JPH01240628A - ステンレス鋼製造時の副生物からの有価金属回収方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野］ 本発明は、電力を製錬用エネルギーとして使用すること
なく、シかも、塊成化処理することなくステンレス製造
工程で発生するダスト、スラッジおよび転炉スラグから
有価金属を還元回収する方法に関するものである。

〔従来の技術とその問題点〕

ステンレス鋼の製造にさいして含クロム溶銑を脱炭精錬
する過程では溶鋼中のクロムの一部は不可避的に酸化さ
れる。したがってステンレス精綽工程で発生するスラグ
中にはクロム酸化物が含有している。従来そり、同クロ
ム酸化物含有スラグからのクロムの回収法としては、ス
ラグがステンレス溶鋼と同一炉で共存している状態で、
スラグ上部よりフェロシリコンを添加して、スラグ中の
酸化クロムを還元回収する方法が主流を占めていた。こ
の場合には当然のことながら酸化クロムの還元に要する
だけのフェロシリコン（電力を多量消費して製造される
合金鉄）の消費を伴うと共に。

そのための還元期を精錬操作に加えなければならない。

特開昭５１−２８５０２号は、を極加熱機能を有した特
殊な取鍋に前記のような脱炭精錬で発生したスラグを取
り出し、ＴＬ極極熱熱よりスラグを溶融状態に保持した
まま、含クロム溶銑を溶製している電気炉に装入するこ
とによって該溶銑中のシリコンを利用してスラグ中の金
属酸化物を回収する方法を開示する。この場合にも電力
を消費して溶解した溶融金属と接触させており、電力が
不可欠なエネルギーとなっている。

一方、上記のスラグの他にも、ステンレス鋼製造過程で
は、ダスト、酸洗スラッジ、スケール等が不可避的に発
生するが、これら副生物中にもクロム、鉄、ニッケルや
等の有価金属が含まれており、その有価金属を回収する
ことは省資源の立場から重要である。このため従来より
ステンレス鋼製造工程で発生するかような副生物類から
有価金属を回収する方法□や設備が種々提案されている
。

特開昭５１−２８５１５号公報および特公昭６２−２０
１３号公報には、酸洗スラッジを脱水乾燥したものとダ
スト類およびスケール類をバインダーと共に十分混錬し
て圧力成形機でブリケットを製造し、このブリケットを
炭素質還元材、造滓材とともに電気炉に投入して還元製
錬することにより有価金属を回収する方法が開示されい
てる。

また、ダスト類をブリケット状に成形する代わりに、炭
材を内装したペレットを作り、そのペレットを回転炉内
で予備還元した後に、電気炉に投入して、有価金属を回
収する方法がＰｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓｏｆ　ｔｈｅ　４
４ｔｈ　１Ｅｌｅｃｔｒｉｃ　Ｆｕｒｎａｃｅ　Ｃｏｎ
ｆｅｒｅｎｃｅ、　ｌ５Ｓ−ＡＩＭＥ　Ｄｅｃｅ＋５ｂ
ｅｒ、１９８６に報告されている。

さらに、ダスト類を塊成化せずに、粉状のまま製錬炉に
投入して還元製錬する方法も、同じく。

Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　４４ｔｈ　Ｅ
ｌｅｃｔｒｉｃ　Ｆｕｒｎａｃｅ　Ｃｏｎ−ｆｅｒｅｎ
ｃｅ’、　１５５−ＡｆＭＥ、　Ｄｅｃｅｍｂｅｒ　１
９８６に報告されている。これは、ダスト類と炭材およ
びフラックスを混合し、この混合物をスクリューフィダ
ーでプラズマを熱源として製錬炉に供給して還元製錬す
る方法、或いは、コークスを充填したシャフト炉の下部
にプラズマトーチを有した羽口を設け、その羽口からダ
スト類をプラズマを利用してシャフト炉に吹込んでダス
トを還元製錬しようとするものである。

しかし、これら従来提案されたいずれの方法も製錬用エ
ネルギーとして高価な電力を使用する点において共通し
ている。

電力エネルギーを使用せずにダスト類に含まれる有価金
属を回収する方法も幾つか提案された。

例えば、粉状の炭材と、　Ｃａｂ、５ｉｆｔを含んだダ
ストペレットとをオートクレーブ内で養生してペレット
強度を向上させた後、ロータリキルンで該ペレット中の
金属酸化物を還元し１次いで、そのペレットをキュポラ
で溶解する方法が同じ＜　　Ｐｒｏｃｅｅｄ−ｉｎｇｓ
　ｏｆ　ｔｈｅ　４４ｔｈ　Ｅｌｅｃｔｒｉｃ　Ｆｕｒ
ｎａｃｅ　Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ。

１３３−ＡＩＭＥ、　Ｄｅｃｅｍｂｅｒ　１９８６に示
されている。しかし、この場合には省電力は図れるもの
の、ダストを塊成化する工程が複雑となり、しかも高圧
容器であるオートクレーブを使用する点において実操業
上の問題を有している。

このように、ステンレス鋼製造時に発生するダスト、ス
ラッジ、スケール等の形態が不定粒子状の場合によって
は湿分の多い副生物からの有価金属の回収には様々な問
題が付随したのであり、またスラグからの有価金属の回
収においても多量の電力の消費を伴うという問題があっ
た。

〔発明の目的〕

本発明は、このような問題を解決することを目的とした
ものであり、ステンレス鋼製造時に発生する有価金属含
有物質であれば、ダスト、スラッジ、スケール、スラグ
、その他、その発生源や形態を問わずそれら全てを処理
対象とし且つ電力を全く消費しないでこれら副生物から
含有金属類のフェロメタルの溶湯を一括して収率よくし
かも熱経済的に製造する方法の開発を目的としたもので
ある。

〔目的を達成する手段〕

前記の目的を達成せんとする本発明の要旨とするところ
は、ステンレス調精錬時に発生する有価金属含有スラグ
を塊状物と粉状物に分別し、ステンレス鋼製造時に副生
ずるダスト、スラッジ、スケールその他の粉状物と前記
のスラグ粉状物とからなる粉状副生物質を寄せ集め、上
下二段に羽口を備えたシャフト炉の炉頂部から前記の塊
状スラグを少なくとも炭材および銅屑と共に該シャフト
炉内に装填し、上下段羽口から高温酸素富化空気を炉内
に送気すると同時に上段羽口から前記の寄せ集めた粉状
副生物質を乾燥したあと高温酸素富化空気と共に該シャ
フト炉内にインジェクシヨンし、該上段羽口からインジ
エクションする粉状副生物質の乾燥にあたってシャフト
炉から発生する廃ガスを熱源の一部または全部として乾
燥処理する諸工程からなり、シャフト炉の炉底からフェ
ロメタル溶湯として採取する。ステンレス鋼製造時の副
生物からの有価金属回収方法である。

本発明法の実施にあたり、スラグを塊状物と粉状物に分
別するさいに、平均粒径が５１以上のものを塊状物、５
ｍｓ未満のものを粉状物として分別し、５ｍｍ以上の塊
状物、好ましくは１０ｍｍ以上の塊状物をシャフト炉の
炉頂部から炉内に装入するようにする。また、上下二段
の羽口から炉内に供給する酸素富化空気を、シャフト炉
から発生する廃ガスを熱源の一部または全部として昇温
処理することもできる。そのさい、下段羽口から吹込む
高温酸素富化空気の流量を上段羽目から吹込む高温酸素
富化空気の流量より少なくするのがよい。

本発明においては、ステンレス鋼製造時に不可避的に副
生ずる有価金属含有副生物質をその形態や発生源を問わ
ずに一括して処理対象とし、これらから、その発生形態
のまま、つまり特別な塊成化処理や特別な選鉱操作など
を行わずに１粒径の大きなものと小さなものに分別して
集荷し、同じ処理炉（シャフト炉）にその装入位置を変
えるだけで同時処理を行って各種の有価金属が溶鉄中に
溶解したフェロメタル溶湯を得るものであり、該副生物
中のダストやスラッジは通常は粒径の小さな粒子からな
り、またステンレス鋼製造所の各所で発生するスケール
類も粉状のものが多いので前記の分別操作は実質上スラ
グだけについて行えば、よい。このスラグも実際は転炉
スラグがメインとなる。集荷した粉状副生物質は特にス
ラッジを対象とする場合に含水している。本発明では処
理対象シャフト炉の廃ガスを利用してこれの乾燥処理を
行い、シャフト炉への装入操作のトラブルを回避すると
同時に炉況の安定と粉状副生物質中の有価金属酸化物の
溶融還元を効率よく行わせる。

〔発明の詳述〕

以下に図面を参照しながら本発明の内容を具体的に説明
する。

第１図は本発明法を実施するのに好適な設備の全体を示
したものである。第１図において、ｌはシャフト炉本体
を示す、このシャフト炉本体１は炉底部に出銑口２．そ
の上部に出滓口３を有し。

この出滓口３よりも上方の中腹下部に下段羽口群４、そ
の上部に上段羽目群５を有している。炉頂部は材料装入
口６となる開口を有しており、この材料装入口６にパケ
ット７によって塊状スラグを含む塊状の装入材料がこの
材料装入口６の近辺にまで装填される。そして、材料装
入口６よりもかなり下方の中腹上部に廃ガス取出口８が
設けである。つまり、炉内装入物の装填高さよりも低い
位置から炉内ガスをこの廃ガス取出口８より強制的に吸
引するのであり９炉内で生成する燃焼ガス中のＣＯが酸
化しない間に且つ低温にまで冷却される前に炉中層上部
から強制的に炉外に吸引する。

このような上下二段羽口をもつシャフト炉自身について
は、これと類似の炉が従来より知られており１例えば特
開昭５７−１９８２０５号公報、特公昭５９−１８４５
３号公報、特開昭６０−１６２７１８号公報、特開昭６
２−１６７８０８号公報および特開昭６２−１６７８０
９号公報等に示されている。しかしこれらはいずれも鉱
石（鉄鉱石またはクロム鉱石）を装入原料としてその溶
融還元を図るものであった。したがって１本発明のよう
にステンレス鋼製造時に発生するダスト、スラッジ、ス
ケール、スラグといった形態不定の複雑物質を処理対象
とするものではなく、鉄鉱石やクロム鉱石からいかに高
い還元率で効率よく溶融還元を図るかといったことに主
眼をおいたものであった。なお、これら公報のうち特開
昭６２−１６７８０８号公報と特開昭６２−１６７８０
９号公報では、上段羽口から吹込む粉状クロム鉱石に粉
状スラグを含有随伴させる方法が示されているが、ここ
で使用する粉状スラグはクロム鉱石を溶融還元するため
の造滓材として利用されるものであり、スラグ自体が製
錬対象物質ではない。

本発明においては、シャフト炉本体ｌの材料装入口６か
らは、秤量器９によって秤量されつつ鋼屑１合金鉄、炭
材が塊状転炉スラグと共にパケット７によって装填され
、炉の稼働中に下降する材料要分を随時補って炉の稼働
中は実質上炉頂部まで材料層が常に存在するようにする
。一方、上段羽口群５および下段羽口群４から昇温され
た酸素富化空気が炉内に導入され、同時に、上段羽口群
５からは乾燥された粉状の物ｌ！ｔ（ステンレス鋼製造
時に発生したダスト、スラッジ、スケール、粉体スラグ
等：これらを総称して粉状副生物質と呼ぶ）が該酸素富
化空気に随伴して炉内に導入される。

このシャフト炉本体ｌのほかに１次のような付帯設備が
設置される。先ず、前記の中腹上部の廃ガス取出口８か
らＣＯリッチで高温の炉内ガスを強制的に抜き出すため
の廃ガス送風機ｌＯが設置される。この廃ガス送風機１
０と廃ガス取出口８との間には除塵機１１が設置され、
この除！！１ｌａｌｌで除塵された炉内ガスが廃ガス送
風機ｌＯに吸引され、高圧ガスとして吐出される。得ら
れるＣＯリッチの高圧ガスは、上段羽口群に供給される
粉状副生物質の一次乾燥と二次乾燥、そして上下段羽口
群に供給する酸素富化空気の昇温に供される。このため
に該ガスを熱源の一部または全部として含水粉状物質を
乾燥する粉体乾燥炉１２と、このガスを熱源の一部また
は全部とする熱風発生炉１３が設置される。

粉体乾燥炉１２は、バーナー１４の燃焼ガスによって含
水粉状物質を乾燥する炉である。このバーナー１４の燃
料の一部または全部として前記廃ガス送風機１０から吐
出するガスが管路１５を経て供給される。この炉の形式
としては流動炉や回転炉が使用できるが１口承のように
バーナー１４の燃焼ガスと含水粉状物質とを接触させる
乾燥炉本体部１６にホッパー１７から該物質を連続供給
し、処理済粉体を連続的に集粉容器１８に排出すると同
時に、排ガス中に同伴する微粒子を捕集するためのサイ
クロン１９を備えた装置として構成したものがよい、該
乾燥炉ホッパー１７には１本発明設備の処理原料である
ダスト、スラッジ、スケール、粉状スラグなどの水分を
含有した粉状副生物質が供給され、ここで−次乾燥され
る。−次乾燥という意味は、水分が零になるまで完全乾
燥しないで若干の水分が残存するように乾燥するという
意味である。完全乾燥すると、乾燥排ガスに随伴する微
粒子が多（なると共に上段羽口群５にまで輸送する過程
でも発塵のために処理が煩雑となりまた歩留りの低下を
招くので好ましくない、完全乾燥は、後述のように上段
羽口近傍に設けられた第二ホッパー（３８）内で行なう
のである。

一方、上段羽ロ群５および下段羽口群４への送風は、大
気を吸引する送風機２１から上下段羽口に通ずる送風管
路２２において、除湿器２３と熱風発生炉１３が介装さ
れ、除湿器２３と熱風発生炉１３の間には酸素供給管２
４が接続される。すなわち、送風機２１によって圧縮し
た高圧空気に酸素供給管２４から酸素を導入して酸素を
富化したうえ熱風発生炉１３で昇温し、高温高圧の酸素
富化空気を製造して上下段羽目群に供給する。この熱風
発生炉１３の熱源の一部または全部として、廃ガス送風
機ｌＯで得られた高温のＣ０ＩＪツチのガスを利用する
。その利用にあたっては、該ガス中のＣＯを燃焼してそ
の発熱量を利用すると同時に該ガスの有するｗ４熱をも
利用する形態と、ガスの有する顕熱だけを利用する形態
とがあるが、前者の方がより有効である。このため、該
ガスを−たん燃焼させたうえその燃焼ガスと酸素富化空
気とを熱交換するようにした熱風発生炉を使用するのが
有利である。この熱交換に当たっては１図示のように、
ガスバーナー２５で当該ガスを燃料の一部として燃焼さ
せて得た燃焼ガス通路２６内に、酸素富化空気通路２７
を、熱伝導性材料からなる隔壁２８を介して配設してな
る間接熱交換方式を採用することが便宜である。なお。

この間接熱交換方式に代えて、燃焼室と蓄熱室を備えた
通常の熱風炉を使用することもでき、その燃焼室の燃料
ガスの一部または全部として該高温のＣ０ＩＪンチの廃
ガスを利用すればよい。

上段羽口群５は当該粉状副生物質を各羽口に分配しなが
ら高温酸素富化空気によってインジェクションするもの
であり、このためにいずれもノズル口３０の背後に風函
部３Ｉを有した構造を有している。この風函部３１には
、ノズル口３０から離れた位置で、シャフト炉を取り巻
く送風へラダー管３２が接続され、この送風へ２グー管
３２が既述の送風管路２２に接続されている。また、風
函部３１の上面には粉体供給管３３が接続されている。

これにより。

送風ヘラグー管３２から風函部３１内に導入された高温
酸素富化空気の噴射流に粉体供給管３３から供給される
粉体が風函内で混合分散されてからノズル口３０より炉
内に噴射される。この際、上下の羽口群から吹込む酸素
富化空気流量は、各々の送風ヘッダー管の前に設置され
る流量弁Ｖ＋、　Ｖｚによって調整されることが望まし
い、とくに後述のように上段羽口よりも下段羽口から吹
込む酸素富化空気量を少なくすることにより、　−［の
経済的操業が達成されることとなる。

粉体供給管３３の上端は第一ホツバ−３４に接続される
。また粉体供給管３３の途中には定ｍ　Ｉ　ｉｌ１節弁
３Ｓが介装される。第一ホツバ−３４は閉鎖容器からな
っており、その上面には、開閉弁３６を介装した連通管
３７の下端が接続され、この連通管３７の上端は第二ホ
ッパー３８の下部に接続されている。第二ホンパー３８
は圧力調整弁３９を有した密閉容器であり、この第二ホ
ッパー３８には、既述の乾燥炉１２で一次乾燥された粉
状副生物質が、管路４０および分岐管４１を経て供給さ
れる０分岐管４１には粉体の切出し弁４２が取付けであ
る。この第二ホンパー３８の内部には熱交換器４３が設
置されており、この熱交換器４３には廃ガス送風［１０
から供給される高温高圧の廃ガスの一部が通気され、該
廃ガスの顕熱を利用して第二ホッパー３８内の粉状副生
物質を最終的に加熱乾燥（二次乾燥）する、該熱交換器
４３で顕熱の一部を粉状副生物質に付与したあとの廃ガ
スは乾燥炉１２のバーナー１４または熱風発生炉１３の
バーナー２５に供給して燃料として再利用できる。

このようにして、乾燥炉１２において発塵が生じない程
度の含水率にまで一次乾燥されてから、第二ホッパー３
８内において再度加熱され、付着していた水分の実質上
全てが第二ホッパー３８内空気に放出されて湿分が実質
上零になるまで二次乾燥された粉状副生物質は、第一ホ
ツバ−３４をいったん介してから風函部３１に供給され
る。その動作は次のようにして行なう。先ず、第一ホツ
バ−３４と第二ホッパー３８の間の開閉弁３６を閉成し
たままで。

第二ホンパー３８の圧力を大気圧に開放する。この大気
圧に開放された第二ホンパー３８内に、粉体の切出し弁
４２を開いて所定量の粉状副生物質を装填する０次いで
、切出し弁４２を閉じこのホッパー３８の内圧を風函部
３１の高温酸素富化空気の内圧に等しくなるまで昇圧す
る。その間、熱交換器４３によってホッパー３８内の粉
状副生物質を加熱し、付着していた水分をホッパー内空
気に移行させる。−方、第一ホツバ−３４は、開閉弁３
６が閉じた状態では、粉体供給管３３および定流量調節
弁３５を通じて風函部３１に連通しているので、風函部
３１の内圧と等しい圧力に維持されている。この状態で
、開閉弁３６を開くと、第二ホッパー３８および第一ホ
ツバ−３４は共に同じ高圧に維持された状態で（したが
って風函部３１内の高温酸素富化空気が逆流することな
り）、加熱乾燥された粉状副生物質が第一ホツバ−３４
内に重力で流れ込む。その後所定量の粉状副生物質を第
一ホツバ−３４に供給したら開閉弁３６を閉じ、第二ホ
ッパー３８を大気に開放して、前段面の湿分を含んだ高
圧空気を系外に排出し１次の粉状副生物質供給動作を行
ない、以後、前記の動作を繰り返す、第二ホッパー３８
で完全乾燥された粉状副生物質は、粉体供給管３３およ
び定流１！Ｐｉ節弁３５において目詰りを起こすことな
く良好に風函部３１に導入され、高温酸素富化空気と良
好に混合してノズル口３０より炉内に連続的にインジェ
クションされる。粉状副生物質の形態が複雑で且つその
時の事情によって形状が経時変化しやすいので、この完
全乾燥がなされていないと良好なインジェクションが行
えないこともある。しかしこの完全乾燥を前記の乾燥炉
１２で行なうと前述のように発塵の問題が生じてこれま
たトラブルの原因となる。本発明に従って第一ホツバ−
３４と第二ホッパー３８を設は且つ第二ホッパー３８内
で最終的な二次乾燥を行なうと、かようなトラブルが回
避できることがわかった。

なお２図示の例では下段羽口群４も上段羽口群５と同様
に風函部を設けた構造のものが使用されているが、下段
羽目群４は上段羽目群５のように粉状副生物質をインジ
ェクションするのには使用せず、高温酸素富化空気の炉
内への噴射だけに供される。

以上のようにしてステンレス鋼製造時に発生する副生物
のうち転炉スラグのような塊状物は炉頂の材料装入口６
から鋼屑および炭材（コークス）。

さらに場合によって合金鉄および造滓材と共にシャフト
炉本体に装填し、粉状副生物質は上段羽目群５からイン
ジェクションする操業を行った場合に、上段羽口群５と
下段羽口群４との垂直距離並びに全羽口のノズル口面積
を適正範囲に設定することが必要であることがわかった
。以下、これについて説明する。

上段羽口群５および下段羽口群４からシャフト炉内に吹
込まれた高温酸素富化空気によってシャフト炉内に存在
する炭材が次式に示すような反応で燃焼する。

２　Ｃ＋　０−２　ＣＯ 燃焼ガスは２０００℃以上の高温であり、それがシャフ
ト炉上部へ流通する過程で炉頂から投入された炭材等を
加熱する。したがって上段羽口および下°段別口の各々
の前には高温（赤熱状側のコークスが存在する。ダスト
、スラッジおよび転炉スラグ粉末等からなる乾燥された
粉状副生物質が上段羽口群５から連続的に吹込まれると
９羽口前に存在する赤熱コークスと接触して急速に溶融
し且つ粉体中のＮ　ｉ＊　Ｃｒ　＋、　Ｆ　ｅ専有価金
属の酸化物は還元される。同様なことは炉頂より装入さ
れている塊状スラグについても起こる。金属酸化物の還
元反応は吸熱を伴いながら進行するが、その反応熱は炭
材の燃焼熱によって賄なわれる。生成した有価金属の融
液はスラグと共にシャフト炉の炉底部へ滴下する。

このような溶融還元によって１　ダスト、スラッジ、ス
ケール、転炉スラグ中の有価金属を効率良く還元回収す
るためには、上段羽口と下段羽口は前記の＜１）および
、２）式で示す条件を満足させる必要があることがわか
った。

但し、Ａｆは上段羽口群レベルと下段羽口群レベルでの
シャフト炉の炉内断面積の平均値（ｍ”）。

Ａｔは上下段各別ロψノズルロ断面積の総和（ｍ”ＬＬ
は上段羽口群と下段羽口群の間の垂直方向の間隔（ｍ）
、Ｄｐｃは材料装入口より装入される炭材の平均粒子径
（ｍ）、ＤｔｍとＩ）ｔｔは上段羽目と下段羽口のノズ
ル口の直径（ｍ）、そして■、と■、は上段羽目と下段
羽口から吹き込む羽口１本当りの高温酸素富化空気の流
量（ｍ１／■ｉｎ）である。

すなわち、シャフト炉断面積Ａｆと上下段各層口のノズ
ル口断面積の総和Ａｔとの関係については。

Ａｆ／Ａｔが小さくなる程、上段羽目から吹込んだ粉体
の溶融物はシャフト炉の中心方向へ浸透し難くなり、比
較的温度の低い炉壁側のみを選択的に滴下するようにな
る。このため、溶融物中の有価金属酸化物、特にＣｒ酸
化物の還元が効率良く進行しな（なる、Ａｆ／Ａｔ≧２
０に設定すると、還元を効率良く進行させることができ
ることがわかった。一方、上段羽口群レベルと下段羽口
群レベル間の垂直方向の間隔（Ｌ）については上下段各
層口の送風量と羽口の口径ならびにシャフト炉内へ供給
される炭材の平均粒子径に応じて適正な（Ｌ）範囲が存
在し、その範囲を越えると、上段羽口と下段羽口の間に
低温領域が生じ、そのために、この低温領域内に吹込み
粉体の溶融物が多量に滞留するようになり１円滑な溶融
物の滴下が阻害されて、溶融物中の有価金属酸化物の還
元反応が遅延するようになる。しかしこの（Ｌ）の範囲
を定めるにあたって既述の（２）式で表される各パラメ
ータを用いて該範囲とすれば上下段肩口間は常に高温状
態を維持でき金属酸化物の還元反応を早やかに進行させ
得ることがわかった。

一方９本発明設備の稼働において、上段羽目前および下
段羽口前で生成する燃焼ガスは２０００°Ｃを上まわる
高温であり、そのガスの顕熱ばきわめて大である。上段
羽口から吹込んだ粉状副生物質の溶解ならびにその酸化
物の還元反応に、燃焼ガスの顕熱の一部が消費されるも
のの、その消費量は燃焼ガスが有する顕熱量に比べて小
さい、したがって、シャフト炉の熱効率を向上させるた
めには燃焼ガスの顕熱を有効に回収する必要がある。上
段羽目や下段羽口から吹込まれる高温酸素富化空気によ
って燃焼する炭材は、シャフト炉炉頂部から炉下部へ降
下する過程で燃焼ガスにより予め加熱され、その分燃焼
ガスの顕熱回収ができるが。

炭材の加熱のみでは燃焼ガスの顕熱回収は不十分である
。シャフト炉炉頂部より炭材とともに転炉スラグ、鋼屑
１合金鉄等を装入すれば、燃焼ガスの顕熱回収が図れる
と共にこれら転炉スラグ、ａ屑ならびに合金鉄は炉内を
降下するに従って高温となり溶解し、且つ転炉スラグは
溶解して炭材層内を滴下する過程で同スラグ中のＣｒ、
Ｆｅ等の有価金属酸化物は還元される。そのさい、炉頂
部より装入する転炉スラグは５ＩＩＩ１未満の粒子であ
るとダストロスとなって廃ガス取出口８から廃ガス中に
移行しやすくなるので、５ＩＩＩ１１以上、好ましくは
１０ｍｍ以上の塊状スラグのものを使用する。還元回収
された有価金属類は、鋼屑や合金鉄の溶融物とともに、
炉下部へ滴下し、炉底部にフェロメタル溶湯として溜ま
り、出湯口２からフェロメタル溶湯として回収すること
ができる。また、また転炉スラグ、ダスト４スラツジ中
のＣａｂ、５ｉＯｚ等を主成分とする溶融スラグは出滓
口３から炉外へ排出される。

このようにして、塊状の転炉スラグも本発明設備におい
て塊状のまま処理対象物として使用することができ、炭
材の燃焼によって発生する燃焼ガスの顕熱がこの塊状ス
ラグ並びにフェロメタル溶湯を得るための鉄源などの溶
解熱に有効に利用できるが、シャフト炉の中腹上部に設
けた廃ガス取出口８より炉内ガスを強制的に炉外に取り
出すことによって、ＣＯを約３０％以上含有し且つ高温
を維持したＣＯガスリッチの高温ガスを得ることができ
る。すなわち、炉頂部からではな（炉中腹部上部より炉
内ガスを強制吸引することによってＣＯの酸化反応がほ
とんど進行しないままの高温ガスを取り出すことができ
る。このガスは鉄溶鉱炉やキュポラの廃ガスに比べて燃
料ガスとしての有用性が高く、約１０００ｋｃａｌ／Ｎ
ｍ３の発熱量を有している。本発明では、この廃ガスを
既に説明したように乾燥炉１２．熱交換器４３．熱風発
生炉１３での熱源ガスに利用することによって、設備全
体として熱とｃｏガスの完全有効利用を図りながらステ
ンレスｗ４製造時に発生する取り扱い難い各種の副生物
からの有価金属の回収を合理的に行なえるようにしたも
のであり、従来のように電力を消費する方法に比べて非
常に経済的に処理目的が達成できる。

また、ここで、上段羽口並びに下段羽口より吹込む高温
酸素富化空気量は等量でもよいが、上段羽目よりも、下
段羽口から吹込む流量を少なくすることによって、−層
の経済的処理が達成されることが判明した。すなわち本
発明者らの変型なる試験の結果、上段羽目から吹き込む
乾燥粉体の流量に対する高温酸素富化空気の流量が一定
の場合には、該高温酸素富化空気の酸素富化率が低下す
ると粉体は半溶融状態のまま羽口近傍に滞留し。

粉体の安定吹込みが不能になること、また、上段羽口か
ら吹き込む高温酸素富化空気の酸素富化率を低減した場
合であっても、粉体の流量に対する高温酸素富化空気の
流量を増大すれば、粉体の半溶融物が羽口近傍に滞留す
る現象を抑制できることが判明した。つまり、粉体の安
定吹込みを行うためには、上段羽目から吹き込む高温酸
素富化空気の酸素富化率に応じて適切な範囲の固気比（
上段羽口から吹き込む高温酸素富化空気の流量に対する
吹込み粉体の流量の比）が存在し、酸素富化率を低減し
ようとすれば、第２図に示すような条件の固気比を選択
すればよい事がわかった。

ここで、固気比を低下して酸素富化率の低減を図った場
合でも、下段羽口から吹き込む高温酸素富化空気の流量
を上段羽目から吹き込む高温酸素富化空気の流量以上に
決定する必要があるのであれば、酸素使用量の低減は困
難であるが、第３図に示したように、上段羽口から吹き
込む高温酸素富化空気の流量にたいする下段羽口から吹
き込む高温酸素富化空気の流量の比（以下この比をＲｂ
と記す）を１から０．１２５まで低下しても、粉体に含
まれ−る有価金属酸化物の中で最も還元しにくいＣ「酸
化物の還元回収率はほとんど低下しない事が判明した。

ただし、Ｒｈを０．１１以下にすると上段羽口から吹き
込んだ粉体の溶融物が炉下部へ滴下しにくくなり、溶融
物が羽口前に滞留して安定操業を阻害した。したがって
、有価金属の還元回収率を低下させず、かつ、酸素の使
用量を低減するためには、高温酸素富化空気の酸素富化
率を低下し、その酸素富化率に対応した適切な固気比と
なるように上段羽口から吹き込む高温酸素富化空気の流
量を設定し、また、その設定よりも低い値（１＞　Ｒｈ
　＞０．１１の範囲）に下段羽口から吹き込む高温酸素
富化空気の流量を管理すればよいこととなる。

〔実施例１〕 ステンレス鋼の脱炭精錬を実施した転炉スラグを冷却後
、塊状に粉砕した。その塊状粉砕のさいに派生した５１
Ｉ−未満の粉状物をさらに２−麟以下に再粉砕した。第
１図に示した炉内径が０．６ｍであって下部に２本の上
段羽口と２本の下段羽口を取り付けたシャフト炉ｌの炉
頂部の材料装入口６から前記の塊状スラグを装入し、上
段羽口の各々から第１表に示した組成のダスト、スラッ
ジおよび転炉スラグを高温酸素富化空気と共に第２表の
供給量で供給して、有価金属を回収した。

操業条件は次のとおりである。

羽口送風ｆｉ２１　テ０．８ｋｇ／Ｃｍ”　ニ昇圧Ｌ　
タｆｆＥ　ｉｔ４．７Ｎｍ”／＋＊ｉｎの空気を除湿装
置２３を通して湿分を５　ｇ／Ｎｍ３にした後、流量０
．３Ｎ＋ｗ３／＋ｓｉｎの純酸素を混合して酸素濃度２
５．７％の酸素富化空気を得１次いでステンレス鋼管を
伝熱管２８とした熱風発生炉１３で加熱して、温度６０
０°Ｃの高温酸素富化空気とし、上段羽口５と下段羽口
４からそれぞれ２．５Ｎ＋ｗ３／ｓｉｎの等流量でシャ
フト炉へ吹込んだ。

一方、酸洗スラッジ、転炉ダスト、電気炉ダストおよび
転炉スラグ粉状物からなる粉状副生物質を、第２表に示
した供給量（ドライベース）で。

シャフト炉の廃ガスを熱源とする乾燥炉１２に供給し、
該粉状副生物質の水分が３％になるまで一次乾燥した。

その後、シャフト炉廃ガスがその中に通気する熱交換器
４３をもつ第二ホッパー３８内で水分０．５％以下にな
るまで乾燥した後１本文に述べたような操作を行って第
一ホツバ−３４に供給し。

この第一ホツバ−３４から６０Ｋｓ＋／Ｈの流量で風函
部３１に切り出し、前記の高温酸素富化空気によって上
段羽口からシャフト炉内へ吹込んだ。

また、シャフト炉の炉頂の材料装入口６からは第４表に
示すような配合条件のもとで、炭材、塊状転炉スラグ、
合金鉄、１１屑を装入した。

シャフト炉廃ガスは毎分６．６Ｎｍ”発生し、その発熱
量は１０６０ｋｃａｌ／Ｎｓ”であった、この廃ガスは
熱風発生炉１３の熱源用に２．１Ｎ■”／ｗｉｎ供給し
、乾燥炉１２の熱源用と第二ホッパー３８の熱交換器４
３に合計で０．６Ｎｍ”／ｓｉｎ供給した。

この操業によって、ダスト、スラッジ、転炉スラグから
、これらに含有されているＦｅ、Ｎｉ＋Ｃｒ＋Ｍｎが、
Ｆｅ回収率；９９％、Ｎｉ回収率；９９％、　　Ｃｒ回
収率；９８％、Ｍｎ回収率；９７％のもとでフェロメタ
ル溶湯として回収された。

（実施例２〕 実施例１と同じ設備を用いて第１表に示したようなダス
ト、スラッジおよび転炉スラグを供給して、以下のよう
に有価金属を回収した。なお、第１表中の転炉スラグ粉
は、転炉スラグを冷却後。

塊状に破砕する際に生じた一５ｍｍの転炉スラグを一２
ｏ＋ｍ粒度まで再粉砕して得たものである。

操業条件は次のとおりである。

羽口送風機２１で０．８ｋｇｆ／ｃｍｚに昇圧した流量
４．８Ｎｍ３／ｗｉｎの空気を除湿装置２３を通過させ
て、湿分５　ｇ／Ｎｆ’にした後、純酸素を０．２Ｎ＠
″／１ｓｉｎ添加し。

酸素富化率を３．２％とした０次いで、ステンレス鋼管
を伝熱管とした熱風発生炉１３で加熱して、温度６００
℃の高温酸素富化空気を得た０次いで、流量弁Ｖ、、　
Ｖ、によって上段羽口５系および下段羽口４系にそれぞ
れ２．８Ｎｍ″／ｗｉｎおよび２．２Ｎｍ’／ｍ１１１
の高温酸素富化空気を分配した。酸洗スラッジ、転炉ダ
スト、電気炉ダストおよび転炉スラグは、第３表に示し
た供給量（ドライベース）でそれぞれ加熱乾燥炉１２に
供給して粉体の水分が３％になるまで乾燥した。その後
第二ホッパー３８内で水分０．５％になるまで粉体を乾
燥した後、その粉体を第一ホツバ−３４に供給した。第
一ホツバ−３４からは。

粉体を８０ｋｇ／Ｈの流量で切り出し、固気比０．４８
の条件でその粉体を上段羽目からシャフト炉へ吹き込ん
だ。シャフト炉炉頂からは、第４表に示すような配合条
件の炭材１合金鉄５鋼屑、転炉スラグを装入した。

シャフト炉廃ガスは、毎分６．３Ｎｍ３発生し、その発
熱量は１０１０ｋｃａｌ／Ｎｍ’であった。廃ガスは、
熱風発生炉１３へ２．２Ｎｍ”／ｓｉｎ供給し、そして
、加熱乾燥炉１２と第二ホッパー３８へは合計０．７Ｎ
ｍ”／＋ｉｉｎ供給した。

酸洗スラッジ、転炉ダスト、電気炉ダストおよび転炉ス
ラグからの有価金属の回収率は、　　Ｆ　ｅ　ｉ９９．
３％、Ｎｉ＋９９．５％＊　　Ｃｒ　；　９１．５％、
　　Ｍｎ　；　９７．２％であった。

〔実施例３） 上段羽口５系および下段羽口４系に酸素富化率４．７％
の高温酸素富化空気をそれぞれ等しい流量で２．５Ｎｍ
’／ｗｉｎ供給して、固気比０．５３の条件で粉状副生
物質を吹き込み、かつ発熱量が１０６０ｋｃａｌ／Ｎｍ
’のシャフト炉廃ガス毎分６．６Ｎ■３発生して、同座
ガスを熱風発生炉１３へ２．２Ｎｍ！／ｓｉｎ＋　加熱
乾燥炉１２と第一ホツバ−３４へは合計０．６Ｎｍ！／
ｗｉｎ供給した以外は、実質的に実施例２と同一条件で
、酸洗スラッジ、転炉ダスト、電気炉ダストおよび転炉
スラグからの有価金属の回収を行った。

その結果、実施例２と大差なく良好であった。

但し、実施例２よりも酸素を１時間当り６Ｎｍ”多量に
使用した。有価金属の回収率は、　　Ｆｅ；９９．５％
、Ｎｉ；９９．５％、Ｃｒ；９７．８％、Ｍｎ；９７．
４％であり、実施例２と大差はなかった。

〔実施例４〕 上段羽口５系および下段羽口４系に酸素富化率３．２％
の高温酸素富化空気をそれぞれ２．８Ｎｍ３／ｗｉｎお
よび２．５Ｎ＋ｓ”／ｗｉｎ供給して、固気比０．４８
の条件で粉状物質を吹込み、かつ９発熱量が１０１０ｋ
ｃａｌ／Ｎ＋１のシャフト炉廃ガス毎分６．８Ｎｍ”発
生して、同座ガスを熱風発生炉１３へ２．４Ｎｍ’／ｍ
ｉｎ＋　加熱乾燥炉１２と第一ホツバ−３４へは合計０
．６Ｎｍ”／ｓｉｎ供給した以外は、実質的に実施例２
と同一条件で、酸洗スラッジ、転炉ダスト、電気炉ダス
トおよび転炉スラグからの有価金属の回収を行った。そ
の結果、有価金属の回収率は、Ｆｅ；９９．４％、Ｎｉ
１９．５％。

Ｃｒ　Ｈ９７，６％、Ｍｎ；９７．２％と実施例２と大
差なかった。ただし、実施例２よりも酸素を１時間当り
０．９Ｎｍ”、　　シャフト炉廃ガスを１２Ｎｍ’多量
に使用した。

〔比較例１〕 上段羽口５系および下段羽口４系に酸素富化率３．２％
の高温酸素富化空気をそれぞれ２．２Ｎｍ”／ｗｉｎお
よび２．８Ｎｍ２／ｓｉｎ供給して、第３表に示した供
給量（ドライベース）で水分０．５％以下の粉体を固気
比０．６１の条件で上段羽口から吹き込んだ以外は実施
例２と同様にして操業した。この場合には。

上段羽目前で粉体の溶融不良が発生し、粉体の安定吹込
み不能となった。

〔比較例２〕 上段羽口５系および下段羽口４系に酸素富化率３．２％
の高温酸素富化空気をＲｈ　＝０．１１となるようにそ
れぞれ２．８Ｎｍ！／ｓｉｎおよび０．３Ｎｍ”／＋ｓ
ｉｎ供給して、第３表に示した供給１１（ドライベース
）で水分０．５％以下の粉体を固気比０．４８の条件で
上段羽口から吹き込んだ以外は実施例２と同様に操業し
た。この場合には、上段羽口前で粉体の溶融物が下部へ
滴下しにくく滞留したため、その都度溶融物が炉下部へ
滴下するまで粉体の吹込を停止せざる得す、粉体の連続
吹込が□不能となった。

以上のように本発明によると、形状不定の且つ場合によ
っては水分を多量に含むステンレス鋼製造時の各種副生
物を処理対象としてこれが−ら電力を消費することなく
有価金属がフェロメタル溶湯として回収することができ
１本発明法で回収されたフェロメタル溶湯をステンレス
鋼精錬のための粗溶湯として再利用ができる。特に転炉
スラグは塊状物は塊状物のまま、また各種の粉状物は粉
状の発生形態のまま処理対象とすることが出来ると共に
廃ガスを処理のために有効に利用できるので非常に経済
的且つ操業性よく有価金属の回収が達成されその回収□
率も非常に高い、したがって、既述の目的が効果的に達
成される。

【図面の簡単な説明】

第１図は零発−法を実施するのに好適な設備の機器配置
を略断面で示した系統図である。第２図は粉体の安定溶
解が可能な固気比と酸素富化率の範囲を示したものであ
る。第３図は上下段羽口がら吹込む高温酸素富化空気の
流量比とＣｒの還元回収率の関係を示−したものである
、　　　　ｌ・・シャフト炉本体、　　２・・出湯口。 □ ３・・出滓口、　４・・下段羽口群、　　５・・上段羽
口群、　　６・・炉頂部の材料装入口。 ７・・装入パケット、　　８・・廃ガス取出口。 １０・・廃ガス送風機、　　１１・・除塵機＋　　１２
・・粉状副生物質の乾燥炉、１３・・熱風発生炉。 １４・・乾燥炉のバーナー、　　２１・・羽口用送風機
。 ２２・・高温酸素富化空気の送気管路。 ２３・・除湿器、２５・・熱風発生炉のバーナー。 ３０・・羽目のノズル口、３１・・上段羽口の風函部、
３３・・粉体供給管、３４・・第一ホツバ−１３５・・
定流量調整弁、３６・・開閉弁、３８・・第二ホッパー
、３９・・圧力調整弁、４３　　・・熱交換器。 、第２図 第３図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）ステンレス鋼精錬時に発生する有価金属含有スラ
   グを塊状物と粉状物に分別し、 ステンレス鋼製造時に副生するダスト、スラッジ、スケ
   ールその他の粉状物と前記のスラグ粉状物とからなる粉
   状副生物質を寄せ集め、 上下二段に羽口を備えたシャフト炉の炉頂部から前記の
   塊状スラグを少なくとも炭材および鋼屑と共に該シャフ
   ト炉内に装填し、上下段羽口から高温酸素富化空気を炉
   内に送気すると同時に上段羽口から前記の寄せ集めた粉
   状副生物質を乾燥したあと該高温酸素富化空気と共に該
   シャフト炉内にインジェクションし、 該上段羽口からインジェクションする粉状副生物質の乾
   燥にあたって、該シャフト炉から発生する廃ガスを熱源
   の一部または全部として乾燥処理する諸工程からなり、 シャフト炉の炉底からフェロメタル溶湯を取り出すステ
   ンレス鋼製造時の副生物からの有価金属回収方法。
2. （２）上下段羽口から吹込む高温酸素富化空気は、下段
   羽口から吹込む流量を上段羽口から吹込むそれより少な
   くする特許請求の範囲第１項記載のステンレス鋼製造時
   の副生物からの有価金属回収方法。