JP3618265B2 - 利材化に適した溶銑予備処理スラグの製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、転炉における精錬に先立って行われる溶銑予備処理にて発生する溶銑予備処理スラグを、路盤材や土木材料等として利用可能な材料とする溶銑予備処理スラグの製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
鋼の溶製においては、転炉での脱炭処理に先立ち、溶銑予備処理工程において脱燐処理及び脱硫処理を行うことが一般的である。脱燐に用いられる処理剤は、鉄鉱石やスラグ等の酸化鉄と生石灰を主成分とするものであり、一方、脱硫に用いられる処理剤は、生石灰や金属Ｍｇ，ソーダ灰，ＣａＣ２などである。これらの脱燐剤や脱硫剤は、溶銑中に浸漬した耐火物製のランスを通じて溶銑中に吹き込まれるか、或いは溶銑の上から添加される。
【０００３】
上記の溶銑予備処理工程で発生するスラグは、スラグヤードで粉化するものであり、その為に路盤材や土木材料としては使用できず、一部セメント原料として使用されている以外は廃棄されている。近年、産業廃棄物が環境問題として取り上げられ、産業廃棄物を極力出さないことが望まれている。特に最近では、産業廃棄物からの浸出水による汚染の防止対策や、粉塵の飛散防止対策が厳しく求められており、新たな処分場の建設が極めて困難な状況にある。従って、産業廃棄物の再資源化は、単なる処分コストの問題だけでなく、企業の社会的責務の点からも重要な課題である。
【０００４】
溶銑予備処理スラグの粉化の主な原因は、スラグ中に残存する未溶解の生石灰の水和膨張である。溶銑予備処理工程で発生するスラグには、脱燐剤及び脱硫剤として吹き込まれる生石灰がスラグに完全には溶解せず、固体の生石灰のまま残存している。この残存した生石灰が、空気中の水分と水和反応を起こす際の体積膨張（約２倍に膨張）が、予備処理スラグの粉化を引き起こすものである。
【０００５】
本発明者らは、溶銑の脱燐処理を行うに当り、脱燐剤として投入される生石灰の全部または一部として転炉スラグを用いることで脱燐スラグを効果的に利材化できることを見出し、先に出願した（特願平１０−１１２３９５号）。転炉スラグは、それ自体の未溶解の生石灰が少ないだけでなく、ＦｅＯやＳｉＯ２など生石灰の溶解能の大きい成分を多量に含んでおり、しかも他の生石灰の溶解能も大きい。本発明者らは、転炉スラグのこの様な特性に着目し、溶銑予備処理において脱燐剤として投入される生石灰の一部または全部を転炉スラグに置き換えることによって、当該処理時に発生する脱燐スラグ中の未溶解の生石灰分を大幅に低減し、その結果脱燐スラグの粉化を抑制し、路盤材や土木材料などに利用することを可能にしたものである。
【０００６】
しかしながら、前述の様に、脱燐処理に続いて行われる脱硫処理においても、脱硫剤として生石灰が投入されている。この脱硫剤中の生石灰成分も、未溶解のままスラグ中に残存し、スラグ粉化の原因となっている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記事情に着目してなされたものであって、溶銑予備処理スラグの粉化を防止し利材化に適した溶銑予備処理スラグの製造方法を提供しようとするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決した本発明に係る利材化に適した溶銑予備処理スラグの製造方法とは、溶銑の予備処理として脱燐処理と脱硫処理を行うにあたり、脱燐剤におけるＣａＯ成分の全部又は一部として転炉スラグを用いて脱燐処理を行った後、脱硫処理を行う前のスラグを回収することを要旨とするものである。
【０００９】
また上記課題を解決するにあたっては、溶鉄の予備処理として脱燐処理と脱硫処理を行うにあたり、脱燐剤におけるＣａＯ成分の全部又は一部として転炉スラグを用いて脱燐処理を行い、次いで脱硫剤中のＣａＯ分を２ｋｇ／溶鉄トン以下として脱硫処理を行った後スラグを回収する方法を採用してもよい。
【００１０】
この方法を採用する場合、上記脱硫剤中のＣａＯ分の一部に代えてＣａＣ2を用いてもよい。或は、さらに脱硫剤として金属Ｍｇ及び／又はソーダ灰を用いてもよい。
【００１１】
【発明の実施の形態】
通常の予備処理工程では、脱燐処理時の復硫を防止することを目的として、まず脱燐処理を行い、次いで脱硫処理を行っている。本発明者らは、この脱燐処理後に脱硫処理を施す従来の処理パターンを変更し、石灰系の脱硫剤を使用して脱硫処理を施した後に、脱燐剤として転炉スラグを用いて脱燐処理を施せば、当該スラグが粉化せず、土木材料や路盤材として利用可能な塊状でスラグが残っていることを見出した。これは、脱硫後に脱燐を行うという処理パターンの方が、脱燐後に脱硫を行うという従来の処理パターンに比べて石灰系の脱硫剤の投入タイミングが早くなるため、石灰系脱硫剤の溶解が進行し、未溶解の石灰分が低減されることによる。従って、脱硫処理を施した後に脱燐処理を施せば溶銑予備処理で発生したスラグは土木材料や路盤材に有効利用することが可能である。
【００１２】
更に本発明者らは、脱硫剤中のＣａＯ含有量を変化させて種々の値で実験を行った。その結果、脱硫剤として使用するＣａＯ分が２ｋｇ／溶銑トンよりも大きくなると、スラグ中の未滓化生石灰の量が、路盤材や土木用材料として使用する際に望ましいとされる濃度（３質量％以下）よりも大きくなってしまうことを見出した。換言すれば、脱燐剤として転炉スラグを使用すれば、脱硫剤中のＣａＯ分を２ｋｇ／溶銑トン以下に限定することで、脱燐後に脱硫を行う処理パターンにおいても処理スラグ中の未溶解生石灰の濃度を３質量％以下に低減することができ、従って粉化を防止できることを確認した。このとき、脱硫剤中のＣａＯ分として、ＣａＣ２を一部使用しても良い。ＣａＣ２はＣａＯと比較して脱硫能が高く、したがってＣａＣ２を使用することにより脱硫時に使用するＣａＯの量を低減することができる。
さらに、脱硫剤として金属Ｍｇやソーダ灰を併用すれば、脱硫効果を高めることが可能である。
【００１３】
以下、本発明を実施例によって更に詳細に説明するが、下記実施例は本発明を限定する性質のものではなく、前・後記の主旨に徴して設計変更することはいずれも本発明の技術的範囲内に含まれるものである。
【００１４】
【実施例】
実施例１
溶銑予備処理において、脱燐剤として生石灰：１１．３ｋｇ／トン，螢石：１．２ｋｇ／トン，鉄鉱石：１１．９ｋｇ／トン，転炉スラグ：２８．３ｋｇ／トンを粉砕し、溶銑中に浸漬したランスからインジェクションして脱燐処理を行った時に発生したスラグ（本発明例１）を回収した。
【００１５】
また、上記と同様の脱燐処理を実施した後、引き続き脱硫剤として生石灰：５．３ｋｇ／トン，螢石：１．１ｋｇ／トンを粉砕し、溶銑中に浸漬したランスからインジェクションして脱硫処理を行った際に発生したスラグ（従来例）を回収した。なお、脱燐剤として投入した転炉スラグの成分は表１に示す通りである。
【００１６】
【表１】
【００１７】
まず、両スラグの回収時の外観を比較したところ、従来例のスラグが粉化していたのに対し、本発明例１のスラグは塊状であった。
【００１８】
次に、両スラグにおける未溶解の生石灰量を分析した。結果は表２に示す。
【００１９】
【表２】
【００２０】
本発明例１のスラグでは未溶解生石灰の濃度が、従来例に比較して非常に低くなっていることが分かる。
【００２１】
更に、２５ｍｍ以下に破砕整粒した本発明例１及び従来例のスラグをエージング処理して、処理前後の粒度構成の変化を調査した。夫々の結果を、図１（本発明例１）及び図２（従来例）に示す。図中の破線は路盤材の規格を示すものであり、従来例のスラグがエージング処理後さらに粉化が進行しているのに対し、本発明例１のスラグの粒度構成は、エージング前後でほとんど変化しておらず、エージング前後とも路盤材の規格を満たしていることが分かる。
【００２２】
また両スラグのエージング処理後の水浸膨張率を表２に併記した。本発明例１のスラグの水浸膨張率は路盤材の規格を満たしている。
【００２３】
以上の実験から、本発明例１のスラグが路盤材に利用可能であることが分かる。
【００２４】
実施例２
脱硫処理を施した後に脱燐処理を施したこと以外は、実施例１の従来例と同様にして溶銑予備処理を行い、発生したスラグ（本発明例２）を回収した。
【００２５】
回収時のスラグは塊状で残っていた。未溶解生石灰量とエージング処理後の水浸膨張率は表３に示し、エージング処理前後の粒度構成の変化を図３に示す。
【００２６】
【表３】
【００２７】
粒度構成及び水浸膨張率共に、路盤材の規格を満足しており、本発明例２に係るスラグが路盤材として利用可能であることが分かる。
【００２８】
実施例３
脱硫剤として、生石灰：１．５ｋｇ／トン，螢石：０．３ｋｇ／トンを粉砕し、溶銑中に浸漬したランスからインジェクションしたこと以外は実施例１の従来例と同様にして溶銑予備処理を行い、発生したスラグ（本発明例３）を回収した。
【００２９】
回収時のスラグは塊状で残っていた。未溶解生石灰量とエージング処理後の水浸膨張率は表４に示し、エージング処理前後の粒度構成の変化を図４に示す。
【００３０】
【表４】
【００３１】
粒度構成及び水浸膨張率共に、路盤材の規格を満足しており、本発明例３に係るスラグが路盤材として利用可能であることが分かる。
【００３２】
実施例４
脱硫剤として、生石灰：０．８ｋｇ／トン，ＣａＣ２：０．７ｋｇ／トン，螢石：０．３ｋｇ／トンを粉砕し、溶銑中に浸漬したランスからインジェクションしたこと以外は実施例１の従来例と同様にして溶銑予備処理を行い、発生したスラグ（本発明例４）を回収した。
【００３３】
回収時のスラグは塊状で残っていた。未溶解生石灰量とエージング処理後の水浸膨張率は表５に示し、エージング処理前後の粒度構成の変化を図５に示す。
【００３４】
【表５】
【００３５】
粒度構成及び水浸膨張率共に、路盤材の規格を満足しており、本発明例４に係るスラグが路盤材として利用可能であることが分かる。
【００３６】
【発明の効果】
本発明は以上の様に構成されているので、利材化に適した溶銑予備処理スラグの製造方法が提供できることとなった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明例１のスラグの粒度構成を示すグラフである。
【図２】従来例のスラグの粒度構成を示すグラフである。
【図３】本発明例２のスラグの粒度構成を示すグラフである
【図４】本発明例３のスラグの粒度構成を示すグラフである。
【図５】本発明例４のスラグの粒度構成を示すグラフである。
【発明の属する技術分野】
本発明は、転炉における精錬に先立って行われる溶銑予備処理にて発生する溶銑予備処理スラグを、路盤材や土木材料等として利用可能な材料とする溶銑予備処理スラグの製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
鋼の溶製においては、転炉での脱炭処理に先立ち、溶銑予備処理工程において脱燐処理及び脱硫処理を行うことが一般的である。脱燐に用いられる処理剤は、鉄鉱石やスラグ等の酸化鉄と生石灰を主成分とするものであり、一方、脱硫に用いられる処理剤は、生石灰や金属Ｍｇ，ソーダ灰，ＣａＣ２などである。これらの脱燐剤や脱硫剤は、溶銑中に浸漬した耐火物製のランスを通じて溶銑中に吹き込まれるか、或いは溶銑の上から添加される。
【０００３】
上記の溶銑予備処理工程で発生するスラグは、スラグヤードで粉化するものであり、その為に路盤材や土木材料としては使用できず、一部セメント原料として使用されている以外は廃棄されている。近年、産業廃棄物が環境問題として取り上げられ、産業廃棄物を極力出さないことが望まれている。特に最近では、産業廃棄物からの浸出水による汚染の防止対策や、粉塵の飛散防止対策が厳しく求められており、新たな処分場の建設が極めて困難な状況にある。従って、産業廃棄物の再資源化は、単なる処分コストの問題だけでなく、企業の社会的責務の点からも重要な課題である。
【０００４】
溶銑予備処理スラグの粉化の主な原因は、スラグ中に残存する未溶解の生石灰の水和膨張である。溶銑予備処理工程で発生するスラグには、脱燐剤及び脱硫剤として吹き込まれる生石灰がスラグに完全には溶解せず、固体の生石灰のまま残存している。この残存した生石灰が、空気中の水分と水和反応を起こす際の体積膨張（約２倍に膨張）が、予備処理スラグの粉化を引き起こすものである。
【０００５】
本発明者らは、溶銑の脱燐処理を行うに当り、脱燐剤として投入される生石灰の全部または一部として転炉スラグを用いることで脱燐スラグを効果的に利材化できることを見出し、先に出願した（特願平１０−１１２３９５号）。転炉スラグは、それ自体の未溶解の生石灰が少ないだけでなく、ＦｅＯやＳｉＯ２など生石灰の溶解能の大きい成分を多量に含んでおり、しかも他の生石灰の溶解能も大きい。本発明者らは、転炉スラグのこの様な特性に着目し、溶銑予備処理において脱燐剤として投入される生石灰の一部または全部を転炉スラグに置き換えることによって、当該処理時に発生する脱燐スラグ中の未溶解の生石灰分を大幅に低減し、その結果脱燐スラグの粉化を抑制し、路盤材や土木材料などに利用することを可能にしたものである。
【０００６】
しかしながら、前述の様に、脱燐処理に続いて行われる脱硫処理においても、脱硫剤として生石灰が投入されている。この脱硫剤中の生石灰成分も、未溶解のままスラグ中に残存し、スラグ粉化の原因となっている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記事情に着目してなされたものであって、溶銑予備処理スラグの粉化を防止し利材化に適した溶銑予備処理スラグの製造方法を提供しようとするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決した本発明に係る利材化に適した溶銑予備処理スラグの製造方法とは、溶銑の予備処理として脱燐処理と脱硫処理を行うにあたり、脱燐剤におけるＣａＯ成分の全部又は一部として転炉スラグを用いて脱燐処理を行った後、脱硫処理を行う前のスラグを回収することを要旨とするものである。
【０００９】
また上記課題を解決するにあたっては、溶鉄の予備処理として脱燐処理と脱硫処理を行うにあたり、脱燐剤におけるＣａＯ成分の全部又は一部として転炉スラグを用いて脱燐処理を行い、次いで脱硫剤中のＣａＯ分を２ｋｇ／溶鉄トン以下として脱硫処理を行った後スラグを回収する方法を採用してもよい。
【００１０】
この方法を採用する場合、上記脱硫剤中のＣａＯ分の一部に代えてＣａＣ2を用いてもよい。或は、さらに脱硫剤として金属Ｍｇ及び／又はソーダ灰を用いてもよい。
【００１１】
【発明の実施の形態】
通常の予備処理工程では、脱燐処理時の復硫を防止することを目的として、まず脱燐処理を行い、次いで脱硫処理を行っている。本発明者らは、この脱燐処理後に脱硫処理を施す従来の処理パターンを変更し、石灰系の脱硫剤を使用して脱硫処理を施した後に、脱燐剤として転炉スラグを用いて脱燐処理を施せば、当該スラグが粉化せず、土木材料や路盤材として利用可能な塊状でスラグが残っていることを見出した。これは、脱硫後に脱燐を行うという処理パターンの方が、脱燐後に脱硫を行うという従来の処理パターンに比べて石灰系の脱硫剤の投入タイミングが早くなるため、石灰系脱硫剤の溶解が進行し、未溶解の石灰分が低減されることによる。従って、脱硫処理を施した後に脱燐処理を施せば溶銑予備処理で発生したスラグは土木材料や路盤材に有効利用することが可能である。
【００１２】
更に本発明者らは、脱硫剤中のＣａＯ含有量を変化させて種々の値で実験を行った。その結果、脱硫剤として使用するＣａＯ分が２ｋｇ／溶銑トンよりも大きくなると、スラグ中の未滓化生石灰の量が、路盤材や土木用材料として使用する際に望ましいとされる濃度（３質量％以下）よりも大きくなってしまうことを見出した。換言すれば、脱燐剤として転炉スラグを使用すれば、脱硫剤中のＣａＯ分を２ｋｇ／溶銑トン以下に限定することで、脱燐後に脱硫を行う処理パターンにおいても処理スラグ中の未溶解生石灰の濃度を３質量％以下に低減することができ、従って粉化を防止できることを確認した。このとき、脱硫剤中のＣａＯ分として、ＣａＣ２を一部使用しても良い。ＣａＣ２はＣａＯと比較して脱硫能が高く、したがってＣａＣ２を使用することにより脱硫時に使用するＣａＯの量を低減することができる。
さらに、脱硫剤として金属Ｍｇやソーダ灰を併用すれば、脱硫効果を高めることが可能である。
【００１３】
以下、本発明を実施例によって更に詳細に説明するが、下記実施例は本発明を限定する性質のものではなく、前・後記の主旨に徴して設計変更することはいずれも本発明の技術的範囲内に含まれるものである。
【００１４】
【実施例】
実施例１
溶銑予備処理において、脱燐剤として生石灰：１１．３ｋｇ／トン，螢石：１．２ｋｇ／トン，鉄鉱石：１１．９ｋｇ／トン，転炉スラグ：２８．３ｋｇ／トンを粉砕し、溶銑中に浸漬したランスからインジェクションして脱燐処理を行った時に発生したスラグ（本発明例１）を回収した。
【００１５】
また、上記と同様の脱燐処理を実施した後、引き続き脱硫剤として生石灰：５．３ｋｇ／トン，螢石：１．１ｋｇ／トンを粉砕し、溶銑中に浸漬したランスからインジェクションして脱硫処理を行った際に発生したスラグ（従来例）を回収した。なお、脱燐剤として投入した転炉スラグの成分は表１に示す通りである。
【００１６】
【表１】
まず、両スラグの回収時の外観を比較したところ、従来例のスラグが粉化していたのに対し、本発明例１のスラグは塊状であった。
【００１８】
次に、両スラグにおける未溶解の生石灰量を分析した。結果は表２に示す。
【００１９】
【表２】
本発明例１のスラグでは未溶解生石灰の濃度が、従来例に比較して非常に低くなっていることが分かる。
【００２１】
更に、２５ｍｍ以下に破砕整粒した本発明例１及び従来例のスラグをエージング処理して、処理前後の粒度構成の変化を調査した。夫々の結果を、図１（本発明例１）及び図２（従来例）に示す。図中の破線は路盤材の規格を示すものであり、従来例のスラグがエージング処理後さらに粉化が進行しているのに対し、本発明例１のスラグの粒度構成は、エージング前後でほとんど変化しておらず、エージング前後とも路盤材の規格を満たしていることが分かる。
【００２２】
また両スラグのエージング処理後の水浸膨張率を表２に併記した。本発明例１のスラグの水浸膨張率は路盤材の規格を満たしている。
【００２３】
以上の実験から、本発明例１のスラグが路盤材に利用可能であることが分かる。
【００２４】
実施例２
脱硫処理を施した後に脱燐処理を施したこと以外は、実施例１の従来例と同様にして溶銑予備処理を行い、発生したスラグ（本発明例２）を回収した。
【００２５】
回収時のスラグは塊状で残っていた。未溶解生石灰量とエージング処理後の水浸膨張率は表３に示し、エージング処理前後の粒度構成の変化を図３に示す。
【００２６】
【表３】
粒度構成及び水浸膨張率共に、路盤材の規格を満足しており、本発明例２に係るスラグが路盤材として利用可能であることが分かる。
【００２８】
実施例３
脱硫剤として、生石灰：１．５ｋｇ／トン，螢石：０．３ｋｇ／トンを粉砕し、溶銑中に浸漬したランスからインジェクションしたこと以外は実施例１の従来例と同様にして溶銑予備処理を行い、発生したスラグ（本発明例３）を回収した。
【００２９】
回収時のスラグは塊状で残っていた。未溶解生石灰量とエージング処理後の水浸膨張率は表４に示し、エージング処理前後の粒度構成の変化を図４に示す。
【００３０】
【表４】
粒度構成及び水浸膨張率共に、路盤材の規格を満足しており、本発明例３に係るスラグが路盤材として利用可能であることが分かる。
【００３２】
実施例４
脱硫剤として、生石灰：０．８ｋｇ／トン，ＣａＣ２：０．７ｋｇ／トン，螢石：０．３ｋｇ／トンを粉砕し、溶銑中に浸漬したランスからインジェクションしたこと以外は実施例１の従来例と同様にして溶銑予備処理を行い、発生したスラグ（本発明例４）を回収した。
【００３３】
回収時のスラグは塊状で残っていた。未溶解生石灰量とエージング処理後の水浸膨張率は表５に示し、エージング処理前後の粒度構成の変化を図５に示す。
【００３４】
【表５】
粒度構成及び水浸膨張率共に、路盤材の規格を満足しており、本発明例４に係るスラグが路盤材として利用可能であることが分かる。
【００３６】
【発明の効果】
本発明は以上の様に構成されているので、利材化に適した溶銑予備処理スラグの製造方法が提供できることとなった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明例１のスラグの粒度構成を示すグラフである。
【図２】従来例のスラグの粒度構成を示すグラフである。
【図３】本発明例２のスラグの粒度構成を示すグラフである
【図４】本発明例３のスラグの粒度構成を示すグラフである。
【図５】本発明例４のスラグの粒度構成を示すグラフである。
Claims (4)
- 溶鉄の予備処理として脱燐処理と脱硫処理を行うにあたり、脱燐剤におけるＣａＯ成分の全部又は一部として転炉スラグを用いて脱燐処理を行った後、脱硫処理を行う前のスラグを回収することを特徴とする利材化に適した溶鉄予備処理スラグの製造方法。
- 溶鉄の予備処理として脱燐処理と脱硫処理を行うにあたり、脱燐剤におけるＣａＯ成分の全部又は一部として転炉スラグを用いて脱燐処理を行い、次いで脱硫剤中のＣａＯ分を２ｋｇ／溶鉄トン以下として脱硫処理を行った後スラグを回収することを特徴とする利材化に適した溶鉄予備処理スラグの製造方法。
- 前記脱硫剤中のＣａＯ分の一部に代えてＣａＣ2を用いる請求項２に記載の製造方法。
- さらに脱硫剤として、金属Ｍｇ及び／又はソーダ灰を用いる請求項２または３に記載の製造方法。
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