(57)【要約】【課題】  安価に製造可能で且つ高効率の脱硫処理を可能とする、溶鉄との濡れ性を向上させたＣａＯ系脱硫剤を提供する。【解決手段】  上記課題を解決するためのＣａＯ系脱硫剤は、主成分がＣａＯ粒子であるＣａＯ系脱硫剤において、平均粒径が５μｍ以下である、主成分を炭素とする炭素質粒子を、前記ＣａＯ粒子と混合させたものである。また、前記炭素質粒子の平均粒径を１μｍ以下とする、前記ＣａＯ粒子の平均粒径を１０μｍ以上とする、前記炭素質粒子の配合率を１質量％以上とすることで、脱硫効率を一層向上させることが可能となる。【選択図】            図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
主成分がＣａＯ粒子であるＣａＯ系脱硫剤において、平均粒径が５μｍ以下である、主成分を炭素とする炭素質粒子を、前記ＣａＯ粒子と混合させたものであることを特徴とするＣａＯ系脱硫剤。
【請求項２】
前記炭素質粒子の平均粒径は１μｍ以下であることを特徴とする、請求項１に記載のＣａＯ系脱硫剤。
【請求項３】
前記ＣａＯ粒子の平均粒径は１０μｍ以上であることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載のＣａＯ系脱硫剤。
【請求項４】
前記ＣａＯ系脱硫剤における前記炭素質粒子の配合率は１質量％以上であることを特徴とする、請求項１ないし請求項３の何れか１つに記載のＣａＯ系脱硫剤。
【請求項５】
前記ＣａＯ系脱硫剤は、ＣａＯと反応して低融点化合物を形成する物質を含有することを特徴とする、請求項１ないし請求項４の何れか１つに記載のＣａＯ系脱硫剤。
【請求項６】
前記ＣａＯ系脱硫剤は、フッ素を含有しないことを特徴とする、請求項１ないし請求項５の何れか１つに記載のＣａＯ系脱硫剤。
【請求項７】
前記ＣａＯ系脱硫剤は、脱酸のための金属物質を含有することを特徴とする、請求項１ないし請求項６の何れか１つに記載のＣａＯ系脱硫剤。
【請求項８】
処理容器内に収容された溶鉄に、請求項１ないし請求項７の何れか１つに記載された脱硫剤を添加して脱硫処理することを特徴とする、溶鉄の脱硫処理方法。
【請求項９】
前記脱硫剤を、溶鉄の浴面上方から上置き添加することを特徴とする、請求項８に記載の溶鉄の脱硫処理方法。
【請求項１０】
前記脱硫剤を、上吹きランスを介して搬送用ガスとともに溶鉄浴面に吹き付けて添加することを特徴とする、請求項８に記載の溶鉄の脱硫処理方法。
【請求項１１】
前記脱硫剤を、浸漬ランスを介して搬送ガスとともに溶鉄浴中に吹き込んで添加することを特徴とする、請求項８に記載の溶鉄の脱硫処理方法。
【請求項１２】
前記処理容器に収容された溶鉄を、攪拌羽根によって攪拌しながら脱硫処理することを特徴とする、請求項８ないし請求項１１の何れか１つに記載の溶鉄の脱硫処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶鉄の脱硫処理に使用するＣａＯ系脱硫剤及びそれを用いた溶鉄の脱硫処理方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、鋼の高純度化に対する要求が従来にも増して強くなり、これに伴って鋼中の不純物を除去する技術開発が盛んに行われている。今日の鋼の精錬プロセスにおいては、転炉での脱炭精錬工程に先立って溶銑に含有される燐及び硫黄を除去する工程、即ち溶銑予備処理工程が一般的に行われている。また、溶銑段階での脱燐処理及び脱硫処理のみでは所望する成分濃度まで安定して低下できない場合には、転炉をはじめとする製鋼炉より出湯した溶鋼においても、脱燐処理や脱硫処理が行われている。製鋼炉から出湯された溶鋼における脱燐処理及び脱硫処理を、それぞれ溶鋼脱燐、溶鋼脱硫と称している。尚、本発明では溶銑及び溶鋼をまとめて溶鉄と称している。
【０００３】
このうち、溶銑及び溶鋼における脱硫処理、つまり溶鉄の脱硫処理には、脱硫剤として石灰（以下、「ＣａＯ」と記す）粉を主成分とする脱硫剤、カルシウムカーバイド（ＣａＣ2 ）粉、カルシウムアルミネート（ｍＣａＯ・ｎＡｌ2 Ｏ3）、金属Ｍｇなどが使用されているが、安価であることから、近年ではＣａＯ粉を主成分とする脱硫剤が広く用いられている。このＣａＯ系脱硫剤による脱硫反応は、「ＣａＯ＋［Ｓ］→（ＣａＳ）＋［Ｏ］」に示される反応式に基づいて進行する。ここで、［Ｓ］は溶鉄中の硫黄、（ＣａＳ）はスラグ中のＣａＳ、［Ｏ］は溶鉄中の酸素を表している。
【０００４】
上記脱硫反応式を進める方策として、溶鉄中の酸素ポテンシャルを低下すること、及び脱硫剤の滓化を促進させることなどが挙げられており、このため、ＣａＯ系の脱硫剤には、滓化を促進する目的でフッ化カルシウム（ＣａＦ2 ）などの滓化促進剤が少量添加されている。しかし、近年、フッ素の環境への影響が問題視されており、フッ素を使用しないＣａＯ系脱硫剤の開発が望まれている。
【０００５】
一方、溶鉄の脱硫反応速度を高めるには、脱硫剤の種類に拘らず、溶鉄／脱硫剤間の反応界面積を増加させることが効果的であり、従って、脱硫剤の粒径は細かいほど望ましい。但し、ＣａＯ系脱硫剤の主成分であるＣａＯ粉末は、溶鉄とは濡れ難い性質を有するため、細粒化しても溶鉄に添加されたＣａＯ粉末は互いに凝集してしまい、溶鉄／脱硫剤間の反応界面積の増加に寄与せず、凝集内部のＣａＯは未反応のままであるために反応効率が向上しないといった問題が生じる。
【０００６】
これらのことから、ＣａＯ系脱硫剤を用いて溶鉄を効率的に脱硫処理するためには、添加したＣａＯ粉体の凝集を抑制してＣａＯ系脱硫剤を細かいままの状態で溶鉄中へ侵入させ、溶鉄浴内での分散を促進させて、反応界面積を増加させることが有効であると考えられる。
【０００７】
これを実現させる技術として、特許文献１には、ＣａＯ系脱硫剤において、ＣａＯ粒子の表面の全部または一部に、ＳｉＣ粒子または黒鉛粒子を付着させ、溶鉄と脱硫剤との濡れ性を向上させ、ＣａＯ粉体の凝集を抑制して脱硫反応を促進させる技術が提案されている。そして、特許文献１では、好適なサイズのＣａＯ粒子は、平均粒径が１００〜１５０μｍのものであり、また、好適なサイズのＳｉＣ粒子または黒鉛粒子は、平均粒径が５〜１０μｍのものであることを提案している。
【特許文献１】特開２００４−１２４１２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１は、経済的な理由から、つまり製造コストを抑えるために、ＳｉＣ粒子及び黒鉛粒子の好ましい平均粒径として５〜１０μｍを挙げており、この平均粒径のＳｉＣ粒子及び黒鉛粒子は、表面に付着層を形成するための粒子としては粒径が大き過ぎ、ＣａＯ粒子の表面に付着し難いという問題がある。そのために、特許文献１では、樹脂系の有機溶剤を粘結剤として使用しており、粘結剤を用いて強制的に付着させることから、１２質量％程度のＳｉＣ粒子または黒鉛粒子が必要になり（段落［0021］参照）、その結果、多量のＳｉＣ粒子または黒鉛粒子が必要である、粘結剤が必要である、粘結剤を添加する必要上から脱硫剤の製造工程が煩雑になるなど、脱硫剤の製造コストが高くなるという問題がある。
【０００９】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、簡便に製造可能で且つ高効率の脱硫処理を可能とする、溶鉄との濡れ性を向上させたＣａＯ系脱硫剤を提供するとともに、その脱硫剤を用いた溶鉄の脱硫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】
上記課題を解決するための第１の発明に係るＣａＯ系脱硫剤は、主成分がＣａＯ粒子であるＣａＯ系脱硫剤において、平均粒径が５μｍ以下である、主成分を炭素とする炭素質粒子を、前記ＣａＯ粒子と混合させたものであることを特徴とするものである。
【００１１】
第２の発明に係るＣａＯ系脱硫剤は、第１の発明において、前記炭素質粒子の平均粒径は１μｍ以下であることを特徴とするものである。
【００１２】
第３の発明に係るＣａＯ系脱硫剤は、第１または第２の発明において、前記ＣａＯ粒子の平均粒径は１０μｍ以上であることを特徴とするものである。
【００１３】
第４の発明に係るＣａＯ系脱硫剤は、第１ないし第３の発明の何れかにおいて、前記ＣａＯ系脱硫剤における前記炭素質粒子の配合率は１質量％以上であることを特徴とするものである。
【００１４】
第５の発明に係るＣａＯ系脱硫剤は、第１ないし第４の発明の何れかにおいて、前記ＣａＯ系脱硫剤は、ＣａＯと反応して低融点化合物を形成する物質を含有することを特徴とするものである。
【００１５】
第６の発明に係るＣａＯ系脱硫剤は、第１ないし第５の発明の何れかにおいて、前記ＣａＯ系脱硫剤は、フッ素を含有しないことを特徴とするものである。
【００１６】
第７の発明に係るＣａＯ系脱硫剤は、第１ないし第６の発明の何れかにおいて、前記ＣａＯ系脱硫剤は、脱酸のための金属物質を含有することを特徴とするものである。
【００１７】
第８の発明に係る溶鉄の脱硫処理方法は、処理容器内に収容された溶鉄に、第１ないし第７の発明の何れか１つに記載された脱硫剤を添加して脱硫処理することを特徴とするものである。
【００１８】
第９の発明に係る溶鉄の脱硫処理方法は、第８の発明において、前記脱硫剤を、溶鉄の浴面上方から上置き添加することを特徴とするものである。
【００１９】
第１０の発明に係る溶鉄の脱硫処理方法は、第８の発明において、前記脱硫剤を、上吹きランスを介して搬送用ガスとともに溶鉄浴面に吹き付けて添加することを特徴とするものである。
【００２０】
第１１の発明に係る溶鉄の脱硫処理方法は、第８の発明において、前記脱硫剤を、浸漬ランスを介して搬送ガスとともに溶鉄浴中に吹き込んで添加することを特徴とするものである。
【００２１】
第１２の発明に係る溶鉄の脱硫処理方法は、第８ないし第１１の発明の何れかにおいて、前記処理容器に収容された溶鉄を、攪拌羽根によって攪拌しながら脱硫処理することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、付着させる炭素質粒子の平均粒径が５μｍ以下、好ましくは１μｍ以下であるので、粘結剤などを使用しなくてもＣａＯ粒子と混合するだけでＣａＯ粒子の表面に炭素質粒子を付着させることができる。また、粘結剤を使用していないので、粘結剤を使用した場合と比較して薄い付着層がＣａＯ粒子の表面に均一に形成され、そのために、少ない炭素質粒子の使用量で付着層を形成でき、また、粘結剤などを使用することなく混合するだけで製造可能であり、製造方法が簡単であることから、製造コストを抑えることができる。そして、ＣａＯ粒子表面に付着した炭素質粒子により、ＣａＯ系脱硫剤と溶鉄との濡れ性が向上し、添加したＣａＯ粒子の凝集が抑制されてＣａＯ粒子を細かいままの状態で溶鉄中に侵入且つ分散させることができるので、脱硫反応界面積が増加して効率的に脱硫処理することができる。また、脱硫効率が高いので、滓化促進剤であるフッ素源を添加する必要がない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明を具体的に説明する。
【００２４】
ＣａＯ系脱硫剤を用いて溶鉄を脱硫処理する場合、前述したように、ＣａＯ系脱硫剤の主成分であるＣａＯ粒子と溶鉄とは濡れ難く、溶鉄に添加されたＣａＯ粉体は互いに凝集してしまう。つまり、ＣａＯ系脱硫剤による溶鉄の脱硫反応を促進させるためには、溶鉄とＣａＯ粉体との濡れ性を向上させ、添加するＣａＯ粉体の凝集を抑制し、ＣａＯ粉体を細かい状態で溶鉄中に侵入させ、分散を促進して反応界面積を増加させることが有効である。溶鉄とＣａＯ粒子との接触角は１３０〜１３７°という報告があり、この接触角を低減させることが必要である。
【００２５】
そこで、本発明者等は、溶鉄とＣａＯとの濡れ性を向上させる物質として溶鉄との接触角が約５５°であり、ＣａＯに比べてはるかに接触角の低い炭素に着目し、この炭素を用いて比較的簡単な方法で濡れ性を向上させることについて、種々調査・検討を行った。
【００２６】
先ず、ＣａＯ系脱硫剤の主成分である、平均粒径がおよそ４０μｍのＣａＯ粉体に種々のサイズの炭素質粒子を添加し、ＣａＯ粉体と炭素質粒子とを攪拌・混合した。ＣａＯ粉体と炭素質粒子とを攪拌・混合した後、サンプルを採取して顕微鏡を用いてＣａＯ粒子及び炭素質粒子の分布状況を観察・調査した。ここで、炭素質粒子とは、主成分が炭素である粒子であり、カーボンブラック粒子、コークス粒子、石炭粒子、木炭粒子、黒鉛粒子などである。
【００２７】
その結果、平均粒径が５μｍ以下の炭素質粒子を添加した場合に、ＣａＯ粒子の表面近傍に炭素質粒子が数多く存在していることが観察された。特に、平均粒径が１μｍ以下の炭素質粒子を添加した場合に、その傾向が顕著であることが観察された。これに対して、平均粒径が５μｍを超える炭素質粒子を添加した場合には、ＣａＯ粒子と炭素質粒子とは独立して存在していることが観察された。即ち、ＣａＯ系脱硫剤の主成分であるＣａＯ粉体に平均粒径が５μｍ以下の炭素質粒子を添加し、混合することで、溶鉄とＣａＯ系脱硫剤との濡れ性が向上し、脱硫反応が促進する可能性を見出した。
【００２８】
そこで、溶銑を用いた小型規模の脱硫実験を行い、溶銑の脱硫挙動について調査した。図１に、攪拌羽根（「インペラー」ともいう）を備えた機械攪拌式脱硫装置を模擬した実験装置の概略図を示す。実験装置７は高周波加熱コイル１０を備えており、坩堝容器９に保持された溶銑３に攪拌羽根４を浸漬させ、電動機８により攪拌羽根４を回転させ、溶銑３の撹拌を行いながら、溶銑３の浴面上に脱硫剤を一括上置き添加して脱硫処理した。脱硫剤としては、（１）：ＣａＯ粉体に平均粒径が５μｍ以下の炭素質粒子を添加したもの、（２）：ＣａＯ粉体に平均粒径が１０μｍ以上の炭素質粒子を添加したもの、及び、（３）：ＣａＯ粉単体のみの合計３種類の脱硫剤を使用した。ＣａＯ粉体の平均粒径は４０μｍとし、炭素質物質としてはカーボンブラックを用い、カーボンブラックの配合率は４質量％とした。また、脱硫剤の添加量は溶銑トン当たり５ｋｇ（以下「ｋｇ／ｔ」と記す）とした。脱硫処理中、所定時間毎に溶銑のサンプリングを行い、脱硫挙動を調査した。
【００２９】
図２に、実験装置における脱硫処理での溶銑中の硫黄濃度の推移を脱硫剤の種類別に比較して示す。図２に示すように、ＣａＯ粉体と平均粒径が５μｍ以下の炭素質粒子とを混合した脱硫剤を使用することで、脱硫反応は格段に効率化されることが分かった。
【００３０】
この結果から、ＣａＯ粉体に平均粒径が５μｍ以下の炭素質粒子を混合した場合、ＣａＯ粒子は、その表面近傍に炭素質粒子が存在した状態で溶鉄中に侵入することが確認できた。このとき、炭素質粒子と溶鉄との濡れ性は良好であるので、ＣａＯ系脱硫剤は凝集せず、微細な状態で溶鉄中に侵入する。つまり、ＣａＯ系脱硫剤の使用原単位が同じであっても、脱硫剤が凝集せずに微細な状態で溶鉄中に侵入するので、反応界面積が増加して脱硫反応が促進される。
【００３１】
以上の結果から、ＣａＯ系脱硫剤に混合する炭素質粒子の平均粒径は５μｍ以下とする必要のあることが分かった。更に試験を実施した結果、炭素質粒子の平均粒径を１μｍ以下とすることで、脱硫反応は更に促進されることが確認できた。この場合、ＣａＯ粒子の表面近傍に炭素質粒子を安定して存在させる観点から、ＣａＯ系脱硫剤の主成分であるＣａＯ粒子の平均粒径は炭素質粒子の平均粒径よりも大きくしなければならず、また、ＣａＯ粒子の平均粒径と炭素質粒子の平均粒径との差は大きいほど好ましい。具体的には、ＣａＯ粒子の平均粒径は１０μｍ以上であることが好ましい。これは、ＣａＯ粒子と炭素質粒子との粒径差が小さくなり過ぎると、ＣａＯ粒子の表面に炭素質粒子が接することはなく、それぞれが独立して存在するからである。但し、ＣａＯ粒子を大きくし過ぎると、反応界面積は小さくなるので、ＣａＯ粒子の平均粒径は３００μｍ以下であることが望ましい。
【００３２】
また、炭素質粒子の配合率を変化させて試験を行ったところ、図３に示すように、ＣａＯ系脱硫剤における配合率が１質量％以上のときに脱硫反応促進効果が得られた。これは、１質量％未満の配合率ではＣａＯ系脱硫剤が溶鉄に巻き込まれる前に配合した炭素質粒子が大気中の酸素と反応し、結果的に炭素質粒子による濡れ性の改善効果が減少してしまうからである。炭素質粒子の配合率の上限は特に規定する必要はないが、余り多すぎると、ＣａＯ粒子と溶鉄とが接触しなくなるので、配合率は５質量％以下とすることが望ましい。
【００３３】
また、本発明に係るＣａＯ系脱硫剤においては、主成分であるＣａＯと反応して低融点化合物を形成する物質を滓化促進剤として配合しても構わない。具体的には、Ａｌ2 Ｏ3 やＳｉＯ2 を主成分とする物質を適量添加しても構わない。蛍石をはじめとするフッ素源（ハロゲン化物）も滓化促進剤として有効であるが、フッ素の環境への影響が問題視されており、また、本発明に係るＣａＯ系脱硫剤では反応界面積が増大して脱硫反応が十分に促進されるので、フッ素源は添加しないことが好ましい。
【００３４】
また更に、本発明に係るＣａＯ系脱硫剤においては、脱酸のための金属物質を配合しても構わない。脱酸のための金属物質を添加すると、溶鉄の酸素ポテンシャルが低減し、脱硫反応が促進されるからである。脱酸のための金属物質としては、Ａｌ、Ｓｉ、Ｍｇなどの鉄よりも酸素との親和力の強い元素を金属状態で含有している物質や合金などを用いればよい。
【００３５】
本発明に係るＣａＯ系脱硫剤はＣａＯ粉体と炭素質粒子とを所定量配合し、粘結剤などを添加することなくこれらを機械的に混合するだけで製造できるので、比較的低コストで製造可能である。尚、使用する炭素質粒子としては、カーボンブラック、コークス、石炭、木炭、黒鉛などの粒子であり、これらの材料は工業的に製造された製品だけではなく、これら製品の製造工程で発生する副生品やダスト、及び廃棄物も使用することができる。但し、使用する際には前述の通り、平均粒径を５μｍ以下好ましくは１μｍ以下にしなければならない。
【００３６】
本発明に係るＣａＯ系脱硫剤は、溶銑鍋などに収容された溶銑或いは取鍋などに収容された溶鋼に、脱硫処理を施すプロセスに適用することができる。つまり、溶銑にもまた溶鋼にも適用することができる。その際に、ＣａＯ系脱硫剤の添加方法としては、攪拌羽根により攪拌されている溶鉄の浴面に上置き添加する方法、上吹きランスを介して搬送用ガスとともに攪拌羽根などにより攪拌されている溶鉄の浴面に向けて吹き付けて添加する方法、溶鉄中に浸漬させた浸漬ランスを介して搬送用ガスとともに溶銑中に吹き込んで添加する方法などを採用することができる。特に、溶銑の脱硫処理に適用する際には、攪拌力が強く、高い脱硫効率が得られることから、溶銑中に浸漬させた攪拌羽根により攪拌する機械攪拌式脱硫装置を用いた脱硫処理に適用することが好ましい。尚、脱硫反応は還元反応であるので、使用する搬送用ガスとしては、窒素ガスやＡｒガスなどの不活性ガス、または、プロパンガスなどの還元性ガスなどを用いることが好ましい。
【００３７】
本発明によれば、ＣａＯ粒子表面に付着した炭素質粒子により、ＣａＯ系脱硫剤と溶鉄との濡れ性が向上し、添加したＣａＯ粒子の凝集が抑制されてＣａＯ粒子を細かいままの状態で溶鉄中に侵入且つ分散させることができるので、脱硫反応界面積が増加して効率的に脱硫処理することができる。そして、付着させる炭素質粒子の平均粒径が５μｍ以下、好ましくは１μｍ以下であるので、粘結剤などを使用しなくてもＣａＯ粒子と混合するだけでＣａＯ粒子の表面に付着させることができ、製造方法が簡単であり製造コストを抑えることができる。
【実施例１】
【００３８】
図４に示す機械攪拌式脱硫装置において、炭素質粒子のサイズ、炭素質粒子の配合率、ＣａＯ粒子のサイズを変化させて作製したＣａＯ系脱流剤を用いた溶銑の脱硫処理試験を実施した。図４において、１は台車、２は溶銑鍋、３は溶銑、４は攪拌羽根、５は投入シュート、６はＣａＯ系脱硫剤であり、台車１に積載された溶銑鍋２に収容された約３００トンの溶銑３に攪拌羽根４を浸漬させ、軸４ａを回転させて溶銑３を攪拌しながら、ＣａＯ系脱硫剤６を、投入シュート５を介して溶銑浴面に一括上置き添加し、攪拌羽根４による攪拌を所定時間実施し、溶銑３に脱硫処理を施した。炭素質粒子としてはカーボンブラックを使用し、ＣａＯ系脱硫剤６の添加量は５．０ｋｇ／ｔの一定値とした。溶銑成分、攪拌羽根回転数、脱硫処理時間などの処理条件を表１に示す。
【００３９】
【表１】
2008031537.tif 000003
【００４０】
ＣａＯ系脱硫剤６は、滓化促進剤であるＣａＦ2 を３質量％配合したＣａＯ−ＣａＦ2 −炭素質粒子系脱硫剤と、ＣａＯ−炭素質粒子系脱硫剤の２種類のＣａＯ脱硫剤を使用し、それぞれのＣａＯ系脱硫剤において、炭素質粒子の平均粒径、ＣａＯ粒子の平均粒径、炭素質粒子の配合率を変化させ、脱硫挙動を調査した。脱硫挙動は、脱硫処理前後に溶銑をサンプリングし、溶銑の硫黄濃度を分析して脱硫率で評価した。ここで、脱硫率は下記の（１）式で定義される値である。
【００４１】
【数１】
2008031537.tif 000004
【００４２】
また、脱硫処理後、溶銑鍋内に形成されたスラグを回収し、スラグの平均粒径を調査した。更に、溶銑鍋内に形成されたスラグの質量計測値から脱硫剤の添加歩留りについても調査した。表２に、操業条件及び操業結果を示す。尚、表２の備考欄には、本発明の範囲内の試験には「本発明例」と表示し、それ以外の試験には「比較例」と表示している。
【００４３】
【表２】
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【００４４】
試験Ｎo.１〜５は、ＣａＯ−ＣａＦ2 −炭素質粒子系脱硫剤において、炭素質粒子の平均粒径を０．１〜２０μｍの範囲で変化させ、炭素質粒子の粒径の影響を調査した操業であり、試験Ｎo.６〜１０は、ＣａＯ−炭素質粒子系脱硫剤において、炭素質粒子の平均粒径を０．１〜２０μｍの範囲で変化させ、炭素質粒子の粒径の影響を調査した操業であり、試験Ｎo.１１〜１４は、ＣａＯ−炭素質粒子系脱硫剤において、炭素質粒子の配合率を１〜１５質量％の範囲に変化させ、炭素質粒子の配合率の影響を調査した操業であり、試験Ｎo.１５〜２０は、ＣａＯ−炭素質粒子系脱硫剤において、炭素質粒子の平均粒径を１．０μｍ及び４．０μｍの２水準とし、更にＣａＯ粒子の平均粒径を７〜６０μｍの範囲で変化させ、炭素質粒子とＣａＯ粒子との粒径比（炭素質粒子平均粒径／ＣａＯ粒子平均粒径）の影響を調査した操業である。
【００４５】
また、図５に、試験Ｎo.１〜１０における脱硫率と炭素質粒子の平均粒径との関係を示し、図６に、試験Ｎo.１１〜１４における脱硫率と炭素質粒子の配合率との関係を示し、図７に、試験Ｎo.１５〜２０における脱硫率と粒径比（炭素質粒子平均粒径／ＣａＯ粒子平均粒径）との関係を示す。尚、図５〜７は表２のデータをグラフ化したものである。
【００４６】
図５及び表２からも明らかなように、炭素質粒子の平均粒径が５μｍ以下になるとＣａＦ2 を含有したＣａＯ系脱硫剤であっても、また、ＣａＦ2を含有しないＣａＯ系脱硫剤であっても、脱硫率が向上することが分かった。また、炭素質粒子の平均粒径が１μｍ以下になると、より一層脱硫率が向上することも分かった。尚、ＣａＦ2を含有したＣａＯ系脱硫剤とＣａＦ2 を含有しないＣａＯ系脱硫剤とで脱硫率の絶対値に差が見られるが、この差は、ＣａＦ2によるＣａＯの滓化促進効果に基づくものである。しかし、平均粒径が１μｍ以下の炭素質粒子を混合したＣａＯ−炭素質粒子系脱硫剤では、平均粒径が５μｍを超える炭素質粒子を混合したＣａＯ−ＣａＦ2−炭素質粒子系脱硫剤と同等の脱硫率になることが分かった。つまり、本発明に係るＣａＯ系脱硫剤においては、ＣａＦ2 を添加しなくても、従来のＣａＦ2を添加したＣａＯ系脱硫剤と同等以上の脱硫率が得られることが分かった。
【００４７】
また、図６及び表２からも明らかなように、炭素質粒子の配合率が１質量％以上であれば、６０％以上の脱硫率が得られることが分かった。但し、炭素質粒子の配合率がおよそ５質量％程度で脱硫率が最大値となることから、５質量％を超える配合は必要ではないことが分かった。
【００４８】
また、図７及び表２からも明らかなように、粒径比（炭素質粒子平均粒径／ＣａＯ粒子平均粒径）が小さくなるほど脱硫率は向上することが分かった。具体的には、粒径比（炭素質粒子平均粒径／ＣａＯ粒子平均粒径）が０．０７以下になると脱硫率が向上することから、炭素質粒子の平均粒径を５μｍ以下とするとともに、ＣａＯ粒子の平均粒径に応じて、粒径比（炭素質粒子平均粒径／ＣａＯ粒子平均粒径）が０．０７以下となるように、炭素質粒子の平均粒径を調整することが好ましい。
【００４９】
また更に、表２からも明らかなように、処理後スラグの平均粒径が小さいＣａＯ系脱硫剤ほど脱硫率は高くなり、また、添加歩留りの高い脱硫剤ほど脱硫率は高くなることが確認できた。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】機械攪拌式脱硫装置を模擬した実験装置の概略図である。
【図２】実験装置での脱硫処理における溶銑中硫黄濃度の推移を脱硫剤の種類別に比較して示す図である。
【図３】炭素質粒子の配合率と脱硫反応速度定数との関係を示す図である。
【図４】実施例において使用した機械攪拌式脱硫装置の概略図である。
【図５】試験Ｎo.１〜１０における脱硫率と炭素質粒子の平均粒径との関係を示す図である。
【図６】試験Ｎo.１１〜１４における脱硫率と炭素質粒子の配合率との関係を示す図である。
【図７】試験Ｎo.１５〜２０における脱硫率と炭素質粒子径／ＣａＯ粒子径との関係を示す図である。
【符号の説明】
【００５１】
１  台車
２  溶銑鍋
３  溶銑
４  攪拌羽根
５  投入シュート
６  ＣａＯ系脱硫剤
７  実験装置
８  電動機
９  坩堝容器
１０  高周波加熱コイル
【図１】
2008031537.tif 000006
【図２】
2008031537.tif 000007
【図３】
2008031537.tif 000008
【図４】
2008031537.tif 000009
【図５】
2008031537.tif 000010
【図６】
2008031537.tif 000011
【図７】
2008031537.tif 000012