JP7070518B2

JP7070518B2 - 塩化鉄粉の湿式回収方法

Info

Publication number: JP7070518B2
Application number: JP2019140374A
Authority: JP
Inventors: 崇土居; 勝司笠井; 輝彦戸部
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2019-07-31
Filing date: 2019-07-31
Publication date: 2022-05-18
Anticipated expiration: 2039-07-31
Also published as: JP2021024746A

Description

本発明は、浸珪処理により高珪素鋼帯を製造する際などに生成される塩化鉄粉の湿式回収方法に関する。

従来から、ＳｉＣｌ_４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方法が知られている。この浸珪処理では、下記の化学反応式で示される、ＳｉＣｌ_４と鋼帯との浸珪反応により、副生成物としてＦｅＣｌ_２が生成される。
ＳｉＣｌ_４＋５Ｆｅ→Ｆｅ_３Ｓｉ＋２ＦｅＣｌ_２
このＦｅＣｌ_２は排ガスの一部として排出された後、排ガスを冷却することによりＦｅＣｌ_２粉（以下、単に塩化鉄粉と称する。）として回収される。この塩化鉄粉は最終的に溶解槽に送られて湿式回収される。

この湿式回収では、塩化鉄粉をエアーによる気送若しくはベルトコンベア等により溶解槽まで搬送して溶解槽内の液体中に溶解させる。このとき、溶解槽中でＦｅＯ（ＯＨ）が生成して、溶解槽に沈殿するという問題がある。この沈殿物は、水溶することなく蓄積されるため、定期的な溶解槽清掃を実施する必要がある。また、塩化鉄粉を気送により溶解槽に供給した場合、塩化鉄粉の一部が液体に溶解せず、溶解槽の圧力抜き口等から外気に飛散することがあり、このように飛散した塩化鉄粉は周囲の設備や機器類を腐食させる。

このような塩化鉄粉の湿式回収において、溶解槽内での沈殿物の生成を効果的に防止し、また、塩化鉄粉が溶解槽の外部に飛散することを適切に防止することができる湿式回収方法が求められている。このような問題を解決するために、特許文献１では、塩化鉄粉を非酸化性ガスにより溶解槽に気送して、溶解槽内の底部に設けられた気泡発生器から、塩化鉄粉を伴った非酸化性ガスを溶解槽内にバブリングさせ、塩化鉄粉を液中に溶解させている。

特開平８－１８８４１８号公報

しかしながら、特許文献１の技術を長期間稼働させると、気泡発生器の吹出孔に塩化鉄粉が詰まってしまうという問題がある。また、特許文献１の技術において、気泡発生器を取り外し、配管から直接非酸化性ガスと塩化鉄を吹き出す方法に変更した場合、短期間での塩化鉄粉の詰まりは解消するものの、溶け残りによる外部への塩化鉄粉の噴出量も増加するという問題がある。

そこで本発明は、塩化鉄粉が配管に詰まるといったことが生じることなく、外部への塩化鉄粉の飛散を大幅に低減することが可能な、塩化鉄粉の湿式回収方法を提供することを目的とする。

本発明は上記知見に基づくものであり、その要旨は以下のとおりである。
［１］先端に複数の噴出口が形成された配管を用いて、塩化鉄粉を非酸化性ガスにより溶解槽に気送して、塩化鉄粉を溶解槽内の液中に溶解させることを特徴とする塩化鉄粉の湿式回収方法。
［２］溶解槽の側面に沿って設置され、２以上に分岐し、分岐した先端に噴出口が形成された配管を用いて、塩化鉄粉を非酸化性ガスにより溶解槽に気送して、塩化鉄粉を溶解槽内の液中に溶解させることを特徴とする塩化鉄粉の湿式回収方法。
［３］前記配管の噴出口は、股状に分岐していることを特徴とする［１］または［２］に記載の塩化鉄粉の湿式回収方法。
［４］前記配管の噴出口は、スリットノズルであることを特徴とする［１］または［２］に記載の塩化鉄粉の湿式回収方法。

本発明によれば、塩化鉄粉による配管の詰まりが生じることなく、溶解槽から外部に飛散する塩化鉄粉を低減することができる。

図１は、本発明の第一実施形態に係る塩化鉄粉の湿式回収装置を示す概略図である。図２は、配管先端が股状に分岐したノズルとする場合の模式図であり、図２（ａ）は股状に分岐したノズルを横から見た図であり、図２（ｂ）は股状に分岐したノズルを下から見た図である。図３は、配管先端がスリットノズルとする場合の模式図であり、図３（ａ）はスリットノズルを横から見た図であり、図３（ｂ）はスリットノズルを下から見た図である。図４（ａ）は、本発明の第二実施形態に係る塩化鉄粉の湿式回収装置を示す概略図であり、図４（ｂ）は本発明の第二実施形態に係る塩化鉄粉の湿式回収装置の溶解槽を下から見た図である。

図１は、本発明の第一実施形態に係る塩化鉄粉の湿式回収装置を示す概略図である。塩化鉄粉の湿式回収装置１００は、溶解槽１を有している。溶解槽１には、塩化鉄粉を気送するための気送配管２が接続されている。また、気送配管２内には塩化鉄粉を気送するための非酸化性ガス（例えばＮ_２）が流れている。また、気送配管２の上流側には、塩化鉄粉用のホッパ３が設置されており、ロータリーフィーダ４により、ホッパ３から気送配管２に塩化鉄粉が定量供給される。また、溶解槽１の上部には圧抜き配管５が設けられている。

本発明は、第一の実施形態として、先端に複数の塩化鉄粉を噴出する噴出口が形成された配管を用いて、塩化鉄粉を非酸化性ガスにより溶解槽に気送して、塩化鉄粉を溶解槽内の液中に溶解させることを特徴とする。すなわち、気送配管２の先端には、塩化鉄粉が噴き出す噴出口が複数形成されており、このような噴出口が複数形成されたノズルから塩化鉄粉が溶解槽１に投入されると、溶解槽１内に円周方向の流れが発生し、塩化鉄粉が効率的に溶解する。また、本発明のように、噴出口数が増えることで噴出口１つあたりの塩化鉄量や流速が低下する。その結果、噴出時に生じる気泡の発生量（気泡の大きさや個数）が減少するため、液中に溶解している酸素を効果的に脱気することができとともに、液と塩化鉄粉との接触時間を長くとることができ、これらによって液中におけるＦｅＯ（ＯＨ）の生成が抑制されるとともに、塩化鉄粉を液に十分に溶解させることができる。

気送配管２の噴出口（先端）は、例えば図２（ａ）に示すような配管の先端が股状に分岐したノズル６（図２（ａ）は三股状の例）や、図３（ａ）に示すような複数のスリット７が形成されたスリットノズル（図３（ａ）はスリットが４つの場合）などが挙げられる。図２（ｂ）および図３（ｂ）は、図２（ａ）および図３（ａ）の配管の先端を下から見た図であり、矢印は気流の流れる方向である。

気送配管２の噴出口が股状に分岐している場合、噴出口は二股～四股に分岐していることが好ましい。また、気送配管２の噴出口がスリットノズルの場合も、噴出口であるスリット数は２～４であることが好ましい。噴出口の数もしくはスリット数が多いと、吹き出し時の流速が低くなり、撹拌効果が得られない。分岐数もしくはスリット数が少ないと、攪拌効果が得られないことに加え、流速や塩化鉄量が増えることにより気泡が大きくなったり気泡の数が増えてしまう。

複数の噴出口の向きは、水平（溶解槽１の側面の方向）から下向き（溶解槽１の底面の方向）の範囲に向けるようにすることが好ましく、これにより塩化鉄粉が溶解槽に浸漬する時間を確保することができ、外部への噴出を削減することができる。

また、本発明は、第二の実施形態として、溶解槽の側面に沿って設置され、２以上に分岐し、分岐した先端に塩化鉄粉を噴出する噴出口が形成された配管を用いて、塩化鉄粉を非酸化性ガスにより溶解槽に気送して、塩化鉄粉を溶解槽内の液中に溶解させることを特徴とする。図４（ａ）に示すように、本発明では、塩化鉄粉を溶解槽１に投入する気送配管２を２以上に分岐させるとともに、気送配管２を溶解槽１の側面に沿うように設置させる。そして、溶解槽１の側面から塩化鉄粉を噴出させることにより、第一の実施形態と同様に、溶解槽１内に円周方法の流れを発生させることができ、塩化鉄粉が効率的に溶解する。また、第一の実施形態と同様に、噴出口が２以上に分岐されているので、噴出口１つあたりの塩化鉄量や流速が低下する。その結果、噴出時に生じる気泡の発生量（気泡の大きさや個数）が減少するため、液中に溶解している酸素を効果的に脱気することができとともに、液と塩化鉄粉との接触時間を長くとることができ、これらによって液中におけるＦｅＯ（ＯＨ）の生成が抑制されるとともに、塩化鉄粉を液に十分に溶解させることができる。

気送配管２の分岐数としては、２～４とすることが好ましい。また、分岐した気送配管２の先端（噴出口）を、溶解槽１の底面の方向に向けることが好ましい。図４（ｂ）は溶解槽１を下から見た図であり、気送配管２の先端（噴出口）を溶解槽１の底面に向けることにより、配管内での塩化鉄粉の閉塞を抑制することができる。

また、第二実施形態の場合においても、気送配管２の先端である噴出口の向きは、水平（溶解槽１の側面の方向）から下向き（溶解槽１の底面の方向）の範囲に向けるようにすることで、塩化鉄粉が溶解槽に浸漬する時間を確保することができ、外部への噴出を削減することができる。

第二の実施形態において、気送配管２の噴出口は、第一の実施形態と同様に、配管の噴出口が股状に分岐したノズルや、スリットノズルを用いてもよい。ただし、第二の実施形態において、配管の噴出口の先端の分岐数もしくはスリット数は、１つであることが好ましい。分岐数もしくはスリット数を１つにすることにより、円周方向の流れを発生させることができる（図４（ｂ）の矢印）。なお、分岐もしくはスリットの向きは、溶解槽への浸漬時間の確保の点から、溶解槽１の外周に対して接線方向で斜め下向きとすることが好ましい。

以上より、本発明によれば、塩化鉄粉による配管の詰まりが生じることなく、溶解槽から外部に飛散する塩化鉄粉を低減することができる。

塩化鉄粉の湿式回収を行った際の、塩化鉄粉の粉塵濃度を測定する。具体的には、図１の設備を用いた場合を発明例１、図４の設備を用いた場合を発明例２として、溶解槽１の上部にある圧抜き配管５から排出される塩化鉄粉の粉塵濃度測定を行なう。塩化鉄粉を搬送する気体としては窒素ガスを用いた。なお、発明例１における気送配管２の噴出口は２股とし（噴出口の向きは斜め下向きである４５度）、発明例２における気送配管２の噴出口の先端は１股（分岐無し、噴出口の向きは斜め下向きである４５度）とする。また、図１の設備において、噴出口が１つ（噴出口の向きは下向き）の場合を比較例として塩化鉄粉の湿式回収を行なう。

粉塵濃度の結果は以下の通りである。
発明例１：０．８２ｇ／Ｎｍ^３
発明例２：０．６４ｇ／Ｎｍ^３
比較例：０．１０８ｇ／Ｎｍ^３
本発明の方法を用いることにより、塩化鉄粉が溶解槽内の液体に十分に溶解する為、外気への塩化鉄粉の飛散を抑えられていることがわかる。

また、溶解槽内でのＦｅ系沈殿物の生成を適切に防止できることにより、清掃が必要となる連続製造期間を、従来の約１．５倍まで延長することが可能となる。

１溶解槽
２気送配管
３ホッパ
４ロータリーフィーダ
５圧抜き配管
６分岐したノズル（噴出口）
７スリット（噴出口）
１００湿式回収装置

Claims

先端に複数の噴出口が形成された配管を用いて、塩化鉄粉を非酸化性ガスにより溶解槽に気送して、塩化鉄粉を溶解槽内の液中に溶解させる塩化鉄粉の湿式回収方法であって、前記配管の噴出口は、股状に分岐していることを特徴とする塩化鉄粉の湿式回収方法。
先端に複数の噴出口が形成された配管を用いて、塩化鉄粉を非酸化性ガスにより溶解槽に気送して、塩化鉄粉を溶解槽内の液中に溶解させる塩化鉄粉の湿式回収方法であって、前記配管の噴出口は、スリットノズルであることを特徴とする塩化鉄粉の湿式回収方法。
溶解槽の側面に沿って設置され、２以上に分岐し、分岐した先端に噴出口が形成された配管を用いて、塩化鉄粉を非酸化性ガスにより溶解槽に気送して、塩化鉄粉を溶解槽内の液中に溶解させることを特徴とする塩化鉄粉の湿式回収方法。
前記配管の噴出口は、股状に分岐していることを特徴とする請求項３に記載の塩化鉄粉の湿式回収方法。
前記配管の噴出口は、スリットノズルであることを特徴とする請求項３に記載の塩化鉄粉の湿式回収方法。