JP2009127064A - Reduction treatment apparatus and reduction treatment method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、亜鉛含有酸化鉄又は酸化亜鉛又は酸化鉄を還元処理する装置及び還元処理する方法に関する。 The present invention relates to an apparatus for reducing zinc-containing iron oxide or zinc oxide or iron oxide, and a method for reducing treatment.
従来、亜鉛含有酸化鉄を含む例えば製鉄所発生ダストを被処理物とし、この被処理物と、亜鉛含有酸化鉄中の亜鉛酸化物及び酸化鉄を還元する例えばコークス等の炭材(還元材)とを主体とする混合物原料を作製し、この混合物原料を炉内雰囲気温度が1100°C以上のロータリーキルンの炉内に装入して、重油・酸素バーナー(燃料燃焼装置)で加熱し、炭材により亜鉛含有酸化鉄中の亜鉛酸化物を還元しさらに蒸発させ、例えば高炉等の還元炉に装入可能な鉄含有物を得るロータリーキルンを用いた亜鉛含有酸化鉄の脱亜鉛方法が知られている(例えば、特許文献1参照)。
ここで、上記特許文献1のものにあっては、処理コストの低減が望まれている。また、還元処理の対象を亜鉛含有酸化鉄に代えて酸化亜鉛又は酸化鉄とした場合にも同様に、処理コストの低減が望まれている。 Here, in the thing of the said patent document 1, reduction of processing cost is desired. Similarly, reduction of the processing cost is desired when the target of reduction treatment is zinc oxide or iron oxide instead of zinc-containing iron oxide.
本発明は、このような課題を解決するために成されたものであり、亜鉛含有酸化鉄又は酸化亜鉛又は酸化鉄、及び還元材を加熱処理することで亜鉛を還元し且つ/又は酸化鉄を還元し金属鉄を得る場合にあって処理コストの低減が可能とされる還元処理装置及び還元処理方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve such a problem, and zinc is reduced by heat treatment of zinc-containing iron oxide or zinc oxide or iron oxide and a reducing material and / or iron oxide is reduced. It is an object of the present invention to provide a reduction treatment apparatus and a reduction treatment method capable of reducing the treatment cost when reducing to obtain metallic iron.
本発明による還元処理装置は、還元炉で、亜鉛含有酸化鉄又は酸化亜鉛又は酸化鉄、及び還元材を加熱処理することで、亜鉛を還元し且つ/又は酸化鉄を還元し金属鉄を得る還元処理装置であって、還元炉は、還元材であると共に加熱材として、汚泥、油泥、木くず、繊維くず、ゴムくず、動植物性残渣のうちの少なくとも一つを導入し、これを熱源にすると共にこれ以外の還元材を用いない状態で還元処理を行うことを特徴としている。 The reduction treatment apparatus according to the present invention is a reduction furnace in which zinc-containing iron oxide or zinc oxide or iron oxide and a reducing material are heat-treated in a reduction furnace to reduce zinc and / or reduce iron oxide to obtain metallic iron. The treatment apparatus, the reduction furnace is a reducing material and a heating material, and at least one of sludge, oil mud, wood waste, fiber waste, rubber waste, and animal and vegetable residues is introduced and used as a heat source. The reduction process is performed without using any other reducing material.
また、本発明による還元処理方法は、還元炉で、亜鉛含有酸化鉄又は酸化亜鉛又は酸化鉄、及び還元材を加熱処理することで、亜鉛を還元し且つ/又は酸化鉄を還元し金属鉄を得る還元処理方法であって、還元材であると共に加熱材として、汚泥、油泥、木くず、繊維くず、ゴムくず、動植物性残渣のうちの少なくとも一つを供給し、これを熱源にすると共にこれ以外の還元材を用いない状態で還元処理を行うことを特徴としている。 In the reduction treatment method according to the present invention, zinc-containing iron oxide, zinc oxide or iron oxide, and a reducing material are heat-treated in a reduction furnace, thereby reducing zinc and / or reducing iron oxide and reducing metal iron. A reduction treatment method to be obtained, which is a reducing material and as a heating material, supplying at least one of sludge, oil mud, wood waste, fiber waste, rubber waste, animal and plant residue, and using this as a heat source and the others The reduction treatment is performed without using any reducing material.
このような還元処理装置及び還元処理方法によれば、亜鉛含有酸化鉄又は酸化亜鉛又は酸化鉄が供給される還元炉内に、還元材として効果的であると共に加熱材として機能する廃棄物である汚泥、油泥、木くず、繊維くず、ゴムくず、動植物性残渣のうちの少なくとも一つが供給され、これを熱源としてこれ以外の還元材を用いない状態で還元処理が行われるため、無駄に還元材を用いること無く、用いられる還元材が熱源として利用され、処理コストの低減を図りつつ、亜鉛が還元され且つ/又は酸化鉄が還元されて金属鉄が得られる。 According to such a reduction treatment apparatus and a reduction treatment method, it is a waste that is effective as a reducing material and functions as a heating material in a reduction furnace to which zinc-containing iron oxide or zinc oxide or iron oxide is supplied. Since at least one of sludge, oil mud, wood waste, fiber waste, rubber waste, and animal and vegetable residues is supplied, and this is used as a heat source and no other reducing material is used, the reducing material is wasted. Without being used, the reducing material used is used as a heat source, and while reducing the processing cost, zinc is reduced and / or iron oxide is reduced to obtain metallic iron.
ここで、還元炉としては種々のものが採用され得るが、炉内に好適な還元雰囲気を形成できるロータリーキルンを採用するのが好ましい。 Here, various types of reduction furnaces may be employed, but it is preferable to employ a rotary kiln that can form a suitable reducing atmosphere in the furnace.
また、還元炉には、Caを含む物資が供給されると、還元炉内の塩基度が上がり、還元炉内でのクリンカの生成が防止される。 Further, when a material containing Ca is supplied to the reduction furnace, the basicity in the reduction furnace is increased, and the generation of clinker in the reduction furnace is prevented.
また、亜鉛含有酸化鉄又は酸化亜鉛又は酸化鉄は、造粒されてから還元炉に導入されると、飛灰率が低減され飛散防止効果が高められる。 Further, when zinc-containing iron oxide or zinc oxide or iron oxide is granulated and then introduced into the reduction furnace, the fly ash ratio is reduced and the scattering prevention effect is enhanced.
このように本発明によれば、処理コストの低減が可能となる。 Thus, according to the present invention, the processing cost can be reduced.
以下、本発明による還元処理装置及び還元処理方法の好適な実施形態について図面を参照しながら説明する。図1は、本発明の実施形態に係る還元処理装置を備えた設備を示す構成図であり、ここでは、還元処理装置は、亜鉛含有酸化鉄の還元処理装置とされている。 Hereinafter, preferred embodiments of a reduction processing apparatus and a reduction processing method according to the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a configuration diagram showing equipment equipped with a reduction treatment apparatus according to an embodiment of the present invention. Here, the reduction treatment apparatus is a reduction treatment apparatus for zinc-containing iron oxide.
図1に示すように、設備100は、電炉(電気炉)1と、この電炉1の電炉ダストと還元材を導入して加熱処理するロータリーキルン(還元炉)2と、このロータリーキルン2の出口2fに連絡されて燃焼を完結させる二次燃焼塔3と、この二次燃焼塔3からの排ガスを導入し所定の排ガス処理を行う排ガス処理設備4と、を備えている。
As shown in FIG. 1, the
また、設備100は、ロータリーキルン2の出口2fから排出される排出物から鉄を選別する磁選機8と、この磁選機8で鉄が除去された排出物から銅を選別する銅選別機9とを備えている。
The
電炉1は、例えば1500〜1700°Cの炉内温度で鉄スクラップを原料として溶融し鋼を製造するものであり、この電炉1からは飛灰として電炉ダストが発生する。この電炉ダストは、鉄分全体(T−Fe)の含有率が22%程度、金属鉄(M−Fe)の含有率が0.8%程度、酸化鉄の含有率が30%程度、亜鉛の含有率が30%程度であり、多くの亜鉛含有酸化鉄を含有している。従って、電炉ダストは、このままの性状では廃棄物扱いで非鉄精錬所に引き取られることになる。 The electric furnace 1 is for producing steel by melting iron scrap as a raw material at a furnace temperature of 1500 to 1700 ° C., for example, and electric furnace dust is generated from the electric furnace 1 as fly ash. The electric furnace dust has a total iron content (T-Fe) content of about 22%, a metal iron (M-Fe) content of about 0.8%, an iron oxide content of about 30%, and a zinc content. The rate is about 30% and contains a large amount of zinc-containing iron oxide. Therefore, the electric furnace dust is taken up by the non-ferrous smelter in the same state as the waste.
ロータリーキルン2は、円筒形状の回転胴部2aを有して横置きされ、入口側となる前部(図示左側)から出口側となる後部(図示右側)に向かって下方に所定に傾斜するようにして配設されている。なお、ロータリーキルン2としては、水平置きされるものもある。このロータリーキルン2は、その胴部2aの前端部が固定部としての前支持部2bにより閉じられていると共に回転自在に支持され、その胴部2aの後端部が固定部としての二次燃焼塔3に挿入されて回転自在に支持されている。
The rotary kiln 2 has a cylindrical rotating body 2a and is horizontally placed so as to be inclined downwardly from a front part (left side in the figure) on the inlet side to a rear part (right side in the figure) on the outlet side. Arranged. The rotary kiln 2 may be placed horizontally. The rotary kiln 2 has a front end portion of its body portion 2a closed by a
前支持部2bには、電炉1からの電炉ダストを炉内に導入する導入ダクト2cが貫設されると共に、例えば重油等の燃料を、炉内に導入される燃焼用空気を用いて燃焼する燃料燃焼装置2dが貫設されている。この燃料燃焼装置2dは、後述の炉内の還元温度となるように、炉の立ち上げ時において炉内を予熱するためのものであり、炉内が還元温度に昇温し処理が開始されると(実運転になると)、その駆動を停止する構成とされている。
The
また、導入ダクト2cには、還元材供給装置2eが設けられている。この還元材供給装置2eは、ロータリーキルン2の運転を停止すること無く炉内に還元材を吹き込み所定位置に供給するものである。
The
ここで、上記還元材供給装置2eにより供給される還元材は、汚泥、油泥、木くず、繊維くず、ゴムくず、動植物性残渣のうちの少なくとも一つであり、これらの還元材は加熱材としても機能する。
Here, the reducing material supplied by the reducing
このような還元材及び電炉ダストが供給されるロータリーキルン2は、炉内を還元雰囲気とすべく出口2fの排ガス中O2濃度が5%−dry以下となると共に、銅の溶融を防止すべく炉の還元温度が800〜1080°Cとなるように、実運転される。この温度による運転によって、ロータリーキルン2内では、固体還元(溶融させない固体状態での還元)が行われる。
The rotary kiln 2 to which such a reducing material and electric furnace dust are supplied has a furnace in which the O 2 concentration in the exhaust gas at the
このようなロータリーキルン2にあっては、先ず、炉の立ち上げ時において、燃料燃焼装置2dが駆動され燃料を燃焼して高温の燃焼ガス及び火炎が発生し、これにより炉内を予熱し、炉内温度を800〜1080°Cに昇温させる。そして、炉内温度が800〜1080°Cに昇温したら、その駆動が停止され、実運転が開始される。
In such a rotary kiln 2, first, when the furnace is started up, the
この実運転にあっては、胴部2aが所定の速度で回転し、導入ダクト2cを介して炉内に供給された電炉ダストは、入口側から出口2fへ搬送されながら熱が与えられる。また、還元材供給装置2eを介して炉内に供給された上記還元材は熱が与えられて還元に必要な熱量を発生し、還元材及び加熱材として効果的に機能し、燃焼処理(加熱処理)が行われる。
In this actual operation, the body 2a rotates at a predetermined speed, and the electric furnace dust supplied into the furnace through the
この燃焼処理にあっては、還元材の還元作用により、電炉ダスト中の亜鉛含有酸化鉄から亜鉛が還元されて分離すると共に酸化鉄が還元されて金属鉄が得られる。このとき、炉の還元温度が1080°C以下とされているため、融点が1083°Cの銅が溶融し鉄に付着するということが防止される。また、炉の還元温度が800°C以上とされているため、金属化率(酸化鉄中の鉄分のうち金属鉄になる割合)及び脱亜鉛率(亜鉛の除去の割合)が共に高められる(還元性能が高められる)。 In this combustion treatment, by the reducing action of the reducing material, zinc is reduced and separated from the zinc-containing iron oxide in the electric furnace dust, and iron oxide is reduced to obtain metallic iron. At this time, since the reduction temperature of the furnace is set to 1080 ° C. or lower, it is possible to prevent copper having a melting point of 1083 ° C. from melting and adhering to iron. Moreover, since the reduction temperature of the furnace is set to 800 ° C. or higher, both the metallization rate (ratio of iron content in iron oxide to become metal iron) and dezincification rate (ratio of zinc removal) are both increased ( Reduction performance is improved).
そして、鉄、銅を含む排出物は、出口2fから流下して排出される。一方、亜鉛含有酸化鉄から分離した亜鉛は揮発し微粒径のダストとして飛散し排ガスに随伴されて二次燃焼塔3のキルン出口2fより上方の二次燃焼室3aに向かう。
And the discharge containing iron and copper flows down from the
キルン出口2fから排出された排出物は、磁選機8で鉄が選別され、当該鉄は、電炉1の原料として供される。この鉄は、前述したように、銅の溶融が無いため、品位低下が防止された原料として有効利用される。そして、この電炉1で生じる電炉ダストは、前述したように、ロータリーキルン2に供給され、これが繰り返される。また、キルン出口2fから排出され磁選機8で鉄が除去された排出物は、銅選別機9で銅が選別され、当該銅は、銅精錬所の原料として供されて有効利用される。
The discharged material discharged from the
一方、二次燃焼室3aでは排ガス中の未燃分が完全燃焼し、揮発した亜鉛は酸化亜鉛等となって亜鉛が濃縮された高亜鉛濃度のダストとして後段の排ガス処理設備4に向かい、当該排ガス処理設備4を構成するサイクロンやバグフィルタ等で捕集される。この捕集され回収された高亜鉛濃度のダストは、亜鉛濃度が50〜80%であるため、亜鉛精錬所の粗亜鉛鉱の原料として極めて有効に利用される。一方、排ガス処理設備4を通り清浄化されたガスは、後段の煙突11を介し大気に放出される。
On the other hand, in the
このように、本実施形態にあっては、亜鉛含有酸化鉄が供給されるロータリーキルン2内に、還元材として効果的であると共に加熱材として機能する廃棄物である汚泥、油泥、木くず、繊維くず、ゴムくず、動植物性残渣のうちの少なくとも一つを供給し、これを熱源にすると共にこれ以外の還元材を用いない状態で還元処理を行うようにしているため、無駄に還元材を用いること無く、用いられる還元材を熱源として利用し、処理コストの低減を図りつつ(無駄に還元材を用いないのに加えて、熱源として機能する還元材により実運転時には燃料燃焼装置2dの駆動を停止し助燃料を用いない分、ランニングコストの低減を図りつつ)、亜鉛含有酸化鉄から亜鉛を還元して分離できると共に酸化鉄を還元して金属鉄を得ることができる。
Thus, in this embodiment, in the rotary kiln 2 to which zinc-containing iron oxide is supplied, sludge, oil mud, wood waste, fiber waste, which is a waste that is effective as a reducing material and functions as a heating material. Because at least one of rubber scrap and animal and plant residue is supplied and used as a heat source and reduction processing is performed without using any other reducing material, the reducing material is used in vain The reducing material used is used as a heat source, reducing the processing cost (in addition to not using the reducing material unnecessarily, the reducing material functioning as the heat source stops the driving of the
以上、本発明をその実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、例えば、上記実施形態においては、亜鉛含有酸化鉄が多く含まれる電炉ダストを被処理物とし、鉄及び亜鉛の回収率を高め回収した鉄及び亜鉛の効率的な有効利用を図るようにしているが、例えば、電炉付帯設備である廃水処理設備で発生するスラッジや、圧延設備で発生する圧延スケール等であっても良く、要は、亜鉛含有酸化鉄を含むものであれば良い。また、特に好適であるとして、還元対象を亜鉛含有酸化鉄としているが、亜鉛含有酸化鉄に代えて酸化亜鉛又は酸化鉄を還元対象とした場合にも同様に適用可能である。そして、酸化亜鉛の場合には、上記亜鉛含有酸化鉄の場合と同様に、亜鉛が還元されて高亜鉛濃度のダストとしての回収が可能とされ、また、酸化鉄の場合には、上記亜鉛含有酸化鉄の場合と同様に、酸化鉄が還元されて品位低下が防止された金属鉄としての回収が可能とされる。 The present invention has been specifically described above based on the embodiment. However, the present invention is not limited to the above embodiment. For example, in the above embodiment, electric furnace dust containing a large amount of zinc-containing iron oxide is used. It is intended to make efficient use of recovered iron and zinc by increasing the recovery rate of iron and zinc as the object to be treated. For example, sludge generated in wastewater treatment equipment that is an electric furnace auxiliary equipment, rolling equipment In other words, it may be a rolling scale generated in the above, and the point is that it contains zinc-containing iron oxide. Further, as being particularly preferable, the object to be reduced is zinc-containing iron oxide, but the present invention can be similarly applied when zinc oxide or iron oxide is used as the object to be reduced instead of zinc-containing iron oxide. In the case of zinc oxide, as in the case of zinc-containing iron oxide, zinc is reduced and can be recovered as dust with a high zinc concentration. In the case of iron oxide, the zinc-containing As in the case of iron oxide, it can be recovered as metallic iron in which the iron oxide has been reduced to prevent degradation.
また、上記実施形態においては、炉内に好適な還元雰囲気を形成できる炉としてロータリーキルン2を用いているが、還元炉として機能する炉であれば、例えば、シャフト炉や、高温ガス化炉等であっても良い。 Moreover, in the said embodiment, although the rotary kiln 2 is used as a furnace which can form a suitable reducing atmosphere in a furnace, if it is a furnace which functions as a reducing furnace, for example in a shaft furnace, a high-temperature gasification furnace, etc. There may be.
また、還元炉に、例えば、生石灰、消石灰、石灰石等のCaを含む物資を供給するようにすると、還元炉内の塩基度が上がり、還元炉内でのクリンカの生成を防止することができる。 In addition, when a material containing Ca such as quick lime, slaked lime, limestone or the like is supplied to the reduction furnace, the basicity in the reduction furnace is increased, and generation of clinker in the reduction furnace can be prevented.
また、還元炉に導入する亜鉛含有酸化鉄又は酸化亜鉛又は酸化鉄を、造粒してから還元炉に導入するようにすると、飛灰率を低減でき飛散防止効果を高めることができる。 In addition, when the zinc-containing iron oxide or zinc oxide or iron oxide introduced into the reduction furnace is granulated and then introduced into the reduction furnace, the fly ash ratio can be reduced and the scattering prevention effect can be enhanced.
また、上記実施形態においては、燃料燃焼装置2dは炉の立ち上げ時において炉内を予熱するためのものであり、実運転時にはその駆動を停止し助燃料を用いない構成としているが、実運転時に燃料燃焼装置2dの駆動を行い助燃料を用る構成に対しても適用可能である。この場合、熱源として機能する還元材により助燃料の使用量を低減でき、処理コストの低減を図ることができる。
Further, in the above embodiment, the
2…ロータリーキルン(還元炉;還元処理装置)、2e…還元材供給装置。 2 ... Rotary kiln (reduction furnace; reduction processing device), 2e ... Reducing material supply device.
Claims (5)
前記還元炉は、
前記還元材であると共に加熱材として、汚泥、油泥、木くず、繊維くず、ゴムくず、動植物性残渣のうちの少なくとも一つを導入し、これを熱源にすると共にこれ以外の還元材を用いない状態で還元処理を行うことを特徴とする還元処理装置。 A reduction treatment apparatus for obtaining metal iron by reducing zinc and / or reducing iron oxide by heat-treating zinc-containing iron oxide or zinc oxide or iron oxide and a reducing material in a reduction furnace,
The reduction furnace is
A state in which at least one of sludge, oil mud, wood waste, fiber waste, rubber waste, animal and plant residues is introduced as a heating material and used as a heat source, and no other reducing material is used as a heating material. The reduction processing apparatus characterized by performing reduction processing by.
前記還元材であると共に加熱材として、汚泥、油泥、木くず、繊維くず、ゴムくず、動植物性残渣のうちの少なくとも一つを供給し、
これを熱源にすると共にこれ以外の還元材を用いない状態で還元処理を行うことを特徴とする還元処理方法。 A reduction treatment method for reducing zinc and / or reducing iron oxide to obtain metallic iron by heat-treating zinc-containing iron oxide or zinc oxide or iron oxide and a reducing material in a reduction furnace,
Supplying at least one of sludge, oil mud, wood waste, fiber waste, rubber waste, animal and vegetable residues as a heating material as well as the reducing material,
A reduction processing method characterized in that the reduction processing is performed in a state where this is used as a heat source and no other reducing material is used.
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