(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
脱硫スラグを処理するための方法であって、銑鉄脱硫からの前記脱硫スラグが、前記脱硫スラグが少なくとも１，４００℃の温度で融解されるユニットに運ばれ、処理が前記ユニットにおいて行われ、この場合、生じたＳＯ２が焙焼ガスから回収され、さらなる利用のために供給され、
前記スラグは前記融解のために少なくとも一つのバーナーによって加熱され、前記スラグの前記融解における前記バーナーのλ値が１．３〜１．６に設定され、かつ、前記スラグ内に結合する硫黄がＳＯ２の形態で取り除かれる実際の焙焼における前記バーナーのλ値が２．０超に設定され、
回転式転炉（ＴＢＲＣ（上吹き回転式転炉））が前記ユニットとして使用されることを特徴とする、脱硫スラグを処理するための方法。
【請求項２】
前記焙焼ガスからの前記ＳＯ２に加えて、処理されたスラグもまた出湯され、銑鉄製造に戻されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記処理されたスラグが、０．１質量％未満の硫黄含有量を伴って銑鉄製造に運ばれることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記スラグが、１，４００℃を超える温度で処理されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
回転式転炉における反応酸素が、別個のランスによって供給されることを特徴とする、請求項１〜４の何れか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記取り出されたＳＯ２およびＣＯを含有する焙焼ガスが、冷却およびダスト除去を伴う後燃焼に供されることを特徴とする、請求項１〜５の何れか一項に記載の方法。
【請求項７】
ＳＯ２含有焙焼ガスが硫酸プラントに供給されることを特徴とする、請求項１〜６の何れか一項に記載の方法。
【請求項８】
生石灰が前記ユニットにおいて前記脱硫スラグに加えられることを特徴とする、請求項１〜７の何れか一項に記載の方法。
【請求項９】
２０％までの生石灰が加えられることを特徴とする、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記スラグの前記融解の期間中および前記焙焼の期間中の排ガスにおける前記排ガス成分のＣＯおよびＳＯ２の比率に基づいて、前記融解の期間中にＣＯ濃度が低下するとき、および、ＳＯ２濃度が増大するときには、プロセスのλ値、および／または、融解から焙焼への切替点は、前記λ値が２超の値にまで増大させられて設定されることを特徴とする、請求項１〜９の何れか一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、脱硫スラグを請求項１の前提部に従って処理するための方法に関連する。
【背景技術】
【０００２】
高炉で得られる種類の銑鉄は通常、０．０３％〜０．２％の硫黄を含有する。この硫黄含有量は望ましくなく、さらなる加工の前に、この銑鉄から製造されることになる鋼の意図される使用に応じて種々の脱硫方法により大幅に低下させられる。この銑鉄脱硫は、多量の硫黄含有スラグが蓄積することを生じさせ、しかし、このスラグは、スラグ除去（deslagging）プロセス期間中における銑鉄との混合のために相当量の鉄を含有する。銑鉄の日産量が１０，０００トンである大型高炉の銑鉄脱硫から生じる使用済みの鉄含有脱硫スラグの蓄積が、１日あたりおよそ３００トンに達する。これに関連して鉄をこのスラグから回収することは労働集約的であり、かつ、比較的費用がかかる。大量の硫黄含有スラグは容易に投棄することができないので、湿式の化学的処理方法が、例えば、特許文献１から知られている。これに関連して、そのような方法が非常に費用がかかることは不都合である。
【０００３】
特許文献２には、鉄溶融物を脱硫するためのプロセスであって、傾斜可能な低シャフト炉あるいはそれに対応して適合化された電気炉または取鍋炉において、脱硫スラグおよび不純物（これらは、使用される原料に依存する）が、スラグに沈められる電極を使用してスラグの抵抗加熱により１４００℃〜１８００℃の間の温度にされ、硫黄を含有する溶融鉄がこの溶融スラグにより脱硫され、そして、回分式または連続式のどちらかで、脱硫用スラグの下流側から流し出されるプロセスが開示されており、ただし、このプロセスでは、溶融鉄対スラグの比率が１０：１の値を超えてはならならず、また、脱硫用スラグが連続的および／または回分式で再生される。この場合、脱硫スラグからの硫黄［の除去］が、空気、酸素、水または蒸気、酸化鉄、鉄鉱石またはマンガン鉱石によって生じなければならない。
【０００４】
特許文献３には、脱硫用スラグを再生するための方法であって、溶融銑鉄と、溶融した脱硫用スラグとが処理容器において接触させられ、溶融銑鉄が脱硫され、脱硫された溶融溶鉄のほとんどが処理容器から流し出される方法が開示されている。この場合、処理容器における脱硫用スラグのすべてが溶融したままであり、溶融した脱硫用スラグがガス状酸化剤との処理により再生され、そして、生じたＳＯ２が脱硫用スラグから除かれ、また、ベルによって、ＳＯ２含有の排ガスが、環境に対する被害を回避しながら、安価に除去され得る。
【０００５】
脱硫用スラグの調製において、３つの画分が製造される：すなわち、粗いスラグ、サイズが１０ｍｍ〜２５０ｍｍであるいわゆる脆い鉄、および、サイズが０〜１０ｍｍである微細な鉄が製造される。粗い鉄は電気鋼プラントに売却され、脆い鉄は高炉に戻され、微細な鉄の一部が鉄鉱石焼結プラントに運ばれる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】ドイツ国特許出願公開第３８３７２４９号（Ａ１）
【特許文献２】欧州特許第０６２７０１２号（Ｂ１）
【特許文献３】オーストリア国特許第４０６６８９号（Ｂ）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、製鉄所におけるこの従来法では、硫黄の大部分がプロセスに戻され、このことは実際には避けなければならない。具体的には、スラグの再使用では、きわめて著しい量の硫黄が銑鉄製造に戻されることが引き起こされる。これに関連しての欠点が、プロセスのサイクル全体において、硫黄を選択的に排出するためのシンク部（sink）が全くないことである。
【０００８】
まとめると、欧州全域では、例えば、IRC Reference Report Best Available Techniques (BAT) Reference Document for Iron and Steel Production（２０１２年３月発行）において説明されるように、脱硫スラグの部分的な量が焼結プラントで利用されるか、あるいは、例えば、埋め立て目的または防音バリアのために使用され、しかし、大きな割合が依然として投棄されている。
【０００９】
本発明の目的は、脱硫スラグを処理するための方法であって、投棄問題を回避し、脱硫を全体として経済的である方式で行い、かつ、硫黄の循環を銑鉄製造において何ら生じさせない方法を創出することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的が、請求項１の特徴を有する方法によって達成される。好都合な改変が従属請求項において開示される。
【００１１】
本発明によれば、銑鉄プロセスにおけるスラグをその大きい鉄含有量のために再使用することは、それにもかかわらず結局は、硫黄をできる限り多くスラグから除くことができるならば、経済的に、また、プロセス工学の観点から道理にかなうことが判明している。この目的を達成するために、スラグに対する硫黄の強力な結合が、主に硫化カルシウムとして破壊されなければならない。本発明によれば、このことは比較的狭い処理域で成功するだけである。これは、この処理域の範囲内でのみ、非常に強固にスラグ内に結合している硫黄がガス状形態で再び、ほぼ完全に放出され得るからである。知られている焙焼プロセスは、本発明による方法において要求される高い処理温度のためにこの場合には適していない。
【００１２】
これに関連して、一方では、スラグを、その相当な鉄含有量を使用するために高炉プロセスにおいて意味のあるように再使用することができ、かつ、他方では、硫黄をスラグから確実に追い出すことができ、その結果、生じた焙焼ガスが、硫酸（これもまた、非常に大きい技術的重要性を有しており、また、そのための対応する需要が存在する）を製造するために使用され得ることは好都合である。
【００１３】
本発明が図面との併用で例として説明されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】プロセスシーケンスを示す図である。
【図２】ＣＯおよびＳＯ２の放出の関係を示す図である。
【図３】スラグの融点に対する生石灰混合の影響を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明によれば、脱硫スラグが、１，４００℃を超える温度に加熱される。それよりも低い脱硫温度では、材料の取り扱いが集塊化のために著しくより困難になる。本発明によれば、プロセスが、具体的にはいわゆる回転式転炉（ＴＢＲＣ、上吹き回転式転炉）または短い回転炉において、十分な乱流を可能にし、したがって、徹底的な混合を可能にするユニットにおいて行われる。この場合、微酸化性の雰囲気が使用され、硫黄がＳＯ２焙焼ガスの形態で放出される。回転式転炉のバーナーを焙焼プロセスの酸素要求とは無関係に操作することが可能であるために、反応酸素を別個のランスによって供給することができる。
【００１６】
スラグは、ＳＯ２焙焼ガスがもはや放出されなくなるまで処理される；これにより、回転式転炉は良好な均質化を保証する。スラグを融解しているときのバーナーのλ値が１．３〜１．６に設定され、好ましくは１．４〜１．５に設定される。過剰な酸素が、スラグの銑鉄部分に含有される炭素をＣＯおよびＣＯ２に迅速に転換するために必要である。そうでない場合、銑鉄は、炭素の存在のために低融点（鉄／炭素図によれば、およそ１，２００℃の融点）であるので、鉄のレギュラスとして迅速に析出し、別個の相を構成する。実際の焙焼（スラグ内に結合した硫黄がＳＯ２として放出される）のためには、バーナーのλ値は好ましくは、十分な量の過剰の酸素を保証するために２．０超であるように設定される。
【００１７】
プロセスの最適なλ値は、排ガス成分であるＣＯおよびＳＯ２、ならびに、排ガスにおけるそれらの割合に基づいて設定することができる。加えて、切替点をＣＯ濃度の低下およびＳＯ２濃度における増大によって決定することができ、それに対応して、λ値もまた切り替えることができる。
【００１８】
標準的な排ガス測定を、プロセスを調節するために都合よく使用することができ、また、排ガス分析を、調節を最適化するために使用することができる。
【００１９】
これに関連して、本発明に従って使用される上記ユニットは、必要なときには、溶融スラグの徹底的な混合が、乱流がより強力な回転運動により増大させられるという点で改善され得る最適かつ簡便な装入を可能にする。
【００２０】
好ましい実施形態において、スラグは、ガスの放出を促進させるために、低温状態ではなく、可能な限り高い余熱を伴って上記ユニットに供給される。
【００２１】
比較的少量の装入物を処理することもまた、特にＴＢＲＣを使用するときには可能である；過剰な空気と熱供給との両方を酸素／天然ガスバーナーによって最適に調節することができる。
【００２２】
スラグを溶融したままにしておくために、また、溶融出湯を保証するために、２０％までの生石灰を上記ユニットに加えることができ、または、より正確に述べれば、上記ユニットにおいてスラグに加えることができる。要求される混合を図３から理解することができる；これはスラグの組成に依存する。ＣＯ含有の排ガスは後燃焼を受ける；その後、排ガスは、高レベルのＳＯ２を含有するので、硫酸製造のための公知の方式で転換される。
【００２３】
本発明による例示的な実施形態において、脱硫スラグは、対応する輸送デバイス１を介して、脱硫スラグが高温状態で貯蔵されるスラグピット２に移動する。対応するクレーンシステム（示されず）によって、スラグはまた常に、高温の格子を介してエプロンコンベヤー３によって仕分けられる。高温の格子４から、スラグは計量ホッパー５の中に移動し、その後、計量ホッパー５から、回転式転炉６の中に移動する。別の計量ホッパー７（これは生石灰を含有する）によって、回転式転炉には、生石灰が対応して装入され得る。回転式転炉において、スラグが、ＳＯ２焙焼ガスの放出が完了する時間に依存して１，４００℃を超えて、具体的には１，４５０℃で０．５時間〜２時間、生石灰により処理される。スラグを融解する際のバーナーのλ値が好ましくは１．４〜１．５に設定される。過剰な酸素が、スラグの銑鉄部分に含有される炭素をＣＯおよびＣＯ２に迅速に転換するために必要である。そうでない場合、銑鉄は、炭素の存在のために低融点（鉄／炭素図によれば、およそ１，２００℃の融点）であるので、鉄のレギュラスとして迅速に析出し、別個の相を構成する。実際の焙焼（スラグ内に結合した硫黄がＳＯ２として放出される）のためには、バーナーのλ値は好ましくは、十分な量の過剰の酸素を保証するために２．０超であるように設定される。その後、出湯が行われ、その場合、出湯されたスラグがスラグ鍋８によって別のスラグピット９に運ばれ、そして、スラグピット９から、スラグが、サイズが１０ｍｍ超である画分（脆い鉄）と、サイズが１０ｍｍ未満である画分（微細な鉄）とに分割されるスラグ調製区域１０に移動する。この場合、脆い鉄は高炉におけるさらなる処理のために使用され、一方、微細な鉄は焼結プラントに運ばれる。
【００２４】
焙焼ガスが回転式転炉から後燃焼ユニット１１に運ばれ、後燃焼をこの後燃焼ユニットにおいて受け、その後、好ましくは、およそ４００℃〜５００℃に冷却され、ダスト除去を受け、その後、硫酸プラント１２に運ばれる。
【００２５】
本発明による方法では、脱硫スラグが脱硫され、そして、この硫黄が、硫酸の形態で使用される利用法に移されることは好都合である。したがって、硫黄を銑鉄製造から除くことが可能である。
【００２６】
本発明に従って処理されたスラグは、保証された硫黄含有量がスラグの重量に対して０．１質量％未満であり、ほとんどの場合には０．０１質量％未満でさえあり、したがって、銑鉄製造に戻されるとき、無視できるほどである硫黄負荷を与える。
【００２７】
加えて、本方法は根本的には、脱硫に加えて、鉄が内部で完全に利用され、銑鉄製造にそのまま供給され得るので、一貫した製鉄のために好都合である。
【００２８】
加えて、非常に費用がかかる投棄および仮貯蔵を回避することが可能であり、その１つの局面が、銑鉄製造への硫黄投入量の著しい低下である。内部循環における硫黄シンクが硫酸の製造により達成される。この場合に製造される硫酸は有益な副産物である。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
本発明は、脱硫スラグを請求項１の前提部に従って処理するための方法に利用できる。
【図１】
0006363196.tif 000002
【図２】
0006363196.tif 000003
【図３】
0006363196.tif 000004