(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
高結晶水含有鉱石を用いて焼結鉱を製造する過程で焼結機から発生する焼結機排ガスを処理するにあたり、前記焼結機排ガス中のＳＯX 成分を吸収するＳＯX 吸収装置として、前記焼結機排ガス中ＳＯX 成分を吸収すると共に、前記焼結機排ガスの冷却をするための冷却液循環機構と、当該ＳＯX 吸収装置とコークス製造設備から発生するコークス炉ガス中に含まれるアンモニアを回収するためのアンモニア吸収装置との間に循環する硫黄分及びアンモニア分を含む水溶液の循環系で構成され、当該ＳＯX 吸収装置へ亜硫安吸収液が戻る亜硫安吸収液循環機構と、前記焼結機排ガスを湿式電気集塵機に導入するに先立ち、当該焼結機排ガスを水洗浄処理するためのＳＯX 希薄液循環機構とを備えた、ＳＯX 吸収装置を用い、前記焼結鉱の製造過程において前記高結晶水含有鉱石中の結晶水が分離された水分を含んだ前記焼結機排ガスから、その結晶水分の一部を下記工程（イ）により回収すると共に、当該工程（イ）への補給水源である前記湿式電気集塵機の電極洗浄に使用した水の補給水余剰分を、高炉羽口から高炉への送風湿分調整用水として吹き込むことを特徴とする、高結晶水含有鉱石の高配合率焼結鉱製造時の排ガス脱硫設備の運転方法。
工程（イ）：前記ＳＯX 希薄液循環機構には、前記焼結機排ガス中ＳＯX 成分を吸収するための水スプレー帯を含むＳＯX 希薄液循環経路を設け、前記水スプレー帯において前記結晶水分の一部を捕捉して回収する。
【請求項２】
前記結晶水分の回収工程として前記工程（イ）に更に、下記工程（ロ）を付加して結晶水分を回収することを特徴とする、請求項１記載の高結晶水含有鉱石の高配合率焼結鉱製造時の排ガス脱硫設備の運転方法。
工程（ロ）：前記ＳＯX 吸収装置と前記アンモニア吸収装置との間に、硫黄分及びアンモニア分を含む水溶液を循環させて、前記ＳＯX 成分及び前記アンモニアの回収をすると共に、前記アンモニア吸収装置の下流工程において、前記アンモニア吸収装置から排出された亜硫安含有溶液を用いて硫安を製造し、前記硫安製造工程の廃液の一部、または当該廃液の処理液の一部を抽出することにより前記結晶水分を回収する。
【請求項３】
前記結晶水分の回収工程として、前記工程（イ）及び（ロ）に更に、下記工程（ハ）を付加することを特徴とする、請求項２記載の高結晶水含有鉱石の高配合率焼結鉱製造時の排ガス脱硫設備の運転方法。
工程（ハ）：前記ＳＯX 吸収装置の前記冷却液循環機構には、前記焼結機排ガス中ＳＯX 成分を吸収すると共に、前記焼結機排ガス温度を冷却するために、酸性亜硫安を含む水溶液のスプレー帯を含む酸性亜硫安溶液循環経路を設け、当該酸性亜硫安溶液循環経路の途中から、当該酸性亜硫安溶液の一部を排出し、当該排出した酸性亜硫安溶液を用いて硫安の製造処理をした処理液の一部を抽出することにより前記結晶水分を回収する。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、銑鉄製造の主原料である焼結鉱の製造において、その原料として結晶水含有率の高い鉱石、例えばピソライト鉱石等の高結晶水含有鉱石の配合率を高くして操業する場合に、焼結機から発生する排ガスの脱硫設備の運転方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
焼結鉱の原料として、従来、主に赤鉄鉱や磁鉄鉱等良質な鉱石が使用されてきた。しかし、近年、これら良質な鉄鉱石の産出量が減少するにつれ、針鉄鉱（ゲーサイト：Ｆｅ2 Ｏ 3・ｎＨ2 Ｏ）を多く含むピソライト鉱石の使用量が増加する傾向にある。従来使用されている鉄鉱石中の水分はおよそ３wt.%以下であるが、このピソライト鉱石の水分は４wt.%以上で、高水分のものは９wt.%程度に達する。
【０００３】
上記高結晶水含有鉱石を焼結鉱製造に使用すると、３００℃程度で結晶水が解離して多孔質となるので、１２００℃以上の焼結過程において、通常の鉱石よりも焼結用フラックスと反応し易く、過剰の融液を生成する。そのために焼結過程での通気性が悪くなり、その生産性を低下させる。
【０００４】
しかしながら、鉄鉱石資源の供給動向に対応するために、上記問題を解決することが重要であり、最近、幾つかの提案が行なわれている。それらはいずれも、焼結鉱製造において高結晶水含有鉱石の配合率を高くした場合、その結晶水の増加による焼結過程における焼結作用が変化することに対応するものであり、従って、製造されら焼結鉱の品質の確保及び生産性の確保を目的とするものである。
【０００５】
このような趣旨の発明における共通的課題は、高結晶水含有鉱石が焼結過程において易溶融性であることに対する技術的解決方法を見い出すことにある。
例えば、特開平６−２７１９５１号公報には、焼結時の通気性低下を防止するための焼結機操業時の投入熱量制御方法が開示され（以下、先行技術１という）、特開平９−９５７４２号公報には、高結晶水含有鉱石を事前に返鉱と一緒に造粒し、高歩留・高強度の焼結鉱を製造する方法が開示され（以下、先行技術２という）、特開平８−２６９５８４号公報には、高結晶水含有鉱石粒子の周囲に難溶融性鉱石を被覆して高生産性を維持する方法が開示され（以下、先行技術３という）、そして、特開平８−８１７１７号公報、焼結機上原料充填層内の上下方向での結晶水の濃度を均等させて、高強度・高歩留・高生産性を確保する焼結鉱の製造方法が開示されている（以下、先行技術４という）。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上述した先行技術１〜４はいずれも、焼結鉱主原料である鉄鉱石の内、高結晶水含有鉱石の供給量増加動向に対応して、その高結晶水含有鉱石の焼結原料中の配合率を高めた場合でも、焼結鉱の高歩留・高品質・生産性を確保するという点に関して有益である。
ところが、高結晶水含有鉱石の配合率を高めた操業では、上記問題点の他に、下記問題がある。即ち、焼結工程における高結晶水含有鉱石中の結晶水の脱水により、通常操業条件におけるよりも焼結過程で発生する排ガス中の水分含有率が増加する。この水分増加は、焼結機操業における焼結機操業及び焼結機排ガス脱硫設備運転系内での水バランスの要因変化に大きく影響する。
【０００７】
図２に、焼結機排ガス脱硫設備の概略フローの例を示す。同図において、５１は焼結機、５２はＳＯX 吸収装置、５３はアンモニア吸収装置である。この脱硫設備は、焼結機５１から発生した焼結機排ガス５４を、ＳＯX 吸収装置５２に導きここで脱硫する。ＳＯX 吸収装置５２には、冷却液循環機構５５、亜硫安吸収液循環機構５７、及びＳＯX 希薄液循環機構５９が設けられている。
脱硫方法は、先ず、冷却液循環機構５５で主として焼結機排ガス５４を冷却液により冷却する。一方、コークス製造設備（図示せず）から発生したコークス炉ガス５６中のアンモニア分を回収するアンモニア吸収装置５３とＳＯX 吸収装置５２との間で循環し、亜硫安を含有する水溶液が循環する亜硫安吸収液循環機構５７が設けられており、その経路途中のＳＯX 吸収装置５２内のスプレー液５８により、焼結機排ガス５４中のＳＯX 成分を吸収する。更に、ＳＯX 希薄液循環機構５９で、焼結機排ガス５４を水スプレー６０洗浄して、脱硫を完了する。なお、脱硫完了後の排ガス５４’は次いで、湿式電気集塵機６１及び脱硝装置６２を経由して煙突６３から放散される。
【０００８】
上述したように、焼結機排ガスは通常、湿式の排ガス脱硫設備で処理されている。従って、高結晶水含有鉱石の配合率増加に伴い、結晶水分の増加分が各循環機構系内の循環液に加算される。そのため、各循環液量が増加するので、そのままにしておくと、被処理液があふれてしまう。各循環機構及びその他脱硫設備の処理能力範囲内に収めるために、下記の水バランスアクションをとる：
▲１▼ＳＯX 吸収装置５２から排出される焼結機排ガス５４’中の水分含有率を増加させる。そのために、焼結機排ガス５４’の排出温度を上昇させて当該排ガス中水蒸気圧を高め、これによる持ち出し水分量を増やす。このためには、焼結工程で焼結原料配合中の生石灰配合率を所定量上げるアクションをとるか、あるいは、
▲２▼各循環機構系内の廃液処理装置６４〜６６の内、系外へ廃液を抜き出す廃液処理装置６６の水処理能力を増強して、排水水量を増やすか、
のいずれかのアクションを通常とらなければならない。
上記▲１▼のアクションには、焼結機操業条件の変更、焼結鉱品質に及ぼす影響、あるいは生石灰原単位の上昇等の問題がある。一方、▲２▼のアクションには、設備能力増強工事等、大きなコストがかかる。
【０００９】
そこで、この発明においては、上述した高結晶水含有鉱石の配合率上昇に伴う結晶水分の加算により発生する問題を解決して、焼結鉱製造の安定操業を確保しつつ、焼結機排ガス脱硫設備の安定した運転方法を開発することを課題とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、上述した観点から、高結晶水含有鉱石を多量に配合して焼結鉱を製造する場合の排ガス脱硫設備の運転方法を開発すべく鋭意研究を重ねた。その結果、次の知見を得た。即ち、焼結機排ガスのＳＯX 吸収装置に関わって設けられている所定の循環機構経路の適切な途中位置から、その循環液の一部を抜き出し、これを工業用水の代替として活用する方法を見い出すこととした。そして、この工業用水用途として、高炉への送風湿分調整用として使用できることを知見した。
【００１１】
この発明は、上記知見に基づきなされたものであって、その構成は次の通りである。請求項１記載の排ガス脱硫設備の運転方法は、高結晶水含有鉱石を用いて焼結鉱を製造する過程で焼結機から発生する焼結機排ガスを処理するにあたり、その焼結機排ガス中のＳＯX 成分を吸収するためのＳＯX 吸収装置として下記の装置を使用する。即ち、焼結機排ガスの冷却を主目的とする冷却液循環機構と、当該ＳＯX 吸収装置とコークス製造設備から発生するコークス炉ガス中に含まれるアンモニアを回収するためのアンモニア吸収装置との間に循環する硫黄分及びアンモニア分を含む水溶液の循環系で構成され、当該ＳＯX 吸収装置へ亜硫安吸収液が戻る亜硫安吸収液循環機構と、その焼結機排ガスを湿式電気集塵機に導入するに先立ち、当該焼結機排ガスを水で洗浄処理することを目的とするＳＯX 希薄液循環機構とを備えたものを使用する。そして、この焼結鉱の製造過程において高結晶水含有鉱石中の結晶水が分離された水分を含んだ上記焼結機排ガスから、その結晶水分の一部を下記工程（イ）により回収すると共に、当該工程（イ）への補給水源である前記湿式電気集塵機の電極洗浄に使用した水の補給水余剰分を、高炉羽口から高炉への送風湿分調整用蒸気として吹き込むことを特徴とする、高結晶水含有鉱石の高配合率焼結鉱製造時の排ガス脱硫設備の運転方法である。ここで、工程（イ）とは、ＳＯX 吸収装置のＳＯX 希薄液循環機構に、焼結機排ガス中ＳＯX 成分を吸収するための水スプレー帯を含むＳＯX 希薄液循環経路を設け、上記水スプレー帯において前記結晶水分の一部を捕捉して回収する工程を指す。
【００１２】
請求項２記載の排ガス脱硫設備の運転方法は、請求項１記載の発明の方法に、結晶水分の回収工程として上記工程（イ）に更に下記工程（ロ）を付加して結晶水分を回収することに特徴を有するものである。
ここで、工程（ロ）とは、ＳＯX 吸収装置と上記アンモニア吸収装置との間に、硫黄分及びアンモニア分を含む水溶液を循環させて、上記ＳＯX 成分及びアンモニアの回収をすると共に、請求項１でのアンモニア吸収装置の下流工程において、当該アンモニア吸収装置から排出された亜硫安含有溶液を用いて硫安を製造し、当該硫安製造工程の廃液の一部、または当該廃液の処理液の一部を抽出することにより上記結晶水分を回収する工程を指す。
【００１３】
請求項３記載の排ガス脱硫設備の運転方法は、請求項２記載の発明の方法に、更に、結晶水分の回収工程として、上記工程（イ）及び（ロ）に更に、下記工程（ハ）を付加したことを特徴とする、高結晶水含有鉱石の高配合率焼結鉱製造時の排ガス脱硫設備の運転方法である。ここで、工程（ハ）とは、ＳＯX 吸収装置の前記冷却液循環機構に、焼結機排ガス中ＳＯX 成分を吸収すると共に、その焼結機排ガス温度を冷却するために、酸性亜硫安を含む水溶液のスプレー帯を含む酸性亜硫安溶液循環経路を設け、当該酸性亜硫安溶液循環経路の途中から、当該酸性亜硫安溶液の一部を排出し、当該排出した酸性亜硫安溶液を用いて硫安の製造処理をした処理液の一部を抽出することにより上記結晶水分を回収する工程を指す。
【００１４】
【発明の実施の形態】
次に、この発明の実施の形態を説明する。
図１は、この発明の一つの実施態様を示す概略説明図である。同図において、１は焼結機、２はＳＯX 吸収装置、３はアンモニア吸収装置、８は高炉、そして９は高炉羽口である。この脱硫設備は、焼結機１から発生した焼結機排ガス４を、ＳＯX 吸収装置２に導きここで脱硫する。ＳＯX 吸収装置２には、図２で説明したものと基本的に同じ機能をもつ冷却液循環機構５、亜硫安吸収液循環機構６、及びＳＯX 希薄液循環機構７が設けられている。そして、このＳＯX 吸収装置２による処理溶液の一部を、コークス炉ガス１６に含まれるアンモニア分を回収するためのアンモニア吸収装置３との間に循環させることにより、両装置での吸収効率を高めると共に、硫安を副生している。
【００１５】
以下、上記３循環機構のそれぞれについて説明をすると共に、当該循環機構系内の所定場所からその系内循環液体の余剰分の一部を抜き取るか、又は当該循環機構系への補給用水に利用される洗浄目的に利用済み水の余剰分の一部を抜き取って、高炉羽口９へ吹き込むというこの発明の方法を説明する。
【００１６】
（１）冷却液循環機構
ＳＯX 吸収装置２には、下部から焼結機排ガス４を導入し、頂部から脱硫された焼結機排ガス４’が排出される。内部は３ゾーンに分けられ、下段では主として排ガスが冷却液により冷却され、中段及び上段では主として排ガス中のＳＯX 成分がそれぞれ亜硫安吸収溶液及びＳＯX 希薄液により吸収除去され、頂部から脱硫が完了した焼結機排ガス４’が排出される。
冷却液循環機構５は、下段において、所定冷却液がシャワリング１０され、排ガスを冷却した後、装置内底部に溜まる。これを汲み上げて装置下段に循環し、上記シャワリング１０を繰り返す。このサイクルを主経路として生成されるＳＯ2 吸収液はｐＨが下がり続けるので、設備保全のために濃安水（ＮＨ3 水）を添加して（図示せず）ｐＨを所定値（例えば５．８）以上に保持する。このためにＳＯ2 吸収液は酸性亜硫安吸収液になる。この酸性亜硫安吸収液をシックナー１２に通して脱水された水は冷却液循環機構５に戻される。一方、シックナー１２を経由し、フィルタープレス１３で処理後に出てくる処理水１１を通常はシックナー１２に戻すが、高結晶水含有鉱石の高配合焼結鉱製造時には、その戻り配管の途中：点Ｐからその処理水の一部１１ａを抜き出し、これを高炉羽口９から高炉８内に吹き込む。
【００１７】
（２）亜硫安吸収液循環機構
亜硫安吸収液循環機構６は、ＳＯX 吸収装置２の中段において、所定液体がシャワリング１４され、この過程で排ガス中のＳＯX を吸収し、受納容器に集合した後、所定の経路でアンモニア吸収装置３へ導入される。導入された液体はアンモニア吸収装置３内でシャワリング１５され、装置下部から導入されたコークス炉ガスと対向飛来中にコークス炉ガス１６に含まれるアンモニア分を吸収して装置底部に溜まる。これを汲み上げてＳＯX 吸収装置２の中段に循環させ、シャワリング１４を繰り返す。
そして、高結晶水含有鉱石の高配合率による焼結鉱製造時には、所定時期に亜硫安吸収液循環機構６から分岐して、亜硫安吸収液の処理系統内に入り、当該系統の途中位置：点Ｑから、亜硫安吸収液の処理済み溶液１７の一部１７ａを抜き出し、抜き出された処理済み溶液１７ａを高炉羽口９から高炉８内に吹き込む。なお、上記処理済み溶液１７は、亜硫安吸収液をシックナー１８及び廃液吸収液槽１９で処理後の液体である。
【００１８】
（３）ＳＯX 希薄液循環機構
ＳＯX 希薄液循環機構７は、ＳＯX 吸収装置２の上段において、ＳＯX 希薄液がシャワリング２０され、この過程で排ガス中に少量残っているＳＯX を吸収して脱硫を完了し、受納容器に集合する。次いでＳＯX 希薄液循環機構７の経路でＳＯX 吸収装置２の上段に循環させ、シャワリング２０を繰り返す。ＳＯX 希薄液循環機構７の循環液には、ＳＯX 成分が僅かに含まれている。なお、ＳＯX 吸収装置２の上段における上記シャワリング２０を通過して頂部から排出される、脱硫処理後の焼結機排ガス４’は、湿式電気集塵装置（湿式ＥＰ）２１及び脱硝装置２２で処理された後、煙突２３から大気放散される。ここで、湿式電気集塵装置２１の集塵電極を工業用水２４で間欠的に水洗し、洗浄済み水２４’をＳＯX 希薄液循環機構７の系内に合流させる。
そして、高結晶水含有鉱石を高配合で焼結鉱を製造した時には、ＳＯX 希薄液循環機構７の循環液量が、高結晶水含有鉱石の通常配合時に適正基準で操業しているときに比較して過剰になる。従って、上記適正基準時にＳＯX 希薄液循環機構７に所定量補給していた集塵電極の洗浄済み水２４’に余剰が生じる。そこで、洗浄済み水２４’の余剰分を抜き出す。洗浄済み水２４’のＳＯX 希薄液循環機構７系内への供給路の途中：点Ｒから洗浄済み水２４’の余剰分２４ａ’を抜き出して高炉羽口９から高炉８内に吹き込む。
【００１９】
（４）高結晶水含有鉱石中の結晶水の挙動と回収
高結晶水含有鉱石中の結晶水は、焼結過程の所定値以上の高温状態になると、全結晶水は鉱石から分離して水蒸気となり、焼結機排ガス中に入る。従って、結晶水含有率が高くなるほど、また高結晶水含有鉱石の配合率が高くなるほど、焼結機排ガス中に混入する結晶水分の量は多くなる。そして、焼結機排ガス中の結晶水分は、ＳＯX 吸収装置２を上昇していく過程で、上記３循環機構系内の各シャワリング１０、１４及び２０に捕捉される。従って、各系内の点Ｐ、Ｑ及びＲから各液を抜き出し回収することにより、間接的に結晶水を回収することになる。各液の抜き出し位置の優先順位は、抜き出し液中のＳ含有率が低いほど優先順位を高くし、また抜き出し量は、焼結機の操業条件及び設備の各部位能力に応じて決める必要がある。
【００２０】
【実施例】
次に、この発明の脱硫設備の運転方法を、実施例によって更に詳細に説明する。図１に示した装置フローの設備を用いて、同図中の点Ｐ、Ｑ及びＲから上記各液を抜き出して高炉羽口からの吹込み、高炉送風湿分調整用工業用水の代替とした。
表１に、この試験操業条件を示す。焼結鉱生産量は１５０００ｔ／日であり、鉱石中の結晶水含有率は、従来鉱石の３wt.%に対して、高結晶水含有鉱石は９wt.%である。そしてその配合率は、比較用試験操業では１０wt.%とし、実施例試験操業では４０wt.%とした。そして焼結機への装入原料鉱石量は６１１ｔ／ｈである。
【００２１】
上記操業条件下において、実施例では、高結晶水含有鉱石の配合率増加分に伴なって発生する結晶水分の増加量に相当する、１１ｔ／ｈの水分に相当する処理済み溶液１１、１７または洗浄液２４を、焼結機排ガス脱硫設備の各位置：点Ｐ、Ｒ及びＱから抜き取った。
表２に、各位置から抽出した処理済み後の液量及び液分析結果例を示す。
【００２２】
【表１】
0003721806.tif 000002
【００２３】
【表２】
0003721806.tif 000003
【００２４】
一方、１１ｔ／ｈの結晶水増加分を、ＳＯX 吸収装置２からの排ガス４’中の水蒸気量増加による排出により、焼結機排ガス脱硫設備の水バランスをとるためには、排ガス４’温度を、通常操業時（高結晶水含有鉱石の配合率１０wt.%のとき）の５４℃を、高結晶水含有鉱石の配合率を４０wt.%に高めた場合には、５７℃に高めることが必要であった。そして、排ガス４’の温度をこれだけ（３℃だけ）高めるためには、焼結原料配合の生石灰配合率を、通常操業時には０．８wt.%であったのに対して、高結晶水含有鉱石の配合率を４０wt.%に高めた場合には、１．２wt.%にする必要があった。なお、上記回収水分を高炉羽口９から吹き込んだので、高炉の送風湿分調整用工業用水が１１ｔ／ｈだけ節水された。
【００２５】
【発明の効果】
以上述べたように、この発明によれば、焼結鉱生産において高結晶水含有鉱石の配合率の長期的あるいは短期的変動に対しても、焼結機排ガス脱硫設備の系内水バランスを確保するために、当該脱硫設備の増強投資や、焼結鉱製造条件の修正・変更をしなくても、良好な対処ができ安定操業が確保され、しかも、工業用水の節減や生石灰の節減が可能となり、工業上有用な効果がもたらされる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一つの実施態様を示す概略説明図である。
【図２】従来の焼結機排ガス脱硫設備の概略フロー図の例である。
【符号の説明】
１  焼結機
２  ＳＯX 吸収装置
３  アンモニア吸収装置
４  焼結機排ガス
４’  脱硫後焼結機排ガス
５  冷却液循環機構
６  亜硫安吸収液循環機構
７  ＳＯX 希薄液循環機構
８  高炉
９  高炉羽口
１０  シャワリング
１１、１１ａ  処理水
１２  シックナー
１３  フィルタープレス
１４、１５  シャワリング
１６  コークス炉ガス
１７、１７ａ  処理済み亜硫安吸収液
１８  シックナー
１９  廃液吸収液槽
２０  シャワリング
２１  湿式電気集塵装置
２２  脱硝装置
２３  煙突
２４  工業用水
２４’、２４ａ’  洗浄済み水
２５  循環貯留槽
２６  廃液処理装置
２７  コークス炉
５１  焼結機
５２  ＳＯX 吸収装置
５３  アンモニア吸収装置
５４  焼結機排ガス
５４’  脱硫後焼結機排ガス
５５  冷却液循環機構
５６  コークス炉ガス
５７  亜硫安吸収液循環機構
５８  スプレー液
５９  ＳＯX 希薄液循環機構
６０  水スプレー
６１  湿式電気集塵機
６２  脱硝装置
６３  煙突
６４  ６５、６６  廃液処理装置
６７  循環貯留槽
６８、６９  シックナー
【図１】
0003721806.tif 000004
【図２】
0003721806.tif 000005