(57)【要約】【課題】耐火物容器内の溶銑を脱燐処理するに際して、蛍石やソーダ灰を使用することなく、これらを使用した場合と同程度もしくはそれ以上に脱燐を促進し得る溶銑の脱燐処理方法を提供する。【解決手段】(1) 耐火物容器内の溶銑を脱燐処理するに際し、この溶銑に酸素源およびCaO 系精錬剤を添加すると共に、Li2O源を添加し、脱燐処理終了後のスラグ中Li2O濃度を0.1 〜5.0 質量％に調整すると共に、脱燐処理終了後のスラグ塩基度を1.5 〜3.5 に制御することを特徴とする溶銑の脱燐処理方法、(2) 前記溶銑の脱燐処理方法においてLi2O源を脱燐処理中に連続添加あるいは分割添加するもの。【選択図】図１
2008214714.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
耐火物容器内の溶銑を脱燐処理するに際し、この溶銑に酸素源およびCaO 系精錬剤を添
加すると共に、Li2O源を添加し、脱燐処理終了後のスラグ中Li2O濃度を0.1 〜5.0 質量％
に調整すると共に、脱燐処理終了後のスラグ塩基度を1.5 〜3.5 に制御することを特徴と
する溶銑の脱燐処理方法。
【請求項２】
前記Li2O源を脱燐処理中に連続添加あるいは分割添加する請求項１記載の溶銑の脱燐処
理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶銑の脱燐処理方法に関する技術分野に属するものである。
【背景技術】
【０００２】
現在、溶銑の脱炭工程の前に石灰量低減等を目的として転炉、取鍋、トピードカー等の
耐火物容器内で溶銑に脱燐処理（事前脱燐処理）を施すのが一般的である。事前脱燐処理
は通常固体酸素源（例えば酸化鉄）あるいは気体酸素を溶銑に添加して溶銑中の燐を酸化
して燐酸化物とし、スラグ中に吸収させる反応であるが、燐酸化物は単体では不安定な物
質であるため、燐酸化物の活量を大きく低下させる塩基性スラグを用いて燐酸化物をスラ
グ中で安定化させて固定する必要がある。
【０００３】
塩基性スラグとしてはコスト及びハンドリングの観点からCaO 系スラグが最も一般的で
あり、このスラグ中では燐酸化物は3CaO・P2O5ないし4CaO・P2O5の形でスラグ中に固定さ
れることにより脱燐が進行する。しかし、CaO 系のスラグを使用する方法では、CaO （石
灰）はそれ自体の融点が2570℃と極めて高い物質であるため、滓化し難いという問題があ
る。脱燐処理においては、未滓化石灰（CaO ）は反応に寄与しないため、効率良く石灰を
使用するためには処理中にいかに石灰の滓化を早めるかが重要である。
【０００４】
なお、脱燐反応は酸化雰囲気中で行われるため、燐の酸化とともに、溶銑中の珪素、マ
ンガンの酸化、及び、溶銑そのものの酸化も同時に発生し、スラグ中にそれぞれSiO2, Mn
O, FeOx として不可避的に混入する。この中でもSiO2は強力な酸性成分であり、スラグの
脱燐能に大きく影響する。塩基度〔C/S=(%CaO)/(%SiO2)〕は約１で最も融点が低くなるた
め、それに近づけることで滓化性は向上するが、スラグの脱燐能はC/S が低くなると低下
し、特に1.5 を下回ると極端に低下することが一般的に知られている。このため、C/S 低
減による滓化促進には限度があり、塩基度のある程度高い所で石灰の滓化を促進する技術
が必要である。
【０００５】
かかる石灰の滓化促進技術としては、特開平7-90337 号公報に記載されているように、
溶媒材としてスラグの融点を下げる効果の大きい蛍石（CaF2）を使用して石灰の滓化を促
進する技術がよく知られている。しかし、このようにフッ素源を添加すると、排出される
スラグにフッ素が含まれるため、スラグの再利用の形態によってはフッ素が溶出する可能
性があることが知られており、近年の環境問題の高まりを受け、スラグ再利用時の用途が
しだいに限定されるようになってきている。
【０００６】
また、特開2001-335821 号公報や、特開2002-285217 号公報、特開2001-348610 号公報
に記載されているように、蛍石の代わりに同じく融点降下能の大きいソーダ灰を添加し、
Na2Oを含むスラグで脱Ｐ処理を行う技術が開発されている。しかし、Na2Oは高温では不安
定な物質であるため、処理中に分解して有害なNa蒸気を発生する他、排出されるスラグに
Na2Oが含まれることとなり、アルカリ溶出を起こす可能性があるため、やはりスラグ再利
用時の用途が限定されることになる。
【特許文献１】特開平7-90337 号公報
【特許文献２】特開2001-335821 号公報
【特許文献３】特開2002-285217 号公報
【特許文献４】特開2001-348610 号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、耐火物容器内の
溶銑を脱燐処理するに際して、蛍石やソーダ灰を使用することなく、これらを使用した場
合と同程度もしくはそれ以上に脱燐を促進し得る溶銑の脱燐処理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】
本発明者らは、上記目的を達成するため、鋭意検討した結果、本発明を完成するに至っ
た。本発明によれば上記目的を達成することができる。
【０００９】
このようにして完成され上記目的を達成することができた本発明は、溶銑の脱燐処理方
法に係わり、請求項１〜２記載の溶銑の脱燐処理方法（第１〜２発明に係る溶銑の脱燐処
理方法）であり、それは次のような構成としたものである。
【００１０】
即ち、請求項１記載の溶銑の脱燐処理方法は、耐火物容器内の溶銑を脱燐処理するに際
し、この溶銑に酸素源およびCaO 系精錬剤を添加すると共に、Li2O源を添加し、脱燐処理
終了後のスラグ中Li2O濃度を0.1 〜5.0 質量％に調整すると共に、脱燐処理終了後のスラ
グ塩基度を1.5 〜3.5 に制御することを特徴とする溶銑の脱燐処理方法である  〔第１発
明〕。
【００１１】
請求項２記載の溶銑の脱燐処理方法は、前記Li2O源を脱燐処理中に連続添加あるいは分
割添加する請求項１記載の溶銑の脱燐処理方法である〔第２発明〕。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係る溶銑の脱燐処理方法によれば、耐火物容器内の溶銑を脱燐処理するに際し
て、蛍石やソーダ灰を使用することなく、これらを使用した場合と同程度もしくはそれ以
上に脱燐を促進し得るようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明者らは、前記目的を達成するための手段として、Li2Oに着目した。このLi2Oとい
う物質は、スラグの融点低下能が大きく、かつ、自身の脱燐能が大きいアルカリ金属酸化
物であると共に、Na2O、K2O とは異なり、高温で安定である上、スラグ中に含まれていて
もアルカリ溶出が起こり難いという性質を持つ。鋭意研究を重ねた結果、スラグ中にLi2O
源を投入することにより、蛍石のようなフッ化物やソーダ灰を用いずともスラグへの石灰
の滓化性を高め、脱燐反応を促進しうることを見出した。本発明は、かかる知見に基づき
完成されたものであり、前述の溶銑の脱燐処理方法である。
【００１４】
本発明に係る溶銑の脱燐処理方法は、前述のように、耐火物容器内の溶銑を脱燐処理す
るに際し、この溶銑に酸素源およびCaO 系精錬剤を添加すると共に、Li2O源を添加し、脱
燐処理終了後のスラグ中Li2O濃度を0.1 〜5.0 質量％に調整すると共に、脱燐処理終了後
のスラグ塩基度を1.5 〜3.5 に制御することを特徴とする溶銑の脱燐処理方法である〔第
１発明〕。この脱燐処理方法によれば、耐火物容器内の溶銑を脱燐処理するに際して、蛍
石やソーダ灰を使用することなく、これらを使用した場合と同程度もしくはそれ以上に脱
燐を促進し得るようになる。蛍石（CaF2）やソーダ灰（Na2O，K2O ）を使用しないので、
スラグ中にフッ素やNa2O，K2O を含んでおらず、これらフッ素やNa2O，K2O に起因してス
ラグ再利用時の用途が限定されるということがない。
【００１５】
本発明に係る溶銑の脱燐処理方法において、脱燐処理終了後のスラグ中Li2O濃度が0.1 
〜5.0 質量％となるようにしている。この理由は下記の点にある。即ち、Li2Oは強力な融
点降下能を持つ上、それ自身が強力な脱燐能を持つ物質であるため、0.1 質量％という少
量であっても十分に効果を有する。0.1 質量％未満となるようにした場合、Li2O添加の効
果がうすれる。これらよりLi2O濃度の下限値を0.1 質量％とした。一方、5.0 質量％超と
なるようにした場合、その強力な融点降下能のために耐火物容器構成材のスラグへの溶解
度が大幅に上昇し、ひいては耐火物容器を激しく溶損する。この点から、Li2O濃度の上限
値を5.0 質量％とした。
【００１６】
また、脱燐処理終了後のスラグ塩基度（C/S ）が1.5 〜3.5 となるようにしている。こ
の理由は下記の点にある。即ち、C/S が1.5 未満となるようにした場合、スラグそのもの
の脱燐能が低いため、上記Li2O濃度：0.1 〜5.0 質量％の条件下では満足な脱燐挙動を得
ることができない。一方、C/S が3.5 超となるようにした場合、スラグの融点が高くなり
過ぎるため、上記Li2O濃度：0.1 〜5.0 質量％の条件下では十分に石灰（CaO ）を滓化さ
せることができない。これらより、C/S の下限値を1.5 とし、上限値を3.5 とした。
【００１７】
本発明に係る溶銑の脱燐処理方法において、Li2O源を添加するに際し、Li2O源を脱燐処
理中に連続添加あるいは分割添加することが望ましい〔第２発明〕。この理由は下記の点
にある。即ち、脱燐処理においては、酸化性雰囲気であるため、燐の酸化に先立ち溶銑中
に含まれる酸素との親和力の強い珪素が優先的に酸化され、酸性酸化物であるSiO2を発生
するが、Li2OはCaO よりも強力な塩基性酸化物であるため、上記発生したSiO2と優先的に
結合する。脱燐処理においては、本来不安定である燐酸化物をCaO, Li2O 等の塩基性酸化
物で固定化してスラグ中に安定化させる必要があるが、Li2O源を脱燐処理の初期に一括し
て投入すると、上記メカニズムにより、Li2OがSiO2と結合してしまうため、燐酸化物の固
定化に寄与できなくなって、Li2O自体の強力な脱燐能が効率よく発揮できず、ほとんどLi
2Oの融点降下能によるCaO の滓化促進の効果しか望めなくなってしまう。これに対し、Li
2O源を脱燐処理中に連続添加あるいは分割添加すると、最初発生したSiO2と塩基性酸化物
であるCaO が結合し、Li2Oが効率よく燐酸化物と結合してスラグ中への固定化をするため
、Li2O自身の強力な脱燐能を発揮させることができる。なお、Li2O源を脱燐処理中に連続
添加することとは、脱燐処理の初期または途中からLi2O源を連続的に添加することをいう
ものである。このとき、添加終了時点はSiO2生成が終了する処理中盤以降であれば特には
制限されない。Li2O源を脱燐処理中に分割添加することとは、脱燐処理の初期または途中
からLi2O源を断続的に（分割して）添加することをいうものである。このとき、添加終了
時点は連続添加の場合と同様に、添加終了時点はSiO2生成が終了する処理中盤以降であれ
ば特には制限されない。
【００１８】
なお、本発明に係る溶銑の脱燐処理方法において、脱燐処理に使用する耐火物容器とし
ては特別な制約はなく、転炉、取鍋、トピードカー等どれを用いてもよい。CaO 、Li2O源
等の媒溶剤の添加方法としては、特には制限されず、耐火物容器上方から投入する方法、
耐火物ランスを使用して溶銑中にインジェクションする方法、溶銑浴面に向かって吹付す
る方法のいずれの方法でもよく、また、これらを組み合わせでもかまわない。Li2O源とし
ては、特には制限されず、脱燐処理中にスラグ中でLi2Oとなる物質であれば何でもよく、
例えば、炭酸リチウム、水酸化リチウムを用いることができ、Li2Oそのままの状態すなわ
ち酸化リチウムをそのまま用いてもかまわない。
【００１９】
本発明に係る溶銑の脱燐処理方法においては、溶銑に酸素源および脱燐処理終了後のス
ラグ塩基度を1.5 〜3.5 に制御するためのCaO 系精錬剤を添加すると共に、Li2O源を添加
し、脱燐処理終了後のスラグ中Li2O濃度を0.1 〜5.0 質量％に調整する。この脱燐処理終
了後のスラグ塩基度の制御は、脱燐処理前の溶銑中のSi濃度から制御に必要なCaO 量を計
算することにより行うことができる。つまり、溶銑中の珪素はその強力な酸素親和力の故
に溶銑中の炭素、燐、マンガンよりも優先的に酸化され、処理中にほぼ100 ％が酸化する
ため、処理前に溶銑中Si濃度を測定することにより処理中に発生するSiO2量の計算が可能
である。よって、SiO2量に目標とする塩基度の値を乗ずることによって必要なCaO 量を計
算し、その分を含むCaO 源を投入することで塩基度調整が可能となる。一方、脱燐処理終
了後のスラグ中Li2O濃度の調整は、Li2O源がLi2Oである場合にはLi2Oの添加量を調整する
ことで行うことができ、Li2O源がLi2O以外のものである場合にはLi2Oとしての添加量（Li
2O源に含まれるLi2O量）を調整することによって行うことができる。Li2O濃度調整に必要
な投入Li2O量は処理中に発生するスラグ量より割り出すことができる。上記のようなCaO 
系スラグを用いた脱Ｐ処理では、発生するスラグは CaO-SiO2-FeO 系のスラグとなる。上
記方法により、SiO2量とCaO 量は求まるため、過去の操業データや実験データの結果から
処理後のスラグ中のFeO 量を回帰式により求めることによりスラグ量が求まるので、それ
からLi2O濃度調整に必要なスラグ量を求めることができるのである。
【００２０】
特開昭55-85610号公報に記載されているようにLi2Oを脱燐に用いるという技術そのもの
は公知であるが、この公知技術では主成分がフッ化物および／または塩化物であり、本質
的にスラグ中の塩基度を考慮しておらず、この公知技術と本発明に係る溶銑の脱燐処理方
法とはベースが相違し、本質的に異なるものである。
【実施例】
【００２１】
本発明の実施例および比較例を以下説明する。なお、本発明はこの実施例に限定される
ものではなく、本発明の趣旨に適合し得る範囲で適当に変更を加えて実施することも可能
であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に含まれる。
【００２２】
高周波誘導溶解炉にて表１に示す成分の溶銑の脱燐処理を実施した。このとき、溶銑量
は１ヒート当り２kgとした。Li2O源としては炭酸リチウム粉末を用いた。酸素源としては
酸化鉄粉末を用い、投入量は理論上の脱珪必要酸素量＋15 Nm3/tp 〔銑鉄１ｔ当たりの酸
素量（Nm3)〕とした。CaO としては生石灰粉末を用い、投入量は溶銑中のSi濃度から処理
中に発生するSiO2量を計算し、それから目標とする塩基度に必要なCaO 量を計算すること
で決定した。なお、比較例の一部のヒートではフッ素源としてCaF2（螢石）粉末を使用し
た。これらのフラックスは炭酸リチウムを除いて全て処理開始時に投入した。
【００２３】
脱燐処理時間を20分とした。最初のフラックス投入時を処理開始時点とし、20分経過後
の溶銑サンプルを採取して分析に供した。また、脱燐処理温度は溶解炉に付属する温度制
御装置により処理中1400℃に保った。
【００２４】
実施例１〜４の場合は、蛍石を使用せず、酸化鉄粉末および生石灰粉末を投入すると共
に、炭酸リチウムを投入し、脱燐処理終了後のスラグ中Li2O濃度を0.1 〜5.0 質量％に調
整すると共に、脱燐処理終了後の C/S（スラグ塩基度）を1.5 〜3.5 に制御した。なお、
炭酸リチウムは脱燐処理開始時に全量投入した。
【００２５】
実施例５〜７の場合は、蛍石を使用せず、酸化鉄粉末および生石灰粉末を投入すると共
に、炭酸リチウムを投入し、脱燐処理終了後のスラグ中Li2O濃度を0.1 〜5.0 質量％に調
整すると共に、脱燐処理終了後の C/Sを1.5 〜3.5 に制御した。なお、炭酸リチウムは投
入量を４回に分けて投入した。即ち、用いる炭酸リチウムを４等分して分け、処理開始時
から４分の時点、８分の時点、12分の時点、16分の時点に投入した。
【００２６】
比較例１の場合は、蛍石および炭酸リチウムを使用せず、酸化鉄粉末および生石灰粉末
を投入し、脱燐処理終了後の C/Sを1.5 〜3.5 に制御した。
【００２７】
比較例２の場合は、炭酸リチウムを使用せず、酸化鉄粉末および生石灰粉末を投入する
と共に、蛍石を投入し、脱燐処理終了後のスラグ中Ｆ濃度を１質量％に調整すると共に、
脱燐処理終了後の C/Sを1.5 〜3.5 に制御した。
【００２８】
比較例３の場合は、蛍石を使用せず、酸化鉄粉末および生石灰粉末を投入すると共に、
炭酸リチウムを投入し、脱燐処理終了後のスラグ中Li2O濃度を2.5 質量％に調整すると共
に、脱燐処理終了後の C/Sを1.5 未満に制御した。なお、炭酸リチウムは脱燐処理開始時
に全量投入した。
【００２９】
比較例４の場合は、蛍石を使用せず、酸化鉄粉末および生石灰粉末を投入すると共に、
炭酸リチウムを投入し、脱燐処理終了後のスラグ中Li2O濃度を2.5 質量％に調整すると共
に、脱燐処理終了後の C/Sを3.5 超に制御した。なお、炭酸リチウムは脱燐処理開始時に
全量投入した。
【００３０】
下記の式(1) により脱燐速度ＶP を定義し、実施例および比較例の脱燐挙動の定量的な
評価を行った。下記(1) 式において〔％Ｐf 〕は脱燐処理終了後（20分経過後）の溶銑中
燐濃度、〔％Ｐi 〕は脱燐処理開始前の溶銑燐濃度、ｔは処理時間（20分）を示すもので
ある。
ＶP ＝log （％Ｐi ／％Ｐf ）／ｔ  ------- (1) 
【００３１】
上記実施例および比較例に係る脱燐処理の結果を、表１および図１に示す。なお、図１
の(A) は表１の結果に基づき作成されたものであって、脱燐処理終了後のスラグ中Li2O濃
度と脱燐速度ＶP との関係を示す図である。図１の(B) は図１の(A) の一部をわかりやす
くするために拡大して示す図である。
【００３２】
実施例１〜４の場合は、炭酸リチウムを脱燐処理開始時に一括添加したヒートであり、
脱燐処理終了後のスラグ中Li2O濃度が増加するに従って、Li2Oの強力な融点降下能および
Li2O自身の高い脱燐能のため、脱燐速度が向上している。
【００３３】
炭酸リチウムを分割投入した実施例５〜７の場合は、Li2O自身の高い脱燐能が効果的に
発現し、脱燐処理開始時に一括投入した実施例１〜４の場合に比べて、同じLi2O濃度でも
脱燐速度が更に向上していることが明らかである。
【００３４】
比較例１の場合は、蛍石も炭酸リチウムも添加していないため、石灰の滓化が悪く、脱
燐速度が低い。比較例２の場合は、蛍石投入の効果により、石灰の滓化性が向上している
ため、比較例１の場合よりも脱燐速度が向上しているが、実施例１〜４の中で最もLi2O濃
度の少ない実施例１の場合（Li2O濃度：0.1 質量％）と比較しても脱燐速度は同程度に過
ぎない。このことは、Li2Oの脱燐反応の促進効果は蛍石の場合よりも遥かに勝っているこ
とを示している。
【００３５】
比較例３、４の場合は、Li2Oを使用しているのにもかかわらず、脱燐速度が低い。これ
は、塩基度を適切に制御していないためである。即ち、比較例３の場合は、塩基度が低い
ためにスラグそのものの脱燐能が低く、Li2Oの0.1 〜5.0 質量％の添加では満足な脱燐速
度が得られず、反対に比較例４の場合は、塩基度が高すぎるため、Li2Oの0.1 〜5.0 質量
％の添加ではCaO を満足に滓化させることができず、高い脱燐速度が得られなかったもの
である。これらのことは、Li2O添加により蛍石無しでも高い脱燐速度を得ることができる
が、その際には塩基度を適切な値に制御する必要があることを示している。
【００３６】
【表１】
2008214714.tif 000003
【００３７】
【表２】
2008214714.tif 000004
【産業上の利用可能性】
【００３８】
本発明に係る溶銑の脱燐処理方法によれば、耐火物容器内の溶銑を脱燐処理するに際し
て、蛍石やソーダ灰を使用することなく、これらを使用した場合と同程度もしくはそれ以
上に脱燐を促進し得るようになる。この脱燐処理後のスラグはフッ素やNa2Oを含んでおら
ず、これらフッ素やNa2O，K2O に起因してスラグ再利用時の用途が限定されるということ
がない。従って、本発明に係る溶銑の脱燐処理方法は、脱燐処理後のスラグを再利用する
場合の溶銑の脱燐処理方法として好適に用いることができて有用である。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】実施例および比較例に係るスラグ中Li2O濃度と脱燐速度ＶP との関係を示す図であって、図１の(A) は実施例および比較例の全てに係るスラグ中Li2O濃度と脱燐速度ＶP との関係を示す図であり、図１の(B) は図１の(A) の一部をわかりやすくするために拡大して示す図である。
【図１】
2008214714.tif 000005