JP3845355B2 - Recycling method for using firewood as a raw material for steelmaking - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ごみ処理工程（例えば、焼却処理、溶融処理等）で発生する煤燼を処理し製鉄原料として使用可能とする煤燼を製鉄原料とするための再資源化方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
家庭や小規模な事業所から排出される一般廃棄物は、年間約５０００万トン程度発生しており、その多くは例えばごみ焼却炉で焼却処理されている。この処理後に生成した煤燼（一次飛灰とも言う）のほとんどは、例えば、セメント固化、薬剤処理、溶融固化等が施された後、埋立て処分されているが、埋立て処分場の確保が次第に困難になってきており、社会問題化している。
そこで、この煤燼の再資源化及び減容化を図るため、多くの自治体は、灰溶融炉を導入して煤燼を処理したり、また、灰溶融炉を導入することなくごみ焼却炉自体をガス化溶融炉に代えて廃棄物を処理して、生成した溶融スラグを有効活用している。なお、製造されたスラグは、例えば、埋戻し材、路盤材などの土木材や、コンクリート製品の細骨材等に使用される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、灰溶融炉及びガス化溶融炉では、溶融スラグが生成すると共に、溶融スラグの忌避物質を濃縮した飛灰（二次飛灰又は溶融飛灰とも言う）も発生する。この飛灰は、忌避物質を濃縮したものであるため、埋立て処分を行った場合、飛灰中の重金属類が溶出することによる環境汚染が懸念される。
しかし、この飛灰中の重金属類の溶出防止処理を行う場合、多大な処理コストがかかり、経済的でない。なお、飛灰に何らかの前処理を施すことで、埋立て処分した後の重金属類の溶出を防止できたとしても、やはり埋立処分場内に環境負荷の高い重金属類が蓄積することになり、長期的には問題解決にならない。
本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、煤燼を埋立て処分することなく製鉄原料として利用し、経済的に処理可能な煤燼を製鉄原料とするための再資源化方法を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
前記目的に沿う本発明に係る煤燼を製鉄原料とするための再資源化方法は、ごみ処理工程で発生する煤燼を、水又は酸性水溶液に投入し、前記煤燼中のアルカリ金属の塩化物Ｃを溶出させ除去した後、該煤燼に、製鉄所から排出される酸化鉄含有ダストを、該酸化鉄含有ダスト中の鉄量が最終的に得られる製鉄原料の３０重量％以上となる量混合し、該混合物を焼いて炭素を除去し、該混合物に塩化カルシウムを添加し造粒して、酸化雰囲気で７００℃以上に加熱し、この加熱により、前記酸化鉄含有ダスト中の鉄の揮発を抑制しながら、前記煤燼中に含まれる非鉄金属を塩化物Ｂにして揮発させ前記煤燼中から除去し、前記製鉄原料を得る。ここで、ごみ処理工程とは、ごみの焼却処理又は溶融処理を行う工程を意味する。また、煤燼としては、例えば、重金属含有廃棄物、都市ごみ、産業廃棄物等からなる廃棄物を、ごみ処理工程で焼却処理や溶融処理したときに発生する粉末状のものであり、例えば、一次飛灰、二次飛灰等が挙げられる。この一次飛灰とは、廃棄物をごみ焼却炉で焼却した場合に発生する残渣（例えば、排ガス中の煤燼等）である。また、二次飛灰とは、ごみ焼却又はごみ溶融時に発生する残渣をスラグにする工程で生成するものであり、溶融スラグの忌避物質（例えば、クロム（Ｃｒ）、カドミウム（Ｃｄ）、ヒ素（Ａｓ）、セレン（Ｓｅ）、鉛（Ｐｂ）、水銀（Ｈｇ）等）が濃縮したものである。
なお、酸化鉄含有ダストとしては、例えば、高炉ダスト、転炉ダスト等を使用できる。また、得られた製鉄原料は、例えば、製鉄工程の高炉、転炉、電気炉等の鉄原料として使用できる。
このように、煤燼に酸化鉄含有ダストと塩化カルシウムとを混合して７００℃以上に加熱することで、従来公知の塩化揮発反応、即ち非鉄金属の酸化物と塩化カルシウムとが反応し、非鉄金属の塩化物Ｂが揮発する反応が進行する。これにより、酸化鉄含有ダスト中の鉄成分を残存させ、しかも煤燼中から非鉄金属を除去して製鉄原料を得るので、煤燼を埋立て処理することなく、製鉄原料として利用できる。
【０００５】
ここで、本発明に係る煤燼を製鉄原料とするための再資源化方法において、非鉄金属は、銅、鉛、及び亜鉛のいずれか１又は２以上であることが好ましい。このように、回収した非鉄金属は有用金属であるため、回収した非鉄金属を非鉄精錬の原料として利用できる。
本発明に係る煤燼を製鉄原料とするための再資源化方法において、煤燼は、酸化鉄含有ダスト及び塩化カルシウムに混合される前に、水又は酸性水溶液に投入され、煤燼中のアルカリ金属の塩化物Ｃが溶出され除去されている。ここで、煤燼中のアルカリ金属の塩化物Ｃとしては、例えば、塩化カルシウム（ＣａＣｌ2）、塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）、塩化カリウム（ＫＣｌ）等が挙げられる。このように、煤燼からアルカリ金属の塩化物Ｃを予め除去できるので、例えば塩化ナトリウム等に起因する炉のトラブルを未然に防止できる。
本発明に係る煤燼を製鉄原料とするための再資源化方法において、煤燼と酸化鉄含有ダストと塩化カルシウムとの混合物の加熱は酸化雰囲気で行われ、酸化鉄含有ダスト中の鉄の揮発を抑制する。このように、煤燼と酸化鉄含有ダストと塩化カルシウムとの混合物の加熱を酸化雰囲気で行うことにより、酸化鉄含有ダスト中の鉄成分が塩化物になりにくいので、非鉄金属の塩化物Ｂを揮発させることができる。
【０００６】
本発明に係る煤燼を製鉄原料とするための再資源化方法において、煤燼に混合する酸化鉄含有ダスト中の鉄量は、製鉄原料の総重量の３０質量％以上である。これにより、得られた製鉄原料は、高炉に投入する原料として必要な強度を備えることができる。
本発明に係る煤燼を製鉄原料とするための再資源化方法において、酸化鉄含有ダストには、製鉄所から排出される酸化鉄含有ダストを使用し、煤燼と酸化鉄含有ダストとの混合物を焼いて炭素を除去し、その後に塩化カルシウムを混合する。このように、酸化鉄含有ダストを使用できるので、鉄源のコストを安価にできる。また、煤燼と酸化鉄含有ダストとの混合物を焼くことで、炭素を除去できるので、例えば煤燼と酸化鉄含有ダストと塩化カルシウムとの混合物を球状にして加熱する場合に、炭素が起因となる球状混合物の粉化を防止できる。
【０００７】
本発明に係る煤燼を製鉄原料とするための再資源化方法において、煤燼は、ごみ焼却時に発生する残渣をスラグにする工程で生成する溶融飛灰であることが好ましい。これにより、従来再資源化が課題となっていた溶融飛灰の処理を行うことができる。
本発明に係る煤燼を製鉄原料とするための再資源化方法において、製鉄原料を高炉原料として使用することが好ましい。これにより、高炉で使用する鉄原料を安価に得ることができる。
本発明に係る煤燼を製鉄原料とするための再資源化方法において、製鉄原料をコンクリートの骨材として使用することが好ましい。ここで、コンクリートとしては、例えば、アスファルトコンクリート、セメントコンクリート等の各種コンクリートが挙げられる。得られた製鉄原料は、コンクリートの骨材として十分な強度を有し、しかも重金属類が除去されているので、各種コンクリートの骨材として利用できる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
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。
ここに、図１は本発明の一実施の形態に係る煤燼を製鉄原料とするための再資源化方法の塩化揮発工程の説明図、図２は同再資源化方法の浸出工程及び脱炭工程の説明図、図３は同再資源化方法の造粒工程の説明図、図４は同再資源化方法の重金属回収工程の説明図である。
【０００９】
図１〜図４に示すように、本発明の一実施の形態に係る煤燼を製鉄原料とするための再資源化方法は、浸出工程、脱炭工程、造粒工程、塩化揮発工程、及び重金属回収工程を有しており、これらの工程で、ごみ処理工程で発生する煤燼１０に所定量の酸化鉄含有ダスト（鉄源の一例）１１（例えば、酸化鉄含有ダスト１１中の鉄量が、最終的に得られる高炉原料（製鉄原料の一例）１３の総重量の３０質量％以上（この実施の形態においては５０〜６０質量％）となる量の酸化鉄含有ダスト１１）と塩化カルシウム（塩化物Ａの一例）１２とを混合して７００℃以上に加熱し、この加熱により、混合物中に含まれる非鉄金属を塩化物Ｂにして揮発させ煤燼１０中から除去し、高炉原料１３を得る方法である。以下、詳しく説明する。
【００１０】
煤燼１０は、例えば、重金属含有廃棄物、都市ごみ、産業廃棄物等からなる廃棄物を、ごみ処理工程で焼却処理や溶融処理したときに発生する粉末状のものであり、例えば、一次飛灰、二次飛灰（溶融飛灰とも言う）等がある。
ここで、重金属含有廃棄物としては、重金属汚染土壌、有機物汚染土壌、活性汚泥、生コンクリート製造工場から排出されるセメント残渣等がある。また、都市ごみ焼却場や産業廃棄物焼却場における飛灰の品位には、大きなばらつきがあり、例えば、カルシウム（Ｃａ）：３０％、ナトリウム（Ｎａ）：２０％、塩素（Ｃｌ）：１０％が含まれており、これに銅（Ｃｕ）、鉛（Ｐｂ）、及び亜鉛（Ｚｎ）のいずれか１又は２以上からなる非鉄金属、鉄（Ｆｅ）、その他の重金属類、アルミナ（Ａｌ2 Ｏ3 ）、シリカ（ＳｉＯ2 ）等がそれぞれ数％程度含まれている。
【００１１】
まず、図２に示すように、煤燼１０を、水又は酸性水溶液（例えば、塩酸が添加された水等）からなる液体１４が貯留された抽出槽１５に投入し所定時間撹拌する。これにより、煤燼１０中に含まれるアルカリ金属の塩化物Ｃ、例えば、塩化カルシウム、塩化ナトリウム、塩化カリウム等が、液体１４中に溶出し、煤燼１０中から除去される。ここで、液体１４が酸性水溶液の場合、重金属類、カルシウム等も、水溶物として液体１４中に溶出させて煤燼１０中から除去でき、塩化揮発の負荷を軽減できるので、塩化カルシウム１２の添加量も減らすことが可能となる。
次に、この煤燼１０を有する液体１４をフィルタープレス１６に供給し、固液分離を行うことで、塩化物Ｃが除去された煤燼１０は脱炭工程へ、塩化物Ｃが溶解した液体１４は重金属回収工程へとそれぞれ送られる（以上、浸出工程）。
【００１２】
塩化物Ｃが除去された煤燼１０は、製鉄所から排出される酸化鉄含有ダスト１１、例えば酸化鉄を主成分とした高炉ダスト（例えば、鉄として４０〜５０質量％、他の成分として鉛、亜鉛、硫黄等を１０％程度有する）、転炉ダスト（例えば、鉄として６０質量％弱、他の成分として亜鉛、カルシウム等を１０％程度有する）等と共に、炉内が例えば９５０℃となった酸化炉１７に投入され焼かれる。これにより、内部から炭素成分が除去された混合物Ａ（煤燼１０と酸化鉄含有ダスト１１の混合物）は造粒工程へ、またこのとき発生する排ガス中の成分（例えば、金属等）は重金属回収工程へとそれぞれ送られる。
【００１３】
なお、塩化物Ｃが除去された煤燼１０に混合する酸化鉄含有ダスト１１の量は、前記したように、酸化鉄含有ダスト１１中の鉄量が、最終的に得られる高炉原料１３の総重量の３０質量％以上となる量を添加することが好ましいが、最終的に得られる高炉原料１３に必要とされる鉄量に基づいて決定することも可能であり、この場合、高炉原料１３の総重量の５０質量％以上とすることが好ましい。
ここで、酸化鉄含有ダスト１１中の鉄量が、最終的に得られる高炉原料１３の総重量の３０質量％未満の場合、製造した製品が高炉原料１３として必要な強度を備えることが不可能となり、原料として利用できない。従って、製造した製品が、確実に高炉原料１３として利用可能な強度を備えるためには、添加する酸化鉄含有ダスト１１中の鉄量を高炉原料１３の総重量の４０質量％以上、更には５０質量％以上とすることが好ましい（以上、脱炭工程）。
【００１４】
浸出工程で塩化物Ｃが除去され、脱炭工程で炭素が除去された混合物Ａは、図３に示すように、塩化カルシウム１２の水溶液が添加された後、造粒機の一例であるパンペレタイザー１８を用いて、粒径が例えば１０ｍｍに造粒される。ここで、添加される塩化カルシウム１２の量は、反応効率を考慮して、混合物Ａ中に含まれる非鉄金属の反応に必要な理論当量の例えば２〜３倍程度となっている。
パンペレタイザー１８で造粒された処理物１９（生ボールとも言う）は、乾燥装置の一例であるコンベヤードライヤー２０で搬送されながら乾燥された後、塩化揮発工程へ送られる。なお、この乾燥された処理物１９は乾ボールとも呼ばれる。
このように、煤燼１０は、酸化鉄含有ダスト１１及び塩化カルシウム１２と混合される前に、液体１４に投入され、煤燼１０中の塩化ナトリウムが液体１４中に溶出され煤燼１０中から除去されているので、後工程において塩化ナトリウムによる炉操業のトラブルを予め回避できる（以上、造粒工程）。
【００１５】
造粒工程で塩化カルシウム１２が添加された処理物１９は、図１に示すように、ロータリーキルン２１（例えば、長さが３０ｍ程度）の炉内に連続的に投入され、７００℃以上（この実施の形態では、例えば８００〜１２００℃）で２時間程度加熱されて、酸化鉄（Ｆｅ2 Ｏ3 ）を主体とする鉄品位が例えば５０〜６０質量％の高炉原料（製品ペレット）１３が製造される。
このロータリーキルン２１の炉内では、従来公知の塩化揮発反応、即ち銅、鉛、及び亜鉛のいずれか１又は２以上の非鉄金属の酸化物（ＭＯ）、例えば、酸化銅（ＣｕＯ）、酸化鉛（ＰｂＯ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）等と塩化カルシウム（ＣａＣｌ2 ）とが反応し、酸化カルシウム（ＣａＯ）が生成して、非鉄金属の塩化物Ｂ（ＭＣｌ2 ）、例えば、塩化銅（Ｃｕ2 Ｃｌ2 ）、塩化鉛（ＰｂＣｌ2 ）、塩化亜鉛（ＺｎＣｌ2 ）等が揮発する反応が進行する。このとき、炉内には、空気が吹込まれて酸化雰囲気となっているので、酸化鉄含有ダスト１１中の鉄は塩化物となりにくく、非鉄金属の塩化物Ｂが揮発し、酸化鉄含有ダスト１１中の鉄の揮発が抑制される。
【００１６】
ここで、ロータリーキルン２１の炉内の加熱温度が７００℃未満の場合、非鉄金属を十分に塩化物Ｂにすることができず、製造した高炉原料１３中に含まれる非鉄金属の量が多くなり、原料として利用できなくなる。また、例え非鉄金属が塩化物Ｂになったとしても、塩化物Ｂの揮発を十分に行うことができず、やはり製造した高炉原料１３中に含まれる非鉄金属の量が多くなり、原料として利用できなくなる。従って、高炉原料１３として良好な品質を備えるためには、ロータリーキルン２１の炉内の加熱温度を７５０℃以上、更には８００℃以上にすることが好ましい。一方、加熱温度が高ければ、非鉄金属の塩化物Ｂの揮発を十分に行うことができるため、上限値については規定していないが、加熱温度が混合物Ａの溶融温度以上に高くなれば、塩化揮発が阻害される。従って、非鉄金属の塩化物Ｂの揮発を行うためには、ロータリーキルン２１の炉内の加熱温度を１３００℃以下、更には１２００℃以下とすることが好ましい。
【００１７】
なお、ロータリーキルン２１の下流側から高炉原料１３と共に排出される排熱は、ロータリーキルン２１の炉内の加熱を行うバーナー部２２を介して炉内へ供給される。また、ロータリーキルン２１の上流側から排出される揮発ガス２３は、冷却塔２４に送り込まれる。
冷却塔２４では、送り込まれた揮発ガス２３に対して冷却水が噴霧され、揮発した非鉄金属の塩化物Ｂを液体に溶解させている。なお、非鉄金属の塩化物Ｂが溶解した液体は重金属回収工程へ送られる。一方、溶解しなかった成分は、洗浄塔２５へ送られ、洗浄塔２５で、例えば、ＨＣｌ、ＳＯｘ、塵等が除去された後、ダイオキシン除去塔２６へ送られ、無害化処理が行われた後、大気へ放出される（以上、塩化揮発工程）。
【００１８】
浸出工程から送られた塩化物Ｃが溶解した液体１４と、塩化揮発工程から送られた塩化物Ｂが溶解した液体は、まず中和槽２７に投入される。そして、この中和槽２７に石灰２８を投入することで、非鉄金属が析出し沈殿するｐＨにそれぞれ調整する。これにより、非鉄金属の塩化物Ｂ（ＭＣｌ2 ）と水酸化カルシウム（Ｃａ（ＯＨ）2 ）とが反応し、非鉄金属の水酸化物（Ｍ（ＯＨ）2 ）と塩化カルシウム（ＣａＣｌ2 ）とが生成する。この非鉄金属の水酸化物（例えば、Ｐｂ（ＯＨ）2 、Ｚｎ（ＯＨ）2 等）は液中から析出するので、その都度フィルタープレス２９を使用して、非鉄金属をそれぞれ分離回収する。この回収された非鉄金属は、各製錬所で還元（山元還元）され非鉄製錬原料として再利用される。この非鉄金属の中で、例えば銅は、鉄による置換法により金属銅（銅品位７０％程度）として回収されており、中和反応により高品位に山元還元される。
なお、ここで鉄を回収した場合は、高炉原料１３として使用できる。
【００１９】
また、フィルタープレス２９で固液分離された液を、熱風等を利用した塩化カルシウム濃縮装置３０に送ることで、浸出工程で液中に溶解された塩化カルシウムを回収できる。なお、この塩化カルシウムは、造粒工程で使用する塩化カルシウム１２として使用できるので、有効活用でき経済的である。
また、フィルタープレス２９で固液分離された液は、例えば水硫化ソーダを添加して他の重金属類を除去しておくことが好ましく、無害化処理された後、放流される（以上、重金属回収工程）。
以上のことから、例えば、従来製鉄業で使用されていたプロセス、即ち、製鉄工程で発生する製鉄ダストから、銅、鉛、亜鉛等の忌避物質を除去して、鉄原料に再生するプロセスを、煤燼の再資源化処理に使用することもできる。このとき、銅、鉛、亜鉛等の重金属だけでなく、塩素やアルカリ金属類も煤燼中から回収又は除去でき、しかも残りの成分（例えば、カルシウム、ケイ素、アルミニウム）は、高炉原料製造の焼結剤となり、また高炉内では造滓剤として使用され、製鉄プロセスの副原料として有効利用される。また、日本国内の鉄生産量に対して、溶融飛灰の発生量は１％にも満たないことから、この再資源化方法を用いることで、大半の溶融飛灰は既存の社会資本を活用して処理することも可能なため経済的である。
【００２０】
以上、本発明を、一実施の形態を参照して説明してきたが、本発明は何ら上記した実施の形態に記載の構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載されている事項の範囲内で考えられるその他の実施の形態や変形例も含むものである。例えば、前記した実施の形態や変形例の一部又は全部を組合せて本発明の煤燼を製鉄原料とするための再資源化方法を構成する場合も本発明の権利範囲に含まれる。
そして、前記実施の形態においては、製鉄原料を高炉原料として使用する場合について説明したが、例えば、転炉、電気炉の鉄原料や、アスファルトコンクリート、セメントコンクリートの各種コンクリートの骨材として使用することも可能である。
【００２１】
【発明の効果】
請求項１〜５記載の煤燼を製鉄原料とするための再資源化方法においては、酸化鉄含有ダスト中の鉄成分を残存させ、しかも煤燼中から非鉄金属を除去して製鉄原料を得るので、煤燼を埋立て処理することなく、煤燼を製鉄原料として再資源化し、経済的に処理することが可能になる。
特に、請求項２記載の煤燼を製鉄原料とするための再資源化方法においては、回収した非鉄金属が有用金属であるため、回収した非鉄金属を非鉄精錬の原料として利用できるので、経済的であると共に、資源の有効活用を図ることができる。
請求項１記載の煤燼を製鉄原料とするための再資源化方法においては、煤燼からアルカリ金属の塩化物Ｃを予め除去できるので、例えば塩化ナトリウム等に起因する炉のトラブルを未然に防止でき、安定操業が可能となる。
【００２２】
請求項１記載の煤燼を製鉄原料とするための再資源化方法においては、煤燼と酸化鉄含有ダストと塩化カルシウムとの混合物の加熱を酸化雰囲気で行うことにより、酸化鉄含有ダスト中の鉄成分の揮発を抑制した状態で、非鉄金属の塩化物Ｂを揮発させることができる。これにより、製鉄原料中の鉄品位を、経済的に回収できる水準まで高めることができる。
請求項１記載の煤燼を製鉄原料とするための再資源化方法においては、得られた製鉄原料が、高炉に投入する原料として必要な強度を備えているので、例えば更に処理を施すことなく、そのまま製鉄原料として使用できる。
【００２３】
請求項１記載の煤燼を製鉄原料とするための再資源化方法においては、酸化鉄含有ダストを使用できるので、鉄源のコストを安価にでき、経済的である。また、煤燼と酸化鉄含有ダストとの混合物を焼くことで、煤燼中の炭素を除去できるので、例えば煤燼と酸化鉄含有ダストと塩化カルシウムとの混合物を球状にして加熱する場合に、炭素が起因となる球状混合物の粉化を防止でき、作業を安全に行うことができる。
請求項３記載の煤燼を製鉄原料とするための再資源化方法においては、従来再資源化が課題となっていた溶融飛灰の処理を経済的に行うことができる。
請求項４記載の煤塵を製鉄原料とするための再資源化方法においては、製鉄原料を高炉原料として使用するので、高炉で使用する鉄原料を安価に得ることができ、経済的である。
請求項５記載の煤燼を製鉄原料とするための再資源化方法においては、得られた製鉄原料が、コンクリートの骨材として十分な強度を有し、しかも重金属類が除去されているので、そのままコンクリートの骨材として利用できる。これにより、得られた製鉄原料の利用用途を広げることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係る煤燼を製鉄原料とするための再資源化方法の塩化揮発工程の説明図である。
【図２】同再資源化方法の浸出工程及び脱炭工程の説明図である。
【図３】同再資源化方法の造粒工程の説明図である。
【図４】同再資源化方法の重金属回収工程の説明図である。
【符号の説明】
１０：煤燼、１１：酸化鉄含有ダスト（鉄源）、１２：塩化カルシウム（塩化物Ａ）、１３：高炉原料（製鉄原料）、１４：液体、１５：抽出槽、１６：フィルタープレス、１７：酸化炉、１８：パンペレタイザー、１９：処理物、２０：コンベヤードライヤー、２１：ロータリーキルン、２２：バーナー部、２３：揮発ガス、２４：冷却塔、２５：洗浄塔、２６：ダイオキシン除去塔、２７：中和槽、２８：石灰、２９：フィルタープレス、３０：塩化カルシウム濃縮装置[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a recycling method for treating a soot generated in a waste treatment process (for example, incineration process, melting process, etc.) and making it usable as a steelmaking raw material.
[0002]
[Prior art]
About 50 million tons of general waste discharged from households and small businesses is generated annually, and most of it is incinerated in, for example, a garbage incinerator. Most of the soot (also called primary fly ash) generated after this treatment is landfilled after cement solidification, chemical treatment, melt solidification, etc., for example. It has become increasingly difficult and has become a social problem.
Therefore, in order to recycle and reduce the volume of the soot, many local governments have introduced an ash melting furnace to treat the soot, and the incinerator itself without introducing an ash melting furnace. Instead of a gasification melting furnace, waste is processed and the generated molten slag is effectively utilized. The manufactured slag is used for earth and wood such as backfilling material and roadbed material, fine aggregate of concrete products, and the like.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the ash melting furnace and the gasification melting furnace, molten slag is generated, and fly ash (also referred to as secondary fly ash or molten fly ash) in which a repellent substance of the molten slag is concentrated is also generated. Since this fly ash is a concentrate of repellent substances, there is a concern about environmental pollution due to the elution of heavy metals in the fly ash when landfilled.
However, when the elution prevention treatment of heavy metals in the fly ash is performed, a large treatment cost is required and it is not economical. Even if it was possible to prevent elution of heavy metals after landfill disposal by applying some pretreatment to fly ash, heavy metals with a high environmental impact would still accumulate in the landfill disposal site, and long-term There is no problem solving.
The present invention has been made in view of such circumstances, and provides a recycling method for using straw as a raw material for iron making without being disposed of in landfill, and for making a steel raw material that can be economically processed. For the purpose.
[0004]
[Means for Solving the Problems]
The recycling method for using the cocoon according to the present invention as a raw material for steel making in accordance with the above object is to introduce the cocoon generated in the waste treatment step into water or an acidic aqueous solution, and chlorinate alkali metal in the cocoon. After the product C is eluted and removed, the iron oxide-containing dust discharged from the steelworks is added to the soot so that the iron content in the iron oxide-containing dust is 30% by weight or more of the iron-making raw material finally obtained. The mixture is baked to remove carbon, and calcium chloride is added to the mixture, granulated, and heated to 700 ° C. or higher in an oxidizing atmosphere. By this heating, the iron in the iron oxide-containing dust is heated . while suppressing the volatilization, the non-ferrous metals contained in the soot燼中evaporate in the chloride B is removed from the soot燼中, obtaining the iron raw material. Here, the waste treatment step means a step of performing incineration treatment or melting treatment of waste. In addition, as the soot, for example, waste made of heavy metal-containing waste, municipal waste, industrial waste, etc., is generated in a powder form when incinerated or melted in the waste treatment process, for example, Examples include primary fly ash and secondary fly ash. The primary fly ash is a residue (for example, soot in exhaust gas) generated when waste is incinerated in a waste incinerator. Secondary fly ash is produced in the process of converting the residue generated during waste incineration or melting into slag, and repellent substances of molten slag (for example, chromium (Cr), cadmium (Cd), arsenic ( As), selenium (Se), lead (Pb), mercury (Hg) and the like).
As the iron oxide-containing dust, e.g., blast furnace dust, you can use the converter dust. Moreover, the obtained iron-making raw material can be used, for example, as an iron raw material for a blast furnace, a converter, an electric furnace or the like in an iron making process.
In this way, by mixing iron oxide-containing dust and calcium chloride in the soot and heating to 700 ° C. or higher, a conventionally known chlorination volatilization reaction, that is, a non-ferrous metal oxide and calcium chloride react to produce non-ferrous iron. A reaction in which the metal chloride B volatilizes proceeds. As a result, the iron component in the iron oxide-containing dust remains, and the non-ferrous metal is removed from the soot to obtain the iron making raw material, so that it can be used as an iron making raw material without landfilling the soot.
[0005]
Here, in the recycling method for using the soot according to the present invention as an iron-making raw material, the non-ferrous metal is preferably any one or more of copper, lead, and zinc. Thus, since the recovered nonferrous metal is a useful metal, the recovered nonferrous metal can be used as a raw material for nonferrous refining.
In the recycling method for using iron as a raw material for iron making according to the present invention, the iron is introduced into water or an acidic aqueous solution before being mixed with iron oxide-containing dust and calcium chloride, and the alkali in the iron chlorides C metals that have been eluted removed. Here, examples of the alkali metal chloride C in the soot include calcium chloride (CaCl 2 ), sodium chloride (NaCl), and potassium chloride (KCl). As described above, since the alkali metal chloride C can be previously removed from the soot, a furnace trouble caused by, for example, sodium chloride can be prevented.
In the recycling method for using iron as a raw material for iron making according to the present invention, heating of the mixture of iron, iron oxide-containing dust, and calcium chloride is performed in an oxidizing atmosphere, and iron volatilization in the iron oxide-containing dust is performed. you suppress. In this way, by heating the mixture of soot, iron oxide-containing dust and calcium chloride in an oxidizing atmosphere, the iron component in the iron oxide-containing dust is unlikely to become chloride. Can be volatilized.
[0006]
In recycling method for the soot燼according to the present invention the steel material, iron content in the iron oxide-containing dust is mixed in Susu燼is Ru der 30 mass% or more of the total weight of the steel material. Thereby, the obtained iron-making raw material can be provided with the strength required as a raw material to be charged into the blast furnace.
In the recycling method for using iron as a raw material for iron making according to the present invention, iron oxide-containing dust discharged from an ironworks is used as iron oxide-containing dust, and a mixture of iron and iron oxide-containing dust is used. the baked to remove the carbon, you mixed calcium chloride subsequently. Thus, it is possible to use the acid-iron-containing dust can be inexpensive cost of the iron source. Moreover, since carbon can be removed by baking a mixture of soot and iron oxide-containing dust , for example, when a mixture of soot, iron oxide-containing dust and calcium chloride is heated in a spherical shape, carbon is the cause. It is possible to prevent pulverization of the spherical mixture.
[0007]
In the recycling method for using the soot according to the present invention as an iron-making raw material, the soot is preferably molten fly ash generated in the step of converting the residue generated at the time of incineration to slag. Thereby, the treatment of molten fly ash, which has conventionally been a problem for recycling, can be performed.
In the recycling method for using the straw according to the present invention as a steelmaking raw material, it is preferable to use the ironmaking raw material as a blast furnace raw material. Thereby, the iron raw material used with a blast furnace can be obtained cheaply.
In the recycling method for using the straw according to the present invention as a steelmaking raw material, it is preferable to use the steelmaking raw material as a concrete aggregate. Here, as concrete, various concretes, such as asphalt concrete and cement concrete, are mentioned, for example. The obtained iron-making raw material has sufficient strength as a concrete aggregate, and since heavy metals have been removed, it can be used as various concrete aggregates.
[0008]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings for understanding of the present invention.
Here, FIG. 1 is an explanatory view of a chlorination volatilization process of the recycling method for using the straw according to one embodiment of the present invention as an ironmaking raw material, and FIG. 2 is a leaching process and decarburization of the recycling method. FIG. 3 is an explanatory diagram of the granulation process of the recycling method, and FIG. 4 is an explanatory diagram of the heavy metal recovery process of the recycling method.
[0009]
As shown in FIGS. 1 to 4, the recycling method for using the soot according to one embodiment of the present invention as a steelmaking raw material includes a leaching process, a decarburizing process, a granulating process, a chlorination and volatilization process, and A heavy metal recovery process is included, and in these processes, a predetermined amount of iron oxide-containing dust (an example of an iron source) 11 (for example, the amount of iron in the iron oxide-containing dust 11) is generated in the
[0010]
The
Here, heavy metal-containing waste includes heavy metal contaminated soil, organic matter contaminated soil, activated sludge, cement residue discharged from a ready-mixed concrete manufacturing plant, and the like. In addition, the quality of fly ash in municipal waste incineration plants and industrial waste incineration plants varies widely. For example, calcium (Ca): 30%, sodium (Na): 20%, chlorine (Cl): 10% This includes non-ferrous metals consisting of one or more of copper (Cu), lead (Pb), and zinc (Zn), iron (Fe), other heavy metals, alumina (Al 2 O 3 ), silica (SiO 2 ) and the like are contained in a few percent each.
[0011]
First, as shown in FIG. 2, the
Next, the liquid 14 having the
[0012]
The
[0013]
In addition, as described above, the amount of iron oxide-containing
Here, when the amount of iron in the iron oxide-containing
[0014]
The mixture A from which the chloride C was removed in the leaching step and the carbon was removed in the decarburization step was added to the aqueous solution of
A processed product 19 (also referred to as a raw ball) granulated by the
Thus, the
[0015]
As shown in FIG. 1, the processed
In the furnace of the rotary kiln 21, a conventionally known chlorination volatilization reaction, that is, one or more non-ferrous metal oxides (MO) of copper, lead, and zinc, for example, copper oxide (CuO), lead oxide ( PbO), zinc oxide (ZnO) and the like react with calcium chloride (CaCl 2 ) to produce calcium oxide (CaO), and non-ferrous metal chloride B (MCl 2 ), for example, copper chloride (Cu 2 Cl 2 ) The reaction in which lead chloride (PbCl 2 ), zinc chloride (ZnCl 2 ), etc. volatilizes proceeds. At this time, since air is blown into the furnace to form an oxidizing atmosphere, iron in the iron oxide-containing
[0016]
Here, when the heating temperature in the furnace of the rotary kiln 21 is less than 700 ° C., the nonferrous metal cannot be sufficiently made into the chloride B, and the amount of the nonferrous metal contained in the produced blast furnace
[0017]
In addition, the exhaust heat discharged | emitted with the blast furnace
In the
[0018]
The liquid 14 in which the chloride C sent from the leaching process is dissolved and the liquid in which the chloride B sent from the chlorination volatilization process is dissolved are first put into the
In addition, when iron is collect | recovered here, it can be used as the blast furnace
[0019]
In addition, by sending the liquid solid-liquid separated by the
In addition, it is preferable to remove the other heavy metals from the liquid separated into solid and liquid by the
From the above, for example, a process that has been used in the conventional steel industry, i.e., a process of removing repellent substances such as copper, lead, zinc, etc. from the ironmaking dust generated in the ironmaking process and regenerating it into an iron raw material, It can also be used for the recycling of firewood. At this time, not only heavy metals such as copper, lead, and zinc, but also chlorine and alkali metals can be recovered or removed from the soot, and the remaining components (for example, calcium, silicon, and aluminum) are used in the blast furnace raw material manufacturing process. It becomes a binder and is used as a slagging agent in the blast furnace and is effectively used as an auxiliary material in the iron making process. In addition, the amount of molten fly ash generated in Japan is less than 1% of iron production in Japan. By using this recycling method, most of the molten fly ash uses existing social capital. Therefore, it is economical because it can be processed.
[0020]
As described above, the present invention has been described with reference to one embodiment. However, the present invention is not limited to the configuration described in the above embodiment, and is described in the claims. Other embodiments and modifications conceivable within the scope of the above are also included. For example, a case where a recycling method for using the straw of the present invention as an iron-making raw material by combining some or all of the above-described embodiments and modifications is included in the scope of the right of the present invention.
And in the said embodiment, although the case where an iron-making raw material was used as a blast furnace raw material was demonstrated, for example, it uses as an aggregate of various concretes, such as an iron raw material of a converter, an electric furnace, asphalt concrete, and cement concrete. Is also possible.
[0021]
【The invention's effect】
In the recycling method for making the soot according to any one of claims 1 to 5 into an iron-making raw material, an iron component in the iron oxide-containing dust is left, and a non-ferrous metal is removed from the soot to obtain an iron-making raw material. Therefore, it becomes possible to recycle the straw as a raw material for iron making and to treat it economically without landfilling it.
In particular, in the recycling method for using the straw according to claim 2 as a raw material for iron making, since the recovered non-ferrous metal is a useful metal, the recovered non-ferrous metal can be used as a raw material for non-ferrous refining. In addition, resources can be used effectively.
In the recycling method for using the straw according to claim 1 as a raw material for iron making, since alkali metal chloride C can be removed from the straw beforehand, troubles of the furnace caused by, for example, sodium chloride can be prevented. And stable operation is possible.
[0022]
In recycling method for the soot燼of claim 1, wherein the steelmaking raw material, by heating the mixture of calcium chloride and iron oxide containing dust and Susu燼in an oxidizing atmosphere, in the iron oxide-containing dusts Non-ferrous metal chloride B can be volatilized in a state where volatilization of the iron component is suppressed. Thereby, the iron quality in a steelmaking raw material can be raised to the level which can be recovered economically.
In the recycling method for making the cocoon as claimed in claim 1 into a steelmaking raw material, since the obtained ironmaking raw material has a strength required as a raw material to be charged into a blast furnace, for example, without further processing. It can be used as a raw material for iron making.
[0023]
In recycling method for the soot燼of claim 1, wherein the steelmaking material, it is possible to use the acid-iron-containing dust can cost of the iron source inexpensive and economical. Moreover, since the carbon in the soot can be removed by baking the mixture of soot and iron oxide-containing dust , for example, when heating the mixture of soot, iron oxide-containing dust and calcium chloride in a spherical shape, The spherical mixture caused by carbon can be prevented from being pulverized, and the work can be performed safely.
In the recycling method for using the straw according to claim 3 as a steelmaking raw material, it is possible to economically carry out the treatment of the molten fly ash, which has conventionally been a problem for recycling.
In the recycling method for using dust as a raw material for iron making according to claim 4 , since the iron making raw material is used as a blast furnace raw material, the iron raw material used in the blast furnace can be obtained at low cost, which is economical.
In the recycling method for making the cocoon as claimed in claim 5 into a steelmaking raw material, the obtained steelmaking raw material has sufficient strength as an aggregate of concrete, and heavy metals are removed. It can be used as concrete aggregate as it is. Thereby, the utilization use of the obtained iron-making raw material can be expanded.
[Brief description of the drawings]
BRIEF DESCRIPTION OF DRAWINGS FIG. 1 is an explanatory diagram of a chlorination and volatilization step of a recycling method for using as a raw material for iron making according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an explanatory diagram of a leaching process and a decarburizing process of the recycling method.
FIG. 3 is an explanatory diagram of a granulation step of the recycling method.
FIG. 4 is an explanatory diagram of a heavy metal recovery step of the recycling method.
[Explanation of symbols]
10: soot, 11: iron oxide-containing dust (iron source), 12: calcium chloride (chloride A), 13: blast furnace raw material (iron-making raw material), 14: liquid, 15: extraction tank, 16: filter press, 17 : Oxidation furnace, 18: pan pelletizer, 19: treated product, 20: conveyor dryer, 21: rotary kiln, 22: burner section, 23: volatile gas, 24: cooling tower, 25: washing tower, 26: dioxin removal tower, 27 : Neutralization tank, 28: Lime, 29: Filter press, 30: Calcium chloride concentrator
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