JPH0448021A - 脱ガス方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、多孔質部材を介して、溶融金属、溶融マット
及び溶融スラグ等の融体からガス相を生成する溶質成分
を除去し、又は回収する脱ガス方法及び装置に関する。

［従来の技術］ 溶融金属、溶融マット及び溶融スラグ等の融体から、ガ
ス相を生成する溶質成分を除去し、又は回収する技術と
して、従来、ＲＨ法及びＤＨ法等の脱ガス法がある。こ
のＲＨ法及びＤＨ法は、真空下又は減圧下において溶湯
中に大量のアルゴンガスを吹き込み、溶湯中のガス成分
の分圧を低下させてこのガス成分を除去している。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、この従来のＲＨ法及びＤＨ法による脱ガ
ス法は、大量のアルゴンガスを使用するため、ランニン
グコストが高いという欠点がある。

また、大量のアルゴンガスを溶湯中に吹き込むので、溶
湯からスプラッシュが発生し易く、装置の壁面等に地金
が付着し、その除去作業が煩雑である。更に、このスプ
ラッシュが発生するため、装置を大型にせざるを得ず、
装置コストも高い。

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、
融体中のガス成分を大量のアルゴンガスを使用すること
なく、容易に除去することができ、融体の脱ガスを簡素
な装置で低コストで実施することができる脱ガス方法及
び装置を提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 本発明に係る脱ガス方法は、ガスを透過するが融体は透
過しない多孔質部材により融体と外界とを仕切り、前記
外界側を不活性ガス雰囲気において、前記融体中のガス
成分の分圧を低下させることにより、前記ガス成分を除
去することを特徴とする。

また、本発明に係る脱ガス装置は、融体を収納した収納
容器と、ガスを透過するが融体は透過しない多孔質材料
で成形され前記収納容器内の前記融体中に浸漬された有
底筒状の仕切り部材と、この仕切り部材の内部に不活性
ガスを送給してこの内部における前記融体中のガス成分
の分圧を低下させる不活性ガス送給手段と、前記融体中
のガス又は前記融体と前記仕切り部材との反応により生
じたガスを前記仕切り部材の内部から排出する排出手段
とを有することを特徴とする。

［作用］ 第１図は本発明の原理を示す模式図である。多孔質部材
１は、ガスのみを透過し、溶融金属、溶融マット及び溶
融スラグ等の融体は透過しない多孔質材料からなる部材
である。そして、この多孔質部材１の一方の面に前記融
体２を接触させ、他方の面をＡｒ又はＮ２等の不活性ガ
ス雰囲気３にしてこの他方の面側の雰囲気３を融体２中
のガス成分の分圧より低い状態にする。そうすると、融
体２中のガス成分はその分圧の高いほうから低いほうへ
、即ち、融体２中から不活性ガス雰囲気３中に移動する
。

このため、融体２中の不純物成分又は回収する価値があ
る仔価成分であって、ガス相を生成するものは、容易に
多孔質部材１の壁面で核生成し、生成したガス４は多孔
質部材１を透過して融体２から分離される。

本願発明者等はこのような原理に基づいて融体中からガ
ス成分を除去できることに想到し、本発明を完成させる
に至ったものである。

而して、融体中に溶解しているガス生成成分は下記の反
応式により、ガスとなって除去される。

止十瓦→Ｎ２　　　　　　　　　　・・・（１）比＋比
→Ｈ２・・・（２） Ｕ＋Ω−→ＣＯ・・・（３） 名ヨ＋２．０−→ＳＯ２・・・　（４）また、融体中の
不純物が多孔質部材の成分と反応してガスとなった後、
前記多孔質部材を透過して除去されることもある。

多孔質部材が酸化物（ＭＸＯＹ）の場合には、融体中の
炭素は下記反応式によりガスとなって除去される。

ｙＬ＋Ｍｘ　Ｏｙ　　（固体）＋ｘ、ｌｉ＋３’ｃ。

・・・（５） また、多孔質部材が炭素で構成されているが、又は炭素
を１成分として含有している場合には、下記反応式によ
り融体中の酸素が除去される。

１十〇（固体）→ＣＯ・・・（６） 更に、融体中の蒸気圧が高い有価成分（Ｍ）の分離回収
は下記反応式により前記有価成分をガス化することによ
り行なわれる。

ｘＭ−＋Ｍｘ　　（ガス）　　　　　　　　・・・（７
）ＭＯＹ→ＭｏＶ　（ガス）　　　　　　・・・（８）
Ｍ　Ｓ　ｖ→ＭＳＹ　（ガス）　　　　　　・・・（９
）このようにして、融体中のＮ、Ｈ，Ｃ，Ｏ及びＳ等の
不純物成分及び仔価成分が融体中がら除去され、又は回
収される。

多孔質部材を介して融体側と他方の側とのガス成分の分
圧の差によりガスを融体がら分離するためには、前記他
方の側を真空又は減圧雰囲気にすることも考えられる。

しかし、前記他方の側の圧力を極端に低減すると、融体
が多孔質部材中に浸透し、多孔質部材の多孔内で凝固し
て孔を閉塞してしまう虞れがある。そうすると、ガス分
離効率が低減してしまう。そこで、本発明においては、
多孔質部材の融体に接触する面に対応する他方の面を不
活性ガス雰囲気にする。これにより、前記他方の側には
前記ガス成分の分圧が低い雰囲気が得られ、他方の側の
圧力を極端に低下させなくても、前記多孔質部材の両側
にはガス成分の分圧の差が発生し、ガス成分を融体から
分離することができる。

また、本発明においては、対象とする融体中の不純物又
は有価成分に応じて、これらの不純物又は有価成分と反
応する多孔質部材中の成分の濃度を調整することにより
、融体中の不純物又は有価成分と多孔質部材中の成分と
の反応速度を制御することも可能である。

なお、多孔質部材の周囲の融体中における物質移動を促
進するために、例えば融体中に不活性ガスを吹き込むか
、又は多孔質部材の回転若しくは揺動等の方法により融
体を攪拌する攪拌手段を設けることが好ましい。また、
雰囲気及び収納容器への放熱による融体の温度の低下、
多孔質部材を融体に浸漬することによる融体の温度の低
下及び多孔質部材の成分と融体との吸熱反応による融体
の温度の低下等に起因する不都合の発生を回避するため
に、多孔質部材に通電するか、予め多孔質部材に抵抗線
を埋設しこの抵抗線に通電するか又は外部加熱（例えば
、プラズマ加熱）等の方法により、多孔質部材及び融体
を加熱することができる加熱手段を設けておいてもよい
。

多孔質部材としては、Ａ　Ｉ　２０３　、Ｍ　ｇ　Ｏ。

Ｃａｂｓ　Ｓ　ｉｏａ　、Ｆｅ２０ａ　％　Ｆ　ｅ＊　
０４、Ｃｒａ　Ｏ３、ＢＮＮ　Ｓ　ｉ３Ｎ４並びにＳｉ
Ｃ及びＣ等の金属酸化物、金属非酸化物及び炭素並びに
これらの混合物等、種々のものを使用することができる
が、融体の主成分と反応しないものが好ましい。このよ
うに、主成分と反応しないことにより、融体と接触する
多孔質部材の溶損が防止される。

また、ガスのみを透過させ、融体は透過させないように
するため、融体に濡れにくい多孔質材料の仕切り部材を
使用する。更に、多孔質の仕切り部材の気孔率は、４０
％以下にすることが好ましい。

更にまた、仕切り部材の融体への濡れ性によっても異な
るが、仕切り部材の気孔径は約２００μｍ以下とするこ
とが好ましい。

更にまた、多孔質浸漬管へ融体が侵入しても、真空系へ
融体が入るのを防止するため、圧力損失が小さいフィル
タを多孔質浸漬管上部に設置し、侵入した融体をこのフ
ィルタで凝固させ、トラップするようにすることが好ま
しい。

次に、本発明を融体からのガス生成成分の除去回収に適
用した用途例について説明する。

■　先ず、本発明を、溶鉄から炭素、窒素又は水素を除
去する脱炭素、脱窒素及び脱水素の工程に使用すること
ができる。

溶鉄中の炭素の除去に不法を使用する場合、前記仕切り
部材の主成分はＡｌ２Ｏ３又はＭｇＯ等とし、溶鉄中の
炭素の主酸化剤としてＦ　ｅ　２０３１Ｆｅ３０４１　
ＭｎＯ，Ｓ　ｉｏ２等を配合する。これらの主酸化剤の
配合割合を高くすることにより、溶鉄中の酸素の除去速
度を増加させることができる。しかし、主酸化剤の配合
割合をあまり高くすると、仕切り部材の融点の低下又は
機械的強度の低下等を招き、また特に溶鉄中の炭素濃度
が低い場合には溶鉄中の酸素濃度が増加するため、目的
に応じて主酸化剤の配合割合を既に確立されている状態
図を参考にして決定する。

一方、溶鉄中の窒素の除去に不法を使用する場合、前記
仕切り部材には、安定な酸化物、例えばＣａｂ、Ａｒ１
０３．ＭｇＯ等を使用する。

また、溶鉄中の炭素及び窒素を同時に除去するために不
法を使用する場合、溶鉄中の炭素及び窒素の目標潤度に
応じて前記主酸化剤の配合割合を変化させる。

■　また、本発明を、溶鋼中から酸素を除去する脱酸工
程にも適用することができる。

■　更に、本発明は溶融アルミニウム中から水素を除去
する脱水素工程にも適用することができる。

■　更にまた、本発明を、溶融シリコンの脱炭素、脱窒
素及び脱水素に適用することができる。

■　一方、本発明により、溶融船中の亜鉛を回収するこ
とができる。

■　溶融銅マットから硫黄及び酸素を除去する脱硫黄・
脱酸素の工程に本発明を適用することもできる。

■　そして、溶融銅マット又はニッケルマット中の有価
金属（Ａｓ＋　　Ｓｂ、Ｂ　ｉ、Ｓｅｔ　Ｔｅ＋Ｐｂ、
Ｃｄ等）の回収にも本発明を適用することができる。

■　更に、溶融スラグ中から有価金ｎ　（Ａ　ｓ　＋Ｓ
ｂ＋　Ｂｉｔ　Ｓｅ、Ｔｅ、ｐｂ、ｃｄ、Ｚｎ等）を回
収する場合にも、本発明を適用することができる。

［実施例コ 次に、本発明の実施例について添付の図面を参照して説
明する。

第２図は本発明の実施例に係る脱ガス装置を示す模式的
断面図である。

融体２は収納容器５に収納されており、この収納容器５
の底部には底吹きポーラスレンガからなる気泡発生器９
が設けられている。この気泡発生器９には、配管８Ｃを
介して不活性ガスが供給されるようになっている。

融体２には脱ガス部材６の下半部が浸漬されている。こ
の脱ガス部材６は下端が閉塞した円筒状をなし、融体２
内に浸漬される下半部は、ガスは透過するが、溶融金属
、溶融スラグ及び溶融マット等の融体２は侵入できない
ような細孔を有していて、この融体２は透過しない多孔
質の材料で成形されている。この脱ガス部材６の下半部
の多孔質材料で形成された部分が仕切り部材６ａである
。

また、脱ガス部材６の上半部はガスを透過しない緻密質
の部材６ｂにより形成されている。この仕切り部材６ａ
と緻密質部材６ｂとは夫々別個に作成した後、両者を接
合して一体化してもよいし、多孔質材料で脱ガス部材６
の全体を作成した後、緻密質部材６ｂの部分にガスを透
過しない緻密質材料をコーティングする等の方法により
、この部分をガス非透過性にしてもよい。

この融体２の上に露出するガス非透過性の緻密質部材６
ｂの上端部には連結部材７が固定されており、更にＡｒ
又はＮ２等の不活性ガス供給源（図示せず）に接続され
た配管８ａ及び融体２から分離した脱ガス成分を脱ガス
部材６から排出するための配管８ｂが、脱ガス部材６と
連通ずるようにして連結されている。

このように構成された脱ガス装置においては、配管８Ｃ
を介してＡｒガス又はＮ２ガス等の不活性ガスを気泡発
生器９に供給して、融体２中に気泡を発生させて、融体
２を攪拌する。また、配管８ａを介して、不活性ガス供
給源から脱ガス部材６の内部にＡｒガス又はＮ２ガス等
の不活性ガスを供給し、脱ガス部材６の内部を不活性ガ
ス雰囲気にする。そうすると、融体２中の脱ガス成分は
、その分圧の差により仕切り部材６ａを透過して脱ガス
部材６の内側に移動する。そして、配管８ｂを介して脱
ガス部材６の外部に排出される。このようにして、本実
施例装置により融体２の脱ガス処理を行なうことができ
る。

なお、上述の実施例においては、融体攪拌手段として、
底吹きポーラスレンガからなる気泡発生器９を介して融
体２中に不活性ガスを吹き込む場合について説明したが
、例えば収納容器５の上方にランスパイプを設置し、こ
のランスパイプの下端を収納容器５内の融体２中に浸漬
することにより、このランスパイプを介して融体２中に
不活性ガスを吹き込んでもよい。また、脱ガス部材６を
融体２中で移動させ、これにより融体２を攪拌してもよ
い。

［発明の効果コ 以上説明したように本発明によれば、ガスを透過するが
融体は透過しない多孔質部材により融体と外界とを仕切
り、前記外界側を不活性ガス雰囲気において前記融体中
のガス成分の分圧を低下させることによりこのガス成分
を前記融体から除去するから、脱ガス成分をその分圧の
差により前記外界に移動させることができる。また、本
発明装置においては、多孔質部材の融体と接触する面積
を任意に大きく設定することができるので、融体中の溶
質成分の濃度を極めて低い濃度にまで低下させることが
できる。

そして、大量のアルゴンガスを吹き込む従来の脱ガス法
と異なり、本発明は不活性ガスを仕切り部材内側の脱ガ
ス成分の分圧が低下する程度に少量供給すれば足り、ア
ルゴンガスの使用原単位を著しく低減することができる
。また、アルゴンガスの使用量が極めて少ないことから
、スプラッシュの発生が抑制され、装置の壁面への地金
の付着を低減することができる。従って、本発明により
、装置の小型化による装置コストの低減、更に装置のラ
ンニングコストの著しい低減を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理を示す模式図、第２図は本発明の
実施例に係る脱ガス装置を示す模式的断面図である。 １；多孔質部材、 囲気、４；ガス、５ ６ａ；仕切り部材、 部材、８ａ、８ｂ。 ２；融体、３；不活性ガス雰 ；収納容器、６；脱ガス部材、 ６ｂ；緻密質部材、７；連結 ８ｂ；配管、９；気泡発生器

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）ガスを透過するが融体は透過しない多孔質部材に
   より融体と外界とを仕切り、前記外界側を不活性ガス雰
   囲気において、前記融体中のガス成分の分圧を低下させ
   ることにより、前記ガス成分を除去することを特徴とす
   る脱ガス方法。
2. （２）融体を収納した収納容器と、ガスを透過するが融
   体は透過しない多孔質材料で成形され前記収納容器内の
   前記融体中に浸漬された有底筒状の仕切り部材と、この
   仕切り部材の内部に不活性ガスを送給してこの内部にお
   ける前記融体中のガス成分の分圧を低下させる不活性ガ
   ス送給手段と、前記融体中のガス又は前記融体と前記仕
   切り部材との反応により生じたガスを前記仕切り部材の
   内部から排出する排出手段とを有することを特徴とする
   脱ガス装置。
3. （３）前記融体を攪拌する攪拌手段を有することを特徴
   とする請求項２に記載の脱ガス装置。
4. （４）前記仕切り部材を電気的に加熱する加熱手段を有
   することを特徴とする請求項２又は３に記載の脱ガス装
   置。