JP2012112021A - Recovering method and recovering device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、製鉄用の溶鉱炉の鉄鉱石から排出される残渣(高炉スラグ)から酸化チタン(TiO2)を分離して回収する回収方法及び回収装置に関する。 The present invention relates to a recovery method and a recovery apparatus for separating and recovering titanium oxide (TiO 2 ) from a residue (blast furnace slag) discharged from iron ore of a blast furnace for iron making.
一般に、製鉄用の溶鉱炉から高炉スラグが産業廃棄物として大量に排出される。高炉スラグは、鉄鉱石酸化物やこれとともに溶鉱炉に投入される脱酸剤、還元剤の酸化物、硫化物等が含まれる。産業廃棄物として捨てられる高炉スラグの中には、10%前後のTiO2が含有される場合がある。 In general, a large amount of blast furnace slag is discharged as industrial waste from a blast furnace for iron making. The blast furnace slag contains iron ore oxide and a deoxidizer, a reducing agent oxide, sulfide and the like to be fed into the blast furnace together with the iron ore oxide. Blast furnace slag thrown away as industrial waste may contain about 10% TiO 2 .
本発明は、高炉スラグからTiO2を分離して回収するものであるが、直接的に関連する技術を発見することはできなかった。本発明に関連する技術として、特許文献1〜特許文献5を挙げる。
The present invention is intended to separating and recovering TiO 2 from the blast furnace slag, it could not be found directly related art. As technologies related to the present invention,
高炉スラグよりTiO2を効率よく回収できれば、産業廃棄物としての高炉スラグを資源として有効に活用することでき、また不足するレアメタルのTiを補い、しかも産業廃棄物の量を減らすこともできる。
従って、本発明の目的は、高炉スラグよりTiO2を効率よく回収することができる回収方法及び回収装置を提供することにある。
If TiO 2 can be efficiently recovered from the blast furnace slag, the blast furnace slag as industrial waste can be effectively used as a resource, and the insufficient rare metal Ti can be supplemented, and the amount of industrial waste can be reduced.
Accordingly, an object of the present invention is to provide a recovery method and the recovery apparatus capable of recovering the TiO 2 efficiently than blast furnace slag.
上記目的を達成するため、本発明の一形態に係る回収方法は、製鉄用の溶鉱炉の鉄鉱石から排出される高炉スラグを、排出された状態から冷却処理をすることなくそのままTiO2の融点よりも低い温度まで加熱し、融点がTiO2の融点よりも低い物質を前記高炉スラグから分離して除去し、前記物質が除去された高炉スラグをTiO2の融点以上で、高炉スラグに含まれるTiO2の融点よりも融点の高い物質の当該融点(例えばAl2O3の融点)未満の温度まで加熱し、TiO2を前記高炉スラグから分離して酸化物のまま回収するものである。 In order to achieve the above object, a recovery method according to an embodiment of the present invention is based on the melting point of TiO 2 as it is without cooling the blast furnace slag discharged from the iron ore of the iron ore smelting furnace from the discharged state. The blast furnace slag having a melting point lower than the melting point of TiO 2 is separated and removed from the blast furnace slag and the blast furnace slag from which the substance has been removed is equal to or higher than the melting point of TiO 2 and is contained in the TiO 2 slag. The material is heated to a temperature lower than the melting point of the substance having a melting point higher than 2 (for example, the melting point of Al 2 O 3 ), and TiO 2 is separated from the blast furnace slag and recovered as an oxide.
TiO2が含まれる物質から例えば真空蒸発によりTiO2を回収しようとした場合、物質をTiO2の融点付近まで加熱する必要があるが、TiO2の融点は非常に高温であることから、加熱に莫大なエネルギーを必要とし、TiO2を効率よく回収することはできない。本発明者らは、製鉄用の溶鉱炉の鉄鉱石から排出される高炉スラグには多量のTiO2が含めれており、しかもこのような高炉スラグは溶鉱炉から排出された時点で非常に高温の状態にある、という高炉スラグ特有の事情に着目した。すなわち、本発明は、製鉄用の溶鉱炉の鉄鉱石から排出される高炉スラグを、排出された状態から冷却処理をすることなくそのまま回収処理に用いることで、処理対象物である高炉スラグの加熱に要するエネルギーを極力小さくすることができる。従って、高炉スラグよりTiO2を効率よく回収することができる。 If you try to recover the TiO 2 from the substances that contain TiO 2 for example by vacuum evaporation, it is necessary to heat the material to near the melting point of TiO 2, since the melting point of the TiO 2 is very hot, the heat A huge amount of energy is required, and TiO 2 cannot be efficiently recovered. The present inventors have included a large amount of TiO 2 in the blast furnace slag discharged from the iron ore of the blast furnace for iron making, and such blast furnace slag is in a very high temperature state when discharged from the blast furnace. We paid attention to the circumstances unique to blast furnace slag. That is, the present invention uses the blast furnace slag discharged from the iron ore of the blast furnace for iron making to recover the blast furnace slag, which is the object to be processed, without using the cooling process from the discharged state. The required energy can be reduced as much as possible. Therefore, TiO 2 can be efficiently recovered from the blast furnace slag.
また、高炉スラグよりTiとして回収しようとすると、Tiが酸化しないように回収のための処理領域をほとんど真空にする必要があるが、処理領域を真空にするためのエネルギーを莫大に要し、また処理領域を高度に気密にするための設備が大掛かりになる、などの問題がある。そこで、本発明は、TiO2を高炉スラグから分離して酸化物のまま回収している。従って、高炉スラグよりTiO2を効率よく回収することができる。 Also, when trying to recover Ti as blast furnace slag, it is necessary to make the processing area for recovery almost vacuum so that Ti is not oxidized, but enormous energy is required to make the processing area vacuum. There are problems such as a large amount of equipment for making the processing area highly airtight. Therefore, in the present invention, TiO 2 is separated from the blast furnace slag and recovered as an oxide. Therefore, TiO 2 can be efficiently recovered from the blast furnace slag.
本発明に係る回収方法では、前記TiO2を高炉スラグから分離して酸化物のまま回収する工程は、前記高炉スラグから分離されたTiO2の微粉末を含む気体から、TiO2の微粉末を液体に沈殿させ、沈殿物を回収してもよい。
これにより、TiO2の微粉末が回収可能となる。
In the recovery method according to the present invention, from the process of the TiO 2 recovered while the oxide is separated from the blast furnace slag, a gas containing a fine powder of TiO 2 separated from the blast furnace slag, fine powder of TiO 2 The precipitate may be collected by precipitation into a liquid.
Thereby, the fine powder of TiO 2 can be collected.
本発明に係る回収方法では、前記TiO2の微粉末を液体に沈殿させる工程は、TiO2の微粉末を含む気体から、遠心力を使ってTiO2の微粉末を集塵し、集塵したTiO2の微粉末にシャワーを噴出して前記液体に沈殿させてもよい。
これにより、TiO2の微粉末の回収を効率よく行うことができる。
In the recovery method according to the present invention, in the step of precipitating the TiO 2 fine powder into the liquid, the TiO 2 fine powder is collected from the gas containing the TiO 2 fine powder using centrifugal force and collected. A shower may be ejected onto the fine powder of TiO 2 to precipitate the liquid.
Thus, it is possible to efficiently recover the fine powder of TiO 2.
本発明に係る回収方法では、前記融点がTiO2の融点よりも低い物質を高炉スラグから分離して除去する工程及び前記TiO2を高炉スラグから分離して酸化物のまま回収する工程は、1Torr〜760Torrの範囲の減圧下又は常圧下において行ってもよい。 In the recovery method according to the present invention, the step of separating and removing the substance having a melting point lower than the melting point of TiO 2 from the blast furnace slag and the step of separating the TiO 2 from the blast furnace slag and recovering the oxide as it is are 1 Torr. The reaction may be performed under reduced pressure or normal pressure in a range of ˜760 Torr.
これにより、ポンプの台数を少なくでき、設備費が安く、使用電力量が少なくすることができ、安価なエネルギー代となる。すなわち、本発明によれば、設備費が安くなりランニングコストが安くなる。そればかりか、メンテナンスも容易となる。
なお、前記融点がTiO2の融点よりも低い物質を高炉スラグから分離して除去する工程は、前記物質を構成する各金属酸化物及び硫化物を、低減圧で、各金属酸化物及び硫化物ごとにそれぞれの融点で別々に分離して回収してもよい。
As a result, the number of pumps can be reduced, the equipment cost is low, the amount of power used can be reduced, and the energy cost is low. That is, according to the present invention, the equipment cost is reduced and the running cost is reduced. In addition, maintenance is also easy.
The step of separating and removing the substance having a melting point lower than the melting point of TiO 2 from the blast furnace slag removes each metal oxide and sulfide constituting the substance at a reduced pressure. Each may be separated and recovered separately at each melting point.
本発明の別形態に係る回収装置は、製鉄用の溶鉱炉の鉄鉱石から排出される高炉スラグを、排出された状態から冷却処理をすることなくそのままTiO2の融点よりも低い温度まで加熱する第1の炉と、前記加熱により高炉スラグから蒸発した物質を前記第1の炉より除去する手段と、前記物質が除去された高炉スラグをTiO2の融点以上で、高炉スラグに含まれるTiO2の融点よりも融点の高い物質の当該融点(例えばAl2O3の融点)未満の温度まで加熱する第2の炉と、前記加熱により高炉スラグから蒸発したTiO2を酸化物のまま回収する手段とを具備する。 A recovery apparatus according to another aspect of the present invention is a first heating apparatus for heating blast furnace slag discharged from iron ore of a blast furnace for iron making to a temperature lower than the melting point of TiO 2 as it is without performing cooling treatment from the discharged state. 1 of the furnace, and means for removing from said first furnace vaporized material from the blast furnace slag by the heating, the material blast furnace slag has been removed by the TiO 2 above the melting point, of TiO 2 contained in the blast furnace slag A second furnace for heating to a temperature lower than the melting point of the substance having a melting point higher than the melting point (for example, the melting point of Al 2 O 3 ), and means for recovering TiO 2 evaporated from the blast furnace slag by the heating as an oxide. It comprises.
本発明では、製鉄用の溶鉱炉の鉄鉱石から排出される高炉スラグを、排出された状態から冷却処理をすることなくそのまま回収処理に用いることで、処理対象物である高炉スラグの加熱に要するエネルギーを極力小さくすることができる。従って、高炉スラグよりTiO2を効率よく回収することができる。また、本発明では、TiO2を高炉スラグから分離して酸化物のまま回収しているので、高炉スラグよりTiO2を効率よく回収することができる。 In the present invention, the blast furnace slag discharged from the iron ore of the blast furnace for iron making is used as it is in the recovery process without performing the cooling process from the discharged state, so that the energy required for heating the blast furnace slag as the object to be processed Can be made as small as possible. Therefore, TiO 2 can be efficiently recovered from the blast furnace slag. In the present invention, since TiO 2 is separated from the blast furnace slag and recovered as an oxide, TiO 2 can be efficiently recovered from the blast furnace slag.
本発明に係る回収装置は、前記回収手段は、前記高炉スラグから蒸発したTiO2の微粉末を液体に沈殿させるための液体槽を有し、前記液体槽は、液面が外部に露出する沈殿物回収部を有してもよい。
これにより、TiO2の微粉末が回収可能となる。
In the recovery apparatus according to the present invention, the recovery means has a liquid tank for precipitating TiO 2 fine powder evaporated from the blast furnace slag into a liquid, and the liquid tank is a precipitate whose liquid surface is exposed to the outside. You may have a thing collection part.
Thereby, the fine powder of TiO 2 can be collected.
本発明に係る回収装置は、前記液体槽の液体内に配置され、前記液体槽に沈殿した沈殿物を前記沈殿物回収部を介して外部に運ぶためのコンベアを有していてもよい。
これにより、TiO2の微粉末を装置を連続運転しながら回収可能となる。
The collection | recovery apparatus which concerns on this invention may be arrange | positioned in the liquid of the said liquid tank, and may have the conveyor for carrying the deposit which settled in the said liquid tank outside via the said deposit collection part.
Thereby, it becomes possible to collect the fine powder of TiO 2 while continuously operating the apparatus.
本発明に係る回収装置は、前記液体槽の液面の上部に配置され、TiO2の微粉末を含む気体から、遠心力を使ってTiO2の微粉末を集塵する遠心分離手段と、前記集塵したTiO2の微粉末にシャワーを噴出して前記液体に沈殿させるシャワー手段とを有していてもよい。
これにより、TiO2の微粉末の回収を効率よく行うことができる。
本発明に係る回収装置は、前記第1及び第2の炉は、1Torr〜760Torrの範囲の減圧下又は常圧下としてもよい。
これにより、ポンプの台数を少なくでき、設備費が安く、使用電力量が少なくすることができ、安価なエネルギー代となる。すなわち、本発明によれば、設備費が安くなりランニングコストが安くなる。そればかりか、メンテナンスも容易となる。
Recovery apparatus according to the present invention is placed on top of the liquid surface of the liquid bath, a gas containing a fine powder of TiO 2, a centrifugal separation means for the dust collecting a fine powder of TiO 2 with the centrifugal force, the and ejecting the shower to a fine powder of the dust collecting the TiO 2 may have a shower head for precipitation in the liquid.
Thus, it is possible to efficiently recover the fine powder of TiO 2.
In the recovery apparatus according to the present invention, the first and second furnaces may be under a reduced pressure or a normal pressure in a range of 1 Torr to 760 Torr.
As a result, the number of pumps can be reduced, the equipment cost is low, the amount of power used can be reduced, and the energy cost is low. That is, according to the present invention, the equipment cost is reduced and the running cost is reduced. In addition, maintenance is also easy.
本発明に係る回収装置は、前記回収手段によりTiO2が回収された後の高炉スラグを冷却する水槽冷却室と、前記水槽冷却室の沸騰水を利用して発電する発電装置とをさらに具備してもよい。 The recovery device according to the present invention further includes a water tank cooling chamber that cools the blast furnace slag after TiO 2 is recovered by the recovery means, and a power generation device that generates electric power using boiling water in the water tank cooling chamber. May be.
本発明によれば、高炉スラグよりTiO2を効率よく回収することができる。 According to the present invention, TiO 2 can be efficiently recovered from blast furnace slag.
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。
図1は本発明の一実施形態に係る回収装置の構成を示すブロック図である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a recovery apparatus according to an embodiment of the present invention.
図1に示すように、回収装置10は、予熱炉11と、均熱炉12と、第1の減圧蒸発炉13と、第2の減圧蒸発炉14と、移動室15と、水槽冷却室16とを有する。予熱炉11、均熱炉12、第1の減圧蒸発炉13、第2の減圧蒸発炉14、移動室15及び水槽冷却室16は、この順番に接続された連続炉を構成している。これらの間は、それぞれ開閉扉により開閉可能に仕切られている。予熱炉11には、処理対象物である高炉スラグが搬入される搬入口が設けられている。水槽冷却室16には、処理後の高炉スラグが搬出される搬出口が設けられている。
As shown in FIG. 1, the
高炉スラグには、CaO、MgO、SiO2、Al2O3、TiO2、TFe、Sなどが含めれており、各成分の実測結果を図4に示す。また、各成分の融点と沸点は図5に示すとおりである。 The blast furnace slag contains CaO, MgO, SiO 2 , Al 2 O 3 , TiO 2 , TFe, S, and the like, and the measured results of each component are shown in FIG. The melting point and boiling point of each component are as shown in FIG.
高炉スラグは例えばトレーの上に搭載され、そのトレーは搬送手段により搬入口から搬入され、予熱炉11、均熱炉12、第1の減圧蒸発炉13、第2の減圧蒸発炉14、移動室15、水槽冷却室16の順番に運ばれ、搬出口から搬出される。つまり回収装置10は、処理対象物をバッチ式に処理する。
The blast furnace slag is mounted on, for example, a tray, and the tray is carried from the carry-in port by a conveying means, and the preheating
第1の減圧蒸発炉13には第1の液体回収装置21が接続され、その第1の液体回収装置21には第2の液体回収装置22、フィルター23、真空ポンプ(油回転ポンプ)24がその順に接続されている。同様に、第2の減圧蒸発炉14には、第1の液体回収装置31が接続され、その第1の液体回収装置31には第2の液体回収装置32、フィルター33、真空ポンプ34がその順に接続されている。
A first
予熱炉11は、溶鉱炉から排出された高炉スラグが冷却処理されることなくそのまま直接搬入される炉であり、そのための開閉扉を有する搬入口と搬出口とが備えられている。ここで、予熱炉11、均熱炉12、移動室15及び水槽冷却室16では減圧下ではなく常圧で処理対象物を処理する。ここで、冷却処理とは、積極的に高炉スラグを冷却する場合ばかりでなく、高炉スラグをある程度大気中に放置して高炉スラグの温度低下を意図する場合なども含む。
The preheating
予熱炉11、均熱炉12、第1の減圧蒸発炉13、第2の減圧蒸発炉14は、超高温になるので、炉体は二重壁構造となっている。二重壁間の空間は減圧して対流、伝導などによる熱の伝達を抑えている。これにより、炉11〜14は、炉体外側表面温度を80℃以下にし、放熱を防ぎ、省エネルギーを実現し、更には安全性の向上を図っている。
予熱炉11は、高炉スラグを1000℃程度に加熱するための手段として例えばガス加熱や油加熱装置を有する。
Since the preheating
The preheating
均熱炉12は、予熱炉11より搬入された高炉スラグを1700℃程度に加熱するための手段として電気抵抗ヒータ加熱、低周波加熱、プラズマ加熱装置などを有する。
The soaking
第1の減圧蒸発炉13は、均熱炉12で1700℃程度に加熱されたスラグを搬入されたスラグをTiO2の融点よりも低い温度、例えば1850℃まで加熱する。加熱手段としては、電気抵抗ヒータ加熱、低周波加熱、プラズマ加熱装置などがある。これにより、TiO2より融点の低いSiO2、Fe酸化物、硫化物などの物質が蒸発し、高炉スラグから分離される。第1の減圧蒸発炉13内は、ある程度の減圧状態とすることが好ましいが、常圧であっても構わない。その範囲は1Torr〜760Torr(常圧、低減圧)程度が好ましい。
図2は図1に示した第1及び第2の液体回収装置21、22の構成を示す断面図である。
The first reduced
FIG. 2 is a cross-sectional view showing the configuration of the first and second
図2に示すように、第1の液体回収装置21は、第1の減圧蒸発炉13と例えば配管25で繋がっている。第1の液体回収装置21内を真空ポンプ24で引くことで、配管25を介して、第1の減圧蒸発炉13で1850℃まで加熱されて高炉スラグから蒸発したSiO2,Fe酸化物、硫化物などの物質(微粉末)を含む気体を第1の液体回収装置21内に引き込むことができる。
As shown in FIG. 2, the first
ここで、回収物であるSiO2,Fe酸化物などは超微細な金属酸化物(微粉末)である。従って、この回収には非常に困難が伴う。本実施形態に係る第1の液体回収装置21では、これらの微粉末を回収するために、以下の技術を採用した。
Here, the recovered material, such as SiO 2 and Fe oxide, is an ultrafine metal oxide (fine powder). This recovery is therefore very difficult. In the first
第1の液体回収装置21は、真空オイルを主成分とする液体が貯められた液体槽211と、その液体槽211の一部を内部に減圧空間を形成するように覆う液体回収本体212と、液体槽内沈殿物を液体槽外へ搬送する自動コンベア213とを有する。液体槽211は、液体回収本体212により覆われた部分以外は外部に出ており、大気中に液面の一部がある。
The first
液体回収本体212は側壁214と天井215を有し、側壁214に第1の減圧蒸発炉13からの配管25が接続されており、天井215には液体回収本体212内に液体槽211に貯められた液体と同一の液体を天井付近からシャワー状に噴射させるシャワー部216を有する。また、そのシャワー部216より下側で液面及び第1の減圧蒸発炉13に接続された配管25の液体回収本体212側開口より高い位置には、遠心分離装置217が設けられており、一端が第2の液体回収装置22に接続され他端が当該天井215付近には、配管218が接続されている。
The
したがって、液体回収本体212内部の減圧空間に吸い込まれたSiO2,Fe酸化物、硫化物などの物質(微粉末)は、遠心分離装置217により当該体回収本体212内部の内壁に向かって集塵される。そしてその集塵された物質(微粉末)は、天井215付近からの液体シャワーにより真空オイルを主成分とする液体が貯められた液体槽211へ落下させられ、液体槽内沈殿物となる。
Therefore, substances (fine powder) such as SiO 2 , Fe oxide, and sulfide sucked into the reduced pressure space inside the
また、自動コンベア213は、水平移動部分213aと、斜め上方移動部分213bとを有し、水平移動部分213aが液体回収本体212が覆う液体中を水平移動することで槽内沈殿物をコンベア上に回収し、斜め上方移動部分213bにより当該沈殿物を液体槽211の液面から外部へ運び出し、回収することができる。
Further, the
さらに、液体回収本体部212は、液体槽211の液体により外気とは隔離されており、液体槽211が液体回収本体212内の液面で当該液体回収本体212内を減圧度に保つ役割をしている。
Further, the
これにより、液体による真空シールであることで真空ポンプ24を停止することなく沈殿物を回収することができる。このことは、装置の稼働を停止させることなく沈殿物の回収ができ、効率的で、ランニングコストも安価になる。
Thereby, deposits can be collected without stopping the
第2の液体回収装置22は、第1の液体回収装置21の液体回収本体212の天井215付近に配管218で接続されており、真空オイルを主成分とする液体が貯められた液体槽221と、その液体槽221の上部を内部に減圧空間を形成するように覆う液体回収本体222とを有する。なお、第2の液体回収装置22の液体は第1の液体回収装置21と同一の液体を用いることが好ましい。
The second
液体回収本体222は、側壁222aと天井222bを有し、側壁222aに第1の液体回収装置21からの配管218が接続されており、液体回収本体222内の液体槽221に貯められた液体と同一の液体を天井付近からシャワー状に噴射させるシャワー部223と、当該天井222b付近にその一端が接続されフィルター23に他端が接続された配管224とを有する。
液体回収本体222内はフィルター23を介して真空ポンプ24により1Torr〜760Torrに減圧されている。
The liquid recovery
The inside of the
第1の液体回収装置21は液体槽211を有するので、真空引きするときにこの液体槽211から来る液と第1の液体回収装置21で取り切れない微粉末や分解ガスや有毒ガス、有害物など種々の物質が引き込まれる。このため、第1の液体回収装置21とは別に本回収装置の真空ポンプ24の前に粉末沈殿槽としての第2の液体回収装置22を備えることとしたものである。
Since the first
フィルター23は、第2の液体回収装置22で取り切れない微粉末や分解ガスや有毒ガス、有害物など種々の物質をろ過するものであり、第2の液体回収装置22と真空ポンプ24との間に配置されている。
The
真空ポンプ24は、第1及び第2の液体回収装置21、22の液体回収本体212、222内を例えば4Torrの減圧空間とする場合に、沸点とならない真空オイルを主成分とする液体を使用するためのものである。勿論、1台の真空ポンプ24に限られるものではなく、例えばブースターポンプ等の油シール方法のポンプなどの複数の真空ポンプを直列に接続して使用できる。
The
この回収装置10は、低減圧処理のため(1Torr〜760Torr)、真空ポンプ24のようなポンプの台数を少なくでき、設備費が安く、使用電力量が少なくすることができ、安価なエネルギー代となる。すなわち、本発明によれば、設備費が安くなりランニングコストが安くなる。そればかりか、メンテナンスも容易となる。なお、760Torr(常圧)に近い圧力で処理するときには、液体は水でも良いが、このときは真空ポンプ24に代えて水シールの水封ポンプを使用する。その場合には、上記付帯装置設備は変わらない。
The
第2の減圧蒸発炉14は、第1の減圧蒸発炉13と移動室15との間に配置されており、第1の減圧蒸発炉13で1850℃に加熱された高炉スラグをTiO2の融点である1870℃以上で、Al2O3の融点未満の温度まで加熱する。第2の減圧蒸発炉14内は、第1減圧蒸発炉13と同様、1Torr〜760Torr(常圧)に減圧される。
The second reduced
第2の減圧蒸発炉14は、第1の減圧蒸発炉13と同様、第1の液体回収装置31と配管35で繋がっている。これにより第2の減圧蒸発炉14で1870℃以上で、Al2O3の融点未満の温度まで加熱された高炉スラグから蒸発したTiO2の微粉末を含む気体を第1の液体回収装置31に引き込み、高炉スラグから分離されたTiO2を酸化物のまま回収する。
Similar to the
ここで、第2の減圧蒸発炉14に接続された第1の液体回収装置31、第2の液体回収装置32、フィルター33、真空ポンプ34は、構造的には第1の減圧蒸発炉13に接続された第1の液体回収装置21、第2の液体回収装置22、フィルター23、真空ポンプ24と同じである。
Here, the first
ただし、第2の減圧蒸発炉14に接続された第1の液体回収装置31に配管35を介して吸い込まれるのはTiO2の微粉末を含む気体である。回収される物質もTiO2である。
However, the gas containing the fine powder of TiO 2 is sucked into the first
移動室15は、第2の減圧蒸発炉14と水槽冷却室16との間に配置されており、第2の減圧蒸発炉14から搬出される高炉スラグをある程度冷却して水槽冷却室16に渡す役割を有する。
The moving
水槽冷却室16は、移動室15の後に配置されている。水槽冷却室16には例えばトレーに載せられて搬入された高炉スラグを自動的に反転させて高炉スラグのみを冷却用水槽に落下させる落下装置が備えられている。この落下装置は、超高温スラグが一度に大量の水を貯える冷却用水槽に投入されると水が大きく膨張を起こし、水蒸気爆発を起こすので、少量ずつ落下するように例えば反転速度等を制御する。
The water
次に、この回収装置10によるTiO2の回収方法について説明する。
図3はTiO2の回収方法を示すフローチャートである。
Next, a recovery method of TiO 2 by the
FIG. 3 is a flowchart showing a TiO 2 recovery method.
製鉄用の溶鉱炉の鉄鉱石から排出された高炉スラグを分離された状態から冷却することなくそのまま回収装置10の予熱炉11へ搬入し、空気中、常圧で1000℃に高炉スラグを予熱する(ステップ301)。
次に、当該予熱炉11で1000℃に予熱された高炉スラグを均熱炉12へ搬入し、空気中、常圧で1700℃に加熱する(ステップ302)。
The blast furnace slag discharged from the iron ore of the blast furnace for iron making is carried into the preheating
Next, the blast furnace slag preheated to 1000 ° C. in the preheating
次に、均熱炉12で1700℃に加熱された高炉スラグを第1の減圧蒸発炉13へ搬入し、当該第1の減圧蒸発炉13内で1Torr〜760Torr(常圧)に減圧し、TiO2の融点(1870℃)よりも低い温度に加熱する(ステップ303)。ここで、後述する物質のなかで一番高い融点はSiO2の1650℃であるので例えば1680℃から1850℃までの温度に加熱する。これにより、TiO2より融点の低いSiO2、Fe酸化物、硫化物などの物質が蒸発し、高炉スラグから気体中に分離される(ステップ304)。
Next, the blast furnace slag heated to 1700 ° C. in the soaking
なお、SiO2のみを回収する場合は、SiO2の融点より低い融点のFe酸化物、硫化物を上述と同じ様な方法で当該2成分を分離回収して、その後SiO2のみを1650℃〜1850℃の温度と1Torr〜760Torrの圧力で単独で回収する。この様にすることにより高純度のSiO2が得られる。
In the case of recovering only SiO 2 is, Fe oxides lower than the SiO 2 mp melting point sulfide the two components to separate and recover the same kind of way as described above, then only the
高炉スラグから分離されたSiO2、Fe酸化物、硫化物などの物質である気体中の微粉末は、配管25を通って真空ポンプ24により第1の液体回収装置21の液体回収本体212内に吸引される(ステップ305)。
Fine powder in the gas, which is a substance such as SiO 2 , Fe oxide, sulfide, etc., separated from the blast furnace slag, passes through the
当該液体回収本体212内部の減圧空間に吸い込まれたSiO2、Fe酸化物、硫化物などの物質(微粉末)は、遠心分離装置217により当該液体回収本体212内部の内壁に向かって集塵される。そしてその集塵された物質(微粉末)は、天井215付近からの液体シャワーにより真空オイルを主成分とする液体が貯められた液体槽211へ落下させられ、液体槽211内に沈殿する(ステップ306)。なお、液体シャワーは当該液体を循環させて使用することが好ましい。
Substances (fine powder) such as SiO 2 , Fe oxide, and sulfide sucked into the reduced pressure space inside the
自動コンベア213の水平移動部分が液体中を水平移動することで液体槽211内に沈殿した物質をコンベア上に回収し、当該自動コンベア213の斜め上方移動部分により当該SiO2,Fe酸化物、硫化物などの沈殿物を液体槽211の液面から外部へ運び出し、回収する(ステップ307)。
The horizontally moving portion of the
第1の液体回収装置21の液体回収本体212内部の気体(第1の液体回収装置21で取り切れなかった微粉末や分解ガスなど種々の物質を含んだ気体)は、上述の真空ポンプ24により第2の液体回収装置22に吸引される(ステップ308)。これにより、当該第2の液体回収装置22の液体回収本体222内のシャワーにより種々の物質は液体槽221に落下させられ、液体槽221内に沈殿する。この沈殿物は清掃口225より回収される。
The gas inside the
上述の第2の液体回収装置22にも回収されなかった物質があるときは、真空ポンプ24の前に備えられたフィルター23によりろ過され、最終的に無害な気体となって排出される(ステップ309)。
When there is a substance that has not been recovered in the second
次に、第1の減圧蒸発炉13で1680℃から1850℃までの温度に加熱された高炉スラグを第2の減圧蒸発炉14へ搬入し、当該第2の減圧蒸発炉14内で1Torr〜760Torr(常圧)に減圧し、TiO2の融点(1870℃) 以上で、Al2O3の融点未満の温度まで加熱する(ステップ310)。例えばTiO2の融点(1870℃)の直上からAl2O3の融点2050℃直下の間の温度を使用することでTiO2の酸化物単独で高純度に回収できる。
Next, the blast furnace slag heated to a temperature of 1680 ° C. to 1850 ° C. in the
これにより、TiO2が蒸発し、高炉スラグから気体中に分離される(ステップ311)。以下は、SiO2、Fe酸化物、硫化物などの回収と同様であり、その説明は省略する(ステップ312〜316)。 Accordingly, TiO 2 is evaporated, is separated from the blast furnace slag in the gas (step 311). The following is the same as the recovery of SiO 2 , Fe oxide, sulfide, etc., and the description thereof is omitted (Steps 312 to 316).
次に、上述の第2の減圧蒸発炉14によりTiO2の融点の1870℃以上で、Al2O3の融点未満の温度に加熱された高炉スラグを移動室15へ搬入し(ステップ317)、空気などの気体によって冷却し、その後、水槽冷却室16へ搬入する(ステップ318)。
この水槽冷却室により冷却されたMgO、CaO、Al2O3等は、残渣として回収する(ステップ319)。
Next, the blast furnace slag heated to a temperature not lower than the melting point of TiO 2 at 1870 ° C. and lower than the melting point of Al 2 O 3 by the second reduced
MgO, CaO, Al 2 O 3 and the like cooled by this water tank cooling chamber are recovered as a residue (step 319).
以上により、本発明では製鉄用の溶鉱炉の鉄鉱石から排出される高炉スラグを分離された状態から冷却することなくそのまま、予熱炉11、均熱炉12、第1の減圧蒸発炉13に搬入することとしたので、予熱炉11などで加熱するためのエネルギーを小さく抑えることができる。
As described above, in the present invention, the blast furnace slag discharged from the iron ore of the blast furnace for iron making is carried into the preheating
また、第1の減圧蒸発炉13でTiO2の融点よりも低い温度まで加熱し、融点がTiO2より低い物質を当該高炉スラグから分離した後で第2の減圧蒸発炉14に搬入して、さらにTiO2の融点まで加熱することとしたので、容易にTiO2を分離、回収することができる。従って、貴重なTiO2の酸化物のまま分離して回収し、産業廃棄物としての高炉スラグを資源として有効活用することにより、不足するレアーメタルを補い同時に産業廃棄物等の量を減らすことができる。
Further, in the first evaporation under reduced
さらに、予熱炉11、均熱炉12、移動室15、水槽冷却室16はすべて空気中での常圧酸化炉或いは常圧酸化室である。第1及び第2の減圧蒸発炉13、14及び第1及び第2液体回収装置(液体回収本体)関連設備のみが減圧室となる。従って、すべて真空室となっている(炉の装置全体が真空装置となっている)場合に比較して、酸化炉が多く設備が安価でランニングコストも安く済む。
Further, the preheating
また、回収装置として第1の液体回収装置で有用物質等を回収するとともに、さらに第2の液体回収装置、フィルターを設けたが、このことは、公害防止装置となり、又真空ポンプの能力低下を防ぎ、さらに故障が少なく、ポンプの寿命を長くする。
さらに、低減圧処理のため(1Torr〜760Torr)の真空ポンプの台数が少ないため設備費が安く、使用電力量が少ない、安価なエネルギー代となる。
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されることはなく、本発明の技術的思想に基づいて種々の変形が可能である。
In addition to recovering useful substances and the like with the first liquid recovery device as a recovery device, a second liquid recovery device and a filter are also provided. This becomes a pollution prevention device and reduces the capacity of the vacuum pump. Prevents and further reduces the failure and prolongs pump life.
Furthermore, since the number of vacuum pumps for reducing pressure processing (1 Torr to 760 Torr) is small, the equipment cost is low and the amount of power used is low, resulting in an inexpensive energy cost.
The embodiment of the present invention has been described above, but the present invention is not limited to this, and various modifications can be made based on the technical idea of the present invention.
上述のスラグ冷却時のエネルギーは非常に大きく、当該冷却用水槽中の水はたえず沸騰する。したがって、この沸騰する水を利用して水蒸気発電をする水蒸気発電装置(図1の符号17)備えることが好ましい。これにより発電された電気は本設備の電気として利用したり、他にも転用したりすることにより、省エネルギー化を図ることができ、ランニングコストも安価にすることができる。
例えば、回収したTiO2は回収高温温度を利用し別室で2000℃溶融液の電解方法などのKroll法又はHunter法などの方法で直接金属Tiを回収するように構成してもよい。
上記の実施形態に示した装置は基本的には連続炉であるが、低周波加熱、プラズマ加熱の場合単炉により構成してもよい。
The energy at the time of the above-mentioned slag cooling is very large, and the water in the cooling water tank constantly boils. Therefore, it is preferable to provide a steam power generation device (
For example, the recovered TiO 2 may be configured to directly recover metallic Ti by a method such as a Kroll method or a Hunter method such as an electrolytic method of a 2000 ° C. melt in a separate chamber using the recovered high temperature.
The apparatus shown in the above embodiment is basically a continuous furnace, but may be constituted by a single furnace in the case of low frequency heating or plasma heating.
10 回収装置
11 予熱炉
12 均熱炉
13 第1の減圧蒸発炉
14 第2の減圧蒸発炉
15 移動室
16 水槽冷却室
21、31 第1の液体回収装置
22、32 第2の液体回収装置
23、33 フィルター
24、34 真空ポンプ
211 液体槽
213 自動コンベア
216 シャワー部
217 遠心分離装置
DESCRIPTION OF
Claims (11)
前記物質が除去された高炉スラグをTiO2の融点以上で、高炉スラグに含まれるTiO2の融点よりも融点の高い物質の当該融点未満の温度まで加熱し、TiO2を前記高炉スラグから分離して酸化物のまま回収する
回収方法。 The blast furnace slag discharged from the iron ore of the blast furnace for iron making is heated from the discharged state to a temperature lower than the melting point of TiO 2 as it is without cooling, and a substance having a melting point lower than that of TiO 2 is added. Separating and removing from the blast furnace slag,
The blast furnace slag in which the material has been removed in the TiO 2 above the melting point, the melting point of TiO 2 contained in the blast furnace slag is heated to a temperature below the melting point of the high melting point material, separating the TiO 2 from the blast furnace slag Recovery method to recover oxide as it is.
前記TiO2を高炉スラグから分離して酸化物のまま回収する工程は、前記高炉スラグから分離されたTiO2の微粉末を含む気体から、TiO2の微粉末を液体に沈殿させ、沈殿物を回収する
回収方法。 The recovery method according to claim 1,
The step of separating the TiO 2 from the blast furnace slag and recovering the oxide as it is includes precipitating the fine powder of TiO 2 into a liquid from the gas containing the fine powder of TiO 2 separated from the blast furnace slag, Collection method.
前記TiO2の微粉末を液体に沈殿させる工程は、TiO2の微粉末を含む気体から、遠心力を使ってTiO2の微粉末を集塵し、集塵したTiO2の微粉末にシャワーを噴出して前記液体に沈殿させる
回収方法。 The recovery method according to claim 2,
The step of precipitating the TiO 2 fine powder into the liquid is to collect the TiO 2 fine powder from the gas containing the TiO 2 fine powder using a centrifugal force, and to shower the collected TiO 2 fine powder. A recovery method of ejecting and precipitating in the liquid.
前記融点がTiO2の融点よりも低い物質を高炉スラグから分離して除去する工程及び前記TiO2を高炉スラグから分離して酸化物のまま回収する工程は、1Torr〜760Torrの範囲の減圧下又は常圧下において行われる
回収方法。 It is the collection | recovery method of any one of Claims 1-3,
The step of separating and removing the substance having a melting point lower than the melting point of TiO 2 from the blast furnace slag and the step of separating the TiO 2 from the blast furnace slag and recovering it as an oxide are performed under reduced pressure in the range of 1 Torr to 760 Torr or Recovery method performed under normal pressure.
前記加熱により高炉スラグから蒸発した物質を前記第1の炉より除去する手段と、
前記物質が除去された高炉スラグをTiO2の融点以上で、高炉スラグに含まれるTiO2の融点よりも融点の高い物質の当該融点未満の温度まで加熱する第2の炉と、
前記加熱により高炉スラグから蒸発したTiO2を酸化物のまま回収する手段と
を具備する回収装置。 A first furnace for heating a blast furnace slag discharged from an iron ore of a blast furnace for iron making to a temperature lower than the melting point of TiO 2 as it is without performing a cooling process from the discharged state;
Means for removing from the first furnace the material evaporated from the blast furnace slag by the heating;
A second furnace for heating the blast furnace slag from which the substance has been removed to a temperature that is equal to or higher than the melting point of TiO 2 and lower than the melting point of the substance having a melting point higher than that of TiO 2 contained in the blast furnace slag;
And a means for recovering TiO 2 evaporated from the blast furnace slag by the heating as an oxide.
前記回収手段は、前記高炉スラグから蒸発したTiO2の微粉末を液体に沈殿させるための液体槽を有し、
前記液体槽は、液面が外部に露出する沈殿物回収部を有する
回収装置。 The recovery device according to claim 5,
The recovery means has a liquid tank for precipitating TiO 2 fine powder evaporated from the blast furnace slag into a liquid,
The liquid tank has a sediment recovery unit in which a liquid surface is exposed to the outside.
前記液体槽の液体内に配置され、前記液体槽に沈殿した沈殿物を前記沈殿物回収部を介して外部に運ぶためのコンベア
をさらに具備する回収装置。 The recovery device according to claim 6,
A recovery apparatus further comprising a conveyor disposed in the liquid in the liquid tank and configured to carry the precipitate precipitated in the liquid tank to the outside via the precipitate recovery unit.
前記液体槽の液面の上部に配置され、TiO2の微粉末を含む気体から、遠心力を使ってTiO2の微粉末を集塵する遠心分離手段と、
前記集塵したTiO2の微粉末にシャワーを噴出して前記液体に沈殿させるシャワー手段と
をさらに具備する回収装置。 The recovery device according to claim 6,
Is placed on top of the liquid surface of the liquid bath, a gas containing a fine powder of TiO 2, a centrifugal separation means for the dust collecting a fine powder of TiO 2 with the centrifugal force,
And a shower means for spraying a shower on the collected fine powder of TiO 2 and precipitating it into the liquid.
前記第1及び第2の炉は、1Torr〜760Torrの範囲の減圧下又は常圧下とされる
回収装置。 It is a recovery device given in any 1 paragraph among Claims 5-8,
The first and second furnaces are under a reduced pressure or a normal pressure in a range of 1 Torr to 760 Torr.
前記回収手段によりTiO2が回収された後の高炉スラグを冷却する水槽冷却室と、
前記水槽冷却室の沸騰水を利用して発電する発電装置と
をさらに具備する回収装置。 It is a collection device given in any 1 paragraph among Claims 5-9,
A water tank cooling chamber for cooling the blast furnace slag after TiO 2 is recovered by the recovery means;
And a power generation device that generates electric power using boiling water in the water tank cooling chamber.
前記融点がTiO2の融点よりも低い物質を高炉スラグから分離して除去する工程は、前記物質を構成する各金属酸化物及び硫化物を、低減圧で、各金属酸化物及び硫化物ごとにそれぞれの融点で別々に分離して回収する
回収方法。 It is the collection | recovery method of any one of Claims 1-4,
The step of separating and removing the substance having a melting point lower than the melting point of TiO 2 from the blast furnace slag removes each metal oxide and sulfide constituting the substance at a reduced pressure for each metal oxide and sulfide. A collection method that separates and collects each melting point separately.
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