KR101489526B1 - 환원처리장치 및 환원처리방법 - Google Patents

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스미도모쥬기가이고교 가부시키가이샤
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Abstract

아연 함유 산화철 또는 산화아연 또는 산화철이 공급되는 환원로(還元爐)(2) 내에, 환원재로서 효과적임과 함께 환원에 필요한 열량을 발생시켜 가열재로서 기능하는 폐기물인 ASR, 가전 슈레더 더스트(shredder dust), 폐플라스틱, 폐기물로부터 얻어지는 RDF, RPF, 오니(汚泥), 유성(油性) 슬러지, 톱밥, 섬유 부스러기, 고무 부스러기, 동식물성 찌꺼기 중 적어도 하나를 공급하고, 이를 열원으로 하여 조연료(助燃料)를 이용하지 않는 상태에서 환원처리를 행하여, 처리 비용의 저감(조연료를 이용하지 않는 만큼의 러닝 코스트의 저감)을 도모하면서, 아연을 환원하고 또한/또는 산화철을 환원하여 금속철을 얻는다.

Description

환원처리장치 및 환원처리방법{Reduction treatment apparatus and method of reduction treatment}
본 발명은, 아연 함유 산화철 또는 산화아연 또는 산화철을 환원처리하는 장치 및 환원처리하는 방법에 관한 것이다.
종래, 아연 함유 산화철을 포함하는 예컨대 제철소 발생 더스트를 피(被)처리물로 하고, 이 피처리물과, 아연 함유 산화철 속의 아연산화물 및 산화철을 환원하는 예컨대 코크스(koks) 등의 탄재(炭材)(환원재)를 주체로 하는 혼합물 원료를 제작하며, 이 혼합물 원료를 노(爐) 내 분위기 온도가 1100℃ 이상인 로터리 킬른의 노 내에 장입(裝入)하여, 중유(重油)·산소 버너(연료 연소장치)로 가열하고, 탄재에 의하여 아연 함유 산화철 속의 아연산화물을 환원하여 더욱 증발시켜, 예컨대 고로(高爐) 등의 환원로(還元爐)에 장입 가능한 철 함유물을 얻는 로터리 킬른을 이용한 아연 함유 산화철의 탈(脫)아연방법이 알려져 있다(예컨대, 특허문헌 1 참조).
[특허문헌 1] 일본국 특허공개 제2002―241850호 공보
[발명의 개시]
[발명이 해결하고자 하는 과제]
여기서, 상기 특허문헌 1의 것에 있어서는, 처리 비용의 저감이 요망되고 있다. 또한, 환원처리의 대상을 아연 함유 산화철 대신에 산화아연 또는 산화철로 한 경우에도 마찬가지로, 처리 비용의 저감이 요망되고 있다.
본 발명은, 이와 같은 과제를 해결하기 위하여 이루어진 것이며, 아연 함유 산화철 또는 산화아연 또는 산화철, 및 환원재를 가열 처리함으로써 아연을 환원하고 또한/또는 산화철을 환원하여 금속철을 얻는 경우에 있어서 처리 비용의 저감이 가능하게 되는 환원처리장치 및 환원처리방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
[과제를 해결하기 위한 수단]
본 발명에 의한 환원처리장치는, 환원로에서, 아연 함유 산화철 또는 산화아연 또는 산화철, 및 환원재를 가열 처리함으로써, 아연을 환원하고 또한/또는 산화철을 환원하여 금속철을 얻는 환원처리장치로서, 환원로는, 환원재임과 함께 가열재로서, ASR, 가전 슈레더 더스트(shredder dust), 폐플라스틱, RDF, RPF, 오니(汚泥), 유성(油性) 슬러지, 톱밥, 섬유 부스러기, 고무 부스러기, 동식물성 찌꺼기 중 적어도 하나를 도입하고, 이를 열원으로 하여 조연료(助燃料)를 이용하지 않는 상태에서 환원처리를 행하는 것을 특징으로 하고 있다.
또한, 본 발명에 의한 환원처리방법은, 환원로에서 아연 함유 산화철 또는 산화아연 또는 산화철, 및 환원재를 가열 처리함으로써, 아연을 환원하고 또한/또는 산화철을 환원하여 금속철을 얻는 환원처리방법으로서, 환원재임과 함께 가열재로서, ASR, 가전 슈레더 더스트, 폐플라스틱, RDF, RPF, 오니, 유성 슬러지, 톱밥, 섬유 부스러기, 고무 부스러기, 동식물성 찌꺼기 중 적어도 하나를 공급하고, 이를 열원으로 하여 조연료를 이용하지 않는 상태에서 환원처리를 행하는 것을 특징으로 하고 있다.
이와 같은 환원처리장치 및 환원처리방법에 따르면, 아연 함유 산화철 또는 산화아연 또는 산화철이 공급되는 환원로 내에, 환원재로서 효과적임과 함께 환원에 필요한 열량을 발생시켜 가열재로서 기능하는 폐기물인 ASR, 가전 슈레더 더스트, 폐플라스틱, 폐기물로부터 얻어지는 RDF, RPF, 오니, 유성 슬러지, 톱밥, 섬유 부스러기, 고무 부스러기, 동식물성 찌꺼기 중 적어도 하나가 공급되고, 이를 열원으로 하여 조연료를 이용하지 않는 상태에서 환원처리가 행하여지기 때문에, 처리 비용의 저감(조연료를 이용하지 않는 만큼의 러닝 비용의 저감)을 도모하면서, 아연이 환원되고 또한/또는 산화철이 환원되어 금속철이 얻어진다.
여기서, 환원로로서는 다양한 것이 채용될 수 있지만, 슈레더 더스트 업자로부터 배출된 상태의 ASR이더라도 용이하게 투입할 수 있음과 함께, 노 내에 적절한 환원 분위기를 형성할 수 있는 로터리 킬른을 채용하는 것이 바람직하다.
또한, 환원로에는, Ca을 포함하는 물자가 공급되면, 환원로 내의 염기도(鹽基度)가 올라가, 환원로 내에서의 클링커(clinker)의 생성이 방지된다.
또한, 아연 함유 산화철 또는 산화아연 또는 산화철은, 조립(造粒)되고 나서 환원로에 도입되면, 비회율(飛灰率)이 저감되어 비산방지효과가 높여진다.
[발명의 효과]
이와 같이 본 발명에 따르면, 처리 비용의 저감이 가능하게 된다.
도 1은, 본 발명의 실시예에 관한 환원처리장치를 구비한 설비를 나타내는 구성도이다.
도 2는, 노 내 온도와 금속화율, 탈아연율의 관계를 나타내는 도면이다.
도 3은, 환원재인 ASR의 환원 기능의 경시변화를 ASR을 추가 공급한 경우와 함께 나타내고 또한 코크스와 비교하여 나타내는 선도(線圖)이다.
도 4는, 배출물의 아연 제거율의 경시변화를 나타내는 선도이다.
*부호의 설명*
2 : 로터리 킬른(환원로; 환원처리장치)
2e : 환원재 공급장치
이하, 본 발명에 의한 환원처리장치 및 환원처리방법의 바람직한 실시예에 대하여 도면을 참조하면서 설명한다. 도 1은, 본 발명의 실시예에 관한 환원처리장 치를 구비한 설비를 나타내는 구성도이며, 여기서는, 환원처리장치는, 아연 함유 산화철의 환원처리장치로 되어 있다.
도 1에 나타내는 바와 같이, 설비(100)는, 전로(電爐)(전기로)(1)와, 이 전로(1)의 전로 더스트와 환원재를 도입하여 가열 처리하는 로터리 킬른(환원로)(2)과, 이 로터리 킬른(2)의 출구(2f)에 연락되어 연소를 완결시키는 2차 연소탑(3)과, 이 2차 연소탑(3)으로부터의 배기가스를 도입하여 열 교환을 행하는 보일러(열 회수장치)(4)와, 이 보일러(4)로부터의 배기가스를 냉각하는 가스 냉각탑(5)과, 이 가스 냉각탑(5)으로부터의 배기가스를 도입하여 고기(固氣) 분리하는 사이클론(6)과, 이 사이클론(6)으로부터의 배기가스 속의 더스트를 포집(捕集)하는 전단(前段) 백필터(7a)와, 전단 백필터(7a)로부터의 배기가스에 배기가스 처리제로서의 소석회, 활성탄을 공급하는 배기가스 처리제 공급장치(10)와, 이 배기가스 처리제의 공급위치로부터 하류로 연락되어 전단 백필터(7a)로부터의 배기가스 속의 더스트를 포집하는 후단(後段) 백필터(7b)를 구비하고 있다.
또한, 설비(100)는, 로터리 킬른(2)의 출구(2f)로부터 배출되는 배출물로부터 철을 선별하는 자선기(磁選機)(8)와, 이 자선기(8)에서 철이 제거된 배출물로부터 구리를 선별하는 구리 선별기(9)를 구비하고 있다.
전로(1)는, 예컨대 1500∼1700℃의 노 내 온도에서 철 스크랩을 원료로 하여 용융하여 강(鋼)을 제조하는 것이며, 이 전로(1)로부터는 비회(飛灰)로서 전로 더스트가 발생한다. 이 전로 더스트의 대표적인 성상(性狀)을 표 1에 나타낸다.
Figure 112009073177288-pct00001
표 1에 나타내는 바와 같이, 전로 더스트는, 철분 전체(T―Fe)의 함유율이 22％ 정도, 금속철(M―Fe)의 함유율이 0.8％ 정도, 산화철의 함유율이 30％ 정도, 아연의 함유율이 30％ 정도이며, 많은 아연 함유 산화철을 함유하고 있다. 따라서, 전로 더스트는, 이대로의 성상으로는 폐기물 취급되어 비(非)철 정련소에 떠넘겨지게 된다.
로터리 킬른(2)은, 원통 형상의 회전 몸통부(2a)를 가지고 횡으로 놓여져, 입구측이 되는 앞 부분(도시 좌측)으로부터 출구측이 되는 뒷 부분(도시 우측)으로 향하여 하방(下方)으로 소정으로 경사지도록 하여 설치되어 있다. 여기서, 로터리 킬른(2)으로서는, 수평으로 놓여지는 것도 있다. 이 로터리 킬른(2)은, 그 몸통부(2a)의 전단부가 고정부로서의 전방 지지부(2b)에 의하여 닫혀 있음과 함께 회전 가능하게 지지되고, 그 몸통부(2a)의 후단부가 고정부로서의 2차 연소탑(3)에 삽입되어 회전 가능하게 지지되어 있다.
전방 지지부(2b)에는, 전로(1)로부터의 전로 더스트를 노 내에 도입하는 도입 덕트(2c)가 관설(貫設)됨과 함께, 예컨대 중유 등의 연료를, 노 내에 도입되는 연소용 공기를 이용하여 연소하는 연료 연소장치(2d)가 관설되어 있다. 이 연료 연소장치(2d)는, 후술한 노 내의 환원 온도가 되도록, 노의 시동시에 있어서 노 내를 예열하기 위한 것이며, 노 내가 환원 온도로 승온(昇溫)하여 처리가 개시되면(실운전이 되면), 그 구동을 정지하는 구성으로 되어 있다. 그리고, 노 내 온도는, 출구(2f) 가까이에 설치된 온도센서(온도정보 취득수단)(12)에 의하여 검출된다. 또한, 도입 덕트(2c)에는, 환원재 공급장치(2e)가 설치되어 있다. 이 환원재 공급장치(2e)는, 로터리 킬른(2)의 운전을 정지하지 않고 노 내에 환원재를 불어 넣어 소정 위치에 공급하는 것이다. 또한, 전방 지지부(2b)에는, 노 내에 냉각수를 분무하기 위한 냉각수 분무장치(13)가 관설되어 있다.
또한, 로터리 킬른(2)은, 온도센서(12)에 의하여 검출되는 온도에 근거하여, 노 내의 온도가 일정하게 되도록, 냉각수 분무장치(13)의 구동을 제어하는 제어수단(15)을 구비하고 있다. 이 제어수단(15)은, 냉각수를 냉각수 분무장치(13)에 공급하기 위한 냉각수 라인에 설치된 밸브(14)의 개폐 및 그 개도(開度)를 조정함으로써, 분무량을 제어하여, 노 내의 온도를 일정하게 한다.
여기서, 상기 환원재 공급장치(2e)에 의하여 공급되는 환원재는, 여기서는, ASR(자동차 유래의 슈레더 더스트)이며, 자동차 리사이클법으로부터 처리가 의무화되어 있는 것이다. 이 ASR은, 미선(未選) 또는 선별된 ASR이며, 대표적인 성상을 표 2에 나타낸다.
Figure 112009073177288-pct00002
표 2에 나타내는 바와 같이, ASR은, 수소, 탄화수소 등의 휘발분의 함유율이 50％ 정도로 많으며, 고정탄소의 함유율이 4％ 정도로 적다. 또한, 이 ASR에는, 비교적 많은 구리가 함유되어 있다.
이들 전로 더스트, ASR이 공급되는 로터리 킬른(2)은, 노 내를 환원 분위기로 하기 위하여 출구(2f)의 배기가스 속 O2 농도가 5％―dry 이하가 됨과 함께, 구리의 용융을 방지하기 위하여 노의 환원 온도가 800∼1080℃가 되도록, 실운전된다. 이 온도에 의한 운전에 의하여, 로터리 킬른(2) 내에서는, 고체 환원(용융시키지 않은 고체 상태에서의 환원)이 행하여진다.
이와 같은 로터리 킬른(2)에 있어서는, 먼저, 노의 시동시에 있어서, 연료 연소장치(2d)가 구동되어 연료를 연소하여 고온의 연소가스 및 화염이 발생하고, 이에 의하여 노 내를 예열하여, 노 내 온도를 800∼1080℃로 승온시킨다. 그리고, 노 내 온도가 800∼1080℃로 승온하면, 그 구동이 정지되어, 실운전이 개시된다.
이 실운전에 있어서는, 몸통부(2a)가 소정의 속도로 회전하고, 도입 덕트(2c)를 통하여 노 내에 공급된 전로 더스트는, 입구측으로부터 출구(2f)로 반송되면서 열이 부여된다. 또한, 환원재 공급장치(2e)를 통하여 노 내에 공급된 ASR은 열이 부여되어 환원에 필요한 열량을 발생시키고, 환원재 및 가열재로서 효과적으로 기능하여, 연소 처리(가열 처리)가 행하여진다.
이 ASR의 환원작용에 의하여, 전로 더스트 속의 아연 함유 산화철로부터 아연이 환원되어 분리됨과 함께 산화철이 환원되어 금속철이 얻어진다. 이때, 노의 환원 온도가 1080℃ 이하로 되어 있기 때문에, 융점이 1083℃인 구리가 용융하여 철에 부착되는 것이 방지된다. 또한, 노의 환원 온도가 800℃ 이상으로 되어 있기 때문에, 금속화율(산화철 속의 철분 중 금속철이 되는 비율) 및 탈아연율(아연의 제거 비율)이 함께 높아진다(성능이 높아짐).
도 2는, 노 내 온도와 금속화율, 탈아연율의 관계를 나타내는 도면이다. 이 도면에 있어서는, 횡축이 로터리 킬른(2) 내의 온도, 종축이 금속화율, 탈아연율의 비율(％)이며, 동그라미 표시가 금속화율, 사각 표시가 탈아연율을 나타내고 있다. 도면으로부터 명백한 바와 같이, 노 내 온도가 800℃ 이상이면, 금속화율, 탈아연율이 약 40％ 이상으로 함께 높아져 만족할 수 있는 환원 성능이 된다.
또한, 상기 실운전시에 있어서는, 상기 열원(가열재; 환원재)의 성상에 변동이 있던 경우이더라도, 제어수단(15)에 의하여 냉각수 분무장치(13)의 구동이 제어되어 노 내의 온도가 일정하게 유지된다. 이 때문에, 소망의 환원처리가 행하여진다.
그리고, 철, 구리를 함유하는 배출물은, 출구(2f)로부터 유하(流下)하여 배출된다. 한편, 아연 함유 산화철로부터 분리된 아연은 휘발하여 미입경의 더스트로서 비산하여 배기가스에 수반되어 2차 연소탑(3)의 킬른 출구(2f)로부터 상방(上方)의 2차 연소실(3a)로 향한다.
여기서, 전로 더스트(아연 함유 산화철)와 ASR의 배합비는, 1:1∼1:10으로 하는 것이 바람직하며, 1:4로 하는 것이 특히 바람직하다.
킬른 출구(2f)로부터 배출된 배출물은, 자선기(8)에서 철이 선별되고, 이 철은, 전로(1)의 원료로서 제공된다. 이 철은, 상술한 바와 같이, 구리의 용융이 없기 때문에, 품위 저하가 방지된 원료로서 유효 이용된다. 그리고, 이 전로 더스트(1)에서 생기는 전로 더스트는, 상술한 바와 같이, 로터리 킬른(2)에 공급되며, 이것이 반복된다.
또한, 킬른 출구(2f)로부터 배출되어 자선기(8)에서 철이 제거된 배출물은, 구리 선별기(9)에서 구리가 선별되고, 이 구리는, 구리 정련소의 원료로서 제공되어 유효 이용된다.
한편, 2차 연소실(3a)에서는 배기가스 속의 미연분(未燃分)이 완전 연소하며, 휘발한 아연은 산화아연 등이 되어서 아연이 농축된 고아연 농도의 더스트로서 후단으로 향한다.
이 더스트는 배기가스와 함께 보일러(4)를 통과하며, 이때, 보일러(4)에서 열 회수가 행하여져 열원으로서 유효 이용이 도모된다. 보일러(4)를 통과한 배기가스는, 가스 냉각탑(5)에서 소정 온도까지 냉각되고 나서 사이클론(6)에 이르며, 이 사이클론(6)에서 고기(固氣) 분리가 이루어져 소정의 무게의 더스트(고형물)가 배기가스로부터 분리되어 포집된다. 이 사이클론(6)에서 포집되는 더스트는, 고아연 농도의 더스트이다.
한편, 사이클론(6)을 통과한 배기가스는, 전단 백필터(7a)를 통과하며, 이때, 사이클론(6)에서 포집되지 않은 더스트가 전단 백필터(7a)에서 포집된다. 이 전단 백필터(7a)에서 포집되는 더스트도, 상술한 고아연 농도의 더스트이다.
이 전단 백필터(7a)를 통과한 배기가스에 대하여서는, 배기가스 처리제 공급장치(10)로부터 소석회, 활성탄이 공급되어, 배기가스 속의 염소분, 유황분 등의 유해물질이 소석회와 결합함과 함께, 배기가스 속의 다이옥신 등의 유해물질이 활성탄에 흡착되고, 이 유해물질과 결합한 소석회 및 다이옥신 등의 유해물질을 흡착한 활성탄을 포함하는 배기가스는, 후단 백필터(7b)를 통과하며, 이때, 소석회물 및 활성탄을 포함하는 더스트가 후단 백필터(7b)에서 포집된다. 이 후단 백필터(7b)에서 포집된 더스트는, 매립 처리 등에 제공되고, 후단 백필터(7b)를 통과하여, 탈염, 탈황, 탈다이옥신이 이루어져 청정화된 가스는, 후단의 굴뚝(11)을 통하여 대기로 방출된다.
한편, 사이클론(6) 및 전단 백필터(7a)에서 포집되어 회수된 고아연 농도의 더스트는, 아연 농도가 50∼80％이기 때문에, 아연 정련소의 조아연광(粗亞鉛鑛)의 원료로서 극히 유효하게 이용된다. 이와 관련하여, 전로(1)로부터의 전로 더스트에 있어서는 아연 농도는 30％ 정도이다.
또한, 여기서는, 로터리 킬른(2)의 후단에 사이클론(6) 및 2단 백필터(7a, 7b)를 설치하고, 사이클론(6) 및 전단 백필터(7a)에서, 염소분, 유황분, 배기가스 처리제를 포함하지 않는 고아연 농도의 더스트를 포집하여 회수하여 아연 정련소에 제공하도록 하고 있지만, 로터리 킬른(2)의 후단에 사이클론(6) 및 1단 백필터(7a)를 설치함과 함께, 사이클론(6)과 백필터(7a) 사이의 배기가스 라인에 배기가스 처리제를 공급하도록 하여, 사이클론(6)만으로, 염소분, 유황분, 배기가스 처리제를 포함하지 않는 고아연 농도의 더스트를 포집하고 회수하여 아연 정련소에 제공하도록 하여도 좋고, 또한, 로터리 킬른(2)의 후단에 2단 백필터(7a, 7b)만을 설치함과 함께, 백필터(7a, 7b) 사이의 배기가스 라인에 배기가스 처리제를 공급하도록 하여, 전단 백필터(7a)만으로, 염소분, 유황분, 배기가스 처리제를 포함하지 않는 고아연 농도의 더스트를 포집하고 회수하여 아연 정련소에 제공하도록 하여도 좋으며, 요컨대, 최하류의 백필터보다 상류에서 포집한 더스트를 아연 정련소의 원료로서 제공할 수 있어, 아연의 유효 이용이 도모된다.
이와 같이, 본 실시예에 있어서는, 아연 함유 산화철이 공급되는 로터리 킬른(2) 내에, 환원재로서 효과적임과 함께 환원에 필요한 열량을 발생시켜 가열재로서 기능하는 폐기물인 ASR을 공급하고, 이를 열원으로 하여 연료 연소장치(2d)를 이용하지 않는, 즉 조연료를 이용하지 않는 상태에서, 환원처리를 행하도록 하고 있기 때문에, 처리 비용의 저감(조연료를 이용하지 않는 만큼의 러닝 비용의 저감)을 도모하면서, 아연 함유 산화철로부터 아연을 환원하여 분리할 수 있음과 함께 산화철을 환원하여 금속철을 얻을 수 있다.
여기서, 표 1에 나타내는 성상의 전로 더스트, 표 2에 나타내는 성상의 ASR을 이용하여, 본 발명자들이 도 1에 나타내는 설비로 행한 실험결과를 표 3에 나타낸다. 표 3은, 로터리 킬른(2)으로부터의 배출물의 성상을 나타내는 것이다.
Figure 112009073177288-pct00003
표 3에 나타내는 바와 같이, 배출물은, 철분 전체(T―Fe)의 함유율이 65％ 정도, 금속철(M―Fe)의 함유율이 60％ 정도, 산화철의 함유율이 7％ 정도, 아연의 함유율이 2％ 정도이며, 금속철의 함유율이 대폭으로 높여져 있음과 함께, 아연의 함유율이 대폭으로 저감되고 있는 것이 확인되었다.
여기서, 아연 함유 산화철을 처리한 로터리 킬른(2)을, 예컨대 1200∼1300℃ 정도의 산화 용융로로서 이용하여, 배출물로부터 철 및 구리를 제거한 찌꺼기를 용융하도록 하여도 좋고, 이와 같이 하면, 산화 용융로인 로터리 킬른(2)으로부터의 슬래그가, 예컨대 도로용 노반재(路盤材)나 콘크리트용 골재로서 유효 이용된다.
여기서, 배출물로부터 철 및 구리를 제거한 찌꺼기에는, 카본, 실리카, 알루미나, 산화칼슘 등이 많이 포함되어 있다. 따라서, 배출물로부터 철 및 구리를 제거한 찌꺼기를, 전로(1)에 공급하도록 하여도 좋고, 이와 같이 하면, 카본이 코크스 대체품(가탄재(加炭材))이 되어 기능함과 함께 실리카, 알루미나, 산화칼슘 등은 용융되어, 전로(1)로부터의 슬래그가 예컨대 도로용 노반재나 콘크리트용 골재로서 유효 이용된다.
또한, 로터리 킬른(2)으로부터 배출된 배출물을 체(篩) 선별하여, 체 상의 배출물만으로부터, 자선기(8)에서 철을, 구리 선별기(9)에서 구리를 각각 선별하여, 철을 전로(1)의 원료로서 제공하고, 구리를 구리 정련소의 원료로서 제공하도록 하여도 좋으며, 이와 같이 하면, 선별된 철 및 구리가 각각 유효 이용됨과 함께, 철 및 구리의 취급성(핸들링)이 향상된다.
또한, 아연 함유 산화철을 처리한 로터리 킬른(2)을, 예컨대 1200∼1300℃ 정도의 산화 용융로로서 이용하여, 배출물로부터 철 및 구리를 제거한 체 상의 배출물을 용융하도록 하여도 좋으며, 이와 같이 하면, 산화 용융로인 로터리 킬른(2)으로부터의 슬래그가, 예컨대 도로용 노반재나 콘크리트용 골재로서 유효 이용됨과 함께, 산화 용융로인 로터리 킬른(2)에 공급하는 배출물의 취급성이 향상된다.
더욱이, 배출물로부터 철 및 구리를 제거한 체 상의 배출물을, 전로(1)에 공급하도록 하여도 좋으며, 이와 같이 하면, 카본이 코크스 대체품(가탄재)이 되어 기능함과 함께 실리카, 알루미나, 산화칼슘 등은 용융되고, 전로(1)로부터의 슬래그가 예컨대 도로용 노반재나 콘크리트용 골재로서 유효 이용되며, 또한, 전로(1)에 공급하는 배출물 취급성이 향상된다.
그런데, ASR은 상술한 바와 같이 고정 탄소가 적고 휘발분이 많으므로, 고정 탄소 덩어리인 코크스와는 상이한 환원재의 특성을 가지고 있다. 도 3은, 환원재인 ASR의 환원 기능의 경시변화를 ASR을 추가 공급한 경우와 함께 나타내며 또한 코크스와 비교하여 나타내는 선도이다.
도 3에 있어서, 횡축은 시간을 나타내고, 종축은 금속화율(M―Fe/T―Fe)을 나타내고 있다. 도면 중의 실선은, 950℃의 환원 온도에서 전로 더스트와 ASR의 배합비를 1:4로 하였을 때의 금속화율의 경시변화를 나타내고, 도면 중의 점선은, 950℃의 환원 온도에서 전로 더스트와 ASR의 배합비를 1:4로 하며, 도면 중에서 ASR을 추가 공급하여 전로 더스트와 ASR의 배합비를 1:10로 하였을 때의 금속화율의 경시변화를 나타내고 있다. 여기서, 도면 중의 일점쇄선은, 코크스에 의한 것을 나타내고 있다.
도 3에 실선으로 나타내는 바와 같이, ASR은, 고정 탄소가 적고 휘발분이 많으므로, 환원 기능이 작동하기 시작하는 것은 빠르지만, 1∼3시간밖에 지속하지 않는다는 특성이 있다. 따라서, 로터리 킬른(2)에서의 아연 함유 산화철의 체류시간은, 1∼3시간으로 하는 것이 바람직하다.
또한, 도 4는, 배출물의 아연 제거율의 경시변화를 나타내는 선도이다. 도 4에 있어서, 횡축은 시간을 나타내고, 종축은 배출물의 아연 제거율을 나타내고 있다. 도면 중의 실선은, 950℃의 환원 온도에서 전로 더스트와 ASR의 배합비를 1:4로 하였을 때의 배출물의 아연 제거율의 경시변화를 나타내고 있다. 도 4에 나타내는 바와 같이, 아연 제거율로부터도, 로터리 킬른(2)에서의 아연 함유 산화철의 체류시간은, 1∼3시간으로 하는 것이 바람직하다.
이와 같이 ASR은, 환원재로서의 기능이 짧기 때문에, 환원재로서의 기능을 경시적으로 유지하기 위하여서는, 로터리 킬른(2)에 ASR을 추가 공급하는 것이 바람직하다. 이와 같이 ASR을 추가 공급하면, 도 3에 점선으로 나타내는 바와 같이, 환원 기능이 대폭으로 연장되는 것이 확인되고 있다. 이와 같이 ASR을 추가 공급하는 경우에 있어서는, 로터리 킬른(2) 내의 ASR의 기능이 없어져 있는 개소에 상기 환원재 공급장치(2e)를 이용하여 ASR을 불어 넣는 것이 바람직하다.
또한, 로터리 킬른(2)에, 미리 코크스를 공급하도록 해 두면, 고정 탄소 덩어리인 코크스는, 도 3에 나타내는 바와 같이 ASR과 비교하면, 환원 기능이 작동하기 시작하는 것은 늦지만 장기간 지속한다는 특성이 있기 때문에, ASR이 경시적으로 기능하지 않게 된 후에 있어서도, 코크스가 환원재로서 장기간 기능하게 된다.
이상, 본 발명을 그 실시예에 근거하여 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것은 아니며, 예컨대, 상기 실시예에 있어서는, 아연 함유 산화철이 많이 함유되는 전로 더스트를 피처리물로 하고, 철 및 아연의 회수율을 높여 회수한 철 및 아연의 효율적인 유효 이용을 도모하도록 하고 있지만, 예컨대, 전로 부대(付帶) 설비인 폐수 처리 설비에서 발생하는 슬러지나, 압연 설비에서 발생하는 압연 스케일 등이더라도 좋으며, 요컨대, 아연 함유 산화철을 포함하는 것이면 좋다. 또한, 특히 바람직한 것으로서, 환원 대상을 아연 함유 산화철로 하고 있지만, 아연 함유 산화철 대신에 산화아연 또는 산화철을 환원 대상으로 한 경우에도 마찬가지로 적용 가능하다. 그리고, 산화아연의 경우에는, 상기 아연 함유 산화철의 경우와 마찬가지로, 아연이 환원되어 고아연 농도의 더스트로서의 회수가 가능하게 되고, 또한, 산화철의 경우에는, 상기 아연 함유 산화철의 경우와 마찬가지로, 산화철이 환원되어 품위 저하가 방지된 금속철로서의 회수가 가능하게 된다.
또한, 상기 실시예에 있어서는, 자동차 리사이클법으로부터 처리가 의무화되어 있음과 함께 구리가 많이 포함되어 있는 ASR을 환원재 및 가열재로 하여, 자동차 리사이클법을 만족시킴과 함께 특히 금속철에 대한 구리의 용융 부착을 방지하는 상기 실시예의 작용·효과를 한층 발휘시키도록 하고 있지만, 환원재로서 효과적임과 함께 환원에 필요한 열량을 발생시켜 가열재로서 기능하는 폐기물인 ASR, 가전 슈레더 더스트, 폐플라스틱, 폐기물로부터 얻어지는 RDF(Refuse Derived Fuel), RPF(Refuse Paper and Plastic Fuel), 오니, 유성 슬러지, 톱밥, 섬유 부스러기, 고무 부스러기, 동식물성 찌꺼기 중 적어도 하나를 이용하여도 좋다. 여기서, 이들은, RPF와 같이 성형, 균질화한 것이 아니어도 좋으며, 또한, ASR이면, 슈레더 더스트 업자로부터 배출된 상태의 것으로 좋다. 그리고, 슈레더 더스트 업자로부터 배출된 상태의 ASR이더라도, 환원로를 로터리 킬른(2)으로 한 경우에는, 이 로터리 킬른(2)에 용이하게 투입할 수 있다.
또한, 슈레더 더스트 업자로부터 배출된 상태의 ASR이더라도 용이하게 투입할 수 있음과 함께 노 내에 적절한 환원 분위기를 형성할 수 있는 노로서 로터리 킬른(2)을 이용하고 있지만, 환원로로서 기능하는 노라면, 예컨대, 샤프트로나, 고온 가스화로 등이더라도 좋다.
또한, 환원로에, 예컨대, 생석회, 소석회, 석회석 등의 Ca을 함유하는 물자를 공급하도록 하면, 환원로 내의 염기도가 올라가, 환원로 내에서의 클링커의 생성을 방지할 수 있다.
더욱이, 환원로에 도입하는 아연 함유 산화철 또는 산화아연 또는 산화철을, 조립(造粒)하고 나서 환원로에 도입하도록 하면, 비회율(飛灰率)을 저감할 수 있어 비산방지효과를 높일 수 있다.
한편, 상기 실시예에 있어서는, 온도센서(12)에 의하여 직접 노 내의 온도를 검출하도록 하고 있지만, 온도에 관한 정보를 취득할 수 있으면 좋다.
이와 같이 본 발명에 따르면, 처리 비용의 저감이 가능하게 된다.

Claims (5)

  1. 환원로(還元爐)에서, 아연 함유 산화철 또는 산화아연 또는 산화철, 및 환원재를 가열 처리함으로써, 아연을 환원하고 또한/또는 산화철을 환원하여 금속철을 얻는 환원처리장치로서,
    상기 환원로는,
    로(爐) 내에 냉각수를 분무하기 위한 냉각수 분무장치와,
    로 내의 온도가 일정하게 되도록 상기 냉각수 분무장치의 구동을 제어하는 제어수단
    을 구비하고,
    상기 환원재임과 함께 가열재로서, ASR, 가전 슈레더 더스트(shredder dust), 폐플라스틱, RDF, RPF, 오니(汚泥), 유성(油性) 슬러지, 톱밥, 섬유 부스러기, 고무 부스러기, 동식물성 찌꺼기 중 적어도 하나를 도입하고, 이를 열원으로 하여 조연료(助燃料)를 이용하지 않는 상태에서 환원처리를 행하는 것을 특징으로 하는 환원처리장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 환원로는, 로터리 킬른인 것을 특징으로 하는 환원처리장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 환원로에는, Ca을 함유하는 물자가 공급되는 것을 특징으로 하는 환원처리장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 아연 함유 산화철 또는 상기 산화아연 또는 상기 산화철은, 조립(造粒)되고 나서 상기 환원로에 도입되는 것을 특징으로 하는 환원처리장치.
  5. 환원로에서 아연 함유 산화철 또는 산화아연 또는 산화철, 및 환원재를 가열 처리함으로써, 아연을 환원하고 또한/또는 산화철을 환원하여 금속철을 얻는 환원처리방법으로서,
    상기 환원로 내의 온도가 일정하게 되도록, 상기 환원로에 설치된 냉각수 분무장치의 구동을 제어하고,
    상기 환원재임과 함께 가열재로서, ASR, 가전 슈레더 더스트, 폐플라스틱, RDF, RPF, 오니, 유성 슬러지, 톱밥, 섬유 부스러기, 고무 부스러기, 동식물성 찌꺼기 중 적어도 하나를 공급하고,
    이를 열원으로 하여 조연료를 이용하지 않는 상태에서 환원처리를 행하는 것을 특징으로 하는 환원처리방법.
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