫能が高い条件の脱硫スラグＳ２が優先的に再使用脱硫剤Ｓ１として使用されるため、再使用脱硫剤Ｓ１の脱硫への寄与のバラツキを低減することができる。このため、再使用脱硫剤Ｓ１を用いた脱硫処理において、脱硫剤を過剰に使用することなく処理後の溶銑のＳ濃度を目標とする濃度範囲に制御することができる。また、溶銑収容容器から排滓後の経過時間の短い脱硫スラグおよび石灰使用量の多い溶銑の脱硫処理で生成された脱硫スラグの少なくとも一方を優先して、再使用脱硫剤として用いることにより、再使用脱硫剤の平均的な脱硫能を向上させることができる。これらの効果によって、新規の脱硫剤の使用量を削減できるため、鉄鋼製造コストを低減することができ、石灰系脱硫剤の製造に要するエネルギー消費量の削減に寄与することができる。また、新規の脱硫剤の使用量が削減されることで、脱硫処理工程における脱硫スラグの発生量を低減させることができる。
さらに、上記構成によれば、特許文献３のように、スラグのサンプリングや分析といった煩雑な作業を行わなくてもいいため、作業者の負担や処理に掛かる時間を低減することができる。
【００５７】
（２）複数のスラグ収容容器５からいずれか１つ以上を再使用脱硫剤用として選択する（ステップＳ１０４，１０６）前に、脱硫スラグＳ２が収容された複数のスラグ収容容器５を、第１の閾値Ｔａに基づく保持時間に応じた区分、および第２の閾値Ｘｉに基づく石灰使用量に応じた区分の少なくともいずれか一方の複数の区分に分け（ステップＳ１０２）、複数のスラグ収容容器５からいずれか１つ以上を再使用脱硫剤用として選択する（ステップＳ１０４，１０６）際に、保持時間の短い区分および石灰使用量の多い区分の少なくともいずれか一方の区分のスラグ収容容器５を再使用脱硫剤用として選択する。
上記構成によれば、上記（１）の構成による場合と同様に、再使用脱硫剤Ｓ１の脱硫への寄与のバラツキを低減することができ、新規な脱硫剤の使用量を減少させることができる。
【００５８】
（３）複数のスラグ収容容器５を区分する（ステップＳ１０２）際に、第１の閾値Ｔａに基づいて複数のスラグ収容容器５を区分し、スラグ収容容器５を再使用脱硫剤用として選択する（ステップＳ１０４，１０６）際に、保持時間が第１の閾値Ｔａより短いかまたは等しい区分のスラグ収容容器５のみを再使用脱硫剤用として選択する。
上記構成によれば、保持時間が短く、粉化による脱硫効率への影響がない脱硫スラグＳ２のみを再使用脱硫剤Ｓ１として用いることができるため、再使用脱硫剤Ｓ１の脱硫への寄与のバラツキをさらに低減することができる。
【００５９】
（４）複数のスラグ収容容器５を区分する（ステップＳ１０２）際に、第２の閾値Ｘｉに基づいて複数のスラグ収容容器５をさらに区分し、スラグ収容容器５を再使用脱硫剤用として選択する（ステップＳ１０４，１０６）際に、石灰使用量の多い区分のスラグ収容容器５を優先して再使用脱硫剤用として選択する。
上記構成によれば、回収された脱硫スラグＳ２のうち、脱硫効率の高いものから順に使用する傾向となるため、第１の閾値Ｔａに基づいてスラグ収容容器５を区分するのみで第２の閾値Ｘｉに基づいてスラグ収容容器５をさらに区分しない場合に比べ、新規の脱硫剤の添加量を低減することができる。
【００６０】
（５）複数のスラグ収容容器５を区分する（ステップＳ１０２）際に、第１の閾値Ｔａよりも短い第３の閾値Ｔｊに基づいて複数のスラグ収容容器５をさらに区分し、スラグ収容容器５を再使用脱硫剤用として選択する（ステップＳ１０４，１０６）際に、保持時間が短く、石灰使用量が多い区分のスラグ収容容器５を優先して再使用脱硫剤用として選択する。
【００６１】
（６）複数のスラグ収容容器５を区分する（ステップＳ１０２）際に、第１の閾値Ｔａよりも短い第３の閾値Ｔｊに基づいて複数のスラグ収容容器５をさらに区分し、スラグ収容容器５を再使用脱硫剤用として選択する（ステップＳ１０４，１０６）際に、保持時間の短い区分のスラグ収容容器５を優先して再使用脱硫剤用として選択する。
上記（５）または（６）の構成によれば、保持時間に応じたより細かな区分に基いて再使用脱硫剤用のスラグ収容容器を選択するため、より脱硫効率の高い脱硫スラグを優先して使用することができる。このため、新規の脱硫剤の添加量を低減することができる。
【００６２】
（７）第３の閾値Ｔｊを、２４時間以上、４８時間以下とする。
上記構成によれば、通常の機械攪拌式脱硫装置１３で生成した脱硫スラグＳ２を収容したスラグ収容容器５を保持時間に基いて区分する際に、閾値Ｔｊを上記範囲とすることで、Ｔｊに関して保持時間が短い区分の、優先的に再使用脱硫剤用として選択されるスラグ収容容器５に収容された脱硫スラグＳ２において、脱硫能を効果的に向上することを可能としつつ、再使用脱硫剤Ｓ１として使用するのに適切な量を得ることができる。このため、新規の脱硫剤の添加量を効果的に低減することができる。
【００６３】
（８）第１の閾値Ｔａを、４８時間以上、７２時間以下とする。
上記構成によれば、一般的な機械攪拌式脱硫装置１３で生成した脱硫スラグＳ２を収容したスラグ収容容器５を保持時間に基いて区分する際に、閾値Ｔａを上記範囲とすることで、Ｔａに関して保持時間が短い区分の、優先的に再使用脱硫剤用として選択されるスラグ収容容器５に収容された脱硫スラグＳ２において、脱硫能のバラツキを効果的に低減することが可能となる。特に、上記（３）の構成と組み合わせることにより、保持時間が第１の閾値Ｔａより短いかまたは等しい区分のスラグ収容容器５のみが再使用脱硫剤用として選択されるので、再使用脱硫剤Ｓ１の脱硫能のバラツキが効果的に低減され、新規の脱硫剤の添加量を効果的に低減することができる。
【００６４】
第１の閾値Ｔａの適性値は、用いられる添加剤の種類や脱硫処理条件、スラグ収容容器５の容量等の条件によって影響を受けることが考えられるので、これらの条件に応じて適宜適当な値に調整されることが好ましく、好ましくは、４８時間以上７２時間以下の範囲の値に設定される。なお、保持時間が７２時間超となる場合には、脱硫スラグＳ２の粉化による影響から、脱硫能が低下する可能性が高くなる。また、保持時間が４８時間未満であれば、上記の条件に拠らず、粉化による脱硫能への悪影響は低位である。
【００６５】
（９）第２の閾値Ｘｉを、５ｋｇ／ｔ以上、１０ｋｇ／ｔ以下とする。
上記構成によれば、通常の機械攪拌式脱硫装置１３で生成した脱硫スラグＳ２を収容したスラグ収容容器５を石灰使用量に基いて区分する際に、閾値Ｘｉを上記範囲とすることで、Ｘｉに関して石灰原単位が多い区分の、優先的に再使用脱硫剤用として選択されるスラグ収容容器５に収容された脱硫スラグＳ２において、脱硫能を効果的に向上することを可能としつつ、再使用脱硫剤Ｓ１として使用するのに適切な量を得ることができる。このため、新規の脱硫剤の添加量を効果的に低減することができる。
【００６６】
（１０）脱硫スラグＳ２が収容された複数のスラグ収容容器５のうち、保持時間が第１の閾値Ｔａよりも長いスラグ収容容器５および石灰使用量が第２の閾値Ｘｉ未満のスラグ収容容器５の少なくとも一方のスラグ収容容器５から、このスラグ収容容器に収容された脱硫スラグＳ２を排出し、排出した脱硫スラグＳ３を焼結鉱の原料として用い、脱硫スラグＳ２を排出した上記スラグ収容容器５を、再び溶銑収容容器６から排出した脱硫スラグＳ２を収容するのに用いる。
上記構成によれば、再使用脱硫剤Ｓ１として使用する場合に脱硫能の低い脱硫スラグＳ２を優先的に焼結鉱の原料として使用することが可能となるので、相対的に脱硫能の高い脱硫スラグＳ２を温存しつつ、空のスラグ収容容器５を準備して、新たに溶銑収容容器６から排出される脱硫スラグＳ２を受滓する操業を、スムースに行うことができる。
【００６７】
（１１）溶銑収容容器６から排出される脱硫スラグＳ２を複数のスラグ収容容器５のいずれか１つ以上に回収する前に、脱硫スラグＳ２が収容された複数のスラグ収容容器５からいずれか１つ以上を脱硫スラグ排出用として選択し、脱硫スラグ排出用として選択されたスラグ収容容器５に収容された脱硫スラグＳ２を、スラグ収容容器５から排出することで、脱硫スラグ排出用として選択されたスラグ収容容器５を空にし、溶銑収容容器６から排出される脱硫スラグＳ２を複数のスラグ収容容器５のいずれか１つ以上に回収する際に、脱硫スラグ排出用として選択した後に空にしたスラグ収容容器５を用い、複数のスラグ収容容器５からいずれか１つ以上を脱硫スラグ排出用として選択する際に、保持時間が第１の閾値Ｔａよりも長いスラグ収容容器５および石灰使用量が第２の閾値Ｘｉ未満のスラグ収容容器５の少なくとも一方のスラグ収容容器５を脱硫スラグ排出用として優先して選択する。
上記構成によれば、スラグ収容容器５に空きがない状態においても、空のスラグ収容容器５を準備することができるため、脱硫処理を継続してスムースに行うことができる。
【００６８】
（１２）脱硫スラグ排出用として選択されたスラグ収容容器５から排出された脱硫スラグＳ３を焼結鉱の原料として用いる。
上記構成によれば、脱硫処理にて発生する脱硫スラグＳ２を全て製鉄所内で再使用し、脱硫スラグよりも環境負荷の小さい高炉スラグ製品としたうえで、製鉄所外での有効利用を図ることができる。
【００６９】
（１３）溶銑収容容器６から排出される脱硫スラグＳ２を複数のスラグ収容容器５のいずれか１つ以上に回収する（ステップＳ２０２）前に、石灰使用量で複数のスラグ収容容器５を分類し、溶銑収容容器６から排出される脱硫スラグＳ２を複数のスラグ収容容器５のいずれか１つ以上に回収する際に、脱硫スラグＳ２が発生した脱硫処理における石灰使用量を参照して、複数のスラグ収容容器５から、脱硫処理における石灰使用量に対応する分類のスラグ収容容器５を脱硫スラグ回収用として選択し（ステップＳ２００）、脱硫スラグ回収用として選択されたスラグ収容容器５に溶銑収容容器６から排出される脱硫スラグＳ２を回収する。
上記構成によれば、石灰使用量の異なる脱硫処理を連続して行う場合においても、対応する石灰使用量の分類のスラグ収容容器５に分けて回収することができ、石灰使用量の大きい区分のスラグ収容容器５に収容される脱硫スラグＳ２の質量比率を増加させることができる。このため、ＣａＯ置換率の高い再使用脱硫剤Ｓ１の使用量を増大することができるので、新規の脱硫剤の使用量をさらに低減することができる。
【００７０】
（１４）スラグ収容容器５に複数チャージの溶銑の脱硫処理で発生した脱硫スラグＳ２を回収し、スラグ収容容器に対応する保持時間を、スラグ収容容器５に収容された上記の複数チャージ分の脱硫スラグＳ２のうち、最初のチャージの脱硫スラグＳ２を収容してからの経過時間とし、スラグ収容容器に対応する石灰使用量を、上記の複数チャージの溶銑の脱硫処理のうち最も石灰使用量が少ないチャージにおける石灰使用量とする。
上記構成によれば、複数チャージ分の脱硫スラグＳ２をスラグ収容容器５に回収するため、スラグ収容容器５の移動に掛かる作業時間を短縮することができる。また、この場合に、スラグ収容容器５に収容された脱硫スラグＳ２の脱硫能を過大に評価して、溶銑の脱硫処理において脱硫不足を招くおそれが無い。
【００７１】
（１５）石灰使用量を、脱硫処理に再使用脱硫剤Ｓ１が用いられない場合には、新規の脱硫剤に含まれる生石灰の使用量とし、脱硫処理に再使用脱硫剤Ｓ１が用いられる場合には、新規の脱硫剤に含まれる生石灰の使用量と、再使用脱硫剤Ｓ１として使用する脱硫スラグＳ２の使用量に所定の置換率を乗算した値との合計とする。
上記構成によれば、新規の脱硫剤と再使用脱硫剤Ｓ１とを併用する脱硫処理において生成された脱硫スラグＳ２の場合においても、再使用脱硫剤Ｓ１として再使用した場合の脱硫能を適正に評価できる。
【００７２】
（１６）脱硫処理をする際に、新規の脱硫剤と、再使用脱硫剤Ｓ１と、アルミ灰とを用い、新規の脱硫剤中の石灰と、アルミ灰との質量比率である石灰／アルミ灰を４．０以上５．０以下とする。
上記構成によれば、脱硫効率を維持しながらも、新規の脱硫剤の添加量の削減に伴って、アルミ灰の添加量も削減することができるため、鉄鋼製造コストを削減することができる。
【実施例】
【００７３】
以下に本発明の実施例を示す。高炉で出銑した溶銑Ｍをトピードカー４で受銑し、トピードカー４で溶銑の脱珪・脱燐処理を行って溶銑Ｍの燐濃度を０．０７質量％以下まで低減させた。その後、溶銑Ｍをトピードカー４から溶銑鍋６へと払い出し、溶銑量約３２０ｔを収容した溶銑鍋６において機械攪拌式脱硫装置１３を用いて溶銑Ｍの脱硫処理を行った。脱硫処理前の溶銑温度は１２４０℃〜１３２０℃の範囲であった。【００７４】
実施例では、第１実施形態の脱硫スラグＳ２の再使用方法を用いて、脱硫処理を行った。具体的には、まず、脱硫処理で発生した脱硫スラグＳ２を回収した（ステップＳ１００）。次いで、それぞれ２チャージ〜３チャージ分の溶銑の脱硫処理で生成された脱硫スラグＳ２が収容された複数のスラグ収容容器５を、第１の閾値Ｔａ＝７２時間および第２の閾値Ｘｉ＝７．０ｋｇ／ｔを用いて、保持時間および石灰使用量に基いて前述のように第１〜第３区分の３つの区分に分けた（ステップＳ１０２）。ここで、スラグ収容容器５は合計で６つ使用した。さらに、ステップＳ１０４〜Ｓ１０８の手順を行い、再使用脱硫剤用として選択された第１区分または第２区分のスラグ収容容器５に収容された脱硫スラグＳ２を、再使用脱硫剤Ｓ１としてその後の脱硫処理に用い、第３区分のスラグ収容容器５に収容された脱硫スラグＳ２については、排滓ヤード３に排出した後、焼結鉱の原料として使用した。また、比較例として、スラグ収容容器５を区分することなく再使用脱硫剤用のスラグ収容容器５を無作為に選択して、収容された脱硫スラグＳ２を再使用脱硫剤Ｓ１として用いるとともに、空のスラグ収容容器５が不足した場合には脱硫スラグ排出用のスラグ収容容器５を無作為に選択して、収容された脱硫スラグＳ２を排滓ヤード３に排出した場合を実施した。なお、脱硫処理では、新規の脱硫剤中の石灰とアルミ灰との質量比率を４．０以上５．０以下として、新規の脱硫剤とアルミ灰とを同時に投入した後、１１〜１５分間機械式攪拌を行って、脱硫処理を終了した。１チャージ当たりの再使用脱硫剤Ｓ１の添加量は１６００ｋｇ以上３２００ｋｇ以下とした。再使用脱硫剤Ｓ１を添加する際には、重機１２１を用いて添加を行い、バケット１杯当たり８００ｋｇの添加量で、１チャージ当たりバケット２杯〜４杯の再使用脱硫剤Ｓ１を添加した。再使用脱硫剤Ｓ１および新規の脱硫剤の添加量は、脱硫処理前の溶銑のＳ濃度および脱硫処理後の溶銑のＳ濃度の目標値などに応じて、石灰原単位を４．５ｋｇ／ｔ〜９．０ｋｇ／ｔの範囲で調整した。ここで、石灰原単位は、前述の（１）式において、置換率ｙを２３［％］で一定として計算した値である。【００７５】
図８には、実施例の脱硫処理の結果として、第１区分および第２区分のスラグ収容容器５から使用した再使用脱硫剤Ｓ１における、溶銑Ｍ中の処理前Ｓ濃度［質量％］と脱硫石灰効率［％］との関係をそれぞれ示す。再使用脱硫剤Ｓ１の脱硫石灰効率とは、再使用脱硫剤Ｓ１の原単位に置換率ｙを乗じて得られる、再使用脱硫剤Ｓ１中の有効石灰分の原単位に対する、脱硫反応に実際に使われた石灰の原単位の比率を、再使用脱硫剤Ｓ１と新規の脱硫剤を併用した脱硫処理結果と新規の脱硫剤のみを使用した脱硫処理結果との比較により求めた結果である。実施例の結果、石灰原単位の大きな第１区分の再使用脱硫剤を用いることで、第２区分の再使用脱硫剤を用いる場合に比べて、再使用脱硫剤Ｓ１の脱硫石灰効率が平均で約２％高くなることを確認した。【００７６】
また、この結果と新規な脱硫剤のみを使用した場合の脱硫石灰効率との比較から、各区分のスラグ収容容器５から使用した再使用脱硫剤Ｓ１を脱硫能が等価な新規の脱硫剤に置換した場合のＣａＯ置換率を、算出し直した。実施例の第１区分および第２区分のスラグ収容容器５に対応する再使用脱硫剤Ｓ１、および比較例の再使用脱硫剤Ｓ１のＣａＯ置換率の平均値の算出結果を図９に示す。計算の結果、平均のＣａＯ置換率は、第２区分および比較例の場合の２３％に比べ第１区分の場合の方が７％高いことを確認した。つまり、実施例では、第１区分のスラグ収容容器５の脱硫スラグＳ２を再使用脱硫剤Ｓ１として用いることで、第２区分あるいは比較例の場合よりも、平均のＣａＯ置換率を７％増大することが可能となり、これに対応する分だけ新規の脱硫剤の使用量の削減が可能となる。これは、石灰原単位をバケット１杯の添加量（約２．５ｋｇ／ｔ）で比べた場合に、新規の脱硫剤の石灰原単位を約０．１５ｋｇ／ｔ削減できる効果に相当することを確認した。また、比較例の場合には、ＣａＯ置換率のばらつきが大きいため、脱硫処理を行う際に基準とする再使用脱硫剤Ｓ１のＣａＯ置換率はさらに低い値を用いる必要がある。したがって、上記の実施形態の脱硫スラグＳ２の再使用方法では、ＣａＯ置換率の大きい第１区分のスラグ収容容器５の脱硫スラグＳ２を優先して使うことにより、脱硫スラグＳ２を分別して回収しない場合に比べて再使用脱硫剤Ｓ１の脱硫能が向上することが確認できた。
【００７７】
さらに、発明者らは、上記の実施例と同様の方法を用いて脱硫スラグＳ２を再使用した場合と、回収した脱硫スラグＳ２を区分けせずに再使用した比較例の場合との２つの再使用方法の条件による新規の脱硫剤の原単位の違いを調査した。各条件では、処理前の溶銑Ｍ中のＳ濃度や、目標とする脱硫処理後の溶銑Ｍ中のＳ濃度等を同様な処理条件とし、２０チャージずつ脱硫処理を行った。なお、実施例の再使用方法を用いた場合では、石灰原単位の区分に応じて、石灰原単位が大きい区分のスラグ収容容器５からの再使用脱硫剤Ｓ１ではＣａＯ置換率が高くなるように、再使用脱硫剤Ｓ１のＣａＯ置換率を変えた。一方、脱硫スラグＳ２を区分けせずに再使用した比較例の場合では、再使用脱硫剤Ｓ１のＣａＯ置換率を、経験的に得られる最低レベルのＣａＯ置換率で一定とした。実施例および比較例とも、再使用脱硫剤Ｓ１の使用量とＣａＯ置換率との積に応じて新規の脱硫剤の使用量を減少させた。脱硫処理の結果、いずれのチャージでも、処理後の溶銑Ｍ中のＳ濃度を目標値以下まで下げることができた。また、実施例の再使用方法を用いた場合、新規の脱硫剤の平均原単位が４．２ｋｇ／ｔとなり、脱硫スラグＳ２を区分けせずに再使用した比較例の場合、新規の脱硫剤の平均原単位が４．９ｋｇ／ｔとなった。この結果から、実施例の再使用方法を用いることにより、再使用脱硫剤Ｓ１の脱硫効率のバラツキが低減して、新規の脱硫剤の原単位を０．７ｋｇ／ｔ低減できることを確認した。【００７８】
さらに、保持時間の脱硫能に対する影響を確認するため、石灰原単位が同じ条件の脱硫処理で生成した脱硫スラグＳ２を再使用脱硫剤Ｓ１として用いた場合の、ＣａＯ置換率に及ぼす保持時間の影響を調査した。この際、石灰原単位の条件は、実施例の第１区分に対応する７．０ｋｇ／ｔと実施例の第２区分に対応する３．０ｋｇ／ｔの２条件とした。図１０には、脱硫スラグＳ２を再使用脱硫剤Ｓ１として用いた際の保持時間と、その脱硫処理の結果から得られたＣａＯ置換率との関係を示す。第１区分に対応する石灰原単位７．０ｋｇ／ｔの保持時間７２時間以内のプロットと、第２区分に対応する石灰原単位３．０ｋｇ／ｔの保持時間７２時間以内のプロットとを比べると、石灰原単位の大きい第１区分の方が高いＣａＯ置換率を示し、高い脱硫効率を示すことが確認できた。ここで、これらの石灰原単位は、各区分に対応する石灰原単位のうち最も低いレベルの石灰原単位であり、図１０に基いて各区分に対応するＣａＯ置換率を設定することで、実際に各区分のスラグ収容容器５からの再使用脱硫剤Ｓ１を使用した場合には、より高い脱硫効率が得られ、目標値以下までの確実な脱硫が可能となる。また、保持時間が７２時間以内であれば、保持時間に応じたＣａＯ置換率となり、再使用する際に脱硫効率のバラツキを低減できることを確認した。一方、保持時間が７２時間超となるものについては、ＣａＯ置換率が急激な低下がみられ、使用する際に脱硫効率のバラツキが増大する可能性があることを確認した。【００７９】
また、例えば、第３の閾値Ｔｊを３６時間とし、これを用いて上記の第１区分および第２区分のスラグ収容容器５を保持時間に基いてさらに区分する場合には、各区分に対応する再使用脱硫剤Ｓ１のＣａＯ置換率を個別に設定することにより、さらに新規の脱硫剤の使用量を削減することができる。また、再使用脱硫剤Ｓ１に対応するスラグ収容容器５の石灰使用量および保持時間に基いて関数式によりＣａＯ置換率を設定し、これに基いて新規の脱硫剤の使用量を決定するようにしてもよい。
以上の結果から、本発明に係る脱硫スラグＳ２の再使用方法によれば、再使用する脱硫スラグの脱硫への寄与のバラツキを低減することが可能なり、効果的に脱硫剤を削減することが可能となることを確認した。
【符号の説明】
【００８０】
１  ：溶銑脱硫処理建屋
１１  ：溶銑払出し場
１１１  ：溶銑鍋台車
１２  ：脱硫スラグ投入場
１２１  ：重機
１３  ：機械攪拌式脱硫装置
１３１  ：溶銑鍋台車
１３２  ：回転軸
１３３  ：攪拌体
１３４  ：フード
１４  ：除滓場
１４１  ：スラグ掻き出し機
２  ：スラグ収容容器置き建屋
３  ：排滓ヤード
４  ：トピードカー
５  ：スラグ収容容器
６  ：溶銑鍋
Ｍ  ：溶銑
Ｓ１  ：再使用脱硫剤
Ｓ２，Ｓ３  ：脱硫スラグ
【要約】
再使用する脱硫スラグの脱硫への寄与のバラツキを低減することができる脱硫スラグの再使用方法を提供すること。少なくとも石灰系の新規の脱硫剤を用いて溶銑収容容器（６）で溶銑（Ｍ）を脱硫処理し、複数のスラグ収容容器（５）のいずれか１つ以上に、脱硫処理により生じる脱硫スラグ（Ｓ２）を回収し、脱硫スラグ（Ｓ２）が収容された複数のスラグ収容容器（５）からいずれか１つ以上を再使用脱硫剤用として選択し、選択されたスラグ収容容器（５）に収容された脱硫スラグ（Ｓ２）を、その後の溶銑の脱硫処理にて再使用脱硫剤（Ｓ１）として用い、複数のスラグ収容容器（５）からいずれか１つ以上を再使用脱硫剤用として選択する際に、保持時間が第１の閾値Ｔａより短いかまたは等しいスラグ収容容器（５）および石灰使用量が第２の閾値Ｘｉより多いかまたは等しいスラグ収容容器（５）の少なくともいずれかのスラグ収容容器（５）を優先して選択する。【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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