JPH06157085A - 金属精錬用の塊状石灰系フラックスの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 石灰系フラックスを製造するに際して粉化し
やすい水酸化カルシウムを用いて、圧縮強度の高い塊状
フラックスの製造を実現すること 【構成】 石灰石を１ｍｍ径以下の大きさに粉砕し、水
酸化カルシウムに５重量％ないし４０重量％の粉砕石灰
石を混合して、５ｍｍないし２０ｍｍ程度に造粒する。
そして、７００℃ないし１，０００℃の熱で假焼する
と、圧縮強度の高い造粒生石灰が生成される。これは、
假焼すると粉化しやすい水酸化カルシウムに石灰石を混
合すると、假焼によって塊状化しかつ高い圧縮強度を備
えるという新しい知見に基づく。そして、石灰石の代わ
りにライムケーキを使用したり、水酸化カルシウムとし
てカーバイドスラグを採用すれば、産業廃棄物の再利用
の途も開かれ、溶融金属中の硫黄分や燐酸分などとの反
応性がよい石灰系フラックスとして十分供しえるものと
なる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、金属精錬用の塊状石灰
系フラックスの製造方法に係り、詳しくは、假焼すると
粉化しやすい水酸化カルシウムを石灰系フラックスの主
原料として採用できるようにしたことであり、その假焼
されたフラックスの圧縮強度を、石灰石を假焼した場合
と同等の取り扱いが可能となる程度に増強できるように
した製造法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】鋼材中の不純物元素を低減させるため
に、脱酸，脱硫や脱燐さらには介在物の形態制御などが
種々の方法で行われている。例えば、転炉や電気炉によ
り溶製される溶鋼に造滓剤としてのソーダ灰系フラック
スや石灰系フラックスを塊状で投入し、溶鋼中の硫黄分
などと反応させて、製鋼スラグの生成の促進が図られて
いる。しかし、生成されたスラグが再利用できないこと
などの理由によって、ソーダ灰系フラックスの使用は最
近少なくなりつつあり、石灰系フラックスが急速に注目
されるようになってきている。その石灰系フラックス
は、石灰石ＣａＣＯ₃ を８００℃ないし１，２００℃で
假焼して得られる。このようにして得られた軟焼生石灰
は比表面積が大きく、溶鋼中の硫黄分などと反応してス
ラグを生成する活性度も高い。そして、圧縮強度も高く
て衝撃に強く、輸送や炉内への投入に取り扱いが容易な
ものである。ところが、石灰石を假焼するとき、石灰石
自体から多量の炭酸ガスが発生すること、假焼温度が高
く燃料消費量の増大を招くこと、假焼温度の上昇を抑え
る場合には、超微粉化させる必要があって粉砕エネルギ
ーの増大が避けられないことなどの問題がある。加え
て、石灰石はセメント原料やカーバイドの製造その他の
用途に広くかつ多量に使用されることから、安定した供
給を長期間にわたって確保することが容易でない状況と
なりつつある。したがって、天然資源である石灰石の消
費量の節減を図ることが望まれる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、フラックス
に使用される生石灰は、消石灰Ｃａ（ＯＨ）₂ を脱水し
て製造することもできる。そして、消石灰は、脱水する
と極めて反応性が高く、石灰石を假焼する場合よりも低
い温度で生石灰を得ることができること、その比表面積
は二倍以上のものが得られることも、ある種の研究によ
ってかなり以前から知られている（例えば、Journal of
Application Chemistry: 1958年12月８日発行参照）。
しかし、金属精錬における塊状フラックスとして利用で
きるかどうかの実証的な研究には及んでいない。これ
は、消石灰自体が安価な工業用塩基であり、腐食剤，建
築材料などに向けられることが多く、石灰系フラックス
への転化はほとんど試みられていないのが実情であるか
らである。そして、消石灰が粉体であって假焼する場合
の取り扱いが厄介であること、假焼した場合にますます
粉化して、塊状フラックスとしての固形化が困難である
ということも原因している。

【０００４】本発明は上記の問題に鑑みなされたもの
で、その目的は、水酸化カルシウムの利用を図って、天
然資源である石灰石の消費量を抑制すると共に製造の際
に炭酸ガスの発生を少なくして環境保全に寄与できるこ
と、石灰石を主原料として假焼する塊状石灰系フラック
スの製造法に比べて低い温度での假焼を可能にし、燃料
原単位を低減できること、動力消費の激しい粉砕工程な
どが少なくなりエネルギー消費の低減が可能になるこ
と、などを実現した金属精錬用の塊状石灰系フラックス
の製造方法を提供することである。なお、本発明は、フ
ラックス原料を石灰石から水酸化カルシウムに置き換え
ると、石灰系フラックスを生成する假焼温度の低下が実
現できること、その比表面積は著しく大きく反応性の高
いものになること、それのみならず、原料を造粒して假
焼するという従来からほとんど着目されていなかった手
法の採用と石灰石を混合するということによって、水酸
化カルシウムの粉化が防止されるという知見にもよって
いる。加えて、産業廃棄物であるカーバイドスラグには
多量のＣａ（ＯＨ）₂ が含まれ、純粋な水酸化カルシウ
ムでないカーバイドスラグであっても、造粒して炭酸カ
ルシウムと共に假焼すれば造滓剤として供しえること、
製糖工業から排出するライムケーキは石灰石と同じ成分
であり、これをフラックスの原料としての石灰石に代替
させることも可能であること、といったごとく本発明は
分野の異なる産業から出る廃棄物の利用を広い視野から
検討し、完成されたものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、転炉や電気炉
などの金属精錬炉における溶湯内に供給し、溶融金属中
の硫黄分や燐酸分などと反応させて金属スラグ生成の促
進を図るために使用する石灰系フラックスの製造法に適
用される。その特徴とするところは、以下の工程を含
む。まず、炭酸カルシウムを１ｍｍ径以下の大きさに粉
砕する。微細な水酸化カルシウムに、粉砕された炭酸カ
ルシウムを５重量％ないし４０重量％混合して、５ｍｍ
ないし２０ｍｍ程度に造粒する。そして、その造粒物を
７００℃ないし１，０００℃で假焼するようにしたこと
である。なお、水酸化カルシウムとしてカーバイドスラ
グを採用したり、炭酸カルシウムとしてライムケーキを
使用することもできる。

【０００６】

【作用】炭酸カルシウムを１ｍｍ径以下の大きさに粉砕
しておき、微細な水酸化カルシウムに、５重量％ないし
４０重量％混合する。このように、水酸化カルシウムが
フラックス原料に占める割合を大きくしておき、５ｍｍ
ないし２０ｍｍ程度に造粒する。そして、それを７００
℃ないし１，０００℃で假焼すると、石灰石を假焼して
得られるフラックスのような圧縮強度の高い塊状生石灰
が生成される。これを塊状のままもしくは必要ならば粗
粉砕して転炉や電気炉などの金属精錬炉における溶湯内
に供給し、溶融金属中の硫黄分や燐酸分などと反応させ
て金属スラグ生成の促進を図るために使用することがで
きる。上記の水酸化カルシウムとして消石灰を使用すれ
ばよいが、産業廃棄物としてのカーバイドスラグを採用
してもよい。また、石灰石の代えて製糖工業で排出され
るライムケーキを使用しても石灰系フラックスとしての
機能を十分に発揮させることができる。

【０００７】

【発明の効果】本発明によれば、假焼するとますます粉
化する水酸化カルシウムを主原料としても、塊状の石灰
系フラックスを製造することができる。石灰石を假焼し
てフラックスとしての生石灰を得る場合に比べて低い７
００℃ないし１，０００℃の假焼温度で生成でき、燃料
原単位の低減が実現される。假焼に先立ち石灰石を微粉
化させておく必要もなく、動力消費の少ない粗粉砕と造
粒操作で実現され、省エネルギーが図られる。また、炭
酸カルシウムの使用量が少なく、假焼時に原料から発生
する炭酸ガス量も低減される。水酸化カルシウムとして
カーバイドスラグを使用すれば、産業廃棄物の利用が可
能となる。また、石灰石としてライムケーキを採用する
場合も同様であり、天然資源の有効な利用や資源のサイ
クル化が可能となる。

【０００８】

【実施例】以下に、本発明の金属精錬用の塊状石灰系フ
ラックスの製造方法を、詳細に説明する。この塊状石灰
系フラックスは、転炉や電気炉などの金属精錬炉におけ
る溶湯内に供給し、金属スラグ生成の促進を図るために
使用される。すなわち、鋼材中の不純物元素を低減させ
るため、溶鋼の精錬中に投入すると、石灰系フラックス
によるスラグの生成により溶鋼の脱酸，脱硫，脱燐がな
され、さらには、介在物の形態も制御することができ
る。その石灰系フラックスは、以下の工程を経て製造さ
れる。まず、石灰石を１ｍｍ径以下の大きさに粉砕す
る。次に、粉状の水酸化カルシウムに５重量％ないし４
０重量％の石灰石を混合して、ペレタイザーなどにより
５ｍｍないし２０ｍｍ程度、好ましくは１０ｍｍ径前後
に造粒される。その造粒物は、ベッケンバッハ炉，メル
ツ炉もしくはロータリキルンなどの焼成炉に投入して７
００℃前後で假焼される。なお、炉内での滞留時間が短
い場合は１，０００℃程度で假焼すればよい。このよう
にして得られた塊状石灰系フラックスは、假焼すると粉
化した生石灰となる水酸化カルシウムを６０重量％以上
使用しているにもかかわらず、圧縮強度の高い造粒生石
灰となる。これは、石灰石を假焼した場合と同等の取り
扱い可能な塊状フラックスであり、そのままもしくは整
粒しまたは粗粉砕するなどして溶鋼に投入し、滓化作用
の高い造滓剤として機能させることができる。

【０００９】詳しく述べると、石灰石はＣａＣＯ₃ を主
成分とする堆積岩が使用される。これは、主に方解石か
らなる岩石として採取され、わが国に豊富に存在する。
しかし、石灰石は多くの産業分野で使用される天然資源
であり、その消費量を少なくすることが望ましく、上記
したごとくその使用量は少なくされる。それ以上に石灰
石の消費を節減する場合には、次に述べるライムケーキ
を採用することができる。ライムケーキはビート糖を製
造する製糖工場から排出されるもので、細断した砂糖大
根から滲出塔で糖分を滲出汁として取り出し、石灰乳を
加えた後に炭酸ガスと接触させて炭酸飽充させたときに
生じるものである。このような炭酸石灰清浄法よって凝
集沈澱する製糖滓（ライムケーキ）は、製糖に消費され
た石灰の大部分を含んでいる。上記したように、石灰系
フラックスを製造すべく假焼する前に、石灰石を１ｍｍ
径以下の大きさに粉砕するようにしているが、ライムケ
ーキは石灰の微細な結晶であり、これを炭酸カルシウム
として全量使用する場合には粉砕の必要がなくなり、石
灰石の一部に充てる場合には、石灰石の粉砕の手間を軽
減することができる利点がある。

【００１０】本石灰系フラックスの製造に供される主た
る原料である水酸化カルシウムとしては、消石灰を使用
すればよい。これは、石灰石の消費量を節減する意味
と、石灰系フラックスを製造する際の假焼温度の低下を
促進する目的で採用される。すなわち、石灰石ＣａＣＯ
₃ を假焼して石灰系フラックスとしての生石灰を製造す
る場合よりも低い温度で生成することができるからであ
り、その比表面積は著しく大きく、造滓時の反応性も高
くなる利点がある。しかし、これもまた安価な工業用塩
基であって、腐食剤や建築材料などに向けられるため入
手が容易でないことが多い。そこで、消石灰に代えてＣ
ａ（ＯＨ）₂ を多量に含むカーバイドスラグで代替させ
ることができる。カーバイドスラグは、カーバイドＣａ
Ｃ₂ に水を加えてアセチレンガスＣ₂ Ｈ₂ を製造すると
き多量に発生する。これは、カーバイドを１トン生産す
る際に１．１６トンも排出され、わが国では年間５０万
トン以上もの廃棄もしくは再利用処理が余儀なくされて
いると言われている。その一方で、カーバイドスラグは
上記した消石灰と同じＣａ（ＯＨ）₂ が９０％以上、多
い場合には９６％も含まれていることが知られている。
したがって、従来から、カーバイドスラグは、セメント
原料，化学肥料，耐火炉材，道路安定材，土壌改良材や
汚水処理用の廃液中和材などとして利用されているが、
依然として産業廃棄物として処分される量も多く、その
処理や取り扱いには多くの問題を抱えている。このよう
なことから、石灰石を原料とする他の産業分野から廃棄
されるものを、製鋼用などの造滓剤の製造に供すことが
できれば省資源の観点からも好ましい。

【００１１】以上の説明から分かるように、焼成炉に投
入する造粒物をつくるとき、石灰石と消石灰とを混合す
ればよいが、上記のような原料事情を背景にして、炭酸
カルシウムとして石灰石とライムケーキを混合して使用
したり、ライムケーキのみとすることもできる。また、
水酸化カルシウムとしては、消石灰にカーバイドスラグ
を加えたり、カーバイドスラグのみとしてもよい。いず
れにしても産業廃棄物を利用することができる。これら
を上記した大きさに必要に応じて粉砕し、混合して適度
の水を添加して造粒すればキルンなどに投入することが
容易となり、投入原料がキルン集塵機へ持ち去られるこ
ともなくなる。なお、生成された石灰系フラックスの圧
縮強度は１００Ｋｇ／ｃｍ² を越え、運搬や投入の際の
取り扱いが極めて容易となる。

【００１２】本発明は、水酸化カルシウムを少なくとも
６０重量％以上とすることを特徴としており、假焼する
と粉化の激しい水酸化カルシウムであっても、石灰系フ
ラックスとすることができる。これは、低い温度で生石
灰となる水酸化カルシウムの脱水が、高温にならないと
生石灰とならない炭酸カルシウムの存在によって抑制さ
れるからであると想像される。このように、炭酸カルシ
ウムが水酸化カルシウムの粉化を抑制するという知見
は、本発明者らの研究によって初めて得られたものであ
り、これをもとにして実証テストを重ねた結果、本発明
は完成されたものである。

【００１３】以上の説明から分かるように、石灰石や消
石灰としては産業廃棄物であってもよく、資源利用のサ
イクル化が図られる。これに加えて、假焼時に石灰石か
ら出る炭酸ガスの量もある程度抑制され、環境保全にも
寄与する。ちなみに、本発明は、造粒と假焼とが不可避
な工程であるが、造粒時の原料粒度の選定や造粒処理の
必要性を見出し、さらには、水酸化カルシウムが原料の
過半を占めるという特殊性が従来と大きく異なる点であ
る。なお、転炉や電気炉など製鋼炉を例にして、それに
使用される石灰系フラックスの製造法として説明した
が、製鉄に限らず他の金属の精錬においても適用するこ
とができる。そして、上記した材料は主たるものであ
り、假焼工程において弊害が生じなく、また、フラック
スとしての品質に悪い影響を与えない限り、他の副資材
例えばアルミナ，マグネシア，珪酸，酸化鉄などを含ま
せておいても差し支えない。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中山 清 岡山県上房郡北房町大字宮地2252 中山石 灰工業株式会社内 (72)発明者 岡部 誠治 岡山県上房郡北房町大字宮地2252 中山石 灰工業株式会社内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 転炉や電気炉などの金属精錬炉における
   溶湯内に供給し、溶融金属中の硫黄分や燐酸分などと反
   応させて金属スラグ生成の促進を図るために使用される
   石灰系フラックスの製造法において、 炭酸カルシウムを１ｍｍ径以下の大きさに粉砕する工程
   と、 微細な水酸化カルシウムに、上記粉砕された炭酸カルシ
   ウムを５重量％ないし４０重量％混合して、５ｍｍない
   し２０ｍｍ程度に造粒する工程と、 その造粒物を７００℃ないし１，０００℃で假焼する工
   程と、 を含み、圧縮強度の高い造粒生石灰を生成することを特
   徴とする金属精錬用の塊状石灰系フラックスの製造方
   法。
2. 【請求項２】 前記水酸化カルシウムとして、カーバイ
   ドスラグが採用されていることを特徴とする請求項１に
   記載された金属精錬用の塊状石灰系フラックスの製造方
   法。
3. 【請求項３】 前記炭酸カルシウムとして、製糖工業に
   おける炭酸石灰清浄法によって処理された後のライムケ
   ーキが使用されることを特徴とする請求項１に記載され
   た金属精錬用の塊状石灰系フラックスの製造方法。