(57)【要約】【課題】還元スラグ中の硫黄成分の除去を容易かつ効率的に行うことができる還元スラグの硫黄除去方法を提供すること。【解決手段】製鋼過程における還元精錬時に生成した還元スラグ１から硫黄成分を除去する方法であって、還元精錬後に冷却することなく溶融状態を維持した還元スラグ１に対して、少なくとも酸素を含む吹酸用ガス２を吹き込んでバブリング処理を行い、還元スラグ１から硫黄成分を除去する。バブリング処理では、還元スラグ１の温度を１３００〜１７５０℃に維持する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
製鋼過程における還元精錬時に生成した還元スラグから硫黄成分を除去する還元スラグの硫黄除去方法であって、
上記還元精錬後に冷却することなく溶融状態を維持した上記還元スラグに対して、少なくとも酸素を含む吹酸用ガスを吹き込んでバブリング処理を行い、上記還元スラグから硫黄成分を除去することを特徴とする還元スラグの硫黄除去方法。
【請求項２】
請求項１に記載の還元スラグの硫黄除去方法において、上記バブリング処理では、上記吹酸用ガスとしてエアを用いることを特徴とする還元スラグの硫黄除去方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の還元スラグの硫黄除去方法において、上記バブリング処理では、上記還元スラグの温度を１３００〜１７５０℃に維持することを特徴とする還元スラグの硫黄除去方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、製鋼過程における還元精錬時に生成した還元スラグから硫黄成分を除去する還元スラグの硫黄除去方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
製鋼過程においては、溶鋼に還元剤や生石灰等を添加して硫黄成分を除去する成分調整を目的とした還元精錬が行われる。そして、この還元精錬時には、硫黄成分を含む還元スラグが生成する。
還元精錬時に生成した還元スラグは、エージング処理等の安定化処理を経て路盤材等として利用されていたが、還元スラグ中の有害元素溶出等の問題があるため、全量をリサイクルすることができず、一部は埋め立て等によって処分していた。ところが、埋め立て処分場の処分量も限界に近くなっており、将来的に埋め立て等によって処分することが困難となる。
【０００３】
そこで、従来から、還元スラグを繰り返し利用するための方法が模索されており、例えば、還元精錬時に生成した還元スラグから硫黄成分を除去し、これを再び還元精錬に利用することが提案されている。
例えば、特許文献１には、還元スラグに水蒸気を接触させる水蒸気処理を行うことによって還元スラグ中の硫黄成分を低減する還元スラグの処理方法が開示されている。
また、特許文献２には、使用済スラグを二酸化炭素ガス雰囲気中、９００℃以上の温度で１時間以上加熱することによって使用済スラグ中の硫黄成分を除去する使用済スラグの硫黄除去方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−１６３３９１号公報
【特許文献２】特開２００８−３０８７５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１に開示された方法では、還元スラグを冷却した後、硫黄成分を除去する処理を行う。そのため、冷却によるエネルギーロスや冷却時間待ち等の問題が生じる。また、還元スラグを水蒸気処理に適した粒度に調整する作業等が必要となることから、作業効率にも問題がある。
【０００６】
また、上記特許文献２に開示された方法では、精錬装置から取り出して冷却した使用済スラグを加熱して硫黄成分を除去する。そのため、上記特許文献１と同様に、冷却によるエネルギーロスや冷却時間待ち等の問題が生じる。また、冷却後に加熱することから、エネルギー効率が非常に悪い。また、加熱時において二酸化炭素ガス雰囲気に調整する作業等が必要となることから、作業効率にも問題がある。
【０００７】
本発明は、かかる従来の問題点に鑑みてなされたもので、還元スラグ中の硫黄成分の除去を容易かつ効率的に行うことができる還元スラグの硫黄除去方法を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、製鋼過程における還元精錬時に生成した還元スラグから硫黄成分を除去する還元スラグの硫黄除去方法であって、
上記還元精錬後に冷却することなく溶融状態を維持した上記還元スラグに対して、少なくとも酸素を含む吹酸用ガスを吹き込んでバブリング処理を行い、上記還元スラグから硫黄成分を除去することを特徴とする還元スラグの硫黄除去方法にある（請求項１）。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の還元スラグの硫黄除去方法は、上記還元精錬時に生成した硫黄成分を含む上記還元スラグに対して、少なくとも酸素を含む吹酸用ガスを吹き込んでバブリング処理を行う。このバブリング処理を行うことにより、上記還元スラグ中の硫黄成分と上記吹酸用ガス中の酸素とが反応し、ＳＯ2（酸化硫黄）ガスとなって上記還元スラグから外部に放出される。これにより、非常に簡便な方法で上記還元スラグから硫黄成分を容易に除去することができる。
【００１０】
また、本発明では、上記還元精錬時に生成した溶融状態の上記還元スラグを積極的に冷却することなく、その溶融状態を維持したままで上記バブリング処理を行う。そのため、上述した従来技術のような上記還元精錬後の上記還元スラグを冷却することによるエネルギーロスや冷却時間待ち等の問題を解消することができる。また、上記バブリング処理を行うに当たっては、上記還元スラグの溶融状態を維持するための加熱等に必要なエネルギーを投入するだけでよいことから、上記還元スラグから硫黄成分を除去するために必要なエネルギーを大幅に低減することができると共に、エネルギーの効率的な利用を図ることができる。
【００１１】
また、上記バブリング処理後の硫黄成分が除去された上記還元スラグは、溶鋼中の硫黄成分を除去する還元剤（脱硫用還元スラグ）として、製鋼過程における還元精錬において再利用することができる。これにより、上記還元スラグの繰り返しの利用が可能となる。
また、本発明では、上記還元スラグの溶融状態を維持しながら処理を行っているため、後述する実施例１の図１（ｄ）のように、処理終了後、上記還元スラグを溶融状態のままで新たに還元精錬が必要な溶鋼が入っている精錬取鍋等に移し、脱硫用還元スラグとして再利用することができる。これにより、上述した従来技術とは異なり、再利用の際に上記還元スラグを室温から溶融状態まで加熱する必要がないため、さらなるエネルギーの低減、エネルギーの効率的な利用を図ることができる。
【００１２】
このように、本発明によれば、還元スラグ中の硫黄成分の除去を容易かつ効率的に行うことができる還元スラグの硫黄除去方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施例１における、還元スラグの硫黄除去方法の手順を示す説明図。
【図２】実施例２における、脱硫試験の設備を示す説明図。
【図３】実施例２における、脱硫試験の結果を示す説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明において、上記還元精錬後、上記還元スラグを積極的に冷却することなく、溶融状態を維持する。上記還元精錬後の溶融状態の上記還元スラグの温度は、例えば、１４００〜１６００℃の範囲となり、この温度範囲を維持する。
また、上記バブリング処理は、例えば、上記還元精錬時に生成した溶融状態の上記還元スラグをその還元精錬処理を行った容器とは別の容器に移して行うことができる。
【００１５】
また、上記バブリング処理では、上記還元スラグに吹き込む上記吹酸用ガスの気泡を細かくすることが好ましい。
この場合には、上記吹酸用ガスが上記還元スラグに接触する面積を大きくすることができる。これにより、上記還元スラグ中の硫黄成分と上記吹酸用ガス中の酸素との反応を促進することができる。
なお、上記吹酸用ガスの気泡を細かくするためには、例えば、内径の小さなパイプやポーラス状のノズル等を用いて上記吹酸用ガスを吹き込めばよい。
【００１６】
また、上記バブリング処理では、上記吹酸用ガスを上記還元スラグの表面付近に吹き込むよりも、上記還元スラグの内部に吹き込むほうが好ましい。
この場合には、上記還元スラグ中の硫黄成分と上記吹酸用ガス中の酸素とをより確実に反応させることができる。
【００１７】
また、上記バブリング処理では、上記吹酸用ガスとしてエア（空気）を用いることが好ましい（請求項２）。
この場合には、上記吹酸用ガスとして安価なエア（空気）を用いることにより、上記バブリング処理を低コストで行うことができる。特に、上記還元スラグが高温の溶融状態である場合には、エア（空気）に比べて高価な酸素ガス等を用いなくても、上記還元スラグ中の硫黄成分と上記吹酸用ガス中の酸素との反応速度を十分に確保できることから、安価なエア（空気）を用いて低コストを実現することができる。これにより、上記還元スラグから硫黄成分を除去するために必要なコストを低減することができる。
なお、上記吹酸用ガスとしては、エア（空気）以外にも上述した酸素ガス等を用いることができる。
【００１８】
また、上記バブリング処理では、上記還元スラグの温度を１３００〜１７５０℃に維持することが好ましい（請求項３）。
この場合には、上記還元スラグの流動性を良くし、上記還元スラグ中の硫黄成分と上記吹酸用ガス中の酸素との反応によって生成したＳＯ2ガスを上記還元スラグの表面から外部へと円滑に放出することができる。これにより、上記還元スラグから硫黄成分を効率よく除去することができる。
【００１９】
上記バブリング処理中の上記還元スラグの温度が１３００℃未満の場合には、必要とする流動性を確保できなくなるだけでなく、溶融状態を維持すること自体が困難となるおそれがある。
一方、上記還元スラグの温度が１７５０℃を超える場合には、上記バブリング処理を行うことは可能であるが、エネルギー効率が悪くなるおそれがある。
なお、上記還元スラグを上記温度範囲に維持するためには、上記還元スラグを加熱等してやればよい。
【実施例】
【００２０】
（実施例１）
本発明の実施例にかかる還元スラグの硫黄除去方法について、図を用いて説明する。
本例の還元スラグの硫黄除去方法は、図１に示すごとく、製鋼過程における還元精錬時に生成した還元スラグ１から硫黄成分を除去する方法であって、還元精錬後に冷却することなく溶融状態を維持した還元スラグ１に対して、少なくとも酸素を含む吹酸用ガス２を吹き込んでバブリング処理を行い、還元スラグ１から硫黄成分を除去する。
以下、これを詳説する。
【００２１】
図１（ａ）に示すごとく、製鋼過程において溶鋼１０の還元精錬後、精錬取鍋４１内には、溶融状態であって還元精錬により硫黄成分を多量に含有した還元スラグ１が生成される。このとき、還元スラグ１の温度は、１４００〜１６００℃の範囲となる。なお、本例の還元スラグ１の成分は、表１に示すとおりである。
【００２２】
【表１】
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【００２３】
次いで、図１（ｂ）に示すごとく、精錬取鍋４１から溶融状態の還元スラグ１だけをスラグ専用溶解炉４２に移す。
そして、スラグ専用溶解炉４２に移した還元スラグ１を１３００〜１７５０℃の温度になるように加熱し、その温度範囲を維持する。
【００２４】
次いで、図１（ｃ）に示すごとく、溶融状態の還元スラグ１に対して、吹酸用パイプ４３を用いて吹酸用ガス２を気泡の状態で吹き込み、バブリング処理を行う。本例では、吹酸用ガス２としてエア（空気）を用いた。なお、吹酸用ガス２としては、酸素ガス等を用いることもできる。
これにより、還元スラグ１中の硫黄成分と吹酸用ガス２中の酸素とが反応し、ＳＯ2ガス３となって還元スラグ１から外部に放出される。そして、還元スラグ１から硫黄成分が除去される。
【００２５】
なお、バブリング処理では、ガス吹込用パイプ４３の内径を小さくしたり、ガス吹込用パイプ４３の先端にポーラス状のノズルを取り付けたりする等して、吹酸用ガス２の気泡を細かくしておく。これにより、吹酸用ガス２が還元スラグ１に接触する面積を大きくし、還元スラグ１中の硫黄成分と吹酸用ガス２中の酸素との反応を促進させることができる。
【００２６】
また、吹酸用ガス２を還元スラグ１の表面付近ではなく、内部に吹き込むようにする。これにより、還元スラグ１中の硫黄成分と吹酸用ガス２中の酸素とをより確実に反応させることができる。
また、吹酸用ガス２は、多孔質耐火物からなるポーラスプラグを精錬取鍋４１の底等に取り付け、その取り付けたポーラスプラグの外側から吹き込むこともできる。
【００２７】
次に、本例の還元スラグの硫黄除去方法における作用効果について説明する。
本例の還元スラグの硫黄除去方法は、還元精錬時に生成した硫黄成分を含む還元スラグ１に対して、少なくとも酸素を含む吹酸用ガス２を吹き込んでバブリング処理を行う。このバブリング処理を行うことにより、還元スラグ１中の硫黄成分と吹酸用ガス２中の酸素とが反応し、ＳＯ2ガス３となって還元スラグ１から外部に放出される。これにより、非常に簡便な方法で還元スラグ１から硫黄成分を容易に除去することができる。
【００２８】
また、本例では、還元精錬時に生成した溶融状態の還元スラグ１を積極的に冷却することなく、その溶融状態を維持したままでバブリング処理を行う。そのため、上述した従来技術のような還元精錬後の還元スラグ１を冷却することによるエネルギーロスや冷却時間待ち等の問題を解消することができる。また、上記バブリング処理を行うに当たっては、還元スラグ１の溶融状態を維持するための加熱等に必要なエネルギーを投入するだけでよいことから、還元スラグ１から硫黄成分を除去するために必要なエネルギーを大幅に低減することができると共に、エネルギーの効率的な利用を図ることができる。
【００２９】
また、バブリング処理後の硫黄成分が除去された還元スラグ１は、溶鋼１０中の硫黄成分を除去する還元剤（脱硫用還元スラグ）として、製鋼過程における還元精錬において再利用することができる。これにより、還元スラグ１の繰り返しの利用が可能となる。
また、本例では、還元スラグ１の溶融状態を維持しながら処理を行っているため、図１（ｄ）のように、処理終了後、還元スラグ１を溶融状態のままで新たに還元精錬が必要な溶鋼１０が入っている精錬取鍋４１に移し、脱硫用還元スラグとして再利用することができる。これにより、上述した従来技術とは異なり、再利用の際に還元スラグ１を室温から溶融状態まで加熱する必要がないため、さらなるエネルギーの低減、エネルギーの効率的な利用を図ることができる。
【００３０】
また、バブリング処理では、吹酸用ガス２としてエア（空気）を用いる。吹酸用ガス２として安価なエア（空気）を用いることにより、バブリング処理を低コストで行うことができる。これにより、還元スラグ１から硫黄成分を除去するために必要なコストを低減することができる。
【００３１】
また、バブリング処理では、還元スラグ１の温度を１３００〜１７５０℃に維持する。そのため、還元スラグ１の流動性が良くなり、還元スラグ１中の硫黄成分と吹酸用ガス２中の酸素との反応によって生成したＳＯ2ガス３を還元スラグ１の表面から外部へと円滑に放出することができる。これにより、還元スラグ１から硫黄成分を効率よく除去することができる。
【００３２】
このように、本例によれば、還元スラグ中の硫黄成分の除去を容易かつ効率的に行うことができる還元スラグの硫黄除去方法を提供することができる。
【００３３】
（実施例２）
本例では、本発明の還元スラグの硫黄除去方法を用いて脱硫試験を行い、その効果を確認した。
本例においては、表２に示すごとく、初期成分の異なる複数の還元スラグ（実験例１〜３）を準備した。
そして、表３に示すごとく、各還元スラグ（実験例１〜３）について、異なる条件（スラグ量、加熱温度、吹酸用ガス、吹酸時間、ガス量（圧力・流量））の下、本発明の還元スラグの硫黄除去方法を用いて脱硫試験を行った。
【００３４】
【表２】
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【００３５】
【表３】
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【００３６】
本例の脱硫試験は、具体的には、次のように行った。
すなわち、図２に示すごとく、溶融状態の還元スラグ１をスラグ専用溶解炉５１に投入し、高周波加熱装置５２によって所定の温度に加熱した。
【００３７】
次いで、同図に示すごとく、ガスボンベ５３から内径３０ｍｍの吹酸用パイプ５４を用いて吹酸用ガス２を還元スラグ１に吹き込み、バブリング処理を行った。これにより、還元スラグ１からＳＯ2ガス３を放出させ、硫黄成分を除去した。そして、本例では、吹酸時間ごとに還元スラグ１中の硫黄含有量を測定した。
この脱硫試験の結果を表４及び図３に示す。
【００３８】
【表４】
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【００３９】
表４は、各還元スラグ（実験例１〜３）について吹酸時間ごとの硫黄含有量を示したものである。
また、図３は、表４の数値をグラフ化したものであり、各還元スラグ（実験例１〜３）について吹酸時間（分）と硫黄含有量（質量％）との関係を示したものである（図中のグラフＥ１〜Ｅ３）。
【００４０】
図３に示す結果から、本発明の還元スラグの硫黄除去方法を用いることにより、還元スラグ中の硫黄成分の除去を容易かつ効率的に行うことができることがわかった。本例では、実験例１〜３のいずれも、吹酸時間９０〜１２０分程度で還元スラグに含まれる硫黄成分のほとんどの量を除去できることがわかった。
なお、表４には、還元スラグの硫黄含有量のみを示したが、他の成分は特に変化がなく、溶鋼中の硫黄成分を除去する還元剤（脱硫用還元スラグ）として問題なく再利用できることがわかった。
【００４１】
また、同図に示すごとく、吹酸用ガスとして酸素ガスを用いた実験例１（グラフＥ１）とエア（空気）を用いた実験例２、３（グラフＥ２、Ｅ３）とを比較すると、硫黄除去効果に大きな違いは見られなかった。これにより、吹酸用ガスとしてエア（空気）を用いた場合でも、硫黄除去効果が十分に得られることがわかった。
【符号の説明】
【００４２】
１  還元スラグ
２  吹酸用ガス
【図１】
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【図２】
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【図３】
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