JPH11106821A

JPH11106821A - 製鋼用塊成原料の製造方法

Info

Publication number: JPH11106821A
Application number: JP28133897A
Authority: JP
Inventors: Tatsuto Takahashi; 達人高橋; Makoto Kato; 誠加藤; Hirohisa Nakajima; 廣久中島
Original assignee: NKK Corp; Nippon Kokan Ltd
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 1997-09-29
Filing date: 1997-09-29
Publication date: 1999-04-20

Abstract

(57)【要約】【課題】一部または全部が粉粒物である素材原料か
ら、製鋼用原料として優れた性能を有する塊成原料を低
コストに製造する。【解決手段】一部または全部が粉粒物からなり且つ少
なくとも一部としてＣａＯ、Ｃａ（ＯＨ）₂、ＭｇＯ、
Ｍｇ（ＯＨ）₂の中から選ばれる１種以上が含まれる素
材原料を用い、この素材原料による積み山または任意の
空間内での充填層を形成して、この積み山または充填層
に炭酸ガス存在下で炭酸化反応を生じさせ、炭酸化反応
で生成したＣａＣＯ₃および／またはＭｇＣＯ₃をバイン
ダーとして素材原料を固結させて塊成化し、製鋼用の鉄
源および／または副原料として用いられる塊成原料を得
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は、一部または全部が
粉粒物である素材原料を塊成化して得られ、製鋼用の鉄
源および／または副原料として用いられる塊成原料の製
造方法に関するもので、特に、鉄鋼製造プロセスで発生
するスラグ、とりわけ従来では利材化が難しかった微粉
状のスラグの利材化を低コストに実現できる新たな製鋼
用原料の製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】転炉の操業では、溶銑以外の主原料とし
て屑鉄や冷銑等の鉄源が、また造滓剤や冷却剤等として
ＣａＯ源、ＭｇＯ源、ミルスケール、炭材等の各種副原
料が炉内に投入され、吹錬が行われる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、このような
鉄源や副原料は、その性状が粉粒状であったり或いは粉
粒物の占める割合が多い場合には、炉内に投入した際に
吹き上がってしまうため、そのまま炉内に投入すること
ができない。このため粉粒状の鉄源（例えば、含鉄ダス
ト、磁選屑等）や副原料（例えば、生石灰粉、石灰石
粉、ＭｇＯ粉、コークス粉等）を転炉で使用する場合に
は、これらを適当な粘結剤を用いてブリケットに成形す
るか若しくは造粒する等の方法で塊成化する必要があ
り、その処理コストの面で問題を生じていた。

【０００４】ところで、転炉スラグ等をはじめとして鉄
鋼製造プロセスで発生する各種のスラグは、転炉等にお
ける製鋼用の鉄源や副原料として利用できる成分を多く
含んでおり、したがって、これらを製鋼用原料として有
効利用することが望まれる。しかし、スラグの中には冷
却時に生成するγ−ダイカルシウムシリケートの変態膨
張や、遊離ＣａＯの水和により生じる膨張等により粉化
する性質を持つものがあり、このような粉化スラグは上
記のような理由からそのままでは製鋼用原料には使用で
きない。また、スラグ中の成分を転炉の鉄源や副原料と
して使用する場合、各成分の純度を高めるための分別
（例えば、地金の回収等）を行うことが好ましいが、こ
の分別のためにはスラグを微粉砕する必要があり、この
ように微粉砕されたスラグも同様の理由からそのままで
は製鋼用原料には使用できない。

【０００５】したがって本発明の目的は、このような従
来の課題を解決し、一部または全部が粉粒物である素材
原料から、製鋼用原料として優れた性能を有する塊成原
料を低コストに製造することができる製鋼用塊成原料の
製造方法を提供することにある。また本発明の他の目的
は、粉化スラグや微粉砕スラグを利材化できる上記製鋼
用塊成原料の製造方法を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者らは上記の課題
を解決すべく実験と検討を重ねた結果、以下のような知
見を得た。 (1) 製鋼用の鉄源または副原料となり得る粉粒物からな
る素材原料を炭酸固化させること、すなわち、素材原料
中に含まれるＣａＯやＭｇＯに炭酸ガス存在下で炭酸化
反応を生じさせ、これにより生成したＣａＣＯ₃やＭｇ
ＣＯ₃をバインダーとして固結させることにより、従来
のような処理コストのかかるブリケット成形や造粒を行
うことなく粉粒物を塊成化させることができ、製鋼用原
料として好適な塊成物（塊状物）が得られる。この製鋼
用塊成原料は、転炉操業等において殆ど必須の副原料成
分であるＣａＯやＭｇＯを利用してバインダー（ＣａＣ
Ｏ₃、ＭｇＣＯ₃）を生成させ、粉粒物を固結させたもの
であり、したがって副原料そのものがバインダーとして
も機能するので、特にこの点からの経済的効果が極めて
大きい。

【０００７】(2) また、このようなコスト面での有利性
だけでなく、粉粒物がＣａＣＯ₃やＭｇＣＯ₃をバインダ
ーとして固結した上記の塊成物は、製鋼用原料として特
に優れた性能を有している。すなわち、この塊成物は常
温やある程度の高温下では十分な強度を有するが、９０
０℃を超えるような高温下におかれるとバインダーであ
るＣａＣＯ₃やＭｇＣＯ₃が熱分解して砕化し、ＣａＣＯ
₃とＭｇＣＯ₃はＣＯ₂を放出してＣａＯやＭｇＯとな
る。したがって、炉内に投入された塊成物は直ぐには砕
化せず、塊状のままでスラグ表面（またはその近傍。以
下同様）に達し、スラグ表面またはスラグ中で高温に加
熱されてはじめて熱分解・砕化し、スラグ表面やスラグ
内部に均一に分散することになる。このため塊成物は、
投入後の初期段階でスラグ表面に達する前に砕化（粉
化）したり、この砕化により飛散を生じたりするような
ことがなく、一方、塊状のまま到達したスラグ表面また
はスラグ中では高温のスラグに加熱されることによって
速やかに砕化、分散し、鉄源や副原料として用いられる
ため、製鋼用原料として高い歩留まりと反応効率が得ら
れる。

【０００８】(3) 一般に、転炉スラグ等の鉄鋼製造プロ
セスで発生するスラグの多くには多量のＣａＯが含ま
れ、またＭｇＯも比較的多く含まれているため、このス
ラグを素材原料である粉粒物の少なくとも一部として用
い且つこれに含まれるＣａＯやＭｇＯを上述したバイン
ダー生成に利用することにより、粉化スラグや微粉砕ス
ラグの製鋼用原料として利材化が可能となるとともに、
製鋼用塊成原料をより一層の低コストに製造することが
可能となる。

【０００９】本発明はこのような知見に基づきなされた
もので、その特徴は以下の通りである。 [1] 製鋼用の鉄源および／または副原料として用いられ
る塊成原料の製造方法であって、一部または全部が粉粒
物からなり且つ少なくとも一部としてＣａＯ、Ｃａ（Ｏ
Ｈ）₂、ＭｇＯ、Ｍｇ（ＯＨ）₂の中から選ばれる１種以
上が含まれる素材原料を用い、該素材原料による積み山
または任意の空間内での充填層を形成し、該積み山また
は充填層に炭酸ガス存在下で炭酸化反応を生じさせ、該
炭酸化反応で生成したＣａＣＯ₃および／またはＭｇＣ
Ｏ₃（但し、ＭｇＣＯ₃が水和物、水酸化物塩または複塩
として存在する場合を含む）をバインダーとして素材原
料を固結させ、塊成化することを特徴とする製鋼用塊成
原料の製造方法。

【００１０】[2] 上記[1]の製造方法において、素材原
料が、スラグ、鉄源となるべき素材原料、炭材、集塵ダ
スト、ＣａＯおよび／またはＣａ（ＯＨ）₂源となるべ
きスラグ以外の素材原料、ＭｇＯおよび／またはＭｇ
（ＯＨ）₂源となるべきスラグ以外の素材原料の中から
選ばれる１種以上を含むことを特徴とする製鋼用塊成原
料の製造方法。 [3] 上記[1]または[2]の製造方法において、素材原料の
少なくとも一部が、成分中にＣａＯおよび／またはＣａ
（ＯＨ）₂を含むスラグであることを特徴とする製鋼用
塊成原料の製造方法。

【００１１】[4] 上記[1]または[2]の製造方法におい
て、素材原料の少なくとも一部が、成分中にＣａＯおよ
び／またはＣａ（ＯＨ）₂とＭｇＯおよび／またはＭｇ
（ＯＨ）₂を含むスラグであることを特徴とする製鋼用
塊成原料の製造方法。 [5] 上記[1]〜[4]のいずれかの製造方法において、素材
原料の積み山または充填層に炭酸ガスまたは炭酸ガス含
有ガスを吹き込むか、若しくは積み山または充填層を炭
酸ガスまたは炭酸ガス含有ガス雰囲気下に置くことを特
徴とする製鋼用塊成原料の製造方法。

【００１２】[6] 上記[1]〜[5]のいずれかの製造方法に
おいて、炭酸ガスまたは炭酸ガス含有ガスを水中に通す
ことでＨ₂Ｏを飽和させ、しかる後、素材原料の積み山
または充填層に炭酸化処理のために供給することを特徴
とする製鋼用塊成原料の製造方法。 [7] 上記[1]〜[6]のいずれかの製造方法において、炭酸
化反応により固結した素材原料の積み山または充填層を
破砕し、所望の大きさの塊成物を得ることを特徴とする
製鋼用塊成原料の製造方法。

【００１３】

【発明の実施の形態】本発明の製鋼用塊成原料の製造方
法は、一部または全部が粉粒物（粉粒状および／または
粗粒状の物質。以下同様）からなり且つ少なくとも一部
としてＣａＯ、Ｃａ（ＯＨ）₂、ＭｇＯ、Ｍｇ（ＯＨ）₂
の中から選ばれる１種以上が含まれる素材原料に、炭酸
ガス存在下で炭酸化反応を生じさせ、この炭酸化反応で
生成したＣａＣＯ₃および／またはＭｇＣＯ₃（但し、Ｍ
ｇＣＯ₃が水和物、水酸化物塩または複塩として存在す
る場合を含む。以下同様）をバインダーとして素材原料
を固結させ、塊成化（塊状化）させるものである。

【００１４】粉粒物をＣａＯとＣＯ₂との反応、すなわ
ち炭酸化反応により生じるＣａＣＯ₃を利用して固結さ
せこと自体は古くから知られた技術であり、ＣａＯを含
む粉粒物を炭酸ガス雰囲気下に置くと、下記反応式によ
ってＣａＣＯ₃が生成し、このＣａＣＯ₃をバインダーと
して粒子間に固結現象を生じる。ＣａＯ＋ＣＯ₂→ ＣａＣＯ₃

【００１５】従来、このような炭酸化反応を利用した技
術としては、例えば製鋼風砕スラグと水との混練物を原
料として建材用途等の硬化体製品を製造する方法（例え
ば、特開昭５８−７４５５９号）や非焼成ペレットの製
造法（例えば、特開昭５７−９２１４３号、特開昭５８
−４８６４２号、特開昭５８−１３３３３４号）等が提
案されている。しかしこれらの従来技術は、いずれも所
要の強度を有する硬化体製品や非焼成ペレットを短時間
で製造することのみを目的としたものであり、粉粒物を
含む素材原料を炭酸化反応によって固結させることによ
り製鋼原料用の塊成物を得ることや、この塊成物が製鋼
用原料として特に優れた性能を有することについては何
も示していない。

【００１６】また、ＭｇＯを含む粉粒物についても、こ
れを炭酸ガス雰囲気下に置くと炭酸化反応によりＭｇＣ
Ｏ₃が生成し、このＭｇＣＯ₃をバインダーとして粒子間
に固結現象を生じる。ＭｇＯの炭酸化反応により生じる
ＭｇＣＯ₃は無水和物、水和物（例えば、二水和物、三
水和物、五水和物等）、水酸化物塩（塩基性炭酸マグネ
シウム）等の多様な形態をとるが、例えば、ＭｇＣＯ₃
の三水和物は下記反応式によって生成される。ＭｇＯ＋ＣＯ₂＋３Ｈ₂Ｏ → ＭｇＣＯ₃・３Ｈ₂Ｏ

【００１７】本発明の製造方法により得られる製鋼用塊
成原料は、バインダーであるＣａＣＯ₃、ＭｇＣＯ₃が、
ＣａＯ源およびＭｇＯ源として転炉操業において殆ど必
須の副原料成分（前者は造滓剤、精錬剤、後者はスラグ
コントロール剤）であり、これらＣａＣＯ₃とＭｇＣＯ₃
は炉内に投入されてスラグにより加熱されることでＣＯ
₂を放出してＣａＯ、ＭｇＯとなり、副原料として用い
られる。したがって、本発明の製造方法により得られる
製鋼用塊成原料は、副原料そのものがバインダーとして
も機能するという大きな特徴があり、極めて経済的な塊
成原料であると言える。

【００１８】以下、本発明の製鋼用塊成原料の製造法に
ついて具体的に説明する。図１は本発明法の製造フロー
の一例を示している。本発明の製造方法において用いら
れる素材原料（出発原料）としては、製鋼用の鉄源また
は副原料となり得る物質であって、一部または全部が粉
粒物からなり且つ少なくとも一部としてＣａＯ、Ｃａ
（ＯＨ）₂、ＭｇＯ、Ｍｇ（ＯＨ）₂の中から選ばれる１
種以上が含まれる素材原料であれば、その種類や構成内
容に制限はなく、各種のスラグ類（例えば、高炉系スラ
グ、脱炭スラグや脱燐スラグ等の製鋼系スラグ、鉱石還
元スラグ等）、鉄源となるべき素材原料（例えば、スラ
グから回収された地金等）、炭材（例えば、コークス
粉、無煙炭等）、各種の集塵ダスト（例えば、転炉ダス
ト、高炉集塵ダスト等）、さらにはＣａＯおよび／また
はＣａ（ＯＨ）₂源やＭｇＯおよび／またはＭｇ（Ｏ
Ｈ）₂源となるべきスラグ以外の素材原料（例えば、石
灰石、生石灰、消石灰、ドロマイト、マグネシアフリン
カー等）のうちの１種以上からなる素材原料を用いるこ
とができる。

【００１９】但し、成分中にＣａＯ、Ｃａ（ＯＨ）₂、
ＭｇＯ、Ｍｇ（ＯＨ）₂のいずれをも含まない素材原
料、或いはそれらの含有量が炭酸化反応によって素材原
料を固結させるには不十分であるような素材原料を主原
料として用いる場合には、ＣａＯ、Ｃａ（ＯＨ）₂、Ｍ
ｇＯ、Ｍｇ（ＯＨ）₂中から選ばれる１種以上からなる
素材原料若しくはこれらの１種以上を含む素材原料（例
えば、生石灰、消石灰、マグネシアクリンカー、スラグ
類等）を混合し、素材原料中にＣａＯ、Ｃａ（Ｏ
Ｈ）₂、ＭｇＯ、Ｍｇ（ＯＨ）₂中から選ばれる１種以上
を適量含ませるような事前調整を行う。また、素材原料
はＣａＯ、Ｃａ（ＯＨ）₂、ＭｇＯ、Ｍｇ（ＯＨ）₂の中
から選ばれる１種以上の素材原料のみから構成すること
もできる。

【００２０】また、使用する素材原料は一部または全部
が粉粒物であればその粒度構成は問わない。但し、転炉
等の製鋼炉に鉄源や副原料として投入される原料は、そ
の比重にもよるが一般には粉粒物（例えば、篩粒度が−
６ｍｍ程度の粉粒物）が２０重量％以上含まれると吹き
上げによって飛散する割合が著しく増大するため、その
ままで炉投入原料として使用することが困難となり、本
発明の基本的な狙いはこのな粉粒物を含む原料を製鋼用
塊成原料として利材化する点にある。したがって、本発
明はこの程度の割合の粉粒物が含まれる素材原料を塊状
化する場合に特に好適であると言える。

【００２１】また、本発明により得られる炭酸固化した
塊成原料は、使用する素材原料の粒径が小さいほど素材
原料粒子どうしが緊密に接触して固結することができ、
これにより粒子間での結合性が高められ、塊状物の強度
を確保できる。したがって、この点からしても素材原料
は実質的に粉粒物からなるか、若しくは粉粒物が比較的
多く含まれるものが好ましい。具体的には、素材原料と
しては、篩下粒度２０ｍｍ以下が１００重量％で且つ篩
下粒度１０ｍｍ以下が２０重量％以上の粒度分布を有す
るものを用いることが特に好ましい。ここで、篩下粒度
２０ｍｍ以下とは篩目が２０ｍｍの篩を、また篩下粒度
１０ｍｍ以下とは篩目が１０ｍｍの篩をそれぞれ通過す
る素材原料の粒度をいう。なお、使用する篩は網篩、グ
リズリーのいずれでもよい。

【００２２】素材原料がスラグである場合、上記のよう
な粒度分布を有するスラグには、スラグ中に存在する
遊離ＣａＯが水和（消化）することにより生じる膨張に
よって粉化した微粉スラグ、スラグの冷却時に生成す
るγ−ダイカルシウムシリケート（２ＣａＯ・Ｓｉ
Ｏ₂）の変態膨張により粉化した微粉スラグ、地金除
去工程での粉砕処理により微粉化したスラグ、等のスラ
グが含まれ、これらのスラグはそのままでは製鋼用原料
としての利材化が殆んどできないものであり、したがっ
て、本発明ではこのようなスラグを好適に利用できる。

【００２３】一般に、鉄鋼製造プロセスで発生するスラ
グには相当量（通常、２０重量％〜６０重量％）のＣａ
ＯまたはこのＣａＯが変化したＣａ（ＯＨ）₂が含まれ
ており、また、大部分のスラグにはＣａＯとともにある
程度の量のＭｇＯまたはこのＭｇＯが変化したＭｇ（Ｏ
Ｈ）₂が含まれている。したがって、素材原料として
は、その一部または全部に鉄鋼製造プロセスで発生する
スラグを用いるのが特に好ましい。またその際に、上記
のような粉化スラグや微粉砕スラグを用いればこれらの
利材化が可能となるため、より好ましい。

【００２４】素材原料として使用されるスラグとして
は、高炉徐冷スラグ、高炉水砕スラグ等の高炉系スラ
グ、予備処理、転炉、鋳造等の工程で発生する脱珪スラ
グ、脱硫スラグ、脱燐スラグ、脱炭スラグ、鋳造スラグ
等の製鋼系スラグ、鉱石還元スラグ、電気炉スラグ等を
挙げることができるが、これらに限定されるものではな
い。また、これらのスラグは２種以上のものを混合して
用いてもよい。

【００２５】これらのスラグのうち、代表的なスラグの
組成（％は“重量％”）の一例を以下に示す。 (1) 脱炭スラグ … Ｔ．Ｆｅ：１７．５％、ＣａＯ：４
６．２％、ＳｉＯ₂：１１．７％、Ａｌ₂Ｏ₃：１．４
％、ＭｇＯ：８．３％、ＭｎＯ：６．２％、Ｐ：０．７
６％、Ｓ：０．０４％ (2) 脱燐スラグ … Ｔ．Ｆｅ：５．８％、ＣａＯ：５
４．９％、ＳｉＯ₂：１８．４％、Ａｌ₂Ｏ₃：２．８
％、ＭｇＯ：２．３％、ＭｎＯ：１．９％、Ｐ：２．８
％、Ｓ：０．０３％

【００２６】(3) 脱硫スラグ … Ｔ．Ｆｅ：１０．５
％、ＣａＯ：５０．３％、ＳｉＯ₂：１０．０％、Ａｌ₂
Ｏ₃：５．４％、ＭｇＯ：１．１％、ＭｎＯ：０．４
％、Ｐ：０．１３％、Ｓ：１．８％ (4) 脱珪スラグ … Ｔ．Ｆｅ：１０．５％、ＣａＯ：１
３．６％、ＳｉＯ₂：４３．７％、Ａｌ₂Ｏ₃：３．８
％、ＭｇＯ：０．４％、ＭｎＯ：１５．８％、Ｐ：０．
１０％、Ｓ：０．１９％ (5) 高炉水砕スラグ … ＦｅＯ：０．３％、ＣａＯ：４
２．０％、ＳｉＯ₂：３３．８％、ＭｎＯ：０．３％、
ＭｇＯ：６．７％、Ａｌ₂Ｏ₃：１４．４％

【００２７】なお、鉄鋼製造プロセスで発生するスラグ
のうち、脱燐スラグはＰ含有量が高いために、また脱珪
スラグはＭｎＯの含有量が高いために、それぞれセメン
ト原料として使用するには難があるが、本発明ではこれ
らのスラグについても問題なく素材原料として利用する
ことができる。

【００２８】鉄鋼製造プロセスにおいて発生したスラグ
は、これに含まれるＣａＯやＭｇＯの一部または全部が
経時的な水分の吸収或いは他の原因でＣａ（ＯＨ）₂や
Ｍｇ（ＯＨ）₂に変化する場合があるが、上記のように
本発明法で素材原料に利用するスラグとしては何ら問題
なく、本発明法ではこれらＣａ（ＯＨ）₂やＭｇ（Ｏ
Ｈ）₂も炭酸化反応によりそれぞれＣａＣＯ₃、ＭｇＣＯ
₃に変化してバインダーを生成し、製鋼用塊成原料が得
られる。

【００２９】鉄鋼製造プロセスで発生したスラグを素材
原料の一部または全部に用いる場合、スラグは必要に応
じて地金除去処理が施され、この地金除去処理では主要
な地金（粒鉄）分が除去される。一般にスラグ中のスラ
グ成分と地金とは緻密に絡み合った状態で混在している
ため、地金除去処理を行う場合にはスラグを粉粒状およ
び／または粗粒状にした状態で行われ、通常はスラグを
粉砕機等によりｍｍオーダーまたはそれ以下の粒径（例
えば、５ｍｍ以下）まで粉砕した後、地金除去処理が行
われる。但し、スラグはある程度の回収率で地金の回収
除去ができるような粒径であればよく、したがって、ス
ラグの性状等により比較的粗粒状でもある程度の地金除
去が可能なものについては、それが可能な程度の粒径ま
でスラグを粉砕すればよい。また、スラグによっては地
金除去が可能な程度の粒径に自然粉化または粒状化した
状態で搬入されるものもあり、このようなスラグについ
ては上述したような粉砕処理は必要ない場合もある。以
上のような地金除去はスラグの地金含有率等に応じて適
宜必要に応じて行われる。

【００３０】通常、地金除去処理は磁気選別機等による
磁気選別（磁石によりスラグ中の粒鉄分を除去する方
法）により行われるが、必ずしもこれに限定されるもの
ではなく、例えば、地金成分とスラグ成分との比重差を
利用した風力選別等の比重選別法を用いることもでき
る。この地金除去処理によって、スラグ中の主要な地金
成分が除去される。

【００３１】このようにして必要に応じて事前処理が施
された素材原料は、炭酸固化のために山積みまたは任意
の空間内に充填される。ここで、素材原料を山積みする
場合には野積みで構わないが、吹き込まれる炭酸ガスが
積み山全体に十分に流れるようにし、且つ素材原料の飛
散や雨水等による流失を避けるため、積み山をシート等
で覆うことが好ましい。

【００３２】また、素材原料の山積みまたは充填には、
例えば三方を仕切壁で囲んだようなピット、四方を仕切
壁で囲んだ型枠または容器等を用いることができる。こ
のうちピット内に素材原料を山積みまたは充填する場合
にも、上記野積みの場合と同様に、積み山または充填層
をシート等で覆うことが好ましい。また、型枠または容
器を用いる場合にも、素材原料の充填層をシートで覆う
か或いは蓋体を設けることが好ましい。図１は、型枠１
の内部に充填層Ａを形成した状態を示している。

【００３３】素材原料の山積み量または充填量は特に限
定されず、例えば数トンないし数百トン規模の山積み量
または充填量としてもよいし、或いはより少量の山積み
量または充填量としてもよく、その量は任意である。但
し、素材原料の山積み量または充填量が多くても、炭酸
固化後の積み山または充填層を重機等で砕くことにより
塊成物を容易に切り出すことができ、これを破砕粒度調
整プラント等に通すことにより所定の粒度の塊成物を得
ることができるため、生産性の面からは素材原料の山積
み量または充填量はある程度多い方が好ましく、具体的
には、その規模を１０ｔ以上とすることが好ましい。

【００３４】また、製造される塊成物の密度は素材原料
の積み山または充填層の嵩密度（圧密度）に依存する
が、製鋼用塊成原料としての所定のハンドリング強度を
確保するためにはある程度高密度の方が好ましく、この
ため積み山または充填層の締め固めを行うことが好まし
い。

【００３５】素材原料の積み山または充填層の締め固め
は、積み山または充填層の上部から重機で締め固める方
法や、積み山または充填層に振動を与えることにより締
め固める方法等を採用でき、これらを行う際の締め固め
の度合いを調整することにより、積み山または充填層の
嵩密度の調整を行う。但し、過剰な締め固めを行うと炭
酸ガスの通りが悪くなるため、素材原料の炭酸固化が不
十分となりやすい。製造される塊成物の強度と製造時の
ガスの通気性の観点から、一般に積み山または充填層の
空隙率は１３〜１５％程度が特に好ましい。

【００３６】締め固めの具体的な方法としては、例えば
上述したようなピット、型枠または容器内の積み山また
は充填層に対して締め固めを行う場合、ピット、型枠ま
たは容器の内側に目標とする体積を示す秤線を表示して
おき、重量の分かった素材原料をそれらの内部に入れた
後、積み山または充填層の上面が上記秤線の高さになる
まで締め固めを行う。

【００３７】以上のような素材原料の積み山または充填
層の嵩比重の調整が完了した後、その積み山または充填
層に炭酸ガス存在下で炭酸化反応を生じさせ、これによ
り生成するＣａＣＯ₃またはＣａＣＯ₃とＭｇＣＯ₃をバ
インダーとして素材原料を炭酸固化（固結）させる。具
体的には、素材原料の積み山または充填層内に炭酸ガス
または炭酸ガス含有ガスを吹き込むか、若しくは積み山
または充填層を炭酸ガスまたは炭酸ガス含有ガス雰囲気
下に置き、素材原料の炭酸固化を実施する。

【００３８】積み山または充填層内に炭酸ガスまたは炭
酸ガス含有ガスを吹き込む方法に特別な制限はないが、
積み山または充填層の底部にガス吹き込み手段を設け、
このガス吹き込み手段を通じてガスを吹き込むことが最
も効果的である。具体的には、積み山または充填層の底
部（ピット、型枠または容器等を用いる場合には、それ
らの床部）にガス供給用の配管またはホース等を適当な
配置密度で配し、これら配管またはホースに適当なピッ
チ（例えば、３００ｍｍ〜４００ｍｍピッチ）で設けた
ガス吹出孔から炭酸ガスまたは炭酸ガス含有ガスが吹き
出されるようにすることができる。

【００３９】また、積み山または充填層を炭酸ガスまた
は炭酸ガス含有ガス雰囲気中に置く方法としては、積み
山や充填層を気密性の空間（容器等を含む）内に置き、
この空間内に炭酸ガスや炭酸ガス含有ガスを任意の態様
で供給する方法等を採ることができる。使用される炭酸
ガス含有ガスとしては、例えば一貫製鉄所内で排出され
る石灰焼成工場排ガス（通常、ＣＯ₂：２５％前後）や
加熱炉排ガス（通常、ＣＯ₂：６．５％前後）等が好適
であるが、これらに限定されるものではない。また、炭
酸ガス含有ガス中の炭酸ガス濃度が低すぎると処理効率
が低下するという問題を生じるが、それ以外の問題は格
別ない。したがって、炭酸ガス濃度は特に限定しない
が、効率的な処理を行うには３％以上の炭酸ガス濃度と
することが好ましい。

【００４０】また、炭酸ガスまたは炭酸ガス含有ガスの
ガス吹込量にも特別な制限はなく、素材原料の積み山ま
たは充填層が流動しない程度にガス吹き込みを行えばよ
いが、一般的な目安としては０．００４〜０．５ｍ³／
ｍｉｎ・ｔ程度のガス吹き込み量が確保できればよい。
また、ガス吹き込み時間（炭酸化処理時間）にも特別な
制約はないが、目安としては炭酸ガス（ＣＯ₂）の吹込
量が素材原料の重量の３％以上となる時点、すなわち、
ガス量に換算すると材料１ｔ当たり１５ｍ³以上の炭酸
ガス（ＣＯ₂）が供給されるまでガス吹き込みを行うこ
とが好ましい。

【００４１】素材原料の積み山または充填層に吹き込ま
れる炭酸ガスまたは炭酸ガス含有ガスは常温でよいが、
ガスが常温よりも高温であればそれだけ反応性が高まる
ため有利である。但し、ガスの温度が過剰に高いとＣａ
ＣＯ₃がＣａＯとＣＯ₂に分解し、またＭｇＣＯ₃もＭｇ
ＯとＣＯ₂に分解してしまうため、高温ガスを用いる場
合でもこのような分解を生じない程度の温度のガスを用
いる必要がある。

【００４２】また、素材原料をＣａＯ、ＭｇＯ等と炭酸
ガスとの反応を利用して炭酸固化させるには水分が必要
であり、炭酸化処理開始直前の素材原料中の水分含有率
は３〜１０％程度であることが好ましい。これは水にＣ
ａＯ、ＭｇＯと炭酸ガスが溶解することにより炭酸化反
応が促進されるためである。したがって、積み山または
充填層を構成する素材原料の含水率が低過ぎる場合に
は、適当な段階で素材原料に水を加え、素材原料の含水
率を高めておくようにすることもできる。また、炭酸ガ
スまたは炭酸ガス含有ガスを一旦水中に吹き込んでＨ₂
Ｏを飽和させた後、積み山または充填層に吹き込むよう
にすることにより、素材原料の乾燥を防止して炭酸化反
応を促進させることができる。

【００４３】以上のようにして素材原料の積み山または
充填層内に炭酸ガスまたは炭酸ガス含有ガスを供給する
ことにより、先に述べたようなＣａＯ（またはＣａ（Ｏ
Ｈ）₂）、ＭｇＯ（またはＭｇ（ＯＨ）₂）と炭酸ガスと
の反応によってＣａＣＯ₃、ＭｇＣＯ₃が生成し、このＣ
ａＣＯ₃またはＣａＣＯ₃とＭｇＣＯ₃がバインダーとな
って素材原料の粒子が緊密に固結する。

【００４４】このような炭酸固化完了後、必要に応じて
重機等により積み山または充填層を適当な大きさに砕い
て塊成物を切り出し、さらに必要に応じて破砕処理、篩
分け等により粒度調整を行い、所望の粒度を有する製鋼
用塊成原料を得る。また、篩下の塊成物は素材原料とし
て再利用される。本発明の製造法により得られる製鋼用
塊成原料の粒径は、製造時の充填層のサイズ、破砕処理
や篩い分けの程度等により任意に選択可能であるが、一
般には篩い粒度が＋３０ｍｍ〜−８０ｍｍ程度の粒径が
適当である。なお、使用する篩は網篩、グリズリーのい
ずれでもよい。

【００４５】なお、上述したようにＭｇＯやＭｇ（Ｏ
Ｈ）₂の炭酸化反応により生じるＭｇＣＯ₃は無水和物、
水和物、水酸化物塩等のように種々の形態をとるもので
あり、本発明法により得られる製鋼用塊成原料中にバイ
ンダーとして含まれるＭｇＣＯ₃は、これらのうちの何
れ形態のＭｇＣＯ₃でもよい。例えば、ＭｇＣＯ₃の水和
物としては、ＭｇＣＯ₃・２Ｈ₂Ｏ、ＭｇＣＯ₃・３Ｈ
₂Ｏ、ＭｇＣＯ₃・５Ｈ₂Ｏ等があり、また、水酸化物塩
（塩基性炭酸マグネシウム）としてはＭｇＣＯ₃・Ｍｇ
（ＯＨ）₂・３Ｈ₂Ｏ、４ＭｇＣＯ₃・Ｍｇ（ＯＨ）₂・４
Ｈ₂Ｏ、４ＭｇＣＯ₃・Ｍｇ（ＯＨ）₂・５Ｈ₂Ｏ、４Ｍｇ
ＣＯ₃・Ｍｇ（ＯＨ）₂・８Ｈ₂Ｏ等がある。さらに、Ｍ
ｇＣＯ₃は他の塩と結合して種々の複塩を形成する場合
があり、このような複塩の形態で存在するＭｇＣＯ₃で
もよい。

【００４６】以上述べた本発明の製造法により得られる
製鋼用塊成原料は、一部または全部が粉粒物からなる素
材原料がＣａＣＯ₃、ＭｇＣＯ₃をバインダーとして緊密
に固結したものであるため、炉投入用原料として十分な
強度を有している。また、先に述べたように本発明によ
り得られる塊成原料は常温やある程度の高温下では十分
な強度を有するが、９００℃を超えるような高温下にお
かれるとＣａＣＯ₃やＭｇＣＯ₃が熱分解して砕化し、Ｃ
ａＣＯ₃とＭｇＣＯ₃はＣＯ₂を放出してＣａＯやＭｇＯ
となる。したがって、炉内に投入された塊成原料は直ぐ
には砕化せず、塊状のままでスラグ表面に達し、スラグ
表面またはスラグ中で高温に加熱されてはじめて熱分解
・砕化し、スラグ表面やスラグ中に均一に分散すること
になる。このため塊成原料は、投入後の初期段階でスラ
グ表面に達する前に砕化したり、この砕化により飛散を
生じたりするようなことがなく、一方、塊状のまま到達
したスラグ表面またはスラグ中では高温のスラグによる
加熱によって速やかに砕化、分散し、鉄源や副原料とし
て用いられるため、製鋼用原料として高い歩留りと反応
効率が得られるという、性能面での大きな特徴がある。

【００４７】

【実施例】［実施例１］粒度３ｍｍ以下が１００重量％の製鋼スラ
グ粉（Ｔ．Ｆｅ：１．６ｗｔ％、ＣａＯ：３５．３ｗｔ
％、ＳｉＯ₂：１９．２ｗｔ％、Ａｌ₂Ｏ₃：１３．６ｗ
ｔ％、ＭｇＯ：２７．３ｗｔ％）を幅７ｍ×奥行１０ｍ
のピット内に高さ１．５ｍに山積みして適度に締め固め
た後、ピットを密閉し、炭酸ガスを供給量７０Ｎｍ³／
ｈｒの割合でで５日間吹込み、スラグを炭酸固化させ
た。この炭酸固化したスラグを重機により粗破砕し、粒
度８０ｍｍ以下の塊成物とした。この時点で炭酸固化し
たスラグ全量の粒度分布を測定したところ、粒度８ｍｍ
以下のものの割合は約１３％であった。また、破砕後の
塊成物の圧潰強度は１６０ｋｇ／個であり、製鋼炉用原
料として使用可能な強度を有していた。実際にこの塊成
物を転炉に副原料として投入した結果、吹き上げよる飛
散量（集塵機での集塵量）も少なく、製鋼炉用原料とし
て問題なく使用することができた。

【００４８】［実施例２］脱燐スラグから回収した磁選
屑（地金）のうち、そのままでは転炉原料として使用で
きない粒度８ｍｍ以下の磁選屑と消石灰をタイヤショベ
ルで均一に混合し、この混合物（混合物中の消石灰の割
合：１５ｗｔ％）を幅４ｍ×奥行６ｍのピット内に高さ
１．５ｍに山積みして適度に締め固めた後、ピットを密
閉し、炭酸ガスを供給量５０Ｎｍ³／ｈｒの割合で３日
間吹込み、素材原料を炭酸固化させた。この炭酸固化し
た原料を重機により粗破砕し、粒度８０ｍｍ以下の塊成
物とした。この時点で炭酸固化した原料全量の粒度分布
を測定したところ、粒度８ｍｍ以下のものの割合は約９
％であった。また、破砕後の塊成物の圧潰強度は１１０
ｋｇ／個であり、製鋼炉用原料として使用可能な強度を
有していた。実際にこの塊成物を転炉型脱燐炉に鉄源と
して投入した結果、吹き上げよる飛散量（集塵機での集
塵量）も少なく、製鋼炉用原料として問題なく使用する
ことができた。

【００４９】［実施例３］粒度１５ｍｍ以下の無煙炭と
粉状の消石灰を均一に混合し、この混合物（混合物中の
消石灰の割合：１０ｗｔ％）を幅７ｍ×奥行１０ｍのピ
ット内に高さ１ｍに山積みして適度に締め固めた後、ピ
ットを密閉し、炭酸ガスを供給量５０Ｎｍ³／ｈｒの割
合でで５日間吹込み、素材原料を炭酸固化させた。この
炭酸固化した原料を重機により粗破砕し、粒度８０ｍｍ
以下の塊成物とした。この時点で炭酸固化した原料全量
の粒度分布を測定したところ、粒度８ｍｍ以下のものの
割合は約８％であった。また、破砕後の塊成物の圧潰強
度は９０ｋｇ／個であり、製鋼炉用原料として使用可能
な強度を有していた。実際にこの塊成物を転炉に副原料
として投入した結果、吹き上げよる飛散量（集塵機での
集塵量）も少なく、製鋼炉用原料として問題なく使用す
ることができた。

【００５０】

【発明の効果】以上述べたように本発明の製造方法によ
れば、製鋼用の鉄源や副原料となり得る粉粒物を素材原
料として、優れた性能を発揮する製鋼用塊成原料を低コ
ストに大量生産することができる。特に、従来では処理
コストの面で製鋼用原料としての利用が難しかった粉化
スラグや微粉砕スラグを製鋼用に低コストに利材化でき
ることから、鉄鋼製造プロセスで発生するスラグの有効
利用という面でも極めて有用な発明である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明法の製造フローを示す説明図

【符号の説明】

１…型枠、Ａ…充填層

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】製鋼用の鉄源および／または副原料とし
て用いられる塊成原料の製造方法であって、一部または
全部が粉粒物からなり且つ少なくとも一部としてＣａ
Ｏ、Ｃａ（ＯＨ）₂、ＭｇＯ、Ｍｇ（ＯＨ）₂の中から選
ばれる１種以上が含まれる素材原料を用い、該素材原料
による積み山または任意の空間内での充填層を形成し、
該積み山または充填層に炭酸ガス存在下で炭酸化反応を
生じさせ、該炭酸化反応で生成したＣａＣＯ₃および／
またはＭｇＣＯ₃（但し、ＭｇＣＯ₃が水和物、水酸化物
塩または複塩として存在する場合を含む）をバインダー
として素材原料を固結させ、塊成化することを特徴とす
る製鋼用塊成原料の製造方法。
【請求項２】素材原料が、スラグ、鉄源となるべき素
材原料、炭材、集塵ダスト、ＣａＯおよび／またはＣａ
（ＯＨ）₂源となるべきスラグ以外の素材原料、ＭｇＯ
および／またはＭｇ（ＯＨ）₂源となるべきスラグ以外
の素材原料の中から選ばれる１種以上を含むことを特徴
とする請求項１に記載の製鋼用塊成原料の製造方法。
【請求項３】素材原料の少なくとも一部が、成分中に
ＣａＯおよび／またはＣａ（ＯＨ）₂を含むスラグであ
ることを特徴とする請求項１または２に記載の製鋼用塊
成原料の製造方法。
【請求項４】素材原料の少なくとも一部が、成分中に
ＣａＯおよび／またはＣａ（ＯＨ）₂とＭｇＯおよび／
またはＭｇ（ＯＨ）₂を含むスラグであることを特徴と
する請求項１または２に記載の製鋼用塊成原料の製造方
法。
【請求項５】素材原料の積み山または充填層に炭酸ガ
スまたは炭酸ガス含有ガスを吹き込むか、若しくは積み
山または充填層を炭酸ガスまたは炭酸ガス含有ガス雰囲
気下に置くことを特徴とする請求項１、２、３または４
に記載の製鋼用塊成原料の製造方法。
【請求項６】炭酸ガスまたは炭酸ガス含有ガスを水中
に通すことでＨ₂Ｏを飽和させ、しかる後、素材原料の
積み山または充填層に炭酸化処理のために供給すること
を特徴とする請求項１、２、３、４または５に記載の製
鋼用塊成原料の製造方法。
【請求項７】炭酸化反応により固結した素材原料の積
み山または充填層を破砕し、所望の大きさの塊成物を得
ることを特徴とする請求項１、２、２、４、５または６
に記載の製鋼用塊成原料の製造方法。