JPH0551601A - アルミニウム残灰の処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 アルミニウム残灰を燃焼させて、安定状態で
処理できるようにする。 【構成】 微粉にされたアルミニウム残灰を、燃焼バー
ナーによる燃焼部に供給して、燃焼炉内で火炎中に噴出
飛散させ、高温酸化雰囲気でアルミニウム残灰中の金属
アルミニウムを酸化させるとともに、化合態窒素を分解
させて、アルミニウム残灰が安定化合物の状態で処理で
きるようにする。 【効果】 従来廃棄処理するのに多くの問題点を有して
いたアルミニウム残灰が、全般に安定した化合物に処理
できるので、終末処理に際して公害源となることがな
い。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、アルミニウム及びアル
ミニウム合金の溶解精錬時に発生する溶解滓を、再精錬
処理した後に生じるアルミニウム残灰の処理方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】

〔技術の背景〕アルミニウム及びアルミニウム合金の溶
解精錬時には、酸化アルミニウムを主体とした溶解滓が
発生する。この溶解滓には金属アルミニウムが６０〜８
０重量％含有されているので、灰搾機にかけて金属アル
ミニウム分を回収している。しかし、金属アルミニウム
分が回収された残りの滓には、未だ３０〜４０重量％の
金属アルミニウム分が含まれているので、再溶解して金
属アルミニウム分の回収が行われる。このような工程を
経て残った滓を、一般にアルミニウム残灰と呼んでい
る。

【０００３】このアルミニウム残灰には、まだ金属アル
ミニウム分が５〜１０重量％（ときには３０重量％含ま
れることもある）含有されているが、現在では技術的に
も経済的にもこれ以上回収することは困難であり、この
アルミニウム残灰は最終的な滓となって、産業廃棄物と
して投棄処理されているのが現状である。

【０００４】〔問題点〕しかしながら、このアルミニウ
ム残灰は、通常１mm以下の粉粒で、しかも５０μｍ以下
の微粉が６５重量％余も含まれている。そのために、取
扱上飛散しやすく、運搬、廃棄等の作業が困難である。

【０００５】さらに、このアルミニウム残灰には窒素が
窒化アルミニウムなどの化合態窒素として、通常２〜６
重量％含有されている。そのために、例えば微粉の飛散
防止のために水を散布するなどして水分を含ませると、
含有される窒素化合物が分解してアンモニアを発生し、
このアンモニアガスによる悪臭が放散されて、二次公害
となる。

【０００６】また、含有する金属アルミニウムも水と反
応して水素ガスが発生する。したがって、このアルミニ
ウム残灰をそのまま産業廃棄物として埋め込むなどの安
易な廃棄処理はできない。

【０００７】〔従来の処理技術〕このような問題点を有
するアルミニウム残灰は、粉状に精錬されてそのまま製
鋼精錬時の造滓剤として利用されている。しかし、その
使用量は生成されるアルミニウム残灰の量に比べて極一
部である。

【０００８】そこで、産業廃棄物としての取扱を容易化
するために、造粒化して微粉の飛散を防止する方法とし
て、 (1) アルミニウム残灰に植物質繊維、水溶性バインダー
及び水を混合し、または紙パルプ排液を混じて湿式成型
する。 (2) 造粒機に工夫をこらして、高い圧力を加えて造粒後
の崩壊を防止できる状態に乾式成型する。 などの方式が試みられている。

【０００９】このほかに、アルミニウム残灰に水を掛
け、発生するアンモニアを集めて圧縮冷却して液体アン
モニア、硫酸に吸収させて硫安（硫酸アンモニア）とし
て回収する方法なども考えられている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の処理方
法では、前述のようなアルミニウム残灰に含まれる金属
アルミニウム、あるいは化合態窒素が水と反応して発生
する水素ガスやアンモニアガス等、発生ガスによる直接
的な二次公害、あるいは造粒した場合の造粒の崩壊によ
って取扱が困難になる。

【００１１】このような問題点を有するため、アルミニ
ウム残灰を安定な化合物に変化させて資源として再利用
すること、あるいは二次公害源となることなく廃棄処分
できるようにすることの解決手段が要望されている。

【００１２】本発明では、このような問題点を解決し
て、含有する金属アルミニウムを酸化させると共に、化
合態窒素の含有量を二次的公害源に結び付かない状態に
減じて、安定な化合物として処理できるアルミニウム残
灰の処理方法の提供を目的としている。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明は、微粉にされたアルミニウム残灰を、気
体または液体燃料を用いる燃焼バーナーによる燃焼部に
供給して、燃焼炉内で火炎中に噴出飛散させ、高温酸化
雰囲気でアルミニウム残灰中の金属アルミニウムを酸化
させるとともに、化合態窒素を分解させることを特徴と
するアルミニウム残灰の処理方法である。

【００１４】前記アルミニウム残灰粉は、燃焼バーナー
に近接された箇所から燃焼室に対し拡散噴出させて供給
されるようにし、前記燃焼室からサイクロン形の燃焼炉
に導いて二次燃焼させることが好適である。

【００１５】また、本発明では、燃焼バーナーによる一
次燃焼室に連なる二次燃焼室に酸化鉄粉を噴出させ、ア
ルミニウム残灰中の金属アルミニウムとテルミット反応
させて、高温燃焼させることが好適な手段である。

【００１６】

【作用】本発明によれば、処理しようとするアルミニウ
ム残灰を拡散容易なように微粉にして、このアルミニウ
ム残灰微粉を燃焼炉内にて燃焼火炎中に噴出飛散させる
ことで、アルミニウム残灰中に含まれる金属アルミニウ
ムが高温酸化雰囲気中に浮遊されて急速に酸化され、酸
化アルミニウムに置換される。

【００１７】この燃焼ガス中に拡散浮遊させられたアル
ミニウム残灰微粉は、燃焼バーナーによる燃焼室での燃
焼によって含有する窒化アルミニウムが高温域において
分解され、窒素酸化物となって排ガス中に移行される。

【００１８】なお、アルミニウム残灰微粉は前記燃焼室
での一次燃焼では、含有する金属アルミニウム分を完全
に酸化させることが容易でないから、この微粉混在の燃
焼ガスを二次燃焼室に導入して、さらに高温酸化雰囲気
中に浮遊させて、その後冷却工程に導いて燃焼滓を集収
させれば、アルミニウム残灰中の金属アルミニウム分は
すべて酸化アルミニウムに置換される。また化合態窒素
の状態にあった窒素分は、微量になり、安定化されて廃
棄処理が容易な状態に処理できる。

【００１９】また、一次燃焼および／または二次燃焼で
アルミニウム残灰微粉の噴出散布域に別途酸化鉄粉を散
布混気させることにより、含有金属アルミニウムとテル
ミット反応を起こさせ、燃焼温度を高温にして燃焼速度
を高めることができる。

【００２０】

【実施例】以下本発明のアルミニウム残灰の処理方法を
一実施例について図面を参照しつつ説明する。

【００２１】図１に示すのは、本発明処理方法の一態様
を説明する図である。この図において、１は燃焼炉であ
って、燃焼バーナー４と処理されるアルミニウム残灰の
微粉供給部５とを備える一次燃焼室２に、サイクロン形
に形成された二次燃焼室３が繋がれた構成にされてい
る。６は燃焼滓取り出し口で、ロータリーバルブ７を備
えている。10は冷却用のサイクロンで、燃焼炉１の排気
口８からの排ガスダクト９が接続され、このサイクロン
10の排気口11から集塵装置15の排ガス入口16にダクト12
で接続されている。なお、必要に応じて二次燃焼室３に
図示されない補助バーナーを設けて、燃焼操作を促進さ
せることができる。

【００２２】集塵装置15としては、例えばバッグフイル
ター、ダストコットレルなどが用いられる。この集塵装
置15の二次側排気室17から排出される排ガスは、好まし
くは排ガス処理装置（図示せず）を経て有害物質の除去
処理をされ、浄化されて大気中に放散される。

【００２３】前記燃焼炉１の燃焼滓取り出し口６から排
出される燃焼滓ａは、図示省略された冷却室を通じてコ
ンベア20上に送り出される。また集塵装置15にて補集さ
れた燃焼滓a'も、この集塵装置15下部の排出口18からコ
ンベア21上に排出される。前記両コンベア20，21によっ
て運ばれる燃焼滓ａ，a'はホッパー23に集められ、コン
ベア22によって例えば造粒機24に供給されて所要寸法に
造粒されるようになっている。図中符号13は冷却用のサ
イクロン10からのダスト排出管で、コンベア20上にダス
トが排出されるようにされている。26はダストカバー
で、造粒機24への供給部で発生する飛散塵をブロアー27
によって、集塵装置15もしくは燃焼炉１に管路29を通じ
て戻されるようになっている。28は造粒機24へ送られる
燃焼滓ａ(a')に対して供給される水溶性バインダーまた
は水の散布器である。30は造粒された燃焼滓の収容部で
ある。

【００２４】次にこのような処理装置を用いてアルミニ
ウム残灰を処理するに際し、燃焼炉１に送り込まれるア
ルミニウム残灰は、例えば３００μｍ以下の微粒にした
ものを用いる。したがって、粒径の大きいものは粉砕機
などによって微粉化させることが好ましい。このように
微粉化されると、表面積が大になって含有されている金
属アルミニウム、窒化アルミニウムなどの被処理物質の
反応速度が高められる。

【００２５】微粉化されたアルミニウム残灰は、燃焼炉
１の一次燃焼室に対して、燃焼バーナーによる燃焼火炎
の火芯部に向かって適量づつ拡散噴出させる。この一次
燃焼室内では、好ましくは前記アルミニウム残灰を燃焼
炎と共に、旋回流を与えて積極的に燃焼させるようにす
ることが好ましい。

【００２６】この一次燃焼室では金属アルミニウムが燃
焼される温度（１８００〜２１００℃）雰囲気が保たれ
るようにされており、この一次燃焼室２の特に火芯部に
向けてアルミニウム残灰微粉が拡散状態となるように噴
出供給されることで、アルミニウム残灰微粉が高温下で
積極的に燃焼温度に高められて、燃焼（反応酸化）され
る。

【００２７】さらに、この一次燃焼室２からサイクロン
形の二次燃焼室３に流動して、この二次燃焼室３内で旋
回流が与えられて移動する間に、先に一次燃焼室２内で
の燃焼が行われなかった残余のアルミニウム残灰粒が燃
焼させられる。この操作と同時に燃焼滓が分級されて燃
焼済みの排ガスは、排気口８から排ガスダクト９を通じ
て冷却サイクロン10に移行させられる。この二次燃焼室
３内で分級された燃焼滓ａは、逆円錐状になった下部に
落下集積される。この落下集積された燃焼滓ａは燃焼滓
取り出し口６に設けられているロータリーバルブ７によ
って徐々に排出され、好ましくは冷却処理されて燃焼滓
受け入れ用ホッパー23に集められる。

【００２８】一方、燃焼炉１の排気口８からダクト９に
よって冷却用のサイクロン10に導かれた排ガスは、この
サイクロン10内で温度を下げられると共に、同伴される
浮遊塵が分級され、その後に排気口11からダクト12を通
って集塵装置15の排ガス入り口16に導かれる。この集塵
装置15で、例えばこの集塵装置15がバッグフイルターで
ある場合、排ガスはそのフイルターバッグを通過させて
同伴微粉塵を濾過分離させ、二次側排気室17からは公知
の排ガス処理装置に送られて、含有有害ガスが処理され
て大気中に放散される。

【００２９】この集塵装置15において補集された燃焼滓
ａ’は排気口18からロータリーバルブによってコンベア
21上に送り出し、前記の燃焼炉１から送り出された燃焼
滓ａと同様に燃焼滓受け入れ用ホッパー23に集められ
る。なお、冷却用サイクロン10において分離された燃焼
滓も適宜底部のバルブを開いてダスト排出管13によりコ
ンベア20上に排出させ、燃焼滓ａとして処理される。

【００３０】このようにして集められた燃焼滓ａ(a')
は、燃焼滓受け入れ用ホッパー23から適宜量づつコンベ
ア22を介して造粒機24に送られ、水溶性バインダーもし
くは水を散布器28によって適量散布され、造粒機24によ
ってペレットに成形され、収容部30に送り出された後、
排気処理もしくは再資源利用に供給される。

【００３１】上記のようなアルミニウム残灰の燃焼処理
を行った結果の一例と、処理前のものとを比較すれば、
次の表にて示されるとおりであり、含有する金属アルミ
ニウム分や化合態窒素が著しく減じていることが判る。

【表１】

【００３２】前述のアルミニウム残灰処理手段におい
て、燃焼炉１におけるアルミニウム残灰の燃焼操作に際
し、重油もしくは軽油等の燃料を用いて行うほかに、純
酸素を用いて燃焼させるようにすることもできる。この
場合は、燃焼温度を一層高めることができるので、アル
ミニウム残灰の噴出供給を火炎との接触が有効なように
行わせることにより、燃焼効果がより一層高められる。

【００３３】また、本発明の処理方法の別例として、一
次燃焼室２もしくは二次燃焼室３、あるいは一次、二次
両燃焼室における燃焼部に対し、酸化鉄粉を適量、飛散
するようにして噴出供給すれば、燃焼気流中において先
に送り込まれているアルミニウム残灰微粉中の金属アル
ミニウム分と酸化鉄粉との接触によってテルミット反応
が生じ、より高温雰囲気になり、アルミニウム残灰微粉
の燃焼速度が高められて、金属アルミニウムの酸化と化
合態窒素の分解が促進されることになる。この場合、使
用される酸化鉄粉としては、鉄鋼材の各種処理作業で発
生する、いわゆる鉄錆やダストなどの廃棄物を利用すれ
ばよいので、経済的な負担が増すことはない。

【００３４】なお、上記のようなアルミニウム残灰の燃
焼処理に際して生じる排ガスの熱エネルギーは、これを
冷却水などによって熱交換して他の用途に利用すれば経
済的効果を高め得る。

【００３５】

【発明の効果】本発明の処理方法によれば、従来排気処
理に際して多くの問題点を有していたアルミニウム残灰
中の金属アルミニウム分を安定した酸化アルミニウムに
置換させ、また化合態窒素もこれを分解できて、全般に
安定な化合物にできるので、終末処理が容易になり、公
害源となることなく廃棄できるようになった。また、必
要に応じて処理済みの燃焼滓を粉砕するなどして、精製
すれば、製鋼補助剤や耐火物原料の一部、あるいは路盤
材等の成形品原料の一部として再利用することも容易で
ある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明アルミニウム残灰の処理方法の一態様を
説明する図である。

【符号の説明】

１ 燃焼炉 ２ 一次燃焼室 ３ 二次燃焼室 ４ 燃焼バーナー ５ アルミニウム残灰の微粉供給部 ６ 燃焼滓取り出し口 ７ ロータリーバルブ ８ 燃焼炉の排気口 ９，１２ 排ガスダクト １０ 冷却用のサイクロン １５ 集塵装置 １７ 集塵装置の二次側排気室 １８ 集塵装置の排出口 ２０，２１，２２ コンベア ２３ 燃焼滓受け入れ用のホッパー ２４ 造粒機 ２８ 水溶性バインダーまたは水の散布器 ３０ 造粒された燃焼滓の収容部

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 微粉にされたアルミニウム残灰を、気体
   または液体燃料を用いる燃焼バーナーによる燃焼部に供
   給して、燃焼炉内で火炎中に噴出飛散させ、高温酸化雰
   囲気でアルミニウム残灰中の金属アルミニウムを酸化さ
   せるとともに、化合態窒素を分解させることを特徴とす
   るアルミニウム残灰の処理方法。
2. 【請求項２】 前記アルミニウム残灰粉は、燃焼バーナ
   ーに近接された箇所から燃焼室に対し拡散噴出させて供
   給されるようにし、前記燃焼室からサイクロン形の燃焼
   炉に導いて二次燃焼させる請求項１に記載のアルミニウ
   ム残灰の処理方法。
3. 【請求項３】 一次燃焼室もしくはこの一次燃焼室に連
   なる二次燃焼室に酸化鉄粉を噴出させ、アルミニウム残
   灰中の金属アルミニウムとテルミット反応させて、高温
   燃焼させる請求項１または２に記載のアルミニウム残灰
   の処理方法。