JP2003520899A - 鉄浴でのスラグ又はスラグ混合物の処理方法 - Google Patents

鉄浴でのスラグ又はスラグ混合物の処理方法

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Abstract

(57)【要約】 本発明は、酸化鉄含有率が5wt%超のスラグ又はスラグ混合物、特に鋼鉄スラグを処理する方法である。本発明では、随意に他のスラグと混合された鋼鉄スラグを金属浴に投入する。炭素含有率が1.5wt%未満、好ましくは0.5wt%未満の鋼鉄浴を金属浴として使用し、且つ鋼鉄スラグの投入の後で、炭素又は炭素キャリアを導入することによって、鋼鉄スラグを炭化して、炭素含有率を2.0wt%超、好ましくは2.5wt%超にする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】 本発明は、酸化鉄含有率が5wt%超のスラグ又はスラグ混合物、特に鋼鉄ス
ラグを処理する方法に関する。ここでは、随意に他のスラグと混合した製鉄スラ
グを、金属浴に導入する。
【0002】 ヨーロッパ特許第666,930号明細書により、鋼鉄及び水硬性活性バイン
ダーを作る方法が既に知られている。ここでは、銑鉄、特に銑鉄中の炭素成分を
使用して鋼鉄スラグを還元し、それによって銑鉄浴を精錬し、且つこの浴の炭素
を還元して、例えば銑鉄中に存在する炭素含有物を半分以下にし、他方で同時に
、鋼鉄スラグ中の酸化鉄を還元して鉄にし、鉄浴に導入している。この既知の方
法は、わずかな量の溶融銑鉄を使用して、多量の鋼鉄スラグを少なくとも部分的
に還元できるという観点で実質的に最適化されている。比較的多量の溶融銑鉄を
使用することによるこの方法の実質的な短縮化は、既知の方法によっては容易に
達成することができない。ここでは第1に、溶融銑鉄が通常は比較的低い温度で
存在するので、スラグの流動性に関する問題があり、また液状鋼鉄スラグを多量
の溶融銑鉄上に投入するときに、非常に激しい反応が観察され、これが望ましく
ないスラグの流動性に関する性質のために、スラグの望ましくない発泡をもたら
すこと又はスラグの噴出をもたらすことがある。そのような発泡スラグの生成は
結果として反応を遅らせ、それによって比較的長い処理時間が必要とされる。
【0003】 本発明は、上述の方法を更に発展させて、比較的短い反応時間で、方法によっ
てもたらされる熱を最適に利用し、高度に流動性の鋼鉄スラグが還元の間に維持
できるようにすることを目的としている。これは発泡スラグの形成を持続的に抑
制し、同時に、望ましくない液体スラグの噴出を伴う局所的な過剰反応を防ぐ。
【0004】 この問題を解決するために、本発明の方法は本質的に、炭素含有率が1.5w
t%未満、好ましくは0.5wt%未満の鋼鉄浴を上述の金属浴として使用する
こと、鋼鉄スラグの投入の後で、鋼鉄浴を、炭素含有率が2.0wt%超、好ま
しくは2.5wt%超になるまで、炭素又は炭素キャリアを導入することによっ
て炭化することを含む。スラグ反応の開始時点において、比較的炭素含有率が低
い金属浴、すなわち鋼鉄浴を提供することによって、多量のガスを発生させる局
所的な過剰反応及び活性な反応が抑制され、それによって発泡スラグの生成がも
はや観察されない。そのような方法を経済的で大規模に自動化した様式で行うた
めに、方法によって発生する熱をすぐに使用することが特に好ましい。従って、
本発明の方法は有利には、銑鉄浴を提供し、酸素で精錬して炭素含有率を0.5
wt%未満にして、浴温度を1570℃超、特に約1620℃超に調節し、そし
て液体鋼鉄スラグを精錬された鋼鉄浴に投入し、等温化の後で浴に炭素を導入す
るようにして行う。ここでSiO含有修正物質、例えば高炉スラグ、石英砂、
及び/又はAl含有修正物質、例えばボーキサイトを加えて、それぞれ塩
基性値を1.5未満に低下させ、且つAl含有率を10wt%超に調整す
る。鋼鉄スラグを投入する鋼鉄浴の生成を確実にすることによって、精錬処理に
よるこの方法の前段階のときに元々の銑鉄浴を加熱する精錬の間にもたらされる
熱を、適用する鋼鉄スラグを等温化するために直接に利用することができる。こ
こでは、高温によって、所望の塩基性値の調節に必要とされるようにして、修正
物質、特にSiO含有修正物質をすぐに融解すること、及びスラグに導入する
ことが容易である。精錬処理によって1,570℃を超える温度に適当に加熱さ
れた鋼鉄浴に、塩基性値の調節に必要とされるSiO含有修正物質の少なくと
も一部を加え、それによってこれらの修正物質又は鋼鉄スラグを加熱し、少なく
とも部分的に融解させる。ここでSiO含有修正物質は、液体鋼鉄スラグと共
に容易に加えることができる。そのようなSiO含有修正物質の投入、特に投
入物、例えば低温スクラップ又は微細鉱石を同時に投入する機会によって、精錬
された鋼鉄浴の大きい潜熱がプロセスで直接に使用される。また酸化鉄キャリア
の投入によって、効果的な温度制御が容易であり、これによって酸化鉄が同時に
ほぼ還元し、且つ多量の溶融鉄が、通常は処理が難しいそのような酸化鉄キャリ
ア、例えば微細鉱石から得られる。
【0005】 鋼鉄スラグの投入の後で、炭素キャリアを鋼鉄浴に吹き込みつつ、鋼鉄浴の炭
素含有率を連続的に上昇させて、所望の還元を行う。得られる一酸化炭素はその
後燃焼させることができ、それによってこの方法は主として自熱的な様式で行う
ことができ、追加のエネルギーの導入を不要にすることができる。有利には、こ
の場合の本発明の方法は、塩基性値を1.1〜1.4に調節し、浴の炭素含有率
を2.5wt%超に調節する様式で行う。
【0006】 本発明の方法は有利には、1:3〜1:6、好ましくは約1:4の重量比で、
鋼鉄スラグを鋼鉄浴に加える様式で行う。これによって、流動化に必要とされる
溶融熱を、精錬処理の後の高温の比較的大量の金属浴によってすぐに得ることが
できる。特に、有利な様式では、鋼鉄スラグ1トンあたり150〜250kgの
石英砂、及び鋼鉄スラグ1トンあたり200〜300kgのボーキサイトを加え
ることが容易である。これによって、選択される投入の様式は、十分に均一化さ
れた流動性をもたらし、従って完全な融解及びスラグ中での反応をもたらし、そ
れによってセメント技術で使用可能な生成物が直接に得られる。
【0007】 特に有利な様式では、液体スラグ混合物に微細鉱石又は酸化鉄キャリアを加え
、それによって酸化鉄含有率を8wt%超に調節する。これによって鋼鉄スラグ
の所望の還元と同時に、従来の方法によって処理が困難な鉱石でさえも還元する
こと、及び所望の反応温度を制御するためにこの混合物を使用することができる
。同じ目的のために、低温スクラップ又は微細鉱石のような投入物を、精錬の間
又はその後で、金属浴において有利に融解することができる。
【0008】 特に有利な様式では、酸性脈石酸化鉄キャリアを加えることができ、従ってそ
のような酸化鉄キャリアからの金属鉄の還元と同時に、塩基性値を適当に低下さ
せて、セメント技術で所望の目標塩基性値にすることができる。これを行う場合
、鋼鉄浴への溶融スラグ又はスラグ混合物の投入の後で、酸性脈石低質鉱石又は
微細鉱石のような酸化鉄キャリアの投入を、少なくとも部分的に、鋼鉄浴の炭化
と同時に行うようにして処理することが有利であり一般にCaO、Al
び/又はSiOを含有する修正物質を、溶融スラグ又はスラグ混合物に加える
ことが有利である。
【0009】 主として、銑鉄浴の精錬の間に放出される高エネルギー量がこのプロセスで直
接に利用可能であり、第1の段階で行われる精錬処理は、特に適当なエネルギー
バランスをもたらす。
【0010】 SiOに富む任意の所望のスラグは基本的に、所望の目標塩基性度の調整に
適当であり、またSiO含有修正物質を随意に投入することができる。
【0011】 以下では、例示の態様によって、本発明をより詳細に説明する。
【0012】 転化器において、280Nmの酸素を底部の羽口を通して導入することによ
って、8トンの溶融銑鉄を鋼鉄浴に転化させた。溶融銑鉄の直接の解析によれば
、炭素含有率が3.9wt%、ケイ素含有率が約0.3wt%で、残部が鉄であ
った。もたらされる発熱反応によって浴温度が1,470℃から1,620℃に
達する精錬の後で、液体鋼鉄浴は、炭素含有率が0.3wt%、ケイ素含有率が
0.003%で、残部が鉄であった。この後で、2トンの液体鋼鉄スラグを、こ
の液体鋼鉄浴に投入する。この鋼鉄スラグは、以下の解析結果によって特徴付け
られる:
【0013】
【表1】
【0014】 この鋼鉄浴の炭素含有率が比較的低いことによって、鋼鉄スラグに含有される
金属酸化物の還元反応は、液体鋼鉄スラグの投入によって実質的に比較的少ない
物質転化をもたらす。対応する量的な比で直接に銑鉄に投入する場合、多量のC
Oが迅速に放出され、これが激しいスラグの発泡又はスラグの噴出をもたらす。
【0015】 鋼鉄浴に鋼鉄スラグを投入した後で、スラグと金属浴との間の等温化が起こり
、それによって場合によっては固体スラグ部分が完全に液体状態に転化する場合
もある。等温化は、約1,500℃の温度をもたらす。
【0016】 等温化を行った後で、580kgの石炭を、25kg/分の吹き込み量で鋼鉄
浴に吹き込み、更に370kgの石英砂を24kg/分の量で、535kgのボ
ーキサイトを28kg/分の量で吹き込んだ。
【0017】 約1490℃で4.5wt%の溶解した炭素を含有する金属浴を、所望の還元
反応の最後に維持した。選択される修正物質及び鋼鉄スラグの組成に依存して、
得られる銑鉄は当然に、鉄以外の対応する他の金属も含有することができる。
【0018】 修正物質によって、処理されたスラグを、使用するセメント産業で望まれるよ
うな所望の目標塩基性に調節し、また他方で同時に、金属酸化物の還元を行って
、処理された鋼鉄スラグの下記の組成を得た。
【0019】
【表2】
【0020】 このようにして回収された処理鋼鉄スラグを水中で粒状化し、混合セメントの
粉砕材料として使用することができた。
【0021】 脱炭化、すなわち炭素の燃焼の間にもたらされる熱は、セメント技術で有益な
粉砕材料を意図した所望の組成の調節及び所望の目標塩基性値の調節のために必
要とされる修正物質の加熱及び溶融を可能にする。随意にもたらされる望ましく
ない高温は、低温スクラップ、微細鉱石又は鉄の直接還元によってもたらされる
投入物質(DRI,HBI)の投入によって、所望の還元温度に低下させること
ができ、従って金属浴に追加の鉄を導入することを可能にする。
【0022】 必要と考えられる程度まで、還元でもたらされる一酸化炭素をスラグ浴上で燃
焼させ、追加のエネルギーの提供なしに、比較的多量の酸性微細鉱石の同時の処
理を可能にすることができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 EP(AT,BE,CH,CY, DE,DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,I T,LU,MC,NL,PT,SE,TR),OA(BF ,BJ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GW, ML,MR,NE,SN,TD,TG),AP(GH,G M,KE,LS,MW,MZ,SD,SL,SZ,TZ ,UG,ZW),EA(AM,AZ,BY,KG,KZ, MD,RU,TJ,TM),AE,AG,AL,AM, AT,AU,AZ,BA,BB,BG,BR,BY,B Z,CA,CH,CN,CR,CU,CZ,DE,DK ,DM,DZ,EE,ES,FI,GB,GD,GE, GH,GM,HR,HU,ID,IL,IN,IS,J P,KE,KG,KP,KR,KZ,LC,LK,LR ,LS,LT,LU,LV,MA,MD,MG,MK, MN,MW,MX,MZ,NO,NZ,PL,PT,R O,RU,SD,SE,SG,SI,SK,SL,TJ ,TM,TR,TT,TZ,UA,UG,US,UZ, VN,YU,ZA,ZW

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 随意に他のスラグと混合された鋼鉄スラグを金属浴に投入す
    る、酸化鉄含有率が5wt%超のスラグ又はスラグ混合物、特に鋼鉄スラグを処
    理する方法であって、炭素含有率が1.5wt%未満、好ましくは0.5wt%
    未満の鋼鉄浴を前記金属浴として使用すること、及び前記鋼鉄スラグの投入の後
    で、炭素又は炭素キャリアを導入することによって、鋼鉄浴を炭化して、炭素含
    有率を2.0wt%超、好ましくは2.5wt%超にすることを特徴とする、酸
    化鉄含有率が5wt%超のスラグ又はスラグ混合物、特に鋼鉄スラグを処理する
    方法。
  2. 【請求項2】 銑鉄浴を提供し、酸素で精錬して炭素含有率を0.5wt%
    未満にし、それによって浴温度を調節して1,570℃超、特に約1,620℃
    超にすること、液体鋼鉄スラグを、精錬した鋼鉄浴に投入し、等温化の後で炭素
    をこの浴に導入し、ここでSiO含有修正物質、例えば高炉スラグ、石英砂、
    及び/又はAl含有修正物質、例えばボーキサイトを投入して、それぞれ
    塩基性値を1.5未満に低下させ、且つAl含有率を10wt%超に調節
    することを特徴とする、請求項1に記載の方法。
  3. 【請求項3】 塩基性値を調節して1.1〜1.4にし、浴の炭素含有率を
    調節して2.5wt%超にすることを特徴とする、請求項1又は2に記載の方法
  4. 【請求項4】 前記鋼鉄スラグを、1:3〜1:6、好ましくは約1:4の
    重量比で鋼鉄浴に加えることを特徴とする、請求項1、2又は3に記載の方法。
  5. 【請求項5】 鋼鉄スラグ1トンに対して150〜250kgの量の石英砂
    、及び鋼鉄スラグ1トンに対して200〜300kgの量のボーキサイトを加え
    ることを特徴とする、請求項1〜4のいずれかに記載の方法。
  6. 【請求項6】 微細鉱石又は酸化鉄キャリアを溶融スラグ混合物に加えて、
    酸化鉄含有率を8wt%超に調節することを特徴とする、請求項1〜5のいずれ
    かに記載の方法。
  7. 【請求項7】 前記鋼鉄浴に溶融スラグ又はスラグ混合物を加えた後で、酸
    化鉄キャリア、例えば酸性鉱脈低質鉱石又は微細鉱石を、少なくとも部分的に鋼
    鉄浴の炭化と同時に加えることを特徴とする、請求項1〜6のいずれかに記載の
    方法。
  8. 【請求項8】 CaO、Al及び/又はSiOを含有する修正物質
    を、溶融スラグ又はスラグ混合物に加えることを特徴とする、請求項1〜7のい
    ずれかに記載の方法。
  9. 【請求項9】 投入材料、例えば低温スクラップ、微細鉱石又はスポンジ状
    鉄を、精錬の間又はその後で、金属浴において融解することを特徴とする、請求
    項1〜8のいずれかに記載の方法。
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