JP2021178284A - Dust collection method for blast furnace gas - Google Patents

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Abstract

To suppress agglomeration or solidification of dust in dust collection water in which the dust contained in blast furnace gas is collected.SOLUTION: In a dust collection method for blast furnace gas, a ratio of cation to anion of dust collection water in which the dust contained in the blast furnace gas is collected is 1.01 or more. The ratio of cation to anion is the value obtained by dividing the total product of the valence and molar concentration of the cations contained in the dust collection water by the total product of the valence and molar concentration of the anions contained in the dust collection water.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、高炉ガスの集塵方法に関する。 The present invention relates to a method for collecting dust from blast furnace gas.

製鉄所において、高炉は、主原料である鉄鉱石や焼結鉱を、副原料である石灰石や還元材であるコークス等を用いて、還元および溶解することにより、銑鉄を製造する。
これらの原料(原燃料)は、高炉に上部から装入される。一方、高炉の下部からは、コークスを燃焼させるため、熱風を吹き込む。このため、高炉の内部では、コークスの燃焼で発生する一酸化炭素や二酸化炭素、熱風中の窒素などからなるガスが上向きに流れる。このガスは、高炉の上部に至ると、一部が細粒となった原燃料を同伴して、高炉の外部に排出される。
高炉から排出されるガス(高炉ガス)は、一酸化炭素などの可燃成分を含んでいることから、同伴された原燃料をダストとして取り除いた後、清浄ガスとして製鉄所などで有効利用される。具体的には、例えば、バーナー等の燃焼装置の燃料として使用される。
At a steel mill, a blast furnace produces pig iron by reducing and melting iron ore and sinter, which are the main raw materials, using limestone, which is an auxiliary raw material, and coke, which is a reducing material.
These raw materials (raw materials) are charged into the blast furnace from above. On the other hand, hot air is blown from the lower part of the blast furnace to burn the coke. Therefore, inside the blast furnace, a gas consisting of carbon monoxide, carbon dioxide, nitrogen in hot air, etc. generated by the combustion of coke flows upward. When this gas reaches the upper part of the blast furnace, it is discharged to the outside of the blast furnace, accompanied by a partially fine-grained raw material and fuel.
Since the gas discharged from the blast furnace (blast furnace gas) contains combustible components such as carbon monoxide, it is effectively used as a clean gas in steelworks after removing the accompanying raw fuel as dust. Specifically, for example, it is used as a fuel for a combustion device such as a burner.

高炉ガスからダストを捕集する方法としては、従来、様々な方法が存在し、例えば、乾式法、湿式法が挙げられ、なかでも、湿式法が多く使用される。
乾式法は、ガスの温度低下が小さい(エネルギーロスが小さい)が、燃焼装置のスペックに見合う除塵性能を有さない場合がある。
一方、湿式法は、高炉ガスを水(集塵水)と接触させて、ダストが懸濁した集塵水(ダストスラリー)を回収する。湿式法では、ガスの温度低下が大きいため、エネルギーロスが大きいが、ダスト濃度の低い清浄ガスが得られる。
Conventionally, there are various methods for collecting dust from blast furnace gas, and examples thereof include a dry method and a wet method, and among them, the wet method is often used.
The dry method has a small decrease in gas temperature (small energy loss), but may not have dust removal performance that meets the specifications of the combustion device.
On the other hand, in the wet method, the blast furnace gas is brought into contact with water (dust collecting water) to recover the dust collecting water (dust slurry) in which dust is suspended. In the wet method, since the temperature of the gas drops significantly, energy loss is large, but a clean gas having a low dust concentration can be obtained.

ところで、上述したように、高炉ガスは二酸化炭素を含む。このため、集塵水が高炉ガスと接触する際に、二酸化炭素が集塵水に溶解して、集塵水のpHが下がる。これにより、ダスト中の溶解しやすいミネラル分が、集塵水中に溶出する。その後、集塵水が大気開放されたときに、集塵水中から二酸化炭素が放出されてpHが上昇する。これにより、集塵水中のミネラル分が過飽和となる。
ミネラル分が過飽和の集塵水を、配管を通して循環させると、ミネラル分が配管内などにスケールとして析出したり沈着したりして、循環に支障をきたす場合がある。
このようなスケールの析出を防止する技術が、例えば、特許文献1〜2に開示されている。
By the way, as described above, the blast furnace gas contains carbon dioxide. Therefore, when the dust collecting water comes into contact with the blast furnace gas, carbon dioxide dissolves in the dust collecting water and the pH of the dust collecting water drops. As a result, the easily soluble minerals in the dust elute into the dust collecting water. After that, when the dust collecting water is released to the atmosphere, carbon dioxide is released from the dust collecting water and the pH rises. As a result, the mineral content in the dust collecting water becomes supersaturated.
When the dust-collected water with supersaturated minerals is circulated through the pipes, the minerals may precipitate or deposit as scale in the pipes, which may interfere with the circulation.
Techniques for preventing such scale precipitation are disclosed, for example, in Patent Documents 1 and 2.

特開昭49−133209号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 49-133209 特開2002−126787号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-126787

近年、高炉操業が進歩し、高炉に用いる原燃料の改善が進んでいる。
例えば、焼結鉱の強度が向上したり、高炉装入前に焼結鉱を粒度で選別して、細粒分を取り除いたりしている。
In recent years, the operation of blast furnaces has progressed, and the raw materials and fuels used for blast furnaces have been improved.
For example, the strength of the sinter is improved, or the sinter is sorted by particle size before being charged into the blast furnace to remove fine particles.

また、焼結鉱やコークスを製造する際に、不純物の多い原料を使用することが可能となってきている。これにより、ダストの成分等が従前と比較して変化しており、集塵水に溶け込む量も変化している。 Further, when producing sinter or coke, it has become possible to use raw materials containing a large amount of impurities. As a result, the components of the dust and the like have changed as compared with the past, and the amount of the dust dissolved in the dust collecting water has also changed.

このため、従来に無い新たな課題が生じている。
まず、高炉ガスと接触してダストを捕集した集塵水(ダストスラリー)は、その後、シックナー等の固液分離装置に導入されて、固液分離される。すなわち、集塵水と、その中に含まれるダストとが分離される。
このとき、固液分離装置内において、ダストが凝集したり固化したりする現象が生じる。ダストが凝集(固化を含む。以下同様)すると、固液分離装置に設置されたレーキ(撹拌羽)を運転するための電力が増大する。ダストの凝集が酷い場合は、レーキの運転が停止し、その結果、湿式集塵をするための設備全体を停止する必要が生じる場合もある。
For this reason, new problems have arisen that have never existed before.
First, the dust collecting water (dust slurry) that comes into contact with the blast furnace gas and collects dust is then introduced into a solid-liquid separation device such as a thickener and solid-liquid separated. That is, the dust collected water and the dust contained therein are separated.
At this time, a phenomenon occurs in which the dust aggregates or solidifies in the solid-liquid separator. When the dust aggregates (including solidification; the same applies hereinafter), the electric power for operating the rake (stirring blade) installed in the solid-liquid separator increases. If the dust agglutination is severe, the rake may be shut down, resulting in the need to shut down the entire equipment for wet dust collection.

特許文献1〜2に開示された技術では、このようなダストの凝集を抑制できない。 The techniques disclosed in Patent Documents 1 and 2 cannot suppress such dust aggregation.

そこで、本発明は、高炉ガスに含まれるダストを捕集した集塵水においてダストが凝集したり固化したりすることを抑制することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to prevent the dust from agglomerating or solidifying in the dust collecting water that collects the dust contained in the blast furnace gas.

本発明者らは、鋭意検討した結果、下記構成を採用することにより、上記目的が達成されることを見出し、本発明を完成させた。 As a result of diligent studies, the present inventors have found that the above object can be achieved by adopting the following configuration, and have completed the present invention.

すなわち、本発明は、以下の[1]〜[5]を提供する。
[1]高炉ガスに含まれるダストを捕集した集塵水のカチオンアニオン比を、1.01以上にする、高炉ガスの集塵方法。ただし、上記カチオンアニオン比は、上記集塵水に含まれるカチオンの価数とモル濃度との積の合計値を、上記集塵水に含まれるアニオンの価数とモル濃度との積の合計値で除した値である。
[2]上記カチオンアニオン比を、1.20以下にする、上記[1]に記載の高炉ガスの集塵方法。
[3]上記カチオンが、Ca2+、Na、K、Mg2+およびNH の5種であり、上記アニオンが、SO 2−、S 2−、Cl、FおよびCHCOOの5種である、上記[1]または[2]に記載の高炉ガスの集塵方法。
[4]上記集塵水にカチオン源を添加して、上記カチオンアニオン比を調整する、上記[1]〜[3]のいずれかに記載の高炉ガスの集塵方法。
[5]固液分離装置に導入される上記集塵水の上記カチオンアニオン比を調整する、上記[4]に記載の高炉ガスの集塵方法。
That is, the present invention provides the following [1] to [5].
[1] A method for collecting dust from a blast furnace gas so that the cation-anionic ratio of the dust collecting water that collects the dust contained in the blast furnace gas is 1.01 or more. However, the cation-anion ratio is the total value of the product of the valence of the cation contained in the dust collecting water and the molar concentration, and the total value of the product of the valence of the anion contained in the dust collecting water and the molar concentration. It is the value divided by.
[2] The method for collecting dust from a blast furnace gas according to the above [1], wherein the cation-anion ratio is 1.20 or less.
[3] above cations, Ca 2+, Na +, K +, a Mg 2+ and NH 4 + 5 kinds of the above anions, SO 4 2-, S 2 O 3 2-, Cl -, F - and The method for collecting dust from a blast furnace gas according to the above [1] or [2], which is five types of CH 3 COO −.
[4] The method for collecting blast furnace gas according to any one of [1] to [3] above, wherein a cation source is added to the dust collecting water to adjust the cation anion ratio.
[5] The method for collecting blast furnace gas according to the above [4], wherein the cation-anion ratio of the dust collecting water introduced into the solid-liquid separator is adjusted.

本発明によれば、高炉ガスに含まれるダストを捕集した集塵水においてダストが凝集したり固化したりすることを抑制できる。 According to the present invention, it is possible to prevent the dust from agglomerating or solidifying in the dust collecting water in which the dust contained in the blast furnace gas is collected.

高炉ガスの清浄設備の一例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows an example of the blast furnace gas purification equipment. 本発明の効果を実験的に確認するための実験装置を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the experimental apparatus for experimentally confirming the effect of this invention.

本発明の高炉ガスの集塵方法(以下、「本発明の方法」ともいう)は、高炉ガスに含まれるダストを捕集した集塵水のカチオンアニオン比を、1.01以上にする、高炉ガスの集塵方法である。
ただし、上記カチオンアニオン比は、上記集塵水に含まれるカチオンの価数とモル濃度との積の合計値を、上記集塵水に含まれるアニオンの価数とモル濃度との積の合計値で除した値である。
これにより、高炉ガスに含まれるダストを捕集した集塵水(ダストスラリー)を、例えばシックナー等の固液分離装置で固液分離する際に、ダストが凝集(固化を含む。以下同様)することを抑制できる。
The method for collecting dust in a blast furnace gas of the present invention (hereinafter, also referred to as "method of the present invention") is a blast furnace in which the cation-anionic ratio of the dust collected water that collects dust contained in the blast furnace gas is set to 1.01 or more. It is a method of collecting gas dust.
However, the cation-anion ratio is the total value of the product of the valence of the cation contained in the dust collecting water and the molar concentration, and the total value of the product of the valence of the anion contained in the dust collecting water and the molar concentration. It is the value divided by.
As a result, when the dust collecting water (dust slurry) that collects the dust contained in the blast furnace gas is solid-liquid separated by a solid-liquid separating device such as a thickener, the dust aggregates (including solidification; the same applies hereinafter). It can be suppressed.

ダストが凝集する現象は、ダスト(ダスト粒子)の荷電状態に依存する。ダスト粒子の荷電状態は、一般的に、ゼータ電位であると言われる。
ゼータ電位は、正負両方の値をとり得るが、ダスト粒子どうしでは同一の符号を持つため、反発力(電気的斥力)として働く。
一方、ダスト粒子間にはファンデルワールス力が引力として働いている。ゼータ電位の絶対値が大きければ、電気的な反発力がファンデルワールス引力を上回るため、ダストの凝集は生じない。
The phenomenon of dust aggregation depends on the charged state of dust (dust particles). The charged state of the dust particles is generally referred to as the zeta potential.
The zeta potential can take both positive and negative values, but since the dust particles have the same sign, they act as a repulsive force (electrical repulsive force).
On the other hand, the van der Waals force acts as an attractive force between the dust particles. If the absolute value of the zeta potential is large, the electrical repulsive force exceeds the van der Waals attractive force, so that dust aggregation does not occur.

ところが、ゼータ電位は、常に一定値ではなく、周囲の状況により変化する。臼井進之助、粉体工学会誌、1987、Vol.24、No.12、p.798−804によれば、ゼータ電位ζは、以下のように記述される。 However, the zeta potential is not always a constant value, but changes depending on the surrounding conditions. Shinnosuke Usui, Journal of the Society of Powder Engineering, 1987, Vol. 24, No. 12, p. According to 798-804, the zeta potential ζ is described as follows.

Figure 2021178284
Figure 2021178284

Figure 2021178284
Figure 2021178284

ここで、
ζ:ゼータ電位[V]
ν’:電位決定イオン(後述)の価数[−]
c:イオン濃度[mmol/L]
:ζ=0となるc[mmol/L]
pH:水素イオン濃度[−]
pH:ζ=0となるpH[−]
である。
here,
ζ: Zeta potential [V]
ν': valence of potential-determining ion (described later) [-]
c: Ion concentration [mmol / L]
c 0 : c [mmol / L] where ζ = 0
pH: Hydrogen ion concentration [-]
pH 0 : pH at which ζ = 0 [-]
Is.

cは、厳密には、活量と呼ばれる指標を使うべきであるが、本発明の範囲では、活量とイオン濃度とが略一致するため、計算の簡単化のため、cはイオン濃度とする。 Strictly speaking, an index called activity should be used for c, but in the scope of the present invention, the activity and the ion concentration are substantially the same, so for the sake of simplification of calculation, c is the ion concentration. ..

上記式1は、粒子がイオン結合性である場合に成り立つ式である。粒子の周囲にあるイオンであって、かつ、その粒子を構成する化合物と親和性の高いイオン(「電位決定イオン」と呼ばれる)の価数および濃度によって、ゼータ電位ζは変化する。
上記式2は、粒子が酸化物である場合に成り立つと言われており、ゼータ電位ζはpHによって変動する。
The above formula 1 is a formula that holds when the particles are ionic-bonding. The zeta potential ζ changes depending on the valence and concentration of ions (called “potential-determining ions”) that are ions around the particle and have a high affinity with the compounds constituting the particle.
The above formula 2 is said to hold when the particles are oxides, and the zeta potential ζ fluctuates depending on the pH.

本発明者らは、種々の集塵水について、イオン濃度およびpHを測定し、集塵水中のダスト粒子のゼータ電位を測定した。
その結果、現在の集塵水中のダスト粒子のゼータ電位は、主として、上記式1に支配されている傾向を確認した。
集塵水中のダスト粒子は様々な物質の混合物であるから、電位決定イオンの種類も単一ではない。単一のカチオン(例えば、Ca2+、Na)のみとゼータ電位との相関は小さかった。
その一方で、集塵水中に存在するカチオンとアニオンとの価数を考慮した比(カチオンアニオン比)とゼータ電位との相関は良く、カチオンアニオン比の値が大きいと、ゼータ電位の絶対値も大きくなる傾向が分かった。
したがって、集塵水のカチオンアニオン比を適切に制御すれば、集塵水中のダストの凝集を抑制できる。
The present inventors measured the ion concentration and pH of various dust-collecting waters, and measured the zeta potential of the dust particles in the dust-collecting water.
As a result, it was confirmed that the zeta potential of the dust particles in the current dust collecting water tends to be mainly controlled by the above formula 1.
Since the dust particles in the dust collecting water are a mixture of various substances, the types of potential-determining ions are not single. The correlation between only a single cation (eg, Ca 2+ , Na + ) and the zeta potential was small.
On the other hand, the correlation between the ratio (cation-anion ratio) considering the valence of the cation and anion existing in the dust collecting water and the zeta potential is good, and when the value of the cation-anion ratio is large, the absolute value of the zeta potential also becomes. It turned out that it tended to grow.
Therefore, if the cation-anion ratio of the dust-collecting water is appropriately controlled, the aggregation of dust in the dust-collecting water can be suppressed.

集塵水に含まれるカチオンおよびアニオンは、全種類を定量してもよい。
もっとも、ゼータ電位は、主要成分である、
カチオン:Ca2+、Na、K、Mg2+およびNH4+の5種
アニオン:SO 2−、S 2−、Cl、FおよびCHCOOの5種
との相関が高い。
実用上は、これら合計10種のイオンを考慮すればよい。
All types of cations and anions contained in the dust collecting water may be quantified.
However, the zeta potential is the main component,
Cation: Ca 2+, Na +, K +, 5 or anions of Mg 2+ and NH 4+: SO 4 2-, S 2 O 3 2-, Cl -, F - correlation with five - and CH 3 COO high.
Practically, these 10 kinds of ions in total may be considered.

カチオンアニオン比は、集塵水に含まれるカチオンの価数とモル濃度との積の合計値を、集塵水に含まれるアニオンの価数とモル濃度との積の合計値で除した値である。
以下、「カチオンの価数とモル濃度との積の合計値」を「カチオン濃度」ともいい、「アニオンの価数とモル濃度との積の合計値」を「アニオン濃度」ともいう。
アニオンカチオン比は、具体的には、以下の式3に基づいて算出される。
The cation-anion ratio is the value obtained by dividing the total value of the product of the valence and molar concentration of the cation contained in the dust collection water by the total value of the product of the valence and molar concentration of the anion contained in the dust collection water. be.
Hereinafter, the "total value of the product of the valence of the cation and the molar concentration" is also referred to as "cation concentration", and the "total value of the product of the valence of the anion and the molar concentration" is also referred to as "anion concentration".
Specifically, the anion-cation ratio is calculated based on the following formula 3.

Figure 2021178284
Figure 2021178284

ここで、
νki:集塵水中i番目のカチオンの価数[−]
ki:集塵水中i番目のカチオンのモル濃度[mmol/L]
νaj:集塵水中j番目のアニオンの価数[−]
aj:集塵水中j番目のアニオンのモル濃度[mmol/L]
である。
here,
ν ki : The valence of the i-th cation in the dust collecting water [-]
C ki : Molar concentration of i-th cation in dust collecting water [mmol / L]
ν aj : The valence of the j-th anion in the dust collecting water [-]
C aj : Molar concentration of j-th anion in dust collecting water [mmol / L]
Is.

上述したように、ゼータ電位の絶対値が大きいほど電気的斥力大きくなり、ダスト粒子は凝集しにくい。
ゼータ電位は、電気的斥力およびファンデルワールス力の計算から、理論的に求まる。
本発明者らが検討したところ、カチオンアニオン比が増大するに従い、ゼータ電位の値は増大した。そして、カチオンアニオン比が1.01未満の場合、ダストの凝集が生じる傾向があった。
したがって、集塵水のカチオンアニオン比は、ダストの凝集を抑制する観点から、1.01以上である。
集塵水のカチオンアニオン比は、ダストの凝集をより抑制できるという理由から、1.03以上が好ましく、1.06以上がより好ましく、1.11以上が更に好ましく、1.16以上が特に好ましい。
As described above, the larger the absolute value of the zeta potential, the larger the electrical repulsive force, and the more difficult it is for dust particles to aggregate.
The zeta potential can be theoretically obtained from the calculation of the electrical repulsive force and the van der Waals force.
As a result of the examination by the present inventors, the value of the zeta potential increased as the cation-anion ratio increased. When the cation-anion ratio was less than 1.01, dust tended to agglomerate.
Therefore, the cation-anion ratio of the dust collecting water is 1.01 or more from the viewpoint of suppressing the aggregation of dust.
The cation-anion ratio of the dust collecting water is preferably 1.03 or more, more preferably 1.06 or more, further preferably 1.11 or more, and particularly preferably 1.16 or more, because the aggregation of dust can be further suppressed. ..

なお、本発明者らは、カチオンアニオン比を様々に変更して、ゼータ電位を測定した。その結果、例えば、カチオンアニオン比が1.01の場合はゼータ電位が20mVであり、カチオンアニオン比が1.03の場合はゼータ電位が25mVであった(後述する[実施例]を参照)。 The present inventors measured the zeta potential by variously changing the cation-anion ratio. As a result, for example, when the cation-anion ratio was 1.01, the zeta potential was 20 mV, and when the cation-anion ratio was 1.03, the zeta potential was 25 mV (see [Example] described later).

カチオンアニオン比の上限は特に限定されないが、後述する理由から、カチオンアニオン比は、1.20以下が好ましい。 The upper limit of the cation-anion ratio is not particularly limited, but the cation-anion ratio is preferably 1.20 or less for the reason described later.

集塵水のカチオンアニオン比を調整する方法としては、例えば、カチオンアニオン比を上昇させるためにカチオンを供給する方法、アニオンを除去する方法などが挙げられる。
いずれの方法でもよいが、カチオンを供給する方法が簡便で好ましい。
Examples of the method for adjusting the cation-anion ratio of the dust collecting water include a method of supplying a cation in order to increase the cation-anion ratio, a method of removing anions, and the like.
Any method may be used, but a method of supplying a cation is convenient and preferable.

カチオンを供給する方法としては、例えば、カチオン源を、水溶液の態様(以下、「カチオン源液」ともいう)で添加する方法が挙げられる。
カチオン源の具体例としては、苛性ソーダ、炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウム、水酸化カルシウム、炭酸カルシウム、炭酸水素カルシウム、アンモニア水、炭酸アンモニウム、炭酸水素アンモニウム、水酸化マグネシウムなどが挙げられる。
Examples of the method of supplying cations include a method of adding a cation source in the form of an aqueous solution (hereinafter, also referred to as “cation source liquid”).
Specific examples of the cation source include caustic soda, sodium carbonate, sodium hydrogencarbonate, calcium hydroxide, calcium carbonate, calcium hydrogencarbonate, aqueous ammonia, ammonium carbonate, ammonium hydrogencarbonate, magnesium hydroxide and the like.

カチオン源液のカチオン濃度は、カチオンの価数とカチオン源の電離度とを考慮する。
例えば、カチオン源液が水酸化ナトリウム水溶液である場合、Naは1価であり、水酸化ナトリウムはほぼ全量が電離する(つまり、電離度が1である)から、カチオン源液(水酸化ナトリウム水溶液)のモル濃度が、そのままカチオン濃度となる。
ほかにも、例えば、カチオン源液が水酸化カルシウム水溶液である場合、Ca2+は2価であり、水酸化カルシウムの電離度は0.8であるから、カチオン源液(水酸化カルシウム水溶液)のモル濃度に2×0.8を掛けた値が、カチオン濃度となる。
電離度は、化学便覧等の文献値を使用する。より正確には、あらかじめ実測する。
The cation concentration of the cation source solution takes into account the valence of the cation and the degree of ionization of the cation source.
For example, when the cation source solution is an aqueous solution of sodium hydroxide, Na + is monovalent, and almost all of the sodium hydroxide is ionized (that is, the degree of ionization is 1), so that the cation source solution (sodium hydroxide) is used. The molar concentration of the aqueous solution) becomes the cation concentration as it is.
In addition, for example, when the cation source solution is a calcium hydroxide aqueous solution, Ca 2+ is divalent and the degree of ionization of calcium hydroxide is 0.8, so that the cation source solution (calcium hydroxide aqueous solution) The value obtained by multiplying the molar concentration by 2 × 0.8 is the cation concentration.
For the degree of ionization, use the literature values such as the Chemical Handbook. More accurately, it is actually measured in advance.

次に、図1に基づいて、本発明の実施形態を説明する。
図1は、高炉ガスの清浄設備(以下、単に「清浄設備」という)の一例を示す模式図である。高炉1から排出されるガス(高炉ガス)は、可燃成分を含有するとともに、鉄鉱石粉、焼結鉱粉、石灰石粉、珪石粉、コークス粉などのダストを含有する。
図1に示す清浄設備は、高炉1のほか、乾ダスト集塵装置3、湿ダスト集塵装置7、および、シックナー9などを有する。
高炉1と乾ダスト集塵装置3とは、排ガス管2によって連結している。乾ダスト集塵装置3は、排出口4を有する。排出口4の先には、乾ダスト置き場5が設けられている。
乾ダスト集塵装置3と湿ダスト集塵装置7とは、配管6によって連結している。
湿ダスト集塵装置7には、清浄ガス輸送管19を介して、ガスホルダ20が接続している。更に、湿ダスト集塵装置7には、配管8aが設けられており、その先には、固液分離装置であるシックナー9が配置されている。
シックナー9は、撹拌羽であるレーキ10を備える。レーキ10は、シックナー9の内部を撹拌したり、シックナー9の内部に沈降した固形分を、シックナー9の下部中央にある排出口(図示せず)にかき寄せたりする。更に、シックナー9は、レーキ10は回転させるためのモーター11を備える。
シックナー9の上段部分には、配管16、冷却機17および配管18を介して、湿ダスト集塵装置7が接続している。更に、シックナー9の排出口には、配管12、脱水機13および配管14が接続しており、その先には、湿ダスト貯蔵場所15が設けられている。
Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
FIG. 1 is a schematic diagram showing an example of a blast furnace gas cleaning facility (hereinafter, simply referred to as “cleaning facility”). The gas discharged from the blast furnace 1 (blast furnace gas) contains a combustible component and dust such as iron ore powder, sintered ore powder, limestone powder, silica stone powder, and coke powder.
The cleaning equipment shown in FIG. 1 includes a dry dust dust collector 3, a wet dust dust collector 7, a thickener 9, and the like, in addition to the blast furnace 1.
The blast furnace 1 and the dry dust collector 3 are connected by an exhaust gas pipe 2. The dry dust collector 3 has a discharge port 4. A dry dust storage area 5 is provided at the tip of the discharge port 4.
The dry dust collector 3 and the wet dust collector 7 are connected by a pipe 6.
A gas holder 20 is connected to the wet dust collector 7 via a clean gas transport pipe 19. Further, the wet dust collecting device 7 is provided with a pipe 8a, and a thickener 9 which is a solid-liquid separating device is arranged at the tip of the pipe 8a.
The thickener 9 includes a rake 10 which is a stirring blade. The rake 10 agitates the inside of the thickener 9 and attracts the solid content settled inside the thickener 9 to a discharge port (not shown) in the center of the lower part of the thickener 9. Further, the thickener 9 includes a motor 11 for rotating the rake 10.
A wet dust dust collector 7 is connected to the upper portion of the thickener 9 via a pipe 16, a cooler 17, and a pipe 18. Further, a pipe 12, a dehydrator 13, and a pipe 14 are connected to the discharge port of the thickener 9, and a wet dust storage place 15 is provided beyond the pipe 12.

このような構成において、高炉1から排出されたガス(高炉ガス)は、排ガス管2を通り、乾ダスト集塵装置3に導入される。 In such a configuration, the gas discharged from the blast furnace 1 (blast furnace gas) passes through the exhaust gas pipe 2 and is introduced into the dry dust dust collector 3.

乾ダスト集塵装置3では、ガスが流通する管の断面積が広くなり、ガス流速が遅くなる。ダストは、粒度別に終末速度が異なる。ガス流速よりも終末速度が大きい比較的粗粒のダストは、同伴されることなく、乾ダスト集塵装置3の内部に滞留する。
乾ダスト集塵装置3の内部に滞留し、蓄積されたダスト(「乾ダスト」と呼ぶ)は、排出口4から排出されて、乾ダスト置き場5に貯留される。
一方、乾ダスト集塵装置3から排出される、微粒のダストを同伴するガスは、配管6を通り、湿ダスト集塵装置7に導入される。
In the dry dust collector 3, the cross-sectional area of the pipe through which the gas flows becomes wide, and the gas flow velocity becomes slow. The terminal velocity of dust differs depending on the particle size. Relatively coarse-grained dust having a terminal velocity higher than the gas flow velocity stays inside the dry dust dust collector 3 without being accompanied.
The dust accumulated inside the dry dust collector 3 (referred to as “dry dust”) is discharged from the discharge port 4 and stored in the dry dust storage area 5.
On the other hand, the gas accompanied by the fine dust discharged from the dry dust collector 3 passes through the pipe 6 and is introduced into the wet dust dust collector 7.

湿ダスト集塵装置7は、微粒のダストを同伴するガスに水(集塵水)を接触させて、ダストを集塵水に捕集させる装置である。
湿ダスト集塵装置7には、様々な形式があり、例えば、気固液の接触を効率化するために水をスプレー状に噴射する装置、ラシヒリングやリングスリットを充填材として用いる装置などが挙げられる。湿ダスト集塵装置7としては、特に限定されず、必要な除塵性能を有する装置を適宜使用できる。
The wet dust collecting device 7 is a device that brings water (dust collecting water) into contact with a gas accompanied by fine dust and collects the dust in the dust collecting water.
There are various types of wet dust collectors 7, and examples thereof include a device that sprays water in a spray manner in order to improve the efficiency of contact between air-solid liquids, a device that uses Raschig ring or a ring slit as a filler, and the like. Be done. The wet dust collecting device 7 is not particularly limited, and a device having the required dust removing performance can be appropriately used.

湿ダスト集塵装置7によって、微粒のダストを同伴するガスは、清浄ガスとダストを含有する集塵水(ダストスラリー)と分離される。
清浄ガスは、清浄ガス輸送管19を通り、ガスホルダ20に輸送され、貯蔵される。ガスホルダ20に貯蔵された清浄ガスは、必要に応じて、例えば、バーナー等の燃焼装置に送給される。
The wet dust collecting device 7 separates the gas accompanied by the fine dust into the clean gas and the dust collecting water (dust slurry) containing the dust.
The clean gas is transported to and stored in the gas holder 20 through the clean gas transport pipe 19. The clean gas stored in the gas holder 20 is supplied to a combustion device such as a burner, if necessary.

一方、ダストスラリーは、配管8aを通り、シックナー9に導入される。
配管8aには、分岐管8bが連結している。分岐管8bには、上述したカチオン源液が貯蔵されたタンク(図示しない)が接続している。タンクからは、必要に応じて、シックナー9に導入されるダストスラリーに、必要な量のカチオン源液が添加される。
更に、配管8aには、後述する分岐管8cが連結している。
On the other hand, the dust slurry passes through the pipe 8a and is introduced into the thickener 9.
A branch pipe 8b is connected to the pipe 8a. A tank (not shown) in which the above-mentioned cation source liquid is stored is connected to the branch pipe 8b. From the tank, if necessary, a required amount of cation source liquid is added to the dust slurry introduced into the thickener 9.
Further, a branch pipe 8c, which will be described later, is connected to the pipe 8a.

シックナー9では、ダストスラリーを固液分離する。より詳細には、一定時間、ダストスラリーを滞留させることにより、固形分を沈降させて上澄み水と分離する。沈降した固形分は、モーター11を駆動してレーキ10を回転させることにより、シックナー9の下部中央にある排出口にかき寄せる。 Thickener 9 separates the dust slurry into solid and liquid. More specifically, by retaining the dust slurry for a certain period of time, the solid content is settled and separated from the supernatant water. The settled solid content is attracted to the discharge port in the lower center of the thickener 9 by driving the motor 11 to rotate the rake 10.

ところで、配管8aを経由してシックナー9に導入されたダストスラリーにおいて、上述したように、ダストが凝集したり固化したりする場合がある。この場合、レーキ10の回転負荷が上昇して、モーター11の消費電力が上昇し、最悪の場合は、過負荷で停止(トリップ)する。
そこで、本実施形態においては、配管8aの分岐管8bに接続したタンクから、適量のカチオン源液を供給する。これにより、シックナー9に導入されるダストスラリーのカチオンアニオン比を、上述した範囲を満たす値にする。こうして、ダストスラリーに含まれるダストのゼータ電位が上昇して、ダストの凝集が抑制される。
By the way, in the dust slurry introduced into the thickener 9 via the pipe 8a, as described above, dust may be aggregated or solidified. In this case, the rotational load of the rake 10 increases, the power consumption of the motor 11 increases, and in the worst case, the rake 10 stops (trips) due to an overload.
Therefore, in the present embodiment, an appropriate amount of the cation source liquid is supplied from the tank connected to the branch pipe 8b of the pipe 8a. Thereby, the cation-anion ratio of the dust slurry introduced into the thickener 9 is set to a value satisfying the above-mentioned range. In this way, the zeta potential of the dust contained in the dust slurry rises, and the aggregation of the dust is suppressed.

シックナー9の排出口からは、濃縮されたダストスラリー(濃縮ダストスラリー)が排出される。濃縮ダストスラリーは、配管12を通り、脱水機13に至る。脱水機13では、濃縮ダストスラリーは、貯蔵に適する水分量まで脱水される。
脱水機13としては、例えば、ろ過性の布の間に対象物を挟み圧力をかけて脱水する装置、遠心力で対象物を脱水する装置などが挙げられ、目的に照らして十分に脱水できれば、特に限定されず使用できる。
脱水機13で脱水された濃縮ダストスラリー(「湿ダスト」と呼ぶ)は、配管14を通り、湿ダスト貯蔵場所15で貯蔵される。
Concentrated dust slurry (concentrated dust slurry) is discharged from the discharge port of the thickener 9. The concentrated dust slurry passes through the pipe 12 and reaches the dehydrator 13. In the dehydrator 13, the concentrated dust slurry is dehydrated to a water content suitable for storage.
Examples of the dehydrator 13 include a device for dehydrating an object by sandwiching the object between filterable cloths and applying pressure to dehydrate the object, and a device for dehydrating the object by centrifugal force. It can be used without particular limitation.
The concentrated dust slurry (referred to as "wet dust") dehydrated by the dehydrator 13 passes through the pipe 14 and is stored in the wet dust storage place 15.

シックナー9の上澄み水は、配管16から抜き出され、必要に応じて冷却機17を通り、再び湿ダスト集塵装置7に還流されて使用される。 The supernatant water of the thickener 9 is taken out from the pipe 16 and, if necessary, passes through the cooler 17 and is returned to the wet dust dust collector 7 for use.

図1に基づいて説明した清浄設備の各部は、特別な仕様である必要はなく、既存の装置などを適宜使用できる。例えば、湿ダスト集塵装置7としては、湿式の電気集塵機を使用できる。複数の装置を組み合わせて使用してもよい。 Each part of the cleaning equipment described with reference to FIG. 1 does not need to have special specifications, and existing equipment or the like can be used as appropriate. For example, as the wet dust collector 7, a wet electric dust collector can be used. A plurality of devices may be used in combination.

以下に、実施例を挙げて本発明を具体的に説明する。ただし、本発明は、以下に説明する実施例に限定されない。 Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to examples. However, the present invention is not limited to the examples described below.

<実験装置>
図2は、本発明の効果を実験的に確認するための実験装置を示す模式図である。
図2に示す実験装置は、反応撹拌槽21を主体に構成される。反応撹拌槽21は、撹拌機22と、撹拌機22を回転させるためのモーター23を備える。
反応撹拌槽21には、配管8a(図1参照)の分岐管8cを経由して、湿ダスト集塵装置7(図1参照)から、ダストスラリーが供給される。
反応撹拌槽21の近傍には、上述したカチオン源液が貯蔵されたタンク24が配置されている。タンク24には供給管25が接続している。タンク24からは、供給管25を経由して、必要な量のカチオン源液が、反応撹拌槽21に供給される。
<Experimental equipment>
FIG. 2 is a schematic diagram showing an experimental device for experimentally confirming the effect of the present invention.
The experimental apparatus shown in FIG. 2 is mainly composed of a reaction stirring tank 21. The reaction stirring tank 21 includes a stirring machine 22 and a motor 23 for rotating the stirring machine 22.
Dust slurry is supplied to the reaction stirring tank 21 from the wet dust collector 7 (see FIG. 1) via the branch pipe 8c of the pipe 8a (see FIG. 1).
A tank 24 in which the above-mentioned cation source liquid is stored is arranged in the vicinity of the reaction stirring tank 21. A supply pipe 25 is connected to the tank 24. From the tank 24, a required amount of the cation source liquid is supplied to the reaction stirring tank 21 via the supply pipe 25.

<実施例1〜5および比較例1>
実施例1〜5および比較例1では、図2の実験装置を用いて、実験した。
具体的には、まず、分岐管8cを通じて、反応撹拌槽21に、100Lのダストスラリーを供給した。このダストスラリーについて、カチオン濃度およびアニオン濃度を測定し、カチオンアニオン比を算出した。更に、ダスト粒子のゼータ電位(絶対値)を求めた。
<Examples 1 to 5 and Comparative Example 1>
In Examples 1 to 5 and Comparative Example 1, experiments were carried out using the experimental apparatus of FIG.
Specifically, first, 100 L of dust slurry was supplied to the reaction stirring tank 21 through the branch pipe 8c. For this dust slurry, the cation concentration and the anion concentration were measured, and the cation-anion ratio was calculated. Furthermore, the zeta potential (absolute value) of the dust particles was determined.

なお、ダストスラリーのカチオンアニオン比を算出する際は、
カチオン:Ca2+、Na、K、Mg2+およびNH4+の5種
アニオン:SO 2−、S 2−、Cl、FおよびCHCOOの5種
のみを定量した(以下、同様)。
When calculating the cation-anion ratio of the dust slurry,
Cation: Ca 2+, Na +, K +, 5 or anions of Mg 2+ and NH 4+: SO 4 2-, S 2 O 3 2-, Cl -, F - and CH 3 COO - was quantified only five (Hereafter, the same applies).

その後、タンク24から供給管25を通じて、ダストスラリーに、カチオン源液を添加した。カチオン源液としては、水酸化ナトリウム水溶液または水酸化カルシウム水溶液を用いた。水酸化ナトリウム水溶液のカチオン濃度は、Naの価数(1)および水酸化ナトリウムの電離度(1)を考慮して、500mmol/Lであった。水酸化カルシウムのカチオン濃度は、Ca2+の価数(2)および水酸化カルシウム電離度(0.8)を考慮して、37mmol/Lであった。
こうして、ダストスラリーのカチオンアニオン比を調整した。
Then, the cation source liquid was added to the dust slurry from the tank 24 through the supply pipe 25. As the cation source solution, an aqueous solution of sodium hydroxide or an aqueous solution of calcium hydroxide was used. The cation concentration of the aqueous sodium hydroxide solution was 500 mmol / L in consideration of the valence of Na + (1) and the degree of ionization of sodium hydroxide (1). The cation concentration of calcium hydroxide was 37 mmol / L in consideration of the valence of Ca 2+ (2) and the degree of ionization of calcium hydroxide (0.8).
In this way, the cation-anion ratio of the dust slurry was adjusted.

この間、モーター23を駆動して、撹拌機22を回転させ続けた。ダストスラリーのカチオンアニオン比を調整する前後で、モーター23の出力を記録した。
結果を下記表1に示す。
During this time, the motor 23 was driven to continue rotating the stirrer 22. The output of the motor 23 was recorded before and after adjusting the cation-anion ratio of the dust slurry.
The results are shown in Table 1 below.

Figure 2021178284
Figure 2021178284

<評価結果まとめ>
上記表1に示すように、実施例1〜5においては、ダストスラリーの調整前のカチオンアニオン比は0.97〜0.98であり、ゼータ電位の絶対値は10.5〜13mVであり、モーターの出力は70〜82%と高い値であった。
そこで、カチオン源液を添加して、カチオンアニオン比を1.01〜1.23に調整したところ、ゼータ電位の絶対値は20〜36mVとなり、モーターの出力は21〜26%に低下した。したがって、ダストの凝集が抑制できたと言える。このため、安定して、ダストを沈降させ分離できる。
<Summary of evaluation results>
As shown in Table 1 above, in Examples 1 to 5, the cation-anion ratio before preparation of the dust slurry was 0.97 to 0.98, and the absolute value of the zeta potential was 10.5 to 13 mV. The output of the motor was as high as 70 to 82%.
Therefore, when the cation anion ratio was adjusted to 1.01 to 1.23 by adding a cation source liquid, the absolute value of the zeta potential became 20 to 36 mV, and the output of the motor decreased to 21 to 26%. Therefore, it can be said that the agglutination of dust could be suppressed. Therefore, the dust can be stably settled and separated.

なお、実施例3(調整後のカチオンアニオン比:1.20)と実施例5(調整後のカチオンアニオン比:1.23)とを対比すると、カチオンアニオン比を調整した後のモーター出力は、どちらも同じ21%であった。
このため、カチオン源液の添加量を節約する観点からは、カチオンアニオン比を1.20以下にすればよいことが分かる。
Comparing Example 3 (adjusted cation-anion ratio: 1.20) and Example 5 (adjusted cation-anion ratio: 1.23), the motor output after adjusting the cation-anion ratio is Both were the same 21%.
Therefore, from the viewpoint of saving the amount of the cation source liquid added, it can be seen that the cation-anion ratio should be 1.20 or less.

一方、比較例1では、実施例1〜5と同様に、ダストスラリーの調整前のカチオンアニオン比は0.97であり、ゼータ電位の絶対値は10.5mVであり、モーターの出力は82%と高い値であった。
しかし、カチオン源液を添加した後も、カチオンアニオン比は0.98であった。この場合、ゼータ電位の絶対値は13mVに上昇したが、モーターの出力は70%と依然として高い値のままであった。したがって、ダストの凝集の抑制が不十分であったと言える。
On the other hand, in Comparative Example 1, the cation-anion ratio before preparation of the dust slurry was 0.97, the absolute value of the zeta potential was 10.5 mV, and the output of the motor was 82%, as in Examples 1 to 5. It was a high value.
However, even after the addition of the cation source solution, the cation-anion ratio was 0.98. In this case, the absolute value of the zeta potential rose to 13 mV, but the motor output remained high at 70%. Therefore, it can be said that the suppression of dust aggregation was insufficient.

1:高炉
2:排ガス管
3:乾ダスト集塵装置
4:排出口
5:乾ダスト置き場
6:配管
7:湿ダスト集塵装置
8a:配管
8b:分岐管
8c:分岐管
9:シックナー
10:レーキ
11:モーター
12:配管
13:脱水機
14:配管
15:湿ダスト貯蔵場所
16:配管
17:冷却機
18:配管
19:清浄ガス輸送管
20:ガスホルダ
21:反応撹拌槽
22:撹拌機
23:モーター
24:タンク
25:供給管
1: High furnace 2: Exhaust pipe 3: Dry dust collector 4: Discharge port 5: Dry dust storage place 6: Piping 7: Wet dust collector 8a: Piping 8b: Branch pipe 8c: Branch pipe 9: Sickner 10: Lake 11: Motor 12: Piping 13: Dehydrator 14: Piping 15: Wet dust storage location 16: Piping 17: Cooler 18: Piping 19: Clean gas transport pipe 20: Gas holder 21: Reaction stirring tank 22: Stirrer 23: Motor 24: Tank 25: Supply pipe

Claims (5)

高炉ガスに含まれるダストを捕集した集塵水のカチオンアニオン比を、1.01以上にする、高炉ガスの集塵方法。
ただし、前記カチオンアニオン比は、前記集塵水に含まれるカチオンの価数とモル濃度との積の合計値を、前記集塵水に含まれるアニオンの価数とモル濃度との積の合計値で除した値である。
A method for collecting blast furnace gas so that the cation-anionic ratio of the dust collecting water that collects the dust contained in the blast furnace gas is 1.01 or more.
However, the cation-anion ratio is the total value of the product of the valence of the cation contained in the dust collecting water and the molar concentration, and the total value of the product of the valence of the anion contained in the dust collecting water and the molar concentration. It is the value divided by.
前記カチオンアニオン比を、1.20以下にする、請求項1に記載の高炉ガスの集塵方法。 The method for collecting dust from a blast furnace gas according to claim 1, wherein the cation-anion ratio is 1.20 or less. 前記カチオンが、Ca2+、Na、K、Mg2+およびNH の5種であり、
前記アニオンが、SO 2−、S 2−、Cl、FおよびCHCOOの5種である、請求項1または2に記載の高炉ガスの集塵方法。
Said cation, Ca 2+, Na +, K +, a Mg 2+ and NH 4 + 5 kinds of,
The method for collecting dust from a blast furnace gas according to claim 1 or 2, wherein the anions are SO 4 2- , S 2 O 3 2- , Cl , F and CH 3 COO −.
前記集塵水にカチオン源を添加して、前記カチオンアニオン比を調整する、請求項1〜3のいずれか1項に記載の高炉ガスの集塵方法。 The method for collecting blast furnace gas according to any one of claims 1 to 3, wherein a cation source is added to the dust collecting water to adjust the cation anion ratio. 固液分離装置に導入される前記集塵水の前記カチオンアニオン比を調整する、請求項4に記載の高炉ガスの集塵方法。 The method for collecting blast furnace gas according to claim 4, wherein the cation-anion ratio of the dust collecting water introduced into the solid-liquid separator is adjusted.
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