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反応(1)を効率よく進行させるための熱化学的条件は, Le Chatelierの法則から,1高CaO活量,2低酸素ポテン シャル,3高温である。また固体CaOを脱硫剤として用い た場合,その表面に固体CaSが生成すると反応界面へのS の拡散が阻害され,固体CaOが持つ脱硫能は低下する。し たがって速度論的条件は,4反応界面における液体スラグ の生成であると言える。Tanakaらは固体CaOを用いた溶 銑脱硫において,CaO中の微細孔を利用した毛細管現象に よって固体CaOを効率よく用いる方法(Capillary Refining) を提案し,SをCaO内部へ浸透させるためには溶融スラグ の浸透と脱硫反応が同時に生じることが望ましいこと,固 体CaOと平衡共存する組成の溶融スラグを利用する必要 があることを明らかにしている 。また著者らはこれまで にスラグの溶融剤CaF2の代替としてNaAlSiO4とKAlSiO4 の固溶体であるNephelineを提案した 。 さてNiedringhaus and Fruehanは,炭素で飽和した溶鉄中 へAlを添加すると固体CaOによる脱硫反応が促進される ことを実験的に見出した 。Al添加の効果は上記の条件の うち,2溶鉄中の酸素ポテンシャルの低下,4脱酸生成物 であるAl2O3と固体CaOによる液体スラグの生成,である と考えられる。Fig.1に示したCaO-Al2O3系二元系状態図 4) によれば,液相が生成する可能性がある最低温度は1663 K である。Niedringhaus and Fruehanが示した実験結果は次の 通りである。CaO-Al2O3系液体スラグが生じる1723 Kでは Al添加によって脱硫反応は促進されたが,液相を生じな い1623 Kにおいて促進効果はほとんど認められなかった。 Alに加え,スラグの溶融剤としてCaF2を添加すると1623 Kにおいても脱硫反応が促進された。また,その酸化物が アルミニウム添加による溶銑脱硫反応の促進機構

Mechanism for Improvements of Sulfur Removal from Hot Metal by Aluminum Additions