JPH11302750A - 製鉄ダスト処理方法 - Google Patents

製鉄ダスト処理方法

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JPH11302750A
JPH11302750A JP12953298A JP12953298A JPH11302750A JP H11302750 A JPH11302750 A JP H11302750A JP 12953298 A JP12953298 A JP 12953298A JP 12953298 A JP12953298 A JP 12953298A JP H11302750 A JPH11302750 A JP H11302750A
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JP
Japan
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zinc
dust
iron
exhaust gas
gas
Prior art date
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Pending
Application number
JP12953298A
Other languages
English (en)
Inventor
Tadayoshi Shigesumi
忠義 重住
Michiaki Sakakibara
路晤 榊原
Hirohiko Sasamoto
博彦 笹本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
KYOZAI KOGYO KK
Sanyo Special Steel Co Ltd
Aichi Steel Corp
Original Assignee
KYOZAI KOGYO KK
Sanyo Special Steel Co Ltd
Aichi Steel Corp
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Publication date
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    • Y02W30/54

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  • Processing Of Solid Wastes (AREA)
  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電気炉ダストは、成分的には鉄及び亜鉛の
酸化物を主成分としているが、そのまま、亜鉛精錬原料
とするには濃度が低く、専用装置で亜鉛濃縮加工をして
原料化している。濃縮加工装置では各種電炉ダストをミ
ックス処理するため、不純物が混入し、亜鉛以外の残滓
は大部分は埋立投棄されている。 【解決手段】 電気炉1からの鉄鋼溶解・精錬時のダス
トを含む高温排出ガスに還元材である天然ガス2を添加
して、含有する亜鉛を還元気化することにより鉄を含有
するダスト粒子から分離し、集塵装置6を用いて、残存
する鉄分を主とするダスト粒子を捕集、回収し、次いで
鉛の溶融金属11を用いて、ガス温度を降下させ、ガス
状の亜鉛を液化、凝縮させて、該鉛溶液11中に捕集
し、比重差分離法によって亜鉛15を回収する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、鉄鋼溶解・精錬時
に発生するダストを排出ガス中にて還元し、亜鉛と、鉄
分その他とを分離、回収する方法に関する。
【0002】
【従来の技術】電気炉等における鉄鋼溶解・精錬時に発
生するダストは、鉄及び亜鉛を酸化物の状態で含んでお
り、通常、図1に示すように排出ガスとともに冷却し、
集塵機にて排ガスから分離捕集され、成形加工等の一次
処理を施された後に、別途、専用の装置例えばウエルツ
キルン等を使用して、含有される亜鉛成分等の分離・回
収処理がなされている。
【0003】鉄スクラップに含まれている亜鉛は、スク
ラップ溶解時に生成するダスト中に移行する。製鉄原料
をスクラップに依存している電気炉から発生するダスト
中の亜鉛含有量は10〜25%程度であるが、このまま
亜鉛精錬用原料とするには、濃度が低く、コスト面で引
き合わない。そこで従来からウエルツキルン等で処理加
工して亜鉛濃度を50%以上に高めて、亜鉛精錬原料に
している。残滓はセメント原料にしたり、固化処理され
て埋立処分されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】電気炉ダストは、成分
的には鉄及び亜鉛の酸化物を主成分としているが、その
まま、亜鉛精錬原料とするには濃度が低く、専用装置で
亜鉛濃縮加工をして原料化している。濃縮加工装置では
各種電炉ダストをミックス処理するため、不純物が混入
し、亜鉛以外の残滓は一部セメント原料に転用されてい
るものの大部分は埋立投棄されている。
【0005】ダスト中の亜鉛を亜鉛精錬原料として再資
源化するために、発生ダストの集塵、回収、運搬及び専
用装置での亜鉛濃縮という2段階処理が行われており、
処理費用が高いという問題点がある。
【0006】
【課題を解決するための手段】ダストの発生から集塵に
至る間にダスト中の鉄分と亜鉛を分離捕集することによ
って、亜鉛は金属亜鉛として高濃度回収を図り、亜鉛精
錬原料に供し、鉄分は製鉄原料として再資源化するもの
である。
【0007】本発明の骨子は、溶解炉で鉄スクラップを
溶解する際に発生するダストを含む高温排ガスに、炭素
及び水素、或いはそれぞれを単独に含む還元材を添加す
ることによって該高温排ガスを還元雰囲気となし、ダス
ト中の亜鉛を還元気化して気化亜鉛をダスト粒子から離
脱させた後、粒子捕集装置により鉄分を主成分とする残
ダストを捕集し、次いで気化亜鉛を含む該排ガスに低温
溶融金属溶液例えば溶融鉛を散布することによって、排
ガス温度を500℃前後に降下させるとともに、排ガス
中に含まれている気化亜鉛を凝縮、液化して、該低温溶
融金属溶液中に溶融亜鉛として、排ガス中から分離捕集
するものである。
【0008】添加する還元材としては、炭素を含有する
高炉ダスト、廃プラスチック、石炭及びコークス等の固
体源、廃油を含め油等の液体源或いはコークス炉ガス、
炭化水素ガス等の気体源を対象材とする。特に高炉ダス
トは、鉄分も含んでいることから、還元材として機能さ
せるとともに、含有鉄分を同時に回収する。
【0009】高温排ガス中へ投入された還元材は、高温
排ガス中に含まれる酸素との接触により酸化・分解反応
を起こし、水素ガス及び一酸化炭素を含む還元性雰囲気
ガス、すなわち還元性雰囲気組成を生成する。還元材量
は、下流に設置したガス分析計からの成分分析結果のフ
ィードバックにより、制御される。
【0010】発生ダスト中の亜鉛が気化離脱した後に残
存する粒子は、還元性雰囲気によって一部還元された金
属鉄が主成分で、活性に富んでいるので、停滞層がある
と、粒子相互に凝集、融着塊を形成しやすい。従って、
粒子は、マルチサイクロン或いは移動層や充填層等の装
置にて捕集し、鉄資源としてリサイクルする。
【0011】
【発明の実施の形態】電気炉からの高温排ガスは、図2
に示すように、一連の操業を通して、酸素を含む酸化性
雰囲気ガスになっている。高温排ガスの温度は1000
〜1300℃で、発生するダストは鉄及び亜鉛を大量に
含んでいるが、その大部分は酸化した亜鉛分と鉄分の混
合粉となっていて、このままでは亜鉛分と鉄分を分離す
るのは極めて困難である。本発明は、この酸化混合粉か
らなる混合物に化学的処理を施すことによって、亜鉛を
分離するものである。
【0012】図3は本発明のプロセスフローを示したも
のである。電気炉1から排出される排ガスが高温である
ことを利用して、排ガス中に所要量の還元材、例えば天
然ガス2を吹き込むと、混合装置5にて排ガス顕熱によ
って分解し、或いは排ガス中に含まれる微少の酸素によ
って燃焼分解して一酸化炭素ガス(CO)や水素ガス
(H2)を生成するとともに、酸素は完全消費されて消滅
し、排ガスを還元雰囲気にすることができる。天然ガス
吹き込み量は排ガス組成分析制御装置4からの信号によ
って調節弁3を作動し制御される。
【0013】使用する還元材は、天然ガスに限定される
ものでなく、石炭、コークス等の固体材、重油等の液体
材、或いはコークス炉ガスや石油液化ガス等の気体材も
対象とされる。他に廃プラスチック、廃油、廃木材のチ
ップ等、廃棄物の有効活用という面からも貴重な還元材
として利用可能である。さらに、高炉製鉄で発生する高
炉ダストは、表1に示すように約30%程度の炭素を含
んでいるので十分還元機能を果たすとともに、鉄資源の
リサイクルにもなることから、一挙両得の還元材として
用いることができる。
【0014】
【表1】
【0015】排ガスが高温で還元雰囲気になると、含ま
れているダスト中の酸化亜鉛、酸化鉄は化学式1および
化学式2の反応式に従って還元され、それぞれ亜鉛、還
元鉄となる。
【0016】
【化1】 ZnO+CO=Zn+CO2 Fe23+3CO=2Fe+3CO2
【0017】
【化2】 ZnO+H2 =Zn+H2O Fe23+3H2 =2Fe+3H2
【0018】亜鉛の沸点は約907℃であることから、
還元された亜鉛は全てガス状となり、固体状の鉄その他
ダスト類から離脱する。
【0019】亜鉛の抜けた固体状の残ダスト類は、還元
されたばかりの鉄分が主成分になっていて活性に富んで
おり、凝集、融着を起こしやすいので排ガスとともに多
段マルチサイクロン6に導入され、遠心力によって、排
ガスから分離、捕集した後、速やかに冷却機能を有する
排出装置7にて排ガス系外に排出される。なお、この残
ダストの分離捕集方法は、例えば移動層、充填層等、高
温で集塵でき、且つ捕集ダストが長時間停滞層を形成す
ることなく系外へ排出できるものであれば、なんらマル
チサイクロンに限定されるものではない。捕集ダスト9
は、高い濃度の金属鉄を含んでおり、そのまま鉄資源と
して電気炉1へリターンするか、若しくはハンドリング
し易いように成形機8にて成形加工して別途製鉄資源と
して活用する。
【0020】残ダストを除去した排ガスを、溶融鉛、す
なわち溶融金属11の入ったシャワー槽10において溶
融鉛の融滴との熱交換によって、約500℃に冷却する
と、ガス化していた亜鉛が凝縮、液化して溶融金属11
内に取り込まれる。溶融亜鉛を含む該溶融金属11を静
置槽12に導入し、比重差分離により溶融亜鉛を分離
し、溶融鉛である溶融金属11はポンプ13を介して循
環使用する。分離した溶融亜鉛は成形型14に入れて冷
却し、金属亜鉛15として回収し、亜鉛資源とする。
【0021】亜鉛は蒸気圧が高いので、約500℃に冷
却された該排ガス中には、なお、残留亜鉛が数%あるの
で、散水冷却塔16にて散水冷却によって排ガス温度を
100℃以下に迄冷却し、残存亜鉛を固体化した後、シ
ックナー17にて沈降分離し、残渣18として取り出
し、電気炉1へフィードバックして再溶解する。冷却水
はポンプ19を介して散水冷却塔16にて循環使用され
る。排ガスはホルダー20に回収し、必要に応じて還元
ガスとしてリサイクル或いはガス燃料として利用する。
【0022】
【実施例】実施例1 排ガスダクトにバイパス経路を設け、操業中の電気炉か
ら40Nm2 /minの排ガスを取り出し、ガス分析計
にて残存酸素が検出されないように天然ガスを吹き込ん
だ。この操作を電気炉操業5チャージにわたって繰り返
し、サイクロンからのダスト収量と成分分析及び亜鉛浴
での回収金属の収量を測定し、表2に示した。なお比較
のため、従来の電気炉ダストの組成も記した。
【0023】
【表2】
【0024】酸化鉄の80%が還元されて金属鉄として
回収され、亜鉛は約90%が還元気化して分離され、そ
のうちの90%が鉛浴にて回収することができた。
【0025】実施例2 排ガス雰囲気還元化部分である図3の2、3、4、5、
6に相当する部分を図4に示すような循環流動層装置2
1〜28と入替えて設置した。操業中の電気炉の高温排
ガス40Nm2 /minを流動塔21の多孔分散板22
の下部より導入し、貯留ホッパー23から高炉ダストを
フィーダー24を介して流動塔21へ、流動層高が約1
mになるように供給した。排ガスに同伴して流動塔21
から飛散する粒子は、多段サイクロン25にて捕集し、
下降管26を通して一部は貯留バンカーへ戻し、一部は
ロータリーバルブ27を通して回収ボックス28に収集
した。サイクロン排出ガス29からは次工程の鉛浴にて
気化亜鉛を液化回収した。電気炉操業5チャージの排ガ
ス導入後の各収集品の収量及び成分組成を表3に示す。
【0026】
【表3】
【0027】
【発明の効果】以上説明したとおり、本発明の処理方法
は、電気炉等において鉄の溶融・精錬時に発生するダ
ストから直接的に鉄分及び亜鉛分をそれぞれ分離回収で
き、しかも亜鉛分は金属亜鉛として高純度で回収でき、
鉄分は大部分が還元鉄として回収でき、排ガス中のダ
ストの直接処理によって、従来おこなわれている2次処
理プロセスを省略することができ、さらに、排ガス顕
熱が利用でき、ダスト処理に関し、省エネルギーが図ら
れるなど優れた作用効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来のダスト処理を示すプロセスフロー図であ
る。
【図2】電気炉操業時の排ガス中のガス成分濃度の推移
例を示すグラフである。
【図3】本発明によるダスト処理を示すプロセスフロー
図である。
【符号の説明】
1 電気炉 2 天然ガス 3 制御弁 4 ガス組成制御装置 5 混合器 6 集塵装置 7 冷却兼排出装置 8 成形機 9 捕集ダスト 10 シャワー槽 11 溶融金属 12 静置槽 13 溶融鉛用ポンプ 14 成形型 15 金属亜鉛 16 散水冷却塔 17 シックナー 18 残渣 19 冷却水ポンプ 20 ガスホルダー 21 流動塔 22 分散板 23 貯留ホッパー 24 フィーダー 25 多段サイクロン 26 下降管 27 ロータリーバルブ 28 回収ボックス 29 排出ガス
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成10年7月3日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】図面の簡単な説明
【補正方法】変更
【補正内容】
【図面の簡単な説明】
【図1】従来のダスト処理を示すプロセスフロー図であ
る。
【図2】電気炉操業時の排ガス中のガス成分濃度の推移
例を示すグラフである。
【図3】本発明によるダスト処理を示すプロセスフロー
図である。
【図4】本発明によるダスト処理プロセスの雰囲気還元
化部分に用いる循環流動装置を示す模式図である。
【符号の説明】 1 電気炉 2 天然ガス 3 制御弁 4 ガス組成制御装置 5 混合器 6 集塵装置 7 冷却兼排出装置 8 成形機 9 捕集ダスト 10 シャワー槽 11 溶融金属 12 静置槽 13 溶融鉛用ポンプ 14 成形型 15 金属亜鉛 16 散水冷却塔 17 シックナー 18 残渣 19 冷却水ポンプ 20 ガスホルダー 21 流動塔 22 分散板 23 貯留ホッパー 24 フィーダー 25 多段サイクロン 26 下降管 27 ロータリーバルブ 28 回収ボックス 29 排出ガス
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 榊原 路晤 千葉県君津市君津1番地 協材興業株式会 社内 (72)発明者 笹本 博彦 愛知県東海市荒尾町ワノ割1番地 愛知製 鋼株式会社内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 鉄鋼溶解・精錬時に発生する鉄及び亜鉛
    を含有するダストを含む高温排出ガスを還元雰囲気組成
    にすることによって、亜鉛を還元気化してダストから離
    脱させ、まず、粒子捕集手段を用いて、残存する鉄分を
    主とするダスト粒子を捕集、除去し、次いで低温溶融金
    属溶液を用いて、ガス温度を降下させるとともに、ガス
    状の亜鉛を液化、凝縮させて、該金属溶液中に捕集する
    ことを特徴とする製鉄ダストの処理方法。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の高温排出ガス中に、高炉
    ダスト、廃プラスチック類、廃油、石炭・コークス、或
    いは炭化水素を含有するガス等を、単独或いは適宜組み
    合わせて含有させることにより還元雰囲気組成にするこ
    とを特徴とする請求項1記載の製鉄ダストの処理方法。
JP12953298A 1998-04-22 1998-04-22 製鉄ダスト処理方法 Pending JPH11302750A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6517770B1 (en) 2000-03-30 2003-02-11 Kobe Steel, Ltd. Temperature control device and temperature control method for high-temperature exhaust gas
US6521171B2 (en) 2000-05-19 2003-02-18 Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho (Kobe Steel, Ltd.) Processing method for high-temperature exhaust gas

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6517770B1 (en) 2000-03-30 2003-02-11 Kobe Steel, Ltd. Temperature control device and temperature control method for high-temperature exhaust gas
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Legal Events

Date Code Title Description
A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20040316