JP4499940B2

JP4499940B2 - 使用済耐火物の処理方法

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Publication number: JP4499940B2
Application number: JP2001060231A
Authority: JP
Inventors: 泰次郎松井; 浩志今川; 康志筒井
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2001-03-05
Filing date: 2001-03-05
Publication date: 2010-07-14
Anticipated expiration: 2021-03-05
Also published as: JP2002263606A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、製鉄工場で発生する使用済の耐火物を回収して、耐火物の材料として再使用する使用済耐火物の処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、製鉄工場等では、転炉や電気炉等の精錬炉及び取鍋、樋等の搬送や付帯設備に、耐火煉瓦あるいは不定形耐火物等の耐火物を内張りしており、これ等の耐火物は、溶鋼やスラグ等による溶損によって損耗し、残存厚みが薄くなった時点で、新しい耐火物に張り替えられている。
この張り替えによって発生する使用済の耐火物には、耐火物の表面に地金が付着したり、耐火物内に地金や酸化鉄、スラグ等が浸潤し、浸潤層（変質部）が形成されている。
この張り替えによって発生した耐火物は、新しい耐火物と比較して、耐溶損、強度等が低く、再使用時の障害となるため、その殆どが廃棄耐火物として処理されている。
しかし、近年、これ等廃棄耐火物の廃棄場所が制約されたり、廃棄するための回収や運搬費等から廃棄処理コストが高くなる等の問題がある。
この対策として、特開平８−１８８４７５号公報に記載されているように、製鋼工場で使用したポーラスプラグや取鍋の内張りに使用した耐火物の内、比較的状態が良好なものを回収し、この耐火物が地金やスラグ等と接触した部分である浸潤層を除去し、良質な部分のみを破砕して粒度を調整したものに、新しい粉末の耐火成分を配合して再使用する方法が行われている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特開平８−１８８４７５号公報に記載された方法では、使用済の耐火物の中から地金やスラグ等と接触した部分である浸潤層の少ない物を選択して回収する必要があり、回収作業や分別管理に手間を要し、しかも、回収の対象となる耐火物がポーラスプラグや取鍋、タンディッシュ等の特殊な内張り耐火物に制限される。
また、廃棄耐火物と地金やスラグ等とが接触した部分である浸潤層を、廃棄耐火物一個毎に境界を見極めながら除去する必要があり、浸潤層の除去に手間を要し、製鉄工場で大量に発生する耐火物を処理することが困難である。
更に、耐火物の浸潤層を取除くため、再利用できる耐火物が少なくなると共に、耐火物の廃棄量を少なくすることができない。
このように、従来行われている廃棄耐火物の再使用の方法では、処理コストが高く、且つ大量処理が不可能であり、しかも、廃棄物となる耐火物を最小にすることが困難であるという問題がある。
【０００４】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、処理過程で鉄等の不純物を除去して再生された耐火物材料の品質を高め、使用済耐火物の大量処理を可能にし、廃棄物となる耐火物を最小にすることのできる使用済耐火物の処理方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【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使用済耐火物の処理方法は、製鉄工場で使用された後の耐火物を一次破砕し、この破砕物を磁選して得た非磁性の破砕物に、炭材を添加して溶融還元処理を行い、該溶融還元処理で溶融した溶融部を凝固させ、更に、二次破砕してから磁選処理を行って耐火物材料を製造する。
この方法により、スラグの浸潤層等に含まれる酸化鉄を還元し、溶鋼等の地金と共に溶融した溶融部の下層に鉄及び／又は鉄を含む化合物として沈降させ分離することができる。
更に、溶融還元処理を行うことで、破砕物中の鉄分を磁性の強い鉄、あるいはＦｅ−Ｓｉ等の鉄合金にしているので、耐火物に残存しても磁選処理によって容易に除去でき、再生された耐火物材料の品質を高めることができる。しかも、鉄地金の付着あるいは溶鋼やスラグの浸潤層を含めた状態で処理することができ、一度に大量の処理を行うことができる。
【０００６】
ここで、前記溶融還元処理にアーク式溶融炉を用いると良い。
これにより、酸化鉄等の還元が促進され、炭材と反応して生成した鉄や非磁性の破砕物に付着した地金等を下層に分離沈降させることができる。
【０００７】
更に、前記アーク式溶融炉のアーク温度を３０００〜４０００℃にすると良い。これにより、廃棄耐火物の溶融を促進し、混入したＳｉ（珪素）やアルカリ（Ｎａ、Ｋ）等の不純物を気化して除去することができる。
【０００８】
また、前記炭材は、前記製鉄工場で発生する炭素含有耐火物を用いると良い。
これにより、黒鉛やＳｉＯ₂ −Ｃ、ＭｇＯ−Ｃ、ＳｉＯ₂ −Ｃ−Ａｌ₂ Ｏ₃ 、Ａｌ₂ Ｏ₃ −Ｃ等の炭素を含むノズル、あるいは転炉の内張り煉瓦、不定形耐火物等の耐火物（炭素含有耐火物）が使用できるので、還元剤が節減され、同時に炭素含有耐火物中に含まれるＡｌ₂ Ｏ₃ やＭｇＯ等の有効成分を耐火物材料として回収することができる。
【０００９】
更に、前記非磁性の破砕物は、浸潤層の有無を判別し、該浸潤層が存在する破砕物に前記炭材を添加して前記溶融還元処理を行うことが好ましい。
これにより、一次破砕して磁選した非磁性の破砕物から、浸潤層の存在しない良質の耐火物材料の回収率を高めることができるため、この耐火物材料の有効利用を図ることができ、しかも、溶融還元処理が必要な浸潤層の存在する耐火物の量を最少限にでき、廃棄耐火物の再生の処理コストを低減することができる。
【００１０】
また、前記非磁性の破砕物の粒度は、５ｍｍ未満であると良い。
これにより、一次破砕して磁選した非磁性の破砕物から、選別することが困難な浸潤層の存在しない粒径の大きい良質な耐火物材料や、粒径が細か過ぎて負荷価値の低い耐火物材料を、有効な耐火物材料として再生することができ、しかも、溶融することによって、鉄や鉄の酸化物を分離して高品質の耐火物材料を得ることができる。
【００１１】
更に、前記溶融還元処理で前記溶融部の底部に沈殿した鉄及び／又は鉄を含む化合物を前記溶融部から排出し、前記溶融還元処理で溶融した前記溶融部を高純度にすることが好ましい。
これにより、炭素含有耐火物に含まれる炭素を利用して酸化鉄やＳｉＯ₂ 等を還元し、還元された鉄、珪素（Ｓｉ）等を溶融部の下層の溜まり部に濃縮し、溶融部から溶融部の系外に鉄、珪素（Ｓｉ）等を排出するので、溶融部中に含まれる不純物を低減し、溶融部を高純度にすることができ、しかも、溶融還元処理を連続して行うことが可能になり、省電力、高生産性が可能になる。
【００１２】
【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。
図１は本発明の一実施の形態に係る使用済耐火物の処理方法の処理フローの説明図、図２は同使用済耐火物の処理方法に適用される選別処理装置の概要図、図３は同使用済耐火物の処理方法に適用されるアーク式溶融装置の全体図である。
従来、製鉄工場で使用される転炉や電気炉等の精錬炉及び取鍋、樋等の搬送や付帯設備等に内張りした耐火物は、溶鋼やスラグ等によって溶損及び磨耗し、その残存厚みが薄くなった時点で張り替えられている。
この張り替えによって発生した使用済耐火物（廃棄耐火物）には、耐火物の表面に地金が付着したり、耐火物内に地金やスラグ等と接触や反応した浸潤層が存在し、再使用（リサイクル）を阻害している。
本発明者等は、この浸潤層が存在する廃棄耐火物の処理について鋭意研究を重ねた結果、まず、使用済耐火物（廃棄耐火物）を一次破砕して所定の大きさにし、磁選を行った後、良質部と浸潤層を含む破砕物を色彩選別することで、浸潤層の存在しない良質の耐火物材料（以下耐火物原料とも言う）をかなりの量分離回収できること、更に、アーク式溶融炉を用いて、浸潤層を含む破砕物に炭材を添加して溶融還元処理することで、浸潤層に存在する酸化鉄を還元して鉄にし、この鉄を地金等と共に溶融部の下層に沈降させて濃縮させることで、溶融部からの分離を容易にし、高純度の耐火物材料の再生が可能になり、廃棄耐火物の殆どを再使用できることを知見し、本発明の完成に至った。
【００１３】
以下、本発明の一実施の形態に係る使用済耐火物の処理方法と、これに適用する選別処理装置、アーク式溶融装置について説明する。
図１に示すように、本発明の一実施の形態に係る使用済耐火物の処理方法は、廃棄耐火物が廃棄耐火物中のＡｌ₂Ｏ₃やＭｇＯ等の主成分、炭素含有量等の種類毎に分別され、回収される使用済耐火物（廃棄耐火物）の回収工程１と、炭素含有量毎の廃棄耐火物を回収する炭素含有耐火物の回収工程５とを備え、それぞれ回収された廃棄耐火物は、その含有された主成分が同じ系統のものを集めて、一般に用いられているジョウクラッシャー等を用いて、６０ｍｍ以下の大きさに破砕される一次破砕処理工程２及び一次破砕処理工程６と、一次破砕処理された廃棄耐火物（破砕物）のそれぞれを、地金付着や地金差し込み等の磁性を有する破砕物と非磁性の破砕物とに分別する一次磁選処理工程３及び一次磁選処理工程７と、一次磁選処理工程３で処理された非磁性の破砕物を、浸潤層が存在する破砕物と浸潤層が無い良質な破砕物とに選別し、非磁性の良質な破砕物を回収する選別処理工程４とを有している。
更に、選別処理工程４で選別された浸潤層を含む破砕物に、外分で、一次磁選処理工程７で処理された炭材の一例である非磁性の炭素含有物を２〜３０重量％配合し、還元処理する溶融還元処理工程８と、溶融還元処理工程８で生成した溶融部を凝固させて取り出して破砕する二次破砕工程９と、二次破砕されたものを磁選し、再生に使用する耐火物原料と鉄等の金属を含む不良品とに選別する二次磁選処理工程１０を備えており、二次磁選処理工程１０によって、高品質の耐火物材料１１と不良品１２に分離される。
【００１４】
選別処理工程４に用いる選別処理装置２０は、図２に示すように、一次磁選された廃棄耐火物を搬送するベルトコンベア２１と、ベルトコンベア２１によって搬送され、ベルトコンベア２１上から落下する非磁性の破砕物の落下点近傍を照らす二つのランプ２２と、ランプ２２に照らされた非磁性の破砕物を撮像するカメラ２３と、カメラ２３で撮像された非磁性の破砕物の表面の色を図示しないコンピュータで判別処理し、浸潤層が存在する破砕物を打ち落とすエアーガン２４と、エアーガン２４の下方に配置され、ベルトコンベア２１からの落下物を浸潤層が無い良質な破砕物として回収するシュート２５、及び浸潤層が存在する破砕物を回収するシュート２６を備えている。
また、図３に示すように、溶融還元処理工程８に用いるアーク式溶融装置（アーク式溶融炉）３０は、非磁性の炭素含有破砕物と浸潤層が存在する破砕物の混合物を入れるための底板３１と側壁３２からなる容器３３を有し、この容器３３を覆う蓋３４に電極３５と、前記した混合物を添加するシュート３６を備えている。
なお、符号３７は混合物の未溶解部であり、符号３８は混合物の半溶融部であり、符号３９は混合物の溶融部、符号４０は沈降した鉄を表す。
【００１５】
次に、本発明の一実施の形態に係る使用済耐火物の処理方法について図を参照しながら、前記した選別処理装置２０、アーク式溶融装置３０を用いて詳細に説明する。
製鉄工場の転炉や電気炉等の精錬炉及び取鍋、樋等に内張りに使用された耐火煉瓦あるいは不定形耐火物等の廃棄耐火物（耐火物の一例）は、その主成分あるいは炭素含有量等に応じて、例えば、アルミナ系、マグネシア系、ジルコニア系等に分別され、一般の使用済耐火物の回収工程１で回収され、また、マグネシア・炭素系、アルミナ・炭素系等の使用済耐火物は、炭素含有耐火物の回収工程（回収工程）５で回収される。なお、両方の総量は、１０〜３００トンになる。
この使用済耐火物の回収工程１で回収された使用済耐火物は、その含有された主成分が同じ系統のものを集めて、一般に用いられているジョウクラッシャーを用いた一次破砕処理工程２へ、また、回収工程５で回収した炭材の一例である製鉄工場で発生する炭素含有耐火物は、一次破砕処理工程６へ、それぞれ供給され、６０ｍｍ以下の大きさに破砕される。
一次破砕処理工程２、６でそれぞれ一次破砕処理された破砕物は一次磁選処理工程３、７で、いずれも３０００〜５０００ガウスの磁力にさらされ、付着地金や地金差し込み等の磁性を有する破砕物と非磁性の破砕物とに分別され、付着した地金や差し込み地金の除去、あるいはこれ等の地金の付着、地金の差し込みを生じたものが除去される。
ここで、一次破砕後の粒径が６０ｍｍを超えると、破砕された非磁性の破砕物中に含まれる浸潤層の混入が多くなるため、酸化鉄やスラグが混入し易くなり、選別処理工程４で回収する浸潤層が無い良質な破砕物の回収効率が悪くなる。更に、炭素含有耐火物の場合では、一次磁選処理工程７での地金や浸潤層が無い良質な炭素含有破砕物の分離回収効率が低下する。
【００１６】
選別処理工程４では、一次磁選して得た非磁性の破砕物を篩分し、５〜６０ｍｍの大きさに調整した後、選別処理装置２０のベルトコンベア２１上を搬送させ、ベルトコンベア２１からの落下点近傍の非磁性の破砕物をランプ２２で照らすと共に、カメラ２３で撮像し、非磁性の破砕物の表面の色をコンピュータで処理し、浸潤層の有無を判別処理する。同時に、エアーガン２４の作動を指令して、エアーガン２４からの圧縮空気を噴射することで、浸潤層の存在する破砕物を打ち落としてシュート２６に回収する。
浸潤層が存在しない破砕物は、落下点近傍でエアーガン２４により打ち落とされることなく、シュート２５に浸潤層が無い良質の破砕物として回収される。
選別処理工程４で選別された非磁性の破砕物のうち、スラグの浸潤層が存在しない良質な破砕物は、不定形耐火物の骨材、吹き付け施工用耐火材、耐火煉瓦等の耐火物の原料（材料）に使用される。
選別処理工程４で選別された浸潤層が存在する破砕物には、一次破砕処理工程６で破砕され、更に、一次磁選処理工程７で、付着地金や差し込み地金の除去、あるいは地金の付着、地金の差し込みを生じた部分が除去され炭素（Ｃ）を５〜３０重量％含む使用済浸漬ノズルから回収された非磁性の炭素含有破砕物が、外分で２〜５０重量％配合（添加）されこの混合物を溶融還元処理工程８で、アーク式溶融装置（アーク式溶融炉）３０内にシュート３６を介して装入する。
【００１７】
アーク式溶融装置３０の電極３５からアーク温度が３０００〜４０００℃のアークを飛ばして装入物を加熱する。
この溶融還元処理によって、容器３３内に、装入された混合物に半溶融部３８が形成され、その内部に混合物が溶融した溶融部３９が形成される。
この溶融部３９では、下式の反応により、炭素が浸潤層の酸化物を還元し、浸潤層に含まれる有害な酸化鉄、ＳｉＯ₂等を鉄４０あるいは鉄４０の化合物（例えばＦｅ−Ｓｉ）等として下層に集積する。
Ｆｅ₂Ｏ₃＋３Ｃ→２Ｆｅ＋３ＣＯ・・・・・（１）
ＳｉＯ₂＋２Ｃ→Ｓｉ＋２ＣＯ↑ ・・・・・（２）
溶融が進み、未溶解部３７の領域が小さくなったら、混合物の加熱を停止し溶融部３９を凝固させ、蓋３４及び容器３３の側壁３２を外し、溶融部３９を取り出す。
【００１８】
溶融部３９を冷却してから二次破砕処理工程９で二次破砕し、更に、二次磁選処理工程１０で磁選処理を行う。
この二次磁選処理によって、前述した溶融部３９の底部に集積（沈殿）した鉄４０及び／又は鉄４０を含む化合物を、溶融部３９から容易に分離することができ、良質の耐火物材料１１が製造できると共に、不良品１２が発生する。
溶融部３９に含まれる不純物であるＳｉＯ₂ やＮａ₂ Ｏ、Ｋ（カリウム）等は、前記したアーク加熱によって気化するため、溶融部３９から除去することができ、溶融部３９の組成をより高純度の耐火物材料１１にすることができる。
この耐火物材料１１は、通常使用されている耐火物の材料として用いたり、プレキャストブロック等の不定形耐火物の粗骨材、圧入流し込み用の充填材、吹き付け用耐火物等として再使用される。
【００１９】
更に、溶融部３９の底部の近傍に、容器３３の側壁３２を貫通させた耐火物からなる図示しないパイプを設けることで、混合物の溶融に伴って溶融部３９の底部に沈殿した鉄４０及び／又は鉄４０を含む化合物を、溶融部３９から連続、あるいは間欠的に排出することができ、これにより、溶融部３９の下部に沈殿して集積する鉄４０及び／又は鉄４０を含む化合物を少なくすることができ、好ましい結果が得られる。
【００２０】
また、一次破砕処理工程２で破砕してから、一次磁選処理工程３によって選別された非磁性の破砕物の粒径が５ｍｍ未満の非磁性の破砕物を用いることで、高純度の耐火物原料を製造することができる。
この場合、粒径が５ｍｍ未満の非磁性の破砕物に、一次磁選処理工程７で処理した炭素（Ｃ）を５〜３０重量％を含む使用済浸漬ノズルから回収された非磁性の炭素含有破砕物を、外分で２〜５０重量％添加し、混合して、溶融還元処理工程８のアーク式溶融装置３０内に装入して溶融し、浸潤層の酸化鉄等を還元して鉄４０等を沈降分離することにより、負荷価値の極めて低いものを塊状の良質な耐火物原料にすることができ、廃棄耐火物を減少することができる。
このように廃棄耐火物をリサイクルすることで、廃棄耐火物の大量処理と処理費用の低減が可能になり、しかも、廃棄耐火物からアルミナ、マグネシア、ジルコニア等を主成分とする有効な高純度の耐火物原料を回収できる。しかも、これ等の耐火物原料を骨材として用いた場合、骨材が熱負荷を繰返し受け、骨材の鉱物組成が安定化するため、添加した他の耐火物原料との反応が抑制され、施工体の膨張や収縮を防止できる。しかも、再リサイクル時に破砕した際、鉱物組成の安定した高強度の骨材を境に割れるため、所定のサイズの骨材を繰返し使用することができ、同時に、廃棄する耐火物を最小限にして埋め立て等の環境上の問題を回避することができる。
【００２１】
【実施例】
次に、本発明に係る使用済耐火物の処理方法の実施例について説明する。
表１に示すように、溶鋼の鋳造に用いるタンディッシュの内張りに使用され、Ａｌ₂ Ｏ₃ が５２．３重量％、ＳｉＯ₂ が４５．２重量％、Ｆｅ₂ Ｏ₃ が２．１重量％、ＣａＯが０．４重量％の組成を有し浸潤層を含む廃棄耐火物（タンディッシュ使用後の耐火物）４３重量％に、新しい耐火物原料を４７重量％配合して、破砕、磁選処理を行って、溶融還元処理前の配合原料の混合物の組成を、Ａｌ₂ Ｏ₃ を７２．０重量％、ＳｉＯ₂ を２６．５重量％、Ｆｅ₂ Ｏ₃ を１．３重量％にしたものに、Ａｌ₂ Ｏ₃ を７１．２重量％と、炭素（Ｃ）を２５重量％を主成分にした浸漬ノズル（ＡＧ屑）を処理した非磁性の炭素含有破砕物を外分で５重量％添加したもの１００ｋｇを、アーク式溶融炉に入れてアーク加熱を行った。そして、原料を加熱し、溶融させて冷却を行い、溶融部（インゴット）を取り出し、破砕してから磁選を行って鉄等の不純物を除去した。
その結果、インゴットから製造された耐火物原料（電融後の耐火原料）は、Ａｌ₂ Ｏ₃ が８４．０重量％、ＳｉＯ₂ が１５．７重量％、Ｆｅ₂ Ｏ₃ が０．２重量％、ＣａＯが０．１重量％となり、高純度のものを得ることができた。
【００２２】
【表１】

【００２３】
更に、溶鋼の取鍋の内張りに使用されＡｌ₂ Ｏ₃ を６７．６重量％、ＭｇＯを１２．８重量％、ＳｉＯ₂ を１０．７重量％、Ｆｅ₂ Ｏ₃ を８．０重量％を主成分とし浸潤層を含む廃棄耐火物（溶鋼鍋屑）を、破砕、磁選処理して得た非磁性の破砕物に、Ａｌ₂ Ｏ₃ を７１．２重量％と、炭素（Ｃ）を２５重量％を主成分にした浸漬ノズル（ＡＧ屑）を処理した非磁性の炭素含有破砕物を外分で１５重量％添加した混合物８０ｋｇを、アーク式溶融炉に入れてアーク加熱を行った。
そして、原料を溶融してから冷却を行い、溶融部（インゴット）を中央部、底部に分け、それぞれを取り出し、破砕してから分析を行った。
その結果、表２に示すように、インゴットの中央部では、Ａｌ₂ Ｏ₃ が９０．１重量％、ＭｇＯが７．１９重量％、ＳｉＯ₂ が２．０重量％、Ｆｅ₂ Ｏ₃ が０．８重量％を主成分にした高純度の耐火物材料が得られた。
一方、インゴットの底部では、Ａｌ₂ Ｏ₃ が１１．８重量％、ＭｇＯが１．６重量％と低く、ＳｉＯ₂ やＭ−Ｆｅがそれぞれ２２．６重量％、６４．０重量％と多くなった。
これは、酸化鉄やＳｉＯ₂ が炭素によって還元され、インゴットの底部に、鉄、あるいは鉄合金として沈降して濃縮されたことを示しており、また、このインゴットの底部の耐火物は、磁性が強いため、磁選によって容易にインゴットの中央部や上層の良質耐火物材料から分離することができた。
【００２４】
【表２】

【００２５】
また、溶鋼の取鍋に内張りされたＡｌ₂ Ｏ₃ が６７．６重量％、ＭｇＯが１２．８重量％、ＳｉＯ₂ が１０．７重量％、Ｆｅ₂ Ｏ₃ が８．０重量％を主成分にした浸潤層を含む廃棄耐火物（溶鋼鍋屑）を処理した非磁性の破砕物に、外分で、Ａｌ₂ Ｏ₃ を７１．２重量％と、炭素（Ｃ）を２５重量％を主成分にした浸漬ノズル（ＡＧ屑）を処理した非磁性の炭素含有破砕物を１５重量％を添加した混合物２００ｋｇを、アーク式溶融炉に入れてアーク加熱を行い、溶融部の下部近傍に耐火物のパイプを設けて沈殿する鉄等を、連続的に溶融部の系外に排出しながら行った。
そして、混合物を十分に溶融させてから冷却を行い、溶融部（インゴット）を中央部、底部に分けて取り出し、それぞれを破砕してから分析を行った。
その結果、中央部や上層の良質な耐火物材料の回収率を前記した結果より１５重量％程度高めることができ、また、連続処理を行ったため、電力原単位を２０％程度節減できた。
【００２６】
更に、溶鋼の鋳造に用いたタンディッシュの内張りに使用された後の耐火物を破砕してから磁選して得られた良質部及び浸潤層を含む５ｍｍ未満の非磁性の破砕物４３重量％に、新しい耐火物原料を４７重量％配合して、溶融還元処理前の配合原料の混合物の組成を、Ａｌ₂Ｏ₃を７２．０重量％、ＳｉＯ₂を２６．５重量％、Ｆｅ₂Ｏ₃を１．３重量％にし、外分でＡｌ₂Ｏ₃を７１．２重量％と、炭素（Ｃ）を２５重量％を主成分にした浸漬ノズル（ＡＧ屑）を処理した非磁性の炭素含有破砕物を５重量％添加したもの１００ｋｇを、アーク式溶融炉に入れてアーク加熱を行った。
そして、原料を溶融させてから冷却を行い、溶融部（インゴット）を取り出し、破砕してから磁選を行って鉄等の不純物を除去した。その結果、インゴットから製造された耐火物原料（電融後の耐火原料）は、Ａｌ₂Ｏ₃を８４．０重量％、ＳｉＯ₂を１５．７重量％有する高純度の耐火物原料となり、５ｍｍ未満の負荷価値の低い材料から骨材や有効な耐火物原料として使用できるものを得ることができた。
【００２７】
以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明は、上記した形態に限定されるものでなく、要旨を逸脱しない条件の変更等は全て本発明の適用範囲である。
例えば、炭材として炭素含有耐火物である浸漬ノズルを用いたが、石炭、コークス、ピッチコークス、黒鉛等の炭素含有物を用いることができ、又はＣＯガス等の還元ガスを用いることができる。
更に、アーク式溶融炉としては、一般に用いられている電気炉、サブマジドアーク炉等を用い、通電方式も直流、交流式のいずれかを用いることができる。
【００２８】
【発明の効果】
請求項１〜７記載の使用済耐火物の処理方法においては、製鉄工場で使用された後の耐火物を一次破砕し、この破砕物を磁選して得た非磁性の破砕物に、炭材を添加して溶融還元処理を行い、溶融還元処理で溶融した溶融部を凝固させ、更に、二次破砕してから磁選処理を行って良質の耐火物材料を製造するので、廃棄耐火物に含まれる鉄等の不純物を除去して耐火物材料の品質を高めて再使用でき、大量処理を可能にして廃棄耐火物の処理コストを低減でき、しかも、再使用した際の精錬炉、取鍋、樋等の寿命を大幅に向上することができる。
【００２９】
特に、請求項２記載の使用済耐火物の処理方法においては、溶融還元処理にアーク式溶融炉を用いるので、浸潤層の存在する廃棄耐火物を迅速に溶解することができ、鉄等の不純物を沈降させて耐火物原料の溶融部から容易に分離して高純度の耐火物材料にすることができる。
【００３０】
請求項３記載の使用済耐火物の処理方法においては、アーク式溶融炉のアーク温度を３０００〜４０００℃にするので、混入しているＳｉ（珪素）Ｎａ等の不純物を除去してより高純度の再生耐火物材料を製造することができる。
【００３１】
請求項４記載の使用済耐火物の処理方法においては、炭材は、製鉄工場で発生する炭素含有耐火物であるので、製鉄工場で発生する廃棄耐火物を還元剤として活用し、同時に、廃棄耐火物中に含まれるＡｌ₂ Ｏ₃ 、ＭｇＯ等の有効成分を回収し、廃棄する耐火物を減少することができる。
【００３２】
請求項５記載の使用済耐火物の処理方法においては、非磁性の破砕物は、浸潤層の有無を判別し、浸潤層が存在する破砕物に炭材を添加して溶融還元処理を行うので、浸潤層の存在しない良質耐火物の回収効率を高め、浸潤層の存在する溶融に必要な耐火物を最小にし、耐火物の総合的な再生処理コストを低減することができる。
【００３３】
請求項６記載の使用済耐火物の処理方法においては、非磁性の破砕物の粒径は、５ｍｍ未満であるので、浸潤層の有無を識別し難く、しかも、負荷価値の無い５ｍｍ未満の耐火物を高品質の骨材や流し込み、吹き付け用等の耐火物原料として使用でき、廃棄耐火物を減少することができる。
【００３４】
請求項７記載の使用済耐火物の処理方法においては、溶融還元処理で溶融部の底部に沈殿した鉄及び／又は鉄を含む化合物を溶融部から排出し、溶融還元処理で溶融した溶融部を高純度にするので、還元された鉄、Ｓｉ等が濃縮した溜まり部を溶融部の系外に排出でき、溶融還元処理の連続処理が可能になり、一層の処理効率の向上と処理コストの低減を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係る使用済耐火物の処理方法の処理フローの説明図である。
【図２】同使用済耐火物の処理方法に適用される選別処理装置の概要図である。
【図３】同使用済耐火物の処理方法に適用されるアーク式溶融装置の全体図である。
【符号の説明】
１：使用済耐火物の回収工程、２：一次破砕処理工程、３：一次磁選処理工程、４：選別処理工程、５：炭素含有耐火物の回収工程、６：一次破砕処理工程、７：一次磁選処理工程、８：溶融還元処理工程、９：二次破砕処理工程、１０：二次磁選処理工程、１１：耐火物材料、１２：不良品、２０：選別処理装置、２１：ベルトコンベア、２２：ランプ、２３：カメラ、２４：エアーガン、２５：シュート、２６：シュート、３０：アーク式溶融装置、３１：底板、３２：側壁、３３：容器、３４：蓋、３５：電極、３６：シュート、３７：未溶解部、３８：半溶融部、３９：溶融部、４０：鉄

Claims

製鉄工場で使用された後の耐火物を一次破砕し、この破砕物を磁選して得た非磁性の破砕物に、炭材を添加して溶融還元処理を行い、該溶融還元処理で溶融した溶融部を凝固させ、更に、二次破砕してから磁選処理を行って耐火物材料を製造することを特徴とする使用済耐火物の処理方法。
請求項１記載の使用済耐火物の処理方法において、前記溶融還元処理にアーク式溶融炉を用いることを特徴とする使用済耐火物の処理方法。
請求項２記載の使用済耐火物の処理方法において、前記アーク式溶融炉のアーク温度を３０００〜４０００℃にすることを特徴とする使用済耐火物の処理方法。
請求項１〜３のいずれか１項に記載の使用済耐火物の処理方法において、前記炭材は、前記製鉄工場で発生する炭素含有耐火物であることを特徴とする使用済耐火物の処理方法。
請求項１〜４のいずれか１項に記載の使用済耐火物の処理方法において、前記非磁性の破砕物は、浸潤層の有無を判別し、該浸潤層が存在する破砕物に前記炭材を添加して前記溶融還元処理を行うことを特徴とする使用済耐火物の処理方法。
請求項１〜５のいずれか１項に記載の使用済耐火物の処理方法において、前記非磁性の破砕物の粒径は、５ｍｍ未満であることを特徴とする使用済耐火物の処理方法。
請求項１〜６のいずれか１項に記載の使用済耐火物の処理方法において、前記溶融還元処理で前記溶融部の底部に沈殿した鉄及び／又は鉄を含む化合物を前記溶融部から排出し、前記溶融還元処理で溶融した前記溶融部を高純度にすることを特徴とする使用済耐火物の処理方法。