(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
還元炉の排ガス経路を兼ねる傾動式スラグ供給装置で、溶融状態のスラグを連続的又は間欠的に還元炉に装入し、上記スラグを還元する還元処理において、傾動式スラグ供給装置の底部面に凝固して付着するスラグの付着量の増加を抑制する方法であって、
傾動式スラグ供給装置内の溶融状態のスラグを還元炉に装入し終え、次に、新たな溶融状態のスラグを傾動式スラグ供給装置に投入するまでの間、
傾動式スラグ供給装置を、該装置の底部面を水平面から１０°以上傾斜させて保持し、かつ、該装置の雰囲気温度をスラグの融点を超える温度に保持し、
上記装置の底部面に付着した上記スラグの表面溶融と還元炉への流出により、上記傾動式スラグ供給装置の底部面における上記スラグの付着量を所定量以下にする
ことを特徴とする傾動式スラグ供給装置のスラグ付着抑制方法。
【請求項２】
前記傾動式スラグ供給装置内に酸素含有ガスを吹き込み、還元炉で発生し、該装置内に進入した排ガスの可燃成分を燃焼させ、上記装置の雰囲気温度を、スラグの融点を超える温度以上に保持することを特徴とする請求項１に記載の傾動式スラグ供給装置のスラグ付着抑制方法。
【請求項３】
前記還元炉で発生し、傾動式スラグ供給装置内を通過する排ガスの量が少ないとき、還元炉内に可燃性ガスを吹き込み、傾動式スラグ供給装置内に誘導して燃焼させ、上記装置の雰囲気温度を、スラグの融点を超える温度以上に保持することを特徴とする請求項１に記載の傾動式スラグ供給装置のスラグ付着抑制方法。
【請求項４】
前記スラグの融点を超える温度が１２００℃であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の傾動式スラグ供給装置のスラグ付着抑制方法。
【請求項５】
前記酸素含有ガスを吹き込むノズルに替えて、バーナーを、傾動式スラグ供給装置の周囲に配置することを特徴とする請求項２に記載の傾動式スラグ供給装置のスラグ付着抑制方法。
【請求項６】
前記溶融状態のスラグが、溶融状態の製鋼スラグであることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の傾動式スラグ供給装置のスラグ付着抑制方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、傾動式スラグ供給装置の底部面にスラグが凝固して付着するのを抑制する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
鋼の製鋼工程で大量に発生する製鋼スラグは、Ｆｅ、Ｍｎ等の金属成分、及び、Ｐ等を含むが、ＣａＯを多量に含むことに起因する膨張・崩壊性のため、路盤材、骨材等への利用が制限されていた。しかし、近年、資源のリサイクルが積極的に推進されており、製鋼スラグから有価物を回収する方法が、これまで数多く提案されている（特許文献１〜９、非特許文献１、参照）。
【０００３】
しかし、従来の有価物回収方法は、溶融状態の製鋼スラグを所定量毎に処理（即ち、バッチ処理）するので処理効率が低く、また、リサイクル資源を得るまで複数の工程が必要で実用的でなく、結局、リサイクルコストが上昇するという難点を抱えている。
【０００４】
そこで、溶融状態の製鋼スラグを、還元炉に直接装入して処理する還元処理方法が提案されている（特許文献１０〜１２、参照）。
【０００５】
例えば、特許文献１０には、スラグ鍋から還元炉の開口部に連続的にスラグを装入する還元処理方法が提案されている。しかし、この還元処理方法では、スラグ表面とスラグ鍋底部に凝固スラグ層が形成され、処理できるスラグ量が著しく減少する。
【０００６】
特許文献１１と１２の還元処理方法においては、スラグ供給容器内のスラグ表面の凝固を防止できるが、スラグ供給容器の底面にはスラグが付着し、漸次、堆積する。スラグ供給容器の底面にスラグが付着して堆積すると、容器のスラグ収容量が減少するし、また、付着堆積したスラグを除去する必要があるので、スラグの還元処理効率は、当然に低下する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開昭５２−０３３８９７号公報
【特許文献２】特開昭５３−０５４１９６号公報
【特許文献３】特開昭５５−１００９１２号公報
【特許文献４】特開平０７−２２３８５７号公報
【特許文献５】特開平０８−１９８６４７号公報
【特許文献６】特表２００３−５２０８９９号公報
【特許文献７】特開２００４−３３１４４９号公報
【特許文献８】特開２００９−１３２５４４号公報
【特許文献９】オーストラリア特許ＡＵ−Ｂ−２０５５３／９５号明細書
【特許文献１０】特表２００６−５２８７３２号公報
【特許文献１１】特許第５５２２３２０号公報
【特許文献１２】特許第５５４１４２３号公報
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】Scandinavian Journal of Metallurgy 2003；32：p.7-14
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
前述したように、溶融状態の製鋼スラグを、還元炉に直接装入して処理する還元処理方法は、製鋼スラグを還元炉に供給するスラグ供給装置の底部面にスラグが凝固して付着堆積し、還元処理効率が低下するという課題を抱えている。
【００１０】
即ち、スラグ供給装置を連続的又は間欠的に傾動して、溶融状態の製鋼スラグを還元炉に直接装入する場合、スラグ供給装置の底部面に製鋼スラグが凝固して付着堆積し、スラグ供給装置の総重量が増大して制限重量に達し、又は、該装置のスラグ収容量が減少して制限収容量に達して、スラグ供給装置の交換を余儀なくされる場合がある。
【００１１】
スラグ供給装置の交換は、当然に、還元炉の稼働率を著しく低下させるので、スラグ供給装置の交換頻度を低減するか、又は、ゼロにして、スラグ供給装置の交換をできるだけ回避する必要がある。
【００１２】
そこで、本発明は、スラグ供給装置の底部面において、スラグの凝固付着量の増加を抑制して、又は、スラグの凝固付着量を低減して、還元炉への溶融状態のスラグ（以下「溶融スラグ」ということがある。）、特に、溶融状態の製鋼スラグの直接装入を安定化し、還元炉の安定稼働を確保することを課題とし、該課題を解決するスラグ付着抑制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】
【００１３】
本発明者は、上記課題を解決する手法について鋭意検討した。その結果、スラグ供給装置が空の時、該装置を傾斜させ、該装置の雰囲気温度を所要の高温に保持すれば、スラグ供給装置の底部面に凝固して付着したスラグ（付着スラグ）の表層が溶融して還元炉に流出し、次いで、新たに露出した付着スラグの表層が溶融して還元炉に流出するので、スラグ供給装置の底部面におけるスラグの凝固付着量の増加を極力抑制できることを見いだした。
【００１４】
本発明は、上記知見に基づいてなされたもので、その要旨は以下のとおりである。
【００１５】
（１）還元炉の排ガス経路を兼ねる傾動式スラグ供給装置で、溶融状態のスラグを連続的又は間欠的に還元炉に装入し、上記スラグを還元する還元処理において、傾動式スラグ供給装置の底部面に凝固して付着するスラグの付着量の増加を抑制する方法であって、
傾動式スラグ供給装置内の溶融状態のスラグを還元炉に装入し終え、次に、新たな溶融状態のスラグを傾動式スラグ供給装置に投入するまでの間、
傾動式スラグ供給装置を、該装置の底部面を水平面から１０°以上傾斜させて保持し、かつ、該装置の雰囲気温度をスラグの融点を超える温度に保持し、
上記装置の底部面に付着した上記スラグの表面溶融と還元炉への流出により、上記傾動式スラグ供給装置の底部面における上記スラグの付着量を所定量以下にする
ことを特徴とする傾動式スラグ供給装置のスラグ付着抑制方法。
【００１７】
（２）前記傾動式スラグ供給装置内に酸素含有ガスを吹き込み、還元炉で発生し、該装置内に進入した排ガスの可燃成分を燃焼させ、上記装置の雰囲気温度を、スラグの融点を超える温度以上に保持することを特徴とする前記（１）に記載の傾動式スラグ供給装置のスラグ付着抑制方法。
【００１８】
（３）前記還元炉で発生し、傾動式スラグ供給装置内を通過する排ガスの量が少ないとき、還元炉内に可燃性ガスを吹き込み、傾動式スラグ供給装置内に誘導して燃焼させ、上記装置の雰囲気温度を、スラグの融点を超える温度以上に保持することを特徴とする前記（１）に記載の傾動式スラグ供給装置のスラグ付着抑制方法。
【００１９】
（４）前記スラグの融点を超える温度が１２００℃であることを特徴とする前記（１）〜（３）のいずれかに記載の傾動式スラグ供給装置のスラグ付着抑制方法。
【００２０】
（５）前記酸素含有ガスを吹き込むズルに替えて、バーナーを、傾動式スラグ供給装置の周囲に配置することを特徴とする前記（２）に記載の傾動式スラグ供給装置のスラグ付着抑制方法。
【００２１】
（６）前記溶融状態のスラグが、溶融状態の製鋼スラグであることを特徴とする前記（１）〜（５）のいずれかに記載の傾動式スラグ供給装置のスラグ付着抑制方法。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、熱伝導率の小さい付着スラグでも溶融して還元炉に流出させ、スラグ供給装置の底部面におけるスラグの付着量の増加を抑制する、又は、スラグの付着量を低減することができるので、還元炉への溶融スラグの直接装入を安定化し、還元炉の安定稼働を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】傾動式スラグ供給装置の底部面へのスラグ付着を抑制する態様を示す図である。
【図２】溶融スラグの装入回数と、溶融スラグの装入量及び付着量の関係を示す図である。
【図３】本発明における、溶融スラグの装入回数と、溶融スラグの装入量及び付着量の関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
本発明の傾動式スラグ供給装置のスラグ付着抑制方法（以下「本発明方法」ということがある。）は、
還元炉の排ガス経路を兼ねる傾動式スラグ供給装置で、溶融状態のスラグを連続的又は間欠的に還元炉に装入し、上記スラグを還元する還元処理において、傾動式スラグ供給装置の底部面に凝固して付着するスラグの付着量の増加を抑制する方法であって、
傾動式スラグ供給装置内の溶融状態のスラグを還元炉に装入し終え、次に、新たな溶融状態のスラグを傾動式スラグ供給装置に投入するまでの間、
傾動式スラグ供給装置を、該装置の底部面を水平面から１０°以上傾斜させて保持し、かつ、該装置の雰囲気温度をスラグの融点を超える温度に保持し、
上記装置の底部面に付着した上記スラグの表面溶融と還元炉への流出により、上記傾動式スラグ供給装置の底部面における上記スラグの付着量を所定量以下にする
ことを特徴とする。
【００２５】
本発明方法について図面に基づいて説明する。
【００２６】
図１に、傾動式スラグ供給装置の底部面へのスラグ付着を抑制する態様を示す。
【００２７】
還元炉１は、炉底１ｄ、側壁１ａと１ｂ、及び、上蓋１ｃで構成され、上蓋１ｃを貫通して電極２と可燃性ガス吹込みランス３を備え、上蓋１ｃの右上には、還元炉１と一体的に配置されている傾動式スラグ供給装置７が供給する溶融スラグの装入口４を備えている。還元炉１は、通常、密閉構造の直流型又は交流型の固定式電気炉で、約１４５０℃の溶銑５と、溶銑５の上の約１５５０℃の還元処理を受けた溶融スラグ６を収容している。
【００２８】
還元炉１の側壁１ａ又は１ｂには、溶融スラグ６を出滓する出滓孔（図示なし）と、溶銑５を出銑する出銑孔（図示なし）が設けられている。なお、可燃性ガス吹込みランス３は、取り外し可能に設置してもよい。
【００２９】
装入口４のところで、還元炉１と一体的に連結されていて、還元炉１の排ガスの排出経路である傾動式スラグ供給装置７は、スラグ鍋（図示なし）が供給する溶融スラグを、一時、貯留・保持し、その後、還元炉１に、流量を制御しつつ、装入口４を通し、溶銑５上の溶融スラグ６の層に、連続的又は間欠的に、かつ、静的に流し込む装置である。
【００３０】
傾動式スラグ供給装置７は、非水冷耐火物壁製の底部９、水冷耐火物壁製の上部９ｂ、及び、側部８で構成されていて、側部８に対向する面に、溶融スラグが流出する開口８ａを備え、上部９ｂに、傾動式スラグ供給装置７内のガスを排気する排気口１３、スラグ鍋（図示なし）が溶融スラグを投入する投入口１４（投入口を閉塞する蓋は、図示なし）、及び、傾動式スラグ供給装置７内に酸素含有ガスを吹き込む酸素含有ガス吹込みノズル１０を備えている。
【００３１】
還元炉１から傾動式スラグ供給装置７内に侵入する排ガスの可燃成分を燃焼させて、雰囲気温度を高温に保持し、付着スラグを溶融し、還元炉に流出させるため、酸素含有ガス吹込みノズル１０から、傾動式スラグ供給装置７内に酸素含有ガスを吹き込む。酸素含有吹込みノズル１０は、上部９ｂ及び／又は側部８に１本又は複数本備えてもよい。
【００３２】
酸素含有ガス吹込みノズルを備えることにより、傾動式スラグ供給装置の回りに、占有面積の大きいバーナー設備を配置することなく、常時、上記装置内の雰囲気を先端近傍まで昇熱することが可能になり、かつ、排ガス量も低減できる。しかし、既設のバーナー設備を利用できる場合は、バーナー設備を利用する。
【００３３】
傾動式スラグ供給装置７は、開口８ａに近接する側部８に、雰囲気温度を測定する測温点を備え、また、傾動式スラグ供給装置７の下部には、該装置の重量を随時測定することが可能な秤量機（図示なし）が配置されている。
【００３４】
傾動式スラグ供給装置７には、傾動装置（図示なし）が配備されている。傾動装置で、傾動式スラグ供給装置７を、傾動軸（図示なし）を中心に傾動させて、凝固スラグの表層が溶融して生成した溶融スラグを、還元炉１内に、装入口４を経て流出させる。
【００３５】
本発明方法は、還元炉の排ガス経路を兼ねる傾動式スラグ供給装置で、溶融スラグを、連続的又は間欠的に、かつ、静的に還元炉に装入し終え、次に、新たな溶融状態のスラグを傾動式スラグ供給装置に投入するまでの間、傾動式スラグ供給装置を、該装置の底部面を水平面から１０°以上傾斜させて保持し、かつ、該装置の雰囲気温度をスラグの融点を超える温度に保持し、上記装置の底部面に付着した上記スラグの表面溶融と還元炉への流出により、上記傾動式スラグ供給装置の底部面における上記スラグの付着量を所定量以下にすることを特徴とする。
【００３６】
還元処理を施す溶融スラグは、製鋼スラグに限られない。有価成分を含有するスラグであればよく、また、数種のスラグを混合したスラグでもよい。
【００３７】
溶融スラグを、連続的又は間欠的に、かつ、静的に還元炉に装入し終え、次に、新たな溶融状態のスラグを傾動式スラグ供給装置に投入するまでの間、即ち、傾動式スラグ供給装置が空状態の間、傾動式スラグ供給装置を傾斜させて保持し、該装置の雰囲気温度をスラグの融点を超える温度に保持する。この点が本発明方法の特徴である。
【００３８】
傾動式スラグ供給装置が溶融スラグを還元炉に装入し終えた空状態において、該装置の底部面には、凝固スラグが所要の厚さで付着している。付着スラグは、傾動式スラグ供給装置の底部面を保護する機能を有するが、溶融スラグの装入を繰り返している間に、堆積して厚さを増す。
【００３９】
図２に、溶融スラグの装入回数と、溶融スラグの装入量及び付着量の関係を示す。スラグ装入回数の増加に伴い、スラグ供給装置の底部面におけるスラグの付着量が増加することが解る。例えば、スラグ装入回数５回で、略３０ｔに達している。
【００４０】
傾動式スラグ供給装置の底部面における付着スラグの厚さが増すと、傾動式スラグ供給装置の総重量が増大し、又は、該装置のスラグ収容量が減少する。総重量の増大及び／又は収容量の減少は、傾動式スラグ供給装置の交換に繋がるので、付着スラグの厚さを、常に、所要厚以下に抑制する必要がある。
【００４１】
傾動式スラグ供給装置を傾斜させ、該装置の雰囲気温度を所要の高温に保持すれば、スラグ供給装置の底部面の付着スラグの表層が溶融して還元炉に流出し、次いで、新たに露出した付着スラグの表層が溶融して還元炉に流出する。熱伝導率の小さい凝固スラグでも、高温に曝されて溶融するので、傾斜式スラグ供給装置の底部面における付着スラグの厚さの増加を極力抑制することができる。
【００４２】
図３に、本発明方法を用いた場合における、溶融スラグの装入回数と、溶融スラグの装入量及び付着量の関係を示す。図３に示すように、スラグ装入回数が増加しても、スラグ供給装置の底部面におけるスラグの付着量は、略２０ｔ以下で推移しており、図２に示すスラグ装入回数と付着量の関係と比較して、その差は歴然としている。
【００４３】
傾動式スラグ供給装置の傾斜角は、該装置の底部面が水平面から１０°以上とする。好ましくは１５°以上である。傾斜角は、傾斜式スラグ供給装置の底部面における付着スラグの態様を考慮して、適宜設定する。
【００４４】
傾動式スラグ供給装置内に酸素含有ガスを吹き込み、還元炉で発生し、該装置内に侵入した排ガスの可燃成分（ＣＯ、Ｈ2）を燃焼させ、上記装置の雰囲気温度をスラグの融点を超える温度に保持する。
【００４５】
還元炉から傾動式スラグ供給装置内に侵入する排ガスの量が少ないときは、還元炉内に可燃性ガスを吹込み、そのガスを、傾動式スラグ供給装置内に誘導して燃焼させて、雰囲気温度をスラグの融点を超える温度に保持する。
【００４６】
スラグの融点を超える温度は、スラグの成分組成に依るので特定の温度に限定できないが、例えば、溶融スラグが、成分組成が略定まっている製鋼スラグの場合、１２００℃以上が好ましい。
【実施例】
【００４７】
次に、本発明の実施例について説明するが、実施例での条件は、本発明の実施可能性及び効果を確認するために採用した一条件例であり、本発明は、この一条件例に限定されるものではない。本発明は、本発明の要旨を逸脱せず、本発明の目的を達成する限りにおいて、種々の条件を採用し得るものである。
【００４８】
（実施例）
まず、実施例で用いた還元炉と傾動式スラグ供給装置について説明する。
【００４９】
（Ｉ）還元炉
還元炉は、投入電力３０ＭＷの固定密閉式還元炉で、炉内溶銑量：１００〜１５０ｔ、炉内スラグ量：４０〜７０ｔである。溶銑全量（１５０ｔ）の交換は、１回／１０ｈで行った。還元炉の上蓋には、可燃性ガス吹込ノズルを取り外し可能に設置した。
【００５０】
（II）傾動式スラグ供給装置
傾動式スラグ供給装置は、スラグ収容量が６０ｔで、底部面の傾動角が、水平面を基準面として−１５〜＋２０°である（＋：基準面より上方、−；基準面より下方）。還元炉と一体的に連結していて、排ガス流路を兼ねる。酸素含有ガス吹込みノズルが、製鋼スラグが流出する開口に近接する上部又は側部に１本又は複数本設置されている。
【００５１】
また、開口に近接する側部には、装置内の雰囲気温度を測定する熱電対が設置されている。さらに、傾動式スラグ供給装置の下部には、該装置の重量を随時測定することが可能な秤量機が設置されている。
【００５２】
（実施例１）
(1)溶融状態の製鋼スラグ３０ｔを、スラグ鍋から傾動式スラグ供給装置に、投入口から投入した。
【００５３】
(2)傾動式スラグ供給装置を傾動して、平均１ｔ／分で、５〜１０ｔずつ、断続的に、装入口から還元炉に装入した。
【００５４】
(3)還元炉へのスラグの装入が完了し、傾動式スラグ供給装置が空になってから、次のスラグ装入まで１０分間の待ち時間が生じたので、傾動式スラグ供給装置を＋２０°まで傾動して保持し、その間、酸素含有ガス吹込みランスから、酸素２，０００Ｎｍ3／ｈを吹き込んで、還元炉から流入した排ガスの可燃成分を燃焼させ、雰囲気温度を昇温した。なお、傾動式スラグ供給装置の出側に配置した分析計でＣＯ濃度を測定し、略ゼロあったので、酸素量に不足はないことを確認した。
【００５５】
(4)その際、傾動式スラグ供給装置に設けた熱電対で測定した雰囲気温度は１２３０℃であったので、そのままの姿勢（＋２０°の傾斜）で１０分間保持した。その結果、傾動式スラグ供給装置の全重量は、酸素ガス吹込み開始前に比べて、２ｔ低下した。減少した２ｔのスラグは、溶融して還元炉内に流出したことが解った。
【００５６】
（実施例２）
(1)（実施例１）と同様の操作を行ったが、スラグ鍋からの溶融スラグの到着が遅れ、還元炉から傾動式スラグ供給装置内に進入する排ガス量が低下し、また、傾動式スラグ供給装置の雰囲気温度が１１５０℃まで低下した。
【００５７】
(2)そこで、還元炉内に、可燃性ガス吹込みランスから、コークス炉ガス（ＣＯＧ）を２，０００Ｎｍ3／ｈ吹き込み、酸素含有ガス吹込みランスからの酸素２，０００Ｎｍ3／ｈの吹込みを継続した。
【００５８】
(3)その結果、傾動式スラグ供給装置の雰囲気温度は１２００℃以上に回復したので、そのまま、傾動式スラグ供給装置の傾斜（＋２０°）を保持して、溶融スラグの到着を待った。
【００５９】
(4)３０分後に溶融スラグが到着し、その時点での傾動式スラグ供給装置の重量を測定したところ、該重量は、付着スラグの表面溶融と還元炉への流出により、可燃性ガスの吹込み時点の重量から３ｔ減少していた。
【産業上の利用可能性】
【００６０】
本発明によれば、熱伝導率の小さい付着スラグでも溶融して還元炉に流出させ、スラグ供給装置の底部面におけるスラグの付着量の増加を抑制する、又は、スラグの付着量を低減することができるので、還元炉への溶融スラグの直接装入を安定化し、還元炉の安定稼働を確保することができる。よって、本発明は、鉄鋼産業とスラグ利用産業において利用可能性が高いものである。
【符号の説明】
【００６１】
１    還元炉
１ａ、１ｂ    側壁
１ｃ    上蓋
１ｄ    炉底
２    電極
３    可燃性ガス吹込みノズル
４    装入口
５    溶銑
６    溶融スラグ
７    スラグ供給装置
８    側部
８ａ    開口
９    底部
９ａ    底部面
９ｂ    上部
１０    酸素含有ガス吹込みノズル
１１    測温点
１２    付着スラグ
１３    排出口
１４    投入口
【図１】
0006446970.tif 000002
【図２】
0006446970.tif 000003
【図３】
0006446970.tif 000004