(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
転炉吹錬時に発生した鉄粉含有ダストを湿式回収し、フィルタープレスにより脱水処理して前記鉄粉含有ダスト中の金属鉄の酸化を抑制して乾燥させ転炉工程に還元するリサイクル処理工程を有する転炉発生ダストのリサイクル処理方法であって、
前記リサイクル処理工程が、転炉吹錬時に発生する前記鉄粉含有ダストを湿式回収する第１工程と、
湿式回収された前記鉄粉含有ダストから沈降分離しやすい粒径の大きい鉄粉含有ダストを粗粒分離機により取り除き、その残りの鉄粉含有ダストを沈澱槽で沈降させてスラリーを形成する第２工程と、
前記スラリーを前記フィルタープレスで圧搾し板状のケーキを形成する第３工程と、
前記フィルタープレスから板状の前記ケーキを形状を保持して乾燥容器に排出する第４工程と、
前記乾燥容器内で前記ケーキを乾燥する第５工程と、
乾燥後の前記ケーキを前記乾燥容器から排出し転炉に装入する第６工程とを有することを特徴とする転炉発生ダストのリサイクル処理方法。
【請求項２】
請求項１記載の転炉発生ダストのリサイクル処理方法において、前記第２工程で、前記粗粒分離機により取り除く前記鉄粉含有ダストの最小粒径が７０〜１３０μｍであることを特徴とする転炉発生ダストのリサイクル処理方法。
【請求項３】
請求項１記載の転炉発生ダストのリサイクル処理方法において、前記第２工程で、前記粗粒分離機により取り除く前記鉄粉含有ダストの最小粒径が４０〜８０μｍであることを特徴とする転炉発生ダストのリサイクル処理方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の転炉発生ダストのリサイクル処理方法において、前記第２工程の前記スラリーに乾燥後の前記ケーキの強度が向上する結合剤を加えることを特徴とする転炉発生ダストのリサイクル処理方法。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の転炉発生ダストのリサイクル処理方法において、前記第５工程で前記ケーキの乾燥を非酸化性雰囲気中で行なうことを特徴とする転炉発生ダストのリサイクル処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、転炉吹錬時に発生する金属鉄含有量の高いダストを転炉工程で有効に再利用するためのダスト処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、転炉吹錬時に発生する鉄粉含有ダストは湿式回収され、粗粒分離機で粒径が、例えば６０μｍ以上の鉄粉含有ダストと、６０μｍ未満の鉄粉含有ダストに分けて回収していた。このなかで、６０μｍ未満の鉄粉含有ダストは焼結−高炉工程に戻されて再利用されていたが、高炉操業での亜鉛規制や焼結工程でのダイオキシン発生の問題から、主に転炉工程で冷却剤や鉄源として活用されるようになっている。
粗粒分離機で分離回収された６０μｍ未満の鉄粉含有ダストを転炉工程の冷却剤や鉄源として再利用するためには、回収した６０μｍ未満の鉄粉含有ダストを沈澱槽に導入し沈殿させて水分量が７０重量％程度のスラリーを形成し、これをフィルタープレスを用いて水分量２０〜３０重量％にまで脱水して板状ケーキを形成する。続いて、得られた板状ケーキは山積みされた状態で天日乾燥されるため乾燥には１０〜１４日を必要とし、天日乾燥時に金属鉄は空気中の酸素によって酸化されるため酸化熱が発生し、この酸化熱により板状ケーキの乾燥が促進されると同時に酸化も進行し、鉄粉含有ダスト中の金属鉄の含有量は２０重量％以下になる。また、山積みされた状態のケーキに対して、乾燥中に適宜山繰り作業が行なわれるため、乾燥後には板状ケーキは粉粒状に崩壊しており、この状態のまま転炉に装入しても集塵装置により吸引されて転炉装入の歩留りは低くなる。そのため、粉粒状となった鉄粉含有ダストを一旦粉砕し、水及び結合剤を加えて混合しブリケットマシンによりブリケットに成形して、ブリケットの含水分が３重量％以下になるまで乾燥する。乾燥終了後のブリケットは転炉工場に搬送されて炉上ハンガーに一時ストックされ、吹錬中の必要な時期に冷却剤や鉄源として転炉内に装入される。ここで、ブリケットの水分量を３重量％以下にするのは、ブリケットを吹錬中の転炉に装入した際に、水蒸気爆発が発生するのを防止するためである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の転炉工程での冷却剤としての再利用では、冷却剤としての機能を得るためと、貯蔵中のブリケットの自然発火を防止するという安全上の観点から、ブリケットを形成している鉄粉含有ダスト中の金属鉄含有量は２０重量％以下に規制している。このため、本来は金属鉄含有量の高い鉄粉含有ダストであるにもかかわらず、転炉工程にリサイクルされたときには金属鉄資源として有効に活用されていないという問題が存在する。また、回収した６０μｍ未満の鉄粉含有ダストはフィルタープレスによる脱水処理で板状ケーキとなるため、乾燥に１０〜１４日と長時間を要し、そのための広い乾燥作業場が必要となるという設備上の問題が存在する。更に、乾燥後の板状ケーキは粉粒状に崩壊しているため、転炉にリサイクルするにはブリケット等の成形体にする必要があり、そのための成形費用が発生すること、更に吹錬中の転炉に装入するため、例えばブリケットの水分量管理が厳密に要求されること等の付随的処理やそれに起因する管理上の問題が存在していた。
本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、転炉発生ダストを金属鉄として転炉にリサイクルし転炉工程の歩留りを向上させることが可能な低コストで処理工程時間の短い転炉発生ダストのリサイクル処理方法を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
前記目的に沿う本発明に係る転炉発生ダストのリサイクル処理方法は、転炉吹錬時に発生した鉄粉含有ダストを湿式回収し、フィルタープレスにより脱水処理して前記鉄粉含有ダスト中の金属鉄の酸化を抑制して乾燥させ転炉工程に還元するリサイクル処理工程を有する。
転炉吹錬時に発生する鉄粉含有ダストは他の生産工程で発生するダストに比較して金属鉄含有量が高いため、鉄粉含有ダストの中の金属鉄の酸化を抑制して回収し転炉工程に還元することにより、鉄粉含有ダストを鉄源として転炉工程において再利用することが可能となる。
【０００５】
本発明に係る転炉発生ダストのリサイクル処理方法において、前記リサイクル処理工程は、転炉吹錬時に発生する前記鉄粉含有ダストを湿式回収する第１工程と、湿式回収された前記鉄粉含有ダストから沈降分離しやすい粒径の大きい鉄粉含有ダストを粗粒分離機により取り除き、その残りの鉄粉含有ダストを沈澱槽で沈降させてスラリーを形成する第２工程と、前記スラリーを前記フィルタープレスで圧搾し板状のケーキを形成する第３工程と、前記フィルタープレスから板状の前記ケーキを形状を保持して乾燥容器に排出する第４工程と、前記乾燥容器内で前記ケーキを乾燥する第５工程と、乾燥後の前記ケーキを前記乾燥容器から排出し転炉に装入する第６工程とを有する。
【０００６】
転炉の吹錬時に発生する鉄粉含有ダストは、発生機構の違いにより平均粒径が１００μｍ程度で金属鉄含有率の高い粗粒ダスト（金属鉄含有量７５〜８５重量％程度）と、平均粒径が１μｍ程度で粗粒ダストに比較して金属鉄含有率の低い細粒ダスト（金属鉄含有量５０〜６５重量％程度）とに分けられ、湿式集塵機で回収された鉄粉含有ダストは上記の粗粒ダストと細粒ダストの混合状態となっている。
湿式集塵機により捕集され水中に分散した状態となっている粗粒ダストと細粒ダストは、粗粒分離機に送られ、粗粒分離機により沈降分離しやすい粒径の大きい鉄粉含有ダストが取り除かれる。取り除かれた粒径の大きい鉄粉含有ダストは水中より直接回収される。また、残りの鉄粉含有ダストが分散している水は沈澱槽に送られ、ここで鉄粉含有ダストを沈降させて、鉄粉含有ダストの沈澱層の部分（以下、スラリーと呼ぶ）と上澄み水とに分離する。スラリーは輸送ポンプでスラリータンクに輸送され、撹拌しながら貯留される。
【０００７】
スラリータンクに貯留されているスラリーは固相分である鉄粉含有ダストが４０〜２０重量％で、残部の６０〜８０重量％は水であるためこの状態で回収処理することは難しい。そのため、例えば、フィルタープレスで水分を圧搾して、水分量が１５〜２０重量％程度の板状のケーキを形成する。ケーキの水分量を１５〜２０重量％程度まで低下させることにより、ケーキの強度は大きく向上し取り扱いが容易となる。このため、フィルタープレスで形成した板状のケーキを形状を保持して排出し乾燥容器内に収納することが可能となる。
乾燥容器内に板状形状のままケーキを収納することにより、乾燥時に伝熱面積と水分の蒸発面積を共に大きく確保することができ、ケーキ状のものを短時間に乾燥させることが可能となる。また、板状形状となっているため、微細な個々の鉄粉含有ダストと空気との直接接触を絶つことができ、空気中の酸素による鉄粉含有ダストの酸化を抑えて乾燥することができる。
ケーキは板状の状態で乾燥が終了するため、乾燥容器から容易に排出することができ、保管中に細粒ダストが酸化するのを抑制することができる。更に、ケーキを転炉に装入する際に、ケーキの輸送や転炉への装入も容易となる。
【０００８】
本発明に係る転炉発生ダストのリサイクル処理方法において、前記第２工程で、前記粗粒分離機により取り除く前記鉄粉含有ダストの最小粒径を４０〜８０μｍとすることができる。
粗粒分離機により取り除く鉄粉含有ダストの最小粒径、すなわち分級粒径を４０〜８０μｍの範囲に設定すると、粗粒分離機により取り除かれた残りの鉄粉含有ダスト（分級粒径未満の鉄粉含有ダスト）は比較的小さな粒径の鉄粉含有ダストから構成されるため、スラリータンク中のスラリーの安定性（スラリーが鉄粉含有ダストと水に分離しないこと）は向上する。このため、スラリータンク内のスラリーを、例えば２０〜６０回転／分の比較的低速の回転速度で撹拌するだけで、スラリーの安定性を十分確保することができる。
また、前記第２工程で、前記粗粒分離機により取り除く前記鉄粉含有ダストの最小粒径を７０〜１３０μｍとすることもできる。
一般に、鉄粉含有ダストの粒径が大きくなるほど比表面積は小さくなり、空気中の酸素と接触する単位重量当たりの金属鉄の面積は低下する。このため、粒径の大きな鉄粉含有ダストを使用するほど、乾燥時の鉄粉含有ダスト中の金属鉄の酸化を抑制することができ、金属鉄含有量の多い乾燥した鉄粉含有ダストを得るには有利となる。しかし、鉄粉含有ダストの粒径が大きくなるほど、スラリーの安定性は低下する。したがって、乾燥中の鉄粉含有ダストの酸化をできるだけ抑制して金属鉄含有量の多い乾燥した鉄粉含有ダストを得ることと、スラリーの安定性を確保することの両者を両立させるには、粗粒分離機により取り除く鉄粉含有ダストの最小粒径、すなわち分級粒径を７０〜１３０μｍの範囲に設定するとよいことが実験から確認できた。なお、粗粒分離機により取り除かれた残りの鉄粉含有ダスト（分級粒径未満の鉄粉含有ダスト）中には、比較的粒径の大きな鉄粉含有ダストが含まれることになるので、スラリータンク内のスラリーを、例えば４０〜８０回転／分の回転速度で撹拌することにより、スラリーの安定性を確保する必要がある。
【０００９】
本発明に係る転炉発生ダストのリサイクル処理方法において、前記第２工程の前記スラリーに、乾燥後の前記ケーキの強度が向上する結合剤を加えるのが好ましい。
一般に結合剤は分子構造中に疎水性部分と親水性部分とを併有しているため、鉄粉含有ダストのスラリー中に結合剤を加えると、結合剤の疎水性部分が鉄粉含有ダストの表面に吸着する。従って、結合剤を加えたスラリーをフィルタープレスで圧搾してケーキを形成すると、鉄粉含有ダスト間には鉄粉含有ダスト表面に吸着した結合剤同士の交絡に基づく結合が形成される。この結合剤同士の交絡に基づく結合力は、ケーキ中の水分が少なくなるに伴ってしだいに向上してくるため、ケーキの乾燥が進行するにつれてケーキの強度が向上してくる。
【００１０】
本発明に係る転炉発生ダストのリサイクル処理方法において、前記第５工程で前記ケーキの乾燥を非酸化性雰囲気中で行なうことが好ましい。
非酸化性雰囲気中では乾燥中に鉄粉含有ダストの酸化は生じないので、金属鉄含有量を高位に維持して乾燥を行なうことができる。更に、乾燥温度を上げて高温でケーキの乾燥を行なうことができ、ケーキの乾燥時間の短縮化が可能となる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。
ここに、図１は本発明の第１の実施の形態に係る転炉発生ダストのリサイクル処理方法の工程図、図２は第１の実施の形態に係る転炉発生ダストのリサイクル処理方法に適用されるケーキ搬出装置の概念図、図３は本発明の第２の実施の形態に係る転炉発生ダストのリサイクル処理方法の工程図である。
図１に示すように、本発明の第１の実施の形態に係る転炉発生ダストのリサイクル処理方法は、鉄粉含有ダストを湿式回収する第１工程と、鉄粉含有ダストから沈降分離しやすい粒径の鉄粉含有ダストを粗粒分離機により取り除き、その残りの鉄粉含有ダストのスラリーを形成する第２工程と、フィルタープレスでスラリーから脱水処理で板状ケーキを形成する第３工程と、板状ケーキを乾燥容器に排出する第４工程と、乾燥容器内でケーキを乾燥する第５工程と、乾燥容器からケーキを排出し転炉工程にリサイクルする第６工程とを含むリサイクル処理工程を有している。以下、各工程毎に更に詳しく説明する。
【００１２】
第１工程
転炉の吹錬時に発生する鉄粉含有ダストは、発生機構の違いにより平均粒径が１００μｍ程度の粗粒ダスト（金属鉄含有量７５〜８５重量％程度）と、平均粒径が１μｍ程度の細粒ダスト（金属鉄含有量５０〜６５重量％程度）とに分けられる。発生した鉄粉含有ダストは同時に発生した転炉ガス等のガスと共に、転炉炉頂部に設けられている排気口から排気口と湿式集塵機の入口とを連通している連絡管を経由して湿式集塵機内に流入する。湿式集塵機内では、例えば上部から水が霧状に散布されており、鉄粉含有ダストとガスは散布された水により冷却され、同時に鉄粉含有ダストは水に捕集されて、鉄粉含有ダストとガスとは分離される。散布された水に捕集された鉄粉含有ダストは、湿式集塵機の底部に設けられている排水口より水と共に回収される。また、分離されたガスは湿式集塵機に設けられている排気口より転炉ガス捕集機に送られ、ここで転炉ガスが回収される。
【００１３】
第２工程
水中に分散した状態で回収された鉄粉含有ダストは、粗粒分離器の一例であるサイクロンに輸送される。サイクロンの分級粒径を調整して、最小粒径ｄが４０〜８０μｍの範囲である鉄粉含有ダストを取り除くと、残りは粒径がｄ未満の鉄粉含有ダストとなって水中に分散している。従って、この分散水を沈澱槽に輸送して貯留する。沈澱槽では、貯留時間の経過と共に鉄粉含有ダストは沈澱槽の底に沈降していき、スラリー（沈澱層の部分）と上澄み水とに分離する。生成したスラリーは輸送ポンプによりスラリータンクに輸送され、例えば、珪酸ソーダやリグニン等の結合剤を鉄粉含有ダストの重量に対して２〜５重量％程度の割合で添加し、十分に混合してフィルタープレス用のスラリーに調整する。なお、スラリータンクに貯留しているスラリーは、貯留時間の経過と共に徐々に沈澱してくるので、例えば、４０回転／分程度の撹拌速度で常時撹拌を行って鉄粉含有ダストがスラリータンクの底に沈澱するのを防止する。
【００１４】
第３工程
スラリータンク内に貯留されているフィルタープレス用のスラリーは、スラリー供給ポンプによりフィルタープレスに供給される。フィルタープレスは、図２に示すように、濾布１３で隔離されスラリーを圧搾してケーキ１４を形成する圧搾室１２を多数備えたスラリー圧搾部１１と、スラリー圧搾部１１にスラリーを圧入する高圧ポンプ部とを有している。例えば、圧搾圧力を４０〜６０ｋｇ／ｃｍ2 の範囲に調整してスラリーを圧搾し板状のケーキ１４（例えば、長さ１２００ｍｍ、幅１２００ｍｍ、厚さ３０ｍｍ程度のサイズ）を形成すると、得られるケーキ１４の水分量を１５〜２０重量％程度とすることができる。このため、ケーキ１４に十分な保形性を維持するための強度を付与することができる。
【００１５】
第４工程
フィルタープレスのスラリー圧搾部１１を開放して各圧搾室１２から１枚ずつ順に形成された板状のケーキ１４を乾燥容器２１に排出する。乾燥容器２１にケーキ１４を排出するのは、排出後直ちに乾燥操作を行なうことができるようにするためである。圧搾室１２を開放すると形成されたケーキ１４は濾布１３上を滑りながら下方に自然落下するため、フィルタープレスのスラリー圧搾部１１の下に上部が開口した乾燥容器２１を設置すれば、ケーキ１４を乾燥容器２１内に直接収納することができる。このとき、ケーキ１４の破損や変形を防止してケーキ１４を乾燥容器２１内に収納するためには、フィルタープレスのスラリー圧搾部１１と乾燥容器２１の間に、例えば図２に示すようなケーキ搬出装置１０を設置するのがよい。
【００１６】
図２に示すように、ケーキ搬出装置１０は、スラリー圧搾部１１に設けられている圧搾室１２を開放した際に濾布１３の上を滑りながら下方に自然落下してきたケーキ１４の落下位置を誘導するガイド部１５と、ガイド部１５の下端に取付けられケーキ１４を両側より拘束して落下させるケーキ保持部１６と、ガイド部１５及びケーキ保持部１６を積載し圧搾室１２の積層方向に移動可能な台車１７と、スラリー圧搾部１１の下方に設けられ台車１７が走行する１組の軌条１８とを有している。
【００１７】
自然落下してきたケーキ１４の落下方向を誘導するガイド部１５は、例えば、２枚のステンレス板（例えば、長さ５００ｍｍ、幅１５００ｍｍ、厚さ２ｍｍ程度）を上端側が開放した圧搾室１２のケーキ出口の幅Ｂと同等の幅を有し下端側がケーキ１４の厚さＨと同等の幅を有するように対向して配置することにより構成することができる。これによって、開放された圧搾室１２から自然落下してガイド部１５に進入したケーキ１４は２枚のステンレス板の間を通過する際に徐々に落下位置を修正され、ケーキ１４の先端が確実にケーキ保持部１６に進入することが保証される。
【００１８】
ケーキ保持部１６は、例えば、１面に厚さ１０〜２０ｍｍ程度のポリウレタンゴム製の多孔性ゴム１９が設けられているステンレス板２０（例えば、長さ１０００ｍｍ、幅１５００ｍｍ、厚さ２ｍｍ）が、多孔性ゴム１９が設けられている面を内面側として、ケーキの厚さＨよりも５〜１０ｍｍ程度小さい幅を有するように対向して配置されている。ガイド部１５で落下位置が修正されてケーキ保持部１６に進入したケーキ１４は、内面側の多孔性ゴム１９をステンレス板２０の方向に圧縮させながらステンレス板２０の間を通過していく。このとき、ケーキ１４は多孔性ゴム１９を圧縮させた力と同等の反力を両側の多孔性ゴム１９から受けこの反力によりケーキ１４と多孔性ゴム１９との間には摩擦力が発生する。
【００１９】
この摩擦力のため、ケーキ１４の自然落下速度は低下し、ケーキ１４が乾燥容器２１の底に到達した際の落下衝撃力が減少してケーキ１４の破損や変形を防止できる。なお、乾燥容器２１の内部にはケーキ１４が所定の間隔（例えば、ケーキ厚さの１〜２倍程度）を有して１枚ずつ収納されるように仕切り板２２が備えられている。これによって、次工程で行なうケーキ１４の乾燥でケーキ１４相互の接触を防止して、ケーキ１４の表面に受熱のための伝熱面積と水を蒸発させるための蒸発面積をできるだけ大きく確保することができる。また、ガイド部１５とケーキ保持部１６は、スラリー圧搾部１１の下方で圧搾室１２の積層方向に設けられた軌条１８上を走行する台車１７に積載されているため、圧搾室１２が順に開放されるのに対応して台車１７の位置を移動させて、ケーキ１４の搬出作業を行なうことができる。このため、全てのケーキ１４を破損、変形なく乾燥容器２１内に排出することができる。
【００２０】
第５工程
ケーキ１４が収納されている乾燥容器２１を、例えばリフトカー等の運搬機を用いて乾燥作業場に搬送して乾燥する。乾燥は、例えば、乾燥容器２１の上部に蓋をして、乾燥容器２１の下部側面に設けられた給気口より温風を供給し、蓋に設けられた排気口より排気しながら行なう。乾燥は鉄粉含有ダスト中の金属鉄の酸化を防止しながら行なうため、非酸化性雰囲気中で行なうのが好ましく、例えば１５０〜２００℃に加熱した窒素ガスを使用する。このため、乾燥容器２１から排気された排気ガス（窒素ガスと水蒸気）は水分除去装置に供給されて水分を分離して窒素ガスのみとし、１５０〜２００℃に加熱して再び乾燥容器２１内に流入する循環型の乾燥方法が好ましい。
【００２１】
ケーキ１４の乾燥では、高温の温風を使用して乾燥を行なうと、ケーキ１４の表層部分が急激に乾燥して緻密な乾燥層を形成する。このため、内部の水が蒸発しにくくなって水蒸気としてケーキ１４内部に蓄積され、水蒸気の圧力がケーキ表層の乾燥層の強度よりも大きくなると爆裂現象が発生する。従って、乾燥に使用する温風の温度は爆裂が発生しない２００℃以下とするのがよい。また、温風の温度が１５０℃未満となると、乾燥時間が長くなるので好ましくない。
なお、例えば、２００℃の温風を乾燥容器２１内に供給してケーキ１４の乾燥を行なう場合、転炉に装入可能なケーキ１４の水分量は、例えば１０重量％以下、好ましくは８重量％以下であり、この状態となるまでケーキ１４を乾燥させるには、６０分以上の乾燥時間が必要である。一方、フィルタープレスでケーキ１４を形成する際のサイクル時間、すなわちスラリーを圧搾室１２に注入してからケーキ１４の排出が完了するまでの時間は、６０分程度となる。このため、フィルタープレス作業と乾燥作業を連携して無駄なく実行するには、本実施の形態では２個の乾燥容器２１を準備する必要がある。
【００２２】
第６工程
乾燥容器２１内でケーキ１４の乾燥が終了すると、乾燥容器２１の上部に取付けた蓋を除去し、ケーキ１４を、例えば乾燥容器２１の下部に設けられている開閉可能な排出扉２３を開けて乾燥容器２１の下方に配置された搬送容器内に排出する。このとき、ケーキ１４は自然落下するため破損するが、結合剤が添加されているため粉粒状には崩壊しにくく、大きな塊の状態となる。搬送容器内に排出された乾燥済みのケーキ１４は、例えばダンプカー等の輸送手段により転炉工場の近傍に設けられているスクラップヤードに送られ一時保管され、転炉操業に合わせてリフトマグネット等の荷役手段を用いてスクラップシュートに積載され転炉に搬送されて装入される。
【００２３】
スクラップシュートによるケーキ１４の転炉装入は、スクラップと同様のタイミングで転炉に装入するため、溶銑装入前の転炉内部が比較的高温状態のときに行なわれる。このため、ケーキ１４中の水分は短時間に蒸発するので、ケーキ１４の水分量が１０重量％以下であればケーキ１４の水分量が多少変動していても転炉に装入することが可能である。従って、転炉精錬時の溶綱中に投入する場合に比べケーキ１４の脱水処理や乾燥保管のための作業負荷が大幅に低減できる。なお、乾燥済みのケーキ１４はスクラップヤードで保管中徐々に酸化を起こすため、スクラップヤードでの滞留時間をできるだけ短くする必要がある。そのためには、転炉の操業工程に合わせて転炉発生ダストのリサイクル処理を計画する必要があるが、本実施の形態ではダストの回収から転炉装入するまでの工程時間が２〜４時間であるため、転炉の操業工程に十分に対応してリサイクル処理を計画できる。
【００２４】
図３に示すように、本発明の第２の実施の形態に係る転炉発生ダストのリサイクル処理方法は、鉄粉含有ダストを湿式回収する第１工程と、鉄粉含有ダストから沈降分離しやすい粒径の鉄粉含有ダストを粗粒分離機により取り除き、その残りの鉄粉含有ダストのスラリーを形成する第２工程と、フィルタープレスでスラリーから板状ケーキを形成する第３工程と、板状ケーキを乾燥容器に排出する第４工程と、乾燥容器内でケーキを乾燥する第５工程と、乾燥容器からケーキを排出し転炉工程にリサイクルする第６工程とを有している。ここで、スラリーを形成する第２工程を除いた他の工程は第１の実施の形態と共通しているので、異なる第２工程について説明する。
【００２５】
水中に分散した状態で回収された鉄粉含有ダストは、粗粒分離器の一例であるサイクロンに輸送される。サイクロンの分級粒径を調整して、最小粒径ｄ′が７０〜１３０μｍの範囲である鉄粉含有ダストを取り除くと、残りは粒径がｄ′未満の鉄粉含有ダストとなって水中に分散している。従って、この分散水を沈澱槽に輸送して貯留する。沈澱槽では、貯留時間の経過と共に鉄粉含有ダストは沈澱槽の底に沈降していき、スラリー（沈澱層の部分）と上澄み水とに分離する。生成したスラリーは輸送ポンプによりスラリータンクに輸送され、例えば、珪酸ソーダやリグニン等の結合剤を鉄粉含有ダストの重量に対して２〜５重量％程度の割合で添加し、十分に混合してフィルタープレス用のスラリーに調整する。なお、スラリータンクに貯留しているスラリーは、貯留時間の経過と共に徐々に沈澱してくるので、例えば、６０回転／分程度の撹拌速度で常時撹拌を行って鉄粉含有ダストがスラリータンクの底に沈澱するのを防止する。
【００２６】
転炉吹錬時に発生する粗粒ダストと細粒ダストの割合は、粗粒ダスト１に対して細粒ダスト２〜３の割合となり、例えば転炉出鋼１ｔ当たり、粗粒ダスト５ｋｇに対して細粒ダストは１０〜１５ｋｇとなる。粗粒ダストの平均径は１００μｍ程度であるため、サイクロンの分級径を調整して、１００μｍ以下の粒径を有する鉄粉含有ダストが回収されるようにすると、実質的には粗粒ダストの約半分が回収されることになり、回収された１００μｍ以下の粒径を有する鉄粉含有ダストの重量は、転炉出鋼１ｔ当たり１２．５〜１７．５ｋｇとなる。３００ｔ転炉の場合、スクラップ使用量は転炉容量の１０重量％程度なので３０ｔとなる。また、この転炉から発生し１００μｍ以下の粒径を有する鉄粉含有ダストとして回収される鉄粉含有ダストの重量は３．７〜５．２ｔとなり、この鉄粉含有ダスト中に含まれる金属鉄の重量は２．７〜３．８ｔとなる。このため、１００μｍ以下の粒径を有する鉄粉含有ダストを転炉にリサイクルすると、スクラップ量を３〜４ｔ削減することができる。
【００２７】
以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明は、この実施の形態に限定されるものではなく、例えば、鉄粉含有ダストの乾燥中の酸化を防止するためケーキの乾燥に加熱した窒素ガスを使用したが、酸素含有率が０．５体積％以下であれば鉄粉含有ダストの酸化を抑制できるので、製鉄所の工場内の各種工業炉から排出される排ガスと窒素ガスの混合ガス、あるいは排ガスを単独で使用することも可能である。また、乾燥後のケーキを搬送容器に排出したが、スクラップシュートに直接排出することも可能である。
【００２８】
【発明の効果】
請求項１〜５記載の転炉発生ダストのリサイクル処理方法においては、転炉吹錬時に発生した鉄粉含有ダストを湿式回収し、フィルタープレスにより脱水処理して鉄粉含有ダスト中の金属鉄の酸化を抑制して乾燥させ転炉工程に還元するリサイクル処理工程を有するので、転炉の歩留りを向上させることが可能となる。
【００２９】
特に、このリサイクル処理方法においては、リサイクル処理工程が、転炉吹錬時に発生する鉄粉含有ダストを湿式回収する第１工程と、湿式回収された鉄粉含有ダストから沈降分離しやすい粒径の大きい鉄粉含有ダストを粗粒分離機により取り除き、その残りの鉄粉含有ダストを沈澱槽で沈降させてスラリーを形成する第２工程と、スラリーをフィルタープレスで圧搾し板状のケーキを形成する第３工程と、フィルタープレスから板状のケーキを形状を保持して乾燥容器に排出する第４工程と、乾燥容器内でケーキを乾燥する第５工程と、乾燥後のケーキを乾燥容器から排出し転炉に装入する第６工程とを有するので、転炉にリサイクルするに際してブリケット等に鉄粉含有ダストを成形しないため、低コストで処理工程時間を短縮して鉄粉含有ダストを転炉にリサイクルすることができる。
【００３０】
請求項２記載の転炉発生ダストのリサイクル処理方法においては、第２工程で、粗粒分離機により取り除く鉄粉含有ダストの最小粒径が７０〜１３０μｍであるので、ケーキ乾燥時の鉄粉含有ダストの酸化を抑制でき、金属鉄含有量の多い鉄粉含有ダストを得ることができる。このため、スクラップ量に変動が生じても転炉の安定した操業を行なうことが可能となる。
請求項３記載の転炉発生ダストのリサイクル処理方法においては、第２工程で、粗粒分離機により取り除く鉄粉含有ダストの最小粒径が４０〜８０μｍであるので、鉄粉含有ダストのスラリーの安定性を十分確保することが可能となる。このため、現有の鉄粉含有ダストの回収装置を転炉発生ダストのリサイクル処理に転用することが可能となる。
【００３１】
請求項４記載の転炉発生ダストのリサイクル処理方法においては、第２工程のスラリーに乾燥後のケーキの強度が向上する結合剤を加えるので、乾燥後のケーキの強度が向上し破損が抑制できて、ケーキの輸送、保管時の粉粒化率を低下することができ、転炉へのリサイクルが容易になる。また、乾燥ケーキが破損しにくいことから、例えば、スクラップシュートを用いてスクラップと同時に転炉にリサイクルすることが可能となり、水分量が１０重量％以下であればケーキを溶銑装入前に転炉内に直接装入することができ、ダストの回収から転炉装入（リサイクル）するまでの工程時間の大幅な短縮が可能となる。このためケーキの乾燥や乾燥後のケーキの輸送、保管等の作業費用を大幅に削減することができる。例えば、従来ではダストの回収から転炉装入するまでの工程時間が１０〜１４日必要であったものが、本発明では２〜４時間に短縮できる。
【００３２】
請求項５記載の転炉発生ダストのリサイクル処理方法においては、第５工程でケーキの乾燥を非酸化性雰囲気中で行なうので、処理中のダストの酸化が防止でき、金属鉄含有率の高い転炉発生ダストを転炉工程に安定してリサイクルすることが可能となる。その結果、歩留りを高位に安定して転炉の操業を行なうことができる。
例えば細粒域のダストを転炉にリサイクルする場合、従来はリサイクルする鉄粉含有ダスト中の金属鉄含有量が１０〜２０重量％であったものが、本発明では５０〜６０重量％程度まで向上させることができる。従って、３００ｔ転炉の場合、スクラップ比率を１０重量％とすると、スクラップ量は３０ｔとなる。一方、転炉発生ダストの中で細粒ダストの発生率は、溶鋼１ｔ当たり約１５ｋｇなので、発生量は４．５ｔとなる。この内、金属鉄は約２．２〜２．７ｔとなるので、スクラップ量を７〜１０重量％程度削減することが可能となる。また、発生する粗粒ダストの半分を細粒ダストと共にリサイクルする場合、スクラップ量を１０〜１３重量％程度削減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る転炉発生ダストのリサイクル処理方法の工程図である。
【図２】同転炉発生ダストのリサイクル処理方法に適用されるケーキ搬出装置の概念図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態に係る転炉発生ダストのリサイクル処理方法の工程図である。
【符号の説明】
１０：ケーキ搬出装置、１１：スラリー圧搾部、１２：圧搾室、１３：濾布、１４：ケーキ、１５：ガイド部、１６：ケーキ保持部、１７：台車、１８：軌条、１９：多孔性ゴム、２０：ステンレス板、２１：乾燥容器、２２：仕切り板、２３：排出扉
【図１】
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【図２】
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【図３】
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