JPH0310030A - ステンレス鋼製造過程副産物の処理炉 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ステンレス鋼の製造過程で発生する転炉スラ
グ、スラッジ、ダス）ＩＩの如き副産物中に随伴するＣ
ｒ、Ｎｉ、Ｆｅ等の有価金属を一括して回収する竪型溶
解炉に関する。

〔発明の背景〕

ステンレス鋼製造の諸工程で発生する転炉スラグ、スラ
ッジ９ダスト等にはＣｒ、Ｎｉ、Ｆｅ等の有価金属が酸
化物形態で含有されているが、それを還元して有価金属
を回収することは、省資源の観点から重要である。この
ために、従来より、転炉スラグに対しては、溶融状態に
あるスラグにフェロシリコンを添加して、同スラグ中の
Ｃｒ、Ｆｅ等を還元回収する方法が一般的に実施されて
きた。

また、スラッジやダスト類からの有価金属の還元回収法
には電気炉で還元する方法が提案された。

しかしこれらは、高価なフェロシリコンを使用するとか
、あるいは製錬用エネルギーが電力であるなどのため、
還元回収コストが高くなるといった問題があり、また、
製錬所で発生する有価金属含有物質を一括処理するよう
なものではないので発生源毎の処理を必要とした。

同一出願人に係る特開昭６０−１６２７１８号公報、特
開昭６２−５４００７号公報、特開昭６２−１６７８０
８号公報。

特開昭６２−１６７８０９号公報、特開昭６３−１０３
０１２号公報、特開昭６３−１０３０１３号公報等にお
いて、上下二段羽口を下方にもつ竪型炉でステンレス鋼
ベースメタルとなるＣｒ溶銑を製造する方法を提案し。

また、同一出願人に係る特願昭６３−６３５１４号およ
び特開昭６３−１２１８７２号には同様の竪型炉で上記
の転炉スラグやダスト類を処理することを、また特願昭
６３−３２３８４号では同処理法に好適な設備を提案し
た。

例えば特願昭６３−３２３８４号では上下２段に羽口を
有する竪型炉でダスト類や転炉スラグを処理して有価金
属を得ることを意図するものであるが、その後の実施に
より次のようなことを経験した。すなわち、この炉の場
合には、炉から排出されるガスの潜熱は高いためエネル
ギー効率が良好ではなく、ダスト類等の処理に要するコ
ークス比を高くせざるをえなかった。特に、同処理によ
って得られるフェロメタル溶湯の温度を１５００’Ｃ以
上にするには、コークス比をかなり高くしなければなら
ずダスト類の処理コストの上昇、生産性の低下を招くこ
とが判った。

一方、特公昭５９−４５７２５号公報には、製錬所で副
生ずる副産物ではなく、粉粒状の鉱石を原料としてこれ
を溶融還元する竪型の炉が開示されている。

この炉においても廃ガスの潜熱は高く１　その廃ガスを
粉粒状の鉱石の予備還元に有効利用しない限りコークス
比を高くしなければならない。

［発明の目的］ したがって１本発明の目的は、前記のような実状に鑑み
、ダスト類を処理する竪型炉の廃ガス潜熱を同炉内で有
効利用することによって処理コストを一層低減すること
にある。

〔発明の構成〕

本発明は、ステンレス鋼の製造過程で発生する転炉スラ
グ、スラッジ、ダスト類の如き有価金属含有副産物を一
括処理するための竪型溶解炉であって、該副産物のうち
塊状の物質はコークスおよび他の原料（例えばスクラッ
プおよび／または合金鉄）と共に炉頂より装入し、粉状
の物質は高温酸素富化空気と共に炉下部の羽口より炉内
に送入するようにした竪型溶解炉において、前記の粉状
物質送入用羽口よりも上方位置の炉腹に空気または高温
酸素富化空気送風用羽口を設け、且つ該粉状物質送入用
羽口よりも下方位置の炉腹に高温酸素富化空気送風用羽
口を設けたことを特徴とするステンレス鋼製造過程副産
物の処理炉を提供するものである。

すなわち１本発明は既述の諸公報に記載の従来の竪型炉
とは異なり、粉状物質送入用羽口よりも上方位置の炉腹
に空気または高温酸素富化空気送風用羽口を設けた点に
基本的な特徴がある。この上方の羽口は好ましくは上下
方向に多段に設けられる。

〔発明の具体的開示〕

第１図は本発明に従う処理炉の設備全体を示し、たもの
である、ｌは竪型炉本体であり、その頂部に炉頂装入口
２を有し、下部に粉状原料送入口を兼ねる主羽口３を有
したシャフト炉である。炉頂装入口２からやや下方の炉
腹にはガス排出口４が複数個設けられ、これらは炉を取
り巻く排気ヘッダー５に接続されている。主羽口３は１
図示の例では同じ高さレベルに等間隔で４本配置され、
これらは炉を取り巻く主羽口ヘッダ−６に接続されてい
る。この主羽口ヘッダ−６には送気管７を経て高温酸素
富化空気が供給される。すなわち、空気を送風機８によ
って熱風炉９に送り込む過程で酸素ｌＯを富化し、この
酸素富化空気を熱風炉９で昇温しで前記の送気管７に供
給する。一方、主羽口ヘッダ−６から各主羽口３への送
気過程で、ホッパー１１内の粉状原料を該高温酸素富化
空気流に連続的に同伴させる。

本発明は、かような竪型炉において、主羽口３より上方
位置の炉腹に空気または高温酸素富化空気送気層羽口（
以下、上部羽口と呼ぶ）１２を設けると共に、主羽口３
より下方位置の炉腹に高温酸素富化空気送気用羽口（以
下、下部羽口と呼ぶ）１３を設けたうえ、ステンレス鋼
の製造過程で発生する転炉スラグ、スラッジ、ダスト類
の如き有価金属含有副産物のうち塊状の物質はコークス
および他の原料（例えばスクラップや合金鉄等）と共に
炉頂装入口２より炉内に装入し、該副産物のうち粉状の
物質は主羽口３より炉内に送入するようにしたものであ
る。

図示の例では上部羽口１２は上下方向に１２ａ、　１２
ｂ。

１２ｃと３段に設けられており、いずれの段のものも円
周方向に等間隔で４本づづ設置されている。

そして、各段とも共通した羽口ヘッダー１４に接続され
、この羽口ヘッダー１４に送風機１５がら空気が供給さ
れる。また５　この羽口ヘッダ−１４には、熱風炉９か
ら土羽ロヘンダ−６に通ずる送気管から分岐した分岐送
気管１６を経て、高温酸素富化空気も供給できるように
しである。この上部羽口１２ａ。

？２ｂ、　１２ｃの位置は１本発明者らが実施した内径
Ａが３ｍのモデル炉では、主羽口３からの高さａ、ｂ。

Ｃがそれぞれ４　ｍ、３．５ｍおよび３ｍのところに設
置した。また、主羽口３から排気口４までの高さｄは６
ｍとした。

一方、下部羽ロ１３は、実施例では主羽口３との間の距
離ｅζ１ｍとして２円周方向に等間隔で８本配置され、
これらは炉外用を廻る羽口ヘッダ−１７に接続され、こ
の羽口ヘンダー１７に、主羽口３への送気管７から分岐
する送気管１７を経て、高温酸素富化空気が送気される
。この下部羽口１３には主羽口３とは異なり粉状物質は
インジェクションされず、高温酸素富化空気だけが炉内
に送気される。

なお、炉の稼働中は排風機２０を駆動して排気口４から
炉内の排ガスを強制排気するが、この排ガス径路２１に
は除塵装置２２と熱風炉９が介装されており、該排ガス
は除塵装置２２で除塵されたあと熱風炉９に導入される
。なお、第１図において２３は炉底に溜まる溶融スラグ
並びにメタル溶湯を出湯する出湯口を、また、２４は炉
頂装入口２に装入原料を搬送投入する装入パケットを示
している。

（作用〕 本発明の処理炉によれば、ステンレス鋼製造過程で発生
する各種の有価金属含有副産物のうち。

スラグの如き塊状物は炉頂装入口２より、またダクトや
スラッジ（これは乾燥処理した粉状体とする）あるいは
スラグ粉等の如き粉状物質は主羽口３より炉内に装入す
ることによって一括処理することができ、炉頂装入口よ
り装入されたコークスの燃焼熱並びにその還元作用によ
ってこれら副産物中に酸化物形態で存在する有価物質は
一括して溶融メタルに還元される。また炉頂装入物とし
てスクラップや合金鉄も併せて装入することができこれ
らも同時に溶解することができる。これにより、製錬所
副産物からステンレス鋼ベースメタルとして再び使用す
ることができるフェロメタル溶湯が回収される。

そのさい、上部羽口１２からの送風によって、炉内排ガ
スの潜熱は炉内で有効利用され、経済的且つ高効率で操
業ができる。すなわち１本発明でははダスト類の還元や
コークスの燃焼によって生成するＣｏガスの一部を、上
部羽口１２から吹き込む空気あるいは高温酸素富化空気
によって（１）式のように燃焼させることによって、炉
内での溶解を促進すさせる。

２　ＣＯ十〇□−２ＣＯ，・・・（１）この上部羽口１
２の作用効果を、これを持たない炉と比較して以下に説
明する。

第２図は１例えば特願昭６３−３２３８４号で提案した
ような上部羽口を持たない竪型炉で処理する場合の炉内
状況を模式的に示したものである。炉頂部より装入した
塊状の転炉スラグ３０．鋼屑や合金鉄３１は、コークス
３２とともに、炉上部においては下方から上昇するコー
クスの燃焼ガス３３によって昇温され１転炉スラグ３０
．鋼屑や合金鉄３１は降下途中で溶融状態となり溶落す
る。その過程で、該スラグ中の酸化物は還元される。こ
れによって生成した溶融状態のフェロメタル３４は下部
に滴下する。

一方１羽ロレベルに到達したコークス３２“は、粉状物
質（ダスト類）とともに炉内に吹き込まれる高温酸素富
化空気によって、（２）式のようにコークス中のＣが燃
焼し、また、該Ｃによって、ダスト類中のＣｒ、Ｎｉ、
Ｆｅ等の金属酸化物は（３）〜（５）式の反応で還元さ
れる０本発明者らの実験によれば。

これらの還元反応は急速に進行し、概ねコークスの燃焼
ゾーンでその反応は終了することが判明している。還元
によって生成する溶融状態のフェロメタルは炉下部へ滴
下してゆく。

２Ｃ＋０□＝２ＣＯ・・・（２） Ｃｒ、Ｏｓ＋３Ｃ＝２Ｃｒ＋３ＣＯ・　・　（３）Ｎｉ
Ｏ＋　Ｃ＝　Ｎｉ＋　ＣＯ’　　　　・・・（４）Ｆｅ
Ｏ十Ｃ＝Ｆｅ十ＣＯ・　・　・（５）フェロメタル中に
は、Ｃｒが含有されているため、その融点は通常の高炉
溶銑等に比べ高い、処理炉から別の工程へ輸送する間に
フェロメタルが凝固するのを防止するには、処理炉内で
フェロメタルの温度を少なくとも１４５０℃以上、好ま
しくは１５００°Ｃ以上にしておく必要がある。ところ
が、上記コークスの燃焼ゾーンで生成する燃焼ガスの顕
熱の一部はダスト類の還元に消費されるので、その分、
ダスト類を吹き込まない場合に比べて、燃焼ガスの温度
は低くなり、これに対応して、燃焼ガスによるフェロメ
タルの過熱度が小さくなる。

このために、コークス比を上げてフェロメタルの温度上
昇を図らざるをえない、ただし、（２）式で示すように
、コークスは、言わば不完全燃焼しているに過ぎず、そ
の燃焼によって生じた高カロリーのＣＯガスはそのまま
炉外に排出されるので、熱効率は悪い。したがって、フ
ェロメタルの温度を上げようとすれば、コークス比をか
なり増大させる必要がある。もちろん、コークスを完全
燃焼に近い状態で燃焼できれば、熱効率は向上し、コー
クス比の低減は見込めるが、その反面、（３）〜（５）
式の還元反応は阻害されるため、ダスト類処理炉本来の
目的は達成出来ない、したがって、ダスト類の還元とフ
ェロメタルの昇温という両要件のいずれも満足させよう
とすると、コークス比を上げざるをえない。

本発明の処理炉は、この両要件を同時に満足させながら
、しかもコークス比を低減できるものである。第３図は
２本発明の処理炉内での反応と高さ方向における温度分
布を図解的に示したものである。処理炉下部の還元反応
（（３）〜（５）式）が進行している領域では、コーク
スを（２）式の反応のように高温酸素富化空気で燃焼せ
しめ、織還元反応を阻害しないようにする。そして、還
元反応が起こらない炉上部で、該コークスの燃焼反応に
より生成したＣＯガスの一部を（１）式で示すように空
気あるいは高温酸素富化空気にによって燃焼（２次燃焼
）させて、ガスの有する潜熱を炉内で有効利用し、炉全
体での熱効率を向上させる０図示のごとく、２次燃焼に
よって炉内を流れているガスの温度は顕著に上昇し、そ
れにより装入物は過熱されて炉下部へ降下してゆくため
、フェロメタルやコークスの温度も高くできる。この結
果２本発明の処理炉では、コークス比一定の条件では、
高温のフェロメタルを得ることができ、逆に一定温度の
フェロメタルを得ようとする場合には熱源であるコーク
スの消費量を低減できる。

ただし、（１）で示す反応を進行させるための空気ある
いは高温酸素富化空気の吹き込み上部羽口１２の位置は
どこでもよいわけではない、すなわち。

、コークスの温度が高くなると、（１）式の反応によっ
て生成したＣ　Ｏｚガスが再度（６）式のようにＣと反
応して、見掛は上、（２）式と同様な反応が進行してし
まい、２次燃焼の効果がなくなるが、コークスの温度が
９００’Ｃ以下になれば、（６）式で示す反応は見掛は
上はとんど進・けしない。

ｃｏｚ＋ｃ＝２ｃｏ　　　　　　　　・・・（６）この
ため、実際には、上部羽口１２は主羽口３より上方位置
であってコークスの温度が９００°Ｃ以下となる位置に
設ければよい。ただし、その位置をガス排出口４に近す
ぎると、（１）式の反応によって生成した熱量を十分装
入物に付与できず熱効率は悪化することがある。したが
って上部羽口１２は。

主羽口３とガス排出口４の間の適切な範囲に設ける必要
がある。

銑鉄や鋼屑等を溶解するキュポラには、その炉上部に（
１）式の反応を進行させるための空気の吹き込み羽口を
設けた例はあるものの、キュポラ内ではダストｉの還元
は実施していない。したがってキュポラでの条件をその
まま本発明炉に適用して上部羽口Ｉ２の位置を決定する
ことば出来ない、また、これに送気する空気の流量、処
理炉のプロフィルならびに炉体の耐火物の厚さや種類に
よっても、上部羽口１２の適切な位置は異なることにな
りその位置に対して一定の規則性を見出すことは困難で
ある。

このために１本発明者らは前記第１図のプロフィルをも
つ炉による実験によって上部羽口Ｉ２の適切な位置を種
々検討した。その結果、ダスト類を吹き込む主羽口３を
基準にして、その羽口３からガス排出口４までの距離を
ｄとすれば、上部羽口１２の位置は’０．３　ｄ　−０
，７、ｉの範囲に設ければ良いことが判った。さらに、
この上部羽口１２は高さ方向に１段配置するよりも複数
段配列した方が２次燃焼の熱効率は良好であることが明
らかとなった。

この羽口は非水冷式のものも使用できるが、長期間使用
するためには水冷式銅羽口が好ましい。

〔効果〕

以上の構成並びに作用により１本発明の処理炉は、ステ
ンレス鋼製造工程で発生する転炉ズラグスラソジ、ダス
ト類をエネルギー効率良く且つ低いコークス比のもとで
処理でき、その結果として該副産物中のＮｉ、Ｃｒ、Ｆ
ｅ等のを価金属を低コストで回収できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に従う副産物処理炉の全体設備を示す略
断面図、第２図は上部羽口を持たない竪型炉の炉内の状
況を図解的に示した炉内状況説明図、第３図には本発明
の処理炉での反応と、炉内高さ方向でのガス、コークス
、フェロメタルの温度分布を図解的に示した図である。 １・・処理炉本体、　　２・・炉頂製人口。 ３・・主羽口、　　　　４・・ガス排出口８．１５　・
・送風機、　　９・・熱風炉。 １０・・酸素ガス、　　　１１・・粉体原料ホッパー１
２・・上部羽口、　　　１３・・下部羽口２０・・排風
機、２２・・除塵装置。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）ステンレス鋼の製造過程で発生する転炉スラグ、
   スラッジ、ダスト類の如き有価金属含有副産物を一括処
   理するための竪型溶解炉であって、該副産物のうち塊状
   の物質はコークスおよび他の原料と共に炉頂より装入し
   、粉状の物質は高温酸素富化空気と共に炉下部の羽口よ
   り炉内に送入するようにした竪型溶解炉において、前記
   の粉状物質送入用羽口よりも上方位置の炉腹に空気また
   は高温酸素富化空気送風用羽口を設け、且つ該粉状物質
   送入用羽口よりも下方位置の炉腹に高温酸素富化空気送
   風用羽口を設けたことを特徴とするステンレス鋼製造過
   程副産物の処理炉。
2. （２）粉状物質送入用羽口より上方位置に設けられる羽
   口は炉の上下方向に多段に設けられる請求項１に記載の
   処理炉。
3. （３）炉頂より装入する他の原料はスクラップおよび／
   または合金鉄である請求項１または２に記載の処理炉。