JPH059529A

JPH059529A - 製鉄ダストの処理方法

Info

Publication number: JPH059529A
Application number: JP3159291A
Authority: JP
Inventors: Nozomi Tamura; 望田村; Kiyosuke Niko; 精祐児子; Tsuneo Aihara; 恒雄相原; Seiji Taguchi; 整司田口
Original assignee: Kawasaki Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 1991-07-01
Filing date: 1991-07-01
Publication date: 1993-01-19

Abstract

(57)【要約】【目的】製鉄工程から捕集された製鉄ダスト、スラッ
ジ、スラグ、鉱石粉等をペレット化することなく有価溶
融金属として回収する。【構成】湿式集塵装置８で捕集された製鉄ダストはシッ
クナ７で濃縮され、さらに脱水装置６で脱水し、水分２
０％程度のケーキ状となる。このダストケーキを一部は
そのままシャフト炉１の頂部に設けた炉頂投入受け入れ
ホッパ１１から炉内に供給する。残りは乾燥装置５に導
入し、燃焼排ガス等で乾燥粉とし、シャフト炉１の上段
羽口３より熱風とともに吹込む。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は製鉄ダストの処理方法に
関する。

【０００２】

【従来の技術】製鉄ダストは成分として鉄、場合によっ
てはクロム、ニッケル等の有価金属を主に酸化物の形態
で多く含んでいる。その含有率は鉄の例をとれば、純鉄
としての重量％評価（以下、Ｔ・Ｆｅと記す）で転炉排
ガス回収装置より排出される転炉ダストでは４０〜７０
重量％、高炉ガス回収装置より排出される高炉ダストで
は１０〜３０重量％にも達している。また、転炉でステ
ンレス鋼の溶製を行った場合、発生ダスト中のクロム純
分評価重量％（Ｔ・Ｃｒ）は９〜１５重量％、ニッケル
純分評価重量％（Ｔ・Ｎｉ）は１〜５重量％存在する。

【０００３】製鉄ダストから有価金属を回収再利用する
技術は多く、例えば、ペレット化し（特開昭４９−７９
９６４号公報）、焼結や転炉にリサイクルするものがほ
とんどである。ペレット化するには湿式状態で成形し乾
燥する技術（特開昭５６−１０５４３８号公報）あるい
は焼成する技術（特開昭５６−５６２９８号公報）など
がある。このような技術では、製鉄ダストの収集、ある
水分濃度までの脱水、ある程度までの乾燥、副原料成分
との混練、造粒、乾燥あるいは焼成といった多段階の工
程が必要である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このようなペレット化
する製鉄ダストの再利用技術では、（１）乾燥工程が少なくとも２回必要である。（２）混練操作によりペレット強度を確保するためのバ
インダを必要とする。（３）工程が多く、ダストから製品への歩留りが低下す
る。（４）設備が多岐に亘り、操業コスト、設備費が高くつ
く。等の問題点が存在している。

【０００５】本発明は製鉄ダストを含む粉体をペレット
化することなく溶融金属として回収する製鉄ダストの処
理方法を提供することを目的とする。ここに製鉄ダスト
を含む粉体とは製鉄工程の各所において集塵されたダス
ト、又はこのダストと製鉄スラッジ粉、製鉄スラグ粉、
鉱石粉から選ばれた一種以上との混合物などを総称す
る。ただし、スラグ、鉱石、スラッジは塊状の場合も存
在する。

【０００６】本発明は製鉄ダストをペレット化すること
なく脱水乾燥操作のみで粉体原料とし、吹込羽口を利用
してシャフト炉に供給し、溶融金属として回収するこ
と、及び脱水した後のケーキ程度の水分含有ダストから
乾燥粉までの広い水分範囲のダストをシャフト炉の炉頂
から装入して溶融金属として回収する技術を提供するこ
とを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の技術手段は次の
通りである。（１）コークス充填層を有するシャフト炉で上下２段に
円周上に配置された熱風羽口を配した炉をダスト処理炉
として用いる。（２）製鉄ダストを含む粉体を乾燥粉状化し、上段羽口
より熱風とともにシャフト炉内に供給する。粉体はコー
クス層内の燃焼域で溶解しＣ、ＣＯガスにより還元さ
れ、溶融金属として回収される。製鉄ダストを含む粉体
は、製鉄ダストそのもの、その他、製鉄スラッジ、スラ
グ、鉱石といった粉体原料を必要に応じ、例えば製鉄ス
ラッジの処理の必要性等に応じて混入して得た製鉄ダス
トを含む粉体である。（３）上記（２）に併せてシャフト炉の炉頂からは装入
コークスと共にあるいは別々に、製鉄ダスト、スラジ、
スラグ、鉱石粉又はこれから選ばれた２以上の混合粉を
脱水ケーキ状あるいは乾燥体にて供給し、コークス充填
層の荷下がりにつれ、炉内を流れるＣＯガスにより還元
し、溶融金属として炉底から回収する。

【０００８】

【作用】本発明によれば次の作用を生ずる。（１）製鉄ダストを乾燥粉とした後、必要に応じ、製鉄
スラッジ、スラグ粉、鉱石粉と混合し、羽口より熱風と
共にコークスの直接燃焼域に吹込み供給することとした
ため、燃焼熱により溶融し、コークス中のカーボン、Ｃ
Ｏガスにより還元することができ、溶融状態の還元金属
として有価金属を回収することができる。（２）炉頂からコークスとともにあるいは別々に製鉄ダ
スト、スラッジ粉、スラグ粉、鉱石を投入することによ
りこれらは充填層内の伝熱により加熱され、コークス層
内を流れる燃焼ＣＯガスにより還元され、さらに羽口燃
焼域で赤熱コークスにより溶融還元され、還元金属とし
て有価金属を回収することができる。（３）コークス充填層による還元効果により上記（２）
の炉頂投入物は、金属酸化物含有率が高くても還元金属
として回収することができる。

【０００９】さらに詳細に説明する。（ａ）羽口から吹込む製鉄ダストを乾燥粉とする必要性
は粉体を吹込む際の流動性を向上するためと、水分が存
在すると熱風燃焼域での水分分解による吸熱損失を生ず
るので、これを防止するためであり、水分含有量の目標
は１重量％以下が望ましい。また、乾燥方法としては従
来技術であるスチームを利用した間接加熱装置を用いれ
ばよい。（ｂ）コークス充填層の中は羽口熱風燃焼域で発生した
ＣＯガスが上昇している。このため羽口近傍から炉頂に
かけて、伝熱により高温部が存在する。通常コークス充
填層の平均温度は９００℃以上であるからＣＯガスによ
る還元反応が進行する。よって、炉頂からも酸化物を投
入することができる。炉頂から投入された酸化物のう
ち、未還元分は羽口燃焼域で還元され、溶解される。（ｃ）コークス層に炉頂から投入するダストはコークス
層内の還元効果が充分に期待できるため羽口吹込物の酸
化物濃度より酸化程度の高いダストを投入して回収する
ことができる。さらには粉状物のみでなく塊状物も投入
できるのでヤード等に堆積させ乾燥固化また空気酸化さ
れた製鉄ダストから溶融金属を回収することも可能であ
る。（ｄ）炉頂装入物の乾燥はシャフト炉内のコークス層中
で行うことができるため、水分含有率の高いダスト、例
えば脱水操作のみで水分１０重量％程度としたものでも
装入可能となる。水分の許容値はコークス充填層高さ、
熱風量にもよるが、２０重量％程度まで可能である。脱
水機としてフィルタプレス型の脱水機を用いれば、製鉄
ダストを容易に水分１５重量％程度まで脱水することが
可能であり、乾燥粉原料の羽口供給と炉頂投入とに十分
共用することができる。（ｅ）羽口から供給する粉体は粒径を２ｍｍ以下とする
ことが望まれる。粒径がこれより大きいと配管内に滞留
する可能性が高い。一方粒径が小さすぎると、例えば数
μｍ程度となると一般に粉体は流動性が悪くなり、配管
内壁に付着堆積し易くなる。また、ホッパ等貯蔵槽でも
架橋しやすくなるので好ましくない。

【００１０】

【実施例】以下、図１に従って本発明の実施例を詳細に
説明する。製鉄所において例えば転炉１０、シャフト炉
１にて発生するダストは湿式集塵装置８で捕集されシッ
クナ７で固形分を沈降分離する。シックナ底から抜出さ
れた湿式ダストの濃縮液は、通常水分８０重量％程度の
スラリー状である。このスラリーは脱水装置６、例えば
フィルタプレスやデカンタにより脱水され、水分２０重
量％程度のケーキ状となる。このケーキは一部をシャフ
ト炉１の頂部に設けた炉頂投入受け入れホッパ１１に供
給し、炉頂から投入した。残りのケーキは乾燥装置５に
導入し、燃焼排ガス等で乾燥粉とし、気流輸送等の輸送
方法で粉体供給ホッパ４へと搬出しシャフト炉１に設け
られた上下段熱風羽口２、３の上段羽口３より熱風とと
もに吹込んだ。これらの製鉄ダストは溶融、還元され銑
鉄１４として溶融スラグ１３と共に炉底から回収され
る。なお、シャフト炉１の炉頂からコークス１５が装入
充填される。

【００１１】図１では、製鉄ダストを湿式集塵にて回収
する例を示したが、近年乾式集塵による技術が報告され
ており、乾式集塵装置を導入してもよい。その場合、湿
式集塵装置、シックナ、脱水装置、乾燥装置等が不要と
なる。湿式の場合、製鉄スラッジはケーキ状となるた
め、スラッジ用あるいはスラッジ、ダストの混合物用に
脱水装置や乾燥装置が必要である。

【００１２】なお、図中、投入口１２は他の製鉄スラッ
ジ、スラグ等を混入する場合の投入口である。〔実施例−１〕コークス充填層を有する金属回収能力５
Ｔ／Ｈのシャフト炉で次の（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）の粉
体を連続処理した。（Ａ）平均のＴ・Ｆｅ６０重量％、金属Ｆｅ２０重量
％、Ｔ・Ｃｒ９重量％、Ｔ・Ｎｉ、１重量％、脱水後水
分１５重量％の製鉄ダストをドライ換算で７．６Ｔ／
Ｈ、（Ｂ）Ｔ・Ｆｅ：２０重量％、Ｔ・Ｃｒ：１０重量％、
Ｔ・Ｎｉ：１重量％、脱水水分２０重量％の製鉄スラッ
ジをドライ換算で１．４Ｔ／Ｈ（Ｃ）Ｔ・Ｆｅ：７重量％、ＣａＯ：５０重量％、Ｓｉ
Ｏ₂ ：２４重量％、ＭｇＯ：１０重量％よりなる転炉ス
ラグを０．５Ｔ／Ｈ上記（Ａ）の製鉄ダスト７．６Ｔ／Ｈのうち炉頂投入を
１Ｔ／Ｈとし、羽口吹込を６．６Ｔ／Ｈとした。羽口は
一段６本、上下段計１２本とし、熱風は８００℃、４．
３Ｎｍ³ ／Ｈの空気を純Ｏ₂ にて富化し３０容量％Ｏ₂
濃度にコントロールした。

【００１３】使用コークス量は７００ｋｇ／Ｔ−銑鉄と
なり、回収銑鉄はＣ：５重量％、Ｓｉ：１．０重量％、
Ｃｒ：９重量％、Ｎｉ：１．５重量％、Ｐ：０．１重量
％であり、温度は１５１０℃であった。なお、羽口吹込
み用のダストの乾燥は水分１５重量％を０．５重量％以
下まで乾燥させた。乾燥には、蒸気による間接加熱を用
いたところ水を１ｋｇ蒸発させるための総必要熱量は９
００ｋｃａｌであった。水の蒸発潜熱が６００ｋｃａｌ
／ｋｇ−水程度であるため、効率は６７％であった。

【００１４】トータル熱量はドライ換算ダスト６．６Ｔ
／Ｈの乾燥に必要な熱量として１．０５×１０⁶ ｋｃａ
ｌ／Ｈであり、蒸気２６４ｋｇ／Ｔ−乾ダストであっ
た。一方、炉頂から投入したダストも完全に溶融・還元
され、銑鉄中及び溶融スラグ中に酸化鉄分はほとんど存
在しない。〔実施例−２〕実施例−１の条件下で炉頂投入をやめ全
量乾燥粉体として羽口吹込した。乾燥蒸気の原単位はほ
とんど変化せず、２６５ｋｇ／Ｔ−乾ダストであった。
コークス消費量はコークス層内での還元のない分だけ上
昇し７３０ｋｇ／Ｔ−銑鉄となった。回収金属中の成分
変化ではコークス消費量の上昇に伴いＳｉが０．０４重
量％、Ｐが０．００４重量％上昇した。〔実施例−３〕実施例−１のコークス原単位を実施例−
２と同じように運用すると還元熱の余剰分だけ炉頂投入
ダストの酸化度を上昇させることができる。本例ではＭ
・Ｆｅが０重量％まで酸化したダストの投入が可能とな
り、野積みしてあった在庫ダストを１Ｔ／Ｈ消費するこ
とが可能となった。〔比較例〕実施例１と同様のダストをすべて乾燥しＣａ
Ｏを３重量％添加し、水分５重量％のもとで混練しペレ
タイズ装置に導入し、径２５ｍｍの球状とし、これをペ
レットに成形した。ダストを乾燥するために要した蒸気
原単位は２６５ｋｇ／Ｔ−ダストであり、ペレットを乾
燥させるために蒸気原単位８０ｋｇ／Ｔ−ダストを必要
とした。コークス充填層を有するシャフト炉の炉頂から
計８Ｔ／Ｈの割で投入した。

【００１５】消費コークス量はコークスの温度が低下し
ないように熱風量を増加し運用しなければならず、９０
０ｋｇ／Ｔ−銑鉄まで上昇した。実施例１と比較する
と、コークス量の増加に伴い出銑のＳｉは０．２９重量
％、Ｐは０．０３重量％増加した。

【００１６】

【発明の効果】本発明によれば、コークス充填層を有す
るシャフト炉に２段羽口を設け、上段羽口より乾燥粉体
状の製鉄ダストを含む粉体を吹込むようにし、また、炉
頂からケーキ状等の製鉄ダストを含む粉体を投入し、こ
れらを溶融金属として回収するようにしたため次の効果
を奏する。（１）ダストをペレット化する過程を省略することがで
き、ペレットの乾燥熱量が不要となった。またペレット
設備が不要となった。（２）ダスト酸化物の還元には炉内充填されたコークス
より発生するＣＯガス及び赤熱コークスを利用すること
ができるため、溶融物は還元された金属となり以降の利
用価値が高い。（３）有価金属回収をする場合の熱源コストが低減され
た。（４）湿ダストでも投入し得るようになった。（５）（３）の効果により銑鉄中のＳｉ、Ｐ濃度を低減
することができ溶融還元時脱ＰされるＰ濃度を低減する
ことができ銑鉄品質が向上した。（６）発生余剰ダストで酸化物濃度の高いものは従来利
用が困難であったが、これをＳｉ、Ｐをほとんど上昇さ
せることなく溶融金属として回収することが可能となっ
た。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明方法を説明するフローシートである。

【符号の説明】

１シャフト炉２、３羽口４粉体供給ホッパ５乾燥装置６脱水装置７シックナ８湿式集塵装置９排ガス回収装置１０転炉１１炉頂投入ホッパ１２投入口１３スラグ１４銑鉄１５コークス

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者相原恒雄千葉市川崎町１番地川崎製鉄株式会社千葉製鉄所内 (72)発明者田口整司千葉市川崎町１番地川崎製鉄株式会社技術研究本部内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】竪形のコークス充填層の側壁に高さ方向
に上下２段の熱風吹込羽口を円周上に複数有し上段羽口
に粉体吹込手段を具備するシャフト炉を用い、製鉄ダス
トを含む粉体を前記上段羽口よりシャフト炉内に供給
し、溶融金属として回収することを特徴とする製鉄ダス
トの処理方法。
【請求項２】製鉄ダスト、製鉄スラッジ、製鉄スラグ
もしくは鉱石又はこれらから選ばれた２以上の組合せ粉
又は塊をコークスと共にシャフト炉の炉頂から投入する
ことを併用した請求項１記載の製鉄ダストの処理方法。