JPH10219331A

JPH10219331A - 製鉄ダストの脱亜鉛方法

Info

Publication number: JPH10219331A
Application number: JP3144497A
Authority: JP
Inventors: Hiroaki Nishio; 浩明西尾
Original assignee: NKK Corp; Nippon Kokan Ltd
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 1997-01-31
Filing date: 1997-01-31
Publication date: 1998-08-18

Abstract

(57)【要約】【課題】製鉄ダストから亜鉛を還元揮発させて分離す
ると共に、その鉄分を回収し、併せて溶銑のＳｉを低減
させる。【解決手段】酸化鉄を主成分とする亜鉛含有製鉄ダス
トを溶銑を収容する容器の底部に配し、その上から溶銑
を供給し、該酸化鉄と溶銑中Ｓｉとの反応により脱珪を
行わせるとともに、ダスト中の亜鉛を還元揮発させて分
離する。また、容器の底部に配した亜鉛含有ダストの上
に更に固体鉄源を配し、その上から溶銑を供給すること
は固体鉄源を溶銑として回収できるのでより望ましい。
酸化鉄を主成分とする亜鉛含有ダストは、５〜２０ｗｔ
％の湿分を含有する湿ダストであることが望ましい

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は溶銑を利用し、溶銑
のＳｉを除去すると共に、製鉄ダストから亜鉛を除去す
る脱亜鉛方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】製鉄所から発生するダストには、高炉ダ
スト、転炉ダスト、電気炉ダスト等の所謂製鉄ダストが
ある。これらの製鉄ダストは鉄分の含有量が高く貴重な
鉄資源である。従って、これらの製鉄ダストを鉄源とし
て再利用することは重要な課題である。しかし、これら
のダストは０．１〜１５ｗｔ％の亜鉛を含有する。

【０００３】このため、例えば、ダスト中の亜鉛含有量
が２ｗｔ％を超えると、ダストを高炉原料として使用す
ることは高炉炉壁を損傷するので使用できない等の問題
が発生する。そこで、亜鉛含有製鉄ダストを鉄源として
回収するために亜鉛の分離除去が必要である。

【０００４】ところで、高炉、溶融還元炉等で製造され
る溶銑は、通常、１４００〜１６００℃の高温の溶融体
で、４．２〜４．８ｗｔ％Ｃ、０．２〜０．８ｗｔ％Ｓ
ｉ、０．１５〜０．８ｗｔ％Ｍｎ、０．１０〜０．１５
ｗｔ％Ｐ、０．０２〜０．０６ｗｔ％Ｓの諸成分を含有
する。

【０００５】溶銑からこれらの成分を除去する処理を施
して溶鋼が得られる。このうち、溶銑中のＳｉは製鋼段
階前において極力低減すると、製鋼作業で使用する石灰
量を低減できるので望ましい。そのため、通常高炉等か
ら溶銑鍋まで溶銑を誘導する溶銑樋を流れる溶銑に脱珪
剤を投射し、溶銑が溶銑鍋に到る過程および溶銑鍋に滞
留する間に脱珪を行わせる脱珪方法が広く知られてい
る。

【０００６】脱珪剤として、特開平４−３４１５１１号
公報ではミルスケール、特開平３−０７９７１１号公報
では含油鉄粉スラッジ、特開平３−２０２４１３号公報
では塊鉱石、特開平２−１０４６０６号公報では焼結
鉱、特開平２−１１８０１１号公報では高炉ダスト、或
いは電気炉ダスト（例えば、鉄と鋼、第７４年（１９８
８）第９号、１６２〜１６４頁）等をそれぞれ使用して
いる。

【０００７】また、脱珪の進行に伴って溶銑鍋内の溶銑
上に蓄積するスラグの泡立ち、吹きこぼれが問題となる
が、泡立ち防止剤として炭素材料の添加が有効であるこ
とが知られている（例えば、特開昭５８−０５２４１３
号公報）。高炉ダストは１０〜２０ｗｔ％の炭素を含有
するので泡立ち防止剤としても有効である（特開平０２
−１１８０１１号公報）。

【０００８】また、前述の電気炉ダストを溶銑に吹き込
む方法では、脱珪処理と併せて亜鉛、鉛等の重金属を還
元揮発させて分離する方法も開示している。すなわち、
底部にノズルを設けた坩堝を使用して溶銑を１４５０〜
１５００℃に加熱保持しながら、該ノズルより窒素を搬
送ガスとしてダストを溶銑中に吹き込んでいる。

【０００９】この結果、脱珪、脱炭の進行が確認され、
ダスト中の還元可能な酸化物成分であるＦｅ₂Ｏ₃、Ｆ
ｅＯ、ＭｎＯ、ＰｂＯ、ＺｎＯ，ＣｄＯはほぼ１００％
還元されたと報告している。このうち、Ｆｅ、Ｍｎは溶
銑に取り込まれ、ＺｎとＣｄは２次ダストとして１００
％回収されたとしている。溶銑の脱珪と、亜鉛含有ダス
トの脱亜鉛と鉄源回収を同時に行うことができるこの方
法は高い利用可能性を有している。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述の
技術を実操業で採用するには下記のような問題がある。
問題点は下記の３点である。（１）ダストをガスで搬送するには、ダストを予め十分
乾燥する必要がある。また、２ｍｍを超える粗粉を含む
場合にはこれを除去するか、粉砕して２ｍｍ以下とする
必要もある。このため、前処理に費用がかかる。（２）搬送ガスによって溶銑が攪拌され熱放散が増え溶
銑温度が低下するので別途熱補償が必要となる。（３）搬送ガスに伴われて鉄分が飛散し損失となる。本発明の目的は、上述した問題点を解決することによ
り、溶銑を脱珪し製鋼作業の負担を軽減すると共に、亜
鉛を含有する製鉄ダストを脱亜鉛し、更にこのダストか
ら鉄源回収を安価に効率よく実施する方法を提供するこ
とにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明者等は、上述した
目的を達成するために鋭意研究を重ねた結果、亜鉛含有
ダストの脱珪作用に着目し、下記の発明を完成するに至
った。

【００１２】第１の発明は、酸化鉄を主成分とする亜鉛
を含有する製鉄ダストを溶銑を収容する容器の底部に配
し、その上から溶銑を供給し、溶銑中Ｓｉと該酸化鉄と
の反応により溶銑の脱珪を行わせるとともに、該ダスト
中の亜鉛を還元揮発させて分離することを特徴とする製
鉄ダストの脱亜鉛方法である。上記発明は、溶銑の脱珪
を行うことができると共に、製鉄ダスト中の亜鉛を還元
揮発させて分離することが容易にできる方法である。

【００１３】第２の発明は、前記溶銑を収容する容器の
底部に配した亜鉛含有ダストの上に固体鉄源を配し、そ
の上から溶銑を供給することを特徴とする製鉄ダストの
脱亜鉛方法である。上記発明は、容器の底部に配した亜
鉛含有ダストと溶銑との反応をより十分に行わせて、亜
鉛の回収をより促進することができる。また、固体鉄源
を溶銑として回収できる利点がある。

【００１４】第３の発明は、前記酸化鉄を主成分とする
亜鉛含有ダストが、５〜２０ｗｔ％の湿分を含有する湿
ダストであることを特徴とする製鉄ダストの脱亜鉛方法
である。上記発明は、亜鉛含有ダストが、５〜２０ｗｔ
％の湿分を含有するため、溶銑とダストは適度に反応す
る。

【００１５】

【発明の実施の態様】製鉄所で発生する酸化鉄を主成分
とする亜鉛含有ダストとしては、高炉ダスト、転炉ダス
ト、電気炉ダストが挙げられる。これらのダストは高
炉、転炉等の本体および周辺設備および建屋において発
生するダストを集塵して得られるものである。

【００１６】このうち、高炉ダストは、金属あるいは酸
化物として、Ｚｎを０．５〜３ｗｔ％、Ｆｅを３０〜５
０ｗｔ％含み、また、Ｃを５〜４０ｗｔ％含む。Ｚｎ含
有量はダストの粒径に依存して変化し、細かいダストほ
どＺｎ含有量が高い。一般に粗粉ダストは乾式集塵で、
微粉のダストは湿式集塵で捕集されるので、乾ダストよ
りも湿ダストにＺｎが多く含まれる。

【００１７】亜鉛含有量の多い湿ダストは高炉原料とし
て不適であり、脱亜鉛が必要となる。転炉ダストは、金
属あるいは酸化物として、Ｚｎを０．１〜１ｗｔ％、Ｆ
ｅを４０〜７０ｗｔ％含み、また、Ｃを５〜２０ｗｔ％
含む。転炉ダストは高炉ダストに比べてはるかに細か
い。これも湿式集塵が適用され湿ダストが発生する。

【００１８】本発明では、ダストは溶銑を収容する容器
の底部に配する。この容器は溶銑鍋が適当であるが、溶
銑鍋に限定されない。乾ダストを溶銑鍋に供給すると発
塵のため飛散が避けられない。したがって、本発明は湿
ダストの適用が望ましい。乾ダストは予め湿分を添加す
るか、さらに有機バインダーまたは無機バインダーを添
加して使用する。

【００１９】溶銑鍋は予め内表面の温度が２００℃以上
に加熱されていることが望ましい。溶銑鍋が繰り返し使
用されている場合はこの条件は満足されるが新鍋を使用
する場合はこの点配慮が必要である。これは、受銑の前
に湿ダストを十分乾燥し、溶銑供給開始時の溶銑の飛散
事故を回避することが必要なためである。

【００２０】この観点から湿気ダストの含有水分は乾量
基準（乾燥したダスト当たり）で５〜２０ｗｔ％とする
ことが望ましい。これは、５ｗｔ％未満では投入時の発
塵が避けられず、また、２０ｗｔ％を超えると大量の蒸
発の急激な発生によりダスト塊の飛散が発生することが
あるからである。

【００２１】このようにして溶銑鍋の底部に配した亜鉛
含有ダスト層に直接溶銑を注ぐとダストと溶銑が反応
し、ダスト中の鉄分が還元され、また亜鉛の還元も行わ
れる。しかし、時には溶銑の衝突の衝撃によりダスト層
が崩れてダストが未反応のまま溶銑上に浮上することも
ある。そこで、ダスト層の上に固体鉄源を配してから溶
銑を供給することが好ましい。固体鉄源が水分を含む場
合には、固体鉄源投入後、必要に応じてバーナーを挿入
して乾燥してもよい。

【００２２】この固体鉄源は落下して衝突する溶銑の衝
撃を緩和してダスト層の崩壊を防止するのである。固体
鉄源層は溶銑との接触部位から溶融を開始し、次第に溶
銑と一体化する。溶融が終了すると溶銑は直接、ダスト
層と接触するようになる。固体鉄源としては、製鉄所内
で発生するスクラップ、市中発生スクラップ、冷銑等が
適用される。

【００２３】溶銑がダストと直接接触すると、主として
溶銑中のＳｉ、副次的にＣよりダスト中の酸化物（Ｆｅ
₂Ｏ₃、ＦｅＯ、ＭｎＯ、ＺｎＯ、ＰｂＯ、ＣｄＯ）が
還元されて金属（Ｆｅ、Ｍｎ、Ｚｎ、Ｐｂ、Ｃｄ）とな
る。反応式は次の通りである。

【００２４】２ＦｅＯ＋Ｓｉ→２Ｆｅ＋ＳｉＯ₂ （１）２ＭｎＯ＋Ｓｉ→２Ｍｎ＋ＳｉＯ₂ （２）２ＺｎＯ＋Ｓｉ→２Ｚｎ＋ＳｉＯ₂ （３）２ＰｂＯ＋Ｓｉ→２Ｐｂ＋ＳｉＯ₂ （４）２ＣｄＯ＋Ｓｉ→２Ｃｄ＋ＳｉＯ₂ （５）

【００２５】ＦｅＯ＋Ｃ→Ｆｅ＋ＣＯ（６）ＭｎＯ＋Ｃ→Ｍｎ＋ＣＯ（７）ＺｎＯ＋Ｃ→Ｚｎ＋ＣＯ（８）ＰｂＯ＋Ｃ→Ｐｂ＋ＣＯ（９）ＣｄＯ＋Ｃ→Ｃｄ＋ＣＯ（１０）

【００２６】Ｆｅ、Ｍｎは溶銑に溶けて溶銑の一部とな
る。Ｚｎ、Ｐｂ、Ｃｄは蒸発して溶銑中を通過して溶銑
鍋上部へ抜ける。そして、ただちに酸化され気相から酸
化物が析出して酸化物微粒子となり、後続の集塵機で脱
珪ダストとして捕集される。原料の亜鉛含有ダストが炭
素を含む場合は原料ダスト中で（６）〜（１０）の反応
が起こり金属が生成する。この金属も同様に溶銑と脱珪
ダストへ移行する。このようにして鉄分を主成分とする
亜鉛含有ダストの脱亜鉛と鉄源回収、溶銑の脱珪が並行
して起きる。

【００２７】この発明の実施態様を、図面を参照しなが
ら説明する。図１に示すように、台車１に搭載された溶
銑鍋２に、乾量基準で水分５から２０ｗｔ％を含む高炉
湿ダスト等を底部全体に行き渡るように投入してダスト
層３を形成する。湿ダストからの水蒸気発生がおさまっ
たところで、好ましくはその上に市中発生鉄スクラップ
を全面に覆うように投入し、固体鉄源層４を形成する。

【００２８】そして、コースク炉ガスを空気で燃焼する
バーナー５を溶銑鍋上部より挿入して固体鉄源層４およ
び湿ダスト３の乾燥を行う。次に図２に示すように、こ
の台車を高炉の受銑位置に配する。溶銑鍋２をフード６
で覆い、発生ガスをバグフィルター７、排風機８、煙突
９を経由して大気へ放散するようになっている。

【００２９】傾注樋１０で溶銑１１を溶銑鍋２へ導き受
銑を開始する。溶銑は固体鉄源層４に衝突して横に広が
る。外部からの観察は困難であるが、図３に示すよう
に、固体鉄源層４の溶融が終了し、溶銑１１はダスト層
３と直接接触し、還元反応が進行する。

【００３０】生成するＦｅ、Ｍｎは溶銑に吸収される。
ＳｉＯ₂は溶銑中を浮上して溶銑浴面に蓄積されスラグ
層１２を形成する。Ｚｎ、Ｐｂ、Ｃｄの蒸気は溶銑中を
浮上して溶銑鍋上部空間へ吹き出し、ただちに酸化され
ＺｎＯ、ＰｂＯ、ＣｄＯとなり、バグフィルター７で捕
集される。この補集されたダストは特に亜鉛（酸化亜
鉛）が多く、亜鉛原料として使用できる。ＣＯガスも溶
銑鍋上部空間で酸化されＣＯ₂となる。最終的には、図
４に示すように、ダスト層４は消失し、溶銑１１とスラ
グ層１２になる。

【００３１】こうして、酸化鉄を主成分とする亜鉛含有
ダストは、溶銑中に鉄源として回収され、亜鉛を代表と
する重金属は溶銑から分離され高濃度の重金属を含む脱
珪ダストとして回収される。これと並行して溶銑の脱珪
が進行し、ＳｉはＳｉＯ₂を主成分とするスラグにな
る。スラグは後工程でスラッグドラッガーにより溶銑か
ら分離される。

【００３２】

【実施例】

（実施例１）実施例１は、高炉集塵機から得られたスラ
リーを液体サイクロンで分級して得られた微粉部分を脱
水してフィルターケーキ状の高炉湿ダストを得、これを
脱珪剤として使用した実施例である。

【００３３】図５として示す表１に記載のとおり、この
ダストはＨ₂Ｏ：１５．０ｗｔ％（乾燥重量に対する水
分の百分率）、全Ｆｅ：４８．１ｗｔ％、Ｃ：１４．２
ｗｔ％、全Ｚｎ：１．３４ｗｔ％を含む。このダスト
を、内表面温度が３００℃以上に加熱された溶銑鍋に底
面を均一に覆うように投入してダスト層を形成した。

【００３４】投入量は５０５０ｋｇである。投入後水蒸
気が激しく発生したが、これがおさまったところで、コ
ークス炉ガス燃焼バーナーでその先端がダスト層の表面
から約５０ｃｍにくるように配設し、１時間加熱して乾
燥した。

【００３５】次にこの溶銑鍋を高炉の受銑位置に配設し
て受銑した。受銑量は２５０ｔである。実施の形態の項
で述べたように、受銑中に溶銑脱珪と、高炉ダストから
の鉄源回収と脱亜鉛が進行した。受銑初期の溶銑温度は
１４８０℃であった。受銑時間は３１分であり、受銑前
後の銑中Ｓｉはそれぞれ０．３２ｗｔ％、０．０９ｗｔ
％であり、脱珪率は７２％であった。

【００３６】受銑の間に発生した２次ダストに含有され
る全Ｚｎは４３．５ｗｔ％であり、出発原料の高炉湿ダ
ストに含有される全Ｚｎは３２．５倍の濃度に濃縮され
た。２次ダストに移行したＦｅ量は投入した高炉湿ダス
トに含有されるＦｅ量に比べて微量であり、ほぼ全量が
溶銑へ移行した。生成したスラグにはＺｎはほとんど含
まれていなかった。以上述べたように、７２％の高い脱
珪率、ほぼ１００％の鉄源回収、高濃度の亜鉛の分離回
収が同時に達成された。

【００３７】（実施例２）実施例２も、高炉集塵機から
のスラリーを液体サイクロンで分級して得られた微粉部
分を脱水してフィルターケーキ状の高炉湿ダストを得、
これを脱珪剤として使用した実施例である。表１に示す
ように、このダストはＨ₂Ｏ：１０．６ｗｔ％（乾燥重
量に対する水分の百分率）、全Ｆｅ：３５．５ｗｔ％、
Ｃ：３２．６ｗｔ％、全Ｚｎ：１．８０ｗｔ％を含む。

【００３８】このダストを、内表面温度が３００℃以上
に加熱された溶銑鍋に底面を均一に覆うように投入して
ダスト層を形成した。投入量は６５００ｋｇである。投
入後水蒸気が激しく発生するが、これがおさまったとこ
ろで、つぎに、その上に市中発生スクラップを投入して
固体鉄源層を形成した。投入量は３７５０ｋｇである。
ここで、コークス炉ガス燃焼バーナーをその先端が固体
鉄源層の表面から約５０ｃｍにくるように配設し、１時
間加熱して乾燥した。

【００３９】次にこの溶銑鍋を高炉の受銑位置に配設し
て受銑した。受銑量は２５０ｔである。実施の形態の項
で述べたように、受銑中に溶銑脱珪と、高炉ダストの鉄
源回収と脱亜鉛が進行する。受銑初期の溶銑温度は１４
６０℃であった。受銑時間は２６分であり、受銑前後の
銑中Ｓｉはそれぞれ０．２８ｗｔ％、０．０５ｗｔ％で
あり、脱珪率は８２％であった。

【００４０】受銑の間に発生したダストに含有される全
Ｚｎは３７．０ｗｔ％であり、出発原料の高炉湿ダスト
に含有される全Ｚｎの２０．５倍の濃度に濃縮され
た、。脱珪ダストに移行したＦｅ量は投入した高炉湿ダ
ストに含有されるＦｅ量に比べ微量であり、ほぼ全量が
溶銑へ移行したとみなせる。生成したスラグにはＺｎは
ほとんど含まれていなかった。以上述べたように、８２
％の高い脱珪率、ほぼ１００％の鉄源回収、高濃度の亜
鉛の分離回収が同時に達成された。

【００４１】（実施例３）実施例３は、転炉集塵スラリ
ーを脱水してフィルターケーキ状の転炉湿ダストを得、
これを脱珪剤として使用した実施例である。表１に示す
ように、このダストはＨ₂Ｏ：１２．０ｗｔ％（乾燥重
量に対する水分の百分率）、全Ｆｅ：５６．１ｗｔ％、
Ｃ：１３．０ｗｔ％、全Ｚｎ：０．５０ｗｔ％を含む。

【００４２】このダストを、繰り返し再使用して内表面
温度が３００℃以上に加熱された溶銑鍋に底面を均一に
覆うように投入してダスト層を形成した。投入量は４２
００ｋｇである。投入後水蒸気が激しく発生するが、こ
れがおさまったところで、つぎに、その上に市中発生ス
クラップを投入して固体鉄源層を形成した。投入量は３
７５０ｋｇである。ここで、コークス炉ガス燃焼バーナ
ーをその先端が固体鉄源層の表面から約５０ｃｍにくる
ように配設し、１時間加熱して乾燥した。

【００４３】次にこの溶銑鍋を高炉の受銑位置に配設し
て受銑した。受銑量は２５０ｔである。実施の形態の項
で述べたように、受銑中に溶銑脱珪と、高炉ダストの鉄
源回収と脱亜鉛が進行する。受銑初期の溶銑温度は１４
８０℃であった。受銑時間は３０分であり、受銑前後の
銑中Ｓｉはそれぞれ０．３５ｗｔ％、０．１２ｗｔ％で
あり、脱珪率は６６％であった。

【００４４】受銑の間に発生した２次ダストに含有され
る全Ｚｎは４０．３ｗｔ％であり、出発原料の高炉湿ダ
ストに含有される全Ｚｎの８０．６倍の濃度に濃縮され
た。脱珪ダストに移行したＦｅ量は投入した転炉湿ダス
トに含有されるＦｅ量に比べて微量であり、ほぼ全量が
溶銑へ移行したとみなせる。生成したスラグにはＺｎは
ほとんど含まれていない。以上述べたように、６６％の
高い脱珪率、ほぼ１００％の鉄源回収、高濃度の亜鉛の
分離回収が同時に達成された。

【００４５】

【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、亜鉛含
有湿ダストを費用のかかる乾燥、粉砕等の前処理を施す
ことなく脱珪剤として直接、溶銑鍋の底部に敷き、上部
に溶銑を配し、また、溶銑温度の低下と発塵を引き起こ
す搬送ガスを使用することなく、溶銑と容易に接触でき
るようにしたので、ダスト中の酸化鉄、酸化亜鉛を溶銑
中のＳｉおよびＣで還元する反応が首尾良く進行する。

【００４６】また、鉄分の発塵損失も少ないので、湿ダ
ストの前処理が不要となり、溶銑の高い脱珪率、ほぼ１
００％の鉄源回収、高濃度の亜鉛の分離回収を同時に達
成できる。また、高濃度の亜鉛を含む回収物は亜鉛製錬
原料として再利用できる。さらに、亜鉛含有ダスト層の
上に固体鉄源を配する場合には固体鉄源を溶銑として回
収できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】溶銑鍋に配したダストと固体鉄層を加熱する状
態を示す図である。

【図２】本発明を実施する態様と設備の概要を示す図で
ある。

【図３】溶銑鍋内における脱珪脱亜鉛の反応状況を示す
図である。

【図４】溶銑鍋内における脱珪脱亜鉛の反応が終了した
状態を示す図である。

【図５】本発明に実施例における物質バランスを示す図
である。

【符号の説明】

１台車２溶銑鍋３製鉄ダスト４固体鉄源層５加熱バーナー６フード７バグフィルター８排風機９煙突１０傾注樋１１溶銑１２スラグ層

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】酸化鉄を主成分とする亜鉛を含有する製
鉄ダストを溶銑を収容する容器の底部に配し、その上か
ら溶銑を供給し、溶銑中Ｓｉと該酸化鉄との反応により
溶銑を脱珪し、該ダスト中の亜鉛を還元揮発させて分離
することを特徴とする製鉄ダストの脱亜鉛方法。
【請求項２】前記溶銑を収容する容器の底部に配した
亜鉛含有ダストの上に更に固体鉄源を配し、その上から
溶銑を供給することを特徴とする請求項１に記載の製鉄
ダストの脱亜鉛方法。
【請求項３】前記酸化鉄を主成分とする亜鉛含有ダス
トが、５〜２０ｗｔ％の湿分を含有する湿ダストである
ことを特徴とする請求項１または２に記載の製鉄ダスト
の脱亜鉛方法。