JPH1053820A

JPH1053820A - 鋼ダスト、スラッジ及び／又は鉱石の金属化合物類の処理方法

Info

Publication number: JPH1053820A
Application number: JP21273496A
Authority: JP
Inventors: Giichi Koshiba; 義一小柴; Yasuo Otani; 康夫大谷; Itaru Suyama; 格陶山
Original assignee: ASAHI GIKEN HANBAI KK
Current assignee: ASAHI GIKEN HANBAI KK
Priority date: 1996-08-12
Filing date: 1996-08-12
Publication date: 1998-02-24

Abstract

(57)【要約】【目的】製鋼ダスト、スラッジ金属化合物類の処理方法
に関し、特にアルミニウム含有アルミ残灰を利用して製
鋼ダスト、スラッジ金属化合物類の処理時における投入
熱量を減少させた製鋼ダスト、スラッジ金属化合物類の
処理方法を提供することを目的とする。【構成】製鋼ダスト、スラッジ金属化合物類及び／又は
ニッケル鉱石、クロム鉱石、マンガン鉱石、チタン鉱
石、鉄鉱石の何れか少なくとも一種の鉱石を含む金属化
合物に、炭素含有還元剤とアルミニウム含有アルミ残
灰、及び更に必要に応じ粘結剤を添加、混合、成形して
成形体とし、これを加熱、あるいは放電して着火させ自
焼させた後、溶融炉に装入して還元溶融することあるい
は、前記成形体を直接溶融炉に装入して還元精錬するこ
とを特徴とする製鋼ダスト、スラッジ金属化合物類の処
理方法である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は製鋼ダスト、スラッ
ジ及び／又は鉱石の金属化合物類の処理方法に関し、特
にアルミニウム含有アルミ残灰を利用して製鋼ダスト、
スラッジ金属化合物類の処理時における投入熱量を減少
させた製鋼ダスト、スラッジ金属化合物類の処理方法に
関する。

【０００２】

【従来技術】従来より製鋼ダスト、スラッジ金属化合物
類の処理方法としては、それらに炭素系還元剤と粘結剤
とを加え混合してペレットやブリケットに成形し、得ら
れたペレットやブリケット状成形物を予熱乾燥後、高温
スラグ内に投入し加熱して有用金属を還元回収する技術
が知られており、例えば、特開昭６０−４３４４４号公
報には溶滓の顕熱を有効利用してＮｉやＦｅを回収する
ダストの無公害処理が開示されている。同じく溶滓の顕
熱を利用する方法であって、還元剤として炭素質を使用
し、これと種々の還元助剤と組合せることによる製鋼ダ
スト、スラッジ金属化合物類の処理方法が知られてい
る。例えば、特公昭６０−１５９１２８号公報には、還
元助剤として、ＣａＣｌ₂またはＮａＣｌを、特公昭６
０−１５９１３３号公報には、ＣａＣｌ₂、ＮａＣｌ及
び鋳鉄粉を、特公昭６０−１５９１２９号公報にはＣａ
Ｃｌ₂、ＮａＣｌまたはソーダ灰を、特公昭６０−１５
９１３０号公報にはアルカリ金属炭酸塩（Ｎａ₂ＣＯ₃，
Ｋ₂ＣＯ₃）を使用する技術がそれぞれ開示されている。

【０００３】しかし、これらの方法は、何れも熱源とし
てスラグ顕熱を使う技術であるからスラグの発生量、発
生のタイミングによって処理量が制約される難点があ
る。また、還元剤に炭素質を用いるため１，４００℃以
上の高温にしないと反応時間が長く、還元効率が低い。
また、スラグ中にダストやスラッジ金属化合物類を投入
するとスラグ温度が低下して反応が抑制され、更に溶滓
の粘度が急激に上昇し、揮発成分の揮化が不完全になる
という欠点もある。溶滓温度の低下抑制のため、塊状成
形物に予め燃焼剤、例えば液体燃料を混合して焙焼させ
る方法（特願昭５９−１３６３６４号公報参照）や炭素
質燃料と燃焼助剤（例えば、鉄粉、アルミニウム粉、フ
ェロシリコン粉、ＫＣｌ）を混合した塊状成形を焙焼さ
せて、溶滓と反応させる方法（特開昭６０−１８１２４
７号公報、特開昭６０−２１８４１５号公報参照）や、
還元剤として炭素質、アルミニウム粉、フェロシリコン
粉、還元助剤としてＮａＣｌ、ＣａＣｌ₂、ＫＣｌＯ₃、
鋳鉄粉を用いる方法（特開昭６０−１８７６３２号公報
参照）が知られている。これらの方法は、炭素質還元剤
を使用するため塊状成形物の焙焼に３〜５時間もの長時
間を有すること、空気量のコントロールが難しく焼上り
が不均一になり易いという欠点がある。その結果、有価
メタルの回収率が劣化するという問題が生じる。

【０００４】また、ダスト、スラッジ金属化合物類を加
熱乾燥して粉体のまま、コークス、充填層堅型炉へ吹込
んで還元する方法が、特開平６−１７９９０５号公報に
開示されている。しかし、この方法は、設備が大掛りで
処理物が大量に供給されないと採用できる方法ではな
い。また、アルミニウム含有アルミニウム残灰（以下Ａ
ｌ残灰と記す）中のＡｌのテルミット反応を利用する技
術に関しては、製鋼ダスト、スラッジよりＺｎを回収す
る方法（特開平５−２０２４３６号公報）がある。この
方法は、製鋼ダスト、スラッジをロータリーキルン等で
還元焙焼し、Ｚｎ及びＰｂなどの揮発しやすい成分を粗
酸化亜鉛として補集する。この粗酸化亜鉛にＡｌ残灰と
フラックス（ＣａＯ、Ｎａ₂ＣＯ₃、ＮａＯＨなど）を加
え塊成化し、ＡｌとＺｎＯのテルミット反応によりＺｎ
を還元、揮発させる。揮発した金属Ｚｎをフィルターで
回収する技術である。この技術は、Ｚｎの回収を粗酸化
亜鉛−揮発還元と２段階で得るものであってそれぞれの
段階で多量の熱エネルギ−を消費するという難点があ
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明者らは、上記の
欠点を改良すべく種々検討した結果、炭素質還元剤と共
にＡｌ₂Ｏ₃を含んだＡｌ粉、特にＡｌ溶解時の副産物で
あるＡｌ残灰を使用することにより塊状成形体の成形性
が良く、焙焼性の向上した塊状成形体が得られることを
見出し、更にＡｌテルミット反応特有の速い反応速度
と、Ａｌ₂Ｏ₃生成熱量の大きいため、成形体自体が高温
になることが有効に作用し、金属の回収率が向上すると
の知見を得、この知見に基づいて更に検討した結果、本
発明を完成したもので、本発明の目的はアルミニウム含
有アルミ残灰を利用して製鋼ダスト、スラッジ金属化合
物類の処理時における外部から加える熱量を減少させた
製鋼ダスト、スラッジ金属化合物類の処理方法を提供す
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本願の請求項１の発明の
要旨は、製鋼ダスト、スラッジ金属化合物類及び／又は
ニッケル鉱石、クロム鉱石、マンガン鉱石、チタン鉱
石、鉄鉱石の何れか少なくとも一種の鉱石を含む金属化
合物に、炭素含有還元剤とアルミニウム含有アルミ残
灰、及び更に必要に応じ粘結剤を添加、混合、成形して
成形体とし、これを加熱、あるいは放電して着火させ自
焼させた後、溶融炉に装入して還元溶融することを特徴
とする製鋼ダスト、スラッジ金属化合物類の処理方法で
あり、請求項２の発明の要旨は、製鋼ダスト、スラッジ
金属化合物類及び／又はニッケル鉱石、クロム鉱石、マ
ンガン鉱石、チタン鉱石、鉄鉱石の何れか少なくとも一
種の鉱石を含む金属化合物に、炭素含有還元剤とアルミ
ニウム含有アルミ残灰、及び更に必要に応じ粘結剤を添
加、混合、成形して成形体とし、これを溶融炉内に装入
し、成形体を加熱又は放電し着火させて自焼させながら
還元溶融することを特徴とする製鋼ダスト、スラッジ金
属化合物類の処理方法である。そして、本発明では、還
元溶融する際、発生するＡｌ₂Ｏ₃生成熱が金属酸化物の
還元に必要な熱量の大半を供給するので、省エネルギ−
効果の大きい製鋼ダスト、スラッジ金属化合物類の処理
方法である。

【０００７】すなわち、本願の請求項１の発明は、先ず
ダスト、スラッジ金属化合物類に炭素質還元剤とＡｌ残
灰を混合して、成形体を作製するものであるが、この
際、成形体に成形しにくい場合には粘結剤を添加して成
形体を形成する。次いで、得られた成形体を加熱、ある
いは放電させて着火し自焼させる。その際、塊状成形体
に含有されている水分や揮発性金属（Ｎａ、Ｋ、Ｚｎ、
Ｐｂなど）が揮散する。焙焼後の塊状成形体は、溶融還
元炉へ装入して金属を炭素還元する。請求項２の発明
は、同様な方法で塊状成形体を得たら、それを自然乾燥
した後、溶融還元炉内へ直接装入し着火して自焼させ
る。その時塊状成形体内部で、金属Ａｌと金属酸化物が
次式のように反応して金属とＡｌ₂Ｏ₃が生成する。３ＮｉＯ＋２Ａｌ＝３Ｎｉ＋Ａｌ₂Ｏ₃……（１）Ｆｅ₂Ｏ₃＋２Ａｌ＝２Ｆｅ＋Ａｌ₂Ｏ₃……（２）Ｃｒ₂Ｏ₃＋２Ａｌ＝２Ｃｒ＋Ａｌ₂Ｏ₃……（３）３ＭｎＯ＋２Ａｌ＝３Ｍｎ＋Ａｌ₂Ｏ₃……（４）Ａｌ₂Ｏ₃生成熱は３９０Ｋｃａｌ／ｍｏｌと大きく、こ
の生成熱によって塊状成形体自体の温度が上昇するの
で、外部エネルギ−は余り供給しなくても金属を還元で
きる優れた溶融還元法である。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て詳細に説明する。本発明における被処理物である製鋼
炉ダスト、スラッジ金属化合物類は、金属酸化物が主体
であるが、スラッジの処理に中和剤としてＣａＯを使用
した場合、ＣａＳＯ₄の如き硫酸塩、ＣａＦ₂の如きふっ
化物、硝酸塩および金属水酸化物が含有されている。従
って、本発明ではこの金属酸化物の還元及び硫酸塩と金
属水酸化物等の分解を炭素含有還元剤及びアルミニウム
含有アルミ残灰（Ａｌ残灰とも記載する）によって行う
のである。

【０００９】本発明で使用する炭素含有還元剤として
は、通常金属酸化物の還元に使用されるものならは何れ
でも良く、例えば、コ−クス、カーボンブリーズ、木
炭、石炭粉末等であり、その粒度としては０．１〜１５
ｍｍが適当である。また、本発明で使用するＡｌ残灰と
しては、金属Ａｌを３０重量％以上含有する最大径２ｍ
ｍ以下の微粉末であることが好ましい。すなわち、本発
明におけるＡｌ粉末としては粒径が小さく、かつ比較的
均一であって粒度分布が広すぎないものを用いることが
必要である。好ましくは平均粒径が０．０１〜０．２ｍ
ｍであり、最大粒径が２ｍｍ以下のものが用いられる。

【００１０】本発明におけるＡｌ残灰中のアルミナ（Ａ
ｌ₂Ｏ₃）粉末の役割はテルミット反応速度を調節するこ
とである。しかして、テルミット反応の反応速度を制御
するために、Ａｌ₂Ｏ₃粉末を３０％以上７０％以下含有
することが必要である。Ａｌ₂Ｏ₃粉末の含有率が７０％
を超えると反応が抑制されて、反応時間が長くなり、ま
た、３０％未満だと短時間に反応が進み、突沸現象が観
察される。好ましくはＡｌ₂Ｏ₃：４０〜５５％の範囲で
ある。Ａｌ₂Ｏ₃の粒径分布はＡｌ粉末のそれと同程度の
ものが好ましい。このようなＡｌ₂Ｏ₃含有Ａｌ粉末とし
ては、Ａｌ溶解時に副産物として発生するＡｌ残灰が適
合する。特に金属Ａｌを回収した残りのＡｌ残灰のう
ち、金属Ａｌ：１０〜５０％（好ましくは２５〜４０
％）、ＡｌＮ：１〜２０％（好ましくは５〜１５％）、
Ａｌ₂Ｏ₃：３０〜７０％（好ましくは４０〜５５％）か
らなるものが使用可能である。

【００１１】製鋼ダスト、スラッジ金属酸化物類に対す
るＡｌ残灰の配合率は、金属Ａｌ含有率で１％〜１０％
になるようにする。好ましくは２％〜６％である。金属
Ａｌが原料に対して１％以下であると焙焼が不可能であ
り、１０％以上では塊状物が急激な生成熱発生のため破
砕される。本発明では製鋼ダスト、スラッジ金属化合物
類と炭素含有還元剤及びＡｌ残灰とより成形体に成形す
る。通常、これらのものは容易に成形しうるが、成形困
難な場合には粘結剤を添加する。粘結剤としては、ステ
アリン酸、ポリビニールアルコール、ポルトランドセメ
ント等が使用される。成形手段としては双ロール式ブリ
ケットマシン、ペレタイザーによって行う。成形物の形
状としては、ペレット状、ブリケット等何れの形態でも
良く、好ましくは径換算（直径換算）で２０〜５０ｍｍ
φ、重量１００〜２００ｇ程度の大きさの塊状成形物で
ある。

【００１２】塊状成形体を還元炉に直接投入する直接還
元処理方法では、その配合率（金属Ａｌ配合率として）
は、上記と同じく１〜１０％である。Ａｌ１０％を超え
るとＡｌ₂Ｏ₃生成熱量が大きくなりすぎて、還元炉を破
損するおそれがある。そのため原料に含まれる金属酸化
物を還元するのにこのＡｌ量で不足する場合には、炭素
質還元剤を添加する。焙焼しないで還元炉に直接装入さ
れた塊状成形体に加熱あるいは放電着火させるとテルミ
ット反応が始まり、塊状成形体の温度が急激に上昇す
る。温度上昇部分から揮発成分が揮発する。揮発成分は
ダクト内で冷却され回収される。

【００１３】前記のように金属Ａｌが１〜１０％配合さ
れているため、Ａｌ₂Ｏ₃生成熱によって炉内温度は上昇
する。金属Ａｌの配合率が５％を超す時は、急激な発熱
のため炉が破損するおそれがあるので、塊状成形体の装
入は、少量ずつ数回に分けて行うことが必要である。金
属Ａｌの配合率が３％を超える場合、自焼により炉内温
度は８００℃以上に達するので、外部エネルギー（例え
ばアーク放電）を少し補えば還元反応が持続でき電力原
単位は大幅に下る。その上、反応時間が短くなるので、
原料処理量が大幅に増大する。本発明者らが得た実績で
は金属Ａｌ＝３％配合で原料処理量を約２倍にすること
ができた。塊状成形体を予備焙焼する方法では、焙焼時
間が約１／２に短縮された。得られた焙焼体は一様で均
質な焼上りであり、内部に還元メタルが観察された（×
１００顕微鏡による）。Ａｌ₂Ｏ₃粉末を含有しないＡｌ
粉末を使用した場合は、予備焙焼では燃焼速度が早く爆
発的に燃焼し中心部の温度が上昇し、水蒸気などの生成
ガスの噴出により成形体が潰滅した。燃焼時間のコント
ロールは、Ａｌ粉と同程度の粒度分布をもつＡｌ₂Ｏ₃粉
の混合で達成できた。その混合率は、金属Ａｌ量×
（１．５〜５）の範囲が好ましい。Ａｌ₂Ｏ₃の割合が大
きくなる程、燃焼時間は長くなる。

【００１４】

【実施例及び比較例】

実施例１焙焼助燃剤としての使用例塊状成形体の焙焼を促進するため、スラッジ、電気炉ダ
スト金属化合物類及びニッケル鉱石粉末（１０％配合）
に適量のカーボンブリーズを混合した調製原料にＡｌ残
灰を１０重量％添加し混合した。使用した調製原料の化
学成分を表１に示す。また、Ａｌ残灰の化学成分を表２
に示す。

【００１５】

【表１】

【００１６】

【表２】

【００１７】（１）表１に示す調製原料５，０００ｋ
ｇ、表２のＡｌ残灰を５５０ｋｇに水約３００リットル
を加えロータリーミキサーで１０分間混練した後、製団
機でブリケットを作製した。これを鋼製容器に約１，０
００ｋｇ入れて、１００時間自然乾燥した。ブリケット
は良好に固化し破損、欠けなどの欠陥の発生は、従来品
（Ａｌ残灰無添加のもの）と同等であった。塊状成形体
（ブリケット）の圧縮強度（圧縮してブリケットが圧潰
する強度）は製団直後は従来法も本願発明の方法（Ａｌ
残灰添加）も約１００Ｎと同じであったが、乾燥後の圧
縮強度は、本願発明の方法の方が約３〜４倍の強度を有
していた。ブリケットの特性について表３にまとめて示
す。

【００１８】

【表３】

【００１９】（２）乾燥後のブリケットを焙焼ボックス
（１．２ｍ×１．２ｍ×０．８ｍＨ）に約１，５００ｋ
ｇ装入し、プロパンガスバーナで３０分間底部を加熱し
着火した。その結果を表４に示す。従来法に比し本願法
は、着火性、着火の保持に優れ、燃焼時間が約１／２に
短縮され、焼上り結果も良好であった。

【００２０】

【表４】

【００２１】実施例２焙焼助燃剤としての使用例表１に示す調製原料に、金属Ａｌ含有率が各々１０．５
％、２１．３％、３０．６％のＡｌ残灰と、金属Ａｌ粉
末（Ａｌ含有率８２％Ａｌ−残Ａｌ₂Ｏ₃）を用いて、ブ
リケット中の金属Ａｌ含有率と着火性の関係を調べた結
果を表５に示す。調製原料に対し、金属Ａｌ含有率が
１．５％以上あれば自焼するのでアルミ残灰中の金属Ａ
ｌ含有率は、１０％以上あれば実用に供することができ
る。また、金属Ａｌ含有率が５０％以上になると燃焼速
度が早くなりすぎ取扱いが困難となるし、Ａｌ含有率が
高くなるとコスト高になる。従ってＡｌ残灰の金属Ａｌ
含有率は１０〜５０重量％が適している。なかでもＡｌ
含有率３０％前後のものがコストパフォーマンが高い。

【００２２】

【表５】

【００２３】実施例３Ａｌ残灰を添加した成形体を直
接装入の例調製原料にＡｌ残灰を１０％配合して成形した成形体
（以下、α−１０−Ｐｔと表記する）を還元炉に直接装
入した。α−１０−Ｐｔは原料層中で自動着火し、Ａｌ
テルミット反応で、揮散性アルカリ金属ガスを放出させ
た。天蓋下雰囲気温度は空気吹込み量の調節で７００〜
８００℃に保つことができた。上記空気吹込みでアルカ
リ金属ガスも酸化され、ダストとして炉外へ集塵除去し
た。焙焼の目的は揮散性アルカリ金属の蓄積による還元
炉の原料吹上げ障害の除去にあるが、空気吹込みで吹上
げ障害は防止できた。表６に示すように７００℃あれば
蒸気圧の最も低い亜鉛（Ｚｎ）でも６１ｍｍＨｇ＝０．
０８ａｔｍの飽和蒸気圧となる。一方α−１０−Ｐｔ中
の揮散性アルカリ金属の濃度は表７の如くいずれも４％
以下であるから原料層が６５０℃以上に保たれればアル
カリ蒸気の析出濃縮は起きない。α−１０−Ｐｔを焙焼
しないまま、還元材・造滓材と混合し常温で還元炉に直
接装入した。天蓋下の空気流入量を調節し、雰囲気温度
を７００〜８００℃に保つと、装入後数分でα−１０−
Ｐｔは自動的に着火し、原料全面が７００℃を超えた。
開放炉のままでは空気流入量が多く、雰囲気温度は４０
０℃以下になり、α−１０−Ｐｔの着火は大幅に遅れ
た。原料層下部の炭素還元層からの７００℃以上のＣＯ
ガスが高温のままα−１０−Ｐｔに接触するまで、即ち
投入原料が遂次消化され、下層へ移行し着火温度に達す
るまでの遅れと判断できる。天蓋下雰囲気を還元性のま
ま７００℃以上に保てれば、アルカリ金属蒸気を酸化さ
せることなく蒸着回収も可能である。ただし原料中の水
分を十分除去する必要がある。原料水分が、僅か０．６
％でも全金属蒸気を酸化させる。水分が０でも原料中の
各種水酸化物は４００℃以上で遂次水蒸気を放出し金属
蒸気を酸化する。天蓋化の雰囲気を十分に還元性にする
為、温度を高く保ち、ＬＰＧなどの吹込みが必要にな
る。

【００２４】

【表６】

【００２５】

【表７】

【００２６】実施例４Ａｌ残灰入り成形体＋混合粉を
直接装入原料配合が変わると、例えば、スラッジが少なく、スケ
ール、ダストが多いと、α−１０−Ｐｔだけでは原料層
の温度上昇が大きく、部分的な融着も発生し、別の操炉
困難が起きた。この困難を解消するため、Ａｌ残灰添加
率を９％に減らし、成形体と成形する前の混合粉とを約
３：１で配合して直接装入した。天蓋温度は実施例３よ
りやや高く、７２０〜８３０℃であった。ダスト中のア
ルカリ濃度は実施例３より低いが、吹上げ障害も無く、
ほぼ全量を炉外へ除去出来た。スラッジは弗素、塩素を
多く含み、スラグ融点を大幅に引下げ、溶湯温度の低下
による溶湯排出困難を招いて来たが、Ａｌ₂Ｏ₃添加によ
りスラグ融点が上昇し、この困難も解消した。Ａｌ残灰
添加は、電力原単位引下げ効果があり、生産量増加を可
能にした。同時にＡｌ灰添加は、スラグのＡｌ₂Ｏ₃濃度
を高め、融点上昇により、Ｃｒ収率向上・溶湯排出容易
の効果もある。調製原料中のスラッジが減り、スケー
ル、ダストが増えると、成形体の金属水酸化物が減り、
着火後の温度上昇が大きく、そのことが反応速度を速
め、温度上昇速度を大きくさせる。スラッジの少ない原
料は弗素・塩素が減りスラグ融点がやや高い。したがっ
てＡｌ残灰添加を減らし、スラグ融点を調節することが
望ましい。状況を検討し、Ａｌ残灰添加を９％に下げ、
スラグ融点の過度上昇を制御すると共に成形体：調製原
料比率を２：１、３：１として直装した。調製原料の少
ない３：１の方が炉況が安定していた。即ち、天蓋下温
度の変動が小さくダスト成分も変動率（標準偏差／平均
値）が少なかった（表１０参照）。Ａｌ灰添加前の調製
原料組成を表８に、実施例３、４の平均的なスラグを表
９に示す。

【００２７】

【表８】

【００２８】

【表９】

【００２９】

【表１０】

【００３０】アルカリ金属蒸気は天蓋下で酸化されダス
トとして補集される。原料層温度が低くなると、凝縮
し、濃縮効果を引起こす。実施例３、４では飽和温度が
最も高い亜鉛で１４ｍｍＨｇ以下と想定され、原料層温
度は６１０℃以上であれば完全と判断された。テスト期
間中、原料層温度は常に６５０℃以上であった。念のた
め、原料層のサンプルを採取し、析出の有無を検査し
た。成形体表面に析出物が観測され、Ｘ線解析による
と、ＳｉＯ₂，ＭｇＯ，Ａｌ₂Ｏ₃，ＣａＯ，が主な成分
で、Ｚｎ，Ｎａ，Ｋ，は弱かった。

【００３１】実施例５乾燥原料とＡｌ残灰の成形体スラッジ比率の多い原料ではＡｌ残灰を増加させ、スラ
グの融点低下を防がねばならない。その結果炭素還元率
が減り、Ａｌテルミット率が増える。その結果、アルカ
リ金属蒸気濃度が高くなる。即ち、析出障害が起こり易
くなる。Ａｌ灰の配合比率が増えると同じ電力負荷でも
生産量が増加する。表１１にあるように、スラッジの多
い原料は水分が多く、集塵機での潮解障害が起きる。原
料を乾燥すれば良いが、成形性が弱まる欠点がある。然
しＡｌ残灰の配合比の増加は前述の通り電力原単位の低
減、生産量の増加があると共に、高Ａｌ₂Ｏ₃スラグが得
られ、このスラグが造滓材としての用途もある。

【００３２】

【表１１】

【００３３】乾燥原料に微量のステアリン酸と灯油を加
え、粉末に潤滑性を付与し、粒子間距離を近づけ、成形
強度を確保する手段とした。表７にあるように、Ａｌ残
灰が増えると、追加すべき炭材（小塊Ｃｏｋｅ）量が急
速に減り、調製原料としては無炭素が扱い易かった。表
１１の原料を乾燥し、更に無炭素にして、Ａｌテルミッ
トのみで還元するには、化学量論的には３０％Ａｌ、６
％ＡｌＮのＡｌ残灰が約０．５８５ｋｇ／ｋｇ−Ｂ必要
であるが、生成スラグのＡｌ₂Ｏ₃が高く、且つＣａＦ₂
は低くなる為、融点が高くなり過ぎ、操炉困難が予想さ
れた（表１２参照）。勿論スラッジのみの原料を高Ａｌ
のＡｌ残灰で還元すれば、上記困難は解決出来るが、経
済的な困難が起きる。

【００３４】

【表１２】

【００３５】

【発明の効果】

（１）スラッジ、ダストに含まれる、金属酸化物とＡｌ
残灰に含まれる金属アルミのテルミット反応により、原
料ブリケットを容易に焙焼することができる。すなわ
ち、ブリケットの着火性、着火の保持が良好で、焼上り
も均一で焼結することも無い。Ａｌ残灰無添加のブリケ
ットに比べ燃焼時間は約１／２に短縮される。（２）アルミ残灰を添加することでブリケットの圧縮強
度を大きくすることができる。Ａｌ残灰１０％配合で、
ブリケットの圧縮強度はＡｌ残灰無添加に比して約３倍
となった。（３）原料のスラッジ、ダストに含まれる金属酸化物と
Ａｌが反応して生じるＡｌ₂Ｏ₃生成熱を原料ブリケット
自体の加熱に利用することで還元に必要な外部エネルギ
ーの大幅な節約が可能である。電気炉で還元した場合、
Ａｌ残灰１０％配合（金属Ａｌ＝３％）で電力原単位は
約１／２に低減した。（４）テルミット反応は、反応速度が速いのでその制御
が必要となる。Ａｌ残灰中のＡｌ₂Ｏ₃粉の粒度分布及び
含有量を調節することで反応速度を実用的な範囲にコン
トロールすることが可能である。Ａｌ₂Ｏ₃生成熱量と反
応速度のコントロールで還元時間を約１／２に短縮する
ことができ、生産性を向上させることができる。原料の
処理能力が２倍と大きくなったので、Ｎｉ鉱石やクロム
鉱石を粉砕して、スラッジ、製鋼ダストに配合使用する
ことができる。（５）スラッジ中にＣａＦ₂が多い場合、スラグ融点が
低下し、ＣｒやＭｎの還元率が悪くなる。しかし、Ａｌ
残灰を使用することでスラグにＡｌ₂Ｏ₃が含有される結
果、スラグ融点が上昇し、上記有効メタルの回収が良好
になる。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】製鋼ダスト、スラッジ金属化合物類及び
／又はニッケル鉱石、クロム鉱石、マンガン鉱石、チタ
ン鉱石、鉄鉱石の何れか少なくとも一種の鉱石を含む金
属化合物に、炭素含有還元剤とアルミニウム含有アルミ
残灰、及び更に必要に応じ粘結剤を添加、混合、成形し
て成形体とし、これを加熱、あるいは放電して着火させ
自焼させた後、溶融炉に装入して還元溶融することを特
徴とする製鋼ダスト、スラッジ及び／又は鉱石の金属化
合物類の処理方法。
【請求項２】製鋼ダスト、スラッジ金属化合物類及び
／又はニッケル鉱石、クロム鉱石、マンガン鉱石、チタ
ン鉱石、鉄鉱石の何れか少なくとも一種の鉱石を含む金
属化合物に、炭素含有還元剤とアルミニウム含有アルミ
残灰、及び更に必要に応じ粘結剤を添加、混合、成形し
て成形体とし、これを溶融炉内に装入し、成形体を加熱
又は放電し着火させて自焼させながら還元溶融すること
を特徴とする製鋼ダスト、スラッジ及び／又は鉱石の金
属化合物類の処理方法。
【請求項３】前記アルミニウム含有アルミ残灰は、金
属Ａｌ：１０〜５０重量％、ＡｌＮ：１〜２０重量％、
Ａｌ₂Ｏ₃：３０〜７０重量％含有することを特徴とする
請求項１及び２記載の製鋼ダスト、スラッジ金属化合物
類の処理方法。
【請求項４】前記アルミニウム含有アルミ残灰の最大
粒経が２ｍｍ以下で、且つ、平均粒経が０．０１〜０．
２ｍｍであることを特徴とする請求項１及び２記載の製
鋼ダスト、スラッジ及び／又は鉱石の金属化合物類の処
理方法。