JPH09108651A - Treatment of coal ash - Google Patents
Treatment of coal ashInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、石炭を燃焼して電
気を発生する所謂火力発電所において大量に発生する石
炭灰の処理方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for treating a large amount of coal ash generated in a so-called thermal power plant that burns coal to generate electricity.
【０００２】[0002]
【従来の技術】石炭灰は石炭の火力発電所から発生する
産業廃棄物であり、現在日本においては年間５６０万ト
ン発生し、更に将来この量は増加すると推定されてい
る。現在発生している石炭灰の大部分は埋め立て処理さ
れており、埋め立ての処理費用は年々高くなっている。
また、資源のリサイクルという観点から、石炭灰の有効
利用技術の開発が強く求められている。2. Description of the Related Art Coal ash is an industrial waste generated from a coal-fired power plant, which currently produces 5.6 million tons per year in Japan, and it is estimated that this amount will increase in the future. Most of the coal ash that is currently generated is being landfilled, and the landfill costs are increasing year by year.
In addition, from the viewpoint of resource recycling, there is a strong demand for the development of effective utilization technology for coal ash.
【０００３】上記石炭灰の埋め立て処理に関して言え
ば、海上に埋め立てる場合には漁業保証の問題、あるい
は海上汚染の問題がある。一方、陸上埋め立ての関して
言えば、狭い日本では埋め立て場所が少なく、その限界
がある。Regarding the landfill treatment of the above-mentioned coal ash, when it is landfilled on the sea, there is a problem of fishery guarantee or a problem of marine pollution. On the other hand, regarding land reclamation, there are few landfill sites in Japan, which is a limitation.
【０００４】再利用という観点からは、例えばコンクリ
ートへの配合も試みられており、あるいは人工骨材、路
盤材等の利用も将来の可能性として残されている。現在
においては多くは埋め立て処理されているが、この際、
石炭灰が２００メッシュ以下の微粉であるため、埋め立
て処理に際し、飛散が多い等種々の困難を伴う。From the viewpoint of reuse, for example, addition to concrete has been attempted, or use of artificial aggregate, roadbed material, etc. is left as a future possibility. At present, most of it is landfilled, but at this time,
Since coal ash is a fine powder of 200 mesh or less, various problems such as a large amount of scattering are involved in the landfill treatment.
【０００５】更に、将来石炭灰を有効利用するために
は、石炭灰の組成を改質する必要もある。これたのため
には少くとも石炭灰を溶融し、減容化することが必要で
ある。即ち、発電所から排出された石炭灰は、そのまま
では投棄するためにも、また材料という観点からも困難
が伴う。従って、少くとも石炭灰を溶融して減容化し、
更にこの際再利用可能なように成分組成を改質すること
が望ましい。Further, in order to effectively utilize coal ash in the future, it is necessary to modify the composition of coal ash. For this purpose, at least it is necessary to melt the coal ash and reduce its volume. That is, the coal ash discharged from the power plant is difficult to discard as it is and from the viewpoint of material. Therefore, at least the coal ash is melted to reduce the volume,
Further, at this time, it is desirable to modify the component composition so that it can be reused.
【０００６】特開昭５４−７８８６６号公報において
は、特に石炭灰の処理方法を目的とするものではない
が、各種の産業廃棄物を処理する方法を提案している。
この方法は、各種の廃棄物を、高炉滓、転炉滓等の高温
の溶融スラグを溶解炉内に保持しておき、この高温のス
ラグに各種の廃棄物を添加し、更に燃料として一般炭、
廃油、その他の燃料により加熱しながら、これらの廃棄
物を溶融スラグと反応させる方法を提案している。Japanese Unexamined Patent Publication (Kokai) No. 54-78866 proposes a method for treating various industrial wastes, although not specifically aimed at the method for treating coal ash.
In this method, various kinds of waste are kept in a melting furnace with high-temperature molten slag, such as blast furnace slag and converter slag, and various kinds of waste are added to this high-temperature slag, and then steam coal is used as fuel. ,
A method is proposed in which these wastes are reacted with molten slag while being heated by waste oil or other fuel.
【０００７】溶融スラグの供給方法として連続的もしく
はバッチ的供給方法を提案している。しかしながら、こ
の方法を本願の対象としている石炭灰に適用しようとし
た場合には以下のような問題がある。As a molten slag supplying method, a continuous or batch supplying method has been proposed. However, if this method is applied to the coal ash that is the subject of the present application, there are the following problems.
【０００８】石炭灰は２００メッシュ以下の微粉であ
るため、これをただ単に溶融スラグに添加する場合には
飛散する可能性が大きく、添加の歩留りが問題となる。Since coal ash is a fine powder of 200 mesh or less, when it is simply added to the molten slag, there is a high possibility of scattering, and the yield of addition becomes a problem.
【０００９】更に、石炭灰には、有害な重金属、更に
は放射性の物質等の酸化物も含まれていることもある。
しかし、前述の方法においては、これらの有害な重金属
類が十分還元・分離されない。この理由は上記方法にお
いて十分な還元剤、例えば十分な量の石炭粉等が添加さ
れていないために還元反応が十分でないこと、更には、
これらの重金属の酸化物が還元されたとしても溶融スラ
グ中に懸濁したまま排出される恐れが高いからである。Further, the coal ash may contain harmful heavy metals and further oxides such as radioactive substances.
However, in the above-mentioned method, these harmful heavy metals are not sufficiently reduced and separated. The reason for this is that the reduction reaction is not sufficient because a sufficient reducing agent, such as a sufficient amount of coal powder, is not added in the above method, and further,
This is because even if these heavy metal oxides are reduced, they are likely to be discharged while being suspended in the molten slag.
【００１０】上記方法においては、更に水性ガス反応
により、ＣＯガスとＨ2 ガスを発生することを目的とし
ているため、スラグの体積が大きくなり、また、灰とス
ラグが飛散する可能性が高いため、能率的な溶解が困難
だからである。In the above method, since the purpose is to generate CO gas and H 2 gas by the water gas reaction, the volume of the slag becomes large and the ash and the slag are likely to be scattered. This is because efficient dissolution is difficult.
【００１１】[0011]
【発明が解決しようとする課題】この発明においては、
２００メッシュ以下の微粉である石炭灰を、効率よく溶
解し、固体状のスラグに変換させることにより、著しい
減容化を図ることを第１の目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION In the present invention,
The first object is to achieve a remarkable volume reduction by efficiently dissolving coal ash, which is fine powder of 200 mesh or less, and converting it into solid slag.
【００１２】更に、従来の石炭灰は表１に示すように、
ＳｉＯ2 が約５４％、Ａｌ2 Ｏ3 が約２６％、ＣａＯが
約５％であって、図２に示すＣａＯ−ＳｉＯ2 −Ａｌ2
Ｏ3の三元状態図から推定できるように、その融点が約
１５５０℃以上であり、高融点のスラグである。Further, as shown in Table 1, the conventional coal ash is
SiO 2 is about 54%, Al 2 O 3 is about 26%, CaO is about 5%, and CaO—SiO 2 —Al 2 shown in FIG.
As can be estimated from the ternary phase diagram of O 3 , its melting point is about 1550 ° C. or higher, and it is a high melting point slag.
【００１３】従って、これを再溶融して利用したい場合
にはその溶融が困難である。そこで、この組成を約１４
００℃程度の融点を有するような組成に改質することに
より、その後の利用を促進させることを第２の課題とす
る。更に、石炭灰は表１に示すように放射性物質あるい
は重金属を含んでおり、これらを単に投棄材或いは埋め
立て材、更には建材に利用すると、これらが局所的に集
中して堆積したり、或いは、これらの金属が地下水に流
失し、環境を汚染することがある。Therefore, when it is desired to re-melt and use it, it is difficult to melt it. Therefore, this composition is about 14
A second object is to promote subsequent utilization by modifying the composition to have a melting point of about 00 ° C. Further, as shown in Table 1, coal ash contains radioactive substances or heavy metals, and when these are simply used as dumping materials or landfill materials, and further as building materials, these are locally concentrated and deposited, or These metals can be washed away into groundwater and pollute the environment.
【００１４】そこで石炭灰の溶融に際してこれらの重金
属類を除去し、仮に投棄しても環境上問題とならない程
度に改質することを第３の課題とする。Therefore, the third object is to remove these heavy metals during the melting of the coal ash and modify it to such an extent that it will not cause an environmental problem even if it is discarded.
【００１５】[0015]
【表１】 [Table 1]
【００１６】[0016]
【課題を解決するための手段】発明者等は石炭灰の組成
を考慮し、種々研究を行った結果、石炭灰を転炉型の溶
解炉において溶解し、この際、前述の重金属類の酸化物
を還元させてメタルに回収すると共に、嵩比重の大きい
石炭灰を減容化させることができ、また、安全な埋め立
て材等としても利用できるとの知見を得て下記の発明を
するに到った。[Means for Solving the Problems] As a result of various studies in consideration of the composition of coal ash, the inventors of the present invention melted the coal ash in a converter-type melting furnace and, at this time, oxidize the above-mentioned heavy metals. In addition to reducing the material to recover it to metal, it is possible to reduce the volume of coal ash having a large bulk specific gravity, and it was also found that it can be used as a safe landfill material, etc. It was.
【００１７】（１）第１の発明は、下記の工程を備えた
ことを特徴とする石炭灰の処理方法。（ａ）溶鉄、又は
溶鉄と溶融スラグを収容した転炉型の溶融炉を用意し、
（ｂ）前記溶融炉内に酸素ガスの気流を吹きつけなが
ら、石炭灰と、該石炭灰の成分組成を変化させる造滓材
と、熱源としての炭素材とを該溶融炉に添加し、（ｃ）
前記石炭灰を溶融し、（ｄ）溶融した前記石炭灰を前記
溶融炉から排出して冷却する。転炉型の溶融炉におい
て、溶融炉内の溶鉄に酸素ガスの気流を吹きつけると高
温のガスが発生し、効率よく石炭灰を溶融することがで
きる。(1) The first invention is a method for treating coal ash, which comprises the following steps. (A) Prepare a converter-type melting furnace containing molten iron or molten iron and molten slag,
(B) While blowing an oxygen gas stream into the melting furnace, coal ash, a slag material that changes the composition of the coal ash, and a carbon material as a heat source are added to the melting furnace, c)
The coal ash is melted, and (d) the melted coal ash is discharged from the melting furnace and cooled. In a converter-type melting furnace, when a stream of oxygen gas is blown onto the molten iron in the melting furnace, a high-temperature gas is generated and the coal ash can be melted efficiently.
【００１８】（２）第２の発明は、第１の発明において
前記石炭灰を不活性ガスにより固気比２０以上で前記溶
融炉に添加することを特徴とする石炭灰の処理方法を提
供する。石炭灰は微粉状であるためキャリヤーガスによ
り石炭灰を効率良く溶融炉に添加することができる。(2) A second invention provides a method for treating coal ash according to the first invention, characterized in that the coal ash is added to the melting furnace with an inert gas at a solid-gas ratio of 20 or more. . Since the coal ash is in the form of fine powder, the carrier gas allows the coal ash to be efficiently added to the melting furnace.
【００１９】（３）第３の発明は、前記石炭灰を予め塊
状に成形して前記溶融炉に添加することを特徴とする請
求項１に記載された石炭灰の処理方法である。石炭灰を
予め例えば造粒して塊状に成形すると溶融炉への効率的
な添加が可能になる。(3) A third aspect of the present invention is the method of treating coal ash according to claim 1, wherein the coal ash is preliminarily formed into a lump and added to the melting furnace. If, for example, the coal ash is granulated in advance and formed into a lump, efficient addition to the melting furnace becomes possible.
【００２０】（４）第４の発明は、第１〜第３の発明に
おいて前記溶鉄の炭素含有量を２ｗｔ％以上に保持しな
がら前記石炭灰の溶解を行うことを特徴とする石炭灰の
処理方法を提供する。溶鉄の炭素含有量を２ｗｔ％以上
に保持することにより、スラグ中に炭素材を懸濁させ、
溶鉄の酸化を抑制しながら石炭灰中の重金属の酸化物の
還元を促進しながら脱炭反応を進行させて、発熱反応を
持続することができる。(4) A fourth invention is the treatment of coal ash according to any one of the first to third inventions, characterized in that the coal ash is melted while maintaining the carbon content of the molten iron at 2 wt% or more. Provide a way. By maintaining the carbon content of the molten iron at 2 wt% or more, the carbon material is suspended in the slag,
The exothermic reaction can be maintained by promoting the decarburization reaction while promoting the reduction of heavy metal oxides in coal ash while suppressing the oxidation of molten iron.
【００２１】（５）第５の発明は、第１〜第４の発明に
おいて前記溶融炉の底部又は側壁から前記溶鉄を攪拌す
るためのガスを吹き込みながら行うことを特徴とする石
炭灰の処理方法を提供する。溶鉄をガス攪拌することに
より、溶鉄の熱をより有効にスラグに伝達することがで
きる。また、溶鉄中の炭素によりスラグ中の重金属の酸
化物等の還元を促進することができる。(5) A fifth invention is a method for treating coal ash according to the first to fourth inventions, which is carried out while blowing a gas for stirring the molten iron from the bottom or side wall of the melting furnace. I will provide a. By stirring the molten iron with gas, the heat of the molten iron can be more effectively transferred to the slag. Further, the carbon in the molten iron can accelerate the reduction of the heavy metal oxides and the like in the slag.
【００２２】（６）第６の発明は、第１〜第５の発明に
おいて、前記溶鉄の溶融炉における静止浴深さを３００
ｍｍ以上に保持して行うことを特徴とする石炭灰の処理
方法を提供する。溶鉄の溶融炉における静止浴深さを３
００ｍｍ以上に保持すると、溶鉄のガス攪拌を効果的に
行うことができ、また、ガス吹き込み耐火物のスラグに
よる浸食を防止することができる。(6) In a sixth aspect based on the first to fifth aspects, the static bath depth in the molten iron melting furnace is set to 300.
Provided is a method for treating coal ash, which is characterized in that the treatment is carried out by holding it to a value not less than mm. The depth of the stationary bath in the molten iron melting furnace is set to 3
If it is kept at 00 mm or more, it is possible to effectively stir the molten iron in the gas and prevent the erosion of the gas-blown refractory by the slag.
【００２３】（７）第７の発明は、第１〜第６の発明に
おいて前記溶融されたスラグの主成分をＣａＯ、ＳｉＯ
2 及びＡｌ2 Ｏ3 とし、且つ、ＣａＯ／ＳｉＯ2 が０．
３〜１．２５とすることを特徴とする石炭灰の処理方法
を提供する。溶融したスラグの塩基度を０．３〜１．２
５とすることにより、スラグの融点を約１４００℃程度
にし、また、その後の利用を促進することができる。(7) A seventh invention is that the main components of the molten slag in the first to sixth inventions are CaO and SiO.
2 and Al 2 O 3 and CaO / SiO 2 is 0.
A method for treating coal ash is provided, which is characterized in that it is 3 to 1.25. The basicity of the molten slag is 0.3 to 1.2
By setting it to 5, the melting point of the slag can be set to about 1400 ° C., and the subsequent utilization can be promoted.
【００２４】（８）第８の発明は、第１〜第６の発明に
おいて前記溶融されたスラグの主成分をＣａＯ、Ｍｇ
Ｏ、ＳｉＯ2 及びＡｌ2 Ｏ3 、とし、且つ、（ＣａＯ＋
ＭｇＯ）／ＳｉＯ2 を０．３〜１．３とすることを特徴
とする石炭灰の処理方法を提供する。ＭｇＯを含むスラ
グの塩基度を０．３〜１．３とすることにより、スラグ
の融点を約１４００℃程度にし、また、その後の利用を
促進することができる。(8) In the eighth invention, the main components of the molten slag in the first to sixth inventions are CaO and Mg.
O, SiO 2 and Al 2 O 3 , and (CaO +
Disclosed is a method for treating coal ash, characterized in that MgO) / SiO 2 is 0.3 to 1.3. By setting the basicity of the slag containing MgO to 0.3 to 1.3, the melting point of the slag can be set to about 1400 ° C., and the utilization thereafter can be promoted.
【００２５】[0025]
【発明の実施の形態】前述の表１から石炭灰の成分組成
は、ＳｉＯ2 が約５４％、ＡｌＯ3 が約２６％、ＣａＯ
が約５％であり、比較的酸性度の高いスラグとなってい
る。また、図２を参照すると、この組成から、その融点
が１５５０℃以上の高融点になっていることが注目され
る。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION From Table 1 above, the composition of coal ash is about 54% SiO 2 , about 26% AlO 3 , and CaO.
Is about 5%, and the slag has a relatively high acidity. Further, referring to FIG. 2, it is noted that, from this composition, the melting point is a high melting point of 1550 ° C. or higher.
【００２６】また、その粒度は微粉炭を燃焼させている
ため、２００メッシュ以下であり、微粉であって極めて
嵩比重が大きく、投棄上極めて困難であり、問題が大き
いことが判断される。そこで、本発明はこの石炭灰を溶
融して減容化を図る。Further, the particle size is 200 mesh or less because the pulverized coal is burned, and it is a fine powder that has an extremely large bulk specific gravity, is extremely difficult to dispose of, and has a serious problem. Therefore, the present invention seeks to reduce the volume by melting this coal ash.
【００２７】本発明の概要を図１により説明する。ま
ず、所定量の炭素を含む溶鉄のメタル２０又は溶鉄と溶
融スラグを収容した転炉型の溶融炉１を用意する。次
に、この溶鉄のメタル２０に対して例えば酸素ランス３
により、従来の転炉製鋼法で採用されているように、酸
素ガス８の気流をスラグと溶鉄に吹きつける。上記溶融
スラグは予め溶融した石炭灰でもまた溶融した転炉スラ
グでもよい。The outline of the present invention will be described with reference to FIG. First, a converter-type melting furnace 1 containing a molten iron metal 20 containing a predetermined amount of carbon or molten iron and molten slag is prepared. Next, for example, an oxygen lance 3 is added to the molten iron metal 20.
As a result, a stream of oxygen gas 8 is blown onto the slag and the molten iron, as employed in the conventional converter steelmaking method. The molten slag may be pre-melted coal ash or molten converter slag.
【００２８】この際、主に酸素ガスと溶鉄及びスラグ中
の炭素が反応し、ＣＯガス及びＣＯ2 ガスが発生すると
共に、ガス発生の際に大量の熱が発生する。そこで、石
炭灰２、造滓材６、発熱原料としての炭素材４として、
石炭の塊もしくは微粉を添加し、発熱反応を継続させな
がら、石炭灰を溶融する。At this time, mainly oxygen gas reacts with molten iron and carbon in the slag to generate CO gas and CO 2 gas, and a large amount of heat is generated at the time of gas generation. Therefore, as coal ash 2, slag material 6, and carbon material 4 as a heat generating raw material,
The coal ash or fine powder is added, and the coal ash is melted while continuing the exothermic reaction.
【００２９】石炭灰の添加方法としては、前述の通り石
炭灰は２００メッシュ以下の微粉であるため、不活性ガ
ス１０、例えば窒素ガスをキャリヤーガスとして炉内に
気送することが望ましい。この際、所謂固気比（固体重
量／気体重量）は少くとも、２０以上程度が有効に石炭
灰を炉内に添加するために望ましい。また、石炭灰を予
め造粒して塊状に成形すると添加が容易となる。As a method of adding coal ash, as described above, since coal ash is a fine powder having a particle size of 200 mesh or less, it is desirable that the inert gas 10, such as nitrogen gas, be fed into the furnace as a carrier gas. At this time, the so-called solid-gas ratio (solid weight / gas weight) is preferably at least about 20 or more in order to effectively add the coal ash into the furnace. Further, if the coal ash is granulated in advance and formed into a lump, the addition becomes easy.
【００３０】炉内での発熱を継続するために炭素材とし
て石炭の塊もしくは微粉等の炭素材をキャリヤーガス、
例えば窒素ガス等の不活性ガスにより気送する。炭素材
４の種類としては、石炭が価格の点から望ましいが、石
炭の種類は例えば歴青炭、泥炭等も使用できる。また、
石炭の代わりに、コークス粉、廃プラスチック、廃タイ
ヤ、石油コークス等も使用することができる。この石炭
は一部はスラグ１８に懸濁すると共にまた一部は溶鉄中
に添加され、酸素ガスによって燃焼した分を補給し、溶
鉄中の炭素含有量を所定量、例えば２％以上に保持す
る。In order to continue the heat generation in the furnace, a carbon material such as a lump of coal or fine powder is used as a carbon material as a carrier gas,
For example, the gas is fed by an inert gas such as nitrogen gas. As the type of the carbon material 4, coal is preferable in terms of price, but bituminous coal, peat or the like can be used as the type of coal. Also,
Instead of coal, coke powder, waste plastic, waste tires, petroleum coke, etc. can also be used. A part of this coal is suspended in the slag 18 and a part of it is added to the molten iron to replenish the amount burned by the oxygen gas to maintain the carbon content in the molten iron at a predetermined amount, for example, 2% or more. .
【００３１】溶鉄中の炭素含有量を２％以上に保持する
と、スラグ中に炭素材を懸濁させ、溶鉄の酸化を抑制し
ながら石炭灰中の重金属の酸化物の還元を促進しながら
脱炭反応を進行させて、発熱反応を持続することができ
る。When the carbon content in the molten iron is kept at 2% or more, the carbonaceous material is suspended in the slag to suppress the oxidation of the molten iron and accelerate the reduction of the heavy metal oxides in the coal ash for decarburization. The reaction can proceed and the exothermic reaction can be maintained.
【００３２】また、酸素ガス８は従来の上吹き転炉にお
いて行われたように、ラバールノズルを備えた酸素ラン
スを用いて超音速の速度で溶鉄面に吹きつけることが望
ましい。このような高速の酸素ガス気流によりＣＯガス
が発生し、多量の熱が発生する。この際発生したＣＯガ
スの一部を２次燃焼させるための酸素ガスを上記酸素ラ
ンスの例えばサイドノズルから噴射することは熱効率の
点から望ましい。Further, it is desirable that the oxygen gas 8 is blown onto the molten iron surface at a supersonic speed by using an oxygen lance equipped with a Laval nozzle, as is done in the conventional top blowing converter. CO gas is generated by such a high-speed oxygen gas flow, and a large amount of heat is generated. It is desirable from the viewpoint of thermal efficiency to inject the oxygen gas for secondary combustion of a part of the CO gas generated at this time from, for example, the side nozzle of the oxygen lance.
【００３３】同時に、粉状の造滓材６を添加することが
望ましい。前述の通り、石炭灰は融点が１５５０℃以上
であり、高融点のために溶解しがたい。そこで、造滓材
６として、例えば石灰石、石灰、転炉スラグ等を添加
し、石炭灰の組成を変更し、例えば塩基度（ＣａＯ／Ｓ
ｉＯ2 ）が０．３〜１．２５程度のＣａＯ−ＳｉＯ2 −
Ａｌ2 Ｏ3 の三元系スラグに改質することが望ましい。
塩基度が０．３〜１．２５であれば、その融点が約１４
００℃前後であり、極めて容易に溶解できるからであ
る。At the same time, it is desirable to add powdery slag material 6. As described above, coal ash has a melting point of 1550 ° C. or higher and is difficult to dissolve due to its high melting point. Therefore, for example, limestone, lime, converter slag, etc. are added as the slag material 6 to change the composition of the coal ash, and the basicity (CaO / S
iO 2) is about 0.3~1.25 CaO-SiO 2 -
It is desirable to modify the ternary slag of Al 2 O 3 .
If the basicity is 0.3 to 1.25, the melting point is about 14
This is because it is around 00 ° C. and can be extremely easily dissolved.
【００３４】造滓材６としてレンガの廃材を含むＭｇＯ
系の鉱物の使用も可能である。図３にＭｇＯ−ＳｉＯ2
−Ａｌ2 Ｏ3 系の状態図を示す。この系もＣａＯ−Ｓｉ
Ｏ2−Ａｌ2 Ｏ3 系と同様に塩基度を調整することによ
り、融点が低下する。従って、ＣａＯの代わりに、また
はＣａＯと共にＭｇＯを添加することができる。この場
合、（ＣａＯ＋ＭｇＯ）／ＳｉＯ2 を０．３〜１．３と
することにより、スラグの融点を約１４００℃程度に
し、また、その後の利用を促進することができる。MgO containing waste bricks as the slag material 6
It is also possible to use a system mineral. In FIG. 3, MgO-SiO 2
Shows a state diagram of -al 2 O 3 system. This system is also CaO-Si
The melting point is lowered by adjusting the basicity as in the case of the O 2 —Al 2 O 3 system. Therefore, MgO can be added instead of CaO or together with CaO. In this case, by setting (CaO + MgO) / SiO 2 to 0.3 to 1.3, the melting point of the slag can be set to about 1400 ° C. and further utilization can be promoted.
【００３５】更に従来の転炉で行われているように、炉
底もしくは側壁からガス吹き込み耐火物により攪拌ガス
１２として例えば窒素、アルゴンガス等を吹き込み、溶
鉄のメタル２０を攪拌することにより、メタルの熱をよ
り効率的に炉内のスラグに伝達させることは溶解を促進
するために望ましい。Further, as is done in a conventional converter, for example, nitrogen or argon gas is blown as a stirring gas 12 by a gas blowing refractory from a furnace bottom or a side wall, and the molten iron metal 20 is stirred, so that the metal It is desirable to more efficiently transfer the heat of the heat to the slag in the furnace in order to promote the melting.
【００３６】溶鉄のメタルの攪拌を有効に利用するため
には、メタル浴の深さは静止浴で３００ｍｍ以上が望ま
しい。メタル浴の深さが３００ｍｍ未満では、激しい攪
拌の際にスラグとガス吹き込み耐火物が接触し、耐火物
が浸食され、またスラグを十分攪拌できないためであ
る。また、炉内におけるスラグ厚みは３００ｍｍ以上が
望ましい。スラグ厚みは３００ｍｍ以下では、炭素材の
ＣＯ2 までの燃焼効率を高め、さらに燃焼により発生す
る熱量を有効にスラグに伝達出来ないためである。In order to effectively utilize the stirring of molten iron metal, the depth of the metal bath is preferably 300 mm or more in a static bath. This is because when the depth of the metal bath is less than 300 mm, the slag and the gas-blowing refractory come into contact with each other during vigorous stirring, the refractory is eroded, and the slag cannot be sufficiently stirred. Further, the slag thickness in the furnace is preferably 300 mm or more. This is because if the slag thickness is 300 mm or less, the combustion efficiency of the carbon material up to CO 2 is increased, and the amount of heat generated by combustion cannot be effectively transmitted to the slag.
【００３７】改質されたスラグは断続的に倒炉し、若し
くは側壁に設けた開口部より連続的に排出することが可
能である。また、この際、同時に一部石炭灰中に含まれ
ている鉄分、重金属、放射性金属の酸化物が還元され、
溶鉄に移行する。即ち石炭灰中のＦｅ分が還元されるの
で、その分溶鉄が多くなるので、必要に応じて溶鉄の一
部も排出することが望ましい。なお、溶鉄が少ない場合
にはスクラップ或いは鉄鉱石を添加すことも可能であるThe reformed slag can be intermittently incinerated or continuously discharged from an opening provided in the side wall. At the same time, iron, heavy metals, and oxides of radioactive metals contained in some coal ash are reduced at the same time,
Transfer to molten iron. That is, since the Fe content in the coal ash is reduced, the amount of molten iron increases, and it is desirable to discharge part of the molten iron as necessary. If the amount of molten iron is small, scrap or iron ore can be added.
【００３８】このようにして形成したスラグ１８は例え
ばスラグ処理装置９に運搬し、ここで処理する。スラグ
処理の方法としては、例えば水滓化処理でもいいし、た
だ単にピット内に溶融したスラグを放置して冷却後、破
砕をして例えば路盤材等に使用してもよい。The slag 18 thus formed is conveyed to, for example, the slag processing device 9 and processed there. As a method of slag treatment, for example, water slag treatment may be used, or the molten slag may be left alone in the pit, cooled, and then crushed to be used as, for example, a roadbed material.
【００３９】また、供給された酸素ガスと石炭との反応
により生成するガスは、操業条件により種々変化させる
ことができる。例えば後述する通り、ＣＯ約４９％、Ｃ
Ｏ2約１６％、Ｈ2 約１８％等のガスが発生する。ＣＯ
とＣＯ2 のガス組成は酸素ガスの供給方法、及び供給量
によって変化させることができる。The gas produced by the reaction between the supplied oxygen gas and coal can be variously changed depending on the operating conditions. For example, as described below, CO approximately 49%, C
Gases such as O 2 about 16% and H 2 about 18% are generated. CO
The gas composition of CO 2 and CO 2 can be changed by the supply method and supply amount of oxygen gas.
【００４０】熱効率という点からはなるべくＣＯ2 ガス
を多いほうが望ましいが、他方ガスの再利用という観点
からはＣＯ2 量が少ないことが望ましい。即ち溶融炉か
らの排ガスの利用の形態によって任意に変更することが
できる。From the viewpoint of thermal efficiency, it is desirable to use as much CO 2 gas as possible. On the other hand, it is desirable to use a small amount of CO 2 from the viewpoint of gas reuse. That is, it can be arbitrarily changed depending on the form of use of the exhaust gas from the melting furnace.
【００４１】また、溶融炉からの排ガスは約１５００℃
乃至１７００℃程度の高温であるため、この排ガスをボ
イラー５を通じ蒸気を発生させ、例えば発電用の蒸気１
４として利用できる。ボイラーを通過した排ガスは望ま
しくは除塵装置７、例えば高温サイクロン等を通し、ガ
ス中のダストを十分除去した後、燃料ガス１６として使
用することができる。この燃料ガスは発電用の燃料ガス
としても、その他都市ガス等のガスとしても利用でき
る。Exhaust gas from the melting furnace is about 1500 ° C.
Since this is a high temperature of about 1700 ° C., steam is generated from this exhaust gas through the boiler 5, and for example, steam for power generation 1
Available as 4. The exhaust gas that has passed through the boiler is desirably passed through a dust removing device 7, for example, a high-temperature cyclone or the like, and can be used as the fuel gas 16 after sufficiently removing dust in the gas. This fuel gas can be used as a fuel gas for power generation and other gases such as city gas.
【００４２】なお、石炭灰の一部を都市ゴミ焼却炉から
の焼却灰に置き換えてもよい。この焼却灰は例えば、Ｃ
ａＯ：１８．３％，ＳｉＯ2 ：４１．７％，Ａｌ
2 Ｏ3 ：２６．５％，その他酸化鉄、ＭｇＯ等を含んで
おり、石炭灰の成分組成に近いからである。Incidentally, part of the coal ash may be replaced with incineration ash from the municipal waste incinerator. This incineration ash is, for example, C
aO: 18.3%, SiO 2 : 41.7%, Al
2 O 3 : 26.5%, and also contains iron oxide, MgO, etc., and is close to the component composition of coal ash.
【００４３】[0043]
【実施例】溶融炉として、内容積７．２ｍ3 、炉内直径
３．２５ｍ、炉内高さ３．７ｍの炉を使用して実験を行
った。また使用した石炭灰の組成は表１に示し、使用し
た石炭の組成は表２に示した。石炭の種類としては所謂
歴青炭である。使用した石炭粉の粒度は１〜２０ｍｍで
ある。EXAMPLE An experiment was carried out using a melting furnace having an internal volume of 7.2 m 3 , an internal diameter of 3.25 m, and an internal height of 3.7 m. The composition of the coal ash used is shown in Table 1, and the composition of the coal used is shown in Table 2. The type of coal is so-called bituminous coal. The particle size of the coal powder used is 1 to 20 mm.
【００４４】また造滓材として使用した石灰石の成分は
表３に示す。この実施例においては使用しなかったが、
例えば表４に示す転炉スラグを使用することは十分可能
である。前述の溶融炉を使用し、２４時間操業を行っ
た。表５は装入した物質とこれにより生成したスラグ及
びメタルの物質バランス表である。Table 3 shows the components of limestone used as a slag material. Although not used in this example,
For example, it is sufficiently possible to use the converter slag shown in Table 4. Using the above-mentioned melting furnace, the operation was performed for 24 hours. Table 5 is a substance balance table of the charged substances and the slag and metal generated thereby.
【００４５】[0045]
【表２】 [Table 2]
【００４６】[0046]
【表３】 [Table 3]
【００４７】[0047]
【表４】 [Table 4]
【００４８】[0048]
【表５】 [Table 5]
【００４９】尚、上記実施例において所謂（ＣＯ2 ＋Ｈ
2 Ｏ）／（ＣＯ＋ＣＯ2 ＋Ｈ2 ＋Ｈ2 Ｏ）は約０．３で
行った。即ち、発生したＣＯ、Ｈ2 ガスの約３０％はＣ
Ｏ2、Ｈ2 Ｏまで燃焼していることを示す。In the above embodiment, the so-called (CO 2 + H
2 O) / (CO + CO 2 + H 2 + H 2 O) was about 0.3. That is, about 30% of the generated CO and H 2 gas is C
It shows that it is burning up to O 2 and H 2 O.
【００５０】また、表６に熱バランス表を示す。この熱
バランス表において装入物の温度は２５℃であり、出側
温度は１５００℃に設定して計算した。入側の総熱量と
出側の総熱量を比較するとほぼバランスがとれており、
従ってこの実施例において物質バランスと熱バランスが
とられており、従って操業が可能であることが示されて
いる。表７に生成物の性状を示した。Table 6 shows a heat balance table. In this heat balance table, the temperature of the charging material was 25 ° C, and the outlet temperature was set to 1500 ° C for calculation. Comparing the total heat quantity on the input side and the total heat quantity on the output side, it is almost balanced,
It is thus shown in this example that material and heat are balanced and thus operational. Table 7 shows the properties of the product.
【００５１】[0051]
【表６】 [Table 6]
【００５２】[0052]
【表７】 [Table 7]
【００５３】メタルの組成は所謂Ｃ：３ｗｔ％の溶銑で
あり、また生成したスラグはＳｉＯ 2 、Ａｌ2 Ｏ3 及び
ＣａＯを主成分とした三元系のスラグであり、その塩基
度は約０．４であって目標とした成分組成となってい
る。The composition of the metal is so-called C: 3 wt% hot metal.
Yes, and the generated slag is SiO Two, AlTwoOThreeas well as
It is a ternary slag containing CaO as its main component and its base
The degree is about 0.4, which is the target composition.
You.
【００５４】また、生成ガスはＣＯ、ＣＯ2 、Ｈ2 、Ｈ
2 Ｏ（水蒸気）を主たる成分とした組成であり、発熱量
が２２２０ｋｃａｌ／Ｎｍ3 程度のガスが発生した。こ
れは例えば発電用のガスとして利用できるものであっ
た。尚、窒素ガスは石炭灰を溶融炉に装入するために使
用された窒素ガスである。The produced gases are CO, CO 2 , H 2 , H
The composition was composed mainly of 2 O (steam), and a gas having a calorific value of about 2220 kcal / Nm 3 was generated. This could be used as a gas for power generation, for example. The nitrogen gas is the nitrogen gas used for charging the coal ash into the melting furnace.
【００５５】また、前述の溶融炉において２４時間操業
した結果、生成したスラグは約７４ｔｏｎであり、また
同時に溶銑が約２ｔｏｎ製造された。上記のように、物
質バランス及び熱バランスから見て本発明は実施可能な
溶解プロセスであることが証明できた。As a result of operating in the above-mentioned melting furnace for 24 hours, the produced slag was about 74 tons, and at the same time, about 2 tons of hot metal was produced. As described above, the present invention has proved to be a viable dissolution process in terms of material balance and heat balance.
【００５６】また、生成したスラグは塩基度が約０．４
のスラグであり、このスラグは路盤材あるいはセメント
の原料等として使用できるものである。このスラグは固
化されているので、著しく容積が減少しており、その後
の運搬あるいは埋め立てにおいても容易となった。The generated slag has a basicity of about 0.4.
This slag can be used as a raw material for roadbed materials or cement. Since this slag has been solidified, its volume has been remarkably reduced, and it has become easy to carry it or landfill it thereafter.
【００５７】[0057]
【発明の効果】以上説明した通り、本発明においては溶
鉄を収容した転炉型の溶融炉に石炭灰を投入し、酸素ガ
スと溶鉄との間に発生する熱を利用して石炭灰を溶解す
るため、極めて短時間に、しかも比較的容量の小さい溶
融炉において大量の石炭灰を溶解することができる。従
って石炭灰の処理方法としては極めて経済的である。ま
た石炭灰中の重金属等は還元され、固化した石炭灰のス
ラグを投棄しても環境上何らの問題もない。従って、本
発明は産業上極めて重要な発明である。As described above, in the present invention, coal ash is charged into a converter-type melting furnace containing molten iron and the coal ash is melted by utilizing the heat generated between oxygen gas and molten iron. Therefore, a large amount of coal ash can be melted in a melting furnace having a relatively small capacity in an extremely short time. Therefore, it is extremely economical as a method for treating coal ash. Also, heavy metals and the like in the coal ash are reduced, and there is no environmental problem even if the solidified coal ash slag is discarded. Therefore, the present invention is an industrially extremely important invention.
【図１】本発明の実施態様を示す概要図である。FIG. 1 is a schematic diagram showing an embodiment of the present invention.
【図２】ＣａＯ−ＳｉＯ2 −Ａｌ2 Ｏ3 系の状態図であ
る。FIG. 2 is a phase diagram of CaO—SiO 2 —Al 2 O 3 system.
【図３】ＭｇＯ−ＳｉＯ2 −Ａｌ2 Ｏ3 系の状態図であ
る。FIG. 3 is a phase diagram of the MgO—SiO 2 —Al 2 O 3 system.
１ 溶融炉 ２ 石炭灰 ３ ランス ４ 石炭 ５ ボイラー ６ 造滓材 ７ 除塵機 ８ 酸素 ９ スラグ処理 １０ 窒素ガス １２ 攪拌ガス １８ スラグ ２０ メタル 1 Melting furnace 2 Coal ash 3 Lance 4 Coal 5 Boiler 6 Slagging material 7 Dust remover 8 Oxygen 9 Slag treatment 10 Nitrogen gas 12 Stirring gas 18 Slag 20 Metal
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高橋 謙治 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内 (72)発明者 狛谷 昌紀 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内 (72)発明者 宮田 康人 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内 (72)発明者 鈴木 喜夫 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (72) Kenji Takahashi Marunouchi 1-2-2, Chiyoda-ku, Tokyo Nihon Kokan Co., Ltd. (72) Inventor Masanori Komaya 1-2-1 Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo Japan Steel Pipe Co., Ltd. (72) Inventor Yasuhito Miyata 1-2-1, Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo Japan Steel Pipe Co., Ltd. (72) Inventor Yoshio Suzuki 1-2-1, Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo Main Steel Pipe Co., Ltd.
Claims (8)
炭灰の処理方法。（ａ）溶鉄又は溶鉄と溶融スラグを収
容した転炉型の溶融炉を用意し、（ｂ）前記溶融炉内に
酸素ガスの気流を吹きつけながら、石炭灰と、該石炭灰
の成分組成を変化させる造滓材と、熱源としての炭素材
とを該溶融炉に添加し、（ｃ）前記石炭灰を溶融し、
（ｄ）溶融した前記石炭灰を前記溶融炉から排出して冷
却する。1. A method for treating coal ash, comprising the following steps. (A) A converter-type melting furnace containing molten iron or molten iron and molten slag is prepared, and (b) while blowing an oxygen gas stream into the melting furnace, the coal ash and the component composition of the coal ash are A slag material to be changed and a carbon material as a heat source are added to the melting furnace, (c) the coal ash is melted,
(D) The molten coal ash is discharged from the melting furnace and cooled.
０以上で前記溶融炉に添加することを特徴とする請求項
１に記載された石炭灰の処理方法。2. The solid-gas ratio of the coal ash is 2 with an inert gas.
The method for treating coal ash according to claim 1, wherein 0 or more is added to the melting furnace.
融炉に添加することを特徴とする請求項１に記載された
石炭灰の処理方法。3. The method for treating coal ash according to claim 1, wherein the coal ash is formed into a lump in advance and added to the melting furnace.
量を２ｗｔ％以上に保持しながら前記石炭灰の溶解を行
うことを特徴とする請求項１〜３に記載された石炭灰の
処理方法。4. The method for treating coal ash according to claim 1, wherein the coal ash is dissolved while maintaining the carbon content of the molten iron at 2 wt% or more by adding the carbon material. .
を攪拌するためのガスを吹き込みながら行うことを特徴
とする請求項１〜４のいずれかに記載された石炭灰の処
理方法。5. The method for treating coal ash according to any one of claims 1 to 4, wherein the method is performed while blowing a gas for stirring the molten iron from the bottom or side wall of the melting furnace.
３００ｍｍ以上に保持して行うことを特徴とする請求項
１〜５のいずれかに記載された石炭灰の処理方法。6. The method for treating coal ash according to claim 1, wherein the depth of the stationary bath in the molten iron melting furnace is maintained at 300 mm or more.
Ｏ、ＳｉＯ2 及びＡｌ2 Ｏ3 とし、且つ、ＣａＯ／Ｓｉ
Ｏ2 が０．３〜１．２５とすることを特徴とする請求項
１〜６のいずれかに記載された石炭灰の処理方法。7. The main component of the molten slag is Ca
O, SiO 2 and Al 2 O 3 and CaO / Si
The method for treating coal ash according to any one of claims 1 to 6, wherein O 2 is 0.3 to 1.25.
Ｏ、ＭｇＯ、ＳｉＯ2及びＡｌ2 Ｏ3 とし、且つ、（Ｃ
ａＯ＋ＭｇＯ）／ＳｉＯ2 が０．３〜１．３とすること
を特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載された石炭
灰の処理方法。8. The main component of the molten slag is Ca
O, MgO, SiO 2 and Al 2 O 3 , and (C
aO + MgO) / processing method coal ash according to any one of claims 1 to 6, SiO 2 is characterized in that a 0.3-1.3.
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7295974A JPH09108651A (en) | 1995-10-20 | 1995-10-20 | Treatment of coal ash |
| CNB961127988A CN1155532C (en) | 1995-10-20 | 1996-10-18 | Treating method for coal ash |
| KR1019960046735A KR100222394B1 (en) | 1995-10-20 | 1996-10-18 | Process for coal ash |
Applications Claiming Priority (1)
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| JP7295974A JPH09108651A (en) | 1995-10-20 | 1995-10-20 | Treatment of coal ash |
Publications (1)
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|---|---|
| JPH09108651A true JPH09108651A (en) | 1997-04-28 |
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Family Applications (1)
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|---|---|
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110125143A (en) * | 2019-05-23 | 2019-08-16 | 中盟环境建设有限公司 | A kind of harmless processing method of sludge containing heavy metal biological concentration and purposes |
-
1995
- 1995-10-20 JP JP7295974A patent/JPH09108651A/en active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110125143A (en) * | 2019-05-23 | 2019-08-16 | 中盟环境建设有限公司 | A kind of harmless processing method of sludge containing heavy metal biological concentration and purposes |
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