JP6068195B2 - 気体搬送される粉体の湿式溶解装置 - Google Patents

Description

本発明は、吸湿性粉体の連続溶解設備に関するもので、例えば高珪素鋼帯を製造する際に生成される塩化鉄等の粉体の湿式溶解装置に関する。

気体搬送される吸湿性粉体の溶解装置の例としては、例えばＳｉＣｌ₄を原料ガスとしてＣＶＤ法により高珪素鋼帯を製造する過程において発生する塩化鉄粉の湿式溶解装置が挙げられる。
この製造過程では、ＳｉＣｌ₄と鋼帯の化学反応により副生成物としてＦｅＣｌ₂が生成する。このＦｅＣｌ₂は反応生成ガスとして排ガスに混合され、排ガスを冷却することにより塩化鉄粉として析出し、排ガス中から分離回収される。この塩化鉄粉は溶解槽まで気体搬送され、溶解後に中和処理される。

分離回収された塩化鉄粉は、吸湿による搬送路内での固着、閉塞を防ぐため、十分に露点を下げた気体により搬送し、溶解液をいれた槽へ供給され溶解される。ここで塩化鉄粉が完全に溶解しないと、未溶解塩化鉄粉が溶解槽の圧力抜き口等から搬送気体とともに外気に放散されることになる。放散された塩化鉄粉は大気中の水分を吸湿し塩化水素を生成し、周囲の設備を腐蝕させるだけでなく健康上も悪影響を及ぼす。
そこで、連続的に気体搬送される塩化鉄粉をいかに効率よく完全に溶解槽の液体に溶解させるかが重要となる。

このような、塩化鉄粉の溶解方法としては、例えば特許文献１に開示された「塩化鉄粉の湿式回収方法」に開示がある。
特許文献１に開示された「塩化鉄粉の湿式回収方法」においては、「塩化鉄粉を非酸化性ガスにより溶解槽に気送して、溶解槽内で非酸化性ガスをバブリングさせ、塩化鉄粉を液中に溶解させることを特徴とする」ものである。

特開平８−１８８４１８号公報

特許文献１においては、溶解槽内で搬送ガスをバブリングさせることで、塩化鉄粉を液中に溶解させるようにしている。
しかしながら、気送ガス中に塩化鉄粉が混入しているため、液中でバブリングする気泡に塩化鉄粉が封入され、気泡内の塩化鉄粉は液体と接触することなく気泡に運ばれ、液面まで上昇する。そして、上昇した気泡が液面で破裂することで、塩化鉄粉は液と接触のないまま液面上で飛散し、飛散した塩化鉄粉が溶解槽の圧力抜き口等から外気に放出されるという問題がある。
この点、特許文献１においては、バブリングさせる気泡を微細にすることで、塩化鉄粉と液体との接触の可能性を高めるようにしているが、塩化鉄粉は数ミクロン〜数十ミクロンの微粒のため、気泡を微細化しても液体内を上昇する気泡内に塩化鉄粉が封入されるという現象は完全には避けられないので、未溶解の塩化鉄粉の飛散防止には限界があった。

本発明はかかる課題を解決するためになされたものであり、吸湿性があり大気放散させられない粉体を、回収タンクから気体搬送した後に、効率よく確実に液体に溶解させる湿式溶解装置を提供することを目的としている。

（１）本発明に係る湿式溶解装置は、気体搬送される粉体を溶解液中に溶解させるためのものであって、
前記粉体を溶解した前記溶解液を貯留する液槽と、該液槽の上方に設けられて気体搬送された前記粉体が搬送気体と共に供給される混合室と、該混合室内に前記搬送気体と共に供給された前記粉体に霧状の前記溶解液を噴霧する液体噴霧ノズルと、前記混合室と前記液槽との間に設けられて前記混合室に供給された前記搬送気体と噴霧された前記溶解液が通過する通過室を有し、
該通過室には前記搬送気体及び前記溶解液の通過時に前記溶解液と前記粉体との接触面積を大きくするための充填材が充填されており、前記搬送気体と前記粉体とが前記混合室内で一時的に滞留するとともに、前記通過室内の前記充填材の隙間を通過した前記溶解液が前記液槽に貯留されるようにしたことを特徴とするものである。

（２）また、上記（１）に記載のものにおいて、前記混合室は、上部から下部に向かって拡径する円錐台形状をしており、前記液体噴霧ノズルを前記混合室の上部に設けたことを特徴とするものである。

（３）また、上記（１）または（２）に記載のものにおいて、前記液槽の前記溶解液を前記液体噴霧ノズルに供給する循環ラインを設けたことを特徴とするものである。

本発明においては、混合室において、搬送気体に含有される粉体と噴霧される液体の直接接触が行われ、さらに通過室の充填物の間隙を通過する際にも粉体と液体との接触が行われるので、粉体と液体との接触が確実に行われ、粉体の液体への溶解を確実に行うことができる。

本発明の実施の形態に係る気体搬送される粉体の湿式溶解装置を、高珪素鋼板製造用ＣＶＤ処理設備の排ガス処理ラインに適用した場合の説明図である。 本発明の実施の形態に係る気体搬送される粉体の湿式溶解装置の要部を説明する説明図である。

本発明の気送搬送される粉体の湿式溶解装置の一実施の形態として、ＳｉＣｌ₄を原料ガスとして鋼帯を浸珪処理することにより高珪素鋼帯を製造する過程において発生する塩化鉄粉の湿式溶解装置を例に挙げて説明する。

図１は、本実施の形態の湿式溶解装置１を適用した高珪素鋼板製造用ＣＶＤ処理設備の排ガス処理フローの説明図である。
図において、３は連続処理炉３であり、ＳｉＣｌ₄を原料ガスとして鋼帯５に連続ＣＶＤ処理する。
連続処理炉３には、排ガスを冷却する排ガス冷却装置９が設置されている。排ガス冷却装置９の下流側には塩化鉄分離装置１１が設けられており、その下流は図示しない排ガス処理装置へと接続している。

排ガス中の塩化鉄は排ガス冷却装置９による急冷により粉体として析出し、塩化鉄分離装置１１によって排ガスから分離され、粉体払出管２１を介して気送管２３に送られ、低露点の搬送ガス（例えばＮ_２ガス）によって気体搬送されて湿式溶解装置１に送られる。
以下、湿式溶解装置１について図１、図２に基づいて詳細に説明する。

本実施の形態の湿式溶解装置１は、液槽２５の上方に設けられて気体搬送された塩化鉄粉を低露点搬送ガスと共に供給する混合室２７と、混合室２７内に搬送ガスと共に供給された塩化鉄粉に溶解液を噴霧する液体噴霧ノズル２９と、混合室２７と液槽２５との間に設けられて混合室２７に噴射された気体と噴霧された液体が通過する通過室３１を有している。
以下、各構成を詳細に説明する。

＜液槽＞
液槽２５は、塩化鉄粉を溶解した溶解液を貯留するものであり、図１に示すように、液槽２５の下部から液体を抜き出して溶液循環ポンプ３３によって液体噴霧ノズル２９に供給する循環ラインが設けられている。
また、液槽２５の上部には気送に用いられた搬送ガスを排出するための排気管３５が設けられている。

＜混合室＞
混合室２７は、液槽２５の上方に設けられて、気体搬送された塩化鉄粉と液体噴霧ノズル２９から噴霧される溶解液を混合する室である。
気体搬送された塩化鉄粉は、搬送気体と共に供給されて混合室２７で一時的に滞留するが、この滞留した塩化鉄粉に液体噴霧ノズル２９から溶解液が噴霧されることで、溶解液が塩化鉄粉に効率よく接触して混合される。
混合室２７は、上部から下部に向かって拡径する円錐台形状をしており、ポリ塩化ビニル樹脂（ＰＶＣ）などの耐酸素材によって形成されている。

＜液体噴霧ノズル＞
液体噴霧ノズル２９は、混合室２７内に気体と共に供給された塩化鉄粉に溶解液を噴霧する。液体噴霧ノズル２９は混合室２７の上部に複数設けられ、混合室２７に供給される気体搬送された塩化鉄粉に向けて液体を微細霧状にしてスプレー状に噴霧する。
液体噴霧ノズルは、溶解液が塩化鉄粉と接触しやすくするため混合室上部の供給口近傍に複数設置し、スプレーが混合室の円錐状空間を可能な限り満たすようにフルコーンタイプの噴霧形状とし、所望のスプレー拡がり角とノズル個数を選定する。

＜通過室＞
通過室３１は、混合室２７と液槽２５との間に設けられ、混合室２７に供給された搬送ガスと噴霧された液体が通過する室である。
通過室３１には、充填材３７が充填されている。充填材３７としては、溶液と塩化鉄の接触面積が大きくとれ、溶液の流下を容易にする形状・大きさのものとする。例えば、テフロン（登録商標）などの耐酸素材の細い管を短く切断した小さい短管を多数入れるのが好ましい。

以上のように構成された本実施の形態の湿式溶解装置１の動作を説明する。
連続処理炉３は、ＳｉＣｌ₄を原料ガスとして鋼帯５を連続ＣＶＤ処理する設備で、ＣＶＤ反応生成物として塩化鉄ガスが連続処理炉３内で生成し、生成塩化鉄ガスは炉排ガスと共に排出口から連続的に排出される。この際、排ガス冷却装置９によって排ガスは塩化鉄融点以下に急冷され、排ガス中には塩化鉄の微粉が生じる。この排ガスを塩化鉄分離装置１１に通し、粉体の塩化鉄を分離・除去する。
分離・除去された塩化鉄微粉は吸湿性が高いため、外気との接触させないようにして粉体払出管２１を介し気送管２３に供給される。気送管２３に供給された塩化鉄粉は、気送管内に付着して管を閉塞させないようにするため、十分に低い露点を有し、かつスムーズな流動を確保できる流量の気体により搬送し、湿式溶解装置１に送られる。

湿式溶解装置１に送られた塩化鉄粉は、図２に示すように、混合室２７に搬送ガスと共に供給される。
混合室２７では、循環ポンプ３３によって加圧された液槽２５の溶解液が噴霧ノズル２９から流入ガスにスプレー状に噴霧される。ミスト状になった噴霧液は塩化鉄粉と直接接触して混合され塩化鉄粉を溶解させる。
混合室２７に供給されたガスは、通過室３１に充填された充填物の空隙を噴霧液と接触しながら流下し液槽２５に送られ、液槽２５に設けられた排気管３５から排気される。
混合室２７において、霧状の液体が噴霧された塩化鉄粉は、液に溶解し、搬送ガスと共に通過室３１を通過する。混合室２７で溶解液のミストと接触を免れた塩化鉄粉は搬送ガス流れにのって通過室３１に入る。ここは充填材３７が充填されており、この充填材３７通過中に隙間をともに流下する溶解液と接触し、通過室３１を通過した後では、塩化鉄粉は液体に完全に溶液に溶けた状態となって、液槽２５に供給される。

以上のように、本実施の形態の湿式溶解装置１によれば、連続的に気体搬送される塩化鉄粉を効率よく液体と接触させることができ、塩化鉄粉を確実に回収することができ、粉の状態の塩化鉄粉が外部に排出されることがない。
なお、本発明は、具体的に説明した上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想に基づいて適宜変更することが可能である。

１ 湿式溶解装置
３ 連続処理炉
５ 鋼帯
９ 排ガス冷却装置
１１ 塩化鉄分離装置
２１ 粉体払出管
２３ 気送管
２５ 液槽
２７ 混合室
２９ 液体噴霧ノズル
３１ 通過室
３３ 溶液循環ポンプ
３５ 排気管
３７ 充填材

Claims (3)

1. 気体搬送される粉体を溶解液中に溶解させるための湿式溶解装置であって、
   前記粉体を溶解した前記溶解液を貯留する液槽と、該液槽の上方に設けられて気体搬送された前記粉体が搬送気体と共に供給される混合室と、該混合室内に前記搬送気体と共に供給された前記粉体に霧状の前記溶解液を噴霧する液体噴霧ノズルと、前記混合室と前記液槽との間に設けられて前記混合室に供給された前記搬送気体と噴霧された前記溶解液が通過する通過室を有し、
   該通過室には前記搬送気体及び前記溶解液の通過時に前記溶解液と前記粉体との接触面積を大きくするための充填材が充填されており、前記搬送気体と前記粉体とが前記混合室内で一時的に滞留するとともに、前記通過室内の前記充填材の隙間を通過した前記溶解液が前記液槽に貯留されるようにしたことを特徴とする湿式溶解装置。
2. 前記混合室は、上部から下部に向かって拡径する円錐台形状をしており、前記液体噴霧ノズルを前記混合室の上部に設けたことを特徴とする請求項１記載の湿式溶解装置。
3. 前記液槽の前記溶解液を前記液体噴霧ノズルに供給する循環ラインを設けたことを特徴とする請求項１又は２に記載の湿式溶解装置。