JPH11310812A - Environment-harmonized smelting reduction method using waste plastic - Google Patents

Environment-harmonized smelting reduction method using waste plastic

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JPH11310812A
JPH11310812A JP11971598A JP11971598A JPH11310812A JP H11310812 A JPH11310812 A JP H11310812A JP 11971598 A JP11971598 A JP 11971598A JP 11971598 A JP11971598 A JP 11971598A JP H11310812 A JPH11310812 A JP H11310812A
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waste plastic
smelting reduction
smelting
slag
furnace
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JP11971598A
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Japanese (ja)
Inventor
Katsuhiro Iwasaki
克博 岩崎
Shinichi Isozaki
進市 磯崎
Masahiro Kawakami
正弘 川上
Terutoshi Sawada
輝俊 澤田
Takeshi Sekiguchi
関口  毅
Masayuki Watabe
雅之 渡部
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JFE Engineering Corp
Original Assignee
NKK Corp
Nippon Kokan Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce CO2 exhausting quantity with a smelting reduction method. SOLUTION: As carbonaceous material, waste plastics 22 is used. The charge of the waste plastics is executed by controlling vertically downward momentum of the charging material per one charging chute 61 while feeding the waste plastics with carrier gas of nitrogen 8, etc., from the position of >=2 m high above the surface of molten slag 37a and the position at >=1000 deg.C atmospheric gas temp. In the case of charging with the gravity dropping, too, the momentum is regulated to >=100 kgm/s. The CO2 exhausting quantity is reduced and also, the generating quantity of SOx is reduced in comparison with the case of using the waste plastics simply as fuel.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、溶融還元製錬法
において、資源の有効活用を図ると共に、環境改善に資
することを図る溶融還元製錬法に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a smelting reduction smelting method for effectively utilizing resources and contributing to environmental improvement in the smelting reduction smelting method.

【0002】[0002]

【従来の技術】現在、溶銑は主として高炉製銑法により
製造されている。しかしながら、高炉製銑法においては
コークス炉及び焼結機の操業が不可欠であり、その環境
条件が厳しく制限されている。また、将来的にはコーク
ス用原料炭の資源不足が懸念されることや、世界的視点
でみると鉄源及びスクラップが偏在していること等の問
題発生が予想されている。そこで、一般炭と粉鉄鉱石と
を直接使用し、予備還元炉と鉄浴型溶融還元炉とを直結
した溶銑製造プロセス、即ち、溶融還元製鉄法が研究さ
れつつある。溶融還元製鉄法の代表的なプロセスとし
て、DIOS法(Direct Iron Ore Smelting Red
uction Process)がある。この方法の基本原理は、炭
材を酸素含有ガスで二次燃焼させ、その熱で鉄鉱石を連
続的に溶融還元製錬して溶銑を得ることにある。
2. Description of the Related Art At present, hot metal is mainly produced by a blast furnace iron making method. However, in the blast furnace iron making method, the operation of a coke oven and a sintering machine is indispensable, and its environmental conditions are severely restricted. In the future, it is expected that there will be a shortage of resources of coking coal, and that from a global perspective, iron sources and scrap are unevenly distributed. Therefore, a hot metal production process in which steam coal and fine iron ore are directly used and a preliminary reduction furnace and an iron bath type smelting reduction furnace are directly connected, that is, a smelting reduction iron making method is being studied. As a typical process of the smelting reduction iron making method, a DIOS method (Direct Iron Ore Smelting Red) is used.
uction Process). The basic principle of this method is to obtain hot metal by subjecting a carbon material to secondary combustion with an oxygen-containing gas and continuously smelting and reducing iron ore with the heat.

【0003】溶融還元製鉄法において解決すべき課題は
広範囲にわたっているが、高炉設備から圧延設備までを
擁する、いわゆる銑鋼一貫メーカー以外の多数の製鉄
所、即ちミニミルに溶融還元製鉄法を導入する場合に
は、鉄鉱石の溶融還元製錬に必要な酸素の消費量及びそ
れからのガス発生量を低減し、設備費用が安価な溶融還
元プロセスが求められる。更に、溶融還元製鉄法を環境
調和の観点からみると、現状技術によると、二酸化炭素
ガスの発生量は高炉製銑法とほぼ同等か、場合によって
は増大する懸念がないとはいえない。また、削減できる
としても高炉製銑法よりもせいぜい5%程度であろうと
考えられる。即ち、溶融還元製鉄法において石炭を主な
還元材及び燃料として使用する限り、二酸化炭素ガス発
生量の大幅な削減は期待できない。
[0003] The problems to be solved in the smelting reduction steelmaking method are wide-ranging, but when introducing the smelting reduction steelmaking method to a number of steel mills other than the so-called integrated pig steel maker, that is, from a blast furnace facility to a rolling mill, that is, a mini mill. Therefore, there is a need for a smelting reduction process that reduces the consumption of oxygen required for smelting reduction smelting of iron ore and the amount of gas generated therefrom, and inexpensive equipment costs. Furthermore, from the viewpoint of environmental harmony in the smelting reduction steelmaking method, according to the state of the art, it cannot be said that the amount of generated carbon dioxide gas is almost the same as that of the blast furnace ironmaking method, and in some cases, there is no concern that it will increase. Moreover, even if it can be reduced, it is thought that it will be about 5% at most compared with the blast furnace iron making method. That is, as long as coal is used as the main reducing agent and fuel in the smelting reduction steelmaking method, a significant reduction in the amount of carbon dioxide gas generated cannot be expected.

【0004】DIOS法について、例えば、「新鉄源の
最近の動向」(日本鉄鋼協会製鉄プロセスフォーラム、
平成8年9月29日、p42〜51)に開示されている
(以下、「先行技術1」という)。図5は、先行技術1
による溶融還元製鉄法の設備概略フロー図である。
Regarding the DIOS method, for example, “Recent Trend of New Iron Sources” (Iron Process Forum of the Iron and Steel Institute of Japan,
Sep. 29, 1996, pp. 42-51) (hereinafter referred to as “prior art 1”). FIG.
FIG. 1 is a schematic flow chart of equipment of a smelting reduction iron making method according to the invention.

【0005】これによれば、原鉱石11を予熱炉3に導
いた後、予備還元炉2で700〜800℃まで予熱し、
20%前後まで予備還元した鉱石13を、石炭21及び
造滓材26と共に溶融還元炉1へ装入する。溶融還元炉
1において、燃料及び還元材として装入された石炭21
は、上部から吹き込まれた酸素ガス46により燃焼して
予備還元鉱石13を溶融すると共に還元する。また下部
から窒素ガス48を浴撹拌用として吹込み、溶融還元反
応を促進させる。溶融還元炉1内で、石炭21の燃焼で
生成したCOの内未燃のCOは、サイクロンを経て流動
層型予備還元炉2内へ底部から導入され、予備還元炉2
内で予熱鉄鉱石12の還元に使われる。
According to this, after the ore 11 is introduced into the preheating furnace 3, it is preheated to 700 to 800 ° C. in the prereduction furnace 2,
The ore 13 preliminarily reduced to about 20% is charged into the smelting reduction furnace 1 together with the coal 21 and the slag material 26. In the smelting reduction furnace 1, the coal 21 charged as fuel and reducing material
Burns with the oxygen gas 46 blown from above to melt and reduce the preliminary reduced ore 13. Nitrogen gas 48 is blown from the lower part for bath stirring to promote the smelting reduction reaction. In the smelting reduction furnace 1, unburned CO of the CO generated by the combustion of the coal 21 is introduced from the bottom into the fluidized bed type pre-reduction furnace 2 through a cyclone, and is supplied to the pre-reduction furnace 2.
It is used to reduce the preheated iron ore 12.

【0006】上記プロセスにおいては、流動層を予備還
元炉として用いるのでこれに装入する鉄鉱石の粒度は、
シャフト炉におけるような通気性劣化の問題がなく、鉄
鉱石の粒径は8mm程度以下の小粒ないし粉状のいわゆ
るシンターフィードを使用することができる利点があ
る。その反面、二次燃焼タイプの溶融還元炉との組み合
わせのプロセスであるため、熱力学的に鉄鉱石の到達還
元率は33%を超えることはできない。一方、石炭の発
熱量やその揮発物質含有率に応じて操業することができ
るので石炭原単位は700〜1200kg/t程度、酸
素原単位が500〜900Nm3 /t、生成ガスの顕熱
・潜熱が1〜5Gcal/tとなる。その結果、二酸化
炭素の発生量は、高炉製銑法でのコークス比が550k
g/t前後の操業の場合と大差ないレベルになる。
In the above process, since the fluidized bed is used as a pre-reduction furnace, the iron ore charged therein has a particle size of
There is no problem of deterioration in air permeability as in a shaft furnace, and there is an advantage that a so-called sinter feed in the form of small or powdered iron ore having a particle size of about 8 mm or less can be used. On the other hand, since the process is a combination with a secondary combustion type smelting reduction furnace, the ultimate reduction rate of iron ore cannot thermodynamically exceed 33%. On the other hand, the coal can be operated according to the calorific value of the coal and its volatile matter content, so that the unit consumption of coal is about 700 to 1200 kg / t, the unit consumption of oxygen is 500 to 900 Nm 3 / t, and the sensible heat and latent heat of the generated gas. Is 1 to 5 Gcal / t. As a result, the amount of carbon dioxide generated was 550 k in the coke ratio in the blast furnace iron making method.
The level is not much different from the case of the operation at around g / t.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】このように、DIOS
法で代表される溶融還元製鉄法は、原料・燃料の自由度
が大きいという点ではすぐれたプロセスである。しかし
ながら、そのプロセスから発生する二酸化炭素量は、高
炉製銑法と比較して格段に減少するものではない。そこ
で、設備費及び運転費が安価であって、二酸化炭素の発
生量を著しく低減することができる溶融還元法を開発す
ることを検討した。
SUMMARY OF THE INVENTION As described above, DIOS
The smelting reduction steelmaking method represented by the method is an excellent process in that the flexibility of raw materials and fuels is large. However, the amount of carbon dioxide generated from the process is not significantly reduced as compared with the blast furnace iron making method. Accordingly, the present inventors have studied the development of a smelting reduction method in which equipment costs and operating costs are low and the amount of generated carbon dioxide can be significantly reduced.

【0008】その際、検討の視点として、石炭と較べて
高発熱量を有し、且つ安価であることを必須の要件とし
て加えた。次いで、溶融還元製錬法における炭材とし
て、石炭の少なくとも一部代替として使用できるものを
選定した。その結果、廃プラスチックが本発明者等の開
発目的に合致し得るとの結論を得た。即ち、廃プラスチ
ックは、石炭に較べて高発熱量を有し、しかもその組成
の炭素:水素比が小さい。従って、溶融還元製錬法にお
ける炭材として有効利用することができれば、廃棄物の
資源活用方法として有益であると共に、二酸化炭素の発
生量低減にも大きく寄与する。但し、このプロセスで廃
プラスチックを石炭の代替用炭材として多量に使用する
ためには、次の課題ないし問題を解決することが一層望
ましいとの結論を得た。
[0008] At that time, as a viewpoint of the study, it is added that the heat generation amount is high and the cost is low as compared with coal. Next, as the carbon material in the smelting reduction smelting method, one that can be used as at least a part of coal was selected. As a result, it was concluded that the waste plastic can meet the development purpose of the present inventors. That is, waste plastic has a higher calorific value than coal, and the composition has a smaller carbon: hydrogen ratio. Therefore, if it can be effectively used as a carbon material in the smelting reduction smelting method, it will be useful as a method of utilizing resources of wastes, and will greatly contribute to a reduction in the amount of carbon dioxide generated. However, it was concluded that in order to use a large amount of waste plastic as a carbon substitute for coal in this process, it is more desirable to solve the following problems or problems.

【0009】 社会廃棄物や家庭廃棄物として発生す
る廃プラスチックは、家庭電化製品、自動車の各種部
品、家庭用品容器、飲料・食料品用容器、及び各種包装
用品その他多岐にわたるものから発生するので、その形
態は固形物やフィルム状物その他があり、大きさ、形
状、重量等も多岐にわたる。また、金属、セラミック
ス、薬品及び食品の残留物等が混入している。従って、
回収後の分別作業にコストがかかり、また衛生上の問題
もある。このような問題を解決した利用技術が望まし
い。
[0009] Waste plastic generated as social waste and household waste is generated from home appliances, various parts of automobiles, containers for household goods, containers for beverages and foodstuffs, various packaging supplies, and a wide variety of other products. The form includes a solid substance, a film-like substance, and the like, and the size, shape, weight, and the like also vary. In addition, residues of metals, ceramics, chemicals and foods are mixed. Therefore,
Separation work after collection is costly and has sanitary problems. A utilization technique that solves such a problem is desirable.

【0010】 溶融還元炉内には通常流速が2〜3m
/s程度の高温ガスの上昇流が形成されているので、廃
プラスチックを溶融還元炉へ装入する場合には、キャリ
アーガスを用いてスラグ浴内に添加する方法が適当であ
ることを確認した。従って、このような上昇流があって
も、歩留りよくスラグ浴に入るように廃プラスチックを
降下させなければならない。
In the smelting reduction furnace, the flow velocity is usually 2-3 m
Since a rising flow of high-temperature gas of about / s was formed, it was confirmed that a method of adding waste plastic into a slag bath using a carrier gas when charging waste plastic into a smelting reduction furnace was appropriate. . Therefore, even if there is such an upward flow, the waste plastic must be lowered so as to enter the slag bath with good yield.

【0011】 上記の通り廃プラスチックをキャリア
ーガスで送出するための投入シュートの先端をスラグ浴
面に近づけすぎると、スプラッシュの飛散・付着の堆積
により投入シュート先端部が閉塞して操業の継続が不可
能となる。図5に例示したような溶融還元製錬法の設備
においては、溶融還元炉で生成した高温の還元性ガス
を、流動層型の予備還元炉に供給して粉鉱石の予備還元
に利用する。従って、予備還元炉は加圧式の密閉炉形式
となっているので、安定した連続的操業を行なうために
も、溶融還元炉への原燃料等の投入系統の閉塞は特に回
避しなければならない。
[0011] As described above, if the tip of the charging chute for sending waste plastic with the carrier gas is too close to the slag bath surface, the tip of the charging chute is clogged due to the splash and adhesion of splash, and continuation of operation is not possible. It becomes possible. In the equipment of the smelting reduction smelting method as exemplified in FIG. 5, high-temperature reducing gas generated in the smelting reduction furnace is supplied to a fluidized bed type pre-reduction furnace and used for pre-reduction of fine ore. Therefore, since the pre-reduction furnace is a pressurized closed furnace type, clogging of the feed system of raw fuel and the like to the smelting reduction furnace must be particularly avoided in order to perform stable and continuous operation.

【0012】 廃プラスチック炭化水素系物質である
が、十分に高い温度にしないと分解が不十分となりター
ルその他の操業上の有害物質が生成する。タールは例え
ば、配管を閉塞させたり、ドレンに溜まりこれを詰まら
せたりする。
Although it is a waste plastic hydrocarbon-based substance, if the temperature is not sufficiently high, the decomposition is insufficient and tar and other harmful substances for operation are generated. Tar, for example, can block piping or accumulate in the drain and clog it.

【0013】従って、この発明の目的は、上述した問題
を解決して、石炭の替わりとして廃プラスチックを多量
に用いて、二酸化炭素の排出量を一段と減らすことがで
きる環境調和型の溶融還元製錬法を提供することにあ
る。
SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to solve the above-mentioned problems and to use a large amount of waste plastics instead of coal to further reduce the amount of carbon dioxide emitted. Is to provide a law.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】本発明者等は、上述した
観点から、廃プラスチックを炭材として用いた環境調和
型の溶融還元製錬法を開発すべく研究を重ねた。その結
果、次の知見を得た。
SUMMARY OF THE INVENTION From the above-mentioned viewpoints, the present inventors have conducted studies to develop an environmentally friendly smelting reduction smelting method using waste plastic as a carbon material. As a result, the following findings were obtained.

【0015】廃プラスチックを溶融還元炉へ装入する場
合には、キャリアーガスを用いて、粉鉱石や製鉄所又は
その他の製錬所で発生するダスト等の有価金属元素を含
有する原料と、石灰等の造滓材と共に連続的に所定の投
入シュートから溶融還元炉内に送出することにより、廃
プラスチックを炉内スラグ浴内に供給することが可能で
ある。また、勿論、廃プラスチックを上記原燃料や造滓
材と一緒に混合・成形して装入してもよい。更に、これ
に予熱予備還元処理を施してあれば、燃料原単位の低減
に一層役立つ。また、上記原燃料や造滓材を別の集団流
れの形態にして投入シュートから装入してもよい。例え
ば、繊維状物質や網目状物質、粘着性物質や接着性物質
等と混合した状態で装入してもよい。
When the waste plastic is charged into the smelting reduction furnace, a raw material containing valuable metal elements such as dust ore or dust generated in a steel mill or other smelters is mixed with a lime using a carrier gas. It is possible to supply the waste plastic into the slag bath in the furnace by continuously sending the waste plastic from a predetermined charging chute into the smelting reduction furnace together with the slag-making material. Further, needless to say, the waste plastic may be mixed and molded together with the raw fuel and the slag-making material and then charged. Further, if the pre-heating and pre-reduction treatment is applied to this, it is further useful to reduce the unit fuel consumption. Further, the raw fuel and the slag-making material may be charged in a different chute form from a charging chute. For example, it may be charged in a state of being mixed with a fibrous substance, a network substance, an adhesive substance, an adhesive substance, or the like.

【0016】この発明は、上述した知見に基づきなされ
たものであって、この発明の要旨は、次の通りである。
請求項1記載の溶融還元製錬法は、金属酸化物及び/又
は金属水酸化物を含む原料、並びに造滓材を溶融還元炉
に装入し、そして石炭及び/又はコークスを含む炭材を
燃料及び還元材として使用し、上記炭材を酸素含有ガス
で燃焼させた熱により上記原料及び上記造滓材を加熱し
溶融し、上記溶融還元炉で直接溶融還元製錬する方法に
おいて、上記炭材として、上記石炭及び/又はコークス
の少なくとも一部に替えて廃プラスチックを使用し、操
業することに特徴を有するものである。
The present invention has been made based on the above findings, and the gist of the present invention is as follows.
The smelting reduction smelting method according to claim 1, wherein a raw material containing a metal oxide and / or a metal hydroxide and a slag-making material are charged into a smelting reduction furnace, and a carbon material containing coal and / or coke is produced. In the method of heating and melting the raw material and the slag making material by heat generated by burning the carbon material with an oxygen-containing gas, using the carbon material as a fuel and a reducing material, and directly melting and refining in the smelting reduction furnace, The material is characterized in that waste plastic is used in place of at least part of the coal and / or coke as the material and the operation is performed.

【0017】請求項2記載の溶融還元製錬法は、請求項
1記載の発明において、廃プラスチックを溶融還元炉に
装入する方法として、下記(イ)、(ロ)及び(ハ)に
記載した条件を満たすことに特徴を有するものである。
ここで、(イ)、(ロ)及び(ハ)の条件とは、(イ)
廃プラスチックの投入は、溶融還元炉内スラグ浴表面よ
り2m以上の高さ位置から行なうこと、(ロ)廃プラス
チックの投入は、溶融還元炉内の雰囲気ガスが1000
℃以上である雰囲気内位置から行なうこと、そして、
(ハ)廃プラスチックの投入は、投入シュートからキャ
リアーガスで送出して行ない、且つ、投入シュート1個
当たりから装入される廃プラスチック(P)、並びに、
当該廃プラスチックに随伴して送出される、当該廃プラ
スチック以外の炭材(Q)、原料(R)及び造滓材
(S)からなる全固形物質(P+Q+R+S)の鉛直下
向き運動量が、100kgm/s以上となるように操業
することを指す。
The smelting reduction smelting method according to claim 2 is the method according to claim 1, wherein the waste plastic is charged into a smelting reduction furnace as described in (a), (b) and (c) below. It is characterized by satisfying the conditions described above.
Here, the conditions (a), (b) and (c) are (a)
Waste plastic should be charged from a position at least 2 m above the surface of the slag bath in the smelting reduction furnace.
From a location in the atmosphere that is at least ℃, and
(C) The input of the waste plastic is performed by sending out the carrier gas from the input chute, and the waste plastic (P) charged per input chute, and
The vertical downward momentum of the total solid substance (P + Q + R + S) of carbon material (Q), raw material (R) and slag-making material (S) other than the waste plastic sent out along with the waste plastic is 100 kgm / s. It means to operate as described above.

【0018】上記において、金属酸化物及び/又は金属
水酸化物を含む原料としては、鉱石、製鉄所やその他の
製錬所で発生する金属元素を含有するダスト、直接還元
鉄(DRI)、ホットブリケットアイアン(HBI)、
各種金属の還元ペレット・半還元ペレット・未還元ペレ
ット、及び鉄又はその他の金属元素含有廃棄物等のいず
れを使用してもよく、これらはいずれも原料として類似
の作用・効果を生じる。
In the above, the raw materials containing metal oxides and / or metal hydroxides include ores, dusts containing metal elements generated in steelworks and other smelters, direct reduced iron (DRI), hot metal Briquette Iron (HBI),
Any of reduced pellets, semi-reduced pellets, unreduced pellets, and wastes containing iron or other metal elements of various metals may be used, and these all have similar functions and effects as raw materials.

【0019】[0019]

【発明の実施の形態】次に、この発明を、図面を参照し
ながら説明する。この発明の特徴は、特に、粉鉱石の溶
融還元製錬法における溶融金属浴型の溶融還元炉におけ
る製錬方法に特徴を有するものである。図1は、この発
明の一つの実施形態を示す設備概略フロー図である。流
動層型の予備還元炉2から排出された粗粒の予備還元鉱
石13aと、予備還元炉2及び溶融還元炉1で発生しサ
イクロン(図示せず)で回収された微粒の予備還元鉱石
13bと、炭材として廃プラスチック22を一部及び石
炭21を残部又は廃プラスチック22を100%と、造
滓材26とを、溶融還元炉1の上部に設けられた投入シ
ュートから炉内に装入する。
Next, the present invention will be described with reference to the drawings. A feature of the present invention is particularly that of a smelting method in a molten metal bath type smelting reduction furnace in a smelting reduction smelting method of fine ore. FIG. 1 is a schematic flow chart of equipment showing one embodiment of the present invention. A coarse pre-reduction ore 13a discharged from the fluidized bed pre-reduction furnace 2; a fine pre-reduction ore 13b generated in the pre-reduction furnace 2 and the smelting reduction furnace 1 and recovered by a cyclone (not shown); A part of the waste plastic 22 as the carbon material, 100% of the remainder of the coal 21 or 100% of the waste plastic 22, and the slag-making material 26 are charged into the furnace from a charging chute provided at the upper part of the smelting reduction furnace 1. .

【0020】図2に、図1の溶融還元炉要部の概念図を
示す。ここで、原料として粗粒及び微粒の鉱石(13a
及び13b)の他に、製鉄所やその他の製錬所で発生す
る金属元素含有ダスト等、金属含有元素含有物質を適宜
混合して装入してもよい。また炭材として、その他にオ
イルコークスその他の炭素含有物質を適宜混合して装入
してもよい。上記原料、炭材及び造滓材の装入はキャリ
アーガス、例えば窒素ガス8により集団流れの形態で装
入物63を、投入シュート61の先端から下方に向けて
送出する。また、上記装入の時期的形態は連続的に行な
う。但し、設備条件等によっては、重力落下方式で投入
シュート61から投入してもよい。この場合には投入シ
ュート詰まり防止のためのパージガスを流す。一方、酸
素ガス46をランス62から炉内に上吹きし、炉下部か
ら浴撹拌用ガス、例えば窒素ガス48を底吹きする。溶
融還元炉1内に装入された鉱石は、炭材の燃焼熱で溶融
しスラグ浴37aに入り、炭素により還元されて溶融金
属浴36aに移行する。
FIG. 2 shows a conceptual diagram of a main part of the smelting reduction furnace of FIG. Here, coarse and fine ores (13a
In addition to 13b), a metal-containing element-containing substance such as a metal-element-containing dust generated in a steel mill or another smelter may be appropriately mixed and charged. In addition, as a carbon material, oil coke and other carbon-containing substances may be appropriately mixed and charged. The charging of the raw material, the carbonaceous material, and the slag-making material is performed by sending the charged material 63 in the form of a collective flow using a carrier gas, for example, a nitrogen gas 8 from the tip of the charging chute 61 downward. Further, the timing of the charging is continuously performed. However, depending on equipment conditions and the like, it may be charged from the charging chute 61 by a gravity drop method. In this case, a purge gas is supplied to prevent clogging of the charging chute. On the other hand, oxygen gas 46 is blown upward from the lance 62 into the furnace, and bath stirring gas, for example, nitrogen gas 48, is blown from the bottom of the furnace. The ore charged in the smelting reduction furnace 1 is melted by the heat of combustion of the carbonaceous material, enters the slag bath 37a, is reduced by carbon, and moves to the molten metal bath 36a.

【0021】このように、炭材として石炭又は石炭及び
コークスの替わりに廃プラスチックをその一部又は全部
に使用すると、次の効果が発揮される。廃プラスチック
の発熱量は8400kcal/kg前後であり、石炭の
7000〜7700kcal/kg、コークスの約70
00kcal/kgより相当大きいので、製錬に要する
炭材原単位及び酸素原単位が減り、溶融還元製錬プロセ
ス系から発生する二酸化炭素量が大幅に減少する。従っ
て、石炭やコークスの代替物質として廃プラスチックを
使用することは、環境保全に寄与すると同時にプロセス
の生産効率や熱効率を改善するという点においても望ま
しい。
As described above, when waste plastic is used as a carbon material instead of coal or coal and coke for part or all, the following effects are exhibited. The calorific value of waste plastic is about 8400 kcal / kg, about 7000 to 7700 kcal / kg of coal, and about 70 kcal / kg of coke.
Since it is much larger than 00 kcal / kg, the carbon unit and oxygen unit required for smelting are reduced, and the amount of carbon dioxide generated from the smelting reduction smelting process system is greatly reduced. Therefore, the use of waste plastic as a substitute for coal or coke is desirable in terms of contributing to environmental conservation and improving the production efficiency and thermal efficiency of the process.

【0022】上記効果を十分に発揮させ、しかも溶融金
属製造方法として実操業が良好に成り立つことが必要で
ある。この観点から、廃プラスチックが炉内熱風と共に
舞い上がって溶融還元反応系外へできるだけ持ち去られ
ることがなく、スラグ浴内に添加されること、また、密
閉系である溶融還元プロセス全系の連続的操業が行なわ
れるために、投入シュートや配管系統の閉塞等トラブル
を発生させないことが重要である。
It is necessary that the above-mentioned effects be sufficiently exhibited and that the actual operation be well established as a method for producing molten metal. From this point of view, waste plastic soars with the hot air in the furnace and is not taken out of the smelting reduction reaction system as much as possible, it is added to the slag bath, and continuous operation of the whole system of the smelting reduction process which is a closed system Therefore, it is important not to cause troubles such as a closing chute and a blockage of a piping system.

【0023】上記観点からこの発明において、望ましい
廃プラスチックの投入方法等を前記の通り限定した。そ
の根拠及びそうした場合の効果を説明する。 (1)廃プラスチックの投入は、溶融還元炉内スラグ浴
表面より2m以上の高さ位置から行なう。
In view of the above, in the present invention, the method of charging the waste plastic is limited as described above. The grounds and the effect in such a case will be described. (1) The waste plastic is charged from a position at least 2 m above the surface of the slag bath in the smelting reduction furnace.

【0024】本発明者等は、溶融還元炉の実操業の経験
に基づき、廃プラスチックを図2に示した投入シュート
から他の装入物と一緒にキャリアーガスで送入する方法
の場合には、炉内スラグ面から2m以上離れた高所に投
入シュートの先端を位置させないと、溶融スラグ粒滴の
付着等によるシュート先端の閉塞が問題となることを明
らかにした。そして更に望ましくは、上記距離は3m以
上離す方がよく、5m以上離せば、全く問題は発生しな
いことがわかった。
Based on experience in the actual operation of a smelting reduction furnace, the present inventors have proposed a method in which waste plastic is fed from a charging chute shown in FIG. 2 together with other charges by a carrier gas. Unless the tip of the chute is placed at a height of at least 2 m away from the slag surface in the furnace, it is clarified that blockage of the tip of the chute due to adhesion of molten slag droplets becomes a problem. More desirably, the distance is more preferably 3 m or more, and if it is more than 5 m, no problem occurs.

【0025】(2)廃プラスチックの投入は、炉内の雰
囲気ガスが1000℃以上である雰囲気内位置から行な
う。廃プラスチックを溶融還元炉内に装入すると、分解
してガス化する部分、液化する部分及び固体状態のまま
の部分に分かれる。廃プラスチックを他の装入物と一緒
にキャリアーガスで装入する場合、投入シュートの先端
がスラグ面より2m以上高く、しかもその先端位置が1
000℃以上の温度雰囲気にないと、廃プラスチック中
の炭化水素が十分に分解せず、タールその他の操業に有
害な物質の生成が認められた。これでは、環境上も問題
があるので、1000℃以上の高温雰囲気領域から廃プ
ラスチックを装入するのが望ましい。
(2) The waste plastic is charged from a position in the atmosphere where the atmosphere gas in the furnace is 1000 ° C. or higher. When the waste plastic is charged into the smelting reduction furnace, it is divided into a part that decomposes and gasifies, a part that liquefies, and a part that remains in a solid state. When the waste plastic is charged with the carrier gas together with the other charges, the tip of the charging chute is at least 2 m higher than the slag surface, and the tip position is 1
If the temperature was not higher than 000 ° C., hydrocarbons in the waste plastic were not sufficiently decomposed, and generation of tar and other substances harmful to the operation was recognized. In this case, since there is a problem in the environment, it is desirable to load the waste plastic from a high-temperature atmosphere region of 1000 ° C. or more.

【0026】(3)廃プラスチックの投入は、投入シュ
ートからキャリアーガスで送入して行ない、投入シュー
ト1個当たりから装入される廃プラスチック(P)、並
びに、当該廃プラスチックに随伴して送出される、当該
廃プラスチック以外の炭材(Q)、前記原料(R)及び
前記造滓材(S)からなる全固形物質(P+Q+R+
S)の鉛直下向き運動量が、100kgm/s以上とな
るように操業条件を調整する。なお、上記全固形物質の
鉛直下向き運動量が、100kgm/s以上となるよう
にすれば、重力落下法により投入シュートから装入して
もよい。
(3) The waste plastic is fed by a carrier gas from a charging chute, and the waste plastic (P) charged per charging chute and the waste plastic are sent out along with the waste plastic. , A solid material (P + Q + R +) composed of the carbon material (Q) other than the waste plastic, the raw material (R), and the slag-making material (S).
The operating conditions are adjusted so that the vertical downward momentum in S) is 100 kgm / s or more. In addition, if the vertical downward momentum of all the solid substances is set to be 100 kgm / s or more, the solid substances may be charged from a charging chute by a gravity drop method.

【0027】廃プラスチックの形態は、前述した通り、
固形物やフィルム状物、サイズや重量は大小各種、不純
物として金属やセラミックスや残留食品等の混入物等、
一般的な石炭の粒子状とは大きく異なる。通常、溶融還
元炉内のガス空塔流速が2〜3m/s程度であり、廃プ
ラスチックは形態の移管を問わず、このガス流によって
炉外へ流失し易い。本発明者等は、廃プラスチックを投
入シュートから他の装入物質と一緒にキャリアーガスで
炉内に鉛直下向きに送出し、全装入物の流れを集団運動
として把握した。そしてこの全装入物の鉛直下向き運動
量に着眼し、廃プラスチックの飛散ロスに及ぼす上記運
動量の影響を試験した。
The form of the waste plastic is as described above.
Solids and films, large and small in size and weight, impurities such as metals, ceramics, contaminants such as residual foods, etc.
It is very different from general coal particles. Usually, the gas superficial velocity in the smelting reduction furnace is about 2 to 3 m / s, and the waste plastic easily flows out of the furnace by this gas flow regardless of the form of transfer. The present inventors have sent waste plastics vertically downward into the furnace with a carrier gas together with other charged substances from a charging chute and grasped the flow of all charged substances as a collective motion. Then, focusing on the vertical downward momentum of the entire charge, the effect of the above momentum on the scattering loss of the waste plastic was tested.

【0028】図3に、廃プラスチックの飛散ロス割合に
及ぼす全装入物の鉛直下向き運動量の影響、及び、飛散
ロスと炉内ガス空塔速度との関係を示す。この結果より
わかるように、廃プラスチックの飛散ロスを2〜3%以
下に抑えるためには、投入シュートから、他の装入物と
一緒にしてキャリアーガスで集団流れの状態にし、その
全装入物の鉛直下向き運動量を、100kgm/s以上
に調整することにより達成される。
FIG. 3 shows the effect of the vertically downward momentum of the whole charge on the scattering loss ratio of the waste plastic, and the relationship between the scattering loss and the gas superficial velocity in the furnace. As can be seen from this result, in order to suppress the scattering loss of the waste plastic to 2 to 3% or less, from the input chute, together with the other charges, a state of collective flow is carried out with the carrier gas, and the entire charge is taken. This is achieved by adjusting the vertical downward momentum of the object to 100 kgm / s or more.

【0029】溶融還元炉において、炭材としての石炭の
代替品として廃プラスチックを使用した場合のその他の
有利な点について説明する。廃プラスチックは、その形
態についてその大きさがホッパーから中間ホッパーを経
て投入シュートから問題なく切り出すことができるもの
であれば、とくに制限しなくてよい。混入物中のFeは
鉄源原料として利用されるので有益であり、ZnやSn
等の蒸気圧が高い金属は溶銑中に混入せずダスト中に除
去されるので、別途常法により処理する。Cr等酸化さ
れ易い金属は高酸素ポテンシャルのスラグに移行する
し、また、セラミックス類もスラグに移行するので特に
問題はない。但し、Cu等酸化され難い金属は溶銑中に
入るので、大量に混入しているものは選別すべきであ
る。このように、大半の廃プラスチックに対しては殆ん
ど前処理の必要がないので、有利である。
Another advantage of using a waste plastic as a substitute for coal as a carbon material in a smelting reduction furnace will be described. The form of the waste plastic is not particularly limited as long as its size can be cut out from the hopper through the intermediate hopper without problems from the input chute. Fe in the contaminants is useful because it is used as an iron source material, and Zn and Sn
Metals with a high vapor pressure, such as, are removed from the dust without mixing into the hot metal, so they are separately treated by a conventional method. Metals that are easily oxidized, such as Cr, migrate to slag with a high oxygen potential, and ceramics also migrate to slag, so there is no particular problem. However, metals that are difficult to oxidize, such as Cu, enter into the hot metal, so that those that are mixed in large quantities should be sorted out. This is advantageous because most waste plastics require little pre-treatment.

【0030】廃プラスチックのS含有率は約0.1wt.%
程度で石炭の0.5wt.%程度と比較しても小さく、廃プ
ラスチックによる代替量が多いほど溶融金属脱硫の負荷
が軽減し有利となる。今、廃プラスチックを含む炭材、
原料及び造滓材の全体から炉内に持ち込まれる全硫黄量
(以下、「インプット全硫黄」という)と、スラグ中
(FeO)濃度、スロッピング状態(インデックスとす
る)、メタル中〔C〕濃度及びメタル中〔S〕濃度との
関係を示すと、図4の通りである。通常、図4に示され
るように、インプット全硫黄が増加するとメタル中の
〔S〕濃度が高くなり、そのため炭材添加によるメタル
への浸炭作用が阻害され、メタル中の炭素濃度が十分に
上がらない。その結果、鉱石の還元遅れによるスラグ中
有価金属酸化物(MX Y )の増大や、スロッピングの
発生等により操業が不安定となる。しかしながら、廃プ
ラスチックのS含有率は石炭よりもはるかに低いので、
廃プラスチックを多量に使用してもこのような操業不安
定はなく、安定操業が得られる。
The S content of the waste plastic is about 0.1 wt.%
It is smaller than about 0.5 wt.% Of coal, and the greater the substitution amount by waste plastic, the more the load of molten metal desulfurization is reduced, which is advantageous. Now, carbon materials, including waste plastic,
Total amount of sulfur brought into the furnace from the entire raw material and slag-making material (hereinafter referred to as "input total sulfur"), slag (FeO) concentration, slopping state (index), and metal [C] concentration FIG. 4 shows the relationship between the concentration and the [S] concentration in the metal. Normally, as shown in FIG. 4, when the total sulfur input increases, the [S] concentration in the metal increases, which impairs the carburizing effect on the metal due to the addition of the carbonaceous material, and sufficiently increases the carbon concentration in the metal. Absent. As a result, the operation becomes unstable due to an increase in valuable metal oxides (M X O Y ) in the slag due to a delay in the reduction of the ore, occurrence of slopping, and the like. However, waste plastic has much lower S content than coal,
Even if a large amount of waste plastic is used, such operation is not unstable, and stable operation can be obtained.

【0031】また、廃プラスチック中の水分含有率は約
2wt.%程度で、石炭の約10wt.%と比較しても含有水分
は相当に低いので、水分乾燥を別途行なう必要はない。
なおS含有率が低いので、廃プラスチックを単なる燃料
として利用した場合や、焼却処理したような場合に発生
するSOX の発生は少なく、殆んどがスラグ及び溶銑に
移行し、固定されるので、大気への排出が避けられる利
点がある。
Further, the moisture content in the waste plastic is about 2 wt.%, And the moisture content is considerably lower than that of about 10 wt.% Of coal, so that it is not necessary to separately perform moisture drying.
Since the S content is low, SO X generated when waste plastic is used as mere fuel or when incinerated is small, and most of the SO X is transferred to slag and hot metal and fixed. There is an advantage that emission to the atmosphere can be avoided.

【0032】[0032]

【実施例】次に、この発明の溶融還元製錬法を、実施例
によって更に詳細に説明する。実施例1〜10として、
図1及び2に示した溶銑生産速度500t/dの溶融還
元製鉄設備を用い、本発明の範囲内の方法で連続操業に
より溶銑を製造した場合と、比較例1及び2として、図
4に示した同じく溶銑生産速度500t/dで実施例で
用いた設備に準じた溶融還元設備を用い、本発明の範囲
外の方法で連続操業により溶銑を製造した場合とについ
て試験した。
Next, the smelting reduction smelting method of the present invention will be described in more detail with reference to examples. As Examples 1 to 10,
FIG. 4 shows a case where hot metal was manufactured by continuous operation by a method within the scope of the present invention using the smelting reduction steelmaking equipment with a hot metal production rate of 500 t / d shown in FIGS. 1 and 2 and Comparative Examples 1 and 2. In addition, a test was conducted for a case where hot metal was produced by continuous operation by a method outside the scope of the present invention using a smelting reduction facility similar to the facility used in the examples at a hot metal production rate of 500 t / d.

【0033】なお、表1に、使用した鉄鉱石の分析結果
を示し、表2に、使用した廃プラスチックの分析結果を
示す。廃プラスチックには、いわゆるバージンペレット
と呼ばれるポリエチレン等の10000kcal/kg
を超える高カロリー、低ashの高品質のものもある
が、破砕品や風選落下物、磁気カード等の薄片状で10
00kcal/kg前後のごく低カロリーのレジン系物
質まで含まれており、粒度や成分の変動は避けられな
い。しかし、入手できるものの平均値でみると、ほぼ、
表2に示した通りである。このように、石炭と較べて発
熱量はそれほど高くはないが、硫黄含有率が非常に低い
水準にある。
Table 1 shows the analysis results of the iron ore used, and Table 2 shows the analysis results of the waste plastic used. For waste plastic, 10,000 kcal / kg of polyethylene or the like called virgin pellets
High-calorie, low-ash, high-quality products, but crushed products, wind-selected materials, magnetic cards, etc.
Even very low-calorie resin-based substances of about 00 kcal / kg are contained, and fluctuations in particle size and components are inevitable. However, if you look at the average of what you can get,
As shown in Table 2. Thus, the calorific value is not so high as compared with coal, but the sulfur content is at a very low level.

【0034】また、廃プラスチックはその形態面から、
また水分含有率も低いこと等から、溶融還元製鉄プロセ
ス系内における搬送及び溶融還元炉への装入を、必ずし
も気送・吹込みといった手段をとる必要はない。溶融還
元炉での装入シュートに至るまでの配管系で詰まらない
程度の配管径、通常数は百mm径の1/3以下の径であ
れば、使用上特に問題はない。また、金属やセラミック
ス等の異物が混入・付着していても使用上全く問題はな
い点が特筆される。
[0034] Waste plastic is
In addition, since the water content is low, it is not always necessary to take measures such as pneumatic feeding and blowing for transport in the smelting reduction steelmaking process system and charging to the smelting reduction furnace. There is no particular problem in use as long as the pipe diameter is such that the pipe system up to the charging chute in the smelting reduction furnace is not clogged, and the number is usually 1/3 or less of the diameter of 100 mm. Also, it is noted that there is no problem in use even if foreign substances such as metals and ceramics are mixed and adhered.

【0035】[0035]

【表1】 [Table 1]

【0036】[0036]

【表2】 [Table 2]

【0037】(1)実施例の試験条件 実施例の試験条件は、炭材に占める廃プラスチックの使
用比率で大別すると、50%(実施例1〜4)、60%
(実施例9)、及び100%(実施例5〜8、10)と
なる。そして、下記(a)〜(f)の操業要因の水準を
本発明の範囲内で次の通りに設定し、これらを適宜組み
合わせた場合の試験操業を行なった。
(1) Test conditions of the examples The test conditions of the examples are roughly divided into 50% (Examples 1 to 4) and 60%
(Example 9) and 100% (Examples 5 to 8 and 10). Then, the following operation factors (a) to (f) were set as follows within the scope of the present invention, and a test operation was performed in a case where these were appropriately combined.

【0038】表3〜表6にその試験条件を示す。Tables 3 to 6 show the test conditions.

【0039】[0039]

【表3】 [Table 3]

【0040】[0040]

【表4】 [Table 4]

【0041】[0041]

【表5】 [Table 5]

【0042】[0042]

【表6】 [Table 6]

【0043】〔操業要因とその水準〕 (a)予備還元炉における鉱石の予備還元率:予熱炉で
予熱・乾燥した鉱石を使用した場合には20%前後まで
還元し、一方、直接予備還元炉へ鉱石を装入した場合に
は10%前後までの還元に留まった。 (b)廃プラスチックの粒径:これは廃プラスチックの
溶融還元炉からの飛散ロスを減らす観点からは大きい方
がよく、配管径の1/3程度以下がその詰まり防止から
必要である。また、廃プラスチックの分解・ガス化・燃
焼の進行度からも小さい方がよい。ここでは、1〜15
mmの諸水準でおこなった。 (c)二次燃焼率:30%と35%程度の2水準に制御
して試験した。 (d)投入シュートのスラグ浴からの高さ:これは高く
するほど投入シュート先端部へのスラグの飛散・付着が
なくなり、その詰まりによる操業トラブルがなくなる。
2〜5m程度の範囲内で変化させて試験した。 (e)投入シュート先端部の雰囲気温度:投入シュート
のスラグ浴からの高さと、製錬条件とから定まり、低す
ぎるとタール等の操業阻害物質が生成する。1160〜
1330℃の広範囲内で試験した。 (f)投入シュートからの装入物の運動量:これは、廃
プラスチックの飛散ロス量に影響を及ぼす要因である。
50〜2000kgm/sの広範囲にわたり数水準で試
験した。
[Operating Factors and Their Levels] (a) Preliminary Ore Reduction Rate in Preliminary Reducing Furnace: When ore preheated and dried in a preheating furnace is used, it is reduced to about 20%, while direct prereducing furnace is used. When ore was charged, the reduction was limited to around 10%. (B) Particle size of waste plastic: From the viewpoint of reducing the scattering loss of waste plastic from the smelting reduction furnace, it is better to be large, and about 1/3 or less of the pipe diameter is necessary to prevent clogging. In addition, the smaller the degree of progress of the decomposition, gasification, and combustion of the waste plastic, the better. Here, 1 to 15
mm. (C) Secondary burning rate: The test was carried out while controlling at two levels of about 30% and 35%. (D) Height of the throwing chute from the slag bath: The higher this height is, the less the slag is scattered and adhered to the tip of the throwing chute, and the operation trouble due to the clogging is eliminated.
The test was performed by changing the range of about 2 to 5 m. (E) Atmospheric temperature at the tip of the charging chute: Determined by the height of the charging chute from the slag bath and the smelting conditions. If the temperature is too low, an operation inhibiting substance such as tar is generated. 1160
Tested within a wide range of 1330 ° C. (F) Momentum of the charge from the input chute: This is a factor that affects the amount of scattering loss of the waste plastic.
Tested at several levels over a wide range of 50-2000 kgm / s.

【0044】(2)比較例の試験条件 比較例の試験条件としては、従来法のDIOS法の代表
的プロセスとして、鉱石予熱炉を用いない場合(比較例
1)と用いた場合(比較例2)とについて、炭材として
廃プラスチックを使用せず石炭を100%使用した場合
について試験した。そして、比較例1では、投入シュー
トからの装入物の投入方法は、従来の炭材投入法と同じ
く重力落下法により行なった。比較例2では、投入シュ
ートから装入物は同じく重力落下法により行ない、且つ
投入シュート先端のスラグ浴表面からの高さを、1.7
mと低い場合について試験した。
(2) Test Conditions of Comparative Example As the test conditions of the comparative example, as a typical process of the conventional DIOS method, the case where the ore preheating furnace was not used (Comparative Example 1) and the case where the ore preheating furnace was not used (Comparative Example 2) ) Were tested for the case where 100% of coal was used without using waste plastic as a carbon material. In Comparative Example 1, the charging method from the charging chute was performed by the gravity drop method as in the conventional carbon material charging method. In Comparative Example 2, the charge was similarly performed from the charging chute by the gravity drop method, and the height of the charging chute tip from the slag bath surface was 1.7.
m and low.

【0045】(3)試験結果について 試験結果を表7〜表10に示す。(3) Test results Tables 7 to 10 show the test results.

【0046】[0046]

【表7】 [Table 7]

【0047】[0047]

【表8】 [Table 8]

【0048】[0048]

【表9】 [Table 9]

【0049】[0049]

【表10】 [Table 10]

【0050】二酸化炭素の排出量の算定 インプットC量(A)を求めるために、炭材中のC量
と、造滓材中のC量と、溶融還元炉への上吹きO2 ガス
製造に要した電力発電用消費燃料の換算C量との合計値
から、上吹きO2 ガス製造装置以外のユーティリィティ
での消費電力発電用消費燃料の換算C量を差し引いた値
を求め、この値をインプットC量(A)とした。一方、
インプットC量(A)からの控除C量(B)として、回
収ガスによる発電量と、回収蒸気による発電量の各換算
C量との和を求め、インプットC量(A)から控除C量
(B)を差し引いた値((A)−(B))を、消費C量
(C)で表わした。そして、消費C量(C)を二酸化炭
素量に換算して、表7〜10に示した。
Calculation of Carbon Dioxide Emission In order to obtain the input C amount (A), the C amount in the carbon material, the C amount in the slag material, and the production of top-blown O 2 gas to the smelting reduction furnace The value obtained by subtracting the converted C amount of fuel consumed for power generation in utilities other than the top-blown O 2 gas production apparatus from the total value of the required converted C amount of fuel consumed for power generation is calculated, and this value is calculated. The input C amount (A) was used. on the other hand,
As the deduction C amount (B) from the input C amount (A), the sum of the amount of power generated by the recovered gas and each converted C amount of the amount of power generation by the recovered steam is obtained, and the deduction C amount (A) is obtained from the input C amount (A). The value obtained by subtracting B) ((A)-(B)) was represented by the amount of consumed C (C). And the consumption C amount (C) was converted into the carbon dioxide amount, and shown in Tables 7 to 10.

【0051】二酸化炭素の排出量について実施例と比較
例とを比較すると、炭材として廃プラスチックを使用す
ることにより、二酸化炭素の排出量が大幅に減少してい
る。そして、実施例1〜4(廃プラスチック比率50%
の場合)と実施例5〜8(廃プラスチック比率100%
の場合)との比較より、炭材中の廃プラスチック代替比
率が大きいほど二酸化炭素の系外排出量は減少すること
がわかる。
Comparing the embodiment and the comparative example with respect to the amount of carbon dioxide emitted, the use of waste plastic as the carbon material significantly reduces the amount of carbon dioxide emitted. And Examples 1-4 (Waste plastic ratio 50%
) And Examples 5 to 8 (waste plastic ratio 100%)
It can be seen from the comparison with the above case) that the larger the waste plastic substitution ratio in the carbonaceous material, the lower the amount of carbon dioxide emission outside the system.

【0052】溶融還元炉からの廃プラスチックの飛散
ロス 廃プラスチックの飛散率は、装入原料中の炭材中に占め
る廃プラスチック比率が同じ場合には、炭材の平均飛散
率から廃プラスチックの飛散率の大小の比較ができる。
廃プラスチックの飛散ロスは、一般に廃プラスチック粒
径が大きいほど少なくなる。廃プラスチックは他の装入
物と一緒にキャリアーガスにより集団流れの形態で投入
シュート先端から下方に向けて送出する。その運動量が
大きいほど溶融還元炉からの廃プラスチックの飛散ロス
は少なくなる。実施例1から4までにおいては、平均粒
径を1から5mmまで順次大きくすると同時に、運動量
を150から1000kgm/sまで増加させた。ま
た、実施例5から8までにおいては、平均粒径を5から
15mmまで大きくすると同時に、装入物の運動量を2
00から2000kgm/sまで増加させた。平均粒径
が大きく、且つ運動量が大きいほど、廃プラスチックの
飛散ロスは小さくなっている。
Scattering loss of waste plastic from the smelting reduction furnace The scattering rate of the waste plastic is calculated from the average scattering rate of the carbon material when the proportion of the waste plastic in the carbon material in the charging material is the same. You can compare rates.
Generally, the scattering loss of waste plastic decreases as the particle diameter of waste plastic increases. The waste plastic is pumped down from the tip of the input chute in the form of a mass flow by means of a carrier gas together with the other charges. As the momentum increases, the scattering loss of the waste plastic from the smelting reduction furnace decreases. In Examples 1 to 4, the average particle size was sequentially increased from 1 to 5 mm, and the momentum was increased from 150 to 1000 kgm / s. In Examples 5 to 8, the average particle diameter was increased from 5 to 15 mm, and the momentum of
It was increased from 00 to 2000 kgm / s. The larger the average particle size and the greater the momentum, the smaller the scattering loss of the waste plastic.

【0053】実施例9及び10の廃プラスチックの飛散
率を、実施例1〜4、及び実施例5〜8の廃プラスチッ
クの飛散率とを比較すると、前者の方が後者よりも相当
に小さい。これは、廃プラスチックを含む装入物の運動
量が、実施例9及び10においては小さかった(50〜
60kgm/s)ためである。一方、比較例1及び2に
おいては、石炭をパージガスを流しつつ重力落下法で投
入したが、石炭の飛散率は少なく良好であった。この場
合の投入シュート先端における装入物全体の運動量を推
算すると、投入シュート1個当たり200kgm/s前
後となる。
When the scattering rates of the waste plastics of Examples 9 and 10 are compared with the scattering rates of the waste plastics of Examples 1 to 4 and Examples 5 to 8, the former is considerably smaller than the latter. This indicates that the momentum of the charge containing waste plastic was small in Examples 9 and 10 (50-
60 kgm / s). On the other hand, in Comparative Examples 1 and 2, coal was charged by a gravity drop method while flowing a purge gas, but the scattering rate of coal was small and good. When the momentum of the entire charge at the tip of the charging chute in this case is estimated, it is about 200 kgm / s per charging chute.

【0054】従って、炭材の飛散率は、気送法あるいは
重力落下法のいずれであっても、投入シュート先端にお
ける装入物全体の運動量が、投入シュート1個当たり1
00kgm/s程度以上であればかなり小さく良好であ
ることもわかる。
Therefore, regardless of the pneumatic method or the gravity drop method, the scattering rate of the carbonaceous material is such that the momentum of the whole charge at the tip of the charging chute is 1 per charging chute.
It can also be seen that if it is about 00 kgm / s or more, it is very small and good.

【0055】なお、溶融還元炉から飛散した廃プラスチ
ックは、溶融還元炉の集塵機により捕集され、回収され
て再使用される。従って、廃プラスチックの飛散ロスが
増加しても、溶融還元製鉄プロセス系外への排出二酸化
炭素は増加しない。但し、インプットC量(A)の内の
炭材中の廃プラスチックの消費原単位を、廃プラスチッ
ク比率が同一水準の場合にインプットC量(A)の内の
炭材の消費原単位で比較するとわかるように、飛散量が
多いほど廃プラスチックの飛散ロス割合は大きくなる。
The waste plastic scattered from the smelting reduction furnace is collected by a dust collector of the smelting reduction furnace, collected and reused. Therefore, even if the scattering loss of the waste plastic increases, the carbon dioxide discharged to the outside of the smelting reduction steelmaking process system does not increase. However, if the unit consumption of waste plastic in the carbon material in the input C amount (A) is compared with the unit consumption of the carbon material in the input C amount (A) when the waste plastic ratio is the same level, As can be seen, the greater the scattered amount, the greater the scattered waste plastic waste ratio.

【0056】投入シュートの高さの操業に及ぼす影響 投入シュートのスラグ浴面からの高さが高いほど、その
先端部へのスラグ付着・堆積は生じにくい。実施例1〜
8においては、その高さが4m程度以上、また実施例9
及び10においても2m以上確保されているので、投入
シュートの閉塞等のトラブルは発生しなかった。しかし
ながら、比較例2では投入シュートの高さがやや低く、
しかも装入物の投入方法は重力落下法であった。そのた
め、投入シュート先端へのスラグの付着・堆積とそれに
よるスラグ浴への装入物の添加速度の遅延化にとより、
スラグ中(FeO)濃度が若干高くなった。そして、ス
ロッピングインデックスが大きくなった。
Influence of the height of the charging chute on the operation The higher the height of the charging chute from the slag bath surface, the less the slag adheres and accumulates at the tip. Example 1
In Example 8, the height was about 4 m or more.
Also in Examples 10 and 10, 2 m or more was secured, so that troubles such as blockage of the input chute did not occur. However, in Comparative Example 2, the height of the input chute was slightly lower,
Moreover, the charging method was the gravity drop method. Therefore, due to the attachment and accumulation of slag at the tip of the charging chute and the delay in the rate of addition of the charge to the slag bath due to this,
The (FeO) concentration in the slag was slightly increased. And the slopping index increased.

【0057】投入シュート先端部の雰囲気温度の操業
に及ぼす影響 投入シュート先端部の雰囲気温度は、実施例及び比較例
のすべての場合につき、1000℃以上を確保したの
で、廃プラスチックの分解不十分によるタール等の物質
の生成が防止され、配管系統等の詰まりによる操業トラ
ブルはなかった。
Influence of the ambient temperature at the tip of the charging chute on the operation The ambient temperature at the distal end of the charging chute was 1000 ° C. or higher in all cases of the examples and comparative examples. The generation of substances such as tar was prevented, and there was no operation trouble due to clogging of the piping system and the like.

【0058】生成スラグ量及びネット消費エネルギー 生成スラグ量は実施例における方が比較例におけるより
も少なくて望ましい。また、ネット消費エネルギーも実
施例1〜8における方が比較例におけるよりも少なく望
ましい。但し、実施例9及び10におけるネット消費エ
ネルギーは比較例と同一水準ないしそれよりも大きい
が、ネット消費エネルギーと余剰エネルギーとの和どう
しで比較すると両者間で差はみられない。
Generated Slag Amount and Net Consumption Energy The generated slag amount is desirably smaller in the example than in the comparative example. Further, the net energy consumption is preferably smaller in Examples 1 to 8 than in Comparative Example. However, although the net energy consumption in Examples 9 and 10 is equal to or higher than the comparative example, there is no difference between the sum of the net energy consumption and the surplus energy.

【0059】生産性 実施例1〜8における溶銑〔C〕濃度はほぼ4%以上に
確保され、スラグ(FeO)濃度も低く、鉄鉱石還元速
度が高水準に維持された。そして生産性は比較例におけ
ると同等ないしそれ以上の連続操業が全く問題なく継続
され、目標の溶銑生産速度500t/dの水準が達成さ
れた。
Productivity The hot metal [C] concentration in Examples 1 to 8 was secured to about 4% or more, the slag (FeO) concentration was low, and the iron ore reduction rate was maintained at a high level. As for the productivity, continuous operation equal to or higher than that in the comparative example was continued without any problem, and the target level of the hot metal production rate of 500 t / d was achieved.

【0060】SOX 発生の防止 廃プラスチックに含まれるSは表2に示したように、石
炭と較べるとかなり低水準である。しかも、本発明の方
法に使用された場合は、ダスト回収や予熱・予備還元鉱
石等を介しても溶銑及びスラグ中に移行して固定され、
溶融還元製鉄プロセス系外への大気排出は殆んどみられ
なかった。
Prevention of SO X generation As shown in Table 2, S contained in the waste plastic is considerably lower than that of coal. Moreover, when used in the method of the present invention, it is transferred and fixed in the hot metal and slag also through dust recovery and preheating / preliminary ore,
Almost no air emissions outside the smelting reduction steelmaking process system were observed.

【0061】上記実施例は、鉄鉱石の溶融還元製錬に関
するものであるが、鉄鉱石の替わりにNi、Cr又はM
n等の金属・金属酸化物やそれら金属元素を含むダスト
等の溶融還元炉での製錬や、流動層型装置での予備還元
等の処理の場合においても同様に、本発明方法は有効で
ある。
The above embodiment relates to smelting reduction smelting of iron ore, but instead of iron ore, Ni, Cr or M
Similarly, the method of the present invention is also effective in the case of smelting in a smelting reduction furnace for dusts containing metals and metal oxides such as n and those metal elements in a smelting reduction furnace, and pre-reduction in a fluidized bed apparatus. is there.

【0062】[0062]

【発明の効果】以上述べたように、この発明によれば、
溶融還元製錬法において、廃プラスチック資源の有効活
用を図ると共に、従来の溶融還元製錬法よりも二酸化炭
素の排出量を大幅に減らすことにより環境改善に資する
ことができる。更に、廃プラスチックの燃料としての使
用時に発生するSOX の発生も抑制される。このように
廃プラスチックを用いて環境改善に資する溶融還元製錬
法を提供することができ、工業上有用な効果がもたらさ
れる。
As described above, according to the present invention,
In the smelting reduction smelting method, while effectively utilizing waste plastic resources, it is possible to contribute to environmental improvement by greatly reducing the amount of carbon dioxide emitted as compared with the conventional smelting reduction smelting method. Further, the generation of SO X generated when the waste plastic is used as a fuel is also suppressed. As described above, it is possible to provide a smelting reduction smelting method that contributes to environmental improvement by using waste plastic, and an industrially useful effect is provided.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】この発明の一つの実施形態を示す設備概略フロ
ー図である。
FIG. 1 is a schematic flow chart of equipment showing one embodiment of the present invention.

【図2】図1の溶融還元炉要部の概念図である。FIG. 2 is a conceptual diagram of a main part of the smelting reduction furnace of FIG.

【図3】廃プラスチックの溶融還元炉からの飛散ロスに
及ぼす全装入物の鉛直下向き運動量の影響、及び、飛散
ロスと炉内ガス空塔速度との関係を示すグラフである。
FIG. 3 is a graph showing the effect of the vertical downward momentum of all charges on the scattering loss of waste plastic from a smelting reduction furnace, and the relationship between the scattering loss and the gas superficial velocity in the furnace.

【図4】溶融還元炉へのインプット全硫黄が溶銑中
〔S〕、溶銑中〔C〕、スラグ中(FeO)及びスロッ
ピング程度に及ぼす影響を示すグラフである。
FIG. 4 is a graph showing the effect of total sulfur input to a smelting reduction furnace on hot metal [S], hot metal [C], slag (FeO) and the degree of slopping.

【図5】先行技術1による溶融還元製鉄法の設備概略フ
ロー図である。
FIG. 5 is a schematic flow chart of equipment of a smelting reduction iron making method according to Prior Art 1.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 溶融還元炉 2 予備還元炉 3 鉱石予熱炉 6 造滓材焼成炉 8 窒素ガス(キャリアガス) 11 原鉱石 12 予熱鉱石(粗粒・微粒) 13 予備還元鉱石(粗粒・微粒) 14 原料 20 高カロリー燃料 21 石炭 22 廃プラスチック 25 造滓材原料 26 造滓材 31 生成ガス 32 発生ガス 33 発生ガス 34 回収ガス 35 回収蒸気 36 溶融金属 36a 溶融金属浴 37 スラグ 37a スラグ浴 38 回収ダスト 46 酸素 47 空気 48 窒素ガス(撹拌ガス) 49 ガスカロリー調整用燃料 51 除塵機 52 ガスホルダー 53 昇圧機 54 発電設備 56 蒸気回収ボイラー 57 ガス 61 投入シュート 62 ランス 63 装入物 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Smelting reduction furnace 2 Preliminary reduction furnace 3 Ore preheating furnace 6 Slag-making material firing furnace 8 Nitrogen gas (carrier gas) 11 Raw ore 12 Preheat ore (coarse / fine) 13 Preliminary ore (coarse / fine) 14 Raw material 20 High-calorie fuel 21 Coal 22 Waste plastic 25 Slag making material 26 Slag making material 31 Generated gas 32 Generated gas 33 Generated gas 34 Collected gas 35 Collected steam 36 Molten metal 36a Molten metal bath 37 Slag 37a Slag bath 38 Collected dust 46 Oxygen 47 Air 48 Nitrogen gas (stirring gas) 49 Gas calorie adjusting fuel 51 Dust remover 52 Gas holder 53 Booster 54 Power generation equipment 56 Steam recovery boiler 57 Gas 61 Input chute 62 Lance 63 Charge

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 澤田 輝俊 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 関口 毅 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 渡部 雅之 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 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Terutoshi Sawada 1-2-1, Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo, Japan Inside Nihon Kokan Co., Ltd. (72) Inventor Takeshi Sekiguchi 1-2-1, Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo, Japan (72) Inventor Masayuki Watanabe 1-2-1, Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo Nihon Kokan Co., Ltd.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 金属酸化物及び/又は金属水酸化物を含
む原料、並びに造滓材を溶融還元炉に装入し、そして石
炭及び/又はコークスを含む炭材を燃料及び還元材とし
て使用し、前記炭材を酸素含有ガスで燃焼させた熱によ
り前記原料及び前記造滓材を加熱し溶融し、前記溶融還
元炉で直接溶融還元製錬する方法において、 前記炭材として、前記石炭及び/又はコークスの少なく
とも一部に替えて廃プラスチックを使用し、操業するこ
とを特徴とする、環境調和型の溶融還元製錬法。
1. A raw material containing a metal oxide and / or a metal hydroxide and a slag-making material are charged into a smelting reduction furnace, and a carbon material containing coal and / or coke is used as a fuel and a reducing material. A method in which the raw material and the slag making material are heated and melted by heat generated by burning the carbon material with an oxygen-containing gas, and are directly subjected to smelting reduction smelting in the smelting reduction furnace; Alternatively, an environment-friendly smelting reduction smelting method characterized by using waste plastics instead of at least a part of coke for operation.
【請求項2】 前記廃プラスチックを前記溶融還元炉に
装入する方法は、下記(イ)、(ロ)及び(ハ)に記載
した条件を満たすことを特徴とする、請求項1記載の環
境調和型の溶融還元製錬法。 (イ)前記廃プラスチックの投入は、前記溶融還元炉内
スラグ浴表面より2m以上の高さ位置から行なうこと。 (ロ)前記廃プラスチックの投入は、前記溶融還元炉内
の雰囲気ガスが1000℃以上である前記雰囲気内位置
から行なうこと。 (ハ)前記廃プラスチックの投入は、投入シュートから
キャリアーガスで送出して行ない、且つ、前記投入シュ
ート1個当たりから装入される前記廃プラスチック
(P)、並びに、当該廃プラスチックに随伴して送出さ
れる、当該廃プラスチック以外の炭材(Q)、前記原料
(R)及び前記造滓材(S)からなる全固形物質(P+
Q+R+S)の鉛直下向き運動量が、100kgm/s
以上となるように操業すること。
2. The environment according to claim 1, wherein the method of charging the waste plastic into the smelting reduction furnace satisfies the following conditions (a), (b) and (c). Harmonious smelting reduction smelting method. (A) The waste plastic is charged from a position at least 2 m above the surface of the slag bath in the smelting reduction furnace. (B) The waste plastic is charged from a position in the atmosphere where the atmospheric gas in the smelting reduction furnace is 1000 ° C. or higher. (C) The injection of the waste plastic is performed by sending out the carrier chute from the input chute, and the waste plastic (P) charged per one input chute and the waste plastic accompanying the waste plastic. The total solid substance (P +) to be sent out, consisting of the carbon material (Q) other than the waste plastic, the raw material (R), and the slag material (S)
Q + R + S) vertical downward momentum is 100 kgm / s
Operate in such a way.
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JP2022501446A (en) * 2019-09-03 2022-01-06 強 牛 Organic solid waste blowing gasification device using two melting baths

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