(57)【要約】【課題】取鍋脱硫スラグを改質し造滓剤として使用可能なリサイクルスラグを低コストで製造できる製造方法を提供する。【解決手段】塩基度が１．５以上１０以下、Ａｌ２Ｏ３含有量が１５質量％以上４０質量％以下、Ｔ．Ｆｅ含有量が１０質量％以下のスラグを改質するリサイクルスラグの製造方法であって、１０００℃以上の温度を維持しながら下記式（１）を満たす条件でスラグ受け容器にスラグを排出する工程と、下記条件（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）を満たすよう、２００℃以上の上記排出スラグに散水処理する工程とを備える。  Ｅ／Ｍ≧２．０  ・・・（１）（上記式（１）中、Ｅは排出スラグが大気に露出する面積（ｍ２）、Ｍは排出スラグの質量（ｔ））  （Ａ）排出スラグ中のＳ含有量が０．１質量％以下である。  （Ｂ）排出スラグ中の排出スラグ表層の付着水の質量割合が２質量％以下である。  （Ｃ）排出スラグ中の水和している水の質量割合が６質量％以下である。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
塩基度が１．５以上１０以下、Ａｌ２Ｏ３含有量が１５質量％以上４０質量％以下、かつＴ．Ｆｅ含有量が１０質量％以下のスラグを改質するリサイクルスラグの製造方法であって、
１０００℃以上の温度を維持しながら下記式（１）を満たす条件でスラグ受け容器にスラグを排出する工程と、
下記条件（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）を満たすよう、２００℃以上の上記排出スラグに散水処理する工程と
を備えることを特徴とするリサイクルスラグの製造方法。
Ｅ／Ｍ≧２．０  ・・・（１）
（上記式（１）中、Ｅは、排出スラグが大気に露出する面積（ｍ２）である。Ｍは、排出スラグの質量（ｔ）である。）
（Ａ）排出スラグ中のＳ含有量が０．１質量％以下である。
（Ｂ）排出スラグの質量に対する排出スラグの表層に付着している水の質量割合が２質量％以下である。
（Ｃ）排出スラグの質量に対する排出スラグと水和している水の質量割合が６質量％以下である。
【請求項２】
請求項１に記載の製造方法により製造したリサイクルスラグの使用方法であって、
上記リサイクルスラグに石灰及び酸化鉄分を付加して溶銑脱燐処理を施し、溶銑脱燐処理後スラグの塩基度と溶銑脱燐処理後スラグ中のＡｌ２Ｏ３含有量（質量％）の逆数との積を０．３以上０．８以下、溶銑脱燐処理後スラグ中のＳ含有量を０．１質量％以下とする工程
を備えることを特徴とするリサイクルスラグの使用方法。
【請求項３】
請求項１に記載の製造方法により製造したリサイクルスラグの使用方法であって、
上記リサイクルスラグ中のＭｇＯ含有量が３質量％以上の場合、上記リサイクルスラグを溶銑脱燐処理で使用し、上記リサイクルスラグ中のＭｇＯ含有量が３質量％未満の場合、上記リサイクルスラグを取鍋脱硫処理で使用することを特徴とするリサイクルスラグの使用方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リサイクルスラグの製造方法及びリサイクルスラグの使用方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
製鋼工程の二次精錬において、取鍋精錬炉（ＬＦ）を用いる取鍋脱硫処理により溶鋼の脱硫及び介在物の除去が行われる。この取鍋脱硫処理において、溶鋼中の硫黄は造滓剤中のＣａＯ（酸化カルシウム）分と反応しＣａＳ（硫化カルシウム）となってスラグへ除去される。この硫黄分を含む脱硫スラグは、取鍋内で溶鋼上に浮遊した状態で存在する。また、ＬＦ、還流式脱ガス装置（ＲＨ）及びアルゴンバブリング設備による溶鋼処理後の連続鋳造処理では、取鍋の底に配設されている流出孔から溶鋼がタンディッシュに注入され、その後タンディッシュから鋳型内に注入されて鋳造が行われる。そして、取鍋からタンディッシュへの溶鋼の注入後、流出孔が閉鎖され、取鍋が傾転されて、この取鍋内に残った取鍋脱硫スラグがスラグパンへ排出される。
【０００３】
ところで、転炉などの精錬工程で生成するスラグは、メタル分を除去した後、肥料、路盤材、土工材などに再利用されている。しかし、取鍋脱硫スラグは、ＭｇＯ（酸化マグネシウム）含有量が高い場合、遅延膨張性を有するｆ−ＭｇＯ（成分として未溶解のまま残る酸化マグネシウム）が含まれている場合が多く、路盤材の用途には使用できず、ごく限られた用途にしか使用できない。
【０００４】
そこで、（１）取鍋脱硫スラグを脱燐や脱炭のための精錬用フラックスとして再利用するため、燃焼ガスを反応ガスとして用いる反応槽内に溶銑脱硫スラグを装入して焙焼することにより改質する方法が考案されている（特開２０１２−１７２１９７号公報参照）。また、（２）脱硫スラグをＣａＯ源として製銑工程や製鋼工程でリサイクル活用するために、高温雰囲気下で溶銑脱硫スラグを改質する方法が考案されている（特開２０１３−０８７２９０号公報参照）。
【０００５】
しかし、上記（１）の従来の改質方法は、取鍋脱硫スラグの改質のために燃焼ガスを使用するのでランニングコストが増加するおそれがあり、さらに燃焼ガスを処理する設備も必要となるので設備コストが高価となるおそれもある。また、上記（２）の従来の改質方法も、高温雰囲気下で脱硫スラグを改質するため排ガス処理設備が必要となるので、設備コストが高価となるおそれがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１２−１７２１９７号公報
【特許文献２】特開２０１３−０８７２９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上述のような事情に基づいてなされたものであり、取鍋脱硫スラグを改質し二次精錬用の造滓剤として使用可能なリサイクルスラグを低コストで製造できるリサイクルスラグの製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するためになされた発明は、塩基度が１．５以上１０以下、Ａｌ２Ｏ３（酸化アルミニウム）含有量が１５質量％以上４０質量％以下、かつＴ．Ｆｅ含有量が１０質量％以下のスラグを改質するリサイクルスラグの製造方法であって、１０００℃以上の温度を維持しながら下記式（１）を満たす条件でスラグ受け容器にスラグを排出する工程と、下記条件（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）を満たすよう、２００℃以上の上記排出スラグに散水処理する工程とを備えることを特徴とする。
Ｅ／Ｍ≧２．０  ・・・（１）
（上記式（１）中、Ｅは、排出スラグが大気に露出する面積（ｍ２）である。Ｍは、排出スラグの質量（ｔ）である。）
（Ａ）排出スラグ中のＳ（硫黄）含有量が０．１質量％以下である。
（Ｂ）排出スラグの質量に対する排出スラグの表層に付着している水の質量割合が２質量％以下である。
（Ｃ）排出スラグの質量に対する排出スラグと水和している水の質量割合が６質量％以下である。
【０００９】
当該リサイクルスラグの製造方法は、１０００℃以上の温度を維持しながら上記式（１）を満たす条件で上記スラグを排出することで、スラグの排出時に大気中の酸素とスラグ中の硫黄分とが反応しＳＯ２（二酸化硫黄）が生成され、スラグが脱硫される。また、当該リサイクルスラグの製造方法は、２００℃以上の上記排出スラグに散水処理することにより、排出スラグを加熱しなくても水蒸気が発生し排出スラグがさらに脱硫されるので、リサイクルスラグの製造コストを低減できる。また、当該リサイクルスラグの製造方法は、上記条件（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）を満たすよう散水処理することにより、散水時の水蒸気破裂を防止し溶鋼や排出スラグの飛散が防止できるとともに、二次精錬用の造滓剤として好適に使用できるリサイクルスラグを製造できる。
【００１０】
また、上記課題を解決するためになされた別の発明は、上記リサイクルスラグの製造方法により製造したリサイクルスラグの使用方法であって、上記リサイクルスラグに石灰及び酸化鉄分を付加して溶銑脱燐処理を施し、溶銑脱燐処理後スラグの塩基度と溶銑脱燐処理後スラグ中のＡｌ２Ｏ３含有量（質量％）の逆数との積を０．３以上０．８以下とし、溶銑脱燐処理後スラグ中のＳ含有量を０．１質量％以下とする工程を備えることを特徴とする。
【００１１】
当該リサイクルスラグの使用方法は、溶銑脱燐処理後スラグの塩基度と溶銑脱燐処理後スラグ中のＡｌ２Ｏ３含有量（質量％）の逆数との積が上記範囲となるよう上記リサイクルスラグに石灰及び酸化鉄分を付加し、溶銑脱燐処理を実施する。これにより、脱燐処理時のスラグの燐分配を低下させることなく、溶銑脱燐処理後スラグ中のｆ−ＣａＯ（成分として生石灰などの未溶解のまま残るものやスラグの冷却過程で析出してくるＣａＯをいい、フリーライムとも呼ぶ）含有量を１０質量％以下とすることができる。その結果、溶銑脱燐処理後スラグの水浸膨張率を１％以下に抑制できるので、溶銑脱燐処理後スラグが路盤材等に使用可能となる。これにより、製鋼工程におけるスラグのリサイクル効率が向上し、その結果、製鋼コストが低減できる。また、当該リサイクルスラグの使用方法は、溶銑脱燐処理後スラグ中のＳ含有量を上記上限以下とすることにより、リサイクルスラグを脱燐処理の造滓剤として使用する際の溶銑への復硫を防止できる。
【００１２】
また、上記課題を解決するためになされたさらに別の発明は、上記リサイクルスラグの製造方法により製造したリサイクルスラグの使用方法であって、上記リサイクルスラグ中のＭｇＯ（酸化マグネシウム）含有量が３質量％以上の場合、上記リサイクルスラグを溶銑脱燐処理で使用し、上記リサイクルスラグ中のＭｇＯ含有量が３質量％未満の場合、上記リサイクルスラグを取鍋脱硫処理で使用することを特徴とする。
【００１３】
当該リサイクルスラグの使用方法は、ＭｇＯ含有量が３質量％以上のリサイクルスラグを溶銑脱燐処理で使用することにより、溶銑脱燐処理で固体酸素源として投入される酸化鉄によって溶銑脱燐処理後スラグ中の酸化鉄分が高くなる。これにより、リサイクルスラグ中のｆ−ＭｇＯ（成分として未溶解のまま残る酸化マグネシウム）と酸化鉄分とが反応し、溶銑脱燐処理後スラグ中ではｆ−ＭｇＯを遅延膨張し難い鉱物相に変化させることができる。このリサイクルスラグを溶銑脱燐処理で使用することにより、溶銑脱燐処理後スラグが遅延膨張しないスラグとなるので、溶銑脱燐処理後スラグが路盤材等に使用可能となる。これにより、製鋼工程におけるスラグのリサイクル効率が向上し、その結果、製鋼コストが低減できる。また、ＭｇＯ含有量が３質量％未満のリサイクルスラグは遅延膨張性を有さないため、取鍋脱硫処理及び溶銑脱燐処理のいずれに使用しても特に不都合はない。このように当該リサイクルスラグの使用方法は、上記リサイクルスラグの製造方法により製造したリサイクルスラグを効率よく使用できるので、取鍋脱硫スラグのリサイクル効率が向上し製鋼コストを低減できる。
【００１４】
なお、「塩基度」とは、スラグ中のＳｉＯ２含有量（質量％）に対するＣａＯ含有量（質量％）の比を意味する。「Ｔ．Ｆｅ」とは、トータル鉄のことであり、スラグ中の全鉄分を意味する。
【発明の効果】
【００１５】
以上説明したように、本発明のリサイクルスラグの製造方法は、取鍋脱硫スラグを改質し二次精錬用の造滓剤として使用可能なリサイクルスラグを低コストで製造できる。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明のリサイクルスラグの製造方法及びリサイクルスラグの使用方法の実施形態を詳説する。
【００１７】
［リサイクルスラグの製造方法］
本発明のリサイクルスラグの製造方法は、塩基度が１．５以上１０以下、Ａｌ２Ｏ３含有量が１５質量％以上４０質量％以下、かつＴ．Ｆｅ含有量が１０質量％以下のスラグを改質する方法である。当該リサイクルスラグの製造方法は、１０００℃以上の温度を維持しながら所定の条件でスラグ受け容器にスラグを排出する工程（スラグ排出工程）と、所定の条件を満たすよう、２００℃以上の上記排出スラグに散水処理する工程（散水処理工程）とを備える。当該リサイクルスラグの製造方法は、鋳造後に取鍋内に残る塩基度及びＡｌ２Ｏ３含有量が高い取鍋脱硫スラグを主に改質する方法である。なお、改質前のスラグの塩基度が１．５未満であると、散水処理工程において十分な脱硫効果が得られないおそれがある。
【００１８】
＜スラグ排出工程＞
上記スラグ排出工程において、所定以上の温度を維持しながら下記式（１）を満たす条件で、取鍋内に残るスラグをスラグ受け容器へ排出する。下記式（１）において、Ｅは、排出スラグが大気に露出する面積（ｍ２）である。具体的には下記式（１）のＥは、スラグ受け容器としてスラグパンを用いる場合、スラグパンに排出スラグが装入された後の排出スラグの露出している表層の面積をいう。また、下記式（１）において、Ｍは、排出スラグの質量（ｔ）である。
Ｅ／Ｍ≧２．０  ・・・（１）
【００１９】
上記単位質量当たりの排出スラグの露出面積Ｅ／Ｍの下限としては、２．２が好ましい。また、上記単位質量当たりの排出スラグの露出面積Ｅ／Ｍの上限としては、１０が好ましく、５がより好ましい。本スラグ排出工程において、大気中の酸素と排出スラグ中の硫黄分とが反応しＳＯ２が生成されることにより排出スラグが脱硫される。ここで、上記単位質量当たりの排出スラグの露出面積Ｅ／Ｍが上記下限未満であると、大気中の酸素と反応して生成するＳＯ２の量が低減し、排出スラグが十分に脱硫されないおそれがある。一方、上記単位質量当たりの排出スラグの露出面積Ｅ／Ｍが上記上限を超えると、１つのスラグ受け容器へ装入できる排出スラグの量が少なくなり、リサイクルスラグの生産性が低下するおそれがある。
【００２０】
上記スラグを取鍋から排出する際に維持する温度の下限は、１０００℃であり、１１００℃がより好ましい。また、上記スラグ排出時に維持する温度の上限としては、１５００℃が好ましく、１４００℃がより好ましい。上記スラグ排出時に維持する温度が上記下限未満であると、大気中の酸素とスラグ中の硫黄分との反応が抑制され、排出スラグが十分に脱硫されないおそれがある。一方、上記スラグ排出時に維持する温度が上記上限を超えると、排出時にスラグを高温に維持するために製造コストが増加するおそれがある。
【００２１】
上記スラグ排出工程において、上記所定の温度を維持しながら上記式（１）を満たす条件でスラグを排出することにより、大気中の酸素とスラグ中の硫黄分との反応によって生成されるＳＯ２の量が環境基準以下のＳＯ２濃度となるように制御され、排出スラグが脱硫される。
【００２２】
＜散水処理工程＞
上記散水処理工程では、上記スラグ排出工程において熱間でスラグを排出した後、スラグ受け容器に装入した排出スラグの温度が所定温度まで下がる前に排出スラグに散水する。散水方法は、特に限定されないが、ノズル方式により散水してもよいし、スプレー方式により水を噴霧してもよい。スラグ受け容器に装入した排出スラグを水没させない場合には、排出スラグ表層でのＣａＳと水との反応が均一となるように、スプレー方式により水を噴霧することが好ましい。
【００２３】
上記排出スラグに散水する際の排出スラグの温度の下限は、２００℃であり、２２０℃がより好ましい。また、上記散水する際の排出スラグの温度の上限としては、３００℃が好ましく、２８０℃がより好ましい。上記排出スラグの温度が上記下限未満であると、水蒸気が発生し難くなり、そのため排出スラグが脱硫され難くなるおそれがある。また、上記排出スラグの温度が上記上限を超えると、水蒸気が大量に発生し、後述する排出スラグの付着水及び化合水の量を制御し難くなるおそれがある。
【００２４】
上記散水処理工程で排出スラグに散水することにより、排出スラグの表層に存在するＣａＳが下記式（２）のように水と反応し、Ｈ２Ｓ（硫化水素）として排出スラグから硫黄分が除去される。また、散水により排出スラグを完全に水没させた場合には、下記式（２）の反応に続けてさらに下記式（３）の反応が起こるので、Ｈ２Ｓガスが発生せずに排出スラグ中の硫黄分が水に溶解し、排出スラグから硫黄分が除去される。
ＣａＳ＋Ｈ２Ｏ＝ＣａＯ＋Ｈ２Ｓ  ・・・（２）
Ｈ２Ｓ＋４Ｈ２Ｏ＝１０Ｈ＋＋ＳＯ４２−＋８ｅ−  ・・・（３）
【００２５】
また、上記散水処理工程では、下記条件（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）を満たすように散水量を調整する。
（Ａ）排出スラグ中のＳ含有量が０．１質量％以下である。
（Ｂ）排出スラグの質量に対する排出スラグの表層に付着している水（以下、「付着水」と呼ぶことがある）の質量割合が２質量％以下である。
（Ｃ）排出スラグの質量に対する排出スラグと水和している水（以下、「化合水」と呼ぶことがある）の質量割合が６質量％以下である。
【００２６】
上記条件（Ａ）に示すように、散水後の排出スラグ中のＳ含有量の上限は、０．１質量％であり、０．０５質量％がより好ましい。また、上記排出スラグ中のＳ含有量の下限としては、０．０１質量％が好ましく、０．０２質量％がより好ましい。上記散水後の排出スラグ中のＳ含有量が上記上限を超えると、上記排出スラグを改質して得たリサイクルスラグを造滓剤として使用する際に、溶鋼のＳ濃度を上昇させるおそれがある。一方、上記散水後の排出スラグ中のＳ含有量が上記下限未満になると、散水処理工程の時間が長くなりリサイクルスラグの生産性が低下するおそれがある。
【００２７】
また、上記条件（Ｂ）に示すように、散水後の排出スラグにおける付着水の質量割合の上限は、２質量％であり、１．５質量％がより好ましい。また、散水後の排出スラグにおける付着水の質量割合の下限としては、０．１質量％が好ましく、０．２質量％がより好ましい。上記付着水の質量割合が上記上限を超えると、上記排出スラグを改質して得たリサイクルスラグを二次精錬用の造滓剤として直接使用する際に、多量の水蒸気の発生、発塵やスラグフォーミングの発生、溶鋼中の水素濃度の上昇などを招くおそれがある。また、上記付着水の質量割合が上記下限未満になると、散水量の調整がし難くなるおそれがある。
【００２８】
また、上記条件（Ｃ）に示すように、散水後の排出スラグにおける化合水の質量割合の上限は、６質量％であり、４質量％がより好ましい。また、散水後の排出スラグにおける化合水の質量割合の下限としては、１質量％が好ましく、２質量％がより好ましい。上記化合水の質量割合が上記上限を超えると、上記排出スラグを改質して得たリサイクルスラグを二次精錬用の造滓剤として直接使用する際に、上記付着水による水蒸気発生より遅れたタイミングで化合水による水蒸気が発生するため、精錬途中で水蒸気が多量に発生するおそれがある。その結果、水蒸気破裂による溶鋼やスラグの飛散、溶鋼中の水素濃度の上昇などを招くおそれがある。また、上記化合水の質量割合が上記下限未満になると、散水量の調整がし難くなるおそれがある。
【００２９】
＜利点＞
当該リサイクルスラグの製造方法は、上記所定以上の温度を維持しながら上記式（１）を満たす条件で取鍋脱硫スラグをスラグ受け容器へ排出することにより、大気中の酸素と排出スラグ中の硫黄分との反応によって生成されるＳＯ２の量を環境基準以下のＳＯ２濃度となるように制御できる。これにより、スラグ排出工程において適正かつ効率よく排出スラグを脱硫させることができる。
【００３０】
また、当該リサイクルスラグの製造方法は、スラグ排出工程において効率よく排出スラグを脱硫することにより、その後の散水処理工程においてリサイクルスラグの付着水及び化合水を低減させ易くなる。また、当該リサイクルスラグの製造方法は、スラグ排出工程及び散水処理工程の各工程で排出スラグを脱硫するので、排出スラグの脱硫効率が優れている。
【００３１】
また、当該リサイクルスラグの製造方法は、散水処理工程においてスラグ受け容器へ装入された排出スラグの温度が水蒸気の発生しなくなる温度まで低下する前に散水するので、加熱する必要がなく、低コストで取鍋脱硫スラグを改質できる。
【００３２】
また、当該リサイクルスラグの製造方法は、取鍋脱硫スラグを製鋼工程で造滓剤として使用できるリサイクルスラグに改質できるので、造滓剤のコストが低減でき、その結果、製鋼コストが低減できる。
【００３３】
［リサイクルスラグの第一使用方法］
本発明のリサイクルスラグの第一使用方法は、上記製造方法により製造したリサイクルスラグの使用方法である。当該リサイクルスラグの使用方法は、上記リサイクルスラグに石灰及び酸化鉄分を付加して溶銑脱燐処理を施し、溶銑脱燐処理後スラグの塩基度と溶銑脱燐処理後スラグ中のＡｌ２Ｏ３含有量（質量％）の逆数との積を０．３以上０．８以下、溶銑脱燐処理後スラグ中のＳ含有量を０．１質量％以下とする工程（溶銑脱燐処理工程）を備える。
【００３４】
＜溶銑脱燐処理工程＞
上記溶銑脱燐処理工程において、上記リサイクルスラグに石灰及び酸化鉄分を付加し、溶銑脱燐処理を施すことにより、溶銑脱燐処理後スラグの塩基度と溶銑脱燐処理後スラグ中のＡｌ２Ｏ３含有量とを調整する。
【００３５】
上記溶銑脱燐処理工程では、溶銑脱燐処理後スラグの塩基度と溶銑脱燐処理後スラグ中のＡｌ２Ｏ３含有量（質量％）の逆数との積が０．３以上０．８以下となるように、石灰及び酸化鉄分をリサイクルスラグに付加する。上記積の下限としては、０．４が好ましく、上限としては、０．７が好ましい。上記積が上記下限未満になると、溶銑脱燐処理後スラグの燐分配が低下し、リサイクルスラグを溶銑脱燐処理の造滓剤として使用したときの脱燐効果が低下するおそれがある。一方、上記積が上記上限を超えると、溶銑脱燐処理後スラグ中のｆ−ＣａＯ濃度が大きくなり水浸膨張率が大きくなるため、このリサイクルスラグを溶銑脱燐処理に使用したときに生じる溶銑脱燐処理後スラグが路盤材等に使用できなくなるおそれがある。
【００３６】
本発明者らは、（ｉ）溶銑脱燐処理後スラグの塩基度が上昇するに伴いスラグ中のｆ−ＣａＯ濃度が増加すること、及び（ｉｉ）溶銑脱燐処理後スラグ中のＡｌ２Ｏ３含有量が上昇するに伴いｆ−ＣａＯ濃度が低下することを見出した。本発明者らは、このことより、溶銑脱燐処理後スラグの塩基度と溶銑脱燐処理後スラグ中のＡｌ２Ｏ３含有量（質量％）の逆数との積を上記範囲内とすることで、溶銑脱燐処理後スラグの燐分配を低下させることなく、ｆ−ＣａＯ濃度を制御できることを見出した。上記積を上記範囲内とすることで、溶銑脱燐処理後スラグ中のｆ−ＣａＯ濃度を１０質量％以下に制御でき、溶銑脱燐処理後スラグ中のｆ−ＣａＯ濃度を１０質量％以下とすることにより、溶銑脱燐処理後スラグの水浸膨張率が１％以下となる。上記溶銑脱燐処理後スラグは、粒度を路盤材の基準内とすることができるので、上記リサイクルスラグを溶銑脱燐処理の造滓剤として使用することにより、溶銑脱燐処理で生じる溶銑脱燐処理後スラグが路盤材等に使用可能なスラグとなる。
【００３７】
上記溶銑脱燐処理工程において、溶銑脱燐処理後スラグ中のＳ含有量を所定値以下にする。具体的には、上記リサイクルスラグはＳ含有量が抑えられているため、このリサイクルスラグを用いることで、硫黄分を添加しない限り溶銑脱燐処理後スラグ中のＳ含有量を所定値以下に抑えられる。
【００３８】
上記溶銑脱燐処理後スラグ中のＳ含有量の上限としては、０．１質量％であり、０．０５質量％が好ましい。上記溶銑脱燐処理後スラグ中のＳ含有量が上記上限を超えると、上記リサイクルスラグのＳ含有量が高く溶銑脱燐処理後スラグ中のＳ分が溶銑へ移行する（復硫する）おそれがある。
【００３９】
＜利点＞
当該リサイクルスラグの使用方法は、溶銑脱燐処理後スラグの塩基度と溶銑脱燐処理後スラグ中のＡｌ２Ｏ３含有量の逆数との積が所定範囲の値となるようリサイクルスラグに石灰及び酸化鉄分を付加して溶銑脱燐処理することにより、溶銑脱燐処理後スラグの燐分配及び溶銑脱燐処理後スラグ中のｆ−ＣａＯ濃度を制御できる。その結果、上記リサイクルスラグが優れた溶銑脱燐処理の造滓剤として使用できる。
【００４０】
［リサイクルスラグの第二使用方法］
本発明のリサイクルスラグの第二使用方法は、上記製造方法により製造したリサイクルスラグを使用する方法である。当該リサイクルスラグの使用方法では、リサイクルスラグ中のＭｇＯ含有量が３質量％以上の場合、リサイクルスラグを溶銑脱燐処理で使用し、ＭｇＯ含有量が３質量％未満の場合、リサイクルスラグを取鍋脱硫処理で使用する。
【００４１】
ＭｇＯ含有量が３質量％以上のリサイクルスラグは、リサイクルスラグ中にｆ−ＭｇＯが多く存在するため、遅延膨張現象が発生し易い。そのため、このリサイクルスラグを路盤材として使用すると、施工後長期間経過した後に、路盤材の膨張によりアスファルトにひび割れが生じる等の不具合が発生するおそれがある。当該リサイクルスラグの使用方法では、このようなリサイクルスラグを溶銑脱燐処理の造滓剤として使用する。ｆ−ＭｇＯが多く存在するリサイクルスラグを溶銑脱燐処理で使用することで、溶銑脱燐処理で固体酸素源として投入される酸化鉄によってリサイクルスラグ中の酸化鉄分が多くなる。その結果、リサイクルスラグ中のｆ−ＭｇＯと酸化鉄分とが反応し、溶銑脱燐処理後スラグ中ではｆ−ＭｇＯが遅延膨張し難い鉱物相に変化する。従って、このリサイクルスラグを溶銑脱燐処理で使用すると、溶銑脱燐処理で生じる溶銑脱燐処理後スラグが遅延膨張し難いスラグとなるので、溶銑脱燐処理後スラグが路盤材等に使用可能となる。
【００４２】
一方、ＭｇＯ含有量が３質量％未満のリサイクルスラグは、遅延膨張現象が発生し難いので、取鍋脱硫処理の造滓剤として好適に使用できる。
【００４３】
＜利点＞
当該リサイクルスラグの使用方法は、リサイクルスラグ中のＭｇＯ含有量に対応してこのリサイクルスラグを溶銑脱燐処理又は取鍋脱硫処理で使用することにより、取鍋脱硫スラグを製鋼工程で効率よくリサイクルすることができる。
【実施例】
【００４４】
以下、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００４５】
〔二次精錬用造滓剤としての適用性評価〕
まず、下記実施例１〜３、比較例１〜７及び参考例１〜７により、リサイクルスラグの二次精錬用造滓剤としての適用性について評価した。
【００４６】
［実施例１〜３］
実施例１〜３では、改質前のスラグとして塩基度、Ａｌ２Ｏ３含有量及びＴ．Ｆｅ含有量がそれぞれ表１に示す値の取鍋脱硫スラグを用いた。まず、改質前スラグとして取鍋脱硫スラグを内寸６ｍ×４ｍ、深さ０．５ｍのスラグパンに排出した。スラグパンは複数の領域に仕切られており、１箇所の仕切られた領域は、内寸３ｍ×４ｍ、深さ０．５ｍである。次に、上記排出スラグを装入したスラグパンの上方から、２．２ｔ／時間の割合で散水した。上記１箇所の仕切られた領域当たりの散水量は、１．１ｔ／時間である。実施例１〜３では、それぞれ表１に示す排出時の温度で、取鍋脱硫スラグをスラグパンへ排出した。スラグパンへの改質前スラグの装入量及び散水時の排出スラグの温度（２２０℃）は、実施例１〜３で同じとした。
【００４７】
［比較例１〜７］
比較例１〜７では、改質前のスラグとして塩基度、Ａｌ２Ｏ３含有量及びＴ．Ｆｅ含有量がそれぞれ表１に示す値の取鍋脱硫スラグを用いた。実施例１〜３と同様に、改質前スラグとして取鍋脱硫スラグをスラグパンへ排出した後、排出スラグを装入したスラグパンの上方から散水した。散水時の時間当たりの散水量は、実施例１〜３と同様とした。なお、取鍋脱硫スラグを排出する際の取鍋脱硫スラグの温度について、比較例２、６、７では実施例１と同様（１０２０℃）とし、比較例１、３〜５では実施例１よりも低い温度（８００℃）とした。また、スラグパンへの排出スラグの装入量について、比較例３、５、７では実施例１と同様とし、比較例１、２、４、６では実施例１よりも少ない装入量とした。そのため、比較例１、２、４、６の単位質量当たりの排出スラグの露出面積Ｅ／Ｍは、実施例１の単位質量当たりの排出スラグの露出面積Ｅ／Ｍよりも小さい。また、散水時の排出スラグの温度は、比較例４〜６では２１０℃とし、比較例１〜３、７では１９０℃とした。
【００４８】
［参考例１〜７］
参考例１〜７では、改質前のスラグとして塩基度、Ａｌ２Ｏ３含有量及びＴ．Ｆｅ含有量がそれぞれ表１に示す値の取鍋スラグを用いた。改質前スラグとして取鍋スラグをスラグパンへ排出した後、排出スラグを装入したスラグパンの上方から散水した。散水時の時間当たりの散水量は、実施例１〜３と同様とした。なお、取鍋スラグを排出する際の取鍋スラグの温度について、参考例２、６、７では実施例１の取鍋脱硫スラグの排出時の温度と同様（１０２０℃）とし、参考例１、３〜５では、実施例１よりも低い温度（８００℃）とした。また、スラグパンへの排出スラグの装入量について、参考例３、５、７では、実施例１と同様とし、参考例１、２、４、６では実施例１よりも少ない装入量とした。また、散水時の排出スラグの温度について、参考例４〜６では２１０℃とし、参考例１〜３、７では１９０℃とした。
【００４９】
＜総合評価＞
上記実施例１〜３、比較例１〜７及び参考例１〜７における改質されたリサイクルスラグについて、Ｓ含有量、付着水量及び化合水量を測定し、Ｓ含有量、付着水量及び化合水量のそれぞれについて以下のように評価した。これらの評価の評価結果が共に「Ａ」のものを二次精錬用の造滓剤として好適に使用できるリサイクルスラグと判定して総合評価を「Ａ」とし、それ以外のものの総合評価を「Ｂ」とした。
【００５０】
（Ｓ含有量評価）
リサイクルスラグ中のＳ含有量が０．１質量％を超える場合、このリサイクルスラグを製鋼工程で造滓剤として使用すると溶鋼のＳ濃度が上昇するおそれが生じる。従って、Ｓ含有量が０．１質量％以下のリサイクルスラグを評価結果「Ａ」とし、Ｓ含有量が０．１質量％を超えるリサイクルスラグを評価結果「Ｂ」とした。
【００５１】
（付着水量評価）
リサイクルスラグにおける付着水の質量割合が２質量％を超える場合、このリサイクルスラグを製鋼工程で造滓剤として使用すると、多量の水蒸気の発生、発塵やスラグフォーミング、溶鋼中の水素濃度の上昇などを招くおそれが生じる。従って、付着水の質量割合が２質量％以下のリサイクルスラグを評価結果「Ａ」とし、付着水の質量割合が２質量％を超えるリサイクルスラグを評価結果「Ｂ」とした。
【００５２】
（化合水量評価）
リサイクルスラグにおける化合水の質量割合が６質量％を超える場合、このリサイクルスラグを製鋼工程で造滓剤として使用すると、付着水によって生じる水蒸気の発生に遅れるタイミングで水蒸気が発生するため精錬途中での水蒸気の発生量が多量になるおそれがある。その結果、水蒸気破裂による溶鋼やスラグの飛散、又は溶鋼中の水素濃度上昇を招くおそれがある。従って、化合水の質量割合が６質量％以下のリサイクルスラグを評価結果「Ａ」とし、化合水の質量割合が６質量％を超えるリサイクルスラグを評価結果「Ｂ」とした。
【００５３】
上記実施例１〜３、比較例１〜７及び参考例１〜７について行ったリサイクルスラグ評価の結果を表１に示す。
【００５４】
【表１】
2015175029.tif 000002
【００５５】
［評価結果］
表１の結果より、実施例１〜３のリサイクルスラグは、Ｓ含有量、付着水量及び化合水量のいずれの評価結果も良好で、二次精錬用の造滓剤として好適に用いることができるといえる。また、実施例１〜３の結果より、１０００℃以上の温度を維持しながら取鍋から取鍋脱硫スラグを排出することで、二次精錬用の造滓剤として好適なリサイクルスラグに改質できることがわかる。
【００５６】
比較例１〜７及び参考例１〜７の結果より、散水時の排水スラグの温度が２００℃未満であると、リサイクルスラグの付着水及び化合水が多くなり過ぎ、リサイクルスラグが二次精錬用の造滓剤として適さないことがわかる。
【００５７】
実施例１〜３と比較例４〜６との評価結果を比較すると、改質前スラグの排出時の温度が１０００℃未満、又は単位質量当たりの排出スラグの露出面積Ｅ／Ｍが２．０未満であると、リサイクルスラグのＳ含有量が十分に低減されないことがわかる。
【００５８】
これらの結果より、改質前スラグとして取鍋脱硫スラグを使用し、１０００℃以上の温度を維持しながら取鍋脱硫スラグを排出させ、単位質量当たりの排出スラグの露出面積Ｅ／Ｍを２．０以上とし、２００℃以上の状態の排出スラグに散水することで、取鍋脱硫スラグを二次精錬用の造滓剤として好適なリサイクルスラグに改質できるといえる。
【００５９】
〔溶銑脱燐処理用造滓剤としての適用性評価〕
次に、下記実施例４〜６及び比較例８〜１１により、リサイクルスラグの溶銑脱燐処理用造滓剤としての適用性について評価した。
【００６０】
［実施例４〜６］
実施例１で改質して得たリサイクルスラグに石灰及び鉄分を付加し溶銑脱燐処理を実施し、それぞれ表２に示す塩基度及びＡｌ２Ｏ３含有量となる実施例４〜６の溶銑脱燐処理後スラグとした。なお、リサイクルスラグのＳ含有量を０．１％以下としていることから、この溶銑脱燐後スラグのＳ含有量は０．１％以下を満たすことができる。これらの溶銑脱燐処理後スラグのＳ含有量は、いずれも０．０５質量％となった。
【００６１】
［比較例８、９］
比較例８では、改質できなかったリサイクルスラグに石灰及び鉄分を付加し溶銑脱燐処理を実施し、塩基度が１．０、Ａｌ２Ｏ３含有量が５質量％となる溶銑脱燐処理後スラグとした。その際、この溶銑脱燐処理後スラグのＳ含有量は０．１２質量％となった。比較例９では、実施例１で改質して得たリサイクルスラグに石灰及び鉄分を付加し溶銑脱燐処理を実施し、塩基度が１．０、Ａｌ２Ｏ３含有量が５質量％となる溶銑脱燐処理後スラグとした。その際、この溶銑脱燐処理後スラグのＳ含有量は０．０５質量％となった。
【００６２】
［比較例１０、１１］
比較例１０では、改質できなかったリサイクルスラグに石灰及び鉄分を付加し溶銑脱燐処理を実施し、塩基度が１．８、Ａｌ２Ｏ３含有量が２質量％となる溶銑脱燐処理後スラグとした。その際、この溶銑脱燐処理後スラグのＳ含有量は０．１２質量％となった。比較例１１では、実施例１で改質して得たリサイクルスラグに石灰及び鉄分を付加し溶銑脱燐処理を実施し、塩基度が１．８、Ａｌ２Ｏ３含有量が２質量％となる溶銑脱燐処理後スラグとした。その際、この溶銑脱燐処理後スラグのＳ含有量は０．０５質量％となった。
【００６３】
＜総合評価＞
上記実施例４〜６及び比較例８〜１１で得た溶銑脱燐処理後スラグについて、Ｓ含有量及びｆ−ＣａＯ濃度を測定すると共に、リサイクルスラグを溶銑脱燐処理で使用した際の復硫の有無及び燐分配を測定し、溶銑脱燐処理用の造滓剤としての適用性について評価した。Ｓ含有量、ｆ−ＣａＯ濃度、復硫の有無及び燐分配のそれぞれについて以下のように評価した。これらの評価の評価結果が共に「Ａ」のものを溶銑脱燐処理用の造滓剤として好適に使用できるリサイクルスラグと判定して総合評価を「Ａ」とし、それ以外のものの総合評価を「Ｂ」とした。
【００６４】
（Ｓ含有量評価）
溶銑脱燐処理後スラグ中のＳ含有量が０．１質量％を超える場合、脱燐炉へ投入すると溶銑への復硫が生じるおそれがある。従って、Ｓ含有量が０．１質量％以下の溶銑脱燐処理後スラグを評価結果「Ａ」とし、Ｓ含有量が０．１質量％を超える溶銑脱燐処理後スラグを評価結果「Ｂ」とした。
【００６５】
（ｆ−ＣａＯ濃度評価）
溶銑脱燐処理後スラグ中のｆ−ＣａＯ濃度が１０質量％を超えると、溶銑脱燐処理後スラグの水浸膨張率が１％を超える頻度が上昇するため、この溶銑脱燐処理で生じる溶銑脱燐処理後スラグを路盤材として使用できなくなるおそれがある。従って、ｆ−ＣａＯ濃度が１０質量％以下の溶銑脱燐処理後スラグを評価結果「Ａ」とし、ｆ−ＣａＯ濃度が１０質量％を超える溶銑脱燐処理後スラグを評価結果「Ｂ」とした。
【００６６】
（復硫の有無評価）
リサイクルスラグを溶銑脱燐処理で使用する前後の溶銑のＳ含有量を測定し、復硫の有無を確認した。復硫が認められなかった場合のリサイクルスラグを評価結果「Ａ」とし、復硫が認められたリサイクルスラグを評価結果「Ｂ」とした。
【００６７】
（燐分配評価）
溶銑脱燐処理後スラグのＰ２Ｏ５（五酸化二燐）濃度と、溶銑脱燐処理後スラグをさらに溶銑脱燐処理で使用した後、溶銑脱燐処理を終了した時の溶銑のＰ（燐）濃度とを測定し、溶銑脱燐処理後スラグの燐分配を求めた。燐分配が小さいと十分な脱燐効果が得られないので、燐分配が１００以上の溶銑脱燐処理後スラグを評価結果「Ａ」とし、燐分配が１００未満の溶銑脱燐処理後スラグを評価結果「Ｂ」とした。
【００６８】
上記実施例４〜６及び比較例８〜１１について行ったリサイクルスラグの溶銑脱燐処理用造滓剤としての適用性評価の結果を表２に示す。
【００６９】
【表２】
2015175029.tif 000003
【００７０】
［評価結果］
表２の実施例４〜６及び比較例８〜１１の結果より、溶銑脱燐処理後スラグの塩基度と溶銑脱燐処理後スラグ中のＡｌ２Ｏ３含有量（質量％）の逆数との積を０．３以上０．８以下とすることで、溶銑脱燐処理用造滓剤として好適なリサイクルスラグに改質できるといえる。
【００７１】
比較例８及び９の結果より、溶銑脱燐処理後スラグの塩基度と溶銑脱燐処理後スラグ中のＡｌ２Ｏ３含有量（質量％）の逆数との積が小さいと、燐分配が小さくなり、十分な脱燐効果が得られないので、比較例８及び９の条件でのリサイクルスラグの使用方法は溶銑脱燐処理には適さないことがわかる。
【００７２】
また、比較例１０及び１１の結果より、溶銑脱燐処理後スラグの塩基度と溶銑脱燐処理後スラグ中のＡｌ２Ｏ３含有量（質量％）の逆数との積が大きいと、溶銑脱燐処理後スラグ中のｆ−ＣａＯ濃度が高くなる。そのため、この条件でリサイクルスラグを溶銑脱燐処理の造滓剤として使用すると、溶銑脱燐処理で生じる溶銑脱燐処理後スラグを路盤材に使用できなくなるので、比較例１０及び１１のリサイクルスラグの使用方法は溶銑脱燐処理には適さないといえる。
【００７３】
〔取鍋脱硫処理用造滓剤としての適用性評価〕
次に、取鍋脱硫スラグを改質してＭｇＯ含有量の異なるリサイクルスラグを製造し、これらのリサイクルスラグ中のｆ−ＭｇＯの有無を確認し、取鍋脱硫処理用造滓剤としての適用性を評価した。
【００７４】
取鍋精錬炉（ＬＦ）で軽焼ドロマイトを投入して取鍋脱硫スラグ中のＭｇＯ含有量を上昇させ、この取鍋脱硫スラグを改質してＭｇＯ含有量が３質量％以上の評価用のリサイクルスラグを製造した。また、アルゴンバブリング設備で軽焼ドロマイトを使用せずに得た取鍋脱硫スラグを改質してＭｇＯ含有量が３質量％未満の評価用のリサイクルスラグを製造した。これらの評価用のリサイクルスラグについて、リサイクルスラグ中のｆ−ＭｇＯの有無を確認した。
【００７５】
ＭｇＯ含有量が３質量％未満のリサイクルスラグには、ｆ−ＭｇＯの存在が認められなかった。一方、ＭｇＯ含有量が３質量％以上のリサイクルスラグには、ｆ−ＭｇＯの存在が認められた。従って、ＭｇＯ含有量が３質量％未満のリサイクルスラグは、ｆ−ＭｇＯが含まれていないので遅延膨張が発生し難いといえ、このリサイクルスラグを取鍋脱硫処理用の造滓剤として好適に用いることができる。これにより、リサイクルスラグ中のＭｇＯ含有量により、このリサイクルスラグを取鍋脱硫処理用の造滓剤として好適に用いることができるか否かを判定できるといえる。
【産業上の利用可能性】
【００７６】
以上説明したように、当該リサイクルスラグの製造方法は、取鍋脱硫スラグを改質し二次精錬用の造滓剤として使用可能なリサイクルスラグを低コストで製造できるので、取鍋脱硫スラグのリサイクル効率が向上し製鋼コストを低減できる。また、当該リサイクルスラグの使用方法は、溶銑脱燐処理で使用する際の溶銑脱燐処理後スラグの燐分配を低下させることなく溶銑脱燐処理後スラグ中のｆ−ＣａＯ含有量を低減できるので、当該リサイクルスラグを溶銑脱燐処理の造滓剤として好適に用いることができる。また、当該リサイクルスラグの使用方法は、取鍋脱硫スラグを効率よく使用できるので、製鋼コストを低減できる。