TW394799B - Method and apparatus for removing and/or causing recycling of materials - Google Patents

Description

7 B 17ΤΓΤ r ττη 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 五、發明説明（1 ) 本發明係有關一貫化作業煉鋼廠所產生的物質之處理 與回收方法及裝置。更明確而言，本發明係掲露有關製鋼 工廠中*對空氣與水作處理所産生或積聚之廢棄物，其處 理與再使用或棄置方式。 本發明係闞於鋼锇製造所生堪原物質之處理方法與裝 置（"遢原物質〃係指塵屑、顆粒及漿渣），其可瑙擇塵 屑與漿渣中的部份物質予以回收，同時將其不可回收之成 份製成對環境既安定且安全的產物。 由於煉鋼廠的一貫化作業性質·故其各種物流之處理 必須符合操作單元的操作標準及環保標準•同時必須尋求 將有經濟價值的遢原物盡可能回收，並且盡量減少不可回 收物質的棄置。在操作上顒心的是鋅、鐮土族、水及顆粒 大小，而環保方面則著於鉛、鋅、烴類物質。在處理任何 物流時*若未從操作性及環保観點來考處其所造成的衝擊 *則會衍生其他更嚴重的潛在問題。 鋼鐵製造作業的副產物中之鹼土族、鉛、鋅、鐵、碳 及有櫬物對環保課題是項挑戰*而其回收再用的可能性亦 然。環保立法及規章，加上回收與處置廢棄物的經濟效益 ，使得製鋼業者尋求儘量減廢及回收物質（例如回收鐵及 碳）的方法。 如精於此较人士所知，鋼锇製造作業的副產物中包括 含有截及碳的邋原物質與例如鉛、鋅及包括鉀和納的鹼性 物等雜質。其漿渣則含有水、油及揮發性有機物。 由於漿渣中所含的有機物、水、及殘留金靥之虽超過 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公釐） ------^---；Ir\装— (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -訂 A7 _ 五、發明説明（2 ) 所希望者，所以在過去未能將其加κ回收或再用，因而產 生環境處置上的問題。Μ前瑄些漿渣係Μ掩埋法加Μ棄置 ，但目前許多掩埋場皆已達飽和。再者，未作防滲隔襯的 掩埋場也會讓這些物質滲透到地下水層。最後，就算掩埋 場設有襯裹與覆蓋而能減少瑄些問題Μ符合環保法規*但 是掩埋法靥高成本之方法，因其必須長期監視並調節，同 時較易引起大眾的闞注。 另一方面，鋼鐵製造作業中的堪原物則是有回收再用 的可能，因為其含有的戡及碳之量已達經濟價值。可惜* 瑄些堪原物所含有的鉛、鋅、及烴類成份亦已具統計上之 意義。以鼓風爐為例，在不當的條件下回收這些堪原物質 可能導致鉛與鋅之含_在其作業中達不可接受之程度。此 外，鹼土族及鋅之含量一旦超過操作上之限制，則其與鼓 風爐的耐火内襯間之反應，亦可能導致內襯的提早失效及 或增厚，進而對鼓風爐造成堵塞。由於遢原物中的鐵及碳 之含董可具有經濟價值•因此在考盧操作性及環保因素的 原則下，將鐵與碳從鉛、鋅及其他雜質中有效地分離出來 ，乃具有其高度之需求性。 本發明係在提供一種Κ符合經濟效率及環境安全的方 式處理鋼鐵製造作業中之堪原物質的装置及方法。另外， 此一處理方法适可Μ合併到及/或回歸到製鋼廠既有的作 業中，使其設備作業可Κ有效地連續運作。 此外，本發明係將鼓風爐、製鋼工場.、及真空脫氣機 等之水處理，遢有廢水處理廠，其所產生的遢原物及漿渣 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂· 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 二二-'hli,;:1.ral— I J'+ . L: 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（3 ) 全部納入而加Μ處理。因此，舉例而言，將富含鐵及碳的 遨原物從富含鉛、鋅、及鹼土族之堪原物分離出來，並不 會對下游操作單元造成操作上或環境上的問題。同樣的， 儘管不同之漿渣必須分別處理，但不可回收的部份最終遨 是要匯合在一起而以符合環保規範的方式加Μ棄置。 一般而言，本發明係經由一系列之水力旋風器來處理 鼓風爐洗滌塔之漿渣（塵屑、顆粒、及漿渣），進而滿足 上述需求。80到90%之鐵及碳可用於燒结作業中，而80到 90%的鋅、鉛及饊土族則可被除去。所回收的鐵及碳則可 循環到製鐵作桊中再使用。水力旋風器含有Pb及Ζη之頂流 則Κ化學品安定後，可用掩埋法處置，並能符合美國環保局 所制定的毒物特徵議定書（Toxicity Characteristic Protocol) ° 尤其，本發明之裝置所回收及/或處置的遢原物及漿 渣係產生自一貫化作業的整體性製鋼廠•亦即其具有鼓風 爐單元、製網單元、燒结單元、及廢水處理軍元。本發明 設有至少一第一分維器，與鼓風爐軍元之出科物流配合操 作，俾將富含鐵及碳的堪原物從富含鉛及鋅的遢原物分離 出來。至少有一第一設備瘅成，與製鋼軍元配合操作，用 以調節富含戡之遢原物的狀態。一原料供給處*與該第一 設備總成及該第一分離器配合操作，用Μ接受該第一分離 器富含鐡及碳之遢原物及該第一設備總成富含鐵之遵原物 ，並從而形成燒结進料。一連通装置*與該原料供給處配 合操作，用Μ使該燒结進料通至該燒结單元，因而藉此令 ! 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210 X 297公釐） i

L ----ΊI-:丨考II (請先閲讀背面之注意事項再填寫本買) 訂 # 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（4 ) 燒结進料轉換成可回收至鼓風爐單元之物。一泥漿製造縴 成，與廢水處理單元配合操作，用K接受廢水處理單元所 產生的漿渣，並使該漿渣形成泥漿。泥漿再被泵送或以其 他方法通至燒结單元，Μ便於其內再使用。 鼓風爐之塵屑及漿渣的處理及處置方式所包括之步驟 為提供包含有鐵、碳、鉛及鋅等顆粒之混合物。將該混合 物分離富含鐵及碳的第一物流及富含鋅與鉛的第二物流。 第一物流再Μ重力式進料至水平帶式過滹器脫水，然後用 卡車、帶式輸送機、或其他方式送至®料堆，Μ便準備燒 结廠之進料。第二物流中之顆粒則藉由石灰及絮凝劑之加 入來調整其狀態，而使鉛及鋅之固形物在增稠器中從水中 移出。然後再加入石灰而使鉛及鋅之化性安定。再將此安 定之物質脫水並掩埋，然後硬化成無滲透性之物質。已淨 化的水則排放至製網廠的廢水處理設施。 在本發明的較佳實施例中，鐵、碳、鉛及鋅等顆粒之 混合物係利用數個Μ串連並列方式排置而成的兩階段水力 旋風器來加以分離。在這種設計中，從第一及第二階段的 水力旋風器之底流可得第一物流，而第一階段水力旋風器 之頂流則進入第二階段的水力旋風器。第二階段水力旋風 器之頂流再經脫水及使其化性安定後即可加Μ棄置。 一種處理及處置鋼鐵製造所生塵屑及漿渣的總體装置 乃係包括：鼓風爐過濾器滹餅的泥漿再生設備；數個分離 器•用Μ將泥漿分離成第一及第二物流；過濾設備•用Μ 將第一物流脫水並產生鼓風爐可用之進料；反應器，用來 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210 X 297公釐） (請先閣讀背面之注意事項再填寫本頁)

-,tT 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 ----：_E_—_ 五、發明説明（5 ) 使第二物流中之顆粒發生絮凝作用；添加石灰之裝置•用 來在第二物流中加入石灰，俾使其內之物質化性安定；遢 有過漶設備•用來使第二物流脫水。泥漿再生設備可使廢 水處理廠所產生之物質變成泥漿狀之漿渣，再將泥漿中之 揮發性有櫬物送到燒结區加以燃燒。 本發明基本上可將一整合性的一貫化煉鋼廠所產生的 所有廢棄物加以回收或以環境可接受之形式加Μ棄置。瑄 些廢棄物流含有例如鉛、鋅、及鹼土族等物質，其量若累 積到超過所希望之程度，便會在操作上發生困擾，故這些 廢棄物流係被干擾而使上述物質有選擇性地被脫除*進而 確實獲得一主要含鐵及碳而在操作上可接受之進料物流， 其可經燒结工廠之出料而得，可者可直接用於鼓風爐。其 他物質，例如揮發性有櫬物、漿渣、及油性廢棄物，則可 從廢水物流中分離出來，而獲得清淨之放流水，同時將所 得廢棄物以燃燒法加Μ處置*或者令其形成無滲透性的物 質而適合Κ掩埋法加Μ棄置。基本上•本發明係將煉鋼廠 視為一個整體，不將各廢棄物流視為單獮的問題*而是視 其為整體問題中的一部份來加Κ處理，因此本發明並非視 各廢棄物流為單獨分離之問題，因為由這種觀點所獲得的 解決方法將會在其他方面造成更為麻煩的潛在性問題。 本發明的上述及其他目的與優點可經由本發明之圖式 及Μ下說明獲得進一步的了解。 第1圖為本發明方法的塊狀流程圖。 第2圖為本發明水力旋風器兩階段式的串連並列連接 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） ------7--Γ-Τβ-- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) I訂 -- Α7 Β7 五、發明説明（6 ) 方式之示意圖。 第3圖為本發明所用帶式過滅器的部份側視圖。 第4圖為石灰添加量對根據TCLP所测的Pb濃度之曲線 圖。 第5圖為本發明用K注入漿渣的燒结區之示意圖。 第6圖為把漿渣注加至燒结區所用的噴嘴•其型態之 示意圖。 在一貫化的煉鋼廠中，通常設有將煤庚製成煤焦的煤 焦工場、冶鐵的鼓風爐、以及將鐵煉製成鋼的鹼氧爐（B.O.F) 或熔融工場。每一工場所產生的廢棄物應加Μ收集K避免 對空氣及/或水造成污染。此外，在BOF工場堪可採用真 空脫氣機，Μ便收集微粒狀廢棄物。 在鼓風爐、鹼氧爐、及真空脫氣機中，可装設濕性洗 滌器、靜電集塵器、或袋滹器，以便收集微粒物而將空氣 汚染減至最低程度。如係使用濕性洗猫器，則須加設一使 用化學性絮凝劑的增稠器，Κ便除去由洗滁器所得泥漿的 水份*然後才能再進行其他的處理、輸送、及貯放作業。 鼓風爐同樣亦設有稠化微粒物的增稠器。 各工場使用過的廢水常會帶有油污、油脂、其他烴類 物質•及諸如此類之污染成份。對於這類受污染的用水可 採取各種不同的處理系統•再加上二鈒廢水處理，即可將 水淨化，並使其有機成份轉變成漿渣。此處所用的 '''漿渣 〃一詞，意諝在液體中懸浮有固形物的懸浮液。廢水處理 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α·4規格（210Χ297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 '良- .經濟部中央橾準局員工消費合作社印製 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 -—_ 五、發明説明（7 ) 廠所產生的漿渣，較之於鼓風爐洗猫器所用之增稠器、鐮 氧爐之増稠器、及真空脫氣機之增稠器，乃係具有不同的 成份及/或濃度組成，因此各種漿渣的處理原則必須將這 些因素納入考量。 含鉛的堪原物可被歸類為有毒廢棄物，因此含鉛微粒 排放至空氣或水的董必須加K控制。是Μ *當鼓風爐增稠 器的漿渣中帶有富含鉛及鋅之堪原物時，如將瑄類漿渣回 收再用，事實上將造成鼓風爐之入料含有其濃度在操作上 無法被接受的鉛及/或鋅。 即使工廠廢水中的有機成份可藉增稠器而中於漿渣， 可是瑄類漿渣的掩埋在環保法規改變及/或掩埋法不再適 合此廢棄物時，也會造成潛在的問題。由於漿渣中的水份 含虽，使其具有非常大的體積。再者•使用掩埋法所須具 備的監測及報告也會増加其潛在不定使用期限的成本。 鼓風爐洙濂器的漿渣可含有（重量百分率）約20-35% 鐵、35-45¾碳、1-5¾鋅、0.1-0.5¾:鉛、及鹸土族總量 1-2JS 。鹸氧爐所產生的漿渣仍係非常细粒的氧化鐵，其含有多 量的鉾，且含量範圍廣泛，約含有0.2-55；的鋅。二級廢水 處理廠之漿渣則可含有約0.23；鋅及0.03X铅（Μ不含油污 之乾成份為基準），遢有約20% 0&G (Κ乾成份為基準）。 第1圖為本發明之塊狀圃•其可除去高達90%的鹼土 族、鉛及鋅，並且可回收90%的遨原物作為原料，瑄些适 原物富含鼓風爐塵屑及漿渣中的鐵與碳。此外，由鹸氧爐 所得之成份含戡較多，如果其Ζη含量小於約0.33；，則可作 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) :/装. -訂 10 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B7_ 五、發明説明（8 ) 為燒结區進料中之原科而加Μ消耗。至於廢水處理廠漿渣 中的碳氫化合物，則可在燒结區的燃燒爐中燃燒而加Κ消 耗。 經水力旋風器法所得富含鐵及碳之底流適合用為燒结 廠之原料，藉此譲其於製戡作業中回收再用。由於鋅、鉛 、及鹼土族已在水力旋風器法中被除去*因此加入富含鐵 及碳的邐原物並不會與鼓風爐的耐火內襯發生明顯的反應 。由水力旋風器法所得，富含有餓土族、鋅、及鉛的頂流 *則可被製成穩定而不具滲透性的產物，再Κ掩埋法處理 之。第1圖所示之方法亦可藉由將二級廢水處理場（簡稱 WWTP)所得之漿渣注入至燒结區的工作床上加Μ消耗，而 真空脫氣櫬之漿渣則與水力旋風器法之鉛、鋅、及鹼土族 副產物结合以便於掩埋法之處理。 最佳如第1圖所示，所貯放的鼓風爐滤餅12可利用裝 填器、帶式進料櫬、或其類似櫬器，並經1/4时大小網目 之篩網除去顆料過大之物質，而予Κ回收，顆粒過大之物 質則可直接進科至水力旋風器迴路18。在14中可加水Μ獲 得可泵送之泥漿。此泥漿之密度係介於最大45 wtX固體與 最小15 wU固體之間》且Μ 30 wt%固钃為最佳。泥漿再生 設備14設有旋轉式TroBBel篩網及高剪力混合器。來自濕 性洗滌器（未示出）的鼓風爐增稠器之底流可如圖示般與 由溏餅所成之泥漿结合。再將所得泥漿混合物稀釋成5到 20%固體（較佳為105；固體），然後在60 psig到30 psig ( 較佳為40 psig)之壓力下泵送至水力旋風器。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 11 -----I ^—T1装-----—訂------，表 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標隼局員工消費合作社印製 Α7 Β7 五、發明説明（9 ) 我們發現鼓風爐增稠器之漿渣被濃縮於细密顆粒部份 中。瑄可能是由於在鼓風爐中的蒸發凝结通程所致，瑄種 蒸發凝结的過程傾向於讓金羼集中在具有最大表面積的粒 子上。此一令鉛及鋅與细粒之鐵及碳遢原物自然隔離的現 象提供了對粒子大小加K分類的簡單方法。不過，為了有 效幫助物料免去傳統的篩選作業·必須約Μ 10微米作粒徑 分難。 水力旋風器係依粒子大小及質量來分離物質。利用水 力旋風器18可容易地將泵送過來的泥漿中之富含娥及碳部 份與富含鉛及鋅部份加以分離，因為富含鐵及碳的粒子與 富含鉛及鋅的粒子，其顆粒大小具有明顯的差異。在進行 鼓風爐的製戡作業時•鋅及鉛傾向於凝結在鐵及碳粒子之 上，因此，由於表面積不同，故微细粒子上的鉛及鋅之重 量百分率會比在相對較大粒子上的鉛及鋅含量為多。如第 2画所示，較隹Μ兩個水力旋風器20及22 (或者使用一排 水力旋風器更佳）連接成二階段串連並列之型態。第一階 段的水力旋風器2D從其入口 2 3接受泵送而來之泥漿。第一 階段水力旋風器2 0之頂流24係作為第二階段水力旋風器22 之進料*而第一及第二階段水力旋風器20及22之底流26則 排放至排料管線28。因此，水力旋風器2 0及22係排置成> 串連並列"之型態•其係K頂.流串連排列，而其底流則並 連排列。

小直徑的水力旋風器2 0及22,其入口之操作壓力為習 知水力旋風分離操作的2到3倍，而在頂流可排出80到90X 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 12 ------ΊI-1¾ —— (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -訂 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 ___B7__ 五、發明説明（10 ) ，且在底流可回收80到90X的鐵及碳。二階段水力旋風分 離程序可改善戡及碳的回收產率*且只譲鉛及鉾在底流微 量增加。二階段水力旋風器18係在主要水力旋風分離過程 之後•繼纊對主要水力旋風器之頂流進行二次水力旋風分 離過程。而兩者之底流則加Μ结合，俾使鐵及碳的回收達 到最大程度。 水力旋風器對於將顆粒與液體分離，乃受多種不同因 素之影響•這包括物質在水力旋風器中的離力速率，而我 們發現第一階段水力旋風器20相對於第二階段水力旋風器 2 2可分離出較粗之顆粒。因此，由於富含鉛及鋅之顆粒比 富含碳及戡之顆粒具有相對較小之粒徑，因此粒徑相對較 大的碳及鐵顆粒主要係在水力旋風器20中被分離，而铅及 鋅則在水力旋風器22中被分離並成為其頂流。 此水力旋風器較佳具有4吋直徑，1 士吋渦形偵測器 ，及3/4吋頂端。當瑄類小直徑的水力旋風器如第2圖以 串連並列之型態操作，且其入口壓力典型為晋知水力旋風 器操作應力的2到3倍（如前述般大約40 psig)時，所 排出之鉛及鋅可高達80到90X，所回收之锇及碳則可高達 80到90X。下表1係在實驗工廠測試水力旋風分雛作業時 *其頂流及底流的質量平衡資料。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 2们公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂- t\£.. 13 A7 _ B7_ 五、發明説明（11) 表1 鼓風爐漿渣與塵屑混合物之水力旋風分離處理 %wt 分析，以乾成份為基礎之 百分率U) ------^---袭-- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 T. A. Fe C Zn Pb 水力旋風器進科 1.2 22 46 5.3 0.4 水力旋風器底流 70 .4 31 59 0.7 0.1 水力旋風器頂流 30 4.9 17 17 17.3 1.0 分佈百分率 (%) T.A. Fe C Zn Pb 水力旋風器底流 19 81 89 9 10 水力旋風器頂流 81 19 11 91 90 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 富含鐵及碳的水力旋風器底流26為半脫水之泥漿，其 具有非常大的沈降速度，而可能對習知的底部沈料式真空 過瀘器造成淤積問題。該底流係經管線28進料至水平帶式 過滅器34·使泥漿在該處脫水，所得之濾餅約含15%水份， 適合回收至燒结廠。帶式過滅器34為水平的皮帶/真空過 濾器，例如購自猶他州埴湖城EIMCO製程設備公司的Eimco-Extractor® 。帶式過滅器34搭配有真空泵（未示出）K 便達到令泥漿脫水之效果。水平帶式過滤器34可在所過濾 之泥漿含有較粗粒徑之顆料（約1/16吋大小）時，避免發 生在底部沈料式過濾器的淤積問題。 帶式過滤器34,最佳如第3圖所示，具有一旋轉過濾 皮帶60伸張於滾茼62及64之間。真空室66位於皮帶60下方 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 14 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 ___B7_^_ 五、發明説明（l2 ) ，並藉由抽真空管線68對皮帶產生真空條件。泥漿在皮帶 60上被榨出之水份可用習知方法從真空室66除去，其基本 上不帶富含鐵、碳、鉛及鋅之顆粒，故可排放至增稠器42 Ο 含鐵及碳之濾餅則可由過濾器34出料並輸送至叠料堆 30。叠料堆30乃習知者，可廚燒结區32之進料提供原料。 由近乎脫水之泥漿所成的漶餅可容易地加Μ输送並層積於 叠料堆30,再燒结成適合用在鼓風爐的熔塊渣。濾餅對於 *料堆30的濕成份不會造成明顯之擠臞。 從水力旋風器作業18而來之頂流29含有極微细之粒子 Μ及低固形物濃度。在反應器h、及趵中Κ絮凝劑及毽 定劑處理水力旋風器作業18所得之頂流可達到使其穗定之 作用。最佳如第1圖所示，水力旋風器作業18之頂流係進 料至串連之反應器44、46及48。在第一反應器中加入石灰 ，使泥漿之PH值成為約9.5。第二反應器46中係加入約 5-10 ppm的陽雛子聚合物絮凝劑，而第三反應器48則加入 約1-2 ppm的陰離子聚合物絮凝劑。在pH值穩定之頂流加 入絮凝劑•使鉛及鋅粒子發生凝结，即可達到使泥漿增稠 之目的。如熟悉此技之人士所知，絮凝作用之過程係在混 合物導入至絮凝槽之前先加入化學藥品。化學藥品會與製 程物流反應*且此反應快速而可能在進入絮凝槽之前便發 生。混合物在槽中媛和地加Μ攪拌，使沈澱粒子成長至有 助於沈降作用之粒徑大小。在粒子成長之同時•製程物流 中懸浮的顆粒物質會與絮凝劑碰撞，並深陷其内而成為絮 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X 297公釐） -15- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) ·€ ··—訂 經濟部中央標準局員Η消費合作杜印製 A7 ——_B1__ 五、發明説明（13) 凝劑的一部份。經凝结之混合物再從反應器IU、“及113流 出而進料至最終增稠器42,並在該處進行絮凝作用。增稠 器42可對經處理之水力旋風器頂流29、帶式過濾器34之滤 液、及來自燒结區32的洗滌器洩料中*所含有的固形物發 揮絮凝及澹縮稠化的作用。可用漿渣藍式增稠器來取代增 稠器42,或將兩者结合使用。 富含鉛及鋅的最終增稠器42頂流再進入石灰緵衝混合 站50,於該處藉石灰之加入而以化學法使物料穩定。較佳 而言，漿渣固形物對石灰之簠盪比為17: 1 ，而混合時間 則為5分鐘。此外，來自真空脫氣機45、燒结廠洗滌器漿 渣，及類似的工廠中之廢棄物*其經稠化而富含鉾及鉛之 物料，亦可加入至石灰站50或經其而稱定。增稠器42底流 的鉛含量可藉由加入石灰之量而受到化學性的穩定控制， 如第4圖所示•石灰加入量應為過滹器進料的4到8 WU* 較佳則為4.7到6.6 wU。所加入之石灰應為燒石灰或含水 石灰*且應具有65到70 wtX之可用石灰。加入之石灰超過 8 w«時*會有將金羼氫氧化物再溶解之傾向，故應避兔 之。將石灰加入漿渣之逢限制在上述範圃，可Μ形成不可 溶之金臑氫氧化物*進而可在其硬化後遊免金羼滤出至地 下水中。由於所得之金屬氫氧化物相當安定，故可將鉛含 量保持在使用美國環保局（ΕΡΑ)指定的TCLP檢驗法所測得 之 5 ppjjM 下。 如第1圖所示，經稠化及化學法稞定化之混合物係送 至凹箱板壓濾機及框式壓漶機5 2進行脫水。所得濾餅約含 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公釐） 16 0 ------1---ΓI^农------訂 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 __ B7 五、發明説明（14 ) 70到75%固形物。颳漶櫬52之滹餅為一密壓之物質，具有 類似粘土之特性。過濾時，所用之入料處壓力為100-225 psig，每次作業時間為35分（15分過濾，15分在225 psig 之高壓下榨懕•再Μ空氣吹乾5分鐘）*可得具有25-35¾ 濕成份Μ及PH為12之澄清瀘液。久置後，由於形成碳酸鈣 ，因此鉛/鋅滹餅會硬化成無滲透性之 '"灰泥〃，其為對 環境安定之物質。完全乾燥後*金雇氫氧化物不會自灰泥 洩出。此安定物質為無毒廢棄物，可通遇EPA的TCLP檢驗 法而適合K掩埋方式處理。 增稠器42之頂流則排放至二级之廢水處理廠（WWTP) 54 Μ便進行進一步之淨化處理。WWTP 54將增稠器42頂流與 其他工廠之污水加以處理而産生漿渣，所分離出的水則排 放至淨水放流管線55。所得漿渣過去是K掩埋法處理。在 WWTP 54所產生之漿渣富含烴類物質，其發生揮發之溫度 範圍相當廣泛。把漿渣注加至燒结區32使其燃燒則可遊免 K掩埋法處理漿渣。 WWTP之漿渣在注加至燒结區32之前，係先經混合器56 而再度形成泥漿，K便於泵送和嗔料。形成泥漿之漿渣較 佳含有20到35%的固形物，更佳則為含有35%之固形物。在 注加之前，漿渣之泥漿須先經1/8时網目之篩選•以避免 堵塞噴料設備之噴嘴。 最佳如第5圖所示，形成泥漿之漿渣係噴撒至燒结區 32的移動式爐床70之上，移動式爐床70乃係位於緊鄰點火 處72之下游，而嗔料壓力則係藉進料管線74所產生的約1〇 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） ------^---^Im,裝-- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 Α7 Β7 五、發明説明（15 ) 到7Qpsig之壓力而為之。如精於此技人士所知，經預热之 空氣係注加到原料供給口 78下游的燃燒爐76中。移動式爐 床70所須之真空一般係藉由收集微细粒、燃燒氣體· · · 等等的真空管線80所產生；微细粒可經由管線84而回收循 環到雔床料曆供應口 82。真空管線80可利用真空泵88將預 熱空氣、燃燒產物、及微细粒抽拉至靜電集塵器86。已淨 化之空氣再排放至煙囪89。 泥漿狀之漿渣在注加至點火處72下游的移動式城床70 後，基本上可發現其係完全燃燒。霧化之泥漿可為真空抽 拉至移動式爐床7 0並通過其上，進而提供定夠之滯留時間 ，K便讓揮發成份及其他有機物質燃燒。燒结區32—般係 在高達2300T之溫度下操作，此溫度遠高於泥漿中的成份 之燃燒溫度。經菘化之泥漿吠漿渣，其粒滴的髖積平均直 徑係介於22fl到2500微米。水迅速蒸發•而有櫬物則被加 Μ煅燒。 注加於74處的泥漿狀漿渣之質量必須考盧移動式爐床 70的速度，燃燒爐罩76内之溫度、及爐床上的燒结入料之 厚度。泥漿狀漿渣中之水份相當高*故太多的泥漿會過度 冷卻移動床•進而不利於燒结品質或使所嗔撖之無料不能 完全燃燒。 泥漿狀漿渣較佳係在燒结混合物於燃燒爐罩76中一被 點燃之後便注加至爐床70*如此可確保高度揮發性物質之 燃燒。泥漿狀漿渣中的有櫬物各有不同的揮發溫度，故在 點燃之前即將泥漿狀漿渣噴撒至燒结混合物*將會令較多 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 18 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -----Γ 訂 ί 1^1 n m _m I^i i i· —. ^^1 - -J— ml In 1^1 ^^1 In 經濟部中央標準局員工消費合作杜印製 A7 B7 i '發明説明（16 ) 的揮發物質尚未燃燒即經真空管線80被抽至煙囪89。 燒结區32幾乎無須變更即可極輕易地將泥漿狀漿渣注 加入其中。篩網92及冷卻器94不會受影響•而燒结區32的 其他標準配件亦然。最佳如第6圖所示，注加方式較佳係 經由兩個設置在爐罩76内部的噴嘴96及98而為之*並由源 自於混合器56之管線74進料。噴嘴96及98為不銹鋼材質之 V型嗔射嘴，且具有80°之嗔敗角。噴嘴內部墊襯有氧化 鋁、氧化锆之高度耐火襯裹，Μ抗拒高度磨蝕性之泥漿狀 漿渣。由於嗔嘴96及98係位於燃燒爐罩76的高溫環境中， 故耐火襯裹亦可提供其耐溫性。也可以使用耐火材質來製 造嗔嘴，否則嗔嘴的不銹網質料之熱膨脹係數必須與其耐 火内襯材料之熱膨脹係數配合。 最佳如第6圖所示，各噴嘴96及98皆具有80°之嗔散 角·具該等噴嘴係横向間隔排列，使嗔料範圃函蓋燒结區 12呎寬中的大約10呎。較隹而言•噴嘴96及98懕將泥漿狀 漿渣噴散至近乎爐床70寬度的大部份•但不可超過其侧緣 100及102。將泥漿狀漿渣嗔散至《床70的整個寬度，可使 物料燃燒之可用面積為最大。嗔料止於緊靠側緣及102 處，是為了讓液體超出側緣的可能性減至最低*如液體超 出側緣，則便會在尚未燃燒即被抽至真空管線80。 最佳如第1圖所示*貯放漿渣1Q4的現成叠積堆可在 106處再度形成泥漿Μ便注加至燒结區32*或者在108處去 油後再放置於叠料堆30。去油方式係藉溶劑萃取而為之* 可使用紐澤西SRE Inc.(位在Nutley)之S0LV-EX®程序 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 19 - (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)

經濟部中央標準局員工消費合作社印製 Α7 Β7 五、發明説明（17 ) 來進行。 鹼氧爐增稠器110之漿渣含有極细之氧化鐵* Μ及無 特定範圃之鋅含量。為了作為燒结區32之進料，鋅含量應 為0.3¾或更低，濕成份則應為大約1(U。煙霧中之鋅含虽 係直接與入料屑渣之化學性質有關。把泥漿噴散至燒结區 32的迴轉滾筒及/或過濾燒石灰與漿渣之混合物Μ便直接 加至疊料堆30,經該等操作之结合即可將增稠器110之漿 渣加Μ消耗。 增稠器110之漿渣在加入至叠料堆30之前可先經凹室 板懕滤機及框式壓滹機112予Μ脫水。在過滹器的泥漿進 料中加入約2-5Χ的燒石灰可使所得瀘餅適用為叠料堆之入 料。此外，所加入之石灰亦可取代部份加於燒结混合物中 之助熔石（fluxstone)。 第1圖之廢棄物處理系統可確實將廢棄物流中的鉛、 鋅、及鹼土族的潛在有毒含量除去，使之可安全地用掩埋 或其他方式加Μ處理。至於有經濟價值的物質，例如碳及 鐵*則可從其中分離出來而十分經濟地回收至鼓風爐，否 則其便會與該等有毒物質混合。而以從未能回收之漿渣， 現在則可藉此法加Κ燃燒及/或回收。本裝置係將有毒及 /或有價值物料所積聚的物流加Μ干擾，而將有毒物質減 少至作業上可接受之程度，且令所剩餘者皆為化性安定或 可經處理而棄置者，至於有經濟價值的遢原物則予以回收 而在製程內加Κ消耗。 雖然本發明已詳述較佳之設計，但是遵循本發明的一 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公釐） 20 -一 0： (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)

A7 B7 五、發明説明（18 ) 般性原理，配合本發明相闞技術中與本發明不盡相同的習 知或常用實務，再應用前述本發明之重點，亦可再衍生出 對本發明的進一步改良、應用及/或運用，但其仍未超出 本發明之精神*並應受下附申請專利範圃所限制。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) --訂

.X 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 21 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐）

Claims (1)

1. 申請專利範圍 修'r.補充 .年 C8 D8 n\ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 第83108352號專利申請案申請專利範圍修正本 修正日期：88年〇7月 1. 一種回收及/或處置一貫化製鋼廠之還原物及漿渣的 裝置，該一貫化製鋼廠係具有鼓風爐單元、製鋼單元、 燒結單元及廢水處理單元，該裝置包含有： (a) 至少一第一分離器，與該鼓風爐單元之出料物流 配合操作，用以將富含鐵及碳的還原物自富含錯及 鋅的還原物分離出來； (b) 至少一第一設備總成，與製鋼單元配合操作，用 以調整富含鐵之還原物的狀態； (c) 原料供給處，與該第一設備總成及該第一分離器 配合操作，用以接受該第一分離器富含鐵及碳之還 原物及該第一設備總成富含鐵之還原物，並從而形 成燒結進料； (d) 連通裝置’與該原料供應處配合操作，用以使該 燒結進料通至該燒結單元，因而藉此令燒結進料轉 換成可回收至鼓風爐單元之物； (e) 泥漿製造總成，與廢水處理單元的出料物流配合 操作，用以接受廢水處理單元所產生的漿渣，並使 該漿渣形成泥漿；以及 (0連接裝置，將泥漿製造總成操作連接至燒結單 元，用以令泥漿通至該處並於其内進行處置。 2. 如申請專利範圍第1項之裝置，其中： ，該第一分離器包括至少一個單一階段式之水力 旋 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -裝- 、-&· 申請專利範圍 修'r. 補充 .年 C8 D8 n\ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 第83108352號專利申請案申請專利範圍修正本 修正日期：88年〇7月 1. 一種回收及/或處置一貫化製鋼廠之還原物及漿渣的 裝置，該一貫化製鋼廠係具有鼓風爐單元、製鋼單元、 燒結單元及廢水處理單元，該裝置包含有： (a) 至少一第一分離器，與該鼓風爐單元之出料物流 配合操作，用以將富含鐵及碳的還原物自富含錯及 鋅的還原物分離出來； (b) 至少一第一設備總成，與製鋼單元配合操作，用 以調整富含鐵之還原物的狀態； (c) 原料供給處，與該第一設備總成及該第一分離器 配合操作，用以接受該第一分離器富含鐵及碳之還 原物及該第一設備總成富含鐵之還原物，並從而形 成燒結進料； (d) 連通裝置’與該原料供應處配合操作，用以使該 燒結進料通至該燒結單元，因而藉此令燒結進料轉 換成可回收至鼓風爐單元之物； (e) 泥漿製造總成，與廢水處理單元的出料物流配合 操作，用以接受廢水處理單元所產生的漿渣，並使 該漿渣形成泥漿；以及 (0連接裝置，將泥漿製造總成操作連接至燒結單 元，用以令泥漿通至該處並於其内進行處置。 2. 如申請專利範圍第1項之裝置，其中： ，該第一分離器包括至少一個單一階段式之水力 旋 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -裝- 、-&· 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A8 B8 C8 〜------ D8 ，___ 申請專利細 風器。 Λ •如申請專利範圍第2項之裝置，其中： 該第一分離器包括第一及第二水力旋風器，各水 力旋風器之底流包含有富含鐵及碳之還原物，且各水 力旋風器之頂流包含有富含鉛及鋅之還原物。 4·如申請專利範圍第3項之裝置，其中： 該第一水力旋風器之頂流係進入該第二水力旋風 器。 5. 如申請專利範圍第1項之裝置，其中： 該第一設備總成為脫水機、混合器、及迴轉滾筒 t之一。 6. 如申請專利範圍第1項之裝置，其中： 該泥漿製造總成包括一高剪力混合器。 7·如申請專利範圍第6項之裝置，其中： 該連接裝置包括一泵，用來在壓力下將泥漿供應 至該燒結單元》 8· —種處理製鐵作業廢棄物的方法，包括以下步驟： (a) 供應一含有碳、鐵、鉛、及鋅的液態混合物； (b) 將該混合物分離成第一及第二物流，第一物流富含 鐵及碳，第二物流富含鉛及鋅； (c) 將鐵及碳從第一物流中分離出來； (d) 富含鉛及鋅的第二物流中之顆粒進行絮凝作用； (e) 將富含鉛及鋅的已絮凝顆粒從第二物流之液體分 -離出來； 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁)

   A8 B8 C8 D8

   ------.---Ί — (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) -•5. ·#-------------- ---------- -3- 六 申請專利範圍 ABCD

   體分離出來。 16.如申請專利範圍第15項之方法，其包括以下步驟： 在該絮凝物中加入約4 wt%到8.5 wt%的石灰，藉使 該絮凝物之化性安定。 Ί 7.如申請專利範圍第16項之方法，其包括以下步驟： 利用板式或框式過濾器總成將液體從該絮凝物中 分離出來。 18. 如申請專利範圍第8項之方法，其包括以下步驟： 利用水平帶式過濾器之作業將富含鐵及碳之顆粒 從第一物流之液體分離出來。 19. 如申請專利範圍第18項之方法，其中： 令水平帶式過濾器之濾液與第二物流匯合。 20. 如申請專利範圍第18項之方法，其中： 從第二物流分離出已絮凝之鉛及鋅後，再令第二 物流形成泥漿； 將該泥漿中之揮發物質加以燃燒。 21. 如申請專利範圍第18項之方法，其中： 形成具有固形物約20到35 wt%的泥漿。 22. 如申請專利範圍第18項之方法，其中： 使用一具有燃燒處的燒結區； 將泥漿喷撒到燒結區的燃燒處。 23. 如申請專利範圍第2〇項之方法，其中： 利用真空將泥漿從燒結區加以抽拉。 24. 如申請專利範圍第2〇項之方法，其中： (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) XT 錄JI! 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製

   -4- A8 B8 C8 D8 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 394799 、申請專利範圍 ' : 在該燃燒處中設有至少兩個側向分佈的喷嘴； 經由喷嘴喷撒淤漿而使淤歌霧化。 25·如申請專利範圍第2〇項之方法，其中. 將淤漿喷撒至燒結區至少8〇%之寬度。 26·—種處理製鐵作業廢棄物之裝置，包含有： (3)至少一個第一分離器，用以將進入之液體分類成 第一及第二物流，各物流富含預先選擇之物質； (b) -過濾器，與該第一分離器之間可供流體相通， 用以從該第一物流中榨取出所選擇之物質； (c) 絮凝裝置’與該第一分離器之間可供&體相通， 用來使該第二物流中預先選擇之物質發生絮凝作 用； (d) 增稠裝置’與該絮凝裝置之間可供流體相通，用 來從已絮凝的預選物質中分離出實質部份的液體； (e) 穩定劑加入裝置，與該增稠裝置配合操作，用來 將化學穩定劑加入至已絮凝的物質中； ⑴過滤裝置，與該穩定劑加入裝置之間可供流體相 通，用來從已絮凝及穩定化之物質中分離出液體。 27_如申請專利範圍第26項之裝置，其中： 該第一分離器為一水力旋風器裝置。 28·如申請專利範圍第26項之裝置，其中： 該水力旋風器裝置包括第一及第二水力旋風器， 各水力旋風器皆具有第一及第二出口，該第_水力旋 風器的第一出口與該第二水力旋風器的入口 v w <•間可供 本紙張足度適用中國國家標準（CNS > A4规格O10V297公替）

   394799 A8 Βδ C8 D8 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 六、申請專利範圍 流相通，每個該第二出口之間亦可供流體相通。 29_如申請專利範圍第27項之裝置，其中： 每個該水力旋風器可對其入料物質施加離心力， 且該等水力旋風器可使物質以不同之速率移動。 30. 如申請專利範圍第26項之裝置，其中： 該過濾器為水平帶式過濾器。 31. 如申請專利範圍第28項之裝置，其中： 該過濾器裝置為一板式或框式過濾器。 32_如申請專利範園第26項之裝置，其更包含有·· 漿渣生成裝置，與該增稠裝置之間可供流體相通 用來將實質部份的液體轉變成漿渣； 燃燒裝置，與該漿渣生成裝置配合操作，用來使 該漿渣燃燒。 33. 如申請專利範圍第30項之裝置’其中該燃燒裝置包括 一燒結區總成，包括一可移動爐床及一與其配合 操作的燃燒爐罩。 34. 如申請專利範圍第30項之裝置，其中： 一真空裝置’與該燃燒爐罩相通，用來將其内之 物質經由該爐床加以抽拉。 本紙張尺度通用T囤國冢標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閲讀背面之注意事項存填寫本頁) -裝· -¾. 線 -6 -