JP2004107697A - 高炉より発生する含金属ダストの乾燥方法 - Google Patents

Abstract

【課題】高炉より発生するガスから湿式集塵機により捕集される含金属ダストを、効率的に且つ低コストで乾燥できる方法を提供する。
【解決手段】本発明に係る乾燥方法は、溶銑の予備処理設備の高温排ガスを利用して当該含金属ダスト中の炭素分を燃焼させると共に該含金属ダストを乾燥した後、溶銑の予備処理ダストと共に回収することを特徴とする。これによってダストの再資源化が可能となり、また、炭素分の燃焼熱を効率的に回収利用することができる。

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高炉排ガスから湿式集塵機により捕集される含金属ダストを乾燥する技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
金属精錬用溶鉱炉から発生するガス、特に高炉内で鉄鉱石を還元したガスには多量のダストが含まれているので、これを捕集除去した後に排出される。このダストは、金属（鉄，亜鉛，鉛等）、酸化金属（酸化鉄，酸化亜鉛，酸化鉛等）および炭素（コークス粉等）などを有価成分として含んでいることから、再資源として利用され得る。しかし、集塵機として湿式集塵機（ベンチュリースクラバー、リングスリットワッシャー等）を使用した場合にはスラリー状で回収されるため、再利用前に多量の水分を除去する必要がある。
【０００３】
従来、斯かるダストの乾燥には、自然乾燥により予備乾燥した後乾燥炉で乾燥する方法が採用されていた。即ち、ダストの含水率が約２０質量％以下になると発塵し易くなるため、先ず自然乾燥によりある程度乾燥した後、飛散を防止すべく乾燥炉で更に乾燥する必要があった。しかし、自然乾燥には広大な敷地が必要であり、また、乾燥炉による乾燥には膨大なエネルギーが必要とされるため、コストの面から問題があった。
【０００４】
また、ダスト中に含まれる金属成分を有価資源として利用する場合には、同じく含有成分である炭素が阻害要因となるが、燃焼し難いダスト中の炭素を燃焼により除去するには、ダストを高温に加熱する必要がある。加えて、この燃焼熱をエネルギーとして回収することができれば理想的であるが、その様な機能を備える高温加熱設備を新たに設置するには、相当の経済的な負担が強いられる。
【０００５】
尚、本発明は新規な知見に基づくものであるため、関連する先行技術を見出すことはできなかった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上述した状況の下、本発明の解決課題は、高炉より発生するガスから湿式集塵機により捕集される含金属ダストを、効率的に且つ低コストで乾燥することができる方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記課題を解決すべく、如何なる設備を使用すれば効率的に且つ低コストで高炉から捕集される含金属ダスト乾燥することができるかにつき鋭意研究を進めたところ、脱リン処理などの溶銑予備処理設備を利用すれば、無駄なくダストを乾燥できることを見出して本発明を完成した。
【０００８】
即ち、本発明に係る高炉排ガスから湿式集塵機により捕集される含金属ダストの乾燥方法は、溶銑予備処理設備からの高温排ガスを利用して該含金属ダスト中の炭素分を燃焼させると共に該含金属ダストを乾燥した後、溶銑予備処理ダストと共に回収することを特徴とする。
【０００９】
この乾燥方法では、上記含金属ダストの含水率を約４０質量％以下とした後に、該含金属ダストを上記溶銑予備処理設備の排気口元へ投入する態様が好適であり、水分を除去する方法としては、固液分離法による脱水が好ましい。
【００１０】
また、本発明の乾燥方法では、上記溶銑予備処理設備から発生する高温排ガスの熱回収設備を利用して、上記炭素分の燃焼熱を回収することが好ましく、この回収熱量を安定化するために、溶銑予備処理設備の排気口元へ投入する含金属ダストの量を調整することが好ましい。当該回収熱量の安定化は、上記溶銑予備処理設備の排気口元から上記熱回収設備までの間の１箇所または複数箇所における温度の安定化を目安とすることができる。
【００１１】
更に、上記熱回収設備としてはボイラーが好適であり、その蒸気量が安定化するように、上記含金属ダストの投入量を調整する態様が好ましく採用される。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明に係る含金属ダストの乾燥方法が享有する最大の特徴は、高炉より発生するガスから湿式集塵機により捕集される含金属ダストを、溶銑予備処理設備を利用して乾燥することによって構成成分である炭素分の燃焼を可能とし、且つその燃焼熱の回収も既存の熱回収設備を利用して無駄なく遂行することができ、その上ダスト中の金属分等を再資源として効率的に回収し得る様にした点にある。即ち、本発明の方法によれば、従来、非効率で且つコストをかけて乾燥を行なってきた含金属ダストを、新たに設備を増設することなく既存の製鉄設備を利用し、その後の再利用を考慮しつつ乾燥することが可能となる。
【００１３】
以下に、斯かる特徴を発揮する本発明の実施形態およびその効果について説明する。
【００１４】
本発明において、高炉より発生するガスから湿式集塵機により捕集される含金属ダストは、脱リン処理設備や脱珪処理設備など溶銑予備処理設備からの高温排ガスを利用して乾燥する。これは、脱リン処理または脱珪処理により発生する高温排ガスの温度は約１６００℃にも達することによる。実際には、含金属ダストを溶銑予備処理設備の排気口元へ投入すると、該ダストは高温高圧の排ガスにより吹き上げられる際に、その中に含まれる炭素分や一部の金属分の燃焼によって発生する熱も加わって、効率的に乾燥される。
【００１５】
炭素分と一部の金属分が燃焼した含金属ダストは、構成成分である酸化金属分の特性により、また、炭素分含有量が低減していることも相まって、還元金属製造用原料や脱リン材または脱珪材として再利用価値の高いものとなるので、溶銑の予備処理ダストと共に回収される。この様に、本発明によれば、新たな設備によらず既存の設備を利用してスラリー状の含金属ダストを乾燥することができ、また、回収ダストは炭素分の燃焼により減容積化されているので、回収・再利用も容易となる。
【００１６】
含金属ダストを排気口元へ投入する際には、その含水率を約４０質量％以下にしておくことが好ましい。含水率が約４０質量％以下であれば、特別な噴霧装置等を用いることなくスムーズに排気口元へ投入することが可能であり、また、その程度の含水率であれば自然乾燥でも短時間で乾燥することができ、広大な敷地も必要とされないからである。その上、含水率を約４０質量％以下にしておけば、ダスト中の炭素分と一部金属分の燃焼熱が、残存水分の蒸発潜熱を上回ることになり、含金属ダストの投入により回収熱量を増加させることが可能となる。
【００１７】
含金属ダストに含まれる炭素分の燃焼熱は、溶銑予備処理設備から発生する高温排ガスの熱回収設備によって回収することが好ましい。発生した熱を無駄なく再利用するためである。斯かる熱回収においても、ダストの含水率を約４０質量％以下とすることにより、前述した様に回収熱量が増加する。この場合、溶銑予備処理設備から発生する高温排ガスの熱を回収する設備は、瞬間的な最大発生熱量に対応した設備能力を有するため、平均的な発生熱量に対して過大な設備仕様となっているので、熱回収設備の利用効率が高められる。
【００１８】
含金属ダストの含水率を約４０質量％以下とする方法は、固液分離法による脱水が好適である。高炉排ガスに含まれるダスト中にはアルカリ金属類が存在しているが、これがダストの再資源化を困難とする要因となっている。ここで、自然乾燥または加熱乾燥によりダストの水分量を減らすとアルカリ金属類が金属分等に付着することとなるが、遠心脱水法や圧縮脱水法等の固液分離法による脱水によれば、水溶性であるアルカリ金属類は排水と共に容易に除去できるからである。
【００１９】
含金属ダストを排気口元へ投入する際には、溶銑予備処理設備から発生する高温排ガスの熱回収設備の回収熱量を安定化できる様に、その投入量を調整することが好ましい。脱リン処理等では高温の排ガスが発生するために、これを利用すべく熱回収設備が設置されている場合があるが、排ガスは冷却されそのまま排出される場合が殆どであるのが現状である。脱リン処理等は間欠操業であり、また、処理の初期段階では脱リン反応等が急速に進行するため発生熱量が大きく、中間〜末期段階へ向けて発生熱量は低下していくので、回収すべき熱量は大きく変動し、回収熱量を利用する側との需給バランス調整が極めて困難であることによる。しかし、斯かる発生熱量を測定し、回収熱量が安定するように投入ダスト量を調整すれば、回収熱量の利用が容易となる。
【００２０】
この投入量の調整は、例えば、
（１）ダストの投入前に含有水分の除去が充分に行なわれており、ダスト中の炭素分等の燃焼熱が水分の蒸発潜熱を上回る場合は、ダスト投入を脱リン反応等の中間〜末期段階に行ない、
（２）ダストスラリーに多量の水分が含まれている場合には、反応初期段階にダストを投入することにより行なわれる。また、
（３）投入前に一定の脱水が行なわれる場合には、ダストの投入量を、脱リン反応等の初期段階には少なく、中間〜末期段階には多くすることによっても、回収熱量の安定化を図ることができる。
【００２１】
回収熱量の安定化は、溶銑予備処理設備等の排気口元から高温排ガスの熱を回収する上記設備までの間の１箇所または複数箇所における温度を指標とすれば、客観的に把握することができる。また、当該温度変化をダストの投入量を制御する装置にフィードバックし、回収熱量の安定化を図る態様が好適である。
【００２２】
高温排ガスの熱回収設備としては、ボイラーが好ましい。回収熱量の利用が容易であり、熱量の損失が少ないからである。また、ボイラーから発生する蒸気量を測定し、これをダストの投入量を制御する装置にフィードバックし、回収熱量の安定化を図ることもできる。
【００２３】
本発明に係る乾燥方法の概略図を図１に示す。当該図の通り、本発明によれば、既存の製鉄設備である溶銑予備処理設備によって、湿式集塵機により回収したダストを低コストで乾燥することができ、且つ炭素分を燃焼させることができ、含アルカリ金属類を除去できるため、その再資源化が可能となる。
【００２４】
また、本発明に係る乾燥方法の一態様を図２に示す。当該図によれば、一定量のダストがダスト定量切出装置１によって溶銑予備処理装置２（混銑車）の排気口元へ投入されると、その炭素分等が高温排ガスに燃焼すると共に乾燥され、排気口上に吹き上げられる。斯かる工程の廃熱は、廃熱回収ボイラー３により回収利用され、炭素分燃焼後のダストは、集塵機４によって予備処理ダストと共に回収される。また、流量計５により測定された回収蒸気量データ或いは温度測定計７により測定された排ガス温度データは、定量切出装置１の制御装置６にフィードバックされることによって、投入ダスト量が調整され、回収熱の再利用が安定し且つ容易となる。
【００２５】
【発明の効果】
本発明に係る乾燥方法は、既存の溶銑予備処理設備を利用することによって、高炉排ガスから湿式集塵機により捕集される含金属ダストを乾燥することができ、ダストの再資源化や発生熱の回収が可能となることから低コスト且つ効率的であるため、産業上非常に優れている。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る乾燥方法の概略図
【図２】本発明に係る乾燥方法の一態様
【符号の説明】
１：ダストの定量切出装置
２：溶銑予備処理装置（溶銑車）
３：廃熱回収ボイラー
４：集塵機
５：流量計
６：制御装置
７：温度測定計

Claims (7)

1. 高炉排ガスから湿式集塵機により捕集される含金属ダストの乾燥方法において、溶銑予備処理設備からの高温排ガスを利用して該含金属ダスト中の炭素分を燃焼させると共に該含金属ダストを乾燥した後、溶銑予備処理ダストと共に回収することを特徴とする含金属ダストの乾燥方法。
2. 上記含金属ダストの含水率を約４０質量％以下とした後に、該含金属ダストを上記溶銑予備処理設備の排気口元へ投入する請求項１に記載の乾燥方法。
3. 水分を除去する方法が、固液分離法による脱水である請求項２に記載の乾燥方法。
4. 上記溶銑予備処理設備から発生する高温排ガスの熱回収設備を利用して、上記炭素分の燃焼熱を回収する請求項１〜３のいずれかに記載の乾燥方法。
5. 溶銑予備処理設備の排気口元へ投入する含金属ダストの量を調整することによって、上記熱回収設備の回収熱量を安定化する請求項４に記載の乾燥方法。
6. 上記溶銑予備処理設備の排気口元から上記熱回収設備までの間の１箇所または複数箇所における温度が安定化するように、上記含金属ダストの投入量を調整する請求項５に記載の乾燥方法。
7. 上記熱回収設備がボイラーであって、その蒸気量が安定化するように、上記含金属ダストの投入量を調整する請求項５に記載の乾燥方法。

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