JPH11264011A - スラグの有効利用方法 - Google Patents
スラグの有効利用方法Info
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Abstract
スラグを、機械エネルギーを加えて粉砕することなく、
そのままの状態で粉化すると共に、得られた粉末の利用
を可能とするスラグの有効利用方法を提供することを目
的としている。 【解決手段】ステンレス鋼の精錬時に発生したスラグを
回収し、該スラグが含有する2CaO・SiO2 の相変
態に起因する膨張力で粉化させ、得られたスラグ粉末を
溶銑予備処理用フラックスとして直接利用、あるいは該
フラックスに混合利用する。
Description
方法に関し、詳しくは、ステンレス鋼の精錬過程で発生
したスラグを、溶銑の脱燐、脱硫等の予備処理用フラッ
クスとして直接利用したり、混合して利用する技術であ
る。
脱炭を行った後、引き続き、該溶鋼上のスラグに含まれ
るクロム(以下、Cr)酸化物を、(アルミニウムある
いはフェロ・シリコン等)で還元する所謂スラグ還元処
理が行なわれている。この還元処理を経て精錬容器から
排出されたスラグは、適当な用途がないので、残留する
Cr酸化物を無害化するためのさらなる還元処理が施さ
れ、埋立材として外販するか、工場敷地内に仮置きする
か、あるいは産業廃棄物として外部業者に処分を委託し
ている。また、該スラグには、多量に含有するダイ・カ
ルシウム・シリケート(以下、2CaO・SiO2 )が
大気下で相変態するに際して粉化し、その後のハンドリ
ングがやっかいになるという問題もある。
−49007号公報は、「転炉におけるステンレス鋼精
錬においてCr添加・脱炭処理後の還元処理において生
成したスラグに、P2 O5 を添加する」技術を開示して
いる。そして、該P2 O5 を添加して改質したスラグ
を、トピード・カーを用いた溶銑の脱P処理で使用して
いる。その際、該改質したスラグは、溶銑に上置きする
か、あるいは1mm以下に粉砕してから溶銑中へ吹込む
ようにしている。
理も施さずに、塊状のままで溶銑に上置きしたのでは、
滓化までに時間を要し、脱燐反応が不十分となる可能性
がある。特に、該スラグに含有されるCr酸化物がその
ままの形態で残留し、これを路盤材等の用途に使用した
場合には、6価クロムの溶出が懸念される。また、溶銑
中に吹込むために微粉砕すると、粉砕のためのエネルギ
ー・コストが無視できないという問題もあった。
に鑑み、ステンレス鋼の精錬過程で発生したスラグを、
機械エネルギーを加えて粉砕することなく、そのままの
状態で粉化すると共に、得られた粉末の利用を可能とす
るスラグの有効利用方法を提供することを目的としてい
る。
成するため、上記スラグの「大気下で自然に粉化する」
という特性に着眼して鋭意研究を重ね、本発明を完成し
た。すなわち、本発明は、ステンレス鋼の精錬時に発生
したスラグを回収し、該スラグが含有する2CaO・S
iO2 の相変態に起因する膨張力で粉化させ、得られた
スラグ粉末を溶銑予備処理用フラックスとして直接、あ
るいは該フラックスに混合利用することを特徴とするス
ラグの有効利用方法である。
成分の重量%の比で、 CaO/SiO2 ≧1.5、 CaO/Al2 O3 ≧2.5 を満足するものであることを特徴とするスラグの有効利
用方法である。さらに、本発明は、前記粉化を、スラグ
の回収後2日以上5日以下の自然放冷で行なったり、あ
るいは前記得られたスラグ粉末を、粒度2mm以下に篩
分けすることを特徴とするスラグの有効利用方法であ
る。
ラックスを、脱燐剤とすることを特徴とするスラグの有
効利用方法でもある。本発明によれば、ステンレス鋼の
製造過程で発生したスラグを、別途エネルギーを加える
ことなく粉化し、溶銑予備処理用フラックスにそのまま
利用、あるいは混合利用するようにしたので、従来用途
がなくて工場内に埋立、放置されていたスラグが有効に
利用できるようになる。また、該スラグ中のCr酸化物
は、予備処理中に溶銑が含有する炭素で還元され、Cr
となって溶銑中に移行するので無害化するという効果も
生じる。
もまじえ、本発明の実施の形態について説明する。ま
ず、本発明が対象とするスラグは、転炉、AOD炉等の
精錬炉、あるいはVOD等の真空精錬装置で、ステンレ
ス鋼製造用の母溶湯を酸素吹錬して脱炭した後、溶湯中
にAl,Fe−Si等を添加して還元処理した際に発生
するものである。また、これらのスラグは、転炉、AO
D炉等の精錬炉では、前記還元処理後のステンレス溶鋼
を取鍋に出鋼後、スラグのみスラグ容器に排滓して回収
され、VOD等の真空精錬装置では、取鍋内で還元処理
した溶鋼を連続鋳造で鋳片にした後、該取鍋内に残留し
たスラグを、スラグ容器に排出して回収される。
CaOとSiO2 が多く含有されており、これらは、該
スラグが冷却、凝固する過程で2CaO・SiO2 とし
て晶出する。この2CaO・SiO2 は、該スラグを更
に冷却していく過程でα相からβ相への相変態を生じ、
その際に体積膨張を起こし、それに起因してスラグ全体
をも粉化することは、従来より良く知られている。しか
しながら、このようなスラグの粉化は、その後のスラグ
のハンドリング性を損なうものであることから、できる
だけ回避するような処置が施されていた。つまり、該ス
ラグを急冷したり、あるいは粉化を起こさせないように
する成分(例えば硼素含有物質等)の添加などが行われ
ていたのである。
え方を一変させ、スラグを冷却する過程での2CaO・
SiO2 相の相変態をむしろ積極的に利用し、スラグの
粉末を何らエネルギーをかけずに製造し、得られたスラ
グ粉末の有効利用を着想した。そして、有効利用する対
象工程を種々検討し、所謂「溶銑予備処理」が最も適切
であることを確認し、前記したような多数の本発明を完
成させたのである。
むスラグは、上記した溶銑予備処理に従来より使用して
いる脱珪剤、脱硫剤、及び脱燐剤(溶銑予備処理用フラ
ックスと呼ばれている)の主成分であるCaOを含む
他、その相変態時の膨張力でスラグ全体を粉化でき、容
易に粉末が得られるからである。ここで、「溶銑予備処
理」とは、高炉等の製銑炉から出銑された溶銑を、転炉
等の製鋼炉へ装入する前に、該溶銑中の珪素、燐、硫黄
等を除く処理のことであり、これによって製鋼での精錬
負荷が軽減できるので、現在の製鉄所は、ほとんどこの
処理を行っている。具体的には、例えば、高炉の出銑樋
を移動中の溶銑に、粉状の脱珪剤や脱燐剤を自然落下、
あるいは加速添加して該溶銑の脱珪、脱燐を行ったり、
溶銑を転炉へ搬送するトピード・カーや溶銑鍋に保持さ
れている溶銑中へ、粉状の脱燐剤や脱硫剤をランスを介
して吹き込み、脱燐や脱硫を行ったり、あるいは、転炉
型炉に保持した溶銑中へ、炉底に設けた羽口から脱燐剤
や脱硫剤を吹き込み、脱燐や脱硫を行う。
及び脱硫剤は、溶銑中に吹き込まれた後、浴面まで浮上
する極短時間のうちに、目的とする反応が進行しなけれ
ばならず、そのために、微粉(例えば2mm以下、より
好ましくは0.5mm以下)であることが要求される。
従って、本発明者は、前記スラグをこの要求を満たす程
度に粉化することを検討した。
CaO・SiO2 相の量に依存すると考えられるので、
微粉収率の一層の向上を図るためには、スラグ中に十分
な量の2CaO・SiO2 相を生成せしめることが望ま
しい。そこで、本発明では、スラグの組成を、重量%比
でCaO/SiO2 ≧1.5及びCaO/Al2 O3≧
2.5とするのが好ましいとした。CaO/SiO2 及
びCaO/Al2 O3が、それぞれ1.5及び2.5未
満では、スラグの凝固過程で生じる2CaO・SiO2
相の量が少なく、微粉スラグを得る上で不利である。一
方、CaO/SiO2 及びCaO/Al2 O3 の上限
は、本発明では、特に定めるものではないが、好ましく
はCaO/SiO2 ≦3.0及びCaO/Al2 O3 ≦
4.0とするのがよい。その理由は、これらの値を超え
ると、スラグ中に多量のCaOが含有され、前記精錬炉
や真空精錬装置における精錬反応に寄与しない未滓化の
CaOが増えるので、経済的に無駄であること、また、
粉化で得られる微粉スラグが吸湿し易くなり、ハンドリ
ングが困難になるからである。
ラグ中に生成したα2CaO・SiO2 相のできるだけ
多くを、β2CaO・SiO2 相に相変態させることが
好ましい。そのためには、できるだけスラグを徐冷し、
低温での安定相であるβ2CaO・SiO2 相を平衡に
近い量まで析出させるのが良い。そこで、本発明では、
回収したスラグを、水冷等による急冷を施すことなく、
2日以上5日以下の期間で自然放冷することが好ましい
とした。2日未満の自然放冷では、2CaO・SiO2
の相変態が不十分であり、5日を超えると、もはやそれ
以上の粉化効果の促進が期待できないからである。
グは、かなりの微粉が含有されているので、そのままの
状態で溶銑予備処理に使用しても良い。しかし、該スラ
グには、スラグ組成の不均一に起因して、粉化しきらな
い粗粒分が含まれることもある。従って、本発明では、
溶銑予備処理工程で所謂キャリア・ガスを用いて溶銑中
に吹き付け又は吹き込む際の安定した搬送性を確保する
ため、粉化で得たスラグを、さらに篩分けして粒度2m
m以下にするのが好ましい。2mm超えのものは、溶銑
予備処理において、反応速度が遅いからである。なお、
篩上となった2mm超えの粗粒スラグは、ハンドリング
が容易なので、通常の転炉スラグ(普通鋼製造時の)と
同様に、製銑工場の焼結機、高炉等に原料の一部として
装入し、利用することが可能である。
との関係を示すが、2mm以下の粒度のもので、安定し
た18%以上の脱燐酸素効率が得られる。実際には、2
mmで篩った場合のスラグは、平均粒度が0.5〜0.
7mm程度となるので、脱燐酸素効率には一層好まし
い。このようにして得られたスラグ粉末は、その組成か
ら、脱燐能及び脱硫能を十分に有しているので、所謂溶
銑予備処理用フラックスとして、そのままの状態で直接
利用できる。図3にスラグ配合率と脱燐酸素効率との関
係を示す。スラグ粉末にはSiO2 やCaF2 などが含
有されているため、フラックスの滓化を促進する作用が
ある。これによって本来の溶銑処理用フラックスより高
い脱燐効果が得られる。この作用が顕著となるのが5〜
80%の配合率のときであるので、従来から使用されて
いる該フラックスに、5〜80重量%になるよう混合使
用するのが好ましい。かかる量で混合すると、その溶銑
予備処理で新たに形成されるスラグ中のP2 O5 濃度
は、2〜5重量%になり、ステンレス鋼の製造過程で発
生するスラグと異なり、粉化現象は生じないからであ
る。その結果、この溶銑予備処理で発生したスラグは、
埋立材として利用することができるのである。
を製造した際に回収したスラグを、スラグ置き場に放置
した。そして、3日経過後に、組成としてCaO/Si
O 2 >1.5、CaO/Al2 O3 >2.5を満足する
ものを選択して、2mmの篩網で篩分けし、スラグ粉末
を得た。その組成を表1に示す。また、該スラグは、7
0重量%が0.15mm以下の微粉であった。
つのフラックス貯槽で、従来から使用している生石灰に
10又は20重量%になるように混合したもの、および
スラグ粉末100%のものを、別々に蓄え、トーピード
・カー内に保持した溶銑の予備処理、つまり脱燐及び脱
硫を行った。該予備処理の条件は、表2の通りである。
より、本発明に係るスラグの有効利用方法を用いても、
脱燐酸素効率は、従来の石灰+螢石をフラックスとして
用いた場合と同様であることがわかる。つまり、溶銑予
備処理用フラックスとしての役目を十分に果たしてい
る。また、この結果は、表3に示すように、螢石及び生
石灰の使用量を、従来に比べて、それぞれ1.0〜1.
5kg/t削減したことになる。さらに、該スラグの利
用によって、予備処理後の溶銑中Crが上昇した。この
Crの歩留は80〜95%であり、本発明は、有価金属
の回収にも役立っている。
と、それを用いた溶銑予備処理で発生したスラグの粒度
構成を、図4に比較して示しておく。
は還元処理を行って埋立材とするか、工場の敷地内に仮
置きされるか、産業廃棄物として処理されていたステン
レス鋼製造過程で発生したスラグを、溶鋼に利用できる
ようになった。また、該スラグ中のCaO、Al2 O3
分を有効利用するので、溶銑予備処理での焼石灰や蛍石
原単位の削減という効果もあった。さらに、該スラグ中
のCr酸化物は、予備処理中に溶銑が含有する炭素で還
元されて該溶銑に含まれ、無害化すると共に有価金属の
回収にもなった。
使用して得たスラグの粒度構成を示す図である。
示す図である。
図である。
得た脱燐酸素効率を、従来のフラックス使用の場合と比
較した図である。
Claims (5)
- 【請求項1】 ステンレス鋼の精錬時に発生したスラグ
を回収し、該スラグが含有する2CaO・SiO2 の相
変態に起因する膨張力で粉化させ、得られたスラグ粉末
を溶銑予備処理用フラックスに混合利用するか又は、該
スラグ粉末自体を溶銑予備処理用フラックスとして利用
することを特徴とするスラグの有効利用方法。 - 【請求項2】 前記スラグが、含有する成分の重量%の
比で、 CaO/SiO2 ≧1.5、 CaO/Al2 O3 ≧2.5 を満足するものであることを特徴とする請求項1記載の
スラグの有効利用方法。 - 【請求項3】 前記粉化を、スラグの回収後2日以上5
日以下の自然放冷で行なうことを特徴とする請求項1又
は2記載のスラグの有効利用方法。 - 【請求項4】 前記得られたスラグ粉末を、粒度2mm
以下に篩分けすることを特徴とする請求項1〜3いずれ
かに記載のスラグの有効利用方法。 - 【請求項5】前記溶銑予備処理用フラックスを、脱燐
剤、脱珪剤又は脱硫剤とすることを特徴とする請求項1
〜4いずれかに記載のスラグの有効利用方法。
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JP06696898A JP3711738B2 (ja) | 1998-03-17 | 1998-03-17 | スラグの有効利用方法 |
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