JP2013023720A - Method of reusing wet dust present in material generated in blast furnace - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a simple, practical, and effective method of reusing wet dust present in a material generated in a blast furnace, for effectively using wet dust collected from exhaust gas of an iron-making blast furnace, which method comprises separating the wet dust into three portions, i.e., a portion comprising iron (Fe) as a useful object, a portion comprising carbon (C) as a useful object, and a portion comprising zinc (Zn) as a useful object.SOLUTION: The wet dust is converted into a slurry state, and the resulting slurry is subjected to two steps 15, 16 of wet cyclone separation, and the effluent from the lower part of the second step cyclone is subjected to wet magnetic separation 17, whereby the wet dust is separated into three portions, i.e., a portion comprising iron (Fe) as a useful object, a portion comprising carbon (C) as a useful object, and a portion comprising zinc (Zn) as a useful object.

Description

本発明は、製鉄工程で生じる発生物を再度製鉄工程で有効利用するためのリサイクル方法、より詳しくは、製鉄高炉からの排ガスの集塵物である湿ダスト中の鉄(Fe)とカーボン(C)と亜鉛(Zn)の三者の相互分離による、湿ダストの再活用方法に関する。 The present invention relates to a recycling method for effectively using the products generated in the iron making process again in the iron making process. More specifically, the present invention relates to iron (Fe) and carbon (C ) And zinc (Zn) are separated from each other.

高炉排ガスから集塵されるダストには、乾式で集塵される粗粒の一次集塵ダスト(乾式集塵ダスト)と湿式で集塵される微粒の二次集塵ダスト(湿式集塵ダスト、湿ダスト)とがある。乾式集塵ダストは、Feの回収のためほぼ全量が焼結原料として再利用されている。
ところが、湿ダストはFe源として焼結工程で利用するにしても、微粒であるため含水率が高く、脱水しても焼結操業への悪影響があることにも増して、一般にZnの含有量が多く、高炉内の炉材の損傷や炉壁付着物生成の助長の原因となるなどの悪影響が有り、焼結原料に使用等の方法による高炉原料としてのリサイクル使用が制約され、廃棄されることも多い。
The dust collected from the blast furnace exhaust gas includes a primary dust collection dust (dry dust collection dust) that is collected in a dry manner and a fine secondary dust collection dust (wet dust collection dust, Wet dust). Most of the dry dust collection dust is reused as a sintering raw material for the recovery of Fe.
However, even if wet dust is used as a Fe source in the sintering process, it is fine and therefore has a high moisture content. Even if it is dehydrated, there is an adverse effect on the sintering operation. There are many adverse effects such as damage to furnace materials in the blast furnace and facilitating the generation of deposits on the furnace wall. Recycling as blast furnace raw materials by methods such as using it as a sintering raw material is restricted and discarded There are many things.

この高炉排ガスから集塵された湿ダスト活用のためには脱Zn処理を行なう必要があり、従来法の湿ダスト活用のためのプロセス全体の一例を図4に示すが、脱水機で処理された湿ダストは、還元炉による処理が行われることが多い。その還元炉操業では、還元剤としてCが使用されるものの、Cの装入総量は還元反応との関連で適正範囲があり、過剰なCの配合は製品である還元ペレットの強度劣化をもたらす原因となり、品質に悪影響を与えるという問題がある。 In order to utilize the wet dust collected from this blast furnace exhaust gas, it is necessary to perform Zn removal treatment. FIG. 4 shows an example of the entire process for utilizing the wet dust of the conventional method. In many cases, wet dust is treated in a reduction furnace. In the operation of the reduction furnace, although C is used as a reducing agent, the total amount of C charged is within an appropriate range in relation to the reduction reaction, and excessive C content causes the strength deterioration of the reduced pellets as a product. There is a problem of adversely affecting the quality.

然るに、高炉湿ダストには、表1(鉄鋼便覧第四版より引用)に示すようにCが大量に含まれているのでCの装入総量制約により、還元炉原料として大量に使用できず、図4に示すように一部は破棄せざるを得ないという問題がある。 However, the blast furnace wet dust contains a large amount of C as shown in Table 1 (cited from the Steel Handbook 4th edition), so it cannot be used in large quantities as a reducing furnace raw material due to the total amount of C charged. As shown in FIG. 4, there is a problem that a part must be discarded.

Figure 2013023720
Figure 2013023720

また、C源を燃焼用などに有効活用する場合には、Fe、Znが障害になる。Feは燃焼残渣になり、Znは揮散し煙道付着等を起こすので問題となり、現実的には使用が困難である。よって、Fe、C、Znの三者をそれぞれ資源として有効活用を行なうためには、それぞれ他の二者の含有値の影響が実質的に問題とならないよう、三者を分離、濃縮する必要がある。この観点より、Fe、C、Znの三者分離技術は、特許文献1〜7に示すように、従来から幾つか提案されている。 Further, when the C source is effectively used for combustion, Fe and Zn become obstacles. Fe becomes a combustion residue, Zn volatilizes and causes flue adhesion and the like, which is problematic and practically difficult to use. Therefore, in order to effectively use the three elements of Fe, C, and Zn as resources, it is necessary to separate and concentrate the three elements so that the influence of the content values of the other two elements does not substantially matter. is there. From this viewpoint, as shown in Patent Documents 1 to 7, several techniques have been proposed in the past for three-part separation techniques of Fe, C, and Zn.

特許文献1は高炉一次灰(乾式集塵ダスト)及び二次灰(湿式集塵ダスト)両方を対象として、活性炭となるC分の回収を目的としたものである。酸処理による金属酸化物の溶解による溶解残留物としてのC分の分離を行い、一方酸は炭酸ソーダによる中和、更にアルカリ性化により生じる水酸化鉄、炭酸鉄沈殿を加熱してベニガラとして回収し、残液は更に濃縮し炭酸ソーダ添加による炭酸亜鉛回収を行なうものである。また酸溶解前に磁選を行い磁着分は鉄源として利用することも記載されている。 Patent Document 1 is intended for recovery of C content to be activated carbon for both blast furnace primary ash (dry dust collection dust) and secondary ash (wet dust collection dust). Separation of C as a dissolved residue due to dissolution of metal oxide by acid treatment, while acid is recovered as bengara by heating iron hydroxide and iron carbonate precipitate generated by neutralization with sodium carbonate and further alkalinization. The residual liquid is further concentrated to recover zinc carbonate by adding sodium carbonate. It is also described that magnetic separation is performed before acid dissolution and the magnetic deposit is used as an iron source.

それぞれを利用するために三者の分離を行なうとの概念は明瞭に示されているものの、その方法については、酸処理による金属酸化物の溶解、溶解残留物としてのC分の分離、その溶解酸液の炭酸ソーダによる中和などに留まり、教科書的な化学的手法以上の具体的な方法は示されていない。また酸、アルカリを使用する必要があることから、排水処理も含めて設備費、操業費が高くなる欠点を有す。 Although the concept of performing the three-way separation to use each is clearly shown, the method involves dissolution of the metal oxide by acid treatment, separation of C as a dissolution residue, dissolution There is no specific method beyond textbook chemical methods, such as neutralization of acid solution with sodium carbonate. Moreover, since it is necessary to use an acid and an alkali, it has the fault that an installation cost and an operation cost including a waste water treatment become high.

また、特許文献2には、製銑、製鋼の湿式集塵ダストを対象とした、Fe、Zn、Cの富化分離の方法が提案されている。その第一の工程はマグネットサイクロン処理による、鉄リッチダスト分(下側排出)とZn、Cリッチダスト分(上側排出)の分離である。その第二工程は前工程の上側排出物へn‐ヘキサン等有機溶媒を添加、分散させることによる、Cとの接触、浮上処理(沈殿層中;Znリッチ分、浮上層中;C主成分ダスト)である。 Further, Patent Document 2 proposes a method for enriching and separating Fe, Zn, and C for wet dust collecting dust of steelmaking and steelmaking. The first step is separation of iron rich dust (lower discharge) and Zn and C rich dust (upper discharge) by magnet cyclone treatment. In the second step, contact with C and flotation treatment by adding and dispersing an organic solvent such as n-hexane to the upper effluent of the previous step (in the precipitation layer; Zn-rich component, in the flotation layer; C main component dust) ).

三者分離の具体的な方法を提供しているが、実施例に提示されている結果を見るとFeを主とするFe回収側へのC分配比が39〜63%と高く、必ずしもFeとCの分離性は良くない。また有機溶媒を使用することによってコストが増加する欠点がある。更には有機溶媒使用に当たっては、防災、安全、衛生面の配慮も必要となる。例えば、記載されているヘキサンは引火点が−22℃の可燃性物であり空気中の爆発限界濃度も低く、衛生面でも吸引による人体へ影響もあるので、使用するためには防災面、衛生面の厳重な対策が必要である。 Although a specific method of three-way separation is provided, the results presented in the examples show that the C distribution ratio to the Fe recovery side mainly composed of Fe is as high as 39 to 63%, not necessarily Fe and The separability of C is not good. In addition, there is a disadvantage that the cost is increased by using an organic solvent. Furthermore, disaster prevention, safety and hygiene considerations are also necessary when using organic solvents. For example, the hexane described is a flammable substance with a flash point of −22 ° C. and has a low explosive limit concentration in the air. Strict countermeasures are required.

Fe、Zn、Cの三者の内二者の分離、ないし三者の中の一成分を他の二者から分離する方法を目的としているものは従来から多数提案されている。そのうち、湿式サイクロンを用いて、高炉ダストからZnとFeを分離すること、又はZnをFe以外の成分から分離することを目的とした提案の例として、特許文献3〜7がある。
特許文献3には、湿式サイクロンの二段処理によるC及びFeとZn及びPbの分離方法が示されている。特許文献4には、正の磁場勾配をもつ電磁サイクロンによるFeとZn分離の方法が示されている。特許文献5には、分散剤使用のうえでの超音波処理及び負圧利用の特殊湿式サイクロンによるFeとZnの分離の方法が示されている。特許文献6には、超音波処理及び液体サイクロン処理によるFeとZnの分離が示されている。そして、特許文献7には、液体サイクロンの二段処理によるFe及びCとZn及びPbの分離方法が示されているが、湿式磁選は行われておらず、FeとCがリッチな還元屑から更に鉄と炭素を分離してそれぞれ独立して原料とすることについては開示されていない。
Many proposals have been made for the purpose of separating two of the three elements of Fe, Zn and C, or a method of separating one component of the three from the other two. Among them, Patent Documents 3 to 7 are examples of proposals aimed at separating Zn and Fe from blast furnace dust or separating Zn from components other than Fe using a wet cyclone.
Patent Document 3 discloses a method for separating C, Fe, Zn, and Pb by a two-stage treatment of a wet cyclone. Patent Document 4 discloses a method for separating Fe and Zn by an electromagnetic cyclone having a positive magnetic field gradient. Patent Document 5 discloses a method of separating Fe and Zn by a special wet cyclone using ultrasonic treatment and negative pressure using a dispersant. Patent Document 6 discloses separation of Fe and Zn by ultrasonic treatment and hydrocyclone treatment. And in patent document 7, although the separation method of Fe and C, Zn, and Pb by the two-stage process of a hydrocyclone is shown, the wet magnetic separation is not performed but Fe and C are rich from reduced waste. Furthermore, it is not disclosed that iron and carbon are separated and used independently as raw materials.

特開昭48−052616号公報JP-A-48-052616 特開昭53−025201号公報Japanese Patent Laid-Open No. 53-025201 特開昭51−120466号公報Japanese Patent Laid-Open No. 51-120466 特開昭53−039907号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 53-039907 特開昭53−081479号公報Japanese Patent Laid-Open No. 53-081479 特開昭58−034051号公報JP 58-034051 特表平8−507577号公報Japanese National Patent Publication No. 8-507577

化学工学協会;化学工学便覧第4版、昭和39年、丸善Chemical Engineering Association; Chemical Engineering Handbook 4th Edition, 1964, Maruzen

しかしながら、これらはそれぞれ三者を二分する分離との目的においては最適な方法の提案であるが、別々の提案を組み合わせればFe、C、Znの三者分離が最適に行えるというものではない。即ち、これらを組み合わせても、Fe、C、Znを効率良く分離するという最適な三者分離方法の一部を提供することは困難である。
本発明はかかる事情に鑑みなされたもので、高炉排ガスの湿ダストに関して、鉄(Fe)、亜鉛(Zn)、カーボン(C)の三者を、それぞれを有効に再活用するためにお互いに分離するための、簡易で実用的かつ有効な高炉発生物中の湿ダストの再活用方法を提供することを目的とする。
However, these are proposals of an optimum method for the purpose of separating the three parts into two, but combining the different proposals does not mean that the three-way separation of Fe, C, and Zn can be performed optimally. That is, even if these are combined, it is difficult to provide a part of the optimum three-way separation method for efficiently separating Fe, C, and Zn.
The present invention has been made in view of such circumstances, and in terms of wet dust of blast furnace exhaust gas, iron (Fe), zinc (Zn), and carbon (C) are separated from each other in order to effectively reuse them. An object of the present invention is to provide a simple, practical and effective method for reusing wet dust in blast furnace products.

前記目的に沿う本発明に係る高炉発生物中の湿ダストの再活用方法は、製鉄用の高炉から発生する排ガスを湿式集塵した際に捕集される湿ダスト(高炉湿ダスト)をスラリー状となす第1工程と、
前記スラリー状の湿ダストに第1回目の湿式サイクロン処理を行う第2工程と、
前記第1回目の湿式サイクロン処理の下側排出物に対して第2回目の湿式サイクロン処理を行う第3工程と、
前記第2回目の湿式サイクロン処理の下側排出物に対して湿式磁選処理を行う第4工程とを有し、
前記第1回目の湿式サイクロン処理の上側排出物と前記第2回目の湿式サイクロン処理で発生する上側排出物を「亜鉛を目的として利用する部分a」とし、前記湿式磁選処理で発生する非磁着物を「カーボンを目的にして使用する部分b」とし、前記湿式磁選処理で発生する磁着物を「鉄を目的にして使用する部分c」とし、前記湿ダストを「亜鉛を目的として利用する部分a」と「カーボンを目的にして使用する部分b」と「鉄を目的にして使用する部分c」とに分離する。
The method for reusing wet dust in the blast furnace product according to the present invention in accordance with the above object is to collect wet dust (blast furnace wet dust) collected when the exhaust gas generated from the blast furnace for iron making is wet collected. The first step,
A second step of performing a first wet cyclone treatment on the slurry-like wet dust;
A third step of performing a second wet cyclone treatment on the lower discharge of the first wet cyclone treatment;
A fourth step of performing a wet magnetic separation process on the lower discharge of the second wet cyclone process,
The upper discharge generated in the first wet cyclone process and the upper discharge generated in the second wet cyclone process are defined as “part a using zinc for the purpose”, and the non-magnetized substance generated in the wet magnetic separation process Is a “part b used for the purpose of carbon”, a magnetic deposit generated by the wet magnetic separation process is called “a part c used for the purpose of iron”, and the wet dust is “a part a used for the purpose of zinc a” And “part b used for the purpose of carbon” and “part c used for the purpose of iron”.

本発明に係る高炉発生物中の湿ダストの再活用方法において、前記第2工程の前記第1回目の湿式サイクロン処理の前に、前記スラリー状の湿ダストに超音波処理を施すようにするのが好ましい。
ここで、前記超音波処理が、「スラリー1m3当たりのkWで表示した超音波強度」と「分で表示した超音波照射時間」の積で表される超音波処理パラメーター」が、20kW・min/m3以上であるのが好ましい。
In the method for reusing wet dust in a blast furnace product according to the present invention, the slurry wet dust is subjected to ultrasonic treatment before the first wet cyclone treatment in the second step. Is preferred.
Here, the ultrasonic treatment is performed by using an ultrasonic treatment parameter expressed by a product of “ultrasonic intensity expressed in kW per 1 m 3 of slurry” and “ultrasonic irradiation time expressed in minutes”. / M 3 or more is preferable.

本発明に係る高炉発生物中の湿ダストの再活用方法によって、高炉湿ダストを、Fe分、Zn分、C分それぞれを目的として利用する部分の三者に分離することができる。その結果、Feを主とする部分をリサイクル使用する際のZn分及びC分の弊害を、Cを主とする部分をリサイクル使用する際のFe分及びZn分の弊害を減少し、またZnを主とする部分をリサイクルし易くする。これにより、高炉湿ダストを有効利用できる量を増加できる。言い換えれば、利用できずに廃棄される高炉湿ダスト量を減少させ、資源を有効活用できる効果がある。 By the method for reusing wet dust in the blast furnace product according to the present invention, the blast furnace wet dust can be separated into three parts that are used for the purposes of Fe, Zn, and C, respectively. As a result, the adverse effects of Zn and C when recycling the main part of Fe are reduced, and the adverse effects of Fe and Zn when recycling the main part of C are reduced. Make the main parts easier to recycle. Thereby, the quantity which can utilize blast furnace wet dust effectively can be increased. In other words, there is an effect that the amount of blast furnace wet dust discarded without being used can be reduced and resources can be effectively used.

本発明の一実施の形態に係る高炉発生物中の湿ダストの再活用方法のプロセスを示すフロー図である。It is a flowchart which shows the process of the reuse method of the wet dust in the blast furnace product which concerns on one embodiment of this invention. 本発明の第1の実施例に係る高炉発生物中の湿ダストの再活用方法の処理フローを説明する図である。It is a figure explaining the processing flow of the reuse method of the wet dust in the blast furnace product which concerns on 1st Example of this invention. 本発明の第2の実施例に係る高炉発生物中の湿ダストの再活用方法の処理フローを説明する図である。It is a figure explaining the processing flow of the reuse method of the wet dust in the blast furnace product which concerns on 2nd Example of this invention. 従来例に係る高炉発生物中の湿ダストの処理プロセスの一例を示すフロー図である。It is a flowchart which shows an example of the processing process of the wet dust in the blast furnace generated product which concerns on a prior art example.

続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。
(スラリー化の条件)
図1に示すように、高炉10において発生したダスト(排ガス)は、ダストキャッチャー11、湿式のベンチュリースクラバー12で集塵された直後は希薄なスラリー状のものであるので、通常はハンドリングしやすいように、シックナー13で沈降濃縮の後に脱水機で脱水する。本発明を適用するために湿ダストは、スラリー状態とする必要があるが、その方法としては、湿式ベンチュリースクラバー12で集塵されたスラリーそのままでも良いし、またシックナー13で沈降濃縮したスラリーでも良い。またこれらのスラリーを元に、何らかの方法で濃縮ないし希釈したスラリーでも良い。
更には輸送や保管の便宜上から、脱水機で脱水を行いスラッジ状となった高炉湿ダストへ、再度水分を加えてスラリー化したものでも良い。
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings for understanding of the present invention.
(Slurry conditions)
As shown in FIG. 1, dust (exhaust gas) generated in the blast furnace 10 is a thin slurry immediately after being collected by the dust catcher 11 and the wet venturi scrubber 12, so that it is usually easy to handle. In addition, after sedimentation and concentration by thickener 13, dehydration is performed by a dehydrator. In order to apply the present invention, the wet dust needs to be in a slurry state. As a method for the wet dust, the slurry collected by the wet venturi scrubber 12 may be used as it is, or a slurry that is sedimented and concentrated by the thickener 13 may be used. . A slurry concentrated or diluted by any method based on these slurries may be used.
Further, for convenience of transportation and storage, water may be added to the blast furnace wet dust that has been dewatered by a dehydrator and turned into sludge to form a slurry.

また、本発明においては、必須ではないが、スラリーのpHを8.5〜10程度に保持することが、より好適である。その理由は、他のpH値に比しこのpH範囲ではFe、Znなど金属元素の液中への溶出が少なく、最終的な固液分離後の排液処理が容易なためである。 In the present invention, although not essential, it is more preferable to maintain the pH of the slurry at about 8.5 to 10. This is because, in this pH range, there is less elution of metal elements such as Fe and Zn into the liquid compared to other pH values, and the drainage treatment after the final solid-liquid separation is easy.

(湿式磁選及び湿式サイクロン処理のそれぞれの意味)
高炉湿ダストに含有されるFe分のかなりの部分は、強磁性物質である。一方、高炉湿ダストに含有されるC分ないしZ分は1テスラ以下の通常の磁束密度勾配での磁力選別では殆ど磁着されない。よってFe分を、C分及びZn分から分離するためには湿式磁選を適用することが好適である。
(Each meaning of wet magnetic separation and wet cyclone treatment)
A significant portion of the Fe content contained in the blast furnace wet dust is a ferromagnetic material. On the other hand, the C or Z content contained in the blast furnace wet dust is hardly magnetized by magnetic separation with a normal magnetic flux density gradient of 1 Tesla or less. Therefore, it is preferable to apply wet magnetic separation in order to separate the Fe content from the C content and the Zn content.

Znを主とする粒子のサイズは、8〜10μm以下のサイズが質量比率で6〜8割であり、Feを主とする粒子及びCを主とする粒子の6〜8割は15μmを超える粒子径を持つ。よって、計算50%分級粒径を8〜15μmに設計した湿式サイクロンを用いれば、Znを主とする粒子とFeを主とする粒子及びCを主とする粒子とを分級分離することができる。 The size of particles mainly composed of Zn is 60 to 80% in terms of the mass ratio of sizes of 8 to 10 μm or less, and 60 to 80% of particles mainly composed of Fe and particles mainly composed of C exceed 15 μm. Has a diameter. Therefore, if a wet cyclone designed to have a calculated 50% classified particle size of 8 to 15 μm is used, particles mainly composed of Zn, particles mainly composed of Fe, and particles mainly composed of C can be classified and separated.

図1に示すように、本発明の一実施の形態に係る高炉発生物中の湿ダストの再活用方法のプロセスは湿式サイクロン処理を先に二回適用し(即ち、第1回目の湿式サイクロン処理15と第2回目の湿式サイクロン処理16)、その分級物の一部、即ち、第2回目の湿式サイクロンの下側排出物に、湿式磁力選別(湿式磁選)17を適用するものである。そうして、Zn分、C分、Fe分をそれぞれ目的として利用する「亜鉛主体回収物(亜鉛を目的として利用する部分)a」、「カーボン主体回収物(カーボンを目的として利用する部分)b」、「鉄主体回収物(鉄を目的として利用する部分)c」の三者に分離するものである。なお、必須の要件ではないが、湿ダストの各粒子をミクロに分離する超音波処理14を行う際には、湿式サイクロン処理及び湿式磁選処理より先に行なう必要がある。 As shown in FIG. 1, the process of the method for reusing wet dust in blast furnace products according to an embodiment of the present invention applies wet cyclone treatment twice in advance (that is, first wet cyclone treatment). 15 and the second wet cyclone treatment 16), a part of the classified product, that is, the lower magnetic discharge of the second wet cyclone, the wet magnetic separation (wet magnetic separation) 17 is applied. Then, "Zinc-based recovered material (portion that uses zinc for the purpose) a", "carbon-based recovered material (portion that uses carbon for the purpose) b, which uses Zn content, C content, and Fe content, respectively. ”And“ Iron-mainly collected material (portion where iron is used for the purpose) c ”. In addition, although it is not an essential requirement, when performing the ultrasonic treatment 14 for separating each particle of the wet dust into micro, it is necessary to perform it before the wet cyclone treatment and the wet magnetic separation treatment.

(湿式サイクロン処理の条件)
前述のようにZnを目的として利用する粒子のサイズ分布とFeを目的として利用する粒子やCを目的として利用する粒子のサイズ分布より、湿式サイクロンの計算50%分級粒径は、8〜15μmとすることが好ましい。
湿式サイクロンの計算50%分級粒径d50*[μm]は、例えば非特許文献1に記載されている(1)式を用いれば計算できる。
(Conditions for wet cyclone treatment)
As described above, the calculated 50% classification particle size of the wet cyclone is 8 to 15 μm based on the size distribution of the particles using Zn for the purpose and the size distribution of the particles using the purpose of Fe and the particles using the purpose of C. It is preferable to do.
The calculated 50% classified particle diameter d50 * [μm] of the wet cyclone can be calculated using, for example, the equation (1) described in Non-Patent Document 1.

Figure 2013023720
Figure 2013023720

(1)式における記号は以下の事項を意味する。
Dc;サイクロンの胴部の内径[cm]
Di;サイクロンの流入口の内径[cm]
De;サイクロンの上側排出口の内径[cm]
μ;液体の粘性[kg/m.sec]
ρp;粒子の密度[kg/m3
ρ;液体の密度[kg/m3
Q;サイクロンへの液体供給速度[リットル/sec]
Symbols in the formula (1) mean the following matters.
Dc: inner diameter of the cyclone body [cm]
Di: Inner diameter [cm] of cyclone inlet
De: Inner diameter [cm] of the upper outlet of the cyclone
μ; viscosity of liquid [kg / m. sec]
ρp: Particle density [kg / m 3 ]
ρ: Density of liquid [kg / m 3 ]
Q: Liquid supply speed to the cyclone [liter / sec]

湿式サイクロンに供給するスラリーの固体濃度(即ち、スラリー濃度)は特に限定されない。但し固体濃度が高くなるとスラリーの取り扱いが難しくなる場合もあり、固体濃度30%以下が実用上は好ましい。また希薄な側は設備効率が低下し、より大きな設備を必要とする不都合がある。
高炉二次灰のサイクロン処理では、下排出側にCなどの固相が大量に排出され高固体濃度のスラリーになる場合がある。よって一段目のサイクロン処理(第1回目の湿式サイクロン処理15)の下側排出物を二段目のサイクロン処理(第2回目の湿式サイクロン処理16)に供する場合には、その濃度によっては前記のような固体濃度に希釈することが好ましい。
The solid concentration (ie, slurry concentration) of the slurry supplied to the wet cyclone is not particularly limited. However, when the solid concentration is high, handling of the slurry may be difficult, and a solid concentration of 30% or less is preferable in practice. Further, the lean side has the disadvantage that the equipment efficiency is lowered and a larger equipment is required.
In the cyclone treatment of blast furnace secondary ash, a large amount of solid phase such as C may be discharged on the lower discharge side, resulting in a slurry with a high solid concentration. Therefore, when the lower effluent from the first-stage cyclone treatment (first wet cyclone treatment 15) is subjected to the second-stage cyclone treatment (second wet cyclone treatment 16), depending on the concentration, It is preferable to dilute to such a solid concentration.

(湿式磁選の条件)
実質的にFe分の多いスラリーをマクロ的に分離できる方法であれば、周知のドラム式湿式磁選やフィルター式湿式磁選等のどんな湿式磁選方式でも適用できる。また工業的に分離できる限りは、湿式磁選の具体的な方法や磁束密度などその条件は如何なる条件でも良い。
(Conditions for wet magnetic separation)
Any wet magnetic separation method such as a well-known drum-type wet magnetic separation or a filter-type wet magnetic separation can be applied as long as it is a method capable of macroscopically separating a slurry containing a large amount of Fe. Moreover, as long as it can be industrially separated, the specific conditions such as the wet magnetic separation and the magnetic flux density may be any conditions.

(超音波処理の意味)
後述の実施例で示すように、スラリーの超音波処理なしでスラリー化した高炉湿ダストに第1回目及び第2回目の湿式サイクロン処理15、16と、湿式磁選処理17を行なうことにより、Fe分、Zn分、C分それぞれを目的として利用する部分の三者に分離することが可能である。更に該スラリーに最初に超音波処理14を行なってから、湿式サイクロン処理2段と湿式磁選処理を行なうと、該処理なしの結果に比し、Fe分、Zn分、C分それぞれを目的として利用する部分の三者の分離の程度がより改善される。特にZnの収率が改善される。
(Meaning of ultrasonic treatment)
As shown in the examples described later, the first and second wet cyclone treatments 15 and 16 and the wet magnetic separation treatment 17 are performed on the blast furnace wet dust that is slurried without ultrasonic treatment of the slurry. , Zn content and C content can be separated into three parts that are used for the purpose. Further, when the slurry is first subjected to ultrasonic treatment 14 and then subjected to two stages of wet cyclone treatment and wet magnetic separation treatment, each of the Fe, Zn, and C components is used for the purpose as compared with the result without the treatment. The degree of separation between the three parts is improved. In particular, the yield of Zn is improved.

この、超音波処理14の目的、機能は、物理的に相互に付着しているFe主体やC主体やZn主体などの様々な種類の粒子を、お互いにミクロ的に分離することである。ここでいうミクロとは、スラリーに懸濁する微細粒子相互の分離との意味である。すなわち、Fe分の多いスラリーないしスラッジとC分の多いスラリーないしスラッジと、Zn分の多いスラリーないしスラッジに分けるための、湿式磁選あるいは湿式サイクロン分離というマクロな湿式分離を次工程で行う前に、個別の粒子の分離を極力促進しておく意味を持つ。 The purpose and function of the ultrasonic treatment 14 is to microscopically separate various types of particles such as Fe, C, and Zn that are physically attached to each other. Here, “micro” means separation of fine particles suspended in the slurry. That is, before performing the macro wet separation such as wet magnetic separation or wet cyclone separation in order to divide the slurry or sludge with high Fe content into the slurry or sludge with high C content and the slurry or sludge with high Zn content, It has the meaning of promoting the separation of individual particles as much as possible.

(超音波処理の条件)
超音波処理は、実質的にスラリーに超音波が照射できれば良い。例えば、スラリー1m3当たりの1kWの超音波強度で2〜3分の超音波照射にても、超音波照射なしの場合に比してFeとCやZnの分離が改善される。より好適な条件は後述する。
照射する超音波の周波数は特に限定されないが、100kHz以下の比較的低い周波数の方がより好適である。超音波照射は、バッチ式容器で行っても連続的な流路で行っても、いずれでも構わない。バッチ式処理、連続処理いずれの場合にも、何らかの方法によって、十分なスラリー撹拌が必要である。超音波の加振力のみではスラリーの均一化、ひいては均一な超音波照射ができないためである。
(Sonication conditions)
The ultrasonic treatment is sufficient if the slurry can be substantially irradiated with ultrasonic waves. For example, the separation of Fe, C, and Zn is improved even when ultrasonic irradiation is performed for 2 to 3 minutes at an ultrasonic intensity of 1 kW per 1 m 3 of slurry as compared to the case without ultrasonic irradiation. More suitable conditions will be described later.
The frequency of the ultrasonic wave to be irradiated is not particularly limited, but a relatively low frequency of 100 kHz or less is more preferable. The ultrasonic irradiation may be performed in either a batch type container or a continuous flow path. In both batch processing and continuous processing, sufficient slurry agitation is required by some method. This is because it is impossible to make the slurry uniform and, consequently, uniform ultrasonic irradiation only by the ultrasonic excitation force.

超音波照射を行う際のスラリー濃度、すなわち、固体物質量/全質量の比も特には限定されない。低濃度ほど処理効率が低下しドライベースでの同一湿ダスト処理量に対する設備規模が大きくなり、経済的に不利である。また高濃度になれば、処理効率は向上するが撹拌や移送など処理が難しくなる。いずれのスラリー濃度でも効果は得られるが、これらの観点から実質的には3〜25質量%程度がより好適な範囲といえる。 The slurry concentration at the time of ultrasonic irradiation, that is, the ratio of solid substance amount / total mass is not particularly limited. The lower the concentration, the lower the treatment efficiency and the larger the equipment scale for the same wet dust treatment amount on a dry basis, which is economically disadvantageous. Moreover, if it becomes high concentration, processing efficiency will improve, but processing, such as stirring and transfer, will become difficult. Although the effect can be obtained at any slurry concentration, it can be said that about 3 to 25% by mass is a more preferable range from these viewpoints.

(超音波処理のより好適な条件)
超音波処理条件は、スラリー1m3当たりのkWで表示した超音波強度と、分で表示した超音波照射時間の積で表される超音波処理パラメーターが、特に、20kW・min/m3未満では、この超音波処理パラメーターの値が増加するにつれて、各成分の分離結果が大きく向上する。この超音波処理パラメーターの値が20kW・min/m3以上の領域となると、これ以上に超音波処理パラメーターの値を増加しても各成分の分離状況はあまり変化しない。
(Suitable conditions for ultrasonic treatment)
The sonication condition is that the sonication parameter represented by the product of the ultrasonic intensity expressed in kW per 1 m 3 of slurry and the ultrasonic irradiation time expressed in minutes is particularly less than 20 kW · min / m 3. As the value of the sonication parameter increases, the separation result of each component is greatly improved. When the value of this sonication parameter is in an area of 20 kW · min / m 3 or more, the separation status of each component does not change much even if the value of the sonication parameter is increased further.

これは超音波処理パラメーターの値が20kW・min/m3未満である領域では、超音波処理によるFe主体の粒子、C主体の粒子、Zn主体の粒子のミクロな相互分離がまだ不足であり、超音波処理強度の増加とともに分離が急速に進んでいることを示している。一方20kW・min/m3以上となると超音波処理強度の増加とともに分離は多少進むが、その改善の程度は僅かとなる。このため、設備費と効果の効率バランスを考慮すると、工業的には超音波処理パラメーターの値が20kW・min/m3以上との条件を満たすことが、特に、好適な条件と言える。 In the region where the value of the sonication parameter is less than 20 kW · min / m 3 , micro mutual separation of Fe-based particles, C-based particles, and Zn-based particles by sonication is still insufficient. It shows that separation progresses rapidly with increasing sonication intensity. On the other hand, if it is 20 kW · min / m 3 or more, the separation progresses somewhat as the ultrasonic treatment intensity increases, but the degree of improvement becomes small. For this reason, it can be said that it is particularly preferable to satisfy the condition that the value of the ultrasonic treatment parameter is 20 kW · min / m 3 or more industrially in consideration of the efficiency balance between the equipment cost and the effect.

また、超音波強度と照射時間の組合せは特に限定されない。20kW・min/m3以上との条件を満たす限り、4kW/m3のような低強度で長時間の照射を行う場合と、35kW/m3のような高強度で長時間の照射を行う場合とで明瞭な差はなく、任意の組合せが選べる。 Moreover, the combination of ultrasonic intensity and irradiation time is not particularly limited. As long as the condition of 20 kW · min / m 3 or more is satisfied, a long-time irradiation with a low intensity such as 4 kW / m 3 and a long-time irradiation with a high intensity such as 35 kW / m 3 There is no clear difference between and any combination can be selected.

実施例1
図2に示す過程によって、超音波処理を行なった後にサイクロンで二回処理を行い、その二段目排出物を更に湿式磁選処理をする、一連の分離処理を行なった。表2に示す組成の高炉湿ダストを用いた。
Example 1
According to the process shown in FIG. 2, a series of separation processes were performed in which the ultrasonic treatment was performed and then the treatment was performed twice with a cyclone, and the second-stage discharge was further subjected to wet magnetic separation. Blast furnace wet dust having the composition shown in Table 2 was used.

Figure 2013023720
Figure 2013023720

因みに表2に示す組成の高炉湿ダストを含むスラリーは、シックナーから引抜いた濃縮スラリーであり、その質量濃度は12%であった。スラリーのpHは9〜10に調整した。これを4kW/m3の超音波処理強度で25minの超音波処理を行なった。超音波処理は、貯槽にスラリーをため粒子が沈降分離することを防ぐためにインペラー撹拌をしながら所定時間、所定強度の超音波照射を行った。
そのスラリーに対してサイクロン処理を2回にわたって行なったが、1回目の下側排出スラリーについて再度サイクロン処理を行なう際には、質量濃度を12%程度に希釈した。
Incidentally, the slurry containing the blast furnace wet dust having the composition shown in Table 2 was a concentrated slurry extracted from the thickener, and its mass concentration was 12%. The pH of the slurry was adjusted to 9-10. This was subjected to ultrasonic treatment for 25 minutes at an ultrasonic treatment intensity of 4 kW / m 3 . The ultrasonic treatment was performed by irradiating ultrasonic waves with a predetermined intensity for a predetermined time while impeller stirring in order to prevent the particles from settling and separating in a storage tank.
The slurry was subjected to the cyclone treatment twice, but when the cyclone treatment was performed again for the first lower discharge slurry, the mass concentration was diluted to about 12%.

サイクロン処理は、負圧利用方式でない通常方式のサイクロンを用いて前述の(1)式を用いて計算50%分級粒径d50 *がほぼ10μmになるように流量を調整して分級処置を行なった。
図2に示すフローのように、超音波処理14した後、第1回目の湿式サイクロン処理15による上側排出物15aと下側排出物15bを、それぞれ第2回目の湿式サイクロン分離(第2回目の湿式サイクロン処理16aと16)を行う。そして、第2回目の湿式サイクロン分離(第2回目の湿式サイクロン処理16aと16)のそれぞれの上側排出物19、20と下側排出物21、22を、湿式磁選24〜27を行って、磁着物28〜31、と非磁着物32〜35とに分離して分析した。湿式磁選24〜27は、表面磁束密度0.24テスラのドラム式磁選機で行った。その結果を表3に示す。
Cyclone treatment is performed by using a normal type cyclone that does not use negative pressure and classifying by adjusting the flow rate so that the calculated 50% classified particle size d 50 * is approximately 10 μm using the above-mentioned equation (1). It was.
As shown in the flow in FIG. 2, after the ultrasonic treatment 14, the upper discharge 15 a and the lower discharge 15 b by the first wet cyclone treatment 15 are separated from the second wet cyclone separation (second pass, respectively). Wet cyclone treatments 16a and 16) are performed. Then, each of the upper discharges 19 and 20 and the lower discharges 21 and 22 of the second wet cyclone separation (second wet cyclone treatment 16a and 16) is subjected to wet magnetic separation 24-27, The analysis was performed by separating into kimonos 28-31 and non-magnetic deposits 32-35. Wet magnetic separation 24-27 was performed with a drum type magnetic separator with a surface magnetic flux density of 0.24 Tesla. The results are shown in Table 3.

Figure 2013023720
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第1回目の湿式サイクロン処理15と第2回目の湿式サイクロン処理16、16aとを用いたサイクロン二段の処理を行なったが、結果的にはサイクロン一段目(第1回目の湿式サイクロン処理15)の上側排出物15aの全て(=それをサイクロン二段目、即ち第2回目の湿式サイクロン処理16aで処理した際の上側排出物19、下側排出物21、表3のNo1〜4参照)とサイクロン一段目の下側排出物15bのサイクロン二段目処理(第2回目の湿式サイクロン処理16)での上側排出物20(表3のNo5、6参照)は、原料の高炉湿ダストよりZn濃度が大幅に濃縮されており、Znを目的として利用する部分としてZn回収部分とすべきと判断した。量配分を計算してみると、原料の高炉湿ダストより持ち込まれたZn総量のうち、約2/3がこのZn回収部分に含まれる。 The cyclone two-stage process using the first wet cyclone process 15 and the second wet cyclone process 16, 16a was performed. As a result, the first cyclone process (the first wet cyclone process 15) was performed. All of the upper discharge 15a (= the upper discharge 19, the lower discharge 21, and the No. 1 to 4 in Table 3 when it is treated in the second stage of the cyclone, that is, the second wet cyclone treatment 16a) and The upper discharge 20 (see Nos. 5 and 6 in Table 3) in the second-stage cyclone treatment (second wet cyclone treatment 16) of the lower-stage discharge 15b of the first-stage cyclone has a larger Zn concentration than the raw blast furnace wet dust. Therefore, it was judged that the Zn recovery part should be used as a part for utilizing Zn for the purpose. When the amount distribution is calculated, about 2/3 of the total amount of Zn brought in from the raw blast furnace wet dust is included in this Zn recovery portion.

また、サイクロン一段目の下側排出物15bのサイクロン二段目処理での下側排出物22を磁選すると、非磁着物(表3のNo8参照)には、Cが成分値59%と濃縮されており、Cを目的として利用する部分とするC回収部分と判断された。高炉湿ダストより持ち込まれたC総量のうち7割がこの部分に配分されている。
一方、磁選の磁着物31(表3のNo7参照)は、Fe値が49質量%と高く、CやZnの成分値も低いのでそのままFeを目的として利用する部分としてFe回収部分になると判断した。
In addition, when the lower discharge 22 in the cyclone second-stage treatment of the first-stage cyclone discharge 15b in the cyclone is magnetically selected, C is concentrated to a component value of 59% in the non-magnetized material (see No. 8 in Table 3). , C was determined to be a portion to be used for the purpose of C recovery. 70% of the total amount of C brought in from the blast furnace wet dust is distributed to this part.
On the other hand, the magnetic deposit 31 (see No. 7 in Table 3) has a high Fe value of 49% by mass and a low component value of C and Zn. .

以上のように処理をしてその分離物を上記区分で分類すると、実質的にFe、Zn、Cの三者分離が実現できることが確認できた。
言い換えれば、サイクロン処理の後に湿式磁選24〜27を行わなければ、Cを目的として利用する部分とFeを目的として利用する部分の分離が不可能であったと言える。また、サイクロンの二段処理を行わずに、サイクロン一段目の下側を直接湿式磁選24〜27に供していたら、サイクロン二段目の上排出(表3のN05、6)のZn合計24%分がZnを目的として利用する部分に入らず、Cを目的として利用する部分とFeを目的として利用する部分に混ざりこんでいたことになる。すなわちZn回収率が66%から42%に低下していたこととなる。
It was confirmed that the three-part separation of Fe, Zn, and C can be substantially realized by processing as described above and classifying the separated products into the above-mentioned categories.
In other words, it can be said that if the wet magnetic separation 24-27 is not performed after the cyclone treatment, it is impossible to separate the portion using C for the purpose and the portion using Fe for the purpose. Further, if the lower part of the first stage of the cyclone is directly subjected to wet magnetic separation 24-27 without performing the second stage treatment of the cyclone, the total amount of Zn in the upper discharge of the second stage of the cyclone (N05, 6 in Table 3) is 24%. It does not enter the part that uses Zn for the purpose, but is mixed in the part that uses C for the purpose and the part that uses Fe for the purpose. That is, the Zn recovery rate was reduced from 66% to 42%.

実施例2
次に超音波処理の有無による分離挙動の差を確認した。
実施例1と同じ高炉湿ダストを用いて、図3に示すフローで処理を行なった。超音波処理を行う際の超音波処理の条件や湿式磁選の条件などは、実施例1と同様である。表4に超音波処理有りのケースの結果を,表5に超音波処理なしのケースの結果を示す。
Example 2
Next, the difference in separation behavior with and without sonication was confirmed.
Using the same blast furnace wet dust as in Example 1, processing was performed according to the flow shown in FIG. The conditions for ultrasonic treatment and wet magnetic separation when performing ultrasonic treatment are the same as those in the first embodiment. Table 4 shows the results for the case with sonication, and Table 5 shows the results for the case without sonication.

サイクロン処理15、16、湿式磁選処理17の前に超音波処理14を行ったケースでは、実施例1と同様に、Znを目的として利用する部分には、原料の高炉湿ダストより持ち込まれたZn総量のうち約2/3が分配され、またCを目的として利用する部分には持ち込まれたC総量のうち7割以上が配分されている。 In the case where the ultrasonic treatment 14 was performed before the cyclone treatments 15 and 16 and the wet magnetic separation treatment 17, as in Example 1, Zn used for the purpose of Zn was introduced into the raw material blast furnace wet dust. About 2/3 of the total amount is distributed, and more than 70% of the total amount of C brought in is allocated to the portion that uses C for the purpose.

一方、事前に超音波処理を行っていないケースでも、Cを目的として利用する部分に、持ち込まれたC総量のうち7割以上が配分されていることは、超音波処理14を行ったケースと同様である。一方、Znを目的として利用する部分への、原料の高炉湿ダストより持ち込まれたZn総量からの分配は59%であり、超音波処理14を行ったケースに比しZn分配率が8%も低下したことになる。
事前に超音波処理なしでも、サイクロン二段処理(第1回目、第2回目の湿式サイクロン処理15、16)と湿式磁選処理17により、Zn回収率がやや低下するものの、実質的にFe、Zn、Cの三者分離が実現できている。Zn分配率を考えれば、事前に超音波処理を行うことがより好適と判断される。
On the other hand, even in the case where ultrasonic treatment has not been performed in advance, 70% or more of the total amount of C brought in is allocated to the portion that uses C for the purpose. It is the same. On the other hand, the distribution from the total amount of Zn brought in from the blast furnace wet dust of the raw material to the portion using Zn for the purpose is 59%, and the Zn distribution ratio is 8% as compared with the case where the ultrasonic treatment 14 is performed. It will be lowered.
Even without ultrasonic treatment in advance, although the cyclone two-stage treatment (first and second wet cyclone treatments 15 and 16) and the wet magnetic separation treatment 17 slightly reduce the Zn recovery rate, substantially Fe, Zn , C three-way separation can be realized. Considering the Zn distribution rate, it is determined that it is more preferable to perform ultrasonic treatment in advance.

Figure 2013023720
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Figure 2013023720
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10:高炉、11:ダストキャッチャー、12:ベンチュリースクラバー、13:シックナー、14:超音波処理、15:第1回目の湿式サイクロン処理、15a:上側排出物、15b:下側排出物、16、16a:第2回目の湿式サイクロン処理、17:湿式磁力選別、19、20:上側排出物、21、22:下側排出物、24〜27:湿式磁選、28〜31:磁着物、32〜35:非磁着物 10: Blast furnace, 11: Dust catcher, 12: Venturi scrubber, 13: Thickener, 14: Ultrasonic treatment, 15: First wet cyclone treatment, 15a: Upper discharge, 15b: Lower discharge, 16, 16a : Second wet cyclone treatment, 17: wet magnetic sorting, 19, 20: upper discharge, 21, 22: lower discharge, 24-27: wet magnetic separation, 28-31: magnetic deposit, 32-35: Non-magnetic kimono

Claims (3)

製鉄用の高炉から発生する排ガスを湿式集塵した際に捕集される湿ダストをスラリー状となす第1工程と、
前記スラリー状の湿ダストに第1回目の湿式サイクロン処理を行う第2工程と、
前記第1回目の湿式サイクロン処理の下側排出物に対して第2回目の湿式サイクロン処理を行う第3工程と、
前記第2回目の湿式サイクロン処理の下側排出物に対して湿式磁選処理を行う第4工程とを有し、
前記第1回目の湿式サイクロン処理の上側排出物と前記第2回目の湿式サイクロン処理で発生する上側排出物を「亜鉛を目的として利用する部分a」とし、前記湿式磁選処理で発生する非磁着物を「カーボンを目的にして使用する部分b」とし、前記湿式磁選処理で発生する磁着物を「鉄を目的にして使用する部分c」とし、前記湿ダストを「亜鉛を目的として利用する部分a」と「カーボンを目的にして使用する部分b」と「鉄を目的にして使用する部分c」とに分離することを特徴とする高炉発生物中の湿ダストの再活用方法。
A first step in which wet dust collected when wet exhaust gas generated from a blast furnace for iron making is collected into a slurry,
A second step of performing a first wet cyclone treatment on the slurry-like wet dust;
A third step of performing a second wet cyclone treatment on the lower discharge of the first wet cyclone treatment;
A fourth step of performing a wet magnetic separation process on the lower discharge of the second wet cyclone process,
The upper discharge generated in the first wet cyclone process and the upper discharge generated in the second wet cyclone process are defined as “part a using zinc for the purpose”, and the non-magnetized substance generated in the wet magnetic separation process Is a “part b used for the purpose of carbon”, a magnetic deposit generated by the wet magnetic separation process is called “a part c used for the purpose of iron”, and the wet dust is “a part a used for the purpose of zinc a” And “part b used for the purpose of carbon” and “part c used for the purpose of iron”. The method for reusing wet dust in the blast furnace product
請求項1記載の高炉発生物中の湿ダストの再活用方法において、前記第2工程の前記第1回目の湿式サイクロン処理の前に、前記スラリー状の湿ダストに超音波処理を施すことを特徴とする高炉発生物中の湿ダストの再活用方法。 2. The method for reusing wet dust in a blast furnace product according to claim 1, wherein the slurry wet dust is subjected to ultrasonic treatment before the first wet cyclone treatment in the second step. Reusing the wet dust in the blast furnace product. 請求項2記載の高炉発生物中の湿ダストの再活用方法において、前記超音波処理が、「スラリー1m3当たりのkWで表示した超音波強度」と「分で表示した超音波照射時間」の積で表される超音波処理パラメーターが、20kW・min/m3以上であることを特徴とする高炉発生物中の湿ダストの再活用方法。 3. The method of reusing wet dust in a blast furnace product according to claim 2, wherein the ultrasonic treatment includes “ultrasonic intensity expressed in kW per 1 m 3 of slurry” and “ultrasonic irradiation time expressed in minutes”. The method for reusing wet dust in a blast furnace product, wherein the ultrasonic treatment parameter represented by the product is 20 kW · min / m 3 or more.
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