JP7147550B2 - Slag foaming suppression method and converter refining method - Google Patents
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Description
本発明はスラグのフォーミング(泡立ち)抑制方法および転炉精錬方法に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a slag foaming suppression method and a converter refining method.
鉄鋼製造プロセスにおいて高炉などで製造された溶銑はC濃度が4~5質量%、P濃度が0.1質量%程度と高く、そのまま鋳造・圧延しても加工性や靱性が低いために鉄鋼製品として用いることが困難である。したがって精錬プロセスにおいて脱燐・脱炭処理を行うとともに各種成分を調整して要求品質を満たす鋼を製造している。この脱燐・脱炭処理では酸素ガスやFeOを含むスラグにより溶銑中のC、Pを酸化除去するが、溶銑に含まれるSiがPよりも酸化されやすいため、実質的には脱珪・脱燐・脱炭反応が並行して進行する。 Hot metal produced in a blast furnace in the steel manufacturing process has a C concentration of 4 to 5% by mass and a P concentration of about 0.1% by mass. It is difficult to use as Therefore, dephosphorization and decarburization are performed in the refining process, and various components are adjusted to produce steel that satisfies the required quality. In this dephosphorization/decarburization treatment, oxygen gas and slag containing FeO are used to oxidize and remove C and P in the hot metal. Phosphorus and decarburization reactions proceed in parallel.
現在、精錬プロセスは予備処理プロセスも含めて生産性と反応効率が良好な転炉方式が主流である。その操業方法としては、高炉溶銑を転炉に装入して脱珪・脱燐吹錬を行った後、吹錬を一旦停止して転炉を傾動させ、脱珪・脱燐スラグの一部を炉口から排出し、転炉を垂直に戻した後に引き続いて脱炭吹錬を行う方法(以降、連続処理方式と表記)が非特許文献1において開示されている。また別の操業方法としては、高炉溶銑を転炉に装入して脱珪吹錬を行った後、吹錬を一旦停止して転炉を傾動させ、脱珪スラグの一部を炉口から排出し、転炉を垂直に戻した後に引き続いて脱燐吹錬を行い、さらに脱燐吹錬後は転炉から溶銑を一旦排出して脱燐スラグと分離し、該溶銑のみを別の転炉に再度装入して脱炭吹錬を行う方法(以降、分離処理方式と表記)が特許文献1で開示されている。前者は1基の転炉を用いる操業形態であって、炉口からのスラグ排出を脱珪・脱燐吹錬と脱炭吹錬の中間で行う方式である。後者は2基の転炉を用いる操業形態であって、そのうち1基の転炉を脱珪・脱燐吹錬に使用し、該転炉において炉口からのスラグ排出を脱珪吹錬と脱燐吹錬の中間で行う方式である。両者は、炉口からスラグを効率的に排出するために、吹錬中に発生するスラグのフォーミング(泡立ち)現象を利用してスラグの体積を増加させる点が共通している。
At present, the main refining process, including the pretreatment process, is the converter system, which has good productivity and reaction efficiency. The method of operation is to charge blast furnace hot metal into a converter and perform desiliconization and dephosphorization blowing. is discharged from the furnace throat, the converter is returned to a vertical position, and then decarburization blowing is performed (hereinafter referred to as a continuous treatment method). As another operation method, after charging blast furnace hot metal into a converter and performing desiliconization blowing, the blowing is temporarily stopped and the converter is tilted, and part of the desiliconization slag is discharged from the furnace mouth. After the dephosphorization blowing, the molten iron is once discharged from the converter and separated from the dephosphorization slag, and only the molten iron is separated from the dephosphorization slag.
転炉スラグのフォーミングは、吹錬中に溶銑中のCと酸素ガスあるいはスラグ中のFeOが反応してCO気泡が多数生成し、スラグ中に滞留することで発生する。CO気泡が発生する反応は式(A)で表記される。
C+FeO=CO(g)+Fe (A)
Forming of converter slag occurs when C in hot metal reacts with oxygen gas or FeO in slag during blowing to generate a large number of CO bubbles, which stay in the slag. A reaction in which CO bubbles are generated is represented by the formula (A).
C + FeO = CO (g) + Fe (A)
連続処理方式、分離処理方式のいずれも、炉内でフォーミングしたスラグを炉口から排出し、転炉下方に設置した排滓鍋へ収容する。排滓鍋へのスラグ排出量が増加するほど、炉内に残留するSiO2やP2O5を少なくすることができるため、脱燐に必要なスラグの塩基度(CaO/SiO2)を確保する目的で投入する生石灰など精錬材の使用量を低減することができる。したがって短時間で多量のスラグを排出することが望ましいが、排滓鍋へ排出された後もスラグのフォーミングは起こり、排滓鍋から溢れてしまうと周辺設備を焼損して復旧に多大な時間と労力を必要とする。スラグ排出速度を下げる、あるいはスラグ排出を一時中断するといった方法により溢れを回避することは可能であるが、これは生産性を低下させるため、スラグのフォーミングを抑制する物質が排滓鍋へ投入される。 In both the continuous treatment method and the separation treatment method, the slag formed in the furnace is discharged from the furnace mouth and stored in the slag pan installed below the converter. As the amount of slag discharged to the slag pan increases, the amount of SiO 2 and P 2 O 5 remaining in the furnace can be reduced, ensuring the slag basicity (CaO/SiO 2 ) necessary for dephosphorization. It is possible to reduce the amount of refining materials such as quicklime that are put in for the purpose of Therefore, it is desirable to discharge a large amount of slag in a short period of time. requires effort. It is possible to avoid overflowing by slowing down the slag discharge rate or temporarily interrupting slag discharge, but this reduces productivity, so substances that suppress slag foaming are put into the slag pan. be.
フォーミングに伴う精錬容器からのスラグ溢れは、排滓鍋に限らず混銑車や溶銑鍋、転炉などでも生産性を阻害する事象である。このため、これまでに様々なフォーミング抑制方法が試みられてきた。従来のフォーミング抑制方法は大きく2つに分類できる。まず1つは気泡の生成を抑制する方法であり、例えば特許文献2では生ドロマイトのような炭酸塩を投入し、熱分解する際の吸熱によりCOガスの発生を抑制するフォーミング防止剤が開示されている。もう1つはスラグ内に滞留した気泡を破壊(破泡)する方法であり、例えば特許文献3ではパルプ廃滓を主成分として成形したフォーミング鎮静剤が開示されている。このフォーミング鎮静剤はスラグ内で燃焼や熱分解の反応により急速にガスを発生し、その体積膨張エネルギーにより破泡してスラグを収縮させる。
Slag overflow from the refining vessel due to forming is a phenomenon that hinders productivity not only in slag ladle but also in torpedo trucks, hot metal ladle, and converter. For this reason, various foaming suppression methods have been tried so far. Conventional foaming suppression methods can be broadly classified into two. The first is a method of suppressing the generation of air bubbles. For example,
また特許文献4~6では、水が高温で迅速に気化すること、入手が容易であること、安価であることに着目して、溶融スラグに対してミスト状や噴流状の水を吹き付け、スラグ表面の破泡や固化を行うことでフォーミングを鎮静する方法が開示されている。
In addition, in
COガス発生抑制と破泡促進の両方による鎮静方法として、特許文献7においてAlとSを含有するフォーミング抑制剤が開示されている。このフォーミング抑制機構は、スラグ中のFeOをAlで還元し気泡の発生を抑制するとともに、Sによりスラグ-メタル間の界面張力が低下して気泡が安定維持されにくくなるとされている。 As a sedative method by both suppressing CO gas generation and promoting bubble breakage, Patent Document 7 discloses a foaming inhibitor containing Al and S. It is said that this foaming suppression mechanism suppresses the generation of bubbles by reducing FeO in the slag with Al, and reduces the interfacial tension between the slag and the metal by S, making it difficult to stably maintain the bubbles.
Sがスラグのフォーミング現象に及ぼす影響については非特許文献2においても開示されている。それによれば、スラグのS濃度が高くなるとCO気泡の発生速度が低下してCO気泡が生成しにくくなり、気泡が発生したとしてもスラグ-メタル間の接触角が増大して気泡径が大きくなるために短時間で破泡するとされている。
前記した連続処理方式や分離処理方式では、スラグが転炉の炉口から連続的に排出され、落下位置で激しく撹拌されるため、スラグ中に懸濁している銑鉄粒のCとスラグのFeOが反応して多量のCO気泡が継続的に発生し、排滓鍋の中でも急速にフォーミングする。排滓鍋の容積は転炉よりも大幅に小さいのが通例であるから、多量のスラグを転炉から短時間で排滓鍋へ排出するには、効率的にフォーミングを抑制しなければならない。 In the above-described continuous treatment method and separation treatment method, the slag is continuously discharged from the throat of the converter and vigorously stirred at the dropping position, so that C of pig iron grains suspended in the slag and FeO of the slag A large amount of CO bubbles are continuously generated by the reaction, and rapidly foam even in the slag pan. Since the volume of the slag pan is generally much smaller than that of the converter, foaming must be effectively suppressed in order to discharge a large amount of slag from the converter into the slag pan in a short period of time.
この課題に対し、特許文献2の方法は熱分解でCO2ガスを発生した後の酸化物(例えばCaO、MgO)がスラグ中に溶解しないまま残留しやすく、路盤材などに使用された際に体積膨張を引き起こす恐れがある。次に特許文献3の方法は、成形体が投入ホッパー内で自身の重さにより押し潰されて粉状になることがあり、投入してもスラグ表面に留まって沈降しなかったり舞い上がったりして十分な効果が得られにくい。それを補うために投入量を多くすると、燃焼や熱分解の反応でガスが発生した際にパルプ廃滓の灰分が粉塵として舞い上がる量が増加し、作業環境を悪化させる恐れがある。
To address this problem, the method of
水を吹き付ける特許文献4~6の方法はスラグ内の残留、形状の変化あるいは作業環境悪化という恐れはないが、水の吹き付け速度とスラグ排出速度の関係が開示されていないため、排滓鍋へ連続的に排出されて激しくフォーミングするスラグに対して十分な効果を得ることが難しい。
The methods of
特許文献7の方法は、Alがスラグ中のFeOを還元する際に発生する反応熱によりスラグの温度が上昇するが、CO気泡を発生する式(A)が吸熱反応であるために、CO気泡の発生速度が上昇してフォーミング抑制効果を阻害する恐れがある。また、投入した鎮静材に含まれるSの一部が未溶解のまま残留すると、排滓したスラグを散水冷却する際に有害なH2Sガスが発生する恐れもある。 In the method of Patent Document 7, the temperature of the slag rises due to the reaction heat generated when Al reduces FeO in the slag. There is a risk that the rate of occurrence of will increase and inhibit the foaming suppression effect. Moreover, if part of the S contained in the charged sedative material remains undissolved, there is a risk that harmful H 2 S gas will be generated when the discharged slag is cooled by spraying water.
本発明はこのような問題を鑑みてなされたもので、スラグを炉口から連続的に排滓鍋へ排出する際にフォーミングを効率的に抑制し、かつ未溶解分の残留、作業環境の悪化および有毒ガスの発生も起こらない方法を提供することを目的とする。本発明のフォーミング抑制方法は、1基の転炉で脱珪・脱燐吹錬、排滓および脱炭吹錬を連続して行う転炉精錬方式(連続処理方式)や、2基の転炉の片方で脱珪吹錬、排滓および脱燐吹錬を行う転炉精錬方式(分離処理方式)で用いることができる。 The present invention has been made in view of such problems, and is capable of efficiently suppressing foaming when continuously discharging slag from the furnace throat into a slag pan, leaving undissolved slag, and deteriorating the working environment. It is also an object of the present invention to provide a method that does not generate toxic gas. The foaming suppression method of the present invention includes a converter refining method (continuous processing method) in which desiliconization/dephosphorization blowing, slag and decarburization blowing are continuously performed in one converter, or two converters. It can be used in a converter refining method (separation treatment method) in which desiliconization blowing, slag and dephosphorization blowing are performed in one of the two.
前記目的に沿う本発明に係るスラグのフォーミング抑制方法は、以下の通りである。
[1]転炉の下方に設置した排滓鍋へ、Sを20~55質量%含有する硫化鉱物を投入するスラグのフォーミング抑制方法であって、前記転炉の炉口からスラグを排出する前に、式(1)を満たす量の硫化鉱物を前記排滓鍋内に投入し、さらに、スラグの排出量が式(2)の条件を満たしている時期を開始点として、式(3)の範囲を満たす速度で水噴流を前記排滓鍋の排滓流の落下中心部から半径1m以内の範囲に吹き付けることを特徴とする、スラグのフォーミング抑制方法。
wore:硫化鉱物の排滓前投入量(kg)
Wslag-1:排滓開始から1分間の最大スラグ排出量(kg)
(%S)ore:硫化鉱物のS濃度(質量%)
Wslag:スラグ排出量(kg)
Vwater:水噴流の吹き付け速度(kg/分)
Vslag:スラグの排出速度(kg/分)
[2]前記硫化鉱物の粒度は、粒径20mm以下が80質量%以上であることを特徴とする、前記[1]に記載のスラグのフォーミング抑制方法。
A method for suppressing slag foaming according to the present invention that meets the above object is as follows.
[1] A method for suppressing slag forming by charging a sulfide mineral containing 20 to 55% by mass of S into a slag pan installed below a converter, wherein the slag is discharged from the throat of the converter. Then, an amount of sulfide mineral that satisfies the formula (1) is put into the slag pot, and the time when the amount of slag discharged satisfies the conditions of the formula (2) is used as a starting point, and the formula (3) A method for suppressing slag foaming, characterized by spraying a water jet at a speed that satisfies the range in a range within a radius of 1 m from the falling center of the slag stream in the slag pan.
w ore : Amount of sulfide mineral input before slag (kg)
W slag-1 : Maximum amount of slag discharged in one minute from the start of slag discharge (kg)
(% S) ore : S concentration of sulfide mineral (% by mass)
W slag : Slag discharge amount (kg)
V water : Spraying speed of water jet (kg/min)
V slag : Slag discharge rate (kg/min)
[2] The method for suppressing slag foaming according to [1], wherein the grain size of the sulfide mineral is 80% by mass or more with a grain size of 20 mm or less.
また、本発明に係る転炉精錬方法は、以下の通りである。
[3]1基の転炉に溶銑を装入して脱珪・脱燐吹錬を行った後、炉内に溶銑を残したまま転炉を傾動させてスラグを炉口から排出し、転炉を垂直に戻した後に引き続いて脱炭吹錬を行う精錬方法において、脱燐吹錬後のスラグ排出時に[1]または[2]に記載のスラグのフォーミング抑制方法を用いることを特徴とした転炉精錬方法。
[4]2基の転炉の片方に溶銑を装入して脱珪吹錬を行った後、炉内に溶銑を残したまま転炉を傾動させてスラグを炉口から排出し、転炉を垂直に戻した後に引き続いて脱燐吹錬を行い、転炉から溶銑を排出して該溶銑のみをもう一方の転炉に再度装入して脱炭吹錬を行う精錬方法において、脱珪吹錬後のスラグ排出時に前記[1]または[2]に記載のスラグのフォーミング抑制方法を用いることを特徴とした転炉精錬方法。
Further, the converter refining method according to the present invention is as follows.
[3] After charging molten iron into one converter and performing desiliconization and dephosphorization blowing, the converter is tilted with the molten iron remaining in the furnace to discharge slag from the furnace mouth, and In a refining method in which decarburization blowing is performed after the furnace is returned to a vertical position, the method for suppressing slag foaming described in [1] or [2] is used when slag is discharged after dephosphorization blowing. Converter refining method.
[4] After hot metal is charged into one of the two converters and desiliconization is performed, the converter is tilted with the hot metal remaining in the furnace to discharge slag from the furnace mouth, and the converter is In a refining method in which dephosphorization blowing is performed after returning to a vertical state , hot metal is discharged from the converter, and only the hot metal is charged into the other converter again for decarburization blowing , desiliconization A converter refining method characterized by using the slag foaming suppression method according to the above [1] or [2] when discharging slag after blowing.
本発明によれば、高濃度のSを含有する硫化鉱物を、スラグ排出前に排滓鍋内に投入し、さらに排滓開始後は前期排滓鍋内のスラグS濃度が0.1~0.4%の期間内に、転炉からのスラグ排出速度に対応した適切な速度で水噴流を吹き付けることで効率的にフォーミングを抑制でき、多量のスラグを排出できる。 According to the present invention, a sulfide mineral containing a high concentration of S is put into the slag pan before slag discharge, and after the start of slag discharge, the slag S concentration in the former slag pan is 0.1 to 0. Forming can be efficiently suppressed by spraying a water jet at an appropriate speed corresponding to the slag discharge speed from the converter within a period of .4%, and a large amount of slag can be discharged.
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。転炉における脱燐吹錬では、高速で酸素ジェットを溶銑表面に吹き付けることで溶銑中のPを酸化し、スラグへP2O5として除去している。これと並行して、溶銑中のSiも酸化され、スラグへSiO2として移行する。また、溶銑中のCは酸素ガスあるいはスラグ中のFeOと反応してCO気泡を発生し、その一部がスラグ内に滞留することでフォーミングが起こる。 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail. In dephosphorization blowing in a converter, oxygen jets are blown onto the hot metal surface at high speed to oxidize P in the hot metal and remove it as P 2 O 5 into slag. In parallel with this, Si in the hot metal is also oxidized and migrates to the slag as SiO 2 . Also, C in the hot metal reacts with oxygen gas or FeO in the slag to generate CO bubbles, some of which stay in the slag to cause foaming.
スラグが適度にフォーミングした後、転炉の下方に設置した排滓鍋へ炉口からスラグを排出するが、排滓鍋の中でもフォーミングが発生する。これは、吹錬中に溶銑の一部が酸素ジェットにより引きちぎられてスラグ中に粒鉄として懸濁しており、この粒鉄中に含まれる炭素(C)が排滓鍋内でスラグ中のFeOと反応してCO気泡を発生するためである。 After the slag forms moderately, the slag is discharged from the furnace mouth into the slag pan installed below the converter, but foaming also occurs in the slag pan. This is because part of the hot metal is torn off by the oxygen jet during blowing and suspended as iron granules in the slag, and the carbon (C) contained in the iron granules is converted into FeO in the slag in the slag ladle. This is because CO bubbles are generated by reacting with
排滓鍋内では落下してきたスラグの運動エネルギーにより強い攪拌が起こり、CO気泡が多量に発生してスラグが激しくフォーミングする。そのためフォーミング抑制効果のある物質を投入し、スラグの溢れを防止する必要がある。 The kinetic energy of the falling slag causes strong agitation in the slag pan, generating a large amount of CO bubbles and violently forming the slag. Therefore, it is necessary to prevent the slag from overflowing by introducing a substance that has a foaming suppression effect.
発明者らは、フォーミングを効率的に抑制するには気泡生成の抑制と破泡の促進を同時に進行させることが必要と考え、非特許文献2においてスラグ中のSがCO気泡の発生速度低下と気泡径粗大化の両方の作用を有するとされていることに着目した。すなわち、S含有物質を投入してスラグS濃度を高めれば、ガス発生速度の低下およびガス散逸速度の向上が起こり、その両方の作用により効率的にフォーミングを抑制できると考えた。そこで、前記した連続処理方式や分離処理方式の炉口排出スラグを想定した組成および温度の条件において、スラグのS濃度がフォーミング挙動に及ぼす影響を小型炉実験で検証した。すなわち、鉄坩堝内でスラグ100gを1350℃において溶解し、硫化鉄を加えてS濃度を調整した。このスラグに銑鉄を上方より投入し、一定の時間間隔で鉄棒をスラグに浸漬した。そして鉄棒のスラグ付着高さの経時変化を測定し、式(4)により最大フォーミング高さを算出してフォーミング抑制効果を評価した。
Hmax:銑鉄投入後の最大スラグ高さ(mm)
The inventors believe that in order to efficiently suppress foaming, it is necessary to simultaneously suppress the generation of bubbles and promote the breakage of bubbles. We paid attention to the fact that it is supposed to have both effects of coarsening the bubble diameter. That is, it was thought that if the slag S concentration was increased by adding an S-containing substance, the gas generation rate would decrease and the gas dissipation rate would increase, and foaming could be efficiently suppressed by the effects of both. Therefore, small furnace experiments were conducted to verify the influence of the S concentration of slag on the forming behavior under the conditions of composition and temperature assumed for the slag discharged from the throat of the above-described continuous treatment method and separation treatment method. Specifically, 100 g of slag was melted at 1350° C. in an iron crucible, and iron sulfide was added to adjust the S concentration. Pig iron was put into this slag from above, and an iron bar was immersed in the slag at regular time intervals. Then, the change in the slag adhesion height of the iron bar over time was measured, and the maximum forming height was calculated by the formula (4) to evaluate the forming suppressing effect.
H max : Maximum slag height after charging pig iron (mm)
スラグ付着高さの経時変化を図1に示す。硫化鉄なし(S=0.001%)の場合はスラグが大きくフォーミングしたが、硫化鉄を加えてスラグS濃度を上げるとフォーミングしにくくなった。スラグのS濃度と最大フォーミング高さの関係として図2に示す。S濃度が高くなるほど最大フォーミング高さは低下した。図2の結果から、スラグS濃度が0.1質量%以上であればフォーミングを大幅に抑制でき、0.4質量%以上ではフォーミング高さがほぼ下がり切ってしまうと言える。 Fig. 1 shows the change in slag adhesion height over time. In the case of no iron sulfide (S=0.001%), the slag was largely formed, but when the slag S concentration was increased by adding iron sulfide, the forming became difficult. FIG. 2 shows the relationship between the S concentration of slag and the maximum foaming height. The maximum foaming height decreased as the S concentration increased. From the results of FIG. 2, it can be said that if the slag S concentration is 0.1% by mass or more, the forming can be greatly suppressed, and if it is 0.4% by mass or more, the height of the forming will almost completely decrease.
この実験でCOガスの発生速度を流量計で測定したところ、図3に示すように、スラグのS濃度が高くなるほどCOガス発生速度の最大値は低下した。また、鉄棒に付着したスラグの気泡を任意に20個選択して直径を測定したところ、図4に示すようにスラグのS濃度が高くなるほど気泡径の平均値は増加した。これらの結果から、スラグS濃度を高めることでCO気泡の発生速度低下と気泡径の増加(破泡促進)が起こり、フォーミングを抑制できることが分かった。 In this experiment, the rate of CO gas generation was measured with a flow meter. In addition, arbitrarily selecting 20 bubbles of the slag adhering to the iron bar and measuring the diameter, the average value of the bubble diameter increased as the S concentration of the slag increased, as shown in FIG. From these results, it was found that by increasing the slag S concentration, the generation rate of CO bubbles decreased and the diameter of the bubbles increased (promotion of bubble breakage), thereby suppressing foaming.
本発明では、S源として硫化物の鉱石(硫化鉱物)を用いるのが良い。その理由は、S品位が高いために少ない投入量でも効果を期待できること、密度が大きいためにそのまま投入してもスラグ内に十分侵入できること、有機物を含まないために熱分解に伴う黒煙の発生がないこと、といった利点があるからである。特に、黄鉄鉱や磁硫鉄鉱、閃マンガン鉱は、S以外に含まれる元素の大半がFeやMnのようなスラグの構成元素であり、不可避的不純物として含まれる可能性のあるCaO、SiO2、Al2O3、MgOもスラグの構成成分であるため、スラグへ投入しても重金属溶出などの環境汚染を引き起こすリスクは極めて低い。 In the present invention, a sulfide ore (sulfide mineral) is preferably used as the S source. The reason for this is that the S grade is high, so it can be expected to be effective even with a small amount of input, the density is high, so it can sufficiently penetrate into the slag even if it is input as it is, and since it does not contain organic matter, black smoke is generated due to thermal decomposition. This is because there is an advantage that there is no In particular, in pyrite, pyrrhotite, and mangablende, most of the elements other than S are constituent elements of slag, such as Fe and Mn, and CaO, SiO 2 , Al, which may be contained as unavoidable impurities. Since 2 O 3 and MgO are also constituents of slag, the risk of causing environmental pollution such as elution of heavy metals is extremely low even if they are added to slag.
次に、硫化鉱物の好適な組成範囲について説明する。硫化鉱物中に含まれるSをスラグ中に迅速に溶解させるには、スラグのS濃度と硫化鉱物のS濃度の差が大きいほど、即ち、硫化鉱物のS濃度が高い方が好ましい。この観点から、硫化鉱物のS濃度は20質量%を下限とする。20質量%未満では硫化鉱物に含まれるSがスラグへ迅速に溶解しにくく、フォーミング抑制効果が小さくなるためである。一方、S濃度が55質量%超になると単体のSが硫化鉱物中に存在するようになる。単体のSは沸点が低く、容易に蒸発してしまうためスラグ中には溶解しにくい。また蒸発したSは空気中の水分と反応して有毒なH2Sを発生する恐れもあり、作業環境面でも好ましくない。したがって、本発明では硫化鉱物のS濃度を20~55質量%とする。 Next, a suitable composition range of sulfide minerals will be described. In order to quickly dissolve S contained in the sulfide mineral in the slag, it is preferable that the difference between the S concentration of the slag and the S concentration of the sulfide mineral is large, that is, the S concentration of the sulfide mineral is high. From this point of view, the lower limit of the S concentration of sulfide minerals is 20% by mass. This is because if the content is less than 20% by mass, the S contained in the sulfide mineral is difficult to quickly dissolve in the slag, and the effect of suppressing foaming is reduced. On the other hand, when the S concentration exceeds 55% by mass, simple S is present in the sulfide mineral. Since elemental S has a low boiling point and evaporates easily, it is difficult to dissolve in the slag. In addition, the evaporated S may react with moisture in the air to generate toxic H 2 S, which is not preferable in terms of working environment. Therefore, in the present invention, the S concentration of sulfide minerals is set to 20 to 55% by mass.
硫化鉱物に含まれる不可避的不純物であるCaO、SiO2、Al2O3、MgOの合計濃度は30質量%以下であることが好ましい。これらが高い硫化鉱物はS濃度が相対的に低く、フォーミング抑制効果が小さくなりやすいためである。特にSiO2とAl2O3はスラグの粘度を高める作用を有し、MgOはスラグの融点を高める作用を有するため、フォーミングしたスラグ表面からのガスの散逸を阻害する恐れもある。したがって、硫化鉱物に含まれるこれらの成分の合計濃度は30質量%以下であることが好ましく、より好ましくは15質量%以下である。 The total concentration of CaO, SiO 2 , Al 2 O 3 and MgO, which are inevitable impurities contained in the sulfide mineral, is preferably 30% by mass or less. This is because sulfide minerals with high concentrations of these elements have a relatively low S concentration and tend to have a small foaming suppressing effect. In particular, SiO 2 and Al 2 O 3 have the effect of increasing the viscosity of the slag, and MgO has the effect of increasing the melting point of the slag. Therefore, the total concentration of these components contained in the sulfide mineral is preferably 30% by mass or less, more preferably 15% by mass or less.
硫化鉱物に含まれる水分は10質量%以下が好ましい。水分が高いと排滓開始後にH2Sガスが発生しやすくなるためである。 The water content in the sulfide mineral is preferably 10% by mass or less. This is because if the water content is high, H 2 S gas is likely to be generated after starting the slag discharge.
複数の硫化鉱物を混合する場合は、それぞれの硫化鉱物の組成を加重平均した組成が本発明の好適な範囲内にあれば良い。 When a plurality of sulfide minerals are mixed, the weighted average composition of each sulfide mineral should be within the preferred range of the present invention.
Sによりフォーミングが抑制されるのは、前記したようにCO気泡の発生速度が低下し、かつ発生する気泡径が増加するためである。この機構に基づき、発明者らは、排滓鍋にあらかじめ硫化鉱物を投入してから排滓を行うことで、フォーミング抑制効果を発現させることを着想した。排滓初期は排滓鍋内のスラグ量が少なく、スラグが強く撹拌されてCO気泡が激しく発生するが、硫化鉱物をあらかじめ投入しておけばスラグのS濃度を高めやすく、少ない投入量でもフォーミングを効率的に抑制できると考えた。 The reason why S suppresses foaming is that, as described above, the generation speed of CO bubbles decreases and the diameter of the generated bubbles increases. Based on this mechanism, the inventors came up with the idea of putting sulfide minerals into the slag pan in advance and then discharging the slag, thereby exhibiting the effect of suppressing foaming. At the beginning of the slag discharge, the amount of slag in the slag pot is small, and the slag is strongly agitated and CO bubbles are generated violently. can be effectively suppressed.
この考えを検証するため、実機で試験を行った。すなわち、転炉へ溶銑を装入して脱珪・脱燐吹錬を行った後、吹錬を一旦中断して炉内に溶銑を残したまま転炉を傾動させ、炉体下方に設置した排滓鍋(内容積:70m3)に5分間排出した。排滓開始前には排滓鍋内に硫化鉱物を投入した。 In order to verify this idea, we conducted a test on an actual machine. That is, after charging molten iron into the converter and performing desiliconization and dephosphorization blowing, the blowing was temporarily interrupted and the converter was tilted while the molten iron remained in the furnace, and was installed below the furnace body. It was discharged for 5 minutes into a waste pan (inner volume: 70 m 3 ). Sulfide minerals were put into the slag pot before starting the slag removal.
排滓中は、排滓鍋を保持する移動台車に取り付けた秤量機でスラグ排出量の経時変化を測定した。併せて、排滓鍋内の様子をビデオ撮影し、鍋底から鍋縁までの高さに対するスラグ面位置の割合から、スラグ高さを評価した。 During the slag discharge, the time-dependent change in the amount of slag discharged was measured using a weighing machine attached to a mobile cart holding the slag pot. At the same time, the inside of the slag pot was video-recorded, and the slag height was evaluated from the ratio of the slag surface position to the height from the pot bottom to the pot rim.
なお、排滓鍋の底面から鍋縁までの高さは4.5mである。スラグ組成は塩基度(CaO/SiO2)が1.0~1.2、酸化鉄濃度が20~30質量%、温度は1330~1350℃であった。投入した硫化鉱物には黄鉄鉱(S濃度:49%)を用いた。 The height from the bottom of the slag pan to the edge of the pan is 4.5 m. The slag composition had a basicity (CaO/SiO 2 ) of 1.0 to 1.2, an iron oxide concentration of 20 to 30% by mass, and a temperature of 1,330 to 1,350°C. Pyrite (S concentration: 49%) was used as the charged sulfide mineral.
実機試験の結果を図5に示す。スラグ排出速度は毎分2.5tとした。硫化鉱物の排滓前投入量を多くするほど、排滓鍋内におけるスラグ高さの増大速度が遅くなる傾向が見られ、すなわち、フォーミングの成長が遅くなり、スラグ面が鍋縁に到達するまでの時間が長くなった。また、図5中に矢印を付与した時点から曲線の傾きが大きくなっており、フォーミングの成長が速くなる現象が見られた。 Fig. 5 shows the results of the actual machine test. The slag discharge speed was set to 2.5 tons per minute. As the amount of sulfide minerals added before slag is increased, the rate of increase in slag height in the slag pot tends to slow down. time has increased. In addition, the slope of the curve increased from the point where the arrow was given in FIG.
硫化鉱物の排滓前投入量とスラグ排出量から算出したスラグS濃度の経時変化を図6に示す。図5でフォーミングの成長が速くなるのは、いずれもスラグS濃度が0.1%以下になったタイミングであった。すなわち、排滓初期は排滓鍋内スラグのS濃度が高いためにフォーミングが抑制されるが、次第にSが希釈されてS濃度が0.1%以下になるとフォーミングが起こりやすくなるといえる。このように、排滓前に硫化鉱物を投入することでフォーミングを抑制することができ、その効果が得られるスラグのS濃度は小型炉実験と同様に0.1%以上であることが分かった。 FIG. 6 shows changes over time in the slag S concentration calculated from the amount of sulfide mineral input before slag discharge and the amount of slag discharged. In FIG. 5, the growth of forming accelerated at the timing when the slag S concentration became 0.1% or less. That is, at the beginning of the slag discharge, the S concentration of the slag in the slag pot is high, so that foaming is suppressed. In this way, it was found that foaming can be suppressed by adding sulfide minerals before slag is discharged, and the S concentration of the slag at which this effect can be obtained is 0.1% or more, as in the small reactor experiment. .
排滓鍋へ排出されたスラグのフォーミングは、排滓開始から1分の間が最も激しい。そこで本発明では、排滓開始から1分間の間に排出されうる最大のスラグ量(Wslag-1)に対してスラグS濃度が0.1%以上となるように、硫化鉱物を排滓前に排滓鍋へ投入する。ただし、硫化鉱物の排滓前投入量を過剰投入すると溶解不良に繋がりやすい。したがって、過剰投入を避けるために、Wslag-1に対するスラグS濃度は0.4%を上限とする。これは、図2で示したように0.4%超ではフォーミング抑制効果が変わらなくなるため、それ以上S濃度を高める必要がないからである。そのような条件を満足する硫化鉱物の排滓前投入量(wore)の範囲は式(5)(前記式(1)と同じ)で表される。なお、排滓開始から1分間の最大スラグ排出量(Wslag-1)は、過去のデータに基づいて定めることができる。例えば、排滓開始から1分間の平均スラグ排出量を1.2倍にした値として定めることができる。
Wslag-1:排滓開始から1分間の最大スラグ排出量(kg)
(%S)ore:硫化鉱物のS濃度(質量%)
The foaming of the slag discharged into the slag pan is most intense during the first minute after the start of slag discharge. Therefore, in the present invention, sulfide minerals are added before slag discharge so that the slag S concentration is 0.1% or more with respect to the maximum amount of slag (W slag-1 ) that can be discharged in one minute from the start of slag discharge. into the slag pan. However, excessive input of sulfide minerals prior to slag discharge tends to lead to poor dissolution. Therefore, the upper limit of the slag S concentration relative to W slag-1 is set at 0.4% in order to avoid excessive charging. This is because, as shown in FIG. 2, if the S concentration exceeds 0.4%, the effect of suppressing foaming does not change, so there is no need to increase the S concentration any further. The range of the pre-slag input amount (w ore ) of the sulfide mineral that satisfies such a condition is expressed by Equation (5) (same as Equation (1) above). The maximum slag discharge amount (W slag-1 ) for one minute from the start of slag discharge can be determined based on past data. For example, it can be determined as a value obtained by multiplying the average slag discharge amount for one minute from the start of slag discharge by 1.2 times.
W slag-1 : Maximum amount of slag discharged in one minute from the start of slag discharge (kg)
(% S) ore : S concentration of sulfide mineral (% by mass)
前記したように、排滓の進行に伴ってスラグのS濃度は徐々に低下し、0.1質量%未満になるとフォーミングが成長しやすくなる。そのため、硫化鉱物の排滓前投入量とスラグ排出量からスラグのS濃度を算出し、スラグのS濃度が0.1質量%以上を維持できるよう硫化鉱物を追加投入することが考えられるが、排滓が進むほどスラグの撹拌は弱くなるため、投入した硫化鉱物の一部が未溶解のまま残留する可能性があり、スラグの散水冷却中にH2Sが発生したり、スラグを再利用した際にSが溶出して環境汚染を引き起したりする原因となる恐れがある。 As described above, the S concentration of the slag gradually decreases as the slag is discharged, and when the S concentration is less than 0.1% by mass, foaming tends to grow. Therefore, it is conceivable to calculate the S concentration of the slag from the amount of sulfide minerals input before slag discharge and the amount of slag discharged, and add additional sulfide minerals so that the S concentration of the slag can be maintained at 0.1% by mass or more. Since the agitation of the slag becomes weaker as the slag is discharged, some of the sulfide minerals that have been added may remain undissolved . There is a risk that S will be eluted when the water is removed, causing environmental pollution.
そこで発明者らは、フォーミングを抑制あるいは鎮静する効果を有し、かつスラグ中へ投入しても未反応分が残留しない物質を、スラグのS濃度が0.1%未満となる前にスラグ中へ投入することを鋭意検討し、水噴流の吹き付けを着想した。水噴流の利点としては、固体の連続投入では必要なホッパーや切り出し設備が不要であること、吹き付け速度を調節しやすいこと、全量が蒸発してスラグ中に残留しないこと、が挙げられる。この水噴流を排滓流の落下位置に吹き付ければ、水滴をスラグ中へ巻き込ませて効率的にフォーミングを抑制できると考え、さらに実機試験を行った。 Therefore, the inventors have found that a substance that has the effect of suppressing or calming foaming and that does not leave an unreacted portion even if it is put into the slag is added to the slag before the S concentration of the slag becomes less than 0.1%. After earnestly considering putting it into the water, I came up with the idea of spraying a water jet. Advantages of the water jet are that it does not require hoppers and cutting equipment that are required for continuous addition of solids, that the spray speed is easy to adjust, and that the entire amount evaporates and does not remain in the slag. We thought that by spraying this water jet onto the falling position of the slag stream, water droplets would be caught in the slag and foaming could be suppressed efficiently, and we also conducted an actual machine test.
実機試験は、排滓開始前に硫化鉱物を排滓鍋へ投入し、排滓開始後は硫化鉱物の排滓前投入量とスラグ排出量からスラグのS濃度を算出して、その値が0.1~0.4質量%の期間内に水噴流の吹き付けを開始した。吹き付け開始時間が早すぎると、スラグS濃度が高いためH2Sが発生する恐れがある。そのため、吹き付け開始時のスラグS濃度は0.4質量%以下とした。水噴流の吹き付けを開始するスラグ排出量は式(6)で表される。
(%S)ore:硫化鉱物のS濃度(質量%)
Wslag:スラグ排出量(kg)
In the actual machine test, sulfide minerals were put into the slag pan before the start of slag discharge, and after the start of slag discharge, the S concentration of the slag was calculated from the amount of sulfide minerals input before slag discharge and the amount of slag discharged, and the value was 0. 0.1 to 0.4% by mass, water jet spraying was started. If the spraying start time is too early, H 2 S may be generated due to the high slag S concentration. Therefore, the slag S concentration at the start of spraying was set to 0.4% by mass or less. The slag discharge amount at which the water jet starts blowing is expressed by Equation (6).
(% S) ore : S concentration of sulfide mineral (% by mass)
W slag : Slag discharge amount (kg)
実機試験の結果、図7に示すように、スラグ排出速度Vslagに対する水噴流の吹き付け速度Vwaterの比率が0.15以上の場合に、十分なフォーミング抑制効果が得られることが分かった。一方、この比率が0.6超になると、フォーミング抑制効果が得られにくくなった。すなわち、水噴流を吹き付ける好適な条件として式(7)が得られた。
Vslag:スラグ排出速度(kg/分)
As a result of the actual machine test, as shown in FIG. 7, it was found that a sufficient foaming suppressing effect can be obtained when the ratio of the spraying speed V water of the water jet to the slag discharge speed V slag is 0.15 or more. On the other hand, when this ratio exceeded 0.6, it became difficult to obtain the effect of suppressing foaming. That is, expression (7) was obtained as a suitable condition for spraying the water jet.
V slag : Slag discharge speed (kg/min)
この実機試験では、排滓後のスラグ温度を放射温度計により測定したところ、図7中に示すようにVwater/Vslagが高くなるほどスラグ温度が低くなった。熱収支解析では、図8に示すように、H2Oの蒸発熱によりスラグが冷却される場合はVwater/Vslagが0.15で約5℃、0.60でも約20℃である。一方、蒸発したH2OがH2とO2に分解し、その分解熱もスラグ冷却に寄与する場合はVwater/Vslagが0.15で約20℃、0.60で約80℃低下する。さらに、Vwater/Vslagが0.8まで高くなると蒸発熱と分解熱による温度低下代は約110℃になり、1250℃以下まで冷却される。ここまで温度が低下するとスラグの表面が固化していわゆる「皮張り」の状態になりやすい。「皮張り」が起こると気泡の破泡が促進されにくくなってフォーミングを抑制しにくくなる。 In this actual machine test, when the slag temperature after the slag was measured with a radiation thermometer, as shown in FIG. 7, the higher the V water /V slag , the lower the slag temperature. In the heat balance analysis, as shown in FIG. 8, when the slag is cooled by the heat of vaporization of H 2 O, V water /V slag is about 5° C. at 0.15 and about 20° C. at 0.60. On the other hand, when the evaporated H 2 O is decomposed into H 2 and O 2 and the heat of decomposition also contributes to slag cooling, V water /V slag is reduced by about 20°C at 0.15 and by about 80°C at 0.60. do. Furthermore, when V water /V slag increases to 0.8, the temperature drop due to heat of vaporization and heat of decomposition becomes about 110° C., and the temperature is cooled to 1250° C. or less. When the temperature drops to this level, the surface of the slag tends to solidify and become so-called "skinned". When "skinning" occurs, it becomes difficult to promote the breakage of air bubbles, making it difficult to suppress foaming.
すなわち、水の鎮静効果は蒸発時の体積膨張による破泡促進だけではなく、H2Oの蒸発・分解反応に伴ってスラグ温度が低下し、CO気泡の発生速度が低下することにも起因することが分かった。ただし、過剰に冷却されるとスラグ表面が固化して気泡がスラグ内部に残留しやすくなる。したがって、スラグ排出速度に対する水噴流吹き付け速度の比率に好適な範囲が存在するのである。 That is, the calming effect of water is not only due to the promotion of bubble breakage due to the volume expansion during evaporation, but also due to the decrease in the slag temperature accompanying the evaporation and decomposition reaction of H 2 O and the decrease in the generation rate of CO bubbles. I found out. However, if the slag is cooled excessively, the surface of the slag will solidify and bubbles will tend to remain inside the slag. Therefore, there is a suitable range for the ratio of the water jet spray speed to the slag discharge speed.
水噴流の吹き付け位置としては、排滓流の落下位置が好適であった。「落下位置」とは排滓流の落下中心部から半径1m以内の範囲と定義する。この位置ではスラグが激しく撹拌されるため、吹き付けた水噴流をスラグ内に巻き込ませることができ、フォーミングを効率的に抑制しやすくなる。排滓流の落下位置から外れた箇所に水噴流を吹き付ける試験も行ったが、この場合は式(7)を満たす条件であっても十分なフォーミング抑制効果を得ることができなかった。排滓流の落下位置から外れた箇所では水分の巻き込みが弱く、スラグ冷却効果を十分に発揮する前に蒸発してしまうためと考えられる。したがって、水噴流は排滓流の落下位置に吹き付けることが必要である。 As for the spraying position of the water jet, the dropping position of the slag stream was suitable. “Falling position” is defined as a range within a radius of 1 m from the center of the dropping of the slag stream. Since the slag is vigorously stirred at this position, the sprayed water jet can be caught in the slag, making it easier to efficiently suppress foaming. A test was also conducted in which a water jet was sprayed on a location away from the falling position of the slag stream, but in this case, a sufficient foaming suppressing effect could not be obtained even under the conditions that satisfied formula (7). It is thought that this is because water is less likely to be involved in areas away from the falling position of the slag flow, and evaporates before the slag cooling effect is sufficiently exhibited. Therefore, it is necessary to spray the water jet onto the falling position of the slag stream.
本発明の方法を実施することにより、転炉の炉口からスラグを排出する際の排滓鍋内におけるスラグのフォーミングを抑制でき、スラグ溢れを起こすことなく多量のスラグを転炉から排出できる。さらに排滓前に排滓鍋へ投入した硫化鉱物の残留はなく、粉塵等の舞い上がりによる作業環境の悪化やH2Sのような有毒ガスの発生も起こらない。 By carrying out the method of the present invention, it is possible to suppress slag forming in the slag pan when slag is discharged from the throat of the converter, and a large amount of slag can be discharged from the converter without causing slag overflow. In addition, there is no residue of sulfide minerals put into the slag pan before slag is discharged, and there is no deterioration of the working environment due to flying dust or the like, and no generation of toxic gases such as H 2 S.
水噴流の吹き付けは、排滓終了まで投入を継続する必要はなく、排滓鍋内のスラグのフォーミング状況を見てスラグ溢れが起こらないと予想できる場合は途中で中断しても良い。 The spraying of the water jet does not need to be continued until the end of the slag discharge, and if it can be expected that the slag will not overflow from the slag forming state in the slag pot, it may be interrupted in the middle.
排滓終了後は水分の投入を停止することが好ましい。排滓終了後も水噴流の吹き付けを継続すると、スラグ表面が次第に「皮張り」の状態になりやすい。この状態でさらに水噴流を吹き付けると、その一部が皮張りスラグの隙間から内部の溶融スラグと接触し、気化した水が放散されず水蒸気爆発を起こす恐れがあるためである。 It is preferable to stop adding water after the slag is discharged. If the water jet is continued after the slag is discharged, the surface of the slag tends to become "skinned" gradually. This is because if a water jet is further sprayed in this state, a part of the jet may come into contact with the molten slag inside through the gaps in the skin-covered slag, and the vaporized water may not be diffused, causing a steam explosion.
本発明で投入する硫化鉱物の粒度は、粒径が20mm以下の粒子が80質量%以上であることが好ましい。これは、20mm超の粒子はスラグへ迅速に溶解しにくく、フォーミング抑制効果が小さくなりやすいためである。 As for the particle size of the sulfide mineral to be added in the present invention, it is preferable that particles having a particle size of 20 mm or less account for 80% by mass or more. This is because particles of more than 20 mm are difficult to quickly dissolve in slag, and the foaming suppressing effect tends to be small.
本発明の実施形態の一例を図9に示す。転炉1へ溶銑4を装入して吹錬を行い、吹錬を一旦中断して炉内に溶銑4を残したまま転炉1を傾動させて炉体下方に設置した排滓鍋2にスラグを排出する転炉精錬方法に用いることができる。具体的には、1基の転炉1に溶銑4を装入して脱珪・脱燐吹錬を行った後、炉内に溶銑4を残したまま転炉1を傾動させてスラグ5を炉口から排出し、転炉1を垂直に戻した後に引き続いて脱炭吹錬を行う転炉吹錬方法である。また他の転炉吹錬方法としては、2基の転炉の片方で脱珪吹錬を行った後、炉内に溶銑4を残したまま転炉1を傾動させてスラグ5を炉口から排出し、転炉を垂直に戻した後に引き続いて脱燐吹錬を行う転炉吹錬方法である。いずれの転炉吹錬方法でも、転炉1の炉口からスラグ5を排出する前に硫化鉱物6を排滓鍋2内に投入し、さらに、スラグの排出量が前記式(2)の条件を満たしている時期を開始点として、式(3)の範囲を満たす速度で水噴流3を排滓鍋2のスラグ落下位置に吹き付ける。これらはフォーミング現象を利用して炉口からスラグを排出するという形態は同様であるから、本発明を用いることでその効果を享受できる。
An example of an embodiment of the invention is shown in FIG. The
前記した精錬方法以外においても、ある精錬容器から別の精錬容器へスラグが排出・流出する段階でフォーミングの抑制が必要な場合は、本発明を用いることでスラグの溢れを抑制できる。 In addition to the refining methods described above, when it is necessary to suppress foaming at the stage of discharging and flowing out slag from one refining vessel to another refining vessel, the present invention can be used to suppress slag overflow.
以下に表1~3を基にして本発明の実施例を具体的に説明する。内容積300m3の転炉へ400tの溶銑を装入して吹錬を行い、吹錬を一旦中断して炉内に溶銑を残したまま転炉を傾動させ、炉体下方に設置した排滓鍋(底面から鍋縁までの高さ:4.5m、内容積:70m3)に排出した。排滓開始前には硫化鉱物を排滓鍋内に投入し、排滓開始後は所定量のスラグを排出したところから、水噴流を排滓鍋内のスラグへ連続的に吹き付けた。排滓中は排滓鍋内の様子を観察し、スラグ表面が排滓鍋の鍋縁の高さに到達した時点で排滓を終了した。スラグ表面が鍋縁高さまで到達しなかった場合は、排滓開始から4分経過した時点で排滓を終了した。表1~3において、本発明範囲から外れる数値に下線を付している。 Examples of the present invention will be specifically described below based on Tables 1 to 3. 400 tons of hot metal is charged into a converter with an internal volume of 300 m 3 and is blown. Blowing is temporarily interrupted and the converter is tilted while the hot metal remains in the furnace. It was discharged into a pan (height from the bottom to the edge of the pan: 4.5 m, internal volume: 70 m 3 ). Before the start of slag discharge, sulfide minerals were put into the slag pan, and after the start of slag discharge, after a predetermined amount of slag was discharged, water jets were continuously sprayed onto the slag in the slag pan. The inside of the slag pan was observed during the slag discharge, and the slag discharge was terminated when the surface of the slag reached the height of the rim of the slag pan. When the slag surface did not reach the height of the edge of the pot, the slag was discharged after 4 minutes from the start of the slag discharge. In Tables 1 to 3, numerical values outside the scope of the present invention are underlined.
排滓鍋を設置する移動台車に取り付けた秤量機で重量変化を測定し、各時点のスラグ排出量(Wslag)及びスラグ排出終了後の合計スラグ排出量(Wslag-T)を評価した。フォーミング抑制効果が優れるほど、合計スラグ排出量(Wslag-T)が高くなる。 The change in weight was measured with a weighing machine attached to a mobile truck on which the slag pan was installed, and the slag discharge amount (W slag ) at each time point and the total slag discharge amount (W slag-T ) after slag discharge was completed were evaluated. The total slag discharge amount (W slag-T ) increases as the foaming suppression effect is superior.
排滓量(合計スラグ排出量)は、排滓鍋でのスラグのフォーミングの他、転炉内のスラグ重量や排滓鍋の内容積などの影響を受ける。本実施例の条件では、表2に結果を示す連続処理方式で排滓量12t以上を、表3に結果を示す分離処理方式で排滓量8t以上を良好な排滓量とする。 The amount of slag (total amount of slag discharged) is affected by the slag forming in the slag pan, the weight of slag in the converter and the internal volume of the slag pan. Under the conditions of this embodiment, the continuous treatment method with the results shown in Table 2 produces 12 tons or more of waste, and the separation treatment method with the results shown in Table 3 produces 8 tons or more of good waste.
排滓中はスラグ面の上方1mにおいて空気を30秒毎にサンプリングし、硫化水素の濃度を分析した。排滓鍋はスラグ処理場へ搬送して反転し、散水してスラグを冷却した。冷却中にスラグ面の上方1mにおいて空気をサンプリングし、硫化水素の濃度を分析した。 During the tailing, air was sampled every 30 seconds at 1 m above the slag surface and analyzed for hydrogen sulfide concentration. The slag pan was transported to the slag treatment plant, turned over, and sprinkled with water to cool the slag. Air was sampled 1 m above the slag surface during cooling and analyzed for hydrogen sulfide concentration.
本実施例における硫化鉱物の成分組成を表1に示す。A1~A2は黄鉄鉱、B1は硫化マンガン鉱であり、組成は本発明の範囲内である。C1~C2は比較例であり、下線を示した項目が請求項記載の範囲外である。C2については試験的にS濃度を高めるため、黄鉄鉱と高純度硫黄の混合物とした。 Table 1 shows the component composition of the sulfide mineral in this example. A1 and A2 are pyrite, B1 is manganese sulfide ore, and the composition is within the scope of the present invention. C1 and C2 are comparative examples, and the underlined items are outside the scope of the claims. For C2, a mixture of pyrite and high-purity sulfur was used in order to increase the S concentration on a trial basis.
ここで、実施例が本発明の範囲内であることを判別する指標として「比率A」「比率B」「比率C」を定義する。まず「比率A」は式(8)より求められる数値である。この値が0.1~0.4であれば排滓前の硫化鉱物投入量は前記式(1)を満たす。
(%S)ore:硫化鉱物のS濃度(質量%)
Wslag-1:排滓開始から1分間の最大スラグ排出量(kg)
Here, "Ratio A", "Ratio B", and "Ratio C" are defined as indices for determining whether the embodiment is within the scope of the present invention. First, the "ratio A" is a numerical value obtained from equation (8). If this value is 0.1 to 0.4, the amount of sulfide mineral input before slag discharge satisfies the above formula (1).
(% S) ore : S concentration of sulfide mineral (% by mass)
W slag-1 : Maximum amount of slag discharged in one minute from the start of slag discharge (kg)
また「比率B」は式(9)より求められる数値である。この値が0.1~0.4であれば前記式(2)を満たしており、水噴流の吹き付けを開始するタイミングは本発明の範囲内である。
さらに「比率C」は式(10)より求められる数値である。この値が0.15~0.60であれば前記式(3)を満たしており、水噴流の吹き付け速度は本発明の範囲内である。
Vslag:スラグ排出速度(kg)
Furthermore, the "ratio C" is a numerical value obtained from the equation (10). If this value is 0.15 to 0.60, the above formula (3) is satisfied, and the spraying speed of the water jet is within the scope of the present invention.
V slag : Slag discharge speed (kg)
表2に連続処理方式の脱珪・脱燐吹錬後の排滓における実施例を示す。スラグ組成は塩基度(CaO/SiO2)が1.0~1.2、酸化鉄濃度が20~30質量%であり、温度は1330~1350℃であった。また、この条件における排滓開始から1分間の最大スラグ排出量(Wslag-1)は8000kgであった。 Table 2 shows examples of slag after blowing for desiliconization and dephosphorization in a continuous treatment system. The slag composition had a basicity (CaO/SiO 2 ) of 1.0 to 1.2, an iron oxide concentration of 20 to 30% by mass, and a temperature of 1,330 to 1,350°C. In addition, the maximum slag discharge amount (W slag-1 ) for one minute from the start of slag discharge under these conditions was 8000 kg.
実施例1~5は発明例であり、いずれも硫化鉱物の投入方法および水噴流の吹き付け方法が本発明の範囲内であったため、スラグが鍋縁高さに到達することなく4分間排滓でき、排滓量は12.0t以上になった。発生H2S濃度は排滓中、スラグ冷却中のいずれも1ppm以下であった。なお硫化鉱石の粒度において、実施例5では20mm以上の質量割合が実施例1よりも多かったため、スラグへの溶解が遅くなり、排滓量が実施例1よりも低くなった。 Examples 1 to 5 are invention examples, and since the method of adding sulfide minerals and the method of spraying water jets were all within the scope of the present invention, the slag could be discharged for 4 minutes without reaching the pot edge height. , the amount of slag was over 12.0t. The generated H 2 S concentration was 1 ppm or less both during the slag cooling and during the slag cooling. Regarding the particle size of the sulfide ore, in Example 5, the mass ratio of 20 mm or more was higher than in Example 1, so the dissolution into the slag was delayed, and the amount of slag was lower than in Example 1.
実施例6~15は比較例である。
実施例6では硫化鉱物を投入しなかったため排滓開始後0.8分でスラグが鍋縁高さに達し、排滓量は6.0tにとどまった。実施例7では水噴流の吹き付けを行わなかったために排滓途中からフォーミング抑制効果が小さくなり、排滓開始後2.0分でスラグが鍋縁高さに達し、排滓量は10.0tにとどまった。
実施例8では硫化鉱物のS濃度が本発明の範囲より過小であったためフォーミング抑制効果が小さく、排滓開始後1.5分でスラグが鍋縁高さに達し、排滓量は9.0tにとどまった。実施例9では硫化鉱物のS濃度が本発明の範囲より過大であったためSの蒸発が多くなり、排滓中にH2Sが最大で1.2ppm発生した。
実施例10では硫化鉱物の排滓前投入量が本発明の範囲より過小であったためフォーミング抑制効果が小さく、排滓開始後2.0分でスラグが鍋縁高さに達し、排滓量は9.5tにとどまった。
実施例11では水噴流の吹き付け開始が本発明の範囲より早かったためH2Sが最大で1.3ppm発生した。実施例12では水噴流の吹き付け開始が本発明の範囲より遅かったため十分なフォーミング抑制効果が得られず、排滓開始後2.3分でスラグが鍋縁高さに達し、排滓量は10.5tにとどまった。
実施例13では排滓速度に対する水噴流の吹き付け速度が本発明の範囲より過小であったためフォーミング抑制効果が小さく、排滓開始後2.2分でスラグが鍋縁高さに達し、排滓量は10.5tにとどまった。実施例14では排滓速度に対する水噴流の吹き付け速度が本発明の範囲より過大であったためスラグが十分なフォーミング抑制効果が得られず、スラグ溢れは起こらなかったものの排滓量は11.5tにとどまった。
実施例15では水噴流の吹き付け位置が排滓流の落下位置から外れていたためフォーミング抑制効果が小さく、排滓開始後1.5分でスラグが鍋縁高さに達し、排滓量は9.3tにとどまった。
Examples 6-15 are comparative examples.
In Example 6, since no sulfide mineral was added, the slag reached the edge of the pot 0.8 minutes after the start of slag discharge, and the amount of slag remained at 6.0 t. In Example 7, since the water jet was not sprayed, the effect of suppressing foaming decreased from the middle of the slag discharge, and the slag reached the edge of the pot 2.0 minutes after the start of slag discharge, and the amount of slag was reduced to 10.0 t. stayed.
In Example 8, since the S concentration of the sulfide mineral was too small from the range of the present invention, the foaming suppression effect was small, and the slag reached the pot edge height 1.5 minutes after the start of slag discharge, and the slag discharge amount was 9.0 t. stayed in In Example 9, since the S concentration of the sulfide mineral was excessively larger than the range of the present invention, the evaporation of S increased, and H 2 S was generated in the slag at a maximum of 1.2 ppm.
In Example 10, the amount of sulfide mineral added before slag discharge was too small from the range of the present invention, so the foaming suppression effect was small, and the slag reached the edge of the pot 2.0 minutes after the start of slag discharge, and the amount of slag was reduced. It remained at 9.5 tons.
In Example 11, the start of spraying of the water jet was earlier than the range of the present invention, so 1.3 ppm of H 2 S was generated at maximum. In Example 12, the start of spraying of the water jet was later than the range of the present invention, so a sufficient foaming suppression effect could not be obtained, and the slag reached the edge of the pot 2.3 minutes after the start of slag discharge, and the amount of slag was 10. .5 tons.
In Example 13, the spraying speed of the water jet relative to the slag discharge speed was too small from the range of the present invention, so the foaming suppression effect was small, and the slag reached the pot edge height 2.2 minutes after the start of slag discharge, and the amount of slag was discharged. remained at 10.5 tons. In Example 14, the spraying speed of the water jet relative to the slag discharge speed was excessively higher than the range of the present invention, so a sufficient slag foaming suppression effect could not be obtained, and although slag overflow did not occur, the slag discharge amount was 11.5 tons. stayed.
In Example 15, the spraying position of the water jet was off the falling position of the slag stream, so the foaming suppression effect was small, and the slag reached the edge of the pot 1.5 minutes after the start of slag discharge, and the slag amount was 9.5. Stayed at 3t.
表3に分離処理方式における脱珪吹錬後の排滓における実施例を示す。スラグ組成は塩基度(CaO/SiO2)が0.6~0.8、酸化鉄濃度が20~30質量%であり、温度は1300~1330℃であった。また、この条件における排滓開始から1分間の最大スラグ排出量(Wslag-1)は5000kgであった。 Table 3 shows examples of slag after desiliconization blowing in the separation treatment method. The slag composition had a basicity (CaO/SiO 2 ) of 0.6 to 0.8, an iron oxide concentration of 20 to 30% by mass, and a temperature of 1,300 to 1,330°C. In addition, the maximum slag discharge amount (W slag-1 ) for one minute from the start of slag discharge under these conditions was 5000 kg.
実施例16~20は発明例であり、いずれも硫化鉱物の投入方法および水噴流の吹き付け方法が本発明の範囲内であったため、スラグが鍋縁高さに到達することなく4分間排滓でき、排滓量は8.0t以上になった。発生H2S濃度は排滓中、スラグ冷却中のいずれも1ppm以下であった。なお、実施例20では20mm以上の質量割合が実施例16よりも多かったため、スラグへの溶解が遅くなり、排滓量が実施例1よりも低くなった。 Examples 16 to 20 are invention examples, and since the method of adding sulfide minerals and the method of spraying water jets were all within the scope of the present invention, the slag could be discharged for 4 minutes without reaching the pot edge height. , the amount of slag was over 8.0t. The generated H 2 S concentration was 1 ppm or less both during the slag cooling and during the slag cooling. In addition, in Example 20, since the mass ratio of 20 mm or more was larger than that in Example 16, the dissolution into the slag was delayed, and the amount of slag was lower than in Example 1.
実施例21~30は比較例である。
実施例21では硫化鉱物を投入しなかったため排滓開始後0.8分でスラグが鍋縁高さに達し、排滓量は3.0tにとどまった。実施例22では水噴流の吹き付けを行わなかったために排滓途中からフォーミング抑制効果が小さくなり、排滓開始後2.0分でスラグが鍋縁高さに達し、排滓量は6.0tにとどまった。
実施例23では硫化鉱物のS濃度が本発明の範囲より過小であったためフォーミング抑制効果が小さく、排滓開始後1.5分でスラグが鍋縁高さに達し、排滓量は5.8tにとどまった。実施例24では硫化鉱物のS濃度が本発明の範囲より過大であったためSの蒸発が多くなり、排滓中にH2Sが最大で1.2ppm発生した。
実施例25では硫化鉱物の排滓前投入量が本発明の範囲より過小であったためフォーミング抑制効果が小さく、排滓開始後2.0分でスラグが鍋縁高さに達し、排滓量は6.5tにとどまった。
実施例26では水噴流の吹き付け開始が本発明の範囲より早かったためH2Sが最大で1.3ppm発生した。実施例27では水噴流の吹き付け開始が本発明の範囲より遅かったため十分なフォーミング抑制効果が得られず、排滓開始後2.3分でスラグが鍋縁高さに達し、排滓量は6.5tにとどまった。
実施例28では排滓速度に対する水噴流の吹き付け速度が本発明の範囲より過小であったためフォーミング抑制効果が小さく、排滓開始後2.2分でスラグが鍋縁高さに達し、排滓量は6.5tにとどまった。実施例29では排滓速度に対する水噴流の吹き付け速度が本発明の範囲より過大であったためスラグが十分なフォーミング抑制効果が得られず、スラグ溢れは起こらなかったものの排滓量は7.5tにとどまった。
実施例30では水噴流の吹き付け位置が排滓流の落下位置から外れていたためフォーミング抑制効果が小さく、排滓開始後1.5分でスラグが鍋縁高さに達し、排滓量は5.5tにとどまった。
Examples 21-30 are comparative examples.
In Example 21, since no sulfide mineral was added, the slag reached the edge of the pot 0.8 minutes after the start of slag discharge, and the amount of slag remained at 3.0 t. In Example 22, since the water jet was not sprayed, the foaming suppression effect decreased from the middle of the slag discharge, and the slag reached the edge of the pot 2.0 minutes after the start of slag discharge, and the amount of slag was reduced to 6.0 t. stayed.
In Example 23, since the S concentration of the sulfide mineral was too small from the range of the present invention, the foaming suppression effect was small, and the slag reached the pot edge height 1.5 minutes after the start of slag discharge, and the amount of slag discharge was 5.8 t. stayed in In Example 24, since the S concentration of the sulfide mineral was excessively higher than the range of the present invention, the evaporation of S increased, and H 2 S was generated in the slag at a maximum of 1.2 ppm.
In Example 25, the amount of sulfide minerals added before slag discharge was too small from the range of the present invention, so the foaming suppression effect was small, and the slag reached the edge of the pot 2.0 minutes after the start of slag discharge, and the amount of slag was reduced. It remained at 6.5t.
In Example 26, the start of spraying of the water jet was earlier than the range of the present invention, so 1.3 ppm of H 2 S was generated at maximum. In Example 27, the start of water jet spraying was later than the range of the present invention, so a sufficient foaming suppression effect could not be obtained, and the slag reached the pot edge height 2.3 minutes after the start of slag discharge, and the amount of slag was 6. .5 tons.
In Example 28, the spraying speed of the water jet relative to the slag discharge speed was too small from the range of the present invention, so the foaming suppression effect was small, and the slag reached the pot edge height 2.2 minutes after the start of slag discharge, and the amount of slag was discharged. remained at 6.5 tons. In Example 29, the spraying speed of the water jet relative to the slag discharge speed was excessively higher than the range of the present invention, so a sufficient slag foaming suppression effect could not be obtained, and although slag overflow did not occur, the slag discharge amount was 7.5 tons. stayed.
In Example 30, the spraying position of the water jet was off the falling position of the slag stream, so the foaming suppression effect was small, and the slag reached the edge of the pot 1.5 minutes after the start of slag discharge, and the amount of slag was 5.5. Stayed at 5t.
1 転炉
2 排滓鍋
3 水噴流
4 溶銑
5 スラグ
6 硫化鉱物
REFERENCE SIGNS
Claims (4)
wore:硫化鉱物の排滓前投入量(kg)
Wslag-1:排滓開始から1分間の最大スラグ排出量(kg)
(%S) ore:硫化鉱物のS濃度(質量%)
Wslag:スラグ排出量(kg)
Vwater:水噴流の吹き付け速度(kg/分)
Vslag:スラグ排出速度(kg/分) A method for suppressing slag forming by charging a sulfide mineral containing 20 to 55% by mass of S into a slag pan installed below a converter, wherein the slag is discharged from the throat of the converter, and the formula An amount of sulfide minerals satisfying (1) is put into the slag pot, and the range of formula (3) is satisfied, starting from the time when the amount of slag discharged satisfies the conditions of formula (2). A method for suppressing slag foaming, characterized in that a water jet is sprayed at a high speed in a range within a radius of 1 m from a falling center of the slag stream in the slag pan.
w ore : Amount of sulfide mineral input before slag (kg)
W slag-1 : Maximum amount of slag discharged in one minute from the start of slag discharge (kg)
(% S) ore : S concentration of sulfide mineral (% by mass)
W slag : Slag discharge amount (kg)
V water : Spraying speed of water jet (kg/min)
V slag : Slag discharge speed (kg/min)
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