JP2001323327A - 電気アーク炉の液状スラグおよびバグハウスダストから有用な金属を回収する方法および装置 - Google Patents

電気アーク炉の液状スラグおよびバグハウスダストから有用な金属を回収する方法および装置

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ＥＡＦのような製鋼炉からの液状スラグやバ
グハウスダストを処理して、液状スラグやダストから有
用な金属を回収するための装置および方法を提供する。 【解決手段】 処理容器３２を備え、この処理容器は、
ＥＡＦ２から液状スラグ１６を受け入れる可動な下シェ
ル部１８と、処理容器の熱活性化の間、可動な下シェル
部と結合する上シェル部３０とを有する。液状スラグ
は、約１４００℃から３０００℃まで熱せられる前に、
二酸化珪素２６、還元剤３４、バグハウスダスト３６、
および不活性ガス３５と混合される。熱処理によって、
還元鉄５０、原料のマンガン金属層５２、処理済のスラ
グ層１６、および排ガス７２を生じ、この排ガスは大部
分の鉛５６、亜鉛５８、および一酸化炭素７０を含んで
いる。排ガスは、燃焼され冷却され凝固されて、結果酸
化鉛８４と酸化亜鉛８６とを生じる。処理済のスラグ層
は、出湯され冷却、固化される。そして金属層５４は、
出湯されて製鋼工程にて再利用される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、電気アーク炉か
らの、液状スラグおよびバグハウスダストの廃棄副産物
を処理して、そこから有用な金属成分を回収する装置お
よび方法に関するものである。更には、この発明は、電
気アーク炉からの、液状スラグおよびバグハウスダスト
の副産物を処理して、廃棄副産物を減量する装置および
方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】世界中の鉄鋼業にて、毎年７億５０００
万トンを超える粗鋼が生産されている。現代では鉄鋼を
生産すると様々な廃棄物を生じ、これらは、ともすれば
環境に対して有害であるとともに、その処理には費用が
かかる。廃棄物の中で最も多いのは、スラグと鋼精製時
のダストである。
【０００３】電気アーク炉（ＥＡＦ）によって生産され
る液状鋼１トン（メートルトンすなわち１０００キログ
ラム）当たり、おおよそ１１０ｋｇ（キログラム）の液
状スラグと約１１ｋｇの鋼精製によるダストが生じる。
スラグの組成は、生産する鋼の種類だけでなく、ＥＡＦ
に投入する金属装入物の特性（商用スクラップ金属、Ｄ
ＲＩなど）に左右され、また、鋼の生産および精製にお
いてＥＡＦに添加される他の成分にも左右される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】現在、液状スラグは、
例えば電気アーク炉のような製鋼炉から、脱スラグとし
て周知の処理にて取り除かれ、この脱スラグ処理におい
て、上澄みのスラグは、低層の溶融金属から分離されて
他の容器に注がれる。脱スラグ処理の間、有用な金属の
残留分は、必然的に液状スラグ内に捕捉されており、ほ
ぼ液状スラグと共に注がれてしまう。これら金属は、図
らずも、出湯作業中に、液状段階にて排除される可能性
もある。そのような失われた金属を回収しようとして、
液状スラグは、通常、溶解炉からスラグヤードに注がれ
て、そこで液状スラグは冷却され、その結果固化したス
ラグは破砕されて、有用な金属の部分を回収するために
処理される。破砕されたスラグには、一旦時効され、道
路建設用の基礎として使用することもできる形態のもの
もある。しかしながら、典型的な溶鉱炉のスラグと比較
してＥＡＦのスラグは、化学組成が適当でないのとばら
つきが大きくなるので、電気アーク炉からのスラグは、
セメント業においては利用されないだろう。
【０００５】環境的観点からは、ＥＡＦからスラグヤー
ドへスラグを搬送すると、製鋼工場をひどく汚染し、ス
ラグの化学組成によっては有害になる。スラグの成分が
浸出性のものであれば、このスラグを埋め立て式ゴミ処
理地にて廃棄処分しなければならない。
【０００６】製鋼工程にて生じた鋼の精製ダストや気化
した化学成分は、潜在的な汚染物質の別の廃棄物の流れ
を形成する。蒸気の形態でＥＡＦから漏れ出る成分に
は、亜鉛、鉄、鉛、塩素、マグネシウム、マンガンおよ
びわずかな他の金属が、たいていは酸化物として含まれ
ている。
【０００７】ダストや蒸気（総称してバグハウスダス
ト）は従来のバグハウス設備にて捕獲できるが、捕獲し
たバグハウスダストはその組成のために有害廃棄物とし
て処理しなければならない。
【０００８】現在、バグハウスダストはバグハウスに捕
獲されて集められ、続いて輸送されて処理されて、大部
分の亜鉛や鉛は回収される。バグハウスダストは、それ
が含有する潜在的な有害物質のため有害であると考えら
れ、それ故適切に取り扱わなければならない。従って典
型的なＥＡＦを用いて鉄鋼生産すると、スラグ廃棄物の
流れやバグハウスダスト廃棄物の流れを生じ、これらに
は有用な金属材料が含まれる。
【０００９】ＥＡＦからの液状スラグやバグハウスダス
トを処理して、液状スラグやバグハウスダストから有用
な金属を回収する装置や方法が必要とされている。更に
は、ＥＡＦからの液状スラグやバグハウスダストを処理
して、スラグとバグハウスダスト廃棄物の流れに残って
いる有害物質を減量することによって、該当する製鋼工
場での汚染を最小限にする装置や方法が必要とされてい
る。また、更には、ＥＡＦからの液状スラグやバグハウ
スダストを処理してエネルギー効率に優れ、安全に操作
できて、液状スラグやダストの処理費用を削減する装置
および方法が必要とされている。
【００１０】この発明の主な目的は、ＥＡＦからの副産
物である液状スラグやバグハウスダストを処理して、有
用な金属を回収する装置および方法を提供することにあ
る。
【００１１】この発明の更なる目的は、ＥＡＦからの液
状スラグやバグハウスダストを処理して、液状スラグや
バグハウスダストを生成する該当の製鋼工場の汚染を最
小限にする装置および方法を提供することにある。
【００１２】この発明の更なる目的は、ＥＡＦからの液
状スラグやバグハウスダストを処理して、エネルギー効
率に優れるとともに、安全に操作できて、処理費用も削
減できる装置および方法を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明は、ＥＡＦからの
液状スラグやバグハウスダストを処理して、液状スラグ
やダストから有用な金属成分を回収する装置および方法
を提供する。また、本発明は、ＥＡＦからの液状スラグ
やダストを処理して、液状スラグやバグハウスダストを
生成する該当の製鋼工場での汚染を最小限にする装置お
よび方法を提供する。また、本発明は、ＥＡＦからの液
状スラグやバグハウスダストを処理して、エネルギー効
率に優れ、安全に操作できて、処理費用を削減できる装
置および方法を提供する。
【００１４】本発明の装置は処理容器を備え、この処理
容器は、液状スラグを受け取るための可動な下シェル部
を有する。スラグや残留している有用な金属は、脱スラ
グ中に電気アーク炉（ＥＡＦ）から下シェル部へ投入さ
れる。好ましい実施態様としては、予熱した砂（ＳｉＯ
２）を電気アーク炉の下シェル部に存在する液状スラグ
に投入する。砂を予熱しておくと、スラグを液状状態に
保つことができるとともに、スラグ処理に要するエネル
ギー量や熱量を削減できる。処理容器は、また上シェル
部を備え、この上シェル部は、処理容器を稼働させる前
に可動下シェル部と連結する。予熱された砂を添加後、
上シェル部は可動下シェル部と連結し、それから処理容
器は熱活性化される。本発明の処理容器は、ＡＣ電源に
よって運転されるのが好ましい。他の実施態様として
は、処理容器を運転するためにＤＣ電源やプラズマ電源
を用いることも含むが、これに限るものではない。
【００１５】処理容器が熱活性化されると、還元剤とし
て炭素がスラグに投入される。また、バグハウスダスト
も処理容器に投入される。処理中、液状スラグやバグハ
ウスダストの中で溶解する溶融酸化鉄（ＦｅＯ）、酸化
マンガン（ＭｎＯ）、酸化鉛（ＰｂＯ）、および酸化亜
鉛（ＺｎＯ）は還元される。その結果生じる金属鉄やマ
ンガンは、処理容器の底に沈降する。より揮発性の高い
還元鉛および亜鉛は、熱活性化した処理容器内で蒸発す
る。
【００１６】還元鉛の蒸気、還元亜鉛の蒸気および一酸
化炭素ガスを伴って排ガスは、煙道導管を通った後、排
気管を通って処理容器から排出される。その排ガスは、
過剰な燃焼空気と共に燃焼チャンバーへ投入され、そし
て一酸化炭素と反応して二酸化炭素を生成する。また、
それは、鉛の蒸気や亜鉛の蒸気も酸化する。酸化鉛、酸
化亜鉛、および二酸化炭素は冷却チャンバーで冷却され
て、続いてフィルターチャンバーにて濾過されて、固化
した酸化鉛や固化した酸化亜鉛が捕獲される。浄化され
冷却された二酸化炭素は煙突へと排出される。
【００１７】熱処理後、処理済の液状スラグは、処理容
器における可動下シェル部内に上層として存在し、底層
の還元溶融金属から隔てられて液状スラグを静かに注ぐ
ことによって、液状スラグは出湯位置にて出湯される。
【００１８】一実施態様においては、処理容器の可動下
シェル部は、レールに連結するための車輪を装備してい
て、下シェル部をＥＡＦの近傍へ運搬するようになって
いる。別の実施態様においては、処理容器の可動下シェ
ル部は、支持用フォークを有する回転可能な梁によって
移動し、そしてこの支持用フォークは、可動下シェル部
を支持、搬送する。好ましくは、ＥＡＦや処理容器はＡ
Ｃ電源によって作動する。別の実施態様としては、ＤＣ
電源若しくはプラズマ電源も含むが、これらに限るもの
ではない。
【００１９】前述した目的やその他の諸目的は、次の詳
細な説明や添付した図面を参照すれば、更に容易に明瞭
になるであろう。
【００２０】
【発明の実施の形態】この発明は、電気アーク炉からの
液状スラグおよびバグハウスダストを処理する方法およ
び装置であり、有用な金属を回収するとともに液状スラ
グやバグハウスダストに含まれる有害成分の水準を低く
するものである。この処理方法は、処理容器を使用し、
その処理容器は、ＥＡＦから液状スラグを、そして製鋼
工程からバグハウスダストを受け入れる。処理容器にて
スラグおよびダストは熱せられて処理され、有用な金属
成分は回収されるとともに、不用な汚濁物は、容易に後
で排除できるように処理される。
【００２１】図面について説明すると、装置は主に処理
容器３２からなり、この処理容器は、分離した上シェル
部３０と、可動する下シェル部１８とを備えている。上
シェル部３０は、好ましくは固定されるとともに、下シ
ェル部１８に取り外し可能に連結されていて、また、上
シェル部３０は、電源４としての１〜３本の電極棒用、
処理容器３２の運転中に使用するバグハウスダストや他
の成分を投入するためのランス４０用、および処理容器
３２からガスやダストを排気するための煙道導管６０用
の開口を備えている。
【００２２】下シェル部１８は、上シェル部３０に取り
外し可能な、耐火物で裏張りされた容器である。下シェ
ル部１８は、ＥＡＦからの液状スラグの受け入れ用に開
口した上端を有し、好ましくは、レードル２０を備え
て、処理容器３２での処理後に、下シェル部１８からス
ラグおよび／または金属成分の層を容易に出湯できるよ
うにしても良い。
【００２３】下シェル部１８は、実際にはＥＡＦに対し
て移動可能であるとともに、上シェル部３０に対しても
移動可能である。スラグを受け取った際には、下シェル
部１８は、ＥＡＦの近傍に、かつＥＡＦと連係して位置
している。この発明の方法に従って処理すれば、ＥＡＦ
の正常動作とは過度に干渉しないので、充填された下シ
ェル部１８は、ＥＡＦと、ＥＡＦから幾分離れた位置に
ある上シェル部３０の配置位置との間を移動することが
できる。下シェル部の移動は、その技術分野において周
知な、いかなる手段によって達成しても良いが、下シェ
ル部全体１８を、車輪２２を備えた運搬車によって支持
するのが好ましく、前記車輪は、下シェル部１８が推進
される軌道上に乗っている。
【００２４】発明した方法および装置によって処理され
る予定の未処理のスラグ１６は、商業用の廃材のような
金属装入物を溶かす一般的なＥＡＦによって供給され
る。一般的なＥＡＦ２は、電気アーク炉２に装入材料を
投入するための投入口６、オーバーフロー用のこぼれ口
１０、および装入材料を収容する炉床８を有する。電極
棒４によって加熱され、ＥＡＦは、金属装入物を底層の
溶融金属１４と上層の液状スラグ１６とに変化させる。
一般には、ＥＡＦは、定期的に３から４分、脱スラグ処
理を行うが、この脱スラグ処理中に、約１５８０℃で液
状スラグがＥＡＦからあふれ出すことによって、ＥＡＦ
から液状スラグが除去される。ここでは、単にこの発明
の理解を容易にするためにＥＡＦの説明をしている。説
明したＥＡＦやその動作を、この発明の一部としてクレ
ームするものではない。
【００２５】ＥＡＦからの未処理のスラグ１６は、下シ
ェル部１８内に収集される。ＥＡＦからの未処理のスラ
グ１６を収集している間、下シェル部１８は、ＥＡＦの
近傍に位置する受け入れ位置２４に位置している。ＥＡ
Ｆ１６から未処理のスラグを受け取る前に、液状スラグ
が収集される可動下シェル部１８は、前述の処理サイク
ル後、約１３００℃に維持される。下シェル部１８は極
高温を伴う処理に関わり合っているので、もし反応容器
の上下シェル部が処理サイクルの間、閉じられて密封さ
れているのであれば、サイクルに亘って約１３００℃の
温度を維持するための補助熱源を下シェル部１８に備え
る必要はない。
【００２６】下シェル部１８に未処理のスラグ１６を収
集した後、二酸化珪素（砂）化合物２６、好ましくは約
１２００℃の温度まで予熱されているものであるが、こ
れが、その後液状スラグ１６に添加される。二酸化珪素
２６は、石灰／シリカ比をちょうど１まで減少する。二
酸化珪素２６は、以下で説明するように、燃焼チャンバ
ー６４内での燃焼にて放出される廃熱を利用して、約１
２００℃まで予熱されるのが好ましい。約１５８０℃で
液状スラグは下シェル部１８内に収められ、約１４００
℃あるいはそれより低い温度まで液体状態であるので、
二酸化珪素２６を予熱しておけば、二酸化珪素を下シェ
ル部１８内に収めた際に、液状スラグ１６の温度はゆっ
くりと降下するようになる。砂を加えると、凝固の際に
不浸出性のスラグを生じるＶ比（あるいは塩基比）Ｃａ
Ｏ／ＳｉＯ２の値となる。それによって、結果として生
じた新組成のスラグの液相線温度も低くなるので、エネ
ルギーを消費せずに、これをなすことができる。
【００２７】液状スラグ１６および予熱された砂２６
が、可動下シェル部１８内に入ると、下シェル部１８
は、受け入れ位置２４から処理位置２８へと移動する。
述べたように、好ましくは、下シェル部１８は、車輪２
２を備えた運搬車によって移動する。別の実施態様（図
３）としては、可動下シェル部１８は、支持フォーク端
９８と、この支持フォーク端９８の反対側に旋回軸端１
００とを有した回転可能な梁９６によって移動可能であ
る。支持フォーク端９８は、可動下シェル部１８を支持
するための支持フォーク１０２を有する。旋回軸端１０
０は旋回軸１０４を有し、この旋回軸によって、受け入
れ位置２４から処理位置２８まで下シェル部１８を回転
可能に移動する。
【００２８】処理位置２８では、処理容器３２の上シェ
ル部３０が処理容器３２の下シェル部１８に連結する。
連結後、電源４によってエネルギーが処理容器３２へ供
給される。処理容器内の金属酸化物を還元するのに必要
な温度は、１４００℃から１４５０℃の範囲の温度であ
るが、この温度は、処理の間維持される。一方、炭素源
３４は、バグハウスダスト３６や窒素のような不活性ガ
ス３５と混合されて、溶融スラグへ送り込まれる。炭素
３４は、一般的に石炭から得たコークスから供給される
が、実質同じ化学的活性を有する任意の供給源から得て
も良い。ＥＡＦによって生じるバグハウスダスト３６の
主成分は、亜鉛、酸化カルシウム、鉄、鉛、塩素、マグ
ネシウム、および酸化マンガンであり、その他、小量の
多様な金属酸化物も伴っている。
【００２９】ランスは、上シェル部３０を貫通して、上
シェル部３０と下シェル部１８との間の密閉空間に入っ
ており、このランス４０を介して、炭素３４、バグハウ
スダスト３６、および不活性ガス３５は、反応容器３２
内に挿入される。炭素３４および不活性ガス３５は、液
状スラグ１６やバグハウスダスト３６（以下、総称し
て、反応したスラグ１６若しくは単にスラグ１６と呼
ぶ）に含まれる所期の金属成分を還元する。溶融酸化鉄
（ＦｅＯおよび／またはＦｅ２Ｏ３）４２、溶融酸化マ
ンガン（ＭｎＯ）４４、溶融酸化鉛（ＰｂＯ）４６、お
よび溶融酸化亜鉛（ＺｎＯ）４８、これらは液状スラグ
１６内に溶解しているが、還元される。この結果生じる
還元鉄５０と還元マンガン５２は処理容器３２の底に沈
降する。この結果生じる還元鉛や還元亜鉛は、運転温度
では処理容器３２内で気相である。
【００３０】還元鉛の蒸気５６、還元亜鉛の蒸気５８、
および一酸化炭素ガス７０を、総称して排ガス７２と呼
ぶが、これらは、上シェル部３０を貫通する煙道導管６
０を通って処理容器３２から出ていく。煙道導管６０
は、続いて、排気管６２、燃焼チャンバー６４、冷却チ
ャンバー６６、そしてフィルターチャンバー６８と連続
して直列に接続されている。燃焼空気ダクト７４は、上
シェル部３０と燃焼チャンバー６４の間で排気管６２に
接続されている。排ガス７２は、排気管６２を通って燃
焼チャンバー６４へ流れ、そこで、前記排ガスは、燃焼
空気ダクト７４を通って入ってくる空気の如き酸素含有
燃焼ガス７６と混合される。燃焼チャンバー６４内で
は、酸素を含んだ燃焼ガス７６、それは過剰に存在して
いるが（すなわち、５％若しくは更に過剰な酸素）、こ
れが還元鉛の蒸気５６や還元亜鉛の蒸気５８と反応し
て、酸化鉛７８や酸化亜鉛８０を生成し、そして一酸化
炭素ガス７０を燃焼して二酸化炭素８２を生成する。そ
の後、排ガス７２は、冷却チャンバー６６へ流入し、そ
こで、酸化鉛８４および酸化亜鉛８６は冷却される。酸
化鉛８４および酸化亜鉛８６は、続いてフィルターチャ
ンバー６８内で濾過されて捕集される。
【００３１】還元の際に生じる還元溶融鉄５０や還元溶
融マンガン５２は、約４．５％炭素、０．３％珪素、
７．４％マンガン、残りは鉄という一般的な組成の還元
溶融金属５４として、処理容器３２の底に沈降する。処
理容器３２の上シェル部３０は、続いて可動下シェル部
１８から取り外され、そして可動下シェル部１８は出湯
位置８８へ移動する。
【００３２】好ましくは、下シェル部１８は、丸い底面
を有する球形構造である。下シェル部１８は、一連のロ
ーラー２１上に乗っていて、これらローラーは、車輪２
２を備えた運搬車に繋がっている。運転中には、下シェ
ル部１８は、車輪２２によって、受け入れ位置２４か
ら、処理位置２８、出湯位置８８へと移動することがで
き、それから受け入れ位置２４へと戻る。出湯位置８８
にて出湯中は、下シェル部１８は、下シェル部１８が横
に傾くようにローラー２１に沿って動き、処理済のスラ
グ１６は造粒機９２を通って流れ出る。可動下シェル部
１８内の処理済のスラグ１６は、還元溶融金属５４から
分離されつつ造粒機９２に注がれて最初に出湯され、造
粒機にて冷却、造粒される。続いて、還元溶融金属５４
が、造粒機９２内へ鋳込まれて出湯され、前記高い還元
溶融マンガン５２含有量の還元溶融鉄５０が造粒され
る。または、還元溶融金属を鋳塊鋳型９３へ鋳込むこと
もできる。その結果、有用な金属、溶融鉄５０、および
溶融マンガン５２を鋳塊若しくは粒状鉄として回収す
る。
【００３３】発明した装置や方法によれば、ＥＡＦのス
ラグからは有用な鉄やマンガンを回収できて、ＥＡＦの
バグハウスダストからは有用な鉄、鉛、亜鉛を回収でき
る。回収した有用な金属成分に加えて、処理したスラグ
は非浸出性で、セメント質の特性を有し、これらは、セ
メント、コンクリート、および他の一般的な建築物の添
加物としての再利用に適している。また、有害廃棄物と
考えられるバグハウスダストの産出量を、亜鉛、鉛、お
よび鉄を取り除くことで大いに減少して、従って処理や
処分の費用を低減する。
【００３４】
【実施例】実施例中の開示データは、炭素鋼を生産用の
Ｈ．Ｍ．＃２（重溶融スクラップ）（heavy melting
scrap）のような金属装入物の使用を前提としている。
Ｈ．Ｍ．＃２の金属装入物を有するＥＡＦから出湯した
液状スラグは、１４００℃で液体になり、重量百分率で
次の成分組成を有する。
【００３５】＜一般的な液状スラグの組成（未処理のス
ラグ）（重量百分率）＞ 酸化カルシウム（ＣａＯ） ３９．９％ 酸化鉄（II）（ＦｅＯ） １５．９％ 二酸化珪素（ＳｉＯ２） １４．１％ 酸化マグネシウム（ＭｇＯ） １３．５％ 酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３） １０．０％ 酸化マンガン（ＭｎＯ） ６．５％ 三酸化二リン（Ｐ２Ｏ３） ０．５％
【００３６】ＥＡＦのバグハウスフィルターで捕獲され
収集されたダストの一般的な重量百分率は以下のように
周知である。 ＜一般的なバグハウスダストの組成（重量百分率）＞ 亜鉛（Ｚｎ） ２７．８０％ 酸化カルシウム（ＣａＯ） １７．０３％ 鉄（Ｆｅ） １６．６０％ 鉛（Ｐｂ） ３．３４％ 塩素（Ｃｌ） ２．３０％ マグネシウム（Ｍｇ） １．７２％ マンガン（Ｍｎ） １．６０％ 二酸化珪素（ＳｉＯ２） １．４０％ ナトリウム（Ｎａ） １．２５％ 酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３） ０．３２％ 銅（Ｃｕ） ０．２１％ カドミウム（Ｃｄ） ０．０９％ クロム（Ｃｒ） ０．０９％ ニッケル（Ｎｉ） ０．０２％ バリウム（Ｂａ） ０．０１％ バナジウム（Ｖ） ０．０１％ ヒ素（Ａｓ） ０．００３３％ 好ましい炭素源は石炭であり、その石炭は、一般には約
７６％の炭素含有量を有する。
【００３７】―――例１――― 次の例は、出湯した１トンの溶鋼に相当するＥＡＦスラ
グから回収できる金属成分量を示している。この例では
二酸化珪素は、室温で処理容器の下シェル部へ投入され
る。成分温度や投入電気エネルギー量も示す。
【００３８】――入力―― １００ｋｇの未処理のスラグ（１４００℃） ２０．２ｋｇのＳｉＯ２（２５℃） １１ｋｇのダスト（２５℃） ６．４４ｋｇの石炭（２５℃） ３９ｋＷｈ ――出力―― ＜１０７ｋｇの処理済のスラグ（１４００℃）＞ ＣａＯ ３８．８％ ＳｉＯ２ ３２．３％ ＭｇＯ １２．９％ Ａｌ２Ｏ３ ９．５％ ＭｎＯ ５．１％ ＦｅＯ ０．９％ Ｐ２Ｏ３ ０．４１％ Ｓ ０．０３２％ ＜１５．３ｋｇの溶融金属（１４００℃）＞ Ｍｎ ７．４％ Ｃ ４．５％ Ｓｉ ０．２９％ Ｃｕ ０．１５％ Ｎｉ ０．０１４％ Ｐ ３９ｐｐｍ Ｓ １６ｐｐｍ ＜７．８５ＮＭ３のガス（１４００℃）＞ ＣＯ ９９．６％ ＳＯ２ ０．０３４％ Ａｓ １４ｐｐｍ ＜３．５７３ｋｇの蒸気（気相の金属）＞ Ｚｎ ８５．６％（３．０６ｋｇ） Ｐｂ １０．３％（０．３７ｋｇ） Ｎａ ３．９％（０．１４ｋｇ） Ｃｄ ０．３％（０．０１ｋｇ）
【００３９】前述と同様の構成を用いつつ、代わりに室
温のスラグを処理容器に注ぎ込んだ場合には、そのエネ
ルギー消費量は、３９ｋＷｈではなくむしろ１１０ｋＷ
ｈになるだろう。可動下シェル部に砂を添加する前に、
排ガスや燃焼チャンバーからの熱を用いて、二酸化珪素
を１２００℃という適度な温度まで予熱すれば、投入電
力を約１０３ｋＷｈまで減らすことができる。
【００４０】処理容器を熱活性化するのに必要なエネル
ギー量は３９ｋＷｈの電力である。この必要エネルギー
量は、伝熱効率が９５％で、かつ処理容器自身内で全エ
ネルギー量の４％が損失すると仮定し、排ガスとともに
１２００℃まで砂を予熱するのが前提である。
【００４１】ＥＡＦの液状スラグおよびバグハウスダス
トの副産物を処理する装置および方法から得られる生産
物は、ＥＡＦにて生産される液状鋼１トンにつき、以下
のようである。 １）、高いマンガン含有量の約１５．３ｋｇの粒状鉄で
あって、これは、鉄や鋼の鋳造工場にて有用な装入材料
として用いられる。 ２）金属鉛や他の製品を生産するために使用可能な約
０．４３ｋｇの酸化鉛（ＰｂＯ）。 ３）金属亜鉛や、例えば塗料のような他の製品を生産用
に使用可能な約３．８ｋｇの酸化亜鉛（ＺｎＯ）。 ４）セメント産業や建設業にて使用可能な約１０８．６
ｋｇの粒状の処理済のスラグ。
【００４２】現代の製鋼工場における中間規模の電気ア
ーク炉が１時間当たり１００トンの液状鋼を生産するこ
とを考慮すれば、液状スラグやバグハウスダストの処理
出力は、以下であろう。 高マンガン含有量の１．５３メートルトンの粒状鉄 ０．０４３メートルトンの酸化鉛（ＰｂＯ） ０．３８メートルトンの酸化亜鉛（ＺｎＯ） １０．８６メートルトンの粒状の処理済のスラグ
【００４３】――例２―― 石炭と酸素を用いてスラグを加熱するのは、酸素燃料バ
ーナーを用いて実現できる。この例における室温の砂と
は異なり、この発明においては、二酸化珪素は１２００
℃まで加熱されるだろう。
【００４４】――入力―― １００ｋｇのスラグ（１４００℃） １８．４ｋｇのＳｉＯ２（２５℃） １１ｋｇのダスト（２５℃） ４２．１ｋｇの石炭（２５℃）（一部還元用、一部加熱
用） ２５Ｎｍ３ ――出力―― ＜１０８．６ｋｇのスラグ（１４００℃）＞ ＣａＯ ３８．５％ ＳｉＯ２ ３２．０％ ＭｇＯ １２．７％ Ａｌ２Ｏ３ １０．３％ ＭｎＯ ５．１％ ＦｅＯ ０．９％ Ｐ２Ｏ３ ０．４６％ Ｓ ０．２１％ ＜１５．３ｋｇの溶融金属（１４００℃）＞ Ｍｎ ７．３％ Ｃ ４．５％ Ｓｉ ０．２９％ Ｃｕ ０．１５％ Ｎｉ ０．０１４％ Ｓ ０．０１％ Ｐ ３９ｐｐｍ ＜５６．６５ＮＭ３のガス（１４００℃）＞ ＣＯ ９９．９％ ＳＯ２ ０．０３２％ Ａｓ ２ｐｐｍ ＜３．５７３ｋｇの蒸気（１４００℃）＞ Ｚｎ ８５．６％（３．０６ｋｇ） Ｐｂ １０．３％（０．３７ｋｇ） Ｃｄ ０．３％（０．０１ｋｇ） Ｎａ ３．９％（０．１４ｋｇ） これより、電力エネルギーを用いると更によいことがわ
かる。
【００４５】
【発明の効果】前述したことから、ＥＡＦからの液状ス
ラグとバグハウスダストの副産物を処理して、鉄、マン
ガン、酸化鉛、および酸化亜鉛のような有用な金属を回
収する装置および方法を出願人が発明したのは明らかで
ある。また、液状スラグやダストを発生する該当の製鋼
工場の汚染を最小にする、ＥＡＦからの液状スラグやバ
グハウスダストを処理する装置および方法も、出願人は
発明した。また、出願人は、ＥＡＦからの液状スラグや
バグハウスダストを処理する装置および方法を発明し
て、スラグの化学組成に影響する有害な化学物質量を最
小にしたので、安全に操作できるとともに、処理費用を
削減することができる。
【００４６】前述の説明や具体的な実施態様は、発明の
最良形態の単なる例示であって、この発明の精神または
範囲にもとることなく、当業者がその装置を修正したり
追加したりすることはできるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明に従って、ＥＡＦからの液状スラグ
およびバグハウスダストを処理する装置の概略図であ
る。
【図２】 ＥＡＦからの液状スラグおよびバグハウスダ
ストを処理する装置の好ましい実施態様の上面図であ
り、処理容器の可動する下シェル部は車輪を備えてい
る。
【図３】 ＥＡＦからの液状スラグおよびバグハウスダ
ストを処理する装置の別の実施態様の上面図であり、処
理容器の可動する下シェル部は、回転可能な梁によって
移動可能である。
【符号の説明】
２ ＥＡＦ（電気アーク炉） ４ 電源 １６ 液状スラグ、スラグ １８ 下シェル部 ２６ 二酸化珪素、砂 ３０ 上シェル部 ３２ 反応容器、処理容器 ３４ 炭素、炭素源、還元剤 ３６ バグハウスダスト ４０ ランス ５０ 還元鉄、還元溶融鉄、溶融鉄 ５２ 還元マンガン、還元溶融マンガン、マンガン
金属層 ５４ 溶融金属、還元溶融金属、金属層 ５６ 還元鉛の蒸気、鉛 ５８ 還元亜鉛の蒸気、亜鉛 ６０ 煙道導管 ７０ 一酸化炭素ガス ７２ 排ガス ８４ 酸化鉛 ８６ 酸化亜鉛
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ２３Ｇ 7/06 ＺＡＢ Ｆ２７Ｂ 3/06 Ｆ２７Ｂ 3/06 3/08 3/08 Ｆ２７Ｄ 17/00 １０４Ａ Ｆ２７Ｄ 17/00 １０４ １０４Ｄ Ｂ０９Ｂ 3/00 ３０３Ｌ

Claims (19)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 製鋼炉によって生成される液状スラグや
    バグハウスダストの副産物を処理して有用な金属を回収
    する装置であって、 前記装置は、 可動下シェル部と、 上シェル部と、 その上シェル部を通って延長する電源と、 前記上シェル部を通って延長するランスと、 前記上シェル部によって規定された煙道導管と、 前記上シェル部のハウジングの煙道導管に接続された排
    ガス処理手段とを備え、 前記可動下シェル部は、搬送手段に接続されるととも
    に、それによって支持される開口形容器を有し、前記搬
    送手段は、前記下シェル部を少なくとも前記製鋼炉およ
    び上シェル部に対して移動可能であるとともに、前記搬
    送手段は、重力方向に対して前記下シェル部を傾動可能
    であって、 前記上シェル部は、前記下シェル部に分離連結可能であ
    り、前記下シェル部と前記上シェル部とが連合されるこ
    とによってチャンバーが形成される装置。
  2. 【請求項２】 前記搬送手段が車輪のある運搬車である
    請求項１に記載の装置。
  3. 【請求項３】 前記搬送手段が、支持端を有する延長し
    た梁であり、前記梁が回転する旋回軸端を有する請求項
    １に記載の装置。
  4. 【請求項４】 前記排ガス処理手段が、前記煙道導管に
    機能的に連結された燃焼チャンバーと、前記燃焼チャン
    バーに機能的に連結された冷却チャンバーと、前記燃焼
    チャンバーに機能的に連結されたフィルターチャンバー
    とを備えた請求項１に記載の装置。
  5. 【請求項５】 前記電源が１〜３本の電極棒（１to３el
    ectrodes）からなる請求項１に記載の装置。
  6. 【請求項６】 前記排ガス処理手段と連係している予熱
    手段を更に備えた請求項１に記載の装置。
  7. 【請求項７】 製鋼炉によって生成される液状スラグや
    バグハウスダストの副産物を、下シェル部と上シェル部
    とを備えた装置を用いて処理して、有用な金属を回収す
    る方法であって、 前記方法は、 前記製鋼炉から下シェル部に液状スラグを投入し、 前記液状スラグに砂を投入し、 前記上シェル部の下に前記下シェル部を配置し、 前記下シェル部を前記上シェル部に連結してチャンバー
    を形成し、 同時に、液状スラグに炭素源を添加し、液状スラグにバ
    グハウスダストを添加し、そして液状スラグを加熱し
    て、前記下シェル部内にその上にスラグ層を有する溶融
    金属を形成し、 前記チャンバーから一酸化炭素、還元鉛の蒸気、および
    還元亜鉛を含むガスを排出し、 前記上シェル部から下シェル部を切り離し、 そして、下シェル部を出湯して、それによって、その下
    シェル部の内容物の底層にある還元溶融金属からスラグ
    を取り除く方法。
  8. 【請求項８】 前記液状スラグの温度を約１３００℃以
    上に維持する工程を更に備えた請求項７に記載の方法。
  9. 【請求項９】 前記砂を前記液状スラグへ投入する前
    に、前記砂を少なくとも約１２００℃まで予熱する工程
    を更に備えた請求項７に記載の方法。
  10. 【請求項１０】 前記炭素源を液状スラグに添加するの
    と同時に、不活性ガスを前記チャンバーに投入する工程
    を更に備えた請求項７に記載の方法。
  11. 【請求項１１】 前記不活性ガスが窒素である請求項１
    ０に記載の方法。
  12. 【請求項１２】 前記炭素源が、石炭から得たコークス
    である請求項７に記載の方法。
  13. 【請求項１３】 前記排気ガスと酸素含有燃焼ガスとを
    混合して、前記酸化鉛を酸化し、前記酸化亜鉛を酸化
    し、そして前記一酸化炭素を燃焼する工程を更に備えた
    請求項７に記載の方法。
  14. 【請求項１４】 前記酸化された酸化亜鉛および酸化さ
    れた酸化鉛を冷却固化する工程を更に備えた請求項１３
    に記載の方法。
  15. 【請求項１５】 前記冷却され酸化された酸化亜鉛およ
    び酸化鉛を濾過する工程を更に備えた請求項１４に記載
    の方法。
  16. 【請求項１６】 前記出湯したスラグを冷却して造粒す
    る工程を更に備えた請求項７に記載の方法。
  17. 【請求項１７】 前記溶融金属を出湯し、冷却して造粒
    する工程を更に備えた請求項７に記載の方法。
  18. 【請求項１８】 前記溶融金属を出湯して鋳塊にする工
    程を更に備えた請求項７に記載の方法。
  19. 【請求項１９】 十分な砂を前記液状スラグに投入し、
    塩基比（ＣａＯ／ＳｉＯ２）が１．０に接近するよう
    に、これを維持する工程を更に備えた請求項７に記載の
    方法。
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