JP2000328079A - 燃料・還元材の反応抑制技術 - Google Patents

燃料・還元材の反応抑制技術

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JP2000328079A
JP2000328079A JP17586799A JP17586799A JP2000328079A JP 2000328079 A JP2000328079 A JP 2000328079A JP 17586799 A JP17586799 A JP 17586799A JP 17586799 A JP17586799 A JP 17586799A JP 2000328079 A JP2000328079 A JP 2000328079A
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coating
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Akiya Ozeki
昭矢 尾関
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00Technologies related to metal processing
    • Y02P10/20Recycling

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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【解決手段】1000℃以上の高温下で、コークスがC
ガスと反応し難くするためには、コークスの表面を
反応しない物質で覆うと良い。コークス表面を覆う物質
として鉱物などの無機物の粉末を用い、これをコークス
にまぶすか、無機物の粉末を水・溶媒などと泥漿にして
コークスに塗布するか、セメントなどで表面を被覆する
ことによって、コークスの気孔を埋め、炭素が露出して
いる面積を著しく小さくして反応を抑制させることを特
徴とする。 【効果】燃焼炉・溶解炉の炉内高温域でのソリューショ
ンロス反応を抑制でき、燃料の持つ熱エネルギーを炉内
で最大限に利用することが出来る。産業廃棄物を燃焼溶
融固化し、種々の金属などを溶解するために要する燃料
を減らし、炭酸ガスの発生量も減少する。コークス表面
を被覆することにより粉塵の発生が激減し、職場の環境
改善にも効果がある。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】コークスを燃料・還元剤として使
用する燃焼反応炉、例えば廃棄物の減容固化炉、ボイラ
ー、セメント焼成炉、高炉、金属溶解炉などに用いる。
【0002】
【従来の技術】コークスを主燃料とする反応炉では、コ
ークスが空気あるいは酸素と反応し、COを生成して
燃焼し発熱する。その際高温であるため、未反応のコー
クスの一部がソリューションロス反応(C+CO=2
CO)によって消費される。コークスは酸化され、CO
は還元され、排ガス中にCOガスが逃げる。この反応
は吸熱反応であり、さらに系外にCOガスとして逃げる
分だけ熱効率が低下することになる。このときコークス
の表面積が大きいほど、反応性が高いほど、反応が進み
排ガス中のCOガス濃度が高くなり、炉本体の熱効率が
悪くなる。この排ガス中のCOガスの潜熱を回収するた
め、排ガス燃焼空気予熱器などの設備が必要になり、設
備投資規模が大きくなっている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】主にコークスを用いる
燃焼炉・溶解炉において、生成した高温のCOガスと
コークスとの反応を起し難い様にすれば、排ガス中のC
Oガス濃度は小さくなり熱効率が上がり、燃料使用量を
減らすことができる。このソリューションロス反応は1
000℃以上で活発になるので、1000℃以上でも反
応し難い様にすることが望ましい。本発明は、1000
℃以上のCOガスと反応し難く、且つ火床では燃焼さ
せるような特性を併せ持つコークスを開発することが課
題である。
【0004】
【課題を解決するための手段】コークスがCOガスと
反応し難くするためには、先ずコークスの表面積を小さ
くすれば良い。その為にはコークスを大きな塊にして比
表面積を小さくするか、あるいはコークスの表面を何か
で覆うと良い。コークス表面を覆う物質として有機物で
は高温で燃焼してしまい用をなさない。鉱物などの無機
物の粉末をコークスにまぶすか、無機物の粉末を水・溶
媒などと泥漿にしてコークス表面に塗布するか、セメン
トなどで被覆すると、コークスの気孔を埋め、表面積を
著しく小さくして反応を抑制することができる。泥漿が
乾燥し、あるいはセメントが固化してから用いると良
い。
【0005】
【作用】これら無機物として例えば、石灰系、マグネシ
ア系などの塩基性無機物、アルミナ系などの中性無機
物、あるいは珪石系などの酸性無機物、あるいはFeS
iなどの合金鉄などの粉末を用いると、火床ではこれが
溶解して良質のスラグあるいは合金成分となる。表面か
ら被覆が取除かれたコークスは、空気あるいは酸素と燃
焼発熱反応してCOガスを生成する。しかしこのCO
ガスは泥漿あるいはセメントで被覆されたコークスと
は反応せず、COガスを生成しない。従って吸熱現象も
呈せず、コークスの燃焼熱が有効に利用される。またコ
ークスの一部を他の炭素燃料、例えば石油コークス、木
炭などを使用する場合でも同様である。コークス表面を
被覆する方法は、泥漿あるいは粉末の中にコークスを浸
漬させても良いし、スプレイなどで被覆材を吹き付けて
も良い。また乾留炉から出た熱いコークス、木炭を冷却
する際に泥漿を用いても良い。
【0006】例えば選択的に小さい塊のコークスに泥漿
を塗布すれば、小さい塊のコークスの反応が抑えられ、
CO発生量は著しく減少し、熱効率が向上する。同様に
気孔が多く反応性の高いコークスに泥漿を塗布する場合
でもソリューションロス反応が抑えられ熱効率が向上す
る。また操業開始する時、湿潤した廃棄物が多い時など
火付きの悪いときには、予め通常のコークスを多く配合
するなどすれば良い。なお泥漿、セメントモルタルで被
覆することにより、コークスを移し代え、運搬輸送、移
動する際に発塵が抑えられ環境改善にも効果がある。
【0007】
【実施例】産業廃棄物を減容固化させる竪形のシャフト
炉でテストした。産業廃棄物とコークスを交互にシャフ
ト炉に上部から挿入し、下部から熱風を吹込んで燃焼さ
せその熱で廃棄物及び灰・残査を溶かす炉において、竪
形炉の排ガス中に15%程度のCOガスが混ざって排出
される。このCOガスを燃焼させて熱交換し熱風をつく
るが、それでもCOガスの熱量が余る状態であった。そ
こで装入コークス全量の表面に石灰石粉からなる泥漿を
塗布して操業したところ、排ガス中のCO濃度が5%程
度に著しく低下した。またコークスの小さい塊だけに選
択的に泥漿を塗布して再び操業したところ排ガス中のC
Oは12%程度になりCOガス熱量は系内でバランスし
て余らず、コークスの使用量が減少した。泥漿は融解さ
れ廃棄物と共にスラグとなって排出され固化した。また
低品位のコークスでも泥漿を塗布することにより反応が
抑制され使用できることが解った。焼石灰(CaO)、
消石灰(Ca(OH))、川砂などの粉を用いても同
様の効果が得られた。一方コークスの全量にセメントモ
ルタルを塗布し操業したところ排ガス中のCO濃度は2
〜3%まで低下し、排ガス燃焼熱交換器が不要になる程
であった。
【0008】この技術は産業廃棄物を減容固化させる炉
だけでなく、竪形のシャフト炉であれば、鉄鉱石、ニッ
ケル鉱石、クロム鉱石などを還元溶融させる高炉、銅合
金、鉄スクラップなどを溶解させる溶解炉などにも適用
でき、そのコークス原単位を著しく減少させることが出
来る。これら金属を溶解させる溶解炉では、通常大きな
塊の高価なコークスを使用しているが、安価な小さい塊
のコークスに泥漿を塗布することにより操業が可能にな
る。また泥漿の塗布の仕方で排ガス中のCO濃度を制御
できるので、排ガス熱交換器が不要で冷風操業の安価な
燃焼溶解反応炉を設計することもできる。
【0009】
【発明の効果】以上のように、本発明はコークスなどの
炭素系燃料をそのまま使う従来の方法とは異なり、コー
クスの表面を耐熱性の鉱物で覆っているため、炉内高温
域でのソリューションロス反応を抑制でき、燃料の持つ
熱エネルギーを最大限に利用することが出来る。産業廃
棄物、種々の金属などを炉内で溶解するために要する燃
料を減らし、省エネルギーになるので、炭酸ガスの発生
量も減少する。このようにコークス使用量の削減による
経済効果のみならず、地球温暖化の影響を減らし地球環
境への改善効果が著しい。従来のコークスは移し代える
際に真っ黒な粉塵・粉煙が立ち昇り、環境を著しく損な
っていたが、コークス表面を被覆することにより粉塵の
発生が激減し、職場の環境改善にも大きな効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】 反応抑制コークスの製造工程を示す図である
【図2】 コークス塊の断面構造を拡大して示した図で
ある
【図3】 泥漿で表面を被覆したコークス塊の断面を拡
大した図である
【符号の説明】
1 コークス窯または木炭窯 2 コークスまたは木炭の乾式冷却装置 3 泥漿または粉末を被覆する処理槽 4 反応抑制処理されたコークス 5 コークス塊の表面 6 コークス塊の気孔 7 コークス塊の表面・気孔を被覆した泥漿の薄い膜
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成11年5月28日(1999.5.2
8)
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項2
【補正方法】変更
【補正内容】
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0006
【補正方法】変更
【補正内容】
【0006】例えば選択的に小さい塊のコークスに泥漿
を塗布すれば、小さい塊のコークスの反応が抑えられ、
CO発生量は著しく減少し、熱効率が向上する。同様に
気孔が多く反応性の高いコークスに泥漿を塗布する場合
でもソリューションロス反応が抑えられ熱効率が向上す
る。竪形のシャフト炉では使えないとして、従来から敬
遠されてきたこれら安価なコークスが本特許により使え
る様になる。コークスの表面全体を泥漿で覆った場合で
も火床の高温に晒されると、泥漿の被膜は亀裂が入り剥
離あるいは溶解してコークスは部分的に裸になり火が点
きやすくなる。コークス塊の表面に泥漿あるいは粉末を
被覆していない部分が残っている時は、ソリューション
ロス反応抑制の力は弱くなるが、火点きを良くさせる効
果がある。また操業開始する時、湿潤した廃棄物が多い
時など火きの悪いときには、予め通常のコークスを多
く配合するなどすれば良い。なお泥漿、セメントモルタ
ルで被覆することにより、コークスを移し代え、運搬輸
送、移動する際にコークスが割れ難くなり品質が向上
し、かつ発塵が抑えられ環境改善にも効果がある。 ─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成11年8月6日(1999.8.6)
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項2
【補正方法】変更
【補正内容】
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0005
【補正方法】変更
【補正内容】
【0005】
【作用】これら無機物として例えば、石灰系、マグネシ
ア系などの塩基性無機物、アルミナ系などの中性無機
物、あるいは珪石系などの酸性無機物、などの微粉末、
あるいはFeSiの合金鉄などの粉末を被覆材とし
用いると、火床ではこれが溶解して良質のスラグある
いは合金成分となる。高温炉から副生する各種の無機
物、即ちスラグ、焼却灰、集塵ダストなどの微粉末を被
覆材として用いると、再び元のスラグや灰に戻りリサイ
クルされ環境に優しい。表面から被覆が取除かれたコー
クスは、空気あるいは酸素と燃焼発熱反応してCO
スを生成する。しかしこのCOガスは泥漿あるいはセ
メントで被覆されたコークスとは反応せず、COガスを
生成しない。従って吸熱現象も呈せず、コークスの燃焼
熱が有効に利用される。またコークスの一部を他の炭素
燃料、例えば石油コークス、木炭などを使用する場合で
も同様である。コークス表面を被覆する方法は、泥漿あ
るいは粉末の中にコークスを浸漬させても良いし、スプ
レイなどで被覆材を吹き付けても良い。また乾留炉から
出た熱いコークス、木炭を冷却する際に泥漿を用いても
良い。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 主にコークスを用いる反応炉・燃焼炉に
    おいて、コークスの表面を被覆あるいは気孔を塞ぐ様
    に、泥漿あるいは粉末など反応を抑制する物質を被せる
    か、まぶしてなる燃料・還元材の反応抑制技術。
  2. 【請求項2】 粉末が石灰系、マグネシア系などの塩基
    性無機物、アルミナ系などの中性無機物、珪石系などの
    酸性無機物、FeSiなどの合金鉄粉を主材とする粉か
    ら成り、泥漿はそれら粉末を液体で溶いたものであり、
    コークスの表面あるいは気孔を塞ぐ様にしてなる請求項
    1記載の燃料・還元材の反応抑制技術。
  3. 【請求項3】 反応炉・燃焼炉が竪形の炉であり、使用
    するコークスの種類、性状、塊の大きさに応じて、選択
    的に或る範疇のコークスに泥漿あるいは粉末を被覆して
    なる請求項1記載の燃料・還元材の反応抑制技術。
JP17586799A 1999-05-20 1999-05-20 燃料・還元材の反応抑制技術 Pending JP2000328079A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009052074A (ja) * 2007-08-24 2009-03-12 Jfe Steel Kk 竪型スクラップ溶解炉を用いた溶銑製造方法
JP2013095941A (ja) * 2011-10-28 2013-05-20 Nippon Steel & Sumitomo Metal Corp 焼結鉱製造用の改質炭材の製造方法
KR20150125128A (ko) * 2014-04-29 2015-11-09 현대제철 주식회사 고강도 코크스 제조 방법

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2009052074A (ja) * 2007-08-24 2009-03-12 Jfe Steel Kk 竪型スクラップ溶解炉を用いた溶銑製造方法
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KR20150125128A (ko) * 2014-04-29 2015-11-09 현대제철 주식회사 고강도 코크스 제조 방법
KR101581551B1 (ko) * 2014-04-29 2015-12-31 현대제철 주식회사 고강도 코크스 제조 방법

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