(57)【要約】【要  約】【課  題】  培焼炉を用いて廃塩酸液から塩酸を分離するにあたって、流動床を形成する粉状酸化鉄の肥大化によるトラブルを簡便な手段で抑制し、効率良く塩酸を分離する方法および装置を提供する。【解決手段】  鋼材の酸洗工程で発生する廃塩酸液から塩酸を分離する塩酸分離方法において、廃塩酸液を酸化鉄の流動層を備えた培焼炉に導入して酸化鉄と塩酸含有ガスに分離し、塩酸含有ガスをサイクロンに導入してガス中に混入した酸化鉄粉体を回収する一方で、サイクロンで回収した酸化鉄粉体が通過するサイクロン下部の温度が所定の温度以下に低下したときに、所定の粒度以下に粉砕した酸化鉄を培焼炉内に投入する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼材の酸洗工程で発生する廃塩酸液から塩酸を分離する塩酸分離方法において、前記廃塩酸液を酸化鉄の流動層を備えた培焼炉に導入して酸化鉄と塩酸含有ガスに分離し、前記塩酸含有ガスをサイクロンに導入してガス中に混入した酸化鉄粉体を回収する一方で、前記サイクロンで回収した酸化鉄粉体が通過するサイクロン下部の温度が所定の温度以下に低下したときに、所定の粒度以下に粉砕した酸化鉄を前記培焼炉内に投入することを特徴とする塩酸分離方法。
【請求項２】
前記培焼炉から回収した酸化鉄を粉砕した酸化鉄粒子および／または前記サイクロンで回収した酸化鉄粉体を培焼炉内に投入する酸化鉄として用いることを特徴とする請求項１に記載の塩酸分離方法。
【請求項３】
鋼材の酸洗工程で発生する廃塩酸液から塩酸を分離する塩酸分離装置であって、前記廃塩酸液から塩酸含有ガスを分離する酸化鉄の流動層を備えた培焼炉と、前記培焼炉から排出された塩酸含有ガスに混入した酸化鉄粉体を回収するサイクロンと、前記回収した酸化鉄粉体が通過するサイクロン下部の温度を測定する温度計と、所定の粒度以下に粉砕した酸化鉄を貯蔵する粉状酸化鉄貯蔵容器と、前記温度計の測定値に基づいて前記粉状酸化鉄貯蔵容器から貯蔵されている酸化鉄を前記培焼炉へ投入する粉状酸化鉄投入機と、を有することを特徴とする塩酸分離装置。
【請求項４】
前記培焼炉から排出される酸化鉄を所定の粒度以下に粉砕する粉砕機を有し、前記粉砕した酸化鉄を前記粉状酸化鉄貯蔵容器に導入するように構成されていることを特徴とする請求項３に記載の塩酸分離装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋼材の酸洗設備にて発生する廃塩酸液から塩酸を分離する方法および装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
鋼材の酸洗設備にて発生する廃塩酸液から塩酸を回収する技術は、従来から種々実用化されている。廃塩酸液には鋼材の酸洗処理によって生成したFeCl2が溶解しており、その廃塩酸液を培焼炉に導入して廃塩酸液を酸化鉄（Fe2Ｏ3）と塩酸（ＨCl）に分離し、その塩酸を含有するガス（以下、塩酸含有ガスという）を吸収塔に導入して塩酸水溶液を回収する技術が広く採用されている。その工程の例を図２に示す。
【０００３】
廃塩酸液１を酸化鉄９と塩酸含有ガス３に分離する培焼炉２は流動床型炉であり、底部に配設されたバーナーノズル（図示せず）から燃焼ガスが噴射され、流動床を形成する粉状酸化鉄が培焼炉２内で攪拌される。この流動床に廃塩酸液１を吹き掛けることによってFeCl2の分解反応（４FeCl2＋４Ｈ2Ｏ＋Ｏ2→２Fe2Ｏ3＋８ＨCl）が起こる。
この分解反応で生成した塩酸（ＨCl）は、気体（すなわち塩酸含有ガス３）の状態でサイクロン４に導入される。塩酸含有ガス３には、微細な酸化鉄の粉体８（以下、酸化鉄粉体という）が混入しているので、サイクロン４を用いてその酸化鉄粉体８を回収する。
【０００４】
サイクロン４にて酸化鉄粉体８を除去した後、塩酸含有ガス３は吸収塔５に導入され、塩酸水溶液７として回収される。
一方、分解反応で生成した酸化鉄（Fe2Ｏ3）は、培焼炉リアクター内で攪拌されて流動床を形成する粉状酸化鉄に溶着する。その結果、粉状酸化鉄が肥大化していく。肥大化した粉状酸化鉄は、培焼炉リアクター内で攪拌されることによって互いに衝突して細粒化され、新たに生成する酸化鉄の核となる。
【０００５】
このようにして粉状酸化鉄は次第に増量していくので、流動床を形成する上で好適な量を培焼炉内に残して、適宜排出される。培焼炉から排出される酸化鉄は、細粒の粉状酸化鉄や肥大した粉状酸化鉄，さらには後述する塊状の酸化鉄の混合物であるから、それらを総称して酸化鉄９と記す。
培焼炉内で流動床を形成する粉状酸化鉄は、肥大化と細粒化を繰り返す。その周期は１週間程度である。細粒の粉状酸化鉄によって形成される流動床は、良好な流動性を示すので、FeCl2の分解反応が効率良く進行する。ところが、肥大した粉状酸化鉄によって形成される流動床は、酸化鉄同士の隙間が広がるので圧力損失が減少し、流動性が低下する。
【０００６】
流動床を形成する粉状酸化鉄の流動性が低下すると、バーナーノズルから生じる火炎に粉状酸化鉄が直接曝されて溶融し、さらに互いに融着して粗大な塊状の酸化鉄となる。塊状の酸化鉄は培焼炉内で流動せず底部に滞留するので、FeCl2の分解反応が阻害されるばかりでなく、培焼炉の稼動停止や設備故障を引き起こす。
したがって培焼炉内では、細粒の粉状酸化鉄を使用して流動床を形成する必要がある。そこで、培焼炉内の粉状酸化鉄の肥大化を抑制する技術が種々検討されている。
【０００７】
たとえば特許文献１には、流動床を有する槽の内部にジグザグ状の流通路を設けて、粗粒を自動的に排出する技術が開示されている。この技術を培焼炉に適用すると、培焼炉の構造が複雑になり、建設コストが上昇するばかりでなく、メンテナンスの負荷が増大する。
【特許文献１】実開平5-88671号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、培焼炉を用いて廃塩酸液から塩酸を分離するにあたって、流動床を形成する粉状酸化鉄の肥大化によるトラブルを簡便な手段で抑制し、効率良く塩酸を分離する方法およ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】
本発明は、鋼材の酸洗工程で発生する廃塩酸液から塩酸を分離する塩酸分離方法において、廃塩酸液を酸化鉄の流動層を備えた培焼炉に導入して酸化鉄と塩酸含有ガスに分離し、塩酸含有ガスをサイクロンに導入してガス中に混入した酸化鉄粉体を回収する一方で、サイクロンで回収した酸化鉄粉体が通過するサイクロン下部の温度が所定の温度以下に低下したときに、所定の粒度以下に粉砕した酸化鉄を培焼炉内に投入する塩酸分離方法である。
【００１０】
本発明の塩酸分離方法においては、培焼炉から回収した酸化鉄を粉砕した酸化鉄粒子および／またはサイクロンで回収した酸化鉄粉体を培焼炉内に投入する酸化鉄として用いることが好ましい。
また本発明は、鋼材の酸洗工程で発生する廃塩酸液から塩酸を分離する塩酸分離装置であって、廃塩酸液から塩酸含有ガスを分離する酸化鉄の流動層を備えた培焼炉と、培焼炉から排出された塩酸含有ガスに混入した酸化鉄粉体を回収するサイクロンと、回収した酸化鉄粉体が通過するサイクロン下部の温度を測定する温度計と、所定の粒度以下に粉砕した酸化鉄を貯蔵する粉状酸化鉄貯蔵容器と、温度計の測定値に基づいて粉状酸化鉄貯蔵容器から貯蔵されている酸化鉄を培焼炉へ投入する粉状酸化鉄投入機と、を有する塩酸分離装置である。
【００１１】
本発明の塩酸分離装置においては、培焼炉から排出される酸化鉄を所定の粒度以下に粉砕する粉砕機を有し、粉砕した酸化鉄を粉状酸化鉄貯蔵容器に導入するように構成されることが好ましい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、鋼材の酸洗設備にて発生する廃塩酸液から塩酸を分離するにあたって、培焼炉内で流動床を形成する粉状酸化鉄の肥大化によるトラブルを簡便な手段で抑制し、効率良く塩酸を分離できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
図１は、本発明を適用して塩酸を分離する工程の例を示すフロー図である。鋼材の酸洗設備にて発生する廃塩酸液１は、図１に示す通り、培焼炉２に導入される。培焼炉２内では、底部に配設されたバーナーノズル（図示せず）から燃焼ガスが噴射され、粉状酸化鉄が流動床を形成する。その流動床（すなわち粉状酸化鉄）に廃塩酸液１を吹き掛けることによってFeCl2の分解反応が起こる。
【００１４】
この分解反応で生成した塩酸（ＨCl）は、気体（すなわち塩酸含有ガス３）の状態でサイクロン４に導入される。塩酸含有ガス３には、微細な酸化鉄の粉体８（以下、酸化鉄粉体という）が混入しているので、サイクロン４を用いてその酸化鉄粉体８を回収する。
サイクロン４にて酸化鉄粉体８を除去した後、塩酸含有ガス３は吸収塔５に導入され、塩酸水溶液７として回収される。吸収塔５から排出される排ガス６は、洗浄塔（図示せず）に導入され、中和剤（たとえばNaＯＨ等）を用いて中和処理を施した後、煙突から放散される。
【００１５】
一方、分解反応で生成した酸化鉄（Fe2Ｏ3）は、培焼炉２内で攪拌されて流動床を形成する粉状酸化鉄に溶着する。その結果、粉状酸化鉄が肥大化していく。肥大化した粉状酸化鉄は、培焼炉２内で攪拌されることによって互いに衝突して細粒化され、新たに生成する酸化鉄の核となる。
このようにして粉状酸化鉄は次第に増量していくので、流動床を形成する上で好適な量を培焼炉２内に残して、適宜排出される。培焼炉２から排出される酸化鉄は、細粒の粉状酸化鉄や肥大した粉状酸化鉄，さらには塊状の酸化鉄の混合物であるから、それらを総称して酸化鉄９と記す。
【００１６】
培焼炉２から排出された酸化鉄９は、粉砕機10へ供給され、その粉砕機10で粉砕される。ここでは、サイクロン４から回収された酸化鉄粉体８と区別するために、粉砕機10で粉砕された酸化鉄を酸化鉄粒子11と記す。
上記の酸化鉄粒子11と、さらに必要な場合には酸化鉄粉体８とを粉状酸化鉄貯蔵容器13に貯蔵する。なお以下の記載において、酸化鉄粉体８は必要な場合に粉状酸化鉄貯蔵容器13に混入させて使用するようにすれば良い。粉状酸化鉄貯蔵容器13には粉状酸化鉄投入機14が配設されており、回収した酸化鉄粉体８が通過するサイクロン４下部の温度に基づいて、酸化鉄粉体８と酸化鉄粒子11とを培焼炉２に投入する。
【００１７】
なお粉状酸化鉄貯蔵容器13には、予め抜き出して保管しておいた酸化鉄を所定の粒度に粉砕したものを貯蔵するようにしても良い。この場合、構成要件として粉砕機10は必須ではない。
酸化鉄粉体８は、培焼炉２から排出される850℃程度の温度の塩酸含有ガス３とともにサイクロン４に導入されたものである。そのため、サイクロン４で回収される酸化鉄粉体８の温度は600〜700℃程度である。ところが培焼炉２内で流動床を形成する粉状酸化鉄が肥大すると塩酸含有ガス３に混入し難くなるので、培焼炉２からサイクロン４に導入される酸化鉄粉体８が減少する。その結果、回収した酸化鉄粉体８が通過するサイクロン４下部の温度が次第に低下していく。
【００１８】
発明者らの研究によれば、培焼炉２内で流動床を形成する粉状酸化鉄が肥大化し、その重量が増加すると、塩酸含有ガスと共にサイクロン４に飛散する量が少量となり、回収した酸化鉄粉体８が通過するサイクロン４下部の温度は約480℃以下まで低下する。
なお、回収した酸化鉄粉体８が通過するサイクロン４下部の温度は、設備構成によってその低下する温度が変動し得る。ここでは、その温度またはその温度に設備構成等によって決められる適当な温度を加減した温度を所定の温度という表現で規定する。
【００１９】
つまり、回収した酸化鉄粉体８が通過するサイクロン４下部の温度を温度計15で測定し、その測定値が所定の温度以下（たとえば480℃以下）に低下したとき、粉状酸化鉄貯蔵容器13からその内部に貯蔵されている粉状酸化鉄を培焼炉２に投入する。
なお、以下では酸化鉄粉体８と酸化鉄粒子11とを総称して粉状酸化鉄と記す。
このようにして細粒の粉状酸化鉄が、粉状酸化鉄貯蔵容器13から培焼炉２に投入され、培焼炉２に残留していた粉状酸化鉄とともに流動床を形成する。ここで投入される粉状酸化鉄は細粒であるから培焼炉２で激しく攪拌され、流動床の流動性が維持される。
【００２０】
以上に説明した通り、本発明では、培焼炉２から適宜排出して粉砕した粉状酸化鉄を培焼炉２内に投入するようにしているので、粉状酸化鉄の肥大化による圧力損失の低下を抑制できる。しかもサイクロンや粉砕機は、従来から知られているものを使用するので、簡便な手段で廃棄塩酸液から塩酸を効率良くかつ安定して分離できる。
【実施例】
【００２１】
図１に示すように、流動床型の培焼炉を使用して、廃塩酸液から塩酸を分離した。すなわち、廃塩酸液を培焼炉２に導入して廃塩酸液中のFeCl2を分解して、塩酸（ＨCl）と酸化鉄（Fe2Ｏ3）に分離した。
培焼炉２から排出される塩酸含有ガス３には、微細な酸化鉄粉体８が混入しているので、サイクロン４を用いてその酸化鉄粉体８を回収した。サイクロン４にて酸化鉄粉体８を除去した後、塩酸含有ガス３を吸収塔５に導入して、塩酸水溶液７として回収した。また、吸収塔５から排出される排ガス６を、洗浄塔（図示せず）に導入して、中和剤（NaＯＨ）を用いて中和処理を施した後、煙突から放散した。
【００２２】
一方、培焼炉２から酸化鉄９（Fe2Ｏ3）の一部を適宜排出した。培焼炉２から排出した酸化鉄９は、細粒の粉状酸化鉄や肥大した粉状酸化鉄，さらには塊状の酸化鉄の混合物である。この酸化鉄９を粉砕機10へ供給して粉砕し、酸化鉄粒子11とした。
この酸化鉄粒子11を粉状酸化鉄貯蔵容器13に貯留した。粉状酸化鉄貯蔵容器13には粉状酸化鉄投入機14を配設した。また、サイクロン４の下部には、回収した酸化鉄粉体８が通過するサイクロン下部の温度を測定する温度計15を配設した。そして、温度計15の測定値が所定の温度として設定した例えば580℃以下に低下したとき、粉状酸化鉄貯蔵容器13から酸化鉄粒子11を培焼炉２に投入した。このようにして細粒の粉状酸化鉄（すなわち酸化鉄粒子11）を粉状酸化鉄貯蔵容器13から培焼炉２に投入し、培焼炉２に残留していた粉状酸化鉄とともに流動床を形成させて、培焼炉２を稼動した。これを発明例とする。
【００２３】
これに対して従来は、図２に示すように、粉砕機を使用せず、培焼炉２から酸化鉄９の一部を適宜排出しながら、培焼炉２を稼動していた。これを従来例とする。
発明例では、培焼炉を稼動させた６ケ月の期間中に、流動床の圧力損失の減少に起因する稼動停止は皆無であった。しかし比較例では、同じく６ケ月の期間中に25回発生した。このことから、本発明を適用すれば、培焼炉内で流動床を形成する粉状酸化鉄の肥大化を抑制できるとこが確かめられた。
【００２４】
また、培焼炉の稼動率は、上記の稼動停止を防止できたことによって大幅に上昇し、本発明を適用すれば塩酸を効率良く回収できることが確かめられた。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明を適用して塩酸を分離する工程の例を示すフロー図である。
【図２】従来の塩酸を分離する工程の例を示すフロー図である。
【符号の説明】
【００２６】
１  廃塩酸液
２  培焼炉
３  塩酸含有ガス
４  サイクロン
５  吸収塔
６  排ガス
７  塩酸水溶液
８  酸化鉄粉体
９  酸化鉄
10  粉砕機
11  酸化鉄粒子
12  粉状酸化鉄
13  粉状酸化鉄貯蔵容器
14  粉状酸化鉄投入機
15  温度計
【図１】
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【図２】
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