(57)【要約】  製鋼方法が開示されている。本製鋼方法は、製鋼プロセスで溶融鋼と溶融製鋼スラグを造ることを含み、製鋼スラグは鉄分とフラックス分を含み、その後、直接製錬プロセスの装入材料必要量の一部として、製鋼スラグのかなりの部分を用いて、溶融浴ベースの直接製錬プロセスで溶融鉄を造る。直接製錬方法も開示されている。本方法は、製鋼スラグを含む鉄材料を予備処理し、その後、直接製錬プロセスの装入材料の一部として予備処理された鉄材料を用いて溶融鉄を直接製錬することを含む。
2007519824.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
(a) 製鋼容器内での製鋼方法において、溶融鋼と、鉄分およびフラックス分を含む溶融製鋼スラグとを造る段階、および
(b) 直接製錬プロセスのための装入材料必要量の一部として前記溶融製鋼スラグのかなりの部分を用いたスラグと鉄との溶融浴を収容する直接製錬容器内での直接製錬プロセスで溶融鉄を造る段階を含む製鋼方法。
【請求項２】
前記段階 (b) が、直接製錬プロセスのための装入材料必要量の一部として、少なくとも70 重量％の製鋼スラグを用いることを含む請求項１に記載された製鋼方法。
【請求項３】
前記段階 (b) が、直接製錬プロセスのための装入材料必要量の一部として、少なくとも80 重量％の製鋼スラグを用いることを含む請求項１に記載された製鋼方法。
【請求項４】
前記段階 (b) が、直接製錬プロセスのための装入材料必要量の一部として、少なくとも90 重量％の製鋼スラグを用いることを含む請求項１に記載された製鋼方法。
【請求項５】
前記段階 (b) が、直接製錬プロセスのための装入材料必要量の少なくとも50 重量％のフラックス分を提供するために十分な量の製鋼スラグを用いることを含む請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載された製鋼方法。
【請求項６】
前記製鋼方法が統合製鋼方法であり、そして少なくとも１つの製鉄容器内で溶融鉄を造り、段階 (a) のための鉄装入材料として溶融鉄を供給する請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載された製鋼方法。
【請求項７】
前記段階 (a) で鋼を造るための鉄装入材料の少なくとも一部として、前記段階 (b) で造られた鉄を用いることを含む請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載された製鋼方法。
【請求項８】
前記段階 (a) で鋼を造るための鉄装入材料として、前記段階 (b)で少なくとも１つの別の製鉄容器内で造られた鉄を用いることを含む請求項１から請求項７までのいずれか１項に記載された製鋼方法。
【請求項９】
前記段階 (b) が、鉄装入材料を製錬するために直接製錬プロセスを制御し、かつ、スラグに燐を実質的に分配することを含む請求項１から請求項８までのいずれか１項に記載された製鋼方法。
【請求項１０】
直接製錬プロセスがHIsmeltプロセスである請求項１から請求項９までのいずれか１項に記載された製鋼方法。
【請求項１１】
予備処理ユニット内で鉄装入材料を少なくとも加熱することによる前記段階 (b) のために、鉄分およびフラックス分を含有する製鋼スラグを含む鉄装入材料を予備処理する段階を含む請求項1から請求項１０までのいずれか1項に記載された製鋼方法。
【請求項１２】
前記予備処理段階が、鉄装入材料を少なくとも 400 ℃に予熱することを含む請求項１２に記載された製鋼方法。
【請求項１３】
前記予備処理段階が、鉄装入材料を少なくとも700 ℃に予熱することを含む請求項１２に記載された製鋼方法。
【請求項１４】
前記予備処理段階が、鉄装入材料を1050 ℃未満の温度に予熱することを含む請求項１１から請求項１３までのいずれか１項に記載された製鋼方法。
【請求項１５】
前記予備処理段階が、鉄装入材料を900 ℃未満の温度に予熱することを含む請求項１１から請求項１３までのいずれか１項に記載された製鋼方法。
【請求項１６】
前記予備処理段階が、該予備処理段階で生じる排出ガスを湿式洗浄すること、および、製鋼スラグを含有する湿潤スラッジを製鋼プロセスで用いることを含む請求項１１から請求項１５までのいずれか１項に記載された製鋼方法。
【請求項１７】
前記直接製錬プロセスが、製鋼スラグによって提供されるフラックス分に加えて、前記直接製錬プロセスのためのフラックス分を供給するためにスラグ形成剤を用いることを含む請求項１から請求項１６までのいずれか１項に記載された製鋼方法。
【請求項１８】
前記直接製錬プロセスは、製鋼スラグの場合のように容器内へ注入する前にスラグ形成剤を予備処理するのと異なり、前記スラグ形成剤を直接製錬容器に直接注入することを含む請求項１７に記載された製鋼方法。
【請求項１９】
前記直接製錬容器内に直接注入される前記スラグ形成剤の量が、フラックス必要量の最大30 重量％までを供給するために十分なものである請求項１８に記載された製鋼方法。
【請求項２０】
添加する前記スラグ形成剤が酸化カルシウムを含む請求項１７から請求項１９までのいずれか１項に記載された製鋼方法。
【請求項２１】
前記段階(b) で製鋼スラグの少なくとも一部を用いる前に、前記段階 (a) で造られた製鋼スラグを冷却することを含む請求項１から請求項２０までのいずれか１項に記載された製鋼方法。
【請求項２２】
前記段階 (b) で製鋼スラグを添加する前に、冷却された製鋼スラグのサイズを低減化することを更に含む請求項２１に記載された製鋼方法。
【請求項２３】
請求項１から請求項２２までのいずれか１項に記載の統合製鋼方法に従って溶融鋼を造る製鋼プラントにおいて、下記 (a) および (b) 、すなわち
(a) 溶融鋼および溶融製鋼スラグを造るための製鋼装置と、
(b) 溶融鉄を造るための製鉄装置とを含む製鋼プラント。
【請求項２４】
鉄とスラグの溶融浴を含有する直接製錬容器内で溶融鉄を造る直接製錬方法において、以下の段階  (a)、 (b)、すなわち
(a) 鉄装入材料を少なくとも加熱することによって、予備処理ユニット内で鉄分とフラックス分を含有する製鋼スラグを含む鉄装入材料を予備処理する段階と、(b) 直接製錬容器のための装入材料必要量の一部として前記段階 (a) からくる製鋼スラグを含む予備処理された鉄装入材料を用いて鉄とスラグの溶融浴を収容する直接製錬容器内で溶融鉄を直接製錬する段階とを含む直接製錬方法。
【請求項２５】
前記段階 (a) が、鉄装入材料を加熱して、少なくとも部分的に還元することを含む請求項２４に記載された直接製錬方法。
【請求項２６】
前記段階 (a) が鉄装入材料を少なくとも 400 ℃に加熱することを含む請求項２４または請求項２５に記載された直接製錬方法。
【請求項２７】
前記段階 (a) が鉄装入材料を少なくとも 700 ℃に加熱することを含む請求項２４または請求項２５に記載された直接製錬方法。
【請求項２８】
前記段階 (a) が、鉄装入材料を 1050 ℃未満の温度に予熱することを含む請求項２４から請求項２７までのいずれか１項に記載された直接製錬方法。
【請求項２９】
前記段階 (a) が、鉄装入材料を 900  ℃未満の温度に予熱することを含む請求項２４から請求項２７までのいずれか１項に記載された直接製錬方法。
【請求項３０】
前記段階 (a) が、該段階で生じた排出ガスを湿式洗浄すること、および、直接製錬プロセスで製鋼スラグを含有する湿潤スラッジを用いることを含む請求項２４から請求項２９までのいずれか１項に記載された直接製錬方法。
【請求項３１】
前記段階（b）が、製鋼スラグによって供給されるフラックス分に加えて、直接製錬プロセスのためのフラックス分を供給するために、スラグ形成剤を用いることを含む請求項２４から請求項３０までのいずれか１項に記載された直接製錬方法。
【請求項３２】
前記段階 (b) が、製鋼スラグの場合のように前記直接製錬容器内に注入する前にスラグ形成剤を予備処理する場合と違って、スラグ形成剤を前記直接製錬容器内に直接注入することを含む請求項３１に記載された直接製錬方法。
【請求項３３】
前記直接製錬容器内に直接注入されるスラグ形成剤の量が、フラックス要求量の最大30重量％までを供給するために十分なものである請求項３１または請求項３２に記載された直接製錬方法。
【請求項３４】
添加する前記スラグ形成剤が酸化カルシウムを含む請求項３１から請求項３３までのいずれか１項に記載された直接製錬方法。
【請求項３５】
前記段階（b）が、鉄装入材料を浴内で鉄に製錬して、燐をスラグに実質的に分配するように、前記直接製錬容器内の条件を制御することを含む請求項２４から請求項３４までのいずれか１項に記載された直接製錬方法。
【請求項３６】
前記段階（b）が、スラグを酸化状態に維持し、それによって、鉄中の燐対スラグ中の燐の比率を少なくとも 1 ：５ にすることにより、スラグ中に燐を分配するように直接製錬容器内の条件を制御することを含む請求項２４から請求項３５までのいずれか１項に記載された直接製錬方法。
【請求項３７】
前記段階（b）が、スラグ温度を1350 〜 1450℃の範囲内になるように、また、スラグ内の FeO の量を少なくとも 3 重量％になるように維持することによって、スラグに燐を分配するように、前記直接製錬容器内の条件を制御することを含む請求項２４から請求項３６までのいずれか１項に記載された直接製錬方法
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、製鋼（特に、統合製鋼プラントにおける製鋼）に関するものである。
【０００２】
また、本発明は、製鉄（特に、溶融浴ベースの直接製錬プロセスによる製鉄）に関するものである。
【０００３】
本発明は、製鋼スラグ、ダスト、および一般に低価値廃棄物であるとみなされるその他の製鋼プラント副産物を有効に使用することによって、製鋼プラント（特に、統合製鋼プラント）の作業の経済性を改良することに係わる。
【０００４】
本発明は、これらの製鋼副産物を製鉄プロセスへの装入材料として使用することを可能になし、それによって、以下の (a) および (b) 、すなわち
(a) 製鉄作業および製鋼作業によって生じる全廃棄物量、および
(b) 他の供給源から要求される製鉄作業用の装入材料の量を減らす。
【０００５】
本発明は、直接製錬装置用の装入材料として、製鋼スラグおよびダストの如き、製鋼プラントの副産物を使用することができる溶融鉄（この用語は鉄合金を含む）を製造するために直接製錬プロセスおよび直接製錬装置を用いることに基づくものである。
【０００６】
直接製錬プロセスおよび直接製錬装置は、統合製鋼プラントの一部であってよく、または、全体として、１つまたはそれ以上の別の製鋼作業で製造される製鋼副産物を処理する独立作業であってもよい。
【背景技術】
【０００７】
伝統的製鉄および製鋼方法ではスラグが生じる。製鉄スラグおよび製鋼スラグの両者は、これらプロセスの廃棄物であるとみなされる。
【０００８】
製鋼スラグは、典型的には、FeO形態の鉄分と、石灰(CaO)の形態のフラックス分を含んでいる。典型的には、鉄分はスラグの35 重量％であり、また、フラックス分は スラグの25 〜 35 重量％である。
【０００９】
製鋼スラグが従来技術の実施法に従って処分されると、鉄および石灰分が失われることになる。
【００１０】
もし製鋼スラグから鉄および石灰分を回収または再使用することができるならば、かなり大きな経済的な、環境上の利点が得られるだろう。
【００１１】
鉄および石灰分を回収するか、または、再利用するために伝統的溶鉱炉の如き従来の製鉄容器に製鋼スラグをリサイクリングすることは、実行可能であるとは考えられない。その１つの理由は、典型的な溶鉱炉に供給される装入材料中の燐は、炉内で造られる溶融鉄に分配される傾向がある点にある。その後、この溶融鉄が製鋼容器に実質的に供給されるとき、要求される化学的性質を有する鋼を造るために、燐が製鋼スラグ中に分配されて入る。従って、製鋼スラグを典型的溶鉱炉へリサイクリングすることは実際的でなく、単に、下流側の製鋼容器内の燐量をます結果になるだろう。このことは望ましくない。
【００１２】
溶鉱炉は鉄鉱石から鉄を造るための伝統的な選択可能な手段であるが、種々の溶融浴ベースの直接製錬プロセスが、焼結およびコークス製造作業を要する如き溶鉱炉の欠点を除去する観点から提案されてきた。かかる直接製錬プロセスには、例えばRomelt, DIOS (直接鉄鉱製錬）、およびHIsmeltプロセスが含まれる。
【００１３】
Romeltプロセスは、上方から落下装入される粉鉱および不粘結炭と共に、溶融鉄およびスラグ浴を使用して、周囲圧力で操業するものである。酸素と空気／酸素混合物が、後燃焼(post-combust)浴ガスを攪拌するために、側部羽口を通して、２つの高さの各々から注入される。
【００１４】
DIOS プロセスはもう１つの溶融鉄とスラグ浴をべースとしたプロセスであり、圧力下(１〜２バールg）で作業し、炉頂装入の石炭と鉱石を使用する。Romeltとは異なり、そのプロセスは酸素注入のための炉頂ランスを使用し、そして鉄鉱石予備還元のための流動床システムをもつ。製錬炉内では、大部分の還元が泡状のスラグ層内で起こる。反応装置内にはかなり大きな温度とFeOx の勾配がある(スラグ層の頂部に行くほど温度とFeOxのレベルは高くなる）。
【００１５】
本出願人によって開発されたHIsmeltプロセスはもう１つの溶融鉄およびスラグ浴べースのプロセスであり、DIOSおよびRomeltの如き、‘深スラグ’製錬装置とは異なっているが、それは該容器に装入された固形材が溶融体中にかなり深く注入されるからである。これは容器内での混合をより強くなし、液体内に温度勾配は殆どない。HIsmeltプロセスは例えば、本出願人の名前でした国際出願PCT/AU96/00197(WO 96/31627)号およびPCT/AU01/00222(WO 01/64960)号に記述されており、これらの国際出願の開示内容は参考として本願に併合されるものとする。
【００１６】
HIsmeltプロセスが、高い燐のBreckman 鉱石の如き鉄鉱を処理しそして下流側の製鋼のために 0.05％よりも少ない燐を含む銑鉄を造り得ることは、以前から報告されている。伝統的溶鉱炉と対照的に、HIsmeltプロセスはより多くの酸化スラグをもっており、その結果、スラグへ燐を極めて有効に分配することになる。パイロットプラントの試験中に、HIsmeltパイロットプラント容器に送入された 90 〜 95 ％の燐がスラグに届けられたことが本出願人によって報告されていた。DIOSおよびRomeltのプロセスは、また、燐をスラグに優先的に分配すると考えられる。
【００１７】
また、微細形状の製鋼スラグが、HIsmeltプロセスに従って作業する直接製錬容器へ直接供給される装入材料として使用できることが以前から報告されている。1999 年６月１４〜１５日に METEC Congress 用に準備された発明者R J Dry その他による“HIsmelt- 粉鉱および製鋼工場廃棄物から生じた競争可能の熔銑”と題する論文を参照されたい。この論文の４ページ左欄には、BOFスラグを含む製鋼工場の戻り材は、前記論文の図３に示されるHIsmeltプロセスのフローシートのための石炭必要量を減らす影響力をカーボンに提供することができることが述べられている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
本発明者は、更に研究作業を行なって、HIsmeltプロセスの応用を可能ならしめ、かつHIsmeltプロセスの如き直接製錬プロセスにおける鉄分とフラックス分の出所として、製鋼プラントの戻り材、特に製鋼スラグとダストを使用する実質的な領域の存在を実現したのである。
【００１９】
特に、統合製鋼との関係において、本出願人は、スラグへ燐を有効に分配できる直接製錬作業と、製鋼作業とを含む統合製鋼プラントは以下のように作業できることを理解した。すなわち、
(a)  直接製錬作業は、実質的比率の、典型的には少なくとも 70 重量％の製鋼スラグとダストを使う。そうでなければ、これらは低価値の廃棄物と見なされる。また直接製錬作業は、直接製錬作業で鉄およびフラックスに貢献する装入材料の価値ある部分として、これらの製鋼副産物を使用する。
(b)  製鉄作業で造られた低燐の鉄は製鋼作業用の装入材料として使用することができる。
【００２０】
前記説明から理解できるすべてのことは、(a)製鋼作業で使用できる溶融鉄の製造、(b)  該プラントで造られるスラグとダストの正味量のかなりの減少、および (c) 他の供給源から要求されるフラックス量のかなりの減少、典型的には少なくとも 30 重量％の減少、ということである。
【００２１】
更に、特に、製鉄に関しては、本出願人は、鉄装入材料を少なくとも予熱しそしてまた任意に予備還元する予備処理ユニットと、予備処理ユニットと直接製錬容器との使用に基づくプロセスとを含む直接製錬装置は、製鋼スラグを処理するために特に有効な任意選択可能な装置であることを悟った。その場合、製鋼スラグはその少なくとも一部が予備処理ユニットを経て直接製錬容器へ供給される。この直接製錬装置とプロセスは、上記統合製鋼プラントの一部とすることができ、または全体的に見て、１つまたはそれ以上の製鋼作業から出る製鋼スラグとダストの如き製鋼副産物を処理する別の独立した作業とすることができる。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
本発明によれば、概して、以下の段階 (a) および (b) を含む製鋼方法が提供される。すなわち
(a) 製鋼容器内で製鋼方法で溶融鋼と溶融製鋼スラグを造り、その際、製鋼スラグは鉄分とフラックス分を含んでいる。および
(b) 直接製錬プロセス用の装入材料必要量の一部として製鋼スラグのかなりの部分を使用して、鉄とスラグの溶融浴を含有する直接製錬容器内で直接製錬プロセスで溶融鉄を造る。
【００２３】
好適には、段階 (b) は直接製錬プロセスのための装入材料必要量の一部として、少なくとも 70 重量％の製鋼スラグを使用することを含む。
【００２４】
更に好適には、段階 (b)は直接製錬プロセスのための装入材料必要量の一部として、少なくとも 80 重量％の製鋼スラグを使用することを含む。
【００２５】
段階 (b) は、直接製錬プロセスのための装入材料必要量の一部として、少なくとも 90 重量％の製鋼スラグを使用することを含むのが特に好適である。
【００２６】
好適には、段階 (b) は、直接製錬プロセスの装入材料必要量の少なくとも 50 重量％のフラックス分を提供するために十分な製鋼スラグを使用することを含む。
【００２７】
好適には、該プロセスは統合製鋼方法であり、少なくとも１つの製鉄容器内で溶融鉄を製造し、そして段階 (a) 用の鉄装入材料として溶融鉄を供給することを含む。
【００２８】
製鉄容器は、溶鉱炉や、溶融浴ベースの直接製錬容器の如き任意の適当な製鉄容器とすることができる。
【００２９】
該プロセスは段階 (a)で鋼を造るために鉄装入材料の少なくとも一部として段階 (b) で造られた鉄を使用することを含むことができる。
【００３０】
該プロセスは、段階 (a) で鋼を造るための鉄装入材料として、段階 (b) 内でかつ少なくとも１つの他の製鉄容器内で造られた鉄を使用することを含むことができる。
【００３１】
好適には、段階 (b) は鉄装入材料を製錬し、そしてスラグに燐を実質的に分配するために直接製錬プロセスを制御することを含む。
【００３２】
好適には、直接製錬プロセスは、HIsmeltプロセスである。直接製錬プロセスは、任意の別の溶融浴ベースの直接製錬プロセスであってよい。
【００３３】
好適には、該プロセスは、予備処理ユニット内で鉄装入材料を少なくとも加熱することにより、段階 (b) 用の鉄およびフラックス分を含む製鋼スラグを含有する鉄装入材料を予備処理することを含む。
【００３４】
好適には、予備処理段階は、予備処理ユニット内で鉄装入材料を加熱して、少なくとも部分的に還元することを含む。
【００３５】
好適には、予備処理段階は少なくとも 400 ℃に、更に好適には少なくとも 700 ℃に予熱することを含む。
【００３６】
好適には、予備処理段階は、鉄装入材料を 1050 ℃未満の温度に、更に好適には 900 ℃未満の温度に予熱することを含む。
【００３７】
好適には、予備加熱段階は、該段階で生じた放出ガスを湿式洗浄し、かつ該プロセスで製鋼スラグを含有する湿潤スラッジを用いることを含む。
【００３８】
多くの場合、フラックスの唯一の出所として、単に製鋼スラグの使用に頼るのは実際的ではないだろう。それは、製鋼スラグは、典型的には、僅か25 〜 35 重量％のCaOを含み、スラグのその他の成分は製鉄フラックスとしては適しないからである。従って、石灰の既知の添加のためには、製鋼スラグのトン数の３倍が要求されるだろう。これらの場合、１種またはそれ以上の添加スラグ形成剤を添加するのが適切である。
【００３９】
好適には、直接製錬プロセスは、製鋼スラグによって提供されるフラックス分に加えて、該プロセスのためのフラックス分を提供するためにスラグ形成剤を使用することを含む。
【００４０】
好適には、直接製錬プロセスは、製鋼スラグの場合のように、容器内に注入する前にスラグ形成剤を予備処理するのとは異なって、スラグ形成剤を直接製錬容器内に直接注入することを含む。
【００４１】
好適には、直接製錬容器内に直接注入されるスラグ形成剤の量は、直接製錬プロセスのフラックス要求量の 30 重量％までを提供するために十分なものとする。
【００４２】
好適には、添加するスラグ形成剤は酸化カルシウムを含む。
【００４３】
更に好適には、酸化カルシウムは、石灰、焼石灰、ドロマイト、または、それらの組み合わせの形態をなす。
【００４４】
好適には、該プロセスは、段階 (b) で製鋼スラグの少なくとも一部を使用する前に、段階 (a) で造られた製鋼スラグを冷却することを含む。
【００４５】
好適には、該プロセスは更に、段階 (b) で製鋼スラグを添加する前に、冷却した製鋼スラグのサイズを小さくすることを含む。
【００４６】
特に好適なサイズ範囲は、マイナス６ｍｍである。
【００４７】
本発明によれば、以下の (a) と (b) を含む前記プロセスに従って溶融鋼を製造する製鋼プラントが提供される。すなわち、
(a) 溶融鋼と溶融製鋼スラグを造る製鋼装置、および  (b) 溶融鉄を造る製鉄装置。
【００４８】
また、本発明によれば、鉄とスラグの溶融浴を含有する直接製錬容器内で溶融鉄を造るための直接製錬プロセスが提供され、このプロセスは以下の段階 (a) と (b) を含む：すなわち
(a) 予備処理ユニット内で鉄装入材料を少なくとも加熱することによって、鉄とフラックス分を含有する製鋼スラグを含む鉄装入材料を予備処理し、そして
(b) 直接製錬容器のための装入材料必要量の一部として、段階 (a) から来る製鋼スラグを含む予備処理された鉄装入材料を用いて、鉄とスラグの溶融浴を含有する直接製錬容器内で溶融鉄を直接製錬すること。
【００４９】
好適には、段階 (a) は鉄装入材料を加熱して少なくとも部分的に還元することを含む。
【００５０】
好適には、段階 (a) は鉄装入材料を少なくとも 400℃ に、更に好適には、 少なくとも700 ℃に予熱することを含む。
【００５１】
好適には、段階 (a) は、鉄装入材料を 1050 ℃未満の温度に、更に好適には、900 ℃未満の温度に予熱することを含む。
【００５２】
好適には、段階 (a) は、該段階で生じた排出ガスを湿式洗浄しそして該プロセスで製鋼スラグを含む湿潤スラッジを使用することを含む。
【００５３】
好適には、該プロセスは、製鋼スラグによって提供されるフラックス分に加えて、該プロセス用のフラックス分を供給するためにスラグ形成剤を用いることを含む。
【００５４】
好適には、該プロセスは、製鋼スラグの場合のように容器内へ注入する前に、スラグ形成剤を予熱するのとは対照的に、スラグ形成剤を直接製錬容器内へ直接注入することを含む。
【００５５】
好適には、直接製錬容器内へ直接注入されるスラグ形成剤の量は、直接製錬プロセスのフラックス必要量の 30 重量％までを提供するために十分なものとする。
【００５６】
好適には、添加するスラグ形成剤は酸化カルシウムを含む。
【００５７】
更に好適には、酸化カルシウムは石灰、焼石灰、ドロマイトまたはそれらの組合せの形をなす。
【００５８】
好適には、段階 (b) は、浴内で鉄装入材料を鉄に製錬しそして燐をスラグへ実質的に分配するために直接製錬容器内の条件を制御することを含む。
【００５９】
好適には、段階 (b) はスラグを酸化状態に維持することによって、燐をスラグへ分配するために直接製錬容器内の条件を制御し、それによって、鉄内の燐対スラグ内の燐の分配比率が少なくとも１：５になるようになすことを含む。
【００６０】
更に好適には、上記比率は１：１０とする。
【００６１】
特に好適には、この比率は１：１０〜１：３０の範囲内とする。
【００６２】
好適には、段階 (b) は、スラグ温度を 1350 〜 1450 ℃の範囲内となるように、そしてスラグ内のFeO の量を少なくとも３重量％となるように維持することによって、燐をスラグに分配するために直接製錬容器内の条件を制御することを含む。
【００６３】
好適には、段階 (b) は、予備処理された鉄装入材料と固形の炭素質材料および酸素含有ガスを容器内へ注入することを含む。
【００６４】
段階 (b) で添加される製鋼スラグは、任意の既知の製鋼方法を使用して、任意の製鋼プラントから生ぜしめられることができる。上記製鋼方法はＢＯＦプロセスおよび／ または電弧炉(EAF)までのいずれかを含むが、これらには限定されない。何れの場合であっても、好適には、製鋼スラグは、ぺレット、粒子または粉末の形となるように既知技術に従って冷却される。
【００６５】
前記の如く、製鋼スラグは、１つの場所に少なくとも１つの直接製錬容器と、少なくとも１つの製鋼容器を含む統合製鋼プラント内で造られるのが好適である。
以下、本発明の実施例を添付図を見ながら説明する。
【実施例】
【００６６】
図１を見ると、以下の  (a) と (b) が示されている。すなわち
(a)  予熱器の形の予備処理ユニット、典型的には高炉または流動床を含む製鉄装置と、
(b)  国際特許出願 PCT/AU96/00197号 に記載されている如きHIsmeltプロセスによる作業に特に適している直接製錬容器。その記載内容は参考として本願に編入されるものとする。
【００６７】
使用に際して、鉄鉱粉と任意の外部供給源から得られた製鋼スラグは 0 〜 6 ｍｍサイズに篩い分けられて、予熱器に送られる。典型的には、製鋼スラグは 35 重量％の鉄分と 25 〜 35 重量％のフラックス分を含む。
【００６８】
製鋼スラグと鉄鉱は一緒に予熱器内で 400 〜 900 ℃の範囲内の温度に加熱されて、直接製錬容器へ送られる。
【００６９】
直接製錬容器は注入ランす（図示せず）を含む。これらは熱い粉鉱と熱い製鋼スラグを予熱器から受け入れて、 350 〜 850 ℃程度の温度のこれらの熱い固形物を容器内へ注入する。
【００７０】
製鋼スラグの予熱は、石灰の如きフラックスの予熱に係るような困難には曝されない。石灰の予熱に係る主な困難点は、予熱器から出る排出ガスを吸収する石灰が、排出ガスを浄化して該プロセスから失われる湿式洗浄器（図示せず）内の洗浄水中に溶解する傾向があることである。これは、フラックスのコストが高いので、重大な問題である。製鋼スラグは、洗浄器水には溶解せず、それ故、湿式洗浄器内に生じる湿ったスラッジ中に回収されることができる。
【００７１】
使用に際して、炭素質材料、典型的には石炭と、添加するスラグ形成フラックス、典型的には石灰も容器へ供給される。
【００７２】
直接製錬容器は注入ランス（図示せず）を含み、これは炭素質材料と添加のスラグ形成フラックスを、受け入れて容器内へ注入する。炭素質材料とフラックスは混合されて注入され、および／または、別々に注入される。
【００７３】
これらの添加フラックスの容器内への直接の注入は、製鋼スラグの場合のように添加フラックスに最初に予熱器を通過させるのとは異なり、該プロセスの制御機構として重要なことである。典型的には、かかるフラックスの直接注入は、全フラックス必要量の 30 重量％までである。
【００７４】
HIsmeltプロセスはまた、空気または酸素富化空気で作業し、それ故、かなりの量の排出ガスを生じ、この排出ガスは直接製錬容器に供給する材料を予熱するために使用できる。
【００７５】
直接製錬容器内の該プロセス条件は、容器に供給された任意の固形材料中の燐がスラグへ優先的に分配されるように制御される。HIsmeltプロセスの場合、このことは、スラグ中の FeO が 4〜6 重量％の範囲内となりかつ温度が1400 〜 1450 ℃の範囲内となることを保証することによって達成される。これらのプロセス条件の下では、スラグ中の燐対金属中の燐の分配比率は ５：１〜２０：１の範囲内となる。
【００７６】
直接製錬容器内で造られた熱金属は、下流側の製鋼プラント（図示せず）への装入材料として直ちに使用できる程に、燐が十分に低い（0.05重量％未満）。この下流側の製鋼プラントは、同じ場所または別の場所に置くことができる。
【００７７】
図２を見ると、１つまたはそれ以上のBOFと、１つまたはそれ以上のBOFへ送る装入材としての熱金属を造るための直接製錬装置を含む統合製鋼プラントが示されている。BOFから来る製鋼スラグは、直接製錬装置へ送るスラグ形成フラックスの１成分を形成するためにリサイクルされる。直接製錬装置は予熱器ユニットと、図１にしめされかつ図１に関して上述したHIsmeltプロセスに従って作業する直接製錬容器を含む。
【００７８】
また、１つまたはそれ以上のBOFは典型的には、直接製錬容器から来るトリベの熱金属を添加する前にスクラップ金属をも装入される。典型的には、スクラップは、はねかかりを防ぐために、熱金属の前に、最初に装入される。スクラップが装入された後、熱金属がBOF内へ装入される。装入材の化学的性質、温度および製鋼方法で造られている特定の合金に基づいて、BOFに添加されるフラックスと酸素の量が計算される。製鉄に関する限りでは、添加される典型的なフラックスは、CaO（焼き石灰から得られる）と、MgO (ドロマイト石灰から得られる）を含む。
【００７９】
酸素吹き込みが終わると、製鋼スラグは溶融鋼の浴頂へ浮上され得る。鋼はBOFから抽出され、その後、製鋼スラグが抽出される。
【００８０】
製鋼スラグは典型的には、スラグポット（図示せず）内へ抽出され、そして急冷されるか、または冷却され得る。冷却されたスラグは製鋼スラグ処理手段へ送られる。この処理手段は、破砕器やスクリーンの如きサイズ低減装置および／またはとおり越した鋼を回収するための磁選器を含むことができる。冷却されかつ篩い分けられた製鋼スラグは次いで、製鉄装置の予熱器へ送られる。
【００８１】
図３の配置では、使用に際して、BOFの如き製鋼装置は、図２につき上述した直接製錬容器から来た(a)熱金属と、伝統的熔鉱炉から来た(b)熱金属 を装入される。製鋼装置で生じた製鋼スラグは図２に関して上述した手法で直接製錬装置へリサイクルされる。伝統的溶鉱炉は高燐の装入材を許容することができないので、製鋼スラグは、熔鉱炉へ送るフラックスとしてリサイクルされない。スラグ中の燐対鉄中の燐の典型的な分配比率は、 HIsmeltプロセスでは 10 対20 であるのと比べて、熔鉱炉では、0.1 である。
【００８２】
本出願人は図２、図３に示すプロセフロー図と、比較用フローシートについてコンピュータ模擬試験を行った。
【００８３】
模擬試験の作業はHIsmeltプロセスに従って作動しかつ溶融鉄を１年当たり0.8ミリオントン(Mt/a) 程度を造る予備処理ユニット／直接製錬容器の使用に基づくものであった。
【００８４】
模擬試験作業はまた、比較用の図２のフロー図の場合0.7 Mt/aを造りそして図３のフロー図の場合 2.4 Mt/aを造るBOF製鋼容器の使用に基づくものであった。
【００８５】
比較用フロー図および図２、図３のフロー図の模擬実験作業の結果を簡単に説明すれば以下のとおりである。
【００８６】
比較用フロー図：  予備処理ユニット／直接製錬容器と製鋼容器。製鋼スラグの予備処理ユニットへの戻しはない。
【００８７】
模擬実験のモデルによれば、製鋼容器への熱金属装入材は 104.9 t／時間の鉄である。製鋼容器は、6.6 t／時間のスラグと、1.6 t／時間のダストを造る。直接製錬容器はスラグとダストとを受け入れない。スラグとダストは基準の実施法に従って処分される。直接製錬容器への鉄鉱装入材は粉鉄鉱 197.5 t／時間と、リサイクルされる製錬プロセスダストである。直接製錬容器は 32.9 t／時間のスラグと、104.9 t／時間の鉄を造る。
【００８８】
図２のフロー図：  予備処理ユニット／直接製錬容器と製錬容器。この場合、製鋼スラグの予備処理ユニットへの戻しがある。
【００８９】
模擬実験のモデルによれば、製鋼容器への熱金属装入材は、105.7t／時間の鉄からなる。製鋼容器は6.7 t／時間のスラグと、 1.6 t／時間のダストを造る。直接製錬容器は 6.0 t／時間のスラグと、1.4 t／時間のダストを受け持つ(takes)。これらの量は製鋼容器によって造られたスラグとダストの夫々89.5 ％と、87.5 ％に等しい。直接製錬容器への全鉄鉱装入材は 192.8 t／時間の粉鉄鉱、製鋼スラグ、製鋼ダストおよびリサイクルされた製錬プロセスダストである。直接製錬容器は 33.9 t／時間のスラグと、105.7 t／時間の鉄を造る。
【００９０】
比較用フロー図と比べると、そして両プロセスが実質的に同じ量の溶融鉄と同じ量の溶融鋼を造ったことを考えれば、スラグ戻しの影響は：
(a) 製鋼容器と直接製錬容器によって造られた全スラグを 4.9 t／時間だけ減らすこと、および
(b) 直接製錬容器のための全鉄鉱装入材必要量を 4.7 t／時間だけ減らすこと、
であったことが明かである。
【００９１】
図３はフロー図：  予備処理ユニット／直接製錬容器、熔鉱炉、および製鋼容器。この場合、製鋼スラグの予備処理ユニットへの戻しがある。
【００９２】
模擬実験のモデルによれば、製鋼容器への熱金属装入材は熔鉱炉から来る200 t／時間の鉄と、直接製錬炉から来る 107.9 t／時間からなる。製鋼容器は 32.6 t／時間のスラグと、 5.6 t／時間のダストを造る。直接製錬容器は 27.7 t／時間のスラグと、 4.7 t／時間のダストを受け持つ。これらの量は製鋼容器によって造られるスラグとダストとの夫々 84.9 ％と、83.9 ％に等しい。直接製錬容器への全鉄鉱装入材は 205.6 t／時間の鉄鉱粉、製鋼スラグ、製鋼ダストおよびリサイクルされる製錬プロセスダストである。直接製錬容器は 38.1 t／時間のスラグと、107.9 t／時間の鉄を造る。
【００９３】
製鋼容器から来るかなりの量(27.7 t／時間）のスラッジが直接製錬容器に使用され、それによって他の供給源から要求される鉄とフラックス分を減らすことが上記から明らかである。
【００９４】
本発明は、以下の (a) 〜 (c)、すなわち
(a) 製鋼プラントから処分されることが要求される廃物の製鋼スラグの量を減らし；
(b) 製鋼スラグ中のフラックス分と鉄分を回収し；そして
(c) リサイクルした製鋼スラグを使用するとき、製鉄プロセスへ送ることを要求される新鮮なフラックスと鉄分の量を減らすこと、
を含む従来技術に優る幾つかの利点を有する。
【００９５】
本発明の精神と範囲を逸脱することなく、本発明の上述の実施例に対して多くの変更をなすことができる。
【００９６】
例えば、本発明の実施例は、HIsmeltプロセスの使用に関して説明してきたが、本発明は如何なる製鉄プロセスにも応用可能であり、その場合、製鉄プロセスに装入される燐は製鉄スラグへ優先的に入るのは言うまでもない。かかる他の製鉄プロセスは、例えばRomeltおよびDIOSのプロセスを含むことができる。
【００９７】
更に、本発明の実施例は、予熱器の形式の予備処理ユニットを含むが、本発明は、適切な形式の予備処理ユニットであれば、如何なるものへも、また、予熱器を含まない装置へも、その範囲が及ぶものである。
【図面の簡単な説明】
【００９８】
【図１】プロセスフロー図の１実施例の概略図である。
【図２】プロセスフロー図のもう１つの実施例の概略図である。
【図３】プロセスフロー図の別の（しかし別なのはこれだけではない）実施例の概略図である。
【図１】
2007519824.tif 000003
【図２】
2007519824.tif 000004
【図３】
2007519824.tif 000005
【手続補正書】
【提出日】平成17年11月30日(2005.11.30)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
(a) 製鋼容器内での製鋼方法において、溶融鋼と、鉄分およびフラックス分を含む溶融製鋼スラグとを造る段階、および
(b) 直接製錬プロセスのための装入材料必要量の一部として前記溶融製鋼スラグのかなりの部分を用いたスラグと鉄との溶融浴を収容する直接製錬容器内での直接製錬プロセスで溶融鉄を造る段階を含む製鋼方法。
【請求項２】
前記段階 (b) が、直接製錬プロセスのための装入材料必要量の一部として、少なくとも70 重量％の製鋼スラグを用いることを含む請求項１に記載された製鋼方法。
【請求項３】
前記段階 (b) が、直接製錬プロセスのための装入材料必要量の一部として、少なくとも80 重量％の製鋼スラグを用いることを含む請求項１に記載された製鋼方法。
【請求項４】
前記段階 (b) が、直接製錬プロセスのための装入材料必要量の一部として、少なくとも90 重量％の製鋼スラグを用いることを含む請求項１に記載された製鋼方法。
【請求項５】
前記段階 (b) が、直接製錬プロセスのための装入材料必要量の少なくとも50 重量％のフラックス分を提供するために十分な量の製鋼スラグを用いることを含む請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載された製鋼方法。
【請求項６】
前記製鋼方法が統合製鋼方法であり、そして少なくとも１つの製鉄容器内で溶融鉄を造り、段階 (a) のための鉄装入材料として溶融鉄を供給する請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載された製鋼方法。
【請求項７】
前記段階 (a) で鋼を造るための鉄装入材料の少なくとも一部として、前記段階 (b) で造られた鉄を用いることを含む請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載された製鋼方法。
【請求項８】
前記段階 (a) で鋼を造るための鉄装入材料として、前記段階 (b)で少なくとも１つの別の製鉄容器内で造られた鉄を用いることを含む請求項１から請求項７までのいずれか１項に記載された製鋼方法。
【請求項９】
前記段階 (b) が、鉄装入材料を製錬するために直接製錬プロセスを制御し、かつ、スラグに燐を実質的に分配することを含む請求項１から請求項８までのいずれか１項に記載された製鋼方法。
【請求項１０】
直接製錬プロセスがHIsmeltプロセスである請求項１から請求項９までのいずれか１項に記載された製鋼方法。
【請求項１１】
予備処理ユニット内で鉄装入材料を少なくとも加熱することによる前記段階 (b) のために、鉄分およびフラックス分を含有する製鋼スラグを含む鉄装入材料を予備処理する段階を含む請求項１から請求項１０までのいずれか１項に記載された製鋼方法。
【請求項１２】
前記予備処理段階が、鉄装入材料を少なくとも 400 ℃に予熱することを含む請求項１２に記載された製鋼方法。
【請求項１３】
前記予備処理段階が、鉄装入材料を少なくとも700 ℃に予熱することを含む請求項１２に記載された製鋼方法。
【請求項１４】
前記予備処理段階が、鉄装入材料を1050 ℃未満の温度に予熱することを含む請求項１１から請求項１３までのいずれか１項に記載された製鋼方法。
【請求項１５】
前記予備処理段階が、鉄装入材料を900 ℃未満の温度に予熱することを含む請求項１１から請求項１３までのいずれか１項に記載された製鋼方法。
【請求項１６】
前記予備処理段階が、該予備処理段階で生じる排出ガスを湿式洗浄すること、および、製鋼スラグを含有する湿潤スラッジを製鋼プロセスで用いることを含む請求項１１から請求項１５までのいずれか１項に記載された製鋼方法。
【請求項１７】
前記直接製錬プロセスが、製鋼スラグによって提供されるフラックス分に加えて、前記直接製錬プロセスのためのフラックス分を供給するためにスラグ形成剤を用いることを含む請求項１から請求項１６までのいずれか１項に記載された製鋼方法。
【請求項１８】
前記直接製錬プロセスは、製鋼スラグの場合のように容器内へ注入する前にスラグ形成剤を予備処理するのと異なり、前記スラグ形成剤を直接製錬容器に直接注入することを含む請求項１７に記載された製鋼方法。
【請求項１９】
前記直接製錬容器内に直接注入される前記スラグ形成剤の量が、フラックス必要量の最大30 重量％までを供給するために十分なものである請求項１８に記載された製鋼方法。
【請求項２０】
添加する前記スラグ形成剤が酸化カルシウムを含む請求項１７から請求項１９までのいずれか１項に記載された製鋼方法。
【請求項２１】
前記段階(b) で製鋼スラグの少なくとも一部を用いる前に、前記段階 (a) で造られた製鋼スラグを冷却することを含む請求項１から請求項２０までのいずれか１項に記載された製鋼方法。
【請求項２２】
前記段階 (b) で製鋼スラグを添加する前に、冷却された製鋼スラグのサイズを低減化することを更に含む請求項２１に記載された製鋼方法。
【請求項２３】
請求項１から請求項２２までのいずれか１項に記載の統合製鋼方法に従って溶融鋼を造る製鋼プラントにおいて、下記 (a) および (b) 、すなわち
(a) 溶融鋼および溶融製鋼スラグを造るための製鋼装置と、
(b) 溶融鉄を造るための製鉄装置とを含む製鋼プラント。
【請求項２４】
鉄とスラグの溶融浴を含有する直接製錬容器内で溶融鉄を造る直接製錬方法において、以下の段階  (a)、 (b)、すなわち
(a) 鉄装入材料を少なくとも加熱することによって、予備処理ユニット内で鉄分とフラックス分を含有する製鋼スラグを含む鉄装入材料を予備処理する段階と、(b) 直接製錬容器のための装入材料必要量の一部として前記段階 (a) からくる製鋼スラグを含む予備処理された鉄装入材料を用いて鉄とスラグの溶融浴を収容する直接製錬容器内で溶融鉄を直接製錬する段階とを含む直接製錬方法。
【請求項２５】
前記段階 (a) が、鉄装入材料を加熱して、少なくとも部分的に還元することを含む請求項２４に記載された直接製錬方法。
【請求項２６】
前記段階 (a) が鉄装入材料を少なくとも 400 ℃に加熱することを含む請求項２４または請求項２５に記載された直接製錬方法。
【請求項２７】
前記段階 (a) が鉄装入材料を少なくとも 700 ℃に加熱することを含む請求項２４または請求項２５に記載された直接製錬方法。
【請求項２８】
前記段階 (a) が、鉄装入材料を 1050 ℃未満の温度に予熱することを含む請求項２４から請求項２７までのいずれか１項に記載された直接製錬方法。
【請求項２９】
前記段階 (a) が、鉄装入材料を 900 ℃未満の温度に予熱することを含む請求項２４から請求項２７までのいずれか１項に記載された直接製錬方法。
【請求項３０】
前記段階 (a) が、該段階で生じた排出ガスを湿式洗浄すること、および、直接製錬プロセスで製鋼スラグを含有する湿潤スラッジを用いることを含む請求項２４から請求項２９までのいずれか１項に記載された直接製錬方法。
【請求項３１】
前記段階（b）が、製鋼スラグによって供給されるフラックス分に加えて、直接製錬プロセスのためのフラックス分を供給するために、スラグ形成剤を用いることを含む請求項２４から請求項３０までのいずれか１項に記載された直接製錬方法。
【請求項３２】
前記段階(b)が、製鋼スラグの場合のように前記直接製錬容器内に注入する前にスラグ形成剤を予備処理する場合と違って、スラグ形成剤を前記直接製錬容器内に直接注入することを含む請求項３１に記載された直接製錬方法。
【請求項３３】
前記直接製錬容器内に直接注入されるスラグ形成剤の量が、フラックス要求量の最大30重量％までを供給するために十分なものである請求項３１または請求項３２に記載された直接製錬方法。
【請求項３４】
添加する前記スラグ形成剤が酸化カルシウムを含む請求項３１から請求項３３までのいずれか１項に記載された直接製錬方法。
【請求項３５】
前記段階（b）が、鉄装入材料を浴内で鉄に製錬して、燐をスラグに実質的に分配するように、前記直接製錬容器内の条件を制御することを含む請求項２４から請求項３４までのいずれか１項に記載された直接製錬方法。
【請求項３６】
前記段階（b）が、スラグを酸化状態に維持し、それによって、鉄中の燐対スラグ中の燐の比率を少なくとも 1 ：５ にすることにより、スラグ中に燐を分配するように直接製錬容器内の条件を制御することを含む請求項２４から請求項３５までのいずれか１項に記載された直接製錬方法。
【請求項３７】
前記段階（b）が、スラグ温度を1350 〜 1450℃の範囲内になるように、また、スラグ内の FeO の量を少なくとも 3 重量％になるように維持することによって、スラグに燐を分配するように、前記直接製錬容器内の条件を制御することを含む請求項２４から請求項３６までのいずれか１項に記載された直接製錬方法。
【請求項３８】
以下の段階 (a)、 (b) すなわち
(a)製鋼容器内での製鋼プロセスにおいて鉄分とフラックス分を含む溶融製鋼スラグと溶融鋼とを造る段階、および
(b)直接製錬プロセスのための装入材料必要量の一部として、直接製錬容器に鉄鉱石または予備処理された鉄鉱石と炭素質材料を供給し、かつ、直接製錬プロセスのための装入材料必要量のもう１つの部分として前記段階(a) から来る製鋼スラグの実質的部分を用い、かつ、溶融鉄を造るために鉄鉱石または予備処理した鉄鉱石と鉄分を製錬することによって鉄とスラグの溶融浴を収容する直接製錬容器内において直接製錬プロセスで溶融鉄を造る段階を含む製鋼方法。
【国際調査報告】
2007519824.tif 000006
2007519824.tif 000007