JP2003003217A - 塩素・弗素含有鉄鋼ダストの処理方法 - Google Patents

塩素・弗素含有鉄鋼ダストの処理方法

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JP2003003217A
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fluorine
steel dust
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chlorine
iron
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Yasuo Oshima
康夫 尾島
Kazuhito Ichinose
一仁 一之瀬
Nobuyuki Kii
伸之 紀井
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Sumitomo Metal Mining Co Ltd
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Sumitomo Metal Mining Co Ltd
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    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
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    • Y02P10/20Recycling

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 還元鉄ペレットを得るために鉄鋼ダストを処
理するウェルツ法を改良し、鉄鋼ダストから効率的に塩
素および弗素を分離する塩素・弗素含有鉄鋼ダストの処
理方法を提供する。 【解決手段】 塩素および弗素を含む鉄鋼ダストをロー
タリーキルンで還元焙焼して還元鉄ペレットを回収する
方法において、還元焙焼中の鉄鋼ダストに水分を添加す
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ロータリーキルン
のような回転炉において、塩素および弗素を含む鉄鋼ダ
ストから塩素および弗素を分離して還元鉄ペレットを
得、これを回収するための塩素・弗素含有鉄鋼ダストの
処理方法に関する。
【0002】
【従来の技術】電気炉などの製鋼炉から発生する鉄鋼ダ
ストは、Fe成分以外に比較的多量のZn成分やPb成
分を含有している。そのため、資源リサイクリング対象
として、また産業廃棄物規制の対象として、Zn、Pb
などを回収し、または無害化する処理が行われている。
この場合、実際の操業では、ロータリーキルンによる還
元焙焼法、いわゆるウェルツ法を採用するのが一般的で
ある。ウェルツ法においては鉄鋼ダストは必要に応じて
予め適当なペレットに成形され、適当量の石炭、コーク
スなどの還元剤とともにロータリーキルン中に連続的に
装入される。そして、反応帯の温度と滞留時間をコント
ロールしたロータリーキルン内で還元焙焼される。還元
揮発したZn、Pbは排ガスとともに集塵機に導入さ
れ、そこで粗酸化亜鉛として回収される。ロータリーキ
ルン中に残った残渣は、還元鉄ペレットとして回収さ
れ、再び鉄鋼原料となる。
【0003】ところで、鉄鋼ダスト中に塩素や弗素など
のハロゲン元素が多く含有されている場合、ウェルツ法
ではハロゲン元素が鉄鋼ダストから分離されにくく、そ
のまま還元鉄ペレット中に残留する傾向があった。還元
鉄ペレットにハロゲン元素が多く残留すると、鉄鋼原料
として再利用できないばかりか、産業廃棄物としての規
制値から外れる可能性もある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記事情に
鑑み、還元鉄ペレットを得るために鉄鋼ダストを処理す
るウェルツ法を改良し、塩素および弗素を含む鉄鋼ダス
トから効率的に塩素および弗素を分離する塩素・弗素含
有鉄鋼ダストの処理方法を提供することを課題とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明の塩素・弗素含有
鉄鋼ダストの処理方法は、塩素および弗素を含む鉄鋼ダ
ストを回転炉で還元焙焼して還元鉄ペレットを回収する
方法において、還元焙焼中の回転炉内に水分を添加する
ことを特徴とする。
【0006】本発明方法において還元焙焼中の回転炉内
に水分を添加する具体的態様として、次の(1)、
(2)を例示することができる。
【0007】(1)鉄鋼ダストの50質量%以下の水を
液状で添加する。
【0008】(2)還元焙焼雰囲気に水蒸気を、50体
積%以下含ませて添加する。
【0009】還元焙焼温度は、800〜1200℃が好
ましい。さらに、還元焙焼温度を900℃以上とするこ
とが好ましい。
【0010】本発明方法において、塩素および弗素を含
む鉄鋼ダストは、焼結炉や、平炉、電気炉などの製鋼炉
から発生するものであり、通常、Znを10〜40質量
%、Pbを0〜5質量%、Feを25〜35質量%、C
lを0〜10質量%、Fを0〜10質量%含み、残部は
総量で50質量%以下の、Cd、Cr、Ca、Si
2、Al23、MgO、Sなどである。
【0011】本発明方法で回収される還元鉄ペレット
は、還元処理した後の残渣であり、通常、Znを0.5
〜1.5質量%、Pbを0.01〜0.1質量%、Fe
を40〜60質量%、Clを0〜2質量%、Fを0〜2
質量%含む。
【0012】
【発明の実施の形態】本発明者は、上記課題を解決すべ
く鋭意検討した結果、還元焙焼中の鉄鋼ダストを水分と
接触させることにより、塩素および弗素を含む鉄鋼ダス
トから塩素および弗素を排ガス中に効率的に揮発・分離
・移行させ得ることを見出し、本発明に到達した。
【0013】原料となる鉄鋼ダストは、主成分がZnO
とFe酸化物であるが、塩素や弗素などのハロゲン元素
を含む。このハロゲン元素は、従来の還元焙焼方法では
揮発しにくく、鉄源として再利用する還元鉄ペレット中
に残留してしまう。しかし、本発明方法において還元焙
焼中の鉄鋼ダストに水分を添加することにより、還元鉄
ペレット中のハロゲン元素の含有量を低下させることが
可能となった。
【0014】本発明者は、鉄鋼ダスト中に含まれるハロ
ゲン元素の揮発機構について鋭意研究した結果、次の
(1)、(2)のことがわかった。
【0015】(1)鉄鋼ダスト中に含まれる塩素の主な
存在形態はPbCl2であり、弗素の主な存在形態はP
bF2とCaF2である。
【0016】(2)これらのハロゲン化物を還元雰囲気
で揮発させるには、(a)高温で焙焼することと、
(b)還元焙焼中に鉄鋼ダストに水を添加することが最
も効果的である。なお、上記(a)における高温焙焼
は、コスト的に不利であり、鉄鋼ダストが半溶融状態も
しくは溶融状態となってなってしまうこともあり得るの
で、現実的でない。また、上記(b)における水添加
は、コスト的にも問題なく行える。
【0017】本発明において、液状の水分を鉄鋼ダスト
の50質量%より多く添加するか、あるいは還元焙焼雰
囲気に水蒸気を50体積%より多く含有させると、回転
炉内の温度低下により、塩素および弗素の揮発除去が不
可能となってしまう。
【0018】温度に関しては、還元焙焼温度が900℃
より低い場合は、塩素および弗素の揮発が十分進行しな
い。特に、800℃より低いと、従来と同程度になる。
一方、1200℃より高い場合は、塩素および弗素の揮
発は十分であるものの、操業コスト面で不利となり、鉄
鋼ダストが溶融状態となってしまう。
【0019】鉄鋼ダストに還元剤であるコークスを添加
して回転炉に装入し、還元焙焼するとき、回転炉内の酸
化還元反応は、Fe23−Fe34−FeO−Fe−P
bO−Pb−ZnO−Znの多元系で構成される。これ
らの構成物の酸化還元反応についてはウェルツ法の酸化
還元反応として知られ、揮発回収物はZn製錬・Pb製
錬の原料として利用され、残った残渣は製鋼原料として
再利用される。
【0020】
【実施例】試験用小型転動炉(反応管:SUS製、内
径:125mm、長さ:200mm)を用いて、鉄鋼ダ
ストの還元焙焼試験を次に記す各例ごとに各還元焙焼条
件で行った。
【0021】装入物の配合については、各例共に、ペレ
ット状の鉄鋼ダスト300gと、25質量%の粉コーク
スおよび10質量%の粉石灰石を反応管内に装入した。
【0022】反応管は12rpmで回転させた。
【0023】[実施例1〜8、従来例1、2、比較例1
〜2] (1)鉄鋼ダスト Zn、Pb、Fe、Cl、Fの含有量が表1に示す通り
のA、B2種の鉄鋼ダストを、表2に示すように使用し
た。
【0024】
【表1】
【0025】(2)雰囲気ガス組成および流量 CO:N2=15:85なる体積割合となるように調整
した混合ガスを、昇温時間も含め2リットル/分の流量
で流した。
【0026】(3)水(液状)の添加方法および量 内径1mmのステンレスチューブからローラーポンプを
用い、表2に示す添加量になるように焙焼時間中のみ、
一定速度(水添加量/還元焙焼時間)で反応管中水道水
を直接添加した。
【0027】(4)還元焙焼温度および還元焙焼時間 表2に示す所定の還元焙焼温度で15分(還元焙焼時
間)保持した後、焙焼物を炉外に出し、冷却した。
【0028】
【表2】
【0029】冷却した焙焼物を篩い分けし、得た篩上
(ペレット)のみを全量粉砕した後、Zn、Pb、F
e、Fe゜(金属鉄)、Cl、Fを化学分析した。その
結果を表3、4に示す。
【0030】
【表3】
【0031】
【表4】
【0032】表1〜4からわかるように、実施例では鉄
鋼ダストAを使用した場合(実施例1〜3、7)と鉄鋼
ダストBを使用した場合(実施例4〜6、8)のいずれ
の場合においても、水添加を行わない従来例、および水
添加量が50質量%より多い比較例(1、2)と比べ
て、塩素および弗素の含有量が少なく、また亜鉛および
鉛の含有量も十分に低下している。また、還元焙焼温度
が900℃(実施例7、8)では、従来例に比べて勝る
ものの、その差にばらつきがある。
【0033】[実施例9〜16、従来例3、4、比較例
3〜4] (1)鉄鋼ダスト Zn、Pb、Fe、Cl、Fの含有量が表1に示す通り
のA、C2種の鉄鋼ダストを、表5に示すように使用し
た。
【0034】(2)雰囲気ガス組成および流量 表5に示した体積割合となるように調整した混合ガス
を、昇温時間も含め2リットル/分の流量で流した。
【0035】(3)還元焙焼温度および還元焙焼時間 表5に示す所定の還元焙焼温度で1時間(還元焙焼時
間)保持した後、被焙焼物を炉外に出し、冷却した。
【0036】
【表5】
【0037】冷却した焙焼物を篩い分けし、得た篩上
(ペレット)のみを全量粉砕した後、Zn、Pb、F
e、Fe゜(金属鉄)、Cl、Fを化学分析した。その
結果を表6、7に示す。
【0038】
【表6】
【0039】
【表7】
【0040】表4〜7からわかるように、実施例では鉄
鋼ダストAを使用した場合(実施例9〜11、15)と
鉄鋼ダストCを使用した場合(実施例12〜14、1
5)のいずれの場合においても、水蒸気を加えない雰囲
気で還元焙焼を行った従来例、および水蒸気量が過大な
条件で行った比較例(3、4)と比べて、塩素および弗
素の含有量が少なく、また亜鉛および鉛の含有量も十分
低下している。還元焙焼温度が900℃(実施例15、
16)では、従来例より勝るものの、ばらつきがある。
【0041】
【発明の効果】本発明方法によれば、塩素および弗素を
含む鉄鋼ダストから塩素および弗素を効率的に揮発分離
させ、残渣である還元鉄ペレットを再び鉄鋼原料として
使用することができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 紀井 伸之 愛媛県新居浜市磯浦町17−5 住友金属鉱 山株式会社新居浜研究所内 Fターム(参考) 4K001 AA10 BA14 CA16 CA17 CA23 GA07 HA01 HA12

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 塩素および弗素を含む鉄鋼ダストを回転
    炉で還元焙焼して還元鉄ペレットを回収する方法におい
    て、還元焙焼中の回転炉内に水分を添加することを特徴
    とする塩素・弗素含有鉄鋼ダストの処理方法。
  2. 【請求項2】 還元焙焼温度が800〜1200℃であ
    る請求項1に記載の塩素・弗素含有鉄鋼ダストの処理方
    法。
  3. 【請求項3】 鉄鋼ダストの50質量%以下の水を液状
    で添加する請求項1または2に記載の塩素・弗素含有鉄
    鋼ダストの処理方法。
  4. 【請求項4】 還元焙焼雰囲気に水蒸気を50体積%以
    下含ませて添加する請求項1または2に記載の塩素・弗
    素含有鉄鋼ダストの処理方法。
  5. 【請求項5】 塩素および弗素を含む鉄鋼ダストは、Z
    nを10〜40質量%、Pbを0〜5質量%、Feを2
    5〜35質量%、Clを0〜10質量%、Fを0〜10
    質量%含む請求項1に記載の塩素・弗素含有鉄鋼ダスト
    の処理方法。
  6. 【請求項6】 還元鉄ペレットは、金属換算で、Znを
    0.5〜1.5質量%、Pbを0.01〜0.1質量
    %、Feを40〜60質量%、Clを0〜2質量%、F
    を0〜2質量%含む請求項1に記載の塩素・弗素含有鉄
    鋼ダストの処理方法。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005200672A (ja) * 2004-01-13 2005-07-28 Nippon Steel Corp 還元処理用ダスト成型物
JP2020084235A (ja) * 2018-11-20 2020-06-04 住友金属鉱山株式会社 酸化亜鉛鉱の製造方法
KR20220089817A (ko) * 2020-12-21 2022-06-29 재단법인 포항산업과학연구원 더스트로부터 불순물을 제거하는 방법

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