(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
上部からコークスを装入し、充填したシャフト炉の羽口から熱風とともに製鉄ダストを吹き込み還元する方法において、シャフト炉の高さ方向２段に設けた上段羽口及び下段羽口から高炉ダスト、転炉ダスト、および、電炉ダストの１種または２種以上の製鉄ダストを吹き込み、かつ溶融金属温度とシャフト炉の炉頂から排出するガスに含まれるダスト量の目標値を満足するように、上段羽口と下段羽口から吹き込む製鉄ダストの吹き込み量を調整することを特徴とする製鉄ダストの還元方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高炉ダスト、転炉ダスト、電炉ダストなど微粉の製鉄ダストの還元方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
製鉄ダストは鉄をはじめとする有価金属や炭素を含みながらも、再資源化が困難なものもありリサイクルが必ずしも進んでおらず、産業廃棄物として埋め立てられているものも多々ある。再使用が困難な理由には、微粉であることや酸化亜鉛、酸化鉛、アルカリなどの不純物を含んでいることが指摘できる。
【０００３】
製鉄ダストでリサイクルが進んでいないダストは、数十ミクロン以下の微粉ダストが主であり、これらを再使用するためには特開昭４９−７９９６４号公報にあるような塊成化等の処理を必要とする。塊成化工程では、脱水、乾燥、混練、副原料添加、造粒、焼成などの処理を行うため必然的に処理費用が増大する。また、不純物に関しては、亜鉛や鉛などの低融点金属の酸化物が含有されるが、これらを高炉にリサイクルし装入すると酸化物は還元されて低融点金属となる。これが炉壁に直接付着したりバインダーとなって炉内に付着物を形成する原因となるため、高炉原料中の亜鉛などの量はある割合以下に制限して操業している。このため、還元して脱亜鉛処理などを行わないと一定割合以上のリサイクル使用はできない。
【０００４】
このような観点から、特開平６−１４５７４９号公報にあるように、ダスト中に含まれる金属亜鉛や酸化鉄を循環流動層を用いての還元処理を行う方法が実施されている。この方法は、固体還元であるが、直接、溶融金属を得る方法もあり、特開平５−９５２９号公報ではシャフト炉を用いた製鉄ダストの処理方法が示されている。
この技術は、製鉄ダストを含む粉体を、２段の羽口のうち上段羽口から熱風とともにコークスを充填したシャフト炉内に供給し、粉体はコークス層内の燃焼域で溶解し、コークス中のカーボン、ＣＯガスにより還元された溶融金属を回収するものである。また、製鉄ダスト、製鉄スラッジ、製鉄スラグ、鉱石粉などを塊コークスとともにシャフト炉の炉頂から投入することの併用も示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
塊成化せずに粉体のまま原料とし、溶融して還元し溶融金属を得る方法は、製鉄ダストの一つの処理方法であるが、ダスト飛散の問題がある。ダストが、還元炉内の高温還元雰囲気に充分な時間滞留して溶融、還元されればよいが、数十ミクロン以下の粉体からなるダストは容易に気流搬送されるため、上段羽口から多量に吹き込むと羽口前の高温還元雰囲気での滞留が不十分となりやすい。その領域で溶融しなかった粉体は、ガスによってより低温のシャフト中・上部の領域に搬送され、最終的には炉頂から排出されダストとして再度捕集される。ましてや、炉頂から塊コークスとともに装入しても、終末速度０．１ｍ／ｓ以下のダストは容易に炉外に排出されてしまう。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記の課題を解決するために、上部からコークスを装入し、充填したシャフト炉の羽口から熱風とともに製鉄ダストを吹き込み還元する方法において、シャフト炉の高さ方向２段に設けた上段羽口及び下段羽口から高炉ダスト、転炉ダスト、および、電炉ダストの１種または２種以上の製鉄ダストを吹き込み、かつ溶融金属温度とシャフト炉の炉頂から排出するガスに含まれるダスト量の目標値を満足するように、上段羽口と下段羽口から吹き込む製鉄ダストの吹き込み量を調整することを特徴とする製鉄ダストの還元方法である。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明では、高炉ダスト、転炉ダスト、および、電炉ダストの１種または２種以上の製鉄ダストを、シャフト炉の上段及び下段の羽口から吹き込む。上段羽口から熱風とともにコークスを充填したシャフト炉内に供給した製鉄ダストは、羽口前コークス層内の還元燃焼域で還元・溶融する。ただし、上段羽口から多量の製鉄ダストを吹き込むと炉頂からの未還元未溶融ダストの排出が増加するため、シャフト炉の炉頂から排出するガスに含まれるダスト量の目標値を満足するように、上段羽口から吹き込む製鉄ダストの吹き込み量を調整して一部下段羽口からも製鉄ダストを吹き込む。下段羽口から吹き込まれた製鉄ダストは、上段羽口から吹き込まれた製鉄ダストと同様に、羽口前の高温の還元雰囲気下で、還元・溶融する。
【００１０】
さらに羽口前で溶融しなかった製鉄ダストはガスとともに上方に移動する。下段羽口より上方で上段羽口と下段羽口の間の領域は、高温の強還元雰囲気が保たれている。なぜならば、上段羽口前で十分に熱をつけられた赤熱コークスが下段羽口の方に降下してくるとともに、下段羽口からの高温のガスも供給される領域であるためである。従って、上段羽口より上方の温度の低い領域とは明らかに異なり、より高温強還元雰囲気が下段羽口と上段羽口の間に形成されているため、下段羽口前で溶融しなかった製鉄ダストもこの領域では溶融し還元して滴下することとなる。
【００１１】
ただし、下段羽口からの多量の製鉄ダストを吹き込むと、充分に着熱しなかった溶融物が炉床に滴下する危険があり、炉内の温度レベルが低下しすぎない溶融金属温度の目標値を満足するように、下段羽口から吹き込む製鉄ダストの吹き込み量を調整する必要がある。以上のように、炉頂からの排出ダストが過多の場合はシャフト炉の炉頂から排出するガスに含まれるダスト量の目標値を満足するように、上段羽口からの製鉄ダストの吹き込み量を減らすこと、炉内温度レベルが低い場合は溶融金属温度の目標値を満足するように、下段羽口からの製鉄ダストの吹き込み量を減らすことで対応が可能である。また、減らした製鉄ダストの吹き込み量は、それぞれ下段もしくは上段の吹き込み量を増加させ、上段羽口と下段羽口から吹き込む製鉄ダストの吹き込み量を調整することでトータルの製鉄ダスト吹き込み量を一定に保つことが可能である。
【００１２】
【実施例】
本発明を適用した装置のフローを、図１を用いて説明する。
乾燥機２により水分１０ｗｔ％以下に乾燥した製鉄ダストは、篩い機３で５ｍｍ以上の粗粒と混入異物を除去した後、粉体供給ホッパー４、粉体定量切り出し装置５を経て熱風発止装置６からの熱風とともに羽口から炉内に供給した。上段羽口１２、下段羽口１３に吹き込む量はそれぞれ独立に制御する。羽口は、上段羽口１２、下段羽口１３とともに５本づつ設置した。炉頂からは、塊コークスをバッチ装入した。炉内で生成した溶融金属とスラグは炉底にたまり、出湯孔１０から溶融金属・スラグ１１を排出する。一方、反応後のガスは炉頂から排出され、除塵機で除塵する。
【００１３】
図１に示した装置を用いて、製鉄ダストの溶融還元処理を行った。使用した製鉄ダストの全鉄分は約５０％であり約１０％のＣが含有されていた。塊コークスの原単位は条件により変動はあったものの概ね１０００〜１２００ｋｇ／ｔ程度であった。ダスト処理速度は３〜５ｔ／ｈ程度であった。
上段羽口、下段羽口のダスト吹き込み量を変更した操業結果を表１に示す。
【００１４】
【表１】
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【００１５】
操業は、溶融金属温度を１４００℃以上、炉頂排出ダスト量を３００ｋｇ／ｈ以下を目標として管理した。実施例１では、上段羽口から３４００ｋｇ／ｈ、下段羽口から３３０ｋｇ／ｈダストを吹き込んだ結果、炉頂ダスト排出量は２８０ｋｇ／ｈで管理目標を満足する操業が達成された。この後、上段羽口のダスト吹き込み量を３９６０ｋｇ／ｈと増加し、下段羽口のダスト吹き込み量を１２０ｋｇ／ｈに減少させたが、炉頂からの排出ダスト量が７８０ｋｇ／ｈと大幅に増加した（比較例Ａ）。
【００１６】
このため下段羽口からのダスト吹き込み量を１１２０ｋｇ／ｈと増加して上段羽口からの吹き込み量を２９５０ｋｇ／ｈに減少させたところ、炉頂ダスト排出量は２１０ｋｇ／ｈと操業管理目標は満足された（実施例２）。
【００１７】
実施例３では上段羽口から２４２０ｋｇ／ｈ、下段羽口から１７１０ｋｇ／ｈでダストを吹き込んだ結果、管理目標を満足する操業が達成された。この後、下段羽口のダスト吹き込み量を２０８０ｋｇ／ｈと増加し上段羽口吹き込み量を２０２０ｋｇ／ｈとしたが、溶融金属温度の低下が認められた（比較例Ｂ）。
【００１８】
このため上段羽口からのダスト吹き込み量を２６００ｋｇ／ｈと増加して下段羽口からの吹き込み量を１３５０ｋｇ／ｈに減少させたところ、操業管理目標は達成された（実施例４）。
【００１９】
【発明の効果】
本発明の適用により、製鉄ダストの処理量を増加しても排ガス中のダスト量を抑制して高い歩留まりが達成できるとともに、操業の制御自由度が増加し、操業の安定に寄与するところが大である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の還元装置の概略を示す説明図である。
【符号の説明】
１  シャフト炉
２  乾燥機
３  篩い機
４  粉体供給ホッパー
５  粉体定量切り出し装置
６  熱風発生装置
７  塊コークス
８  除塵機
９  排ガス
１０  出湯孔
１１  溶融金属・スラグ
１２  上段羽口
１３  下段羽口
【図１】
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