JP3365557B2 - 酸化物系スラグと燃焼残留物との溶融方法、及びこの方法を実施する装置 - Google Patents

酸化物系スラグと燃焼残留物との溶融方法、及びこの方法を実施する装置

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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、例えば、鉄担体及び／または炭素担体のよ
うな金属化部分を重量で３％の最小含有量を有する酸化
物系スラグと燃焼残留物との溶融方法、及びこの方法を
実施する装置に関する。
先ず第１に、固体投入物を所定条件で溶融する溶融装
置は、スクラップ溶融に関連して知られるようになっ
た。スクラップ及び／または金属含有廃棄物質から溶融
鋼を製造することがこの方法の目的であり、この方法の
制御は、溶融スラグ並びに金属溶液が溶融物還元により
形成されるようになる。原則として、酸性スラグ制御が
選ばれ、比較的低炭素濃度の銑鉄が溶融されるが、形成
された廃ガス用に比較的高価な精製装置を備えていた。
すなわち、シャフト炉でスクラップスポンジ鉄またはそ
の類似物を連続溶融する方法が既に知られており、例え
ば、DE 25 04 889 A1には、燃料酸素の燃焼より生じた
火炎を、投入される材料柱状物に下方から逆方向に作用
させることであった。このような方法制御で以て、投入
する材料に低い活性の粗大石炭片を混合することによっ
て、還元区域が酸化溶け落ち区域の下方に作りだされ
た。このような溶融方法は、通常は鋼及び銑鉄の溶融を
意図するものであり、このような溶融を行うために各種
条件での還元が必要であった。
価値の高い原材料及び／またはセメントの製造に適切
な添加物を回復させるために、上記スラグを精製する目
的でその後のスラグ処理に対しては、酸化条件のもとで
溶融することが既に提案された。すなわち、重金属及び
／または重金属化合物を任意に含む無機質燃焼残留物を
溶融するため、例えば、AT 401 301が提案され、投入物
にガス状酸素または燃料が供給され且つ反応器装置内で
同一投入物を処理して、その間に形成されたスラグ構成
物の下で可能な限り完全な酸化反応を実現する。
本発明は、この明細書の始めに規定した種類の方法で
あって、完全に酸化されたスラグ構成物が簡単な方法で
形成可能であり、かつ有害物質の安全な分離、特に、後
続のスラグ後処理工程に先行する銅分離を簡単に行うこ
とができる方法を提供することを目的とする。
この目的を解決するために、本発明にしたがう方法は
実質的に次に示すことから成る。すなわち、スラグはシ
ャフト炉に投入され且つ投入物は化石燃料によって下方
から直接加熱される。燃焼空気または燃焼酸素は、スラ
グ投入区域内の燃焼廃ガスの体積で２％以上のフリー酸
素量を維持するように調整される。溶融物は、シャフト
炉に接続する炉床型炉に移され且つ酸化条件の下で沈殿
される。その先の炉内のスラグ浴に沈殿した金属相はス
ラグ相から分離されて放出される。スクラップ溶融のた
めに既に提案されているような慣用のシャフト炉で操作
できることによって、本発明にしたがう方法は、わずか
な装置経費で実施できる。体積で２％以上好ましくは３
％以上のフリー酸素量がスラグ投入区域に残留するよう
に燃焼空気及び燃焼酸素を調整することによって、要求
された完全な酸化が安全に実施され且つ高効率を有する
バーナを使用することが可能である。溶融物がその後方
のシャフト炉に接続された炉床型炉に移され且つ酸化条
件の下で沈殿することによって、高温下で酸化物が優先
的に分解された金属から金属相を分離すること、及び同
様の金属を連続的にを排出することが可能となり、すな
わち、特に、例えば、上記炉床型炉内の金属相のような
銅が可能になる。その後、完全に酸化されたスラグ浴
は、例えば、簡単な方法で還元処理が施され、それによ
って、さらに価値ある物質、即ち、鉄または重金属酸化
物のスラグ相を含まない生成物の回復が大いに可能とな
る。本発明にしたがう方法制御は、廃ガス精製により生
じた有害物質が循環され、一方銅は簡単に金属相として
放出されるという簡単な廃ガス精製をも実現できるもの
である。
本発明にしたがう方法は有利な状態で実施することが
でき、破砕軽量部分または有機廃棄物質が、例えば、天
然ガスまたは炭素のような化石燃料に混合される。この
方法においては、シャフト炉内の有毒物質の濃厚な部分
をさらに処理することを可能にし、それによって、破砕
軽量部分の化学結合エネルギー成分を完全燃焼によって
回復することが可能となる。
投入する原料の所定酸化処理を保証するために、廃ガ
スが3vol％以上の残留酸素含有量に望ましく吸引され
る。ブロワーを介する吸引は、投入物の完全反応を促進
する。
銅酸化物を熱的に完全に分解すること、及び銅を金属
状態で放出することを可能にするために、炉床型炉内の
溶融物の温度は、都合良く1550℃以上に維持される。例
えば、銅酸化物の完全分解に必要な高温度を保証するた
めには、炉床型炉は、廃棄物焼却灰、フィルタ塵芥、破
砕軽量部分及び乾燥下水汚泥の少なくとも１種を投入す
るサイクロンを介して都合良く加熱することができ、そ
れによって、さらに問題のある物質は、それらの化学的
結合エネルギーを利用するが、安全に処理することがで
きる。
炉床型炉内の金属相の分離に必要な平衡条件を維持す
るために、0.8より大きなλ値を達成するように、炉床
型炉に酸素及び炭素が吹き込まれるように有利に処理さ
れる。この方法において、それぞれ所望の条件は、炉床
型炉を加熱するために選ばれた化石燃料の関数としてそ
れぞれの必要条件に適合させることができる。
本発明にしたがう方法分野内の廃ガス精製装置は、シ
ャフト炉に吹き込まれる廃ガスが10以上のpHでアルカリ
洗浄され、且つ発生する水酸化物スラリーが炉床型炉を
加熱するためにサイクロンに回収されることによって有
利に実現できる。すなわち、形成された水酸化物スラリ
ーは、炉床型炉に回収することによって、そこで必要な
高温度で定量的に反応させることができ、中でも、ハロ
ゲン化物、特に、銅塩化物をオキシ水和物に反応させる
ことができ、銅を回復させることが出来且つ循環から放
出されるような炉床型炉にそられを回収する間に熱分解
される。さらに有害物質の大部分は、スラグ溶融物を介
して初期に離しておくことができ、且つ連続して設けら
れたスラグ後処理工程で分離される。
本発明にしたがう装置では、本発明の方法を実質的に
実施するために、シャフト炉は下側領域に配置した炭素
または天然ガスのような化石燃料用のバーナを備え、シ
ャフト炉は、連続的な放出を行うようにシャフト炉に直
接接続される炉床型炉に通じ、液体相が少なくとも部分
的に沈殿し且つ酸化条件でさらに加熱され、且つ沈殿相
用のタップ及びスラグ溶融物用の次のタップが炉床型床
に接続されることを特徴とする。設備の点からこのよう
な簡単な装置は定量的な溶融を可能にし、及びその後に
備えられる処理工程に適切な完全に酸化された溶融生成
物を得るために要求される比較的低エネルギーで大量の
酸化物系スラグの酸化を可能にする。
酸化物系スラグ溶融物が集積柱状物から連続的に生成
され、且つ溶融させて材料の連続的供給に影響を及ぼさ
ないようにするために、焼成材ブレーカがシャフト炉の
燃焼チャンバーの上方に位置し水平に配置されるように
形状は都合良く考案されている。
例えば、銅のような、炉床型炉内のそれぞれに形成さ
れた金属溜を可能な限り速い分離を確実にするため、且
つスラグへの再酸化を最小にするために、その形状は都
合良くできていて、炉床型炉がその床に金属相用の沈殿
チャンバーを備え、チャンバーは炉床型炉上方部分に関
してテーパ状になっている。この方法において、スラグ
を平衡条件で再酸化に利用できる界面は最小にされ、同
時に、炉床型炉からの金属溶融物の連続的放出が実行し
得る。炉床型炉内のそれぞれの必要酸化条件を維持する
ために、炉床型炉が浴羽口を備え、特に、空気または酸
素並びに燃料を送るための底羽口を備えるような有利な
形状である。投入物のガス浸透性を守るために、シャフ
ト内で凝固すること及び焼成することを遅らせるため
に、シャフト炉はその内部横断面が供給される材料に向
かってテーパ状になるように都合良く作られている。
全体的に見て、例えば、その後のスラグ処理を邪魔す
る銅のような組成物を分離する間に、完全に酸化された
スラグを得ることが、通常の手段を使用する本発明に従
う装置によって可能になり、そこで、有毒物質を循環す
ることができ、有毒物質が詰まっている大部分の物質を
安全に排出することができる。
次に、本発明をさらに詳細に説明する。投入物を開口
部から投入させるシャフト炉においては、投入物はバー
ナによって直接加熱され、上記バーナには化石燃料と、
ならびに、任意に5mm以下の粒子を含む粉砕軽量部分と
を供給する。次に空気は、ほぼ平らな状態の羽口を通っ
て、投入物が溶融区域を覆って供給することができる。
焼成材構成物により炉を停止することから防止するため
に、焼成材ブレーカを備えることができ、回転またはか
き回し運動によってバルク堆積物をバラバラに崩壊させ
る。燃焼廃ガスは３％以上の酸素含有量でダクトを介し
て放出され、且つ廃ガス純化装置に供給される。この廃
ガス純化装置は、ダクトを通してアルカリ材を供給する
間に10以上のpHでアルカリ分離を達成し、形成されたオ
キシ水和物はダクトを経由して熱サイクロンに供給され
る。酸素が、できるかぎり完全に燃焼させるために、ダ
クトを経由して熱サイクロンに供給される。
投入物を溶融して完全に酸化したスラグ浴が、トンネ
ルを介して直接隣接する炉床型炉に達する。炉床型炉が
1550℃以上の浴温度に保持されるように、熱サイクロン
から放出される燃焼熱によってさらに加熱される。必要
ならば、空気または酸素が、酸化条件を保持するため
に、ダクトを通って吹き込まれる。
炉床型炉の溶融スラグ浴内の1550℃の温度でもって、
存在し得る銅酸化物の熱分解が達成され、且つ、銅は底
出口を介してテーパ状の沈殿チャンバーから連続的に放
出される。酸化条件及び適切な温度は、炭素と酸素が送
り込まれる底羽口によって維持される。
放出口20を介して、溶融スラグ浴は直ちにスラグ処理
が達成され、さらに種々の物質、例えば、酸化鉄または
重金属酸化物が還元処理によって分離することができ
る。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C04B 5/00 C21B 3/06 C22B 7/04 F27D 15/00 ＥＵＲＯＰＡＴ（ＱＵＥＳＴＥＬ)

Claims (12)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】3wt％の鉄担体及び炭素担体の少なくとも
    １種である最小含有量の金属化部分、を有する酸化物系
    スラグ及び燃焼残留物を溶融する方法であって、 前記スラグがシャフト炉に投入され、 投入された柱状物が化石燃料の吹き込みによって直接加
    熱され、 燃焼空気または燃焼酸素が、スラグ投入域内の燃焼廃ガ
    スの体積で２％以上のフリー酸素量を維持するように調
    節され、 溶融物が、前記シャフト炉に接続する炉床型炉に運搬さ
    れ且つ酸化条件のもとで沈殿され、且つ 前記シャフト炉に接続する炉床型炉内のスラグ浴から沈
    殿した金属相が、スラグ相から分離して放出される、 ことを特徴とする酸化物系スラグ及び燃焼残留物を溶融
    する方法。
  2. 【請求項２】破砕軽量部分または有機廃棄物質が、天然
    ガスまたは炭素のような化石燃料に混合されることを特
    徴とする請求項１記載の方法。
  3. 【請求項３】前記燃焼廃ガスの吸引が、3vol％以上の残
    留酸素含有量において行われることを特徴とする請求項
    １または２記載の方法。
  4. 【請求項４】前記炉床型炉内の溶融物温度が、1550℃以
    上に維持されることを特徴とする請求項１〜３のいずれ
    か１項に記載の方法。
  5. 【請求項５】前記炉床型炉が、廃棄物焼却灰、フィルタ
    塵芥、破砕軽量部分及び乾燥下水汚泥の少なくとも１種
    を投入するサイクロンを介して加熱されることを特徴と
    する請求項１〜４のいずれか１項に記載の方法。
  6. 【請求項６】酸素及び炭素が、0.8より大きなλ値を達
    成するように前記炉床型炉に吹き込むことを特徴とする
    請求項１〜５のいずれか１項に記載の方法。
  7. 【請求項７】前記シャフト炉に吹き込まれる燃焼廃ガス
    が10以上のpHでアルカリ洗浄され、且つ発生する水酸化
    物スラリーが前記炉床型炉を加熱するために前記サイク
    ロンに回収されることを特徴とする請求項１〜６のいず
    れか１項に記載の方法。
  8. 【請求項８】請求項１〜７のいずれか１項に記載される
    方法を実施するための装置であって、 シャフト炉は、炭素または天然ガスのような化石燃料用
    の下側領域に配置したバーナを備え、 前記シャフト炉は、連続的な放出を行うように、前記シ
    ャフト炉に直接接続する炉床型炉に通じ、液体相が少な
    くとも部分的に沈殿し且つ酸化条件でさらに加熱され、
    且つ 沈殿相用のタップ及びスラグ溶融物用の次のタップが前
    記炉床型炉に接続されることを特徴とする装置。
  9. 【請求項９】焼成材ブレーカが、前記シャフト炉の燃焼
    チャンバーの上方に位置し水平に配置されることを特徴
    とする請求項８に記載の装置。
  10. 【請求項１０】前記炉床型炉は、前記炉床型炉の底に金
    属相用の沈殿チャンバーを備え、前記炉床型炉上部に関
    してテーパ状にすることを特徴とする請求項８または９
    に記載の装置。
  11. 【請求項１１】前記炉床型炉は、浴羽口を備え、特に燃
    料として空気または酸素を供給する底羽口を備えること
    を特徴とする請求項８〜10のいずれか１項に記載の装
    置。
  12. 【請求項１２】前記シャフト炉の内部横断面がバーナ面
    から供給材料に向かってテーパ状であることを特徴とす
    る請求項８〜11のいずれか１項に記載の装置。
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