JP4077774B2 - 使用済み耐火物の再利用方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、製鉄所で発生する使用済み耐火物を廃棄せずに全量再利用する方法、及びそのために用いる粉砕分級設備列に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
耐火物は製鉄業など高温物を取り扱う工場で多く使用されており、目的に応じて種々の耐火物が使用されている。製鉄業においては耐火物は精錬容器や溶鉄容器の内張りとして使用され、高温の溶銑または溶鋼との接触、あるいは溶融スラグによる侵食によって一部はスラグ化して溶損し、残存厚みが薄くなった時点で新しい耐火物に張り替える。
【０００３】
使用済みの耐火物のうち、マグネシア含有耐火物の一部は転炉、電気炉、取鍋等の耐火物保護のためのドロマイト代替としてスラグ成分調整用に再利用されてきた。その他の再利用方法としては、不定形耐火物の骨材として廃耐火物を利用する方法、精錬炉内でスラグのフォーミング鎮静材として利用する方法などが提案されている。しかし、使用済み耐火物の多くは再利用が難しく、一部を除き通常は産業廃棄物として処理されている。
【０００４】
使用済み耐火物は、その表面に地金が付着したり、内部に地金や酸化鉄、スラグ等が浸潤しているため、再利用の障害となっている。特許文献１においては、磁力によって磁性を有する耐火物を選別し、これに炭素含有耐火物を加えて還元処理する耐火物のリサイクル方法が開示されている。還元処理後の耐火物を再度磁選し、非磁性の耐火物が良品質の回収耐火物として利用することができるが、回収された磁性の耐火物は、鉄やスラグなどを多量に含有しているため、埋め立て等に廃棄処理される。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００２−２０６８６７号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献１に記載の方法では、使用済み耐火物の一部を還元処理することが必要であり、処理のための費用がかかることとなる。また、埋め立て等の廃棄処理を実質ゼロにすることができていない。
【０００７】
本発明は、製鉄所で発生する使用済み耐火物のすべてを有効利用し、廃棄処理をゼロとすることのできる再利用方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
即ち、本発明の要旨とするところは以下の通りである。
（１）製鉄所で発生する使用済み耐火物を回収して組成別に分別し、各組成別に粉砕し分級した後、組成、粒径に基づいて、一部は該製鉄所内でそのまま原材料と混合して耐火物を製造するとともに該製造した耐火物を該製鉄所内で使用し、他の一部であってアルミナ含有耐火物、マグネシア含有耐火物、およびクロム酸化物含有耐火物は該製鉄所内でそのまま製鉄精錬用副原料として使用し、残余の実質全部であってマグネシアまたはクロム酸化物を含有しない耐火物は土木材料として製鉄所内外に払い出すことを特徴とする製鉄所で発生する使用済み耐火物の再利用方法。
（２）耐火物の製造に用いる前記使用済み耐火物のうち、粉砕および分級後の粒度が５ｍｍ以下のものについては定形耐火物に、０．１ｍｍから１０ｍｍのものについては不定形耐火物原料に、１０ｍｍから３０ｍｍのものについては大型不定形耐火物ブロックの骨材として使用することを特徴とする上記（１）に記載の製鉄所で発生する使用済み耐火物の再利用方法。
（３）製鉄精錬用副原料として使用する前記使用済み耐火物のうち、転炉の副原料として使用するものの粉砕および分級後の粒度を４０ｍｍ以下とすることを特徴とする上記（１）に記載の製鉄所で発生する使用済み耐火物の再利用方法。
【０００９】
【発明の実施の形態】
従来、使用済み耐火物のうち、スラグや酸化鉄が浸潤した部分については、そのままでは耐火物原料としての再利用は不可能であるとの認識に立ち、廃棄されるかあるいは特許文献１に記載のように費用をかけて還元処理を行う方法が提案されていた。これに対し本発明においては、再生後の耐火物としての利用先及び使用済み耐火物の配合率についてきめ細かく管理しさえすれば、スラグや酸化鉄が浸潤した使用済み耐火物についても、そのまま耐火物原料として利用できることを見いだした。
【００１０】
再生後の利用先のきめ細かな管理としては、例えば、スラグや酸化鉄が浸潤した部分を含む使用済み耐火物については、溶鋼に接触しない部分に用いられる耐火物の原料として用いることが可能である。すなわち、スラグの浸潤がある使用済み耐火物が再度耐火物原料として混在した場合、耐火性、耐溶損特性の低下が予想されるが、使用するべき部位を限定することで十分再利用が可能である。また、使用済み耐火物を混合して再生耐火物を製造する場合、耐火性、耐溶損性に対する使用済み耐火物配合率の限界を見極めることで、従来品と同等の耐火物として利用することが可能である。
【００１１】
本発明の特徴は、使用済み耐火物を用いて耐火物を製造するに際し、使用済み耐火物を製鉄所内で原材料と混合して製造し、製鉄所内で使用する点にある。製鉄所内で製造するので、上記のような再生後の耐火物としての利用先及び使用済み耐火物の配合率についてのきめ細かな管理が可能になる。また、使用済み耐火物を他所に運搬する必要がないので、ハンドリング頻度が減少する。さらに、使用済み耐火物を用いた耐火物を製造する上で最適配合調整を実現することが可能になる。
【００１２】
なお、本発明において製鉄所内とは、当該製鉄所の敷地内の他、該敷地に隣接し該製鉄所が耐火物の製造を委託する耐火物製造業社内も含まれる。
【００１３】
また、使用済み耐火物を回収して組成別に分別し、各組成別に粉砕し分級するので、上記きめ細かな管理がより一層容易になる。使用済み耐火物を組成別に分別するので、ＭｇＯやＡｌ2Ｏ3を高純度で含有する使用済み耐火物を回収することができるので、再生した耐火物の強度や耐火度などの性能を確保することが可能になる。Ａｌ2Ｏ3を５０％以上含有する使用済み耐火物を分別回収すると、後述する大型不定形耐火物ブロックの骨材として使用するに際し耐久性の良い耐火物を製造することが可能になる。また、ＭｇＯを７０％以上含有する使用済み耐火物を分別回収すると、転炉の吹き付け補修材の原料として好適である。
【００１４】
本発明の他の特徴は、使用済み耐火物の一部を製鉄所内でそのまま製鉄精錬用副原料として使用することにある。後述するようにクロム含有耐火物を製鉄精錬用副材料として使用すること、及びアルミナ含有耐火物を各種精錬工程における造滓材として利用することにより、回収した使用済み耐火物のうちの大きな割合を製鉄精錬用副原料として有効利用することを可能にした。
【００１５】
本発明の他の特徴は、使用済み耐火物の一部を耐火物原料として使用し、他の一部を製鉄精錬用副原料として使用した後、残余の実質全部を土木材料として有効利用する点にある。土木材料とは、路盤材、コンクリート骨材などをいう。本発明においては、使用済み耐火物を回収して組成別・粒度別に分別・分級した場合には、一部の組成の耐火物、一部の粒度部分を除く大部分の組成・粒度の耐火物が路盤材としての適用仕様を十分に満たすことを明らかにした。このため、回収した使用済み耐火物のうちの大きな割合を路盤材等の土木材料として製鉄所内外に払い出し、有効利用することを可能にした。ここで残余の実質全部とは、上記耐火物、製鉄精錬用副原料、および土木材料に再利用する量が製鉄所で発生する使用済み耐火物総量の９５％以上となる量に相当する。
【００１６】
以上の本発明の特徴を組み合わせることにより、製鉄所で発生する使用済み耐火物の実質全量を有効利用し、廃棄物として埋め立て等に用いる使用済み耐火物を実質ゼロとすることが可能となった。また、使用済み耐火物の還元処理のような特別の処理を行う必要がない。
【００１７】
本発明においては、耐火物の製造に用いる前記使用済み耐火物のうち、粉砕および分級後の粒度が５ｍｍ以下のものについては定形耐火物に、０．１ｍｍから１０ｍｍのものについては不定形耐火物原料に、１０ｍｍから３０ｍｍのものについては大型不定形耐火物ブロックの骨材として使用すると好ましい。
【００１８】
耐火レンガなどの定形耐火物を製造するに際しては、粒径５ｍｍ以下の耐火物原料が用いられる。本発明においては、使用済み耐火物を粉砕および分級した後の粒度が５ｍｍ以下のものを定形耐火物の製造原料とすることにより、定形耐火物原料の１００％を置き換えることができ、最大限の量を再利用することが可能になる。
【００１９】
不定形耐火物を製造する際の原料耐火物しては、粒径≦０．１ｍｍの微粒と、０．１〜１．０ｍｍの中粒と、１．０〜１０．０ｍｍの粗粒とを混合して用いる。本発明においては、使用済み耐火物を粉砕および分級した後の粒度が０．１〜１０ｍｍのものを不定形耐火物原料として使用することにより、不定形耐火物原料の約４０％までを置き換えることができ、最大限の量を再利用することが可能になる。
【００２０】
本発明においては、使用済み耐火物を転炉吹き付け材として使用することを可能にしたので、使用済み耐火物の再利用割合を増大することが可能になった。使用済み耐火物を転炉吹き付け材として使用可能とするため、従来から使用している耐火物原料に使用済み耐火物を配合し、吹き付け施工した転炉炉材の寿命を劣化させない配合比率を調査・確認し、適正な配合比率を決定する。これにより、使用済み耐火物の配合比率を最大まで増大することができる。吹き付け材への配合については、粒度５ｍｍ以上の主として骨材部分の置き換えを行うことで容易に廃棄耐火物の配合を高めることが可能である。
【００２１】
大型不定形耐火物ブロックとは、プレキャストブロックとも呼ばれるものであり、不定形耐火物を原料として型枠内で固化させたブロックである。連続鋳造タンディッシュにおいて使用する堰や、溶融金属容器の底部に配置する取鍋敷として使用される。本発明は、大型不定形耐火物ブロックの骨材として、使用済み耐火物を粉砕および分級した後の粒度が１０〜３０ｍｍのものを使用することにより、大型不定形耐火物ブロック原料の約２０％までを置き換えることができ、最大限の量を再利用することが可能になる。
【００２２】
大型不定形耐火物ブロックを製造するに際し、使用済み耐火物を破砕した１０〜３０ｍｍのものを不定形耐火物に含有させ、この不定形耐火物を混練機において混練し、混練した不定形耐火物を混練機の投入口から直接型枠内に落下させ、型枠内で固化することとすると好ましい。混練した不定形耐火物を、ホッパーもシュートも使用せずに混練機から直接型枠内に落下させるので、大粒径の骨材が多く流動性が悪い場合でも型枠内に充填することができ、また、型枠内に均一に充填することができる。そのため、１０〜３０ｍｍの使用済み耐火物を５０％程度まで含有させることができるので、多量の使用済み耐火物を再使用することが可能になる。
【００２３】
製鉄精錬用副原料として使用する使用済み耐火物のうち、転炉の副原料として使用するものの粉砕および分級後の粒度を４０ｍｍ以下とすることとすると好ましい。転炉での再使用に際して、精錬中に投入した使用済み耐火物を効率よく滓化させるためには、粒度が４０ｍｍ以下であると好ましいからである。
【００２４】
製鉄精錬用副原料として使用する使用済み耐火物の種類としては、まずマグネシア含有耐火物が挙げられる。前述の通り、転炉、電気炉、取鍋等の耐火物保護のためのドロマイト代替としてスラグ成分調整用として使用することができるからである。
【００２５】
さらに、クロム酸化物を含有する耐火物についても、製鉄精錬用副原料として用いると好ましい。従来、クロム酸化物（Ｃｒ2Ｏ3）を含有するマグクロ耐火物については、六価クロム溶出の問題から産業廃棄物として管理型最終処分処理されることが多かった。クロム酸化物含有耐火物を転炉等の製鉄精錬用副原料として使用すると、耐火物中のクロム酸化物の一部は還元されて溶鋼中のクロム成分となり、他の一部はクロム酸化物のままスラグ中に残存する。クロム含有鋼の精錬においてクロム含有耐火物を使用すれば、鋼中のクロム成分調整に使用するクロム合金を削減することができる。一方、クロム酸化物含有耐火物の使用によって形成されるクロム酸化物を含有するスラグは、六価クロムの溶出による環境影響の問題から路盤材などへの再利用が難しく、六価クロムの溶出抑制処理など処理負荷が大きく、大きな課題となっていた。
【００２６】
最近の転炉精錬法においては、転炉で脱Ｓｉ脱Ｐ精錬を行った後、一旦吹錬を中断してスラグを排出する中間排滓工程をもうけ、排滓終了後脱Ｃ精錬を連続的に行う精錬プロセスが用いられるようになってきている。このような転炉精錬プロセスにおいて、クロム含有スラグを脱Ｃ精錬処理中に添加し、出鋼終了後、脱Ｃスラグを排滓せず炉内に高温状態で残留させたまま次溶銑を装入し、脱Ｓｉ・脱Ｐ精錬を行い、処理の経過とともに溶湯の顕熱および化学反応熱による滓化溶融によりクロム酸化物の希釈および溶湯中の還元性元素により還元してスラグ中クロム酸化物濃度を低下させることが可能かを確認した。その結果、クロム含有スラグの添加量を制御することで特に還元材を添加することなく処理が可能で、処理中滓化させた後のスラグ中クロム濃度を十分低位に安定させることが可能であることを確認した。この方法を採用することにより、クロム酸化物含有耐火物を製鉄精錬用副原料として再利用し、その結果生成するスラグについては六価クロムの溶出基準を満足するので、路盤材として再利用することができる。
【００２７】
本発明において、土木材料として使用する前記使用済み耐火物には、マグネシアまたはクロム酸化物を含有しないものを用いることとする。マグネシアを含有する耐火物を路盤材等の土木材料として使用すると、膨張問題が発生する。また、クロム酸化物を含有する耐火物を路盤材等の土木材料としてしようすると、六価クロムの溶出による環境問題が発生する。一方、前述の通り、マグネシア含有耐火物はドロマイトの代替として精錬用副原料として使用することができる。また、クロム酸化物含有耐火物については、同じく精錬用副原料として使用し、さらに精錬後のスラグ中クロム濃度を十分低位に安定させることができる。従って、マグネシアまたはクロム酸化物を含有しない耐火物のみを土木材料として使用することにより、使用済み耐火物を多量に土木材料に使用することが可能になった。
【００２８】
図１に基づいて、本発明を実現する製造工程を具体的に説明する。
【００２９】
使用済み耐火物を回収し、分別回収工程２１で組成別に分別した後、耐火物リサイクルセンター２２の粉砕分級設備列２３において各組成別に粉砕し分級する。粉砕し分級するに際しては、グリズリー１により塊状耐火物と粉状耐火物とに分別回収し、塊状耐火物をブレーカー２を使用して一次粉砕を行い、その後ジョークラッシャー３にて二次粉砕し、さらにインペラーミル４と、それに続いてハンマーミル５を用いて細粒化することとすると良い。また、その目的のために、使用後に回収して組成別に分別した使用済み耐火物を粉砕し分級する粉砕分級設備列２３であって、粉砕分級設備列２３は製鉄所内に配置されてなり、塊状耐火物と粉状耐火物とに分別回収するグリズリー１と、塊状耐火物を一次粉砕するブレーカー２と、その後二次粉砕するジョークラッシャー３と、その後さらに細粒化するインペラーミル４およびハンマーミル５を有することを特徴とする使用済み耐火物の粉砕分級設備列２３を用いることとすると好ましい。
【００３０】
グリズリー１により塊状耐火物と粉状耐火物とに分別回収するので、耐火物を解体する際に発生するスラグを多く含み純度が低く小さい粒度の耐火物が容易に分別され、それらはそのままの状態で精錬用副材または土木材料に流用することが可能で、それ以外の耐火物純分の高い塊状部分はさらに付加価値の高い用途に利用することが容易にできる。また、グリズリー１で分級した塊状耐火物をブレーカー２を使用して一次粉砕を行い、その後ジョークラッシャー３にて二次粉砕し、さらにインペラーミル４と、それに続いてハンマーミル５を用いて細粒化するので、それぞれの破砕工程で製造される粒度に応じて精錬用の副原料または再生する耐火物原料としてそのまま容易に再利用することができる。
【００３１】
ブレーカー２を用いて一次粉砕した後、図１に示すように磁選機６で磁選を行い、磁選され地金類やメタルケースはスクラップとして転炉主原料とすることができる。
【００３２】
ジョークラッシャー３で二次粉砕した後、粒径４０ｍｍ以下に粉砕したものについては精錬用の副原料として再利用できる。またその内３０ｍｍ以下のものについては各種再生耐火物の原料として利用できることから、必要量を次のインペラーミル４に送る。インペラーミル４で、更に１０ｍｍ以下あるいは１０〜３０ｍｍに粉砕する。１０ｍｍ以下の内、５ｍｍ以下の必要量を次のハンマーミル５に送る。ハンマーミル５で更に粉砕し、０．１ｍｍ以下の微粉の構成率を高める。０．１ｍｍ以下の構成率を１〜５ｍｍの構成率より高めるのが好ましい。これらは耐火物製造設備２４において耐火物原料として使用される。不定形耐火物原料とするものについては、混合機１１で不定形耐火物骨材として混合される。大型不定形耐火物原料とするものについては、混練機１２で混練した後に鋳込み・打設・養生・脱枠が行われ、マイクロウェーブ乾燥炉１３で乾燥する。定形耐火物（耐火レンガ）の原料とするものについては、混練機１２で混練した後、成形機１４で成形し、電気乾燥炉１５で乾燥する。
【００３３】
グリズリー１により分別回収した粉状耐火物は、図１に示すように、路盤材、トーピードカー敷保護、スラグパン敷滓として再利用することができる。
【００３４】
粉砕分級設備列は製鉄所内に配置する。そのため、再生後の耐火物としての利用先及び使用済み耐火物の配合率についてのきめ細かな管理を行うに際し、使用済み耐火物をその組成別、粒度別に細かく管理することができ、使用済み耐火物を製鉄所内で再利用する比率を増大することができる。
【００３５】
【実施例】
高炉、転炉を有する製鉄所において本発明を適用した。製鉄所内で発生する使用済み耐火物の発生状況を表１に示す。表１のａ〜ｋに示す発生箇所において、それぞれ表に示す成分平均組成の使用済み耐火物が、表に示す発生量で発生した。発生量は１ヶ月あたりの発生量である。合計で４１１ｔの使用済み耐火物が発生している。
【００３６】
図１に示す粉砕分級設備列を製鉄所内に配置した。この粉砕分級設備列は、塊状耐火物と粉状耐火物とに分別回収するグリズリーと、前記塊状耐火物を一次粉砕するブレーカーと、その後二次粉砕するジョークラッシャーと、その後さらに細粒化するインペラーミルおよびハンマーミルを有する。
【００３７】
表１に示す使用済み耐火物を、それぞれ粉砕分級設備列を用いて粉砕・分級し、表２に示すＡ〜Ｇの各再利用用途に利用した。各再利用用途毎に、利用した廃耐火物（ａ〜ｋ）の種類、使用量、粒度をそれぞれ表２に示す。このように、発生する廃耐火物毎に、適切な粒度になるように粉砕・分級し、それぞれ適切な再利用用途に用いることにより、発生した４１１ｔの使用済み耐火物のすべてを再利用することができた。
【００３８】
【表１】
【００３９】
【表２】
【００４０】
【発明の効果】
本発明は、製鉄所で発生する使用済み耐火物を回収して組成別に分別し、各組成別に粉砕し分級した後、組成、粒径に基づいて、一部は製鉄所内で原材料と混合して耐火物を製造するとともに製造した耐火物を製鉄所内で使用し、他の一部は製鉄所内でそのまま製鉄精錬用副原料として使用し、残余は土木材料として製鉄所内外に払い出すことにより、使用済み耐火物の全量を再利用することができ、使用済み耐火物の廃棄量をゼロにすることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の使用済み耐火物の再利用方法を説明する図である。
【符号の説明】
１ グリズリー
２ ブレーカー
３ ジョークラッシャー
４ インペラーミル
５ ハンマーミル
６ 磁選機
７ 耐火物製造設備
１１ 混合機
１２ 混練機
１３ マイクロウェーブ乾燥炉
１４ 成形機
１５ 電気乾燥炉
２１ 分別回収工程
２２ 耐火物リサイクルセンター
２３ 粉砕分級設備列
２４ 耐火物製造設備
【発明の属する技術分野】
本発明は、製鉄所で発生する使用済み耐火物を廃棄せずに全量再利用する方法、及びそのために用いる粉砕分級設備列に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
耐火物は製鉄業など高温物を取り扱う工場で多く使用されており、目的に応じて種々の耐火物が使用されている。製鉄業においては耐火物は精錬容器や溶鉄容器の内張りとして使用され、高温の溶銑または溶鋼との接触、あるいは溶融スラグによる侵食によって一部はスラグ化して溶損し、残存厚みが薄くなった時点で新しい耐火物に張り替える。
【０００３】
使用済みの耐火物のうち、マグネシア含有耐火物の一部は転炉、電気炉、取鍋等の耐火物保護のためのドロマイト代替としてスラグ成分調整用に再利用されてきた。その他の再利用方法としては、不定形耐火物の骨材として廃耐火物を利用する方法、精錬炉内でスラグのフォーミング鎮静材として利用する方法などが提案されている。しかし、使用済み耐火物の多くは再利用が難しく、一部を除き通常は産業廃棄物として処理されている。
【０００４】
使用済み耐火物は、その表面に地金が付着したり、内部に地金や酸化鉄、スラグ等が浸潤しているため、再利用の障害となっている。特許文献１においては、磁力によって磁性を有する耐火物を選別し、これに炭素含有耐火物を加えて還元処理する耐火物のリサイクル方法が開示されている。還元処理後の耐火物を再度磁選し、非磁性の耐火物が良品質の回収耐火物として利用することができるが、回収された磁性の耐火物は、鉄やスラグなどを多量に含有しているため、埋め立て等に廃棄処理される。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００２−２０６８６７号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献１に記載の方法では、使用済み耐火物の一部を還元処理することが必要であり、処理のための費用がかかることとなる。また、埋め立て等の廃棄処理を実質ゼロにすることができていない。
【０００７】
本発明は、製鉄所で発生する使用済み耐火物のすべてを有効利用し、廃棄処理をゼロとすることのできる再利用方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
即ち、本発明の要旨とするところは以下の通りである。
（１）製鉄所で発生する使用済み耐火物を回収して組成別に分別し、各組成別に粉砕し分級した後、組成、粒径に基づいて、一部は該製鉄所内でそのまま原材料と混合して耐火物を製造するとともに該製造した耐火物を該製鉄所内で使用し、他の一部であってアルミナ含有耐火物、マグネシア含有耐火物、およびクロム酸化物含有耐火物は該製鉄所内でそのまま製鉄精錬用副原料として使用し、残余の実質全部であってマグネシアまたはクロム酸化物を含有しない耐火物は土木材料として製鉄所内外に払い出すことを特徴とする製鉄所で発生する使用済み耐火物の再利用方法。
（２）耐火物の製造に用いる前記使用済み耐火物のうち、粉砕および分級後の粒度が５ｍｍ以下のものについては定形耐火物に、０．１ｍｍから１０ｍｍのものについては不定形耐火物原料に、１０ｍｍから３０ｍｍのものについては大型不定形耐火物ブロックの骨材として使用することを特徴とする上記（１）に記載の製鉄所で発生する使用済み耐火物の再利用方法。
（３）製鉄精錬用副原料として使用する前記使用済み耐火物のうち、転炉の副原料として使用するものの粉砕および分級後の粒度を４０ｍｍ以下とすることを特徴とする上記（１）に記載の製鉄所で発生する使用済み耐火物の再利用方法。
【０００９】
【発明の実施の形態】
従来、使用済み耐火物のうち、スラグや酸化鉄が浸潤した部分については、そのままでは耐火物原料としての再利用は不可能であるとの認識に立ち、廃棄されるかあるいは特許文献１に記載のように費用をかけて還元処理を行う方法が提案されていた。これに対し本発明においては、再生後の耐火物としての利用先及び使用済み耐火物の配合率についてきめ細かく管理しさえすれば、スラグや酸化鉄が浸潤した使用済み耐火物についても、そのまま耐火物原料として利用できることを見いだした。
【００１０】
再生後の利用先のきめ細かな管理としては、例えば、スラグや酸化鉄が浸潤した部分を含む使用済み耐火物については、溶鋼に接触しない部分に用いられる耐火物の原料として用いることが可能である。すなわち、スラグの浸潤がある使用済み耐火物が再度耐火物原料として混在した場合、耐火性、耐溶損特性の低下が予想されるが、使用するべき部位を限定することで十分再利用が可能である。また、使用済み耐火物を混合して再生耐火物を製造する場合、耐火性、耐溶損性に対する使用済み耐火物配合率の限界を見極めることで、従来品と同等の耐火物として利用することが可能である。
【００１１】
本発明の特徴は、使用済み耐火物を用いて耐火物を製造するに際し、使用済み耐火物を製鉄所内で原材料と混合して製造し、製鉄所内で使用する点にある。製鉄所内で製造するので、上記のような再生後の耐火物としての利用先及び使用済み耐火物の配合率についてのきめ細かな管理が可能になる。また、使用済み耐火物を他所に運搬する必要がないので、ハンドリング頻度が減少する。さらに、使用済み耐火物を用いた耐火物を製造する上で最適配合調整を実現することが可能になる。
【００１２】
なお、本発明において製鉄所内とは、当該製鉄所の敷地内の他、該敷地に隣接し該製鉄所が耐火物の製造を委託する耐火物製造業社内も含まれる。
【００１３】
また、使用済み耐火物を回収して組成別に分別し、各組成別に粉砕し分級するので、上記きめ細かな管理がより一層容易になる。使用済み耐火物を組成別に分別するので、ＭｇＯやＡｌ2Ｏ3を高純度で含有する使用済み耐火物を回収することができるので、再生した耐火物の強度や耐火度などの性能を確保することが可能になる。Ａｌ2Ｏ3を５０％以上含有する使用済み耐火物を分別回収すると、後述する大型不定形耐火物ブロックの骨材として使用するに際し耐久性の良い耐火物を製造することが可能になる。また、ＭｇＯを７０％以上含有する使用済み耐火物を分別回収すると、転炉の吹き付け補修材の原料として好適である。
【００１４】
本発明の他の特徴は、使用済み耐火物の一部を製鉄所内でそのまま製鉄精錬用副原料として使用することにある。後述するようにクロム含有耐火物を製鉄精錬用副材料として使用すること、及びアルミナ含有耐火物を各種精錬工程における造滓材として利用することにより、回収した使用済み耐火物のうちの大きな割合を製鉄精錬用副原料として有効利用することを可能にした。
【００１５】
本発明の他の特徴は、使用済み耐火物の一部を耐火物原料として使用し、他の一部を製鉄精錬用副原料として使用した後、残余の実質全部を土木材料として有効利用する点にある。土木材料とは、路盤材、コンクリート骨材などをいう。本発明においては、使用済み耐火物を回収して組成別・粒度別に分別・分級した場合には、一部の組成の耐火物、一部の粒度部分を除く大部分の組成・粒度の耐火物が路盤材としての適用仕様を十分に満たすことを明らかにした。このため、回収した使用済み耐火物のうちの大きな割合を路盤材等の土木材料として製鉄所内外に払い出し、有効利用することを可能にした。ここで残余の実質全部とは、上記耐火物、製鉄精錬用副原料、および土木材料に再利用する量が製鉄所で発生する使用済み耐火物総量の９５％以上となる量に相当する。
【００１６】
以上の本発明の特徴を組み合わせることにより、製鉄所で発生する使用済み耐火物の実質全量を有効利用し、廃棄物として埋め立て等に用いる使用済み耐火物を実質ゼロとすることが可能となった。また、使用済み耐火物の還元処理のような特別の処理を行う必要がない。
【００１７】
本発明においては、耐火物の製造に用いる前記使用済み耐火物のうち、粉砕および分級後の粒度が５ｍｍ以下のものについては定形耐火物に、０．１ｍｍから１０ｍｍのものについては不定形耐火物原料に、１０ｍｍから３０ｍｍのものについては大型不定形耐火物ブロックの骨材として使用すると好ましい。
【００１８】
耐火レンガなどの定形耐火物を製造するに際しては、粒径５ｍｍ以下の耐火物原料が用いられる。本発明においては、使用済み耐火物を粉砕および分級した後の粒度が５ｍｍ以下のものを定形耐火物の製造原料とすることにより、定形耐火物原料の１００％を置き換えることができ、最大限の量を再利用することが可能になる。
【００１９】
不定形耐火物を製造する際の原料耐火物しては、粒径≦０．１ｍｍの微粒と、０．１〜１．０ｍｍの中粒と、１．０〜１０．０ｍｍの粗粒とを混合して用いる。本発明においては、使用済み耐火物を粉砕および分級した後の粒度が０．１〜１０ｍｍのものを不定形耐火物原料として使用することにより、不定形耐火物原料の約４０％までを置き換えることができ、最大限の量を再利用することが可能になる。
【００２０】
本発明においては、使用済み耐火物を転炉吹き付け材として使用することを可能にしたので、使用済み耐火物の再利用割合を増大することが可能になった。使用済み耐火物を転炉吹き付け材として使用可能とするため、従来から使用している耐火物原料に使用済み耐火物を配合し、吹き付け施工した転炉炉材の寿命を劣化させない配合比率を調査・確認し、適正な配合比率を決定する。これにより、使用済み耐火物の配合比率を最大まで増大することができる。吹き付け材への配合については、粒度５ｍｍ以上の主として骨材部分の置き換えを行うことで容易に廃棄耐火物の配合を高めることが可能である。
【００２１】
大型不定形耐火物ブロックとは、プレキャストブロックとも呼ばれるものであり、不定形耐火物を原料として型枠内で固化させたブロックである。連続鋳造タンディッシュにおいて使用する堰や、溶融金属容器の底部に配置する取鍋敷として使用される。本発明は、大型不定形耐火物ブロックの骨材として、使用済み耐火物を粉砕および分級した後の粒度が１０〜３０ｍｍのものを使用することにより、大型不定形耐火物ブロック原料の約２０％までを置き換えることができ、最大限の量を再利用することが可能になる。
【００２２】
大型不定形耐火物ブロックを製造するに際し、使用済み耐火物を破砕した１０〜３０ｍｍのものを不定形耐火物に含有させ、この不定形耐火物を混練機において混練し、混練した不定形耐火物を混練機の投入口から直接型枠内に落下させ、型枠内で固化することとすると好ましい。混練した不定形耐火物を、ホッパーもシュートも使用せずに混練機から直接型枠内に落下させるので、大粒径の骨材が多く流動性が悪い場合でも型枠内に充填することができ、また、型枠内に均一に充填することができる。そのため、１０〜３０ｍｍの使用済み耐火物を５０％程度まで含有させることができるので、多量の使用済み耐火物を再使用することが可能になる。
【００２３】
製鉄精錬用副原料として使用する使用済み耐火物のうち、転炉の副原料として使用するものの粉砕および分級後の粒度を４０ｍｍ以下とすることとすると好ましい。転炉での再使用に際して、精錬中に投入した使用済み耐火物を効率よく滓化させるためには、粒度が４０ｍｍ以下であると好ましいからである。
【００２４】
製鉄精錬用副原料として使用する使用済み耐火物の種類としては、まずマグネシア含有耐火物が挙げられる。前述の通り、転炉、電気炉、取鍋等の耐火物保護のためのドロマイト代替としてスラグ成分調整用として使用することができるからである。
【００２５】
さらに、クロム酸化物を含有する耐火物についても、製鉄精錬用副原料として用いると好ましい。従来、クロム酸化物（Ｃｒ2Ｏ3）を含有するマグクロ耐火物については、六価クロム溶出の問題から産業廃棄物として管理型最終処分処理されることが多かった。クロム酸化物含有耐火物を転炉等の製鉄精錬用副原料として使用すると、耐火物中のクロム酸化物の一部は還元されて溶鋼中のクロム成分となり、他の一部はクロム酸化物のままスラグ中に残存する。クロム含有鋼の精錬においてクロム含有耐火物を使用すれば、鋼中のクロム成分調整に使用するクロム合金を削減することができる。一方、クロム酸化物含有耐火物の使用によって形成されるクロム酸化物を含有するスラグは、六価クロムの溶出による環境影響の問題から路盤材などへの再利用が難しく、六価クロムの溶出抑制処理など処理負荷が大きく、大きな課題となっていた。
【００２６】
最近の転炉精錬法においては、転炉で脱Ｓｉ脱Ｐ精錬を行った後、一旦吹錬を中断してスラグを排出する中間排滓工程をもうけ、排滓終了後脱Ｃ精錬を連続的に行う精錬プロセスが用いられるようになってきている。このような転炉精錬プロセスにおいて、クロム含有スラグを脱Ｃ精錬処理中に添加し、出鋼終了後、脱Ｃスラグを排滓せず炉内に高温状態で残留させたまま次溶銑を装入し、脱Ｓｉ・脱Ｐ精錬を行い、処理の経過とともに溶湯の顕熱および化学反応熱による滓化溶融によりクロム酸化物の希釈および溶湯中の還元性元素により還元してスラグ中クロム酸化物濃度を低下させることが可能かを確認した。その結果、クロム含有スラグの添加量を制御することで特に還元材を添加することなく処理が可能で、処理中滓化させた後のスラグ中クロム濃度を十分低位に安定させることが可能であることを確認した。この方法を採用することにより、クロム酸化物含有耐火物を製鉄精錬用副原料として再利用し、その結果生成するスラグについては六価クロムの溶出基準を満足するので、路盤材として再利用することができる。
【００２７】
本発明において、土木材料として使用する前記使用済み耐火物には、マグネシアまたはクロム酸化物を含有しないものを用いることとする。マグネシアを含有する耐火物を路盤材等の土木材料として使用すると、膨張問題が発生する。また、クロム酸化物を含有する耐火物を路盤材等の土木材料としてしようすると、六価クロムの溶出による環境問題が発生する。一方、前述の通り、マグネシア含有耐火物はドロマイトの代替として精錬用副原料として使用することができる。また、クロム酸化物含有耐火物については、同じく精錬用副原料として使用し、さらに精錬後のスラグ中クロム濃度を十分低位に安定させることができる。従って、マグネシアまたはクロム酸化物を含有しない耐火物のみを土木材料として使用することにより、使用済み耐火物を多量に土木材料に使用することが可能になった。
【００２８】
図１に基づいて、本発明を実現する製造工程を具体的に説明する。
【００２９】
使用済み耐火物を回収し、分別回収工程２１で組成別に分別した後、耐火物リサイクルセンター２２の粉砕分級設備列２３において各組成別に粉砕し分級する。粉砕し分級するに際しては、グリズリー１により塊状耐火物と粉状耐火物とに分別回収し、塊状耐火物をブレーカー２を使用して一次粉砕を行い、その後ジョークラッシャー３にて二次粉砕し、さらにインペラーミル４と、それに続いてハンマーミル５を用いて細粒化することとすると良い。また、その目的のために、使用後に回収して組成別に分別した使用済み耐火物を粉砕し分級する粉砕分級設備列２３であって、粉砕分級設備列２３は製鉄所内に配置されてなり、塊状耐火物と粉状耐火物とに分別回収するグリズリー１と、塊状耐火物を一次粉砕するブレーカー２と、その後二次粉砕するジョークラッシャー３と、その後さらに細粒化するインペラーミル４およびハンマーミル５を有することを特徴とする使用済み耐火物の粉砕分級設備列２３を用いることとすると好ましい。
【００３０】
グリズリー１により塊状耐火物と粉状耐火物とに分別回収するので、耐火物を解体する際に発生するスラグを多く含み純度が低く小さい粒度の耐火物が容易に分別され、それらはそのままの状態で精錬用副材または土木材料に流用することが可能で、それ以外の耐火物純分の高い塊状部分はさらに付加価値の高い用途に利用することが容易にできる。また、グリズリー１で分級した塊状耐火物をブレーカー２を使用して一次粉砕を行い、その後ジョークラッシャー３にて二次粉砕し、さらにインペラーミル４と、それに続いてハンマーミル５を用いて細粒化するので、それぞれの破砕工程で製造される粒度に応じて精錬用の副原料または再生する耐火物原料としてそのまま容易に再利用することができる。
【００３１】
ブレーカー２を用いて一次粉砕した後、図１に示すように磁選機６で磁選を行い、磁選され地金類やメタルケースはスクラップとして転炉主原料とすることができる。
【００３２】
ジョークラッシャー３で二次粉砕した後、粒径４０ｍｍ以下に粉砕したものについては精錬用の副原料として再利用できる。またその内３０ｍｍ以下のものについては各種再生耐火物の原料として利用できることから、必要量を次のインペラーミル４に送る。インペラーミル４で、更に１０ｍｍ以下あるいは１０〜３０ｍｍに粉砕する。１０ｍｍ以下の内、５ｍｍ以下の必要量を次のハンマーミル５に送る。ハンマーミル５で更に粉砕し、０．１ｍｍ以下の微粉の構成率を高める。０．１ｍｍ以下の構成率を１〜５ｍｍの構成率より高めるのが好ましい。これらは耐火物製造設備２４において耐火物原料として使用される。不定形耐火物原料とするものについては、混合機１１で不定形耐火物骨材として混合される。大型不定形耐火物原料とするものについては、混練機１２で混練した後に鋳込み・打設・養生・脱枠が行われ、マイクロウェーブ乾燥炉１３で乾燥する。定形耐火物（耐火レンガ）の原料とするものについては、混練機１２で混練した後、成形機１４で成形し、電気乾燥炉１５で乾燥する。
【００３３】
グリズリー１により分別回収した粉状耐火物は、図１に示すように、路盤材、トーピードカー敷保護、スラグパン敷滓として再利用することができる。
【００３４】
粉砕分級設備列は製鉄所内に配置する。そのため、再生後の耐火物としての利用先及び使用済み耐火物の配合率についてのきめ細かな管理を行うに際し、使用済み耐火物をその組成別、粒度別に細かく管理することができ、使用済み耐火物を製鉄所内で再利用する比率を増大することができる。
【００３５】
【実施例】
高炉、転炉を有する製鉄所において本発明を適用した。製鉄所内で発生する使用済み耐火物の発生状況を表１に示す。表１のａ〜ｋに示す発生箇所において、それぞれ表に示す成分平均組成の使用済み耐火物が、表に示す発生量で発生した。発生量は１ヶ月あたりの発生量である。合計で４１１ｔの使用済み耐火物が発生している。
【００３６】
図１に示す粉砕分級設備列を製鉄所内に配置した。この粉砕分級設備列は、塊状耐火物と粉状耐火物とに分別回収するグリズリーと、前記塊状耐火物を一次粉砕するブレーカーと、その後二次粉砕するジョークラッシャーと、その後さらに細粒化するインペラーミルおよびハンマーミルを有する。
【００３７】
表１に示す使用済み耐火物を、それぞれ粉砕分級設備列を用いて粉砕・分級し、表２に示すＡ〜Ｇの各再利用用途に利用した。各再利用用途毎に、利用した廃耐火物（ａ〜ｋ）の種類、使用量、粒度をそれぞれ表２に示す。このように、発生する廃耐火物毎に、適切な粒度になるように粉砕・分級し、それぞれ適切な再利用用途に用いることにより、発生した４１１ｔの使用済み耐火物のすべてを再利用することができた。
【００３８】
【表１】
【表２】
【発明の効果】
本発明は、製鉄所で発生する使用済み耐火物を回収して組成別に分別し、各組成別に粉砕し分級した後、組成、粒径に基づいて、一部は製鉄所内で原材料と混合して耐火物を製造するとともに製造した耐火物を製鉄所内で使用し、他の一部は製鉄所内でそのまま製鉄精錬用副原料として使用し、残余は土木材料として製鉄所内外に払い出すことにより、使用済み耐火物の全量を再利用することができ、使用済み耐火物の廃棄量をゼロにすることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の使用済み耐火物の再利用方法を説明する図である。
【符号の説明】
１ グリズリー
２ ブレーカー
３ ジョークラッシャー
４ インペラーミル
５ ハンマーミル
６ 磁選機
７ 耐火物製造設備
１１ 混合機
１２ 混練機
１３ マイクロウェーブ乾燥炉
１４ 成形機
１５ 電気乾燥炉
２１ 分別回収工程
２２ 耐火物リサイクルセンター
２３ 粉砕分級設備列
２４ 耐火物製造設備
Claims (3)
- 製鉄所で発生する使用済み耐火物を回収して組成別に分別し、各組成別に粉砕し分級した後、組成、粒径に基づいて、一部は該製鉄所内でそのまま原材料と混合して耐火物を製造するとともに該製造した耐火物を該製鉄所内で使用し、他の一部であってアルミナ含有耐火物、マグネシア含有耐火物、およびクロム酸化物含有耐火物は該製鉄所内でそのまま製鉄精錬用副原料として使用し、残余の実質全部であってマグネシアまたはクロム酸化物を含有しない耐火物は土木材料として製鉄所内外に払い出すことを特徴とする製鉄所で発生する使用済み耐火物の再利用方法。
- 耐火物の製造に用いる前記使用済み耐火物のうち、粉砕および分級後の粒度が５ｍｍ以下のものについては定形耐火物に、０．１ｍｍから１０ｍｍのものについては不定形耐火物原料に、１０ｍｍから３０ｍｍのものについては大型不定形耐火物ブロックの骨材として使用することを特徴とする請求項１に記載の製鉄所で発生する使用済み耐火物の再利用方法。
- 製鉄精錬用副原料として使用する前記使用済み耐火物のうち、転炉の副原料として使用するものの粉砕および分級後の粒度を４０ｍｍ以下とすることを特徴とする請求項１に記載の製鉄所で発生する使用済み耐火物の再利用方法。
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