JPH0929209A - アルミニウム残灰の無公害化処理方法 - Google Patents

アルミニウム残灰の無公害化処理方法

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JPH0929209A
JPH0929209A JP7208468A JP20846895A JPH0929209A JP H0929209 A JPH0929209 A JP H0929209A JP 7208468 A JP7208468 A JP 7208468A JP 20846895 A JP20846895 A JP 20846895A JP H0929209 A JPH0929209 A JP H0929209A
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JP
Japan
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residual ash
aluminum
metallic
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combustion reaction
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JP7208468A
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Kunio Suzuki
邦夫 鈴木
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NIPPON TECHNIC KK
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 アルミニウム残灰に残留する窒化アルミニウ
ム等の公害物質の無公害化処理方法を課題とする。
【解決手段】 アルミニウム残灰の無公害化処理方法に
おいて、1〜10重量%の燃焼反応促進剤及び10重量
%以上の金属アルミニウムの存在下に、アルミニウム残
灰を燃焼させることを特徴とする方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、アルミニウム(以
下、単にAlと記すことがある)残灰の処理方法に関す
るものであり、詳しくは、本発明は、Al溶解炉で発生
する残灰の無公害化処理方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来から、鋳物用アルミニウム合金の溶
解用フラックスとしてフッ化ナトリウム(NaF)が使
用されることが知られている(軽金属、Vol.41、
373−381(1991))。
【0003】また、従来から、Al滓、スケール及び生
石灰にAl切粉を添加し、これを電弧により着火し、溶
融物が1650℃になったときにスラグを傾動しスラグ
のみを流出させ、炉中に残った溶融物にコークス粉を投
入し、通電し、炉体底部より溶鉄を流出させることによ
り、アルミナセメント・クリンカー及び鉄を製造する方
法が提案されている(特公昭59−39390号公
報)。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】金属Alを溶融する
と、溶融Alと空気中の窒素とが反応し、窒化アルミニ
ウム(以下、単にAlNと記すことがある)を生成す
る。このAlNは、金属Al回収後の滓(スラグ)、溶
解炉等から排出される集塵粉、あるいは灰絞り機等から
排出される細粒粉等の、一般に残灰と称される物質中に
残留する。
【0005】これらの残灰は、産業廃棄物として投棄す
ると、AlNと空気中の水分や雨水とが反応し、毒性を
有するアンモニアガスを発生するため、そのまま投棄す
ることができない。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、アルミニウム
残灰の無公害化処理方法において、1〜10重量%の燃
焼反応促進剤及び10重量%以上の金属アルミニウムの
存在下に、アルミニウム残灰を燃焼させることを特徴と
する方法を、その要旨とするものである。
【0007】
【発明の実施の形態】本発明の対象となるAl残灰とし
ては、金属Al回収後の滓(スラグ)、溶解炉等から排
出される集塵粉、あるいは灰絞り機等から排出される細
粒粉等を挙げることができる。
【0008】Al残灰の一般的化学組成としては、金属
Al:15〜30、珪素(Si):1.0〜2.5、マ
グネシウム(Mg):2.0〜5.0、酸化アルミニウ
ム(Al23):40.0〜50.0、二酸化珪素(S
iO2):3.5〜9.5、AlN:5.0〜15.
0、酸化第一鉄(FeO):2.0〜5.0、塩素(C
l):5.0〜15.0、ナトリウム(Na):3.0
〜10.0、酸化カリウム(K2O):2.0〜7.0
(数値は、重量%を表す)の範囲を挙げることができ
る。
【0009】燃焼反応促進剤としては、フッ化ナトリウ
ム(NaF)、フッ化カリウム(KF)、フッ化アルミ
ニウム(AlF3)等を挙げることができる。また、こ
れらの複合物あるいは共晶物、例えば氷晶石(Na3
lF6)、カリ氷晶石(K3AlF6)等を挙げることが
できる。これらの化合物は単独であっても、また混合物
であっても良い。
【0010】燃焼反応促進剤の反応原料中への存在量と
しては、1〜10重量%の範囲で反応原料に添加すれば
良く、1重量%以下では、燃焼反応促進剤としての効果
が薄く、そして10重量%を超える範囲では効果が飽和
し、添加量に対する期待効果が余り上昇しないため、そ
れ以上の添加は不経済である。
【0011】本発明は、アルミニウム残灰の無公害化処
理方法において、1〜10重量%の燃焼反応促進剤及び
10重量%以上の金属アルミニウムの存在下に、アルミ
ニウム残灰を燃焼させることを特徴とする方法を、その
要旨とするものである。
【0012】残灰中の金属Alの存在量が、10重量%
未満の時には、金属Alの減少とともに燃焼反応が持続
し難くなり、たとえ燃焼しても燃焼温度が低く、AlN
等の公害物質の除去を充分に行うことができない。残灰
中の金属Alの存在量が10重量%未満の時は金属Al
粉等を添加し、金属Alの存在量を10重量%以上とす
ればよい。
【0013】金属Alの存在量は10重量%以上であれ
ば、良好な燃焼反応を生ずることができ、燃焼温度の急
速な上昇と反応温度の維持をすることができる。しか
し、50重量%を超える金属Alを含有する残灰は、無
公害化の必要が薄く、他の用途に使用することができ
る。
【0014】原材料となる残灰、燃焼反応促進剤、必要
あればAl粉等は、4mm以下の粒径であることが望ま
しい。これは、これらの原料が燃焼反応開始時において
充分混合されていることが望ましく、不均一に存在する
と燃焼反応が開始されるに際し、原材料の溶融に熱量と
時間とを必要とするためである。
【0015】Al残灰の燃焼を開始するための点火方法
としては、酸素−アセチレンバナー、重油バーナー等に
より行うことができる。
【0016】作用 本発明における、燃焼反応促進剤の添加は、Al残灰中
に含有される金属Alの燃焼を容易にするため、燃焼温
度の急速な上昇と反応温度の維持とによってAlN等の
公害物質の熱分解を生じ、Al残灰の無公害化を達成す
るものと考えられる。
【0017】
【実施例】本発明を実施例、参考例及び比較例により説
明するが、本発明は、かかる実施例、参考例及び比較例
に限定されるものではない。
【0018】実施例1(金属Al:23.3重量%) Al再溶解炉において得られたドロスを自動絞り機に挿
入し、自動絞り機から排出される一番絞り灰をレーモン
ドミルにより粉砕し、次いで篩い分けして得られる1m
m以下の残灰を原料とした(以下、残灰Aという)。
【0019】残灰Aの化学組成は、金属Al:24.
1、Si:2.2、Mg:2.1、Al23:40.
9、SiO2:5.8、AlN:8.9、FeO:3.
6、K2O:3.6、その他:8.8(数値は、重量%
を表す)であった。
【0020】上記残灰Aの1455KgとNaF45K
gとを充分混合し、縦及び横各3m、高さ1mであり、
底面及び4側面を耐火物ブロック(長さ1000mm、
巾300mm及び厚さ150mm)により囲った反応炉
に装填し、ほぼ平らにならした。反応炉の四隅に順次酸
素−アセチレンバナーにより点火を行った。
【0021】約5分後に残灰混合物に反応が開始され、
1時間経過後に反応が急速に進み、約2400℃に上昇
した。点火後4時間で全処理原料の燃焼が終了した。そ
の後約1時間放冷後削岩機により燒結反応物を粉砕し
た。
【0022】反応物の化学組成は、金属Al:−、S
i:−、Mg:−、Al23:97.8、SiO2
1.2、Mg0:0.9、AlN:−、FeO:−、C
l:−、Na:−、フッ素化合物:−(数値は重量%を
表し、そして−は検出せずを表す)であった。
【0023】実施例2(金属Al:21.4重量%) 実施例1で使用した残灰A750kg、次の化学組成を
有する残灰B705kg、NaF20kg、フッ化カリ
ウム15kg及びフッ化アルミニウム10kgを充分混
合し、実施例1と同様の反応炉に装填し、実施例1と同
様に点火した。
【0024】残灰Bは、Al溶解炉から排出される排ガ
ス中に含まれるばいじんをサイクロン及びバッグフィル
ターで回収したものであり、その化学組成は、金属A
l:19.8、Si:1.6、Mg:2.9、Al
23:42.6、SiO2:8.9、AlN:9.0、
FeO:4.1、K2O:4.8、その他:6.3(数
値は重量%を表す)であった。
【0025】反応は、実施例1と同様に進行し、点火後
4時間で処理原料は完全に燃焼し、その後約1時間放冷
後削岩機により燒結反応物を粉砕した。
【0026】反応物の化学組成は、金属Al:−、S
i:−、Mg:−、Al23:97.2、SiO2
1.6、Mg0:1.1、AlN:−、FeO:−、C
-:−、Na+:−、フッ素化合物:−(数値は重量%
を表し、そして−は検出せずを表す)であった。
【0027】実施例3(金属Al:19.4重量%) 次の化学組成を有する残灰C320kgと、残灰D41
6kgと、NaF64kgとを配合し、800kgの原
料を調製した。
【0028】残灰Cの化学組成は、金属Al:22.
9、Si:2.8、Mg:3.1、Al23:46.
5、SiO2:6.2、AlN:10.8、FeO:
1.6、K2O:3.7、その他:2.4(数値は、重
量%を表す)であった。
【0029】残灰Dの化学組成は、金属Al:19.
6、Si:2.4、Mg:3.1、Al23:46.
4、SiO2:4.0、AlN:12.6、FeO:
2.1、K2O:3.9、その他:5.9(数値は、重
量%を表す)であった。
【0030】Al溶解用黒鉛ルツボ(1トン)に10k
gのAlスクラップ(ダライ粉)10kgを装入し、ル
ツボの下を重油加熱バーナーにより加熱して再溶解を行
い、スクラップが完全に溶解したところで上記原料20
0kgを装入し、加熱バーナーを消火し、約40分後に
原料の燃焼反応の継続を確認したので、原料の残部60
0kgを装入し、そして攪拌した。次いで、内径15m
mの黒鉛パイプを使用して、圧縮空気(2kg/c
2)を炉底部に約10分間吹精し、燃焼反応を促進し
た。炉内原料は、2時間後に最高温度(2400℃前
後)となり、赤熱溶融したので、炉外に取り出し、放冷
後粉砕した。
【0031】反応物の化学組成は、金属Al:−、S
i:−、Mg:−、Al23:96.9、SiO2
1.6、Mg0:1.4、AlN:−、FeO:−、C
l:−、Na:−、フッ素化合物:−(数値は重量%を
表し、そして−は検出せずを表す)であった。
【0032】実施例4(金属Al:19.4重量%) 実施例3で使用した残灰C320kg、残灰D416k
g、NaF32kg及びフッ化アルミニウム32kgを
混合し、実施例3と同様に黒鉛ルツボ炉で10kgのス
クラップ(ダライ粉)を溶解し、実施例3と同様の手順
で燃焼反応を行った。実施例3と同様に炉内原料は2時
間後に赤熱溶融し、温度が2300℃以上に上昇したこ
とを確認し、次いで炉外に取り出し冷却後粉砕した。
【0033】反応物の化学組成は、金属Al:−、S
i:−、Mg:−、Al23:97.2、SiO2
1.5、Mg0:1.2、AlN:−、FeO:−、C
l:−、Na:−、フッ素化合物:−(数値は重量%を
表し、そして−は検出せずを表す)であった。
【0034】実施例5(金属Al:11.0重量%) 実施例1で使用した残灰A300kg、次に示す残灰E
650kg及びNaF50kgを充分混合攪拌し、実施
例1で使用した反応炉に装填し、重油バーナーで点火し
た。
【0035】残灰Eの化学組成は、金属Al:5.8、
Si:1.6、Mg:1.8、Al23:56.8、S
iO2:12.4、AlN:8.9、FeO:2.1、
2O:2.9、その他:6.8(数値は、重量%を表
す)であった。
【0036】点火後約20分で、反応が始まり、約2時
間経過後に2050℃の温度を確認した。点火後6時間
30分で全処理原料の燃焼反応が終了した。その後約5
時間放冷後削岩機で燒結反応物を粉砕した。
【0037】反応物の化学組成は、金属Al:−、S
i:−、Mg:−、Al23:88.2、SiO2
9.6、Mg0:2.0、AlN:−、FeO:−、C
l:−、Na:−、フッ素化合物:−(数値は重量%を
表し、そして−は検出せずを表す)であった。
【0038】参考例1 燃焼反応促進剤の添加量を決定するために、実施例1に
おいて使用した残灰Aに、NaFを、0、5、10及び
15重量%添加し、実施例1と同様の装置を使用し、同
様の装入量で、同様の点火方法で着火し、燃焼最高到達
温度及び燃焼反応終了までの時間を測定した。
【0039】実験は2回ずつ行い、得られた結果を平均
した。NaFの添加量が0の時、燃焼最高到達温度は、
約1650℃であり、燃焼反応終了までの時間は、7時
間30分であり、NaFの添加量が5重量%の時、燃焼
最高到達温度は2060℃であり、そして燃焼反応終了
までの時間は4時間30分であった。同様に10重量%
の時、2180℃及び4時間10分であり、15重量%
の時、1950℃及び6時間30分であった。
【0040】なお、反応物の化学組成は、金属Al:
−、Si:−、Mg:−、Al23:97.8、SiO
2:1.2、Mg0:0.9、AlN:−、FeO:
−、Cl:−、Na:−、フッ素化合物:−(数値は重
量%を表し、そして−は検出せずを表す)であり、実験
間においても殆ど変わらず、また実施例1とも殆ど変わ
らなかった。
【0041】また、燃焼反応促進剤として、NaFの外
にKF、AlF3、Na3AlF6、K3AlF6等の混合
物又はこれらの共晶物単独又は複数添加して使用した
が、いずれの実験においてもNaF単独における結果と
同様であった。
【0042】比較例1(金属Al:7.0重量%) 残灰B100kg、残灰E750kg及びNaF50k
gを充分混合攪拌し、実施例1で使用した反応炉に装填
し、実施例1と同様の方法で点火を行ったが、燃焼反応
が進行せず、約5分後に消火した。この比較例により反
応原料に含有される金属Alの必要量を10重量%以上
と決定した。
【0043】
【発明の効果】本発明は、特定量の燃焼反応促進剤及び
特定量以上の金属アルミニウムの存在下に、アルミニウ
ム残灰を燃焼させることを特徴とする方法であって、こ
れにより残灰の燃焼最高到達温度の上昇と燃焼反応時間
の短縮とを実現させることができ、その結果残灰に残存
するAlN等の有害物質を容易に除去することができ
る。
【0044】さらに、Al再溶解に主原料としてスクラ
ップを使用するときは、残灰中に炭化Al(AlC)が
含有され、さらにAl溶解工程でフラックスを使用する
ときは、フラックスに由来する塩素化合物、フッ素化合
物等が残灰中に含有されるが、本発明方法によれば、A
lC、塩素化合物、ナトリウム化合物、フッ素化合物、
シアン化合物等の有害物質(廃棄物処理法により規制の
対象となっている)を容易に除去することができ、それ
らの物質の存在を認めなかった。さらに、反応促進剤と
して添加した各種フッ素化合物も含有されていなかっ
た。
【0045】この様にして、本発明方法によれば、Al
残灰に存在するAlN等の公害物質を完全に除去するこ
とが可能である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 アルミニウム残灰の無公害化処理方法に
    おいて、1〜10重量%の燃焼反応促進剤及び10重量
    %以上の金属アルミニウムの存在下に、アルミニウム残
    灰を燃焼させることを特徴とする方法。
JP7208468A 1995-07-24 1995-07-24 アルミニウム残灰の無公害化処理方法 Pending JPH0929209A (ja)

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Cited By (5)

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