(57)【要約】【課題】従来は廃棄物とされていたタールスラッジを有価物として再資源化することができる方法を提供する。【解決手段】コークス炉の排ガスを冷却して得られた固液混合物を、排ガス精製装置１のデカンター２で静置分離して水分調整されたタールスラッジを取り出し、このタールスラッジを保温及び撹拌機能を備えた受入ピット４を経由して振動ミル５に移送する。振動ミル５は振動するロッドによってスラッジを微粉砕するとともに、５０〜７０℃の範囲における粘度を２００〜１０００ｍｍ２/ｓに調整する。得られた再生タールスラッジは、燃料または造粒バインダーとして利用できる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
コークス炉の排ガスを冷却して得られた固液混合物をデカンターで静置分離して水分調整されたタールスラッジを取り出し、このタールスラッジを保温及び撹拌機能を備えた受入ピットを経由して振動ミルに移送し、振動するロッドによってスラッジを微粉砕するとともに、５０〜７０℃の範囲における粘度を２００〜１０００ｍｍ２/ｓに調整し、燃料または造粒バインダーとして利用できる再生タールスラッジとすることを特徴とするコークス炉から排出されるタールスラッジの再資源化方法。
【請求項２】
デカンターから取り出されるタールスラッジの水分を５〜１５質量％に調整することを特徴とする請求項１記載のコークス炉から排出されるタールスラッジの再資源化方法。
【請求項３】
得られた再生タールスラッジを保温及び撹拌機能を備えた貯留槽に貯留し、ユーザーに出荷することを特徴とする請求項１記載のコークス炉から排出されるタールスラッジの再資源化方法。
【請求項４】
タールスラッジを振動ミルによって、粒径１００μｍ以下の累積割合が９０％以上の粒度分布となるように微粉砕することを特徴とする請求項１記載のコークス炉から排出されるタールスラッジの再資源化方法。
【請求項５】
タールスラッジ及び再生タールスラッジの保温条件を４０〜６０℃とすることを特徴とする請求項１記載のコークス炉から排出されるタールスラッジの再資源化方法。
【請求項６】
ユーザーが再生タールスラッジを生石灰焼成用ロータリーキルンの燃料として使用する工場であることを特徴とする請求項３記載のコークス炉から排出されるタールスラッジの再資源化方法。
【請求項７】
ユーザーが再生タールスラッジをアルミスクラップ溶解炉の燃料として使用する工場であることを特徴とする請求項３記載のコークス炉から排出されるタールスラッジの再資源化方法。
【請求項８】
ユーザーが再生タールスラッジを活性炭製造用の造粒バインダーとして使用する工場であることを特徴とする請求項３記載のコークス炉から排出されるタールスラッジの再資源化方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、製鉄プロセスのコークス炉から副生物として排出されるタールスラッジの再資源化方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
製鉄プロセスのコークス炉では、コークス炉の排ガスをガス精製設備により精製して製鉄所内のエネルギー源として利用しているが、このガス精製設備においてコークス炉の排ガスを冷却する際に多量の固液混合物が発生する。
【０００３】
この固液混合物はデカンターにおいて、水分、タール、タールを含有するスラッジ（タールスラッジ）に静置分離されており、このうち液状のタール分については、例えば特許文献１に示されるように遠心分離を行ったうえで原料炭に付着させてコークス炉の炭化室に送り、コークスの生産性を向上させることが提案されている。しかし粘度が高く流動性に乏しいグリース状のタールスラッジに関してはこれまで有効な利用法がなく、一部はコークス炉に戻してはいるものの、専ら焼却処分されており資源の有効利用の点からも問題であった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−２７２７１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従って本発明の目的は上記した従来の問題点を解決し、従来は主に焼却処分されていたタールスラッジを有価物として再資源化することができるコークス炉から排出されるタールスラッジの再資源化方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の課題を解決するためになされた本発明は、コークス炉の排ガスを冷却して得られた固液混合物をデカンターで静置分離して水分調整されたタールスラッジを取り出し、このタールスラッジを保温及び撹拌機能を備えた受入ピットを経由して振動ミルに移送し、振動するロッドによってスラッジを微粉砕するとともに、５０〜７０℃の範囲における粘度を２００〜１０００ｍｍ２/ｓに調整し、燃料または造粒バインダーとして利用できる再生タールスラッジとすることを特徴とするものである。
【０００７】
なお請求項２に記載のように、デカンターから取り出されるタールスラッジの水分を５〜１５質量％に調整することが好ましい。また請求項３のように、得られた再生タールスラッジを保温及び撹拌機能を備えた貯留槽に貯留し、ユーザーに出荷することが好ましい。
【０００８】
また請求項４に記載のように、タールスラッジを振動ミルによって、粒径１００μｍ以下の累積割合が９０％以上の粒度分布となるように微粉砕することが好ましく、請求項５のように、タールスラッジ及び再生タールスラッジの保温条件を４０〜６０℃とすることが好ましい。
【０００９】
前記したユーザーとしては、再生タールスラッジを生石灰焼成用ロータリーキルンの燃料として使用する工場、再生タールスラッジをアルミスクラップ溶解炉の燃料として使用する工場、再生タールスラッジを活性炭製造用の造粒バインダーとして使用する工場などを挙げることができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、粘度が高く流動性に乏しいために従来は有効利用することが難しかったタールスラッジを、振動ミルの振動するロッドによって粒子を微粉砕するとともに、５０〜７０℃の範囲における粘度を２００〜１０００ｍｍ２/ｓに調整する。このようにして得られた再生タールスラッジは重油相当のエネルギー源として使用することができる。また高粘度廃油や低粘度廃油と混合することにより、発熱量、粘度などを調整することも可能であり、従来は精製されたコークスオーブンガス又はＣ重油を使用していた生石灰焼成用ロータリーキルンの燃料として使用したり、従来はＡ重油を使用していたアルミスクラップ溶解炉の燃料として使用したりすることができる。
【００１１】
また、重油相当の燃料として使用する場合にはスラッジの粒径が２５０μｍ以下となるように微粉砕すればよいが、粒径１００μｍ以下の累積割合が９０％以上の粒度分布となるように微粉砕して得られる再生タールスラッジは、活性炭製造用の造粒バインダーとしても使用することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施形態を示すブロック図である。
【図２】振動ミルの正面図である。
【図３】振動ミルの平面図である。
【図４】振動ミルの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に本発明の実施形態を説明する。
図１に示す１は従来と同様のコークス炉の排ガス精製装置であり、この排ガス精製装置１においては排ガスを冷却することによって安水、タール、スラッジ等の固液混合物が発生する。この固液混合物はデカンター２に取り出され静置分離される。
【００１４】
デカンター２で固液混合物の静置分離を行うと、上層から粘性の低い液状層（水分部）、粘性の高い液状層（タール部）、固形物主体のタール残渣層（タールスラッジ）に分離される。なお、水分部とタール部との間には、混合層であるエマルジョン部が存在する。タールスラッジは砂状のスラッジにタールが付着した状態の物質で、前述のようにそのままでは粘度が高く流動性に乏しいものである。
【００１５】
本発明ではこのタールスラッジを、水分調整した状態で受槽３に取り出す。好ましい水分量は５〜１５質量％である。水分量がこの範囲を外れると燃料等として利用するうえで好ましくないため、余分の水分は分離して除去する。より好ましい水分量は８〜１０％である。受槽３は保温及び撹拌機能を備えた槽であり、タールスラッジを４０〜６０℃に保温しながら例えばパドル式の攪拌機によって３０〜５０ｒｐｍ程度の速度で攪拌する。これによりタールスラッジの沈殿や固化を抑制し、スラッジポンプによる吸引や搬送を可能としている。なお、保温、攪拌の条件は以下の工程においても同様である。ただし設備が同一敷地内になくタンクローリーによる搬送を行う場合には、走行時間が短時間であれば保温・攪拌を省略することもできる。
【００１６】
次にタールスラッジは、受入ピット４を経由して振動ミル５に移送される。この受入ピット４は受槽３から移送されてきたタールスラッジを受け入れるための設備であり、前記と同様の保温及び撹拌機能を備えた槽である。なおこの実施形態では排ガス精製装置１と振動ミル５とが隣接していないためにこのような構成を採用しているが、両者が隣接しておれば受槽３と受入ピット４とを共通化することもできる。
【００１７】
振動ミル５は、タールスラッジを振動するロッドによって微粉砕する設備である。その一例は図２〜図４に示すとおりであり、内部に多数のロッド２１が収納された円筒状のミル本体２０をモータ２２によって駆動される振動軸２３で振動させている。この実施形態ではミル本体２０は上下２段となっており、タールスラッジは上段のミル本体２０の前端に位置する投入口２４から投入され、後端において下段のミル本体２０に流入し、下段のミル本体２０の前端に位置する排出口２５から排出される。
【００１８】
なおこれらの上下２段のミル本体２０はスプリング２６によって支持されたサポートフレーム２７に前後２箇所を支持されている。そしてその両側に配置された２本の振動軸２３の軸受部２８をこれらのサポートフレーム２７に接触させることによって、ミル本体２０を激しく振動させる構造である。その振幅は例えば８ｍｍ、振動数は毎分１２００回である。ロッド２１は鋼鉄製であって直径が２５ｍｍ、長さ３ｍのサイズのものが数百本収納されており、タールスラッジはミル本体２０の内部を流れる間に振動するロッド２１の間で衝撃力を受け、固形分が微粉砕される。
【００１９】
このような微粉砕が進行するとともにタールスラッジの粘度も低下して行くので、５０〜７０℃の範囲における粘度が２００〜１０００ｍｍ２/ｓの範囲に収まるように振動ミル５の運転を行う。このように固形分の微粉砕とともに粘度の低下が進行される点に本発明の大きな特徴がある。なお粘度を２００〜１０００ｍｍ２/ｓの範囲とするのは、これよりも粘度を低下させることは容易ではなくコスト高となり、逆に粘度が１０００ｍｍ２/ｓを超えると燃料として利用しにくくなるためである。
【００２０】
微粉砕の程度は用途によるが、重油の代替品として使用する場合にはスラッジの粒径が２５０μｍ以下となるように微粉砕すればよい。しかし活性炭製造用の造粒バインダーとして使用する場合には、振動ミル５の運転条件を変えるか複数回の粉砕を行うことによって、粒径１００μｍ以下の累積割合が９０％以上の粒度分布となるように微粉砕することが好ましい。このようにしてタールスラッジは振動ミル５で処理することによって固形分が微粉砕されるとともに粘度を低下させた再生スラッジとなるので、払出ピット６を経由して貯槽７に貯留し、ユーザーの受入タンク８に出荷する。なおこれらの払出ピット６、貯槽７、ユーザーの受入タンク８，９，１０は全て前記した保温及び撹拌機能を備えた槽である。
【００２１】
受入タンク８を備えたユーザーは、例えば再生タールスラッジを生石灰焼成用ロータリーキルンの燃料として使用する工場である。この工場ではロータリーキルンの燃料として従来はＣ重油を使用していたが、本発明により得られた再生タールスラッジは粘度、発熱量ともにＣ重油相当とすることができるので、代替燃料として使用可能である。
【００２２】
また受入タンク９を備えたユーザーは、例えば再生タールスラッジをアルミスクラップ溶解炉の燃料として使用する工場である。この工場ではアルミスクラップ溶解炉の燃料として従来はＡ重油を使用していたが、本発明により得られた再生タールスラッジは粘度、発熱量をＡ重油相当に調整することができるので、代替燃料として使用可能である。なお調整には高粘度廃油や低粘度廃油を用い、適切な粘度となるように混合量を調整すればよい。
【００２３】
また受入タンク１０を備えたユーザーは、例えば再生タールスラッジを活性炭製造用の造粒バインダーとして使用する工場である。この場合には粒径１００μｍ以下の累積割合が９０％以上の粒度分布、すなわち累積粒度分布９０％以上が１００μｍ以下となるように固形分を微粉際した再生タールスラッジを用いることが好ましい。この再生タールスラッジを炭素系骨材と混練して焼成すれば、再生タールスラッジは３５０〜５００℃で軟化溶融し、バインダーとして機能する。
【００２４】
これらのユーザーは代表例を挙げたのみであり、再生タールスラッジの用途はこれに限定されるものではない。なお貯槽７からユーザーの受入タンクまでの距離が離れている場合にはタンクローリー等による移送が必要となるが、長時間を要する場合には保温・攪拌を行いながら移送することが好ましい。
【実施例】
【００２５】
製鉄所のコークス炉のガス精製設備に設置されたデカンターにおいて、排ガスを冷却することによって発生した固液混合物を静置分離し、水分を９.８〜１０.３質量％としたタールスラッジを取り出した。その性状を分析したところ、水分のほか油分が５６.１〜５８.２質量％、固形分が３５.９〜３６.６質量％であり、固形分中の元素はＣが６０.１〜６２.０質量％、Ｈが７.２〜８.０質量％であった。
【００２６】
このタールスラッジを４０〜６０℃に保温された受槽に取り出し、パドル式撹拌機により４０ｒｐｍの撹拌速度で撹拌しながら強力吸引車で回収し、製鉄所構内の振動ミルに付設された受入ピットまで搬送した。この受入ピットも４０〜６０℃に保温され、４０ｒｐｍのパドル式撹拌機を備えている。
【００２７】
振動ミルは実施形態で説明した通りのものであり、タールスラッジの固形分を微粉砕するとともに５０〜７０℃の範囲における粘度が２００〜３００ｍｍ２/ｓの範囲となるように調整した。なお微粉砕後の粒径は最大２５０μｍであった。このようにして固形分を微粉砕するとともに粘度が調整された再生タールスラッジは振動ミル出口の払出ピットに取り出され、さらに貯槽に貯留された。これらの払出ピット及び貯槽も４０〜６０℃に保温され、４０ｒｐｍのパドル式撹拌機を備えたものである。
【００２８】
この再生タールスラッジはタンクローリーによって生石灰焼成用ロータリーキルンを備えた工場の受入タンクまで搬送された。搬送に要する時間は２時間程度であるため、搬送中の撹拌は行わず、受入タンクへの収納後は前記と同様の保温と撹拌を行った。受入タンクに収納された再生タールスラッジをスラリー搬送ポンプによりロータリーキルンまで送り、蒸気アトマイザによりバーナーから噴霧してＣ重油の代替燃料として使用した。再生タールスラッジの発熱量は約７５００ｋｃａｌ/ｋｇであり、これまで使用していたＣ重油の内２０％を再生タールスラッジに置換したが、操業上の支障は生じていない。
【００２９】
また、前記の保温、攪拌、微粉砕の工程を経て貯槽に貯留した再生タールスラッジは、アルミスクラップの溶解炉を備えた工場の受入タンクまで搬送された。搬送に要する時間は１時間程度であるため、搬送中の撹拌は行わず、受入タンクへの収納後は前記と同様の保温と撹拌を行った。受入タンクに収納された再生タールスラッジをスラリー搬送ポンプにより溶解炉まで送り、エアー式アトマイザによりバーナーから噴霧してＡ重油の代替燃料として使用した。
【００３０】
また、タールスラッジを振動ミルに２回通すことによって累積粒度分布９０％以上が１００μｍ以下となるように固形分を微粉際した再生タールスラッジを活性炭製造工場に搬送し、炭素系骨材にバインダーとして混練して造粒し焼成すれば、強度の高い活性炭を製造できることを確認した。
【符号の説明】
【００３１】
１  排ガス精製装置
２  デカンター
３  受槽
４  受入ピット
５  振動ミル
６  払出ピット
７  貯槽
８  ユーザーの受入タンク
９  ユーザーの受入タンク
１０  ユーザーの受入タンク
２０  ミル本体
２１  ロッド
２２  モータ
２３  振動軸
２４  投入口
２５  排出口
２６  スプリング
２７  サポートフレーム
２８  軸受部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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