JP5303915B2 - 使用済みＭｇＯ−Ｃ煉瓦の利用方法 - Google Patents

Description

本発明は、製鋼用の転炉などに内貼りされた使用済みＭｇＯ−Ｃ煉瓦の利用方法に関する。

溶銑に上吹きランスを介して酸素ガスを上吹きし、あるいは炉底に設置した羽口から酸素ガスを底吹きして、溶銑を脱炭精錬する製鋼用の転炉が知られている。耐スポーリング性及びスラグに対する耐食性に優れることから、転炉の内貼り煉瓦としてＭｇＯ−Ｃ煉瓦が広く使用されている。耐食性に優れるＭｇＯ−Ｃ煉瓦といえども、溶融状態のスラグと接触すると溶損する。内貼りされたＭｇＯ−Ｃ煉瓦のスラグによる溶損防止を目的として、転炉内の溶銑には、造滓材としてドロマイト（ＭｇＣＯ₃・ＣａＣＯ₃）あるいはこれを焼成して得られる軽焼ドロマイトなどのＭｇＯ含有物質が投入される。転炉内に生成されるスラグ中のＭｇＯ濃度を飽和溶解度に維持することで、ＭｇＯが内貼りされたＭｇＯ−Ｃ煉瓦からスラグ中に溶出するのを防止することができる。

このような操業であっても、内貼りされたＭｇＯ−Ｃ煉瓦もやがては損耗し、所定の厚みが確保できなくなる。ＭｇＯ−Ｃ煉瓦の厚みが確保できなくなったとき、内貼りされたＭｇＯ−Ｃ煉瓦は解体され、新品のＭｇＯ−Ｃ煉瓦が新たに内貼りされる。解体されたときに発生する使用済みのＭｇＯ−Ｃ煉瓦は、その表面に地金が付着したり、内部に地金、酸化鉄、スラグなどが浸潤するために、そのほとんどが産業廃棄物として埋立処理などされてきた。

しかし、近年、回収費や運搬費などが高揚することから、廃棄処分するにも処理コストが高くなってきている。そのうえ、処分場を確保することも困難になってきている。このため、使用済みＭｇＯ−Ｃ煉瓦を有効活用する方法が提案されている。

特許文献１には、使用済みＭｇＯ−Ｃ煉瓦を粉砕し、溶銑を転炉に装入する前に使用済みＭｇＯ−Ｃ煉瓦を転炉に投入する使用済みＭｇＯ−Ｃ煉瓦の利用方法が開示されている。この利用方法において、使用済みＭｇＯ−Ｃ煉瓦は、ドロマイトあるいは焼成ドロマイトの代替物として利用される。

特許文献２には、使用済みＭｇＯ−Ｃ煉瓦を粉砕し、使用済みＭｇＯ−Ｃ煉瓦を焼結原料のＭｇＯ源として利用する使用済みＭｇＯ−Ｃ煉瓦の利用方法が開示されている。

特許文献３には、使用済みＭｇＯ−Ｃ煉瓦を粉砕し、使用済みＭｇＯ−Ｃ煉瓦を電気炉における副原料の一部として利用する使用済みＭｇＯ−Ｃ煉瓦の利用方法が開示されている。

特許文献４には、使用済みＭｇＯ−Ｃ煉瓦を粉砕し、使用済みＭｇＯ−Ｃ煉瓦を電気炉における造滓材として利用する使用済みＭｇＯ−Ｃ煉瓦の利用方法が開示されている。
特開２００６−２４１４７８号公報 特開２００５−２４０１４２号公報 特開２００３−２８６５２３号公報 特開平１１−３３５７１８号公報

特許文献１〜４に記載の使用済みＭｇＯ−Ｃ煉瓦の利用方法はいずれも、使用済みＭｇＯ−Ｃ煉瓦を高価なＭｇ合金（ＭｇＯ）の代替原料として利用するものである。しかし、ＭｇＯ−Ｃ煉瓦はもともと耐火物として利用されたものであるから、保温材としての機能も持つ。Ｍｇ合金の代替原料としてだけでなく、保温材としても利用できれば、使用済みＭｇＯ−Ｃ煉瓦のより一層の有効利用が図れる。

そこで本発明は、Ｍｇ合金の代替原料としてだけでなく、保温材としても利用できる新たな使用済みＭｇＯ−Ｃ煉瓦の利用方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、高炉から製鋼工場まで溶銑輸送容器で溶銑を輸送する際に、粉砕された使用済みＭｇＯ−Ｃ煉瓦を保温材として溶銑輸送容器に投入し、溶銑を保温し、製鋼工場において、保温材として利用した使用済みＭｇＯ−Ｃ煉瓦を転炉に装入する使用済みＭｇＯ−Ｃ煉瓦の利用方法である。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の使用済みＭｇＯ−Ｃ煉瓦の利用方法において、前記使用済みＭｇＯ−Ｃ煉瓦は、粉砕された後、所定粒径未満に分級されることを特徴とする。

溶銑を溶銑輸送容器で輸送する際、溶銑の温度降下を防止するために、従来は焼籾あるいはペーパースラッジ等で溶銑の表面を覆っていた。本願発明によれば、粉砕された使用済みＭｇＯ−Ｃ煉瓦を溶銑輸送容器に投入することで、使用済みＭｇＯ−Ｃ煉瓦を保温材として有効利用することができる。しかも、製鋼工場において、保温材として利用した使用済みＭｇＯ−Ｃ煉瓦を排滓することなく、転炉に装入することで、高価なＭｇ合金の代替原料として利用することができる。

以下添付図面に基づいて、本発明の使用済みＭｇＯ−Ｃ煉瓦の利用方法の一実施形態を説明する。まず、製鉄所で使用されている製鋼用の転炉などから発生する使用済みＭｇＯ−Ｃ煉瓦を回収する。ＭｇＯ−Ｃ煉瓦である限り、煉瓦中のＭｇＯ含有量及び炭素含有量が異なっていても、分別して回収する必要はなく、まとめて回収してよい。使用済みＭｇＯ−Ｃ煉瓦には、その表面に地金やスラグが付着したり、地金やスラグと接触して変質したりする部分が存在してもよい。本実施形態では、最終的に使用済みＭｇＯ−Ｃ煉瓦を転炉のスラグの成分調整用として利用するので、地金やスラグが付着していても、また変質部が存在していてもスラグ組成には何ら支障とならないからである。したがって、地金やスラグ及び変質部を選別・除去する必要はなく、そのまま粉砕して構わない。ただし、付着物のために粉砕作業が阻害される場合には、付着物を除去する。

次に、回収した使用済みＭｇＯ−Ｃ煉瓦をジョークラッシャ、ロールクラッシャなどの粉砕機で粉砕する。そして、図１に示されるように、目開き寸法が例えば５ｍｍの篩分機を用いて、５ｍｍ〜３０ｍｍの大粒径のＭｇＯ−Ｃ煉瓦と、５ｍｍ未満の小粒径のＭｇＯ−Ｃ煉瓦とに分級する。大粒径のＭｇＯ−Ｃ煉瓦は、転炉に投入され、ドロマイトあるいは焼成ドロマイトの代替原料として利用される。小粒径のＭｇＯ−Ｃ煉瓦は、溶銑輸送容器の保温材として利用される。なお、篩分機の目開き寸法は特に限定されるものでなく、例えば２．５ｍｍでもよい。

高炉から出銑された溶銑は、転炉で脱炭精錬される前に、溶銑予備処理と呼ばれる脱硫処理及び脱燐処理が施される場合が多い。溶銑の珪素含有量が高いとき、脱燐反応が阻害される。脱燐処理を効率的に行うために、脱燐処理に先立って脱珪処理を行う場合もある。この脱珪処理も溶銑予備処理の一つである。高炉の装入原料や操業条件によって溶銑成分には変動があり、必ずしも次の製鋼過程に適した成分組成であるとは限らない。製鋼段階で要求される溶銑の成分組成は、最終の溶鋼の目標成分組成や製鋼工程、生産能率などによって異なってくる。そこで、溶銑の成分組成、製鋼精錬方式、生産鋼種などに応じて適宜に溶銑の予備処理を行う必要がある。

溶銑予備処理は溶銑輸送容器である取鍋で行われる場合もあるし、転炉型精錬炉で行われる場合もある。以下では、取鍋で行われる場合と、転炉型精錬炉で行われる場合とに分けて説明する。

溶銑予備処理が取鍋で行われる場合、取鍋で溶銑予備処理を行い、除滓した後に、取鍋に保温材として、小粒径のＭｇＯ−Ｃ煉瓦を投入する。図２は、ＭｇＯ−Ｃ煉瓦投入設備を示す。小粒径のＭｇＯ−Ｃ煉瓦は、地下ピットに設けられる主ホッパ１に貯蔵される。小粒径のＭｇＯ−Ｃ煉瓦は、主ホッパ１から配管設備２を経由して、取鍋４の上方に設けられるサービスホッパ３に供給される。サービスホッパ３は、溶銑が除滓された取鍋４に小粒径のＭｇＯ−Ｃ煉瓦を投入する。取鍋４の上方には集塵フードが設けられる。ＭｇＯ−Ｃ煉瓦を投入するとき、塵芥が発生する。この塵芥は、集塵装置（図示せず）に回収される。

小粒径のＭｇＯ−Ｃ煉瓦の成分組成を表１に示す。

溶銑予備処理が転炉型精錬炉で行われる場合、溶銑は転炉型精錬炉から取鍋に出湯される。溶銑を取鍋に出湯した直後に、保温材として、小粒径のＭｇＯ−Ｃ煉瓦が投入される。転炉型精錬炉から出湯する場合、通常、溶銑は転炉型精錬炉の出湯口から出湯される。そのため、出湯の初期には溶銑のみが出湯され、末期にスラグが混入する。そして、溶銑の出湯が完了した時点で精錬炉は傾転され、スラグの取鍋への流出が停止される。したがって、スラグの取鍋への流出は少なく、出湯後に取鍋に流出したスラグを排滓する必要がない。

なお、保温材として、粉砕された転炉脱炭スラグや取鍋スラグを小粒径のＭｇＯ−Ｃ煉瓦に混合してもよい。転炉脱炭スラグとは、溶銑の転炉脱炭精錬で生成するスラグが冷却固化したものである。取鍋スラグとは、転炉で脱炭精錬された溶鋼を転炉から受けた取鍋内の溶鋼上に存在するスラグが冷却固化したものである。転炉脱炭スラグ及び取鍋スラグは、転炉脱炭精錬において、滓化促進剤として機能するから、排滓する必要がない。

取鍋内に収容された溶銑は、製鋼工場の転炉に輸送される。溶銑の表面は小粒径のＭｇＯ−Ｃ煉瓦で覆われているから、輸送中に溶銑の温度が低下することがない。製鋼工場に搬送された溶銑は、転炉に装入される。保温材も、排滓されることなく、転炉に装入される。保温材は、高価なＭｇ合金の代替として利用される。また、転炉には、大粒径のＭｇＯ−Ｃ煉瓦、生成されるスラグの塩基度（ＣａＯ／ＳｉＯ₂）を確保するための生石灰、スラグ組成を調整するためのドロマイト、焼成ドロマイトなどの造滓材、及び鉄鉱石やミルスケールなどの鉄源系原料が投入される。

転炉の上吹きランス、又は転炉底部の底吹き羽口から酸素ガスを供給することで、溶銑が脱炭精錬される。溶鋼が所定の炭素濃度になったら、酸素ガスの供給を停止し、転炉本体を傾け、出鋼口から溶鋼を溶鋼保持容器に出鋼する。スラグは炉口から受滓容器に出湯される。転炉では、この一連の操業が繰り返される。

なお、本発明は上記実施形態に限られることなく、本発明の要旨を変更しない範囲で様々に変更できる。例えば、溶銑予備処理は、製鋼工場内に設けられた専用設備によって行われてもよい。この場合、高炉から取鍋又は混銑車に溶銑を出銑し、取鍋又は混銑車が溶銑を製鋼工場に輸送する。保温材としての小粒径のＭｇＯ−Ｃ煉瓦は、溶銑が出銑された直後の取鍋又は混銑車に投入される。

図３は、溶銑の温度降下と経過時間との関係を示したグラフである。図中の白丸が保温材として従来のペーパースラッジを使用したときのグラフであり、図中の黒丸が目開きが５ｍｍの篩分機で分級した（５ｍｍアンダー）のＭｇＯ−Ｃ煉瓦を使用したときのグラフである。保温材として５ｍｍアンダーのＭｇＯ−Ｃ煉瓦を使用することで、ペーパースラッジを使用する場合に比べ、温度降下量を低減できる。保温効果の優れる５ｍｍアンダーのＭｇＯ−Ｃ煉瓦を使用するならば、ペーパースラッジよりも温度降下量をより低減できることが期待できる。

ＭｇＯ−Ｃ煉瓦の粉砕・分級工程を示す概念図 ＭｇＯ−Ｃ煉瓦投入設備を示す概念図 溶銑の温度降下と経過時間との関係を示したグラフ

符号の説明

１…主ホッパ
２…配管設備
３…サービスホッパ
４…取鍋

Claims (2)

1. 高炉から製鋼工場まで溶銑輸送容器で溶銑を輸送する際に、粉砕された使用済みＭｇＯ−Ｃ煉瓦を保温材として溶銑輸送容器に投入し、溶銑を保温し、
   製鋼工場において、保温材として利用した使用済みＭｇＯ−Ｃ煉瓦を転炉に装入する使用済みＭｇＯ−Ｃ煉瓦の利用方法。
2. 前記使用済みＭｇＯ−Ｃ煉瓦は、粉砕された後、所定粒径未満に分級されることを特徴とする請求項１に記載の使用済みＭｇＯ−Ｃ煉瓦の利用方法。

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