JP5322860B2 - リサイクルスラグの生成方法及びリサイクルスラグ - Google Patents
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Description
特許文献1では、アルミ灰およびマグネシア系物質を受滓鍋に敷き詰めておき、溶融状態にあるスラグを受滓鍋に排滓している。この方法においては、MgO・Al2O3という組成のスピネルを形成させ、その中へ酸化クロムを固溶させることにより安定化させることでクロムの酸化すなわち6価クロム生成を防止している。
本発明は、上記問題点に鑑み、酸化スラグを再利用するにあたって、6価クロムの溶出を確実に抑制することができるリサイクルスラグの生成方法及びリサイクルスラグを提供することを目的とする。
すなわち、本発明の方法による技術的手段は、含クロム鋼を電気炉にて溶解精錬する際に生成された酸化スラグをリサイクル用スラグにするリサイクルスラグの生成方法であって、質量%で、CaO:35〜51%、SiO2:5〜16%、Al2O3:0.5〜11%、MgO:3〜15%、MnO:2〜11%、CaF2:0.1〜0.5%、T.Fe:14〜29%、Cr2O3:0.2〜6.0%を含有し、残部が不可避不純物である酸化スラグに対して、T.Fe分におけるFeO/Fe2O3を1.25以上になるように調整することで、前記酸化スラグをリサイクル用のスラグにする点にある。
一般的に、含クロム鋼を転炉、電気炉において吹錬した場合、発生するスラグ中の3価クロム酸化物(Cr2O3)は、ステンレス鋼のAOD法やVOD法に比べてその濃度が非常に高くなるということはないものの、精錬時にスクラップ等を投入することによって当該スクラップに含まれるCrが酸化し、当該酸化スラグ中に含まれる3価クロム酸化物の濃度が高くなる。
即ち、発明者は、酸化スラグを再利用するに際して6価クロムの溶出防止が重要であり、6価クロムはスラグ中の3価クロム酸化物が一部酸化することにより6価クロム酸化物に変化するという認識の下で、精鋭研究を行った。
図1は、ステンレス鋼などのCrを含む、クロム鋼(含クロム鋼ということがある)を精錬する精錬装置の一例を示したものである。
図1に示すように、一般的に、含クロム鋼は電気炉1にて溶解精錬することにより製造している。この電気炉1は、内部に投入した冷鉄源等を溶解すると共に、溶解した冷鉄源等(溶湯2)や外部から直接挿入された溶湯2を精錬するものであって、溶湯2を貯留する容器本体3と、この容器本体3を覆う蓋体4とを備えている。
排滓口5には、容器本体3内の溶湯に対して、酸素等を吹き込むためのランス7が挿入されている。なお、容器本体3に、排滓口5や出鋼口6が形成されていてもよい。
このような電気炉1を用いて、含クロム鋼を製造するには、まず、冷鉄源(例えば、スクラップ)を容器本体3に投入すると共に、副原料等を投入する。そして、電極8によるアーク放電によって、冷鉄源及び副原料を加熱溶解して溶湯状態とし、その溶湯2に対してランス7により酸素を吹き込むことにより、精錬、即ち、脱りん処理や脱炭処理を行うことによって製造している。
以下、リサイクルスラグの生成方法及びリサイクルスラグについて詳しく説明する。
発明者は、3価クロム(Cr2O3)を含む種々の酸化スラグSから6価クロム溶出量を実験等により調査した結果、6価クロムの溶出量はスラグ組成に大きく影響を受け、特に鉄酸化物の存在状態に依存していることを知見した。即ち、本発明によれば、酸化スラグSに対して、T.Fe分におけるFeO/Fe2O3が1.25以上となるように調整することで、酸化スラグSをリサイクルスラグとして使用することができる。
酸化スラグSは、炉外精錬スラグとは異なり、酸素の吹錬により酸化された溶鋼が、鉄酸化物としてスラグ中に多量に含有されることになる。一般的に、スラグ中の鉄分はT.Feとして分析されることが多いが、実際にはスラグの酸化状態によって2価鉄(FeO)や3価鉄(Fe2O3)が共存した状態である。このFeOとFe2O3は、例えば、酸素吹錬量の影響を受ける。
逆に、FeO/Fe2O3を大きくしてスラグ中の酸素ポテンシャルが低い状態、即ち、冷却時の酸化源であるFe2O3が少ない状態であれば、3価クロムの6価クロムへの酸化が抑制され、6価クロムの溶出量を抑制することができると考えられる。即ち、FeO/Fe2O3を大きくしてスラグ中の酸素ポテンシャルが低い状態とすれば、酸化スラグをリサイクルスラグにするために冷却する際でも当該酸化スラグSが酸化雰囲気下になり難く、このときに、3価クロムが酸化して6価クロムが生成することを抑制することができると考えられる。
図2に示すように、酸化スラグS中のFeO/Fe2O3が1.25以上であると、すべての実験において6価クロム溶出量を0.05mg/L以下にすることができる。即ち、酸化スラグS中のFeO/Fe2O3を1.25以上にすることによって、環境庁告知46号により定められている6価クロムの溶出量を、0.05mg/L以下にすることができる。
実施例及び比較例においての6価クロム溶出量は、土壌環境基準の検定方法である環境庁告知46号に則した溶出試験方法に基づいて測定した。また、実施例及び比較例では、所定の酸化スラグSの組成に試薬を配合して、白金坩堝や耐火物坩堝に保持した状態で、大気焼成炉や、雰囲気焼成炉を用いて酸化スラグSの溶解を行い、その後の冷却により酸化スラグSを固化させ、スラグ試料を得た。Fe2+とFe3+の割合はFeO、Fe2O3試薬を所定量混合することにより調整を行った。
一方で、実施例1〜実施例8に示すように、酸化スラグ(リサイクルスラグ)において、FeO/Fe2O3が1.25以上であると、6価クロムの溶出量が環境基準とされている0.05mg/L以下にすることができ、6価クロムの溶出量を抑制することができる。
2 溶湯
3 容器本体
4 蓋体
5 排滓口
6 出鋼口
7 ランス
8 電極
Claims (2)
- 含クロム鋼を電気炉にて溶解精錬する際に生成された酸化スラグをリサイクル用スラグにするリサイクルスラグの生成方法であって、
質量%で、CaO:35〜51%、SiO2:5〜16%、Al2O3:0.5〜11%、MgO:3〜15%、MnO:2〜11%、CaF2:0.1〜0.5%、T.Fe:14〜29%、Cr2O3:0.2〜6.0%を含有し、残部が不可避不純物である酸化スラグに対して、T.Fe分におけるFeO/Fe2O3を1.25以上になるように調整することで、前記酸化スラグをリサイクル用のスラグにするリサイクルスラグの生成方法。 - 含クロム鋼を電気炉にて溶解精錬する際に生成された酸化スラグを調整して生成したリサイクル用スラグであって、
質量%で、CaO:35〜51%、SiO2:5〜16%、Al2O3:0.5〜11%、MgO:3〜15%、MnO:2〜11%、CaF2:0.1〜0.5%、T.Fe:14〜29%、Cr2O3:0.2〜6.0%を含有していて、さらに、残部が不可避不純物であり、且つ、T.Fe分におけるFeO/Fe2O3≧1.25であることを特徴とするリサイクルスラグ。
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