JPH09108651A - 石炭灰の処理方法 - Google Patents
石炭灰の処理方法Info
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- JPH09108651A JPH09108651A JP7295974A JP29597495A JPH09108651A JP H09108651 A JPH09108651 A JP H09108651A JP 7295974 A JP7295974 A JP 7295974A JP 29597495 A JP29597495 A JP 29597495A JP H09108651 A JPH09108651 A JP H09108651A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 本発明は、火力発電所で大量に発生する石炭
灰が微粉末であって、投棄等の処理が困難であるため、
これを減容化して投棄を容易にし、また、再利用可能な
固形状にする。 【解決手段】 下記の工程を備えたことを特徴とする石
炭灰の処理方法。 (a)溶鉄又は溶鉄と溶融スラグを収容した転炉型の溶
融炉を用意し、(b)前記溶融炉内に酸素ガスの気流を
吹きつけながら、石炭灰と、該石炭灰の成分組成を変化
させる造滓材と、熱源としての炭素材とを該溶融炉に添
加し、(c)前記石炭灰を溶融し、(d)溶融した前記
石炭灰を前記溶融炉から排出して冷却する。
灰が微粉末であって、投棄等の処理が困難であるため、
これを減容化して投棄を容易にし、また、再利用可能な
固形状にする。 【解決手段】 下記の工程を備えたことを特徴とする石
炭灰の処理方法。 (a)溶鉄又は溶鉄と溶融スラグを収容した転炉型の溶
融炉を用意し、(b)前記溶融炉内に酸素ガスの気流を
吹きつけながら、石炭灰と、該石炭灰の成分組成を変化
させる造滓材と、熱源としての炭素材とを該溶融炉に添
加し、(c)前記石炭灰を溶融し、(d)溶融した前記
石炭灰を前記溶融炉から排出して冷却する。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、石炭を燃焼して電
気を発生する所謂火力発電所において大量に発生する石
炭灰の処理方法に関する。
気を発生する所謂火力発電所において大量に発生する石
炭灰の処理方法に関する。
【0002】
【従来の技術】石炭灰は石炭の火力発電所から発生する
産業廃棄物であり、現在日本においては年間560万ト
ン発生し、更に将来この量は増加すると推定されてい
る。現在発生している石炭灰の大部分は埋め立て処理さ
れており、埋め立ての処理費用は年々高くなっている。
また、資源のリサイクルという観点から、石炭灰の有効
利用技術の開発が強く求められている。
産業廃棄物であり、現在日本においては年間560万ト
ン発生し、更に将来この量は増加すると推定されてい
る。現在発生している石炭灰の大部分は埋め立て処理さ
れており、埋め立ての処理費用は年々高くなっている。
また、資源のリサイクルという観点から、石炭灰の有効
利用技術の開発が強く求められている。
【0003】上記石炭灰の埋め立て処理に関して言え
ば、海上に埋め立てる場合には漁業保証の問題、あるい
は海上汚染の問題がある。一方、陸上埋め立ての関して
言えば、狭い日本では埋め立て場所が少なく、その限界
がある。
ば、海上に埋め立てる場合には漁業保証の問題、あるい
は海上汚染の問題がある。一方、陸上埋め立ての関して
言えば、狭い日本では埋め立て場所が少なく、その限界
がある。
【0004】再利用という観点からは、例えばコンクリ
ートへの配合も試みられており、あるいは人工骨材、路
盤材等の利用も将来の可能性として残されている。現在
においては多くは埋め立て処理されているが、この際、
石炭灰が200メッシュ以下の微粉であるため、埋め立
て処理に際し、飛散が多い等種々の困難を伴う。
ートへの配合も試みられており、あるいは人工骨材、路
盤材等の利用も将来の可能性として残されている。現在
においては多くは埋め立て処理されているが、この際、
石炭灰が200メッシュ以下の微粉であるため、埋め立
て処理に際し、飛散が多い等種々の困難を伴う。
【0005】更に、将来石炭灰を有効利用するために
は、石炭灰の組成を改質する必要もある。これたのため
には少くとも石炭灰を溶融し、減容化することが必要で
ある。即ち、発電所から排出された石炭灰は、そのまま
では投棄するためにも、また材料という観点からも困難
が伴う。従って、少くとも石炭灰を溶融して減容化し、
更にこの際再利用可能なように成分組成を改質すること
が望ましい。
は、石炭灰の組成を改質する必要もある。これたのため
には少くとも石炭灰を溶融し、減容化することが必要で
ある。即ち、発電所から排出された石炭灰は、そのまま
では投棄するためにも、また材料という観点からも困難
が伴う。従って、少くとも石炭灰を溶融して減容化し、
更にこの際再利用可能なように成分組成を改質すること
が望ましい。
【0006】特開昭54−78866号公報において
は、特に石炭灰の処理方法を目的とするものではない
が、各種の産業廃棄物を処理する方法を提案している。
この方法は、各種の廃棄物を、高炉滓、転炉滓等の高温
の溶融スラグを溶解炉内に保持しておき、この高温のス
ラグに各種の廃棄物を添加し、更に燃料として一般炭、
廃油、その他の燃料により加熱しながら、これらの廃棄
物を溶融スラグと反応させる方法を提案している。
は、特に石炭灰の処理方法を目的とするものではない
が、各種の産業廃棄物を処理する方法を提案している。
この方法は、各種の廃棄物を、高炉滓、転炉滓等の高温
の溶融スラグを溶解炉内に保持しておき、この高温のス
ラグに各種の廃棄物を添加し、更に燃料として一般炭、
廃油、その他の燃料により加熱しながら、これらの廃棄
物を溶融スラグと反応させる方法を提案している。
【0007】溶融スラグの供給方法として連続的もしく
はバッチ的供給方法を提案している。しかしながら、こ
の方法を本願の対象としている石炭灰に適用しようとし
た場合には以下のような問題がある。
はバッチ的供給方法を提案している。しかしながら、こ
の方法を本願の対象としている石炭灰に適用しようとし
た場合には以下のような問題がある。
【0008】石炭灰は200メッシュ以下の微粉であ
るため、これをただ単に溶融スラグに添加する場合には
飛散する可能性が大きく、添加の歩留りが問題となる。
るため、これをただ単に溶融スラグに添加する場合には
飛散する可能性が大きく、添加の歩留りが問題となる。
【0009】更に、石炭灰には、有害な重金属、更に
は放射性の物質等の酸化物も含まれていることもある。
しかし、前述の方法においては、これらの有害な重金属
類が十分還元・分離されない。この理由は上記方法にお
いて十分な還元剤、例えば十分な量の石炭粉等が添加さ
れていないために還元反応が十分でないこと、更には、
これらの重金属の酸化物が還元されたとしても溶融スラ
グ中に懸濁したまま排出される恐れが高いからである。
は放射性の物質等の酸化物も含まれていることもある。
しかし、前述の方法においては、これらの有害な重金属
類が十分還元・分離されない。この理由は上記方法にお
いて十分な還元剤、例えば十分な量の石炭粉等が添加さ
れていないために還元反応が十分でないこと、更には、
これらの重金属の酸化物が還元されたとしても溶融スラ
グ中に懸濁したまま排出される恐れが高いからである。
【0010】上記方法においては、更に水性ガス反応
により、COガスとH2 ガスを発生することを目的とし
ているため、スラグの体積が大きくなり、また、灰とス
ラグが飛散する可能性が高いため、能率的な溶解が困難
だからである。
により、COガスとH2 ガスを発生することを目的とし
ているため、スラグの体積が大きくなり、また、灰とス
ラグが飛散する可能性が高いため、能率的な溶解が困難
だからである。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】この発明においては、
200メッシュ以下の微粉である石炭灰を、効率よく溶
解し、固体状のスラグに変換させることにより、著しい
減容化を図ることを第1の目的とする。
200メッシュ以下の微粉である石炭灰を、効率よく溶
解し、固体状のスラグに変換させることにより、著しい
減容化を図ることを第1の目的とする。
【0012】更に、従来の石炭灰は表1に示すように、
SiO2 が約54%、Al2 O3 が約26%、CaOが
約5%であって、図2に示すCaO−SiO2 −Al2
O3の三元状態図から推定できるように、その融点が約
1550℃以上であり、高融点のスラグである。
SiO2 が約54%、Al2 O3 が約26%、CaOが
約5%であって、図2に示すCaO−SiO2 −Al2
O3の三元状態図から推定できるように、その融点が約
1550℃以上であり、高融点のスラグである。
【0013】従って、これを再溶融して利用したい場合
にはその溶融が困難である。そこで、この組成を約14
00℃程度の融点を有するような組成に改質することに
より、その後の利用を促進させることを第2の課題とす
る。更に、石炭灰は表1に示すように放射性物質あるい
は重金属を含んでおり、これらを単に投棄材或いは埋め
立て材、更には建材に利用すると、これらが局所的に集
中して堆積したり、或いは、これらの金属が地下水に流
失し、環境を汚染することがある。
にはその溶融が困難である。そこで、この組成を約14
00℃程度の融点を有するような組成に改質することに
より、その後の利用を促進させることを第2の課題とす
る。更に、石炭灰は表1に示すように放射性物質あるい
は重金属を含んでおり、これらを単に投棄材或いは埋め
立て材、更には建材に利用すると、これらが局所的に集
中して堆積したり、或いは、これらの金属が地下水に流
失し、環境を汚染することがある。
【0014】そこで石炭灰の溶融に際してこれらの重金
属類を除去し、仮に投棄しても環境上問題とならない程
度に改質することを第3の課題とする。
属類を除去し、仮に投棄しても環境上問題とならない程
度に改質することを第3の課題とする。
【0015】
【表1】
【0016】
【課題を解決するための手段】発明者等は石炭灰の組成
を考慮し、種々研究を行った結果、石炭灰を転炉型の溶
解炉において溶解し、この際、前述の重金属類の酸化物
を還元させてメタルに回収すると共に、嵩比重の大きい
石炭灰を減容化させることができ、また、安全な埋め立
て材等としても利用できるとの知見を得て下記の発明を
するに到った。
を考慮し、種々研究を行った結果、石炭灰を転炉型の溶
解炉において溶解し、この際、前述の重金属類の酸化物
を還元させてメタルに回収すると共に、嵩比重の大きい
石炭灰を減容化させることができ、また、安全な埋め立
て材等としても利用できるとの知見を得て下記の発明を
するに到った。
【0017】(1)第1の発明は、下記の工程を備えた
ことを特徴とする石炭灰の処理方法。(a)溶鉄、又は
溶鉄と溶融スラグを収容した転炉型の溶融炉を用意し、
(b)前記溶融炉内に酸素ガスの気流を吹きつけなが
ら、石炭灰と、該石炭灰の成分組成を変化させる造滓材
と、熱源としての炭素材とを該溶融炉に添加し、(c)
前記石炭灰を溶融し、(d)溶融した前記石炭灰を前記
溶融炉から排出して冷却する。転炉型の溶融炉におい
て、溶融炉内の溶鉄に酸素ガスの気流を吹きつけると高
温のガスが発生し、効率よく石炭灰を溶融することがで
きる。
ことを特徴とする石炭灰の処理方法。(a)溶鉄、又は
溶鉄と溶融スラグを収容した転炉型の溶融炉を用意し、
(b)前記溶融炉内に酸素ガスの気流を吹きつけなが
ら、石炭灰と、該石炭灰の成分組成を変化させる造滓材
と、熱源としての炭素材とを該溶融炉に添加し、(c)
前記石炭灰を溶融し、(d)溶融した前記石炭灰を前記
溶融炉から排出して冷却する。転炉型の溶融炉におい
て、溶融炉内の溶鉄に酸素ガスの気流を吹きつけると高
温のガスが発生し、効率よく石炭灰を溶融することがで
きる。
【0018】(2)第2の発明は、第1の発明において
前記石炭灰を不活性ガスにより固気比20以上で前記溶
融炉に添加することを特徴とする石炭灰の処理方法を提
供する。石炭灰は微粉状であるためキャリヤーガスによ
り石炭灰を効率良く溶融炉に添加することができる。
前記石炭灰を不活性ガスにより固気比20以上で前記溶
融炉に添加することを特徴とする石炭灰の処理方法を提
供する。石炭灰は微粉状であるためキャリヤーガスによ
り石炭灰を効率良く溶融炉に添加することができる。
【0019】(3)第3の発明は、前記石炭灰を予め塊
状に成形して前記溶融炉に添加することを特徴とする請
求項1に記載された石炭灰の処理方法である。石炭灰を
予め例えば造粒して塊状に成形すると溶融炉への効率的
な添加が可能になる。
状に成形して前記溶融炉に添加することを特徴とする請
求項1に記載された石炭灰の処理方法である。石炭灰を
予め例えば造粒して塊状に成形すると溶融炉への効率的
な添加が可能になる。
【0020】(4)第4の発明は、第1〜第3の発明に
おいて前記溶鉄の炭素含有量を2wt%以上に保持しな
がら前記石炭灰の溶解を行うことを特徴とする石炭灰の
処理方法を提供する。溶鉄の炭素含有量を2wt%以上
に保持することにより、スラグ中に炭素材を懸濁させ、
溶鉄の酸化を抑制しながら石炭灰中の重金属の酸化物の
還元を促進しながら脱炭反応を進行させて、発熱反応を
持続することができる。
おいて前記溶鉄の炭素含有量を2wt%以上に保持しな
がら前記石炭灰の溶解を行うことを特徴とする石炭灰の
処理方法を提供する。溶鉄の炭素含有量を2wt%以上
に保持することにより、スラグ中に炭素材を懸濁させ、
溶鉄の酸化を抑制しながら石炭灰中の重金属の酸化物の
還元を促進しながら脱炭反応を進行させて、発熱反応を
持続することができる。
【0021】(5)第5の発明は、第1〜第4の発明に
おいて前記溶融炉の底部又は側壁から前記溶鉄を攪拌す
るためのガスを吹き込みながら行うことを特徴とする石
炭灰の処理方法を提供する。溶鉄をガス攪拌することに
より、溶鉄の熱をより有効にスラグに伝達することがで
きる。また、溶鉄中の炭素によりスラグ中の重金属の酸
化物等の還元を促進することができる。
おいて前記溶融炉の底部又は側壁から前記溶鉄を攪拌す
るためのガスを吹き込みながら行うことを特徴とする石
炭灰の処理方法を提供する。溶鉄をガス攪拌することに
より、溶鉄の熱をより有効にスラグに伝達することがで
きる。また、溶鉄中の炭素によりスラグ中の重金属の酸
化物等の還元を促進することができる。
【0022】(6)第6の発明は、第1〜第5の発明に
おいて、前記溶鉄の溶融炉における静止浴深さを300
mm以上に保持して行うことを特徴とする石炭灰の処理
方法を提供する。溶鉄の溶融炉における静止浴深さを3
00mm以上に保持すると、溶鉄のガス攪拌を効果的に
行うことができ、また、ガス吹き込み耐火物のスラグに
よる浸食を防止することができる。
おいて、前記溶鉄の溶融炉における静止浴深さを300
mm以上に保持して行うことを特徴とする石炭灰の処理
方法を提供する。溶鉄の溶融炉における静止浴深さを3
00mm以上に保持すると、溶鉄のガス攪拌を効果的に
行うことができ、また、ガス吹き込み耐火物のスラグに
よる浸食を防止することができる。
【0023】(7)第7の発明は、第1〜第6の発明に
おいて前記溶融されたスラグの主成分をCaO、SiO
2 及びAl2 O3 とし、且つ、CaO/SiO2 が0.
3〜1.25とすることを特徴とする石炭灰の処理方法
を提供する。溶融したスラグの塩基度を0.3〜1.2
5とすることにより、スラグの融点を約1400℃程度
にし、また、その後の利用を促進することができる。
おいて前記溶融されたスラグの主成分をCaO、SiO
2 及びAl2 O3 とし、且つ、CaO/SiO2 が0.
3〜1.25とすることを特徴とする石炭灰の処理方法
を提供する。溶融したスラグの塩基度を0.3〜1.2
5とすることにより、スラグの融点を約1400℃程度
にし、また、その後の利用を促進することができる。
【0024】(8)第8の発明は、第1〜第6の発明に
おいて前記溶融されたスラグの主成分をCaO、Mg
O、SiO2 及びAl2 O3 、とし、且つ、(CaO+
MgO)/SiO2 を0.3〜1.3とすることを特徴
とする石炭灰の処理方法を提供する。MgOを含むスラ
グの塩基度を0.3〜1.3とすることにより、スラグ
の融点を約1400℃程度にし、また、その後の利用を
促進することができる。
おいて前記溶融されたスラグの主成分をCaO、Mg
O、SiO2 及びAl2 O3 、とし、且つ、(CaO+
MgO)/SiO2 を0.3〜1.3とすることを特徴
とする石炭灰の処理方法を提供する。MgOを含むスラ
グの塩基度を0.3〜1.3とすることにより、スラグ
の融点を約1400℃程度にし、また、その後の利用を
促進することができる。
【0025】
【発明の実施の形態】前述の表1から石炭灰の成分組成
は、SiO2 が約54%、AlO3 が約26%、CaO
が約5%であり、比較的酸性度の高いスラグとなってい
る。また、図2を参照すると、この組成から、その融点
が1550℃以上の高融点になっていることが注目され
る。
は、SiO2 が約54%、AlO3 が約26%、CaO
が約5%であり、比較的酸性度の高いスラグとなってい
る。また、図2を参照すると、この組成から、その融点
が1550℃以上の高融点になっていることが注目され
る。
【0026】また、その粒度は微粉炭を燃焼させている
ため、200メッシュ以下であり、微粉であって極めて
嵩比重が大きく、投棄上極めて困難であり、問題が大き
いことが判断される。そこで、本発明はこの石炭灰を溶
融して減容化を図る。
ため、200メッシュ以下であり、微粉であって極めて
嵩比重が大きく、投棄上極めて困難であり、問題が大き
いことが判断される。そこで、本発明はこの石炭灰を溶
融して減容化を図る。
【0027】本発明の概要を図1により説明する。ま
ず、所定量の炭素を含む溶鉄のメタル20又は溶鉄と溶
融スラグを収容した転炉型の溶融炉1を用意する。次
に、この溶鉄のメタル20に対して例えば酸素ランス3
により、従来の転炉製鋼法で採用されているように、酸
素ガス8の気流をスラグと溶鉄に吹きつける。上記溶融
スラグは予め溶融した石炭灰でもまた溶融した転炉スラ
グでもよい。
ず、所定量の炭素を含む溶鉄のメタル20又は溶鉄と溶
融スラグを収容した転炉型の溶融炉1を用意する。次
に、この溶鉄のメタル20に対して例えば酸素ランス3
により、従来の転炉製鋼法で採用されているように、酸
素ガス8の気流をスラグと溶鉄に吹きつける。上記溶融
スラグは予め溶融した石炭灰でもまた溶融した転炉スラ
グでもよい。
【0028】この際、主に酸素ガスと溶鉄及びスラグ中
の炭素が反応し、COガス及びCO2 ガスが発生すると
共に、ガス発生の際に大量の熱が発生する。そこで、石
炭灰2、造滓材6、発熱原料としての炭素材4として、
石炭の塊もしくは微粉を添加し、発熱反応を継続させな
がら、石炭灰を溶融する。
の炭素が反応し、COガス及びCO2 ガスが発生すると
共に、ガス発生の際に大量の熱が発生する。そこで、石
炭灰2、造滓材6、発熱原料としての炭素材4として、
石炭の塊もしくは微粉を添加し、発熱反応を継続させな
がら、石炭灰を溶融する。
【0029】石炭灰の添加方法としては、前述の通り石
炭灰は200メッシュ以下の微粉であるため、不活性ガ
ス10、例えば窒素ガスをキャリヤーガスとして炉内に
気送することが望ましい。この際、所謂固気比(固体重
量/気体重量)は少くとも、20以上程度が有効に石炭
灰を炉内に添加するために望ましい。また、石炭灰を予
め造粒して塊状に成形すると添加が容易となる。
炭灰は200メッシュ以下の微粉であるため、不活性ガ
ス10、例えば窒素ガスをキャリヤーガスとして炉内に
気送することが望ましい。この際、所謂固気比(固体重
量/気体重量)は少くとも、20以上程度が有効に石炭
灰を炉内に添加するために望ましい。また、石炭灰を予
め造粒して塊状に成形すると添加が容易となる。
【0030】炉内での発熱を継続するために炭素材とし
て石炭の塊もしくは微粉等の炭素材をキャリヤーガス、
例えば窒素ガス等の不活性ガスにより気送する。炭素材
4の種類としては、石炭が価格の点から望ましいが、石
炭の種類は例えば歴青炭、泥炭等も使用できる。また、
石炭の代わりに、コークス粉、廃プラスチック、廃タイ
ヤ、石油コークス等も使用することができる。この石炭
は一部はスラグ18に懸濁すると共にまた一部は溶鉄中
に添加され、酸素ガスによって燃焼した分を補給し、溶
鉄中の炭素含有量を所定量、例えば2%以上に保持す
る。
て石炭の塊もしくは微粉等の炭素材をキャリヤーガス、
例えば窒素ガス等の不活性ガスにより気送する。炭素材
4の種類としては、石炭が価格の点から望ましいが、石
炭の種類は例えば歴青炭、泥炭等も使用できる。また、
石炭の代わりに、コークス粉、廃プラスチック、廃タイ
ヤ、石油コークス等も使用することができる。この石炭
は一部はスラグ18に懸濁すると共にまた一部は溶鉄中
に添加され、酸素ガスによって燃焼した分を補給し、溶
鉄中の炭素含有量を所定量、例えば2%以上に保持す
る。
【0031】溶鉄中の炭素含有量を2%以上に保持する
と、スラグ中に炭素材を懸濁させ、溶鉄の酸化を抑制し
ながら石炭灰中の重金属の酸化物の還元を促進しながら
脱炭反応を進行させて、発熱反応を持続することができ
る。
と、スラグ中に炭素材を懸濁させ、溶鉄の酸化を抑制し
ながら石炭灰中の重金属の酸化物の還元を促進しながら
脱炭反応を進行させて、発熱反応を持続することができ
る。
【0032】また、酸素ガス8は従来の上吹き転炉にお
いて行われたように、ラバールノズルを備えた酸素ラン
スを用いて超音速の速度で溶鉄面に吹きつけることが望
ましい。このような高速の酸素ガス気流によりCOガス
が発生し、多量の熱が発生する。この際発生したCOガ
スの一部を2次燃焼させるための酸素ガスを上記酸素ラ
ンスの例えばサイドノズルから噴射することは熱効率の
点から望ましい。
いて行われたように、ラバールノズルを備えた酸素ラン
スを用いて超音速の速度で溶鉄面に吹きつけることが望
ましい。このような高速の酸素ガス気流によりCOガス
が発生し、多量の熱が発生する。この際発生したCOガ
スの一部を2次燃焼させるための酸素ガスを上記酸素ラ
ンスの例えばサイドノズルから噴射することは熱効率の
点から望ましい。
【0033】同時に、粉状の造滓材6を添加することが
望ましい。前述の通り、石炭灰は融点が1550℃以上
であり、高融点のために溶解しがたい。そこで、造滓材
6として、例えば石灰石、石灰、転炉スラグ等を添加
し、石炭灰の組成を変更し、例えば塩基度(CaO/S
iO2 )が0.3〜1.25程度のCaO−SiO2 −
Al2 O3 の三元系スラグに改質することが望ましい。
塩基度が0.3〜1.25であれば、その融点が約14
00℃前後であり、極めて容易に溶解できるからであ
る。
望ましい。前述の通り、石炭灰は融点が1550℃以上
であり、高融点のために溶解しがたい。そこで、造滓材
6として、例えば石灰石、石灰、転炉スラグ等を添加
し、石炭灰の組成を変更し、例えば塩基度(CaO/S
iO2 )が0.3〜1.25程度のCaO−SiO2 −
Al2 O3 の三元系スラグに改質することが望ましい。
塩基度が0.3〜1.25であれば、その融点が約14
00℃前後であり、極めて容易に溶解できるからであ
る。
【0034】造滓材6としてレンガの廃材を含むMgO
系の鉱物の使用も可能である。図3にMgO−SiO2
−Al2 O3 系の状態図を示す。この系もCaO−Si
O2−Al2 O3 系と同様に塩基度を調整することによ
り、融点が低下する。従って、CaOの代わりに、また
はCaOと共にMgOを添加することができる。この場
合、(CaO+MgO)/SiO2 を0.3〜1.3と
することにより、スラグの融点を約1400℃程度に
し、また、その後の利用を促進することができる。
系の鉱物の使用も可能である。図3にMgO−SiO2
−Al2 O3 系の状態図を示す。この系もCaO−Si
O2−Al2 O3 系と同様に塩基度を調整することによ
り、融点が低下する。従って、CaOの代わりに、また
はCaOと共にMgOを添加することができる。この場
合、(CaO+MgO)/SiO2 を0.3〜1.3と
することにより、スラグの融点を約1400℃程度に
し、また、その後の利用を促進することができる。
【0035】更に従来の転炉で行われているように、炉
底もしくは側壁からガス吹き込み耐火物により攪拌ガス
12として例えば窒素、アルゴンガス等を吹き込み、溶
鉄のメタル20を攪拌することにより、メタルの熱をよ
り効率的に炉内のスラグに伝達させることは溶解を促進
するために望ましい。
底もしくは側壁からガス吹き込み耐火物により攪拌ガス
12として例えば窒素、アルゴンガス等を吹き込み、溶
鉄のメタル20を攪拌することにより、メタルの熱をよ
り効率的に炉内のスラグに伝達させることは溶解を促進
するために望ましい。
【0036】溶鉄のメタルの攪拌を有効に利用するため
には、メタル浴の深さは静止浴で300mm以上が望ま
しい。メタル浴の深さが300mm未満では、激しい攪
拌の際にスラグとガス吹き込み耐火物が接触し、耐火物
が浸食され、またスラグを十分攪拌できないためであ
る。また、炉内におけるスラグ厚みは300mm以上が
望ましい。スラグ厚みは300mm以下では、炭素材の
CO2 までの燃焼効率を高め、さらに燃焼により発生す
る熱量を有効にスラグに伝達出来ないためである。
には、メタル浴の深さは静止浴で300mm以上が望ま
しい。メタル浴の深さが300mm未満では、激しい攪
拌の際にスラグとガス吹き込み耐火物が接触し、耐火物
が浸食され、またスラグを十分攪拌できないためであ
る。また、炉内におけるスラグ厚みは300mm以上が
望ましい。スラグ厚みは300mm以下では、炭素材の
CO2 までの燃焼効率を高め、さらに燃焼により発生す
る熱量を有効にスラグに伝達出来ないためである。
【0037】改質されたスラグは断続的に倒炉し、若し
くは側壁に設けた開口部より連続的に排出することが可
能である。また、この際、同時に一部石炭灰中に含まれ
ている鉄分、重金属、放射性金属の酸化物が還元され、
溶鉄に移行する。即ち石炭灰中のFe分が還元されるの
で、その分溶鉄が多くなるので、必要に応じて溶鉄の一
部も排出することが望ましい。なお、溶鉄が少ない場合
にはスクラップ或いは鉄鉱石を添加すことも可能である
くは側壁に設けた開口部より連続的に排出することが可
能である。また、この際、同時に一部石炭灰中に含まれ
ている鉄分、重金属、放射性金属の酸化物が還元され、
溶鉄に移行する。即ち石炭灰中のFe分が還元されるの
で、その分溶鉄が多くなるので、必要に応じて溶鉄の一
部も排出することが望ましい。なお、溶鉄が少ない場合
にはスクラップ或いは鉄鉱石を添加すことも可能である
【0038】このようにして形成したスラグ18は例え
ばスラグ処理装置9に運搬し、ここで処理する。スラグ
処理の方法としては、例えば水滓化処理でもいいし、た
だ単にピット内に溶融したスラグを放置して冷却後、破
砕をして例えば路盤材等に使用してもよい。
ばスラグ処理装置9に運搬し、ここで処理する。スラグ
処理の方法としては、例えば水滓化処理でもいいし、た
だ単にピット内に溶融したスラグを放置して冷却後、破
砕をして例えば路盤材等に使用してもよい。
【0039】また、供給された酸素ガスと石炭との反応
により生成するガスは、操業条件により種々変化させる
ことができる。例えば後述する通り、CO約49%、C
O2約16%、H2 約18%等のガスが発生する。CO
とCO2 のガス組成は酸素ガスの供給方法、及び供給量
によって変化させることができる。
により生成するガスは、操業条件により種々変化させる
ことができる。例えば後述する通り、CO約49%、C
O2約16%、H2 約18%等のガスが発生する。CO
とCO2 のガス組成は酸素ガスの供給方法、及び供給量
によって変化させることができる。
【0040】熱効率という点からはなるべくCO2 ガス
を多いほうが望ましいが、他方ガスの再利用という観点
からはCO2 量が少ないことが望ましい。即ち溶融炉か
らの排ガスの利用の形態によって任意に変更することが
できる。
を多いほうが望ましいが、他方ガスの再利用という観点
からはCO2 量が少ないことが望ましい。即ち溶融炉か
らの排ガスの利用の形態によって任意に変更することが
できる。
【0041】また、溶融炉からの排ガスは約1500℃
乃至1700℃程度の高温であるため、この排ガスをボ
イラー5を通じ蒸気を発生させ、例えば発電用の蒸気1
4として利用できる。ボイラーを通過した排ガスは望ま
しくは除塵装置7、例えば高温サイクロン等を通し、ガ
ス中のダストを十分除去した後、燃料ガス16として使
用することができる。この燃料ガスは発電用の燃料ガス
としても、その他都市ガス等のガスとしても利用でき
る。
乃至1700℃程度の高温であるため、この排ガスをボ
イラー5を通じ蒸気を発生させ、例えば発電用の蒸気1
4として利用できる。ボイラーを通過した排ガスは望ま
しくは除塵装置7、例えば高温サイクロン等を通し、ガ
ス中のダストを十分除去した後、燃料ガス16として使
用することができる。この燃料ガスは発電用の燃料ガス
としても、その他都市ガス等のガスとしても利用でき
る。
【0042】なお、石炭灰の一部を都市ゴミ焼却炉から
の焼却灰に置き換えてもよい。この焼却灰は例えば、C
aO:18.3%,SiO2 :41.7%,Al
2 O3 :26.5%,その他酸化鉄、MgO等を含んで
おり、石炭灰の成分組成に近いからである。
の焼却灰に置き換えてもよい。この焼却灰は例えば、C
aO:18.3%,SiO2 :41.7%,Al
2 O3 :26.5%,その他酸化鉄、MgO等を含んで
おり、石炭灰の成分組成に近いからである。
【0043】
【実施例】溶融炉として、内容積7.2m3 、炉内直径
3.25m、炉内高さ3.7mの炉を使用して実験を行
った。また使用した石炭灰の組成は表1に示し、使用し
た石炭の組成は表2に示した。石炭の種類としては所謂
歴青炭である。使用した石炭粉の粒度は1〜20mmで
ある。
3.25m、炉内高さ3.7mの炉を使用して実験を行
った。また使用した石炭灰の組成は表1に示し、使用し
た石炭の組成は表2に示した。石炭の種類としては所謂
歴青炭である。使用した石炭粉の粒度は1〜20mmで
ある。
【0044】また造滓材として使用した石灰石の成分は
表3に示す。この実施例においては使用しなかったが、
例えば表4に示す転炉スラグを使用することは十分可能
である。前述の溶融炉を使用し、24時間操業を行っ
た。表5は装入した物質とこれにより生成したスラグ及
びメタルの物質バランス表である。
表3に示す。この実施例においては使用しなかったが、
例えば表4に示す転炉スラグを使用することは十分可能
である。前述の溶融炉を使用し、24時間操業を行っ
た。表5は装入した物質とこれにより生成したスラグ及
びメタルの物質バランス表である。
【0045】
【表2】
【0046】
【表3】
【0047】
【表4】
【0048】
【表5】
【0049】尚、上記実施例において所謂(CO2 +H
2 O)/(CO+CO2 +H2 +H2 O)は約0.3で
行った。即ち、発生したCO、H2 ガスの約30%はC
O2、H2 Oまで燃焼していることを示す。
2 O)/(CO+CO2 +H2 +H2 O)は約0.3で
行った。即ち、発生したCO、H2 ガスの約30%はC
O2、H2 Oまで燃焼していることを示す。
【0050】また、表6に熱バランス表を示す。この熱
バランス表において装入物の温度は25℃であり、出側
温度は1500℃に設定して計算した。入側の総熱量と
出側の総熱量を比較するとほぼバランスがとれており、
従ってこの実施例において物質バランスと熱バランスが
とられており、従って操業が可能であることが示されて
いる。表7に生成物の性状を示した。
バランス表において装入物の温度は25℃であり、出側
温度は1500℃に設定して計算した。入側の総熱量と
出側の総熱量を比較するとほぼバランスがとれており、
従ってこの実施例において物質バランスと熱バランスが
とられており、従って操業が可能であることが示されて
いる。表7に生成物の性状を示した。
【0051】
【表6】
【0052】
【表7】
【0053】メタルの組成は所謂C:3wt%の溶銑で
あり、また生成したスラグはSiO 2 、Al2 O3 及び
CaOを主成分とした三元系のスラグであり、その塩基
度は約0.4であって目標とした成分組成となってい
る。
あり、また生成したスラグはSiO 2 、Al2 O3 及び
CaOを主成分とした三元系のスラグであり、その塩基
度は約0.4であって目標とした成分組成となってい
る。
【0054】また、生成ガスはCO、CO2 、H2 、H
2 O(水蒸気)を主たる成分とした組成であり、発熱量
が2220kcal/Nm3 程度のガスが発生した。こ
れは例えば発電用のガスとして利用できるものであっ
た。尚、窒素ガスは石炭灰を溶融炉に装入するために使
用された窒素ガスである。
2 O(水蒸気)を主たる成分とした組成であり、発熱量
が2220kcal/Nm3 程度のガスが発生した。こ
れは例えば発電用のガスとして利用できるものであっ
た。尚、窒素ガスは石炭灰を溶融炉に装入するために使
用された窒素ガスである。
【0055】また、前述の溶融炉において24時間操業
した結果、生成したスラグは約74tonであり、また
同時に溶銑が約2ton製造された。上記のように、物
質バランス及び熱バランスから見て本発明は実施可能な
溶解プロセスであることが証明できた。
した結果、生成したスラグは約74tonであり、また
同時に溶銑が約2ton製造された。上記のように、物
質バランス及び熱バランスから見て本発明は実施可能な
溶解プロセスであることが証明できた。
【0056】また、生成したスラグは塩基度が約0.4
のスラグであり、このスラグは路盤材あるいはセメント
の原料等として使用できるものである。このスラグは固
化されているので、著しく容積が減少しており、その後
の運搬あるいは埋め立てにおいても容易となった。
のスラグであり、このスラグは路盤材あるいはセメント
の原料等として使用できるものである。このスラグは固
化されているので、著しく容積が減少しており、その後
の運搬あるいは埋め立てにおいても容易となった。
【0057】
【発明の効果】以上説明した通り、本発明においては溶
鉄を収容した転炉型の溶融炉に石炭灰を投入し、酸素ガ
スと溶鉄との間に発生する熱を利用して石炭灰を溶解す
るため、極めて短時間に、しかも比較的容量の小さい溶
融炉において大量の石炭灰を溶解することができる。従
って石炭灰の処理方法としては極めて経済的である。ま
た石炭灰中の重金属等は還元され、固化した石炭灰のス
ラグを投棄しても環境上何らの問題もない。従って、本
発明は産業上極めて重要な発明である。
鉄を収容した転炉型の溶融炉に石炭灰を投入し、酸素ガ
スと溶鉄との間に発生する熱を利用して石炭灰を溶解す
るため、極めて短時間に、しかも比較的容量の小さい溶
融炉において大量の石炭灰を溶解することができる。従
って石炭灰の処理方法としては極めて経済的である。ま
た石炭灰中の重金属等は還元され、固化した石炭灰のス
ラグを投棄しても環境上何らの問題もない。従って、本
発明は産業上極めて重要な発明である。
【図1】本発明の実施態様を示す概要図である。
【図2】CaO−SiO2 −Al2 O3 系の状態図であ
る。
る。
【図3】MgO−SiO2 −Al2 O3 系の状態図であ
る。
る。
1 溶融炉 2 石炭灰 3 ランス 4 石炭 5 ボイラー 6 造滓材 7 除塵機 8 酸素 9 スラグ処理 10 窒素ガス 12 攪拌ガス 18 スラグ 20 メタル
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高橋 謙治 東京都千代田区丸の内一丁目1番2号 日 本鋼管株式会社内 (72)発明者 狛谷 昌紀 東京都千代田区丸の内一丁目1番2号 日 本鋼管株式会社内 (72)発明者 宮田 康人 東京都千代田区丸の内一丁目1番2号 日 本鋼管株式会社内 (72)発明者 鈴木 喜夫 東京都千代田区丸の内一丁目1番2号 日 本鋼管株式会社内
Claims (8)
- 【請求項1】 下記の工程を備えたことを特徴とする石
炭灰の処理方法。(a)溶鉄又は溶鉄と溶融スラグを収
容した転炉型の溶融炉を用意し、(b)前記溶融炉内に
酸素ガスの気流を吹きつけながら、石炭灰と、該石炭灰
の成分組成を変化させる造滓材と、熱源としての炭素材
とを該溶融炉に添加し、(c)前記石炭灰を溶融し、
(d)溶融した前記石炭灰を前記溶融炉から排出して冷
却する。 - 【請求項2】 前記石炭灰を不活性ガスにより固気比2
0以上で前記溶融炉に添加することを特徴とする請求項
1に記載された石炭灰の処理方法。 - 【請求項3】 前記石炭灰を予め塊状に成形して前記溶
融炉に添加することを特徴とする請求項1に記載された
石炭灰の処理方法。 - 【請求項4】 前記炭素材の添加により溶鉄の炭素含有
量を2wt%以上に保持しながら前記石炭灰の溶解を行
うことを特徴とする請求項1〜3に記載された石炭灰の
処理方法。 - 【請求項5】 前記溶融炉の底部又は側壁から前記溶鉄
を攪拌するためのガスを吹き込みながら行うことを特徴
とする請求項1〜4のいずれかに記載された石炭灰の処
理方法。 - 【請求項6】 前記溶鉄の溶融炉における静止浴深さを
300mm以上に保持して行うことを特徴とする請求項
1〜5のいずれかに記載された石炭灰の処理方法。 - 【請求項7】 前記溶融されたスラグの主成分をCa
O、SiO2 及びAl2 O3 とし、且つ、CaO/Si
O2 が0.3〜1.25とすることを特徴とする請求項
1〜6のいずれかに記載された石炭灰の処理方法。 - 【請求項8】 前記溶融されたスラグの主成分をCa
O、MgO、SiO2及びAl2 O3 とし、且つ、(C
aO+MgO)/SiO2 が0.3〜1.3とすること
を特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載された石炭
灰の処理方法。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7295974A JPH09108651A (ja) | 1995-10-20 | 1995-10-20 | 石炭灰の処理方法 |
| KR1019960046735A KR100222394B1 (ko) | 1995-10-20 | 1996-10-18 | 석탄재의 처리방법 |
| CNB961127988A CN1155532C (zh) | 1995-10-20 | 1996-10-18 | 煤灰的处理方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7295974A JPH09108651A (ja) | 1995-10-20 | 1995-10-20 | 石炭灰の処理方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09108651A true JPH09108651A (ja) | 1997-04-28 |
Family
ID=17827510
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7295974A Pending JPH09108651A (ja) | 1995-10-20 | 1995-10-20 | 石炭灰の処理方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09108651A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110125143A (zh) * | 2019-05-23 | 2019-08-16 | 中盟环境建设有限公司 | 一种含重金属污泥生物富集无害处理方法及用途 |
-
1995
- 1995-10-20 JP JP7295974A patent/JPH09108651A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110125143A (zh) * | 2019-05-23 | 2019-08-16 | 中盟环境建设有限公司 | 一种含重金属污泥生物富集无害处理方法及用途 |
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