JP6412488B2 - Kr脱硫での地金リサイクル方法 - Google Patents
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Description
このようなKR脱硫で地金をリサイクルする技術としては、次の特許文献1〜特許文献4に示すようなものが知られている。
さらにまた、特許文献4の方法は、地金を含む除滓物を熱間のまま転炉装入鍋に入置きすることで、受銑時の水蒸気爆発を防止するものとなっており、水分を含む除滓物をリサイクルのために鉄源として溶銑中に投入しようとすると、転炉装入鍋に受銑する際に水蒸気爆発を生じる可能性がある。
本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、常温まで冷却された除滓物や粒径が小さな除滓物に含まれる地金であっても、確実に回収してリサイクルすることができるKR脱硫での地金リサイクル方法を提供することを目的とする。
即ち、本発明のKR脱硫での地金リサイクル方法は、インペラを回転させて機械的に溶銑を攪拌する装置を用いて溶銑のKR脱硫を連続して行うに際して、前記連続して行われるKR脱硫における一連のチャージで排滓される除滓物をリサイクル用除滓物として水冷すると共に、水冷したリサイクル用除滓物を、粒径40mm以上を大塊、粒径15mm未満を粉、その間を小径に粒子サイズで分けておき、前記一連のチャージに続いて行われるKR脱硫のチャージで排滓され且つ水を気化可能な温度となっている除滓物の一部又は全部を乾燥用除滓物とし、前記乾燥用除滓物と、前記サイクル用除滓物から得られた小径のリサイクル用除滓物とを混合して混合除滓物とし、得られた混合除滓物を、前記乾燥用除滓物を得たKR脱硫のチャージより後のチャージで溶銑に投入するに際しては、前記混合除滓物に対する乾燥用除滓物の重量比をa(%)、前記混合除滓物の混合開始からの経過時間を乾燥時間b(hr)とした場合に、重量比aと乾燥時間bを変数として乾燥後の混合除滓物の水分量x(%)を推定する式(1)で示される重回帰式を求めておくと共に、
前記混合除滓物を前記溶銑に投入しても水蒸気爆発を起こさない状況下となる、前記混合除滓物の投入量上限値y(kg/t)と前記混合除滓物の水分量x(%)との関係を示す式(2)を求めておき、前記混合除滓物に対する乾燥用除滓物の重量比がa(%)となるように、前記リサイクル用除滓物から得られた小径のリサイクル用除滓物と前記乾燥用除滓物とを混合して混合除滓物とし、前記混合された混合除滓物を乾燥時間b(hr)だけ静置し、前記式(1)に、前記混合除滓物に対する乾燥用除滓物の重量比a、及び混合除滓物の乾燥時間b(hr)を代入して乾燥後の混合除滓物の水分値xを求め、求められた乾燥後の混合除滓物の水分値xを式(2)に代入して投入量上限値y(kg/t)を求め、前記混合除滓物が、求めた投入量上限値y(kg/t)より少なくなるように前記混合除滓物を溶銑に投入することを特徴とする。
本実施形態の地金リサイクル方法は、インペラ2を回転させて機械的に溶銑を攪拌する装置(KR脱硫装置1)を用いて溶銑のKR脱硫を連続して行うに際して、連続して行われるKR脱硫における一連のチャージで排滓される除滓物Sをリサイクル用除滓物SRとして水冷すると共に、水冷したリサイクル用除滓物SRを大塊SRB、小径SRS、粉SRPに粒子サイズで分けておき、一連のチャージに続いて行われるKR脱硫のチャージで排滓され且つ水を気化可能な温度となっている除滓物の一部又は全部を乾燥用除滓物SDとし、乾燥用除滓物SDと、サイクル用除滓物SRから得られた小径のリサイクル用除滓物SRSとを混合して混合除滓物SCとし、得られた混合除滓物SCを、乾燥用除滓物SDを得たKR脱硫のチャージより後のチャージで溶銑に投入するものである。
「事前準備工程」は、乾燥条件から乾燥後の混合除滓物SC(乾燥用除滓物SDに「小径」の除滓物SRSを混合したもの)の水分量を推定する水分量推定式と、水分値に応じた混合除滓物SCの投入量上限値yを規定する投入量計算式とを、事前に準備しておく工程である。
以降では、本実施形態の地金リサイクル方法を構成する「事前準備工程」と「実操業工程」についてそれぞれ説明する。
以降でいう「除滓物S」は、KR脱硫工程で除滓されたスラグとそのスラグ内に含まれる地金の両者を合わせたものを言う。
本実施形態の「実操業工程」は、本発明にかかるKR脱硫での地金リサイクル方法の実際の操業のことであり、次の(1)〜(6)の操作を順番に行うものとなっている。
(1)連続して行われるKR脱硫における一連のチャージで排滓される除滓物Sをリサイクル用除滓物SRとして得る操作(KR脱硫操作S1及び後除滓操作S2)。
(2)得られたリサイクル用除滓物SRを水冷する操作(冷却操作S3)。
(3)水冷したリサイクル用除滓物SRを大塊SRB、小径SRS、粉SRPに粒子サイズで分けておく操作(分別操作S4)。
(4)一連のチャージに続いて行われるKR脱硫のチャージで排滓され且つ水を気化可能な温度となっている除滓物の一部又は全部を乾燥用除滓物SDとして分ける操作(除滓物Sから乾燥用除滓物SDを取り出す操作)。
(5)乾燥用除滓物SDと、サイクル用除滓物SRから得られた小径のリサイクル用除滓物SRSとを混合して混合除滓物SCとする混合操作S5。
(6)得られた混合除滓物SCを、乾燥用除滓物SDを得たKR脱硫のチャージより後のチャージで溶銑に投入する操作(投入操作S6)。
以降では、本実施形態の地金リサイクル方法を構成する各操作について説明する。
図2に示すように、KR脱硫操作では、溶銑鍋3を用いた溶銑のKR脱硫が複数のチャージに亘って連続して行われる。
KR脱硫とは、機械的攪拌手段を用いて、脱硫剤が添加された溶銑鍋3内の溶銑を攪拌し、脱硫剤を溶銑中の硫黄に反応させて、溶銑中の硫黄をスラグに移行し、最後に硫黄が含まれたスラグを除滓物Sとして排滓する処理である。
このような機械的な攪拌が行われているKR脱硫の溶銑中では、溶銑中の硫黄[S]が、式(3)に示すように硫化カルシウムに変化する反応が進行する。
このようにして溶銑中の硫黄が硫化物として固定されたスラグは、図4に示すような「後除滓操作」で排滓される。
なお、以降では、ヤードに運搬されると共に冷却された除滓物Sをリサイクル用除滓物SRといい、後述する乾燥用除滓物SDと区別して用いる。
本実施形態では、ヤードに運搬されるリサイクル用除滓物SRはスラグパン10に収容された状態で運搬車両9に載せられており、冷却操作は、図5に示すようにリサイクル用除滓物SRが収容されたスラグパン10に対してスプレーノズル11により水を散布することで行われる。なお、この冷却操作は、水をリサイクル用除滓物SRに付与して冷却を行うものであれば、散水以外の方式を採用しても良い。また、空冷など他の冷却方法を、水冷に併用して用いても良い。
分別操作は、冷却後にヤードに保管されているリサイクル用除滓物SRを、篩い機などを用いて「大塊SRB」、「小径SRS」、「粉SRP」の3種類に分ける操作である。
また、「粉」のリサイクル用除滓物SRPは、粒径が15mm未満のリサイクル用除滓物SR、つまり粒径が15mm未満の地金とスラグとの混合物であって、焼結原料や脱りん剤など鉄分を含む粉体を鉄源としてリサイクルされる。
上述した「大塊SRB」、「小径SRS」、「粉SRP」のリサイクル用除滓物への分別は、図6に示すような手順で行われる。
具体的には、本実施形態の地金リサイクル方法では、上述したKR脱硫を連続して複数チャージに亘って行う。そして、それぞれのチャージのKR脱硫で排滓された除滓物Sを、すべてリサイクル用除滓物SRとして、冷却、分別し、「小径」のリサイクル用除滓物SRSを得る。このようにして「小径」のリサイクル用除滓物SRSの量が所定量に達したら、その次のチャージにおいては、(4)の操作、すなわち「除滓物から乾燥用除滓物SDを取り出す操作」を行う。
かかる混合操作においては、熱滓混合重量比a及び乾燥時間bが、実操業条件として得られる。
さて、本発明の技術では、上記した「実操業工程」に先立ち「事前準備工程」を行うこととしている。
本実施形態の「事前準備工程」は「実操業工程」で行った(1)〜(6)の工程を行いつつ、数々の操業データを蓄積し、得られた操業データから、水分量推定式(1’)及び投入量計算式(2)を得るものである。
すなわち、事前準備工程は、KR脱硫操作、後除滓操作、冷却操作、分別操作までの操作については、実操業工程と同じである。つまり、後除滓で発生したリサイクル用除滓物SRを常温まで冷却し、冷却後のリサイクル用除滓物SRを第1の篩い機12及び第2の篩い機13を用いて「大塊SRB」、「小径SRS」、「粉SRP」に篩分けする。そして、リサイクル用除滓物SRを篩分けすることによって発生する「小径」のリサイクル用除滓物SRSと、熱間状態のまま第1スラグピット8から送られてきた乾燥用除滓物SDとを、第2スラグピット14の中で混合する。
これらの熱滓混合重量比a及び乾燥時間bが利用すれば、混合除滓物SCの水分量x、より正確には、熱滓混合重量比aで混合が行われた混合除滓物SCが、乾燥時間bだけ乾燥が行われた時点で示す水分量xを推定することができる。
なお、上述した水分量推定式(1)は、ばらつきを考慮していないため、水分量推定式(1)で推定される水分量になるように混合除滓物SCを形成しても、実施に測定される水分量の測定値が推定を上回る可能性がある(言い換えれば、後述する水蒸気爆発が起こる可能性が残る)。そのため、実際に水分量を推定する場合には、水分計などを用いて実測した混合除滓物SCの水分量を水分量推定式で推定した水分量が上回らないように、水分量推定式(1)にばらつきを嵩上げしておくのが好ましい。
この「水蒸気爆発が起こるかどうか」は、混合除滓物SCを投入した際に、溶銑鍋3内で爆発に伴う閃光や溶銑の飛散が見られるかどうかを、ビデオカメラにて撮影し、予め判定しておく。
以上のように、混合除滓物SCの水分量xを推定する水分量推定式(1’)、及び混合除滓物SCの投入量上限値yを算出する投入量計算式(2)を求める工程が、地金リサイクル方法の事前準備工程となる。
実施例及び比較例は、260tonの溶銑が装入された溶銑鍋3に、石灰系脱硫剤とアルミナ系媒溶剤を添加し、10分間に亘ってKR脱硫を行ったものである。
KR処理後の後除滓において、溶銑鍋3に浮かぶスラグを行いスラグシュート5を用いて、スラグピット(第1スラグピット8)に排滓した。
図5に示すように、第1スラグピット8に排滓された除滓物Sを、「リサイクル用除滓物SR」として運搬車両9上のスラグパン10に積込み、機関車で運搬車両9を牽引してスラグ冷却場(ヤード)まで運搬した。リサイクル用除滓物SRはスラグ冷却場に運搬し、散水することで常温まで冷却した。散水冷却後にスラグパン10をクレーンを用いて傾転することで、素掘りのピットに排滓した。
そして、第2の篩い機13において篩上に分別された小径のリサイクル用除滓物SRSを、第1スラグピット8の側方に設けられた第2スラグピット14に移動した。
一方、リサイクル用除滓物SRとして排滓された一連のKR脱硫に続いて行われるチャージで排滓される除滓物Sを、乾燥用除滓物SDとして第1スラグピット8から第2スラグピット14に移動し、小径のリサイクル用除滓物SRSと乾燥用除滓物SDとをホイルローダを利用して混合した。
また、混合除滓物SCの水分量については、山積みした「小径のリサイクル用除滓物SRS」の山から、採取場所を変えて3つの試料を採取し、赤外線加熱式水分計を用いて加熱温度120℃、加熱保持時間15分の条件で水分を測定した。3つの試料の水分分析値のうち、最大値を代表値として採用した。
一方、上述したように熱滓混合重量比aを10%、30%、50%、乾燥時間bを1hr、5hr、8hrで変化させた混合除滓物SCを、ホイルローダによってリサイクルシュート15に積込み、溶銑鍋3の溶銑上に投入し、KR脱硫処理を行った。
混合除滓物SCの投入時に、溶銑鍋3の内部で水蒸気爆発の発生状況、及び混合除滓物SCの溶け残りの有無を観察した。結果を、表2および図11に示した。
つまり、上述した表2の「混合除滓物の投入量上限値」は、図11において太線で示される式(5)に投入条件の水分量(%)を代入して求められたものとなっている。このようにして得られる混合除滓物SCの投入上限値yを超えないように混合除滓物SCを溶銑中に投入することで、水蒸気爆発を起こさず、混合除滓物SCの溶残も発生させないような、小径のリサイクル用除滓物SRSに含まれる地金のリサイクルが可能となることを出願人は確認している。
2 インペラ
3 溶銑鍋
4 KR台車
5 スラグシュート(受滓容器)
6 スラグドラッガー
7 スラグ傾転台車
8 第1スラグピット
9 運搬車両
10 スラグパン
11 スプレーノズル
12 第1の篩い機
13 第2の篩い機
14 第2スラグピット
15 リサイクルシュート
S 除滓物
SR リサイクル用除滓物
SRB 大塊のリサイクル用除滓物
SRS 小径のリサイクル用除滓物
SRP 粉のリサイクル用除滓物
SD 乾燥用除滓物
SC 混合除滓物
y 混合除滓物の投入上限値
x 混合除滓物の水分量
Claims (1)
- インペラを回転させて機械的に溶銑を攪拌する装置を用いて溶銑のKR脱硫を連続して行うに際して、
前記連続して行われるKR脱硫における一連のチャージで排滓される除滓物をリサイクル用除滓物として水冷すると共に、水冷したリサイクル用除滓物を、粒径40mm以上を大塊、粒径15mm未満を粉、その間を小径に粒子サイズで分けておき、
前記一連のチャージに続いて行われるKR脱硫のチャージで排滓され且つ水を気化可能な温度となっている除滓物の一部又は全部を乾燥用除滓物とし、
前記乾燥用除滓物と、前記サイクル用除滓物から得られた小径のリサイクル用除滓物とを混合して混合除滓物とし、
得られた混合除滓物を、前記乾燥用除滓物を得たKR脱硫のチャージより後のチャージで溶銑に投入するに際しては、
前記混合除滓物に対する乾燥用除滓物の重量比をa(%)、前記混合除滓物の混合開始からの経過時間を乾燥時間b(hr)とした場合に、重量比aと乾燥時間bを変数として乾燥後の混合除滓物の水分量x(%)を推定する式(1)で示される重回帰式を求めておくと共に、
前記混合除滓物を前記溶銑に投入しても水蒸気爆発を起こさない状況下となる、前記混合除滓物の投入量上限値y(kg/t)と前記混合除滓物の水分量x(%)との関係を示す式(2)を求めておき、
前記混合除滓物に対する乾燥用除滓物の重量比がa(%)となるように、前記リサイクル用除滓物から得られた小径のリサイクル用除滓物と前記乾燥用除滓物とを混合して混合除滓物とし、
前記混合された混合除滓物を乾燥時間b(hr)だけ静置し、
前記式(1)に、前記混合除滓物に対する乾燥用除滓物の重量比a、及び混合除滓物の乾燥時間b(hr)を代入して乾燥後の混合除滓物の水分値xを求め、
求められた乾燥後の混合除滓物の水分値xを式(2)に代入して投入量上限値y(kg/t)を求め、
前記混合除滓物が、求めた投入量上限値y(kg/t)より少なくなるように前記混合除滓物を溶銑に投入する
ことを特徴とするKR脱硫での地金リサイクル方法。
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