JP2006291334A - Method for recycling dust at pretreatment of molten iron - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、溶銑予備処理に際して発生するダストのリサイクル使用する溶銑脱硫方法に係り、より詳しくは生石灰およびソーダ灰を精錬剤とする溶銑予備処理工程で発生するダストを集塵してこれを溶銑の脱硫精錬剤としてリサイクル使用する方法に関する。 The present invention relates to a hot metal desulfurization method that uses and recycles dust generated during hot metal pretreatment, and more specifically, collects dust generated in a hot metal pretreatment step using quick lime and soda ash as a refining agent, The present invention relates to a method of recycling as a desulfurization refining agent.
近年、鉄鋼材料に対して極低燐化、極低硫化が要求されていることから、溶銑段階において脱燐、脱硫を行う溶銑予備処理を行うことが主流となっている。例えば、溶銑予備処理脱硫では、生石灰、ソーダ灰等の精錬剤を粉体の状態で混銑車もしくは溶銑鍋内の溶銑に吹き込むインジェクション方式や、精錬剤を溶銑鍋内の溶銑に上方より添加し、攪拌羽根で攪拌する機械攪拌方式等が採用されている。これらの溶銑予備処理では、一般的に、反応効率を高めるために、より粒度の小さい精錬剤が使用されており、また、精錬能を向上させるという観点から、滓化に優れた揮発性のソーダ灰が適用されている。結果、溶銑予備処理装置から発生する集塵ダストは増加傾向であり、環境保全ならびに集塵ダストに含有されている未反応の有価成分の有効利用を目的として、近年、リサイクルする方法が提案され、実用化されている。 In recent years, since ultra-low phosphorus and ultra-low sulfidation are required for steel materials, it has become mainstream to perform hot metal pretreatment for dephosphorization and desulfurization in the hot metal stage. For example, in hot metal pretreatment desulfurization, a refining agent such as quick lime and soda ash is injected into the molten metal in the kneading car or hot metal ladle in a powder state, or a refining agent is added to the hot metal in the hot metal ladle from above, A mechanical stirring system that stirs with a stirring blade is employed. In these hot metal pretreatments, a refining agent with a smaller particle size is generally used in order to increase the reaction efficiency, and from the viewpoint of improving the refining ability, a volatile soda excellent in hatching. Ashes are applied. As a result, the dust collection dust generated from the hot metal pretreatment device is increasing, and in recent years, a method of recycling has been proposed for the purpose of environmental conservation and effective use of unreacted valuable components contained in the dust collection dust. It has been put into practical use.
例えば、特許文献１（特開平５−５９４１７号公報）では、乾式集塵機にて捕集したダストを浸漬ランスで溶銑内に投入するインジェクション方式の溶銑予備処理にリサイクルする方法が提案されている。インジェクション方式は、基本的に粉体の精錬剤を使用する溶銑予備処理装置であることから、粉状で捕集されたダストを精錬剤の一部としてリサイクルするためにブリケット化などの成型処理を必要とせず、ダストのリサイクル使用ということだけから考えると好都合な方式である。しかし、溶銑脱硫法としては一般に機械撹拌式の方が脱硫剤の脱硫反応効率が高く、しかも脱硫処理能率も高い。ダストのリサイクル使用に好都合ということのみから、溶銑脱硫にインジェクション方式を採用することは、通常は不合理である。 For example, Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. Hei 5-59417) proposes a method of recycling dust collected by a dry dust collector into a hot metal pretreatment of an injection method in which the dust is thrown into a hot metal with an immersion lance. Since the injection system is basically a hot metal pretreatment device that uses a powder refining agent, in order to recycle the dust collected in powder form as part of the refining agent, a molding process such as briquetting is performed. It is a convenient method considering only the recycling use of dust without the need. However, as a hot metal desulfurization method, the mechanical stirring type generally has a higher desulfurization reaction efficiency of the desulfurization agent and higher desulfurization treatment efficiency. It is usually unreasonable to adopt an injection system for hot metal desulfurization because it is convenient for recycling dust.
一方、機械撹拌式の溶銑脱硫法においては、溶銑が溶銑鍋中で旋回しているために粉体インジェクション用のランスを溶銑中に浸漬することができない。したがって、脱硫剤は溶銑の上方から添加せざるを得ず、ダストのような微粉を通常の脱硫剤のように上方から添加すると、投入されたダストが溶銑の脱硫に寄与することなく、再び集塵機に引き込まれてしまい、精錬剤としての利用効率が低下してしまうという難点がある。この対策として、特許文献２（特開平９−１９４９２３号公報）では、ダストを単独または他の精錬剤と混合しブリケットに成形した後、溶銑予備処理用の精錬剤として再利用する方法が提案されており、これにより、ダストを単独で上方添加する場合よりも、より高い脱硫能が得られている。しかし、一般的にブリケットのような形状に成形する場合には、余分な工数・労力を必要とし、特に組成・粒径分布が一定しないダストのような物質をブリケット化する場合には、さらに成形にコストがかかってしまうということが問題点として挙げられていた。
本発明は、溶銑脱硫法における機械撹拌式の高効率な脱硫反応効率を活かし、かつ、溶銑予備処理に際して発生するダストを、機械撹拌式溶銑脱硫装置においても粉状のまま精錬剤として有効にリサイクルする方法を提供するものである。 The present invention makes effective use of mechanical stirring type high-efficiency desulfurization reaction efficiency in hot metal desulfurization, and effectively recycles dust generated during hot metal pretreatment as a refining agent in the form of powder even in mechanical stirring type hot metal desulfurization equipment. It provides a way to
本発明者らは、ダストの溶銑への添加方法に着目して試験を重ねた結果、機械攪拌式脱硫装置においては、溶銑鍋内の溶銑を脱硫処理する際に、その溶銑表面直上に設置されたノズルより溶銑に向けて上方からダストおよび精錬剤を吹き付けることによって、精錬剤としての効果を低下させることなく脱硫反応を予想外に速やかに進行させうることを見出した。 As a result of repeated tests focusing on the method of adding dust to the hot metal, the inventors of the present invention, in the mechanical stirring type desulfurization apparatus, when desulfurizing the hot metal in the hot metal ladle, it was installed immediately above the hot metal surface. It was found that the desulfurization reaction can proceed unexpectedly and quickly without reducing the effect as a refining agent by spraying dust and a refining agent from above onto the hot metal from the nozzle.
また、攪拌羽根に設置したノズルより、直接溶銑中にダストおよび精錬剤を吹き込むことによって、より一層精錬剤としての効果を向上させることを見出した。
さらに、生石灰等、揮発性の低い他の精錬剤の上方添加との併用によっても、精錬剤としての効果が縮小されないことを確認し、本発明を完成させるに至った。
Moreover, it discovered that the effect as a refining agent could be improved further by blowing dust and a refining agent directly into hot metal from the nozzle installed in the stirring blade.
Furthermore, it was confirmed that the effect as a refining agent was not reduced by the combined use with other refining agents having low volatility such as quick lime, and the present invention was completed.
ここに、本発明は次の通りである。
（１）溶銑予備処理装置より発生するダストを乾式集塵機により集塵し、得られた集塵ダストを機械攪拌式脱硫装置にリサイクルして使用する方法において、集塵ダストを単独または一種類以上の他の精錬剤とともに、溶銑鍋内の溶銑表面の直上に設置したノズルより溶銑に向けて上方から吹き付けることを特徴とする、溶銑予備処理ダストのリサイクル方法。
Here, the present invention is as follows.
(1) In a method in which dust generated from the hot metal pretreatment device is collected by a dry dust collector, and the resulting dust collection dust is recycled to a mechanical stirring type desulfurization device, the dust collection dust is used alone or in one or more kinds. A method for recycling hot metal pretreatment dust, characterized in that, together with other refining agents, the hot metal is sprayed from above toward the hot metal from a nozzle installed directly above the hot metal surface in the hot metal pan.
（２）溶銑予備処理装置より発生するダストを乾式集塵機により集塵し、得られた集塵ダストを機械攪拌式脱硫装置にリサイクルして使用する方法において、集塵ダストを単独または一種類以上の他の精錬剤とともに、溶銑中に浸漬させた攪拌羽根に設置したノズルより溶銑中に吹込むことを特徴とする、溶銑予備処理ダストのリサイクル方法。 (2) In a method in which dust generated from the hot metal pretreatment device is collected by a dry dust collector, and the resulting dust collection dust is recycled to a mechanical stirring desulfurization device, the dust collection dust is used alone or in one or more types. A method for recycling hot metal pretreatment dust, characterized in that the hot metal pretreatment dust is blown into the hot metal from a nozzle installed on a stirring blade immersed in the hot metal together with another refining agent.
（３）精錬剤の一部を上方添加することを特徴とする、上記（１）または（２）に記載の溶銑予備処理ダストのリサイクル方法。 (3) The method for recycling hot metal pretreatment dust according to (1) or (2) above, wherein a part of the refining agent is added upward.
本発明法によれば、集塵ダストを廃棄することなく、そのままの形態で機械撹拌式溶銑脱硫装置にリサイクルすることが可能となり、さらに、ダストに含まれている有価成分と等量の精錬剤を削減することができるため、省資源化に大いに寄与しうるものである。 According to the method of the present invention, it is possible to recycle the dust collection dust as it is into the mechanical stirring type hot metal desulfurization apparatus without discarding the dust collection dust, and further, a refining agent equivalent in value to the valuable component contained in the dust. This can greatly contribute to resource saving.
本発明にかかる溶銑予備処理ダストのリサイクル方法を添付図面を参照してさらに詳述する。
本発明においてリサイクルするダストは、溶銑予備処理装置より発生するダストが対象であり、従来技術に見られる直接精錬剤を吹き込むインジェクション方式や、精錬剤を上方添加する機械攪拌方式等、ダストが発生する精錬装置の方式に限定されるものではない。
The method for recycling hot metal pretreatment dust according to the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.
The dust to be recycled in the present invention is the dust generated from the hot metal pretreatment device, and dust is generated such as an injection method in which a direct refining agent is blown in a conventional technique and a mechanical stirring method in which a refining agent is added upward. It is not limited to the method of the refining device.
本発明によれば、そのような従来の溶銑予備処理に際して発生したダストは捕集されるが、本発明によれば乾式集塵機を用いて集塵され、得られたダスト（集塵ダスト）がリサイクル使用されるのである。集塵ダストは一旦ホッパーに貯蔵されたものを使用してもよく、回収された集塵ダストを連続して使用してもよい。 According to the present invention, dust generated during such conventional hot metal preliminary treatment is collected, but according to the present invention, dust is collected using a dry dust collector, and the obtained dust (dust collection dust) is recycled. It is used. The dust collection dust that has been once stored in the hopper may be used, or the collected dust collection dust may be used continuously.
乾式集塵機により集塵されたダストは、単独のまま用いることが可能であるが、ダストに含有している水分の影響で流動性が低下し、輸送配管内で閉塞してしまうことが懸念されるために、他の精錬剤とともに用いることも可能である。この場合、予めダストと精錬剤を混合したものを用いることもできるが、個別の貯蔵ホッパーから取り出して、輸送配管内で合流させる方法を採用しても差し支えない。 Dust collected by a dry dust collector can be used as it is, but there is concern that fluidity may be reduced due to the moisture contained in the dust and clogged in the transportation piping. Therefore, it can be used with other refining agents. In this case, it is possible to use a mixture of dust and a refining agent in advance, but it is also possible to adopt a method in which the dust is taken out from an individual storage hopper and merged in the transport pipe.
集塵ダストの平均粒径は２μｍ〜３００μｍ程度であり、それはそのまま吹き込むことができる大きさである。必要により添加される生石灰、ソーダ灰等の精錬剤についてもほぼ同じ程度の大きさであればよい。ただし、それらの精錬剤を上置きにする場合には、それよりも大きく、具体的には０．５ｍｍ〜５ｍｍ程度まで大きいのが好ましい。 The average particle size of the dust collection dust is about 2 μm to 300 μm, which is a size that can be blown as it is. The refining agents such as quick lime and soda ash that are added as necessary may be approximately the same size. However, when these refining agents are placed on top, it is preferably larger than that, specifically about 0.5 mm to 5 mm.
図１は、吹き付けによる本発明の１態様を示したものである。ダストおよび精錬剤は、溶銑表面直上に設置されたノズルを通して、機械攪拌式脱硫装置により攪拌されている溶銑鍋内の溶銑に向けて上方から吹き付けられる構成となっている。ノズルの配置は、ノズル先端が極力溶銑表面に近い方が効果的であるが、近すぎる場合には、溶銑表面から飛散した地金がノズル先端に付着することによって、ノズル孔を閉塞させる危険性があるため、飛散した地金が到達しない程度にノズル先端と溶銑表面の距離を離しておくことが重要である。また、ノズル先端と溶銑表面の距離が離れすぎている場合には、ノズル先端から噴出されたダストまたは精錬剤の溶銑表面への到達率が低下し、精錬剤としての効果が低下してしまう危険性がある。従って、ノズル先端と溶銑表面との距離については、機械攪拌式脱硫装置の規模に応じて、適宜調整することが望ましい。 FIG. 1 shows one embodiment of the present invention by spraying. The dust and the refining agent are sprayed from above toward the hot metal in the hot metal ladle being stirred by the mechanical stirring desulfurization device through a nozzle installed immediately above the hot metal surface. The nozzle arrangement is more effective when the nozzle tip is as close as possible to the hot metal surface, but if it is too close, there is a danger that the metal hole scattered from the hot metal surface will adhere to the nozzle tip and block the nozzle hole Therefore, it is important to keep the distance between the nozzle tip and the hot metal surface so that the scattered metal does not reach. In addition, if the distance between the nozzle tip and the hot metal surface is too far, the arrival rate of the dust or refining agent sprayed from the nozzle tip to the hot metal surface will decrease, and the risk of reducing the effect as a refining agent There is sex. Therefore, it is desirable to appropriately adjust the distance between the nozzle tip and the hot metal surface according to the scale of the mechanical stirring type desulfurization apparatus.
本発明において使用するノズルの形状、機能、さらには集塵ダストの供給形態については特に制限はなく、従来より粉体吹き込みに用いられているものを使用すればよい。ガスは窒素が普通用いられる。 There are no particular restrictions on the shape and function of the nozzle used in the present invention, and the form of dust collection dust supply, and what is conventionally used for blowing powder may be used. Nitrogen is usually used as the gas.
図２は、吹き込みによる本発明の別の態様を示したものである。ダストおよび精錬剤は、攪拌羽根を介して溶銑中に吹き込まれる構成となっている。この場合、ダストは直接溶銑中に吹き込まれることから、図１の吹き付け方式と比較して、より精錬剤としての効果を安定させることが可能である。 FIG. 2 shows another embodiment of the present invention by blowing. The dust and the refining agent are blown into the hot metal via the stirring blade. In this case, since the dust is directly blown into the hot metal, it is possible to further stabilize the effect as a refining agent as compared with the spraying method of FIG.
図２に示すように集塵ダストを攪拌羽根に設けたノズルから溶銑内に吹き込むときは、その回転軸の中心に設けた供給管を経て集塵ダストが搬送され、その先端部においてその方向を水平方向に曲げられ、攪拌羽根の先端部から溶銑内に吹き込まれる。 As shown in FIG. 2, when dust collection dust is blown into the hot metal from a nozzle provided on the stirring blade, the dust collection dust is conveyed through a supply pipe provided at the center of the rotating shaft, and the direction of the dust collection dust is conveyed at the tip portion. It is bent in the horizontal direction and blown into the hot metal from the tip of the stirring blade.
本例では、２５０ｔの溶銑を使用した場合の実施例について詳述する。
表１に、処理対象とした溶銑の処理開始前の主要成分と温度を示す。
In this example, an example in which 250 ton hot metal is used will be described in detail.
Table 1 shows the main components and temperature before starting the hot metal treatment to be treated.
本例では、脱硫処理条件を、撹拌時間 １２分、撹拌羽根回転数 １１５ｒｐｍとし、集塵ダストおよび精錬剤の吹き付け・吹き込み速度は、その使用量に応じて５０〜２００ｋｇ／ｍｉｎ．で調整した。集塵ダストと精錬剤の各配合量は、ＣａＯ純分とＮａ２ＣＯ３純分の総和が６．０ｋｇ／ｔ程度と等量になるように設定した。吹き付け・吹き込みガスは、いずれの場合も窒素を用いた。 In this example, the desulfurization treatment conditions were a stirring time of 12 minutes, a stirring blade rotation speed of 115 rpm, and the dust collection and refining agent spraying / blowing speed was 50 to 200 kg / min. Adjusted. The amount of each of the dust collection dust and the refining agent was set so that the sum of the CaO pure content and the Na 2 CO 3 pure content was equivalent to about 6.0 kg / t. Nitrogen was used as the blowing and blowing gas in both cases.
表２に、実施例において使用した集塵ダストおよび精錬剤（生石灰、ソーダ灰）の組成を示した。集塵ダスト中には、有価成分であるＣａＯ、Ｎａ２ＣＯ３が、それぞれ３９．５ｗｔ％、３２．４ｗｔ％含まれている。また、集塵ダスト以外の精錬剤としては、ＣａＯ含有率が９２．０ｗｔ％の生石灰と、Ｎａ２ＣＯ３含有率が９９．９ｗｔ％のソーダ灰を使用した。本例で使用した集塵ダストは、機械撹拌式脱硫装置から発生したものであり、平均粒径１００μｍであり、その他のダストとともに吹き付ける精錬剤の平均粒径は１００μｍであった。 Table 2 shows the composition of the dust collection dust and the refining agent (quick lime, soda ash) used in the examples. The dust collecting dust contains 39.5 wt% and 32.4 wt% of valuable components CaO and Na 2 CO 3 , respectively. Further, as a refining agent other than dust collection dust, quick lime having a CaO content of 92.0 wt% and soda ash having a Na 2 CO 3 content of 99.9 wt% were used. The dust collection dust used in this example was generated from a mechanical stirring type desulfurization apparatus and had an average particle diameter of 100 μm, and the average particle diameter of the refining agent sprayed with other dust was 100 μm.
表３に、各溶銑脱硫処理におけるダストおよび精錬剤の使用量を、対象溶銑量当たりの原単位で示す。また、図３には、各方法による溶銑脱硫処理の結果を示す。 Table 3 shows the amount of dust and refining agent used in each hot metal desulfurization treatment in terms of the basic unit per target hot metal amount. Moreover, in FIG. 3, the result of the hot metal desulfurization process by each method is shown.
従来法は、通常操業として行っている生石灰とソーダ灰の上方添加法である。この生石灰の粒径は０．５〜５ｍｍであり、ソーダ灰の粒径は０．５〜２ｍｍである。 The conventional method is an upward addition method of quick lime and soda ash which is performed as a normal operation. The particle size of this quicklime is 0.5-5 mm, and the particle size of soda ash is 0.5-2 mm.
比較法は、集塵ダストのみの上方添加である。従来法に比べて、処理後のＳ濃度が高く、ダストが溶銑にまで届いた比率が低いことと、溶銑に届いた後の脱硫剤反応効率が低いことが考えられる。 The comparative method is the upward addition of dust collection dust only. Compared to the conventional method, it is considered that the S concentration after the treatment is high, the ratio of the dust reaching the molten iron is low, and the desulfurization agent reaction efficiency after reaching the molten iron is low.
本発明法１は、集塵ダストのみを上方から吹き付けた結果である。上方から添加する通常の生石灰やソーダ灰を一切使わなかったにも関わらず、従来法なみに脱硫することができた。集塵ダストの使用量は比較法と同じであるため、この効果は主として上方からの吹き付けによりダストが溶銑にまで届く比率が高まった結果と考えられる。 Invention method 1 is the result of spraying only dust collection dust from above. Despite the fact that normal quick lime and soda ash added from above were not used at all, desulfurization was possible as in the conventional method. Since the amount of dust collection dust used is the same as in the comparative method, this effect is considered to be a result of an increase in the ratio of dust reaching the hot metal mainly by spraying from above.
本発明法２〜４は、上方からの生石灰添加とダストおよび生石灰粉等の吹き付けを併用した結果である。上方からの生石灰添加を併用しても、或いは吹き付け剤中のダスト比率を変えても、従来法と同様な脱硫成績を得ることができた。そうすると、ダスト中に含まれるＣａＯ分やＮａ２ＣＯ３分は、上方から添加する生石灰中のＣａＯ分や、一緒に吹き付けられる生石灰粉やソーダ灰粉中のＣａＯ分やＮａ２ＣＯ３分と、脱硫精錬剤として等価の働きをしているものと考えられる。 The present invention methods 2 to 4 are the result of using both quick lime addition from above and spraying of dust, quick lime powder and the like. The desulfurization results similar to those of the conventional method could be obtained even when the addition of quicklime from above or the dust ratio in the spraying agent was changed. Then, CaO content and Na 2 CO 3 minutes contained in dust, CaO content and in quicklime added from above, minutes CaO content and Na 2 CO 3 of quicklime powder and soda ash powder in blown together, It is thought that it functions as an equivalent desulfurization refining agent.
本発明法５〜８は、本発明法１〜４と同じダストおよび精錬剤の使用原単位により、上方からの吹き付け法を撹拌羽根からの吹き込み法に変更した結果である。いずれの条件においても、吹き込み法の方が吹き付け法よりも良く脱硫されていた。この脱硫が良く進む効果は、主として粉体が直接溶銑中に吹き込まれるため、一層良く飛散ロスが低減された結果であると考えられる。 Inventive methods 5 to 8 are the results of changing the blowing method from above to the blowing method from the stirring blades by using the same basic unit of dust and refining agent as in the inventive methods 1 to 4. In any condition, the blowing method was better desulfurized than the blowing method. The effect that this desulfurization proceeds well is considered to be the result of the scattering loss being further reduced because the powder is directly blown directly into the hot metal.
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