JP6930559B2 - 製鉄ダストの処理方法、製鉄ダストのリサイクル方法および製鉄ダストの造粒物の製造方法 - Google Patents
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Description
[1]製鉄プロセスで発生する金属鉄および酸化鉄を含む製鉄ダストの処理方法であって、
前記製鉄ダストの水分量を調整する水分量調整工程と、
前記製鉄ダストのpHを調整するpH調整工程と、
水分量およびpHが調整された前記製鉄ダストにバインダーを添加するバインダー添加工程と、
前記バインダーが添加された前記製鉄ダストを造粒する造粒工程と、
を有することを特徴とする製鉄ダストの処理方法。
以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。本発明による製鉄ダストの処理方法は、製鉄プロセスで発生する酸化鉄および金属鉄を含む製鉄ダストの処理方法であり、製鉄ダストの水分量を調整する水分量調整工程と、製鉄ダストのpHを調整するpH調整工程と、水分量およびpHが調整された製鉄ダストにバインダーを添加するバインダー添加工程と、バインダーが添加された製鉄ダストを造粒する造粒工程とを有することを特徴とする。
2Fe+(3/2)O2=Fe2O3 △H1= −821kJ/mol (1)
2FeO+(1/2)O2=Fe2O3 △H2= −293kJ/mol(2)
G数(−)=(r×ω2)/g (3)
ただし、rは回転翼の半径(cm)、gは重力加速度(980cm/s2)、ωは回転翼の角速度(rad/s)であり、ωは下記の式(4)で表される。
ω=2π×(rpm/60) (4)
ただし、rpmは回転翼の回転数(/min)である。
製鉄ダストとして、表1にその成分を示す転炉ダストAを用意し、その水分量を20質量%、pHを12にそれぞれ調整した。そして、水分量およびpHが調整された転炉ダストAを温度23℃で飽和水蒸気量に保持した恒温恒湿槽内に静置し、1時間おきに転炉ダストAの温度を測定した。
製鉄ダストとして表1に示した転炉ダストAを用意し、pHを12、水分量を様々な値に調整したダストを用意した。そして、用意したダストを恒温恒湿槽内に静置し、24時間後の温度を測定した。ここで、24時間後に温度を測定した理由は、原料ヤードでは、製鉄ダストの点検やパトロールが常時行われており、万一製鉄ダストの温度上昇が検知された場合にも、24時間あれば冷却作業等の対応が可能であるためである。
製鉄ダストとして表1に示した転炉ダストAを用意し、水分量を発熱しやすい条件である7質量%とし、pHを様々な値に調整して恒温恒湿槽内に静置し、静置後24時間の温度を測定した。
製鉄ダストとして表1に示した転炉ダストAを用意し、水分量を7質量%、pHを12に調整した後、ダストと水硬性バインダーとしてのポルトランドセメントを混合してミキサーに投入し、水を加えて造粒した。得られた造粒物のうち、直径が7mm以上のものを取り出し、2mの高さから自由落下させ、落下により生じた直径3mm未満の造粒物の比率を粉率として求めた。
(発明例1)
図1に示したフローに従って転炉ダストを処理し、得られた造粒物を転炉にリサイクルした。転炉ダストとしては、表1に示した転炉ダストAを用い、その水分量を7.2質量%かつpHを8.3に調整した。これにより、転炉ダストAを安全に造粒装置まで移送することができた。造粒装置において、水分量およびpHを調整した転炉ダストAにバインダーとしてポルトランドセメントを4質量%添加して造粒を行い、直径5〜14mmの粒度分布を持つ造粒物(造粒ペレット)を得た。これらの転炉ダストとバインダーとの混合およびその後の造粒は一台の回転翼式のミキサーを用いて行った。その際、混合時のG数を40とし、造粒時のG数を20とした。得られた造粒ペレットを、リサイクル先である転炉に移送した。造粒ペレットは、ダストに比べて比表面積が低下しており、酸素との接触が制限されるため、安全に転炉へ移送して、鉄源としてリサイクルすることができた。
発明例1と同様に、製鉄ダストを処理した。ただし、転炉ダストAの水分を27.4質量%、pHを8.5にそれぞれ調整した。発明例1に比べて水分量が多かったが、調整後の転炉ダストAを安全に造粒装置まで移送することができた。また、ポルトランドセメントの添加量を17質量%とし、直径5〜14mmの粒度分布を持つ造粒ペレットを得ることができた。これらの転炉ダストとバインダーとの混合およびその後の造粒は一台の回転翼式のミキサーを用いて行った。その際、混合時のG数を35とし、造粒時のG数を18とした。発明例1と同様に、得られたペレットは安全に転炉へ移送して、鉄源としてリサイクルすることができた。転炉における最大リサイクル可能量は9200t/月で、多量の製鉄ダストをリサイクルすることが可能であった。転炉ダストおよびバインダーの詳細、並びに最大リサイクル可能量を表2に示す。
発明例1と同様に、製鉄ダストを処理した。ただし、転炉ダストAの水分を7.8質量%、pHを13.6にそれぞれ調整した。発明例1に比べてpHが高かったが、調整後の転炉ダストAを安全に造粒装置まで移送することができた。また、ポルトランドセメントの添加量を5質量%とし、直径5〜14mmの粒度分布を持つ造粒ペレットを得ることができた。これらの転炉ダストとバインダーとの混合およびその後の造粒は一台の回転翼式のミキサーを用いて行った。その際、混合時のG数を38とし、造粒時のG数を15とした。発明例1と同様に、得られたペレットは安全に転炉へ移送して、鉄源としてリサイクルすることができた。転炉における最大リサイクル可能量は9260t/月で、多量の製鉄ダストをリサイクルすることが可能であった。転炉ダストおよびバインダーの詳細、並びに最大リサイクル可能量を表2に示す。
発明例1と同様に、製鉄ダストを処理した。ただし、転炉ダストAの水分を7.7質量%、pHを8.5にそれぞれ調整したが、調整後の転炉ダストAを安全に造粒装置まで移送することができた。また、ポルトランドセメントの添加量を16質量%とし、直径5〜14mmの粒度分布を持つ造粒ペレットを得ることができた。これらの転炉ダストとバインダーとの混合およびその後の造粒は一台の回転翼式のミキサーを用いて行い、その際、混合時のG数を32とし、造粒時のG数を28とした。発明例1と同様に、得られたペレットは安全に転炉へ移送して、鉄源としてリサイクルすることができた。転炉における最大リサイクル可能量は9240t/月で、多量の製鉄ダストをリサイクルすることが可能であった。転炉ダストおよびバインダーの詳細、並びに最大リサイクル可能量を表2に示す。
発明例1と同様に、製鉄ダストを処理した。ただし、製鉄ダストとして転炉ダストBを用い、その水分を26.0質量%、pHを8.8にそれぞれ調整したが、調整後の転炉ダストBを安全に造粒装置まで移送することができた。また、ポルトランドセメントの添加量を3質量%とし、直径5〜14mmの粒度分布を持つ造粒ペレットを得ることができた。これらの転炉ダストとバインダーとの混合およびその後の造粒は一台の回転翼式のミキサーを用いて行った。その際、混合時のG数を30とし、造粒時のG数を24とした。発明例1と同様に、得られたペレットは安全に転炉へ移送して、鉄源としてリサイクルすることができた。転炉における最大リサイクル可能量は9260t/月であり、ダストの組成が変わっても、本発明により、多量の製鉄ダストをリサイクルすることが可能であった。転炉ダストおよびバインダーの詳細、並びに最大リサイクル可能量を表2に示す。
発明例1と同様に、製鉄ダストを処理した。ただし、製鉄ダストとして転炉ダストAと転炉ダストBとの混合ダストを用い、その水分を12.8質量%、pHを12.7にそれぞれ調整したが、調整後の転炉ダストBを安全に造粒装置まで移送することができた。また、ポルトランドセメントの添加量を8質量%とし、直径5〜14mmの粒度分布を持つ造粒ペレットを得ることができた。これらの転炉ダストとバインダーとの混合およびその後の造粒は一台の回転翼式のミキサーを用いて行った。その際、混合時のG数を50とし、造粒時のG数を26とした。発明例1と同様に、得られたペレットは安全に転炉へ移送して、鉄源としてリサイクルすることができた。転炉における最大リサイクル可能量は9220t/月であり、ダストの組成が変わっても、本発明により、多量の製鉄ダストをリサイクルすることが可能であった。転炉ダストおよびバインダーの詳細、並びに最大リサイクル可能量を表2に示す。
発明例1と同様に、製鉄ダストを処理した。ただし、転炉ダストAの水分を12.9質量%、pHを10.5にそれぞれ調整したが、調整後の転炉ダストAを安全に造粒装置まで移送することができた。また、ポルトランドセメントの添加量を2質量%とし、直径5〜14mmの粒度分布を持つ造粒ペレットを得ることができた。これらの転炉ダストとバインダーとの混合およびその後の造粒は一台の回転翼式のミキサーを用いて行った。その際、混合時のG数を55とし、造粒時のG数を13とした。しかし、ポルトランドセメントの添加量がやや少なかったため、衝撃により粉化するものが確認されたが、若干量であったため、得られたペレットは安全に転炉へ移送して、鉄源としてリサイクルすることができた。また、転炉における最大リサイクル可能量は9010t/月で、比較的多量の製鉄ダストをリサイクルすることが可能であった。発明例1に比べて最大リサイクル可能量が低減した理由は、ダスト発生量が増加し、一部粉化したものが転炉内で飛散したためと考えられる。転炉ダストおよびバインダーの詳細、並びに最大リサイクル可能量を表2に示す。
発明例1と同様に、製鉄ダストを処理した。ただし、転炉ダストAの水分を13.1質量%、pHを11.1にそれぞれ調整したが、調整後の転炉ダストAを安全に造粒装置まで移送することができた。また、ポルトランドセメントの添加量を22質量%とし、直径5〜14mmの粒度分布を持つ造粒ペレットを得ることができた。これらの転炉ダストとバインダーとの混合は一台の回転翼式のミキサーを用いて行い、混合時のG数を50とした。混合物の造粒は、直径5mのディスクペレタイザーを用いて行い、ディスクの回転数は1分間に50回とした。しかし、ポルトランドセメントの添加量が多かったため、転炉に挿入した際に、セメント分が溶融し、溶鉄上を覆って転炉の操業がやや不安定化した。転炉における最大リサイクル可能量は9020t/月で、比較的多量の製鉄ダストを鉄源としてリサイクルすることが可能であった。転炉ダストおよびバインダーの詳細、並びに最大リサイクル可能量を表2に示す。
発明例1と同様に、製鉄ダストを処理した。ただし、転炉ダストAの水分を13.1質量%、pHを11.1にそれぞれ調整したが、調整後の転炉ダストAを安全に造粒装置まで移送することができた。また、造粒装置として加圧式のブリケットマシンを使用し、ポルトランドセメントの添加量を5質量%として、長径30mm、短径20mmの卵形の成形体を得た。これらの転炉ダストとバインダーとの混合は一台の回転翼式のミキサーを用いて行い、混合時のG数を45とした。造粒の際に用いたブリケットマシンは、2つのロールを逆方向に回転させ、原材料を巻き込むことによって圧縮成形する形式のものであり、ロール間の面圧は1.0t/cm2と標準的な条件を採用した。得られた成形体は、一時的に貯留した後に転炉に移送したが、その際、成形体の温度が外気温に対して1℃上昇していたが、特に問題なく安全に転炉へ移送して、鉄源としてリサイクルすることができた。上記温度上昇は、造粒の際に、強力な加圧力によって金属鉄粒子の表面に制せされた酸化膜が破壊され、わずかに酸化が進行したためと考えられる。転炉における最大リサイクル可能量は8980t/月で、比較的多量の製鉄ダストをリサイクルすることが可能であった。転炉ダストおよびバインダーの詳細、並びに最大リサイクル可能量を表2に示す。
発明例1と同様に、製鉄ダストを処理した。ただし、発明例1のように転炉ダストAの水分量およびpHの調整を行わなかった。その結果、転炉ダストAの水分量は6.2質量%、pHは7.6であった。この状態の転炉ダストで発熱が確認されたため、造粒装置に移送することを断念して一旦エージングヤードに移送し、発熱が収まるまで放置した。鉄分の酸化が完了し、発熱が無くなったことを確認した後、転炉に移送して鉄源としてリサイクルしたが、転炉における最大リサイクル可能量は7050t/月で、少量のダストリサイクルに留まった。転炉ダストおよびバインダーの詳細、並びに最大リサイクル可能量を表2に示す。
発明例1と同様に、製鉄ダストを処理した。ただし、発明例1のように転炉ダストAの水分量およびpHの調整を行わなかった。その結果、転炉ダストAの水分量は13.1質量%、pHは7.2であった。この状態の転炉ダストは、pHが小さく、ダストの発熱が確認された。そのため、造粒装置に移送することを断念して一旦エージングヤードに移送し、発熱が収まるまで放置した。鉄分の酸化が完了し、発熱が無くなったことを確認した後、転炉に移送して鉄源としてリサイクルしたが、転炉における最大リサイクル可能量は6890t/月で、少量のダストリサイクルに留まった。転炉ダストおよびバインダーの詳細、並びに最大リサイクル可能量を表2に示す。
発明例1と同様に、製鉄ダストを処理した。ただし、発明例1のように転炉ダストAの水分量およびpHの調整を行わなかった。その結果、転炉ダストAの水分量は5.7質量%、pHは8.8であった。この状態の転炉ダストは、水分量が少なく、ダストの発熱が確認された。そのため、造粒装置に移送することを断念して一旦エージングヤードに移送し、発熱が収まるまで放置した。鉄分の酸化が完了し、発熱が無くなったことを確認した後、転炉に移送して鉄源としてリサイクルしたが、転炉における最大リサイクル可能量は7010t/月で、少量のダストリサイクルに留まった。転炉ダストおよびバインダーの詳細、並びに最大リサイクル可能量を表2に示す。
2 銑鉄
3 酸素ランス
4 酸素ランスの下端部
5 転炉集塵装置
6 ガス清浄装置
6aガス導入口
6b 清浄用水導入口
6c 清浄ガス取出口
6d スラリー排出口
7 固液分離装置
7a 固形分抜出口
7b,8a 水分抜出口
7c 薬剤導入口
8 脱水機
8b 湿ダスト抜出口
9 ヤード
10 造粒装置
10a 水硬性バインダー添加口
10b 水分添加口
11 造粒ペレット
12 ペレット投入口
Claims (8)
- 製鉄プロセスで発生する金属鉄および酸化鉄を含む製鉄ダストの処理方法であって、
前記製鉄ダストの水分量を調整する水分量調整工程と、
前記製鉄ダストのpHを調整するpH調整工程と、
水分量およびpHが調整された前記製鉄ダストにバインダーを添加するバインダー添加工程と、
前記バインダーが添加された前記製鉄ダストを造粒する造粒工程と、
を有することを特徴とする製鉄ダストの処理方法。 - 前記水分量調整工程において、前記製鉄ダストの水分量が7質量%以上30質量%以下に調整される、請求項1に記載の製鉄ダストの処理方法。
- 前記pH調整工程において、前記製鉄ダストのpHが8以上に調整される、請求項1または2に記載の製鉄ダストの処理方法。
- 前記バインダー添加工程において添加されるバインダーが水硬性バインダーであり、該水硬性バインダーの添加量が3質量%以上18質量%以下である、請求項1〜3のいずれか一項に記載の製鉄ダストの処理方法。
- 前記造粒工程において、前記製鉄ダストは転動式の造粒装置を用いて造粒される、請求項1〜4に記載の製鉄ダストの処理方法。
- 前記製鉄ダストは転炉ダストである、請求項1〜5のいずれか一項に記載の製鉄ダストの処理方法。
- 請求項1〜6の製鉄ダストの処理方法によって、前記製鉄ダストの造粒物を製造することを特徴とする製鉄ダストの造粒物の製造方法。
- 請求項1〜6の製鉄ダストの処理方法における前記造粒工程で得られた前記製鉄ダストの造粒物を、製鉄所の設備において利用する鉄源としてリサイクルすることを特徴とする製鉄ダストのリサイクル方法。
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