JPS5845335A - 製鋼用電気炉ダストおよびミルスケ−ルの処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は製鋼用電気炉ダストとミルスケールとを同時に
処理する方法に関する。

スクラップを原料とする小規模の製鋼圧延工場にあって
は、電気炉で発生し集塵機で捕集されるダストと、製鋼
工程および圧延工程で発生し回収されるミルスケールの
処理が問題である。

上記電気炉ダストは、鋼塊生産量当り０．７％から１，
６％（重量％、以下同じ）に達するが、鉄品位が低くし
かも酸化物であるため電気炉用の鉄源としてそのまま利
用できず、また亜鉛、鉛、カドミウム等の有価有害金属
を多量に含有しているため埋立廃棄することもできない
。そこで、この電気炉ダストを処理して金蝿成分を分離
回収することが必要となる。従来の処理方法として、電
気炉ダストを還元剤とともにロータリーキルン内に装入
して焙焼することによシ、亜鉛等の有価、有害金属を還
元揮発させ、さらに雰囲気中で再酸化させて集塵機で捕
集するとともに、上記電気炉ダスト中に含まれる酸化鉄
を還元して還元鉄を得る方法がある。この方法では有価
、有害金属を回収することができるが、次のような欠点
があった。すなわち、還元鉄中には電気炉ダストに予め
含有されていたスラグ分がほとんどそのまま残留するた
め、還元鉄中の金拠鉄の含有量が３５チから４５チと低
く、還元鉄をそのまま電気炉用鉄源として使用すること
ができない。このため、還元鉄中の鉄分を磁選して回収
する必要があり、そうすると磁選によって残ったスラグ
分の多い大骨の磁選尾鉱の処理が公害上問題になった。

また、電気炉ダストの従来の処理方法として、ロータリ
ーキルン内へ配合する還元剤の量を上述の方法より少な
くし低温焙焼することにより、有価、有害金楓のみを還
元して揮発除去し、酸化鉄は最終的に還元せず酸化鉄の
ままクリンカーとして取り出す方法もある。この方法で
は、クリンカー中に亜鉛が４チから７％、塩素が０．４
％から１．５チ残留するため、その処理が公害上問題で
あった。

地方、ミルスケールは、その発生量が鋼塊当り１．０％
から２．０％に達している。このミルスケールは鉄分６
８チから７４％を含むが、組成が酸化物であるためその
まま電気炉鉄源としては利用できず、はとんど無価値で
ある。そこで、このミルスケールを還元再生して鉄源と
して利用することが要禦される。この還元再生の方法と
して、ミルスケールを還元剤とともに配合してロータリ
ーキルン内に装入し、還元することが者えられる。しか
しながら、この方法ではミルスケール中にスラグ分が少
ないためロータリーキルン内での造粒作用が進まず、こ
の結果、ロータリーキルン内でスケールが熱流となって
移動し還元層が安定せず反応の進行を妨げる。また、還
元反応領域ではロータリーキルン内壁にＦｅＯリッチな
ダムリング（遠吠の障害物）が形成されたりして操業の
安定化を図れない等の問題があった。

本発明は上述した事情にもとづきなされたもので、その
目的は電気炉ダストおよびミルスケールを経済的かつ無
公害に処理する方法を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明方法にあっては％電気
炉ダストとミルスケールとを還元剤とともに混合し、ロ
ータリーキルン内で還元焙焼し、亜鉛等の有価、有害金
属の酸化物を還元揮発させ、さらに雰囲気中で再酸化さ
せて集塵機で回収するとともに、電気炉ダストおよびミ
ルスケールに含有される酸化鉄を還元するものである。

本発明によれば、電気炉ダストとミルスケールを混合処
理することにより、これらをそれぞれ単独で処理する従
来方法の欠点を解消できる。すなわち、電気炉ダスト処
理における低品位還元鉄の間ｆｆ’ｔミルスケール配合
による鉄源補給により解決するとともに、ミルスケール
処理におけるスラグ不足の問題を電気炉ダスト内１合に
よるスラグ分補給により解決できる。

本発明の経済性は、電気炉ダストとミルスケールの同時
処理による処理工程の半減化、および原料のリサイクル
による省資源化によって達成される。ここで原料のリサ
イクルとは、回収される犠鉛精嬬が高品位であるため有
効に活用できること、還元鉄が金属化鉄を多く含有して
いるために電気炉鉄源等として利用できることである。

本発明の無公害性は、再利用できる亜鉛精鉱および還元
鉄以外にいかなる中間産物、廃棄物も発生させないこと
によって達成される。

本発明において、混合原料中にはスラグが１０％〜１５
９６程度含有されることになる。原料中にスラグが含有
されていると、ロータリーキルンの出口から全長の約３
０％を占める部分でこのスラグが準液相になり、混合原
料の造粒作用が促進される。このスラグの塩基ｉＯ〜１
．４が好ましい。

スラグの塩基度が１．０より低いと融点が低下するため
原料全体の粘性が低下して高温部でのダムリング生成の
原因となシ、スラグの塩基度が１．４より高いとスラグ
準准相が生成しないので造粒作用が進まず、ひいては還
元反応が順調に進行しないからである。造粒作用が進ま
ないと、ロータリーキルン排出後の還元鉄は細粒となり
再酸化の原因にもなる。好都合なことに、電気炉はほと
んどの場合、塩基性操業をしておシミ気炉ダストに含有
されるスラグも１．０〜１．４の塩基度を有している。

次に、各原料の配合割合について議論する。ミルスケー
ルの配合量は電気炉ダストに対して１．０〜３．５倍の
範囲が好ましい。ミルスケールの配合量が電気ダストに
対して１．０倍以下であると、配合原料中の鉄品位が５
０９ｂを割り、亜鉛等を回収した残りの還元鉄中の金属
化鉄分が７０％以下となり、この還元鉄を電気炉用鉄源
として再利用することが困難になるからである。またミ
ルスケールの配合量が電気炉ダストに対して３．５倍以
上であると、亜鉛精鉱の亜鉛品位を５０％以上にするこ
とが困難となり、拒鉛精鉱□としての価値が著しく低下
するからである。このミルスケール配合８の上限値の決
定についてはキャリアオーバー原料業の際乾燥された原
料の一部（装入原料に対して２．５〜３．０％）が炉内
気流によって飛散し、未反応のまま集塵機へキャリアオ
ーバーされ、最絆的に亜鉛精鉱中に混入される。この結
果、亜鉛精鉱中の亜鉛品位の低下を余儀なくされる。こ
のため、原料中の亜鉛品位を約６％以上にしなければ亜
鉛精鉱の亜鉛品位を５９％以上に維持できないが、ミル
スケールの配合量が電気炉ダストに対して３５倍以上に
なると、原料中の亜鉛品位が６％以下となり、ひいては
亜鉛精鉱中の亜鉛品位が５０％以下になってしまうので
ある。なお、を気炉ダスト中の亜鉛品位は変動するが、
ミルスケールの配合量を上述の上限値以下にすれば、亜
鉛精鉱中の品位を５０％以上に維持できることが実証さ
れている。

還元剤としてのコークス、無煙炭等の配合量は、原料中
の金属酸化物をｔｌとんど全て還元できる量である。た
とえば固定カーボンＣを８０．２％含む無煙炭を還元剤
として使用した場合、原料中の金属酸１Ｆ−物の酸系を
全てＣＯガスとするために必要な炭素量を０８０２で割
って得た量が、無煙炭の必要配合量となる。

具体的な原料の配合例を明細書末から２頁目の第１表に
示す。この表では電気炉ダス）１０００ｋｙに対するミ
ルスケール、無煙炭の量を示すことによって、配、合割
合を表わしている。この表には、電気炉ダストとミルス
ケールを加えた原料に対する無煙炭の配合量が、配合例
１から配付例３までの間に増加していることが示されて
いる。これは、電気炉ダストとミルスケールの混合原料
のうちミルスケールの割合が増えるため還元すべき金属
酸化物の割合が増大することに起因する。

次に、各原料の成分２粒度の一例を明細書末から２頁目
の第２表、第３表に示す。第２表には電気炉ダストおよ
びミルスケールとともに、電気炉ダストとミルスケール
を第１表に示した配合例２に従って混合した場合の混合
原料の成分を示す。

電気炉ダストは本来３．０〜６．０％の塩素を含むが、
第２表に示す電気炉ダストは脱塩処理後のものであるの
で、塩素含有量が０．６％となっている。また、配合例
２による混合原料のスラグ分の塩基度は で、あり、本発明方法における好ましい塩、温度の範囲
１．０〜１．４に適合していることがわかる。第３表に
は無煙炭の成分５９粒度を示す。

また、ロータリーキルン内での原料温度は、還元反応領
域において１１００℃ないし１３５０’Ｃにするのが好
ましい。

本発明方法は、たとえば第１図に示す装置によって実施
される。

第１図において、ホッパー１には電気炉ダスト、ホッパ
ー２にはミルスケール、ホッパー３虻は還元剤としての
無煙炭がそれぞれ収容されている。

まず、電気炉ダストは水洗により脱塩素処理される。詳
述すると、電気炉ダストはホッパー１がらりパルパー４
へ供給されてここで水と混合され、さらに塩素浸出槽５
で脱塩素される。この後、電気炉ダストを含有する溶液
はポンプ６でシックナ−７に送られる。このシックナー
７において沈殿したダストは底部から取り出されて脱水
機８で脱水される。残留水溶液は水処理設備９へ送られ
ここで処理される。

このようにして脱塩素処理された電気炉ダストは脱水機
８からドラムミキサー１０へ供給される。

また、ミルスケール、無煙炭もそれぞれホッパー２．３
から上記ドラムミキサー１０へ供給される。

各原料はこのドラムミキサー１０内で混練された後、給
鉱シュート１１を経てロータリーキルン１２内へ装入さ
れる。なお、このロータリーキルン１２の入口は容器１
３によって包囲されており、この容器１３底部にこぼれ
落ちた原料は上記給鉱シュート１１へ戻されるようにな
っている。ロータリーキルン１２の出口（図中右端）に
はバーナー１４が設置されており、このバーナー１４に
よる燃焼熱が後述するファン２２の吸気作用により入口
（図中左端）方向に向って流れるようになっている。

この結果、ロータリーキルン１２内を移動する原料の温
度は第２図に示すようになる。原料の反応つの領域、す
なわち乾燥予熱帯Ａ、予備還元帯Ｂ。

還元造粒帯Ｃに分けることができる。乾燥予熱帯Ａは装
入口から原料温度が約７００℃に達するまでの領域であ
る。装入された原料は、入口付近において３００℃から
６００℃の排ガスにより脱水乾燥され、さらに乾燥予熱
帯Ａの高温部へと移動しながら予熱される。予備還元帯
Ｂは原料温度が約７００℃から１０００℃までの領域で
あり、この領域では原料中の酸化鉄Ｆｅｔ０１が還元さ
れてＦｅＯとなるが金属化鉄はまだ生成されない。この
予備還元帯Ｂにおいて、特に７５０℃から８５０℃の間
では、亜鉛。

鉛、カドミウムの塩化物が活発に揮発して原料中から除
去され、さらにロータリーキルン１２内で酸化されると
ともに炉内気流に乗って後述する集塵機へ運ばれる。最
終段の還元造粒帯Ｃでは原料温度は１０００℃からさら
に上昇し、出口端から３ｍないし６ｍの範囲では約１２
５０℃となる。この還元造粒帯Ｃでは、原料中のスラグ
分が重液相になることによって造粒が行なわれるととも
に、酸化鉄ＦｅＯが活発に還元さｎて金属化鉄になり、
こノ結果ロータリーキルン１２内の原料は金属化鉄を多
量に含有する還元鉄となる。また、酸化亜鉛等の有価、
有害金楓酸化物は、無煙炭と活発に反応して還元揮発す
ることにより原料から除去され、さらにロータリーキル
ン１２内で再酸化して集塵機へ運ばれる。この反応の際
、鉄の金属化率が９０チを越えると脱亜鉛率も９７％以
上となる。

ロータリーキルン１２の出口端には還元反応を促進する
ゝ目的で７０ｍｍから２００ｍｍの高さのキャスタブル
または異形レンガの環状のダム１２ａを設けである。原
料温度はキルン出口の熱放散により１０００℃ぐらいま
で下り、また空気酸化をうけて酸化雰囲気となり、ダム
リング生長の原因となる場合がある。この場合にはブリ
ーダ等の還元剤を臨時に投入して還元雰囲気を維持した
り、ノ（−す゛−、ロータリーキルン１２の回転数を調
整することにより、上記ダムリングの生長を防止する。

また、このような方法でもダムリングの生長を阻止でき
ない時は図示するような公知の水冷式ボーリングバー１
５によって機械的にダムリングを取り除いても良い。

ロータリーキルン１２から排出された粒状の還元鉄は、
ロータリーキルン１２の出口を包囲する容器１６から再
酸化されることなく水槽１７へ投入されて冷却され、さ
らに掻上コンベアー１８によりヤード１９へ堆積されて
製品となる。

他方、ロータリーキルン１２から送られてきた亜鉛酸化
物等は、一部が集塵機としてのダストサイクロン２０に
よって粗増シされてホッパー２１に回収され、残シがさ
らにファン２２の畷引作用により集塵機としてのバック
フィルター２３に導びかれてここで捕集され、上記ホッ
パー２１に回収される。

＠２表、第３表に示す成分９粒度の原料を使用するとと
もに、これら原料を第１表の配合例２に従って配合し、
かつ上述の装置を用いることにより本発明方法を実施し
た結果、生産された亜鉛精鉱、ｗ元鉄の生産量、成分９
粒度は第４表に示すようになった。この第４表から明ら
かなように。

亜鉛精鉱は亜鉛を５５．１％含むため高品位であり、有
効に再活用できる。また、鉛、カドミウム等の重金域も
亜鉛精鉱中に回収されている。また、亜鉛精鉱中の塩素
、フッ素等のハロゲン含有量は極めて微量である。これ
は前述した市気炉ダストの脱塩素処理による。ハロゲン
は亜鉛精鉱を次工程で処理する際、有害物質として働く
ので、含有量が少ない方が好ましいのである。−１他方
、還元鉄は金属化鉄を７５％含有し、金属化率が となり、さらに粒度が８０％通過サイズ３０ｍｍとなっ
ている。したがって、この還元鉄は製鋼用鉄源として有
効に活用できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法を実施するために使用される装置の
一例を概略して示す図であり、第２図はロータリーキル
ン内における原料温度の分布をロータリーキルン全長に
亘って示す図である。 １２・・・・・・ロータリーキルン ２０・・・・・・サイクロン（集賠機）２３・・・・・
・バッグフィルター（集塵機）出願人東京鉄鋼株式会社

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）製鋼用電気炉で発生し捕集されたダストと、ミル
   スケールと、還元剤とを混合し、この混合原料をロータ
   リーキルン内で還元焙焼し、この還元焙焼の過程におい
   て、上記電気炉ダスト中に含有されていた主に亜鉛を含
   む有価、有害金属の酸化物を還元揮発させて原料中から
   除去し、さらに再酸化させて集塵機で回収することによ
   り亜鉛精鉱を生産するとともに、上記電気炉ダストおよ
   びミルスケニルに含有された酸化鉄を還元することによ
   り還元鉄を生産することを特徴とする製鋼用電気炉ダス
   トおよびミルスケールの処理方法。
2. （２）製銅用電気炉ダストに対するミルスケールの配合
   量を１．０から３．５倍の範囲とし、還元剤の配合量を
   、上記製鋼用電気炉ダストおよびミルスケールを還元す
   るのに必要な量とすることによシ、亜鉛品位５０重ｔ％
   以上の亜鉛Ｎ銘と、金属化鉄分を７０重量％以上含有す
   る還元鉄とを生産することを特徴とする特許請求の範囲
   第１項に記載の製鋼用電気炉ダストおよびミルスケール
   の処理方法。