(57)【要約】  【課題】ＣａＯとＮａ２ＣＯ３と有する脱硫剤を用いる溶銑の脱硫において、Ｎａ２ＣＯ３の蒸発損失を大幅に抑制でき、これにより、脱硫に要する脱硫剤の量及び発生するダスト量を削減可能な溶銑の脱硫方法を提供する。  【解決手段】Ｃを２．５％以上含有する溶銑を機械撹拌式脱硫法により脱硫するに際し、Ｎａ２ＣＯ３を４％以上３３％以下含有し、ＣａＯを６６％超９５％以下含有する脱硫剤を溶銑に添加するとともに、脱硫を行った後のスラグに含まれるＳｉＯ２の濃度が８％以上２０％未満となるように調整して脱硫を行う。【選択図】図１
2006316318.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｃを２．５質量％以上含有する溶銑を機械撹拌式脱硫法により脱硫するに際し、Ｎａ２ＣＯ３を４質量％以上３３質量％以下含有し、ＣａＯを６６質量％超９５質量％以下含有する脱硫剤を前記溶銑に添加して脱硫を行うことを特徴とする溶銑の脱硫方法。
【請求項２】
Ｃを２．５質量％以上含有する溶銑を機械撹拌式脱硫法により脱硫するに際し、Ｎａ２ＣＯ３を４質量％以上３３質量％以下含有し、ＣａＯを６６質量％超９５質量％以下含有する脱硫剤を前記溶銑に添加すること、及び、該脱硫を行った後のスラグに含まれるＳｉＯ２の濃度が８質量％以上２０質量％未満となるように脱硫を行うことを特徴とする溶銑の脱硫方法。
【請求項３】
前記スラグに含まれるＳｉＯ２の濃度は、気体または固体の酸素を前記溶銑と反応させること、前記脱硫剤をＳｉＯ２源と共に添加すること、又は、前記脱硫に先立って行われる脱珪又は脱燐の際に生成する脱珪スラグ又は脱燐スラグを該脱硫時まで残留させることの少なくとも一つにより、調整される請求項２に記載された溶銑の脱硫方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶銑の脱硫方法に関する。本発明は、具体的には、ＣａＯとＮａ２ＣＯ３とを有する脱硫剤による溶銑の脱硫を効率的に行う溶銑の脱硫方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、鋼材がより過酷な環境で使用されるようになり、より不純物が少ない清浄な高級鋼を大量に製造することへの要求が高まっている。なかでも鋼材の硫黄濃度を低減することに対するニーズは強く、低硫鋼をより安価に製造することが可能な脱硫方法の開発が強く望まれている。
【０００３】
脱硫方法は、大別すると、熱力学的に脱硫に有利な溶銑の段階で行う方法と、二次精錬時に溶鋼の段階で行う方法とがあるが、処理コスト等の点で、溶銑の段階で行う方法が望ましい。溶銑の段階で行う脱硫では、地球環境の保護や廃棄物の有効利用の観点から、蛍石を使用しないことが重要である。
【０００４】
溶銑の脱硫方法には、トーピード又は溶銑鍋に収容された溶銑に脱硫剤を吹き込む方法や、溶銑鍋に収容された溶銑に脱硫剤を添加して機械的に撹拌する方法等がある。いずれの方法においても、溶銑と、脱硫剤、又は脱硫剤を添加することにより脱硫能力を高められたスラグとを接触させることによって、脱硫の反応効率を高めている。
【０００５】
脱硫剤としては、ＣａＯ（生石灰）、ＣａＣＯ３（石灰石）、Ｎａ２ＣＯ３（ソーダ灰）、ＣａＣ２（カルシウムカーバイド）、Ｍｇ（金属マグネシウム）又はこれらを組み合わせたものが使用されてきた。
【０００６】
生石灰系の脱硫剤の主成分は、融点が約２５００℃と溶銑の処理温度と比較して非常に高温なＣａＯである。このため、ＣａＯ単独の脱硫剤では、脱硫反応がＣａＯ粒の表層部でしか進行せず、脱硫の反応効率が低い。生石灰系の脱硫剤をより効率的に利用するために、例えば特許文献１には、融点降下剤であるＣａＦ２（蛍石）と、コークス、木炭さらにはタール等の炭素系物質と、ＣａＯと、Ｎａ２ＣＯ３とを有する脱硫剤を用いることにより、ＣａＯを溶融させ脱硫反応を促進する発明が開示されている。
【０００７】
しかし、脱硫剤としてＣａＦ２を使用すると脱硫スラグにフッ素が含まれ、その含有量が限度を越えると、スラグや使用する耐火物等を廃棄物として再利用する場合に地球環境の保護の観点から好ましくない。また、フッ素の含有量が高過ぎると取鍋等の耐火物の溶損が増大するという問題もある。
【０００８】
ＣａＦ２を使用せずにＣａＯの溶融を促進する方法として、極めて高い脱硫能を有するＮａ２ＣＯ３をＣａＯと併用する方法がある。しかし、Ｎａ２ＣＯ３を溶銑の脱硫処理の際に用いると、Ｎａ２ＣＯ３が溶銑に含まれるＣやＳｉと反応してＮａガス化して蒸発し易く、この蒸発損失が極めて大きいという問題がある。
【０００９】
そこで、特許文献２には、溶銑鍋に収容された溶銑に脱硫剤を吹き込むインジェクション法においてＮａ２ＣＯ３に５〜６５％（本明細書では特にことわりがない限り「％」は「質量％」を意味するものとする）の酸化鉄を添加して酸化鉄と溶銑に含まれるＣとを優先的に反応させることによりＮａ２ＣＯ３の蒸発損失を抑制する発明が開示されている。
【００１０】
さらに、特許文献３には、同様にインジェクション法においてＣａＯ／Ｎａ２ＣＯ３＝０．３〜２．０、かつ酸化鉄／Ｎａ２ＣＯ３＝０．０３〜０．２である脱硫剤を用いれば、酸化鉄によりＮａ２ＣＯ３の活量が低下するため、Ｎａ２ＣＯ３の蒸発損失が抑制されることが開示されている。
【特許文献１】特開昭５８−３９０８号公報
【特許文献２】特開平３−７５３０４号公報
【特許文献３】特開２０００−１１９７２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
特許文献２や特許文献３により開示された発明は、インジェクション法による脱硫に関するものである。インジェクション法では、溶銑に吹き込まれたＮａ２ＣＯ３は一旦確実に溶銑と反応し、溶銑の表面へ浮上するまでの間は溶銑に含まれるＳと接触して脱硫することができる。
【００１２】
しかし、インジェクション法では、Ｎａ２ＣＯ３が溶銑の表面に浮上した後に再び溶銑の内部に戻ることはなく、かつ溶銑に吹き込まれてから溶銑の表面に浮上するまでの時間は一瞬とも言えるほどに短い時間であるために接触反応時間も十分に確保することはできず、最終的には脱硫剤の反応効率が低いという問題がある。
【００１３】
本発明の目的は、ＣａＯとＮａ２ＣＯ３と含有する脱硫剤を用いる溶銑の脱硫において、Ｎａ２ＣＯ３の蒸発損失量を大幅に抑制でき、これにより、脱硫に要する脱硫剤の量及び発生するダスト量をいずれも削減することが可能な溶銑の脱硫方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
溶銑鍋内に装入された溶銑を撹拌羽根（インペラー）により脱硫剤とともに機械撹拌する機械撹拌式脱硫法は、インジェクションによる溶銑脱硫法と比較すると、溶銑上にあるスラグや脱硫剤を溶銑の旋回によって溶銑中へ巻き込むことができる特長を有する。したがって、添加された脱硫剤は長時間にわたって溶銑中に滞留して溶銑との接触反応時間を十分に確保することができるため、一旦巻き込まれた脱硫剤の反応効率は高い。
【００１５】
この機械撹拌式脱硫法では、通常、脱硫剤は溶銑表面へ上方から投入して添加される。これは、機械撹拌式脱硫法では溶銑上のスラグやフラックスを溶銑中に巻き込むことが容易であることに主に起因するが、脱硫中には溶銑が鍋内で旋回するためにランスを用いて吹き込むことが困難であるし、インペラーから吹き込むにはインペラー自身が回転するために特殊な構造とする必要があり、吹き込みが実際上困難であることにも起因する。
【００１６】
このように溶銑表面へ上方から投入して添加する添加方法は、ＣａＯやＣａＣ２の場合には何ら問題がない。しかし、Ｎａ２ＣＯ３を投入する場合には、Ｎａ２ＣＯ３はＣａＯやＣａＣ２よりも溶銑との反応性が高く、溶銑面へ到達すると溶銑中へ巻き込まれるまでに溶銑中の炭素と反応し、Ｎａ蒸気として大気中へ逸散してしまう比率が無視できないほど高いという問題がある。このため、単にＣａＯ等と同様に上方から溶銑面へ投入するだけでは、溶銑中に直接吹き込むインジェクション法のほうがＮａ２ＣＯ３と溶銑との反応効率が高い。より高い脱硫反応効率を得てこれを解決するために、脱硫剤におけるＮａ２ＣＯ３の配合比率を高めていっても、Ｎａ２ＣＯ３の蒸発量を増加させるだけであり、脱硫剤コストの悪化を招く結果となる。
【００１７】
したがって、機械撹拌式脱硫法が有する基本的な長所である「溶銑上のスラグ及び上置き脱硫剤との反応効率の高さ」を生かしながら、Ｎａ２ＣＯ３が有する長所である「溶銑との反応率の高さ及びＣａＯとの併用による脱硫能力の向上」を活用するためには、機械撹拌式脱硫法において溶銑中へのＮａ２ＣＯ３の添加歩留り（溶銑中へのＮａ２ＣＯ３の巻き込み比率）を高める工夫が必要である。
【００１８】
そこで、本発明者らは、脱硫剤反応効率が本来非常に高い機械撹拌式脱硫法において、Ｎａ２ＣＯ３を有効利用する方法に関し鋭意研究を重ねた結果、ＣａＯとＮａ２ＣＯ３とを特定の含有率範囲で含有する脱硫剤を用いた場合に、脱硫スラグ中のＳｉＯ２濃度がある適切な範囲でＮａ２ＣＯ３の蒸発損失が抑制され、かつ、脱硫反応効率が高くなるということを見出した。そして、その濃度調整方法の開発を含めて、本発明を完成した。
【００１９】
本発明は、Ｃを２．５％以上含有する溶銑を機械撹拌式脱硫法により脱硫するに際し、Ｎａ２ＣＯ３を４％以上３３％以下含有し、ＣａＯを６６％超９５％以下含有する脱硫剤を溶銑に添加すること、及び、脱硫を行った後のスラグに含まれるＳｉＯ２の濃度が８％以上２０％未満となるように脱硫を行うことを特徴とする溶銑の脱硫方法である。
【００２０】
この本発明に係る溶銑の脱硫方法では、脱硫を行った後のスラグに含まれるＳｉＯ２の濃度が、（ｉ）気体または固体の酸素を溶銑と反応させること、（ｉｉ）脱硫剤をＳｉＯ２源とともに用いること、又は、（ｉｉｉ）脱硫に先立って行われる脱珪又は脱燐の際に生成する脱珪スラグ又は脱燐スラグを脱硫時まで残留させることの少なくとも一つにより、調整されることが望ましい。
【００２１】
この場合における「固体の酸素」源としては、焼結鉱、鉄鉱石、ミルスケールさらには砂鉄等が挙げられる。また、脱硫設備の構成上実施できる場合には、例えば、溶銑の表面に気体の酸素を吹付けたり、あるいは溶銑に気体の酸素を吹き込むこと等の手段により、気体又は固体の酸素を溶銑と反応させることによって、脱硫時のスラグにＳｉＯ２を生成させることも望ましい。このようにして生成されるＳｉＯ２は初めから滓化している上に、生成に伴う溶銑の温度低下も少なく、場合によっては温度上昇を伴うこともあるから、Ｎａ２ＣＯ３の受容体として脱硫反応の促進上、好ましいからである。
【００２２】
ここで「ＳｉＯ２源」とは、ＳｉＯ２を含有する物質である珪石やカンラン岩等が例示される。脱硫剤が、「ＳｉＯ２源」として珪石等と共に用いられる場合、ＳｉＯ２としての配合量は脱硫剤質量（ＣａＯとＮａ２ＣＯ３の合計）の５〜１５％程度であることが例示される。
【発明の効果】
【００２３】
本発明に係る溶銑の脱硫方法により、ＣａＯとＮａ２ＣＯ３と有する脱硫剤を用いる溶銑の脱硫において、Ｎａ２ＣＯ３の蒸発損失を大幅に抑制でき、これにより、脱硫に要する脱硫剤の量及び発生するダスト量をいずれも削減して、高い反応効率で脱硫を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
本発明は、溶銑の効率的脱硫方法に関するものであり、機械撹拌式脱硫設備によりＣａＯを６６％以上含有する脱硫剤を用いて脱硫することを基本としている。その脱硫剤としては、ＣａＯ６６％以上を前提としてソーダ灰を４〜３３％含有させたものを用いると、脱硫処理後のスラグ成分としてＳｉＯ２が８〜２０％の条件で、脱硫剤反応効率が高いことを見出してそれを脱硫処理に利用するものである。また、これらの条件に加えて、金属ＡＬを含有するＡＬ灰を用いると脱硫反応がさらに促進される。
【００２５】
本発明法のプロセスフローは例えば次の通りである。（ａ）高炉から出銑された溶銑を溶銑鍋に移す。（ｂ）溶銑表面上にある高炉スラグを除去する。（ｃ）ＳｉＯ２を生成させる物質を添加し攪拌する。（ｄ）脱硫剤を添加し攪拌することにより脱硫処理を行う。
【００２６】
ここで、（ｂ）のスラグ除去は適宜行えば良い。このスラグ除去を適宜行えば良いことは、高炉から出銑された溶銑を一般的な従来脱硫法によって脱硫処理する場合と同様である。（ｃ）のＳｉＯ２生成物質の添加は、気体または固体の酸素を溶銑と反応させてＳｉＯ２を生成させても良いし、ＳｉＯ２含有物質を添加してもよい。（ｄ）の脱硫剤添加による脱硫処理は、（ｃ）の工程と並行して行っても良い。
【００２７】
また、次のようなフローも在り得る。（ａ）転炉で溶銑を［Ｃ］≧２．５％の条件で脱燐し、その溶銑を溶銑鍋へ移す。（ｂ）脱燐銑の表面上にある脱燐スラグを除去する。（ｃ）ＳｉＯ２を生成させる物質を添加し攪拌する。（ｄ）脱硫剤を添加し攪拌することにより脱硫処理を行う。ここで、（ｂ）のスラグ除去は適宜行えば良いことなどは、高炉から出銑された溶銑を処理する場合と同様である。
【００２８】
本発明の第１の特徴は、Ｎａ２ＣＯ３を４％以上３３％以下含有し、ＣａＯを６６質量％超９５％以下含有する脱硫剤を機械撹拌式脱硫処理設備において用いる点である。このような組成の脱硫剤によれば、ソーダ灰（Ｎａ２ＣＯ３供給源）の蒸発ロスが極力少なく、しかもスラグの脱硫能が高い値を示すようなスラグ成分の組成範囲で、ソーダ灰を含有する脱硫剤を用いて効率的に溶銑の脱硫処理を行うことができる。
【００２９】
本発明の第２の特徴は、このような組成を有する脱硫剤を、脱硫処理後のスラグに含まれるＳｉＯ２の濃度が８％以上２０％未満となるように調整を行いながら機械撹拌式脱硫法を用いた脱硫に供する点である。機械撹拌式脱硫法を用いた溶銑の脱硫に際し、上述した脱硫剤を、脱硫スラグに含まれるＳｉＯ２の濃度が８％以上２０％未満となるように調整しながら用いると、Ｎａ２ＣＯ３の蒸発損失が大幅に抑制されるとともに脱硫の高い反応効率が得られる。
【００３０】
第３の特徴は、脱硫に先立って又は脱硫中にスラグの組成の調整を行ってＳｉＯ２を生成させ、脱硫スラグがＳｉＯ２を８％以上２０％未満含有するようにする方法である。これにより、脱硫剤の一つとして生石灰と共に投入されるソーダ灰の蒸発ロスが極力少なく、しかもスラグの脱硫能が高い値を示すようなスラグ成分の組成範囲を形成させることができる。
【００３１】
その一つの方法は、Ｎａ２ＣＯ３を４％以上３３％以下含有し、ＣａＯを６６質量％超９５％以下含有する脱硫剤を用いて機械撹拌式脱硫を行うに際し、その脱硫剤の投入に先立って、あるいはその脱硫剤の投入と同時期に、適量のＳｉＯ２源を溶銑へ投入するか、又はその脱硫剤の投入に先立って、あるいはその脱硫剤の投入と同時期に、適量のＳｉＯ２を生成させる気体あるいは固体の酸素を溶銑と反応させることである。
【００３２】
そのもう一つの方法は、脱硫に先立って行う脱珪により生成する脱珪スラグ、又は、脱硫に先立って行う脱燐により生成する脱燐スラグを、脱硫時まで適量残存させておくことである。
【００３３】
以下、本発明に係る溶銑の脱硫方法を実施するための最良の形態を、添付図面を参照しながら詳細に説明する。
本実施の形態では、Ｃを２．５％以上含有する溶銑を機械撹拌式脱硫法により脱硫する。高炉から出銑された溶銑のＣ濃度及び温度に依らず、脱硫前に脱燐を行われた脱燐銑のＣ濃度は２．５％以上である。このため、本発明では、脱硫前に脱燐を行われた脱燐銑をも適用対象とするため、脱硫を行う溶銑のＣ含有量は２．５％以上と限定する。通常の溶銑では、４．５〜４．７％程度である。
【００３４】
まず、第１の特徴は、Ｎａ２ＣＯ３を４％以上３３％以下含有し、ＣａＯを６６質量％超９５％以下含有する脱硫剤を機械撹拌式脱硫処理設備において用いる点である。
この脱硫剤は、Ｎａ２ＣＯ３を４％以上３３％以下含有するＣａＯ系脱硫剤であり、この組成を有する脱硫剤は、特に脱硫スラグに含まれるＳｉＯ２の含有量が８％以上２０％未満となる条件で機械撹拌式脱硫法を用いた脱硫に供せられると、Ｎａ２ＣＯ３の蒸発損失を抑制して高い反応効率が得られるという、優れた特性を有する。主たる脱硫剤である生石灰は石灰石を焼いて製造されるが、その際に未焼の石灰石成分（ＣａＣＯ３）が数％残るのが通常である。本発明では、脱硫剤中のＣａＯ濃度は純ＣａＯ％とＣａＣＯ３％をＣａＯに換算したＣａＯ％との合計濃度を意味する。
【００３５】
同様の観点からＣａＯの含有量の下限は７０％であることが望ましく、上限は８５％であることが望ましい。また、Ｎａ２ＣＯ３の含有量の下限は５％であることが望ましく、７％であることがさらに望ましい。さらに、Ｎａ２ＣＯ３の含有量の上限は２０％であることが望ましく、１５％であることがさらに望ましい。
【００３６】
なお、この脱硫剤は、ＣａＯ及びＮａ２ＣＯ３に加えてさらに、金属ＡＬを含むＡＬ灰を含有すると、脱硫をさらに促進することができ、より高い反応効率が得られる。この場合のＡＬ灰の含有量は、原料コストや使用効果の観点から、金属ＡＬ換算で１％以上５％以下であることが望ましい。
【００３７】
本実施の形態で用いる脱硫剤の組成を具体的に例示すると、実質的に、Ｎａ２ＣＯ３：７〜１５％、残部ＣａＯ、およびＮａ２ＣＯ３とＣａＯの原料から混入する不純物（ＣＯ２，ＳｉＯ２，ＭｇＯ，Ａｌ２Ｏ３など）である。脱硫剤中のＣａＯ成分は、生石灰単独で供給してもよいし、生石灰と石灰石（ＣａＣＯ３）との混合物として供給しても良い。さらに、必要に応じてＳｉＯ２：５〜１５％、Ａｌ：１〜５％、Ａｌ２Ｏ３：３〜１５％のうちの一つ以上を、その外数として付加しても良い。（ＣａＯ／Ｎａ２ＣＯ３）の質量比は、５〜１０程度である。
【００３８】
本実施の形態の脱硫剤は、螢石を含有しないため、スラグや使用する耐火物等を廃棄物として再利用する場合にも地球環境の保護の観点から極めて好ましいものである。なお、例えば高炉からの溶銑中Ｓ濃度が極端に高い場合等の非通常操業時に迅速に操業を安定させたいような場合には、さらに蛍石を添加して用いてもよい。このような場合にあっても、通常操業時には、螢石を用いないという本実施の形態の脱硫剤の効果が十分に奏せられる。
【００３９】
次に、第２の特徴は、このような組成を有する脱硫剤を、脱硫スラグに含まれるＳｉＯ２の濃度が８％以上２０％未満となるように調整を行いながら機械撹拌式脱硫法を用いた脱硫に供する点である。
【００４０】
すなわち、機械撹拌式脱硫法を用いた溶銑の脱硫に際し、上述した脱硫剤を、脱硫スラグに含まれるＳｉＯ２の濃度が８％以上２０％未満となるように調整しながら用いると、Ｎａ２ＣＯ３の蒸発損失が大幅に抑制されるとともに脱硫の高い反応効率が得られる。
【００４１】
このため、本実施の形態では、溶銑を機械撹拌式脱硫法により脱硫するに際し、脱硫スラグに含まれるＳｉＯ２の濃度が８％以上２０％未満となるように脱硫を行う条件下で、上述した脱硫剤を用いる。このスラグ中ＳｉＯ２の濃度は、１０％以上であることと、１８％未満であることがさらに好適である。
【００４２】
この第１の特徴及び第２の特徴を組み合わせた点が本実施の形態の特徴であるため、それについて具体的な調査結果に基づき、更に詳細に説明する。
高炉から出銑された溶銑２７０トンを溶銑鍋に移した。このときに用いた溶銑の組成を表１に示す。次に、溶銑の表面の上部に存在する高炉スラグを、通常操業同様に適宜除去した。
【００４３】
【表１】
2006316318.tif 000003
【００４４】
次に、スラグのＳｉＯ２濃度を調整する方法として、一つには珪石を溶銑にＳｉＯ２源として添加して攪拌した。また、固体の酸素を溶銑と反応させる方法として、溶銑に焼結鉱を添加した。用いた焼結鉱の組成を表２に示す。この調査においては、珪石および焼結鉱は、脱硫剤としての生石灰およびソーダ灰投入の前に溶銑上に投入して撹拌し、スラグ化させた。
【００４５】
【表２】
2006316318.tif 000004
【００４６】
そして、表３に示す組成及び原単位を有する本実施の形態の脱硫剤を溶銑に添加して攪拌羽根により機械攪拌を行うことにより、表３に示す処理時間で脱硫を行った。図１には、機械攪拌を行った後の脱硫スラグに含まれるＮａ２Ｏ濃度とＳｉＯ２濃度の関係をグラフで示す。
【００４７】
【表３】
2006316318.tif 000005
【００４８】
図１に示すグラフより、脱硫スラグに含まれるＳｉＯ２の濃度が増加するに伴って、この脱硫スラグに含まれるＮａ２Ｏの濃度も増加することが分かる。
【００４９】
この理由は、本調査ではまずスラグの成分を調整してＳｉＯ２を生成させた後に、脱硫剤であるソーダ灰及び生石灰が投入されたため、脱硫成分であるＮａ２ＣＯ３やＣａＯは溶銑の表面に存在するＳｉＯ２を含むスラグと接触してそれと優先的に反応する。したがって、溶銑とＮａ２ＣＯ３とが直接接触することによって下記（１）式及び（２）式により示されるＮａ２ＣＯ３の蒸発が起こる反応率が減少し、それとともに（１）式により示される反応により生成するＮａ２ＯとＳｉＯ２及びＣａＯとが反応して、Ｎａ２Ｏ−ＳｉＯ２系化合物やＮａ２Ｏ−ＳｉＯ２−ＣａＯ系化合物が形成されて、これにより、Ｎａ２Ｏ（Ｌ）からのＮａ（ｇ）の蒸発量が低減されるためと考えられる。
【００５０】
Ｎａ２ＣＯ３（Ｌ）＋［Ｃ］＝Ｎａ２Ｏ（Ｌ）＋２ＣＯ（ｇ）  ・・・・・（１）
Ｎａ２Ｏ（Ｌ）＋［Ｃ］    ＝Ｎａ（ｇ）＋２ＣＯ（ｇ）    ・・・・・（２）
また、図２には、脱硫スラグのＳｉＯ２濃度が脱硫スラグのＳ分配比に及ぼす影響をグラフで示す。
【００５１】
図２にグラフで示すように、脱硫スラグのＳｉＯ２濃度が２０％未満であると、ＳｉＯ２濃度の増加に伴ってＳ分配比が上昇すること、すなわち脱硫時のスラグの脱硫能が向上することが分かる。この理由は、図１のグラフを参照しながら説明したように、ＳｉＯ２濃度の増加によって脱硫時のスラグのＮａ２Ｏ濃度が増加するためであると考えられる。
【００５２】
しかし、脱硫スラグのＳｉＯ２濃度が２０％以上になると逆にＳ分配比が低下し、脱硫時のスラグの脱硫能が低下することがわかる。この理由は、ＳｉＯ２濃度の増加によって脱硫能の高いＣａＯ粒の表面に２ＣａＯ・ＳｉＯ２相が形成されてＣａＯ単体による脱硫作用が阻害されるためであると考えられる。また、相対的にＣａＯ濃度が低下し、スラグが有する塩基度が低下してしまうためでもある。
【００５３】
このように、脱硫スラグに含まれるＳｉＯ２の濃度が８％以上２０％未満となるように脱硫時のスラグの組成の調整を行えば、Ｎａ２Ｏの濃度は３％以上となり、Ｓ分配比が１５００以上という好適な脱硫能が得られる。
【００５４】
さらに、第３の特徴は、脱硫に先立って又は脱硫中にスラグの組成の調整を行ってＳｉＯ２を生成させ、脱硫スラグがＳｉＯ２を８％以上２０％未満含有するようにする方法である。これにより、脱硫時には、Ｎａ２ＣＯ３の蒸発損失量が少ないとともに高い反応効率が得られる。
【００５５】
ここにおいて、脱硫スラグ中ＳｉＯ２濃度の制御方法は、使用したＳｉＯ２生成物質および脱硫剤から算出される装入ＳｉＯ２濃度と実際の脱硫スラグの分析から得られたＳｉＯ２濃度の関係を予め求めておき、この関係から所望のＳｉＯ２濃度となるように、装入ＳｉＯ２濃度を調整すれば良い。例えば、ＳｉＯ２生成物質として焼結鉱（表２に組成を示した）を使用し、脱硫剤として生石灰とソーダ灰を使用した場合で装入ＳｉＯ２濃度を求める方法を以下に例示する。
【００５６】
使用する生石灰、ソーダ灰の主成分はそれぞれＣａＯ、Ｎａ２ＣＯ３であること（詳細は表３）、および焼結鉱が表２のような組成であることから、装入ＳｉＯ２濃度の式を式（３）のように定義する。
【００５７】
2006316318.tif 000006
【００５８】
InputＣａＯ＝（生石灰使用量ｘ０.９２）＋（焼結鉱使用量ｘ０.０９）
InputＳｉＯ２＝（焼結鉱使用量ｘ０.０５）＋（焼結鉱使用量ｘ０.５１）
InputＮａ２Ｏ＝（ソーダ灰使用量×０.９９ｘ６２／１０６）
ここで、焼結鉱と溶銑［Ｓｉ］の反応（脱珪反応）によりＳｉＯ２が生成するが、その反応効率は機械撹拌式の処理であるために非常に高効率であり、本発明法では９０〜９５％となっている。脱硫処理の前工程のスラグ（高炉スラグや脱珪・脱燐スラグ）を例えば「基本的に完全除去」する条件で、この装入ＳｉＯ２濃度と過去に行った脱硫処理のスラグを分析して得られたＳｉＯ２濃度のデータをプロットし、それらの関係式を回帰的に前もって求めておけば、実際の脱硫処理を本発明法の好適範囲内で行えるように、脱硫剤へのＳｉＯ２添加量を調整することが可能になる。
【００５９】
その関係式は、本発明法では、例えば式（４）に示すような単純な実験式で十分である。
脱硫スラグＳｉＯ２濃度(質量％)＝０．５８×装入ＳｉＯ２濃度(質量％)＋９．４・・・（４）
このＳｉＯ２源投入は、ソーダ灰投入より早い方が好ましいと考えるが、ソーダ灰投入と並行して行ってもよい。実際、図２に示したような関係は、ＳｉＯ２源の投入時期への依存性が認められなかった。
【００６０】
実操業においては、溶銑条件（成分と温度）と脱硫処理後の成分目標に基づいて脱硫剤使用原単位を先ず決めるため、脱硫スラグの目標ＳｉＯ２濃度を例えば１４％と定めれば、(４)式と(３)式とを介して、焼結鉱の使用原単位を定めることができる。
【００６１】
使用する脱硫剤やＳｉＯ２源が変わったり、回転撹拌条件などの脱硫操業条件が変わったりすると、式（３）や式（４）の表現形式は変わり得る。しかし、代表的な操業条件について式（３）や式（４）と同様な実験式を定めることは、当業者にとって容易である。本発明の特徴１〜３として開示した技術的思想が分かれば、本発明の実施により脱硫改善の効果を挙げることに、特に困難性は存在しない。
【００６２】
脱硫スラグ中にＳｉＯ２を生成させる方法としては、溶銑［Ｓｉ］と反応してＳｉＯ２を生成する物質やＳｉＯ２を含有する物質を溶銑へ添加する以外に、溶銑をトーピードより溶銑鍋へ移す際に、焼結鉱、スケール等の酸素源となる物質を溶銑へ添加し、溶銑中［Ｓｉ］と反応させてＳｉＯ２を生成させる、すなわち脱珪処理を実施し、その後、機械撹拌式脱硫処理を実施する前に溶銑表面上にある脱珪スラグを完全に除去せず、一部を残留させて、脱硫処理に用いるという方法もある。この方法では、前述のように脱硫処理開始時にＳｉＯ２を生成させる処理を行う必要がなく、処理時間を有効利用できるという利点がある。
【００６３】
この方法では、例えば表４のような組成の脱珪スラグと脱硫剤（生石灰・ソーダ灰）を使用した場合、式（３）を用いて装入ＳｉＯ２濃度を計算し、実際の脱硫スラグＳｉＯ２濃度との関係を求める前述と同様の方法でＳｉＯ２濃度を調整することができる。
【００６４】
ここで脱珪スラグ中のＳｉＯ２濃度は、その都度分析して脱硫処理条件の決定に供しても良いが、分析の手間とコストを考えると、例えば次のように予測して式（３）に当てはめる方法が適切である。
【００６５】
（ａ）先ずは、過去のデータを用いて、脱珪処理条件と脱珪スラグ中のＳｉＯ２濃度との関係を求める。
この関係は、例えば、事前に求めた、脱珪剤使用量および溶銑払出し時に溶銑鍋へ持ち込まれる高炉スラグ量から計算される装入ＳｉＯ２濃度（式（５））と、一般的な脱珪スラグ中に含まれているＳｉＯ２濃度分析値との関係式を求めれば良い。今回の調査では、この関係式は式（６）に示すような式となった。
【００６６】
脱珪処理時の装入ＳｉＯ２濃度の定義
2006316318.tif 000007
【００６７】
ここで、InputＣａＯやInputＳｉＯ２などは、脱硫処理時の式(３)における考え方に準じて、脱珪処理時の具体的な操業条件に応じて求めればよい。
【００６８】
脱珪スラグ中のＳｉＯ２濃度(質量％)＝１．１１×装入ＳｉＯ２濃度(質量％)・・・（６）
これらの式（５）や式（６）の表現形式も、実際の操業条件において適宜決めれば良いことは、式（３）や式（４）について説明したことと同様である。
【００６９】
【表４】
2006316318.tif 000008
【００７０】
（ｂ）次に、求めた脱珪スラグ中のＳｉＯ２濃度から、脱硫処理に残したＳｉＯ２量（式（３）に代入するInputＳｉＯ２量）を求める。
【００７１】
この脱硫処理時のInputＳｉＯ２量を求めるためには、脱硫処理に残したスラグ量を把握しなければならない。この残留させる脱珪スラグ重量の測定方法としては、各設備にあるスラグ用鍋に備えられたロードセルにて行う方法等がある。例えば、脱珪剤使用量から脱珪スラグ生成量を計算し、この値から残留させる脱珪スラグを差し引いた量をロードセルの秤量値を元に除滓する。
【００７２】
このようにして、脱珪処理条件から式(３)の脱硫処理に用いるInputＳｉＯ２量を予測することができる。InputＣａＯやInputＮａ２ＣＯ３は脱硫剤使用条件から単純に計算することができるので、脱硫処理条件と式(３)および式(４)を組み合わせれば、適正な脱硫剤使用原単位を予め定めておいて、請求項２に係る本発明の脱硫処理を行うことができる。
【００７３】
このように、本実施の形態により、生石灰とソーダ灰を用いる機械撹拌式脱硫処理において、ソーダ灰の蒸発ロスが大幅に抑制されるため、処理に要する脱硫剤の量および発生するダスト量を削減することが可能である。
【実施例】
【００７４】
（比較例）：脱硫処理時にＳｉＯ２濃度調整を行わない場合
高炉から出銑した溶銑２７０ｔをトーピードから溶銑鍋へと払い出した後、溶銑表面上の高炉スラグを除去し、生石灰およびソーダ灰を添加し、機械撹拌式脱硫処理を行った。表５に調査時の溶銑成分（％）を、表６には脱硫処理条件を示す。
【００７５】
【表５】
2006316318.tif 000009
【００７６】
【表６】
2006316318.tif 000010
【００７７】
この方法の脱硫時の脱硫剤組成、脱硫処理後のスラグ組成、およびスラグ脱硫能を表９の比較例Ｎｏ．１〜５に示す。これらの比較例では、脱硫時にスラグのＳｉＯ２濃度の調整を行っておらず、脱硫処理後スラグのＳｉＯ２濃度が８％未満であって、Ｎａ２Ｏ濃度が３％未満となっており、Ｓ分配比は何れも１５００未満の値であった。
（本発明例１）：脱硫処理前に焼結鉱を添加してＳｉＯ２濃度調整を行った場合
高炉から出銑した溶銑２７０ｔをトーピードから溶銑鍋へと払い出した後、溶銑表面上の高炉スラグを除去し、機械撹拌式脱硫処理設備において焼結鉱を投入して撹拌した。焼結鉱が溶銑中［Ｓｉ］と反応してＳｉＯ２を生成後、生石灰およびソーダ灰を添加する方法で機械撹拌式脱硫処理を行った。
【００７８】
表７に機械撹拌式脱硫処理設備で焼結鉱を添加する前を「処理前」とし、脱硫処理完了後を「処理後」として、処理前後の溶銑成分と温度を示す。また、表８に脱硫処理条件を示す。
（本発明例２）：脱硫処理中に珪石を添加してＳｉＯ２濃度調整を行った場合
高炉から出銑した溶銑２７０ｔをトーピードから溶銑鍋へと払い出した後、溶銑表面上の高炉スラグを除去し、機械撹拌式脱硫処理設備において先ず珪石を投入して撹拌後、引き続いて生石灰およびソーダ灰を添加する方法で機械撹拌式脱硫処理を行った。
【００７９】
表７に機械撹拌式脱硫処理設備で珪石を添加する前を「処理前」とし、脱硫処理完了後を「処理後」として、処理前後の溶銑成分と温度を示す。調査時の溶銑成分は本発明例１と同様であった。また、表８に脱硫処理条件を示す。
（本発明例３）：脱硫処理前に溶銑脱珪を行い、そのスラグでＳｉＯ２濃度調整を行った場合
高炉から出銑した溶銑２７０ｔをトーピードから溶銑鍋へと払い出す際に焼結鉱添加により脱珪し、溶銑表面上の脱珪スラグを秤量しつつ除去してその一部を残留させた。その後、機械撹拌式脱硫処理設備において生石灰およびソーダ灰を添加して、脱硫処理を行った。
【００８０】
表７に機械撹拌式脱硫処理設備で生石灰およびソーダ灰を添加する前を「処理前」とし、脱硫処理完了後を「処理後」として、処理前後の溶銑成分と温度を示す。調査時の溶銑成分は、本発明例１と同様になるように調整して脱珪処理した。また、表８に脱硫処理条件を示す。
【００８１】
【表７】
2006316318.tif 000011
【００８２】
【表８】
2006316318.tif 000012
【００８３】
この方法の処理時の媒溶剤組成、処理後のスラグ組成、およびスラグ脱硫能を、表９の比較例Ｎｏ．６〜１０に示す。
【００８４】
また、ＳｉＯ２濃度調整に珪石（ＳｉＯ２＝９５％）を使用した場合の例を比較例Ｎｏ．１１、１２に、溶銑の払出し時に脱珪処理を実施し、その際の脱珪スラグを残留させる方法でＳｉＯ２濃度調整した例を比較例Ｎｏ．１３，１４に示した。
【００８５】
これらの本発明例では、スラグ中ＳｉＯ２濃度＝１２〜１８％が得られ、それによりスラグ中Ｎａ２Ｏ濃度≧３％と、比較例よりも高いＮａ２Ｏ濃度となりそれに伴ってスラグ脱硫能も高い値が得られている。
【００８６】
【表９】
2006316318.tif 000013
【図面の簡単な説明】
【００８７】
【図１】脱硫スラグのＮａ２Ｏ濃度と、脱硫スラグのＳｉＯ２濃度の関係を示すグラフである。
【図２】脱硫スラグのＳ分配比と、脱硫スラグのＳｉＯ２濃度との関係を示すグラフである。
【図１】
2006316318.tif 000014
【図２】
2006316318.tif 000015