JP4236980B2

JP4236980B2 - 製鉄廃棄物の処理装置

Info

Publication number: JP4236980B2
Application number: JP2003107420A
Authority: JP
Inventors: 宏市川
Original assignee: Nippon Steel Corp; Nippon Steel Engineering Co Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp; Nippon Steel Engineering Co Ltd
Priority date: 2002-09-13
Filing date: 2003-04-11
Publication date: 2009-03-11
Anticipated expiration: 2023-04-11
Also published as: JP2004156135A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鉄の精錬および加工プロセスにて発生する酸化鉄を含むダストやスラッジなどの製鉄廃棄物を移動炉床炉にて加熱還元処理し、主として酸化亜鉛(ＺｎＯ)を回収する製鉄廃棄物の処理方法および処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
酸化鉄を含むダストやスラッジなどの製鉄廃棄物に炭材などの還元剤を含有せしめて加熱し、該製鉄廃棄物中に含まれる酸化亜鉛(ＺｎＯ)を還元・揮発除去・再酸化し、二次ダストとして集塵装置で回収するように設計された回転炉床炉では、原料となる製鉄廃棄物中に、主に塩素化合物からなる揮発性有害物質（Ｃｌ,Ｎａ,Ｋ等）が多量に含まれることがある。
製鉄廃棄物中に、主に塩素化合物からなる揮発性有害物質（Ｃｌ,Ｎａ,Ｋ等）が多量に含まれていると、回収された二次ダストにもこれら有害物質が多量に混入することが問題になっていた。
すなわち、回収された二次ダストを亜鉛原料にリサイクルするためには、これら有害物質を除去する必要があり、この除去のために多大なコストが必要となるので、酸化亜鉛の回収で本来享受すべきコスト削減・省エネルギ効果を減じたり、悪い場合は相殺してしまうこととなっていた。
このため従来は、原料となる製鉄廃棄物としては塩素分の少ないもののみを選択し、塩素分の多い製鉄廃棄物は処理メリットがないものとしてリサイクルされることができなかった。
【０００３】
酸化鉄を含むダストから亜鉛・鉛などの有価金属を回収する従来技術として、例えば、特公昭５３-２９１２２号公報には、ダスト等を水洗し、塩素、ナトリウムおよびカリウムを除去する工程と、その工程で得られる水洗ダストに、コークスを加えて造粒し焼結し、亜鉛及び鉛を含む焼結鉄鉱を得る工程と、さらにその工程からの焼結ガスを除塵操作して得た焼結ダストをアルカリ性の水で洗浄して弗素を除き、鉛とカドミウムを含む非鉄金属滓を得る方法が開示されている。
しかし、この技術は、前記特公昭５３-２９１２２号公報の３頁６欄に記載されているように、焼結工程で亜鉛を還元・気化せずに焼結鉱中に残存させるため、別途竪型蒸留炉等で還元・気化し、回収する必要がある。
また、この従来技術の水洗ダストは30〜40%の水分を含んでいるので、同公報２頁４欄に記載されているように焼結する前にロータリードライヤー等で乾燥する必要がある。
【０００４】
また、特開２００１−３０３１１５号公報には、酸化金属を含む粉体と炭素を含む粉体の混合物のスラリーを双ロール圧搾式の脱水機で、16〜27%の含有水分まで脱水して、押し出し式の成型機で成型体を製造し、回転炉床式還元炉にて焼成還元して金属を得る方法が開示されている。
しかし、この従来技術は、高水分の粉体を乾燥工程無しに還元炉に投入する技術であり、揮発性有害物質（Ｃｌ,Ｎａ,Ｋ等）の除去については考慮されていなかった。
【０００５】
【特許文献１】
特公昭５３-２９１２２号公報
【特許文献２】
特開２００１−３０３１１５号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明は、前述のような従来技術の問題点を解決し、鉄の精錬および加工プロセスにて発生する酸化鉄を含むダストやスラッジなどの製鉄廃棄物を移動炉床炉にて加熱還元処理し、廃棄物中の揮発性有害物質（Ｃｌ，Ｎａ，Ｋ等）と酸化亜鉛（ＺｎＯ）を別々に回収できる製鉄廃棄物の処理方法および処理装置を提供することを課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前述の課題を解決するために、鋭意検討の結果、ｐＨ調整した製鉄廃棄物を洗浄することにより揮発性有害物質と酸化亜鉛とを別々に回収でき、しかも、原料を移動炉床炉に装入する前に乾燥する必要がない製鉄廃棄物の処理方法および処理装置を提供するものであり、その要旨とするところは、特許請求の範囲に記載した通りの下記内容である。
【００１０】
（１）製鉄廃棄物とｐＨ調整剤と炭材とを水中で撹拌混合する撹拌槽と、
該攪拌混合した物を濃縮してスラリー化する濃縮槽と、
該スラリーを循環移動する濾布上に注ぎ、該濾布の上下に設置した一対以上のロールにて圧搾して脱水する脱水機と、
該脱水した物を穴型から押し出して成型体にする成型機と、
該成型体を焼成還元する移動床式還元炉と、
該移動床式還元炉にて発生する酸化亜鉛を含む二次ダストを回収する集塵機とを有することを特徴とする製鉄廃棄物の処理装置。
（２）製鉄廃棄物とｐＨ調整剤とを水中で撹拌混合する撹拌槽と、
該攪拌混合した物を濃縮してスラリー化する濃縮槽と、
該スラリーを循環移動する濾布上に注ぎ、該濾布の上下に設置した一対以上のロールにて圧搾して脱水する脱水機と、
該脱水した物に炭材を添加して混練する混練機と、
該脱水した物を穴型から押し出して成型体にする成型機と、
該成型体を焼成還元する移動床式還元炉と、
該移動床式還元炉にて発生する酸化亜鉛を含む二次ダストを回収する集塵機とを有することを特徴とする製鉄廃棄物の処理装置。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図１および実施例を用いて詳細に説明する。
図１は、本発明の製鉄廃棄物の処理フローを示す図である。
図１において、撹拌槽１にて製鉄廃棄物、水、ｐＨ調整剤、炭材を撹拌混合し、濃縮槽2にて濃縮してスラリー化した後、スラリーポンプ３にて双ロール式圧搾脱水機４に送られ、この脱水工程にて廃棄物中の揮発性有害物質（Ｃｌ，Ｎａ，Ｋ等）が除去される。
双ロール式圧搾脱水機４にて脱水された脱水物は、脱水物搬送コンベア５により押出し式成型機６に搬送されて円柱状の成型体に成型され、成型物搬送コンベア７により搬送されて、成型物装入装置８を介して移動床炉（回転炉床炉９に供給される。
【００１２】
移動床炉９で加熱還元された成型物は還元鉄となる一方で、このときに発生するガスは、ガス冷却機１０にて冷却され、集塵機１１にて酸化亜鉛（ＺｎＯ）を含む高亜鉛の二次ダストを回収し、排ガスはブロア１２を介して煙突１３から排出される。
また、濃縮槽2および双ロール式圧搾脱水機４から排出される水分は、返送水槽１４に集められ、水処理設備１５にて処理された後、原料の撹拌に必要な水を返送水ポンプ１６にて撹拌槽に返送し、残りは放水する。
このようにして、廃棄物中の揮発性有害物質（Ｃｌ，Ｎａ，Ｋ等）と酸化亜鉛（ＺｎＯ）を別々に回収することができる。
図１の実施形態では、撹拌槽にて炭材を撹拌混合しているが、図２に示すように、製鉄廃棄物とｐＨ調整剤とを水中で撹拌混合した後に圧縮して脱水したスラリーに炭材を添加して混練機１７を用いて混練してもよい。
また、成型機６が混練機能を兼ね備えたものであれば、混練機１７はなくてもよい。
【００１３】
【実施例】
本発明における処理方法を用いて電炉ダストを洗浄した試験を行った成分分析結果を表１に、また各成分の除去率を表２に示す。
試験条件は、洗浄液温度＝60℃、洗浄水／ダスト比＝10、撹拌時間＝30分とした。
【表１】

【表２】

表１および表２に示すように、ｐＨ調整無しに電炉ダストを洗浄すると、ｐＨ=6.7の弱酸性を示し、その時のＣｌ除去率は約52%に留まったが、ＮａＯＨを添加しｐＨ=約 9〜12にすると、Ｃｌ除去率を約90%まで上昇でき、Znのロスも非常に小さかった。更にｐＨ=約13まで上昇してもＣｌ上昇率は頭打ちで、Znロスが増加した。
【００１４】
このときの櫨液濃度（ｐｐｍ）を表３に示す。
【表３】

いずれの場合も、日本における一般的な放流基準：Ｐｂ＜0.1ppmを上回っているので、放流するには水処理が必要であり、水処理は、一般に行われているｐＨ調整・ＦｅＣｌ₃と高分子凝集剤添加により、Ｐｂ＜0.1ppmにでき、放流可能にすることができた。
【００１５】
次に、製鉄廃棄物（ダスト）に粉コークスを添加して加熱還元し、二次ダストを捕集して還元試験を行った結果を表４に示す。
【表４】

洗浄しないダストを還元したときの二次ダストは、Ｃｌ＝約16%、Ｎａ+Ｋ=約9%、Zn=約55%とZn純度が低かったが、ｐＨ＝約9で洗浄したダストを還元したときの二次ダストは、Ｃｌ＝約2%、Ｎａ+Ｋ=約1%、Zn=約70%（ＺｎＯ=約88%）とZn純度を大幅に向上することができた。
また、ｐＨ調整剤として、前記のＮａＯＨの代わりにゴミ溶融炉飛灰を使用した試験を行った。試験に使用したゴミ溶融炉飛灰の成分を表５に、試験結果を表６に、また各成分の除去率を表７に示す。
試験条件は、洗浄温度＝６０℃、洗浄水／ダスト比＝１０、攪拌時間＝３０分とした。
【表５】

【表６】

【表７】

【００１６】
表５に示すように、ゴミ溶融炉飛灰はｐＨ＝約１１と強アルカリ性を示した。これは、溶融炉の排ガス中に含まれるＨＣｌガスを中和するために排ガス中に吹き込んだ硝石灰（Ｃａ（ＯＨ）₂）が、飛灰中に残存するためである。
従って、Ｃａ分も高く、塩基度（ＣａＯ／ＳｉＯ₂）＝約３であった。
表６に示すように、洗浄時にゴミ溶融炉飛灰を電炉ダストに対する重量比で１０％添加することで、ｐＨ＝約１０にすると、Ｃｌ除去率を約９０％まで上昇させることができ、Ｚｎのロスも非常に小さかった。
また、塩基度（ＣａＯ／ＳｉＯ₂）もゴミ溶融炉飛灰添加前の約０．６から０．９以上に上昇した。
【００１７】
次に、電気炉ダストに粉コークスを添加し、還元テストを行ない、二次ダストを捕集した結果を表８に示す。
【表８】

洗浄しないダストを還元した時の二次ダストは、Ｃｌ＝約１６％、Ｎａ＋Ｋ＝約９％、Ｚｎ＝約５５％（ＺｎＯ＝約６８％）とＺｎ純度が低かったが、洗浄時にゴミ溶融炉飛灰を電炉ダストに対する重量比で１０％添加することで、ｐＨ＝約１０にすると、Ｃｌ＝約２．６％、Ｎａ＋Ｋ＝約１．７％、Ｚｎ＝約６９％（ＺｎＯ＝約８６％）とＺｎ純度を大幅に向上させることができた。
【発明の効果】
本発明によれば、ｐＨ調整した製鉄廃棄物を洗浄することにより揮発性有害物質（Ｃｌ，Ｎａ，Ｋ等）と酸化亜鉛（ＺｎＯ）とを別々に回収でき、しかも、原料を移動炉床炉に装入する前に乾燥する必要がない製鉄廃棄物の処理方法および処理装置を提供することができるうえ、回収できる酸化亜鉛の純度が著しく向上するなど、産業上有用な著しい効果を奏する。
ｐＨ調整剤にゴミ溶融炉または焼却炉の飛灰を使用することで、高価なＮａＯＨ等の薬剤の使用量を無くすまたは低減することができる。
また、洗浄後の塩基度（ＣａＯ／ＳｉＯ₂）が０．９以上になることで、この洗浄後の材料を移動床式還元炉で還元したものを、電気炉等に鉄源としてリサイクルする場合に、電気炉等の塩基度調整のために使用するＣａＯの必要量を減少させることができる。なお、一般的な普通鋼用電気炉のスラグの塩基度は、約１である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明（請求項１）の製鉄廃棄物の処理フローを示す図である。
【図２】本発明（請求項２）の製鉄廃棄物の処理フローを示す図である。
【符号の説明】
１・・・撹拌槽、
２・・・濃縮槽、
３・・・スラリーポンプ、
４・・・双ロール式圧搾脱水機、
５・・・脱水物搬送コンベア、
６・・・押出し式成型機、
７・・・成型物搬送コンベア、
８・・・成型物装入装置、
９・・・移動床炉（回転炉床炉）、
１０・・・ガス冷却機、
１１・・・集塵機、
１２・・・ブロア、
１３・・・煙突
１４・・・返送水槽、
１５・・・水処理設備、
１６・・・返送水ポンプ、
１７・・・混練機

Claims

製鉄廃棄物とｐＨ調整剤と炭材とを水中で撹拌混合する撹拌槽と、
該攪拌混合した物を濃縮してスラリー化する濃縮槽と、
該スラリーを循環移動する濾布上に注ぎ、該濾布の上下に設置した一対以上のロールにて圧搾して脱水する脱水機と、
該脱水した物を穴型から押し出して成型体にする成型機と、
該成型体を焼成還元する移動床式還元炉と、
該移動床式還元炉にて発生する酸化亜鉛を含む二次ダストを回収する集塵機とを有することを特徴とする製鉄廃棄物の処理装置。
製鉄廃棄物とｐＨ調整剤とを水中で撹拌混合する撹拌槽と、
該攪拌混合した物を濃縮してスラリー化する濃縮槽と、
該スラリーを循環移動する濾布上に注ぎ、該濾布の上下に設置した一対以上のロールにて圧搾して脱水する脱水機と、
該脱水した物に炭材を添加して混練する混練機と、
該脱水した物を穴型から押し出して成型体にする成型機と、
該成型体を焼成還元する移動床式還元炉と、
該移動床式還元炉にて発生する酸化亜鉛を含む二次ダストを回収する集塵機とを有することを特徴とする製鉄廃棄物の処理装置。