JPH0375615B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

〔産業上の利用分野〕 本発明は製鋼炉から排出される高温溶滓の顕熱
を積極的に利用して、特殊鋼ダスト、スラツジ
類、Niメツキスラツジ等の含Niダスト、スラツ
ジ類の処理と製鋼スラグとの処理を同時に行う方
法に関するものである。 〔従来技術〕 特殊鋼製造に際して発生する特殊鋼ダスト、ス
ラツジ類は、酸化鉄を主成分とするが、数％の
Ni、Crを含みながら低品位であり、しかもPb、
Zn、Cu、Ｓ、Ｆ等の有害成分を含む為に、Ni、
Cr原料としての活用もできず、更には該特殊鋼
ダスト、スラツジ類は重金属イオンを溶出するの
でそのまま廃棄することもできず、多額の費用を
かけて産業廃棄物として処分されていた。 このことは、Niメツキスラツジにおいても同
様であつた。 一方、製鉄業において発生する高炉、転炉、電
気炉、合金鉄用電気炉等の各種製鋼炉から搬出さ
れる高温溶滓製鋼スラグ（以下、溶滓という）は
高温のまま排出されており、その莫大な熱エネル
ギーは未利用のまま無駄に放出されているのが現
状であつた。 〔発明が解決しようとする問題点〕 そこで、上記の未利用熱エネルギーを積極的に
利用してダスト、スラツジ類の処理を行うことが
必要と考えられ、この種の研究として、本願出願
人が以前に研究し出願した特願昭48−111306号公
報に記載された溶滓を利用した製鋼ダスト、スラ
ツジからの有価金属回収方法があるが、この方法
は還元剤を内装したダスト、スラツジのブリケツ
トあるいはペレツトを造り、転炉や電気炉の溶滓
鍋底に予め入れておいて、その上から高温の溶滓
を流入する方法であり、この方法によると製鋼操
業の変化に対応したブリケツト又はペレツトの装
入適性量の調節ができず、時として未反応ダス
ト、スラツジのブリケツト又はペレツトの残る欠
点を有していることが確認された。 また、製鋼スラグは、高温の溶融状態で排出さ
れ、CaOに富んでいるので、その処分については
鋭意再資源化の検討が進められているが、従来、
製鋼スラグは、主に製鋼スラグ中の遊離石灰、
2CaO・SiO₂等に起因する膨張崩壊現象のため、
セメント原料、肥料等に使用する場合は別とし
て、そのままでは土建資材には利用できないの
で、発生全量が利用されるまでに至らず、大部分
は埋め立て廃棄処分されていた。 本発明は上記事情に鑑みなされたもので、溶滓
中での反応を完全なさしめてダスト、スラツジ類
に含まれている有価金属の回収と有害成分の無公
害化とをより完全にすると共に、製鋼スラグを安
定化して、製鋼スラグの資源としてのより広い利
用を図ることを目的とする。 〔問題点を解決するための手段〕 上記目的に沿う本発明は、ダスト、スラツジ類
と、該ダスト、スラツジ類中の金属化合物と反応
するに必要な量の還元剤及びアルカリ金属炭酸塩
と、製鋼スラグの改質に必要な量の改質剤とを混
練した後、所定の大きさに塊成化する第１工程
と、第１工程によつて得られた塊成化物を乾燥予
熱する第２工程と、第２工程で得られた乾燥塊成
化物を高温溶融製鋼スラグ中に投入し、該高温溶
融製鋼スラグの持つ顕熱によつて還元反応を生起
せしめ、主としてNi、Fe、Crの有価金属をメタ
ル化させると共に、溶融滓化反応を起こさせて製
鋼スラグの改質を行う第３工程と、溶滓鍋中の物
を冷却凝固し、次いで破砕した後通常の選鉱手段
でメタル化したNi、Fe、Crと溶融滓化した製鋼
スラグを分離する第４工程とから構成されてい
る。 第一工程で使用する改質剤としては、製鋼スラ
グ中に含まれ膨張崩壊現象の主原因となつている
遊離のCaO、MgOを無くすような成分や、不安
定鉱物2CaO・SiO₂、3CaO・2SiO₂を土建資材と
しても使用可能な安定化合物CaO・SiO₂、
2CaO・Al₂O₃・SiO₂、2CaO・MgO・2SiO₂、
2CaO・Fe₂O₃、4CaO・Al₂O₃・Fe₂O₃等に変化
させる（以下の反応を溶融滓化反応という）に必
要な成分を含み、しかも低融点であるものが有効
であつて、例えばSiO₂、Al₂O₃、Fe₂O₃を主成分
とする珪酸塩質の鉱物、岩石又はその風化物、砂
岩、珪砂、鋳物廃砂、火山灰、石炭灰、赤泥、銅
〓、亜鉛〓、酸性キユポラ滓等が使用される。そ
の使用量は製鋼スラグの塩基度によつても若干変
化するが通常は溶滓量の５〜15重量％程度であ
る。 また、第１工程で用いる還元剤には、コークス
あるいは木粉等の炭素質還元剤であるものの他、
鋳鉄粉やアルミ粉、フエロシリコン等も含まれる
ものであるが、通常は安価なコークスあるいは木
粉等の炭素質還元剤を使用するのが好ましい。ま
た、炭素質還元剤を用いる場合、その添加量は炭
素量がNi還元に必要な理論量の１〜５倍とし、
その粒度は５mm以下であることが好ましい。 上記アルカリ金属炭酸塩の添加量は、Na₂CO₂
やK₂CO₃を用いる場合は、炭素質還元剤添加量
の50％以上とすることが好ましい。 なお、所定の大きさに塊成化するとは、ブリケ
ツト化またはペレツト化することをいうが、これ
に限定されるものではない。 〔作用〕 次に、本発明に係るダスト、スラツジ類と製鋼
スラグとの同時処理方法の処理手順とその作用と
詳述する。 第１工程でダスト、スラツジ類に所定量の還元
剤、アルカリ金属炭酸塩、改質剤を混練して塊成
化した後、第２工程で該塊成化物を乾燥予熱する
が、充分に乾燥予熱することによつて、水分等に
よる溶滓顕熱の熱損失を防止するだけでなく、溶
滓中に投入された塊成化物の破裂粉化を防止する
ことができるからである。 第３工程は、高温の溶滓中に第２工程よりの塊
成化物を投入する工程で、溶滓鍋への落下乱流、
高圧気体吹き込みあるいは機械撹拌による人工乱
流によつて塊成化物を溶滓中に没入せしめ、顕熱
によつてNi、Fe、Crの還元反応を促進すると共
に溶滓化反応を起こさせて製鋼スラグを改質する
工程であるが、溶滓化反応については前述したの
で、上記還元反応について説明する。 Ni、Fe、Cr化合物は温度の上昇と共に塊成化
物内で還元剤によつて還元され、メタル粒子にな
る。次いで塊成化物に含まれる脈石成分のスラグ
化による軟化と共にメタル粒子は成長して脈石成
分と分離され独立のメタルとなる。この間に於い
て添加したアルカリ金属炭酸塩は熱分解によつて
COを発生し、還元促進に寄与すると同時にアル
カリ金属酸化物となつて脈石成分の溶融軟化点を
下げメタル粒の成長に大きく影響し後工程での物
理的選鉱を容易とする特徴がある。 また、前記した溶滓化反応においても熱が必要
であり、改質剤の量は溶滓の量に応じて決まつて
しまうので、塊成化物中のダスト、スラツジ類の
量は多くは混入できず、溶滓顕熱に応じた量にす
る必要があり、通常は塊成化物の量は溶滓量の30
％以下である。 従つて、多くのダスト、スラツジ類を処理しよ
うとする場合、熱が必要であるので適当に補助電
極あるいは補助バーナ等を用いて加熱するかある
いは、溶滓中に投入しようとする塊成化物を充分
に予熱しておくことが必要である。 〔実施例〕 続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明方
法を高温溶融製鋼スラグの一例である合金鉄溶滓
に応用した場合について詳述する。 ここに、第１図は本発明方法の一実施例に係る
ダスト、スラツジ類と製鋼スラグとの同時処理方
法の工程説明図である。 合金用電気炉１から出湯されたメタルと溶滓
は、メタル用の取鍋２内で比重分離されて、溶滓
４のみが次の取鍋３の溢流落下して貯留される。 一方、ダスト、スラツジ類と必要な量の還元
剤、アルカリ金属炭酸塩とを混練して、また必要
によつては製団用のバインダーを加えて、製団機
８でブリケツト５を造り、乾燥予熱装置７によつ
て乾燥予熱し、該乾燥予熱されたブリケツトはフ
イーダ６に準備される。 この後、溶滓４が取鍋３に落下する時に乾燥予
熱されたブリケツトをフイーダ６から同時に落下
させ、取鍋３内でよく混合し溶滓の顕熱を充分に
ブリケツトに伝達せしめて、ブリケツト内のNi、
Fe、Crの還元反応を促進すると共に、改質剤に
よつて製鋼スラグの改質を促進する。ここで、ブ
リケツトの温度が約900℃以上になると、還元反
応が起こり、主としてメタルNi、Fe、Crの生成
をみるものであるが、実際にはFe−Ni−Cr合金
の生成となる。 この場合、図示しない高圧ランスパイプ等で溶
滓を充分にバブリングして反応を均一に促進する
ことが好ましい。この過程で上記還元反応が起こ
ると共に、製鋼スラグの改質が行われ、更にはダ
スト、スラツジ類中に含まれている揮発分が揮化
する。 次いで処理を完了した溶滓９は放流または溶滓
鍋内で冷却凝固された後に、選鉱工程１０に送つ
て破砕、磁力選鉱、比重選鉱によつてNi、Fe、
Crを主体とした還元メタル粒と、改質された製
鋼スラグに分離されて回収される。 〔実験例〕 次に本発明を作用効果を確かめる為に行つた実
験例について説明する。なお、上記実施例と同一
の構成要素については同一の番号を付してその説
明を省略する。 エルー式電気炉１１で製鋼スラグを再溶解して
造つた約600Kgの溶滓１２を第２図にて示す如く
鉄製の溶滓鍋１３に流入した後、溶滓１２中にラ
ンスパイプ１４を挿入し、高圧空気にて溶滓１２
をバブリングしながら、予めステンレス製鋼ダス
ト100重量部に対し外割りで、粉コークス15重量
部と、アルカリ金属炭酸塩の一例であるソーダ灰
５重量部と、改質剤の一例であつて適当に粉砕さ
れた粘板岩100重量部とを混練し、この後製団し
て充分に乾燥予熱したブリケツト70Kgを１分間に
７Kgの投入速度で溶滓中に投入して約３時間放置
して転倒凝固させて常温に冷却させた。この後、
該凝固した処理後の製鋼スラグ１５を粉砕して磁
力選鉱工程１６で磁力選鉱を行つた結果は第１表
の如くであつた。 この時、電気炉から出湯時の溶滓温度は1630℃
で、ブリケツト投入完了時の溶滓温度は略1410℃
であつた。

〔発明の効果〕

本発明は以上のように構成されていて、溶滓中
での反応を完全に行わせているので、ダスト、ス
ラツジ類に含有されている有価金属の回収と有害
成分の処理とが、より容易にできることとなつ
た。特に有価金属の回収については、ダスト、ス
ラツジ類に含まれているNi、Cr、Feの濃縮回収
することが可能となつた。 また、同時に製鋼スラグを改質して安定化も行
つているので、製鋼スラグを資源として更に広く
使用できることになつた。 このように、本発明によつて従来無駄にされて
いた溶滓顕熱を有効に活用すると共に、公害上深
刻化されているダスト、スラツジ類の無公害化対
策がNi、Fe、Crの回収と同時にでき、合わせて
製鋼スラグの改質も行えることは産業上極めて意
義が大きいものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係るダスト、スラ
ツジ類と製鋼スラグとの同時処理方法の工程図、
第２図は本発明方法に係るダスト、スラツジ類と
製鋼スラグとの同時処理方法の効果を確認する為
に行つた実験工程図である。 〔符号の説明〕、１……電気炉、２……メタル
用取鍋、３……溶滓鍋、４……溶滓、５……乾燥
ブリケツト、６……ブリケツト投入フイダー、７
……ブリケツト乾燥予熱装置、８……製団機、９
……処理後の製鋼スラグ、１０……選鉱工程、１
１……電気炉、１２……溶滓、１３……溶滓鍋、
１４……ランス状パイプ、１５……処理後の製鋼
スラグ、１６……選鉱工程。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 下記の各工程より成るダスト，スラツジ類と
   製鋼スラグとの同時処理方法 第１工程：ダスト、スラツジ類と、該ダスト、ス
   ラツジ類中の金属化合物と反応するに必要な量
   の還元剤及びアルカリ金属炭酸塩と、製鋼スラ
   グの改質に必要な量の改質剤とを混練した後、
   所定の大きさに塊成化する。 第２工程：第１工程によつて得られた塊成化物を
   乾燥予熱する。 第３工程：第２工程で得られた乾燥塊成化物を高
   温溶融製鋼スラグ中に投入し、該高温溶融製鋼
   スラグの持つ顕熱によつて還元反応を生起せし
   め、主としてNi、Fe、Crの有価金属をメタル
   化させると共に、溶融滓化反応を起こさせて製
   鋼スラグの改質を行う。 第４工程：溶滓鍋中の物を冷却凝固し、次いで破
   砕した後通常の選鉱手段でメタル化したNi、
   Fe、Crと溶融滓化した製鋼スラグを分離する。 ２ 第１工程で用いる製鋼スラグの改質剤は、珪
   酸塩質の鉱物、岩石又はその風化物、砂岩、珪
   砂、鋳物廃砂、火山灰、石炭灰、赤泥、銅〓、亜
   鉛〓、酸性キユポラ滓の少なくとも一種以上を含
   む特許請求の範囲第１項記載のダスト，スラツジ
   類と製鋼スラグとの同時処理方法。 ３ 第１工程で用いる還元剤が、コークスあるい
   は木粉等の炭素質還元剤である特許請求の範囲第
   １項若しくは第２項記載のダスト，スラツジ類と
   製鋼スラグとの同時処理方法。 ４ 第３工程において、溶滓鍋内に乾燥塊成化物
   と高温溶融製鋼スラグを投入するに際し、これら
   を同時に投入する特許請求の範囲第１項、第２項
   若しくは第３項記載のダスト，スラツジ類と製鋼
   スラグとの同時処理方法。