JPH07242955A

JPH07242955A - 製鋼炉発生ダストを製鋼原料として再使用するための処理方法

Info

Publication number: JPH07242955A
Application number: JP3664794A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Katayama; 裕之片山; Michiaki Sakakibara; 路晤榊原; Seiichi Kotani; 精一小谷; Kazuya Kodama; 和哉児玉; Tadayoshi Shigesumi; 忠義重住
Original assignee: Sanyo Special Steel Co Ltd; Nippon Steel Corp
Current assignee: Sanyo Special Steel Co Ltd; Nippon Steel Corp
Priority date: 1994-03-08
Filing date: 1994-03-08
Publication date: 1995-09-19

Abstract

(57)【要約】【目的】酸化鉄、非鉄金属などを含む製鋼炉発生ダス
トを、製鋼炉で鉄源として使用できるように処理する。【構成】製鋼炉から発生したダストを、外熱された回
転炉において、水素を１０〜１００％含有するガスを供
給して鉄分の７０〜１００％を還元するとともに、装入
原料に存在していた亜鉛分の５０％以上８０％未満を還
元・蒸発によって分離し、かくして得られた処理ダスト
を製鋼原料として再使用する。塩素濃度が高い場合には
加熱の前に水洗によって塩素分を１．０％以下まで低下
させた後、上記の操作を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、通常の方法で製鋼炉に
鉄原料として再使用すると種々の問題を生じる製鋼炉発
生ダストを、製鋼原料として使用できるように処理する
方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】製鋼炉から発生するダストは主として鉄
分からなるが、鉄分はほとんどが酸化鉄になっている。
また、製鋼炉の原料条件によっては、ダストの中に亜
鉛、鉛などの蒸発しやすいトランプエレメントが含有さ
れている。このダストは現在は、製鋼所の外で処理され
て亜鉛が回収されているが、通常用いられている炭素で
還元する方法では処理のために高温が必要なため、炉内
で鉄の再酸化が起こりやすく、残渣が製鋼炉で鉄源とし
て用いるのに適さない状態になっており、有効利用され
ていない。何故ならば、主として酸化鉄からなるダスト
を製鋼炉にリサイクルすると、酸化鉄分を還元するため
のエネルギーが必要なため、溶解炉の生産性が阻害され
るからである。

【０００３】今後、資源、環境面からの要求に対応して
行くためには、製鋼ダストから非鉄金属分をエネルギー
面で効率的な条件下で回収するとともに、鉄分について
も製鋼炉で使いやすい鉄源として再利用できるようにす
る必要がある。このような観点から、製鋼ダストを水素
還元して亜鉛を除去する方法が知られているが、亜鉛を
９０％以上除去しようとすると、還元剤の原単位が高く
なり、それが処理コストの上昇の一因になること、また
製鋼ダストが塩素を含んでいる場合には、水素還元時に
容器が腐食されやすいという問題がある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】以上のような事情に鑑
み、本発明は製鋼ダストを適正条件で処理して、経済的
にダストを製鋼炉で鉄源として利用できるようにする方
法を提供することを目的とするものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、このよう
な目的を達成するために、製鋼炉発生ダストを効率的に
処理して製鋼炉で使いやすい鉄源とする方法を種々検討
して、本発明を完成させたものである。すなわち、本発
明の要旨とするところは下記のとおりである。

【０００６】（１）製鋼炉から発生したダストを、外熱
された加熱炉に装入して、水素を１０〜１００ｖｏｌ％
含有するガスを供給して鉄分の７０〜１００ｗｔ％を還
元するとともに、装入原料中に存在していた亜鉛分の５
０ｗｔ％以上８０ｗｔ％未満を還元・蒸発によって分離
することを特徴とする製鋼炉発生ダストを製鋼原料とし
て再使用するための処理方法。

【０００７】（２）製鋼炉から発生したダストを、水洗
によって塩素分を１．０ｗｔ％以下まで除去する第１工
程に引き続き、外熱された加熱炉において、水素を１０
〜１００ｖｏｌ％含有するガスを供給して鉄分の７０〜
１００ｗｔ％を還元するとともに、装入原料に存在して
いた亜鉛分の５０ｗｔ％以上８０ｗｔ％未満を還元・蒸
発によって分離する第２工程からなることを特徴とする
製鋼炉発生ダストを製鋼原料として再使用するための処
理方法。

【０００８】

【作用】以下に、電気炉から発生したダストを原料と
し、これを処理して電気炉で製鋼原料として使用できる
ようにする方法を例として、本発明について詳細に説明
する。電気炉から発生したダストは、通常３〜５ｗｔ％
の塩素を含有している。通常の方法、例えばバグフィル
ターで排ガスから分離されたダストは、まず水洗して塩
素分を低減する。この操作を行いやすくするために、ダ
ストはあらかじめブリケッティングによって塊状とされ
ていることが望ましい。ダスト中には、塩素分が主とし
て、塩化ナトリウム、塩化カリウム、塩化カルシウムと
して含まれているが、これらを水洗により溶出させるこ
とにより、ダスト中の塩素分を低減させることができ
る。ダストが多量の塩素を含んだまま、本発明の還元処
理を行うと、塩素に起因する容器の腐食が起こりやす
い。そこで、塩素濃度を種々のレベルに低減させて試験
を行ったところ、塩素濃度を１．０％以下にすれば、塩
素の悪影響は許容できるレベルに抑えられることがわか
った。なお、ダストがもともと１．０ｗｔ％を超えて塩
素を含まない場合には、この工程は省略することができ
る。

【０００９】このような処理を行ったダストを、本発明
の第２工程として、外熱される加熱炉に装入し、水素を
１０〜１００ｖｏｌ％以上含有するガスを流して、鉄分
の７０〜１００ｗｔ％を還元し、同時に亜鉛分の５０ｗ
ｔ％以上８０ｗｔ％未満を還元・蒸発・分離する。この
加熱炉は製鋼ダスト処理ラインに直結したものであって
もよいし、切り放された別の装置であってもよい。加熱
炉としては種々の方式を採り得るが、以下では均一加熱
を行いやすい回転炉を例として述べる。

【００１０】回転炉は鋳物によってできており、外側は
ガスによって加熱されている。加熱されるダストの温度
が９５０℃を超える場合は、容器の熱負荷が大きくなり
すぎて容器寿命が短くなるので、通常、ダストの加熱温
度としては７００〜９５０℃の温度域が選ばれる。この
場合に、鉄の還元率と亜鉛の除去率の間には、図１に示
すのような関係がある。本発明の処理工程においては、
亜鉛は５０％以上除去されることが、製鋼炉で製鋼原料
として使用するために必要である。何故ならば、亜鉛除
去率が５０％未満であると、ダストをリサイクル使用し
ていると、電気炉系内の亜鉛濃度が高くなってきて、電
気炉の耐火物および電気系にトラブルを起こしやすくな
るからである。なお、この場合には、鉛分は９０ｗｔ％
以上除かれていて、鉛の循環による問題も防止できる。

【００１１】図１からわかるように、亜鉛の除去率を５
０ｗｔ％以上にするためには、鉄の還元率を７０ｗｔ％
以上にする必要がある。これを、上記の外熱式回転炉の
安定操業温度域で実現するためには、供給する還元ガス
中の水素濃度は１０ｖｏｌ％以上にする必要がある。ま
た、鉄の還元率は１００ｗｔ％まで高められても本発明
では問題ないが、必要温度、時間などの条件が急激に厳
しくなるので９０％以下が好ましい。

【００１２】一方、亜鉛の除去率と亜鉛単位量除去のた
めの必要水素ガスの使用量の間には、図２に示すような
関係がある。図２から、もし亜鉛の除去率を８０ｗｔ％
以上にしようとすると、必要水素ガス使用量が急増する
ことがわかる。本発明の目的から言えば、供給するガス
の水素濃度は１００ｖｏｌ％まで高められても問題はな
い。

【００１３】もし、ダスト中の鉄が製鋼炉で使用されな
いとすると、ダスト中の亜鉛、鉛などの非鉄金属成分を
十分に低減するために還元条件を強化する必要がある
が、本発明では、所定量の非鉄金属分を分離した後のダ
ストは製鋼原料として用いられるので、その条件を満足
する範囲内でエネルギー的に最も有利な条件を選択する
ことができる。

【００１４】本発明においては、この還元工程から発生
したガスを３５０℃まで冷却して亜鉛および鉛などの非
鉄金属分を分離した後、１２０℃以上の温度でバグフィ
ルターでダストを除去し、その後、７０℃以下の温度に
下げて水分を除去した後、還元工程の外熱の燃料として
用いる。もし、この外熱に必要な量よりも発生ガス量が
多いと、他の工程でガスを用いるためにタンクなどの設
備が必要になって経済的ではない。そこで、本発明で
は、発生ガスは外熱に必要なエネルギーに等しいか、あ
るいはそれより少ない状態にし、発生エネルギーが過剰
にならないようにする。そのためには、亜鉛の還元・蒸
発による分離率は８０％未満にとどめるのが全体として
みた場合に効率的である。なお、この状態では、還元後
の鉄の再酸化も低く抑えられるので、全体としてのエネ
ルギー消費を低くできる。

【００１５】上記の処理を終わった後の、主として鉄か
らなるものは、再酸化を抑えるために不活性ガスでシー
ルしながら、必要に応じてブリケットなどに成型してか
ら製鋼炉に鉄原料として装入する。

【００１６】

【実施例】

（実施例１）ダスト還元のための加熱炉は、耐火物で内
面をライニングした外筒の中に鋳鉄製の内筒（１ｍφ×
５ｍＬ）を設置したものを使用し、これを１ｒｐｍで回
転させた。この内筒と外筒の間で本発明の還元工程で発
生したガスを燃料として燃焼加熱が行われる。温度は、
内筒内の加熱物をパイロメーターで測定した。

【００１７】処理前のダスト成分を表１に示す。このダ
ストは塩素濃度が低いので、直接、ブリケットに成型し
て上記の加熱炉に連続的に挿入、排出した。

【００１８】

【表１】

【００１９】加熱処理条件は次の通りである。炉内供給ガス：ｖｏｌ％で、水素：４５％、ＣＯ：２４
％、ＣＯ₂：５％、窒素：２５％ダストの最高加熱温度：８７０℃ 炉内滞留時間：５５分ガス使用量：１３０Ｎｍ³／原料ダスト−ｔこの処理によって、ダストの鉄還元率９０ｗｔ％、亜鉛
除去率６６ｗｔ％、鉛除去率９８ｗｔ％が得られた。処
理後のダストは窒素雰囲気下で酸化を防止して、再酸化
率８ｗｔ％の状態で電気炉で再利用した。電気炉操業に
は特に問題は見られなかった。

【００２０】非鉄金属分離後のガスは外熱用に全量使用
した。（実施例２）処理前のダスト成分を表２に示す。このダ
ストは塩素濃度が高いので、脱塩素処理を行った。脱塩
素処理は、ダストをブリケットにして水を注ぐ方法であ
るが、これにより塩素分を０．６％まで低減できた。こ
れを還元のための加熱炉に連続的に装入、排出した。ダ
スト還元のために用いた加熱炉は実施例１と同じであ
る。

【００２１】

【表２】

【００２２】加熱処理条件は次のとおりである。炉内供給ガス：ｖｏｌ％で、水素：４５％、ＣＯ：２４
％、ＣＯ₂：５％、窒素；２５％ダストの最高加熱温度：８５０℃ 炉内滞留時間：５９分ガス使用量：１４５Ｎｍ³／原料ダスト−ｔこの処理によって、ダストの鉄還元率８７ｗｔ％、亜鉛
除去率６３ｗｔ％、鉛除去率９６ｗｔ％が得られた。処
理後のダストは窒素雰囲気下で酸化を防止して、再酸化
率７ｗｔ％の状態で電気炉で再利用した。電気炉操業に
は特に問題は見られなかった。

【００２３】非鉄金属分離後のガスは外熱用に全量使用
した。なお、この原料を用いた場合、塩素を除かないで
処理した場合に比べると、容器の寿命が５倍になった。

【００２４】

【発明の効果】本発明によって、製鋼炉ダストのリサイ
クル使用を経済的に行うことができ、資源、環境の点か
ら効果が大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】ダスト中の鉄分の還元率と亜鉛の還元・蒸発に
よる除去率の関係を示す図である。

【図２】ダストの亜鉛除去率と亜鉛単位量除去のための
必要水素ガス量の関係を示す図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者小谷精一千葉県富津市新富20−１新日本製鐵株式会社技術開発本部内 (72)発明者児玉和哉兵庫県姫路市飾磨区中島字一文字3007番地山陽特殊製鋼株式会社内 (72)発明者重住忠義兵庫県姫路市飾磨区中島字一文字3007番地山陽特殊製鋼株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】製鋼炉から発生したダストを、外熱され
た加熱炉に装入して、水素を１０〜１００ｖｏｌ％含有
するガスを供給して鉄分の７０〜１００ｗｔ％を還元す
るとともに、装入原料中に存在していた亜鉛分の５０ｗ
ｔ％以上８０ｗｔ％未満を還元・蒸発によって分離する
ことを特徴とする製鋼炉発生ダストを製鋼原料として再
使用するための処理方法。
【請求項２】製鋼炉から発生したダストを、水洗によ
って塩素分を１．０ｗｔ％以下まで除去する第１工程に
引き続き、外熱された加熱炉において、水素を１０〜１
００ｖｏｌ％含有するガスを供給して鉄分の７０〜１０
０ｗｔ％を還元するとともに、装入原料に存在していた
亜鉛分の５０ｗｔ％以上８０ｗｔ％未満を還元・蒸発に
よって分離する第２工程からなることを特徴とする製鋼
炉発生ダストを製鋼原料として再使用するための処理方
法。