(57)【要約】【課題】  転炉における精錬において熱源として或いは回収ガス量の増大のために使用しても、また、その精錬がたとえフッ素レス精錬であったとしても、プラスチックによる脱燐反応の阻害を効果的に防止し、溶銑及び溶鋼を効率的に脱燐処理することのできるプラスチック含有精錬剤を提供するともに、このプラスチック含有精錬剤を用いた溶銑の脱燐処理方法を提供する。【解決手段】  本発明のプラスチック含有精錬剤は、プラスチックと砂鉄との混合物が、押出し成形されて製造される成形体からなることを特徴とする。その際に、前記砂鉄の粒径を１２５μｍ以下とすることが好ましい。また、本発明の溶銑の脱燐処理方法は、製鋼用転炉を用いた溶銑の脱燐処理において、前記プラスチック含有精錬剤を転炉内に投入することを特徴とする。【選択図】            なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラスチックと砂鉄との混合物が、押出し成形されて製造される成形体からなることを特徴とするプラスチック含有精錬剤。
【請求項２】
前記砂鉄の粒径が１２５μｍ以下であることを特徴とする、請求項１に記載のプラスチック含有精錬剤。
【請求項３】
製鋼用転炉を用いた溶銑の脱燐処理において、請求項１または請求項２に記載のプラスチック含有精錬剤を前記転炉内に投入することを特徴とする、溶銑の脱燐処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラスチックを含有し、鉄鋼の精錬において使用されるプラスチック含有精錬剤、並びに、それを用いた溶銑の脱燐処理方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、産業廃棄物や一般家庭から排出される廃プラスチックを活用する方法として、このようなプラスチックを鉄鋼の精錬に使用することが行われている。特許文献１にはそのような精錬剤及び精錬方法として、炭素及び水素を主体とするプラスチックと金属または金属酸化物を含有する物質との混合物が、押出し成形されて製造される成形体からなる製鋼用精錬剤と、これを製鋼精錬工程に使用して昇熱剤や冷却剤として使用する精錬方法とが開示されている。
【０００３】
プラスチックは周知のごとく、主として炭化水素からなるため、酸化の際の発熱量が大きい。このため、製鋼精錬工程のような酸素を使用する精錬時に炉内に投入すれば、燃焼熱によって溶鋼を昇熱できるという利点がある。しかし、比重が小さいので、転炉内のスラグや溶鋼中に留まるためには、プラスチック以外の比重の大きな物質と混合して成形しなければ実用にならない。かかる目的から、特許文献１では、プラスチックと金属または金属酸化物とを混合し、この混合物を押出し成形体として使用することを提案している。
【０００４】
従来、このようなプラスチック含有精錬剤は、特許文献１にも記載されているように、転炉での熱源として使用されるか、転炉での脱炭精錬末期の使用時に限るものの還元剤として使用されるか、或いは、例えば特許文献２に記載されるように、転炉での排ガス（ＣＯガス）回収量を増大させるためのガス発生源として使用されており、溶銑中の不純物成分に対する精錬反応上の寄与は知られていない。
【０００５】
ところで、近年、製鋼スラグから環境に負荷を与える物質が溶出することを抑制する観点から、製鋼過程においては、蛍石などのフッ素を含有する媒溶剤を極力使用しない、所謂フッ素レス精錬（「蛍石レス精錬」とも呼ばれる）が採用されるようになってきた。しかしながら、本発明者等は、このようなフッ素レス精錬、とりわけフッ素レスの溶銑の予備脱燐処理において上記従前のプラスチック含有精錬剤を使用した場合には、看過できない重大な問題が生じることを確認した。
【０００６】
即ち、フッ素レス精錬においては、脱燐反応に寄与するスラグの流動性が、蛍石を使用した精錬におけるスラグの流動性よりも乏しいので、その分スラグの脱燐能（フォスフェートキャバシティ）を高めなくてはならない。ところが、そのような精錬において、熱源或いは回収ガス量を増大する目的で従前のプラスチック含有精錬剤を炉内に供給すると、脱燐に寄与すべきスラグ中のＦｅＯ分がプラスチック中の炭素や水素によって還元され、それによってスラグの脱燐能が大きく低下してしまうという問題が明らかとなった。
【０００７】
プラスチック含有精錬剤にはその比重を高める目的で、従来から、製鋼ダスト、ミルスケール或いは粉鉄鉱石が添加されており、上記のようなスラグ中のＦｅＯ分の低下を補うために、これらの酸化鉄分の添加量を増大する試みも行ったが、依然としてフッ素レスの溶銑予備脱燐処理時の脱燐率は向上することがなかった。
【特許文献１】特開２００３−２５３３１６号公報
【特許文献２】特開２００２−３３９０１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述のように、従前のプラスチック含有精錬剤を、転炉における精錬、特にフッ素レス精錬において熱源として或いは回収ガス量の増大のためのガス発生源として使用すると、転炉での基本的な精錬機能である溶銑及び溶鋼の脱燐反応に支障を生じ、とりわけ溶銑の予備脱燐処理においてその弊害が顕著となっていた。
【０００９】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、転炉における精錬において熱源として或いは回収ガス量の増大のために使用しても、また、その精錬がたとえフッ素レス精錬であったとしても、プラスチックによる脱燐反応の阻害を効果的に防止し、溶銑及び溶鋼を効率的に脱燐処理することのできるプラスチック含有精錬剤を提供するともに、このプラスチック含有精錬剤を用いた効率的な溶銑の脱燐処理方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者等は、上記課題を解決するために、プラスチック成型体をスラグ中に投入したときのスラグ成分の挙動を調査した。その結果、プラスチック成型体の比重を高めるために添加している酸化鉄源である製鋼ダスト、ミルスケール或いは粉鉄鉱石の混合比率を増加しても、スラグ中で脱燐に寄与するＦｅＯ分が増加せず、これら酸化鉄源の主成分であるＦｅ2 Ｏ3 が未溶解のまま残存していることを確認した。
【００１１】
そこで、本発明者等は、スラグ中に投入されたときに迅速にスラグ中に溶解して脱燐に寄与するＦｅＯを迅速に供給し得る物質であって、工業的規模で容易に入手しうる物質を鋭意探求し、その結果、砂鉄がこのような要求に合致したものであることを見出した。
【００１２】
本発明は、上記検討結果に基づいてなされたものであり、第１の発明に係るプラスチック含有精錬剤は、プラスチックと砂鉄との混合物が、押出し成形されて製造される成形体からなることを特徴とするものである。
【００１３】
第２の発明に係るプラスチック含有精錬剤は、第１の発明において、前記砂鉄の粒径が１２５μｍ以下であることを特徴とするものである。
【００１４】
第３の発明に係る溶銑の脱燐処理方法は、製鋼用転炉を用いた溶銑の脱燐処理において、第１または第２の発明に記載のプラスチック含有精錬剤を前記転炉内に投入することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１５】
本発明に係るプラスチック含有精錬剤は砂鉄を含有し、砂鉄にはチタン酸化物が含有されている。このチタン酸化物は、脱燐用精錬剤としてＣａＯを主体とする媒溶剤を使用した際に生成されるＣａＯ系スラグにおいては酸性酸化物として作用し、脱燐用精錬剤の主体であるＣａＯを滓化する効果に特に優れており、ＣａＯ系スラグ中に投入されるとＣａＯを滓化してスラグ中へのＦｅＯの融解を促進させ、スラグ中のＦｅＯ分を増加させる。これにより、スラグの脱燐能は増大する。即ち、本発明によれば、転炉における精錬において、その精錬がフッ素レス精錬であったとしても、プラスチック成形体中のプラスチックによる脱燐反応の阻害を効果的に防止するので、熱源や転炉ガス回収量の増大に有効な十分な量のプラスチック成型体を使用することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明を具体的に説明する。
【００１７】
本発明に係るプラスチック含有精錬剤は、プラスチックと砂鉄との混合物が、押出し成形されて製造される成形体からなることを特徴とする。本発明のプラスチック含有精錬剤に使用されるプラスチックは、従来公知のプラスチック含有精錬剤に使用されているものと特に変るものではない。例えば出願人が先に特開２００５−１５８９２号公報において開示しているような、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリビニルアセチレン、ポリビニルアルコール、ポリカーボネートなど、炭素及び水素を主体とするプラスチックのほとんどを挙げることができ、２種類以上のプラスチックを混合して使用することも可能である。また、製品プラスチックであっても廃プラスチックでもよく、必要に応じてこれらを粉状或いは成形体に加工したものを用いることができるが、コスト面及び産業廃棄物の有効利用を図る観点から廃プラスチックを利用することが好ましい。但し、硫黄、燐、窒素などを多量に含む場合には溶鋼汚染源となり好ましくなく、珪素、アルミニウムなどを多量に含む場合にもスラグ量の増加につながるため好ましくない。従って、使用するプラスチックとしては、炭素及び水素を主体とするプラスチックであって、且つ、これら溶鋼の汚染源となったり、スラグ量の増加につながる成分の含有量の少ないものを選択する。
【００１８】
尚、ここでの廃プラスチックとは、工場などでの製造・加工時に生じる屑や不良品を含み、更に、一般家庭から発生する所謂ゴミとしての廃棄物たるプラスチック類であり、その性質上プラスチック以外の異物（金属、紙、その他の無機物及び有機物）が付着或いは混入しているプラスチック類を含むものである。
【００１９】
本発明では、上記のプラスチックに砂鉄を混合し、押出し成形によってプラスチック成形体とする。砂鉄はＦｅ3 Ｏ4 を主成分とし、チタン酸化物を含有している。砂鉄は発生形態として１ｍｍ以下の微粒であり、天然に産する状態で使用可能であるが、スラグの滓化を促進させる観点からは、破砕する或いは篩い分けするなどして、粒度１２５μｍ以下のものを用いることが好ましい。砂鉄は、その中に含有されるチタン酸化物の影響で融点が低く、スラグ中に投入されたときに迅速にスラグ中のＦｅＯ分を増加させる機能を有する。因みに、砂鉄は産地によって品位が異なるが、ＴｉＯ2 を５〜８質量％程度含有し、高いものではＴｉＯ2 を１３質量％程度含有するものもある。
【００２０】
プラスチック成型体中の砂鉄の好ましい含有量は５０質量％未満（言い換えるとプラスチック含有量が５０質量％以上）とすることが好ましい。プラスチックの含有量が多いほど、熱源及び転炉ガス回収量の増大に効果があるからである。一方、砂鉄の含有量の好ましい下限は１０質量％とする。砂鉄の含有量が少ないと、プラスチック成型体の比重が小さくなり、投入されたプラスチック成型体がスラグの表面に留まる率が高くなり、スラグ全体に亘ってＦｅＯ濃度を高める効果が小さくなるからである。また、砂鉄によるスラグ中のＦｅＯ分の増加効果も小さくなる。より好ましい砂鉄含有量の範囲は２０〜４０質量％である。
【００２１】
本発明に係るプラスチック含有精錬剤は、押出し成型して製造する。押出し成型は、原料のプラスチック及び砂鉄をプラスチックが溶融または半溶融する温度で混練するので砂鉄とプラスチックとが均一に混ざりやすいこと、また加圧押出しするので成型体内部の密度が均一になりやすいこと、またでき上がった成型体の強度が高く、搬送中の壊裂などが生じ難いという利点があるからである。
【００２２】
本発明に係るプラスチック含有精錬剤は、転炉において、炉内の溶銑に酸素ガスを上吹きする或いは底吹きして行う溶銑の酸化精錬に使用することができる。転炉における溶銑の酸化精錬には、溶銑段階から溶鋼段階まで脱炭精錬する所謂脱炭処理と、溶銑予備処理としての溶銑段階での脱燐処理との二つの形態があり、何れの酸化精錬にも使用することができる。
【００２３】
ここで、転炉における脱炭処理とは、ＣａＯを主体とする媒溶剤を溶銑上に添加し、且つ、酸素ガスを高送酸速度で供給して溶銑を酸化する精錬であり、高い酸素ポテンシャルを維持して精錬することによって、溶銑中の炭素が酸化除去されると同時に溶銑中の燐も酸化除去される。この脱炭処理では、酸素ガスを高送酸速度で供給することによる攪拌効果と、脱炭反応での発熱による溶湯の温度上昇（１６００℃以上）とにより、ＣａＯを主体とする媒溶剤は容易に滓化されるので、脱炭処理においては、フッ素レス精錬であってもＣａＯを主体とする媒溶剤の滓化性については問題とならない。
【００２４】
溶銑予備処理としての転炉における溶銑の脱燐処理とは、生石灰などのＣａＯを主体とする媒溶剤を脱燐用精錬剤として溶銑に上吹きする或いは上置き添加し、酸素ガスを上吹きまたは底吹きして、溶銑中の燐を酸素ガスによって酸化し、生成した燐酸化物（Ｐ2 Ｏ5 ）を溶融した脱燐用精錬剤中に取り込み、溶銑中の燐を除去するという方法で行われている。温度上昇を抑制するために、酸素源として、酸素ガスに加えて鉄鉱石などの酸化鉄を供給することも行われている。この溶銑の脱燐処理においては、送酸速度を低下させて脱炭反応を必要最小限に抑え、また、脱燐反応は低温ほど進行するので、通常、１４００℃以下の低温域で行われる。このような脱燐処理において脱燐処理後の燐濃度を安定して下げるためには、脱燐用精錬剤であるＣａＯの滓化を促進することが極めて重要となる。フッ素レス精錬であっては、より一層ＣａＯの滓化が重要となる。
【００２５】
砂鉄中に含まれるＴｉＯ2 などの酸化チタンは、脱燐用精錬剤としてＣａＯを主体とする媒溶剤を使用した際に生成されるＣａＯ系スラグにおいては酸性酸化物として作用し、脱燐用精錬剤の主体であるＣａＯを滓化する効果に優れる。つまり、酸化チタンを加えることによってＣａＯの滓化が促進され、それにより、ＣａＯ系スラグにＦｅＯが融解してＣａＯ系スラグ中のＦｅＯ濃度が上昇し、フッ素レス精錬であっても高い脱燐能を有するスラグを得ることができる。
【００２６】
このことから、本発明に係るプラスチック含有精錬剤は、転炉における溶銑の脱燐処理、特にフッ素レス精錬の脱燐処理の際に使用することが好ましい。本発明に係るプラスチック含有精錬剤を用いることにより、フッ素レス精錬であったとしても、プラスチック含有精錬剤中のプラスチックによる脱燐反応の阻害を効果的に防止するので、脱燐処理に何ら支障を及ぼすことなく、熱源や転炉ガス回収量の増大に有効な十分な量のプラスチック含有精錬剤を使用することが可能になる。
【実施例１】
【００２７】
高炉から出銑した溶銑を高炉鋳床で脱珪処理した後、３００トン容量の転炉に搬送し、この転炉で合計３回の脱燐処理を実施（本発明例１〜３）した。脱燐処理前の溶銑の燐濃度は０．１２質量％に統一し、脱燐処理後の溶銑の目標燐濃度は０．０２０質量％以下とした。
【００２８】
脱燐処理条件としては、脱燐処理前の溶銑温度を１２７０℃〜１２８０℃の範囲とし、脱燐用精錬剤としては、ホタル石などのフッ素源を含まないＣａＯ主体の生石灰を使用し、炉内の溶銑に上置き装入した。そして、酸素ガスを上吹きランスで供給するとともに、鉄鉱石を主体とした酸化鉄を上置き装入した。酸素ガスの送酸条件は１５０００〜２５０００Ｎｍ3 ／ｈｒとした。酸素原単位は、脱珪に必要な酸素を除いて１２Ｎｍ3／溶銑ｔとした。
【００２９】
処理中に炉上副原料投入シュートから、砂鉄（平均粒度１００μｍ、最大粒度１２５μｍ未満、ＴｉＯ2 含有量：７．５質量％）を３０質量％含有し、残部が廃プラスチック（高密度ポリエチレン）からなり、熱間押出し成型されたプラスチック成型体（直径１５ｍｍ、長さ１５〜３０ｍｍ）からなるプラスチック含有精錬剤を５ｋｇ／溶銑ｔの原単位で投入した。
【００３０】
また、比較例１、２として、上述の砂鉄含有プラスチック押出し成型体に替えて、転炉ＯＧダストを３０質量％含有し、残部が廃プラスチック（高密度ポリエチレン）からなり、熱間押出し成型されたプラスチック成型体（直径１５ｍｍ、長さ１５〜３０ｍｍ）を５ｋｇ／溶銑ｔの原単位で投入した。更に、比較例３として、本発明例における砂鉄含有プラスチック押出し成型体に替えて、媒溶剤として蛍石を投入する脱燐処理も実施した。
【００３１】
表１に、本発明例１〜３及び比較例１〜３における脱燐処理前後の溶銑成分並びに操業条件を示す。
【００３２】
【表１】
2008260972.tif 000002
【００３３】
表１に示すように、砂鉄含有プラスチック押出し成型体を使用した本発明例１〜３、及び、転炉ＯＧダスト含有プラスチック押出し成型体を使用した比較例１、２においては、処理後の溶銑温度が１３４０〜１３６０℃であったのに対し、プラスチック押出し成型体を使用しなかった比較例３では処理後の溶銑温度は１３２０℃と低かった。これは、プラスチック押出し成型体が熱源として寄与したことによる。
【００３４】
しかし、転炉からの排ガス（ＣＯガス）の回収量は、砂鉄含有プラスチック押出し成型体を使用した本発明例１〜３では２１〜２３Ｎｍ3 ／溶銑ｔと安定していたのに比較して、転炉ＯＧダスト含有プラスチック押出し成型体を使用した比較例１、２においては１８〜２２Ｎｍ3 ／溶銑ｔとばらつきが大きかった。また、比較例１、２においては処理後の溶銑中燐濃度が目標値（０．０２０質量％以下）を達成できない場合も発生した。
【００３５】
このように、本発明によれば、脱燐反応に何ら支障を来すことなく、プラスチックの燃焼熱を溶銑に付与できるとともに、転炉からの排ガスの回収量を増加させることが可能であることが確認できた。