JP5823368B2 - ダストリサイクル方法 - Google Patents
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Description
その結果得られた本発明に係るダストのリサイクル方法は、
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、
上記脱燐処理及び脱炭処理において、鉄源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リサイクルするに際し、上記脱炭処理にリサイクルする鉄源中の亜鉛量X(kg/t)及び鉛量Y(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≦0.166−0.122×HMR×A ・・・(1)
Y≦0.0290−0.182×HMR×a+0.000390×Ws−0.00514×Cs ・・・(2)
(上記式(1)及び(2)中、HMRは脱炭炉での溶銑比率であり、(溶銑質量/脱炭炉主原料投入質量)である。Aは脱燐処理にリサイクルする鉄源中の亜鉛量(kg/t)である。aは脱燐処理にリサイクルする鉄源中の鉛量(kg/t)である。Wsは脱炭処理で発生するスラグ量(kg/t)である。Csは脱炭処理で発生する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、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。
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引き続き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。
X≦0.166−0.122×HMR×A ・・・(1)
Y≦0.0290−0.182×HMR×a+0.000390×Ws−0.00514×Cs ・・・(2)
(上記式(1)(2)中、HMRは脱炭炉での溶銑比率であり、(溶銑質量/脱炭炉主原料投入質量)である。Aは脱燐処理にリサイクルする鉄源中の亜鉛量(kg/t)である。aは脱燐処理にリサイクルする鉄源中の鉛量(kg/t)である。Wsは脱炭処理で発生するスラグ量(kg/t)である。Csは脱炭処理で発生する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を焼結鉱、ペレット等のリサイクル原料として高炉に投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が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。
VZn=0.512×HMR×A+4.20×X ・・・(1−i)
ダストリサイクルにおける鉛の弊害は、上述のように脱炭処理の際に揮発しなかった鉛が脱炭スラグに残存し、脱炭スラグからの鉛溶出の原因となることにある。一般的にこの脱炭スラグは、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0.01質量ppm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。
VPb= 0.063×HMR×a−1.34×10−4×Ws+1.77×10−3×Cs+0.345Y ・・・(2−i)
上記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投入することができる。この際、この脱炭処理微粒ダストα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、脱炭処理工程で発生した脱炭処理微粒ダストαは、全量を高炉原料としてリサイクルしなくてもよく、脱燐処理や脱炭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投入され溶銑(銑鉄)が得られる。また、脱炭処理粗粒ダストγは、亜鉛濃度が極めて低い場合には、亜鉛含有量を考慮せずにスクラップとして脱燐処理及び脱炭処理にリサイクルすることができる。
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記実施形態の構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
H≦(4.78−100e+0.0384Wp−1.297CSP)/d ・・・(3)
(上記式(3)中、eは、上記脱燐処理にリサイクルする鉄源以外の原料(主原料)に含まれる鉛の量(kg/t)である。Wpは、脱燐処理で発生するスラグ量(kg/t)である。CSPは、上記スラグの塩基度である。dは、脱燐処理にリサイクルする鉄源中の鉛濃度(質量%)である。)
VPb/P=0.209a−8.00×10−5Wp+2.76×10−3CSP ・・・(3−i)
a=H×d/100+e ・・・(3−ii)
VPb/P=0.209(H×d/100+e)−8.00×10−5Wp+2.76×10−3CSP ・・・(3−iii)
(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、リサイクルする鉄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。
本実施例では、簡略化のためにリサイクルする鉄源以外の原料(溶銑を含む)には亜鉛と鉛が含まれていないとし、脱燐処理投入亜鉛量A、及び脱燐処理投入鉛量aとは、脱燐処理で投入した脱炭処理微粒ダストβ、脱燐処理ダスト、亜鉛メッキ屑に含まれる亜鉛量、及び鉛量の事として以下の式によって算出した。
Wi:脱燐処理にリサイクルする鉄源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)の投入量[kg/t]
[%Zn]i:上記鉄源i中の亜鉛濃度[質量%]
[%Pb]i:上記鉄源i中の鉛濃度[質量%]
本実施例では、簡略化のためにリサイクルする鉄源以外の原料(溶銑を含む)には亜鉛と鉛が含まれていないとし、脱炭処理投入亜鉛量X、及び脱炭処理投入鉛量Yとは、脱炭処理で投入した脱炭処理微粒ダストβ、脱燐処理ダスト、亜鉛メッキ屑に含まれる亜鉛量、及び鉛量の事として以下の式によって算出した。
Wi:脱炭処理にリサイクルする鉄源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)の投入量[kg/t]
[%Zn]i:上記鉄源i中の亜鉛濃度[質量%]
[%Pb]i:上記鉄源i中の鉛濃度[質量%]
脱炭炉スラグ量Wsとは、脱炭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の式量[kg/mol]
MSi:Siの原子量[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。
脱炭炉スラグ塩基度Csは、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の式量[kg/mol]
MSi:Siの原子量[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=0.94〜0.98
[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=0.88〜1(各実施例毎のHMRは表2に示す)
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投入した。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投入した。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を投入し、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スクラップを投入した。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を投入し、吹錬(脱炭処理)を行った。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。
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
G 排ガス
D ダスト
α 微粒ダスト
γ 粗粒ダスト
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、
上記脱燐処理及び脱炭処理において、鉄源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リサイクルするに際し、上記脱炭処理にリサイクルする鉄源中の亜鉛量X(kg/t)及び鉛量Y(kg/t)が下記式(1)及び(2)を満たすダストリサイクル方法。
X≦0.166−0.122×HMR×A ・・・(1)
Y≦0.0290−0.182×HMR×a+0.000390×Ws−0.00514×Cs ・・・(2)
(上記式(1)及び(2)中、HMRは脱炭炉での溶銑比率であり、(溶銑質量/脱炭炉主原料投入質量)である。Aは脱燐処理にリサイクルする鉄源中の亜鉛量(kg/t)である。aは脱燐処理にリサイクルする鉄源中の鉛量(kg/t)である。Wsは脱炭処理で発生するスラグ量(kg/t)である。Csは脱炭処理で発生するスラグの塩基度である。)
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