JP2004124177A

JP2004124177A - 電気炉ダストの再利用方法

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Publication number: JP2004124177A
Application number: JP2002290514A
Authority: JP
Inventors: Tsuyoshi Momiyama; 籾山　津好; Shiro Yamaguchi; 山口　史郎; Koichiro Hayashida; 林田　幸一郎; Minoru Kodera; 古寺　実; Hirohiko Sasamoto; 笹本　博彦; Satoshi Tsubone; 坪根　聡
Original assignee: Aichi Steel Corp
Current assignee: Aichi Steel Corp
Priority date: 2002-10-02
Filing date: 2002-10-02
Publication date: 2004-04-22

Abstract

【課題】電気炉ダストを廃棄物とすることなく、再利用して溶鋼及びスラグ化させるとともに亜鉛、鉛等の揮発成分を濃縮することのできる電気炉ダストの再利用方法を提供する。
【解決手段】本発明は、少なくとも電気炉ダストを電気炉内のアーク放電領域及び／又は該アーク放電領域下に位置する鋼浴中に導入し、その後、該鋼浴をアーク加熱し、揮発性成分を回収すると同時に残部を溶鋼あるいはスラグとすることを特徴とする。上記電気炉ダストの導入速度は、７５ｋｇ／分以下とすることができる。また、上記電気炉ダストは、３０分以上導入することが好ましい。更に、上記電気炉ダストと共にアルミニウム灰、炭素等を導入することができる。
【選択図】　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電気炉ダストの再利用方法に関し、更に詳しくは、電気炉ダストを廃棄物とすることなく、再利用して溶鋼及びスラグ化させるとともに電気炉ダスト中の亜鉛、鉛等の揮発成分を濃縮することのできる電気炉ダストの再利用方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電気炉から発生する電気炉ダストは、通常、鉄、亜鉛等の有用成分を含んでいる。一方、鉛、カドミウム等の有害物質も含んでいる。このような電気炉ダストの処理方法としては、特許文献１に開示されているように、電気炉ダストと還元剤を熱処理炉に入れて真空加熱することによって亜鉛、鉛を蒸発させ回収する等の方法がある一方、鉛、カドミウム等を無害化（溶出しないように）処理をした後、廃棄物として埋め立て等の処理が行われている。
また、上記のように埋め立て等の処理をしない方法として、電気炉ダストを再利用する各種方法が検討されている。その主な手法としては、電気炉ダスト及び還元剤を併用するものであり、例えば、特許文献２には、還元剤を内装した電気炉ダストのペレットを溶融スラグに吹き込む方法が開示されている。また、特許文献３には、還元剤及び電気炉ダストからなるペレットと、製鋼原料とを炉に投入する方法が開示されている。特許文献４には、溶融スラグにバブリングガスを吹き込みつつ、電気炉ダスト及び還元剤を添加する方法が開示されている。また、特許文献５には、ダスト、炭材、及びＣａＯを炉に添加し、酸素及び／又は酸素富化ガスを吹き込む方法が開示されている。
【０００３】
【特許文献１】
特開平９−２８７０３３号公報
【特許文献２】
特開昭５７−１８５９３６号公報
【特許文献３】
特開平１１−１５２５１１号公報
【特許文献４】
特開昭５７−１２０６３７号公報
【特許文献５】
特開平１０−１７０７号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、電気炉ダスト及び還元剤を併用すると、溶融スラグの突沸が発生したり、主として酸化亜鉛からなる白煙が大量発生したりするといった問題があり、操業性の悪化、更には歩留まりの低下を招くこととなる。
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、電気炉ダストを廃棄物とすることなく、再利用して溶鋼及びスラグ化させるとともに電気炉ダスト中の亜鉛、鉛等の揮発成分を濃縮することのできる電気炉ダストの再利用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】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、以下に示される。
［１］少なくとも電気炉ダストを電気炉内のアーク放電領域及び／又は該アーク放電領域下に位置する鋼浴中に導入し、その後、該鋼浴をアーク加熱し、揮発性成分を回収すると同時に残部を溶鋼あるいはスラグとすることを特徴とする電気炉ダストの再利用方法。
［２］上記電気炉ダストの導入速度は、７５ｋｇ／分以下である上記［１］に記載の電気炉ダストの再利用方法。
［３］上記電気炉ダストは、３０分以上導入する上記［１］又は［２］に記載の電気炉ダストの再利用方法。
［４］更に、アルミニウム灰、炭素から選ばれる少なくとも１種を導入する上記［１］乃至［３］のいずれかに記載の電気炉ダストの再利用方法。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を更に詳しく説明する。
本発明の電気炉ダストの再利用方法は、アーク式電気炉を用いた、鉄スクラップ原料の処理に際し、電気炉ダストを導入するものである。この鉄スクラップ原料は、通常、電気炉の上方から投入され、アーク放電によって、鋼浴の中に溶解されている。
【０００７】
本発明に関わる電気炉ダストは、粒子径が３０μｍ以下の粉体である。上記電気炉ダストは、回収された未処理のものを用いてもよいし、水洗等の処理を行ったものを用いてもよい。水洗処理をした場合には、電気炉ダストに含まれる塩素成分が水によって十分に溶解されるため、これによって塩素成分量の少ない電気炉ダストを用いることとなり、得られるダスト中の塩素成分濃度を低下させることが可能となる。
【０００８】
上記電気炉ダストは、電気炉内のアーク放電領域及び／又は該アーク放電領域下に位置する鋼浴中に導入するものであるが、その方法は特に限定されない。通常は、ランス、特に好ましくは水冷ランスを介して導入される。また、電気炉ダストの導入場所は、鋼浴の上の空間領域であってもよいが、溶融スラグの中とすることが特に好ましい。上記空間領域に導入する場合には、集塵装置で吸引されないような手段を設ける必要が生じることがある。
上記電気炉ダストをこのように導入することによって、電気炉ダストを瞬時に加熱することができ、この早い時期の加熱によって、電気炉ダストに含まれる亜鉛成分、特に酸化亜鉛、及び鉄の酸化物が、溶鋼の中の炭素によってそれぞれ還元される反応が迅速に進み、系内から亜鉛成分を金属亜鉛として効率よく除去することができるとともに、鉄は溶鋼中に供給されることとなる。この還元反応が迅速に進まないと、未反応の亜鉛の酸化物が溶鋼の中の炭素と反応して溶融スラグの突沸等を引き起こし、炉から吹きこぼれを発生させたり、鋼浴から白煙を大量に発生させたりする等によって操業性が低下する傾向にある。
【０００９】
上記還元反応は、鉄スクラップ原料に由来する亜鉛成分も関与するため、導入される電気炉ダストに含まれる亜鉛成分の還元反応も同時に考慮する必要がある。従って、両者の反応を効率よく進行させるため、上記電気炉ダストの導入速度は、好ましくは７５ｋｇ／分以下、より好ましくは７５〜４０ｋｇ／分、更に好ましくは６０〜４０ｋｇ／分である。導入速度が大きすぎると、溶融スラグの突沸、あるいは白煙の大量発生によって操業性が低下する傾向にある。
更に、上記電気炉ダストの導入時間は、好ましくは３０分以上、より好ましくは３０〜５０分、更に好ましくは３０〜４０分である。
【００１０】
上記電気炉ダストは、アーク放電領域及び／又は該アーク放電領域下に位置する鋼浴中に効率よく導入されるならば、他の成分、例えば、アルミニウム灰、炭素等とともに導入してもよい。
アルミニウム灰及び炭素は、溶融スラグ中の鉄の酸化物の還元を促進し、温度を上昇すると共に酸化亜鉛の還元を促進する効果を有する。
【００１１】
これら他の成分の導入量は、上記還元反応を阻害することのないように選択されるが、アルミニウム灰の場合、電気炉ダスト１００質量部に対して、好ましくは０．５〜２質量部、より好ましくは０．８〜１．２質量部の範囲で導入される。また、炭素の場合、電気炉ダスト１００質量部に対して、好ましくは１〜５質量部、より好ましくは３〜５質量部の範囲で導入される。尚、アルミニウム灰、炭素を用いる場合は、溶融スラグの突沸、白煙の大量発生等を考慮して、導入の時期を選択することが好ましい。
【００１２】
また、上記他の成分は、電気炉ダストと混合して導入してもよいし、別々に導入してもよい。更に、酸素、窒素、アルゴン等のガスを導入してもよく、電気炉ダスト、上記他の成分等と同時に導入してもよい。これらのガスの導入量も特に限定されず、通常、１〜５０ｍ^３／分、好ましくは４０〜５０ｍ^３／分である。
【００１３】
本発明の電気炉ダストの再利用方法は、その効率的な処理を実現するために、電気炉の処理能力、鉄スクラップ原料の組成あるいは処理量、電気炉ダストの組成等に応じて、上記導入成分の組み合わせ、導入条件等の操業条件を選択すればよい。また、鉄スクラップ原料の投入及び電気炉ダストの導入を、操業条件を同一又は変化させて連続的に行った操業としてもよい。
【００１４】
電気炉は、通常、集塵装置を備えており、この集塵装置でダストが捕集される。このダストは粉体であり、その後の作業性を考慮して、塊状等に成形される。一方、電気炉内の溶鋼は、比重が大きいために鋼浴の下層に、溶融スラグは、比重が小さいために上層に位置し、それぞれ回収される。上記処理によって、電気炉ダストに含まれる鉄成分、亜鉛成分は、廃棄物として処理されることなく、回収され、有効に利用される。
【００１５】
【実施例】
以下に本発明について実施例を挙げて具体的に説明する。
実施例
電気炉ダストとして、表１に示す組成を有し、平均粒子径が２μｍであるものを用いた。
【００１６】
【表１】

【００１７】
まず、電気炉の上方から鉄スクラップ原料９５ｔを酸素ガスの存在する炉内に投入し、アーク放電で溶解した。そして、電気炉ダストを導入するための耐火物コーティングパイプを、その先端が鋼浴中に入るようにセットした後、電気炉ダスト１０００ｋｇを、アーク放電の電極の直下に導入されるように速度５０ｋｇ／分で２０分間導入し、同時にアーク放電を行った。
その後、上記耐火物コーティングパイプを外し、図１に示すように、電気炉ダスト及び酸素ガスを導入するための水冷ランスをそれぞれセットした。
【００１８】
次に、鉄スクラップ原料６５ｔを鋼浴に投入し、酸素ガスをアーク放電電極の直下の方向に１０分間導入し、そこに存在する鉄スクラップ原料をアーク放電により溶解した。そして、酸素ガスを流速５０ｍ^３／分で鋼浴又は溶融スラグに導入しながら、電気炉ダスト１０００ｋｇを、鋼浴上で且つアーク放電の電極の直下に導入されるように速度５０ｋｇ／分で２０分間導入し、同時にアーク放電を行った。
アーク放電の最中、鋼浴においては、溶融スラグの突沸、及び白煙の大量発生は、全く観察されなかった。
【００１９】
電気炉に接続される集塵装置によって、鉄スクラップ原料あるいは電気炉ダストから生成した亜鉛、鉛等のダスト、鉄スクラップ原料の溶解時に発生したダスト、及び電気炉ダスト中の未反応ダストを捕集し、組成を調べたところ、表２のような結果を得た。
【００２０】
【表２】

【００２１】
導入した電気炉ダストは、上記操業によって、溶鋼５０．２質量％、スラグ２４．９質量％、及び集塵ダスト２４．９質量％に処理された。
また、亜鉛量だけに着目すると、操業前の鉄スクラップ原料に由来する亜鉛量５３．６質量％、及び電気炉ダストに由来する亜鉛量４６．４質量％で構成される合計１００質量％に対して、操業後では、集塵ダストが９８．４質量％であり、鋼浴への残存は溶鋼１．０質量％、スラグ０．６質量％の合計１．６質量％であった。
【００２２】
投入した電気炉ダストが、従来の方法のように溶鋼及び溶融スラグの成分と反応することなく集塵ダストに再度捕集される現象は生じないことが明らかとなった。そして、亜鉛、鉛等の揮発成分がすべて集塵ダスト中に濃化していることが判明した。また、表２の結果から、ダスト中の全鉄量（Ｔ．Ｆｅ）は、３６．１８質量％から２７．６８質量％へ減少した。減少分は、溶鋼中に含まれている。更に亜鉛量は、２０．７３質量％から３１．７２質量％と増加し、濃縮現象が見られた。
【００２３】
【発明の効果】
本発明の電気炉ダストの再利用方法によれば、電気炉ダストをアーク放電領域に導入することにより、還元反応を迅速に進行させることができ、溶融スラグの突沸が発生したり、白煙が大量発生したりするといったことのない操業を実施することができる。その結果、溶鋼及びスラグの効率的な製造、及び亜鉛等の有害成分の回収によって、従来排気されていた鉄分、亜鉛成分を回収し、再利用することができる。また、上記電気炉ダストの導入速度を７５ｋｇ／分以下とする場合には、特に溶融スラグの突沸が発生することなく反応を十分に進行させることができる。更に、アルミニウム灰、炭素等を導入することにより、一段と効率的な操業を実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例で用いた装置を示す概略説明図である。

Claims

少なくとも電気炉ダストを電気炉内のアーク放電領域及び／又は該アーク放電領域下に位置する鋼浴中に導入し、その後、該鋼浴をアーク加熱し、揮発性成分を回収すると同時に残部を溶鋼あるいはスラグとすることを特徴とする電気炉ダストの再利用方法。
上記電気炉ダストの導入速度は、７５ｋｇ／分以下である請求項１に記載の電気炉ダストの再利用方法。
上記電気炉ダストは、３０分以上導入する請求項１又は２に記載の電気炉ダストの再利用方法。
更に、アルミニウム灰、炭素から選ばれる少なくとも１種を導入する請求項１乃至３のいずれかに記載の電気炉ダストの再利用方法。