JP6422807B2 - Electric furnace and electric furnace operating method - Google Patents

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Description

本発明は、電気炉および電気炉の操業方法に関する。   The present invention relates to an electric furnace and a method for operating the electric furnace.

一般廃棄物、産業廃棄物等の各種廃棄物は、焼却処理されることが多い。その際に生じる無機化合物を主成分とする焼却残渣（焼却灰）は、埋め立て処分されることがある。しかしながら、近年では、埋め立て処分場の確保が困難であるという問題や、環境汚染の問題が懸念されている。これらの問題に対応して、廃棄物を電気炉で溶融固化する技術が開示されている（例えば、特許文献１）。この技術で生ずる溶融固化物（スラグ）は、従来の焼却処理で生ずる焼却灰と比較して無害化かつ減容化されており、資材としてリサイクルもされている。   Various types of waste such as general waste and industrial waste are often incinerated. Incineration residue (incineration ash) mainly composed of inorganic compounds generated at that time may be disposed of in landfills. However, in recent years, there are concerns that it is difficult to secure a landfill site and environmental pollution. In response to these problems, a technique for melting and solidifying waste in an electric furnace is disclosed (for example, Patent Document 1). The melted and solidified product (slag) produced by this technique is detoxified and reduced in volume as compared with incineration ash produced by conventional incineration treatment, and is also recycled as a material.

電気炉を用いた溶融固化とは、被溶融物（焼却灰）中に挿入した電極から当該被溶融物へ電力を供給し、その際に被溶融物の電気抵抗により発生するジュール熱で被溶融物を溶融させ、溶融スラグと溶融金属とを分離して炉外へ取り出し、固化する方法である。   Melting and solidification using an electric furnace means supplying power from the electrode inserted into the material to be melted (incineration ash) to the material to be melted, and at that time being melted by Joule heat generated by the electrical resistance of the material to be melted This is a method of melting an object, separating molten slag and molten metal, taking them out of the furnace, and solidifying them.

特開昭５５−６７３９６号公報JP 55-67396 A

しかしながら、特許文献１の技術では、被溶融物、特に、焼却飛灰のような軽いものは、溶融スラグの上に浮いた状態となり、被溶融物の溶融が進まないことがある。そこで、供給電力量を多くし、溶融スラグの対流を強化することで、被溶融物がスラグに巻き込まれ、溶融が進むことが考えられる。しかしながら、この場合、溶融スラグが高温になるため、電気炉の内壁が損傷するおそれがある。   However, in the technique of Patent Document 1, a material to be melted, particularly a light material such as incineration fly ash, floats on the molten slag, and the melting of the material to be melted may not proceed. Therefore, it is conceivable that by increasing the amount of power supplied and strengthening the convection of the molten slag, the material to be melted is caught in the slag and the melting proceeds. However, in this case, since the molten slag becomes high temperature, the inner wall of the electric furnace may be damaged.

本発明は上記の課題に鑑み、電気炉の損傷を抑制しつつ被溶融物の溶融を促進することができる電気炉および電気炉の操業方法を提供することを目的とする。   In view of the above-described problems, an object of the present invention is to provide an electric furnace and an electric furnace operating method that can promote melting of a material to be melted while suppressing damage to the electric furnace.

本発明に係る電気炉は、溶融スラグに対して電気抵抗加熱することによって前記溶融スラグ上の被溶融物を溶融する電気炉であって、前記溶融スラグにバブリングを行うための複数のランスと、前記被溶融物が前記電気炉の内壁に接触しないようにされた状態で、鉛直方向において、前記複数のランスの先端が前記被溶融物の周縁、または当該周縁よりも前記内壁側に位置するように、前記複数のランスを前記溶融スラグに対して自動で挿入および引き上げを行う駆動装置と、を備えることを特徴とする。 An electric furnace according to the present invention is an electric furnace that melts a material to be melted on the molten slag by electric resistance heating with respect to the molten slag, and a plurality of lances for bubbling the molten slag, In a state where the melted material is not in contact with the inner wall of the electric furnace, the front ends of the plurality of lances are positioned on the periphery of the melted material or on the inner wall side with respect to the periphery in the vertical direction. And a driving device that automatically inserts and pulls the plurality of lances into and from the molten slag.

前記駆動装置は、前記溶融スラグへの通電中に前記ランスを前記溶融スラグに対して挿入してもよい。前記溶融スラグから前記駆動装置を介した漏電を防止する絶縁部材を備えてもよい。前記絶縁部材は、前記電気炉の炉蓋、前記駆動装置における前記ランスの受けローラ、および前記ランスの後端に設けられていてもよい。 Before SL drive, the lance while the power of the the molten slag may be inserted to the molten slag. You may provide the insulating member which prevents the electrical leakage through the said drive device from the said molten slag. The insulating member may be provided at a furnace lid of the electric furnace, a receiving roller of the lance in the driving device, and a rear end of the lance.

前記絶縁部材は、前記駆動装置における前記ランスの受けローラの台座、前記ランスを把持するランスホルダ、および前記ランスに気体を供給するホースに設けられていてもよい。前記駆動装置を支持する支持部材を備え、前記絶縁部材は、前記支持部材に備わり前記駆動装置を支持する支持部と、前記駆動装置のモータスプロケット取り付け部に設けられていてもよい。前記駆動装置の電圧を検知する検知部と、前記検知部が検知する電圧がしきい値を超えた場合に前記溶融スラグへの通電を遮断する遮断部と、を備えていてもよい。   The insulating member may be provided on a pedestal of a receiving roller of the lance in the driving device, a lance holder that holds the lance, and a hose that supplies gas to the lance. A support member that supports the drive device may be provided, and the insulating member may be provided in a support portion that is provided in the support member and supports the drive device, and a motor sprocket mounting portion of the drive device. You may provide the detection part which detects the voltage of the said drive device, and the interruption | blocking part which interrupts | blocks the electricity supply to the said molten slag when the voltage which the said detection part exceeds a threshold value.

前記駆動装置は、単位時間当たりの前記被溶融物の前記電気炉への投入量に応じて決定された、前記ランスを抜き差しする時間サイクルに従って前記挿入および引き上げを行ってもよい。２分以下の時間で１００ｋｇ〜１５０ｋｇの前記被溶融物を前記溶融スラグの表面に対して供給する供給装置を備え、前記駆動装置は、前記ランスの挿入、バブリング、および引き上げの１サイクルを５０秒〜７０秒で行ってもよい。前記駆動装置は、前記ランスの先端が前記溶融スラグ表面から１０ｃｍ〜２０ｃｍの深さになるまで前記ランスを前記溶融スラグに挿入してもよい。 The drive device may perform the insertion and lifting according to a time cycle in which the lance is inserted and removed, which is determined in accordance with an amount of the melt to be introduced into the electric furnace per unit time. A supply device that supplies 100 to 150 kg of the material to be melted to the surface of the molten slag in a time of 2 minutes or less, and the drive device performs one cycle of insertion, bubbling, and lifting of the lance for 50 seconds. It may be performed in ˜70 seconds. The drive device may insert the lance into the molten slag until the tip of the lance has a depth of 10 cm to 20 cm from the surface of the molten slag.

本発明に係る電気炉の操業方法は、溶融スラグに対して電気抵抗加熱することによって前記溶融スラグ上の被溶融物を溶融する電気炉において、前記被溶融物が前記電気炉の内壁に接触しないようにし、駆動装置を用いて、前記溶融スラグにバブリングを行うための複数のランスの先端が前記被溶融物の周縁または、当該周縁よりも前記内壁側に位置するように、前記複数のランスを前記溶融スラグに対して自動で挿入および引き上げを行うことを特徴とする。前記ランスを複数本用い、前記バブリングによって前記被溶融物を前記溶融スラグ表面において上下反転させてもよい。前記被溶融物は、焼却灰を３０ｍａｓｓ％〜５０ｍａｓｓ％含有してもよい。 The method of operating an electric furnace according to the present invention is an electric furnace in which the molten material on the molten slag is melted by electric resistance heating with respect to the molten slag, and the molten material does not contact the inner wall of the electric furnace. And using the driving device, the plurality of lances are arranged such that the ends of the plurality of lances for bubbling the molten slag are positioned on the periphery of the material to be melted or on the inner wall side of the periphery. The molten slag is automatically inserted and pulled up. A plurality of the lances may be used, and the melted material may be turned upside down on the surface of the molten slag by the bubbling. The said to-be-melted material may contain incineration ash 30mass%-50mass%.

本発明に係る電気炉および電気炉の操業方法によれば、電気炉の損傷を抑制しつつ被溶融物の溶融を促進することができる。   According to the electric furnace and the electric furnace operating method according to the present invention, it is possible to promote melting of the melt while suppressing damage to the electric furnace.

（ａ）は溶融処理前の電気炉の断面図であり、（ｂ）は溶融処理後の電気炉の断面図であり、（ｃ）は電気炉の上面図である。(A) is sectional drawing of the electric furnace before a melting process, (b) is sectional drawing of the electric furnace after a melting process, (c) is a top view of an electric furnace. （ａ）は電気炉の装置構成を示すブロック図であり、（ｂ）〜（ｄ）はランスの抜き差しを説明する図である。(A) is a block diagram which shows the apparatus structure of an electric furnace, (b)-(d) is a figure explaining the insertion / extraction of a lance. （ａ）および（ｂ）はランスの挿入箇所を説明する図である。(A) And (b) is a figure explaining the insertion location of a lance. 絶縁箇所を説明する図である。It is a figure explaining an insulation location. 絶縁箇所を説明する図である。It is a figure explaining an insulation location. 絶縁箇所を説明する図である。It is a figure explaining an insulation location. 溶融スラグからの漏電を防止するための構成図である。It is a block diagram for preventing electric leakage from molten slag.

まず、被溶融物の溶融固化の概略について説明する。対象とする被溶融物は、少なくとも金属の化合物を成分に含む。一例として、被溶融物は、銅滓（銅製錬で生じた銅化合物など）、金銀滓、産業廃棄物等である。産業廃棄物は、自動車廃棄物残渣（ＡＳＲ）、廃家電スクラップ、廃プラスチック、スラッジ系、ガラス屑等、またはそれらを焼却した焼却灰である。一般廃棄物にも適用は可能であるが、焼却残渣からの有価金属の回収を念頭に置いている。そのため、焼却灰や燃え殻といった焼却残渣は電気炉で溶融処理され、有価金属成分を回収するのに適した成分として排出される。   First, an outline of melt-solidification of the material to be melted will be described. The object melt includes at least a metal compound as a component. As an example, the material to be melted is copper slag (such as a copper compound produced by copper smelting), gold slag, industrial waste, or the like. Industrial waste is automobile waste residue (ASR), waste home appliance scrap, waste plastic, sludge system, glass waste, etc., or incinerated ash obtained by incinerating them. Although it can be applied to municipal waste, it is intended to recover valuable metals from incineration residues. Therefore, incineration residues such as incineration ash and burning husk are melted in an electric furnace and discharged as components suitable for recovering valuable metal components.

図１（ａ）は、溶融処理前の電気炉１００の断面図である。図１（ｂ）は、溶融処理後の電気炉１００の断面図である。図１（ｃ）は、電気炉１００の上面図である。電気炉１００は、発熱方式として電気抵抗加熱を利用する抵抗炉である。   FIG. 1A is a cross-sectional view of the electric furnace 100 before the melting process. FIG. 1B is a cross-sectional view of the electric furnace 100 after the melting process. FIG. 1C is a top view of the electric furnace 100. The electric furnace 100 is a resistance furnace that uses electric resistance heating as a heat generation method.

電気炉１００は、炉体１０を備える。炉体１０は、密閉型で、例えば有底の円筒状の容器の形態を有している。図１（ｃ）に示すように、炉体１０には、図示しない上蓋を通して３本の電極２０ａ〜２０ｃが設けられている。また、図示しないが、被溶融物を投入する供給装置が設けられている。電極２０ａ〜２０ｃは、炉体１０内の溶融スラグ３１に挿入される。溶融スラグ３１上には、被溶融物３０が供給される。   The electric furnace 100 includes a furnace body 10. The furnace body 10 is a sealed type and has, for example, a form of a cylindrical container with a bottom. As shown in FIG.1 (c), the furnace body 10 is provided with three electrodes 20a-20c through the upper cover which is not shown in figure. Moreover, although not shown in figure, the supply apparatus which throws in a to-be-melted material is provided. The electrodes 20 a to 20 c are inserted into the molten slag 31 in the furnace body 10. A material 30 to be melted is supplied onto the molten slag 31.

溶融処理の際には、電極２０ａ〜２０ｃから溶融スラグ３１に電力を供給することによって、溶融スラグ３１が自身の抵抗に起因して発熱し（電気抵抗加熱）、当該発熱によって被溶融物３０が溶融する。電力供給量は、最適な溶融処理を許容する電極−被溶融物間の電気抵抗値を維持するように制御する。溶融処理は、被溶融物３０の融点を下げるための添加剤（石灰石、生石灰など）の存在下で行うこともできる。また、溶融処理は、還元剤（例えば石炭、コークス、カーボン、グラファイトなど）の存在下（還元雰囲気）で行うこともできる。還元雰囲気においては、電極２０ａ〜２０ｃとして、例えばカーボンなどを用いることができる。   In the melting process, by supplying electric power to the molten slag 31 from the electrodes 20a to 20c, the molten slag 31 generates heat due to its own resistance (electric resistance heating), and the object to be melted 30 is caused by the generated heat. Melt. The electric power supply amount is controlled so as to maintain an electric resistance value between the electrode and the material to be melted that allows an optimum melting process. The melting treatment can also be performed in the presence of an additive (limestone, quicklime, etc.) for lowering the melting point of the material 30 to be melted. The melting treatment can also be performed in the presence (reducing atmosphere) of a reducing agent (for example, coal, coke, carbon, graphite, etc.). In the reducing atmosphere, for example, carbon or the like can be used as the electrodes 20a to 20c.

図１（ｂ）に示すように、被溶融物３０は、溶融によって、溶融スラグ３１と溶融金属３２とに分離する。比重差に起因して、溶融スラグ３１は、溶融金属３２上に浮く。溶融処理において、電極２０ａ〜２０ｃの下端は、溶融スラグ３１の層で保持される。炉体１０の下部の側壁には、炉体１０から溶融金属３２を取り出すための取り出し口１１が設けられている。溶融金属３２は、取り出し口１１から取り出され、固化される。炉体１０において取り出し口１１よりも上側の側壁には、炉体１０から溶融スラグ３１を取り出すための取り出し口１２が設けられている。溶融スラグ３１は、取り出し口１２から取り出され、固化される。   As shown in FIG. 1B, the melt 30 is separated into a molten slag 31 and a molten metal 32 by melting. Due to the specific gravity difference, the molten slag 31 floats on the molten metal 32. In the melting process, the lower ends of the electrodes 20 a to 20 c are held by the layer of the molten slag 31. A take-out port 11 for taking out the molten metal 32 from the furnace body 10 is provided on the lower side wall of the furnace body 10. The molten metal 32 is taken out from the take-out port 11 and solidified. In the furnace body 10, an outlet 12 for taking out the molten slag 31 from the furnace body 10 is provided on the side wall above the outlet 11. The molten slag 31 is taken out from the take-out port 12 and solidified.

このような溶融処理においては、被溶融物３０の溶融が進まないことがある。特に、被溶融物３０が軽い場合には、溶融スラグ３１の対流のみでは巻き込まれず、溶融スラグ３１の上に浮いた状態となるためである。この場合、例えば、スラグの対流を強化することで、被溶融物３０を溶融スラグ３１に巻き込ませることが考えられる。そのためには、電極２０ａ〜２０ｃからの供給電力量を多くすることになる。しかしながら、この場合、溶湯温度が上昇し、炉体１０の内壁温度が上昇することで、炉体１０の内壁のレンガなどが損傷するおそれがある。そこで、以下の実施形態では、電気炉の損傷を抑制しつつ被溶融物の溶融を促進することができる、電気炉および電気炉の操業方法について説明する。   In such a melting process, melting of the material to be melted 30 may not progress. In particular, when the melt 30 is light, it is not caught only by the convection of the molten slag 31 and floats on the molten slag 31. In this case, for example, it can be considered that the melt 30 is entrapped in the molten slag 31 by enhancing the convection of the slag. For this purpose, the amount of power supplied from the electrodes 20a to 20c is increased. However, in this case, the molten metal temperature rises and the inner wall temperature of the furnace body 10 rises, which may damage the bricks on the inner wall of the furnace body 10. Therefore, in the following embodiments, an electric furnace and an electric furnace operating method that can promote melting of the melt while suppressing damage to the electric furnace will be described.

（実施形態）
図２（ａ）は、電気炉１００の装置構成を示すブロック図である。図２（ａ）に示すように、電気炉１００は、制御部５０、駆動装置６０および供給装置７０を備える。駆動装置６０は、動力を備え、制御部５０の指示に従って、後述するランスを溶融スラグ３１に対して自動で挿入および引き上げを行う装置である。供給装置７０は、制御部５０の指示に従って、被溶融物３０を溶融スラグ３１の表面に対して供給する装置である。 (Embodiment)
FIG. 2A is a block diagram showing a device configuration of the electric furnace 100. As shown in FIG. 2A, the electric furnace 100 includes a control unit 50, a drive device 60, and a supply device 70. The drive device 60 is a device that has power and automatically inserts and pulls up a lance described later with respect to the molten slag 31 in accordance with an instruction from the control unit 50. The supply device 70 is a device that supplies the melt 30 to the surface of the molten slag 31 in accordance with an instruction from the control unit 50.

図２（ｂ）に示すように、駆動装置６０は、ランス４０を溶融スラグ３１に対して挿入する。ランス４０を介して気体を溶融スラグ３１に吹き込むことで、溶融スラグ３１に対してバブリングを行うことができる。これにより、溶融スラグ３１が攪拌され、溶融スラグ３１と接触している被溶融物３０が溶融スラグ３１中に巻き込まれ、溶融を促進させることができる。すなわち、電極２０ａ〜２０ｃからの供給電力量を多くしなくても、被溶融物３０の溶融を促進することができる。また、バブリングによって溶融スラグ３１の温度上昇を抑制することができる。それにより、炉体１０の内壁の温度上昇を抑制することができる。その結果、炉体１０の内壁の損傷を抑制することができる。ランス４０は、溶融スラグに対して溶解しない材料によって構成されていることが好ましい。例えば、ランス４０は、ステンレスなどによって構成されている。また、ランス４０の内径は、２０ｍｍ〜４０ｍｍ程度であることが好ましい。   As shown in FIG. 2B, the driving device 60 inserts the lance 40 into the molten slag 31. Bubbling can be performed on the molten slag 31 by blowing gas into the molten slag 31 via the lance 40. Thereby, the molten slag 31 is agitated, and the material 30 to be melted that is in contact with the molten slag 31 is caught in the molten slag 31 to promote melting. That is, melting of the melt 30 can be promoted without increasing the amount of power supplied from the electrodes 20a to 20c. Moreover, the temperature rise of the molten slag 31 can be suppressed by bubbling. Thereby, the temperature rise of the inner wall of the furnace body 10 can be suppressed. As a result, damage to the inner wall of the furnace body 10 can be suppressed. The lance 40 is preferably made of a material that does not dissolve in the molten slag. For example, the lance 40 is made of stainless steel or the like. Further, the inner diameter of the lance 40 is preferably about 20 mm to 40 mm.

バブリングの際に溶融スラグ３１に吹き込む気体として、空気、窒素、酸素などを用いることができる。この中で、空気、酸素などを用いることが好ましい。被溶融物３０にカーボン分が含まれている場合に当該カーボン分を酸化させることができるからである。特に、空気を用いることが好ましい。過度の酸化による溶湯の過度の温度上昇が抑制されるからである。   Air, nitrogen, oxygen, or the like can be used as a gas blown into the molten slag 31 during bubbling. Among these, it is preferable to use air, oxygen or the like. This is because the carbon content can be oxidized when the melt 30 contains a carbon content. In particular, it is preferable to use air. It is because the excessive temperature rise of the molten metal by excessive oxidation is suppressed.

バブリングの際に吹き込む気体の吹き込み量は、例えば１ｍ３／ｍｉｎ程度である。バブリングの間隔・時間（ランス４０の挿入、バブリング、引き上げのサイクル）は、被溶融物３０の投入量と頻度（単位時間当たりの被溶融物３０の投入量）に応じて決定すればよい。即ち、被溶融物３０の投入量が多く、投入頻度が少ない場合には、投入量が多い分、バブリング時間は長くなり、投入頻度が少ない分、間隔も長くなる。一方、被溶融物３０の投入量が少なく、投入頻度が多い場合には、バブリング時間は短くてもよいが、投入頻度が多い分、バブリングの間隔は短い。例えば、供給装置７０が２分以下の時間で１００ｋｇ〜１５０ｋｇの被溶融物３０を溶融スラグ３１の表面に対して供給する場合に、駆動装置６０は、ランス４０の挿入、バブリング、および引き上げの１サイクルを５０秒〜７０秒で行うことが好ましい。１サイクル当りのバブリングにおける吹込み時間は５秒〜１５秒程度であることが好ましい。 The amount of gas blown during bubbling is, for example, about 1 m 3 / min. The bubbling interval / time (the lance 40 insertion, bubbling, and pulling cycle) may be determined according to the amount and the frequency of the melt 30 (the amount of melt 30 input per unit time). That is, when the input amount of the melt 30 is large and the input frequency is low, the bubbling time becomes longer because the input amount is large, and the interval is also increased because the input frequency is low. On the other hand, when the input amount of the melt 30 is small and the input frequency is high, the bubbling time may be short, but the bubbling interval is short because the input frequency is high. For example, when the supply device 70 supplies 100 to 150 kg of the material 30 to be melted to the surface of the molten slag 31 in a time of 2 minutes or less, the drive device 60 performs 1 of insertion, bubbling, and pulling up of the lance 40. The cycle is preferably performed in 50 seconds to 70 seconds. The blowing time in bubbling per cycle is preferably about 5 to 15 seconds.

駆動装置６０は、ランス４０の先端が溶融スラグ３１の表面から１０ｃｍ〜２０ｃｍの深さになるまでランス４０を溶融スラグ３１に挿入することが好ましい。ランスを深く挿入すると、炉底の温度が下がり、炉底のつまりを発生させる可能性があるからである。ランスが角度もって挿入している都合上、深く挿入するとランス口が炉の中央部となり、投入材料との反応が激しくなりすぎる懸念もあるからである。   The driving device 60 preferably inserts the lance 40 into the molten slag 31 until the tip of the lance 40 reaches a depth of 10 cm to 20 cm from the surface of the molten slag 31. This is because if the lance is inserted deeply, the temperature of the bottom of the furnace may decrease, and the bottom of the furnace may be clogged. This is because, because of the fact that the lance is inserted at an angle, if it is inserted deeply, the lance port becomes the central part of the furnace, and there is a concern that the reaction with the input material becomes too intense.

被溶融物３０は、銅滓（銅製錬で生じた銅化合物など）、金銀滓、産業廃棄物、又はそれらを焼却した焼却灰がメインであるが、例えば、焼却灰、銅滓、スラグの混合物であることが望ましい。特に、有価金属の回収の観点から、焼却灰が被溶融物３０において３０ｍａｓｓ％〜５０ｍａｓｓ％含有されていることが望ましい。また、スラグを被溶融物３０に含有させてもよく、必要に応じて、スラグのみでもよい。例えば、含有させない場合には焼却灰：銅滓＝５：５の割合で、或いは、スラグを含有させる場合には焼却灰：銅滓：スラグ＝５：３：２の割合で被溶融物３０を投入し、溶融させることが可能である。スラグは本発明での電気炉から発生するスラグでもよく、他の焼却灰から発生するスラグでもよい。   The melt 30 is mainly copper slag (such as copper compounds produced by copper smelting), gold slag, industrial waste, or incinerated ash incinerated from them, for example, a mixture of incinerated ash, copper slag, and slag. It is desirable that In particular, from the viewpoint of recovering valuable metals, it is desirable that the incinerated ash is contained in the melt 30 by 30 mass% to 50 mass%. In addition, slag may be included in the melt 30, and only slag may be included as necessary. For example, when not containing, the incinerated ash: copper slag = 5: 5 ratio, or when containing slag, the incinerated ash: copper slag: slag = 5: 3: 2 ratio. It can be charged and melted. The slag may be slag generated from the electric furnace in the present invention, or slag generated from other incineration ash.

被溶融物３０の組成を変更することによって、被溶融物３０の融点を低下させてもよい。被溶融物３０の溶融を促進することができるからである。例えば、被溶融物３０のＡｌ（アルミニウム）の重量％を１５％〜１８％とすることで、溶湯温度の制御が容易となり、溶湯の流動性も確保できる。そのため、攪拌効果が高くなる。また、塊状よりも粉状の被溶融物３０を用いることで、被溶融物３０と溶融スラグ３１との接触面積が増え、被溶融物３０の溶融を促進することができる。   The melting point of the melt 30 may be lowered by changing the composition of the melt 30. This is because melting of the material 30 can be promoted. For example, when the weight percentage of Al (aluminum) in the melt 30 is 15% to 18%, the melt temperature can be easily controlled and the fluidity of the melt can be secured. Therefore, the stirring effect is increased. Moreover, the contact area of the to-be-melted material 30 and the molten slag 31 increases by using the to-be-melted material 30 rather than the lump, and the melting of the to-be-melted material 30 can be promoted.

バブリングが終了すると、図２（ｃ）に示すように、駆動装置６０は、ランス４０を溶融スラグ３１から引き上げる。バブリング以外の期間においてランス４０を溶融スラグ３１から引き上げることで、ランス４０の損傷を抑制することができる。   When the bubbling is finished, the driving device 60 pulls up the lance 40 from the molten slag 31 as shown in FIG. By pulling up the lance 40 from the molten slag 31 during a period other than bubbling, damage to the lance 40 can be suppressed.

本実施形態においては、駆動装置６０を用いて自動でランス４０の挿入および引き上げを行うことから、電極２０ａ〜２０ｃから溶融スラグ３１へ通電している期間にランス４０を溶融スラグ３１に挿入することができる。例えば、人力でランス４０の抜き差しを行う場合には、感電防止の観点から、溶融スラグ３１への通電期間を回避する必要がある。したがって、溶融スラグ３１への通電を停止したうえでランス４０の抜き差しを行う必要がある。この場合、被溶融物３０の溶融の効率低下につながる。また、バブリングを行うための自由度が低くなる。しかしながら、本実施形態では、ランス４０の抜き差しの工程が通電期間に制限されない。これにより、溶融スラグ３１への連続通電が可能になるなど、自由度の高いバブリングを実現することができる。   In the present embodiment, since the lance 40 is automatically inserted and pulled up using the drive device 60, the lance 40 is inserted into the molten slag 31 during the period in which electricity is supplied from the electrodes 20a to 20c to the molten slag 31. Can do. For example, when inserting and removing the lance 40 manually, it is necessary to avoid the energization period to the molten slag 31 from the viewpoint of preventing electric shock. Therefore, it is necessary to insert and remove the lance 40 after stopping energization of the molten slag 31. In this case, the melting efficiency of the material 30 is reduced. Further, the degree of freedom for bubbling is reduced. However, in this embodiment, the process of inserting / removing the lance 40 is not limited to the energization period. As a result, bubbling with a high degree of freedom can be realized, such as enabling continuous energization of the molten slag 31.

また、人力でランス４０の抜き差しを行う場合には、炉体１０からの熱風吹き出し、漏煙などの作業負荷が大きくなる。これに対して、駆動装置６０を用いてランス４０の挿入および引き上げを行うことから、漏煙防止、作業環境改善、安全性向上などを図ることができる。   Further, when the lance 40 is inserted and removed manually, the work load such as hot air blowing from the furnace body 10 and smoke leakage increases. On the other hand, since the lance 40 is inserted and pulled up using the driving device 60, smoke leakage prevention, work environment improvement, safety improvement, and the like can be achieved.

なお、バブリングによって溶融スラグ３１の温度上昇が抑制されると、炉体１０の内壁の損傷を抑制できる一方で、炉体１０の内壁近傍の被溶融物３０が溶融しないおそれがある。そこで、図２（ｄ）に示すように、供給装置７０は、被溶融物３０を新たに炉体１０内に供給する際に、被溶融物３０が炉体１０の内壁に接触しないようにする。このようにすることで、バブリングによって溶融スラグ３１の温度が低くなっても、被溶融物３０の溶融を促進することができる。   In addition, when the temperature rise of the molten slag 31 is suppressed by bubbling, the inner wall of the furnace body 10 can be prevented from being damaged, but the melt 30 near the inner wall of the furnace body 10 may not be melted. Therefore, as shown in FIG. 2D, the supply device 70 prevents the melt 30 from coming into contact with the inner wall of the furnace body 10 when the melt 30 is newly fed into the furnace body 10. . By doing in this way, even if the temperature of the molten slag 31 becomes low by bubbling, the melting of the melt 30 can be promoted.

図３（ａ）に示すように、ランス４０は複数本設けられていることが好ましい。ランス４０を複数本設けることによって、バブリングの効率が向上するからである。また、ランス４０を複数本設けることによって、被溶融物３０を溶融スラグ３１上で上下反転させることができる。被溶融物３０を溶融スラグ３１上で上下反転させることによって、被溶融物３０の溶融効率を向上させることができる。例えば、図３（ｂ）に示すように、駆動装置６０は、鉛直方向において、ランス４０の先端が被溶融物３０の周縁または、当該周縁よりも炉体１０の内壁側に位置するように、ランス４０を溶融スラグ３１に挿入することが好ましい。また、複数のランス４０の先端が被溶融物３０の中心を通る線よりも片側に位置するように、ランス４０を溶融スラグ３１に挿入することが好ましい。これにより、被溶融物３０を溶融スラグ３１上で上下反転させることが容易になるからである。   As shown to Fig.3 (a), it is preferable that the lance 40 is provided with two or more. This is because the bubbling efficiency is improved by providing a plurality of lances 40. Further, by providing a plurality of lances 40, the melt 30 can be turned upside down on the molten slag 31. By melting the melt 30 on the molten slag 31 upside down, the melting efficiency of the melt 30 can be improved. For example, as shown in FIG. 3B, the driving device 60 is configured so that the tip of the lance 40 is positioned on the periphery of the melt 30 or on the inner wall side of the furnace body 10 with respect to the periphery in the vertical direction. It is preferable to insert the lance 40 into the molten slag 31. Moreover, it is preferable to insert the lances 40 into the molten slag 31 so that the tips of the plurality of lances 40 are located on one side of the line passing through the center of the melt 30. This is because it becomes easy to invert the melt 30 on the molten slag 31.

続いて、溶融スラグ３１から駆動装置６０を介した漏電を防止する絶縁部材について説明する。まず、駆動装置６０周辺の各部の説明を行う。図４に示すように、まず、炉体１０の頂部には、炉蓋１３が設けられている。ランス４０は、炉蓋１３を介して溶融スラグ３１に挿入される。次に、駆動装置６０は、支持部材４１によって支持されている。支持部材４１は、例えば枝分かれした棒状部材である。   Next, an insulating member that prevents electric leakage from the molten slag 31 via the driving device 60 will be described. First, each part around the driving device 60 will be described. As shown in FIG. 4, first, a furnace lid 13 is provided on the top of the furnace body 10. The lance 40 is inserted into the molten slag 31 through the furnace lid 13. Next, the driving device 60 is supported by the support member 41. The support member 41 is, for example, a branched rod-shaped member.

ランス４０の後端には、ランス４０と気体をランス４０に供給するためのホース４２とを接続させるための接続部材４３が設けられている。接続部材４３には、ランス４０を把持するランスホルダ４４が設けられている。また、接続部材４３は、可動ローラ４５を介して駆動装置６０によって支持されている。駆動装置６０は、動力によってこの可動ローラ４５を回転させることでランス４０を炉体１０に対して前後させる。それにより、ランス４０が溶融スラグ３１に対して抜き差しされる。また、駆動装置６０の炉体１０側の先端には、台座４６を介して受けローラ４７が設けられている。ランス４０は、受けローラ４７を介して駆動装置６０に支持されている。   A connection member 43 for connecting the lance 40 and a hose 42 for supplying gas to the lance 40 is provided at the rear end of the lance 40. The connection member 43 is provided with a lance holder 44 that holds the lance 40. Further, the connection member 43 is supported by the driving device 60 via the movable roller 45. The driving device 60 rotates the movable roller 45 by power to move the lance 40 back and forth with respect to the furnace body 10. Thereby, the lance 40 is inserted into and removed from the molten slag 31. A receiving roller 47 is provided at the front end of the driving device 60 on the furnace body 10 side via a pedestal 46. The lance 40 is supported by the driving device 60 via a receiving roller 47.

図４に示すように、炉体１０を接地させた状態で、絶縁部材は、炉蓋１３、受けローラ４７、およびランス４０の後端部４８（ランス４０と接続部材４３との間）に設けられていてもよい。また、図５に示すように、炉体１０を接地させた状態で、絶縁部材は、炉蓋１３、ランスホルダ４４、ホース４２、および台座４６に設けられていてもよい。また、図６に示すように、炉体１０を接地させた状態で、絶縁部材は、支持部材４１が駆動装置６０を支持する支持部と、駆動装置６０のモータスプロケット取り付け部４９に設けられていてもよい。また、図４〜図６の絶縁部材を組み合わせて用いてもよい。また、駆動装置６０およびランス４０の全体を樹脂などの絶縁部材によって覆ってもよい。   As shown in FIG. 4, with the furnace body 10 grounded, the insulating members are provided at the furnace lid 13, the receiving roller 47, and the rear end 48 of the lance 40 (between the lance 40 and the connecting member 43). It may be done. As shown in FIG. 5, the insulating member may be provided on the furnace lid 13, the lance holder 44, the hose 42, and the pedestal 46 with the furnace body 10 grounded. In addition, as shown in FIG. 6, the insulating member is provided in the support portion where the support member 41 supports the drive device 60 and the motor sprocket mounting portion 49 of the drive device 60 with the furnace body 10 grounded. May be. Moreover, you may use combining the insulating member of FIGS. Moreover, you may cover the drive device 60 and the whole lance 40 with insulating members, such as resin.

図７は、溶融スラグ３１からの漏電を防止するための構成図である。図７に示すように、電気炉１００は、駆動装置６０の電圧（例えば駆動装置６０の外周の電圧）を検知する検知部の一例として電圧計８１を備えていてもよい。また、電気炉１００は、電圧計８１が計測する電圧がしきい値を超えた場合に溶融スラグ３１への通電をトランス遮断する遮断部８２を備えていてもよい。また、電気炉１００は、電圧計８１が計測する電圧がしきい値を超えた場合に、警告を表示するアラーム８３を備えていてもよい。   FIG. 7 is a configuration diagram for preventing electric leakage from the molten slag 31. As shown in FIG. 7, the electric furnace 100 may include a voltmeter 81 as an example of a detection unit that detects the voltage of the drive device 60 (for example, the voltage on the outer periphery of the drive device 60). Moreover, the electric furnace 100 may be provided with the interruption | blocking part 82 which interrupts | blocks the electricity supply to the molten slag 31 when the voltage which the voltmeter 81 measures exceeds a threshold value. The electric furnace 100 may include an alarm 83 that displays a warning when the voltage measured by the voltmeter 81 exceeds a threshold value.

（実施例）
上記実施形態に従って、溶融処理を行った。被溶融物３０として、焼却灰および滓類を用いた。焼却灰の組成は、「Ｃｕ：１０ｍａｓｓ％、Ａｌ２Ｏ３：１５ｍａｓｓ％」である。滓類（銅滓・金銀滓）の組成は、「Ｃｕ：３０〜４０ｍａｓｓ％、Ａｌ２Ｏ３：２ｍａｓｓ％」であり、焼却灰の比率は５０ｍａｓｓ％である。電極２０ａ〜２０ｃからの供給電力は、平均１７００ｋＷとした。バブリングは、電極２０ａ〜２０ｃへの通電中において、２分間隔（被溶融物１００〜１５０ｋｇごと）で、ランス４０の挿入、バブリング、引き上げの１サイクルを１分とし、各サイクルにおけるバブリングの期間を７〜１５秒とした。吹き込んだガスは、空気であり、吹き込み量は、１０００Ｌ／ｍｉｎとした。その結果、溶融スラグ３１の平均温度は、１４３５℃であった。また、炉体１０の内壁の平均温度は、２１０℃であった。 (Example)
According to the above embodiment, the melting treatment was performed. Incinerated ash and moss were used as the material 30 to be melted. The composition of the incineration ash is “Cu: 10 mass%, Al 2 O 3 : 15 mass%”. The composition of moss (copper eel / gold / silver candy) is “Cu: 30 to 40 mass%, Al 2 O 3 : 2 mass%”, and the ratio of incinerated ash is 50 mass%. The average power supplied from the electrodes 20a to 20c was 1700 kW. During energization of the electrodes 20a to 20c, bubbling is performed at intervals of 2 minutes (every 100 to 150 kg of the material to be melted), with one cycle of insertion, bubbling, and pulling up of the lance 40 being 1 minute, 7-15 seconds. The blown gas was air, and the blown amount was 1000 L / min. As a result, the average temperature of the molten slag 31 was 1435 ° C. Moreover, the average temperature of the inner wall of the furnace body 10 was 210 ° C.

（比較例）
比較例では、バブリングを行わなかった以外は、実施例と同じ条件で被溶融物３０の溶融処理を行った。被溶融物３０の溶融を進めるため、供給電力量を多くし、溶融スラグの対流を強化した結果、被溶融物３０は溶融したが、溶融スラグ３１の平均温度は１５２０℃と高温になり、炉体１０の内壁の平均温度も２６０℃と高温になった。 (Comparative example)
In the comparative example, the to-be-melted material 30 was melted under the same conditions as in the example except that bubbling was not performed. As a result of increasing the amount of supplied power and strengthening the convection of the molten slag in order to advance the melting of the melt 30, the melt 30 was melted, but the average temperature of the melt slag 31 was as high as 1520 ° C. The average temperature of the inner wall of the body 10 was as high as 260 ° C.

（分析）
実施例では、比較例と比較して、溶融スラグ３１の平均温度および炉体１０の内壁の平均温度が低下した。これは、バブリングによって溶融スラグ３１の温度上昇が抑制されたからであると考えられる。溶融処理後に得られたスラグの組成は表１のようになった。また、被溶融物３０の溶融処理量、溶融処理後の炉体１０の内壁のレンガの損傷については、表２のようになった。表２に示すように、比較例と比較して実施例では被溶融物３０の溶融処理量が大幅に多くなった。また、比較例と比較して実施例ではレンガの損傷量が大幅に低下した。

Figure 0006422807
Figure 0006422807
 (analysis)
In the example, compared with the comparative example, the average temperature of the molten slag 31 and the average temperature of the inner wall of the furnace body 10 were lowered. This is considered to be because the temperature rise of the molten slag 31 was suppressed by bubbling. The composition of the slag obtained after the melt treatment is as shown in Table 1. In addition, Table 2 shows the amount of the melt 30 to be melted and the damage to the bricks on the inner wall of the furnace body 10 after the melt treatment. As shown in Table 2, the melt processing amount of the melt 30 was significantly increased in the example as compared with the comparative example. In addition, compared with the comparative example, the damage amount of the brick was significantly reduced in the example.
Figure 0006422807
Figure 0006422807

（参考例）
なお、参考例として、人力でランス４０を抜き差してバブリングを行った。感電防止の観点から、溶融スラグ３１への通電期間４０分に対して通電を３分間停止してバブリングを行うサイクルを１日に３０回行った。この場合、実施例と比較して、１日に通電を９０分停止することになり、２．８ｔ×１．５ｈ＝約４ｔの処理量が低下することになった。 (Reference example)
As a reference example, bubbling was performed by manually inserting and removing the lance 40. From the viewpoint of preventing electric shock, a cycle in which energization was stopped for 3 minutes and bubbling was performed 30 times a day for an energization period of 40 minutes to the molten slag 31 was performed. In this case, compared with the example, the energization was stopped for 90 minutes per day, and the processing amount of 2.8 t × 1.5 h = about 4 t was reduced.

以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明は係る特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。   Although the embodiments of the present invention have been described in detail above, the present invention is not limited to such specific embodiments, and various modifications and changes can be made within the scope of the gist of the present invention described in the claims. It can be changed.

１０ 炉体
１１，１２ 取り出し口
２０ａ〜２０ｃ 電極
３０ 被溶融物
３１ 溶融スラグ
３２ 溶融金属
４０ ランス
４１ 支持部材
４２ ホース
４３ 接続部材
４４ ランスホルダ
４５ 可動ローラ
４６ 台座
４７ 受けローラ
４８ 後端部
４９ モータスプロケット取り付け部
５０ 制御部
６０ 駆動装置
７０ 供給装置
８１ 電圧計
８２ 遮断部
１００ 電気炉 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Furnace 11,12 Taking-out port 20a-20c Electrode 30 Molten material 31 Molten slag 32 Molten metal 40 Lance 41 Support member 42 Hose 43 Connection member 44 Lance holder 45 Movable roller 46 Base 47 Receiving roller 48 Rear end part 49 Motor sprocket Mounting unit 50 Control unit 60 Drive device 70 Supply device 81 Voltmeter 82 Shut-off unit 100 Electric furnace

Claims (13)

溶融スラグに対して電気抵抗加熱することによって前記溶融スラグ上の被溶融物を溶融する電気炉であって、
前記溶融スラグにバブリングを行うための複数のランスと、
前記被溶融物が前記電気炉の内壁に接触しないようにされた状態で、鉛直方向において、前記複数のランスの先端が前記被溶融物の周縁、または当該周縁よりも前記内壁側に位置するように、前記複数のランスを前記溶融スラグに対して自動で挿入および引き上げを行う駆動装置と、を備えることを特徴とする電気炉。 An electric furnace for melting a material to be melted on the molten slag by electric resistance heating with respect to the molten slag,
A plurality of lances for bubbling the molten slag;
In a state where the melted material is not in contact with the inner wall of the electric furnace, the front ends of the plurality of lances are positioned on the periphery of the melted material or on the inner wall side with respect to the periphery in the vertical direction. And a driving device that automatically inserts and pulls the plurality of lances into and from the molten slag. 前記駆動装置は、前記溶融スラグへの通電中に前記ランスを前記溶融スラグに対して挿入することを特徴とする請求項１記載の電気炉。   The electric furnace according to claim 1, wherein the driving device inserts the lance into the molten slag during energization of the molten slag. 前記溶融スラグから前記駆動装置を介した漏電を防止する絶縁部材を備えることを特徴とする請求項１または２に記載の電気炉。   The electric furnace according to claim 1, further comprising an insulating member that prevents electric leakage from the molten slag through the driving device. 前記絶縁部材は、前記電気炉の炉蓋、前記駆動装置における前記ランスの受けローラ、および前記ランスの後端に設けられていることを特徴とする請求項３記載の電気炉。   The electric furnace according to claim 3, wherein the insulating member is provided at a furnace lid of the electric furnace, a receiving roller of the lance in the driving device, and a rear end of the lance. 前記絶縁部材は、前記駆動装置における前記ランスの受けローラの台座、前記ランスを把持するランスホルダ、および前記ランスに気体を供給するホースに設けられていることを特徴とする請求項３または４に記載の電気炉。   5. The insulation member according to claim 3, wherein the insulating member is provided on a pedestal of a receiving roller of the lance in the driving device, a lance holder that holds the lance, and a hose that supplies gas to the lance. The electric furnace described. 前記駆動装置を支持する支持部材を備え、
前記絶縁部材は、前記支持部材に備わり前記駆動装置を支持する支持部と、前記駆動装置のモータスプロケット取り付け部に設けられていることを特徴とする請求項３〜５のいずれか一項に記載の電気炉。 A support member for supporting the driving device;
The said insulating member is provided in the said support member, the support part which supports the said drive device, and the motor sprocket attachment part of the said drive device, The motor sprocket attachment part of Claim 3 characterized by the above-mentioned. Electric furnace. 前記駆動装置の電圧を検知する検知部と、
前記検知部が検知する電圧がしきい値を超えた場合に前記溶融スラグへの通電を遮断する遮断部と、を備えることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の電気炉。 A detection unit for detecting a voltage of the driving device;
The electricity according to any one of claims 1 to 6, further comprising: a shut-off unit that shuts off energization of the molten slag when a voltage detected by the detecting unit exceeds a threshold value. Furnace. 前記駆動装置は、単位時間当たりの前記被溶融物の前記電気炉への投入量に応じて決定された、前記ランスを抜き差しする時間サイクルに従って前記挿入および引き上げを行うことを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の電気炉。 2. The drive device performs the insertion and pull-up according to a time cycle in which the lance is inserted and removed, which is determined according to an amount of the melt to be introduced into the electric furnace per unit time. The electric furnace as described in any one of -7. ２分以下の時間で１００ｋｇ〜１５０ｋｇの前記被溶融物を前記溶融スラグの表面に対して供給する供給装置を備え、
前記駆動装置は、前記ランスの挿入、バブリング、および引き上げの１サイクルを５０秒〜７０秒で行うことを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の電気炉。 A supply device for supplying 100 to 150 kg of the material to be melted to the surface of the molten slag in a time of 2 minutes or less;
The electric furnace according to any one of claims 1 to 8, wherein the driving device performs one cycle of insertion, bubbling, and lifting of the lance in 50 seconds to 70 seconds. 前記駆動装置は、前記ランスの先端が前記溶融スラグ表面から1０ｃｍ〜２０ｃｍの深さになるまで前記ランスを前記溶融スラグに挿入することを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載の電気炉。   The said drive device inserts the said lance in the said molten slag until the front-end | tip of the said lance becomes a depth of 10 cm-20 cm from the said molten slag surface. Electric furnace. 溶融スラグに対して電気抵抗加熱することによって前記溶融スラグ上の被溶融物を溶融する電気炉において、
前記被溶融物が前記電気炉の内壁に接触しないようにし、
駆動装置を用いて、前記溶融スラグにバブリングを行うための複数のランスの先端が前記被溶融物の周縁または、当該周縁よりも前記内壁側に位置するように、前記複数のランスを前記溶融スラグに対して自動で挿入および引き上げを行うことを特徴とする電気炉の操業方法。 In an electric furnace that melts a material to be melted on the molten slag by heating with electric resistance against the molten slag,
Prevent the melt from contacting the inner wall of the electric furnace,
Using the driving device, the plurality of lances are connected to the molten slag so that tips of the plurality of lances for bubbling the molten slag are positioned on the periphery of the material to be melted or on the inner wall side of the periphery. The method of operating an electric furnace characterized by automatically inserting and pulling up the steel. 前記ランスを複数本用い、前記バブリングによって前記被溶融物を前記溶融スラグ表面において上下反転させることを特徴とする請求項１１記載の電気炉の操業方法。   12. The method of operating an electric furnace according to claim 11, wherein a plurality of the lances are used, and the melted material is turned upside down on the surface of the molten slag by the bubbling. 前記被溶融物は、焼却灰を３０ｍａｓｓ％〜５０ｍａｓｓ％含有することを特徴とする請求項１１または１２に記載の電気炉の操業方法。   The method for operating an electric furnace according to claim 11 or 12, wherein the melt contains 30 mass% to 50 mass% of incinerated ash.
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