JP5823346B2 - ダストリサイクル方法 - Google Patents
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Description
溶銑を脱燐処理する工程と、
上記脱燐処理がされた溶銑を脱炭処理する工程と
を有し、
上記脱燐処理において、原料の一部として脱燐処理ダスト及び脱炭処理微粒ダストの少なくとも一種を含むリサイクル亜鉛源を用い、
上記脱炭処理において、実質的に亜鉛を含まない副原料を用い、
上記脱燐処理に用いるリサイクル亜鉛源量X(kg/t)が下記式(1)及び(2)を満たすダストリサイクル方法である。
X≦(126−B)/A ・・・(1)
X≦(4.78−100b+0.0384c−1.297d)/a ・・・(2)
(上記式(1)中、Aは、リサイクル亜鉛源における亜鉛濃度(質量%)である。Bは、脱燐処理に供するリサイクル亜鉛源以外の原料に含まれる亜鉛の量(kg/t)である。
上記式(2)中、aは、リサイクル亜鉛源における鉛濃度(質量%)である。bは、脱燐処理に供するリサイクル亜鉛源以外の原料に含まれる鉛の量(kg/t)である。cは、脱燐処理で発生するスラグ量(kg/t)である。dは、上記スラグの塩基度である。)
(1)溶銑を脱燐処理する工程、及び
(2)上記脱燐処理がされた溶銑を脱炭処理する工程
を有する。以下、各工程について説明する。
この工程では、脱炭処理に先駆けて転炉容器を用いて脱燐処理を実施する。なお、脱燐処理でのスロッピングを防止する目的で、脱燐処理に先駆けて脱珪処理を実施することもある。
X≦(126−B)/A ・・・(1)
X≦(4.78−100b+0.0384c−1.297d)/a ・・・(2)
(上記式(1)中、Aは、リサイクル亜鉛源における亜鉛濃度(質量%)である。Bは、脱燐処理に供するリサイクル亜鉛源以外の原料に含まれる亜鉛の量(kg/t)である。
上記式(2)中、aは、リサイクル亜鉛源における鉛濃度(質量%)である。bは、脱燐処理に供するリサイクル亜鉛源以外の原料に含まれる鉛の量(kg/t)である。cは、脱燐処理で発生するスラグ量(kg/t)である。dは、上記スラグの塩基度である。)
脱炭処理で発生する脱炭処理微粒ダストαをリサイクル原料として高炉に装入する場合の弊害は、上述のようにダスト中の亜鉛濃度が高くなると高炉耐火物への付着物量の増加することである。この際、ダスト中の亜鉛濃度が0.7質量%以上であると付着物量が増加するとされている(特開2007−9240号公報参照)。そこで、高炉へリサイクルする脱炭処理微粒ダストαの亜鉛濃度閾値を0.7質量%とした。
V=0.5597Z ・・・(1−i)
Z≦1.26 ・・・(1−ii)
Z=X×A/100+B ・・・(1−iii)
よって、上記式(1−ii)及び(1−iii)から上記式(1)が得られる。
ダストリサイクルにおける鉛(Pb)の弊害は、上述のように脱燐処理の際に揮発しなかったPbがスラグに残存し、脱燐スラグからの鉛溶出の原因となることにある。一般的にこの脱燐スラグは、路盤材や土木工事用の埋め戻し材等に使用される。この際、このスラグは環境省告示第46号法に記載の土壌溶出試験における鉛溶出濃度0.01ppm以下の基準を満たす必要がある。そこで、この鉛溶出濃度の基準を満たす指標として、式(2)を導いた。
V=0.209Z−8.00×10−5c+2.76×10−3d ・・・(2−i)
Z=X×a/100+b ・・・(2−ii)
V=0.209(X×a/100+b)−8.00×10−5c+2.76×10−3d ・・・(2−iii)
この工程では、上記脱燐処理がされた溶銑を転炉容器により脱炭処理する。上述したように、脱炭処理で用いる転炉容器は、脱燐処理で用いた転炉容器と同一のものでも異なるものでもよい。また、脱燐処理後に出湯せず、脱燐スラグだけを排出して脱炭処理を行ういわゆる中間排滓方式を採用してもよい。
上記(2)脱炭処理工程で発生し、回収及び分離された脱炭処理微粒ダストαは、亜鉛濃度が高炉耐火物への付着が少ない0.7質量%以下に制御されている。従って、この脱炭処理微粒ダストαは、量的な制限を考慮せずにリサイクル原料として高炉に装入することができる。この際、この脱炭処理微粒ダストα(高炉へのリサイクル用脱炭処理微粒ダスト)は、通常焼結鉱原料やペレット原料として用いられ、焼結鉱又はペレットとして高炉へ投入される。また、上記(2)脱炭処理工程で発生した脱炭処理微粒ダストは、全量高炉原料としてリサイクルしなくてもよく、例えば脱燐処理等へ用いることもできる。なお、上記高炉には、他に主原料として鉄鉱石及びコークスが装入され溶銑(銑鉄)が得られる。
(1)ダスト(脱燐処理ダスト、脱炭処理微粒ダストα、及び脱炭処理微粒ダストβ)及び亜鉛メッキ屑中の亜鉛及び鉛濃度
なお、リサイクル亜鉛源の一つとして脱燐処理に用いた脱炭処理微粒ダスト(脱燐処理リサイクル用脱炭処理微粒ダスト)を脱炭処理微粒ダストβ、実施例における脱炭処理で生じた脱炭処理微粒ダスト(高炉リサイクル用脱炭処理微粒ダスト)を脱炭処理微粒ダストαとする。
ICP発光分析法により各濃度を測定した。分析下限は、それぞれ0.01質量%である。
ICP−MASSにより各濃度を測定した。分析下限は、それぞれ1ppmである。
脱燐処理に投入した脱燐処理ダスト、脱炭処理微粒ダスト及び亜鉛メッキ屑における各亜鉛又は鉛濃度の加重平均値とした。具体的には、下記式にて求めた。
Wi:亜鉛源i(脱炭処理微粒ダストβ、脱燐処理ダスト及び亜鉛メッキ屑)の脱燐処理投入量[kg/t]
[%Zn]i:亜鉛源i中のZn濃度[wt%]
[%Pb]i:亜鉛源i中のPb濃度[wt%]
スラグ量とは、脱燐処理中に発生するスラグの質量であり、下記式により導出した。
Wi:副原料iの投入量[kg]
Wj:主原料j(溶銑、冷銑及びスクラップ)の投入量[kg]
(%CaO)i:副原料iのCaO濃度[質量%]
(%SiO2)i:副原料iのSiO2濃度[質量%]
[%Si]j:主原料j中のSi濃度[質量%]
MSiO2:SiO2の分子量[kg/mol]
MSi:Siの分子量[kg/mol]
(%SiO2+%CaO)max:スラグ中CaO濃度とSiO2濃度の最大値
である。なお、(%SiO2+%CaO)maxは、当業者定法による脱燐スラグの分析値より63質量%を用いた。これにより、スラグ量は実操業範囲における最小値となるため、ダストリサイクル可能量は安全サイドに見積もられることになる。
スラグ塩基度とは、スラグ中の(CaO)/(SiO2)のことであり、以下の式によって導出した。
Wi:副原料iの投入量[kg]
Wj:主原料j(溶銑、冷銑及びスクラップ)の投入量[kg]
(%CaO)i:副原料iのCaO濃度[質量%]
(%SiO2)i:副原料iのSiO2濃度[質量%]
[%Si]j:主原料j中のSi濃度[質量%]
MSiO2:SiO2の分子量[kg/mol]
MSi:Siの分子量[kg/mol]
である。
環境省告示46号で定められた土壌溶出試験に準じて測定した。
脱燐炉及び脱炭炉(転炉)は、容量250t(粗鋼ton)の上底吹転炉(上吹ノズル:6孔、スロート径:42mm、孔角度:15°)を用いた。また、底吹きのガスはN2及びCOガスを使用した。底吹きの羽口型式は一層環状管であり、個数は4個である。
(1)脱燐炉投入溶銑
[C]:4.2〜4.6質量%
[Si]:0.3〜0.5質量%
[Mn]:0.1〜0.4質量%
[P]:0.10〜0.130質量%
HMR=94〜98質量%(各実施例毎のHMRは表1に示す)
[C]:3.4〜3.8質量%
[Si]:0.01質量%以下
[Mn]:0.1〜0.2質量%
[P]:0.015〜0.025質量%
HMR=88〜100質量%
Zn含有副原料としては、Zn含有量0.01質量%の焼結鉱を用いた。その他の用いた副原料はZnを実質上含有しない。
Pb含有副原料としては、Pb含有量0.002質量%の上記焼結鉱を用いた。その他の用いた副原料はPbを実質上含有しない。
なお、主原料の一つとしてのスクラップは、Zn及びPbを実質上含有しない工場内発生のものを用いた。
脱燐処理ダストは、回収した脱燐処理ダストを分級することなく、外数5質量%の澱粉をバインダーとして用いてブリケット状(40mm×40mm×25mm)にしたものを用いた。
脱炭処理微粒ダストβは、図3に示した装置で脱炭炉から回収及び分離して得られた脱炭処理微粒ダスト(粒径50μm未満の粒子が80体積%以上)を外数5質量%の澱粉をバインダーとして用いてブリケット状(40mm×40mm×25mm)にしたものを用いた。
上記脱燐炉に主原料としての溶銑及びスクラップを装入した。亜鉛メッキ屑は、他のスクラップと同様、溶銑投入前にスクラップシューターにより装入した。次いで、炉上ホッパーから石炭、焼結鉱等の副原料と共にブリケット状にした上記脱燐処理ダスト及び脱炭処理微粒ダストβを装入し、吹錬(脱燐処理)を行った。
次いで、上記脱炭炉に主原料としての上記脱燐処理を経た溶銑及び実質的に亜鉛を含まないスクラップを装入した。次いで、炉上ホッパーから石炭等の副原料を装入し、吹錬(脱炭処理)を行った。なお、脱炭処理における副原料としては、実質的に亜鉛を含まない副原料のみを用いた。
脱炭処理の際に生じるダストを図3に示した装置で脱炭炉から回収及び分離して、脱炭処理微粒ダストαを得た。また、脱燐処理の際に生じるスラグは回収した。
B=HMR×[ppm Zn]×1/1000+Wsin×(0.01/100)
b=HMR×[ppm Pb]×1/1000+Wsin×(0.002/100)
2 脱炭炉
3a、3b、3c 集塵フード
4 散水機
5 分級器
6 シックナー
7 換気集塵機
X 排ガス
Y ダスト
Y1 粗粒ダスト
Y2 微粒ダスト
Claims (1)
- 溶銑を脱燐処理する工程と、
上記脱燐処理がされた溶銑を脱炭処理する工程と
を有し、
上記脱燐処理において、原料の一部として脱燐処理ダスト及び粒径50μm未満の粒子が80体積%以上の脱炭処理微粒ダストの少なくとも一種を含むリサイクル亜鉛源を用い、
上記脱炭処理において、原料として脱燐処理を経た溶銑と実質的に亜鉛を含まないその他の原料とのみを用い、
上記脱燐処理に用いるリサイクル亜鉛源量X(kg/t)が下記式(1)及び(2)を満たし、
上記脱燐処理で発生するスラグの塩基度が1.56以上であるダストリサイクル方法。
X≦(126−100B)/A ・・・(1)
X≦(4.78−100b+0.0384c−1.297d)/a ・・・(2)
(上記式(1)中、Aは、リサイクル亜鉛源における亜鉛濃度(質量%)である。Bは、脱燐処理に供するリサイクル亜鉛源以外の原料に含まれる亜鉛の量(kg/t)である。
上記式(2)中、aは、リサイクル亜鉛源における鉛濃度(質量%)である。bは、脱燐処理に供するリサイクル亜鉛源以外の原料に含まれる鉛の量(kg/t)である。cは、脱燐処理で発生するスラグ量(kg/t)である。dは、上記スラグの塩基度である。)
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