JP2018095948A - ダスト処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ハロゲン元素が混入していない純正な二次ダストを得ることが可能なダスト処理装置を提供する。【解決手段】冶金炉で発生するダストを溶融し濃縮する溶融炉１と、溶融炉１の排ガス流路に設けられたベンチュリスクラバー２と、ベンチュリスクラバー２の捕集水Ｌに溶解したハロゲン元素を分離するシックナー６２と、前記捕集水を脱水して二次ダストＤを得る脱水機６５を備える。【選択図】 図１

Description

本発明は冶金炉のダスト処理装置に関し、特に冶金炉のダスト中に含まれる有用金属の回収を行うダスト処理装置に関するものである。

図２は冶金炉の一種である電気炉のダスト中に含まれる有用金属である亜鉛（Ｚｎ）の回収を行う従来のダスト処理装置の一例を示す系統図である。図２において、溶融炉１には頂部を貫通して上下方向に溶射バーナ１１が設置されており、当該溶射バーナ１１に、重油又はプロパンガス等の燃料および燃焼用酸素（Ｏ2）、これに加えて電気炉ダスト（以下、単にダストという）が空気等の搬送ガスと共に供給される。ダストは溶射バーナ１１の燃焼熱によって溶融され、スラグＳとなって溶融炉１の炉底に貯留される。ダスト由来の粗酸化亜鉛を含んだ排ガスは後段の燃焼塔７１へ排気される。上記溶射バーナ１１には溶融炉１中を還元性雰囲気に保つためのカーボン粉［Ｃ］も供給される。なお、溶融作業停止時には窒素ガス等の撹拌ガスでスラグＳが撹拌されてスラグＳ中の鉛が蒸発させられる。

ここで、図３には溶射バーナ１１の先端面たる底面を示す底面図を示す。溶射バーナ１１は、先端面（図１では下端面）におけるノズルが、中心部から外周部に向かい、燃料供給ノズル１２、一次燃焼用ガス供給ノズル１３、ダスト供給ノズル１４及び二次燃焼用ガス供給ノズル１５の順で全体として同心円上に配列されたものとなっている。図３では燃料供給ノズル１２はノズル口が円形に、また一次燃焼用ガス供給ノズル１３はノズル口がリング形に、さらにダスト供給ノズル１４はノズル口が同一円周上に一定間隔で配設された合計４個の円弧形に、そして二次燃焼用ガス供給ノズル１５は同一円周上に配設された多数の円形になっているが、各ノズルのノズル口の形状は図３のものに限定される訳ではなく、例えば一次燃焼用ガス供給ノズル１３のノズル口はダスト供給ノズル１４のノズル口のような円弧形にすることができ、またダスト供給ノズル１４のノズル口は一次燃焼用ガス供給ノズル１３のノズル口のようなリング形や二次燃焼用ガス供給ノズル１５のノズル口のような円形にすることができる。溶射バーナ１１の燃料供給ノズル１２には重油又はプロパンガスのような燃料を供給する系が、また一次燃焼用ガス供給ノズル１３には酸素濃度を富化した一次燃焼用ガスを供給する系が、さらにダスト供給ノズル１４には搬送ガスを用いた気体搬送によりダストを供給する系が、そして二次燃焼用ガス供給ノズル１５には一次燃焼用ガス供給ノズル１３と同様に酸素濃度を富化した二次燃焼用ガスを供給する系が接続されている。

上記排ガスには燃焼塔７１へ至る途中で冷却用の空気が導入されてダイオキシンの合成が阻止される。燃焼塔７１では排ガス中のダイオキシンンの分解と未燃ＣＯの燃焼による無害化が行われる。続いて排ガスは冷却塔７２に流入して十分に温度が低下させられて次段の集塵器（バグフィルタ）７３に流入させられる。集塵器７３で捕集された排ガス中のダストは粗酸化亜鉛を含む二次ダストＤとして排出され、この二次ダストＤに含まれる粗酸化亜鉛から有用金属である亜鉛が取り出される。集塵器７３を通過した排ガスはブロア４を経てスタック５から外気へ放出される。

なお、特許文献１には、ダストを密閉容器の真空中で加熱してこれに含まれる金属酸化物を還元して金属成分を蒸発させ、密閉容器から吸引したガスを回収装置に通過させて金属成分を凝結させ、その後、回収装置中に復圧ガスを供給して加熱することにより回収装置に付着している凝結金属を溶解流出させるようにした金属回収装置が示されている。

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しかし、上記従来のダスト処理装置では、二次ダストＤ中に電気炉ダスト由来のＣｌやＦ等のハロゲン元素が混入しているために二次ダストＤからハロゲン元素を除去する処理が必要で、これが二次ダストＤの商品価値を低下させていた。

そこで、本発明はこのような課題を解決するもので、ハロゲン元素が混入していない純正な二次ダストを得ることが可能なダスト処理装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本第１発明では、冶金炉で発生するダストを溶融し濃縮する溶融炉（１）と、溶融炉（１）の排ガス流路に設けられた湿式集塵機（２）と、湿式集塵機（２）の捕集水（Ｌ）に溶解したハロゲン元素を分離する分離装置（６２）と、前記捕集水を脱水して二次ダスト（Ｄ）を得る脱水機（６５）を備える。ここで「冶金炉」には電気炉以外に精錬炉、製鋼炉、溶解炉等が含まれる。

本第１発明によれば、溶融炉の排ガス中に含まれるハロゲン元素を湿式集塵機の捕集水に溶解捕集させ、その後分離装置でハロゲン元素を捕集水から分離して、ハロゲン元素が分離除去された捕集水を脱水して二次ダストを得るから、二次ダスト中にハロゲン元素が混入しておらず、その商品価値が高められる。

本第２発明では、前記冶金炉は電気炉である。本発明は電気炉で発生するダストの処理に特に有用である。

本第３発明では、前記湿式集塵機（２）としてベンチュリスクラバーを使用する。

本第３発明によれば、ベンチュリスクラバーの駆動水を捕集水として簡易に使用することができる。

本第４発明では、前記分離装置（６２）における前記捕集水からのハロゲン元素の分離を、ハロゲン元素が溶解する上澄み液の分離により行う。

本第４発明によれば、上澄み液の分離によって簡易にハロゲン元素を捕集水から分離することができる。

上記カッコ内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を参考的に示すものである。

以上のように、本発明のダスト処理装置によれば、ハロゲン元素が混入していない純正な二次ダストを得ることできるから、二次ダストの商品価値を大きく高めることができる。

本発明のダスト処理装置の構成を示す図である。 従来の電気炉のダスト処理装置の構成を示す図である。 溶射バーナの底面図である。 ベンチュリスクラバーの拡大断面図である。 シックナーの拡大断面図である。

なお、以下に説明する実施形態はあくまで一例であり、本発明の要旨を逸脱しない範囲で当業者が行う種々の設計的改良も本発明の範囲に含まれる。図１には本発明を電気炉ダストに適用した場合のダスト処理装置の構成を示す。図１において、溶融炉１が設けられ、以下の構成は従来と同様である。すなわち、溶融炉１には頂部を貫通して上下方向に、既に詳細な構造を説明した溶射バーナ１１が設置されており、当該溶射バーナ１１に、ＬＮＧ等の燃料および燃焼用酸素（Ｏ2）、これに加えて電気炉ダスト（以下、単にダストという）が空気等の搬送ガスと共に供給される。なお、本実施形態では燃料として上述のように、重油に代えてＬＮＧを使用することができる。その理由は後述する。

ダストは溶射バーナ１１の燃焼熱によって溶融され、スラグＳとなって溶融炉１の炉底に貯留される。ダスト由来の粗酸化亜鉛（ＺｎＯ2）（正確には一時的に亜鉛（Ｚｎ）になる）を含む排ガスは後段の湿式集塵器であるベンチュリスクラバー２へ排気される。なお、上記溶射バーナ１１には溶融炉１中を還元性雰囲気に保つためのカーボン粉［Ｃ］も供給される。還元性雰囲気を確実なものとするためには、溶融炉１を密閉炉とし、ダストの搬送ガスをＮ2やＡｒ等の不活性ガスにすると良い。

溶融炉１は溶融作業停止時にはＮ2ガスやＡｒガス等の撹拌ガスでスラグＳが撹拌されてスラグ中の鉛が蒸発させられる。この鉛は以下に述べる二次ダストＤを得る工程と同様の工程で二次ダストＤとともに回収される。なお、排ガス中の粗酸化亜鉛は溶融炉１内でカーボン粉によって還元されて一時的に亜鉛（Ｚｎ）となり、この際に一酸化炭素（ＣＯ）が発生する。なお、上記Ｎ２ガスの使用によって窒素酸化物（ＮＯx）の発生が懸念される場合には、Ａｒガスを使用すると良い。

上記排ガスにはベンチュリスクラバー２へ至る途中で酸素が導入される。これによりＣＯが無害の二酸化炭素（ＣＯ2）に酸化されるとともに亜鉛が再び粗酸化亜鉛に酸化される。この場合の酸素は従来装置の空気に比して少量で済むから、後段の配管やベンチュリスクラバー２がコンパクト化できるという利点がある。また、ＬＮＧガスは燃焼時に発生する水分によってダストを湿らせ、従来の乾式集塵器ではバグフィルタの目詰まりやダクトへのダスト付着が問題となっていたが、ベンチュリスクラバー２を使用することによってこの問題は生じない。

ベンチュリスクラバー２は、ガス流に沿って駆動水Ｌを噴霧することによってガス流中のダスト等を駆動水Ｌと一体にガス流から分離するものである。その詳細な断面図を図４に示す。本実施形態では、立設されたベンチュリスクラバー２の上端から下方へ排ガスが流通させられており、駆動水Ｌが下方へ噴霧されてダスト等を捕捉した駆動水Ｌが下方のタンク２１に落下貯留される。ダスト等が分離された排ガスはブロア４を経てスタック５（図１）から外気へ放出される。ここで、駆動水Ｌにはダストに加えて従来の二次ダストで問題になっていたＣｌやＦ等のハロゲン元素も溶解してこれに捕捉される。なお、ベンチュリスクラバー２では排ガスが急冷されることによってダイオキシンの合成も回避される。溶融炉１へ供給される燃料、ダスト、カーボン粉によって硫黄酸化物（ＳＯx）の発生が予想される場合にはスタック４の上流側に脱硫装置を設けると良い。

タンク２１に貯留されたダスト等を捕集した駆動水Ｌ（以下、捕集水という）はポンプ３１によって沈降槽６１に送られる。沈降槽６１では凝集剤が投入されて捕集水中のダスト等の微粒子が沈降させられる。微粒子が沈降した捕集水はポンプ３２によって分離装置としてのシックナー６２に送られ、ここでさらにダスト等の微粒子が沈降濃縮される。シックナー６２の詳細な断面図を図５に示す。ＣｌやＦ等のハロゲン元素が溶解している捕集水の、表面近くの上澄み液はシックナー６２の上縁から溢流させられて公知の脱ハロゲン装置６３へ供給され、ここで、溶解しているハロゲン元素が除去される。ハロゲン元素が除去された上澄み液は冷却塔６４（図１）で冷却された後、ポンプ３３でベンチュリスクラバー２へ送られて駆動水Ｌとして使用される。

一方、シックナー６２で沈降濃縮された、ダスト等の微粒子を含む捕集水はポンプ３４によって脱水機６５に送られる。そして、脱水機６５から排出される脱水ケーキが二次ダストＤとなる。脱水機６５から排出された捕集水はタンク６６を経てポンプ３５によって凝集槽６１へ返送される。脱水機６５で得られる上記二次ダストＤは粗酸化亜鉛が十分な濃度で存在しかつハロゲン元素を含まれないから、二次ダストＤの商品価値が大きく上昇する。

上記実施形態では電気炉ダストのダスト処理について説明したが、本発明の適用範囲は電気炉ダストに限られるものではなく、精錬炉、製鋼炉、溶解炉等の他の冶金炉のダスト処理にも広く適用できる。もちろん、ベンチュリスクラバー等の湿式集塵機やハロゲン元素を分離する分離装置についても同様に適用可能である。

１…溶融炉、２…ベンチュリスクラバー（湿式集塵機）、６２…シックナー（分離装置）、６５…脱水機、Ｄ…二次ダスト、Ｌ…駆動水（捕集水）。

Claims (4)

1. 冶金炉で発生するダストを溶融し濃縮する溶融炉と、前記溶融炉の排ガス流路に設けられた湿式集塵機と、前記湿式集塵機の捕集水に溶解したハロゲン元素を分離する分離装置と、前記捕集水を脱水して二次ダストを得る脱水機を備えるダスト処理装置。
2. 前記冶金炉は電気炉である請求項１に記載のダスト処理装置。
3. 前記湿式集塵機としてベンチュリスクラバーを使用する請求項１又は２に記載のダスト処理装置。
4. 前記分離装置における前記捕集水からのハロゲン元素の分離を、ハロゲン元素が溶解する上澄み液の分離により行う請求項１ないし３のいずれかに記載のダスト処理装置。

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