JP2007332428A - 湿ダストの処理方法及び焼結鉱の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】集塵機から回収される湿ダストを焼結原料として好適な状態に処理し、また、湿式と乾式の各集塵機から回収される湿ダストと乾ダストを焼結原料の一部として焼結鉱を製造する。
【解決手段】湿ダストの処理方法では、湿式集塵機から回収されたスラッジ状の湿ダストを脱水処理して脱水ケーキ化し、この脱水ケーキを解砕するとともに、乾ダストを加えて混合・造粒することにより、焼結原料となるダスト造粒物を得る。また、焼結鉱の製造方法では、湿式集塵機から回収されたスラッジ状の湿ダストを脱水処理して脱水ケーキ化し、この脱水ケーキを解砕するとともに、乾ダストを加えて混合・造粒することによりダスト造粒物を形成し、このダスト造粒物を焼結原料の一部として焼結鉱を製造する。
【選択図】図１

Description

本発明は、湿式集塵機から回収されたスラッジ状の湿ダストを処理して焼結原料とする方法、及び湿式と乾式の各集塵機から回収された湿ダストと乾ダストを焼結原料の一部として焼結鉱を製造する方法に関する。

鉄鋼製造プロセスでは、種々の工程で発生する排ガスから金属を含むダストが回収され、焼結原料として或いは溶融還元用の原料として再利用される。その中で、クロム鉱石の溶融還元工程で生じるＣｒ含有量が高い転炉ダスト（以下、「高Ｃｒ含有ＯＧダスト」という）を、以下のような溶融還元炉で溶融還元することにより高Ｃｒ溶銑が製造されている。
この溶融還元炉は、炉内にコークスなどの炭素系固体還元材が充填される竪型炉であって、羽口を炉高方向で多段（通常、上下２段）に設け、上段側の羽口から熱風又は酸素富化熱風とともに粉粒状の原料（例えば、高Ｃｒ含有ＯＧダストなど）を吹き込み、下段側の羽口から熱風又は酸素富化熱風を吹き込むものである。この溶融還元炉では、上段側の羽口から吹き込まれた原料が羽口先で軟化・溶融するとともに、当該羽口先や下段側の羽口の羽口先、さらには溶融物として炉床に滴下するまでの過程で炭素系固体還元材により直接還元される（例えば、特許文献１）。

ところで、高Ｃｒ含有ＯＧダストが発生するクロム鉱石の溶融還元工程では、還元材として大量の炭材が使用され、このため高Ｃｒ含有ＯＧダストにもかなりの濃度で炭材が含まれている。この高Ｃｒ含有ＯＧダストを上記のような溶融還元炉に吹き込んだ場合、炉内には高炉のような融着帯が存在しないため、吹き込んだダスト中の炭材の相当量が炉頂に吹き抜け、炉排ガスに随伴して炉外に排出される。この炉排ガスは、サイクロンなどの乾式集塵機で一次除塵され、さらに湿式集塵機で二次除塵されて、それぞれから乾ダストと湿ダストが回収されるが、これらダストには上記炭材が多く含まれ、カーボン含有量がかなり高いものとなる。
特公平２−４２８８４号公報

上記湿式集塵機から回収されるスラッジ状の湿ダストは、フィルタープレス脱水機などにより脱水処理されて脱水ケーキ化される。この湿ダストは２０mass％前後の鉄を含有するため、成分的には焼結原料として再利用可能なものである。しかし、この湿ダストはカーボン含有量がかなり高いため、粒径の大きい脱水ケーキのままで焼結機パレットに装入した場合、装入原料内で大きな熱偏差を生じて所謂焼けムラができ、焼結鉱の品質に悪影響を及ぼす。また、脱水ケーキを解砕しても、４０mass％以上の水分を含むためハンドリング性が悪く、したがって、脱水ケーキを単に解砕しただけのものをそのまま焼結機パレットに装入することは難しく、仮に装入できた場合でも上記と同じような問題を生じやすい。
また、上述したような湿ダスト以外で、例えばカーボン含有量が比較的低い湿ダストであっても、これを脱水ケーキのまま焼結原料として焼結機パレットに装入した場合には、装入原料内で熱偏差を生じやすく、焼結鉱の焼けムラの原因となりやすい。

したがって本発明の目的は、以上のような従来技術の課題を解決し、湿式集塵機から回収される湿ダストを焼結原料として好適な状態に処理することができる処理方法を提供することにある。
また、本発明の他の目的は、湿式と乾式の各集塵機から回収される湿ダストと乾ダストを焼結原料の一部として焼結鉱を製造することができる焼結鉱の製造方法を提供することにある。

上記課題を解決するための本発明の特徴は以下のとおりである。
［1］湿式集塵機から回収されたスラッジ状の湿ダストを脱水処理して脱水ケーキ化し、該脱水ケーキを解砕するとともに、乾ダストを加えて混合・造粒することにより、焼結原料となるダスト造粒物を得ることを特徴とする湿ダストの処理方法。
［2］上記［1］の処理方法において、湿ダストに、乾ダストとともにバインダーを加えて混合・造粒することによりダスト造粒物を得ることを特徴とする湿ダストの処理方法。
［3］上記［1］又は［2］の処理方法において、ガス流路に乾式集塵機と湿式集塵機とを有する設備における前記湿式集塵機から回収されたスラッジ状の湿ダストを処理する際に、前記乾式集塵機から回収された乾ダストを加えることを特徴とする湿ダストの処理方法。
［4］上記［3］の処理方法において、湿ダストと乾ダストの少なくとも各一部が、クロム鉱石の溶融還元工程で生じた転炉ダストを原料の少なくとも一部に用いて溶銑を製造する竪型溶融還元炉の排ガス集塵機から回収されたものであることを特徴とする湿ダストの処理方法。

［5］湿式集塵機から回収されたスラッジ状の湿ダストを脱水処理して脱水ケーキ化し、該脱水ケーキを解砕するとともに、乾ダストを加えて混合・造粒することによりダスト造粒物を形成し、該ダスト造粒物を焼結原料の一部として焼結鉱を製造することを特徴とする焼結鉱の製造方法。
［6］上記［5］の製造方法において、湿ダストに、乾ダストとともにバインダーを加えて混合・造粒することによりダスト造粒物を形成することを特徴とする焼結鉱の製造方法。
［7］上記［5］又は［6］の製造方法において、ガス流路に乾式集塵機と湿式集塵機とを有する設備における前記湿式集塵機から回収されたスラッジ状の湿ダストを用いる際に、前記乾式集塵機から回収された乾ダストを加えることを特徴とする焼結鉱の製造方法。
［8］上記［7］の製造方法において、湿ダストと乾ダストの少なくとも各一部が、クロム鉱石の溶融還元工程で生じた転炉ダストを原料の少なくとも一部に用いて溶銑を製造する竪型溶融還元炉の排ガス集塵機から回収されたものであることを特徴とする焼結鉱の製造方法。
本発明においてダスト造粒物とは、解砕された湿ダストとこれに加えられた乾ダストなどからなる混合物が、攪拌や転動などの造粒作用を受けることによって、擬似粒子化したものを指す。

本発明の湿ダストの処理方法によれば、湿式集塵機から回収される湿ダストを焼結原料として好適なダスト造粒物に処理することができる。
また、本発明の焼結鉱の製造方法によれば、湿式と乾式の各集塵機から回収される湿ダストと乾ダストを用いて焼結原料として好適なダスト造粒物を製造し、これを焼結原料の一部として焼結鉱を製造することができる。

本発明の湿ダストの処理方法は、湿式集塵機から回収されたスラッジ状の湿ダストを脱水処理して脱水ケーキ化し、この脱水ケーキを解砕するとともに、乾ダストを加えて混合・造粒することにより、焼結原料となるダスト造粒物を得るものである。また、本発明の焼結鉱の製造方法は、湿式集塵機から回収されたスラッジ状の湿ダストを脱水処理して脱水ケーキ化し、この脱水ケーキを解砕するとともに、乾ダストを加えて混合・造粒することによりダスト造粒物を形成し、このダスト造粒物を焼結原料の一部として焼結鉱を製造するものである。また、このような処理方法及び製造方法において、ガス流路に乾式集塵機と湿式集塵機とを有する設備における前記湿式集塵機から回収されたスラッジ状の湿ダストを処理し又は原料として使用する際には、その湿ダストに対して前記乾式集塵機から回収された乾ダストを加えるようにすれば、１つの炉設備で回収される湿ダストと乾ダストの両方を利用できるので、ダストの有効利用及び処理効率の面で有利である。

図１は、本発明の湿ダストの処理方法及び焼結鉱の製造方法の一実施形態のフローを示すものであり、クロム鉱石の溶融還元工程で生じたＣｒ含有量が高い転炉ダスト（以下、「高Ｃｒ含有ＯＧダスト」という）を原料として溶銑を製造する竪型溶融還元炉の排ガス集塵機から回収された湿ダストを処理対象としたものである。
図において、１は竪型溶融還元炉、２はこの竪型溶融還元炉１の排ガス導管、３はこの排ガス導管２に設けられる乾式集塵機（サイクロン）、４は同じくその下流側に設けられる湿式集塵機である。

前記竪型溶融還元炉１は、炉内にコークスなどの炭素系固体還元材が充填される竪型炉であって、炉下部寄りの位置に、炉周方向で間隔的に配置された複数の羽口からなる羽口群５ａ，５ｂを上下２段に設け、上段側の羽口群５ａから熱風又は酸素富化熱風とともに高Ｃｒ含有ＯＧダストを吹き込み、下段側の羽口群５ｂから熱風又は酸素富化熱風を吹き込むものである。この下段側の羽口群５ｂは、主に原料の還元を促進する目的で設けられている。

このような竪型溶融還元炉１では、炉内充填物（炭素系固体還元材など）は炉頂から炉内に装入される。上段側の羽口群５ａから吹き込まれた高Ｃｒ含有ＯＧダストは、その羽口先で軟化・溶融するとともに、当該羽口先や下段側の羽口群５ｂの羽口先、さらには溶融物として炉床に滴下するまでの過程で炭素系固体還元材により直接還元される。滴下して炉床に達した溶融物は、溶銑滓として炉外に排出される。
なお、上記羽口群５は炉高方向で３段以上の多段に設けてもよく、この場合には上段側の１段または２段以上の羽口群５ａから高Ｃｒ含有ＯＧダストの吹き込みが行われる。

前記竪型溶融還元炉１の発生ガスは排ガス導管２に導かれ、乾式集塵機３で一次除塵された後、湿式集塵機４で二次除塵される。乾式集塵機３から回収された乾ダストは、ホッパー６ａに貯留される。湿式集塵機４から回収されたスラッジ状の湿ダストは、シックナー７で沈殿処理した後、フィルタープレス脱水機などの脱水機８で脱水処理され、脱水ケーキ化される。
この脱水ケーキ化された湿ダストは解砕・造粒処理装置９に供給される。この解砕・造粒処理装置９では、脱水ケーキを解砕するとともに、乾ダストなどを加えて混合・造粒することにより、焼結原料となるダスト造粒物（湿ダスト、乾ダストなどの混合物の擬似粒子）を得る。

湿ダストは脱水処理された後でも４０mass％以上の水分を含有するため、脱水ケーキを解砕したままでは水分量が多過ぎて造粒は困難であり、このため乾ダストを加えて水分調整を行う。この乾ダストとしては、焼結原料として使用できるものであればその種類は問わないが、本実施例では前記乾式集塵機３から回収されてホッパー６ａに貯留された乾ダストが用いられ、この乾ダストがホッパー６ａから解砕・造粒処理装置９に供給される。このように湿ダストと同じ排ガス流路で回収される乾ダストを利用すれば、ダストの有効利用と処理効率の面で有利である。
なお、他の乾ダストとしては、焼結集塵ダスト、製鋼集塵ダスト、高炉集塵ダストなどの１種又は２種以上を用いることができる。高炉集塵ダストには、高炉炉頂からの排ガス中から集塵されたダスト、高炉鋳床で集塵されたダストがあり、いずれも使用することができる。

また、乾式集塵機３から回収された乾ダストだけでは量が不足する場合には、他の工程で回収された乾ダスト（例えば、製鋼集塵ダスト、焼結集塵ダスト、高炉集塵ダストなどの１種又は２種以上）がホッパー６ｂから解砕・造粒処理装置９に供給される。
また、適切なダスト造粒物を得るには、上記乾ダストに加えてバインダーを配合することが好ましい。このため、必要に応じてホッパー６ｃからバインダーが解砕・造粒処理装置９に供給される。このバインダーとしては、例えば、生石灰、セメント、消石灰などの１種又は２種以上を用いることができる。

解砕・造粒処理装置９では、湿ダストの脱水ケーキを解砕する作用と、湿ダストに乾ダスト（さらに必要に応じてバインダーなど）が加えられた状態で混合・造粒する作用とにより、最終的にダスト造粒物が得られる。このような２つの作用を実現するための解砕・造粒処理装置９は、実質的に１つの装置（空間）内で解砕と混合・造粒が行われるものであってもよいし、解砕と混合・造粒が別々の装置（空間）で行われるものであってもよい。前者の装置としては、例えば、１つの回転撹拌手段でダストの解砕と混合・造粒をバッチ式で行う装置、或いは１つの装置（空間）内に解砕手段と混合・造粒手段を備え、バッチ式でダストの解砕と混合・造粒を行う装置などがある。また、後者の装置としては、例えば、前段に解砕手段（例えば、撹拌式解砕機）、後段に混合・造粒手段（例えば、混合造粒機や転動造粒機など）を備え、これらの手段によりバッチ式又は連続式でダストの解砕処理と混合・造粒処理を順次行うようにした装置などがある。

解砕・造粒処理装置９による処理において、湿ダストに対して乾ダストやバインダーを添加するタイミングは任意であり、湿ダストの解砕前又は解砕中に添加してもよいが、混合及び造粒性の観点からは、湿ダストの解砕後に添加することが好ましい。
湿ダストに対する乾ダストの添加量は、原料の混合物が造粒可能な水分量となるように、湿ダストの水分量に応じて適宜選択されるが、造粒性の観点から乾ダストなどを混合した後の混合物としての水分量が１８〜２８mass％程度になるように添加することが好ましい。通常、湿ダストの脱水ケーキの水分量は４０〜５０mass％程度であるので、一般には乾ダストの添加量（バインダーを添加する場合は、バインダーを含む添加量）は、［湿ダスト（水分を含む）］／［乾ダスト（バインダーを含む）］の質量比で３６／６４〜７０／３０程度とするのが適当である。

バインダーの添加量も特別な制約はなく、造粒性を考慮して適宜選択されるが、一般には０〜１０mass％程度が適当である。
ダスト造粒物の粒度分布も特別な制限はないが、好ましくは粒径２〜８ｍｍの割合が８０mass％以上となるような粒度分布が適当である。
解砕・造粒処理装置９で得られたダスト造粒物は、焼結原料として適当な運搬用容器１０で焼結工場に搬送され、受入ホッパー１１、貯蔵ホッパー１２、焼結給鉱ホッパー１３を順次経由して供給フィーダー１４から他の焼結原料とともに焼結機パレット１５に装入され、焼結鉱が製造される。なお、１８は各ホッパー間を連絡する搬送コンベアである。

図２は、ダスト造粒物を焼結給鉱ホッパー１３に供給するための一実施形態を示しており、１６は、主たる焼結原料Ｘを焼結給鉱ホッパー１３内に供給するために同ホッパー上方に移動可能に配置されたシャトルコンベアである。この実施形態では、シャトルコンベア１６で搬送中の焼結原料Ｘの上に、他の搬送コンベア１７からダスト造粒物Ｙを移載し、焼結原料Ｘとダスト造粒物Ｙを同時に焼結給鉱ホッパー１３に供給するようにしてある。これにより、ダスト造粒物Ｙが焼結原料Ｘに適切に混合された状態で焼結機パレット１５に装入される。

本発明で処理の対象若しくは原料となる湿ダストは、上記実施形態のもの、すなわち、クロム鉱石の溶融還元工程で生じた転炉ダストを原料の少なくとも一部に用いて溶銑を製造する竪型溶融還元炉の排ガス集塵機から回収された湿ダストに限定されない。したがって、鉄鋼製造プロセスや他の金属製造プロセスで発生する各種の湿ダストを対象とすることができる。
鉄鋼製造プロセスで発生するものとしては、例えば、転炉ダスト、高炉湿ダストなどを挙げることができ、上記実施形態の湿ダストを含め、これら湿ダストの１種又は２種以上を処理の対象若しくは原料とすることができる。

炉排ガスの集塵機から回収された湿ダストをフィルタープレスで脱水処理した後、その脱水ケーキを解砕し且つ乾ダスト及びバインダーを加えて混合・造粒処理し、焼結原料となるダスト造粒物を製造した。湿ダストと乾ダストとしては、以下のものを用いた。
（1）湿ダスト
ダストＡ：クロム鉱石の溶融還元工程で生じた転炉ダスト（Ｃ：１２mass％、Ｆｅ：５７mass％、Ｃｒ：９mass％）を原料として高Ｃｒ溶銑を製造する竪型溶融還元炉の排ガス流路の湿式集塵機から回収されたダスト（Ｃ：１４mass％、Ｆｅ：１８mass％、Ｃｒ：３mass％）
ダストＢ：高炉湿ダスト（Ｃ：１８mass％、Ｆｅ：４２mass％、Ｃｒ：０mass％）

（2）乾ダスト
ダストａ：クロム鉱石の溶融還元工程で生じた転炉ダスト（Ｃ：１２mass％、Ｆｅ：５７mass％、Ｃｒ：９mass％）を原料として高Ｃｒ溶銑を製造する竪型溶融還元炉の排ガス流路の乾式集塵機から回収されたダスト（Ｃ：６７mass％、Ｆｅ：１１mass％、Ｃｒ：１．４mass％）
ダストｂ：焼結集塵ダスト（Ｃ：２mass％、Ｆｅ：４７mass％、Ｃｒ：０mass％）
各実施例における処理・製造条件（使用した湿ダスト、乾ダスト、バインダーの種類や配合量など）と得られたダスト造粒物の構成を表１に示す。

本発明の湿ダストの処理方法及び焼結鉱の製造方法の一実施形態のフローを示す説明図 本発明において得られたダスト造粒物を焼結給鉱ホッパーに供給する場合の一実施形態を示す説明図

符号の説明

１ 竪型溶融還元炉
２ 排ガス導管
３ 乾式集塵機
４ 湿式集塵機
５ａ，５ｂ 羽口群
６ａ，６ｂ，６ｃ ホッパー
７ シックナー
８ 脱水機
９ 解砕・造粒処理装置
１０ 運搬用容器
１１ 受入ホッパー
１２ 貯蔵ホッパー
１３ 焼結給鉱ホッパー
１４ 供給フィーダー
１５ 焼結機パレット
１６ シャトルコンベア
１７，１８ 搬送コンベア
Ｘ 焼結原料
Ｙ ダスト造粒物

Claims (8)

1. 湿式集塵機から回収されたスラッジ状の湿ダストを脱水処理して脱水ケーキ化し、該脱水ケーキを解砕するとともに、乾ダストを加えて混合・造粒することにより、焼結原料となるダスト造粒物を得ることを特徴とする湿ダストの処理方法。
2. 湿ダストに、乾ダストとともにバインダーを加えて混合・造粒することによりダスト造粒物を得ることを特徴とする請求項１に記載の湿ダストの処理方法。
3. ガス流路に乾式集塵機と湿式集塵機とを有する設備における前記湿式集塵機から回収されたスラッジ状の湿ダストを処理する際に、前記乾式集塵機から回収された乾ダストを加えることを特徴とする請求項１又は２に記載の湿ダストの処理方法。
4. 湿ダストと乾ダストの少なくとも各一部が、クロム鉱石の溶融還元工程で生じた転炉ダストを原料の少なくとも一部に用いて溶銑を製造する竪型溶融還元炉の排ガス集塵機から回収されたものであることを特徴とする請求項３に記載の湿ダストの処理方法。
5. 湿式集塵機から回収されたスラッジ状の湿ダストを脱水処理して脱水ケーキ化し、該脱水ケーキを解砕するとともに、乾ダストを加えて混合・造粒することによりダスト造粒物を形成し、該ダスト造粒物を焼結原料の一部として焼結鉱を製造することを特徴とする焼結鉱の製造方法。
6. 湿ダストに、乾ダストとともにバインダーを加えて混合・造粒することによりダスト造粒物を形成することを特徴とする請求項５に記載の焼結鉱の製造方法。
7. ガス流路に乾式集塵機と湿式集塵機とを有する設備における前記湿式集塵機から回収されたスラッジ状の湿ダストを用いる際に、前記乾式集塵機から回収された乾ダストを加えることを特徴とする請求項５又は６に記載の焼結鉱の製造方法。
8. 湿ダストと乾ダストの少なくとも各一部が、クロム鉱石の溶融還元工程で生じた転炉ダストを原料の少なくとも一部に用いて溶銑を製造する竪型溶融還元炉の排ガス集塵機から回収されたものであることを特徴とする請求項７に記載の焼結鉱の製造方法。

Images