(57)【要約】【課題】混銑車等の処理容器から発生するダストをリサイクルしても、集塵風量が低下するのを防止できる溶銑予備処理方法を提供する。【解決手段】処理容器１から発生する排ガスを冷却装置１５で冷却し、冷却した排ガス中のダストを集塵装置１３で回収し、回収した集塵ダストを、固体酸素源を粉砕してなる粉状の酸化鉄を貯留する酸化鉄ホッパ９に混合し、酸化鉄ホッパ９において混合された粉状の酸化鉄及び集塵ダストを処理容器１内の溶銑に吹き込む。リサイクルダストを溶銑予備処理の終了直前に一気に処理容器１に吹き込むのではなく、一旦酸化鉄ホッパ９に混合し、酸化鉄にリサイクルダストを分散させた状態で処理容器１に吹き込むので、リサイクルダストを少量ずつ処理容器１に吹き込むことができる。このため、冷却装置１５の圧力損失の上昇を防止し、ひいては集塵風量の低下を防止できる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理容器内の溶銑にキャリアガスと共に粉状の酸化鉄を吹き込む溶銑予備処理方法において、
前記処理容器から発生する排ガスを冷却装置で冷却し、冷却した排ガス中のダストを集塵装置で回収し、
回収した集塵ダストを、固体酸素源を粉砕してなる粉状の酸化鉄を貯留する酸化鉄ホッパに混合し、
前記酸化鉄ホッパにおいて混合された前記粉状の酸化鉄及び前記集塵ダストを前記処理容器内の溶銑に吹き込む溶銑予備処理方法。
【請求項２】
前記冷却装置は、排ガスと熱交換するエレメントを有するガスクーラであり、
前記ガスクーラの前記エレメントを定期的に清掃することを特徴とする請求項１に記載の溶銑予備処理方法。
【請求項３】
前記冷却装置は、排ガスと熱交換するエレメントを有するガスクーラであり、
前記ガスクーラの圧力損失を測定することを特徴とする請求項１又は２に記載の溶銑予備処理方法。
【請求項４】
混銑車を含む処理容器内の溶銑にキャリアガスと共に粉状の酸化鉄を吹き込む溶銑予備処理システムにおいて、
前記処理容器から発生する排ガスを冷却する冷却装置と、
冷却した排ガス中のダストを回収する集塵装置と、
固体酸素源を粉砕してなる粉状の酸化鉄を貯留する酸化鉄ホッパと、
前記集塵装置で回収した集塵ダストを前記酸化鉄ホッパに供給する集塵ダスト混合ラインと、
前記酸化鉄ホッパにおいて混合された前記粉状の酸化鉄及び前記集塵ダストを前記処理容器内の溶銑に吹き込むランスと、を備える溶銑予備処理システム。
【請求項５】
前記冷却装置は、排ガスと熱交換するエレメントを有するガスクーラであり、
前記ガスクーラには、前記エレメントに付着するダストを除去するスートブロワが設けられることを特徴とする請求項４に記載の溶銑予備処理システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、処理容器内の溶銑に粉状の酸化鉄をキャリアガスと共に吹き込み、脱燐や脱珪を行う溶銑予備処理方法及びシステムに関し、特に溶銑予備処理時に発生するダストをリサイクルする溶銑予備処理方法及びシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年製鋼工程では、転炉吹錬の負荷軽減、製鋼トータルコストのミニマム化を図るため、溶銑が含有する燐、珪素を転炉での酸素吹錬の前に除去する溶銑予備処理が行われている。その溶銑予備処理方法は、使用する処理容器（例えば、混銑車、溶銑鍋、転炉等）に応じて様々である。
【０００３】
このうち、混銑車に保持された溶銑に酸化剤をインジェクションする溶銑の脱燐処理は、転炉を用いる処理に比べると、酸化剤の反応効率が高く、また処理コストが安価であるという利点を有する。このインジェクション方式の溶銑の脱燐処理システムにおいて、酸化剤として、焼結鉱を粉砕してなる粉状の酸化鉄が使用される。ホッパに貯留される粉状の酸化鉄は、キャリアガスによって気送され、吹き込みランスから混銑車内の溶銑に吹き込まれる。
【０００４】
混銑車内の溶銑に酸化剤をインジェクションする際、ダストが発生する。ダストを含む排ガスは冷却装置によって冷却された後、排ガス中のダストが集塵装置によって回収される。集塵装置には、排ガスに混じった細かい粉塵を布等を透過させることによって捕集するバグフィルタが用いられる。バグフィルタによって回収された集塵ダストは、再利用を図るため再び混銑車内の溶銑に吹き込まれる。
【０００５】
集塵ダストを再利用する技術として、特許文献１には、石灰系脱硫設備で溶銑を脱硫する際に発生するダストを回収し、回収した石灰系ダストを分級機を用いて細粒ダストと粗粒ダストに分級し、細粒ダストを吹き込みランスを用いて混銑車内の溶銑中に吹き込んで脱硫処理し、粗粒ダストを混銑車内の溶銑に上置法により添加して脱硫処理する集塵ダスト再利用方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平６−２２０５１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、実際にバグフィルタによりダストを回収し、再び混銑車内の溶銑に吹き込んだところ、排ガスを吸引する際の集塵風量が低下してしまうという問題が生じた。冷却装置に集塵ダストが詰まることが原因であった。集塵風量の低下は、火炎噴出に起因する設備損傷を発生させる。集塵風量の低下を防止するために、冷却装置を定期的に清掃しても、数日経過しただけでダストの詰りが蓄積し、再び集塵風量が低下してしまった。時間と労力をかけた定期清掃のみではいたちごっこになってしまっている。
【０００８】
そこで、本発明は混銑車等の処理容器から発生するダストをリサイクルしても、集塵風量が低下するのを防止できる溶銑予備処理方法及び装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明の一態様は、処理容器内の溶銑にキャリアガスと共に粉状の酸化鉄を吹き込む溶銑予備処理方法において、前記処理容器から発生する排ガスを冷却装置で冷却し、冷却した排ガス中のダストを集塵装置で回収し、回収した集塵ダストを、固体酸素源を粉砕してなる粉状の酸化鉄を貯留する酸化鉄ホッパに混合し、前記酸化鉄ホッパにおいて混合された前記粉状の酸化鉄及び前記集塵ダストを前記処理容器内の溶銑に吹き込む溶銑予備処理方法である。
【００１０】
本発明の他の態様は、混銑車を含む処理容器内の溶銑にキャリアガスと共に粉状の酸化鉄を吹き込む溶銑予備処理システムにおいて、前記処理容器から発生する排ガスを冷却する冷却装置と、冷却した排ガス中のダストを回収する集塵装置と、固体酸素源を粉砕してなる粉状の酸化鉄を貯留する酸化鉄ホッパと、前記集塵装置で回収した集塵ダストを前記酸化鉄ホッパに供給する集塵ダスト混合ラインと、前記酸化鉄ホッパにおいて混合された前記粉状の酸化鉄及び前記集塵ダストを前記処理容器内の溶銑に吹き込むランスと、を備える溶銑予備処理システムである。
【発明の効果】
【００１１】
冷却装置でのリサイクルダストの詰りの原因を調査したところ、リサイクルダスト中の低融点物質の濃度が高く、冷却によって低融点物質が析出し、低融点物質が冷却装置入り側で周辺のダスト粒を捕捉しつつエレメントに付着・堆積し、これが原因で冷却装置の圧力損失の増大を招き、ひいては集塵風量の低下につながっていると推定された。従来、リサイクルダストは処理終了直前に処理容器に単独で吹き込まれていた。繰り返しリサイクルすることで系内に低融点物質が濃縮するものと考えられる。
【００１２】
次に、ダストリサイクル量が少ない予備処理システムＢとダストリサイクル量が多い予備処理システムＡとで、リサイクルダスト累積使用量と冷却装置の圧力損失との関係を比較した。その結果、予備設備システムＢのリサイクルダスト累積使用量が、予備処理システムＡの、圧力損失上昇を招いた累積使用量と同レベルに至っても、予備処理システムＢでの圧力損失の上昇が認められなかった。このことから、最終のインプット低融点物質が同等であっても、少量ずつ吹き込むことによって、冷却装置の圧力損失の上昇を防止できることがわかった。
【００１３】
本発明によれば、リサイクルダストを溶銑予備処理の終了直前に一気に処理容器に吹き込むのではなく、一旦酸化鉄ホッパに混合し、酸化鉄にリサイクルダストを分散させた状態で処理容器に吹き込むので、リサイクルダストを少量ずつ処理容器に吹き込むことができる。このため、冷却装置の圧力損失の上昇を防止し、ひいては集塵風量の低下を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態の溶銑予備処理システムの全体図
【図２】集塵ダスト混合ラインの接続状況の比較図（図中（ａ）は従来例を示し、図中（ｂ）は本発明例を示す）
【図３】冷却装置の構成図
【図４】冷却装置の各機器の圧力損失を示すグラフ
【図５】溶銑予備処理システムＡとシステムＢにおけるガスクーラの圧損状況の比較図
【図６】ガスクーラの差圧と集塵風量の関係を示すグラフ
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、添付図面に基づいて本発明の溶銑予備処理システムの一実施形態を説明する。図１は、溶銑予備処理システムの全体図を示す。製鋼工場では、製鋼工程の精練コストミニマム化のためにトピード型の溶銑脱燐処理が実施される。混銑車１内の溶銑２には、脱燐剤として粉状の酸化鉄３がキャリアガスと共に浸漬ランス４の先端からインジェクションされる。酸化鉄３には、生石灰、炭酸カルシウム等の精錬剤が混合される。
【００１６】
粉状の酸化鉄３は、焼結鉱を粉砕することにより製造される。焼結工場で製造された焼結鉱は、ダンプトラック６によりトラックホッパ７に投入される。焼結鉱粉砕機であるローラーミル８によって粉状に粉砕される。粉砕された粉状の酸化鉄は、気送され、焼結鉱粉砕ルームの酸化鉄ホッパ９に貯留される。この酸化鉄ホッパ９には、ローリ１０で搬送される生石灰、炭酸カルシウム等の精錬剤も投入される。
【００１７】
焼結鉱以外の固体酸素源としては、鉄鉱石、ミルスケール（鋼材の製造過程において高温に加熱されるとき、空気中の酸素と反応して生成し付着している酸化物被膜）、溶銑予備処理工程以外の工程（例えば製銑工程）で発生するダストを用いることができる。
【００１８】
酸化鉄ホッパ９に貯留された粉状の酸化鉄３は、吹込ディスペンサ１１によってキャリアガスと共に混銑車１に気送される。混銑車１から発生する排ガスは、排風ファン１２によって吸引される。排ガス中に含まれるダストは集塵装置としてのバグフィルタ１３によって回収される。排ガスはバグフィルタ１３に至るまでに冷却装置によって冷却される。冷却装置には、排ガスの熱を蓄熱する蓄熱器１４、排ガスと熱交換するエレメントを有するガスクーラ１５、排ガスの熱を大気に放出するＵ字管１６から構成される（図３参照）。ガスクーラ１５には、エレメントに付着したダストを除去するスートブロワが設けられる。
【００１９】
図１に示すように、バグフィルタ１３によって回収された集塵ダストは、一旦集塵ダストホッパ１７に貯留される。集塵ダストホッパ１７と酸化鉄ホッパ９とは、集塵ダスト混合ライン１８によって接続されており、一旦集塵ダストホッパ１７に貯留された集塵ダストは、酸化鉄ホッパ９に気送される。酸化鉄ホッパ９に投入されたリサイクルダストは、粉状の酸化鉄３に混合される。
【００２０】
図２は、集塵ダスト混合ライン１８の接続状況を本発明と従来例とで比較したものである。図２（ａ）に示すように、従来の溶銑予備処理システムにおいては、集塵ダスト混合ライン１８は酸化鉄ホッパ９の下流側に接続されていた。そして、集塵ダストを混銑車１に吹き込むときは、粉状の酸化鉄３を吹き込む吹込ディスペンサ１１を停止し、溶銑予備処理の終了直前に一気に吹き込んでいた。これに対し、図２（ｂ）に示すように、本発明の溶銑予備処理システムにおいては、集塵ダスト混合ライン１８は酸化鉄ホッパ９の上流側に接続される。そして、集塵ダストを一旦酸化鉄ホッパ９に投入し、粉状の酸化鉄３にリサイクルダストを分散させた状態で混銑車１に吹き込む。このため、集塵ダストを混銑車１に少量ずつ吹き込むことができる。
【００２１】
本発明のように混銑車１に集塵ダストを少量ずつ吹き込むことができれば、集塵風量の低下を防止できる。「混銑車に集塵ダストを少量ずつ吹き込むこと」と「集塵風量の低下」との相関関係は、以下の（１）〜（３）のとおりである。
である。
【００２２】
（１）集塵風量の低下の原因は、ガスクーラの圧力損失にある。
図４は、集塵風量の低下を招いた冷却装置の圧力損失を測定した範囲を示す。蓄熱器入口、ガスクーラ入口、Ｕ字管入口及びＵ字管出口の圧力（大気圧との差圧）を測定することで、蓄熱器１４、ガスクーラ１５、及びＵ字管１６での圧力損失を評価した。その結果、図４に示すように、ガスクーラ１５での圧力損失が最大になっていることがわかった。集塵風量の低下を防止するためには、ガスクーラ１５での圧力損失の回避が必要である。圧力損失は、ガスクーラ１５のエレメントへのダストの付着・堆積を防止することで、低位に抑えることが可能になる。
【００２３】
（２）ガスクーラの詰り物起源
次に、ガスクーラ１５のエレメントに付着する付着物の成分を分析した。その分析結果では低融点物質であるＦｅＯ、Ｚｎ等が検出されており、これらが詰りの原因である可能性が高い。
【００２４】
推定として、低融点物質が排ガス冷却過程で析出し、通り目が細かくかつ３００℃の低温で冷やされた状態のガスクーラ入口側で周辺のダスト粒を捕捉しつつエレメントに付着しているものと考えられる。
【００２５】
リサイクルダストは従来、溶銑予備処理終了直前に混銑車に単独で吹き込まれており、繰り返しリサイクルすることで系内に低融点物質が濃縮していると考えられる。
【００２６】
（３）対策
図５の上段に、溶銑予備処理システムＡとＢにおけるガスクーラの圧損状況の比較を示す。システムＢのガスクーラでは顕著な圧力損失は認められず、システムＢにおいて集塵風量低下が問題となっていない事実と一致する。表１にガスクーラ詰りに起因すると思われる項目のシステムＡ，Ｂ間の比較を示す。
【００２７】
【表１】
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【００２８】
システムＢが詰り難い要因としては、スートブロワを設置していて、自動且つ定期的に詰りを除去できている点が考えられる。また、システムＢのダストリサイクル量はシステムＡの半分以下に留まっており、吹込速度もシステムＡの２５０ｋｇ／ｍｉｎに対してシステムＢは最大１００〜１５０ｋｇ／ｍｉｎ程度と低い値となっている。さらに、リサイクル量低位の影響でダスト中低融点物質濃度も低い。
【００２９】
図５の下段に、定期清掃後のリサイクルダスト累積使用量とガスクーラ圧力損失状況の対比を示す。リサイクルダスト累積使用量がシステムＡで圧力損失上昇を招いた値と同レベルＰに至っても、システムＢでは圧損の上昇は認められなかった。このことから、最終のインプット低融点物質が同等であっても、少量ずつを吹き込むことで圧力損失はある程度防止できると考えられる。また、リサイクルダストの堆積前に定期的に清掃することによって、さらに圧力損失を防止できると考えられる。
【００３０】
低融点物質を無害化するためには、(1)ダストから分離、(2)ダストリサイクルの中止、(3)ダスト中低融点物質濃度の低下、(4)１回当たりの使用量抑制（一気に付着するのを防止する）、(5)堆積前に除去する等が考えられる。１３００ｔ／月の発生量から考えて、廃棄物処理の問題から(1)〜(3)実現の可能性は明確ではない。一方、図５に示される考察から、リサイクルダストを従来のように処理終了直前で一気に吹き込むのではなく、分散して吹き込むことで詰りを軽減することができる。さらに、スートブロワを設置して早期に微小な詰りを除去していくことで、圧力損失の上昇は十分回避可能であると思われる。
【００３１】
図６は、ガスクーラの差圧と集塵風量の関係を示す。前述したように強い相関が認められる。このことから、上下変動の非常に大きい集塵風量を監視するよりも、ガスクーラ前後の差圧を監視することで、ガスクーラの詰り具合及び集塵風量の危険度合いをオンタイムで知ることが可能になる。差圧に閾値を設け、一定値以上になったタイミングで警報を鳴らすことにより、リサイクルダスト使用禁止、スートブロワ緊急起動、定期清掃タイミング調整等の詰り防止処置等の設備焼損防止措置を取ることができる。
【符号の説明】
【００３２】
１…混銑車（処理容器）
２…溶銑
３…酸化鉄
４…ランス
９…酸化鉄ホッパ
１２…排風ファン
１３…バグフィルタ（集塵装置）
１５…ガスクーラ（冷却装置）
１７…集塵ダストホッパ
１８…集塵ダスト混合ライン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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