JPS61194123A - 特殊鋼ダスト，スラツジ類と製鋼スラグとの同時処理方法 - 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〕 本発明は製鋼炉から排出される高ｌＡ溶滓の顕熱を積極
的に利用して、特殊鋼ダスト、スラッジ類の処理と製鋼
スラグとの処理を同時に行う方法に関するものである。

（従来技術〕 特殊鋼製造に際して発生する特殊鋼ダスト、スラッジ類
は、酸化鉄を主成分とするが、数％のＮｉを含みながら
低品位であり、しかもＣｒ、　ＰｂＳＺｎ、Ｃｕ、　Ｃ
ｄ、　Ｓ、　Ｆ等の有害成分を含む為に、Ｎ＋原料とし
ての活用もできず、更には該特殊鋼ダスト、スラッジ類
は重金属イオンを溶出するのでそのまま廃棄することも
できず、多額の費用をかけて産業廃棄物として処分され
ていた。

一方、製鉄業において発生する高炉、転炉、電気炉、合
金鉄用電気炉等の各種製鋼炉から搬出さＡ＞Ａ＆のまま
排出されており、その莫大な熱エネルギーは未利用のま
ま無駄に放出されているのが現状であった。

〔発明が解決しようとする問題点〕

そこで、上記の未利用熱エネルギーを積極的に利用して
ダスト、スラッジ類の処理を行うことが必要と考えられ
、この種の研究として、本願出願人が以前に研究し出願
した特願昭４８−１１１３０６号公報に記載された溶滓
を利用した製鋼ダスト、スラッジからの有価金属回収方
法があるが、この方法は還元剤を内装したダスト、スラ
ッジのブリゲットあるいはベレットを造り、転炉や電気
炉の溶滓鍋底に予め入れておいて、その上から高温の溶
滓を流入する方法であり、この方法によると製鋼操業の
変化に対応したブリケット又はベレットの装入適性量の
調節ができず、時として未反応ダスト、スラッジのブリ
ケット又はペレットの残る欠点を有していることが確認
された。

また、製鋼スラグは、高温の溶融状態で排出され、Ｃａ
Ｏに冨んでいるので、その処分については鋭意再資源化
の検討が進められているが、従来、製鋼スラグは、主に
製鋼スラグ中の遊離石灰、２ＣａＯ・Ｓｉｎｇ等に起因
する膨張崩壊現象のため、セメント原料、肥料等に使用
する場合は別として、そのままでは土建資材には利用で
きないので、発生全量が利用されるまでに至らず、大部
分は埋め立て廃棄処分されていた。

本発明は上記事情に鑑みなされたもので、溶滓中での反
応を完全なさしめて特殊鋼ダスト、スラッジ類に含まれ
ている有価金属の回収と有害成分の無公害化とをより完
全にすると共に、製鋼スラグを安定化して、製鋼スラグ
の資源としてのより広い利用を図ることを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的に沿う本発明は、特殊鋼ダスト、スラッジ類と
、該特殊鋼ダスト、スラッジ類中の金属化合物と反応す
るに必要な星の還元剤及び塩化剤と、製鋼スラグの改質
に必要な量の改質剤とを混、第１工程によって得られた
塊成化物を乾燥予熱する第２工程と、第２工程で得られ
た乾燥塊成化物を高温溶融製鋼スラグ中に投入し、該高
温溶融製鋼スラグの持つ顕熱によって塩化還元反応を生
起せしめ、主としてＮｉ、　Ｆｅの有価金属をメタル化
させると共に、溶融滓化反応を起こさせて製鋼スラグの
改質を行う第３工程と、溶滓鍋中の物を冷却凝固し、次
いで破砕した後通常の選鉱手段でメタル化したＮｉ、　
Ｆｅと溶融滓化した製鋼スラグを分離する第４工程とか
ら構成されている。

第一工程で使用する改質剤としては、製鋼スラグ中に含
まれ膨張崩壊現象の主原因となっている遊離のＣａＯ、
ＭｇＯを無くすような成分や、不安定鉱物２　ＣａＯ・
５ｉｎ２．３　Ｃａ０　　・２ＳｉＯｚを土建資材とし
ても使用可能な安定化合物ＣａＯ・Ｓｉｎ、、２ＣａＯ
・ＡｈＯｉ　　・Ｓｉｎｇ、２ＣａＯ−Ｍｇ０　　・２
ＳｊＱｚ、２　ＣａＱ・ＦＱｔＯｘ　、４ＣａＯ・＾１
２０３　　Ｆｅ、０＊等に変化させる（以上二の反応を
溶融滓化反応という）に必要な成分を含み、しかも低融
点であるものが有効であ一ブ　　ｊＡｌ＋−；ＩギＣ１
０−＾ＩＡＤ−ｎ−尤士ｔＪ　６　Ｊ−する珪酸塩質の
鉱物、岩石又はその風化物、砂岩、珪砂、鋳物廃砂、火
山灰、石炭灰、赤泥、銅貨、亜鉛賀、酸性キュポラ滓等
が使用される。その使用量は製鋼スラグの塩基度によっ
ても若干変化するが通常は溶滓量の５〜１５重量％程度
である。

また、第１工程で用いる還元剤には、コークスあるいは
木粉等の炭素質遷元剤であるものの他、鋳鉄粉やアルミ
粉、フェロシリコン等も含まれるものであるが、通常は
安価なコークスあるいは木粉等の炭素質還元剤を使用す
るのが好ましい。また、炭素質還元剤を用いる場合、そ
の添加量は炭素量がＮｉ還元に必要な理論量の１〜５倍
としその粒度は５１ＩＩＩｍ以下とすることが好ましい
。

そして、上記塩化剤としては通常安価なＣａＣ１゜やＮ
ａＣｌを使用するのが好ましいが、塩化剤の添加量はＣ
ａＣＩｚやＮａＣ１を用いる場合、Ｎｉを塩化するのに
必要な理論量の０．５〜１．５倍とすることが好ましい
。

なお、所定の大きさに塊成化するとは、ブリケット化ま
たはペレット化することをいうが、これに限定されるも
のではない。

〔作用〕

次に、本発明に係る特殊鋼ダスト、スラッジ類と製鋼ス
ラグとの同時処理方法の処理手順とその作用とを詳述す
る。

第１工程でダスト、スラッジ類に所定量の還元剤、塩化
剤及び改質剤を添加混練して塊成化した後、第２工程で
該塊成化物を乾燥予熱するが、乾燥予熱したのは、過剰
な水分が存在すると、ＮｉＣｌ２　＋　ＨｚＯ−’　Ｎ
ｉＯ＋２ＨＣＩ　　または、ＦｅＣｌ１　＋　Ｈ２Ｏ−
ＦｅＯ＋　２ＨＣｌ等で示される加水分解を起こし、Ｎ
ｉ、　Ｆｅの塩化反応が阻害されるからである。

また、充分に乾燥予熱することによって、水分等による
溶滓顕熱の熱損失を防止するだけでなく、溶滓中に投入
された塊成化物の破裂粉化を防止するものである。

第３工程は、高温の溶滓中に第２工程よりの塊成化物を
投入する工程で、溶滓鍋への落下乱流、高圧気体吹き込
みあるいは機械攪拌による人工乱流によって塊成化物を
溶滓中に没入せしめ、顕熱によってＮｉ、Ｆｅの塩化還
元反応を促進すると共に溶滓化反応を起こさせて製鋼ス
ラグを改質する工程であるが、溶滓化反応については前
述したので、上記塩化還元反応について説明する。

Ｎｉ、　Ｆｅ化合物は、まずＮｉＣ１ｚ　、　ＦｅＣ１
＝となって気体化し、次いで還元剤表面に還元されたメ
タルとして析出する。即ち、その析出機構は、Ｃ及びＦ
ｅが塩化反応（ＮｉＯ＋　２ＨＣＩ　＝ＮｉＣ１ｚ　＋
　ＨｚＯ）で発生した８２０を分解してＨ２を発生させ
る為に、１２分圧の高（なる還元剤の表面でＮｉＣｌ２
が還元されメタルＮｉが析出するものと思われる。

この場合、還元剤に鋳鉄粉を使用しておれば、Ｎｉ析出
が少なく磁性の弱い炭素質還元粒子が存在しても、鋳鉄
粉は強磁性である為に微粒磁極効果によって容易に磁着
し、析出Ｎｉは磁力選鉱によって回収される。

また、前記した溶滓化反応においても熱が必要であり、
改質剤の量は溶滓の量に応じて決まってＩ七ユバ哨　柚
ｄル縛−出ハｈ′ηＬ　リニ１．り斬小量は多くは混入
できず、溶滓顕熱に応じた量にする必要があり、通常は
塊成化物の量は溶滓量の３０％以下である。従って、多
くのダスト、スラッジ類を処理しようとする場合、熱が
必要であるので適当に補助電極あるいは補助バーナ等を
用いて加熱するかあるいは、溶滓中に投入しようとする
塊成化物を充分に予熱しておくことが必要である〔実施
例〕 続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明方法を高温
溶融製鋼スラグの一例である合金鉄溶滓に応用した場合
について詳述する。

ここに、第１図は本発明方法の一実施例に係る特殊鋼ダ
スト、スラッジ類と製鋼スラグとの同時処理方法の工程
説明図である。

合金用電気炉ｌから出湯されたメタルと溶滓は、メタル
用の取鍋２内で比重分離されて、溶滓４のみが次の取鍋
３に溢流落下して貯留される。

一方、ダスト、スラッジ類と必要な量の還元剤、塩化剤
及び改質剤とを混練して、また必要によっては製団用の
バインダーを加えて、製団ａ８でブリケット５を造り、
乾燥予熱装置７によって乾燥予熱し、該乾燥予熱された
ブリケット５はフィーダ６に準備される。

この後、溶滓４が取鍋３に落下する時に乾燥予熱された
ブリケット５をフィーダ６から同時に落下させ、取鍋３
内でよく混合し溶滓の顕熱を充分にブリケット５に伝達
せしめて、ブリケット５内のＮｉやＦｅの塩化還元反応
を促進すると共に、改質剤によって製鋼スラグの改質を
促進する。ここで、ブリケット５の温度が約８００℃以
上になると、塩化還元反応が起こり、主としてメタルＮ
ｉの生成をみるものであるが、Ｆｅの一部も同様な反応
によってメタル化するので実際にはＦｅ−Ｎｉ合金の生
成となる。

この場合、図示しない高圧ランスバイブ等で溶滓を充分
にバブリングして反応を均一に促進することが好ましい
。この過程で上記塩化還元反応が起こると共に、製網ス
ラグの改質が行われ、ダスト、スラッジ類中に含まれて
いる揮発分が揮化する。

次いで処理を完了した溶滓９は放流または溶滓鍋内で冷
却凝画された後に、選鉱工程ＩＯに送って破砕、磁力選
鉱、比重選鉱によってＮｉを主体とした還元メタル粒と
、改質された製鋼スラグに分離されて回収される。

〔実験例〕

次に本発明を作用効果を確かめる為に行った実験例につ
いて説明する。なお、上記実施例と同一の構成物につい
ては同一の番号を付してその説明を省略する。

ニル一式電気炉１１で製鋼スラグを再溶解して造った約
６００ｋｇの溶滓１２を第２図にて示す如く鉄製の溶滓
鍋１３に流入した後、溶滓１２中にランスパイプ１４を
挿入し、高圧空気にて溶滓１２をバブリングしながら、
予めステンレス製鋼ダスト１００重量部に対し外割りで
、粉コークス１５重量部と、鋳鉄粉１０重量部と、塩化
カルシウム５重量部と、改質剤の一例であって適当に粉
砕された粘板岩１００重量部とを混練し、この後製団し
て充分に乾燥予熱したブリケット７０ｋｇを１分間に７
ｋｇの投入速度で溶滓中に投入して約３時間放置して転
倒凝固させて常温に冷却させた。この後、該凝固した処
理後のＷ鋼スラグ１５を粉砕して磁力選鉱工程１６で磁
力選鉱を行った結果は第１表の如くであった。

この時、電気炉から出湯時の溶滓温度は１６００℃で、
ブリケット投入完了時の溶滓温度は略１４００℃であっ
た。

第　　１　　表 なお、上記表において崩壊率はＡＳＴＭ法によるオート
クレーブ処理（２００℃、２０気圧、３時間加熱）後の
粉化率で示す。

してみると、Ｎｉ回収率は８８％となり、Ｆｅ回収率は
６４．６％となり、Ｃｒ回収率は２８．６％となり、特
にＮｉの回収率が高く、次いでＦｅと続き、Ｃｒの回収
は低（、本発明は塩化容易なＮｉの回収に有利な塩化還
元反応の特徴をよく表している。

また、第１表に示される如く、処理されたスラグは崩壊
率が小さいので、スラグの改質も充分に行われているこ
とが分かる。

次に選鉱産物の環境庁告示による溶出イオン測定を行っ
たが、Ｚｎ、　Ｐｂ、　Ｃｄ５Ｃｒ、　Ａｓ、　Ｆｅ、
　Ｍｎ、　Ｃｕ、１１ｇについては不検出であった。

このことから、投入ダストは完全に溶滓中に溶は込み、
処理後のスラグは、膨張崩壊と有害成分の溶出とが完全
に防止されていることを示しており、本発明によって処
理されたスラグが道路用バラス等の土建資材として使用
できることが明らかになった。

〔発明の効果〕

本発明は以上のように構成されていて、溶滓中スト、ス
ラッジ類に含有されている有価金属の回収と有害成分の
処理とがより容易にできることとなった。特に有価金属
の回収については、特殊鋼ダスト、スラッジ類に含まれ
ているＮｉを塩化還元反応によって選択的に濃縮回収す
ることが可能となった。

また、同時に製鋼スラグを改質して安定化を行っている
ので、製鋼スラグを資源として更に広く使用できること
になった。

このように、本発明によって従来無駄にされていた溶滓
顕熱を有効に活用すると共に、公害上深刻化されている
ダスト、スラッジ類の無公害化対策がＮｉ、　Ｆｅの回
収と同時にでき、合わせて！！！鋼スラグの改質も行え
ることは産業上極めて意義が大きいものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る特殊鋼ダスト、スラッ
ジ類と製鋼スラグとの同時処理方法の工程図、第２図は
本発明方法に係る特殊鋼ダスト。 スラッジ類と製鋼スラグとの同時処理方法の効果を確認
する為に行った実験工程図である。 〔符号の説明〕 １−・−・−電気炉、２−・−・メタル用取鍋、３−・
・・−溶滓鍋、４　・・−溶滓、５・・−−一一一乾燥
ブリケント、６−・・−・−ブリケット投入フィダー、
７−・−・−・−ブリケット乾燥予熱装置、８−・・・
−・−製団機、９−・・・処理後の製鋼スラグ、ｌ　０
−−−−−一選鉱工程、１１・−・−・−電気炉、１２
−ｍ−−−・−溶滓、１３溶滓鍋、１４−・・・−ラン
ス状パイプ１５−−一処理後の製鋼スラグ、１６−・−
・・−選鉱工程特許出願人　　　日本磁力選鉱株式会社
代理人　　　　　　　　中部　冨士男 （ばか２名）

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）下記の各工程より成る特殊鋼ダスト、スラッジ類
   と製鋼スラグとの同時処理方法 第１工程：特殊鋼ダスト、スラッジ類と、該特殊鋼ダス
   ト、スラッジ類中の金属化合物と反応するに必要な量の
   還元剤及び塩化剤と、製鋼スラグの改質に必要な量の改
   質剤とを混練した後、所定の大きさに塊成化する。 第２工程：第１工程によって得られた塊成化物を乾燥予
   熱する。 第３工程：第２工程で得られた乾燥塊成化物を高温溶融
   製鋼スラグ中に投入し、該高温溶融製鋼スラグの持つ顕
   熱によって塩化還元反応を生起せしめ、主としてＮｉ、
   Ｆｅの有価金属をメタル化させると共に、溶融滓化反応
   を起こさせて製鋼スラグの改質を行う。 第４工程：溶滓鍋中の物を冷却凝固し、次いで破砕した
   後通常の選鉱手段でメタル化したＮｉ、Ｆｅと溶融滓化
   した製鋼スラグを分離する。
2. （２）第１工程で用いる製鋼スラグの改質剤は、珪酸塩
   質の鉱物、岩石又はその風化物、砂岩、珪砂、鋳物廃砂
   、火山灰、石炭灰、赤泥、銅■、亜鉛■、酸性キュポラ
   滓の少なくとも一種以上を含む特許請求の範囲第一項記
   載の特殊鋼ダスト、スラッジ類と製鋼スラグとの同時処
   理方法。
3. （３）第１工程で用いる還元剤が、コークスあるいは木
   粉等の炭素質還元剤である特許請求の範囲第１項若しく
   は第２項記載の特殊鋼ダスト、スラッジ類と製鋼スラグ
   との同時処理方法。
4. （４）第１工程で用いる還元剤が、鋳鉄粉である特許請
   求の範囲第１項若しくは第２項記載の特殊鋼ダスト、ス
   ラッジ類と製鋼スラグとの同時処理方法。
5. （５）第３工程において、溶滓鍋内に乾燥塊成化物と高
   温溶融製鋼スラグを投入するに際し、これらを同時に投
   入する特許請求の範囲第１項、第２項、第３項若しくは
   第４項記載の特殊鋼ダスト、スラッジ類と製鋼スラグと
   の同時処理方法。