JPH09257228A - 石炭灰の溶融方法における石炭灰の装入方法 - Google Patents
石炭灰の溶融方法における石炭灰の装入方法Info
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- JPH09257228A JPH09257228A JP8093262A JP9326296A JPH09257228A JP H09257228 A JPH09257228 A JP H09257228A JP 8093262 A JP8093262 A JP 8093262A JP 9326296 A JP9326296 A JP 9326296A JP H09257228 A JPH09257228 A JP H09257228A
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E20/00—Combustion technologies with mitigation potential
- Y02E20/12—Heat utilisation in combustion or incineration of waste
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- Gasification And Melting Of Waste (AREA)
- Processing Of Solid Wastes (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 本発明は、火力発電所で大量に発生する石炭
灰を転炉型の溶融炉において溶融するに際して、石炭灰
を溶融炉内に飛散量を少なくして装入する方法を目的と
する。 【解決手段】 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、該溶融炉内に酸素ガスの気流を
吹きつけながら、石炭灰を装入し、併せて該石炭灰の成
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、該石炭灰を溶融する方法において、
該石炭灰の炉内への装入位置が溶融スラグ内であること
を特徴とする石炭灰の溶融方法における石炭灰の装入方
法である。
灰を転炉型の溶融炉において溶融するに際して、石炭灰
を溶融炉内に飛散量を少なくして装入する方法を目的と
する。 【解決手段】 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、該溶融炉内に酸素ガスの気流を
吹きつけながら、石炭灰を装入し、併せて該石炭灰の成
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、該石炭灰を溶融する方法において、
該石炭灰の炉内への装入位置が溶融スラグ内であること
を特徴とする石炭灰の溶融方法における石炭灰の装入方
法である。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、所謂火力発電所等
において大量に発生する石炭灰を転炉型の溶融炉におい
て溶融する際における石炭灰の装入方法に関する。
において大量に発生する石炭灰を転炉型の溶融炉におい
て溶融する際における石炭灰の装入方法に関する。
【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、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利用されてお
り、埋め立ての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。
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、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利用されてお
り、埋め立ての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。
【０００３】石炭灰は、２００メッシュ以下の微粉であ
るため、種々の再利用に際して種々の困難を伴う。そこ
で、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。石炭灰の組成を改質するためには少
くとも石炭灰を溶融し、減容化することが必要である。
るため、種々の再利用に際して種々の困難を伴う。そこ
で、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。石炭灰の組成を改質するためには少
くとも石炭灰を溶融し、減容化することが必要である。
【０００４】特開昭５４−７８８６６号公報において
は、石炭灰を含む各種の産業廃棄物を溶融する方法を提
案している。この方法は、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
に石炭灰等の各種の廃棄物を添加し、これらの廃棄物を
溶融スラグと反応させて溶融する方法を提案している。
は、石炭灰を含む各種の産業廃棄物を溶融する方法を提
案している。この方法は、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
に石炭灰等の各種の廃棄物を添加し、これらの廃棄物を
溶融スラグと反応させて溶融する方法を提案している。
【０００５】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。 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。
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。 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。
【０００６】また、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、
石炭灰とスラグが飛散する可能性が高いため、能率的な
溶解が困難である。
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、
石炭灰とスラグが飛散する可能性が高いため、能率的な
溶解が困難である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】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、その融点が約１５００℃
以上であり、高融点のスラグである。また、前述の通
り、石炭灰は２００メッシュ以下の微粉である。そこ
で、石炭灰を溶融炉において効率よく溶解してその組成
を変化させ、利用可能なスラグに変換させ、併せて減容
化を図るためには、石炭灰を効率的に溶融炉へ装入し、
かつ、溶解することが必要である。
示すように、ＳｉＯ2 が約５４％、Ａｌ2 Ｏ3 が約２６
％、ＣａＯが約５％であって、その融点が約１５００℃
以上であり、高融点のスラグである。また、前述の通
り、石炭灰は２００メッシュ以下の微粉である。そこ
で、石炭灰を溶融炉において効率よく溶解してその組成
を変化させ、利用可能なスラグに変換させ、併せて減容
化を図るためには、石炭灰を効率的に溶融炉へ装入し、
かつ、溶解することが必要である。
【０００８】
【表１】
【０００９】
【課題を解決するための手段】発明者等は石炭灰の組成
と粒度分布を考慮し、種々研究を行った結果、転炉型の
溶融炉における溶融に際して、石炭灰を上方又は炉壁か
ら炉内の溶融スラグ内に直接吹き込んで溶解すると、効
率よく石炭灰を溶解できるとの知見を得て、下記の発明
をするに到った。
と粒度分布を考慮し、種々研究を行った結果、転炉型の
溶融炉における溶融に際して、石炭灰を上方又は炉壁か
ら炉内の溶融スラグ内に直接吹き込んで溶解すると、効
率よく石炭灰を溶解できるとの知見を得て、下記の発明
をするに到った。
【００１０】（１）第１の発明は、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、該溶融炉内
に酸素ガスの気流を吹きつけながら、石炭灰を装入し、
併せて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、該石炭灰を溶融
する方法において、該石炭灰の炉内への装入位置が溶融
スラグ内であることを特徴とする石炭灰の溶融方法にお
ける石炭灰の装入方法である。石炭灰の炉内への装入位
置を溶融スラグ内とすることにより、吹き込まれた石炭
灰は溶融スラグと直ちに混合するため、その飛散量を抑
制し、効率よく溶融することができる。ここで、石炭灰
の炉内への装入位置とは、溶鉄の静止湯面からの高さで
ある。
スラグを収容した転炉型の溶融炉を用意し、該溶融炉内
に酸素ガスの気流を吹きつけながら、石炭灰を装入し、
併せて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、該石炭灰を溶融
する方法において、該石炭灰の炉内への装入位置が溶融
スラグ内であることを特徴とする石炭灰の溶融方法にお
ける石炭灰の装入方法である。石炭灰の炉内への装入位
置を溶融スラグ内とすることにより、吹き込まれた石炭
灰は溶融スラグと直ちに混合するため、その飛散量を抑
制し、効率よく溶融することができる。ここで、石炭灰
の炉内への装入位置とは、溶鉄の静止湯面からの高さで
ある。
【００１１】（２）第２の発明は、上記の発明におい
て、前記石炭灰の炉内への装入位置が前記溶融スラグの
高さ以下の位置であって、溶鉄の静止浴面より４００ｍ
ｍ以下の位置であることを特徴とする石炭灰の装入方法
である。上記石炭灰の装入位置が溶鉄の静止浴面より４
００ｍｍ以下の位置である場合には石炭灰の飛散量を最
小限にすることができる。
て、前記石炭灰の炉内への装入位置が前記溶融スラグの
高さ以下の位置であって、溶鉄の静止浴面より４００ｍ
ｍ以下の位置であることを特徴とする石炭灰の装入方法
である。上記石炭灰の装入位置が溶鉄の静止浴面より４
００ｍｍ以下の位置である場合には石炭灰の飛散量を最
小限にすることができる。
【００１２】（３）第３の発明は、上記発明において前
記石炭灰をキャリヤーガスにより固気比２０以上で前記
溶融炉に装入することを特徴とする石炭灰の装入方法で
ある。石炭灰は微粉状であるためキャリヤーガスにより
固気比２０以上で炉内に吹き込むことにより石炭灰を効
率良く溶融炉に添加することができる。
記石炭灰をキャリヤーガスにより固気比２０以上で前記
溶融炉に装入することを特徴とする石炭灰の装入方法で
ある。石炭灰は微粉状であるためキャリヤーガスにより
固気比２０以上で炉内に吹き込むことにより石炭灰を効
率良く溶融炉に添加することができる。
【００１３】
【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。この組成から、その融点が１５５０℃以上の高融点
になっている。
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。この組成から、その融点が１５５０℃以上の高融点
になっている。
【００１４】また、その粒度は微粉炭の燃焼により発生
するため、２００メッシュ以下の微粉であり、極めて嵩
比重が小さく、溶融することが極めて困難である。そこ
で、本発明は、石炭灰を溶融炉内に装入するに際して、
石炭灰を炉内の溶融スラグ内に直接吹き込んで装入する
ことを特徴とする。
するため、２００メッシュ以下の微粉であり、極めて嵩
比重が小さく、溶融することが極めて困難である。そこ
で、本発明は、石炭灰を溶融炉内に装入するに際して、
石炭灰を炉内の溶融スラグ内に直接吹き込んで装入する
ことを特徴とする。
【００１５】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２０又は溶鉄２０と溶融し
たスラグ１８を収容した転炉型の溶融炉１を用意する。
次に、従来の転炉製鋼法で採用されているように、酸素
ガス８の気流を溶融した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
炉スラグ又は高炉スラグでもよい。
ず、所定量の炭素を含む溶鉄２０又は溶鉄２０と溶融し
たスラグ１８を収容した転炉型の溶融炉１を用意する。
次に、従来の転炉製鋼法で採用されているように、酸素
ガス８の気流を溶融した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
炉スラグ又は高炉スラグでもよい。
【００１６】この際、主に酸素ガス８と溶鉄２０及びス
ラグ１８中の炭素が反応し、ＣＯガス及びＣＯ2 ガスが
発生すると共に、大量の熱が発生する。そこで、石炭灰
２、造滓材６、発熱原料である炭素材４として石炭の塊
もしくは微粉炭を添加し、発熱反応を継続させながら、
石炭灰を溶融する。
ラグ１８中の炭素が反応し、ＣＯガス及びＣＯ2 ガスが
発生すると共に、大量の熱が発生する。そこで、石炭灰
２、造滓材６、発熱原料である炭素材４として石炭の塊
もしくは微粉炭を添加し、発熱反応を継続させながら、
石炭灰を溶融する。
【００１７】石炭灰の装入方法としては、石炭灰を炉内
の溶融スラグ内に直接吹き込む。この吹き込む方法とし
ては、ホッパー２１に収容されている石炭灰２をキャリ
ヤーガス２６として例えば窒素ガスにより流動化させ、
配管２２を介して気送し、溶鉄２０の浴面（静止面とす
る）とスラグ高さとの中間に配置されているノズル２４
から直接溶融スラグ内に吹き込んで装入する。
の溶融スラグ内に直接吹き込む。この吹き込む方法とし
ては、ホッパー２１に収容されている石炭灰２をキャリ
ヤーガス２６として例えば窒素ガスにより流動化させ、
配管２２を介して気送し、溶鉄２０の浴面（静止面とす
る）とスラグ高さとの中間に配置されているノズル２４
から直接溶融スラグ内に吹き込んで装入する。
【００１８】このような装入方法を採用すると、溶融ス
ラグ面に添加する場合と比較し歩留りよく石炭灰を装入
できる。即ち、微粉である石炭灰の飛散量を抑制でき
る。石炭灰の望ましい装入位置を検討した結果、図２が
得られた。
ラグ面に添加する場合と比較し歩留りよく石炭灰を装入
できる。即ち、微粉である石炭灰の飛散量を抑制でき
る。石炭灰の望ましい装入位置を検討した結果、図２が
得られた。
【００１９】図２は溶鉄量５ｔｏｎの小型転炉において
後述する表３に示すような条件（石炭灰装入量：２．６
０ｔｏｎ／ｈｒ，排ガス発生量：２．８２×１０3 Ｎｍ
3 ／ｈｒ，溶鉄量：５ｔｏｎ）において石炭灰を溶融す
る実験を行った結果を示す。この炉においては通常スラ
グ高さ（静止湯面からの高さ）は約２ｍ以上である。
後述する表３に示すような条件（石炭灰装入量：２．６
０ｔｏｎ／ｈｒ，排ガス発生量：２．８２×１０3 Ｎｍ
3 ／ｈｒ，溶鉄量：５ｔｏｎ）において石炭灰を溶融す
る実験を行った結果を示す。この炉においては通常スラ
グ高さ（静止湯面からの高さ）は約２ｍ以上である。
【００２０】石炭灰を炉壁から所定の固気比（石炭灰の
重量／キャリヤーガスの重量）で吹き込む場合、石炭灰
の装入位置、即ち静止溶鉄面からの高さ（Ｌ）と、石炭
灰の飛散量との関係を示す。固気比２０以上で、Ｌが４
００ｍｍ以下の場合には飛散量が１５０ｇ／Ｎｍ3 以下
となり、能率的な溶解作業が可能であった。石炭灰を転
炉の上方から吹き込む場合には、Ｌ＝Ｌｓ−Ｌｐとして
図２が適用できる。
重量／キャリヤーガスの重量）で吹き込む場合、石炭灰
の装入位置、即ち静止溶鉄面からの高さ（Ｌ）と、石炭
灰の飛散量との関係を示す。固気比２０以上で、Ｌが４
００ｍｍ以下の場合には飛散量が１５０ｇ／Ｎｍ3 以下
となり、能率的な溶解作業が可能であった。石炭灰を転
炉の上方から吹き込む場合には、Ｌ＝Ｌｓ−Ｌｐとして
図２が適用できる。
【００２１】ここで、Ｌｓ：静止溶鉄面からのスラグ高
さ、Ｌｐ：石炭灰の上吹きにおけるスラグの凹み深さで
ある。また、Ｌｐは発明者らの研究により、下式により
計算できる。 Ｌｐ＝α・ｄ0 -1.59 ・ｈ-0.23 ・Ｑ0.12・ｍ （１） 上記式において、 α：定数、ｄ0 ：ノズル口径（ｍｍ）、ｈ：ランス高さ
（ｍｍ）、Ｑ：キャリヤーガス流量（ｌ／分）、ｍ：石
炭灰供給速度（ｇ／分） である。
さ、Ｌｐ：石炭灰の上吹きにおけるスラグの凹み深さで
ある。また、Ｌｐは発明者らの研究により、下式により
計算できる。 Ｌｐ＝α・ｄ0 -1.59 ・ｈ-0.23 ・Ｑ0.12・ｍ （１） 上記式において、 α：定数、ｄ0 ：ノズル口径（ｍｍ）、ｈ：ランス高さ
（ｍｍ）、Ｑ：キャリヤーガス流量（ｌ／分）、ｍ：石
炭灰供給速度（ｇ／分） である。
【００２２】上記の通り、固気比２０以上で、装入位置
（Ｌ）が４００ｍｍ以下では飛散量は少なく能率的な溶
解が可能であることが明らかである。前述の通り石炭灰
は２００メッシュ以下の微粉であるため、キャリヤーガ
ス２６として窒素ガス等により炉内に気送することが望
ましい。固気比（固体重量／気体重量）が固気比が２０
より小さいとキャリヤーガスにより石炭灰が多く飛散
し、固気比があまり大きくなると飛散量は少ないが、ス
ラグとの混合状態が悪くなり、望ましくない。
（Ｌ）が４００ｍｍ以下では飛散量は少なく能率的な溶
解が可能であることが明らかである。前述の通り石炭灰
は２００メッシュ以下の微粉であるため、キャリヤーガ
ス２６として窒素ガス等により炉内に気送することが望
ましい。固気比（固体重量／気体重量）が固気比が２０
より小さいとキャリヤーガスにより石炭灰が多く飛散
し、固気比があまり大きくなると飛散量は少ないが、ス
ラグとの混合状態が悪くなり、望ましくない。
【００２３】炉内での発熱を継続するために炭素材４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。
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。
【００２４】この炭素材の一部はスラグ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。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。
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。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。
【００２５】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と溶鉄及びスラグ中
の炭素との反応により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。
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と溶鉄及びスラグ中
の炭素との反応により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。
【００２６】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１５００℃以上
であり、高融点のために溶解しにくい。そこで、造滓材
６として、例えば石灰石、焼石灰、高炉スラグ、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／ＳｉＯ2 ）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。
望ましい。前述の通り、石炭灰は融点が１５００℃以上
であり、高融点のために溶解しにくい。そこで、造滓材
６として、例えば石灰石、焼石灰、高炉スラグ、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／ＳｉＯ2 ）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。
【００２７】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ノズルにより攪拌ガス
１２として例えば窒素、アルゴンガス等を吹き込み、溶
鉄２０を攪拌することにより、溶鉄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。
底もしくは側壁からガス吹き込みノズルにより攪拌ガス
１２として例えば窒素、アルゴンガス等を吹き込み、溶
鉄２０を攪拌することにより、溶鉄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。
【００２８】溶鉄の攪拌を有効に利用するためには、溶
鉄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ノズルが接触し、ノズルが浸食さ
れ、またスラグを十分攪拌できないためである。
鉄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ノズルが接触し、ノズルが浸食さ
れ、またスラグを十分攪拌できないためである。
【００２９】また、炉内におけるスラグ厚みは８００ｍ
ｍ以上が望ましい。スラグ厚みは８００ｍｍ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。
ｍ以上が望ましい。スラグ厚みは８００ｍｍ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。
【００３０】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又は断続的に排出す
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るこ
とも可能である
くは側壁に設けた開口部より連続的又は断続的に排出す
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るこ
とも可能である
【００３１】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、ここで冷却する。スラグ
冷却の方法としては、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。
ばスラグ処理装置９に運搬し、ここで冷却する。スラグ
冷却の方法としては、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。
【００３２】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。
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。
【００３３】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。
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。
【００３４】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。
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。
【００３５】
【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の転炉を使用し、溶鉄を
５ｔｏｎ装入して実験を行った。また使用した石炭灰の
組成は前述の表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
た石炭粉の粒径は１〜２０ｍｍである。
３．２５ｍ、炉内高さ３．７ｍの転炉を使用し、溶鉄を
５ｔｏｎ装入して実験を行った。また使用した石炭灰の
組成は前述の表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
た石炭粉の粒径は１〜２０ｍｍである。
【００３６】
【表２】
【００３７】この実施例では石炭灰を窒素ガスにより固
気比３０において、図１に示すように内径４０ｍｍの水
冷したノズルを溶鉄面から３００ｍｍの位置に配置して
石炭灰をスラグ内に吹き込んで装入した。尚、この際ス
ラグ高さは溶鉄面から約２０００ｍｍであった。
気比３０において、図１に示すように内径４０ｍｍの水
冷したノズルを溶鉄面から３００ｍｍの位置に配置して
石炭灰をスラグ内に吹き込んで装入した。尚、この際ス
ラグ高さは溶鉄面から約２０００ｍｍであった。
【００３８】前述の溶融炉を使用し、２４時間操業を行
った。表３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。また、表４に熱バ
ランス表を示す。
った。表３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。また、表４に熱バ
ランス表を示す。
【００３９】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。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。
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。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。
【００４０】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５に生成物の性状
を示した。また、表１と表５を比較すると、石炭灰中の
重金属類は６０％溶鉄中に還元されていることが示され
いる。
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５に生成物の性状
を示した。また、表１と表５を比較すると、石炭灰中の
重金属類は６０％溶鉄中に還元されていることが示され
いる。
【００４１】
【表３】
【００４２】
【表４】
【００４３】
【表５】
【００４４】メタルの組成は所謂Ｃ：３ｗｔ％の溶鉄あ
り、また生成したスラグはＳｉＯ2、Ａｌ2 Ｏ3 及びＣ
ａＯ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。
り、また生成したスラグはＳｉＯ2、Ａｌ2 Ｏ3 及びＣ
ａＯ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。
【００４５】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。
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。
【００４６】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。この操業において石炭灰の装入歩
留りは約９０％であった。
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。この操業において石炭灰の装入歩
留りは約９０％であった。
【００４７】また、本発明の実施例で生成したスラグは
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。
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。
【００４８】
【発明の効果】以上説明した通り、本発明においては溶
鉄と溶融スラグを収容した転炉型の溶融炉に石炭灰を装
入し、酸素ガスと溶鉄中の炭素等との間に発生する熱を
利用して石炭灰を溶解するに際して、石炭灰を溶鉄面上
の溶融スラグ内に直接吹き込んで装入する。このような
石炭灰の装入方法では石炭灰の飛散量が少なく装入でき
る。
鉄と溶融スラグを収容した転炉型の溶融炉に石炭灰を装
入し、酸素ガスと溶鉄中の炭素等との間に発生する熱を
利用して石炭灰を溶解するに際して、石炭灰を溶鉄面上
の溶融スラグ内に直接吹き込んで装入する。このような
石炭灰の装入方法では石炭灰の飛散量が少なく装入でき
る。
【００４９】従って、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。従って石炭灰の溶融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て溶鉄中
に移行し、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。
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。従って石炭灰の溶融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て溶鉄中
に移行し、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。
【図１】本発明の実施態様を示す概要図である。
【図２】石炭灰の装入位置と固気比とがその飛散量に与
える影響を示す図である。
える影響を示す図である。
１ 溶融炉 ２ 石炭灰 ３ ランス ４ 炭素材 ５ ボイラー ６ 造滓材 ７ 除塵装置 ８ 酸素 ９ スラグ処理装置 １２ 攪拌ガス １８ スラグ ２０ 溶鉄 ２１ ホッパー ２２ 配管 ２４ ノズル ２６ キャリヤーガス
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山田 健三 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 (72)発明者 高岡 利夫 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
Claims (3)
- 【請求項１】 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、該溶融炉内に酸素ガスの気流を
吹きつけながら、石炭灰を装入し、併せて該石炭灰の成
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、該石炭灰を溶融する方法において、
該石炭灰の炉内への装入位置が溶融スラグ内であること
を特徴とする石炭灰の溶融方法における石炭灰の装入方
法。 - 【請求項２】 前記石炭灰の炉内への装入位置が前記溶
融スラグ内であって、かつ、溶鉄の静止浴面から４００
ｍｍ以下の位置であることを特徴とする請求項１に記載
された石炭灰の装入方法。 - 【請求項３】 前記石炭灰を、キャリヤーガスにより固
気比２０以上において吹き込むことを特徴とする請求項
１又は２に記載された石炭灰の装入方法。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8093262A JPH09257228A (ja) | 1996-03-22 | 1996-03-22 | 石炭灰の溶融方法における石炭灰の装入方法 |
| KR1019960046735A KR100222394B1 (ko) | 1995-10-20 | 1996-10-18 | 석탄재의 처리방법 |
| CNB961127988A CN1155532C (zh) | 1995-10-20 | 1996-10-18 | 煤灰的处理方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8093262A JPH09257228A (ja) | 1996-03-22 | 1996-03-22 | 石炭灰の溶融方法における石炭灰の装入方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09257228A true JPH09257228A (ja) | 1997-09-30 |
Family
ID=14077579
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8093262A Pending JPH09257228A (ja) | 1995-10-20 | 1996-03-22 | 石炭灰の溶融方法における石炭灰の装入方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09257228A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103084057A (zh) * | 2013-01-25 | 2013-05-08 | 福建永恒能源管理有限公司 | 一种煤粉燃烧中提纯粉煤灰生产脱硫剂工艺 |
-
1996
- 1996-03-22 JP JP8093262A patent/JPH09257228A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103084057A (zh) * | 2013-01-25 | 2013-05-08 | 福建永恒能源管理有限公司 | 一种煤粉燃烧中提纯粉煤灰生产脱硫剂工艺 |
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