JP4267190B2

JP4267190B2 - フライアッシュ及び鉄分含有廃棄物の有効活用方法

Info

Publication number: JP4267190B2
Application number: JP2000279286A
Authority: JP
Inventors: 正樹岩崎
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2000-09-14
Filing date: 2000-09-14
Publication date: 2009-05-27
Anticipated expiration: 2020-09-14
Also published as: JP2002088410A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、フライアッシュ及び鉄分含有廃棄物の有効活用方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
製鉄所では、構内に設置される石炭火力発電所からフライアッシュが発生するが、このフライアッシュは１〜１０μｍ程度の大きさの微粉であって、取扱が不便なうえに複雑な工程と多大な労力、経費をかけて処分せねばならない。また、製鉄所では、連続鋳造鋳片や圧延時に高温に加熱された鋼片から鉄の酸化スケールが発生したり、連続鋳造鋳片を所定の長さに溶断する時に溶断屑が発生したり、鋼片の表面疵を除去する時にスカーフィング屑が発生したり、或いは、高炉、転炉、焼結炉等において鉄分が蒸発してダストが発生したりする。これら鉄の酸化スケール、溶断屑、スカーフィング屑、ダスト等は酸化鉄等の鉄分を含有するにもかかわらず品位が低いために、利用価値のない鉄分含有廃棄物として経費をかけて処分していたのである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明が解決しようとするところは上記した従来の問題点を解決し、従来処分に苦慮していたフライアッシュを同じく処分に苦慮していた鉄分含有廃棄物とともに、資源として有効に活用するようにしたフライアッシュ及び鉄分含有廃棄物の有効活用方法を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するためになされた本発明は、製鉄所構内で発生した鉄の酸化スケール、鉄鋼鋳片の溶断屑、スカーフィング屑、ダストのうちの少なくとも一種からなる鉄分含有廃棄物にフライアッシュとバインダーとを混合したうえ造粒して比重が２〜６のブリケットとし、このブリケットを転炉中の溶銑予備処理された溶銑上にＣａＯとともに投入して溶融スラグと溶銑との界面に滞留させて溶融滓化させ、溶融スラグの塩基度を３．５〜４に調整するとともに、フライアッシュ中のＣを熱源として酸化鉄の還元反応を促進させて鉄分含有廃棄物中の酸化鉄を還元することによって鉄の歩留りを向上させることを特徴とするフライアッシュ及び鉄分含有廃棄物の有効活用方法を基本構成とする。なお、この発明において、鉄分含有廃棄物にフライアッシュとともに、水ガラス、リグニン、コーンスターチ、廃プラスチックのうちの何れかをバインダーとして混合したうえ造粒してブリケットとする方法を請求項２の発明とする。
【０００５】
本発明のフライアッシュ及び鉄分含有廃棄物の有効活用方法は、鉄分含有廃棄物にフライアッシュを混合して成形性を高めたうえ造粒してブリケットとし、このブリケットを溶銑予備処理後の転炉内の溶銑や電気炉内の溶鋼などの溶銑上または溶鋼上に投入して溶融スラグと溶銑との界面に滞留させて溶融滓化させることにより、フライアッシュ中のＳｉＯ₂成分を溶融スラグ中に溶融させて溶融スラグの塩基度を調整し、これにより従来塩基度を調整するために用いていた珪石、アルミ灰の投入量を削減するとともに、フライアッシュ中のＣを燃焼させることによって鉄分含有廃棄物中の酸化鉄の還元反応を促進して酸化鉄から鉄分を回収し、鉄の歩留りを向上させることができるようにしたものである。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下に本発明を詳細に説明する。
本発明においては、製鉄所構内で発生した鉄の酸化スケール、溶断屑、スカーフィング屑、ダスト等の鉄分含有廃棄物に、石炭火力発電所から発生したフライアッシュを混合して、この混合物に水を添加してフライアッシュに粘結性を付与して、混合物を造粒してブリケットを製造する。また、ブリケットを造粒するに際して、鉄分含有廃棄物にフライアッシュとともに、水ガラス、リグニン、コーンスターチ、小片廃プラスチック等をバインダーとして混合することによりブリケットの粘結性をさらに向上させて、ブリケットの形を壊れ難いものとすることができる。水ガラス、リグニン、コーンスターチ等のバインダーはそのまま糊化させることができるし、また、小片廃プラスチックは水蒸気により加熱、軟化させることによって、鉄分含有廃棄物をブリケット状に形成することができる。
【０００７】
図１はブリケッティングマシンによりブリケットを造粒する工程を示すものであって、ホッパー１から１５０〜２００℃に加熱されて軟化した廃プラスチックを含む混合物２を、外周面に横５０ｍｍ、縦５０ｍｍ、深さ１５ｍｍ程度の成形用凹部（図示せず）が形成されている旋回輪３、３を回転させながらその間に吐出することによって、横５０ｍｍ、縦５０ｍｍ、厚み３０ｍｍ程度の豆炭状のブリケット４を造粒することができる。なお、ブリケット４の比重は２〜６、特に望ましくは２．２〜５．５とするのが望ましい。その理由は、一般的に溶銑の比重は７．４〜７．８であり、スラグの比重は１．５程度であるから、ブリケット４の比重を２〜６とすることによってブリケット４を溶銑よりは軽く、スラグよりは重いものとして、ブリケット４を溶融スラグと溶銑との界面に滞留させることができて、ブリケット４を容易に溶融滓化させることができるからである。
【０００８】
ところで、製鋼の一貫製造工程として、溶銑予備処理炉→溶鋼移送鍋→転炉→連続鋳造の工程により鋼を製造する工程がある。このような一貫製造工程においては、先ず溶銑予備処理炉において、溶銑の温度、約１３５０℃で、溶融スラグの塩基度（ＣａＯ／ＳｉＯ₂）を２．１程度として、脱硫、脱珪、脱燐処理が施されるが、この溶銑予備処理によって溶銑中の硫黄、燐を所定の含有量にまで低下させることができるが、溶銑中の炭素量は初期４．３％（質量％、以下同じ）から３％程度にまで低下するとともに、０．３〜０．５％含有されていた珪素は殆ど脱珪されて溶銑中の珪素濃度は殆どゼロになってしまうので、その後ＳｉＯ₂分を添加しないかぎり溶融スラグの塩基度を調整することはできない。
【０００９】
溶銑予備処理された溶銑は、溶銑移送鍋により転炉にまで運搬されて、転炉で酸素吹錬することにより脱炭して、溶銑中の炭素量が所望の量にまで低下、調整される。その後、さらに脱硫、脱燐等の成分の微調整、鉄歩留り、Ｍｎ歩留りの向上のために、溶融スラグの塩基度を調整する必要があるが、上述したとおり溶銑中に珪素は殆ど含有されていないため、溶融スラグの塩基度調整にはＣａＯとともにＳｉＯ₂を外部より添加する必要がある。従来は珪石を蛍石やアルミ灰等の滓化促進剤とともに転炉中の約１６５０℃の溶銑に投入して、溶融スラグの塩基度を３．５〜４にして調整していた。
【００１０】
上記したような従来の溶融スラグの塩基度調整方法に対して、本発明においては鉄分含有廃棄物にフライアッシュを混合、造粒したブリケットを、転炉中の溶銑上にＣａＯとともに投入することにより、溶融スラグの塩基度を３．５〜４に調整する。フライアッシュは、ＳｉＯ₂６０〜８０％、Ａｌ₂Ｏ₃３０〜１５％、Ｃ２０〜５％含有するものであるから、フライアッシュをＳｉＯ₂やＡｌ₂Ｏ₃の供給源として有効に活用することにより、珪石やアルミ灰の使用量を削減することができ、また蛍石のような有害なフッ素を発生するような鉱石を用いたりする必要もない。また、フライアッシュは、上記のようなＳｉＯ₂とＡｌ₂Ｏ₃の混合物であるからＳｉＯ₂、Ａｌ₂Ｏ₃単体よりも融点が低く滓化性が良好である。また、フライアッシュ中のＣは熱源として酸化鉄の還元反応を促進させることができ、従って、フライアッシュを構成する全成分を無駄なく有効に活用することができる。
【００１１】
また、電気炉においても溶鋼にＳｉが存在しない場合に、本発明のブリケットを投入することにより、経済的に溶融スラグの塩基度を調整することができる。以上のようにして成分調整された溶鋼は連続鋳造工程に搬送されて、連続鋳造機により連続的にスラブやブルーム等の鋳片に鋳込まれる。
【００１２】
なお、転炉の溶銑上、電気炉の溶鋼上に投入されたブリケット中の酸化鉄は鉄に還元されて、鉄の歩留りを向上させることができる。酸化鉄の還元は、例えば以下のような式により進行する。
【化１】

上記反応式は吸熱反応であるから、外部から熱エネルギーを供給することにより反応を促進させることができる。従って、フライアッシュ中のＣを燃焼させることにより上記反応に反応熱を供給することができて、酸化鉄の還元反応を促進することができ、鉄の歩留りを向上させることができる。なお、発生したＣＯガスは、未燃焼のＬＤＧ（転炉ガス）として回収し焼鈍炉において燃焼させることにより、省エネルギーにて有効に鋼板を加熱することができる。
【００１３】
本発明のフライアッシュ及び鉄分含有廃棄物の有効活用方法は、鉄の酸化スケールや鉄鋼鋳片の溶断屑等の鉄分含有廃棄物にフライアッシュを混合したうえ造粒してブリケットとし、このブリケットを溶銑予備処理後の転炉内の溶銑上または電気炉内の溶鋼上に投入して、フライアッシュ中のＳｉＯ₂成分を溶融スラグ中に溶融させて溶融スラグの塩基度を調整するとともに、フライアッシュ中のＣの燃焼により鉄分含有廃棄物中の酸化鉄の還元反応を促進して酸化鉄から鉄分を回収するようにしたので、鉄の歩留りを向上させることができる。
【００１４】
【表１】
〔配合例〕

なお、前表の配合例で用いたバインダーは、No.3、No.5、No.10 が水ガラス、No.4、No.7がリグニン、No.6、No.8、No.9コンスターチである。
鉄分含有廃棄物は種類によって比重が３．０〜７．８まで変化する。
【００１５】
【発明の効果】
本発明は前記した説明から明らかなように、製鉄所などで多量に発生する鉄分含有廃棄物とフライアッシュとを混合したう造粒してブリケットとし、このブリケットを溶銑上や溶鋼上に投入して、フライアッシュ中のＳｉＯ₂成分を溶融スラグ中に溶融させて溶融スラグの塩基度を調整して従来使用していた珪石、アルミ灰の使用量を削減するとともに、フライアッシュ中のＣの燃焼で鉄分含有廃棄物中の酸化鉄の還元反応を促進して酸化鉄から鉄分を回収するようにしたので、鉄の歩留りを向上させることができる。また、鉄分含有廃棄物にフライアッシュとともにバインダーを混合したうえ造粒してブリケットを製造するようにしたので、ブリケットの粘結力を高めて搬送中にも形の崩れ難いブリケットとすることができる。さらに、ブリケットの比重を２〜６として溶融スラグと溶銑との界面に滞留させることによりブリケットを容易に溶融滓化させることができるなど種々の利点がある。
従って、本発明は工業的価値大なるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】ブリケッティングマシンによる造粒工程を示す図である。
【符号の説明】
１ホッパー
２混合物
３旋回輪
４ブリケット

Claims

製鉄所構内で発生した鉄の酸化スケール、鉄鋼鋳片の溶断屑、スカーフィング屑、ダストのうちの少なくとも一種からなる鉄分含有廃棄物にフライアッシュとバインダーとを混合したうえ造粒して比重が２〜６のブリケットとし、このブリケットを転炉中の溶銑予備処理された溶銑上にＣａＯとともに投入して溶融スラグと溶銑との界面に滞留させて溶融滓化させ、溶融スラグの塩基度を３．５〜４に調整するとともに、フライアッシュ中のＣを熱源として酸化鉄の還元反応を促進させて鉄分含有廃棄物中の酸化鉄を還元することによって鉄の歩留りを向上させることを特徴とするフライアッシュ及び鉄分含有廃棄物の有効活用方法。
鉄分含有廃棄物にフライアッシュとともに、水ガラス、リグニン、コーンスターチ、廃プラスチックのうちの何れかをバインダーとして混合したうえ造粒してブリケットとすることを特徴とする請求項１に記載のフライアッシュ及び鉄分含有廃棄物の有効活用方法。