JP2003013149A - 焼結鉱の製造方法 - Google Patents

焼結鉱の製造方法

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JP2003013149A JP2001193013A JP2001193013A JP2003013149A JP 2003013149 A JP2003013149 A JP 2003013149A JP 2001193013 A JP2001193013 A JP 2001193013A JP 2001193013 A JP2001193013 A JP 2001193013A JP 2003013149 A JP2003013149 A JP 2003013149A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 廃棄物として発生した石膏ボードを有効利用
して焼結原料の生石灰や石灰石の使用量を節減し、焼結
鉱の強度や歩留りを高く維持し、焼結鉱の製造コストを
低減することができる焼結鉱の製造方法を提供する。 【解決手段】 焼結機10のパレット13内に装入する
焼結原料14に配合された粉コークスに着火させて、パ
レット13の上方から下方に燃焼した排ガスを吸引し、
排ガスを脱硫処理する焼結鉱の製造方法において、焼結
原料14に石膏ボード屑19aを配合する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、建物や防音壁、防
火壁等のリフォームや解体等によって発生する産業廃棄
物である石膏ボードを破砕して焼結原料に添加して、バ
インダーとしての生石灰、フラックスとして使用される
石灰石の代替えとして活用する焼結鉱の製造方法に関す
る。
【0002】
【従来の技術】従来、粉鉱石や集塵ダスト、スラジ等の
含鉄粉に、バインダーとして生石灰を、フラックスとし
て石灰石を添加し、これに燃料である粉コークスを添加
して造粒を行い、疑似粒子からなる焼結原料を製造し、
この焼結原料を焼結機のパレットに装入して粉コークス
を燃焼させ、発生する排ガスをパレットの上方側から下
方側に吸引しながら焼結鉱を製造している。この焼結鉱
は、高炉に装入されて塊コークスと接触して還元された
後、溶解して溶銑が製造されるが、高炉の還元反応を良
好にするために、前記した焼結鉱の強度や還元性等の品
質を向上すると同時に、安価な溶銑を製造するために、
焼結工程で使用するバインダー及び焼結用フラックスと
しての生石灰や石灰石の節減、低級鉄鉱石粉の増量等に
よる原料の低コスト化が日々推進されている。この対策
として、特開昭60−230940号公報に記載されて
いるように、焼結原料の配合過程で、焼結機で発生する
排ガスを石灰乳中に含まれる石灰分(CaO)と接触さ
せて回収した石膏(CaSO4 )を添加し、石膏中のC
aOをバインダー及び焼結用フラックスとして活用する
ことにより、焼結原料の低コスト化を図る方法が行われ
ている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開昭
60−230940号公報に記載された方法では、石灰
乳で回収した石膏を添加した焼結原料は、焼結機のパレ
ット内で1200〜1250℃で燃焼した際、排ガス中
のSO2 濃度が増加し、このSO2 を吸着処理する新た
な石灰分(CaO)が必要になり、結果として脱硫処理
に使用する生石灰等が増加し、総合的な焼結鉱の製造コ
ストが高くなる欠点がある。しかも、回収された石膏
は、水分を多量に含むため、乾燥等の後処理に手間を要
し、その粒度が細かいため、この石膏を配合した焼結原
料を焼結機のパレットに装入した際、焼結原料の通気性
が阻害され、焼結が不十分になり、製造された焼結鉱の
強度の低下や良焼結鉱の歩留りが低下すると言う問題が
ある。一方、近年において、建物や防音壁、防火壁等が
リフォームの時期にあり、解体される構造物も多く、こ
の建物や防音壁、防火壁等に使用されている石膏ボード
の廃棄物が多量に発生している。この石膏ボードは、埋
め立て場所の制約からその処理に困窮し、処理費用が高
騰している状況にある。しかも、この廃棄物である石膏
ボードは、今後さらに増加することが予想されており、
有効利用を図るための方策が思考されている。更に、石
膏ボードを使用した際に発生するSO2 ガスの処理を如
何に行うか等が模索されている実状にある。
【0004】本発明はかかる事情に鑑みてなされたもの
で、廃棄物として発生した石膏ボードを有効利用して焼
結原料の生石灰や石灰石の使用量を節減し、焼結鉱の強
度や歩留りを高く維持し、焼結鉱の製造コストを低減す
ることができる焼結鉱の製造方法を提供することを目的
とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】前記目的に沿う本発明の
焼結鉱の製造方法は、焼結機のパレット内に装入する焼
結原料に配合された粉コークスに着火させて、前記パレ
ットの上方から下方に燃焼した排ガスを吸引し、該排ガ
スを脱硫処理する焼結鉱の製造方法において、前記焼結
原料に石膏ボード屑を配合する。この方法により、廃棄
物である石膏ボードを破砕した石膏ボード屑を用いるこ
とで、水分が少なく、乾燥等の手間を要せず、しかも、
粒度の揃え易い利点を活用でき、この石膏ボード屑を焼
結原料に配合して、混合機で擬似粒子にし、擬似粒子か
らなる焼結原料を焼結機のパレット内に装入することに
より、焼結原料の通気性を阻害することなく、石膏ボー
ド屑に含まれるCaOを焼結原料のバインダー及び焼結
用フラックスとして利用して生石灰(CaO)や石灰石
(CaCO3)の使用量を低減し、結合強度の高い焼結
鉱を製造することができる。
【0006】ここで、前記石膏ボード屑の粒度を2mm
以下にすると良い。これにより、石膏ボード屑を焼結原
料に配合して使用する際、造粒性を良好にして、製造さ
れる疑似粒子の強度を高め、石膏ボード屑がハンドリン
グ過程で粉化してパレット内の通気性を阻害するのを安
定して防止でき、焼結を良好にして、焼結鉱の強度や焼
結鉱の製品歩留りを高く維持することができる。石膏ボ
ード屑の粒度が2mmを超えると、造粒時の疑似粒子の
生成が悪くなる。しかも、焼結原料に石膏ボード屑の粒
を均一に配合することが難しくなり、バインダー及び焼
結用フラックスとして有効な石膏ボード屑中に含まれる
CaOが偏析し、この偏析に起因する焼結鉱の強度の低
下を招く。前記した理由から、石膏ボード屑の粒度は、
10μm〜1mmにするとより好ましい結果が得られ
る。
【0007】更に、前記石膏ボード屑を前記焼結原料に
内分で、0.01〜5質量%配合すると良い。これによ
り、石膏ボード屑を配合した焼結原料を1200〜12
50℃で燃焼させた際、パレットの下方に設けたウイン
ドボックスから吸引される燃焼の排ガス中に含まれるS
2 、SO3 等を最小限に抑制でき、燃焼した排ガスの
脱硫処理の負荷を軽減し、廃棄物である石膏ボード屑を
有効利用することができる。石膏ボード屑の配合量が
0.01質量%未満になると、発生する石膏ボードを焼
結原料に配合することで消化することができず、石膏ボ
ードの廃棄物としての処理費用が増加する。一方、石膏
ボード屑の配合量が5質量%より多くなると、燃焼した
排ガスの脱硫処理の負荷が増加し、脱硫処理の費用が大
幅に増加する。この石膏ボード屑は、0.1〜5質量%
配合することにより、石膏ボードの消化が可能であり、
生石灰や石灰石の節減が顕著になり、より好ましい結果
が得られる。
【0008】また、前記石膏ボード屑は、建物や防壁等
の構造物の解体廃棄物を破砕して用いることができる。
これにより、構造物の解体廃棄物を破砕した石膏ボード
屑には、水分が少なく、乾燥等の後処理を要せず、回収
した石膏ボードを簡単な破砕手段で容易に所定の粒度に
加工でき、石膏ボード屑として焼結用に有効活用するこ
とができる。
【0009】また、前記燃焼した排ガスの前記脱硫処理
に、水酸化マグネシウムを吸着剤として用いることが好
ましい。これにより、石膏ボード屑に含まれるCaOを
焼結原料に配合する生石灰や石灰石の一部として活用す
ると共に、石膏ボード屑の熱分解によって排ガス中のS
2 、SO3 等の有害ガスを水酸化マグネシウム(Mg
(OH)2 )を含む溶液に吸着させる水マグ脱硫処理に
より、排ガスの脱硫効率を高めることができる。更に、
SO2 、SO3 等を水酸化マグネシウムに吸着させた溶
液を生物活性汚泥処理に供給することにより、重金属、
有害元素を除去した無害なMgSO4 にすることがで
き、排ガスの脱硫処理を容易にし、脱硫処理コストを低
減することができる。
【0010】本発明者は、古い建物や防音壁、防火防壁
等の構造物がリフォームや建て替えの時期にあり、解体
等によって大量の石膏ボードの廃棄物が発生しているこ
とや、石膏ボードは、埋め立て等の規制を受け、処理費
用が高くなることから、その有効活用について、鋭意研
究を重ねた。その結果、比較的、地域毎の石膏ボードの
回収集積が容易であること、焼結原料に使用されるバイ
ンダーである生石灰(CaO)やフラックスとして用い
る石灰石(CaCO3 )の一部として活用が可能である
こと、石膏ボードが板状、あるいは板塊状であり、破砕
処理することで粒状の石膏ボード屑に加工し易く、乾燥
等の手間を要せず、しかも、焼結原料に配合した際、通
気性を阻害しない範囲の粒度に加工し易い等の利点が得
られると共に、破砕した石膏ボード屑が熱分解して生成
するSO2 、SO3 ガスの処理が容易であること等を知
見でき、石膏ボード屑の有効活用を可能にした。
【0011】
【発明の実施の形態】続いて、添付した図面を参照しつ
つ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発
明の理解に供する。図1は本発明の一実施の形態に係る
焼結鉱の製造方法に適用される焼結機の全体図、図2は
石膏ボード屑の粒度と焼結鉱の強度指数の関係を表すグ
ラフ、図3は石膏ボード屑の配合量と焼結鉱の強度指数
の関係を表すグラフである。図1に示すように、本発明
の一実施の形態に係る焼結鉱の製造方法に用いられる焼
結機10は、両側端に配置された駆動ドラム11、12
に、複数のパレット13を無端状に連結しており、駆動
ドラム11側に位置するパレット13に石膏ボードを破
砕した石膏ボード屑19aが配合された焼結原料(混合
後の焼結原料)14を装入するための貯蔵ホッパ15
と、貯蔵ホッパ15から焼結原料14を切り出すドラム
フィーダ16及びドラムフィーダ16から切り出された
焼結原料14をパレット13内に装入するシュート17
を有し、パレット13内の焼結原料14に含まれる粉コ
ークスに着火する図示しないバーナを設けた点火装置1
8を備えている。
【0012】更に、貯蔵ホッパ15の上方には、石膏ボ
ード屑19aを貯蔵するホッパ19と、含鉄粉に生石灰
や粉コークス等を配合した焼結原料20aを貯蔵するホ
ッパ20と、追加粉コークス21aのホッパ21と、こ
れ等ホッパ19、20、21から切り出されたものを貯
蔵ホッパ15に搬送するベルトコンベア22と、このベ
ルトコンベア22の下流側に材料を混合しながら造粒す
る混合機(図示せず)を有している。また、各パレット
13の下方には、駆動ドラム11から駆動ドラム12側
に向けて順次、低温の排ガス用のウインドボックス23
と、高温の排ガス用のウインドボックス24と、燃焼が
終了した排ガス用の複数のウインドボックス25を設け
ており、ウインドボックス23及びウインドボックス2
5は、ブロア27により吸引され、電気集塵機28で塵
除した排ガスを放出する煙突29を備えている。一方、
高温の排ガス用のウインドボックス24には、前記した
ブロア27に連通する吸引ダクト30と、吸引ダクト3
1が設けられ、吸引ダクト30と吸引ダクト31の間に
は、電気集塵機32と、水酸化マグネシウム(Mg(O
H)2 )を吸着剤として使用して脱硫処理(水マグ処理
ともいう)を行う脱硫装置33を有し、脱硫装置33か
らの溶液を生物活性汚泥処理するシックナ34を備えて
いる。
【0013】次に、本発明の一実施の形態に係る焼結鉱
の製造方法について焼結機10を用いて説明する。石膏
ボードは、建物や防音壁、防火防壁等の構造物がリフォ
ームや解体された際に発生した石膏ボードを産業廃棄物
(解体廃棄物)として回収したものを用いており、粒度
調整が容易な板状あるいは板塊状であり、水分が低く乾
燥等の手間を要すること無く、13〜40質量%のCa
Oを含んでいる。この石膏ボードを破砕機で破砕し、2
mm以下、好ましくは10μm〜2mmの粒度になるよ
うに加工処理を行った石膏ボード屑19aをホッパ19
に貯蔵する。一方、粉鉱石や集塵ダスト、スラジ等の含
鉄粉にバインダーとして生石灰を添加し、更に、燃料で
ある粉コークスを添加した焼結原料20aをホッパ20
に貯蔵する。そして、ホッパ20から焼結原料20aを
切り出すと同時に、石膏ボード屑19aを切り出し、ベ
ルトコンベア22を駆動して搬送し、ベルトコンベア2
2と貯蔵ホッパ15の間に設けた混合機で混合しながら
造粒して疑似粒子にしたものを焼結原料14として貯蔵
ホッパ15に連続して供給する。なお、石膏ボード屑1
9aの配合量は、焼結原料14の内分で、0.01〜5
質量%になるように調整する。貯蔵ホッパ15内の石膏
ボード屑が配合された焼結原料14は、ドラムフィーダ
16の回転によって貯蔵ホッパ15から切り出し、更
に、ドラムフィーダ16から落下する焼結原料14をシ
ュート17を介してパレット13内に、その焼結原料1
4の層厚みが500〜600mmとなるように連続して
装入する。なお、焼結原料20aに添加された燃料用の
粉コークスが不足する場合、あるいはパレット13内の
混合された焼結原料14の層厚み方向で、粉コークスの
量を変化させたい場合には、焼結原料20aの切り出し
と同時に、ホッパ21に貯蔵された追加粉コークス21
aを切り出し、焼結原料20aに添加することもでき
る。
【0014】パレット13内の焼結原料14が装入され
た後、点火装置18のバーナ火炎で、焼結原料14の表
層に含まれる粉コークスに着火し、1200〜1250
℃で焼結原料14の表層から順次下層に燃焼させる。こ
れにより添加した石膏ボード屑19aに含まれるCaO
が焼結のフラックスとして作用し、その一部が溶融して
焼結原料14中の含鉄粉等と結合する焼結が行われる。
更に、ウインドボックス23、24、25の内部は、負
圧1300〜1600mm水柱にしているため、粉コー
クスが燃焼して生成した排ガスは、焼結原料14の表層
から下方に吸引されて、各ウインドボックス23、2
4、25内から吸引ダクト26、吸引ダクト30を経て
処理される。100℃以下の低温の燃焼の排ガスは、吸
引ダクト26を通り、電気集塵機28で除塵された後、
煙突29から放出される。しかし、200〜400℃の
高温の排ガスには、石膏ボード粉及び石膏ボード屑19
aが下記熱分解反応によって生成したSO2 (一部SO
3 を含む)を含むため、このSO2 の除去が必要にな
る。 CaSO4 →CaO+SO3 ↑ ・・・・・(1) 2SO3 →2SO2 +O2 ↑ ・・・・・(2)
【0015】従って、複数のウインドボックス24から
吸引ダクト30を介して電気集塵機32で除塵された高
温の排ガスは、一般に適用されている石灰石膏法、スラ
グ石膏法、活性炭法、Mg(OH)2 法等を用いて脱硫
装置33で脱硫処理が行われる。本実施の形態では、特
に、脱硫効率、脱硫コスト、生成物の処理の容易性等に
優れたMg(OH)2 法を利用した水マグ処理法を採用
する。水マグ処理法は、Mg(OH)2 を含む溶液に高
温の排ガスを接触させ、同時に空気を吹き込んで、下記
反応によりMg(OH)2 に排ガス中のSO2 ガスを吸
着させて除去する。 Mg(OH)2 +SO2 +1/2O2 → MgSO4 +H2 O ・・・(3) 脱硫処理を終了した排ガスは、吸引ダクト31を通り、
ブロア27によって煙突29から放出される。更に、脱
硫装置33を用いた脱硫処理で生成したMgSO4 を含
む溶液は、シックナ34に供給され、この溶液に含まれ
る有害成分を生物活性汚泥処理を行うことにより、有害
成分が全て除去され、無害化してから系外に放出され
る。
【0016】この水マグ処理法は、排ガス中に含まれる
SO2 ガスやSO3 ガスの吸着除去効果が極めて高く、
しかも、石灰石膏法(カルシウム吸着)のような沈着、
堆積の高いCaSO4 が生成しないため、沈着や堆積し
た石膏の処理が不要となり、安定した操業を維持しなが
ら石膏ボード屑等の高硫黄濃度の原料の使用が可能とな
る。更に、煙突29から大気中に放出される排ガス中の
SOx濃度を大幅に改善することができる。そして、焼
結機10で製造された焼結鉱は、5〜50mmに破砕さ
れ、ベルトコンベアを介して搬送されて高炉に装入し、
加熱溶融されて溶銑が製造される。
【0017】
【実施例】次に、本発明の焼結鉱の製造方法の実施例に
ついて説明する。粉鉱石や集塵ダスト、スラジ等の含鉄
粉に、バインダーとして生石灰を2質量%、粉コークス
を3質量%添加した焼結原料に、2mm以下に破砕した
石膏ボード屑Aを内分で0.01〜10質量%配合して
擬似粒子化した焼結原料を焼結機のパレット内に層厚み
が500mmとなるように装入した。更に、点火炉のバ
ーナーの火炎で石膏ボード屑Aを配合した焼結原料の表
層の粉コークスに着火させ、排ガス用ウインドボックス
内をブロアを介して負圧1300〜1600mm水柱に
し、パレットの上方から下方に燃焼の排ガスを吸引しな
がら焼結原料を焼結させた。そして、焼結鉱の強度指
数、石膏ボード屑Aの配合割合に対する焼結鉱の強度指
数を調査した。その結果を図2、図3に示す。なお、比
較例として、粒度が3〜5mmである石膏ボード屑Bを
内分で0.01〜10質量%配合した焼結原料を焼結機
のパレット内に層厚みが500mmとなるなるように装
入し、焼結した。図2に示すように、石膏ボード屑の粒
度が本発明の範囲を満たす石膏ボード屑Aでは、焼結鉱
の強度指数が生石灰のみをフラックスにした従来の焼結
鉱強度と差のない指数1にできた。しかし、粒度が3〜
5mmの石膏ボード屑Bでは、焼結鉱の強度指数が0.
8に低下した。更に、図3に示すように、石膏ボード屑
Aの配合量が本発明の範囲を満たす0.01〜5質量%
である焼結原料では、焼結鉱強度指数が1と良好であっ
た。しかし、石膏ボード屑Aの配合量が5質量%超から
10質量%の範囲では、通気性が悪く、融液の生成量が
不足して焼結鉱強度指数が1未満に悪くなった。なお、
石膏ボード屑Aの配合量が5質量%を超えると、水マグ
脱硫処理の負荷が急激に増加し、処理後の排ガス中のS
2 ガス濃度が高くなった。
【0018】以上、本発明の実施の形態を説明したが、
本発明は、上記した形態に限定されるものでなく、要旨
を逸脱しない条件の変更等は全て本発明の適用範囲であ
る。例えば、石膏ボードは、建物や防音壁、防火防壁、
あるいは解体される構造物から発生した廃棄物の他に、
これ等構造物の新設時に発生する石膏ボードの切り屑、
破損して使用できないものを回収して使用することがで
きる。更に、スラジや集塵ダスト、鉄鉱石粉等を造粒し
て疑似粒子を製造した後に、この疑似粒子と石膏ボード
屑を混合して使用することもできる。
【0019】
【発明の効果】請求項1〜5記載の焼結鉱の製造方法に
おいては、焼結機のパレット内に装入する焼結原料に配
合された粉コークスに着火させて、パレットの上方から
下方に燃焼した排ガスを吸引し、排ガスを脱硫処理する
焼結鉱の製造方法において、焼結原料に石膏ボード屑を
配合しているので、廃棄物として発生した石膏ボードを
乾燥することなく焼結用の原料として有効利用し、生石
灰や石灰石の使用量を節減して焼結鉱の製造コストを低
減することができる。
【0020】特に、請求項2記載の焼結鉱の製造方法に
おいては、石膏ボード屑の粒度を2mm以下にしている
ので、疑似粒子の強度が高められ、壊れ易い石膏ボード
屑の粉化を抑制して、パレット内の通気性を良くして焼
結原料の焼結を良好にでき、焼結鉱の強度や焼結鉱の製
品歩留りを高くすることができる。
【0021】請求項3記載の焼結鉱の製造方法において
は、石膏ボード屑を焼結原料に0.01〜5質量%配合
するので、ウインドボックスから吸引される燃焼の排ガ
ス中に含まれるSO2 、SO3 等を最小限に抑制でき、
燃焼した排ガスの脱硫処理のコストを低減でき、廃棄物
である石膏ボード屑を焼結原料のフラックスとして活用
することができ、焼結鉱の製造コストを低減することが
できる。
【0022】請求項4記載の焼結鉱の製造方法において
は、石膏ボード屑は、建物や防壁等の構造物の解体廃棄
物を用いるので、廃棄物である石膏ボードの埋め立て等
の廃棄物処理制約が解消でき、廃棄物処理コストの低減
が可能になり、しかも、石膏ボードに含まれるCaOを
焼結原料のバインダーやフラックスとして活用すること
ができる。
【0023】請求項5記載の焼結鉱の製造方法において
は、燃焼した排ガスの脱硫処理に、水酸化マグネシウム
を吸着剤として用いるので、燃焼の排ガス中のSO2
SO3等の脱硫処理効率を高め、しかも、有害元素の無
害化処理を容易に行うことができ、排ガス中のSO2
SO3 等の処理コストを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態に係る焼結鉱の製造方法
に適用される焼結機の全体図である。
【図2】石膏ボード屑の粒度と焼結鉱の強度指数の関係
を表すグラフである。
【図3】石膏ボード屑の配合量と焼結鉱の強度指数の関
係を表すグラフである。
【符号の説明】
10:焼結機、11:駆動ドラム、12:駆動ドラム、
13:パレット、14:混合された焼結原料、15:貯
蔵ホッパ、16:ドラムフィーダ、17:シュート、1
8:点火装置、19:ホッパ、19a:石膏ボード屑、
20:ホッパ、20a:焼結原料、21:ホッパ、21
a:追加粉コークス、22:ベルトコンベア、23:低
温の排ガス用ウインドボックス、24:高温の排ガス用
ウインドボックス、25:燃焼終了用ウインドボック
ス、26:吸引ダクト、27:ブロア、28:電気集塵
機、29:煙突、30:吸引ダクト、31:吸引ダク
ト、32:電気集塵機、33:脱硫装置、34:シック
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 3K070 DA03 DA23 DA30 DA38 DA83 4D002 AA02 AC02 BA02 BA14 DA06 EA05 FA10 4K001 AA10 BA14 CA18 CA20 CA21 CA22 CA26 CA28 CA33 CA35 CA44

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 焼結機のパレット内に装入する焼結原料
    に配合された粉コークスに着火させて、前記パレットの
    上方から下方に燃焼した排ガスを吸引し、該排ガスを脱
    硫処理する焼結鉱の製造方法において、前記焼結原料に
    石膏ボード屑を配合することを特徴とする焼結鉱の製造
    方法。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の焼結鉱の製造方法におい
    て、前記石膏ボード屑の粒度を2mm以下にしているこ
    とを特徴とする焼結鉱の製造方法。
  3. 【請求項3】 請求項1又は2記載の焼結鉱の製造方法
    において、前記石膏ボード屑を前記焼結原料に内分で
    0.01〜5質量%配合することを特徴とする焼結鉱の
    製造方法。
  4. 【請求項4】 請求項1〜3のいずれか1項に記載の焼
    結鉱の製造方法において、前記石膏ボード屑は、建物や
    防壁等の構造物の解体廃棄物を破砕したものであること
    を特徴とする焼結鉱の製造方法。
  5. 【請求項5】 請求項1〜4のいずれか1項に記載の焼
    結鉱の製造方法において、前記燃焼した排ガスの前記脱
    硫処理に水酸化マグネシウムを吸着剤として用いること
    を特徴とする焼結鉱の製造方法。
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