JPH0726160B2

JPH0726160B2 - ステンレス鋼製造時の副生物からの有価金属回収方法

Info

Publication number: JPH0726160B2
Application number: JP63063514A
Authority: JP
Inventors: 勝博田中; 正人河野; 富也福田; 和夫星野; 芳夫小林; 次雄近間; 滋松永; 昌幸岡田
Original assignee: Nisshin Steel Co Ltd
Current assignee: Nippon Steel Nisshin Co Ltd
Priority date: 1988-03-18
Filing date: 1988-03-18
Publication date: 1995-03-22
Anticipated expiration: 2010-03-22
Also published as: JPH01240628A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は，電力を製練用エネルギーとして使用すること
なく，しかも，塊成化処理することなくステンレス製造
工程で発生するダスト，スラッジおよび転炉スラグから
有価金属を還元回収する方法に関するものである。

〔従来の技術とその問題点〕

ステンレス鋼の製造にさいして含クロム溶銑を脱炭精練
する過程では溶鋼中のクロムの一部は不可避的に酸化さ
れる。したがってステンレス精練工程で発生するスラグ
中にはクロム酸化物が含有している。従来より，同クロ
ム酸化物含有スラグからのクロムの回収法としては，ス
ラグがステンレス溶鋼と同一炉で共存している状態で，
スラグ上部よりフエロシリコンを添加して，スラグ中の
酸化クロムを還元回収する方法が主流を占めていた。こ
の場合には当然のことながら酸化クロムの還元に要する
だけのフエロシリコン（電力を多量消費して製造される
合金鉄）の消費を伴うと共に，そのための還元期を精練
操作に加えなければならない。

特開昭51−28502号は，電極加熱機能を有した特殊な取
鍋に前記のような脱炭精錬で発生したスラグを取り出
し，電極加熱によりスラグを溶融状態に保持したまま，
含クロム溶銑を溶製している電気炉に装入することによ
って該溶銑中のシリコンを利用してスラグ中の金属酸化
物を回収する方法を開示する。この場合にも電力を消費
して溶解した溶融金属と接触させており，電力が不可欠
なエネルギーとなっている。

一方，上記のスラグの他にも，ステンレス鋼製造過程で
は，ダスト，酸洗スラッジ，スケール等が不可避的に発
生するが，これら副生物中にもクロム，鉄，ニッケルや
等の有価金属が含まれており，その有価金属を回収する
ことは省資源の立場から重要である。このため従来より
ステンレス鋼製造工程で発生するかような副生物類から
有価金属を回収する方法や設備が種々提案されている。

特開昭51−28515号公報および特公昭62−2013号公報に
は，酸洗スラッジを脱水乾燥したものとダスト類および
スケール類をバインダーと共に十分混錬して圧力成形機
でブリケットを製造し，このブリケットを炭素質還元
材，造滓材とともに電気炉に投入して還元製錬すること
により有価金属を回収する方法が開示されいてる。

また，ダスト類をブリケット状に成形する代わりに，炭
材を内装したペレットを作り，そのペレットを回転炉内
で予備還元した後に，電気炉に投入して，有価金属を回
収する方法がProceedings of the 44th Electric Furna
ce Conference,ISS−AIME December,1986に報告されて
いる。

さらに，ダスト類を塊成化せずに，粉状のまま製錬炉に
投入して還元製錬する方法も，同じく,Proceedings of
the 44th Electric Furnace Conference,ISS−AIME,Dec
ember 1986に報告されている。これは，ダスト類と炭材
およびフラックスを混合し，この混合物をスクリューフ
ィダーでプラズマを熱源として製錬炉に供給して還元製
錬する方法，或いは，コークスを充填したシャフト炉の
下部にプラズマトーチを有した羽口を設け，その羽口か
らダスト類をプラズマを利用してシャフト炉に吹込んで
ダストを還元製錬しようとするものである。

しかし，これら従来提案されたいずれの方法も製錬用エ
ネルギーとして高価な電力を使用する点において共通し
ている。

電力エネルギーを使用せずにダスト類に含まれる有価金
属を回収する方法も幾つか提案された。例えば，粉状の
炭材と,CaO,SiO₂を含んだダストペレットとをオートク
レーブ内で養生してペレット強度を向上させた後，ロー
タリキルンで該ペレット中の金属酸化物を還元し，次い
で，そのペレットをキュポラで溶解する方法が同じくPr
oceedings of the 44th Electric Furnace Conference,
ISS−AIME,December 1986に示されている。しかし，こ
の場合には省電力は図れるものの，ダストを塊成化する
工程が複雑となり，しかも高圧容器であるオートクレー
ブを使用する点において実操業上の問題を有している。

このように，ステンレス鋼製造時に発生するダスト，ス
ラッジ，スケール等の形態が不定粒子状の場合によって
は湿分の多い副生物からの有価金属の回収には様々な問
題が付随したのであり，またスラグからの有価金属の回
収においても多量の電力の消費を伴うという問題があっ
た。

〔発明の目的〕

本発明は，このような問題を解決することを目的とした
ものであり，ステンレス鋼製造時に発生する有価金属含
有物質であれば，ダスト，スラッジ，スケール，スラ
グ，その他，その発生源や形態を問わずそれら全てを処
理対象とし且つ電力を全く消費しないでこれら副生物か
ら含有金属類のフエロメタルの溶湯を一括して収率よく
しかも熱経済的に製造する方法の開発を目的としたもの
である。

〔目的を達成する手段〕

前記の目的を達成せんとする本発明の要旨とするところ
は，ステンレス鋼精錬時に発生する有価金属含有スラグ
を塊状物と粉状物に分別し，ステンレス鋼製造時に副生
するダスト，スラッジ，スケールその他の粉状物と前記
のスラグ粉状物とからなる粉状副生物質を寄せ集め，上
下二段に羽口を備えたシャフト炉の炉頂部から前記の塊
状スラグを少なくとも炭材および鋼屑と共に該シャフト
炉内に装填し，上下段羽口から高温酸素富化空気を炉内
に送気すると同時に上段羽口から前記の寄せ集めた粉状
副生物質を乾燥したあと高温酸素富化空気と共に該シャ
フト炉内にインジェクションし，該上段羽口からインジ
ェクションする粉状副生物質の乾燥にあたってシャフト
炉から発生する廃ガスを熱源の一部または全部として乾
燥処理する諸工程からなり，シャフト炉の炉底からフエ
ロメタル溶湯として採取する、ステンレス鋼製造時の副
生物からの有価金属回収方法である。

本発明法の実施にあたり，スラグを塊状物と粉状物に分
別するさいに，平均粒径が5mm以上のものを塊状物,5mm
未満のものを粉状物として分別し,5mm以上の塊状物，好
ましくは10mm以上の塊状物をシャフト炉の炉頂部から炉
内に装入するようにする。また，上下二段の羽口から炉
内に供給する酸素富化空気を，シャフト炉から発生する
廃ガス熱源の一部または全部として昇温処理することも
できる。そのさい，下段羽口から吹込む高温酸素富化空
気の流量を上段羽口から吹込む高温酸素富化空気の流量
より少なくするのがよい。

本発明においては，ステンレス鋼製造時に不可避的に副
生する有価金属副生物質をその形態や発生源を問わずに
一括して処理対象とし，これらから，その発生形態のま
ま，つまり特別な塊成化処理や特別な選鉱操作などを行
わずに，粒径の大きなものと小さなものに分別して集荷
し，同じ処理炉（シャフト炉）にその装入位置を変える
だけで同時処理を行って各種の有価金属が溶鉄中に溶解
したフエロメタル溶湯を得るものであり，該副生物中の
ダストやスラッジは通常は粒径の小さな粒子からなり，
またステンレス鋼製造所の各所で発生するスケール類も
粉状のものが多いので前記の分別操作は実質上スラグだ
けについて行えばよい。このスラグも実際は転炉スラグ
がメインとなる。集荷した粉状副生物質は特にスラッジ
を対象とする場合に含水している。本発明では処理対象
シャフト炉の廃ガスを利用してこれの乾燥処理を行い，
シャフト炉への装入操作のトラブルを回避すると同時に
炉況の安定と粉状副生物質中の有価金属酸化物の溶融還
元を効率よく行わせる。

〔発明の詳述〕

以下に図面を参照しながら本発明の内容を具体的に説明
する。

第１図は本発明法を実施するのに好適な設備の全体を示
したものである。第１図において,1はシャフト炉本体を
示す。このシャフト炉本体１は炉底部に出銑口2,その上
部に出滓口３を有し，この出滓口３よりも上方の中腹下
部に下段羽口群4,その上部に上段羽口群５を有してい
る。炉頂部は材料装入口６となる開口を有しており，こ
の材料装入口６にバケット７によって塊状スラグを含む
塊状の装入材料がこの材料装入口６の近辺にまで装填さ
れる。そして，材料装入口６よりもかなり下方の中腹上
部に廃ガス取出口８が設けてある。つまり，炉内装入物
の装填高さよりも低い位置から炉内ガスをこの廃ガス取
出口８より強制的に吸引するのであり，炉内で生成する
燃焼ガス中のCOが酸化しない間に且つ低温にまで冷却さ
れる前に炉中腹上部から強制的に炉外に吸引する。

このような上下二段羽口をもつシャフト炉自身について
は，これと類似の炉が従来より知られており，例えば特
開昭57−198205号公報，特公昭59−18453号公報，特開
昭60−162718号公報，特開昭62−167808号公報および特
開昭62−167809号公報等に示されている。しかしこれら
はいずれも鉱石（鉄鉱石またはクロム鉱石）を装入原料
としてその溶融還元を図るものであった。したがって，
本発明のようにステンレス鋼製造時に発生するダスト，
スラッジ，スケール，スラグといった形態不定の複雑物
質を処理対象とするものではなく，鉄鉱石やクロム鉱石
からいかに高い還元率で効率よく溶融還元を図るかとい
ったことに主眼をおいたものであった。なお，これら公
報のうち特開昭62−167808公報と特開昭62−167809号公
報では，上段羽口から吹込む粉状クロム鉱石に粉状スラ
グを含有随伴させる方法が示されているが，ここで使用
する粉状スラグはクロム鉱石を溶融還元するための造滓
材として利用されるものであり，スラグ自体が製錬対象
物質ではない。

本発明においては，シャフト炉本体１の材料装入口６か
らは，秤量器９によって秤量されつつ鋼屑，合金鉄，炭
材が塊状転炉スラグと共にバケット７によって装填さ
れ，炉の稼働中に下降する材料層分を随時補って炉の稼
働中は実質上炉頂部まで材料層が常に存在するようにす
る。一方，上段羽口群５および下段羽口群４から昇温さ
れた酸素富化空気が炉内に導入され，同時に，上段羽口
群５からは乾燥された粉状の物質（ステンレス鋼製造時
に発生したダスト，スラッジ，スケール，粉体スラグ
等：これらを総称して粉状副生物質と呼ぶ）が該酸素富
化空気に随伴して炉内に導入される。

このシャフト炉本体１のほかに，次のような付帯設備が
設置される。先ず，前記の中腹上部の廃ガス取出口８か
らCOリッチで高温の炉内ガスを強制的に抜き出すための
廃ガス送風機10が設置される。この廃ガス送風機10と廃
ガス取出口８との間には除塵機11が設置され，この除塵
機11で除塵された炉内ガスが廃ガス送風機10に吸引さ
れ，高圧ガスとして吐出される。得られるCOリッチの高
圧ガスは，上段羽口群に供給される粉状副生物質の一次
乾燥と二次乾燥，そして上下段羽口群に供給する酸素富
化空気の昇温に供される。このために該ガスを熱源の一
部または全部として含水粉状物質を乾燥する粉体乾燥炉
12と，このガスを熱源の一部または全部とする熱風発生
炉13が設置される。

粉体乾燥炉12は，バーナー14の燃焼ガスによって含水粉
状物質を乾燥する炉である。このバーナー14の燃料の一
部または全部として前記廃ガス送風機10から吐出するガ
スが管路15を経て供給される。この炉の形式としては流
動炉や回転炉が使用できるが，図示のようにバーナー14
の燃焼ガスと含水粉状物質とを接触させる乾燥炉本体部
16にホッパー17から該物質を連続供給し，処理済粉体を
連続的に集粉容器18に排出すると同時に，排ガス中に同
伴する微粒子を捕集するためのサイクロン19を備えた装
置として構成したものがよい。該乾燥炉ホッパー17に
は，本発明設備の処理原料であるダスト，スラッジ，ス
ケール，粉状スラグなどの水分を含有した粉状副生物質
が供給され，ここで一次乾燥される。一次乾燥という意
味は，水分が零になるまで完全乾燥しないで若干の水分
が残存するように乾燥するという意味である。完全乾燥
すると，乾燥排ガスに随伴する微粒子が多くなると共に
上段羽口群５にまで輸送する過程でも発塵のために処理
が煩雑となりまた歩留りの低下を招くので好ましくな
い。完全乾燥は，後述のように上段羽口近傍に設けられ
た第二ホッパー（38）内で行なうのである。

一方，上段羽口群５および下段羽口群４への送風は，大
気を吸引する送風機21から上下段羽口に通ずる送風管路
22において，除湿器23と熱風発生炉13が介装され，除湿
器23と熱風発生炉13の間には酸素供給管24が接続され
る。すなわち，送風機21によって圧縮した高圧空気に酸
素供給管24から酸素を導入して酸素を富化したうえ熱風
発生炉13で昇温し，高温高圧の酸素富化空気を製造して
上下段羽口群に供給する。この熱風発生炉13の熱源の一
部または全部として，廃ガス送風機10で得られた高温の
COリッチのガスを利用する。その利用にあたっては，該
ガス中のCOを燃焼してその発熱量を利用すると同時に該
ガスの有する顕熱をも利用する形態と，ガスの有する顕
熱だけを利用する形態とがあるが，前者の方がより有効
である。このため，該ガスを一たん燃焼させたうえその
燃焼ガスと酸素富化空気とを熱交換するようにした熱風
発生炉を使用するのが有利である。この熱交換に当たっ
ては，図示のように，ガスバーナー25で当該ガスを燃料
の一部として燃焼させて得た燃焼ガス通路26内に，酸素
富化空気通路27を，熱伝導性材料からなる隔壁28を介し
て配設してなる間接熱交換方式を採用することが便宜で
ある。なお，この間接熱交換方式に代えて，燃焼室と蓄
熱室を備えた通常の熱風炉を使用することもでき，その
燃焼室の燃料ガスの一部または全部として該高温のCOリ
ッチの廃ガスを利用すればよい。

上段羽口群５は当該粉状副生物質を各羽口に分配しなが
ら高温酸素富化空気によってインジェクションするもの
であり，このためにいずれもノズル口30の背後に風函部
31を有した構造を有している。この風函部31には，ノズ
ル口30から離れた位置で，シャフト炉を取り巻く送風ヘ
ッダー管32が接続され，この送風ヘッダー管32が既述の
送風管路22に接続されている。また，風函部31の上面に
は粉体供給管33が接続されている。これにより，送風ヘ
ッダー管32から風函部31内に導入された高温酸素富化空
気の噴射流に粉体供給管33から供給される粉体が風函内
で混合分散されてからノズル口30より炉内に噴射され
る。この際，上下の羽口群から吹込む酸素富化空気流量
は，各々の送風ヘッダー管の前に設置される流量弁V₁,V
₂によって調整されることが望ましい。とくに後述のよ
うに上段羽口よりも下段羽口から吹込む酸素富化空気量
を少なくすることにより，一層の経済的操業が達成され
ることとなる。

粉体供給管33の上端は第一ホッパー34に接続される。ま
た粉体供給管33の途中には定流量調節弁35が介装され
る。第一ホッパー34は閉鎖容器からなっており，その上
面には，開閉弁36を介装した連通管37の下端が接続さ
れ，この連通管37の上端は第二ホッパー38の下部に接続
されている。第二ホッパー38は圧力調整弁39を有した密
閉容器であり，この第二ホッパー38には，既述の乾燥炉
12で一次乾燥された粉状副生物質が，管路40および分岐
管41を経て供給される。分岐管41には粉体の切出し弁42
が取付けてある。この第二ホッパー38の内部には熱交換
器43が設置されており，この熱交換器43には廃ガス送風
機10から供給される高温高圧の廃ガスの一部が通気さ
れ，該廃ガスの顕熱を利用して第二ホッパー38内の粉状
副生物質を最終的に加熱乾燥（二次乾燥）する。該熱交
換器43で顕熱の一部を粉状副生物質に付与したあとの廃
ガスは乾燥炉12のバーナー14または熱風発生炉13のバー
ナー25に供給して燃料として再利用できる。

このようにして，乾燥炉12において発塵が生じない程度
の含水率にまで一次乾燥されてから，第二ホッパー38内
において再度加熱され，付着していた水分の実質上全て
が第二ホッパー38内空気に放出されて湿分が実質上零に
なるまで二次乾燥された粉状副生物質は，第一ホッパー
34をいったん介してから風函部31に供給される。その動
作は次のようにして行なう。先ず，第一ホッパー34と第
二ホッパー38の間の開閉弁36を閉成したままで，第二ホ
ッパー38の圧力を大気圧に開放する。この大気圧に開放
された第二ホッパー38内に，粉体の切出し弁42を開いて
所定量の粉状副生物質を装填する。次いで，切出し弁42
を閉じこのホッパー38の内圧を風函部31の高温酸素富化
空気の内圧に等しくなるまで昇圧する。その間，熱交換
器43によってホッパー38内の粉状副生物質を加熱し，付
着していた水分をホッパー内空気に移行させる。一方，
第一ホッパー34は，開閉弁36が閉じた状態では，粉体供
給管33および定流量調節弁35を通じて風函部31に連通し
ているので，風函部31の内圧と等しい圧力に維持されて
いる。この状態で，開閉弁36を開くと，第二ホッパー38
および第一ホッパー34は共に同じ高圧に維持された状態
で（したがって風函部31内の高温酸素富化空気が逆流す
ることなく），加熱乾燥された粉状副生物質が第一ホッ
パー34内に重力で流れ込む。その後所定量の粉状副生物
質を第一ホッパー34に供給したら開閉弁36を閉じ，第二
ホッパー38を大気に開放して，前段回の湿分を含んだ高
圧空気を系外に排出し，次の粉状副生物質供給動作を行
ない，以後，前記の動作を繰り返す。第二ホッパー38で
完全乾燥された粉状副生物質は，粉体供給管33および定
流量調節弁35において目詰りを起こすことなく良好に風
函部31に導入され，高温酸素富化空気と良好に混合して
ノズル口30より炉内に連続的にインジェクションされ
る。粉状副生物質の形態が複雑で且つその時の事情によ
って形状が経時変化しやすいので，この完全乾燥がなさ
れていないと良好なインジェクションが行えないことも
ある。しかしこの完全乾燥を前記の乾燥炉12で行なうと
前述のように発塵の問題が生じてこれまたトラブルの原
因となる。本発明に従って第一ホッパー34と第二ホッパ
ー38を設け且つ第二ホッパー38内で最終的な二次乾燥を
行なうと，かようなトラブルが回避できることがわかっ
た。

なお，図示の例では下段羽口群４も上段羽口群５と同様
に風函部を設けた構造のものが使用されているが，下段
羽口群４は上段羽口群５のように粉状副生物質をインジ
ェクションするのには使用せず，高温酸素富化空気の炉
内への噴射だけに供される。

以上のようにしてステンレス鋼製造時に発生する副生物
のうち転炉スラグのような塊状物は炉頂の材料装入口６
から鋼屑および炭材（コークス），さらに場合によって
合金鉄および造滓材と共にシャフト炉本体に装填し，粉
状副生物質は上段羽口群５からインジェクションする操
業を行った場合に，上段羽口群５と下段羽口群４との垂
直距離並びに全羽口のノズル口面積を適正範囲に設定す
ることが必要であることがわかった。以下，これについ
て説明する。

上段羽口群５および下段羽口群４からシャフト炉内に吹
込まれた高温酸素富化空気によってシャフト炉内に存在
する炭材が次式に示すような反応で燃焼する。

2C＋O₂＝2CO 燃焼ガスは2000℃以上の高温であり，それがシャフト炉
上部へ流通する過程で炉頂から投入された炭材等を加熱
する。したがって上段羽口および下段羽口の各々の前に
は高温（赤熱状態）のコークスが存在する。ダスト，ス
ラッジおよび転炉スラグ粉末等からなる乾燥された粉状
副生物質が上段羽口群５から連続的に吹込まれると，羽
口前に存在する赤熱コークスと接触して急速に溶融し且
つ粉体中のNi,Cr,Fe等有価金属の酸化物は還元される。
同様なことは炉頂より装入されている塊状スラグについ
ても起こる。金属酸化物の還元反応は吸熱を伴いながら
進行するが，その反応熱は炭材の燃焼熱によって賄なわ
れる。生成した有価金属の融液はスラグと共にシャフト
炉の炉底部へ滴下する。

このような溶融還元によって，ダスト，スラッジ，スケ
ール，転炉スラグ中の有価金属を効率良く還元回収する
ためには，上段羽口と下段羽口は前記の（１）および
（２）式で示す条件を満足させる必要があることがわか
った。

但し,Afは上段羽口群レベルと下段羽口群レベルでのシ
ャフト炉の炉内断面積の平均値（m²）,Atは上下段各羽
口のノズル口断面積の総和（m²）,Lは上段羽口群と下段
羽口群の間の垂直方向の間隔（ｍ）,Dpcは材料装入口よ
り装入される炭材の平均粒子径（ｍ）,DtuとDt_Lは上段
羽口と下段羽口のノズル口の直径（ｍ），そしてVuとV_L
は上段羽口と下段羽口から吹き込む羽口１本当りの高温
酸素富化空気の流量（m²/min）である。

すなわち，シャフト炉断面積Afと上下段各羽口のノズル
口断面積の総和Atとの関係については,Af/Atが小さくな
る程，上段羽口から吹込んだ粉体の溶融物はシャフト炉
の中心方向へ浸透し難くなり，比較的温度の低い炉壁側
のみを選択的に滴下するようになる。このため，溶融物
中の有価金属酸化物，特にCr酸化物の還元が効率良く進
行しなくなる。Af/At≧20に設定すると，還元を効率良
く進行させることができることがわかった。一方，上段
羽口群レベルと下段羽口群レベル間の垂直方向の間隔
（Ｌ）については上下段各羽口の送風量と羽口の口径な
らびにシャフト炉内へ供給される炭材の平均粒子径に応
じて適正な（Ｌ）範囲が存在し，その範囲を越えると，
上段羽口と下段羽口の間に低温領域が生じ，そのため
に，この低温領域内に吹込み粉体の溶融物が多量に滞留
するようになり，円滑な溶融物の滴下が阻害されて，溶
融物中の有価金属酸化物の還元反応が遅延するようにな
る。しかしこの（Ｌ）の範囲を定めるにあたって既述の
（２）式で表される各パラメータを用いて該範囲とすれ
ば上下段羽口間は常に高温状態を維持でき金属酸化物の
還元反応を早やかに進行させ得ることがわかった。

一方，本発明設備の稼働において，上段羽口前および下
段羽口前で生成する燃焼ガスは2000℃を上まわる高温で
あり，そのガスの顕熱はきわめて大である。上段羽口か
ら吹込んだ粉状副生物質の溶解ならびにその酸化物の還
元反応に，燃焼ガスの顕熱の一部が消費されるものの，
その消費量は燃焼ガスが有する顕熱量に比べて小さい。
したがって，シャフト炉の熱効率を向上させるためには
燃焼ガスの顕熱を有効に回収する必要がある。上段羽口
や下段羽口から吹込まれる高温酸素富化空気によって燃
焼する炭材は，シャフト炉炉頂部から炉下部へ降下する
過程で燃焼ガスにより予め加熱され，その分燃焼ガスの
顕熱回収ができるが，炭材の加熱のみでは燃焼ガスの顕
熱回収は不十分である。シャフト炉炉頂部より炭材とと
もに転炉スラグ，鋼屑，合金鉄等を装入すれば，燃料ガ
スの顕熱回収が図れると共にこれら転炉スラグ，鋼屑な
らびに合金鉄は炉内を降下するに従って高温となり溶解
し，且つ転炉スラグは溶解して炭材層内を滴下する過程
で同スラグ中のCr,Fe等の有価金属酸化物は還元され
る。そのさい，炉頂部より装入する転炉スラグは5mm未
満の粒子であるとダストロスとなって廃ガス取出口８か
ら廃ガス中に移行しやすくなるので,5mm以上，好ましく
は10mm以上の塊状スラグのものを使用する。還元回収さ
れた有価金属類は，鋼屑や合金鉄の溶融物とともに，炉
下部へ滴下し，炉底部にフエロメタル溶湯として溜ま
り，出湯口２からフエロメタル溶湯として回収すること
ができる。また，また転炉スラグ，ダスト，スラッジ中
のCaO,SiO₂等を主成分とする溶融スラグは出滓口３から
炉外へ排出される。

このようにして，塊状の転炉スラグも本発明設備におい
て塊状のまま処理対象物として使用することができ，炭
材の燃焼によって発生する燃焼ガスの顕熱がこの塊状ス
ラグ並びにフエロメタル溶湯を得るための鉄源などの溶
解熱に有効に利用できるが，シャフト炉の中腹上部に設
けた廃ガス取出口８より炉内ガスを強制的に炉外に取り
出すことによって,COを約30％以上含有し且つ高温を維
持したCOガスリッチの高温ガスを得ることができる。す
なわち，炉頂部からではなく炉中腹部上部より炉内ガス
を強制吸引することによってCOの酸化反応がほとんど進
行しないままの高温ガスを取り出すことができる。この
ガスは鉄溶鉱炉やキュポラの廃ガスに比べて燃料ガスと
しての有用性が高く，約1000kcal/Nm³の発熱量を有して
いる。本発明では，この廃ガスを既に説明したように乾
燥炉12,熱交換器43,熱風発生炉13での熱源ガスに利用す
ることによって，設備全体として熱とCOガスの完全有効
利用を図りながらステンレス鋼製造時に発生する取り扱
い難い各種の副生物からの有価金属の回収を合理的に行
なえるようにしたものであり，従来のように電力を消費
する方法に比べて非常に経済的に処理目的が達成でき
る。

また，ここで，上段羽口並びに下段羽口より吹込む高温
酸素富化空気量は等量でもよいが，上段羽口よりも，下
段羽口から吹込む流量を少なくすることによって，一層
の経済的処理が達成されることが判明した。すなわち本
発明者らの度重なる試験の結果，上段羽口から吹き込む
乾燥粉体の流量に対する高温酸素富化空気の流量が一定
の場合には，該高温酸素富化空気の酸素富化率が低下す
ると粉体は半溶融状態のまま羽口近傍に滞留し，粉体の
安定吹込みが不能になること，また，上段羽口から吹き
込む高温酸素富化空気の酸素富化率を低減した場合であ
っても，粉体の流量に対する高温酸素富化空気の流量を
増大すれば，粉体の半溶融物が羽口近傍に滞留する現象
を抑制できることが判明した。つまり，粉体の安定吹込
みを行うためには，上段羽口から吹き込む高温酸素富化
空気の酸素富化率に応じて適切な範囲の固気比（上段羽
口から吹き込む高温酸素富化空気の流量に対する吹込み
粉体の流量の比）が存在し，酸素富化率を低減しようと
すれば，第２図に示すような条件の固気比を選択すれば
よい事がわかった。

ここで，固気比を低下して酸素富化率の低減を図った場
合でも，下段羽口から吹き込む高温酸素富化空気の流量
を上段羽口から吹き込む高温酸素富化空気の流量以上に
決定する必要があるのであれば，酸素使用量の低減は困
難であるが，第３図に示したように，上段羽口から吹き
込む高温酸素富化空気の流量にたいする下段羽口から吹
き込む高温酸素富化空気の流量の比（以下この比をRbと
記す）を１から0.125まで低下しても，粉体に含まれる
有価金属酸化物の中で最も還元しにくいCr酸化物の還元
回収率はほとんど低下しない事が判明した。ただし,Rb
を0.11以下にすると上段羽口から吹き込んだ粉体の溶融
物が炉下部へ滴下しにくくなり，溶融物が羽口前に滞留
して安定操業を阻害した。したがって，有価金属の還元
回収率を低下させず，かつ，酸素の使用量を低減するた
めには，高温酸素富化空気の酸素富化率を低下し，その
酸素富化率に対応した適切な固気比となるように上段羽
口から吹き込む高温酸素富化空気の流量を設定し，ま
た，その設定よりも低い値（１＞Rb＞0.11の範囲）に下
段羽口から吹き込む高温酸素富化空気の流量を管理すれ
ばよいこととなる。

〔実施例１〕ステンレス鋼の脱炭精錬を実施した転炉スラグを冷却
後，塊状に粉砕した。その塊状粉砕のさいに派生した5m
m未満の粉状物をさらに2mm以下に再粉砕した。第１図に
示した炉内径が0.6mであって下部に２本の上段羽口と２
本の下段羽口を取り付けたシャフト炉１の炉頂部の材料
装入口６から前記の塊状スラグを装入し，上段羽口の各
々から第１表に示した組成のダスト，スラッジおよび転
炉スラグを高温酸素富化空気と共に第２表の供給量で供
給して，有価金属を回収した。

操業条件は次のとおりである。

羽口送風機21で0.8kg/cm²に昇圧した流量4.7Nm³/minの
空気を除湿装置23を通して湿分を5g/Nm³にした後，流量
0.3Nm³/minの純酸素を混合して酸素濃度25.7％の酸素富
化空気を得，次いでステンレス鋼管を電熱管28とした熱
風発生炉13で加熱して，温度600℃の高温酸素富化空気
とし，上段羽口５と下段羽口４からそれぞれ2.5Nm³/min
の等流量でシャフト炉へ吹込んだ。

一方，酸洗スラッジ，転炉ダスト，電気炉ダストおよび
転炉スラグ粉状物からなる粉状副生物質を，第２表に示
した供給量（ドライベース）で，シャフト炉の廃ガスを
熱源とする乾燥炉12に供給し，該粉状副生物質の水分が
３％になるまで一次乾燥した。その後，シャフト炉廃ガ
スがその中に通気する熱交換器43をもつ第二ホッパー38
内で水分0.5％以下になるまで乾燥した後，本文に述べ
たような操作を行って第一ホッパー34に供給し，この第
一ホッパー34から60Kg/Hの流量で風函部31に切り出し，
前記の高温酸素富化空気によって上段羽口からシャフト
炉内へ吹込んだ。

また，シャフト炉の炉頂の材料装入口６からは第４表に
示すような配合条件のもとで，炭材，塊状転炉スラグ，
合金鉄，鋼屑を装入した。

シャフト炉廃ガスは毎分6.6Nm³発生し、その発熱量は10
60kcal/Nm³であった。この廃ガスは熱風発生炉13の熱源
用に2.1Nm³/min供給し，乾燥炉12の熱源用と第二ホッパ
ー38の熱交換器43に合計で0.6Nm³/min供給した。

この操業によって，ダスト，スラッジ，転炉スラグか
ら，これらに含有されているFe,Ni,Cr,Mnが,Fe回収率;9
9％,Ni回収率;99％,Cr回収率;98％,Mn回収率;97％のも
とでフエロメタル溶湯として回収された。

〔実施例２〕実施例１と同じ設備を用いて第１表に示したようなダス
ト，スラッジおよび転炉スラグを供給して，以下のよう
に有価金属を回収した。なお，第１表中の転炉スラグ粉
は，転炉スラグを冷却後，塊状に破砕する際に生じた−
5mmの転炉スラグを−2mm粒度まで再粉砕して得たもので
ある。

操業条件は次のとおりである。

羽口送風機21で0.8kgf/cm²に昇圧した流量4.8Nm³/minの
空気を除湿装置23を通過させて，湿分5g/Nm³にした後，
純酸素を0.2Nm³/min添加し，酸素富化率を3.2％とし
た。次いで，ステンレス鋼管を伝熱管とした熱風発生炉
13で加熱して，温度600℃の高温酸素富化空気を得た。
次いで，流量弁V₁,V₂によって上段羽口５系および下段
羽口４系にそれぞれ2.8Nm³/minおよび2.2Nm³/minの高温
酸素富化空気を分配した。酸洗スラッジ，転炉ダスト，
電気炉ダストおよび転炉スラグは，第３表に示した供給
量（ドライベース）でそれぞれ加熱乾燥炉12に供給して
粉体の水分が３％になるまで乾燥した。その後第二ホッ
パー38内で水分0.5％になるまで粉体を乾燥した後，そ
の粉体を第一ホッパー34に供給した。第一ホッパー34か
らは，粉体を80kg/Hの流量で切り出し，固気比0.48の条
件でその粉体を上段羽口からシャフト炉へ吹き込んだ。
シャフト炉炉頂からは，第４表に示すような配合条件の
炭材，合金鉄，鋼屑，転炉スラグを装入した。

シャフト炉廃ガスは，毎分6.3Nm³発生し，その発熱量は
1010kcal/Nm³であった。廃ガスは，熱風発生炉13へ2.2N
m³/min供給し，そして，加熱乾燥炉12と第二ホッパー38
へは合計0.7Nm³/min供給した。

酸洗スラッジ，転炉ダスト，電気炉ダストおよび転炉ス
ラグからの有価金属の回収率は,Fe;99.3％,Ni;99.5％,C
r;97.5％,Mn;97.2％であった。

〔実施例３〕上段羽口５系および下段羽口４系に酸素富化率4.7％の
高温酸素富化空気をそれぞれ等しい流量で2.5Nm³/min供
給して，固気比0.53の条件で粉状副生物質を吹き込み，
かつ発熱量が1060kcal/Nm³のシャフト炉廃ガス毎分6.6N
m³発生して，同廃ガスを熱風発生炉13へ2.2Nm³/min,加
熱乾燥炉12と第一ホッパー34へは合計0.6Nm³/min供給し
た以外は，実質的に実施例２と同一条件で，酸洗スラッ
ジ，転炉ダスト，電気炉ダストおよび転炉スラグからの
有価金属の回収を行った。

その結果，実施例２と大差なく良好であった。但し，実
施例２よりも酸素を１時間当り6Nm³多量に使用した。有
価金属の回収率は,Fe;99.5％,Ni;99.5％,Cr;97.8％,Mn;
97.4％であり，実施例２と大差はなかった。

〔実施例４〕上段羽口５系および下段羽口４系に酸素富化率3.2％の
高温酸素富化空気をそれぞれ2.8Nm³/minおよび2.5Nm³/m
in供給して，固気比0.48の条件で粉状物質を吹込み，か
つ，発熱量が1010kcal/Nm³のシャフト炉廃ガス毎分6.8N
m³発生して，同廃ガスを熱風発生炉13へ2.4Nm³/min,加
熱乾燥炉12と第一ホッパー34へは合計0.6Nm³/min供給し
た以外は，実質的に実施例２と同一条件で，酸洗スラッ
ジ，転炉ダスト，電気炉ダストおよび転炉スラグからの
有価金属の回収を行った。その結果，有価金属の回収率
は,Fe;99.4％,Ni;99.5％,Cr;97.6％,Mn;97.2％と実施例
２と大差なかった。ただし，実施例２よりも酸素を１時
間当り0.9Nm³,シャフト炉廃ガスを12Nm³多量に使用し
た。

〔比較例１〕上段羽口５系および下段羽口４系に酸素富化率3.2％の
高温酸素富化空気をそれぞれ2.2Nm³/minおよび2.8Nm³/m
in供給して，第３表に示した供給量（ドライベース）で
水分0.5％以下の粉体を固気比0.61の条件で上段羽口か
ら吹き込んだ以外は実施例２と同様にして操業した。こ
の場合には，上段羽口前で粉体の溶融不良が発生し，粉
体の安定吹込み不能となった。

〔比較例２〕上段羽口５系および下段羽口４系に酸素富化率3.2％の
高温酸素富化空気をRb＝0.11となるようにそれぞれ2.8N
m³/minおよび0.3Nm³/min供給して，第３表に示した供給
量（ドライベース）で水分0.5％以下の粉体を固気比0.4
8の条件で上段羽口から吹き込んだ以外は実施例２と同
様に操業した。この場合には，上段羽口前で粉体の溶融
物が下部へ滴下しにくく滞留したため，その都度溶融物
が炉下部へ滴下するまで粉体の吹込を停止せざる得ず，
粉体の連続吹込が不能となった。

以上のように本発明によると，形状不定の且つ場合によ
っては水分を多量に含むステンレス鋼製造時の各種副生
物を処理対象としてこれから電力を消費することなく有
価金属がフエロメタル溶湯として回収することができ，
本発明法で回収されたフエロメタル溶湯をステンレス鋼
精錬のための粗溶湯として再利用ができる。特に転炉ス
ラグは塊状物は塊状物のまま，また各種の粉状物は粉状
の発生形態のまま処理対象とすることが出来ると共に廃
ガスを処理のために有効に利用できるので非常に経済的
且つ操業性よく有価金属の回収が達成されその回収率も
非常に高い。したがって，既述の目的が効果的に達成さ
れる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明法を実施するのに好適な設備の機器配置
を略断面で示した系統図である。第２図は粉体の安定溶
解が可能な固気比と酸素富化率の範囲を示したものであ
る。第３図は上下段羽口から吹込む高温酸素富化空気の
流量比とCrの還元回収率の関係を示したものである。１……シャフト炉本体,2……出湯口,3……出滓口,4……
下段羽口群,5……上段羽口群,6……炉頂部の材料装入
口,7……装入バケット,8……廃ガス取出口,10……廃ガ
ス送風機,11……除塵機,12……粉状副生物質の乾燥炉,1
3……熱風発生炉,14……乾燥炉のバーナー,21……羽口
用送風機,22……高温酸素富化空気の送気管路,23……除
湿器,25……熱風発生炉のバーナー,30……羽口のノズル
口,31……上段羽口の風函部,33……粉体供給管,34……
第一ホッパー,35……定流量調整弁,36……開閉弁,38…
…第二ホッパー,39……圧力調整弁,43……熱交換器。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者星野和夫山口県新南陽市大字富田4976番地日新製鋼株式会社周南製鋼所内 (72)発明者小林芳夫山口県新南陽市大字富田4976番地日新製鋼株式会社周南製鋼所内 (72)発明者近間次雄山口県新南陽市大字富田4976番地日新製鋼株式会社周南製鋼所内 (72)発明者松永滋山口県新南陽市大字富田4976番地日新製鋼株式会社周南製鋼所内 (72)発明者岡田昌幸山口県新南陽市大字富田4976番地日新製鋼株式会社周南製鋼所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ステンレス鋼精錬時に発生する有価金属含
有スラグを塊状物と粉状物に分別し，ステンレス鋼製造時に副生するダスト，スラッジ，スケ
ールその他の粉状物と前記のスラグ粉状物とからなる粉
状副生物質を寄せ集め，上下二段に羽口を備えたシャフト炉の炉頂部から前記の
塊状スラグを少なくとも炭材および鋼屑と共に該シャフ
ト炉内に装填し，上下段羽口から高温酸素富化空気を炉
内に送気すると同時に上段羽口から前記の寄せ集めた粉
状副生物質を乾燥したあと該高温酸素富化空気と共に該
シャフト炉内にインジェクションし，該上段羽口からインジェクションする粉状副生物質の乾
燥にあたって，該シャフト炉から発生する廃ガスを熱源
の一部または全部として乾燥処理する諸工程からなり，シャフト炉の炉底からフエロメタル溶湯を取り出すステ
ンレス鋼製造時の副生物からの有価金属回収方法。
【請求項２】上下段羽口から吹込む高温酸素富化空気
は，下段羽口から吹込む流量を上段羽口から吹込むそれ
より少なくする特許請求の範囲第１項記載のステンレス
鋼製造時の副生物からの有価金属回収方法。