JPS61194125A - ダスト,スラッジ類と製鋼スラグとの同時処理方法 - Google Patents

ダスト,スラッジ類と製鋼スラグとの同時処理方法

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JPS61194125A
JPS61194125A JP60035009A JP3500985A JPS61194125A JP S61194125 A JPS61194125 A JP S61194125A JP 60035009 A JP60035009 A JP 60035009A JP 3500985 A JP3500985 A JP 3500985A JP S61194125 A JPS61194125 A JP S61194125A
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slag
sludge
dust
steelmaking slag
briquettes
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Kazuaki Tanigawa
谷川 一明
Takashi Oshiumi
鴛海 任
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Nippon Jiryoku Senko Co Ltd
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00Technologies related to metal processing
    • Y02P10/20Recycling

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  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
  • Furnace Details (AREA)
  • Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)

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 本発明は製鋼炉から排出される高温熔滓の顕熱を積極的
に利用して、特殊鋼ダスト、スラッジ類、Niメッキス
ラッジ等の含Niダスト、スラッジ類の処理と製鋼スラ
グとの処理を同時に行う方法に関するものである。
〔従来技術〕
特殊鋼製造に際して発生する特殊鋼ダスト、スラッジ類
は、酸化鉄を主成分とするが、数%のNi、Crを含み
ながら低品位であり、しかもPb、 Zn、Cu、 C
d、 S、 F等の有害成分を含む為に、Ni、 Cr
原料としての活用もできず、更には該特殊鋼ダスト、ス
ラッジ類は重金属イオンを溶出するのでそのまま廃棄す
ることもできず、多額の費用をかけて産業廃棄物として
処分されていた。
このことは、Niメッキスラッジにおいても同様であっ
た。
一方、製鉄業において発生する高炉、転炉、電気炉、合
金鉄用電気炉等の各種製鋼炉から搬出される高温溶滓製
綱スラグ(以下、溶滓という)は高温のまま排出されて
おり、その草大な熱エネルギーは未利用のまま無駄に放
出されているのが現状であった。
〔発明が解決しようとする問題声〕
そこで、上記の未利用熱エネルギーを積極的に利用して
ダスト、スラッジ類の処理を行うことが必要と考えられ
、この種の研究として、本願出願人が以前に研究し出願
した特願昭48−111306号公報に記載された溶滓
を利用した製鋼ダスト、スラッジからの有価金属回収方
法があるが、この方法は還元剤を内装したダスト、スラ
ッジのブリケットあるいはペレットを造り、転炉や電気
炉の溶滓鍋底に予め入れておいて、その上から高温の溶
滓を流入する方法であり、この方法によると製鋼操業の
変化に対応したブリケット又はペレットの装入適性量の
調節ができず、時として未反応ダスト、スラッジのブリ
ケット又はペレットの残る欠点を有していることが確認
された。
また、製鋼スラグは、高温の溶融状態で排出され、Ca
Oに冨んでいるので、その処分については鋭意再資源化
の検討が進められているが、従来、製綱スラグは、主に
製鋼スラグ中の遊離石灰、2CaO・SiO□等に起因
する膨張崩壊現象のため、セメント原料、肥料等に使用
する場合は別として、そのままでは土建資材には利用で
きないので、発生全量が利用されるまでに至らず、大部
分は埋め立て廃棄処分されていた。
本発明は上記事情に鑑みなされたもので、溶滓中での反
応を完全なさしめてダスト、スラッジ類に含まれている
有価金属の回収と有害成分の無公害化とをより完全にす
ると共に、製鋼スラグを安定化して、製鋼スラグの資源
としてのより広い利用を図ることを目的とする。
〔問題点を解決するための手段〕
上記目的に沿う本発明は、ダスト、スラッジ類と、該ダ
スト、スラッジ類中の金属化合物と反応するに必要な量
の還元剤及びアルカリ金属炭酸塩と、製鋼スラグの改質
に必要な量の改質剤とを混練した後、所定の大きさに塊
成化する第1工程とする第2工程と、第2工程で得られ
た乾燥塊成化物を高温熔融製鋼スラグ中に投入し、該高
温溶融製鋼スラグの持つ顕熱によって還元反応を生起せ
しめ、主としてNi、 re、 Crの有価金属をメタ
ル化させると共に、溶融滓化反応を起こさせて製鋼スラ
グの改質を行う第3工程と、溶滓鍋中の物を冷却凝固し
、次いで破砕した後通常の選鉱手段でメタル化したNi
、 Fe、 Crと溶融滓化した製鋼スラグを分離する
第4工程とから構成されている。
第一工程で使用する改質剤としては、製鋼スラグ中に含
まれ膨張崩壊現象の主原因となっている遊離のCaO、
MgOを無くすような成分や、不安定鉱物2 CaO・
5in2.3 CaO・2SiOzを土建資材としても
使用可能な安定化合物CaO・SiO□、2 CaQ・
A1.03 5i02.2CaO・MgO−2SiOz
、2 CaO・Fe2O,1,4CaO・^1zO+ 
 FeJi等に変化させる(以上の反応を溶融滓化反応
という)に必要な成分を含み、しかも低融点であるもの
が有効であって、例えばSiO2、Al2O:+ 、F
ezOzを主成分とす珪砂、鋳物洗砂、火山灰、石炭灰
、赤泥、銅貨、亜鉛震、酸性キュポラ滓等が使用される
。その使用量は製綱スラグの塩基度によっても若干変化
するが通常は溶滓量の5〜15重硅%程度である。
また、第1工程で用いる還元剤には、コークスあるいは
木粉等の炭素質還元剤であるものの他、鋳鉄粉やアルミ
粉、フェロシリコン等も含まれるものであるが、通常は
安価なコークスあるいは木粉等の炭素質還元剤を使用す
るのが好ましい。また、炭素質還元剤を用いる場合、そ
の添加量は炭素量がNi還元に必要な理論量の1〜5倍
とし、その粒度は51111以下であることが好ましい
上記アルカリ金属炭酸塩の添加量は、Na、CO,やに
、CO,を用いる場合は、炭素質還元剤添加量の50%
以上とすることが好ましい。
なお、所定の大きさに塊成化するとは、ブリケット化ま
たはペレット化することをいうが、これに限定されるも
のではない。
〔作用〕
次に、本発明に係るダスト、スラッジ類と製鋼スラグと
の同時処理方法の処理手順とその作用とを詳述する。
第1工程でダスト、スラッジ類に所定量の還元剤、アル
カリ金属炭酸塩、改質剤を混練して塊成化した後、第2
工程で該塊成化物を乾燥予熱するが、充分に乾燥予熱す
ることによって、水分等による溶滓顕熱の熱損失を防止
するだけでなく、溶滓中に投入された塊成化物の破裂粉
化を防止することができるからである。
第3工程は、高温の溶滓中に第2工程よりの塊成化物を
投入する工程で、溶滓鍋への落下乱流、高圧気体吹き込
みあるいは機械攪拌による人工乱流によって塊成化物を
溶滓中に没入せしめ、顕熱によって旧、Fe、 Crの
還元反応を促進すると共に溶滓化反応を起こさせて製鋼
スラグを改質する工程であるが、溶滓化反応については
前述したので、上記1元反応について説明する。
Ni、 Fe、 Cr化合物は温度の上昇と共に塊成化
物内で還元剤によって還元され、メタル粒子になる。次
いで塊成化物に含まれる脈石成分のスラグ化による軟化
と共にメタル粒子は成長して脈石成分と分離され独立の
メタルとなる。この間に於いて添加したアルカリ金属炭
酸塩は熱分解によってCOを発生し、還元促進に寄与す
ると同時にアルカリ金属酸化物となって脈石成分の溶融
軟化点を下げメタル粒の成長に大きく影響し後工程での
物理的選鉱を特徴とする特徴がある。
また、前記した溶滓化反応においても熱が必要であり、
改質剤の量は溶滓の量に応じて決まってしまうので、塊
成化物中のダスト、スラッジ類の量は多くは混入できず
、溶滓顕熱に応じた量にする必要があり、通常は塊成化
物の量は溶滓量の30%以下である。
従って、多くのダスト、スラッジ類を処理しようとする
場合、熱が必要であるので適当に補助電極あるいは補助
バーナ等を用いて加熱するかあるいは、溶滓中に投入し
ようとする塊成化物を充分に予熱しておくことが必要で
ある。
〔実施例〕
法を高温溶融製鋼スラグの一例である合金鉄溶滓に応用
した場合について詳述する。
ここに、第1図は本発明方法の一実施例に係るダスト、
スラッジ類と製鋼スラグとの同時処理方法の工程説明図
である。
合金用電気炉lから出湯されたメタルと溶滓は、メタル
用の取鍋2内で比重分離されて、溶滓4のみが次の取鍋
3に溢流落下して貯留される。
一方、ダスト、スラッジ類と必要な量の還元剤、アルカ
リ金属炭酸塩とを混練して、また必要によっては製団用
のバインダーを加えて、製団機8でブリケット5を造り
、乾燥予熱装置7によっ°ζ乾燥予熱し、該乾燥予熱さ
れたブリケットはフィーダ6に準備される。
この後、溶滓4が取鍋3に落下する時に乾燥予熱された
ブリケットをフィーダ6から同時に落下させ、取鍋3内
でよく混合し溶滓の顕熱を充分にブリケットに伝達せし
めて、ブリケット内のNi1Fe、 Crの還元反応を
促進すると共に、改質剤によ一アIt’ll惺′2ら〃
゛箇功竹ル配;住すス 啼啼1 ゴlゲットの温度が約
900℃以上になると、還元反応が起こり、主としてメ
タルNi、 Fe、 Crの生成をみるものであるが、
実際にはFe−Ni −Cr合金の生成となる。
この場合、図示しない高圧ランスパイプ等で溶滓を充分
にバブリングして反応を均一に促進することが好ましい
。この過程で上記還元反応が起こると共に、製鋼スラグ
の改質が行われ、更にはダスト、スラッジ類中に含まれ
ている揮発分が揮化する。
次いで処理を完Yした溶滓9は放流または溶滓鍋内で冷
却凝固された後に、選鉱工程10に送って破砕、磁力選
鉱、比重選鉱によってNi、 Fe、 Crを主体とし
た還元メタル粒と、改質された製鋼スラグに分離されて
回収される。
〔実験例〕
次に本発明を作用効果を確かめる為に行った実験例につ
いて説明する。なお、上記実施例と同一の構成要素につ
いては同一の番号を付してその説明を省略する。
ニル一式電気炉11で製鋼スラグを再溶解して造った約
600kgの溶滓12を第2図にて示す如く鉄製の溶滓
鍋13に流入した後、溶滓12中にランスパイプ14を
挿入し、高圧空気にて溶滓12をバブリングしながら、
予めステンレス製鋼ダス+−i o o重量部に対し外
割りで、粉コークス15重量部と、アルカリ金属炭酸塩
の一例であるソーダ灰5重量部と、改質剤の一例であっ
て適当に粉砕された粘板岩100重量部とを混練し、こ
の後製団して充分に乾燥予熱したブリケラl−70kg
を1分間に7kgの投入速度で溶滓中に投入して約3時
間放置して転倒凝固させて常温に冷却させた。この後、
該凝固した処理後の製鋼スラグ15を粉砕して磁力選鉱
工程16で磁力選鉱を行った結果は第1表の如くであっ
た。
この時、電気炉から出湯時の溶滓温度は1630℃で、
ブリケット投入完了時の溶滓温度は略1410℃であっ
た。
第1表 なお、上記表において崩壊率はASTM法によるオート
クレーブ処理(200℃、20気圧、3時間加熱) 1
にの粉化率で示す。
上記結果より41着メタル中の成分回収率を計算してみ
ると、Ni回収率は94%となり、Fe回収率は77.
8%となり、Cr回収率は28.4%となる。
また、第1表に示される如く、処理されたスラグは崩壊
率が小さいので、スラグの改質も充分に行われているこ
とが分かる。
次に選鉱産物の環境庁告示による溶出イオン測定を行っ
たが、Zn、 Pbs Cd5Cr5As、、Fe、 
Mn、 Cu、Hgについては不検出であった。
け込み、処理後のスラグは、膨張崩壊と有害成分の溶出
とが完全に防止されていることを示しており、本発明に
よって処理されたスラグが道路用バラス等の土建資材と
して使用できることが明らかになった。
〔発明の効果〕
本発明は以上のように構成されていて、溶滓中での反応
を完全に行わせているので、ダストスラッジ類に含有さ
れている有価金属の回収と有害成分の処理とが、より容
易にできることとなった。特に有価金属の回収について
は、ダストスラッジ類に含まれているNi、 Cr、 
Feの濃縮回収することが可能となった。
また、同時に製鋼スラグを改質して安定化も行っている
ので、製鋼スラグを資源として更に広く使用できること
になった。
このように、本発明によって従来無駄にされていた溶滓
顕熱を有効に活用すると共に、公害上深刻化されている
ダスト、スラッジ類の無公害化対綱スラグの改質も行え
ることは産業上極めて意義が大きいものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例に係るダストスラッジ類と製
鋼スラグとの同時処理方法の工程図、第2図は本発明方
法に係るダスト、スラッジ類と製鋼スラグとの同時処理
方法の効果を確認する為に行った実験工程図である。 〔符号の説明〕 l−・・−・電気炉、2−・・−メタル用取鍋、3・・
・−・・溶滓鍋、4・−−一一−−溶滓、5・・−・・
−・乾燥ブリケット、6−・−ブリケット投入フィダー
、7−・−・・−ブリケット乾燥予熱装置、8−・−製
団機、9−−−−−一処理後の製鋼スラグ、lO・・−
・・・−選鉱工程、11−・−電気炉、12−一一一一
一一溶滓、13溶滓鍋、14−・−・−ランス状パイプ
15−・・−処理後の製鋼スラグ、16・−−−−−一
選鉱工程特許出願人   日本磁力選鉱株式会社代理人
        中面 富士男 (ほか2名)

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)下記の各工程より成るダスト、スラッジ類と製鋼
    スラグとの同時処理方法 第1工程:ダスト、スラッジ類と、該ダスト、スラッジ
    類中の金属化合物と反応するに必要な量の還元剤及びア
    ルカリ金属炭酸塩と、製鋼スラグの改質に必要な量の改
    質剤とを混練した後、所定の大きさに塊成化する。 第2工程:第1工程によって得られた塊成化物を乾燥予
    熱する。 第3工程:第2工程で得られた乾燥塊成化物を高温溶融
    製鋼スラグ中に投入し、該高温溶融製鋼スラグの持つ顕
    熱によって還元反応を生起せしめ、主としてNi、Fe
    、Crの有価金属をメタル化させると共に、溶融滓化反
    応を起こさせて製鋼スラグの改質を行う。 第4工程:溶滓鍋中の物を冷却凝固し、次いで破砕した
    後通常の選鉱手段でメタル化したNi、Fe、Crと溶
    融滓化した製鋼スラグを分離する。
  2. (2)第1工程で用いる製鋼スラグの改質剤は、珪酸塩
    質の鉱物、岩石又はその風化物、砂岩、珪砂、鋳物廃砂
    、火山灰、石炭灰、赤泥、銅■、亜鉛■、酸性キュポラ
    滓の少なくとも一種以上を含む特許請求の範囲第一項記
    載のダスト、スラッジ類と製鋼スラグとの同時処理方法
  3. (3)第1工程で用いる還元剤が、コークスあるいは木
    粉等の炭素質還元剤である特許請求の範囲第1項若しく
    は第2項記載のダスト、スラッジ類と製鋼スラグとの同
    時処理方法。
  4. (4)第3工程において、溶滓鍋内に乾燥塊成化物と高
    温溶融製鋼スラグを投入するに際し、これらを同時に投
    入する特許請求の範囲第1項、第2項若しくは第3項記
    載のダスト、スラッジ類と製鋼スラグとの同時処理方法
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