JP7247921B2

JP7247921B2 - 集塵水の処理方法

Info

Publication number: JP7247921B2
Application number: JP2020028571A
Authority: JP
Inventors: 圭太青木; 哲荻野
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2020-02-21
Filing date: 2020-02-21
Publication date: 2023-03-29
Anticipated expiration: 2040-02-21
Also published as: JP2021134365A

Description

本発明は、集塵水の処理方法に関する。

特許文献１には、「転炉排ガスを湿式集塵処理して得られるダストを含む集塵水を粗粒分離器に導入して粗粒ダストを分離した後、シックナーで凝集沈殿処理する転炉排ガス集塵水の処理方法において、該粗粒分離器に導入される集塵水及び／又は粗粒分離器に高分子凝集剤を添加することを特徴とする転炉排ガス集塵水の処理方法」が記載されている（［請求項１］）。
特許文献１に記載された処理方法によれば、「転炉排ガス集塵水の処理に当たり、粗粒分離器での粗粒ダストの回収率を高め、転炉排ガスダストのリサイクルコストの低減、リサイクル効率の向上を図ることができる」とされている（［００１０］）。

特開２００５－２１３６３５号公報

しかしながら、特許文献１に記載された処理方法は、粗粒分離器で分離回収される粗粒ダストの量が不十分である場合があった。
そこで、本発明は、粗粒分離器で多くの粗粒ダストを分離回収できる集塵水の処理方法を提供することを目的とする。

本発明者らは、鋭意検討した結果、下記構成を採用することにより、上記目的が達成されることを見出し、本発明を完成させた。

すなわち、本発明は、以下の［１］～［４］を提供する。
［１］転炉排ガスに湿式集塵処理を施して得られるダストを含む集塵水を、粗粒分離器に導入して粗粒ダストを分離し、その後、上記粗粒ダストが分離された上記集塵水にシックナーで凝集沈殿処理を施す、集塵水の処理方法であって、上記粗粒分離器に導入される上記集塵水に、凝結剤および高分子凝集剤を添加する、集塵水の処理方法。
［２］上記粗粒分離器に導入される上記集塵水に、まず、上記凝結剤を添加し、その後、上記高分子凝集剤を添加する、上記［１］に記載の集塵水の処理方法。
［３］上記凝結剤が、塩化第一鉄を含有する、上記［１］または［２］に記載の集塵水の処理方法。
［４］上記高分子凝集剤が、アニオン系高分子凝集剤である、上記［１］～［３］のいずれかに記載の集塵水の処理方法。

本発明によれば、粗粒分離器で多くの粗粒ダストを分離回収できる。

本実施形態の集塵水の処理方法を示すチャート図である。

図１は、本実施形態の集塵水の処理方法を示すチャート図である。まず、図１に基づいて、本実施形態の概要を説明する。

転炉では、溶鋼に純酸素を吹き付けること（吹錬）により、溶鋼中の炭素を取り除いて鋼を製造する。この吹錬中に、高温（約１，６００℃）であって、かつ、ダストを含む、一酸化炭素を主体とする大量の排ガス（転炉排ガス）が発生する。
転炉排ガス中のダストの量は、非常に多く、通常、粗鋼１トン当たり数ｋｇと言われている。ダストの７０～８０質量％は、鉄分である。

まず、このような転炉排ガスに湿式集塵処理を施す。すなわち、図１に示すように、転炉排ガスを集塵器（湿式集塵器）に導入して、転炉排ガスに含まれるダストを湿式集塵する。これにより、ダストが除去された転炉ガス（ＬＤガス）が得られると共に、ダストを含む集塵水（転炉排ガス集塵水）が得られる。
次に、ダストを含む集塵水を、粗粒分離器に導入して、集塵水に含まれるダストのうち、粗粒ダストを分離する。
その後、粗粒ダストが分離された集塵水は、常法に従って高分子凝集剤（図１では図示を省略）が添加されて、シックナーで、凝集沈殿処理が施される。この高分子凝集剤としては、凝集沈殿処理に従来使用される高分子凝集剤を使用でき、例えば、特許文献１に記載されたカチオン系高分子凝集剤が挙げられる。シックナーでは、粗粒分離器で分離回収されなかったダスト（細粒ダスト）が、凝集沈殿し、スラッジとして分離回収される。

こうして、転炉排ガス集塵水から、粗粒分離器およびシックナーにおいて、ダストが分離回収される。
ダストが分離回収された集塵水（分離水）は、集塵水槽を経て、再び、集塵器に循環されて、転炉排ガスの湿式集塵処理に繰り返し使用される。

上述した、集塵器、粗粒分離器、シックナーおよび集塵水槽としては、特別な設計変更を要することなく、従来公知の構成を採用できる。
例えば、粗粒分離器としては、特に限定されず、従来公知の粗粒分離器を使用でき、通常、粒径６０μｍ以上の粗粒ダストが分離される。

ところで、粗粒分離器で分離回収される粗粒ダストは、鉄分の含有量が高く、リサイクルに有効である。一方、シックナーで分離回収されるスラッジは、鉄分の含有量が低いため、粗粒ダストとはリサイクル方法が異なり、そのリサイクルのためのコストも高い。
すなわち、粗粒分離器で分離回収される粗粒ダストは、含水性が低く、そのまま製鉄原料等としてリサイクルできる。これに対して、シックナーで分離回収されるスラッジは、濃縮槽および脱水機を用いて乾燥してからリサイクルに供されるため、リサイクルにかかる工程数が多く、高コストである。
したがって、リサイクルコストおよびリサイクル効率などの観点からは、粗粒分離器において、なるべく多くの粗粒ダストを回収すること好ましい。

そこで、本実施形態においては、粗粒分離器に導入される集塵水（転炉排ガス集塵水）に、凝結剤および高分子凝集剤を添加する。
転炉排ガス集塵水に含まれるダストは、きわめて多くの細粒ダストを含み、高分子凝集剤による凝集性に不適な組成を有するから、凝結剤によって、高分子凝集剤による凝集に不適な細粒ダストを予備凝結させる。
すなわち、集塵水に含まれるダストは、鉄分が多いため極性が強く、凝結剤との親和性が高い。集塵水中で電気的に反発している細粒ダストに対して凝結剤を投入し、分子間力によって小さなフロックを予め形成する。
そのうえで、高分子凝集剤によって、予備凝結した細粒ダストを凝集させて、粗粒ダスト化する。
これにより、粗粒ダストの量が相対的に多くなり、粗粒分離器において、多くの粗粒ダストを分離回収できる。

このとき、粗粒分離器に導入される集塵水に、まず、凝結剤を添加し、その後、高分子凝集剤を添加することが好ましい。この場合、高分子凝集剤の添加よりも先に、凝結剤が細粒ダストを多く予備凝結させるので、より多くの粗粒ダストを分離回収できる。

また、本実施形態においては、凝結剤によって細粒ダストを予備凝結させるため、粗粒分離器に導入される集塵水に添加する高分子凝集剤の量を、凝結剤を添加しない場合（特許文献１）よりも低減できる。

また、本実施形態においては、粗粒分離器でも微細ダストが予備凝結されて回収されるため、シックナーでの凝集沈殿処理の際に添加する高分子凝集剤の量も低減できる。
更に、粗粒分離器で微細ダストが分離回収される分だけ、シックナーで分離回収されるスラッジの量を低減でき、リサイクルコスト等を低減できる。

凝結剤および高分子凝集剤を添加する位置は、集塵器の下流側から粗粒分離器の間における任意の位置であり、例えば、集塵器から粗粒分離器に至る排水管路中に添加する。
また、凝結剤および高分子凝集剤は、粗粒分離器に直接添加してもよく、粗粒分離器の上流側と粗粒分離器との両方に添加してもよい。

凝結剤としては、細粒ダストを予備凝結できれば特に限定されず、例えば、鉄塩を含有する水溶液（鉄塩水溶液）などの無機凝結剤が好適に挙げられる。鉄塩水溶液における鉄塩の濃度は、適宜調整される。
鉄塩としては、塩化第一鉄（ＦｅＣｌ_２）、塩化第二鉄（ＦｅＣｌ_３）、硫酸第一鉄（ＦｅＳＯ_４）などが挙げられる。
これらのうち、入手しやすく、かつ、リサイクルを考慮した場合に不純物となりにくいという理由から、塩化第一鉄が好ましい。また、塩化第一鉄を用いた場合は、例えば、硫酸第一鉄を用いた場合と比較して、より多くの細粒ダストを予備凝結でき、更に多くの粗粒ダストを分離回収できる。

高分子凝集剤としては、特に限定されないが、凝結剤として鉄塩水溶液（塩化第一鉄水溶液など）を用いる場合は、アニオン系高分子凝集剤を用いることが好ましい。これにより、より多くの粗粒ダストを分離回収できる。
アニオン系高分子凝集剤としては、例えば、ポリアクリル酸ナトリウム、ポリアクリル酸ジメチルアミノエチル、ポリアクリル酸アミド（ポリアクリルアミド）、ポリアクリル酸アミド部分加水分解物、ポリアクリルアミドスルホン化誘導物、ポリスチレンスルホン酸ナトリウム、マレイン酸重合体などの成分（高分子）を１種または２種以上含有する高分子凝集剤が挙げられる。アニオン系高分子凝集剤が含有する成分（高分子）の分子量は、１０万以上が好ましい。
このようなアニオン系高分子凝集剤の具体例としては、ポリアクリルアミドを含有する高分子凝集剤（ポリアクリルアミド系高分子凝集剤）の市販品である、ＪＦＥエンジニアリング社製の「ＪＦＥアーパスＦＮＡＥ－Ｙ１４５３」が挙げられる。

凝結剤および高分子凝集剤の添加量は、適宜調整される。

粗粒分離器に導入される集塵水に対する凝結剤の添加量は、固形分換算で、例えば、１ｍｇ／Ｌ以上であり、５ｍｇ／Ｌ以上が好ましい。
一方、粗粒分離器に導入される集塵水に対する凝結剤の添加量は、固形分換算で、例えば、１００ｍｇ／Ｌ以下であり、粗粒ダストをより多く回収できるという理由から、７０ｍｇ／Ｌ以下が好ましく、５０ｍｇ／Ｌ以下がより好ましく、２０ｍｇ／Ｌ以下が更に好ましい。

粗粒分離器に導入される集塵水に対する高分子凝集剤の添加量は、固形分換算で、例えば、０．２ｍｇ／Ｌ以上であり、０．４ｍｇ／Ｌ以上が好ましい。
一方、粗粒分離器に導入される集塵水に対する高分子凝集剤の添加量は、固形分換算で、例えば、１．５ｍｇ／Ｌ以下であり、粗粒分離器で分離回収される粗粒ダストの含水率を低減できるという理由から、１．０ｍｇ／Ｌ以下が好ましく、０．８ｍｇ／Ｌ以下がより好ましい。
なお、高分子凝集剤の添加量がこのように少量でも、十分な凝集性を確保できる。

本実施形態においては、粗粒分離器における粗粒ダストの沈降速度が向上するため、粗粒分離器における滞水時間を短くできき、例えば、滞水時間が３０秒を経過すれば、粗粒分離器の上部には清澄な上水（上澄水）が得られる。

以下に、実施例を挙げて本発明を具体的に説明する。ただし、本発明は、以下に説明する実施例に限定されない。

＜実施例１＞
図１に基づいて説明した手順に準拠して、実験室にて試験を行なった。
具体的には、ダストの含有量が判明している試験用の転炉排ガス集塵水を、スクリュータイプの粗粒分離器に導入して、粗粒ダストを分離回収した。このとき、粗粒分離器に導入される転炉排ガス集塵水に、凝結剤および高分子凝集剤を、この順に添加した。
凝結剤としては、塩化第一鉄水溶液を用いた。転炉排ガス集塵水に対する凝結剤の添加量は、固形分換算で、１０ｍｇ／Ｌとした。
高分子凝集剤は、アニオン系高分子凝集剤の市販品であるＪＦＥエンジニアリング社製の「ＪＦＥアーパスＦＮＡＥ－Ｙ１４５３」を用いた。転炉排ガス集塵水に対する高分子凝集剤の添加量は、固形分換算で、０．５ｍｇ／Ｌとした。
その結果、粗粒分離器での粗粒ダストを回収率は、６６％であった。

（実施例１の変形例１）
実施例１の変形例として、凝結剤の添加量を、固形分換算で、１０ｍｇ／Ｌから１００ｍｇ／Ｌに変更したところ、粗粒ダストを回収率は、５８％となり、やや低下した。

（実施例１の変形例２）
また、実施例１の別の変形例として、高分子凝集剤の添加量を、固形分換算で、０．５ｍｇ／Ｌから１．２ｍｇ／Ｌに変更したところ、粗粒ダストの含水率が２８質量％から３１質量％に増加した。

＜実施例２＞
凝結剤として硫酸第一鉄水溶液を用いた以外は、実施例１と同様に試験した。
その結果、粗粒分離器での粗粒ダストを回収率は、３８％であった。

＜比較例１＞
特許文献１に準拠して、試験を行なった。
具体的には、転炉排ガス集塵水に、凝結剤を添加せず、高分子凝集剤のみを添加した。高分子凝集剤としては、カチオン系高分子凝集剤であるジメチルアミノエチルアクリレートの塩化メチル４級化物ポリマーを用いて、その添加量は３ｍｇ／Ｌとした。その他は、実施例１と同様にして、試験を行なった。
その結果、粗粒分離器での粗粒ダストを回収率は、３０％であった。

＜試験結果まとめ＞
凝結剤および高分子凝集剤を用いた実施例１～２は、凝結剤を使用しなかった比較例１よりも、粗粒分離器において、より多くの粗粒ダストを分離回収できた。
実施例１～２を対比すると、凝結剤としては塩化第一鉄水溶液を用いた実施例１の方が、凝結剤として硫酸第一鉄水溶液を用いた実施例２よりも、更に多くの粗粒ダストを分離回収できた。

Claims

転炉排ガスに湿式集塵処理を施して得られるダストを含む集塵水を、粗粒分離器に導入して粗粒ダストを分離し、その後、前記粗粒ダストが分離された前記集塵水にシックナーで凝集沈殿処理を施す、集塵水の処理方法であって、
前記粗粒分離器に導入される前記集塵水に、凝結剤および高分子凝集剤を添加し、
前記凝結剤が、塩化第一鉄を含有する、集塵水の処理方法。
前記粗粒分離器に導入される前記集塵水に、まず、前記凝結剤を添加し、その後、前記高分子凝集剤を添加する、請求項１に記載の集塵水の処理方法。
前記高分子凝集剤が、アニオン系高分子凝集剤である、請求項１または２に記載の集塵水の処理方法。