JP2006152331A - Method for blowing used plastic into furnace, granulated used plastic for blowing into furnace, and manufacturing method therefor - Google Patents

Method for blowing used plastic into furnace, granulated used plastic for blowing into furnace, and manufacturing method therefor Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for blowing used plastic into a furnace by which even in the case of blowing a large quantity of the used plastics into the furnace, gas permeability in the furnace is not lowered, and to provide granulated used plastic for blowing into the furnace and suitable to use in the method for blowing into the furnace and a manufacturing method therefor. <P>SOLUTION: The operation of the vertical furnace by using the used plastic as the raw material for blowing into the furnace uses the method characterized in that the granular material is blown into the furnace, the granular material being obtained by mixing and granulating a material for lowering a fusion point of ash content generated through the combustion of the used plastic and the used plastic. At least a part of the material for lowering the fusion point of the ash content, is desirable to be CaO source and/or MnO source. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、一般廃棄物や産業廃棄物としてのプラスチック系廃棄物である使用済みプラスチックを高炉やスクラップ溶解炉等の竪型炉の吹き込み原料に用いる、使用済みプラスチックの炉吹き込み方法および炉吹き込み用使用済みプラスチック粒状物およびその製造方法に関する。   The present invention uses a used plastic, which is a plastic waste as a general waste or industrial waste, as a raw material for blowing a vertical furnace such as a blast furnace or a scrap melting furnace, and a furnace blowing method for used plastic. The present invention relates to a used plastic granular material and a method for producing the same.

コークスや微粉炭の代替原料として利用するために、使用済みプラスチックを高炉等の竪型炉に羽口から吹き込む技術が知られている。使用済みプラスチックの粒状物を空気輸送して羽口から吹込むことで、使用済みプラスチックをコークス代替品として有効にリサイクル利用することが可能である。   In order to use as an alternative raw material for coke and pulverized coal, a technique is known in which used plastic is blown from a tuyere into a vertical furnace such as a blast furnace. It is possible to effectively recycle the used plastic as a substitute for coke by pneumatically transporting the used plastic granular material and blowing it from the tuyere.

使用済みプラスチックの発生量は年々増加しており、より多量にリサイクル利用することが望まれている。また、高炉等で用いる場合は、製鉄コスト削減のためにも使用済みプラスチックの利用率を高めることが望ましい。   The amount of used plastic is increasing year by year, and it is desired to recycle more. In addition, when used in a blast furnace or the like, it is desirable to increase the utilization rate of the used plastic in order to reduce the iron manufacturing cost.

一方で、使用済みプラスチックは微粉炭等に比較して燃焼性が劣るという問題があり、使用済みプラスチックを多量に炉に吹きこむ場合に良好なガス化を確実にするために、例えば、酸素を炉風に加える技術（例えば、特許文献１参照。）や、使用済みプラスチックと微粉炭とを混合して炉に吹き込む技術（例えば、特許文献２参照。）が知られている。
特許第３２２４３９４号公報 特開８−７３９０９号公報 On the other hand, there is a problem that used plastic is inferior in combustibility compared with pulverized coal etc., and in order to ensure good gasification when blowing a large amount of used plastic into a furnace, for example, oxygen is used. Techniques for adding to the furnace wind (for example, see Patent Document 1) and techniques for mixing used plastic and pulverized coal and blowing them into the furnace (for example, see Patent Document 2) are known.
Japanese Patent No. 3224394 JP-A-8-73909

使用済みプラスチックをより多量に高炉等でリサイクル利用するためには、使用済みプラスチックの燃焼性を確保するだけでなく、炉の安定操業を維持した上で、使用済みプラスチックのコークスに対する置換率を高めることが重要である。しかし、本発明者らは、使用済みプラスチックの高炉への吹き込み量を増やすと、燃焼性の問題の他に炉の通気性が悪化するという問題点を見出した。すなわち、炉の通気性が悪化して送風圧が上昇するので、通気性確保のためにコークス比を増加させる操業を行う必要が生じ、結局はコークスに対する使用済みプラスチックの置換率が低下する。コークス比を増加させる操業を行うと、燃料原単位が増加して、生産性も低下する。したがって、このような条件下で使用済みプラスチックの高炉への吹き込み量を増加させることは、高炉の操業上は好ましくない。特許文献１、特許文献２等に記載の技術を用いれば、使用済みプラスチックの燃焼性向上を対象とする場合にはそれなりの効果があるが、使用済みプラスチックを高炉に多量に吹きこむことで発生する炉の通気性が悪化する問題には対応できない。   In order to recycle a larger amount of used plastic in a blast furnace, etc., not only ensure the combustibility of the used plastic, but also maintain the stable operation of the furnace and increase the replacement rate of used plastic for coke. This is very important. However, the present inventors have found that when the amount of used plastic blown into the blast furnace is increased, in addition to the combustibility problem, the air permeability of the furnace deteriorates. That is, since the air permeability of the furnace is deteriorated and the blowing pressure is increased, it is necessary to perform an operation for increasing the coke ratio in order to ensure the air permeability, and eventually the replacement rate of the used plastic with respect to the coke is lowered. When operation is performed to increase the coke ratio, the fuel consumption rate increases and productivity also decreases. Therefore, it is not preferable for the operation of the blast furnace to increase the amount of used plastic blown into the blast furnace under such conditions. If the techniques described in Patent Document 1, Patent Document 2, etc. are used, there will be a certain effect when improving the combustibility of the used plastic, but it will occur when a large amount of used plastic is blown into the blast furnace. It cannot cope with the problem that the breathability of the furnace deteriorates.

したがって本発明の目的は、このような従来技術の課題を解決し、使用済みプラスチックを多量に炉に吹込む場合でも、炉の通気性を悪化させることの無い使用済みプラスチックの炉吹き込み方法を提供することであり、これにより使用済みプラスチックのコークスに対する置換率を増加させた炉の操業を可能とすることである。   Accordingly, an object of the present invention is to solve such problems of the prior art and provide a method for blowing a used plastic into a furnace without deteriorating the air permeability of the furnace even when a large amount of used plastic is blown into the furnace. This makes it possible to operate the furnace with an increased replacement rate for used plastic coke.

また本発明の他の目的は、前記の炉吹き込み方法に用いるのに好適な炉吹き込み用使用済みプラスチック粒状物およびその製造方法を提供することにある。   Another object of the present invention is to provide a used plastic granule for furnace blowing suitable for use in the furnace blowing method and a method for producing the same.

本発明者らは上記の課題を解決すべく実験と検討を重ねた結果、以下のような事実を見出した。   As a result of repeated experiments and studies to solve the above problems, the present inventors have found the following facts.

使用済みプラスチックは廃棄物であるため、有機物以外にも無機物が、例えば、食品袋の内面にラミネートされているアルミ箔や、プラスチック中の充填材（ＳｉＯ2、ＴｉＯ2、ＣａＯ等）などが含まれている。このような無機物を含有する使用済みプラスチックを高炉に吹き込んだ場合、高炉内で燃焼して、その残渣が灰分（Ａｌ2Ｏ3、ＳｉＯ2、ＴｉＯ2、ＣａＯ等）となる。本願で燃焼により生成する灰分とは、酸化物が主体であって、使用済みプラスチックに含まれている異物が酸化した燃焼残渣と、もともと使用済みプラスチックに含まれている酸化物との、混合物である。灰分は炉内でスラグ化するがスラグ化する際に、高融点であるため高粘性のスラグとなる。この高粘性スラグによりレースウェイの端部に難流動性の層が形成されて炉の通気性が悪化している。 Used plastics are waste, so inorganics other than organics include, for example, aluminum foil laminated on the inner surface of food bags, fillers in plastics (SiO 2 , TiO 2 , CaO, etc.) It is. When such a used plastic containing an inorganic substance is blown into a blast furnace, it is burned in the blast furnace, and the residue becomes ash (Al 2 O 3 , SiO 2 , TiO 2 , CaO, etc.). The ash produced by combustion in the present application is a mixture of a combustion residue that is mainly composed of oxides, oxidized foreign substances contained in used plastic, and oxides originally contained in used plastic. is there. The ash is slag in the furnace, but when it is slag, it has a high melting point and becomes highly viscous slag. This highly viscous slag forms a hard-flowing layer at the end of the raceway and deteriorates the breathability of the furnace.

炉の通気性が悪化する機構を図１を用いて説明する。図１は高炉下部の羽口付近の断面の概略図であり、図１に示すように、羽口１から使用済みプラスチック２が多量に吹き込まれた場合に、羽口１前方に形成されるレースウェイ３の端部（奥の部分）に、レースウェイ３内で高速に燃焼して生成した、使用済みプラスチック２中に含まれる異物に由来するＳｉＯ2やＡｌ2Ｏ3を主体とする灰分量が増加して、レースウェイ３の端部に生成されるスラグの融点や粘性が増加して、シェル４と呼ばれる難流動性層を形成する。このシェル４の存在により炉心部への送風が遮られ、ガスが流れ難くなり、送風圧が上昇して生産性が低下する。また、炉心部への送風が遮られるので、炉壁部分を通って上部へ通過するガス流れ（周辺流）が増加してヒートロスが増え、これにより燃料比が上昇する。 A mechanism that deteriorates the breathability of the furnace will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a schematic view of a cross section near the tuyere at the bottom of the blast furnace. As shown in FIG. 1, a race formed in front of the tuyere 1 when a large amount of used plastic 2 is blown from the tuyere 1. The amount of ash mainly composed of SiO 2 and Al 2 O 3 derived from foreign matter contained in the used plastic 2 produced by burning at high speed in the raceway 3 at the end (back part) of the way 3 Increases, and the melting point and viscosity of the slag generated at the end of the raceway 3 increase to form a hardly fluid layer called the shell 4. The presence of the shell 4 blocks the blowing of air to the core, making it difficult for gas to flow, increasing the blowing pressure and reducing productivity. Further, since the air flow to the core portion is blocked, the gas flow (peripheral flow) passing through the furnace wall portion to the upper portion increases and heat loss increases, thereby increasing the fuel ratio.

このようにして形成されたシェルの成分組成を調べたところ、Ａｌ2Ｏ3、ＳｉＯ2、ＣａＯを主体とするものであり、例えば図２のＳｉＯ2−Ａｌ2Ｏ3−ＣａＯの３元系状態図に点Ａで示すように、融点が１７００℃を超えるものであった。微粉炭を同時に吹きこんだ場合にはさらに高融点となり、シェルの成分は１７００℃程度以上の高融点を有するものである。 When the component composition of the shell thus formed was examined, it was mainly composed of Al 2 O 3 , SiO 2 , and CaO. For example, the ternary system of SiO 2 —Al 2 O 3 —CaO in FIG. As indicated by point A in the phase diagram, the melting point exceeded 1700 ° C. When pulverized coal is blown at the same time, the melting point is further increased, and the shell component has a high melting point of about 1700 ° C. or higher.

したがって、上記のような成分を有するシェルの融点を低下させてシェル形成を防止するために、または形成されたシェルを溶融させるためには、ＳｉＯ2−Ａｌ2Ｏ3−ＣａＯの３元系物質の融点が低下するような物質を添加することが効果的であると考えらる。 Therefore, in order to prevent the shell formation by lowering the melting point of the shell having the above components, or to melt the formed shell, a ternary material of SiO 2 —Al 2 O 3 —CaO is used. It is considered effective to add a substance that lowers the melting point.

シェルが形成される問題は、高炉への微粉炭吹き込み時にも発生しており、ＣａＯ系、ＭｇＯ系のフラックスの微粉末を造滓剤として添加してこれを解決する技術が知られているが、実際にＣａＯ系、ＭｇＯ系のフラックスの微粉末を羽口から吹き込むと、羽口から吹き込まれた粉体の慣性力が小さいために粉体の多くはレースウェイ端部のシェルまで到達することなく、ガス流れに追随してレースウェイ外部へ飛散してしまい、シェルと同化させることは困難であった。また、シェルを除去する目的で微粉末の造滓剤を多量に吹き込むと、使用済みプラスチックの燃焼性が著しく阻害される上に、炉下部全域においてスラグ量が増加するので、高炉の通気性および通液性が阻害される恐れがある。従って、吹き込むべき粉状造滓剤は、羽口から吹き込まれた後、レースウェイ端部のシェルまで達する慣性力を備えた粒度を有する必要がある。   The problem that the shell is formed also occurs when pulverized coal is blown into the blast furnace, and a technique for solving this problem by adding fine powder of CaO-based or MgO-based flux as a slagging agent is known. When a fine powder of CaO-based or MgO-based flux is actually blown from the tuyere, most of the powder reaches the shell at the end of the raceway because the inertial force of the powder blown from the tuyere is small. However, it was difficult to assimilate with the shell, following the gas flow and scattering outside the raceway. In addition, if a large amount of fine powder forging is blown in order to remove the shell, the combustibility of the used plastic is remarkably hindered, and the slag amount increases in the entire lower part of the furnace. There is a risk that liquid permeability may be hindered. Therefore, the powdery artificial agent to be blown needs to have a particle size with an inertial force reaching the shell at the end of the raceway after being blown from the tuyere.

そこで本発明では、シェルの融点を低下させる物質、すなわち使用済みプラスチックの燃焼により生成する灰分の融点を低下させる物質を、使用済みプラスチックと混合して造粒して造粒物を製造して、使用済みプラスチックとシェルの融点を低下させる物質とを一体化して炉に吹き込むことを検討して、これによりシェルの発生を抑制して、炉の通気性の悪化を防止できることを見出した。   Therefore, in the present invention, a substance that lowers the melting point of the shell, that is, a substance that lowers the melting point of ash produced by burning used plastic is mixed with the used plastic and granulated to produce a granulated product, We have studied to integrate the used plastic and the substance that lowers the melting point of the shell into the furnace, and found that this can suppress the generation of the shell and prevent deterioration of the air permeability of the furnace.

本発明はこのような知見に基づきなされたもので、その特徴は以下の通りである。
（１）使用済みプラスチックを炉吹き込み原料として用いる竪型炉の操業において、使用済みプラスチックの燃焼により生成する灰分の融点を低下させる物質と、使用済みプラスチックとを混合して造粒した粒状物を炉内に吹き込むことを特徴とする使用済みプラスチックの炉吹き込み方法。
（２）灰分の融点を低下させる物質の少なくとも一部が、ＣａＯ源および／またはＭｇＯ源であることを特徴とする（１）に記載の使用済みプラスチックの炉吹き込み方法。
（３）全周に複数のダイス孔が貫設されたリングダイの孔から圧縮押出しされて造粒された粒状物を用いることを特徴とする（１）または（２）に記載の使用済みプラスチックの炉吹き込み方法。
（４）粒状物と同時にまたは交互に微粉炭を炉吹き込み原料として用いることを特徴とする（１）ないし（３）のいずれかに記載の使用済みプラスチックの炉吹き込み方法。
（５）使用済みプラスチックの燃焼により生成する灰分の融点を低下させる物質を含有することを特徴とする炉吹き込み用使用済みプラスチック粒状物。
（６）使用済みプラスチックの燃焼により生成する灰分の融点を低下させる物質と、使用済みプラスチックとを混合して使用済みプラスチックの少なくとも一部を溶融させて造粒することを特徴とする（５）に記載の炉吹き込み用使用済みプラスチック粒状物の製造方法。 The present invention has been made based on such findings, and the features thereof are as follows.
(1) In the operation of a vertical furnace using used plastic as a furnace blowing raw material, a granular material obtained by mixing and granulating used plastic with a substance that lowers the melting point of ash produced by burning used plastic A method of blowing a used plastic into a furnace.
(2) The spent plastic furnace blowing method according to (1), wherein at least a part of the substance that lowers the melting point of ash is a CaO source and / or a MgO source.
(3) A used plastic as described in (1) or (2), characterized by using a granulated product that has been granulated by compression extrusion from a hole of a ring die having a plurality of die holes penetrating the entire circumference. Furnace blowing method.
(4) The spent plastic furnace blowing method according to any one of (1) to (3), wherein pulverized coal is used as a furnace blowing raw material simultaneously or alternately with the granular material.
(5) A spent plastic granule for furnace blowing, which contains a substance that lowers the melting point of ash generated by burning used plastic.
(6) A material that lowers the melting point of ash generated by combustion of used plastic and used plastic are mixed to melt and granulate at least a part of the used plastic (5) The manufacturing method of the used plastic granular material for furnace blowing described in 4.

本発明によれば、炉の通気性を悪化させること無く、使用済みプラスチックを炉の吹込み原料として利用することができる。このため、コークス代替として使用済みプラスチックを多量に炉に吹込むことが可能となり、使用済みプラスチックのコークスに対する置換率が増加して、製鉄コストを削減できる。また通気性の改善により炉の周辺流の強化が緩和されるので、ヒートロスも減少する。   According to the present invention, the used plastic can be used as a blowing material for the furnace without deteriorating the breathability of the furnace. Therefore, a large amount of used plastic can be blown into the furnace as a substitute for coke, and the replacement rate of used plastic for coke is increased, thereby reducing the cost of iron making. In addition, the improvement of the air permeability reduces the strengthening of the flow around the furnace, so that heat loss is also reduced.

本発明では炉内で生成するシェルの融点を低下させる物質を、使用済みプラスチックとともに混合して造粒した造粒物を炉の吹きこみ原料として使用する。シェルは炉内物質、例えば炉内に吹きこまれた微粉炭等に由来する成分も含むものであるが、主として使用済みプラスチックに含まれている無機物に由来して高温の炉内で主に燃焼により生成した酸化物を主とする燃焼残渣で形成されている。   In the present invention, a granulated product obtained by mixing and granulating a substance that lowers the melting point of the shell generated in the furnace together with the used plastic is used as a raw material for blowing the furnace. Shells contain materials derived from furnace materials, such as pulverized coal blown into the furnace, but are mainly derived from inorganic substances contained in used plastics and produced mainly by combustion in high-temperature furnaces. It is formed with combustion residues mainly composed of oxides.

したがって、シェルの融点を低下させる物質として使用済みプラスチックの燃焼により生成する灰分の融点を低下させることが可能な物質を用いれば良く、灰分との共存下において、灰分と反応して元の灰分の融点よりも融点を低下させる成分を含有する物質を用いるものとする。使用済みプラスチックと、使用済みプラスチックの燃焼により生成する灰分の融点を低下させることが可能な物質とを混合して造粒して粒状物とし、該粒状物を炉の吹きこみ原料として利用する。   Therefore, a substance capable of lowering the melting point of ash produced by burning used plastic may be used as a substance that lowers the melting point of the shell. In the presence of ash, it reacts with the ash and reacts with the original ash. A substance containing a component that lowers the melting point rather than the melting point is used. The used plastic and a substance capable of lowering the melting point of the ash generated by burning the used plastic are mixed and granulated to form a granular material, and the granular material is used as a blowing material for the furnace.

使用済みプラスチックに含有されている、灰分を生成する無機物の主成分はＡｌ、Ａｌ2Ｏ3、ＳｉＯ2であるために、使用済みプラスチックに混合する使用済みプラスチックの燃焼により生成する灰分の融点を低下させる物質としては、少なくともその一部が、ＣａＯ源および／またはＭｇＯ源であることが好ましい。ＣａＯ源とは、ＣａＯを含有する物質、もしくはＣａＣＯ等の炉内でＣａＯを生成するＣａＯ生成源となる物質であり、ＭｇＯ源とは、ＭｇＯを含有する物質、もしくは炉内でＭｇＯを生成するＭｇＯ生成源となる物質である。 Since the main components of inorganic substances that generate ash contained in used plastic are Al, Al 2 O 3 and SiO 2 , the melting point of ash generated by burning used plastic mixed with used plastic is reduced. It is preferable that at least a part of the substance to be reduced is a CaO source and / or a MgO source. The CaO source is a substance that contains CaO or a substance that becomes a CaO generation source that generates CaO in a furnace such as CaCO. The MgO source is a substance that contains MgO or generates MgO in the furnace. It is a substance that becomes a MgO generation source.

使用済みプラスチックの燃焼により生成する灰分の融点を低下させる物質としては、ドロマイト、蛇紋岩、カンラン石、石灰石、生石灰等のＣａＯやＭｇＯを主成分とする塩基性物質（媒溶剤、焼結鉱など）を用いることが好ましい。製造したプラスチック粒状物の貯蔵安定性の点からは、石灰石を用いることが特に好ましい。   Substances that lower the melting point of ash produced by burning used plastic include dolomite, serpentine, olivine, limestone, quicklime, and other basic substances mainly composed of CaO and MgO (such as solvent and sintered ore) ) Is preferably used. From the viewpoint of the storage stability of the produced plastic granules, it is particularly preferable to use limestone.

また、使用済みプラスチックと、使用済みプラスチックの燃焼により生成する灰分の融点を低下させる物質とを混合する際には、混合物の灰分の融点が、１７００℃未満となるように混合することが望ましい。好ましくは１６５０℃以下である。融点は、たとえばその組成から状態図を用いて求めることができる。灰分の融点を低下させる物質として石灰石を用いる場合は、３ｍａｓｓ％以上の添加で融点を１６５０℃以下とすることができる。また、混合物の灰分の融点が高炉スラグ程度、例えば、１６００℃以下となるように、または、混合物の灰分の粘度が通常の高炉スラグの粘度（例えば、１５００℃で０．３５ＰａＳ）程度となるように混合することがより望ましい。炉に吹きこむ使用済みプラスチック中の灰分の組成を測定すると、その粘度を計算して推定することができるので、計算結果に基づいて混合量を決定できる。通常の高炉スラグの粘度程度まで低下しない場合でも、炉内に形成されるシェルが小さくなれば充分に効果がある。   Further, when mixing the used plastic and a substance that lowers the melting point of the ash generated by the combustion of the used plastic, it is desirable to mix so that the melting point of the ash of the mixture is less than 1700 ° C. Preferably it is 1650 degrees C or less. The melting point can be determined from the composition, for example, using a phase diagram. When limestone is used as a substance that lowers the melting point of ash, the melting point can be made 1650 ° C. or less by adding 3 mass% or more. Further, the melting point of the ash content of the mixture is about blast furnace slag, for example, 1600 ° C. or less, or the viscosity of the ash content of the mixture is about the viscosity of ordinary blast furnace slag (for example, 0.35 PaS at 1500 ° C.). It is more desirable to mix them. When the composition of ash content in the used plastic blown into the furnace is measured, the viscosity can be calculated and estimated, so that the mixing amount can be determined based on the calculation result. Even when the viscosity does not drop to the level of ordinary blast furnace slag, it is sufficiently effective if the shell formed in the furnace becomes small.

使用済みプラスチックと混合して造粒する、使用済みプラスチックの燃焼により生成する灰分の融点を低下させる物質として例えば石灰石を用いた場合、粒状物の３ｍａｓｓ％程度石灰石を添加すると図２のＢ、粒状物の７ｍａｓｓ％程度石灰石を添加すると図２のＣ、粒状物の１２ｍａｓｓ％程度石灰石を添加すると図２のＤとなり、石灰石の添加につれて使用済みプラスチックの燃焼により生成する灰分の融点が低下する。   When using, for example, limestone as a substance that lowers the melting point of ash produced by burning used plastic, which is granulated by mixing with used plastic, adding about 3 mass% of limestone to the granular material, B in FIG. When about 7 mass% of limestone is added, C in FIG. 2 is added, and when about 12 mass% of limestone is added, it becomes D in FIG. 2, and as the limestone is added, the melting point of ash produced by burning of the used plastic is lowered.

使用済みプラスチックと混合して造粒する物質は、使用済みプラスチックの燃焼により生成する灰分の融点を低下させることにより、粘性を低下させるものであれば、炉の操業を妨げない限り任意の物質を用いることが可能であるが、造粒時に使用済みプラスチックと混合する際の均一混合の容易さと、炉内に吹きこまれた際の反応性から、粉体であることが望ましく、１ｍｍ程度以下の粒度が主であるものを用いることが望ましい。   Any material that is granulated by mixing with used plastic can be any material as long as it does not hinder the operation of the furnace, as long as it lowers the melting point of the ash produced by combustion of the used plastic, thereby reducing the viscosity. Although it can be used, it is preferably a powder from the viewpoint of ease of uniform mixing when mixing with used plastic during granulation and reactivity when blown into the furnace. It is desirable to use one having a main particle size.

炉に吹きこむ使用済みプラスチックの粒状物は、炉に吹き込まれた際にレースウェイ外部に飛散してしまわない程度の粒度を有する必要があり、粒径が１ｍｍ程度以上とすることが望ましい。粒状物の粒径が小さすぎると、竪型炉の羽口から吹き込まれた後、レースウェイ端部のシェルまで到達できない場合がある。   The used plastic granular material blown into the furnace needs to have a particle size that does not scatter outside the raceway when blown into the furnace, and the particle size is preferably about 1 mm or more. If the particle size of the granular material is too small, it may not reach the shell at the end of the raceway after being blown from the tuyere of the vertical furnace.

次に、使用済みプラスチックと使用済みプラスチックの燃焼により生成する灰分の融点低下物質とを混合した粒状物の製造方法について説明する。   Next, the manufacturing method of the granular material which mixed the melting point lowering substance of the ash produced | generated by combustion of used plastic and used plastic is demonstrated.

使用済みプラスチックを高炉の吹き込み原料として使用する場合、これを空気輸送により高炉羽口に供給して炉内に吹き込むために、従来より使用済みプラスチックは空気輸送や羽口からの吹き込みに適した一定の粒度と嵩密度を有する粒状物に予め加工されて使用されていた。したがって、使用済みプラスチックと使用済みプラスチック灰分の融点低下物質とを混合した粒状物は、通常使用済みプラスチックを造粒する際に用いる公知の方法を用いれば良く、例えば以下の（ａ）〜（ｃ）のような造粒方法を用いることができる。（ａ）〜（ｃ）の方法は、特にフィルム状の使用済みプラスチックの造粒に好適である。いずれの方法を用いる場合にも、事前に使用済みプラスチックを造粒処理に適当なサイズに破砕し、洗浄し、除去可能な異物は除去することが望ましい。   When used plastic is used as the blast furnace blowing material, it is supplied to the blast furnace tuyere by air transportation and blown into the furnace. Conventionally, the used plastic is constant for air transportation and blowing from the tuyere. It was previously processed into a granular material having a particle size and a bulk density. Therefore, the granular material in which the used plastic and the melting point lowering substance of the used plastic ash are mixed may be a known method used for granulating the used plastic, for example, the following (a) to (c) ) Can be used. The methods (a) to (c) are particularly suitable for granulation of a film-like used plastic. Whichever method is used, it is desirable that the used plastic is crushed in advance to a size suitable for granulation treatment, washed, and removable foreign matters are removed.

（ａ）圧縮成型造粒方法：使用済みプラスチックを、全周に複数のダイス孔が貫設されたリングダイの孔から圧縮押出しして造粒する。たとえば、全周に複数のダイス孔が貫設されたリングダイと、このリングダイの内側にリングダイ内周面と接するようにして回転自在に配置された転動ローラとを備えた圧縮成型装置を用いるものであり、リングダイの内部に投入された使用済みプラスチックを、転動ローラによってリングダイ内周面との間で圧縮・圧潰しつつリングダイのダイス孔に押し込み、ダイス孔内を通過してリングダイ外面側に押し出されたプラスチック成型物を切断又はリングダイ外面から掻き落とすことにより、炉吹き込み原料となる粒状プラスチック成型物を得るものである。主としてダイス孔内において使用済みプラスチックの少なくとも一部が摩擦熱によって半溶融又は溶融化し、その後固化することによりプラスチック成型物（粒状物）が得られる。   (A) Compression molding granulation method: A used plastic is granulated by compressing and extruding from a hole of a ring die having a plurality of die holes penetrating the entire circumference. For example, a compression molding apparatus including a ring die having a plurality of die holes penetrating the entire periphery thereof, and a rolling roller that is rotatably disposed in contact with the inner peripheral surface of the ring die inside the ring die The used plastic put into the ring die is pressed into the die hole of the ring die while being compressed and crushed by the rolling roller with the inner peripheral surface of the ring die, and passes through the die hole. Then, the molded plastic product extruded to the outer surface of the ring die is cut or scraped off from the outer surface of the ring die to obtain a granular plastic molded product as a furnace blowing material. At least a part of the used plastic is semi-molten or melted by frictional heat mainly in the die hole, and then solidified to obtain a plastic molding (granular material).

圧縮成型造粒方法で用いる造粒装置としては、たとえば、全周に複数のダイス孔が貫設され、装置本体に回転可能に支持されるとともに駆動装置により回転駆動するリングダイと、装置本体に回転自在に支持されるとともに、前記リングダイの内側にリングダイ内周面と接するようにして配置される１又は２以上の転動ローラとを備えたものが知られており、使用済みプラスチックを、前記転動ローラによってリングダイ内周面との間で圧縮・圧潰しつつリングダイのダイス孔内に押し込み造粒する。   As a granulating apparatus used in the compression molding granulation method, for example, a ring die having a plurality of die holes penetrating the entire circumference and rotatably supported by the apparatus main body and rotated by a driving apparatus, and an apparatus main body It is known to have one or two or more rolling rollers that are rotatably supported and arranged in contact with the inner peripheral surface of the ring die inside the ring die. Then, the roller is pressed and granulated into the die hole of the ring die while being compressed and crushed by the rolling roller.

圧縮成型造粒方法で用いる造粒装置の一例の概略図を図３に示す。このプラスチック圧縮成型装置は、全周に複数のダイス孔６が貫設されたリングダイ５と、このリングダイ５の内側にリングダイ内周面と接するようにして回転自在に配置された転動ローラ７ａ，７ｂと、リングダイ５の外側に配置されたカッター８とを備えている。   A schematic view of an example of a granulating apparatus used in the compression molding granulation method is shown in FIG. This plastic compression molding apparatus includes a ring die 5 in which a plurality of die holes 6 are provided in the entire periphery, and a rolling element that is rotatably disposed inside the ring die 5 so as to contact the inner peripheral surface of the ring die. Rollers 7 a and 7 b and a cutter 8 disposed outside the ring die 5 are provided.

前記リングダイ５は適当な幅を有するリング体により構成され、図示しない装置本体に回転可能に支持されるとともに、同じく図示しない駆動装置により回転駆動する。このリングダイ５の周方向及び幅方向には複数のダイス孔６が設けられている。これらのダイス孔６は、リングダイ５の径方向に沿ってリングダイ５の内側（内周面）と外側（外周面）間を貫通して設けられている。ダイス孔６の孔径（直径）は造粒すべき粒状プラスチック成型物の大きさ（径）に応じて決められるが、通常３〜１５ｍｍ程度である。また、ダイス孔６の長さ（リングタイ５の厚さ）は通常３０〜１５０ｍｍ程度である。   The ring die 5 is composed of a ring body having an appropriate width, is rotatably supported by a device body (not shown), and is rotationally driven by a drive device (not shown). A plurality of die holes 6 are provided in the circumferential direction and the width direction of the ring die 5. These die holes 6 are provided so as to penetrate between the inner side (inner peripheral surface) and the outer side (outer peripheral surface) of the ring die 5 along the radial direction of the ring die 5. The hole diameter (diameter) of the die hole 6 is determined according to the size (diameter) of the granular plastic molding to be granulated, but is usually about 3 to 15 mm. The length of the die hole 6 (the thickness of the ring tie 5) is usually about 30 to 150 mm.

前記転動ローラ７ａ，７ｂは装置本体に回転自在に支持されるとともに、リングダイ５の内側に１８０°対向した状態に配置されている。これら転動ローラ７ａ，７ｂは無駆動のフリーのローラ体であり、リングダイ５の内周面と接しているためその内周面との摩擦によりリングダイ５の回転に伴って回転する。なお、この転動ローラ７の数は任意であり、１個又は３個以上設けてもよい。   The rolling rollers 7a and 7b are rotatably supported by the apparatus main body, and are disposed in a state of facing the inner side of the ring die 5 by 180 °. These rolling rollers 7a and 7b are non-driving free roller bodies and are in contact with the inner peripheral surface of the ring die 5, and therefore rotate with the rotation of the ring die 5 due to friction with the inner peripheral surface. The number of the rolling rollers 7 is arbitrary, and one or three or more may be provided.

前記カッター８は、その刃先がリングダイ５の外周面に接するか又は外周面の近傍に位置するように設けられ、前記ダイス孔６からリングダイ５の外側に棒状に押し出されるプラスチック成型物を適当な長さに切断する（又はリングダイ外周面から掻き落す）ものである。   The cutter 8 is provided so that the cutting edge thereof is in contact with the outer peripheral surface of the ring die 5 or located in the vicinity of the outer peripheral surface, and a plastic molded product that is extruded in a rod shape from the die hole 6 to the outside of the ring die 5 is appropriately used. It is cut into a long length (or scraped off from the outer peripheral surface of the ring die).

以上のようなプラスチック圧縮成型装置では、リングダイ５が図中矢印方向に回転駆動し、これに随伴して転動ローラ７ａ，７ｂも回転している状態で、投入口９からリングダイ５の内部に使用済みプラスチック１１と灰分の融点を低下させる物質１２が同時に投入され、この投入された使用済みプラスチック１１と灰分の融点を低下させる物質１２は、リングダイ５内で混合され、転動ローラ７ａ，７ｂによってリングダイ５内周面との間で圧縮・圧潰されつつリングダイ５のダイス孔６内に押し込まれる。ダイス孔６内に押し込まれた使用済みプラスチック１１と灰分の融点を低下させる物質１２の混合物は、ダイス孔内を通過してリングダイ５の外面側に棒状に成型された状態で順次押し出され、このプラスチック成型物１０が前記カッター８により適当な長さに切断されることにより、粒状プラスチック成型物が得られる。   In the plastic compression molding apparatus as described above, the ring die 5 is driven to rotate in the direction of the arrow in the figure, and the rolling rollers 7a and 7b are rotated accordingly. The used plastic 11 and the substance 12 for lowering the melting point of ash are simultaneously introduced into the inside, and the used plastic 11 and the substance 12 for lowering the melting point of the ash are mixed in the ring die 5 to form a rolling roller. 7 a and 7 b are pressed into the die hole 6 of the ring die 5 while being compressed and crushed between the inner peripheral surface of the ring die 5. The mixture of the used plastic 11 pushed into the die hole 6 and the substance 12 that lowers the melting point of ash passes through the die hole and is sequentially extruded in the state of being formed into a rod shape on the outer surface side of the ring die 5, The plastic molded product 10 is cut into an appropriate length by the cutter 8 to obtain a granular plastic molded product.

灰分の融点を低下させる物質の混合方法としては、別途混合器を設置し、事前に使用済みプラスチックと灰分の融点を低下させる物質とを混合してもよい。また、灰分の融点を低下させる物質の粒度は、リング体と転動ローラの間隙を通過するものであればよく、リングダイ内で粉砕されるものであれば問題ないが、造粒に支障をきたさないためには平均粒度が１ｍｍ以下程度であることが好ましい。   As a method of mixing the substance that lowers the melting point of ash, a separate mixer may be installed to mix the used plastic and the substance that lowers the melting point of ash in advance. In addition, the particle size of the substance that lowers the melting point of ash may be any material as long as it passes through the gap between the ring body and the rolling roller, and there is no problem as long as it is pulverized in the ring die. In order not to come, the average particle size is preferably about 1 mm or less.

圧縮成型造粒方法により得られる粒状プラスチック成型物は灰分の融点を低下させる物質とダイス孔との摩擦が大であり、使用済みプラスチックの隙間に灰分の融点を低下させる物質が充填されるために、従来の使用済みプラスチックのみを造粒したものに較べて高強度を有するため、燃焼性が向上するうえに、造粒後のハンドリングや空気輸送の際に崩壊する割合が極めて少なく、このため空気輸送用の配管などでの詰まりが適切に防止できる。そして、竪型炉内に吹き込まれた際に、粒状プラスチックに混合した灰分の融点を低下させる物質が、レースウェイ端部のシェルと同化し、その粘度を低下させ炉内の通気性を改善させる。   The granular plastic molding obtained by the compression molding granulation method has a large friction between the substance that lowers the melting point of ash and the die hole, and the gap between used plastics is filled with a substance that lowers the melting point of ash. Because it has higher strength compared to conventional granulated plastics only, the combustibility is improved, and the rate of disintegration during handling and pneumatic transportation after granulation is extremely low. Clogging in transportation piping can be prevented appropriately. And when blown into the vertical furnace, the substance that lowers the melting point of the ash mixed with the granular plastic is assimilated with the shell at the end of the raceway, reducing its viscosity and improving the air permeability in the furnace. .

（ｂ）半溶融造粒方法：使用済みプラスチックを回転する破砕刃などにより破砕すると同時に撹拌しつつ、その摩擦熱又は外部加熱によってプラスチックを半溶融又は溶融させた後、水の噴霧よって冷却することで粒状プラスチックに造粒する方法である。この造粒方法はバッチ処理であるため処理効率（生産性）が低く、冷却に水を使用するため事後の乾燥工程が必要である、処理条件やプラスチック投入量によって得られる粒状プラスチックの粒度にバラツキを生じやすい、などの欠点がある。使用済みプラスチックと灰分の融点を低下させる物質とを回転する破砕刃を備えた装置内に投入する、または事前に使用済みプラスチックと灰分の融点を低下させる物質とを混合して装置内に投入し、従来と同様に粒状物を製造できる。灰分の融点を低下させる物質の粒度は、（ａ）に用いる場合よりも粗粒のものでも好適に使用できる。   (B) Semi-melt granulation method: crushing used plastic with a rotating crushing blade, etc., and simultaneously stirring the plastic, semi-melting or melting the plastic by frictional heat or external heating, and then cooling by spraying water This is a method of granulating into granular plastic. Since this granulation method is a batch process, the processing efficiency (productivity) is low, and since water is used for cooling, a post-drying process is necessary. The granularity of the granular plastic obtained by the processing conditions and plastic input varies. There are drawbacks such as Put the used plastic and the substance that lowers the melting point of ash into an apparatus equipped with a rotating crushing blade, or mix the used plastic and the substance that lowers the melting point of ash in advance and put them into the apparatus. A granular material can be produced as in the conventional case. The particle size of the substance that lowers the melting point of ash can be suitably used even if it is coarser than that used in (a).

（ｃ）溶融押出し造粒方法：使用済みプラスチックを押出し成型機等を用いて溶融混練した後、ダイス孔等から線状に押出して冷却し、長さ方向で適当な長さに切断することで粒状化する。使用済みプラスチックと灰分の融点を低下させる物質とを押出し装置内に投入する、または事前に使用済みプラスチックと灰分の融点を低下させる物質とを混合して押出し装置内に投入して、使用済みプラスチックと使用済みプラスチック灰分の融点低下物質とを混合した粒状物を製造する。灰分の融点を低下させる物質の粒度は、（ａ）に用いる場合よりも粗粒のものでも好適に使用できる。   (C) Melt extrusion granulation method: After melt-kneading a used plastic using an extrusion molding machine etc., it is extruded and cooled linearly from a die hole or the like, and cut to an appropriate length in the length direction. Granulate. The used plastic and the substance that lowers the melting point of ash are put into the extrusion device, or the used plastic and the substance that lowers the melting point of ash are mixed and put into the extrusion device in advance, and then used plastic And a granular material in which a melting point lowering substance of used plastic ash is mixed. The particle size of the substance that lowers the melting point of ash can be suitably used even if it is coarser than that used in (a).

例えば上記（ａ）〜（ｃ）の造粒方法を用いて灰分の融点を低下させる物質とともに造粒した使用済みプラスチックの粒状物を、空気輸送により竪型炉の羽口に供給して炉内に吹きこむ。炉内に吹きこまれた粒状物は通常の使用済みプラスチックの粒状物と同様に炉内で燃焼し、使用済みプラスチックが含有していた無機物と灰分の融点を低下させる物質とに由来するスラグが発生する。しかし前記スラグは比較的融点が低く、粘性が低いため炉内でシェルを形成し難く、炉の通気性を悪化させることがない。このため、従来よりも多量の使用済みプラスチックを炉内に吹きこんでも操業は安定したままで、コークス比を低下させることができる。また、既に炉内に生成しているシェルの成分組成を変化させて低粘性化させることで、炉の通気性を改善する。炉壁側を通じてガス流れが生じる周辺流が強まる傾向が、炉の中心部の通気性が確保されることで緩和されて、ヒートロスが減少するので、生産性が向上する。   For example, spent plastic granules granulated together with a substance that lowers the melting point of ash using the granulation methods (a) to (c) above are supplied to the tuyere of a vertical furnace by air transportation. Blow in. The granular material blown into the furnace burns in the furnace in the same way as ordinary used plastic granular material, and slag derived from inorganic substances contained in the used plastic and substances that lower the melting point of ash are formed. appear. However, since the slag has a relatively low melting point and low viscosity, it is difficult to form a shell in the furnace, and the air permeability of the furnace is not deteriorated. For this reason, even if a larger amount of used plastic is blown into the furnace than before, the operation remains stable and the coke ratio can be lowered. Moreover, the air permeability of the furnace is improved by changing the component composition of the shell already generated in the furnace to lower the viscosity. The tendency to increase the peripheral flow in which gas flows through the furnace wall side is alleviated by ensuring air permeability in the center of the furnace, and heat loss is reduced, so that productivity is improved.

さらに、灰分の融点を低下させる物質とともに造粒した使用済みプラスチック粒状物を高炉内に吹き込むと、溶銑中のＳｉ濃度が低下する効果を有することも見出された。溶銑中のＳｉ濃度が低下する理由は以下のように考えられる。従来は、シェルが存在するために（Ａ）炉心部の通気性が悪化して炉下部の炉周辺部のガス温度が上昇し、（Ｂ）溶銑の滴下が炉周辺部で多くなる傾向を有する。すなわち、（Ａ）によりＳｉＯ2→ＳｉＯ反応が促進され、炉周辺部のＳｉＯガス生成速度が高くなり、ＳｉＯガス濃度が高くなると同時に、（Ｂ）の結果、炉周辺部に偏流化した溶銑との間で、ＳｉＯ＋Ｃ（溶銑中）→Ｓｉ（溶銑中）＋ＣＯの反応が活発となり、溶銑中のＳｉ濃度が上昇する。これに対して本発明方法を用いるとシェルの生成が抑制されて、（Ａ’）炉心部の通気性が改善されるので、炉周辺部でのガス温度が上昇することがなくＳｉＯガス生成が抑制され、（Ｂ’）溶銑の滴下も平均化されるので、溶銑中のＳｉ濃度が上昇することなく低Ｓｉ銑が得られる。以上のように本発明方法を用いれば、使用済みプラスチック粒状物を通常の方法を用いて高炉内に吹き込む場合と比較して、溶銑中のＳｉ濃度を低下させることができる。 Furthermore, it has also been found that when used plastic granules granulated together with a substance that lowers the melting point of ash are blown into the blast furnace, the Si concentration in the hot metal is reduced. The reason why the Si concentration in the hot metal is lowered is considered as follows. Conventionally, due to the presence of the shell, (A) the air permeability of the core part deteriorates, the gas temperature in the furnace peripheral part at the bottom of the furnace rises, and (B) the hot metal dripping tends to increase in the furnace peripheral part. . That is, (A) promotes the SiO 2 → SiO reaction, increases the generation rate of the SiO gas in the periphery of the furnace, increases the SiO gas concentration, and at the same time, as a result of (B), the hot metal drifted to the periphery of the furnace In the meantime, the reaction of SiO + C (in the hot metal) → Si (in the hot metal) + CO becomes active, and the Si concentration in the hot metal increases. On the other hand, when the method of the present invention is used, the formation of shells is suppressed and (A ′) the air permeability of the core is improved, so that the gas temperature at the periphery of the furnace does not rise and the generation of SiO gas This is suppressed, and the dripping of (B ′) hot metal is also averaged, so that low Si iron can be obtained without increasing the Si concentration in the hot metal. As described above, when the method of the present invention is used, the Si concentration in the hot metal can be reduced as compared with the case where used plastic particles are blown into the blast furnace using a normal method.

また、微粉炭吹きこみを行う竪型炉の操業の際にも、シェルの生成により通気性が悪化するが、本発明方法を用いて使用済みプラスチック粒状物を吹き込むことで、シェルを除去して炉の通気性を改善できる。したがって微粉炭と使用済みプラスチックの両方を吹き込む炉の操業の際には、本発明方法は非常に効果的であり、従来よりも炉の通気性を改善できるのでコークス比を下げて操業することが可能となり、生産性が非常に向上する。微粉炭吹込みを行う場合には、炉内に形成されるシェルの成分組成が微粉炭吹き込みを行わない場合とは若干異なるが、使用済みプラスチックの燃焼により生成する灰分の融点を低下させる物質を用いる本発明方法を持ち入れば十分に効果がある。また、シェルの除去により炉の通気性が改善されることで、上記と同様に溶銑中のＳｉ濃度が低下する効果が得られるので、通常の微粉炭吹込み操業において溶銑中のＳｉ濃度を低下させる方法として、本発明を用いることも有効である。   Also, when operating a vertical furnace that performs pulverized coal blowing, the air permeability deteriorates due to the formation of the shell, but the shell is removed by blowing used plastic particulates using the method of the present invention. Improves furnace breathability. Therefore, when operating a furnace in which both pulverized coal and used plastics are blown, the method of the present invention is very effective, and it is possible to improve the breathability of the furnace as compared with the prior art, so it is possible to operate with a reduced coke ratio. It becomes possible and productivity is greatly improved. When pulverized coal injection is performed, the component composition of the shell formed in the furnace is slightly different from the case where pulverized coal injection is not performed, but a substance that lowers the melting point of ash produced by burning used plastic is used. Bringing in the method of the present invention to be used is sufficiently effective. In addition, by improving the air permeability of the furnace by removing the shell, the effect of reducing the Si concentration in the hot metal is obtained in the same manner as described above, so the Si concentration in the hot metal is reduced in the normal pulverized coal blowing operation. It is also effective to use the present invention as a method of causing the problem to occur.

上記のように、本発明を用いれば微粉炭に由来して生成したシェルの除去、および／または微粉炭に由来するシェルの生成をも防止できるので、微粉炭吹きこみを行う高炉の操業に本発明を用いれば、従来以上に溶銑中のＳｉ濃度を低下させることができると同時に、使用済みプラスチックの有効利用もできるため、この点でも非常に効果的である。   As described above, if the present invention is used, it is possible to prevent the removal of shells derived from pulverized coal and / or the generation of shells derived from pulverized coal. If the invention is used, the Si concentration in the hot metal can be lowered more than before, and at the same time, the used plastic can be effectively used, which is also very effective in this respect.

したがって、以上のような本発明方法を実施する際に用いるのに最適な炉吹き込み用使用済みプラスチック粒状物は、使用済みプラスチックの燃焼により生成する灰分の融点を低下させる物質を含有する使用済みプラスチック粒状物である。また、このような粒状物を製造するためには、使用済みプラスチックの燃焼により生成する灰分の融点を低下させる物質と、使用済みプラスチックとを混合して使用済みプラスチックの少なくとも一部を溶融させて造粒することが望ましい。このためには上記の（ａ）〜（ｃ）の方法を用いることが好適である。   Therefore, the most suitable spent plastic granule for furnace blowing to be used when carrying out the above-described method of the present invention is a spent plastic containing a substance that lowers the melting point of ash generated by burning of the spent plastic. It is a granular material. Moreover, in order to manufacture such a granular material, a substance that lowers the melting point of ash generated by burning used plastic and a used plastic are mixed to melt at least a part of the used plastic. It is desirable to granulate. For this purpose, it is preferable to use the methods (a) to (c) described above.

図３に示したものと同様の造粒装置（リングダイ造粒装置）を用いて使用済みプラスチックと、灰分の融点を低下させる物質である石灰石とを混合して粒状物を製造した。   Using a granulator (ring die granulator) similar to that shown in FIG. 3, the used plastic was mixed with limestone, which is a substance that lowers the melting point of ash, to produce a granular material.

使用した使用済みプラスチックは一般家庭からの廃棄物であり、複数種類のプラスチックと異物とが混合された状態で、ポリエチレン３２％、ポリプロピレン３１％、ポリスチレン２２％、その他（紙など）１５％であった。表１に使用済みプラスチックの化学組成を、表２に使用済みプラスチック中の灰分の組成を示す。   Used plastic is waste from general households, with 32% polyethylene, 31% polypropylene, 22% polystyrene, and 15% other (paper, etc.) mixed with multiple types of plastic and foreign materials. It was. Table 1 shows the chemical composition of used plastic, and Table 2 shows the composition of ash in the used plastic.

Figure 2006152331
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Figure 2006152331
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石灰石は粒度１ｍｍ以下の粉末であり、使用済みプラスチックに対する石灰石の混合量は以下のようにして決定した。   Limestone is a powder having a particle size of 1 mm or less, and the amount of limestone mixed with the used plastic was determined as follows.

表２に示した化学組成の物質の１５００℃における粘度を計算したところ（シェルを形成するスラグの粘度に相当）、約８．７ＰａＳであった。図４に使用済みプラスチックに灰分の融点を低下させる物質として石灰石を外数で配合した時の配合率と粘度の関係を示す。通常の高炉スラグ（ＣａＯ／ＳｉＯ2＝１．２５）の粘度は１５００℃において０．３〜０．４ＰａＳであることから、使用済みプラスチックに石灰石を２ｍａｓｓ％程度配合すれば高炉スラグ粘度と等しくなることが分かるが、充分な効果を確認するために本実施例では６．７ｍａｓｓ％配合とし、使用済みプラスチック１．５ｔ／ｈに対しての粉状の石灰石を１００ｋｇ／ｈの速度で供給して造粒した。造粒装置はリングダイ内径８４０ｍｍ、幅２４０ｍｍ、リングダイ厚み（ダイス長さ）６０ｍｍ、転動ローラ径４０５ｍｍで、ダイス径６ｍｍの穴１万個であり、直径約６ｍｍ、長さ約１０〜２０ｍｍの円筒形の粒状物を製造した。粒状物の強度を粒子の平均強度指数で評価したところ、石灰石を添加しない場合は約１００Ｎ／ｍｍであった強度が、２００〜３００Ｎ／ｍｍに上昇した。強度が増加すると燃焼性が向上することが知られており、石灰石の添加により付随的に燃焼性も向上した。なお、平均強度指数は、径の長さに分布を持つ粒状物について、各径の粒状物について、粒子に垂直な荷重、または円筒状粒子の場合は粒子の長さ方向の側面に垂直な荷重（速度２ｍｍ／ｍｉｎ一定）を加えたときの荷重（ｋｇ）と偏位（ｍｍ）との比（ｋｇ／ｍｍ）に質量分率を掛け算したものの総和で定義する。 When the viscosity at 1500 ° C. of the substance having the chemical composition shown in Table 2 was calculated (corresponding to the viscosity of the slag forming the shell), it was about 8.7 PaS. FIG. 4 shows the relationship between the blending ratio and viscosity when limestone is blended in an external number as a substance that lowers the melting point of ash in the used plastic. Since the viscosity of ordinary blast furnace slag (CaO / SiO 2 = 1.25) is 0.3 to 0.4 PaS at 1500 ° C., it becomes equal to the blast furnace slag viscosity when about 2 mass% of limestone is added to the used plastic. As can be seen, in order to confirm the sufficient effect, in this example, 6.7 mass% was blended, and powdered limestone for 1.5 t / h of used plastic was supplied at a rate of 100 kg / h. Granulated. The granulator has a ring die inner diameter of 840 mm, a width of 240 mm, a ring die thickness (die length) of 60 mm, a rolling roller diameter of 405 mm, 10,000 holes with a die diameter of 6 mm, a diameter of about 6 mm, and a length of about 10 to 20 mm. A cylindrical granule was produced. When the strength of the granular material was evaluated by the average strength index of the particles, the strength, which was about 100 N / mm when limestone was not added, increased to 200 to 300 N / mm. It is known that the combustibility is improved when the strength is increased, and the combustibility is also improved concomitantly by the addition of limestone. Note that the average strength index refers to the load perpendicular to the particle, or in the case of a cylindrical particle, the load perpendicular to the side surface in the length direction of the particle having a distribution in diameter length. It is defined as the sum total of the ratio (kg / mm) of the load (kg) and displacement (mm) when the (velocity is constant at 2 mm / min) multiplied by the mass fraction.

次に、使用済みプラスチックと混合する灰分の融点を低下させる物質として粉状（粒度約１ｍｍ以下）の焼結鉱（返鉱）を用いた以外は石灰石を用いた場合と同様の方法により粒状物（粒状プラスチック）を製造した。焼結鉱の組成はＦｅ2Ｏ3：７５．１％、ＦｅＯ：６．９％、ＣａＯ：９．７％、ＳｉＯ２：４．６％、Ａｌ２Ｏ３：１．８％であった。図４に使用済みプラスチックに造滓剤として焼結鉱を外数で配合した場合の配合率と粘度の関係を併せて示す。焼結鉱を用いた場合も石灰石（ＣａＣＯ3）の場合とほぼ同様の粘度変化を示し、本実施例でも焼結鉱を外数で６．７ｍａｓｓ％配合して使用済みプラスチックの粒状物を製造した。 Next, granular materials are obtained in the same manner as when limestone is used except that powdered (grain size of about 1 mm or less) sintered ore (returning) is used as a substance that lowers the melting point of ash mixed with used plastic. (Granular plastic) was produced. The composition of the sintered ore was Fe 2 O 3 : 75.1%, FeO: 6.9%, CaO: 9.7%, SiO 2 : 4.6%, Al 2 O 3 : 1.8%. . FIG. 4 also shows the relationship between the blending ratio and the viscosity when a sintered ore is blended in the used plastic as an additive in the external number. When the sinter is used, the viscosity change is almost the same as the case of limestone (CaCO 3 ), and in this example also, 6.7 mass% of the sinter ore is added to produce used plastic granules. did.

さらに、比較例として灰分の融点を低下させる物質を配合していない、使用済みプラスチックのみからなる従来の粒状物も製造した。   Furthermore, the conventional granular material which consists only of used plastics which did not mix | blend the substance which reduces melting | fusing point of ash as a comparative example was also manufactured.

得られた粒状物について粒子強度測定および図５に示す燃焼試験装置を用いて燃焼試験を実施した。得られた石灰石および焼結鉱を配合した粒状プラスチックの強度は１９６Ｎ／ｍｍであり、灰分の融点を低下させる物質の配合無しのものに比較して、粒子強度の増加が認められた。   The obtained granular material was subjected to particle strength measurement and a combustion test using a combustion test apparatus shown in FIG. The strength of the granular plastic blended with the obtained limestone and sintered ore was 196 N / mm, and an increase in particle strength was observed as compared to the one without blending of a substance that lowers the melting point of ash.

燃焼試験装置では、高炉と同様の条件において燃焼試験を行うことが可能であり、送風温度：１２００℃、送風量：３５０Ｎｍ3／ｈ、送風中酸素濃度：２１％、粒状プラスチック吹き込み量：２１ｋｇ／ｈで粒状プラスチック吹きこみ試験を行った後、レースウェイ末端のシェルを採取して、分析した。灰分の融点を低下させる物質を配合していない粒状プラスチックの時に採取したシェル組成から融点は約１７５０℃であり、石灰石および焼結鉱を配合した場合のシェル組成からの融点は約１５５０℃であり、粘度の低下が確認された。粒状物の燃焼率は１００％であった。 In the combustion test apparatus, it is possible to perform a combustion test under the same conditions as in the blast furnace, the blowing temperature: 1200 ° C., the blowing amount: 350 Nm 3 / h, the blowing oxygen concentration: 21%, and the granular plastic blowing amount: 21 kg / After conducting the granular plastic blowing test at h, the shell at the end of the raceway was taken and analyzed. The melting point is about 1750 ° C. from the shell composition collected at the time of the granular plastic not blended with the substance that lowers the melting point of ash, and the melting point from the shell composition when limestone and sintered ore are blended is about 1550 ° C. A decrease in viscosity was confirmed. The burning rate of the granular material was 100%.

図３に示したものと同様のリングダイ造粒装置を用いて使用済みプラスチックと石灰石（ＣａＯ分が５７．４％）とを混合して造粒し、この粒状物をコークスの代替品として羽口から吹きこみ、高炉の操業を行った。石灰石の粒度は１ｍｍ以下のものを用い、使用済みプラスチックに対する石灰石の混合量は、石灰石を全体の３ｍａｓｓ％（内数）となるようにした。   Using a ring die granulator similar to that shown in FIG. 3, the used plastic and limestone (CaO content 57.4%) are mixed and granulated, and this granulate is used as a substitute for coke. Blowing through the mouth and operating the blast furnace. Limestone having a particle size of 1 mm or less was used, and the amount of limestone mixed with the used plastic was 3 mass% (inner number) of the limestone.

高炉の羽口より上記の粒状物の吹きこみを開始したところ、通気性は徐々に改善され、送風圧力が減少したので次の日にはコークスの装入量を減らしてコークス比を下げて操業を行うことができた。また、ヒートロスも低下した。   When the above-mentioned granular material started to be blown from the tuyere of the blast furnace, the air permeability was gradually improved and the air pressure was reduced, so the next day, the coke charge was reduced and the coke ratio was lowered. Was able to do. Heat loss also decreased.

図３に示したものと同様の造粒装置（リングダイ造粒装置）を用いて表１に示す使用済みプラスチックと、灰分の融点を低下させる物質である石灰石とを混合して粒状物を製造した。図６に本実施例に用いた石灰石の粒度分布を、表３に使用済みプラスチックの組成のうち灰分の組成、比較のための微粉炭中の灰分の組成、石灰石組成、を示す。使用済みプラスチック１．０ｔ／ｈに対して添加する石灰石の割合を変化させて造粒を行い、石灰石（ＣａＣｏ3）配合率の異なるプラスチック粒状物を製造した。ダイス径７ｍｍのものを用いた以外は、実施例１と同様にして粒状物の製造を行なった。 Using the same granulator (ring die granulator) as shown in Fig. 3, the used plastics shown in Table 1 and limestone, which is a substance that lowers the melting point of ash, are mixed to produce granules. did. FIG. 6 shows the particle size distribution of the limestone used in this example, and Table 3 shows the composition of ash in the used plastic composition, the composition of ash in pulverized coal for comparison, and the composition of limestone. Granulation was carried out by changing the proportion of limestone added to used plastic 1.0 t / h to produce plastic granules having different limestone (CaCo 3 ) content. A granular material was produced in the same manner as in Example 1 except that a die having a diameter of 7 mm was used.

Figure 2006152331
Figure 2006152331

製造した粒状物の強度を平均強度指数として測定したところ、図７に示す結果が得られた。図７によれば、石灰石を添加しない場合の強度（平均１１０Ｎ／ｍｍ）に比較して、石灰石（ＣａＣｏ3）を配合した場合は２〜２．５倍の強度を示した。 When the strength of the produced granular material was measured as an average strength index, the result shown in FIG. 7 was obtained. According to FIG. 7, as compared to the intensity of without the addition of limestone (average 110N / mm), when blended with limestone (CaCo 3) showed the intensity of 2 to 2.5 times.

さらに、製造した粒状物の
燃焼特性、通気性を、図５に示す燃焼試験装置を用いて評価した。試験条件は、

送風温度：１２００℃、
送風量：３５０Ｎｍ3／ｈ（送風中酸素濃度：２１％）、
粒状プラスチック吹き込み量：
２１ｋｇ／ｈ（石灰石配合０ｍａｓｓ％、３ｍａｓｓ％、６ｍａｓｓ％、１２ｍａｓｓ％）、
微粉炭吹き込み量：２１ｋｇ／ｈとした。 Furthermore, the combustion characteristics and air permeability of the produced granular material were evaluated using a combustion test apparatus shown in FIG. Test conditions are

Blower temperature: 1200 ° C,
Blowing amount: 350 Nm 3 / h (oxygen concentration during blowing: 21%),
Granular plastic blowing rate:
21 kg / h (limestone combination 0 mass%, 3 mass%, 6 mass%, 12 mass%),
The amount of pulverized coal injection: 21 kg / h.

通気性は、燃焼試験装置の送風圧力の時間的な推移を測定することで評価した。図８にその測定結果を示す。

石灰石添加０ｍａｓｓ％では粒状プラスチックの吹き込みが長時間になるに従い、圧力上昇が認められ、石灰石を添加した粒状プラスチックを吹き込んだ場合は圧力上昇はほとんど認められなかった。石灰石を添加しない場合はレースウェイ端部に生成されるシェルが成長しており、レースウェイシェルの生成により圧力が上昇したと考えられる。 The air permeability was evaluated by measuring the temporal transition of the blowing pressure of the combustion test apparatus. FIG. 8 shows the measurement results.

At 0 mass% with limestone addition, a pressure increase was observed as the granular plastic was blown for a long time, and almost no pressure increase was observed when the granular plastic to which limestone was added was blown. When limestone is not added, the shell generated at the end of the raceway is growing, and it is considered that the pressure increased due to the generation of the raceway shell.

実施例３と同様にして、プラスチック粒状物の石灰石含有量が５ｍａｓｓ％になるように石灰石添加量を調整し、１．０ｔ／ｈの処理速度の造粒装置を用いて、４．０ｔ／ｈで粒状物を製造した。また、実施例３と同様にして、プラスチック粒状物の石灰石含有量が０ｍａｓｓ％の粒状物も製造した。得られた粒状物を内容積３２２３ｍ3の高炉に吹き込み試験を行った。図９にコークス原単位（コークス比）、プラスチック吹き込み原単位（プラスチック比）、高炉炉下部通気性（高炉炉下部通気指数）、溶銑中Ｓｉ濃度の時間的推移をそれぞれ示す。プラスチック粒状物は、まず石灰石含有量が０ｍａｓｓ％の粒状物の吹き込みを行い、試験開始後３４日目から石灰石含有量が５ｍａｓｓ％の粒状物の吹き込みを行なった。標準的な高炉の操業条件は、
送風温度：１１８０℃、
送風量：９８１Ｎｍ3／ｔ（酸素富加：４．５ｖｏｌ％）、
出銑比：２．１４ｔ／ｍ3／ｄ、
微粉炭比：１３７ｋｇ／ｔ、
送風湿分：３４ｇ／Ｎｍ3
、羽口先速度：２１０ｍ／ｓ、
羽口先理論燃焼温度：２２５０℃
であった（単位は溶銑１ｔ当たりの原単位）。 In the same manner as in Example 3, the amount of limestone added was adjusted so that the limestone content of the plastic granule was 5 mass%, and 4.0 t / h using a granulator with a processing speed of 1.0 t / h. The granular material was manufactured. Moreover, the granular material whose limestone content of a plastic granular material is 0 mass% was manufactured similarly to Example 3. FIG. The obtained granular material was blown into a blast furnace having an internal volume of 3223 m 3 to conduct a test. FIG. 9 shows temporal transitions of coke basic unit (coke ratio), plastic blowing basic unit (plastic ratio), blast furnace lower air permeability (blast furnace lower air permeability index), and Si concentration in hot metal. The plastic granular material was first blown with a granular material having a limestone content of 0 mass%, and the granular material having a limestone content of 5 mass% was blown from the 34th day after the start of the test. Standard blast furnace operating conditions are
Air temperature: 1180 ° C
Air flow rate: 981 Nm 3 / t (oxygen enrichment: 4.5 vol%),
Output ratio: 2.14 t / m 3 / d,
Pulverized coal ratio: 137 kg / t,
Ventilation moisture: 34 g / Nm 3
, Tuyere tip speed: 210m / s,
Feather tip theoretical combustion temperature: 2250 ° C
(The unit is the basic unit per 1 ton of hot metal).

高炉下部通気抵抗指数は高炉下部の圧損を示す指標であり、高炉下部通気抵抗指数が大であるほど圧力損失が大であることを示す。高炉下部通気抵抗指数（Ｋｌ）は以下の式（ｄ）より算出する。
Ｋｌ＝（Ｐblast 2−Ｐ4 2）×１０6／Ｖbosh・・・（ｄ）
ここでＰblast、Ｐ4はそれぞれ送風圧、シャフト４段圧力（Ｋｇ／ｃｍ2）、Ｖboshはボッシュガス量（Ｎｍ3／ｍｉｎ）である。
図９によれば、石灰石を添加しないプラスチック粒状物の吹き込みを行なうと、高炉下部通気抵抗指数が次第に増加し、コークス比が増加することが分かる。プラスチック粒状物の吹き込み量を減らすことにより、すなわちプラスチック比を下げることで高炉下部通気抵抗指数を低下させることができる。したがって、通気性を悪化させずにプラスチック粒状物を安定して吹き込むことは困難であった。これに対して石灰石添加プラスチック粒状物の吹き込みを開始した３４日目以降は、炉下部通気抵抗指数が低下し、コークス比の低減が確認された。したがってプラスチック粒状物の吹き込み量を減らす必要はなく、プラスチック粒状物を安定して吹き込むことが可能となった。また、石灰石添加プラスチック粒状物の吹き込みにより、溶銑中のＳｉ濃度が低減する効果があることが明らかとなった。 The blast furnace lower ventilation resistance index is an index indicating the pressure loss at the lower part of the blast furnace, and the larger the blast furnace lower ventilation resistance index, the greater the pressure loss. The blast furnace lower ventilation resistance index (Kl) is calculated from the following equation (d).
Kl = (P blast 2 −P 4 2 ) × 10 6 / V bosh (d)
Here, P blast and P 4 are the blowing pressure, shaft four-stage pressure (Kg / cm 2 ), and V bosh is the Bosch gas amount (Nm 3 / min).
According to FIG. 9, it is understood that when the plastic granular material not added with limestone is blown, the lower blast furnace ventilation resistance index gradually increases and the coke ratio increases. By reducing the amount of plastic particles blown, that is, by lowering the plastic ratio, the lower blast furnace ventilation resistance index can be lowered. Therefore, it has been difficult to stably blow the plastic particles without deteriorating the air permeability. On the other hand, after the 34th day when the injection of the limestone-added plastic particulate material was started, the lower portion of the furnace ventilation resistance index was reduced, and the reduction of the coke ratio was confirmed. Therefore, it is not necessary to reduce the amount of plastic particles blown, and the plastic particles can be stably blown. Moreover, it became clear that the blowing of the limestone-added plastic particles has an effect of reducing the Si concentration in the hot metal.

図１０に石灰石を添加しないプラスチック粒状物の吹き込みを行なった場合と、石灰石を添加したプラスチック粒状物の吹き込みを行なった場合の炉口部の炉半径方向のガス利用率（ηＣＯ：ＣＯ／（ＣＯ＋ＣＯ2））分布の差を、図１１に温度分布の差を示す。石灰石添加無しに比較して、添加した場合は炉壁側ガス利用率が向上し、炉壁側の温度が低下した。石灰石を添加したプラスチック粒状物の吹き込みを行なった場合はシェルの形成が抑制されて炉心部の通気性が良好となり、周辺へのガス流れが軽減され、ヒートロスが低減されたためと考えられる。 FIG. 10 shows the gas utilization rate (ηCO: CO / (CO + CO) in the furnace radial direction at the furnace port when the plastic granular material without limestone is blown and when the plastic granular material with limestone is blown. 2 )) Distribution difference, and Fig. 11 shows temperature distribution difference. When added, the furnace wall side gas utilization rate improved and the temperature on the furnace wall side decreased as compared with the case where limestone was not added. It is considered that when the plastic granular material added with limestone was blown, the formation of the shell was suppressed, the air permeability of the core portion was improved, the gas flow to the periphery was reduced, and the heat loss was reduced.

高炉下部の羽口付近の断面の概略図。Schematic of a cross section near the tuyere at the bottom of the blast furnace. ＳｉＯ2−Ａｌ2Ｏ3−ＣａＯの３元系状態図。Ternary phase diagram of the SiO 2 -Al 2 O 3 -CaO. 圧縮成型造粒方法で用いる造粒装置の一例の概略図（リングダイ造粒装置）。Schematic of an example of a granulator used in the compression molding granulation method (ring die granulator). 石灰石と焼結鉱の、使用済みプラスチックに対する配合率と粘度の関係を示すグラフ。The graph which shows the relationship between the blending ratio with respect to used plastic, and a viscosity of a limestone and a sintered ore. 燃焼試験装置の概略図。Schematic of a combustion test apparatus. 実施例３で用いた石灰石の粒度分布を示すグラフ。The graph which shows the particle size distribution of the limestone used in Example 3. プラスチック粒状物の平均強度指数と石灰石配合率の関係を示すグラフ。The graph which shows the relationship between the average intensity index of a plastic granular material, and a limestone compounding rate. プラスチック粒状物吹き込み時の送風圧力の時間変化を示すグラフ。The graph which shows the time change of the ventilation pressure at the time of plastic granular material blowing. プラスチック粒状物吹き込み時の高炉の操業推移を示すグラフ。The graph which shows the operation transition of the blast furnace at the time of plastic granular material injection. 高炉炉口部の炉半径方向のガス利用率を示すグラフ。The graph which shows the gas utilization factor of the furnace radial direction of a blast furnace furnace port part. 高炉炉口部の炉半径方向の温度分布を示すグラフ。The graph which shows the temperature distribution of the furnace radial direction of a blast furnace mouth part.

符号の説明Explanation of symbols

１ 羽口
２ 使用済みプラスチック
３ レースウェイ
４ シェル
５ リングダイ
６ ダイス孔
７ａ、７ｂ 転動ローラ
８ カッター
９ 投入口
１０ プラスチック成型物
１１ 使用済みプラスチック
１２ 灰分の融点を低下させる物質
Ａ 使用済みプラスチックで形成されたシェルの組成
Ｂ 粒状物の３ｍａｓｓ％程度石灰石を添加した場合の燃焼により生成した灰分の組成
Ｃ 粒状物の７ｍａｓｓ％程度石灰石を添加した場合の燃焼により生成した灰分の組成
Ｄ 粒状物の１２ｍａｓｓ％程度石灰石を添加した場合の燃焼により生成した灰分の組成 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 tuyere 2 used plastic 3 raceway 4 shell 5 ring die 6 die hole 7a, 7b rolling roller 8 cutter 9 slot 10 plastic molding 11 used plastic 12 substance that lowers melting point of ash A A used plastic Composition of formed shell B Composition of ash produced by combustion when limestone is added about 3 mass% of granular material C Composition of ash produced by combustion when limestone is added about 7 mass% of granular material D Composition of ash produced by combustion when limestone is added at about 12 mass%

Claims (6)

使用済みプラスチックを炉吹き込み原料として用いる竪型炉の操業において、使用済みプラスチックの燃焼により生成する灰分の融点を低下させる物質と、使用済みプラスチックとを混合して造粒した粒状物を炉内に吹き込むことを特徴とする使用済みプラスチックの炉吹き込み方法。   In the operation of a vertical furnace that uses used plastic as a furnace blowing material, a granular material that is granulated by mixing the material that lowers the melting point of ash produced by burning used plastic with the used plastic is put in the furnace. A furnace blowing method for used plastic, characterized by blowing. 灰分の融点を低下させる物質の少なくとも一部が、ＣａＯ源および／またはＭｇＯ源であることを特徴とする請求項１に記載の使用済みプラスチックの炉吹き込み方法。   The method for blowing a used plastic into a furnace according to claim 1, wherein at least a part of the substance that lowers the melting point of ash is a CaO source and / or a MgO source. 全周に複数のダイス孔が貫設されたリングダイの孔から圧縮押出しされて造粒された粒状物を用いることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の使用済みプラスチックの炉吹き込み方法。   3. The used plastic furnace blow-in according to claim 1 or 2, wherein a granulated product is used which is granulated by compression extrusion from a ring die hole having a plurality of die holes penetrating all around. Method. 粒状物と同時にまたは交互に微粉炭を炉吹き込み原料として用いることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の使用済みプラスチックの炉吹き込み方法。   The method for blowing a used plastic into a furnace according to any one of claims 1 to 3, wherein pulverized coal is used as a furnace blowing material simultaneously or alternately with the granular material. 使用済みプラスチックの燃焼により生成する灰分の融点を低下させる物質を含有することを特徴とする炉吹き込み用使用済みプラスチック粒状物。   A spent plastic granule for furnace blowing, which contains a substance that lowers the melting point of ash generated by burning used plastic. 使用済みプラスチックの燃焼により生成する灰分の融点を低下させる物質と、使用済みプラスチックとを混合して使用済みプラスチックの少なくとも一部を溶融させて造粒することを特徴とする請求項５に記載の炉吹き込み用使用済みプラスチック粒状物の製造方法。   The material for reducing the melting point of ash generated by burning used plastic and the used plastic are mixed to melt and granulate at least a part of the used plastic. A method for producing used plastic granules for furnace blowing.
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