高炉スラグと炉操におけるその役割

高炉スラグと炉の操業におけるその役割

BFの円滑な操業を達成する上での高炉（BF）スラグの重要性は、「スラグを処理すれば、残りは炉が処理する」という古い言葉で示されています。 BFスラグについては、特性、形成メカニズム、および炉の操業への影響を研究するために、膨大な量の作業が行われてきました。 BFで高品質の溶銑を製造するには、高品質のスラグが必要です。

効率的なBF運転のための特定の要件を満たすには、BFスラグの実施が必要です。これらの要件には、（i）負荷のすべての還元されていない不揮発性成分を吸収し、それらをBFから除去すること、（ii）低粘度の液体である、（iii）硫黄を吸収できることが含まれます。主に燃料に含まれ、（iv）溶銑の収率を上げるために、可能な限り少量の酸化鉄を含むこと、（v）脱硫に影響を与えることなく、その体積を可能な限り少なくすること、（ vi）負担部品が凝集する温度範囲は、負担カラムの透過性を高めるために狭くする必要があります。（vii）品質は、販売可能な材料に加工できるようにする必要があります。これらの要件は、一部は補完的であり、一部は相互に排他的です。したがって、優先順位を述べる必要があります。

幸いなことに、日常的に使用できるスラグの性質のより実用的なビューを提供する一般的な関係があります。ただし、一般的な関係を理解するには、BFスラグの基本的な性質を基本的に理解することが重要です。

BFスラグの基礎

BFスラグの基本は複雑です。約40％で、酸素はスラグの最大の単一元素です。したがって、スラグは酸化物系であり、本質的にイオン性です。 BFプロセスの性質上、スラグ形成は、組成と温度の大幅な変化を伴う多段階プロセスです。 BFスラグの4つの主成分は、SiO2（シリカ）、CaO（石灰）、MgO（マグネシア）、およびAl2O3（アルミナ）です。 BFスラグのこれらの4つの成分は、さまざまな化学的および物理的特性をもたらす多数の化合物を形成します。スラグのより少ない成分は、溶銑化学に関して特に重要であり、炉の制御は、スラグの物理化学的特性の複雑さを増します。

BFスラグの基本には、BFプロセスに関連する問題が含まれます。これらの問題には、スラグの形成、炉内の流れ、スラグの分子構造、およびその構造が塩基性、スラグの凝固、および炉の熱状態の変化がスラグの組成に及ぼす影響として知られる化学的指標とどのように関連するかが含まれます。

スラグ形成 – BFは、加圧された向流熱交換、還流、気固液、充填層反応器です。それは３つの主要な機能、すなわち（ｉ）酸化鉄の金属鉄への還元、（ｉｉ）金属鉄と酸化物の融合を有し、これは（ｉｉｉ）負荷および燃料の不純物の液体鉄からの分離を提供する。プロセスのこれらの特性により、炉はスラグに関して（i）すなわち（i）粒状ゾーン、（ii）スラグ形成ゾーン、および（iii）炉床ゾーンの3つの垂直ゾーンに分割されます。これらの3つのゾーンと、各ゾーンの特定の反応を図1に示します。

図1高炉ゾーンとゾーン反応

粒状ゾーンは、すべての装入成分が固相にある炉の上部にあります。粒状ゾーンは、上部のストックラインと下部の液相の形成の開始、凝集ゾーンによって境界が定められています。重荷が粒状ゾーンを通って下降するとき、それは炉の下部からのガスによって加熱され、酸化鉄の還元の一部が実行されます。粒状ゾーンで発生する還元量は、鉄含有材料の性質、負荷分散、およびガス組成とフローパターンの関数です。

スラグ形成ゾーンは、負担の緩和が始まる凝集ゾーンから始まり、羽口の高さより下まで続きます。したがって、スラグ形成ゾーンには、凝集ゾーン、アクティブコークスゾーン、デッドマン、およびレースウェイが含まれます。スラグ形成ゾーンの上部に形成されるスラグは「ボッシュ」または「プライマリ」スラグと呼ばれ、下部のゾーンを離れるスラグは「炉床」スラグです。一次スラグは通常、粒状ゾーンで還元されない酸化鉄を含むすべての負荷スラグ成分で構成されていると想定されますが、コークスまたは注入された石炭からの灰は含まれません。スラグの組成は、コークス灰と石炭灰、硫黄とケイ素がガスから吸収され、酸化鉄が還元されるため、炉内を下降するにつれて変化します。スラグの温度は、羽口の高さまで下がるにつれて500℃のオーダーで上昇します。これらの組成と温度の変化は、スラグの物理的特性、特に液相線温度と粘度に大きな影響を与える可能性があります。

3番目のゾーンは、炉の炉床にあるスラグ層です。スラグ形成ゾーンで生成されたスラグはスラグ層に集まり、炉床コークスの空隙を埋め、溶銑層に「浮遊」します。溶銑はスラグ層を通過して溶銑層に到達します。溶銑がスラグ層を通過するときの溶銑とスラグの間の高い表面積は、化学反応の動力学を改善します。これらの反応は、溶銑の化学的性質にかなりの変化をもたらします。特に、スラグ層に入る前の[Si]と[S]の含有量は、溶銑層の含有量よりもはるかに高くなっています。スラグ形成ゾーンでのスラグの形成は、負荷特性と炉の操作の影響により、非常に炉固有です。

スラグ構造 –スラグ構造の概念化（図2）は、シリカによって形成された構造に基づいています。分子レベルでは、シリコン原子は4つの酸素原子に囲まれた四面体の中心にあります。図2aに示すように、四面体の各角に1つの酸素原子があります。各酸素原子は2つのシリコン原子に結合しているため、各酸素原子は2つの四面体の角になります。酸素原子を共有すると、すべてのコーナーが共有される結晶状態の3次元のポリマーまたはネットワークが生成されます（図2b）。シリカを加熱すると、一部のコーナー結合が切断されますが、図2cに示すように、溶融しても構造のポリマーの性質は維持されます。

図2スラグ構造の概念化

CaOやMgOなどの金属酸化物を添加すると、ポリマー構造が破壊されます。これらの酸化物は酸素供与体として機能し、四面体の1つのコーナーの酸素原子を置き換え、四面体と四面体の角の結合を切断します（図2d）。ポリマー構造の破壊は、シリカに対する金属酸化物のモル比が2に等しくなるまで、さらに金属酸化物を追加することで継続します。この時点で、すべての四面体と四面体の角結合が切断されます（図2e）。 2のモル比は、オルトケイ酸塩組成、2CaO-SiO2、2MgO-SiO2、およびCaO-MgO-SiO2です。 Al2O3は、ポリマーを形成し、塩基性酸化物から酸素原子を受け入れる際に、SiO2と同じように機能します。酸素を受け入れる酸化物、SiO2およびAl2O3は、酸性酸化物と呼ばれます。酸素、CaO、MgOを提供する酸化物は、塩基性酸化物と呼ばれます。

スラグの基本性 –多成分システムの特性をその組成に関連付ける場合、組成に基づいてインデックスを作成すると非常に便利です。インデックスを作成する際の問題は、システムの各コンポーネントの重要性をインデックスにどのように反映するかです。酸性酸化物（A）と塩基性酸化物（B）の異なる性質は、通常は塩基性と呼ばれるスラグ組成指数の開発に使用されてきました。開発された塩基性指数の例は、（i）過剰塩基={（CaO）+（MgO）} – {（SiO2）+（Al2O3）}、（ii）塩基性（B / A）={（CaO）+ （MgO）} / {（SiO2）+（Al2O3）}、（iii）ベルの比率={（CaO）+ 0.7（MgO）} / {0.94（SiO2）+ 0.18（Al2O3）}、および（iv）光学的塩基度={（CaO）+ 1.11（MgO）+ 0.915（SiO2）+ 1.03（Al2O3）} / {（CaO）+ 1.42（MgO）+ 1.91（SiO2）+ 1.69（Al2O3）}。

塩基度指数は、一般的なカテゴリに分類できます。つまり、（i）上記の式（i）に示すように、塩基と酸の量の差、（ii）式（ii）に示すように、重量パーセントに基づく塩基と酸の比率です。上記の（iii）上記の式（iii）に示すように、モル濃度に基づく塩基と酸の比率、および（iv）上記の式（iv）に示すように、各成分の塩基度とそのモル濃度の合計。スラグ構造の以前の説明に基づいて予想されるように、スラグ組成の分子的性質を反映するこれらの指標、式（ｉｉｉ）および式（ｉｖ）は、スラグ特性のより良い予測因子である傾向がある。ただし、式（ii）で定義されるインデックスは、おそらく最も一般的に使用される定義です。

温度への影響– [Si]、塩基度、およびスラグ量 –図3に示すように、BF内の溶銑温度の上昇に伴って[Si]の量が増加します。特定の温度上昇に対する[Si]の増加量は炉ごとに異なりますが、傾向はすべての炉で同じです。 [Si]が増加すると、（SiO2）が減少するため、塩基度が増加し、スラグの体積が減少します。 [Si]の特定の増加に対する塩基度の増加量は、スラグ量の関数です。図3aは、200 kg / tHM（溶銑1トンあたりのキログラム）と300 kg / tHMの初期スラグ量、および図に示されている[Si]と溶銑温度の関係におけるB/Aの変化を示しています。ここで示される通常の傾向は、スラグの体積が大きいほど、[Si]または溶銑温度の同じ変化に対するB/Aの変化が小さいということです。

図3温度の影響とスラグの凝固

スラグ凝固 –融解温度の一般的な定義は、水などの単一コンポーネントシステムにのみ適用されます。このシステムでは、融解温度より上には液体の水のみが存在し、融解温度より下には固体の水のみが存在します。スラグは多成分系であるため、特定の組成を除いて、溶融温度の一般的な定義はありません。スラグ組成物の大部分は、ある範囲の温度にわたって存在する固相と液相の両方を持っています。特定の組成に対して液相のみが存在する最低温度は、液相線温度と呼ばれます。

図3bは、スラグの凝固経路が簡略化された状態図に示されていることを示しています。組成のスラグから開始します。液体スラグのみが存在する温度で開始します。スラグが冷えて図を垂直に下に移動すると、液体スラグの組成は「液相線」との交点まで変化しません。 「液相線」との交点は、組成物Cstartの液相線温度です。左側の液相線温度では、ごく少量の固体化合物が形成されます。温度が液相線温度よりさらに低くなると、3つの変化が続きます。つまり、（i）より多くの固体化合物が形成され、（ii）液体スラグの量が減少し、（iii）液体スラグの組成が変化し、 「液相線」に沿って。形成される化合物が2CaO.SiO2である例では、2CaO.SiO2にはSiO2の約2倍のCaOが含まれているため、スラグが冷却されると液体スラグの塩基度が低下します。

凝固経路は、液体スラグの組成がコンパウンドの組成と大幅に異なる場合でも、コンパウンドがどのように形成されるかを示しています。化合物二カルシウムシリケート、2CaO.SiO2の場合、CaOとSiO2の重量比=1.86。 CaOからSiO2への1.86に近いスラグを使用してBFを正常に操作したことはありませんが、操作中のBFのスラグにはかなりの量のケイ酸二カルシウムが形成される可能性があります。十分なケイ酸二カルシウムの形成は、「落下」または「ダスティング」スラグとして知られる、冷却時にダストに分解する固体スラグをもたらす。破壊は、ケイ酸二カルシウムが675℃で相変化を起こす際の10％の体積膨張によって引き起こされます。「落下」スラグを回避するために報告されたガイドラインは、（CaO）が0.9（SiO2）+ 0.6（ A2O3）+ 1.75（S）。

状態図は平衡状態に基づいていることを覚えておくことが重要です。平衡状態は、ケイ酸二カルシウムの形成などの反応の速度に比べて冷却速度が遅いことを意味します。上記の凝固経路は、スラグの造粒や、程度は低いがスラグのペレット化のように冷却速度が非常に速い場合に「バイパス」されます。急速冷却により、組成物が固体ガラス相に固定されます。この場合、反応の速度が遅すぎて化合物が形成されません。

炉床内のスラグの流れ –炉床内のスラグレベルの制御は、特に溶銑生産率が向上しているため、安定した炉の運転を維持するために重要です。スラグレベルが高いと、爆風圧力とボッシュ壁の働きが増加し、負荷の均一な降下が妨げられます。スラグレベルを制御する際の問題の1つは、タッピング中の炉床内のスラグの流れです。炉床では、タップ穴への溶銑の流れよりもタップ穴へのスラグの流れが困難です。溶銑流は、スラグに比べて溶銑密度が高いため、駆動力が大きくなります。溶銑流路は、主にデッドマンコークスの下および/または周囲の「コークスフリー」領域を通ると考えられています。タップ穴へのスラグ流路はデッドマンコークスを通ります。

図4は、炉床の構成と、タッピングの終了時に誤った乾燥炉床状態につながる、タッピング中の炉床の可能な一連の段階を示しています。溶銑の密度が高く、タップ穴への「コークスフリー」経路があるため、溶銑の表面は、タッピング全体にわたって炉床領域全体にわたって比較的平坦なままであると考えられています。スラグ表面は、炉床の他の領域よりもタップ穴の周りの領域でかなり低くなる可能性があります。スラグのタッピング速度が炉床を横切ってタップ穴領域に至るスラグ流量よりも高い場合、スラグの枯渇がタップ穴領域で発生し、スラグ表面は、のステップ４に示すように、タップ穴に向かって下向きに湾曲し始める。図4.スラグの枯渇は、タップ穴にスラグがなくなるまで続き、図4のステップ5に示すように、炉床にかなりのスラグが残っているときに炉が乾燥しているように見えます。炉床は、タッピングの終了時に炉床に残るスラグを最小限に抑えます。炉床のコークス層の多孔性が増加し、スラグの粘度が低下すると、炉床内のスラグの流れに対する抵抗が減少します。

図4炉床の構成とタッピング中の炉床の可能な一連の段階

酸化物システム

スラグの約95％は、SiO2、CaO、MgO、およびAl2O3で構成されています。低粘度の要件は、この4成分系のさまざまなコンポーネントで満たすことができます。 MgOの存在を無視すると、三元酸化物系CaO-Al2O3- SiO2の状態図（図5）は、低Al2O3含有量のCaO-SiO2二元に平行な低融点領域を示しています。この領域は、高SiO2含有量から2CaO.SiO2の飽和等温線まで広がり、その後、本質的に一定のCaO含有量から高Al2O3含有量に向かって広がります。スラグのMgO含有量は、低融点領域の相対位置には実質的に影響せず、融点の絶対値にのみ影響します。

図5酸化物系CaO-Al2O3-SiO2の状態図

BFスラグの基礎を形成する酸化物システムは、スラグに特定の割合のMgOが存在するために変更された石灰-シリカ-アルミナ（CaO-SiO2-Al2O3）システムです。図6にCaO-Al2O3-SiO2-10％MgO系の状態図を示します。

図6CaO-Al2O3-SiO2-10％MgOシステムの状態図

さまざまな操作条件下で遭遇するBFスラグの組成を図7に示します。溶銑の脱硫はスラグの塩基度とともに増加します。つまり、CaOおよび/またはMgOの含有量が増加すると、図7の領域1は次の場合にのみ使用できます。低硫黄負荷の処理。脈石成分は通常、低塩基度のスラグを形成するため、領域1は、フラックスを添加しないスラグ組成を主に表しています。融点が低いため、炉は比較的低温で運転することができます。酸性脈石成分による鉄含有量の負担が少ないため、地域2に到達します。この動作モードが普及しており、BFの外側で溶銑を広範囲に脱硫する必要があります。炉内で適切な脱硫をもたらす塩基性を達成するには、大量の石灰（CaO）を添加する必要があります。これにより、スラグの量が多くなり、コークス率が高くなります。地域3は、大型高炉に世界的に好まれるスラグ組成を表しています。この場合、アルミナ含有量に応じて、必要なMgO含有量を満たすためにドロマイトを追加する必要があります。

図7さまざまな動作条件下で遭遇したBFスラグの組成

表1は、BFスラグの最適成分を示しています。表1に示すように、塩基性度の高いスラグ（B）は、最適な軟化条件を優先します。脈石成分の軟化および溶融範囲は、B =0.5の場合は約80°C〜130°C、B =2の場合は約20°C〜50°Cです。高塩基性スラグの溶融温度が高いため、フラックス添加量が多いために必要な追加エネルギーの量が多いため、スラグの塩基度は約1.2に維持されます。

タブ1BFスラグの最適組成
Al2O3	CaO	MgO	SiO2
％	％	％	％
5	43	16	36
10	44	14	32
15	44	12.5	28.5
20	45	11	24
25	48	8	19
30	56	5	9
35	54	4	7

スラグのプロパティ

スラグの物理的および化学的特性は、主にスラグの組成と温度の関数です。以下では、一般的な傾向を明らかにすることを目的としたこれらの関係について説明します。

液相線温度 –スラグの4つの主要成分の液相線温度と組成の関係は、4次状態図で表されます。図8は、四元状態図の三元平面から生成されたものです。図8aおよび8bは状態図ではありません。これらの数値から導き出される2つの一般的な傾向があります。 1つ目は、（Al2O3）とB / Aの増加に伴って液相線温度が上昇すること、2つ目は、8％から14％の範囲の（MgO）が、 （Al2O3）またはB/Aのいずれか。

図8液相線温度、塩基度、およびアルミナの関係

粘度 –粘度は、材料の形状を変更するために必要な力の量の尺度であり、「ポイズ」と呼ばれる単位で報告されます。粘度が高いほど、液体を流すためにより多くの力が必要になります。比較のために、20℃での水の粘度は0.01002ポアズ、一般的な許容スラグ粘度は約2〜5ポアズ、液体SiO2の粘度は100,000ポアズのオーダーです。液体SiO2の高粘度は、ポリマー構造が原因です。塩基性酸化物によるポリマー構造の破壊は、粘度を低下させます。 B/Aの増加に伴うすべての液体スラグの粘度の減少を図9aに示します。一般に、液体/固体混合物の粘度は、浮遊物質の量が増えるにつれて増加します。図9bに示すように、スラグの粘度に対する温度の影響は、液相線温度よりも低い温度の方が液相線温度よりもかなり高くなります。

図9粘度、B / A、温度の関係

粘度には2つの一般的な傾向が見られます。液相線温度を超えると、液体スラグの粘度は温度とB/Aの上昇とともに低下します。液相線温度より低い温度では、温度が上昇し、B/Aが低下すると粘度が低下します。

硫黄分配比 – BF製鉄は、製鋼プロセスと比較して非常に優れた脱硫プロセスです。これは、プロセスのスラグの酸素ポテンシャルが異なるためです。脱硫に対する酸素ポテンシャルの影響は、式（CaO）+ [S] =（CaS）+（FeO）を使用して示すことができます。ここで、酸素ポテンシャルは（FeO）で示されます。 （FeO）が高いほど、反応は左に駆動され、[S]は高くなります。したがって、（FeO）が15％から25％の製鋼スラグは、（FeO）が1％未満のBF炉床スラグよりも弱い脱硫スラグです。

本質的に、BFに入るすべての硫黄は、溶銑とスラグの中で炉を出ます。 [S]の予測の関係は、以下の式（i）のように、1トンの溶銑の硫黄の物質収支と、以下の式（ii）のように定義された用語の硫黄分配に基づいて作成できます。以下の式（iii）による[S]の予測は、式（i）から式（ii）に[S]を代入し、[S]を解くことによって導き出されます。

式（i）はSt =[S] / 100 x 1,010 +（S）/ 100 x Svolです。ここで、1,010は1％の歩留まり損失を含む1トンの溶銑中の溶銑のkgであり、Stは硫黄負荷です。硫黄の総重量（kg / tHM）。 Svolは、スラグの重量（kg / tHM）であるスラグの体積です。式（ii）Sp =（S）/ [S]ここで、Spは硫黄分配比です。式（iii）は[S] =St x 100 /（Sp x Svol + 1,010）です。

スラグSpは、式（iv）Sp =147.7 x BB + 37.7 x [Si] – 190および式（v）BB ={（CaO）+ 0.7（MgO）} / {0.94（SiO2）+0.18に基づいて予測できます。 （Al2O3）}。ここでBBは、ベルの比率によって定義される基本性です。式（iv）の係数は、特定の炉の回帰分析から作成されていることに注意してください。式（iv）および式（v）を使用して図10（a）を作成し、式（iii）、式（iv）、および式（v）を使用して図10（b）を作成しました。

図10スラグと金属の間の硫黄分配

上記の式と図から導き出せる一般的な傾向は、（i）[S]はStの減少とSpおよびSvolの増加とともに減少しますが、（ii）Spは通常B / Aとともに増加します、（iii）CaOの方が優れていますMgOよりも脱硫剤であり、（iv）Al2O3はSiO2よりもSpへの影響が小さい。

アルカリ容量 – BFで「還流」または「リサイクル」現象が発生するのは、特に硫黄、亜鉛、およびアルカリの場合、気体と固体/液体の向流が原因です。アルカリカリウム（K）のリサイクルを図11aに示します。リサイクル現象は、元素が固相または液相で炉を下って移動し、反応して炉の高温領域でガス種を形成し、次にガスとして炉に戻って移動し、そこで反応して固体に吸収される場合です。 /炉の低温領域の液相。リサイクルの結果、リサイクルされた元素の内部濃度は、炉に出入りする濃度よりもはるかに高くなります。たとえば、充電される材料に含まれる材料が2 kg / tHMしかない場合、Kの内部負荷は10 kg/tHMになる可能性があります。

アルカリは有益ではありませんが、BFに多くの有害な影響を及ぼします。アルカリは耐火物、コークス、鉱石に吸収され、耐火物やコークスの劣化、鉱石の膨張を引き起こします。アルカリはまた、かさぶたを形成する可能性があり、それが炉の熱状態を混乱させて剥がれたり、負荷とガスの流れを蓄積して制限したりする可能性があります。アルカリはすべての石炭、コークス、そしてより少ない程度で鉱石に含まれているため、避けることはできません。アルカリ負荷は可能な限り最小限に抑える必要があります。

アルカリの一部は炉をトップガスに残し、その量はトップ温度プロファイルの関数です。残りのアルカリはスラグから除去されます。炉からアルカリを除去するスラグの能力は、スラグのアルカリ容量と呼ばれます。アルカリ容量とスラグ組成および温度との関係を図11bに示します。一般に、アルカリ容量はB / Aが低く、温度が低いほど高くなります。

図11スラグのアルカリリサイクルとアルカリ容量

シリカの活動 –生成される[Si]は、装入物、炉の操作、およびスラグの化学的性質に依存します。スラグ化学の影響は、式[Si] =（SiO2）x GSiO2 / GSi x Keq /（Pの2乗）coで示されます。ここで、COは一酸化炭素です。この式は、式（SiO2）+ 2C =[Si] + 2COgasで与えられる反応に対して、平衡定数、式Keq ={ASi x（Pの2乗）co} / {ASiO2xAc}から作成されます。 （SiO2）と[Si]の活性の定義、式ASiO2 =（SiO2）x GSiO2、式ASi =[Si] x GSiであり、炉床内の炭素の活性が1に等しいと仮定します。式[Si]=（SiO2）x GSiO2 / GSi x Keq /（Pの2乗）coによって示される傾向は、（SiO2）が減少するにつれて[Si]が減少することです。

スラグ設計要素

一部のBFでは、コークスの鉱石と灰の脈石から形成される典型的なスラグ組成は、9％CaO、5％MgO、75％SiO2、および10％Al2O3です。この組成のスラグは、液相線温度が約1,600℃であり、液相線温度を超えても十分に流動しません。したがって、CaOとMgOは、脈石と灰を「フラックス」する負担に追加され、許容可能な液相線温度と流動特性をもたらします。

基本的なスラグ設計は、許容可能な特性のスラグを生成するために、負担とコークスで使用されるフラックスのタイプと量の選択です。負担とコークスの選択は、主に地元と輸入の供給源や恩恵の程度などの経済的問題によって推進されます。これらの経済的推進力は、世界中で幅広いスラグ組成をもたらしました。

通常運転用のスラグを設計する際に考慮すべき一般的な要因は、（i）液相線温度、つまりスラグが炉床および鋳造所で完全に液体であること、（ii）粘度、つまりスラグが炉床からキャストハウスランナーに排出するための低粘度、高流動性、（iii）Spである硫黄容量は、仕様内の硫黄含有量の溶銑を生産するのに十分でなければなりません。（iv）アルカリ容量、つまり、スラグのアルカリ容量は、炉内にアルカリが蓄積するのを防ぐのに十分でなければなりません。（v）溶銑シリコンの制御、つまり、[Si]に対するスラグの化学的性質の影響を考慮します。（vi）スラグの量、すなわち、スラグの量は、スラグの特性と溶銑の品質の安定性に寄与するのに十分な大きさであるが、過剰な燃料を必要とする、または炉の不安定性に寄与するほど高くはない、（vii）堅牢な特性、つまり、スラグの特性は、通常の変動に鈍感である必要があります可能な限り炉の操作、特に溶銑温度、および（viii）最終用途、つまりスラグの最終用途の要件を考慮する必要があります。

スラグ設計は、上記の要因が独立していないこと、および設計には常に上記の要因のバランスを取り、矛盾する傾向を解決することを認識させることです（タブ2）。

必要なパラメータ 基本性 液相線温度が低い 低い 低い 低粘度 高い より高いK除去 低い 低い 低い[S] 高い 高い 低い[Si] 高い 高い

タブ2通常の相反する傾向

Al2O3

スラグ設計の2つの例を以下に説明します。最初の例（タブ3）では、問題は[S]を増加させずにアルカリ除去を増加させることです。この問題の解決策は、スラグの塩基度を下げながら、負担に追加のSiO2を使用することで、スラグの量を増やすことです。

基本性 スラグボリューム

タブ3K2O除去を増やすためのスラグの設計例
K2O	K2Oが削除されました	（S）	Sが削除されました
B / A	kgs / tHM	％	kgs / tHM	％	kgs / tHM
1.10	225	0.47	1.30	1.82	5.00
1.05	282	0.55	1.55	1.77	5.00
1.00	290	0.63	1.85	1.72	5.00
0.95	298	0.71	2.10	1.68	5.00

2番目の例（タブ4）の問題は、スラグおよび炉の操作の他の特性に悪影響を与えることなく[Si]を下げることです。この問題の解決策は、（CaO）と（MgO）を一定に保ちながら、高（Al2O3）負荷材料である珪岩を使用して（Al2O3）を増やすことにより、（SiO2）を減らすことです。スラグの化学的性質の変化により、[Si]と[S]の両方が減少します。

期間 ユニット ベース ナンバー1 ナンバー2 ナンバー3 基本性

タブ4[Si]が低いスラグの設計例
	1.12	1.13	1.13	1.12
（MgO）	％	11.8	11.5	11.7	11.5
（Al2O3）	％	7.8	10.2	10.3	11.7
[Si]	％	0.76	0.53	0.54	0.49
[S]	％	0.043	0.031	0.029	0.026

BF後のスラグ

BFスラグの使用は、処理の経済性と市場の需要によって推進されます。スラグを生産する組織によって処理とマーケティングが行われる場所では、市場は本質的にローカルであり、処理は最小限である傾向があります。現在の傾向によると、独立した組織がスラグランナーの最後に液体スラグの所有権を取得し、より広範な処理でより広い市場につながっています。製品スラグは、冷却速度によって分類できます。

空冷スラグは、低い冷却速度で製造されたものです。これらは、ピットで固化し、頻繁に水噴霧で冷却されるスラグです。空冷スラグの最大の用途は、道路建設、鉄道バラスト、および骨材です。空冷スラグは、セメント、ミネラルウール断熱材、屋根、ガラスの製造にも使用されています。

ペレット化および粒状化されたスラグは、高い冷却速度で生成されたものです。ペレット化スラグは、液体スラグを回転ドラムに、時には水を入れて注ぐことによって生成されます。粒状スラグは、液体スラグを大きなスラグピットに直接注ぐか、スラグを液滴に分解する高圧水スプレーを使用して製造されます。急速冷却されたスラグは、空冷スラグと同じ用途に使用されてきました。急速に冷却されるスラグのガラス含有量が高いため、ポルトランドセメントの製造に特に適しています。