JP4430176B2

JP4430176B2 - 酸化鉄の製造装置

Info

Publication number: JP4430176B2
Application number: JP31552599A
Authority: JP
Inventors: 裕二林; 英一河野
Original assignee: Nippon Steel Nisshin Co Ltd
Current assignee: Nippon Steel Nisshin Co Ltd
Priority date: 1999-11-05
Filing date: 1999-11-05
Publication date: 2010-03-10
Anticipated expiration: 2019-11-05
Also published as: JP2001139332A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、製鉄所の塩酸酸洗設備から発生する塩化鉄を含む廃酸を処理して磁性材料の原料である粉状の酸化鉄を製造する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、熱間圧延鋼帯の脱スケールは、主として塩酸酸洗設備において行われており、塩酸酸洗設備から発生する塩化鉄を含む廃酸は、塩酸廃酸処理設備において主として噴霧焙焼法によって処理されている。この方式の塩酸廃酸処理設備は、塩酸回収装置と、焙焼炉を備える酸化鉄製造装置とから成る。
【０００３】
塩化鉄を含む廃酸は、高温に加熱された焙焼炉において、粉状の酸化鉄と塩化水素を含む排ガスとに分解される。塩化水素を含む排ガスは、塩酸回収装置に導かれ、塩酸として回収される。焙焼された酸化鉄は、ロータリキルンに投入され、加熱によって残留した塩素分を除去される。このように、従来の酸化鉄製造装置は焙焼炉とロータリキルンとを含んで構成される。
【０００４】
特開平４−２４０１１９号公報には、焙焼炉の排ガス中から粉状の酸化鉄を回収するサイクロン等の集塵機と、回収した酸化鉄を外部に取出すことなく再度リターン管を介して焙焼炉内に循環供給するブロワとをさらに備える酸化鉄製造装置が開示されている。通常集塵機で回収した酸化鉄は基準値を超える塩素含有量を有しているけれども、このような循環処理によって基準値以上の塩素含有量を有する酸化鉄が外部に取出されないことになり、製造される酸化鉄の品位を向上することができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
前記粉状の酸化鉄は、冷却後、塩素含有量等の品質検査によって１級品および級外品（２級品、産廃品）に格付けされている。級外品のうち、２級品は１級品と比較して売値が安価であり、産廃品は処分するのにコストがかかる。したがって、従来から級外品の発生を低減する種々の検討が多方面から進められている。しかしながら、実操業においては、焙焼炉およびロータリキルンの炉況の変動が避けられないので、級外品の発生を皆無にすることは困難である。したがって、現実的な対応としては発生した級外品を１級品として救済することのできる手段の開発が要望されている。前記従来の酸化鉄製造装置には、このような級外品を救済する手段が全く設けられていない。
【０００６】
本発明の目的は、級外品に格付けされた酸化鉄を１級品として救済することのできる酸化鉄製造装置を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、粉状の酸化鉄を定量供給する定量供給手段と、
定量供給された酸化鉄を分級する分級機と、
分級された粒径の小さい酸化鉄を輸送する輸送手段と、
輸送手段からの酸化鉄を加熱して酸化鉄に含まれる塩素分を除去する加熱手段とを含むことを特徴とする酸化鉄の製造装置である。
【０００８】
本発明に従えば、粉状の酸化鉄は定量供給手段によって分級機に定量供給されて分級され、分級された粒径の小さい酸化鉄は輸送手段によって加熱手段に供給されて塩素分を除去される。これによって、たとえば塩素含有量の多い級外品の酸化鉄が発生してもそれを加熱して塩素分を除去することができるので、級外品を１級品として救済することができる。
【０００９】
また本発明で、前記加熱手段は、炉体にバーナが取付けられて構成される焙焼炉であって、炉体のバーナ付近には前記輸送手段が接続されており、炉体の上部には鋼帯を塩酸酸洗した後の塩化鉄を含む廃酸を噴霧する噴霧ノズルが設けられることを特徴とする。
【００１０】
本発明に従えば、焙焼炉の炉体にはバーナが取付けられており、バーナ付近には粉状の酸化鉄を輸送する輸送手段が接続されているので、酸化鉄がバーナ付近に吹込まれ、バーナによって充分に加熱される。したがって酸化鉄に含まれる塩素分が効率的に除去される。また炉体の上部には噴霧ノズルが設けられており、噴霧ノズルには塩化鉄を含む廃酸が供給されるので、焙焼炉内に廃酸を噴霧することができる。したがって、廃酸はバーナ加熱によって粉状の酸化鉄と塩化水素を含む排ガスとに効率よく分解される。
【００１１】
また本発明で、前記定量供給手段は、水平な回転軸線を有するスクリュコンベアであって、スクリュコンベアは水平軸線まわりに回転するスクリュ羽根が筒体内に回転可能に設けられ、酸化鉄はスクリュ羽根の軸線よりも下方で筒体内を輸送され、
前記分級機はふるい分け機であって、スクリュコンベアからの酸化鉄をふるい分けして予め定める粒径を超える物体を排除し、さらに、
前記輸送手段は、
酸化鉄を輸送する空気を発生するブロワと、
ブロワからの空気を加熱する空気加熱器と、
空気加熱器からの加熱空気によってふるい分け機からの酸化鉄を吸引して輸送するインジェクタと、
インジェクタからの酸化鉄および加熱空気を加熱手段に導く圧送管とを含むことを特徴とする。
【００１２】
本発明に従えば、スクリュコンベアは筒体内で粉状の酸化鉄を輸送するので、酸化鉄を飛散させることなく輸送することができる。また酸化鉄がスクリュ羽根の軸線よりも下方で筒体内を輸送されるので、小さな動力で酸化鉄をふるい分け機に定量供給することができる。したがって、ふるい分け機における酸化鉄の詰まりを防止することができる。またふるい分け機は予め定める粒径を超える物体の通過を阻止することができるので、たとえば酸化鉄中に異物が混入していても確実に排除することができる。また、輸送手段はブロワからの空気を空気加熱器で加熱し、加熱された空気をインジェクタに供給してふるい分けされた酸化鉄を吸引し、加熱空気と酸化鉄とを圧送管を介して焙焼炉に吹込むので、予熱された粉状の酸化鉄が焙焼炉内に吹込まれることになり、炉温の低下を防止することができる。
【００１３】
また本発明で、前記インジェクタは、
内部空間を有し、内部空間の上方からふるい分けされた酸化鉄が供給されるケーシングと、
ケーシングに設けられ、水平軸線を有し、加熱空気が供給されるノズルと、
ケーシングに設けられ、ノズルから水平方向に、かつ加熱空気の噴射方向下流側に間隔をあけて対向配置されるディフューザとを含むことを特徴とする。
【００１４】
本発明に従えば、インジェクタには可動部がないので、構造を簡素化することができ、故障を少なくすることができる。したがって簡単な構成で確実に酸化鉄を輸送することができる。
【００１５】
また本発明で、前記焙焼炉の炉体は、鉛直軸線を有する直円筒部を有し、直円筒部にはバーナが周方向に間隔をあけて複数設けられており、各バーナの火炎軸線は同一水平面内に存在し、かつ直円筒部の接線方向に対して鋭角を成して配置されており、
前記圧送管は各バーナよりも上方の直円筒部に配置されており、前記圧送管の軸線は各バーナの火炎軸線を含む一水平面に平行であり、さらに前記圧送管の前記一水平面上への投影軸線は最も近接したバーナの火炎軸線と鋭角を成すことを特徴とする。
【００１６】
本発明に従えば、圧送管の軸線とバーナの火炎軸線との成す角度が小さいので、粉状の酸化鉄が燃焼ガスの流れ方向とほぼ同じ方向に投入される。これによって、焙焼炉内における燃焼ガスの流れを乱すことなく酸化鉄を充分に加熱することができる。
【００１７】
また本発明で、前記焙焼炉の近傍には、焙焼炉から取出された酸化鉄を間接加熱して塩素分を除去するロータリキルンが配置されており、
前記空気加熱器は、前記ブロワからの空気をロータリキルンの排ガスによって間接加熱することを特徴とする。
【００１８】
本発明に従えば、酸化鉄輸送用空気はロータリキルンの排ガスによって間接加熱された後、インジェクタに供給されるので、ロータリキルンの排ガスの廃熱を有効に活用することができる。
【００１９】
また本発明で、前記ふるい分け機は、
分級されるべき酸化鉄が供給されるふるい枠と、
ふるい枠に設けられるふるい部材と、
ふるい枠を加振する発振機と、
ふるい部材の下方に配置され、発振機の振動によってふるい部材に衝突する衝突片とを含むことを特徴とする。
【００２０】
本発明に従えば、衝突片によってふるい部材に衝撃力を付与することができるので、ふるい部材の詰まりを防止することができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の実施の一形態である酸化鉄製造装置１に備えられる酸化鉄供給装置３の構成を簡略化して示す系統図であり、図２は図１に示す酸化鉄供給装置３の主要部の構成を簡略化して示す正面図であり、図３は本発明の実施の一形態である酸化鉄製造装置１の構成を簡略化して示す系統図である。酸化鉄製造装置１は、前述のように塩化鉄を含む廃酸から粉状の酸化鉄を製造する装置であり、塩酸廃酸処理設備に塩酸回収装置とともに備えられる。塩化鉄を含む廃酸（以後、廃酸と略称する）は、熱間圧延鋼帯の主たる脱スケール設備である塩酸酸洗設備から発生する。
【００２２】
廃酸タンク５に貯留された廃酸は、ポンプ６によって廃酸移送管７に送り出され、フィルタ８を介して中間ワッシャと呼ばれる濃縮塔９に供給される。濃縮塔９に供給された廃酸は、塔内で後述する焙焼炉１４から排出される排ガスと向流接触し、排ガス中に含まれる微粉の酸化鉄を捕集すると同時に廃酸中の水分が一部蒸発して濃縮される。濃縮された廃酸は貯留槽１０に貯留された後、噴霧ポンプ１１によって昇圧され、フィルタ１２を介して加熱手段である焙焼炉１４に圧送される。圧送された濃縮廃酸は、焙焼炉１４の上部に設けられている噴霧ノズル１５によって炉内に噴霧される。焙焼炉１４にはバーナ１６が設けられており、天然ガスと空気とを混合して燃焼し、燃焼熱で炉内を高温度に加熱保持する。焙焼炉１４の構成についてはさらに後述する。
【００２３】
前記噴霧ノズル１５によって噴霧された濃縮廃酸の液滴は、炉内を降下中に粉状の酸化鉄と塩化水素を含む排ガスとに熱分解される。このうち後者の塩化水素を含む排ガスは、排気ダクト１９を介してサイクロン２０に送られる。サイクロン２０では、前記排ガスを粗集塵して粉状の酸化鉄を回収する。サイクロン２０を通過した前記排ガスはダクト２１を介して濃縮塔９に送られ、前述のように廃酸と向流接触した後、塩酸回収装置２３に送られる。
【００２４】
前者の粉状の酸化鉄は、焙焼炉１４の底部に貯留された後、取出され、ホッパ２５、可逆式スクリュフィーダ２６およびコンベア２７を介してロータリキルン２８に送られる。ロータリキルン２８は、内筒２９と外筒３０とを有し、回転駆動される内筒２９内に前記酸化鉄が投入される。外筒３０には、バーナ３１が設けられており、バーナ３１は内筒２９の外周面と外筒３０の内周面とで囲まれる空間において天然ガスと空気とを混合して燃焼し、内筒２９を加熱する。これによって酸化鉄中の残留塩素分が分解されて除去される。
【００２５】
ロータリキルン２８で加熱された酸化鉄はクーラ３３で冷却され、気密排出手段であるロータリフィーダ３４およびＹ形切換弁３５を経て第１および第２インジェクタ３６，３７に送られる。第１および第２インジェクタ３６，３７には、第１および第２ブロワ３８，３９が送風管路４０，Ｔ形切換弁４１を介して接続されている。第１および第２インジェクタ３６，３７に送られた酸化鉄は、第１および第２ブロワ３８，３９からの圧送用空気によって空気輸送され、第１および第２サイロ４３，４４に貯留される。貯留された酸化鉄は、袋詰装置４５によってバグ４６に所定重量、たとえば６５０ｋｇずつ袋詰めされる。
【００２６】
袋詰めされた酸化鉄は、１０袋について１回サンプリングされ、出荷検査と呼ばれる品質検査が施される。品質検査項目は、たとえば塩素含有量および粒径であり、試験値が予め定める合格基準値と比較されて格付けされる。すなわち、全ての試験値が合格基準値を満たすものは１級品として格付けされて出荷され、いずれか１つの試験値でも合格基準値を外れたものは級外品として格付けされる。前記予め定める合格基準値は、たとえば塩素含有量：０．０９％以下，粒径：１．３μｍ以下である。
【００２７】
前記ロータリキルン２８およびクーラ３３には、ベントラインと呼ばれる複数のガス管路４８が設けられている。ガス管路４８は、塩素分を含むガスを排出する管路であり、一端部がガス発生源であるロータリキルン２８およびクーラ３３にそれぞれ接続され、他端部がガス排出先である焙焼炉１４、排気ダクト１９およびダクト２１にそれぞれ接続される。各ガス管路４８の両端部には、バルブ４９がそれぞれ設けられている。これによって、ロータリキルン２８およびクーラ３３からの塩素分を含むガスの排出先は、バルブ４９の操作によって選択的に切換え可能である。前記塩素分を含むガスは、その排出先が焙焼炉１４の排ガス流れ方向下流側になるにつれて塩酸回収装置２３に導入されやすくなるので、塩酸回収量を増加することができる。
【００２８】
前記ロータリキルン２８のバーナ３１の燃焼排ガスは、排ガス管５１を介して煙突５３に導かれる。煙突５３には、空気加熱器５４が設けられている。空気加熱器５４は、ロータリキルン２８からの燃焼排ガスが通過する空間を有しており、その空間には送風管路５５のジグザグ状の屈曲部５５ａが配置されている。送風管路５５は、酸化鉄の圧送用空気を導く管路であり、その一端部は第３ブロワ５６に接続されている。送風管路５５は空気加熱器５４の下流側で２系統に分岐しており、分岐した各送風管路５５の他端部は、後述する第３および第４インジェクタ５８，１００にそれぞれ接続されている。第３ブロワ５６から送風された圧送用空気は、空気加熱器５４においてロータリキルン２８の燃焼排ガスによって間接加熱され、加熱空気となって第３および第４インジェクタ５８，１００に送風される。これによってロータリキルン２８の燃焼排ガスの廃熱を有効に活用することができ、省エネルギを図ることができる。
【００２９】
前記サイクロン２０は、図３に示すように排出管５７および気密排出手段であるロータリフィーダ５９を介して第３インジェクタ５８に接続されている。前記サイクロン２０によって焙焼炉１４の排ガス中から回収された酸化鉄は、第３インジェクタ５８に供給され、空気加熱器５４において加熱された圧送用空気によって空気輸送され、戻り管６０を介して焙焼炉１４に戻される。前記排気ダクト１９、サイクロン２０、排出管５７、ロータリフィーダ５９、第３インジェクタ５８および戻り管６０は、酸化鉄循環装置６１を形成する。
【００３０】
このように、加熱空気によってサイクロン２０で回収された酸化鉄が焙焼炉１４に空気輸送されるので、加熱されない圧送用空気によって空気輸送を行う場合に比べて焙焼炉１４の温度低下を防止することができる。また前述のように、塩素含有量の高いサイクロン２０の酸化鉄が外部に取出されることなく、焙焼炉１４に戻されるので、塩素含有量の高い酸化鉄の生産量を低減することができ、酸化鉄の品位を向上することができる。
【００３１】
本実施の形態では、焙焼炉１４の近傍に酸化鉄供給装置３が設けられている。酸化鉄供給装置３は、前記級外品として格付けされた酸化鉄を焙焼炉１４に再投入するための装置である。酸化鉄供給装置３は、図１および図２に示すように級外品の酸化鉄を収納するホッパ６３と、ホッパ６３からの粉状の酸化鉄を定量供給する定量供給手段であるスクリュコンベア６４と、定量供給された酸化鉄を分級する分級機であるふるい分け機６５と、ふるい分けられた粒径の小さい酸化鉄を輸送する輸送手段６６とを含んで構成される。
【００３２】
ホッパ６３は、鉛直軸線を有する直円筒部（図示せず）と、その下方に連なる逆円錐台状のレジューサ６８と、その下方に連なる下部ノズル６９とを有する。レジューサ６８の外周面には加熱ジャケット７０が形成されており、下部ノズル６９には、スライド式のシャッタ７１が設けられている。加熱ジャケット７０には蒸気が供給されており、レジューサ６８は蒸気加熱されている。バグ４６に充填された級外品の酸化鉄は、トロリホイスト７４で吊上げられ、ホッパ６３内に投入される。ホッパ６３内の酸化鉄は、予熱された後、後続配置されたスクリュコンベア６４へ供給され、その供給量はスライド式シャッタ７１の開度調整によって調整される。
【００３３】
ホッパ６３に投入される級外品の酸化鉄は、前記品質検査の試験値不良品ばかりでなく、前記第１および第２サイロ４３，４４の補修後に最初に製造された酸化鉄も含まれる。これは、補修直後に貯留された酸化鉄に補修時の熔接カスなどが混入している可能性が極めて高いと考えられるからである。
【００３４】
図４は図２に示すスクリュコンベア６４の構成を簡略化して示す正面断面図であり、図５は図４の右側面図である。スクリュコンベア６４は筒体７５とスクリュ７６とを備える。筒体７５は略円筒形の形状を有し、その一端部には上方に延びる酸化鉄導入口７７が形成されており、他端部には下方に延びる酸化鉄排出口７８が形成されている。酸化鉄導入口７７は、前記ホッパ６３の下部ノズル６９に連結されている。筒体７５の外周面には、ブラケット８３が取付けられており、ブラケット８３は図２に示すように架台８４に固定されている。
【００３５】
スクリュ７６は、スクリュ軸７９とスクリュ羽根８０とを含む。スクリュ軸７９は筒体７５内に挿通され、筒体７５の両端部に回転自在に軸支されている。スクリュ軸７９は、図２に示すようにモータ８１によって回転駆動される。スクリュ羽根８０は、スクリュ軸７９の外周面にらせん状に取付けられており、スクリュ軸７９と一体的に筒体７５内を回転する。本実施の形態では、スクリュ羽根８０は、左巻に形成されているけれども、酸化鉄排出口７８側の最終半巻のみは右巻に形成されている。
【００３６】
ホッパ６３から酸化鉄導入口７７を介して筒体７５の一端部に供給された酸化鉄は、スクリュ羽根８０によって筒体７５の一端部から他端部に向って輸送され、酸化鉄排出口７８から排出される。前述のように、スクリュ羽根８０の他端部側の最終半巻は反対巻に形成されているので、この部分で酸化鉄の他端部側への移動が阻止され、酸化鉄を酸化鉄排出口７８から確実に排出させることができる。また、スクリュコンベア６４は筒体７５内に回転自在に設けられたスクリュ羽根８０によって酸化鉄を輸送するので、酸化鉄を飛散させることなく輸送することができる。
【００３７】
本実施の形態では、酸化鉄は図４に示すように酸化鉄の層厚Ｌ１がスクリュ羽根８０の軸線８０ａよりも下方になるように輸送される。これによって、スクリュコンベア６４は酸化鉄を小さな動力で輸送することができ、後続配置されたふるい分け機６５に酸化鉄を確実に定量供給することができる。したがって、ふるい分け機６５における酸化鉄の詰まりを防止することができる。
【００３８】
図６は図２に示すふるい分け機６５の構成を簡略化して示す正面図であり、図７は図６の平面図であり、図８は図６のＡ部の拡大図である。図６は、右半分を断面図として示している。ふるい分け機６５は、ふるい分けられるべき酸化鉄が供給されるふるい枠８６と、ふるい枠８６に張架されるふるい部材であるふるい網８７と、ふるい枠８６を加振する発振機８８と、ふるい網８７に衝突する衝突片８９とを備えて構成される。前記スクリュコンベア６４の酸化鉄排出口７８は、図２に示すようにじゃばら９１を介してふるい枠８６の頂部の酸化鉄取り入れ口９０に接続される。
【００３９】
酸化鉄取り入れ口９０から取入れられた酸化鉄は、ふるい網８７によってふるい分けられる。ふるい分け中、ふるい枠８６は発振機８８によって上下方向に加振されるとともに、ふるい網８７にはタッピングゴムと呼ばれる衝突片８９が繰返して衝突する。衝突片８９は、衝突片受皿９３に収納されており、衝突片受皿９３の底面には酸化鉄を通過されるための多数の透孔９４が形成されている。
【００４０】
これによって、酸化鉄が塊状に固まっていても振動によって破砕することができるとともに、衝突片８９の衝撃力によってふるい網８７の目詰まりを防止することができる。本実施形態のふるい網８７は、たとえばふるい目の開き：２．５ｍｍ，線径：０．７ｍｍに設定される。この場合、粒径１．８ｍｍ以下の物体が通過できる。前記ふるい網８７を通過した酸化鉄は、傾斜シュート９５を介して排出口９６から排出され、後続配置された輸送手段６６の後述する第４インジェクタ１００に送られる。前記ふるい網８７を通過できない粗粒の物体は、粗粒排出口９７を介して粗粒受けドラム９８に排除される。粗粒物体は、たとえば酸化鉄が強固に固化した固形物、前記熔接カス、バブフィルタの破片およびフィルタ８，１２の破片などである。以後、これらを総称して異物と呼ぶ。
【００４１】
このように、本実施の形態では粒径１．８ｍｍ以下の物体がふるい網８７を通過できるように設定されているので、酸化鉄をほぼ全量通過させることができ、異物を確実に排除することができる。
【００４２】
図１〜図３を参照して前記輸送手段６６は、前記第３ブロワ５６と、前記空気加熱器５４と、第４インジェクタ１００と、圧送管１０１と、前記送風管路５５とを含んで構成される。第４インジェクタ１００は、ふるい分け機６５の近傍に設けられ、空気加熱器５４からの加熱空気によってふるい分け機６５からの酸化鉄を吸引して空気輸送する。圧送管１０１は、第４インジェクタ１００と焙焼炉１４とを接続し、第４インジェクタ１００からの酸化鉄および加熱空気を焙焼炉１４に導く。
【００４３】
図９は図２に示す第４インジェクタ１００の構成を簡略化して示す正面断面図であり、図１０は図９の切断面線Ｘ−Ｘから見た断面図である。第４インジェクタ１００は、水平軸線を有する中空のケーシング１０３と、ケーシングの上部に取付けられるレジューサ１０２と、ケーシング１０３の内部空間に設けられるノズル１０４と、ノズル１０４に同軸に間隔をあけて対向配置されるディフューザ１０５とを含む。レジューサ１０２は、鉛直軸線を有し、その上部には前記ふるい分け機６５の排出口９６がじゃばら１０６を介して接続されている。
【００４４】
ケーシング１０３は、直円筒状の周壁１０３ａと、その両側面を塞ぐ端壁１０３ｂ，１０３ｃとから成り、その内部空間はレジューサ１０２と連通している。したがって、ケーシング１０３の内部空間には上方から前記ふるい網８７を通過した酸化鉄がレジューサ１０２を介して供給される。ケーシング１０３の下部には、酸化鉄排出口１０７が設けられており、排出口１０７にはキャップ１０８が着脱可能に取付けられている。前記内部空間に酸化鉄が詰まった場合、酸化鉄は排出口１０７から排出される。
【００４５】
ノズル１０４は、水平軸線を有し、ノズル保持管１０９の先端部に着脱自在に設けられている。ノズル保持管１０９は、ケーシング１０３の一方（図９の左側）の端壁１０３ｂに設けられており、その先端部は、一方の端壁１０３ｂを挿通して前記内部空間に突出している。ケーシング１０３、ノズル保持管１０９、ノズル１０４およびディフューザ１０５の軸線１１０は同軸である。ノズル１０４の内部には内部流路１０４ａがノズル１０４の軸線１１０と同軸に形成されており、その内周面の直径は、ノズル１０４の先端に向かうにつれて、すなわちディフューザ１０５に近接するにつれて先細状に小さくなるように形成されている。またノズル１０４の外周面の直径も同様にノズル１０４の先端部に向かうにつれて先細状に小さくなるように形成されている。ノズル保持管１０９の基端部は、前記送風管路５５に接続されている。
【００４６】
ディフューザ１０５は、ケーシング１０３の他方の端壁１０３ｃに設けられており、その先端部は他方の端壁１０３ｃを挿通して前記内部空間に突出している。ディフューザ１０５の内部には内部流路１０５ａがディフューザ１０５の軸線１１０と同軸に形成されており、その内周面の直径はノズル１０４から離間するにつれて一旦先細状にくびれた後、末広り状に大きくなるように形成されている。ディフューザ１０５の内周面にはセラミックス加工が施されており、輸送される酸化鉄による内周面の摩耗を抑制する。ディフューザ１０５の基端部は、前記圧送管１０１に接続されている。
【００４７】
送風管路５５からノズル１０４の内部流路１０４ａに送られた加熱空気は、縮径効果によって加速され、ディフューザ１０５の内部流路１０５ａに向って噴射される。このため、前記内部空間には伴流に伴う負圧が発生し、前記内部空間に供給された酸化鉄はノズル１０４の外周面の曲率に沿ってディフューザ１０５の内部流路１０５ａに吸引される。吸引された酸化鉄は、加熱空気とともに圧送管１０１内を輸送されて焙焼炉１４内に吹込まれる。焙焼炉１４内に吹込まれる加熱空気の温度は、たとえば１２０℃である。
【００４８】
このように級外品の酸化鉄はホッパ６３で予加熱され、さらに空気加熱器５４によって加熱された空気で空気輸送されるので、焙焼炉１４内の温度低下を防止することができる。また第４インジェクタ１００には可動部がないので、構造を簡素化することができ、故障を少なくすることができる。したがって、簡単な構成で確実に酸化鉄を輸送することができる。またノズル１０４およびディフューザ１０５を消耗部品として定期的に交換すれば第４インジェクタ１００の寿命を延長することができる。前記第１〜第３インジェクタ３８，３９，５８の構成は、第４インジェクタ１００の構成と同一である。
【００４９】
図１１は図３に示す焙焼炉１４の構成を簡略化して示す正面図であり、図１２は図１１の切断面線ＸＩＩ−ＸＩＩから見た断面図である。図１１は、右半分を断面図として示している。図１１および図１２を参照して、焙焼炉１４の構成を説明するとともに前記圧送管１０１および戻り管６０の焙焼炉１４への接続位置付近の構成について説明する。焙焼炉１４は炉体１１１を備えており、炉体１１１は鉛直軸線を有する直円筒部１１１ａと、その下部に連なるレジューサ部１１１ｂとを有する。直円筒部１１１ａの下部にはバーナ１６が周方向に間隔をあけて複数（本実施の形態では４）設けられている。直円筒部１１１ａの上端部には、ノズルヘッダ１１３が複数（本実施形態では４）昇降自在に設けられており、ノズルヘッダ１１３の下端部には噴霧ノズル１５が取付けられている。ノズルヘッダ１１３は昇降装置１１４によって昇降される。レジューサ部１１１ｂの下部には、開閉弁１１２が設けられている。レジューサ部１１１ｂに貯留された酸化鉄は、開閉弁１１２の開度調整によって後続配置されたホッパ２５への供給量が調整される。
【００５０】
各バーナ１６の火炎軸線１１６は、同一の水平面１１５内に存在しており、火炎軸線１１６と直円筒部との交点Ｔにおける接線と火炎軸線との成す角度θ１は鋭角、たとえば４５°である。したがって、各バーナ１６の燃焼ガス流は炉内で矢符１１９で示すような同一回転方向の旋回流を形成し、炉内を均一に加熱することができる。
【００５１】
前記酸化鉄供給装置３の圧送管１０１は、各バーナ１６の上方に間隔をあけて炉体１１１の直円筒部１１１ａに接続されている。圧送管１０１の軸線１１７は、前記各バーナ１６の火炎軸線１１６を含む一水平面１１５に平行であり、さらに圧送管１０１の軸線を上方から前記一水平面１１５に投影した投影軸線１１７は前記一水平面１１５上において最も近接したバーナ１６の火炎軸線１１６と鋭角を成すように配置されている。前記投影軸線１１７と前記火炎軸線１１６との成す角度θ２は、たとえば５０°である。本実施の形態では、θ２＞θ１に設定されている。このように圧送管１０１の投影軸線１１７とバーナ１６の火炎軸線１１６との成す角度が鋭角であるので、級外品の酸化鉄は燃焼ガスの流れ方向とほぼ同じ方向に投入され、前記旋回流に沿って旋回する。これによって、焙焼炉１４内における燃焼ガスの流れを乱すことなく、級外品の酸化鉄を効率よく充分加熱することができる。
【００５２】
炉体１１１の直円筒部１１１ａにおける圧送管１０１の接続位置と対向する位置には、前記酸化鉄循環装置６１の戻り管６０が接続されている。戻り管６０の軸線１１８は、圧送管１０１の軸線１１７と同一水平面内に存在しており、圧送管１０１の接続位置と戻り管６０の接続位置とは、この同一水平面内において直円筒部１１１ａの一直径線１２０上に存在する。また前記水平面１１５上において戻り管６０の投影軸線１１８とバーナ１６の火炎軸線１１６との成す角度θ３は鋭角、たとえば３４°に設定されている。本実施の形態では、θ３＜θ１に設定されている。これによって、圧送管１０１の場合と同様に焙焼炉１４の排ガス中から回収した酸化鉄を効率よく充分加熱することができる。
【００５３】
次に酸化鉄供給装置３の動作を説明する。ホッパ６３に投入された級外品の酸化鉄は、蒸気で予熱された後、スクリュコンベア６４に送られ、スクリュコンベア６４によってふるい分け機６５に定量供給される。ふるい分け機６５に供給された級外品の酸化鉄は、熔接カスなどの異物を排除された後、第４インジェクタ１００に送られる。第４インジェクタ１００に送られた級外品の酸化鉄は、ロータリキルン２８の燃焼排ガスによって加熱された圧送用空気によって空気輸送され、圧送管１０１を介して焙焼炉１４内に吹込まれる。焙焼炉１４内に吹込まれた級外品の酸化鉄は加熱されて塩素分を除去される。これによって、級外品の酸化鉄は異物および塩素分を除去されるので、１級品として救済される。
【００５４】
次に、図３に示す酸化鉄製造装置１の実操業結果の１例について説明する。酸化鉄製造装置１を稼働して廃酸から酸化鉄を製造するとともに、図１および図２に示す酸化鉄供給装置３を運転して級外品の酸化鉄の救済処理を行った。級外品の酸化鉄は、酸化鉄の生産量３０袋（１袋６５０ｋｇ）当り１袋の割合で投入した。投入した級外品の酸化鉄の塩素含有量および粒径は、それぞれ塩素含有量：０．２２５％、粒径：０．８２μｍであった。製造された酸化鉄の品質検査を行った結果、酸化鉄の塩素含有量および粒径は、それぞれ塩素含有量：０．０３２％、粒径：０．７２μｍであった。これらは、いずれも問題のないレベルであり、全量１級品として格付けされた。これによって、本発明の酸化鉄製造装置１は優れた級外品の酸化鉄の救済処理能力を有していることが判る。
【００５５】
以上述べたように、本実施の形態では噴霧した廃酸をバーナで加熱する焙焼炉１４が用いられているけれども流動床式焙焼炉を用いてもよい。また、空送用空気の加熱にロータリキルン２８の燃焼排ガスが用いられているけれども他の熱源を用いてもよい。また定量供給手段、分級機および輸送手段としてスクリュコンベア６４、ふるい分け機６５およびインジェクタ１００などが用いられているけれども、これらに限定されるものではなく他の手段を用いてもよい。またインジェクタ１００およびふるい分け機６５の構成は、本実施の形態以外の構成でもよい。また、圧送管１０１と焙焼炉１４との接続箇所は、本実施の形態では１箇所であるけれども、１箇所に限定されるものではなく、複数箇所において接続するように構成してもよい。
【００５６】
【発明の効果】
以上のように請求項１記載の本発明によれば、塩素含有量の多い級外品の酸化鉄を加熱して塩素分を除去することができるので、級外品を１級品として救済することができる。
【００５７】
また請求項２記載の本発明によれば、酸化鉄はバーナ付近に吹込まれ、バーナによって充分に加熱されるので、酸化鉄に含まれる塩素分を効率的に除去することができる。
【００５８】
また請求項３記載の本発明によれば、酸化鉄がふるい分けされるので、酸化鉄中に異物が混入していても確実に排除することができる。また加熱された空気がインジェクタに供給されるので、予熱された粉状の酸化鉄が焙焼炉内に吹込まれることになり、炉内温度の低下を防止することができる。
【００５９】
また請求項４記載の本発明によれば、簡単な構成で確実に酸化鉄を輸送することができる。
【００６０】
また請求項５記載の本発明によれば、粉状の酸化鉄は燃焼ガスの流れ方向とほぼ同じ方向に投入されるので、焙焼炉内における燃焼ガスの流れを乱すことなく酸化鉄を充分に加熱することができる。
【００６１】
また請求項６記載の本発明によれば、ロータリキルンの排ガスの廃熱を有効に利用することができる。
【００６２】
また請求項７記載の本発明によれば、衝突片によってふるい部材に衝撃力を付与することができるので、ふるい部材の詰まりを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態である酸化鉄製造装置１に備えられる酸化鉄供給装置３の構成を簡略化して示す系統図である。
【図２】図１に示す酸化鉄供給装置３の主要部の構成を簡略化して示す正面図である。
【図３】本発明の実施の一形態である酸化鉄製造装置１の構成を簡略化して示す系統図である。
【図４】図２に示すスクリュコンベア６４の構成を簡略化して示す正面断面図である。
【図５】図４の右側面図である。
【図６】図２に示すふるい分け機６５の構成を簡略化して示す正面図である。
【図７】図６の平面図である。
【図８】図６のＡ部の拡大図である。
【図９】図２に示す第４インジェクタ１００の構成を簡略化して示す正面断面図である。
【図１０】図９の切断面線Ｘ−Ｘから見た断面図である。
【図１１】図３に示す焙焼炉１４の構成を簡略化して示す正面図である。
【図１２】図１１の切断面線ＸＩＩ−ＸＩＩから見た断面図である。
【符号の説明】
１酸化鉄製造装置
３酸化鉄供給装置
１４焙焼炉
１６バーナ
２０サイクロン
２３塩酸回収装置
２８ロータリキルン
３３クーラ
３６第１インジェクタ
３７第２インジェクタ
４６バグ
５４空気加熱器
５５送風管路
５８第３インジェクタ
６０戻り管
６１酸化鉄循環装置
６３ホッパ
６４スクリュコンベア
６５ふるい分け機
６６輸送手段
９８粗粒受けドラム
１００第４インジェクタ
１０１圧送管

Claims

粉状の酸化鉄を定量供給する定量供給手段と、
定量供給された酸化鉄を分級する分級機と、
分級された粒径の小さい酸化鉄を輸送する輸送手段と、
輸送手段からの酸化鉄を加熱して酸化鉄に含まれる塩素分を除去する加熱手段とを含むことを特徴とする酸化鉄の製造装置。
前記加熱手段は、炉体にバーナが取付けられて構成される焙焼炉であって、炉体のバーナ付近には前記輸送手段が接続されており、炉体の上部には鋼帯を塩酸酸洗した後の塩化鉄を含む廃酸を噴霧する噴霧ノズルが設けられることを特徴とする請求項１記載の酸化鉄の製造装置。
前記定量供給手段は、水平な回転軸線を有するスクリュコンベアであって、スクリュコンベアは水平軸線まわりに回転するスクリュ羽根が筒体内に回転可能に設けられ、酸化鉄はスクリュ羽根の軸線よりも下方で筒体内を輸送され、
前記分級機はふるい分け機であって、スクリュコンベアからの酸化鉄をふるい分けして予め定める粒径を超える物体を排除し、さらに、
前記輸送手段は、
酸化鉄を輸送する空気を発生するブロワと、
ブロワからの空気を加熱する空気加熱器と、
空気加熱器からの加熱空気によってふるい分け機からの酸化鉄を吸引して輸送するインジェクタと、
インジェクタからの酸化鉄および加熱空気を加熱手段に導く圧送管とを含むことを特徴とする請求項１または２記載の酸化鉄の製造装置。
前記インジェクタは、
内部空間を有し、内部空間の上方からふるい分けされた酸化鉄が供給されるケーシングと、
ケーシングに設けられ、水平軸線を有し、加熱空気が供給されるノズルと、
ケーシングに設けられ、ノズルから水平方向に、かつ加熱空気の噴射方向下流側に間隔をあけて対向配置されるディフューザとを含むことを特徴とする請求項３記載の酸化鉄の製造装置。
前記焙焼炉の炉体は、鉛直軸線を有する直円筒部を有し、直円筒部にはバーナが周方向に間隔をあけて複数設けられており、各バーナの火炎軸線は同一水平面内に存在し、かつ直円筒部の接線方向に対して鋭角を成して配置されており、
前記圧送管は各バーナよりも上方の直円筒部に配置されており、前記圧送管の軸線は各バーナの火炎軸線を含む一水平面に平行であり、さらに前記圧送管の前記一水平面上への投影軸線は最も近接したバーナの火炎軸線と鋭角を成すことを特徴とする請求項３または４記載の酸化鉄の製造装置。
前記焙焼炉の近傍には、焙焼炉から取出された酸化鉄を間接加熱して塩素分を除去するロータリキルンが配置されており、
前記空気加熱器は、前記ブロワからの空気をロータリキルンの排ガスによって間接加熱することを特徴とする請求項３〜５のいずれかに記載の酸化鉄の製造装置。
前記ふるい分け機は、
分級されるべき酸化鉄が供給されるふるい枠と、
ふるい枠に設けられるふるい部材と、
ふるい枠を加振する発振機と、
ふるい部材の下方に配置され、発振機の振動によってふるい部材に衝突する衝突片とを含むことを特徴とする請求項３〜６記載の酸化鉄の製造装置。