(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属精錬炉で生成した還元スラグ中のメタル分を分離した溶融スラグを収容した容器内に発熱剤としてＦｅＯまたは／およびＦｅを、添加剤としてＢ2 Ｏ3 を添加するとともに、酸素を含有するガスを該スラグに吹き込み、処理後のスラグ中のＦｅ2 Ｏ3 濃度を重量％で１％以上３％未満、スラグ中のＢ2 Ｏ3 濃度を重量％で０．１％以上１％以下とすることを特徴とする還元スラグの粉化を防止する方法。
【請求項２】
金属精錬炉で生成した還元スラグ中のメタル分を分離した溶融スラグを収容した容器内に発熱剤としてＦｅＯまたは／およびＦｅを、添加剤としてＰ2 Ｏ5 を添加するとともに、酸素を含有するガスを該スラグに吹き込み、処理後のスラグ中のＦｅ2 Ｏ3 濃度を重量％で１％以上３％未満、スラグ中のＰ2 Ｏ5 濃度を重量％で０．２％以上１．５％以下とすることを特徴とする還元スラグの粉化を防止する方法。
【請求項３】
金属精錬炉で生成した還元スラグ中のメタル分を分離した溶融スラグを収容した容器内に発熱剤としてＦｅＯまたは／およびＦｅを、添加剤としてＡｌ2 Ｏ3 を添加するとともに、酸素を含有するガスを該スラグに吹き込み、処理後のスラグ中のＦｅ2 Ｏ3 濃度を重量％で１％以上３％未満、スラグ中のＡｌ2 Ｏ3 濃度を重量％で２％以上１５％以下とすることを特徴とする還元スラグの粉化を防止する方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はステンレス鋼、炭素鋼、合金鋼、その他の合金を製造する際に発生する還元スラグの粉化を防止する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
転炉、アルゴン−酸素脱炭炉（ＡＯＤ）および電気炉等でステンレス鋼を製造する場合は脱炭工程でクロムが酸化されるので、その後にフェロシリコンを主体とした合金を添加して、酸化クロムを溶鋼中に還元回収する方法が採用されている。炭素鋼、合金鋼等を製造する場合も脱炭工程で鉄、マンガンおよびクロム等の有価金属が酸化しスラグ中に損失するので、フェロシリコンやアルミニウム合金等の合金を添加して、それらの酸化物を溶鋼中に還元回収する方法が採用されている。
【０００３】
上記の有価金属を還元回収した後に生成するスラグを還元スラグと称し、この還元スラグはメタル分を分離後に、埋立に利用されるのが一般的である。しかし、還元スラグは粉化し易く、埋立時に粉塵が発生し環境上の問題があり改善が求められている。
【０００４】
還元スラグの粉化は、スラグ中の２ＣａＯ・ＳｉＯ2 が冷却過程で粉化し易いγ−２ＣａＯ・ＳｉＯ2 に変態することによって起こることが知られている。この対策として、従来よりスラグに酸化硼素、シリカ、アルミナ、五酸化燐等を含む改質剤を添加することにより、γ−２ＣａＯ・ＳｉＯ2 への変態を抑制し、粉化し難いβ−２ＣａＯ・ＳｉＯ2 変態にとどめる方法が既に開示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、この方法は、精錬炉からスラグ鍋へ還元スラグを排出時に改質剤を添加混合する方式であり、スラグ鍋に排出したスラグはその保有熱を大気冷却により放散し、スラグ固化が早く進むため、均一混合が困難であり、改質剤を添加する効果が十分なものでなかった。精錬炉内で改質剤を添加して強撹拌することも考えられるが、その場合はメタル側の温度が低下するという問題が発生し、スラグ中へのメタルロスが多くなり、メタル組成の管理も難しく問題であった。
【０００６】
特開昭５９−２０４１４号公報には、還元スラグを混合するための手段として、不活性ガスによって撹拌する方法が開示されている。しかし、この方法では不活性ガスによる熱放散が加わり、急冷化を促進し目的の攪拌が不十分となり、粉化の防止に十分な効果を挙げることができないという問題があった。
本発明の目的は、還元スラグの粉化を防止する方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
発明者は、改質剤を均一に混合することが重要であると考え、種々検討を重ねた結果、下記の(A) および(D) の知見を得た。
【０００８】
(A) 溶融還元スラグに発熱剤を添加し酸素を吹き込むことにより、スラグは加熱・保温され溶解状態を維持でき、十分良好な流動性が保たれ、スラグの均一混合が促進される。
【０００９】
(B) 発熱剤として酸化第一鉄（以下、ＦｅＯと記載する）または／および金属鉄（以下、Ｆｅと記載する）を、添加剤としてＢ2 Ｏ3 を還元スラグ中に添加し処理後のスラグ中のＢ2 Ｏ3 濃度を重量％で０．１％以上１％以下とすることにより、処理後のスラグ中のＦｅ2 Ｏ3 濃度を重量％で１％以上３％未満の低濃度に抑えて、十分良好なスラグの流動性が保たれ、スラグの均一混合が達成できる。
【００１０】
(C) Ｂ2 Ｏ3 をＰ2 Ｏ5 に替えても、処理後のスラグ中のＰ2 Ｏ5 濃度が重量％で０．２％以上１．５％以下であれば、処理後のスラグ中のＦｅ2 Ｏ3 濃度を重量％で１％以上３％未満の低濃度に抑えて、十分良好なスラグの流動性が保たれ、スラグの均一混合が達成できる。
【００１１】
(D) 同様にＡｌ2 Ｏ3 に替えても、処理後のスラグ中のＡｌ2 Ｏ3 濃度が重量％で２％以上１５％以下であれば、処理後のスラグ中のＦｅ2 Ｏ3 濃度を重量％で１％以上３％未満の低濃度に抑えて、十分良好なスラグの流動性が保たれ、スラグの均一混合が達成できる。
【００１２】
本発明は、以上の知見に基づいてなされたもので、その要旨は下記(1) 〜(3) である。
(1) 金属精錬炉で生成した還元スラグ中のメタル分を分離した溶融スラグを収容した容器内に発熱剤としてＦｅＯまたは／およびＦｅを、添加剤としてＢ2 Ｏ3 を添加するとともに、酸素を含有するガスを該スラグに吹き込み、処理後のスラグ中のＦｅ2 Ｏ3 濃度を重量％で１％以上３％未満、スラグ中のＢ2 Ｏ3 濃度を重量％で０．１％以上１％以下とすることを特徴とする還元スラグの粉化を防止する方法。
【００１３】
(2) 金属精錬炉で生成した還元スラグ中のメタル分を分離した溶融スラグを収容した容器内に発熱剤としてＦｅＯまたは／およびＦｅを、添加剤としてＰ2 Ｏ5 を添加するとともに、酸素を含有するガスを該スラグに吹き込み、処理後のスラグ中のＦｅ2 Ｏ3 濃度を重量％で１％以上３％未満、スラグ中のＰ2 Ｏ5 濃度を重量％で０．２％以上１．５％以下とすることを特徴とする還元スラグの粉化を防止する方法。
【００１４】
(3) 金属精錬炉で生成した還元スラグ中のメタル分を分離した溶融スラグを収容した容器内に発熱剤としてＦｅＯまたは／およびＦｅを、添加剤としてＡｌ2 Ｏ3 を添加するとともに、酸素を含有するガスを該スラグに吹き込み、処理後のスラグ中のＦｅ2 Ｏ3 濃度を重量％で１％以上３％未満、スラグ中のＡｌ2 Ｏ3 濃度を重量％で２％以上１５％以下とすることを特徴とする還元スラグの粉化を防止する方法。
【００１５】
【発明の実施の形態】
転炉、アルゴン−酸素脱炭炉（ＡＯＤ）、電気炉等の金属精錬炉でステンレス鋼、炭素鋼、合金鋼等の溶融合金を製造する際に生成した還元スラグからメタル分を分離後にスラグ容器に保持する。このメタル分を分離したスラグを以下、単に還元スラグまたはスラグともいう。
【００１６】
図１は、本発明で使用するスラグ処理設備の一例を示す模式的な概念図である。
図１に示すように、メタル分を分離した還元スラグ４を収納したスラグ容器１にホッパー２から発熱剤としてＦｅＯまたは／およびＦｅを添加し、さらに、添加剤としてＢ2 Ｏ3 、Ｐ2 Ｏ5 、またはＡｌ2 Ｏ3 を適正量添加した後に、ランス３から酸素を含有するガスを還元スラグ中に吹き込む。
スラグ容器１の材質は、鋳鉄製または耐火物で内張りされているものでも良い。
【００１７】
本発明において、酸素を含有するガスを吹き込むのはＦｅＯまたは／およびＦｅを酸化し、それぞれ最終的にＦｅ2 Ｏ3 を生成させて、このときの生成熱（酸化反応熱）によってスラグ温度の低下を抑制できスラグの流動性が確保でき、添加物を均一に分散できるからである。
【００１８】
ＦｅＯ材としてはミルスケール等が、Ｆｅ材としては粒鉄等が、酸素を含有するガスとしては純酸素上吹き転炉用の工業用酸素が使用できる。
【００１９】
処理後のスラグ中のＦｅ2 Ｏ3 濃度が重量％で１％以上３％未満とする理由は、Ｆｅ2 Ｏ3 が３％以上なら流動性の問題はないが、ＦｅＯ材、Ｆｅ材の添加量および酸素量が増加しコストアップになるため発熱剤を最小限にして、なおかつ流動性を確保することを本発明は目的としているからである。
【００２０】
Ｂ2 Ｏ3 、Ｐ2 Ｏ5 、またはＡｌ2 Ｏ3 を還元スラグ中に適正量添加する理由は、処理後のスラグ中のＦｅ2 Ｏ3 濃度が重量％で１％以上３％未満の低濃度でもスラグの流動性を確保できるからである。
【００２１】
以下、スラグ中の各成分の濃度は全て重量％を示し、単に％で示す。
処理後のスラグ中のＢ2 Ｏ3 濃度が０．１％以上１％以下であれば、処理後のスラグ中のＦｅ2 Ｏ3 濃度が１％以上３％未満の低濃度であっても還元スラグの流動性を確保することができる。スラグ中のＢ2 Ｏ3 濃度が、０．１％未満では、スラグ中のＦｅ2 Ｏ3 濃度が３％以上でないと流動性が低下するおそれがあり、スラグ中のＢ2 Ｏ3 濃度が１％を超えると流動性を確保する効果が飽和し過剰添加となるおそれがあり経済的ではない。好ましい範囲は、０．３〜０．８％である。Ｂ2 Ｏ3 材としては、Ｂ2 Ｏ3 含有濃度約３０％の酸化硼素含有物等が使用できる。
【００２２】
処理後のスラグ中のＰ2 Ｏ5 濃度が０．２％以上１．５％以下であれば処理後のスラグ中のＦｅ2 Ｏ3 濃度が０．５％以上３％未満の低濃度であっても還元スラグの流動性を確保することができる。スラグ中のＰ2 Ｏ5 濃度が０．２％未満では、スラグ中のＦｅ2 Ｏ3 濃度が３％以上でないと流動性が低下するおそれがあり、スラグ中のＰ2 Ｏ5 濃度が１．５％を超えると流動性を確保する効果が飽和し過剰添加となるおそれがあり経済的ではない。好ましい範囲は、０．５〜１．２％である。Ｐ2 Ｏ5 材としては、Ｐ鉱石、溶銑脱りんスラグ等が使用できる。
【００２３】
処理後のスラグ中のＡｌ2 Ｏ3 濃度が２％以上１５％以下であれば処理後のスラグ中のＦｅ2 Ｏ3 濃度が１％以上３％未満の低濃度であっても還元スラグの流動性を確保することができる。スラグ中のＡｌ2 Ｏ3 濃度が２％未満では、スラグ中のＦｅ2 Ｏ3 濃度が３％以上でないと流動性が低下するおそれがあり、スラグ中のＡｌ2 Ｏ3 濃度が１５％を超えると流動性を確保する効果が飽和し過剰添加となるおそれがあり経済的ではない。好ましい範囲は、５〜１２％である。
Ａｌ2 Ｏ3 材としては、アルミナ、天然ボーキサイト、造塊スラグ等が使用できる。
【００２４】
【実施例】
アルゴン−酸素脱炭炉で生成した還元スラグからメタル分を除去したスラグ（ＦｅＯ＝０．６〜０．７％、Ｃｒ2 Ｏ3 ＝０．６〜０．７％、ＭｎＯ＝０．３〜０．４％、塩基度＝１．５〜２．０）の１５〜１６ｔを対象として処理を実施した。
【００２５】
表１に処理条件、処理後のスラグ組成および固化率を示す。
固化率は、粒径５mm以下のスラグを粉化しているスラグとみなし、粒径５mmを超えるスラグの重量を測定し、全スラグ重量に対しての重量割合を求めたものである。即ち、固化率＝粒径５mmを超えるスラグの重量／全スラグ重量×１００（％）である。目標の固化率を９５％以上とした。
【００２６】
【表１】
0004134389.tif 000002
【００２７】
ＦｅＯ材：ＦｅＯ含有濃度約９２％のミルスケール、Ｆｅ材：Ｆｅ含有濃度約９９％の粒鉄（粒径１０〜３０mm）、Ｂ2 Ｏ3 ：Ｂ2 Ｏ3 含有濃度約３０％の酸化硼素含有物、Ｐ2 Ｏ5 材：Ｐ2 Ｏ5 含有濃度約４．６％であり塩基度約２．３の溶銑脱Ｐスラグ、Ａｌ2 Ｏ3 材：Ａｌ2 Ｏ3 含有濃度約９７％のアルミナをそれぞれホッパーから投入し、ランスから酸素純度約９９．９％の上吹き用工業酸素をスラグに１．７〜３．６Nm3/分の流量で３０分間吹き込んで、処理後のスラグ中のＦｅ2 Ｏ3 を全て３％未満にした。
【００２８】
表１に示すように、処理後のＢ2 Ｏ3 、Ｐ2 Ｏ5 、およびＡｌ2 Ｏ3 含有濃度が適正範囲の試験Ｎｏ．１〜４および６〜７は処理後のスラグ中のＦｅ2 Ｏ3 を１％以上３％未満に抑えることができ、固化率も目標の９５％以上にすることができた。
【００２９】
Ａｌ2 Ｏ3 含有濃度が適正範囲外の比較例の試験Ｎｏ．５では、７０％の固化率しか得られなかった。
【００３０】
【発明の効果】
本発明によれば、金属精錬炉から発生する還元スラグの粉化の防止を処理後のスラグ中のＦｅ2 Ｏ3 濃度が１％以上３％未満の低濃度であっても行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明で使用するスラグ処理設備の模式的な概念図である。
【符号の説明】
１：スラグ容器、
２：ホッパー、
３：ランス、
４：還元スラグ
【図１】
0004134389.tif 000003