特開 2016-84499 精錬用粉状石灰

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】特開2016-84499(P2016-84499A)

(43)【公開日】2016年5月19日

(54)【発明の名称】精錬用粉状石灰

(51)【国際特許分類】

   C21C 1/02 20060101AFI20160415BHJP

【ＦＩ】

   C21C1/02 103

   C21C1/02 107

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】8

(21)【出願番号】特願2014-217232(P2014-217232)

(22)【出願日】2014年10月24日

(71)【出願人】

【識別番号】591166710

【氏名又は名称】大阪鋼灰株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100084593

【弁理士】

【氏名又は名称】吉村 勝俊

(72)【発明者】

【氏名】但馬 律雄

【テーマコード（参考）】

4K014

【Ｆターム（参考）】

4K014AA02

4K014AB02

4K014AB03

4K014AB21

4K014AC14

4K014AC16

4K014AD27

(57)【要約】

【課題】溶湯にインジェクションするときの生石灰に金属Ｍｇを添加するにあたり、その金属ＭｇによるＳの捕捉率を向上させ、界面スラグにおけるＣａＳへの転換を促進することができるようにした精錬用粉状石灰を提供する。
【解決手段】強熱減量が可及的０になるように焼成されたＣａＯを、０．０５ｍｍ以下の粉状としておく。この場合、ＣａＯの純度が９７％以上となるように焼成され、その強熱減量は純度９３％以下のＣａＯに含まれる強熱減量より少なくしておく。このようなＣａＯと金属Ｍｇからなる精錬剤にカルシウムアルミネート粉も添加すれば、それがスラグ融点の低下作用を発揮し、１２ＣａＯ・７Ａｌ₂ Ｏ₃ が存在するスラグ中へ浮上してきたＭｇＳが入ると、ＭｇＳの復硫は抑制され、ＭｇＳからのＣａＳ化も促進される。
【選択図】なし

【特許請求の範囲】

【請求項1】

溶鉄に含まれる硫黄分を除去するため、金属Ｍｇ粉とともに溶湯にインジェクションされる精錬用生石灰において、
生成過程で強熱減量が可及的０になるように焼成され、０．０５ｍｍ以下の粉状ＣａＯとされていることを特徴とする精錬用粉状石灰。

【請求項2】

前記ＣａＯの純度が９７％以上となるように焼成され、その強熱減量は純度９３％以下のＣａＯに含まれる強熱減量より少なくされていることを特徴とする請求項１に記載された精錬用粉状石灰。

【請求項3】

前記ＣａＯと金属Ｍｇの粉体には、カルシウムアルミネート粉が添加されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載された精錬用粉状石灰。

【請求項4】

前記ＣａＯと金属Ｍｇの粉体には、ＣａＯ１００重量部に対してＡｌ₂ Ｏ₃ は８０ないし１２０重量部、Ｎａ₂ Ｏは２４ないし７６重量部含まれているカルシウム・アルミネート・ソーダの混成固形物粉が添加されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載された精錬用粉状石灰。

【請求項5】

前記精錬用粉状石灰にはカーボン粉も添加されていることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか一項に記載された精錬用粉状石灰。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は精錬用粉状石灰に係り、詳しくは、溶銑や溶鋼に含まれる硫黄分と反応して脱硫するとともにスラグの生成を促す石灰系精錬剤に関するものである。

【背景技術】

【0002】

溶鉄に含まれる硫黄分を除去すべく、それと反応して脱硫しスラグを生成させる精錬剤として、最近では生石灰が多用される。製銑の際に使用するコークスに硫黄分が大なり小なり含まれているからであるが、これらを残存させておくと鋼質が低下して鉄の強度向上が阻害され、また加工性に影響する展性・延性を損なう。

【0003】

精錬剤としてのＣａＯは、石灰石ＣａＣＯ₃ を焼成することにより二酸化炭素ＣＯ₂ を除去して生成される。精錬剤は溶湯面に流し落とす場合と、溶湯中に吹き込む場合とがある。前者は精錬剤が例えば５０ｍｍ程度までの塊状物とされ、後者の場合には粉体として供される。

【0004】

ＣａＯは溶湯中の硫黄分Ｓと反応してＣａＳを生成するから、これをスラグ化させて炉体から取り除けば、脱硫された溶鉄が精製される。炉上から溶湯面に向けて精錬剤を投げ入れると、比重の小さい精錬剤は溶湯面に浮かぶため精錬剤と溶湯との接触の機会は多いと言えない。インジェクション法により粉体を不活性キャリアガスに載せてインジェクションランスからもしくは炉底から吹き込むと、溶湯中を浮上する間に溶鉄中のＳと触れる機会が多く、したがって精錬効率は一般的に高い。それは粉体のＣａＯが塊状の場合よりも比表面積が格段に大きいことに起因している。

【0005】

インジェクション法を採用する場合に、生石灰に金属Ｍｇを付加することがある。ＣａＯが溶湯中のＳと反応してＣａＳを生成するにあたり、ＣａＯがＳを捕捉するよりも金属ＭｇがＳと反応する方が活発であることが知られているからである。生成されたＭｇＳが界面に浮上した時点でＣａＯと反応してＣａＳを生成させるというプロセスは、ＣａＯにとっても反応効率が高くなって都合がよい。このように、ＣａＯ粉をインジェクションランスから吹き込む際に金属Ｍｇ粉を混入させて精錬することは、特許文献１にも開示されているところである。

【0006】

ところで、ＣａＯは、石灰石を例えば９００℃で焼いてＣＯ₂ を放出させることによって生成されるのであるが、金属精錬に対してはＣａＯの純度が９２％前後となっているものが供される。残りの約８％はＳｉＯ₂ 、Ａｌ₂ Ｏ₃ 、Ｆｅ₂ Ｏ₃ 、ＭｇＯと強熱減量分さらには極めて僅かなＰ等からなる。溶湯中にもＳｉＯ₂ 、Ａｌ₂ Ｏ₃ 、Ｆｅ₂ Ｏ₃ は含まれているからその存在は直ちに問題とならず、またＭｇＯは塩基度の増大に寄与する。それら以外の強熱減量の大部分はＣＯ₂ とＨ₂ Ｏであり、さらなる強熱に曝すと生石灰から消失する物質である。

【0007】

石灰石を焼成するにあたって強熱減量を無くしておこうとすれば、その焼成度を極めて高くする必要があり、生石灰の製造コストが増大する。加えて、焼締まりが生じて生石灰のポーラス性が低下するなど、精錬においては好ましからざるものとなり、現実には硬焼き化しない程度の焼成に留められている。生石灰は上記したように塊状で使用されたり粉体にして使用されるが、とりわけ前者の場合には焼締まり品でないことが望まれる。したがって、いずれに使用しても差し支えない生石灰が市場に供給され、通常は９２・３％までの純度のものとなっている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0008】

【特許文献1】特開２０１０−０５９５１８

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

上記した金属Ｍｇの使用は、粉体であることからインジェクション法に適用される場合に限られる。この金属Ｍｇは生石灰とは比較にならないほど高価であり、ＣａＳを生成させる前段階で金属ＭｇによるＭｇＳの効率よい生成の可否は精錬の善し悪しを左右する。金属Ｍｇの消費量の低減のためにもＳ分捕捉能力を上げることは不可欠であるが、投入量の大半をなすＣａＯとの係わりについてはほとんど研究されていないのが実情である。

【0010】

本発明は上記の問題に鑑みなされたもので、その目的は、インジェクションにおいて金属Ｍｇを使用するにあたり、その金属ＭｇによるＳの捕捉率を向上させ、界面スラグにおけるＣａＳへの転換を促進することができるようにした精錬用粉状石灰を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0011】

本発明は、溶鉄に含まれる硫黄分を除去するため、金属Ｍｇ粉とともに溶湯にインジェクションされるＣａＯに適用される。その特徴は、生成過程で強熱減量が可及的０になるように焼成され、０．０５ｍｍ以下の粉状ＣａＯとされていることである。

【0012】

そのＣａＯの純度が９７％以上となるように焼成され、その強熱減量は純度９３％以下のＣａＯに含まれる強熱減量より少なくしておく。

【0013】

ＣａＯと金属Ｍｇの粉体からなる精錬剤には、カルシウムアルミネート粉１２ＣａＯ・７Ａｌ₂ Ｏ₃ が添加される。

【0014】

ＣａＯと金属Ｍｇの粉体からなる精錬剤に、ＣａＯ１００重量部に対してＡｌ₂ Ｏ₃ は８０ないし１２０重量部、Ｎａ₂ Ｏは２４ないし７６重量部含まれているカルシウム・アルミネート・ソーダの混成固形物粉を添加するようにしてもよい。

【0015】

いずれの精錬用粉状石灰にあっても、カーボン粉を添加しておくことが好ましい。

【発明の効果】

【0016】

本発明によれば、高い焼成温度としたり長い焼成時間とすることによってＣａＯを純度９７％以上としておくので、ＳｉＯ₂ 、Ａｌ₂ Ｏ₃ 、Ｆｅ₂ Ｏ₃ といった混成物とともに残存するＣＯ₂ やＨ₂ Ｏの量を、純度９２・３％以下のＣａＯに含まれるそれらよりも少なくしておくことができる。金属Ｍｇは、溶湯中で酸素分を取得しやすいＣａＯ中のＣＯ₂ やＨ₂ Ｏと優先的に反応し、ＭｇＯを生成する。これによって溶湯中のＳと反応させるべきＭｇが消耗される。しかし、生成過程で強熱減量のＣＯ₂ やＨ₂ Ｏが可及的０となるように処理されたＣａＯからはＭｇＯ化が捗らず、溶湯中のＳと反応するＭｇを多く残しておくことができる。

【0017】

カルシウムアルミネート１２ＣａＯ・７Ａｌ₂ Ｏ₃ を精錬剤に追加しておく場合には、それがスラグの融点を低下させる効果を発揮し、このカルシウムアルミネートが存在するスラグ中へ浮上してきたＭｇＳからは、復硫が抑制されるとともにＭｇＳからのＣａＳ化が促進される。

【0018】

ＣａＯと金属Ｍｇの粉体に、ＣａＯ１００重量部に対してＡｌ₂ Ｏ₃ は８０ないし１２０重量部、Ｎａ₂ Ｏは２４ないし７６重量部含まれているカルシウム・アルミネート・ソーダの混成固形物粉を添加しておけば、ＣａＯ・金属Ｍｇによる脱硫作用に、カルシウム・アルミネート・ソーダによる脱硫作用が加重され、脱硫効果が一段と向上する。

【0019】

カーボン粉が添加される場合には、カーボン分がスラグ中のＦｅ₂ Ｏ₃ などの酸素分を除去してスラグの還元性雰囲気を醸成し、ＣａＳの生成を助長する。

【発明を実施するための形態】

【0020】

以下に、本発明に係る精錬用粉状石灰を、その実施の形態に基づいて詳細に説明する。インジェクションされるＣａＯは０．０５ｍｍ程度以下の粉体とされ、金属Ｍｇ（マグネシウム）粉の適宜の量がブレンドされる。この混成状態の精錬剤がインジェクションランス（サブランス）などから溶湯に供給される。ＣａＯの粉体サイズは好ましくは３２５メッシュ（４４μｍ）以下、場合によっては１４μｍ以下とされ、炉頂から塊状投下される石灰とは比較にならないほど比表面積が大きくなっているものである。

【0021】

ここで使用されるＣａＯは、焼成度を上げるなどして生成された純度が９７％以上のものである。これはＣａＯ生成過程で強熱減量（灼熱減量、Ｉｇ−ｌｏｓｓ）が可及的に０となるように焼成されたものである。このように処理されたＣａＯは、その強熱減量が純度９３％程度のＣａＯに含まれる強熱減量よりは少なくされる。例えば純度９３％、不純物（混成物）２％、強熱減量５％であったものが、強熱減量の５％を消失させてＣａＯと不純物だけになると、そのＣａＯの純度は９３／（９３＋２）＝０．９７９、すなわち９８％となる。また、不純物（混成物）３％、強熱減量４％であったものが、強熱減量の４％を消失させてＣａＯと不純物だけにされると、そのＣａＯの純度は９３／（９３＋３）＝０．９６８、すなわち９７％となる。なお、ここでいう％は重量比である。

【0022】

石灰石ＣａＣＯ₃ は８２５℃以上で ＣａＣＯ₃ →ＣａＯ＋ＣＯ₂ の反応を呈し、ＣＯ₂ を放出して生石灰ＣａＯとなる。通常は、石灰石を９００℃ないし１，１００℃、場合によってはそれ以上で焼成して作られるが、上記した９７％もしくはそれ以上の純度のＣａＯを生成するためには、焼成時間を長くするか焼成温度を高めるなどしなければならない。当然のことながら焼成に費やされる燃料は増え、ＣａＯ製造コストが上昇するのはやむを得ない。

【0023】

なお、採掘された石灰石ＣａＣＯ₃ は砕いて３０〜８０ｍｍ大にされたものが層状焼成方式をとるメルツ炉で、３０ｍｍ大以下はガスの流通が阻害される目詰まりを懸念する必要のないロータリキルンで焼成される。後者では排ガスに乗って炉外へ持ち出されないようにするため、１ｍｍより細かくならないものが投入される。それゆえ、いずれの窯で焼成されようとも、インジェクション用とするためには爾後的に細かく粉砕されることになる。

【0024】

強熱減量の大部分はＣＯ₂ とＨ₂ Ｏであることはすでに述べたが、ＣａＣＯ₃ から９３％前後純度のＣａＯを生成する場合以上にＣＯ₂ を放散させ、Ｈ₂ Ｏも飛ばすことになるから、通常は焼き締まり状態に近づく。すなわち、ＣＯ₂ 等の抜けた跡は微細な空隙として残るが、純度が高くなるほど組織の緻密化によって空隙も狭められる。このＣａＯはインジェクションに供するためのものであるから、焼成後は上記したようなサイズに粉砕される。

【0025】

精錬剤の粉化はサイズが小さくなるほど単位重量あたりの表面積が増大するので、ＣａＯの溶湯接触率は高まる。緻密化による空隙の狭小化は避けがたいとしてもポーラス性を全く失っているわけではなく、次に述べるごとく、金属Ｍｇによる溶湯のＳ分捕捉能が発揮されるからこそ、硬焼きと化したＣａＯといえども投入精錬剤全体から見れば脱硫作用はおおいに向上したものとなる。なお、ＣａＯがＣａＳ化するよりも、融点が６４９℃と低く溶湯中での分散性が極めて良好でＭｇがＭｇＳを生成しやすいことに着目して、金属Ｍｇが添加されるようになったことはすでに上で触れた。

【0026】

ところで、ＣａＯに金属Ｍｇを混成させた精錬剤の場合、溶湯中で Ｍｇ＋ＣａＯ＋Ｓ→ＣａＳ＋ＭｇＯ（下線は溶湯中にあるものを示す） なる反応を呈することは知られている。しかし、ＣａＯ中に強熱減量が存在する場合、金属Ｍｇは、溶湯中でＣａＯやＣａＯ中の不純物であるＳｉＯ₂ 、Ａｌ₂ Ｏ₃ 、Ｆｅ₂ Ｏ₃ 、ＭｇＯからよりも遙かにＯを奪いやすいＣＯ₂ やＨ₂ Ｏと反応してＭｇＯを生成する。これによって溶湯中のＳと反応させるべく投入されたＭｇが目的外に消費されることとなり、結果的にはＭｇＳの生成は阻害されたり抑制される。本発明においてはＣＯ₂ やＨ₂ Ｏの残存量を可及的に無くしたＣａＯを投入することにしているから、金属ＭｇがＭｇＯ化する量は格段に少なくなり、溶湯中のＳとでＭｇＳとなる機会を飛躍的に増やすことになる。

【0027】

インジェクションされてから浮上する過程で Ｍｇ＋Ｓ→ＭｇＳ により生成されたＭｇＳは、界面スラグに到達すると、 ＭｇＳ＋ＣａＯ→ＣａＳ＋ＭｇＯ の反応を呈してＣａＳが生成され、これがスラグに固定される。これから分かるように、本発明は金属ＭｇがＣａＯ中の強熱減量ＣＯ₂ やＨ₂ Ｏと反応する点に着目し、それを排するようにして精錬効率の向上を期そうとする。すなわち、ＭｇＯの生成を減らすことでＭｇＳの生成の機会を高めるようにしようとの知見に基づいたものである。なお、溶湯浮上中のＣａＯはＣａＳの生成 Ｃ＋ＣａＯ＋Ｓ→ＣａＳ＋ＣＯ（下線は溶湯中に存在するの意） も並行して進行させるが、ＣａＳとなることなく浮上した多くのＣａＯは、上記した式のごとくスラグ中でＭｇＳのＳを奪うようにしてＣａＳ化する。

【0028】

ちなみに、ＭｇＳは不安定で復硫を起こしやすいが、ＣａＳになると安定した性状となり、復硫を起こしにくくなる。ＭｇＳが浮上してきたところにいまだＣａＳ化していない活性度の高いＣａＯが存在する界面スラグにおいては、ＣａＳへの置き替えは極めて円滑に進む。なお、金属Ｍｇの添加量は溶鉄中のＳとの反応に見合う程度、すなわち石灰分を１とすれば０．１〜０．３としておけばよい。その石灰は塩焼き生石灰としてもよいが、上記のごとく強熱減量が可及的に少なくされているものでなければならないことは言うまでもない。生成されたＣａＯは保管中などにＣＯ₂ を吸収することのないように、粉砕時には水分の混入をきたさないように管理しておくことが肝要である。ＣａＯは０．０５ｍｍより大きいと不可というものでないが、焼き締まりの程度も配慮して、あくまでもインジェクションに相応しくキャリアガスに乗る程度のものにしておくことは当然である。

【0029】

ところで、上記した精錬剤はＣａＯと金属Ｍｇからなる粉体であるが、これにカルシウムアルミネート粉１２ＣａＯ・７Ａｌ₂ Ｏ₃ を添加しておくとよい。カルシウムアルミネートは溶融点が１，３８５℃であり、スラグの融点を低下させる効果を発揮し、カルシウムアルミネートが存在するスラグ中にＭｇＳが入ると、ＭｇＳからの復硫も起こりにくくなる。したがって、界面スラグ中のＣａＯによってＭｇＳのＣａＳ化が促進され、安定的にスラグに固定される。このカルシウムアルミネートの投入は高価な金属Ｍｇの消費を低減させることにも寄与する。詳しくは触れないが、このカルシウムアルミネートは脱酸能力を高めるようにも作用する。

【0030】

ＣａＯと金属Ｍｇの混合粉もしくはＣａＯと金属Ｍｇとカルシウムアルミネートの混合粉に、カーボン粉も添加しておく。カーボンはスラグ中のＦｅ₂ Ｏ₃ などから酸素分を除去してスラグの還元性雰囲気を醸成し、これによってもＭｇＳからの復硫を起こしにくくして、 〔Ｓ〕＋（ＣａＯ）＋Ｃ→（ＣａＳ）＋ＣＯ なる反応によりＣａＳの生成を助長する。なお、〔 〕は溶鉄中、（ ）はスラグ中にあることを意味する。その添加量は石灰分を１としてその０．１〜０．０３としておけばよい。効果の出る範囲で０．１より少なくしておけば溶湯中のＣの増加が抑えられ、後の脱炭操作の負担を大きくすることもない。

【0031】

以上述べた強熱減量の低含有化を図ったＣａＯに金属Ｍｇを添加したインジェクション用精錬剤に対して、カルシウムアルミネートソーダＣａＯ・Ａｌ₂ Ｏ₃ ・Ｎａ₂ Ｏを加えてもよい。そのカルシウムアルミネートソーダは、これを構成するＣａＯ１００重量部に対してＡｌ₂ Ｏ₃ は８０ないし１２０重量部、Ｎａ₂ Ｏは２４ないし７６重量部含まれているカルシウム・アルミネート・ソーダの混成固形物であって、それを粉化物にしてインジェクションに供しえるものにしておく。ＣａＯ・金属Ｍｇよりなる脱硫剤の作用に、カルシウムアルミネートソーダによる脱硫作用を加重させることができ、脱硫効果が一段と向上する。

【0032】

というのは、カルシウムアルミネートソーダの一部を構成するＮａ₂ Ｏには、脱硫作用がひときわ強いことがよく知られているからである。炭酸ソーダＮａ₂ ＣＯ₃ がソーダ系精錬剤としてかっては多用されていたが、これは精錬中に分解してＮａ₂ Ｏを生じさせていることに基因している。しかし、炭酸ソーダＮａ₂ ＣＯ₃ は精錬中に分解して白煙が湯面を覆い、操業中の目視を阻害する。Ｎａ₂ ＣＯ₃ からは脱硫に寄与するＮａ₂ Ｏが生成されるものの、溶湯から離脱して脱硫反応への寄与率を落とす。それのみならず、Ｎａ₂ Ｏが炉壁や炉蓋に付着するなどして設備の劣化を早めたり、スラグが肥料に転化できなくなるなど幾つかの問題を抱えることになっていた結果、すっかり生石灰にとって代わられたという背景がある。

【0033】

ちなみに、カルシウムアルミネートソーダ粉の精錬剤は、ＣａＯに金属Ｍｇを添加した精錬剤と同時に溶湯に供給される場合にかぎらない。例えば精錬前半にはＣａＯに金属Ｍｇを添加した精錬剤を、後半にはカルシウムアルミネートソーダ粉を供給するといったように、分別してもしくは交互にインジェクションしてもよい。この分別供給の場合のカルシウムアルミネートソーダには、金属Ｍｇを添加することもできる。同時供給する場合には、金属Ｍｇの一部をカルシウムアルミネートソーダによる脱硫に寄与させることができるのと同じ効用が発揮される。

【0034】

ここで、カルシウムアルミネートソーダＣａＯ・Ａｌ₂ Ｏ₃ ・Ｎａ₂ Ｏについて触れる（詳しくは特開２０１２−０１２６８０をも参照）。この精錬剤の主たる造滓作用をするのはＣａＯであることは、これまでの説明の精錬剤と変わるところはない。しかし、それはカルシウムアルミネートソーダＣａＯ・Ａｌ₂ Ｏ₃ ・Ｎａ₂ Ｏの焼成品もしくは固溶体の形態をとった混成固形物としたものであって、インジェクション用精錬剤として供することができるように粉砕したものである。その製法は後述するが、構成は上記したとおりであり、その数値的意味合いは特開２００３−２５３３１５（特許第４１５０１９４号公報）では不可能としたＮａ₂ Ｏの混成量を実現していることである。ここでいうカルシウムアルミネートソーダは、Ｎａ₂ ＯをＣａＯに固定させておくという形態をとらせている。そして、ソーダ分の過大比率化を避け、Ｎａ₂ Ｏの炉壁・炉蓋付着を断ち、またスラグの肥料転化が許容される程度にとどめられる。

【0035】

次に、カルシウム・アルミネート・ソーダの混成固形物を焼成品として得る場合の製法について述べる。使用される原料はＣａＯのための石灰石ＣａＣＯ₃ 、Ａｌ₂ Ｏ₃ のためのボーキサイト（ばん土頁岩）もしくはアルミ精錬灰、Ｎａ₂ Ｏのための炭酸ソーダＮａ₂ ＣＯ₃ である。まず、前二者を水練り可能な状態すなわち例えば０．２ミリメートル以下に粉砕しておき、これに元来粉状の炭酸ソーダを加える。そして水と粘着助成用の水酸化カルシウムを添加して混練する。

【0036】

混練物を枠体に充填し、自然乾燥もしくは強制乾燥するなどしてブロックに成形する。これらのブロックを台車に静置した状態で非回転式のトンネルキルンを通過させると熱ガスとの接触により焼成品（カルシウム・アルミネート・ソーダ）が得られる。炉体が回転しないキルンが使用されるので、混練ブロックが形崩れすることがなく破損することもない。しかも、トンネルキルンでは被焼成物をゆっくりと移動させながら焼成するので、焼成むらが生じるなど品質の低下を招くようなことも可及的に少なくなる。

【0037】

焼成品を得るに際しては、焼成速度は遅いが、台車上で何段にも組んだ井桁に載せるなどするから、小滝運動（カスケードモーション）させるロータリキルンの場合よりも極めて多量の処理物を収容して焼成することができる。なお、キルン雰囲気が４００℃を超えたところからＮａ₂ ＣＯ₃ →Ｎａ₂ Ｏ＋ＣＯ₂ の反応が進む。ＣＯ₂ はキルン排ガスとなるが、Ｎａ₂ Ｏの結晶はブロックに残る。その結果、Ｎａ₂ ＯはＣａＯに固定されざるを得ない。ＣａＯ、Ａｌ₂ Ｏ₃ 、Ｎａ₂ ＣＯ₃ が個々に粉体もしくは粒体の状態で混成されたものをフラックスとした場合には、Ｎａ₂ ＣＯ₃ が溶銑に接触した時点で気化して脱硫に寄与しないまま直ちに消失してしまうものが出るが、そのようなことを起こさせなくて済む。

【0038】

こうして生成された焼成品を破砕・粉砕して精錬用フラックスとする。このインジェクション用フラックスは、ＣａＯ、Ａｌ₂ Ｏ₃ 、Ｎａ₂ Ｏが一体化された混成焼成状態にあるから、Ｎａ₂ Ｏは溶湯に投入されて溶融するまでの間ＣａＯやＡｌ₂ Ｏ₃ に拘束された状態に置かれ、Ｎａ₂ Ｏが早々に消失してしまうのを抑えておくことができる。Ｎａ₂ ＣＯ₃ が高温でかつＣ濃度が高い溶銑と接触して気化損失を起こすなどといった造滓作用前消失現象はほとんど起こらない。

【0039】

このように脱硫効果の著しい向上はＮａ₂ Ｏの顕在率が高いことによるが、その寄与の高さは上記したとおりＮａ₂ Ｏが反応前に消散しないからにほかならない。すなわち、カルシウム・アルミネート・ソーダの混成固形物としてＮａ₂ ＯがＣａＯに固定され、溶湯に投入されて精錬剤の融解が進むとＮａ₂ Ｏが離脱し、その時点から活性化すると考えられる。Ｎａ₂ Ｏの脱硫作用とＣａＯによるそれらとが重畳する結果、一方が捕捉し得なかった例えばサルファ分を他方が捕捉するといったように補完しあう。そのフラックス構成物が接触する箇所で溶湯の脱硫は促進され、その結果、フラックスの分散が図られれば、それに伴って溶湯の脱硫効果が向上することは言うを待たない。

【0040】

ところで、カルシウム・アルミネート・ソーダの混成固形粉砕物に、脱硫機能を向上させるべく粉状金属Ｍｇを混入させ、混成前ＣａＯ１００重量部に対して１０ないし２０重量部に相当する量にしておく。金属Ｍｇは、すでに示した式のごとくの反応によりＣａＳの生成を促し、結果的に脱硫作用を発揮する。この場合、一部のＣａＯのＯと結合して生じたＭｇＯは、生石灰、アルミナや溶銑などに多量に含まれるＳｉＯ₂ とともに、 ＣａＯ−ＳｉＯ₂ −Ａｌ₂ Ｏ₃ −ＭｇＯ の四元系相もしくはそれに準じた相状態になり、ＣａＯの融点低下をますます助長するようにも作用する。常に３０重量％前後を超えるＣａＯや常に２９重量％を超えるＡｌ₂ Ｏ₃ 、常に１０重量％前後を超えるＮａ₂ Ｏによる脱硫のみならず、常に３重量％を超える金属Ｍｇによる脱硫が加重する。その一方で、反応で生じたＭｇＯは塩基度の増大にも寄与するが、マグネシア系耐火物に対するスラグ侵蝕を抑制する点も見逃せない。なお、Ｍｇは溶湯での分散性が極めて高いが、これはすでに触れた。

【0041】

金属Ｍｇは１，０９０℃で気化するから、カルシウム・アルミネート・ソーダ混成固形物を粉砕してからマグネシウムを金属粉の状態で混合させることになる。こうして得られる粉状のフラックスは、サブランスを介してもしくは炉底から不活性ガスに伴わせるインジェクション操作によって溶湯に供給する場合極めて好適である。

【0042】

カルシウム・アルミネート・ソーダの混成固形物の粉砕品には、粉状カーボンを添加することもできる。これも脱硫機能を向上させるが、その反応もすでに述べた。なお、カーボンは焼成すれば消失し、溶融させようとしても溶融するものでないから、カルシウム・アルミネート・ソーダ混成固形物を粉砕してから粉体として混合させることになる。こうして得られる粉状のフラックスも、サブランスを介してもしくは炉底から不活性ガスに伴わせるインジェクション操作によって溶湯に供給する場合に極めて好適となる。

【0043】

次に、上記した構成のカルシウム・アルミネート・ソーダの混成固形物を固溶体として得る場合の製法について述べる。使用される原料は石灰石とボーキサイト（ばん土頁岩）もしくはアルミ精錬灰と炭酸ソーダであることは、焼成品の場合と変わらない。これらを溶融炉例えば平炉に投入して溶融させ、生成された混成溶融体（カルシウム・アルミネート・ソーダ）を冷却して得た固溶体は破砕・粉砕して精錬用フラックスとされる。粉砕の程度によって、溶湯に投入するフラックスとしても、インジェクション用フラックスとしても使用することができる。

【0044】

固溶体を得るに際しては、石灰石は８９８℃で ＣａＣＯ₃ →ＣａＯ＋ＣＯ₂ となるが、融点が２，５７２℃とはいえ生成したばかりのポーラスで脆い（焼きしまっていない）生石灰は擬似軟化状態にあり、融点が２，０５０℃のＡｌ₂ Ｏ₃ も生石灰が生じた時点で融合しやすい状態におかれる。一方、炭酸ソーダの融点は８５１℃であるが、４００℃付近からＣＯ₂ を失ってＮａ₂ Ｏとなり、その融点は１，１３２℃である。溶融したＮａ₂ ＯはＣａＯやＡｌ₂ Ｏ₃ を凝集させ、時間を掛けて溶融もしくは半溶融化が進むと１，４００℃程度で混成状態になる。これを冷却して砕けば、一旦融化を経たプリメルト品であるゆえ、精錬剤として溶湯に投入したとき、その溶融は容易かつ迅速になされる。

【0045】

まずは精錬剤表層を形成するＮａ₂ Ｏが脱硫作用を進行させ、Ｎａ₂ Ｏが表面から消失したＣａＯはその性状を利してサルファ分をポーラス化で生じた微細な孔に進入させて捕捉する。このＣａＯとＡｌ₂ Ｏ₃ とはカルシウム・アルミネート類似の挙動も発揮して、脱硫効果を助長する。