JP2008045159A - ダストの焼結方法および焼結機 - Google Patents

Abstract

【課題】亜鉛含有ダストと焼結原料とを使用して焼結鉱を得る場合に、亜鉛含有ダストについて前処理を必要とすることがなく、脱亜鉛化を確実に実現できる方法などの提供
【解決手段】第１工程では、パレット１１内に床敷き鉱を供給し、所定の厚さの床敷き鉱層３１を形成させる（図２（Ａ））。第２工程では、パレット１１内の床敷き鉱層３１上であって、パレット１１のサイドウォール４１Ａ、４１Ｂの近傍を除いた中央側の領域に、亜鉛を含有するダストを供給し、所定の厚さのダスト層３２を形成させる（図２（Ｂ））。第３工程では、パレット１１内のダスト層３２上に焼結原料を供給し、所定の厚さの焼結原料層３３を形成させる（図２（Ｃ））。第４工程では、パレット１１を移動させ、その移動中に、焼結原料層３３の上側から床敷き鉱層３１の下側に向かって空気を吸引し、焼結原料中の固体燃料を燃焼させて各層を順次加熱させる。
【選択図】 図２

Description

本発明は、製鉄所で発生する亜鉛を含有するダストを使用して焼結原料を製造する方法、および焼結機に関するものである。

製鉄所内においては各種のダストが発生し、これらのダストは資源の有効利用および環境対策の見地から回収して再利用が図られている。
このような背景の下において、従来、亜鉛を含有するダストから亜鉛を回収する方法が知られている（例えば特許文献１）。

この従来方法は、以下のような手順により行われる。
（１）亜鉛含有ダストは、混練機において炭素質還元剤および低亜鉛含物質が添加され、炭素および亜鉛の含有量が調整される。
（２）炭素および亜鉛の含有量が調整されたダストは、団鉱機で団鉱物に形成され、この団鉱物の表面をカルシウム化合物によって被覆する。
（３）その表面がカルシウム化合物によって被覆された団鉱物は、焼結機に送られ、焼結機における焼結原料と床敷き鉱との間に層状に供給される。
（４）焼結機に供給された焼結原料は、まず点火炉によってその上面が点火され、その後、焼結機上を移動する間に加熱され、最下層の燃焼が完了した後、焼結鉱となり焼結機から搬出される。

このため、焼結原料の最下層に装入された亜鉛含有団鉱物の充填層の燃焼は、排鉱側に近いところで生ずる。亜鉛含有団鉱物が燃焼を開始すると、団鉱物中の酸化亜鉛は還元され、金属亜鉛となって蒸発する。蒸発した金属亜鉛は酸化されて再び酸化亜鉛となり、焼結過程で発生したダストとともに集塵機に導かれる。
この際、亜鉛含有団鉱物の充填層が燃焼してときの排ガスを、そのとき以前の他の排ガスとい分離して集塵することによって、亜鉛濃度の高いをダストを選択的に捕集することができる。
特開平６−３３０１９８号公報

ところが、従来方法では、亜鉛含有ダストについて、（１）炭素質還元剤および低亜鉛含物質が添加し、炭素および亜鉛の含有量が調整する必要がある。また、（２）炭素および亜鉛の含有量が調整されたダストは、団鉱機で団鉱物に形成され、この団鉱物の表面をカルシウム化合物によって被覆する必要がある。
このため、従来方法では、亜鉛含有ダストについて前処理を行う必要があり、亜鉛含有ダストをそのまま使用することができないという不具合がある。

本発明者は、亜鉛を含有する製鉄ダストについて再処理を図る場合に、その亜鉛を含有するダストを上記のように前処理することなく、通常の造粒を施し、床敷き鉱と焼結原料間にそのまま挿入すれば、ダストの脱亜鉛化に有効であるという知見を得ることができた。
この知見に基づき、発明者は鋭意研究を進め、その研究の中で、従来の亜鉛含有ダストの回収を考慮しない場合の焼結機における焼結プロセスについて検討した。

このような焼結プロセスにおける焼結状況の模式図は、例えば図３（Ａ）に示すようになる。
さらに詳述すると、点火炉で焼結原料中の固体燃料に着火され、焼結原料の焼結溶融帯を形成しながら上方から下方に向かって焼結が進行する。ここで、焼結が完了した層を焼結ケーキ、焼結が進行中の層を溶融帯、その下側は焼結原料中の水分が蒸発により下方に移動して形成される水分の多い状態の湿潤帯と呼ばれる。
この焼結では、焼結原料が例えば図３（Ｂ）に示すような熱履歴を受け、焼結ケーキとなり、焼結機排鉱部で破砕されて焼結鉱となる。ここで、図３（Ｂ）は、図３（Ａ）の破線部における温度分布を示す。

図３（Ｂ）に対応する、焼結用のパレット内の焼結原料の断面内における焼結の歩留り分布の一例を示すと、図３（Ｃ）のようになる。図３（Ｃ）において、各数値は歩留りを示す。この図によれば、焼結原料の表層側ほど、また、パレットの両側ほど歩留りが悪いということがわかる。
特に、パレットの両側（サイドウオール）は、燃焼過程で焼結原料が焼成されて体積収縮が起こることから、大気を吸引しやすく、着火、急冷を生じるために、焼結の歩留りが最も悪くなると考えらえる。

このような検討の結果、亜鉛を含有する製鉄ダストを前処理することなくそのまま使用して再利用を図る場合には、そのダストの装入位置を焼結パレットのサイドウオールの近傍部分を除いた領域にすれば、ダストが高温の熱履歴を受けて、それに含まれる亜鉛の蒸発を確実に実現できるということを見い出した。
そこで、本発明の目的は、上記の知見に基づいて完成されたものであり、亜鉛含有ダストについて前処理を必要とすることがなく、脱亜鉛化を確実に実現できるダストの焼結方法および焼結機を提供することにある。

本発明は、上記の知見に基づいて完成されたものであり、以下のような構成からなるものである。
すなわち、第１の発明は、亜鉛を含有するダストと通常の焼結原料とを使用して所望の焼結鉱を焼結させる焼結方法であって、パレット内に床敷き鉱を供給して所定の厚さの第１層を形成させる第１の工程と、前記パレット内の前記第１層上であって、前記パレットのサイドウォールの近傍を除いた中央側の領域に、亜鉛を含有するダストを供給して所定の厚さの第２層を形成させる第２の工程と、前記パレット内の前記第２層の上に前記通常の焼結原料を供給して、その層の厚さが前記第２層の厚さよりも相対的に厚い第３層を形成させる第３の工程と、前記パレットを移動させ、その移動中に、前記第３層の上側から前記第１層の下側に向かって空気を吸引し、前記通常の焼結原料中の固体燃料を燃焼させて各層を順次加熱させる第４の工程と、からなる。

第２の発明は、第１の発明において、前記第２層の厚さは１５ｍｍ以下とした。
第３の発明は、移動自在なパレットと、前記パレット内に床敷き鉱を供給し、所定の厚さの第１層を形成させるための第１供給装置と、前記パレット内の前記第１層上であって、前記パレットのサイドウォールの近傍を除いた中央側の領域に、亜鉛を含有するダストを供給して所定の厚さの第２層を形成させる第２供給装置と、前記パレット内の前記第２層上に前記通常の焼結原料を供給し、その層の厚さが前記第２層の厚さよりも相対的に厚い第３層を形成させる第３供給装置と、前記第１層〜第３層が形成された前記パレットを移動させ、その移動中に、前記第３層の上側から前記第１層の下側に向かって空気を吸引し、前記通常の焼結原料中の固体燃料を燃焼させて各層を順次加熱させる焼結処理部と、を備えている。

第４の発明は、第３の発明において、前記パレットの底部における幅方向の長さをＢとした場合に、前記第２層のパレットの幅方向に対応する長さをＡとすると、Ａ／Ｂは０．７以上０．８以下とした。
第５の発明は、第３または第４の発明において、前記第２層の厚さは１５ｍｍ以下とした。

本発明によれば、亜鉛を含有するダストと通常の焼結原料とを使用して所望の焼結鉱を得る場合に、その亜鉛含有ダストについて前処理を必要とすることがなく、脱亜鉛化を確実に実現できる。

以下、図面を参照して、本発明のダストの焼結方法および焼結機の実施形態について説明する。
図１は、本発明の焼結機の全体の構成を示す概略構成図である。
本発明の焼結機に係る実施形態は、上記の知見に基づいて完成されたものであり、以下のように構成される。

すなわち、この実施形態に係る焼結機は、図１に示すように、移動自在な焼結パレット１１を備えている。具体的には、この焼結パレット１１は、焼結動作時に、一対のプーリ１２ａ、１２ｂによって所定の速度で周回して移動できるようになっている。
また、焼結パレット１１は、その底部が通気可能に構成され、その幅方向の両側にサイドウオール４１Ａ、４１Ｂを備え（図２参照）、その内部に後述のように床敷き鉱、亜鉛を含有するダスト、および焼結原料が供給されるようになっている。

焼結パレット１１の上側であって、その焼結パレット１１の移動方向に沿って、床敷き鉱供給装置１３、ダスト供給装置１４、焼結原料供給装置１５、および点火炉１６がそれぞれ配置されている。
床敷き鉱供給装置１３は、焼結パレット１１内の底部に床敷き鉱を層状になるように供給し、図２（Ａ）に示すような所定の厚さからなる床敷き鉱層３１を形成するするものである。

ダスト供給装置１４は、焼結パレット１１内の床敷き鉱層３１上であって、焼結パレット１１の両側のサイドウォール４１Ａ、４１Ｂの近傍を除いた中央側の領域に、亜鉛を含有するダストを層状になるように供給し、図２（Ｂ）に示すような所定の厚さのダスト層３２を形成するものである。
このダスト層３２を形成するダストは、予め造粒処理されて、焼結操業において通気性を悪化させないようにされており、上記造粒処理は、通常の造粒法で十分である。

すなわち、高炉及び転炉等から発生するダストを湿式及び／または乾式法で回収し、回収されたダストに粘結剤を添加・混合してロータリーキルンで造粒、乾燥したものをダスト供給装置１４に装入して床敷き鉱層３１の所定位置に挿入することを例とし、ダストの造粒処理として、例えば特開平７−１３８６６０号公報、特開平７−２４２９５４号公報などに開示される製鉄ダストからの焼結原料製造方法等の通常の造粒技術を使用することができる。

焼結原料供給装置１５、焼結パレット１１内のダスト層３２の上に通常の焼結原料を層状になるように供給し、図２（Ｃ）に示すような所定の厚さの焼結原料層３３を形成するものである。ここで、焼結原料層３３は、ダスト層３２の厚さよりも相対的に厚いものである。
点火炉１６は、焼結パレット１１内に形成された焼結原料層３３中の固体原料に点火するためのものである。

焼結パレット１１の下側には、多数のウインドウボックス１７が配置され、その多数のウインドウボックス１７から排ガスダクト１８、排ガス集塵機１９を経由して吸引排風機２０により吸気できるようになっている。このため、点火炉１６で焼結パレット１１内の焼結原料層３３の表面に点火すると、焼結パレット１１の周回移動中に、その焼結原料層３３が上側から下側に向かって順次燃焼することができるようになっている。

従って、点火炉１６、ウインドウボックス１７、排ガスダクト１８、排ガス集塵機１９、吸引排風機２０などが、焼結処理部を形成している。
次に、このような構成からなる実施形態に係る焼結機を使用し、亜鉛を含有するダストと通常の焼結原料とを使用して所望の焼結鉱を得る方法について、図１および図２を参照して説明する。

この焼結機では、その使用中には焼結パレット１１は図示しない駆動モータなどによって所定の速度で周回（移動）するものとする。この焼結パレット１１の周回移動中に各装置は以下のような動作を行う。
まず、床敷き鉱供給装置１３は、焼結パレット１１内の底部に床敷き鉱を層状に供給する。このため、焼結パレット１１内の底部には、図２（Ａ）に示すように、所定の厚さの床敷き鉱層３１が形成される。

焼結パレット１１の移動に伴い、その床敷き鉱層３１がダスト供給装置１４の位置まで到達すると、ダスト供給装置１４は、その焼結パレット１１内であって、その床敷き鉱層３１の上に亜鉛を含有するダストを層状に供給する。
ただし、この場合には、ダスト供給装置１４は、その床敷き鉱層３１上であって、焼結パレット１１の両側のサイドウォール４１Ａ、４１Ｂの近傍を除いた中央側の領域に、亜鉛を含有するダストを層状に供給させる。このため、床敷き鉱層３１の上には、図２（Ｂ）に示すような所定の厚さのダスト層３２が形成される。

焼結パレット１１の移動に伴い、そのダスト層３２が焼結原料供給装置１５の位置まで到達すると、焼結原料供給装置１５は、焼結パレット１１内であって、そのダスト層３２の上に通常の焼結原料を層状に供給する。このため、そのダスト層３２上には、図２（Ｃ）に示すような所定の厚さの焼結原料層３３が形成される。
さらに、焼結パレット１１が移動して、その３つの層３１〜３３が点火炉１６の位置まで到達すると、点火炉１６によって焼結原料層３３の表面に点火される。このため、その焼結パレット１１の移動中には、吸引排風機２０によって焼結原料層３３の上側から床敷き鉱層３１に向かって空気が吸引され、焼結原料中の固体燃料が燃焼して各層が順次加熱される。そして、最下層の燃焼が完了した後に、焼結原料などは焼結鉱となって焼結パレット１１内から排出される。

このため、亜鉛を含有するダストからなるダスト層３２の燃焼は、排鉱側に近いところで生ずる。そのダスト層３２が燃焼を開始すると、ダスト中の酸化亜鉛が還元され、金属亜鉛となって蒸発する。蒸発した金属亜鉛は酸化されて再び酸化亜鉛となり、焼結過程で発生した新たなダストとともに集塵機２０に導かれる。
ここで、この実施形態では、焼結パレット１１内に形成される亜鉛を含有するダスト層３２は、床敷き鉱層３１と焼結原料層３３との間に挿入され、かつ、焼結パレット１１のサイドウォール４１Ａ、４１Ｂの近傍を除いた中央側の領域、すなわち、焼結過程で高温となる領域に形成するようにした（図２（Ｃ）参照）。

そこで、焼結パレット１１の底部における幅方向の長さ（サイドウオール４１Ａ、４１Ｂ間の長さ）をＢ、焼結過程で高温となるダスト層３２における焼結パレット１１の幅方向に対応する長さをＡとすると、Ａ／Ｂは０．７以上であって０．８以下であることが好ましい。その理由は、以下の通りである。
すなわち、焼結パレット１１のサイドウオール４１Ａ、４１Ｂに沿って下方に引かれる大気は、焼結原料の焼成時の体積収縮もあって、他の部位に比べて低温となり、かつ、通過する空気中（燃焼ガス）の酸素含有量も多い。このため、亜鉛を含有する製鉄ダストをこの領域（部位）に配置させると、再酸化が生じて脱亜鉛が不安定となる。

そこで、この実施形態では、そのような不具合がある焼結パレット１１のサイドウオール４１Ａ，４１Ｂの近傍部分を外して、亜鉛を含有するダストを床敷き鉱層３１と焼結原料層３３との間に挿入するようにした。これにより、亜鉛を含有するダストは、高温の熱履歴を受けて、それに含まれる亜鉛の蒸発を確実に実現できる。
また、３つの層３１〜３３の全体の厚さが６００ｍｍ程度の場合に、ダスト層３２の厚さは、１５ｍｍ以下として高温の時間を保持できるようにするのが良い。その厚さは、好ましくは１０ｍｍ以下が良い。

以上説明したように、この実施形態では、上記の知見に基づき、焼結パレット１１内に形成される亜鉛を含有するダスト層３２は、床敷き鉱層３１と焼結原料層３３との間に装入され、かつ、焼結パレット１１のサイドウォール４１Ａ、４１Ｂの近傍を除いた中央側の領域に形成するようにした（図２（Ｃ）参照）。
このため、この実施形態によれば、亜鉛を含有するダストと通常の焼結原料とを使用して所望の焼結鉱を得る場合に、その亜鉛含有ダストについて前処理を必要とすることがなく、脱亜鉛化を確実に実現できる。

本発明の焼結機の実施形態の構成を示す側面図である。 焼結パレットに対する床敷き鉱層、ダスト層、および焼結原料層の形成方法を説明する説明図である。 本発明の完成するために検討した検討図である。

符号の説明

１１ 焼結パレット
１２Ａ、１２Ｂ プーリ
１３ 床敷き鉱供給装置
１４ ダスト供給装置
１５ 焼結原料供給装置
１６ 点灯炉
１７ ウインドウボックス
１８ 排ガスダクト
１９ 排ガス集塵機
２０ 吸引排風機
３１ 床敷き鉱層
３２ ダスト層
３３ 焼結原料層
４１Ａ、４１Ｂ サイドウオール

Claims (5)

1. 亜鉛を含有するダストと通常の焼結原料とを使用して所望の焼結鉱を焼結させる焼結方法であって、
   パレット内に床敷き鉱を供給して所定の厚さの第１層を形成させる第１の工程と、
   前記パレット内の前記第１層上であって、前記パレットのサイドウォールの近傍を除いた中央側の領域に、亜鉛を含有するダストを供給して所定の厚さの第２層を形成させる第２の工程と、
   前記パレット内の前記第２層の上に前記通常の焼結原料を供給して、その層の厚さが前記第２層の厚さよりも相対的に厚い第３層を形成させる第３の工程と、
   前記パレットを移動させ、その移動中に、前記第３層の上側から前記第１層の下側に向かって空気を吸引し、前記通常の焼結原料中の固体燃料を燃焼させて各層を順次加熱させる第４の工程と、
   からなること特徴とするダストの焼結方法。
2. 前記第２層の厚さは１５ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載のダストの焼結方法。
3. 移動自在なパレットと、
   前記パレット内に床敷き鉱を供給し、所定の厚さの第１層を形成させるための第１供給装置と、
   前記パレット内の前記第１層上であって、前記パレットのサイドウォールの近傍を除いた中央側の領域に、亜鉛を含有するダストを供給して所定の厚さの第２層を形成させる第２供給装置と、
   前記パレット内の前記第２層上に前記通常の焼結原料を供給し、その層の厚さが前記第２層の厚さよりも相対的に厚い第３層を形成させる第３供給装置と、
   前記第１層〜第３層が形成された前記パレットを移動させ、その移動中に、前記第３層の上側から前記第１層の下側に向かって空気を吸引し、前記通常の焼結原料中の固体燃料を燃焼させて各層を順次加熱させる焼結処理部と、
   を備えている焼結機。
4. 前記パレットの底部における幅方向の長さをＢとした場合に、前記第２層のパレットの幅方向に対応する長さをＡとすると、Ａ／Ｂは０．７以上０．８以下であることを特徴とする請求項３に記載の焼結機。
5. 前記第２層の厚さは１５ｍｍ以下であることを特徴とする請求項３また請求項４に記載の焼結機。

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