JPH08507577A - 物質を除去しおよび／またはリサイクリングさせる方法及びシステム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 製銑製鋼作業からのダストおよびスラッジを処理するシステムおよびプロセスは鉄および炭素を亜鉛および鉛から分離することを含む。分離は直列並列の形で配置された一連の液体サイクロン内で行われる。鉄および炭素は炉のライニングを損傷することなく製銑作業内でリサイクリングされる。石灰および凝集剤が鉛および亜鉛に添加されて埋立て処分に適した安定な物質を形成する。スラッジは焼結ストランド上に注入することにより消費される。

Description

【発明の詳細な説明】 物質を除去しおよび／またはリサイクリングさせる方法およびシステム 発明の分野 開示された本発明は銑鋼一貫設備内で発生された物質を処理しおよびそれをリ サイクリングさせる方法およびシステムに関するものである。さらに詳細には， 開示された本発明は製鋼プラントの空気および水処理ユニットから堆積するまた は発生される廃棄物質を処理しおよび再利用または処分を可能にすることに関す るものである。 発明の背景 本発明は製銑製鋼還元屑（リターンスクラップ）すなわちダスト，粒子および スラッジを処理してダストおよびスラッジの選択部分のリサイクリングを可能に し，一方それらの非リサイクリング部分から安定かつ環境に安全な生成物を形成 するシステムおよび方法に関するものである。 製鋼プラントは一貫作業であるので，種々のストリームの処理は運転ユニット に対する作業基準および環境基準に適合しなければならず，一方で経済的に価値 のある還元屑のリサイクリングを最大にしかつリサイクリング不可能な物質の処 分を最小にしようと努力がなされている。鉛，アルカリ，水およひ粒体は運転上 の関心事を形成し，一方鉛，亜鉛および炭化水素は環境上の関心事を形成してい る。運転上および環境上の観点からの影響を考慮することなくストリームのいず れかを処理することは他の場所で他の潜在的なより重大な問題を形成することに なる。 製銑製鋼作業の副産物内のアルカリ，鉛，亜鉛，鉄，炭素および有機物質は環 境影響物質を形成するばかりでなくリサイクリング可能な物質も形成する。環境 法規ならびにリサイクリングおよび処分の経済性のために，鉄鋼メーカーは廃棄 物の発生を最小にしかつたとえは鉄および炭素をリサイクリングすることにより 物質の回収を最大にする方法を探求している。 当業者には既知であるように，製銑製鋼作業の副産物は鉄，炭素，鉛および亜 鉛のような不純物およびカリウムおよびナトリウムを総称するアルカリを含有す る還元屑を含んでいる。スラッジは水，オイル，揮発性有機物質を含んでいる。 スラッジは好ましくない量の有機物質，水および残留物質を含有しているので ，スラッジはいままで再利用すなわちリサイクリングが可能ではなく，また環境 上の処分問題を発生してきた。スラッジは過去においては埋立て処分されてきた が，多くの埋立て地はほとんど容量が不足してきている。さらに，ライニングな しの埋立ての場合，物質が地下水面に到達する可能性がある。最後に，ライニン グされかつキャップされた埋立てはこれらの問題を最小にして環境法規に適合し てはいるが，埋立て貯蔵は長期にわたるモニタリングおよび規制の点からも高価 でありかつ公衆の関心の的となるのである。 他方で，還元屑は経済的に有意なレベルの鉄および炭素を含有するので，還元 屑は製銑製鋼作業の内部でリサイクリングの可能性を有している。不都合にも， 還元屑は統計的に有意なレベルの鉛，亜鉛および炭化水素もまた含有している。 適切な調整を行うことなく還元屑をリサイクリングした場合，たとえば高炉内作 業において許容できない高レベルの鉛および亜鉛が存在することになる。さらに ，アルカリ／亜鉛レベルが作業限界を超えた場合，アルカリおよび亜鉛が高炉の 耐火ライニングと反応してライニングを早期に破損させおよび／またはライニン グ上に融合物質を堆積させて高炉を閉塞させる可能性もある。還元屑の鉄および 炭素の含有量は経済的に有意であるので，運転上および環境上の制約条件内で鉄 および炭素を鉛，亜鉛およひその他の不純物から有効に分離することはきわめて 望ましい。 本発明は，経済的に効率的かつ環境上安全な方法で製銑製鋼還元屑を処理する システムおよび方法に関するものである。さらにこの処理方法は，設備を効率的 に連続運転させながら製鋼プラントにおいて既存の運転の中に組み込んだりおよ び／または既存の運転を改造したりすることができる。 開示された本発明はさらに，還元屑と，および高炉，製鋼工場および真空脱ガ ス装置の水処理においてならびに排水処理装置において発生するスラッジとを全 体的に処理する。したがって，たとえば鉄および炭素がリッチな還元屑を鉛，亜 鉛およびアルカリがリッチな還元屑から分離することは，下流側運転ユニットに おいて運転上および環境上のいずれの問題も発生しない。同様に，種々のスラッ ジは別々に処理する必要はあるが，非リサイクリング部分は最終的に環境上許容 可能な方法で処分されるコースに組み込まれることになる。 発明の概要 本発明は一般的に，高炉スクラッバスラッジ（ダスト，粒子およびスラッジ） を一連の液体サイクロン内で処理することにより上記の必要性を達成している。 鉄および炭素の８０ないし９０％は焼結作業に使用され，一方亜鉛，鉛およびア ルカリの８０ないし９０％は除去される。回収された鉄および炭素は製銑作業に リサイクリングされる。液体サイクロンのＰｂおよびＺｎ含有オーバーフローは 環境保護庁により規定された毒性プロトコルに適合するように埋立て処分用に化 学的に安定化される。 さらに詳細に，本発明は，高炉ユニット，製銅ユニット，焼結ユニットおよび 排水処理ユニットを有する銑鋼一貫工場内で発生する還元屑（リターンスクラッ プ）およびスラッジのリサイクリングおよび／または処分システムに関するもの である。少なくとも１つの第１の分離器が高炉ユニットの出口ストリームに作業 的に付属して鉄および炭素がリッチな還元屑を鉛および亜鉛がリッチな還元屑か ら分離する。第１の組立体が製鋼ユニットに作業的に付属して鉄がリッチな還元 屑を調整する。原料供給部が前記第１の組立体および前記第１の分離器に作業的 に付属して前記第１の分離器の鉄および炭素がリッチな還元屑とおよび前記第１ の組立体の鉄がリッチな還元屑とを受け入れかつそれらから焼結フィードを形成 する。連結手段が前記原料供給部に作業的に付属して焼結フィードを焼結ユニッ トに連結し，これにより焼結フィードが高炉ユニットヘリサイクリング可能なよ うに変換される。スラリー製造組立体が排水処理ユニットの出口ストリームに作 業的に付属して発生スラッジを受け入れかつそれからスラリーを形成する。スラ リーは焼結ユニットにポンプアップされるかまたはその他の方法で連結されて焼 結ユニット内で再利用される。 高炉ダストおよびスラッジの処理および処分は，鉄，炭素，鉛および亜鉛から なる粒子混合物を提供するステップを含む。混合物は鉄および炭素がリッチな第 １のストリームと鉛および亜鉛がリッチな第２のストリームとに分離される。第 １のストリームは脱水のために水平ベルトフィルタに重力で供給され，次にトラ ック，ベルトまたはその他の手段により堆積場に運搬されて焼結プラントフィー ドとなる。第２のストリーム内の粒子は石灰および凝集剤を添加して調整され， これにより鉛および亜鉛固体が濃縮装置内で水から除去される。次に石灰が添加 されて鉛および亜鉛を化学的に安定化する。安定化された物質は脱水されて埋め 立てられ，不透水性物質に硬化する。浄化水は製鋼プラントの排水処理装置に放 出される。 本発明の好ましい実施態様においては，鉄，炭素，鉛および亜鉛粒子の混合物 は２段直列並列に配置された複数の液体サイクロンにより分離される。この装置 において，液体サイクロンの第１および第２段からのアンダーフローは第２のス トリームを形成し，第１段液体サイクロンからのオーバーフローは第２段液体サ イクロンに供給される。第２段液体サイクロンからのオーバーフローは脱水され かつ化学的に安定化されて処分される。 製銑製鋼ダストおよびスラッジの処理および処分のための全体システムは，高 炉フィルタケーキ再スラリー化装置，スラリーを第１および第２のストリームに 分離するための複数の分離器，第１のストリームを脱水して高炉の供給原料を形 成するフィルタ装置，第２のストリーム内の粒子を凝集する反応器，第２のスト リームに石灰を添加してその中で物質を化学的に安定化する装置および第２のス トリームを脱水するフィルタ装置を含む。再スラリー化装置は排水処理装置内で 発生されるスラッジをスラリー化するために設けてもよく，スラリー内の揮発性 有機物質は焼結ストランド内で燃焼してもよい。 本発明により，銑鋼一貫工場内で発生されたすべての廃棄物を本質的にリサイ クリングするかまたは環境上許容される形で処分することが可能である。作業上 の外乱を形成することがある鉛，亜鉛およびアルカリのような物質が所定レベル 以上に蓄積された場合にこれらの物質を含有するこれらの廃棄物ストリームは遮 断され，したがって物質は選択的に除去されて主として鉄および炭素からなる高 炉用の作業上許容可能な供給原料を直接または焼結プラントの出口ストリームと して供給することができる。排水ストリームから揮発性有機物質，スラッジまた は含油廃棄物のようなその他の物質が分離されてクリーンな排水を提供し，一方 廃棄物は燃焼によりまたは埋立て処分に適した不透水性物質を形成することによ り処分することができる。本質的に，各排出ストリームを別々の問題として見る と，その解決がやがていずれかにおいてさらに厄介な問題を引き起こす可能性が あるので，本発明は製鋼プラントを一体とみなして各排出ストリームを単一問題 として処理することなく全体の問題の１つの要素として処理している。 図面の簡単な説明 本発明のこれらの種々の目的および利点を上記発明に関する以下の説明および 図面から容易に明らかになろう。 図１は本発明のプロセスのブロック線図である。 図２は本発明の液体サイクロンの２段直列並列結合の略線図である。 図３は本発明において使用されるベルトフィルタの立断面図である。 図４は石灰添加量とＴＣＬＰによるＰｂの濃度との線図である。 図５は本発明のスラッジが注入される焼結ストランドの略図である。 図６は焼結ストランド内にスラッジを注入するノズルの形状の略図である。 好ましい実施態様の詳細な説明 銑鋼一貫工場は通常，石炭をコークスに変換するためのコークス製造工場，製 銑用の高炉および銑鉄を鋼鉄に変換するためのＢＯＦすなわち溶解工場を有して いる。各装置は廃棄物を発生し，廃棄物は回収されて空気および／または水の汚 染を防止している。さらにＢＯＦ工場は，粒子廃棄物を回収する真空脱ガス装置 を採用することもある。 高炉，塩基性酸素製鋼炉および真空脱ガス装置は湿式スクラッバ，電気集塵装 置または粒子がその中に回収されるバグハウスを有し，これにより空気汚染を低 減している。湿式スクラッバが使用された場合，凝集剤を使用して濃縮装置がス ラリーを脱水し，これによりさらに処理，運搬および貯蔵が発生してくる。同様 に高炉は粒子を濃縮するための濃縮装置を有している。 各装置は水を使用し，水はオイル，グリース，他の炭化水素などにより汚染さ れてくる。汚染水に対して種々の処理システムが使用され，二次排水処理により 水を浄化して有機成分をスラッジに変換している。ここで使用されるスラッジと は固体が液体内に懸濁したものを意味している。排水処理装置のスラッジは高炉 スクラッバ濃縮装置，塩基性酸素製鋼炉濃縮装置および真空脱ガス装置濃縮装置 において発生するスラッジとは異なる成分および／または濃度を有しており，し たがって各スラッジの処理方法はこれらの因子を考慮しなければならない。 鉛含有還元屑は有害廃棄物として分類され，したがって鉛含有粒子を空気また は水内に排出することは規制されている。したがって，鉛および亜鉛がリッチな 還元屑が高炉濃縮装置スラッジ内に回収されたとしても，このスラッジをリサイ クリングすると，高炉供給原料内の亜鉛および鉛のいずれか一方または両方が作 業上許容されない濃度を形成することになる。 工場排水内の有機物質は濃縮装置スラッジとして回収されるが，環境基準が変 更された場合および／または埋立てがもはや廃棄物を受け入れなくなった場合に スラッジの埋立ては問題を形成することになる。スラッジは水を含有するために ，スラッジは比較的容積の大きい物質である。さらに，埋立て方法を使用した場 合にモニタリングおよび報告義務が出てくるので，これが長期にわたりコストア ップを形成する。 高炉スクラッバスラッジは，重量％として約２０−３５％の鉄，３５−４５％ の炭素，１−５％の亜鉛，０．１−０．５％の鉛および１−２％のトータルアル カリを含有する。塩基性酸素製鋼炉から発生されるスラッジは０．２−５％の範 囲の亜鉛の高い可変量を含有するきわめて微粒の酸化鉄である。二次排水処理装 置のスラッジはオイルフリーの乾きベースで約０．２％の亜鉛および０．０３％ の鉛を含有しまた乾きベースで約２０％のＯ＆Ｇを含有する。 本発明が図１にブロック線図で示され，９０％以下のアルカリ，鉛および亜鉛 を除去し，一方高炉ダストおよびスラッジ内の鉄および炭素がリッチな還元屑の ９０％以下を捕獲して原料として使用している。さらに，塩基性酸素製鋼炉の鉄 がリッチな成分は，Ｚｎが約０．３％より少ない場合，焼結ストランドへの供給 原料として消費することができる。一方，排水処理装置スラッジ内の炭化水素は 焼結ストランドバーナフード内で燃焼されて消費される。 液体サイクロン分離プロセスからの鉄および炭素がリッチなオーバーフローは 焼結プラントの原料として適切であり，これにより製銑作業へのリサイクリング が可能である。亜鉛，鉛およびアルカリは液体サイクロン分離プロセスにおいて 除去されるので，鉄および炭素がリッチな還元鉄を添加しても，高炉の耐火ライ ニングとの有意な反応を発生することはない。液体サイクロン分離プロセスから のアルカリ，亜鉛および鉛がリッチなオーバーフローは安定な不透水性生成物に 加工して埋立て処分することができる。図１に示したプロセスはまた，二次排水 処理装置（ＷＷＴＰ）において発生されたスラッジを焼結ストランドへのベット 内に注入することにより消費することができ，一方真空脱ガス装置のスラッジは 液体サイクロン分離プロセスの鉛，亜鉛およびアルカリ副産物と組み合わせて埋 立て処分することができる。 図１からよくわかるように，貯蔵高炉フィルタケーキ１２はローダ，ベルトフ ィルタなどにより回収され，１／４インチサイズでスクリーニングされてオーバ ーサイズの物質を除去し，スクリーニングされた物質は液体サイクロン回路１８ に直接供給される。１４において水が添加されてポンピング可能なスラリーを形 成する。スラリーパルプの密度は最大４５重量％の固体から最小１５重量％の固 体の範囲であり，３０重量％の固体が好ましい。再スラリー化装置１４は回転ド ラムスクリーンおよび高シヤーミキサである。湿式スクラッバ（図示なし）の下 流側の高炉濃縮装置１６からのアンダーフローは図示のようにスラリー化フィル タケーキと混合される。得られたスラリー混合物は５ないし２０％の固体，好ま しくは１０％の固体に希釈され，６０ｐｓｉｇないし３０ｐｓｉｇの範囲，好ま しくは４０ｐｓｉｇで液体サイクロンにポンピングされる。 高炉濃縮装置スラッジ内の鉛および亜鉛は微粒サイズ部分内に濃縮されること がわかった。これはおそらく高炉内における蒸発凝縮工程によるものであり，こ の工程は金属を最も表面積の大きい粒子上で凝縮させようとする傾向を有してい る。このように鉛および亜鉛が微粒の鉄および炭素還元屑の周りに自然に分別さ れることにより，サイズ分級という簡単な手段を用いることができる。しかしな がら，物質を有効に回収するためには約１０ミクロンでのサイズ分離が必要とな り，これは通常のふるい分け操作では不可能である。 液体サイクロンは物質をサイズおよび質量で分離する。鉄および炭素がリッチ な粒子と鉛および亜鉛がリッチな粒子との間には明確なサイズ差があるので，ポ ンピングされたスラリーの鉄および炭素がリッチな部分を鉛および亜鉛がリッチ な部分から分離するためには液体サイクロン１８が有利であることがわかった。 亜鉛および鉛は高炉の製銑作業の間に鉄および炭素粒子上に凝縮する傾向にあり ，したがって表面積の差により微粒子内の鉛および亜鉛の重量％は比較的大きい 粒子の鉛および亜鉛含有量を超えている。図２からよくわかるように，２つの液 体サイクロン２０および２２または好ましくは液体サイクロンのバンクが２段直 列並列形状に結合されているのが好ましい。第１段の液体サイクロン２０はポン ピングされたスラリーを受け入れる入口部２３を有している。第１段の液体サイ クロン２０からのオーバーフロー２４は第２段の液体サイクロン２２へのフィー ド入口流れであり，一方第１段および第２段の液体サイクロン２０および２２か らのアンダーフロー２６は吐出ライン２８へ吐出される。したがって，液体サイ クロン２０および２２は「直列−並列」形状に配置され，それらのオーバーフロ ーは直列に配置されまたそれらのアンダーフローは並列に配置されている。 径の小さい液体サイクロン２０および２２は液体サイクロン分離作業で通常使 用される入口圧力の２ないし３倍で運転され，これによりオーバーフロー内に８ ０ないし９０％の鉛および亜鉛の排出およびアンダーフロー内に鉄および炭素の ８０ないし９０％の回収が達成される。２段液体サイクロン分離は鉄および炭素 の回収率を向上させ，アンダーフロー内の鉛および亜鉛の混入はきわめて少ない 。２段液体サイクロン分離１８は，一次液体サイクロン分離およびそれに続く一 次液体サイクロンオーバーフローの二次液体サイクロン分離を含む。２つのアン ダーフローストリームは組み合わされ，これによりできるだけ多くの鉄および炭 素が回収される。 液体サイクロンは液体サイクロン内の物質の遠心速度を含む種々の因子の関数 として粒子を液体から分離し，第１段液体サイクロン２０がより粗いサイズを分 離し一方第２段液体サイクロン２２はサイズ分離をすることがわかった。したが って，鉛および亜鉛がリッチな粒子は炭素および鉄がリッチな粒子よりも比較的 小さいサイズを有しているので，比較的大きな炭素および鉄粒子は主として液体 サイクロン２０で分離され，一方鉛および亜鉛は液体サイクロン２２においてオ ーバーフローとして分離される。 好ましい液体サイクロンは４インチの直径，１・１／４インチの渦流導入ノズ ルおよび３／４インチの頂部ノズルを有している。これらの直径の小さい液体サ イクロンが，図２の直列並列形状でかつ典型的には通常の液体サイクロン分離作 業で使用される圧力の２ないし３倍すなわち上記のように約４０ｐｓｉｇで運転 されるとき，８０ないし９０％の鉛および亜鉛の排出が達成され，一方８０ない し９０％の鉄および炭素の回収が達成される。以下の表１はパイロットテストで 達成された液体サイクロン分離作業のオーバーフローおよびアンダーフローの質 量バランスを示す。 鉄および炭素がリッチな液体サイクロンアンダーフロー２６は半脱水スラリー であり，このスラリーは比較的高い沈降速度を有し，このために通常のボトムピ ックアップ真空フィルタにおいては目詰り問題が発生することがある。アンダー フローはライン２８を通して水平ベルトフィルタ３４に供給され，水平ベルトフ ィルタ３４においてスラリーは脱水されて約１５％の水を含有するフィルタケー キを形成し，このフィルタケーキは焼結プラントにリサイクルするのに適してい る。ベルトフィルタ３４は，ユタ州ソルトレイクシティーのEIMCO Proceso Equi pmcnt Companyから市販されているEimco Extractorのような水平ベルト／真空フ ィルタである。スラリーの脱水はベルトフィルタ３４の真空ポンプ（図示なし） により行われる。水平ベルトフィルタ３４は，サイズが約１／１６インチの粗い サイズの粒子を含むスラリーを濾過するときにボトムピックアップフィルタにお いて見られる目詰まりの問題を回避することがわかった。 図３からよくわかるように，フィルタ３４はロール６２および６４の間に伸長 する回転フィルタベルト６０を有している。ベルト６０の下側に真空室６６が配 置され，真空室６６に真空供給ライン６８から真空が与えられる。ベルト６０上 でスラリーから抽出された水は通常の方法で室６６から除去されかつ本質的に鉄 ，炭素，鉛および亜鉛がリッチな粒子を含んでなく，したがってこの水は濃縮装 置４２に排出することができる。 フィルタ３４から排出される鉄および炭素含有フィルタケーキは堆積場３０に 排出可能である。堆積場３０は通常のものであり，焼結ストランド３２への供給 原料を提供する。運搬しやすくかつ堆積場３０に堆積しやすいフィルタケーキを 形成するために実質的に脱水されたスラリーは，次に焼結して高炉内で使用する のに適切なクリンカーとしてもよい。フィルタケーキは堆積場３０の水分に実質 的な影響を与えない。 液体サイクロン作業１８からのオーバーフロー２９はきわめて微細な粒子を含 みかつ低い固体濃度を有している。反応器Ｒ１，Ｒ２およびＲ３において凝集剤 で処理して物質を安定化することにより，液体サイクロン１８からのオーバーフ ローの安定化が達成される。図１からよくわかるように，液体サイクロン作業１ ８からのオーバーフローは直列に配置された反応器４４，４６および４８に供給 される。第１の反応器４４において石灰が添加され，これによりスラリーのｐＨ を約９．５に調節する。第２の反応器４６において約５−１０ｐｐｍのカチオン ポリマー凝集剤が添加され，また第３の反応器４８において約１−２ｐｐｍのア ニオンポリマー凝集剤が添加される。ｐＨ調節されたオーバーフローに凝集剤を 添加すると，鉛および亜鉛粒子を凝集させてスラリーを濃縮する。当業者は，フ ロキュレーション（凝集沈殿）は凝集沈殿槽に混合物を導入する前に薬品添加を 含むプロセスであると理解している。薬品はプロセスストリームと反応し，反応 は急速でありかつ凝集沈殿槽に導入する前に発生してもよい。混合物は槽内で静 かに撹拌され，沈殿粒子は取扱い容易なサイズの沈殿物に成長する。粒子が成長 するとき，プロセスストリーム内の懸濁粒子物質はフロックと衝突し，その中に 取り込まれかつフロックの一部分となる。反応器Ｒ１，Ｒ２およびＲ３からの凝 集混合物は最終濃縮装置４２に供給され，最終濃縮装置４２において凝集沈殿が 行われる。濃縮装置４２は処理された液体サイクロンオーバーフロー２９，ベル トフィルタ３４からのフィルトレートおよび焼結ストランド３２からのスクラッ バブローダウン内に含まれる固体を凝集しかつ濃縮する。濃縮装置４２の代わり にまたは濃縮装置４２に追加してスラッジブランケット濃縮装置を使用してもよ い。 最終濃縮装置４２からの鉛および亜鉛がリッチなアンダーフローは石灰緩衝混 合ステーション５０に供給され，混合ステーション５０において石灰が添加され て物質を化学的に安定化する。スラッジの固体／石灰重量比が１７：１でまた混 合時間が５分であることが好ましい。さらに，真空脱ガス装置４５，焼結プラン トスクラッバスラッジおよび同様なプラント内廃棄物からの濃縮された亜鉛およ び鉛がリッチな物質は，石灰ステーション５０において添加してもまたは石灰ス テーション５０を介して安定化するときに添加してもよい。濃縮装置４２からの アンダーフロー内の鉛含有量は，図４からよくわかるように，フィルタフィード の重量をベースにして約４重量％ないし８重量％の範囲好ましくは約４．７重量 ％ないし６．６重量％の範囲の石灰を添加することにより化学的に安定化される 。添加石灰は有効石灰６５ないし７０％を有する生石灰または消石灰とすべきで ある。石灰を約８重量％を超えて添加すると金属水酸化物を多少再溶解する傾向 にあり，したがってこれは避けるべきである。石灰をスラッジに上記の範囲内で 添加することにより不溶性金属水酸化物が形成され，これにより硬化後金属が地 下水に到達するのを防止することができる。安定な金属水酸化物のために，鉛レ ベ ルはＥＰＡに規定のＴＣＬＰテスト方法を用いて所定の５ｐｐｍレベル以下に維 持される。 濃縮されかつ化学的に安定化された混合物は，図１からよくわかるように，凹 部室プレートおよびフレームフィルタプレス５２内で脱水される。フィルタケー キは固体が約７０ないし７５％である。フィルタプレス５２のフィルタケーキは 粘土状の性質を示す圧密物質である。濾過の入口圧力が１００−２２５ｐｓｉｇ でありまたサイクルタイムが３５分（濾過が１５分，２２５ｐｓｉｇにおける高 圧絞り出しが１５分およびエアブロー乾燥が５分）であるとき，フィルタケーキ は２５−３５％の水分を有しまたきれいなフィルトレートは１２のｐＨを有して いる。時間の経過とともに鉛／亜鉛フィルタケーキは，炭酸カルシウムの形成の ために，環境上安定な不透水性「モルタル」に硬化する。完全に乾燥されたとき ，金属水酸化物はモルタルから漏出することはない。安定化された物質はＥＰＡ のＴＣＬＰに合格し，非有害廃棄物として埋立て処分に適している。 濃縮装置４２からのオーバーフローは二次排水処理装置５４（ＷＷＴＰ）に排 出されてさらに浄化処理される。ＷＷＴＰ５４において，濃縮装置４２のオーバ ーフローが他のプラントの汚れた排水ストリームと共に処理されてスラッジを形 成し，分離された水はクリーンウォーター排出口５５に排出される。過去におい てはスラッジは埋立てされてきた。ＷＷＴＰ５４において発生されたスラッジは 炭化水素がリッチであり，炭化水素は比較的広い温度範囲で蒸発する。スラッジ を焼結ストランド３２に注入することによりスラッジの埋立ては回避可能であり ，焼結ストランド３２においてスラッジは燃焼される。 焼結ストランド３２上に注入する前に，ＷＷＴＰスラッジはミキサ５６内で再 スラリー化されてからポンピングされかつ噴霧される。スラリー状スラッジは２ ０ないし３５％の固体好ましくは３５％の固体の固形分を有することが好ましい 。注入する前に，スラッジスラリーは１／８インチでスクリーニングされ，これ により噴霧ノズルの詰まりを回避している。 図５からよくわかるように，供給ライン７４を介して約１０ないし７０ｐｓｉ ｇの範囲の圧力で，着火ゾーン７２のすぐ下流側で焼結ストランド３２の移動ベ ッド７０上に噴霧される。当業者に周知のように，原料フィード供給装置７８の 下流側のバーナフード７６内に注入される。典型的には，真空ライン８０を介し て移動ベッド７０に真空が与えられ，真空ライン８０は微粒子，燃焼ガスなどを 回収し；微粒子はライン８４を介してハースレイヤ供給装置８２にリサイクルさ れる。真空ライン８０は真空ポンプ８８により，予熱空気，燃焼生成物および微 粒子を電気集塵装置８６に吸引する。クリーンエアが煙突８９から排出される。 着火ゾーン７２の下流側の移動ベッド７０上に注入されたスラリー状スラッジ は本質的に完全燃焼することがわかった。真空は微粒化粒子を下方に移動ベッド ７０を通過して吸引させ，これにより揮発性物質およびその他の有機物を燃焼さ せるための十分な滞留時間を提供する。ストランド３２は典型的にはスラリーの 成分の燃焼温度よりはるかに高い２３００°Ｆ以下の温度で運転する。スラリー 状スラッジは噴霧されるので，液滴の平均粒径は２２０ないし２５００ミクロン の範囲である。水は迅速に蒸発し，したがって有機物質は燃焼される。 ７４におけるスラリー状物質の注入量はベッド７０の速度，バーナフード７６ 内の温度およびベッド上の焼結フィードの厚さを考慮しなければならない。スラ リー状スラッジは比較的高い含水量を呈しているので，スラリーが多いとベッド を異常に冷却し，これにより焼結品質に悪影響を与えるかまたは噴霧された物質 の完全燃焼を阻害する。 スラリー状スラッジは，焼結混合物が既にバーナフード７６内で燃焼した後に ベッド７０上に注入されることが好ましく，その理由はこれにより揮発性の高い 物質が確実に燃焼されるからである。スラリー状スラッジ内の有機物質の蒸発温 度が異なるので，着火する前にスラリー状スラッジを焼結ストランド上に噴霧す ることはより揮発性の物質を未燃焼の形で真空ライン８０から煙突８９へ吸引さ せることになる。 スラリー状スラッジの注入はストランド３２を実質的に改造することなく比較 的容易に行うことができる。スクリーン９２および冷却器９４は改造する必要は なく，またストランド３２のその他の標準部品のいずれも改造する必要はない。 図６からよくわかるように，注入はフード７６の内部に配置された２つのスプレ ーノズル９６および９８から行われることが好ましく，注入はミキサ５６からの ライン７４を介して供給される。ノズル９６および９８はステンレス鋼であり， ８０°のジェット角を有するＶジェットノズルである。高摩耗性スラリー状スラ ッジに対し耐摩耗性を与える高アルミナ，ジルコニウム酸化物の耐火ライニング をノズルの内部にライニングしてもよい。ノズル９６および９８はバーナフード ７６の高い周囲温度内にあるので，耐火ライニングは耐熱性もまた与える。耐火 材料ノズルを使用してもよく，その理由はノズルを形成するステンレス鋼の熱膨 張係数が耐火材料の熱膨張係数とマッチしなければならないからである。 図６からよくわかるように，ノズル９６および９８は各々８０°のジェット角 を有し，１２フィート幅のストランドのうちの約１０フィートをスプレーでカバ ーするようにノズル９６および９８は横方向に間隔配置されている。ノズル９６ および９８はベッド７０の幅の大部分にわたりスラリー状スラッジを噴霧するこ とが好ましいが，横エッジ１００および１０２を超えてはならない。ベッド７０ の幅全体にわたりスラリー状スラッジを噴霧することは物質の燃焼に利用可能な 面積を最大にする。液体がエッジを超えて溢流しこれにより未燃焼の形で真空ラ イン８０内に吸引される可能性を低減するために，噴霧は横エッジ１００および １０２の手前で止めている。 図１からよくわかるように，貯蔵スラッジ１０４の既存の堆積は１０６におい て再スラリー化されて焼結ストランド３０に注入されるかまたは１０８において 脱油されて堆積場３０に置かれる。脱油は，ニュージャージー州ナットレイのSR E,Inc.から購入できるSOLV−EXプロセスを用いて溶剤抽出により行うことが可能 である。 塩基性酸素製鋼炉の濃縮装置１１０はきわめて微粒の酸化鉄成分および亜鉛の 可変量を含むスラッジを有している。焼結ストランド３２への供給原料として使 用するためには，亜鉛含有量は０．３％以下また水分含有量は約１０％でなけれ ばならない。煙の亜鉛含有量はスクラップチャージの化学成分に直接依存してい る。濃縮装置１１０からのスラッジの消費はストランド３２のリロールドラム内 へのスラリー噴霧とおよび／または生石灰およびスラッジの混合物を濾過して堆 積場３０への直接添加との組合せによって行われる。 濃縮装置１１０からのスラッジは堆積場３０に添加される前に加圧凹部室プレ ートおよびフレームフィルタプレス１１２を介して脱水される。約２−５％の生 石灰をフィルタフィードスラリーに添加することにより，堆積場供給原料として 使用可能なフィルタケーキが形成される。さらに，含有石灰は焼結混合物内への フラックスストーンの添加の一部分を代用する。 図１の廃棄物ハンドリングシステムにより廃棄物質ストリームから有害量の鉛 ，亜鉛およびアルカリが除去され，これにより埋立てまたはその他の方法で安全 に処分可能となる。通常有害物質と混合されている炭素および鉄のような経済的 に価値のある物質はそれらから分離されかつ高炉に経済的にリサイクリングされ る。従来リサイクリングが不可能であったスラッジはこの場合燃焼されおよび／ またはリサイクリングされる。このシステムは有害物質および／または価値のあ る物質が蓄積した時点で物質ストリームを中断し，有害物質を作業上許容可能な レベルまで除去して，除去した部分は化学的に安定化するかまたは処分可能なよ うに処理し，一方経済的に価値のある還元屑は内部で消費可能なようにリサイク リングされる。 本発明は好ましい設計を有する形で記載されてきたが，本発明の一般原理に従 いかつ本発明が所属する当業者において既知のまたは通常慣習内に入る本発明の 開示からの逸脱をも含むその他の修正，使用および／または適用が可能であり， またこれらが前記の主な特徴に適合する場合に本発明の請求の範囲に入るものと 理解される。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，Ｍ Ｃ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ， ＴＤ，ＴＧ)，ＡＴ，ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ， ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，Ｇ Ｂ，ＨＵ，ＪＰ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ，ＬＵ，ＬＶ ，ＭＧ，ＭＮ，ＭＷ，ＮＬ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ， ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＫ，ＵＡ，ＵＳ，ＵＺ，Ｖ Ｎ (72)発明者 ウェイドナー、トーマス、エイチ アメリカ合衆国、18103・ペンシルバニア 州、アレンタウン、クリアウッド・ドライ ブ・1173 (72)発明者 アンダーソン、エルマー、ディー、セカン ド アメリカ合衆国、46383・インディアナ州、 ヴァルパライソ、ウェスト・ノースビュ ー・ドライブ・557

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．高炉ユニット，製鋼ユニット，焼結ユニットおよび排水処理ユニットを有 する銑鋼一貫工場の還元屑（リターンスクラップ）およびスラッジのリサイクリ ングおよび／または処分システムにおいて： ａ）高炉ユニットの出口ストリームに作業的に付属して鉄および炭素がリッチ な還元屑を鉛および亜鉛がリッチな還元屑から分離する少なくとも１つの第１の 分離器と； ｂ）製鋼ユニットに作業的に付属して銑がリッチな還元屑を調整する少なくと も１つの第１の組立体と； ｃ）前記第１の組立体および前記第１の分離器に作業的に付属して前記第１の 分離器の鉄および炭素がリッチな還元屑とおよび前記第１の組立体の鉄がリッチ な還元屑とを受け入れかつそれらから焼結フィードを形成する原料供給部と； ｄ）前記原料供給部に作業的に付属して焼結フィードを焼結ユニットに連結し ，これにより焼結フィードが高炉ユニットへリサイクリング可能なように変換さ れる連結手段と； ｅ）排水処理ユニットの出口ストリームに作業的に付属して発生スラッジを受 け入れかつそれからスラリーを形成するスラリー製造組立体と；および ｆ）スラリー製造組立体を焼結ユニットに作業的に連結して焼結ユニット内で 処分するようにスラリーを焼結ユニットに連結する連結手段と； を含む還元屑およびスラッジのリサイクリングおよび／または処分システム。 ２．ａ）前記第１の分離器が少なくとも１つの単段液体サイクロンを含む請求 項１のプロセス。 ３．ａ）前記第１の分離器が第１および第２の液体サイクロンを含み，各液体 サイクロンのアンダーフローは鉄および炭素がリッチな還元屑を含みまた各液体 サイクロンのオーバーフローは鉛および亜鉛がリッチな還元屑を含む請求項２の プロセス。 ４．ａ）前記第１の液体サイクロンからのオーバーフローが前記第２の液体サ イクロンへの入口流れである請求項３のプロセス。 ５．ａ）前記第１の組立体が脱水器および混合／リロールドラムのいずれかで ある請求項１のプロセス。 ６．ａ）前記スラリー製造組立体が高シヤーミキサを含む請求項１のプロセス 。 ７．ａ）前記連結手段がスラリーを加圧して前記焼結ユニットへ供給するポン プを含む請求項６のプロセス。 ８．ａ）炭素，鉄，鉛および亜鉛を含む液体混合物を提供するステップと； ｂ）混合物を第１および第２のストリームに分離するステップであって，第１ のストリームは鉄および炭素がリッチでありまた第２のストリームは鉛および亜 鉛がリッチである前記分離ステップと； ｃ）第１のストリームから鉄および炭素を分離するステップと； ｄ）亜鉛および鉛がリッチな第２のストリーム内の粒子を凝集させるステップ と; ｅ）第２のストリームから鉛および亜鉛がリッチな凝集粒子を分離するステッ プと； ｆ）鉛および亜鉛がリッチな凝集粒子からセメント質物質を形成するステップ と；および ｇ）セメント質物質を硬化させるステップと； を含む製銑廃棄物の処理方法。 ９．ａ）第２のストリームに約４重量％ないし８．５重量％の塩基性物質を添 加してセメント質物質を形成するステップを含む請求項８のプロセス。 １０．ａ）塩基性物質として６５％ないし約７０％の有効石灰を有する生石灰 および消石灰のいずれかを提供するステップを含む請求項９のプロセス。 １１．ａ）塩基性物質として約６重量％ないし約８重量％の石灰を添加する請 求項９のプロセス。 １２．ａ）第２のストリームに塩基性物質を添加した後第２のストリームから 実質液体部分を抽出するステップを含む請求項９のプロセス。 １３．第２のストリームのｐＨを凝集加速レベルに調節し，その後第２のスト リームにカチオンおよびアニオン凝集剤を添加することにより亜鉛および鉛がリ ッチな粒子を凝集させるステップを含む請求項８のプロセス。 １４．ａ）第１の反応器内のｐＨを調節するステップと； ｂ）その後第２の反応器内にカチオン凝集剤を添加するステップと；および ｃ）その後第３の反応器内にアニオン凝集剤を添加するステップと； を含む請求項１３のプロセス。 １５．ａ）第３の反応器の出口流れを濃縮装置に供給するステップと；および ｂ）凝集された亜鉛および鉛がリッチなフロック状沈殿物を第２のストリーム の液体から分離するステップと； を含む請求項１４のプロセス。 １６．ａ）フロック状沈殿物に約４重量％ないし約８．５重量％の石灰を添加 し，これによりフロック状沈殿物を化学的に安全化するステップを含む請求項１ ５のプロセス。 １７．ａ）プレートおよびフレームフィルタ組立体を通してフロック状沈殿物 から液体を分離するステップを含む請求項１６のプロセス。 １８．ａ）水平ベルトフィルタの運転を介して第１のストリームの液体から鉄 および炭素がリッチな粒子を分離するステップを含む請求項１のプロセス。 １９．水平ベルトフィルタのフィルトレートを第２のストリームと組み合わせ るステップを含む請求項１８のプロセス。 ２０．ａ）凝集された鉛および亜鉛を第２のストリームから分離した後に第２ のストリームからスラリーを形成するステップと；および ｂ）スラリー内の揮発性物質を燃焼するステップと； を含む請求項１８のプロセス。 ２１．ａ）約２０ないし３５重量％の固形分を有するスラリーを形成するステ ップを含む請求項１８のプロセス。 ２２．ａ）燃焼ゾーンを有する焼結ストランドを提供するステップと；および ｂ）燃焼ゾーン内で焼結ストランド上にスラリーを噴霧するステップと； を含む請求項１８のプロセス。 ２３．ａ）真空を与えて焼結ストランドを通してスラリーを抜き取るステップ を含む請求項２０のプロセス。 ２４．ａ）燃焼ゾーン内に横方向に間隔配置された少なくとも２つのノズルを 提供するステップと；および ｂ）ノズルを通してスラリーを噴霧することによりスラリーを微粒化するステ ップと； を含む請求項２０のプロセス。 ２５．ａ）焼結ストランドの幅の少なくとも８０％の範囲内にスラリーを噴霧 するステップを含む請求項２０のプロセス。 ２６．ａ）入口液体ストリームをそれぞれ前選択物質がリッチな第１および第 ２のストリームに分別する少なくとも１つの第１の分離器と； ｂ）前記第１の分離器と液体連絡をなして前記第１のストリームから選択物質 を分離するフィルタと； ｃ）前記第１の分離器と液体連絡をなして前記第２のストリーム内の前選択物 質を凝集沈殿させるフロキュレーション手段と； ｄ）前記フロキュレーション手段と液体連絡をなして凝集された前選択物質か ら実質液体部分を分離する濃縮手段と； ｅ）前記濃縮手段と作業的に液体連絡をなして凝集沈殿物質に化学安定剤を添 加する添加手段と；および ｆ）前記添加手段と液体連絡をなして安定化凝集沈殿物質から液体を分離する フィルタ手段と； を含む製銑廃棄物の処理システム。 ２７．ａ）前記第１の分離器が液体サイクロンシステムである請求項２６のシ ステム。 ２８．ａ）前記液体サイクロンシステムが第１および第２の液体サイクロンを 含み，前記液体サイクロンの各々が第１および第２の出口部を有し，前記第１の 液体サイクロンの第１の出口部が前記第２の液体サイクロンの入口部と流体連絡 をなしおよび前記第２の出口部の各々が液体連絡をなしている請求項２６のシス テム。 ２９．ａ）前記液体サイクロンの各々が入口物質に遠心力を与えまた前記液体 サイクロンが物質を異なる速度で移動させる請求項２７のシステム。 ３０．ａ）前記フィルタが水平ベルトフィルタである請求項２６のシステム。 ３１．ａ）前記フィルタがプレートおよびフレームフィルタである請求項２８ のシステム。 ３２．ａ）前記濃縮手段と液体連絡をなして実質液体部分をスラッジに変換す るスラッジ形成手段と；および ｂ）前記スラッジ形成手段に作業的に付属してスラッジを燃焼させる燃焼手段 と； をさらに含む請求項２６のシステム。 ３３．前記燃焼手段が： ａ）可動ベッドおよび作業的に付属するバーナフード； を含む請求項３０のシステム。 ３４．ａ）真空システムが前記バーナフードと連絡してバーナフード内で物質 を前記ベッドを通して吸引させる請求項３０のシステム。