工業用脱硫における炭化カルシウム: 操作方法

炭化カルシウム (CaC₂) は、鉄鋼生産に広く使用されている効果的な脱硫剤です。 溶鋼中の過剰な硫黄含有量は鋼の延性と耐久性を低下させる可能性があるため、硫黄の管理は鋼の品質を向上させるための重要なステップとなります。 炭化カルシウムは溶鋼中の硫黄と反応して硫化カルシウム（CaS）を生成し、脱硫を実現します。 この記事では、炭化カルシウムの脱硫メカニズムを説明し、主な操作方法である撹拌法と吹き込み法について説明します。

炭化カルシウムの脱硫メカニズム

炭化カルシウムは非常に効果的な脱硫剤であり、その脱硫メカニズムは次のような化学反応に基づいています。：

CaC₂ + S → CaS + C

溶鋼中の高温では、炭化カルシウムが硫黄と反応して硫化カルシウム (CaS) を形成します。 CaS はその密度により溶鋼の表面に上昇し、そこでスラグとして簡単に除去できます。 炭化カルシウムは反応性が高く、コストも手頃なため、製鉄所で一般的に使用される脱硫剤です。

炭化カルシウムを用いた主な脱硫方法：撹拌法と吹き込み法

製鋼脱硫工程において炭化カルシウムを使用する方法としては、撹拌法と吹き込み法が一般的です。 各方法には独自の特徴があり、さまざまな生産ニーズに適しています。

撹拌方法では、炭化カルシウムを溶鋼に添加し、機械的またはガスで撹拌混合して炭化カルシウムと鋼を完全に接触させ、硫黄の除去を促進します。 手順は次のとおりです：

炭化カルシウムの添加: 適切な量の炭化カルシウム脱硫剤が溶鋼に直接添加されます。 炭化カルシウムの粒径は、迅速な反応と効果的な脱硫を確保するために、通常 0.5 mm ～ 1.5 mm です。

撹拌方法： 撹拌は、機械撹拌またはガス（アルゴンなど）撹拌によって行うことができます。 機械的撹拌では、溶鋼を直接撹拌する装置を使用し、炭化カルシウムと硫黄の接触面積を増やします。 アルゴンガスによる撹拌により、鋼の酸化を防ぎながら炭化カルシウムが均一に分散されます。

反応時間: 通常、撹拌時間は 5 ～ 15 分ですが、溶鋼中の硫黄含有量と使用する脱硫剤の量によって異なります。

撹拌法の利点: この方法は操作が比較的簡単で、小規模から中規模の溶鋼バッチの脱硫に適しています。 機械式撹拌装置のコストも比較的安価です。

ブロー法では、高圧噴射装置を使用して炭化カルシウムを溶鋼中に噴霧し、炭化カルシウムを急速に分散させ、硫黄と完全に反応させます。 主な手順は次のとおりです：

装置の準備: ブロー法では、高圧下で溶鋼に炭化カルシウムを注入するための特殊な注入装置が必要です。 この装置には通常、ブローガンとアルゴンや窒素などのガスが含まれます。

炭化カルシウムの注入: 炭化カルシウムはブローガンを通して溶鋼に均一にスプレーされ、素早く混合して鋼中の硫黄と反応します。

注入深さ：ブロー法は高硫黄溶鋼の深度脱硫に適しています。 脱硫剤は鋼のより深い層まで到達し、均一な反応を保証します。

ブロー法の利点：この方法は脱硫を迅速に完了することができ、鋼中の硫黄含有量が高い大量生産に適しています。 反応効率が高く、高い生産性が求められる現代の製鉄所に最適です。

炭化カルシウムは工業用脱硫において重要な役割を果たしており、撹拌法と吹き込み法という 2 つの主な方法があり、それぞれが異なる生産要件に合わせて調整されています。 撹拌法は小規模から中規模の鋼バッチに適していますが、ブロー法は大規模生産に適しています。 適切な脱硫方法を選択し、操作手順を厳密に管理し、環境規制を遵守することで、製鉄所は溶鋼中の硫黄含有量を低減し、鋼品質を向上させることができます。 炭化カルシウム脱硫の普及により、生産プロセスが最適化されるだけでなく、環境保護とコスト管理という二重の要求も満たされます。