JPS596887B2 - 炉体冷却高炉の循環方式集塵水処理方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は高炉改修時における炉体冷却に関するものであ
り、前記炉体冷却に用いる冷却水の完全で、かつ効率的
な処理方法を提供することを目的とするものである。

一般には操業によって損傷する炉壁つ捷り耐火ライニン
グを５〜８年の周期で更新する云わゆる「改修」と呼ば
れる作業が必要である。

而して前記改修にあたっては炉内に銑鉄塊や未反応の鉱
石が残留し、取除き作業が困難とならぬように操業を停
止するときには最終段階の装入においてコークスおよび
若干の鉱滓バラスあるいは硅石（以下単にコークスと云
う）のみを連続装入し炉内装入物をコークスに置換する
操業、即ち「吹卸操業」を行った後操業を停止し、然る
後冷却水を炉頂から炉内に注入して前記コークスおよび
内部ライニングを冷却する作業工程，即ち「炉体冷却工
程」が採用されるのが一般的である。

ところで前記炉体冷却工程（以下単に炉体冷却と云う）
に使用される冷却水は高温のコークスや未反応の鉱石お
よびスラグや炉壁付着物に触れてこれらのうち水に溶解
性のある物質を溶解すると共に、これらの微細粉粒状物
を洗い流すため、各種の化学物質、たとえば鉄、亜鉛な
どの金属イオンやＯＨ、カルシウムイオンに加えてシア
ン化物やＳｉ０２ ， ＣａＯ ， Ａ４０３ ， Ｍ
ｇＯと云った酸化物、あるいは粉コークスや粉末鉱石な
ど、さまざまな物質を溶解あるいは懸濁しており、その
まま河川あるいは海に放流することはできない。

従来、このように汚濁した冷却水は炉体冷却のために特
別に設置された処理池、たとえば沈殿槽、化学反応槽等
に導びかれ、該処理池において周知の水溶性化学物質た
とえば次亜塩素酸ソーダや高分子凝集剤あるいは反応剤
等の薬品を投入することにより、汚濁した冷却水に含ま
れる前記有害物質およびその他の不純物を完全に無害化
処理し、清浄な水としだ後、河川あるいは海に放流する
か工場用水として再使用する手段が一般的に採用されて
いた。

しかしながら前記従来の手段では、処理池設置のため広
大な用地および多額の設備費用を要する上に、無害化処
理のために多量の薬品投入を行わねばならないことから
薬品の費用および薬品投入のだめの作業並びに投入設備
を必要とする等煩瑣な作業や多額の費用を要していた。

本発明は前記従来の手段における問題点を抜本的に解決
するだめのものであり、その具体的な手段について、以
下実施例に基づき詳細に説明する。

第１図は本発明の一実施例を示す高炉および集塵水処理
系の系統図である。

図において１ａは冷却中高炉であり、１ｂは稼動中即ち
通常操業を行っている炉（以下稼動中高炉と云う）であ
る。

ところで周知の如く高炉１で発生したガスは炉頂より下
降管２を介して乾式ガス清浄装置３に導かれ、さらに湿
式ガス清浄装置４，たとえば１次ペンチュリースクラバ
−４′および２次ベンチュリースクラバ−４″もし〈は
電気集寝器４″′等を導通せしめられることによって、
ガス中に含まれる鉱石粉、コークス、金属、酸化物等の
ダストが除去され、清浄なガスとしてガスホルダー５に
貯留された後、各種設備の燃焼用に供される。

湿式ガス清浄装置４では集塵水が注入され、該注水によ
ってガス中に含まれるダストが洗浄、もし（は集塵水に
溶解され、除去せしめられるが、該ガスより除去された
前記ダストは集塵水と共に湿式ガス清浄装置４から排出
さねースラリーピット６を介して戻水ポンプ７で攪拌槽
８およびシツクナー９に送出され、前記シツクナ−９に
おいて集塵水中のダストは沈殿処理され、清浄となった
集塵水が直送井１０を介して送水ポンプ１１で昇圧され
、再度湿式ガス清浄装置４に送水される。

シツクナー９で沈殿せしめられたダストは、たとえばド
ラムフィルター１２によって回収され、焼結鉱の原料と
して再使用される。

而して本発明において集塵水処理系とは前述湿式ガス清
浄装置４から排出されるダストを含んだ水を攪拌槽８お
よびシツクナ−９で処理し、清浄な水として再度湿式ガ
ス清浄装置４に注水する循環水処理回路を云うものであ
り、（以下該集塵水処理系を単に処理系と云う゛該循環
水処理回路に使用される水を集塵水と云う１尚第１図は
２基の高炉１が共通した処理系を有する場合の実施例で
あり、本発明において集塵水処理系を有する複数の高炉
とは、該単一の処理系を共有して用いるもの、及び後述
する複数の高炉がそれぞれ独立した処理系を有するもの
を含めて云うものである。

又第１図において１３は前記処理系における集塵水の気
化等によって集塵水の量が不足した時に新しい水を補給
水管である。

さて冷却中高炉１ａの炉体冷却にあたっては吹卸し操業
が終了し、操業を停止した時点で、冷却中高炉１ａの下
降管２ａを部分的に切断して開放すると共にガス送給管
１４ａにおける均圧管１５ａが分岐された後方の任意の
位置、たとえばセプタム弁１６ａの前面もし〈は後面に
遮へい板１７を仮設するか、もし〈は図示はしていない
けれどもセプタム弁１６ａの前面もしくは後面にガス遮
断弁が設置されている場合には該ガス遮断弁を閉とする
ことによって湿式ガス清浄装置４ａをガス系より独立せ
しめた。

まだ処理系の送水管１８から分岐して冷却中高炉１ａに
冷却水を供給する冷却水供給管１９および散水管２０を
、又冷却中高炉１ａから排出される冷却水を処理系に戻
水せしめる冷却水排出管２１を配設せしめることにより
炉体冷却に用いる冷却水として処理系の集塵水を使用す
ると共に炉内を冷却し、前述の如〈シアン化物等の有害
物質およびその他の不純物を溶解あるいは懸濁した冷却
水は処理系に戻水され、稼動中高炉１ｂの集塵水と合流
せしめた。

（以下本発明において炉体冷却に用いる冷却水は処理系
の集塵水と同一であるが、稼動中高炉１ｂおよび処理系
における集塵水と区別して表現する必要のある場合には
、これを単に冷却水と云う。

）ところで炉体冷却中における集塵水の処理で最も重要
な問題は冷却中高炉１ａより排出される冷却水に溶解（
以下溶解あるいは懸濁を総称して溶解と云う）している
シアン化物の無害化処理である。

該シアン化物は周知の如く水溶液中においてＨＣＮ（シ
アン化水素）を容易に遊離する遊離型シアンと各種金属
と錯イオンを形成する錯塩型シアンとに分けられ、一般
に水溶液中にＨＣＮとＣＮ−（シアンイオン）が共存し
た状態となっている。

而して集塵水中におけるＣＮ−は鉄、亜鉛等の金属イオ
ンと結合してきわめて安定しだ錯塩として集塵水に溶解
しているが、ＨＣＮ？−！．きわめて不安定な状態であ
り、大気中に揮散しやすい。

ＨＣＮの存在量は一般に第２図に示す如く水のＰＨ（ぺ
−ハー）によって大きく左右される。

即ちＰＨが高いときはＣＮ（全シアン、即ち集塵水中の
シアン化物）中におげるＨＣＮは非常に少なく、而して
シアン化物は安定した状態で集塵水中に溶解されている
がＰＨが低〈なるとＨＣＮの存在量はきわめて高〈なり
、該ＨＣＮは容易に大気中に揮散する。

本発明は前記シアン化物の性質を効率的に、かつ積極的
に活用して無害化処理することを一つの特徴とするもの
である。

即ち、集塵水に存在するシアン化物のうち前記錯塩は処
理系のシツクナー９でダストおよびその他の不純物（以
下単に不純物と云う）と共に沈殿処理して回収し、回収
された錯塩は焼結鉱の原料として再使用することにより
ＣＮ−は焼結鉱製造過程および高炉１内で燃焼分解され
、完全に無害化処理される。

又ＨＣＮは集塵水のＰＨをコントロールして攪拌槽８お
よびシツクナ−９で大気中へ揮散することを防止するこ
とにより、シツクナー９で前記不純物および錯塩を除去
し清浄にされた後の集塵水に依然として溶解した状態で
存在しているが該ＨＣＮを溶解した状態の集塵水は稼動
中高炉１ｂの湿式ガス清浄装置４ｂに送水され、密閉状
の容器である該湿式ガス清浄装置４ｂにおいてスプレー
状に注水されることによりガス中に曝気せしめられ、集
塵水中に存在するＨＣＮの揮散現象が促進せしめられる
。

該揮散せしめられたＨＣＮはガスと共にガスホルダー５
に導出されガスの燃焼の際に燃焼分解する。

本発明の構成および効果を前記第１図に示す処理系を有
する高炉１ａの炉体冷却工程における集塵水処理の一実
施例に基づきさらに説明する。

実施例 冷却中高炉内容積 ２５０１ｍ３稼動中高炉
内容積 ２８００ｒｒ？吹卸し装入物質 普通コークス ７６０屯 成型コークス ４５５屯 鉱滓バラス ７２０屯 冷却期間中の注水速度 ３〜６ｒｒｉ’／分冷却
期間 ５４時間 累計注水量 ８７１２ｒｒ？冷却終了時
の排水温度 ４０℃シツクナー容量
１８００ｍ３Ｘ３基直送井容量
１２００？？ｆ′さて冷却中高炉１ａの吹卸し操業が
終了し、湿式ガス清浄装置４ａがガス系から独立せしめ
られると炉頂に仮設された散水管２０ａより炉内に冷却
水の散水が開始され、炉体冷却が始捷るが、この炉体冷
却の進行過程を大別すると一般に第一期冷却過程〜第三
期冷却過程に分けられる。

即ち第一期冷却過程では炉内の保有熱量が非常に高〈散
水された冷却水はほとんど水蒸気となり炉頂ブリーダ−
２２あるいは炉頂開口部より排出される。

炉体冷却が進行し炉内に冷却水の貯留が始まると第二期
冷却過程に移り、シャフト部に仮設された散水管２０ｂ
からも散水を行うと共に散水量調整弁２３および排水量
調整弁２４の調整を行い冷却中高炉１ａへの冷却水の供
給量および排出量の水量バランスをとり、また、炉内に
徐々に貯留して所定の貯留量となった時点で一定時間散
水を休止して該貯留された冷却水を排出せしめる等の操
作を繰返しながら冷却を継続し、排出された冷却水は処
理系で集塵水と混合され後述の循環処理が行われる。

さらに炉体冷却が進行すると炉下部に仮設された散水管
２０ｃからも散水が行われ、第三期冷却過程に移り冷却
水の排水温度が所定温度以下となったところで炉内への
散水を止め炉内に貯留された冷却水を全量排出せしめ炉
体冷却を終了する。

本実施例において前記第一期冷却過程における冷却水の
蒸発量は約１００〇一第三期冷却過程終了時、炉内に貯
留された冷却水量は約１ ６ ０ ０ｍ’であった。

而して本実施例ではシツクナ−９の１基分（１８００ｍ
３）の集塵水を第一期冷却過程の蒸発および第一期冷却
過程から第二期冷却過程で炉内に貯留される冷却水とし
て使用することにより、３基あるシツクナー９の１基を
空槽とし、第二期および第三期冷却過程においては２基
のシツクナ−９で水量バランスの調整を必要によっては
補給水管１３を介して新水を補給しながら行い、第三期
冷却過程終了後排出される１６００ｒｒｌの炉内に貯留
された冷却水を前記空槽とされたシツクナ−９に受水す
ると共に炉体冷却中における降雨又は処理系の外部（以
下単に系外と云う）から浸入する新水等によって処理系
の集塵水量が増加する不測の事態が生じた場合において
も前記空槽シツクナー９によって集塵水が系外に漏洩こ
ることを完全に防止するだめの手段を講じた。

以上の如〈本発明は炉体冷却に用いられる多量の冷却水
として処理系の集塵水を効率的に用いることによって炉
体冷却中においても、前記集塵水を系外に排出寸たは漏
洩することなく処理系で完全に循環処理することをも一
つの特徴とするものである。

しかしながら前述の如く集塵水を循環して炉体冷却に用
いることから処理系における集塵水の温度が徐々に高ぐ
なり、冷却水として用いるのには不適当な状態になる。

この集塵水の温度上昇を防ぐだめの手段として本実施例
においては炉体冷却に際してあらかじめセプタム弁１６
ａの前面に遮へい板１７を仮設し、下降管２ａを切断し
てガス系から独立せしめられた湿式ガス清浄装置４ａに
炉体冷却中においても通常操業の際と同様の状態で集塵
水を注水せしめた。

即ちガス系から独立した湿式ガス清浄装置４ａに集塵水
を注水することによって第３図に示すように下降管２ａ
の開放部ａから大気中の空気が吸い込まれ、この空気は
矢印ｂで示すように湿式ガス清浄装置４ａを通過して均
圧管１５ａの上端に位置するブリーダ−１５ａ１から再
び大気中に放散される。

而して湿式ガス清浄装置４ａに注入された集塵水は前記
大気中温度もし〈はそれ以下の温度である低温の空気と
接触することによって熱交換を行い冷却せしめられて処
理系に戻さ耗、この操作を繰返すことにより処理系にお
ける集塵水の温度上昇が防止される。

湿式ガス清浄装置４ａへの注水量は冷却中高炉１ａへの
散水量および稼動中高炉１ｂの湿式ガス清浄装置４ｂへ
の注水量等の水量バランスを保ちつつ集塵水の温度に応
じて適宜任意に決定すればよい。

さて次に処理系におけるシツクナ−９において集塵水に
溶解している不純物の沈殿処理を効率的に行うと共にＨ
ＣＮが攪拌槽８およびシツクナー９等で大気中に揮散す
ることがないよう吹卸し操業において鉱滓ハランスを装
入することやシツクー９でＮａＯＨ等のＰＨ制御剤を投
入すること等によって集塵水のＰＨを適正にコントロー
ルした。

即ち、前記ＨＣＮの集塵水における存在量と同様に集塵
水における不純物、特にＦｅ，Ｚｎ，Ａｔ等の金属の溶
解度も第４図に示すように集塵水のＰＨによって犬き〈
左右される。

つまり第４図で判明するように集塵水のＰＨが高過ぎる
か、あるいは低過ぎる時には集塵水中における金属の溶
解度が高ぐなり不純物の沈殿が生じに＜＜なり、集塵水
の不純物が充分除去されない状態で再び湿式ガス清浄装
置４ａ，４ｂに送水されるためフィルターおよび注入ノ
ズル（いずれも図示せず）等の目詰りを生じる恐れがあ
る。

本発明者等の経験では前記集塵水のＰＨは９，０〜１０
．５の範囲であればＨＣＮの大気中への揮散はほとんど
なぐ、又シツクナー９における不純物の沈殿除去が確実
に行え、特にシアン化物のうちの錯塩も該シックナ−９
において通常操業における不純物の除去と同様の方法で
簡単に、かつ確実に除去され非常に効果的であった。

シツクナ−９で前述の如〈錯塩およびその他の不純物が
除去された集塵水は直送井１０を介してその任意量は冷
却中高炉１ａの湿式ガス清浄装置４ａおよび冷却中高炉
１ａの炉内散水用として送水され、それぞれ集塵水の冷
却および炉内の冷却が計られ、又他の任意量は稼動中高
炉１ｂの湿式ガス清浄装置４ｂに送水され該湿式ガス清
浄装置４ｂに注水することによって集塵水は稼動中高炉
１ｂより排出されるシアン化物をほとんど含まない大流
量（たとえば４０〜５０万ｍ３／Ｈ）のガス中に曝気せ
しめられる状態となり集塵水に溶解しているＨＣＮは強
制的に揮散せしめられる。

以上の如く本発明は炉体冷却中の集塵水を処理系および
冷却中高炉１ａ並びに稼動中高炉１ｂの湿式ガス清浄装
置４ａ，４ｂにおいて完全循環処理することによって集
塵水の温度管理およびシアン化物の完全な無害化処理を
行うものである。

第５図に前記実施例に基づく集塵水のＣＮ濃度の推移状
況の実施結果を示す。

図において破線Ｘが第１図における測定点Ｘの実測値、
即ち冷却中高炉１ａから排出される集塵水のＣＮ濃度で
あり、同じく実線ｙは測定点ｙの実測値、即ち稼動中高
炉１ｂより排出される集塵水のＣＮ濃度、一点鎖線２は
測定点Ｚの実測値、即ち冷却中高炉１ａおよび稼動中高
炉１ｂから排出された集塵水を処理系で混合並びに沈殿
せしめた後：Ｗ：：のＣＮ濃度であり、本発明の効果が
明瞭 きる。

尚本実施例において、炉体冷却期間は５４時間であった
が、前記ＣＮ濃度は炉体冷却開始後２２〜２５時間でほ
とんど検出されない状態に寸で下がったため、第５図に
は２３時間以降の推移状況は割愛した。

さらに冷却中高炉１ａから排出される冷却水の温度も炉
体冷却開始後、２２時間時点で５５℃、４６〜４８時間
時点で４０℃まで低下し充分な炉体冷却ができた。

以上説明した実施例は二基、あるいは二基以上の複数の
高炉１が共通した処理系を有する場合であったが第６図
に示す如〈複数の高炉１がそれぞれ独立した処理系を有
する場合においても全く同様の方法で集塵水の処理は行
える。

即ち、冷却中高炉１ａの冷却にあたって冷却中高炉１ａ
の炉内および湿式ガス清浄装置４ａから排出された集塵
水を稼動中高炉１ｂのスラリーピツ｝６ｂに導キ、稼動
中高炉１ｂの湿式ガス清浄装置４ｂから排出される集塵
水は冷却中高炉１ａのスラリーピット６ａに導〈ように
破線で示す集塵水戻り管２５ａ，２５ｂを配設して、炉
体冷却中における冷却中高炉１ａから排出される集塵水
は稼動中高炉１ｂの処理系で処理して稼動中高炉１ｂの
湿式ガス清浄装置４ｂに使用し、又稼動中高炉１ｂから
排出される集塵水は冷却中高炉１ａの処理系で処理し冷
却中高炉１ａの炉内散水および湿式ガス清浄装置４ａに
使用してそれぞれ前述の循環処理を行うかあるいは一点
鎖線で示す送水バイパス管２６ａおよひ戻水バイパス管
２６ｂを配設することにより単純に共通した処理系とす
ること等によって容易に本発明における集塵水の循環処
理が可能である。

以上のように本発明は炉体冷却中における冷却水として
集塵水を完全に循環使用することによって炉体冷却中に
おいても系外に処理池を設置する必要がな（又集塵水中
のシアン化物の処理も通常操業時の集塵水処理とほとん
ど同様の操作で行えることから簡単な操作で、安全にか
つ確実に無害化処理が行える。

以上のように本発明の工業的効果は非常に犬である。

【図面の簡単な説明】

第１図および第６図は本発明の実施例を示す高炉および
集塵水処理系の系統図、第２図は一般的なシアン化物水
溶液中でのＨＣＮの存在量を示す図表、第３図は集塵水
の冷却手段を示す系統図、第４図は不純物溶解液中の金
属の一般的な溶解度を示す図表、第５図は第１図に示す
実施例の炉体冷却中における集塵水のＣＮ濃度の推移状
況を示す一実施結果の図表である。 同図中、１は高炉、１ａは冷却中高炉、１ｂは稼動中高
炉、２ ．２ａ ，２ｂは下降管、３ ｓ ３ ａ ，
３ｂは乾式ガス清浄装置、４．４ａ，４ｂは湿式ガス清
浄装置、５はガスホルダー、６．６ａ，６ｂはスラリー
ビット、７ ，７ａ ，７ｂは戻水ポンプ、８ ，８ａ
，ｓｂは攪拌槽、９ ．９ａ ，９ｂはシツクナー、
１０．１０ａ，１０ｂは直送井、１１，１１ａ，１ｌｂ
は送水ポンプ、１２．１２ａ，１２ｂはドラムフィルタ
ー、１３は補給水管、１４，１４ａ，１４ｂはガス送給
管、１５，１５ａ，１５ｂは均圧管、１６，１６ａ，１
６ｂはセブタム弁、１７は遮へい板、１８は送水管、１
９は冷却水供給管、２０ ，２０ａ ，２０ｂ ，２０
ｃは散水管、２１は冷却水排出管、２２は炉頂ブリータ
ー、２３は散水量調整弁、２４は排水量調整弁、２５，
２５ａ，２５ｂは集塵水戻り管、２６ａは送水バイパス
管、２６ｂは戻水バイパス管、ａは下降管２ａの開放部
、ｂは集塵水冷却空気の流動方向、Ｘ，Ｙ，Ｚは集塵水
のＣＮ濃度測定点を表わす。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 集塵水処理系を有する複数の高炉において炉体冷却
   高炉の湿式ガス清浄装置をガス系から独立せしめ、つい
   で冷却中高炉の冷却に用いた集塵水を任意の稼動中高炉
   の集塵水処理系に導き曝気処理すると共に前記湿式ガス
   清．浄装置において前記集塵水のうちの任意量を冷却す
   ることを特徴とする炉体冷却高炉の循環方式集塵水処理
   方法。