JP3251609B2 - スラリーの乾燥方法 - Google Patents

スラリーの乾燥方法

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    • Y02P10/00Technologies related to metal processing
    • Y02P10/20Recycling

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、メタリックFe又はメ
タリックCr等の発火性金属とCの如き自己発火性物質
を含むスラリーの乾燥方法に関する。
【0002】
【従来の技術】Cr鉱石の溶融還元炉又は含Cr溶銑精
錬炉などの排ガスやガス未燃焼回収式転炉から発生する
排ガス中のダストは、湿式法によって集塵され、一般的
にはシックナで濃縮された後、フィルタプレスによって
水分15%程度までに脱水してケーキ状とし、このダス
トをヤードに仮置きして自然乾燥するか、スチーム・チ
ューブドライヤ又はロータリーキルンを用いて乾燥して
いる。
【0003】上記のような工程で回収されたメタリック
Fe(M・Fe)又はメタリックCr(M・Cr)等の
金属及びCを含むダストの場合、乾燥過程で自己発火発
熱事故が発生するため、乾燥容器内にN2 を吹込むなど
の処置が必要である。これはダスト中にM・Fe及び又
はM・Crと少量の水分を含む場合、Fe,Crの錆反
応がトリガーになって以下の一連の反応が進むためと考
えられる。 (イ)ダスト中のM・Feと少量(1〜5%)の水分の
存在下で Fe → Fe2++2e- …(1) Fe2++2OH- → Fe(OH)2 …(2) (ロ)さらに雰囲気中にO2 があると 4Fe(OH)2 +O2 +2H2 O → 2Fe(OH)3 (Fe23 ・H2 O) …(3) (ハ)これらの反応熱が放散されず、ホッパ内などで含
蓄される状況にあると直接O2 によってM・Feが酸化
され、 3Fe+2O2 → Fe34 …(4) (ニ)これらの熱がこもり極端な場合には赤熱状態にな
ると残存水分と反応して 3Fe+4H2 O → Fe34 +H2 …(5) の反応を起す。
【0004】この(5)式の反応で発生したH2 が燃焼
して発火に至る。さらにダスト中に含まれるCは非常に
活性で上記(1)〜(5)式の反応熱によってダストの
温度が700℃以上になると雰囲気中のO2 と反応し着
火する。つまりこのダストは第一種固体可燃物として取
扱われるべきものであり、ある程度の含水状態で大気中
に山積み放置すると自然に乾燥が進み、上記一連の反応
が起こり易い水分に達した段階で酸化が急速に進み、赤
熱状態になることがしばしば経験されている。
【0005】このような発火性のダストをロータリキル
ンによって乾燥する場合は、直接火焔がダストに接する
ためダストの温度が200℃〜700℃に上昇し、いき
なり上記反応(4)やCの燃焼が起こり乾燥のみを目的
とした工程としては利用できない。スチーム・チューブ
ドライヤ(STD)による乾燥の場合には、間接加熱の
ためダスト中のCが燃える事故はないが、ダストの温度
を200℃以上に上げると(4),(5)式の反応が起
こるため、STDに使用する蒸気の温度を200℃以上
にすることができず、伝熱面積を大きくする必要があ
る。さらにSTDに供給する脱水ケーキは通常は水分1
5%程度であるがこのような脱水ケーキはSTD内部で
水分が低下する過程で、図2に示すように、非常にステ
ィッキーになる水分領域が存在し、ダストがSTDの蒸
気パイプに付着し、この付着ダストが管外周に断熱層を
形成し、伝熱効果を著しく悪化するなどの問題があっ
た。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】以上のようにスラリー
状のダストを乾燥する従来の方法は次の(a)〜(d)
の問題があった。 (a) 脱水ケーキをヤードに仮置して乾燥する方式で
は自然にM・Feが酸化し、場合によっては発火する問
題があった。 (b) ロータリーキルン等の直火による急速乾燥では
ダスト中のCに着火する問題があった。 (c) スチーム・チューブドライヤ(STD)による
場合、低温(圧)蒸気しか利用できないので非能率とな
る他、ダスト付着によるトラブル、乾燥不良などの長期
使用上の問題があった。 (d) しかも水分15%程度の脱水ケーキは固形物で
あるがコンベア輸送するには付着しやすく、パイプ輸送
するには粘度が高く、非常にハンドリングし難い問題が
あり、シュート詰りやホッパーの掃除などに多くの労力
を必要としている。 本発明はこれらの問題をすべて解決したスラリーの乾燥
方法を提供することを目的とするものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記(a)〜(d)の問
題点を一気に解決するために、本発明では、Cr鉱石溶
融還元炉又はCr溶銑精錬炉もしくはガス未燃焼回収式
転炉から発生する排ガスから湿式法で回収された、発火
性の金属及びCを含むスラリーを乾燥する方法におい
て、該スラリーの粘度が60ポアズ以下の範囲で水分を
機械脱水してスラリーポンプなどで圧送できる程度の流
動性を残したスラリーとし、これを入口温度が300℃
〜600℃の不活性ガス雰囲気中に噴霧し、この雰囲気
の出口ガス温度を200℃以下に保持しながら、水分含
有率0.5重量%以下に3〜30秒間で乾燥する。この
ような不活性ガスとしては例えば燃焼排ガスがある。ス
ラリーポンプで圧送できる程度の流動性のあるスラリー
としては、例えばフィルタープレスなどにより流動性を
失うまで十分に脱水した脱水ケーキでなく、粘度が60
ポアズ以下に遠心分離機等により機械脱水したものとす
ればよい。
【0008】
【作用】相対湿度が100%以下の気流中にスラリーを
噴霧すれば、スラリーはその粘度に応じた粒径の液滴と
なり、液滴の表面から水分蒸発が起こる。このとき、乾
燥に寄与する反応表面積が非常に大きいので、急速に乾
燥が進む。一方、液滴の温度は水分が0になるまでは原
理的に100℃以上にはならない。乾燥すべきスラリー
中の水分量に対して気流の量を十分大きくすれば、気流
の温度は、排出される気流の相対湿度が100%以下で
あれば、低温例えば常温でも良いことになる。しかし工
業的には熱効率を考慮して300℃以上とするのが良
い。つまり上記問題点(a),(b)に対して噴霧乾燥
機から排出される排ガスの温度を200℃以下に制御す
ればM・Feの酸化は起こらず、カーボンの燃焼もな
く、いわゆる、無酸化乾燥が可能になる。
【0009】上記問題点(c),(d)に対しては軽脱
水してスラリーの粒度を60ポアズ以下にし、流動性を
確保することにより対応可能である。60ポアズを越え
ると流動性が悪くなりスラリーを圧送するポンプの負荷
が大きく、配管詰まりが発生し、配管の摩耗も大きくな
り、実用的でなくなる。一方、乾燥によって蒸発させる
水分量が従来法(フィルタプレスとSTDを併用する方
法)に比べて多くなる欠点があるが、必要な乾燥用熱風
の温度は300〜600℃で余り高くないので、加熱炉
の排ガスを利用するなどの工夫によりこの欠点をカバー
することができる。
【0010】水分を0.5重量%以下にする理由は、水
分が0.5重量%を越え、特に1重量%以上ではダスト
中の水分が上記反応式(1)、(2)によってダスト中
のM・Feを酸化し、Fe(OH)となり、反応熱が放
散されない場合には発熱したFeが空気中のO2 と直接
に反応し酸化が進むので不可であり、水分が0.5重量
%以下では実質的に酸化が問題にならないのでこのよう
に規定した。
【0011】
【実施例】図1に本発明の実施例のフローシートを示し
た。転炉排ガスを水で処理して排ガス中の固形分を回収
したスラリー1は水分90〜95%の状態でシックナ2
に導入される。ここで沈降して濃縮された固形分はシッ
クナの底抜きポンプ4によって水分70〜80%のスラ
リー3として抜出され、高速遠心脱水機5で水分40〜
50%まで脱水される。このときの脱水スラリー6の粘
度は60ポアズ以下とする。脱水スラリー6を噴霧乾燥
機7内にその天井からロータリーアトマイザ8により噴
霧する。
【0012】一方、熱風発生器9で生成した排ガス10
は300〜600℃に調整されて噴霧乾燥機7の天井か
ら吹込まれる。熱風発生器9は燃料ガス11と熱風用空
気12を吹込んで燃焼させ、これに、二次徐冷空気13
及び180℃程度の加熱炉排ガス14を加えて、300
〜600℃に温度を下げた排ガス10を排出する。この
排ガス10は酸素濃度18%以下の不活性ガスとする。
噴霧乾燥機7内の雰囲気ガスは200℃以下、例えば1
50〜180℃に下り、サイクロン15を経て抽出さ
れ、サイクロン15で乾燥粉16を分離した後、煙突か
ら排ガス17として排出される。また噴霧乾燥機7の底
部には自然沈降した乾燥粉18が堆積するのでこれをロ
ータリーフィーダ19により抜出す。この乾燥粉16、
18は温度が70℃程度である。また水分は0.5重量
%以下となっている。回収された乾燥粉20は球状をな
している。
【0013】排ガス未燃焼回収式の転炉から発生した排
ガス中のダストを湿式法により回収したスラリーを図1
に示す実施例装置で乾燥した。高速遠心脱水機5から排
出されたスラリーは濃度60%、粘度28ポアズであっ
た。これを噴霧乾燥機7内に噴霧した。 噴霧乾燥機の仕様: 処理速度: 80kg/H ロータリーアトマイザ回転数:15000rpm 熱風温度(℃) 入口 450℃ 出口 180℃ 乾燥必要熱量 1340Kcal/kg−水 乾燥後の製品: T・Fe: 62重量% M・Fe: 16重量% FeO: 46重量% C: 8重量% SiO2 : 1.3重量% Al23 : 1.1重量% CaO: 2.2重量% 水分含有率: 0.3重量% 平均粒径: 60μm
【0014】図3にこの乾燥方式によって得られた産物
の粒度分布を示す。図3中、(a)曲線は原料スラリー
中のダストの粒度分布、を示し、(b)曲線は噴霧乾燥
後の粒度分布曲線である。また、図4に実施例の乾燥粉
の電子顕微鏡写真、図5に従来のスチーム・チューブド
ライヤによって乾燥後粉砕した比較例の乾燥粉の電子顕
微鏡写真を示した。実施例の粒子は球状を呈しているこ
とが明確である。表1にその粉体特性の比較を示す。
【0015】
【表1】
【0016】
【発明の効果】本発明により自己発火性の物質を含むス
ラリーの無酸化乾燥が可能になった。またこの乾燥方式
はスラリーを噴霧して行うため球状に造粒されており、
得られた乾燥粉はそのままの状態で流動性の良い粉体原
料として利用することができる。例えば溶銑予備処理剤
および高炉等の竪型炉の羽口の吹込み材として利用でき
るようになった。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明方法の実施例のフローシートである。
【図2】ダスト中の水分と付着性との関係を示すグラフ
である。
【図3】実施例の粒度分布を示すグラフである。
【図4】実施例のダストの拡大写真である。
【図5】従来法により乾燥粉砕したダストの拡大写真で
ある。
【符号の説明】
1 スラリー 2 シックナ 3 スラリー 4 ポンプ 5 遠心脱水機 6 脱水スラリー 7 噴霧乾燥機 8 ロータリーア
トマイザ 9 熱風発生器 10 排ガス 11 燃料ガス 12 空気 13 二次徐冷空気 14 加熱炉排ガ
ス 15 サイクロン 16,18 乾燥
粉 17 排ガス 19 ロータリー
フィーダ 20 乾燥粉
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 秋本 栄治 千葉市川崎町1番地 川崎製鉄株式会社 千葉製鉄所内 (72)発明者 中沢 学 千葉市川崎町1番地 川鉄鉱業株式会社 千葉製造所内 (72)発明者 佐藤 幸男 千葉市川崎町1番地 川鉄鉱業株式会社 千葉製造所内 (56)参考文献 特開 昭54−99702(JP,A) 特公 昭60−54589(JP,B2) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C22B 1/00 - 61/00

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 Cr鉱石溶融還元炉又はCr溶銑精錬炉
    もしくはガス未燃焼回収式転炉から発生する排ガスから
    湿式法で回収された、発火性の金属及びCを含むスラリ
    ーを乾燥する方法において、該スラリーの粘度が60ポ
    アズ以下の範囲で水分を機械脱水し、該スラリーを入口
    ガス温度300〜600℃の燃焼ガス雰囲気中に噴霧
    し、該雰囲気の出口ガス温度を200℃以下に保持しな
    がら水分0.5重量%以下まで乾燥することを特徴とす
    るスラリーの乾燥方法。
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JP4833592B2 (ja) * 2005-06-22 2011-12-07 新日本製鐵株式会社 製鋼ダストの処理方法及び製鋼ダストの処理装置
JP5041744B2 (ja) * 2005-07-27 2012-10-03 株式会社林商会 ロータリーキルンによる合金スラッジの連続乾燥処理方法
JP5103802B2 (ja) * 2006-06-16 2012-12-19 Jfeスチール株式会社 湿ダストの処理方法及び焼結鉱の製造方法
JP5198409B2 (ja) * 2009-11-04 2013-05-15 大同特殊鋼株式会社 排ガスダストの処理方法

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