(57)【要約】【課題】脱燐処理で生じるスラグからの鉛溶出濃度、及び脱炭処理で生じる微粒ダストを高炉へ投入した際の付着物量が許容できる範囲内で、製鉄工程で生じるダストを最大限再利用することができるダストのリサイクル方法を提供することを目的とする。【解決手段】本発明は、溶銑を脱燐処理する工程と、上記脱燐処理がされた溶銑を脱炭処理する工程とを有し、上記脱燐処理及び脱炭処理において、鉄源として脱燐処理ダスト及び脱炭処理微粒ダストの少なくとも一種をリサイクルするに際し、上記脱炭処理にリサイクルする鉄源中の亜鉛量Ｘ（ｋｇ／ｔ）及び鉛量Ｙ（ｋｇ／ｔ）が特定の式（１）及び（２）を満たすダストリサイクル方法である。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶銑を脱燐処理する工程と、上記脱燐処理がされた溶銑を脱炭処理する工程とを有し、
上記脱燐処理及び脱炭処理において、鉄源として脱燐処理ダスト及び脱炭処理微粒ダストの少なくとも一種をリサイクルするに際し、上記脱炭処理にリサイクルする鉄源中の亜鉛量Ｘ（ｋｇ／ｔ）及び鉛量Ｙ（ｋｇ／ｔ）が下記式（１）及び（２）を満たすダストリサイクル方法。
Ｘ≦０．１６６−０．１２２×ＨＭＲ×Ａ  ・・・（１）
Ｙ≦０．０２９０−０．１８２×ＨＭＲ×ａ＋０．０００３９０×Ｗｓ−０．００５１４×Ｃｓ  ・・・（２）
（上記式（１）及び（２）中、ＨＭＲは脱炭炉での溶銑比率であり、（溶銑質量／脱炭炉主原料投入質量）である。Ａは脱燐処理にリサイクルする鉄源中の亜鉛量（ｋｇ／ｔ）である。ａは脱燐処理にリサイクルする鉄源中の鉛量（ｋｇ／ｔ）である。Ｗｓは脱炭処理で発生するスラグ量（ｋｇ／ｔ）である。Ｃｓは脱炭処理で発生するスラグの塩基度である。）
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、亜鉛を含むダストのリサイクル方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の製鋼工程では、脱燐処理と脱炭処理とを分離し、転炉容器での脱炭処理の前に溶銑に対して、脱燐処理を行うことが多い。このように脱燐処理と脱炭処理とを分離することで、プロセストータルでの排出スラグ量を低減することができる。上記脱燐処理は、以前は混銑車等の搬送容器内で実施されることが多かったが、上記搬送容器はフリーボードが小さいため酸素供給速度を高めることができず、処理に時間を要していた。このため、現在はフリーボードが大きく、酸素の供給速度も高めることができる転炉容器を用いた脱燐処理が広く普及している。
【０００３】
上記脱燐処理や脱炭処理で生じるダストは、多量の鉄分を含むため、可能な限り再利用することが好ましい。これらのダストのリサイクル手法としては、焼結鉱原料やペレット原料として用い、焼結鉱やペレットとして高炉へ投入する方法が挙げられる。しかし、この場合、ダスト中の亜鉛濃度が高いと高炉耐火物への付着物量が増えるため、これらのダストの高炉原料へのリサイクルには量的限度がある（特開２００７−９２４０号公報参照）。同様の理由から、亜鉛メッキ屑も高炉原料として大量にリサイクルすることができない。
【０００４】
このような中、亜鉛を含むダストを脱燐処理において副原料としてリサイクルする方法が提案されている（特開平６−２６４１２６号公報、特開平７−２６３１７号公報及び特開平８−３３３６１２号公報参照）。このように亜鉛を含むダストを脱燐処理の際に用いると、脱燐炉中で亜鉛が揮発する。従って、後工程の脱炭処理において亜鉛を実質的に含まない副原料を用いることで、脱炭処理の際に発生するダストの亜鉛濃度が低減され、このダストを高炉原料としてリサイクル可能となるとされている。
【０００５】
しかし、このようにダストを脱燐処理にリサイクルする従来の方法では、（１）熱余裕や、副原料ホッパーの切り出し等の設備制約の関係上、脱燐炉に大量のダストを投入することが実際の操業では困難である場合がある。また、（２）脱燐処理の際に全ての亜鉛が揮発するわけではないため、脱燐処理で大量の亜鉛を含む原料を使用した場合、溶湯中に残存した亜鉛が脱炭炉に移行し、脱炭処理ダストに含有されるため、上記不都合の解決には至らない。さらに、（３）ダストには亜鉛以外に鉛も濃縮しているため、脱燐処理の際に生じるスラグの鉛溶出濃度が高まり、このスラグのリサイクルが困難となるという不都合がある。
【０００６】
他方、スラグ中の鉛の溶出を抑える技術としては、スラグ組成を調整することなどによりスラグ中の鉛を不溶化させる方法が提案されている（特開２００２−２０８１５号公報参照）。しかし、この技術はスラグの有効利用には資するものの、ダストのリサイクルを効果的に行うための参考となるものではない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００７−９２４０号公報
【特許文献２】特開平６−２６４１２６号公報
【特許文献３】特開平７−２６３１７号公報
【特許文献４】特開平８−３３３６１２号公報
【特許文献５】特開２００２−２０８１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、上述のような事情に基づいてなされたものであり、脱炭処理で生じるスラグからの鉛溶出濃度、及び脱炭処理で生じる微粒ダストを高炉へ投入した際の付着物量が許容できる範囲内で、製鉄工程で生じるダストを最大限再利用することができるダストのリサイクル方法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】
上記課題を解決するために、本発明者らは、微粒ダストを脱燐炉だけでなく脱炭炉にも投入することを検討した。その結果、所定の条件を満足すれば、脱炭処理で生じるスラグからの鉛溶出濃度、及び脱炭処理で生じる微粒ダストを高炉へ投入した際の付着物量が許容できる範囲内で、微粒ダストを脱炭炉にも投入できることを見出した。
その結果得られた本発明に係るダストのリサイクル方法は、
溶銑を脱燐処理する工程と、上記脱燐処理がされた溶銑を脱炭処理する工程とを有し、
上記脱燐処理及び脱炭処理において、鉄源として脱燐処理ダスト及び脱炭処理微粒ダストの少なくとも一種をリサイクルするに際し、上記脱炭処理にリサイクルする鉄源中の亜鉛量Ｘ（ｋｇ／ｔ）及び鉛量Ｙ（ｋｇ／ｔ）が下記式（１）及び（２）を満たすダストリサイクル方法である。
Ｘ≦０．１６６−０．１２２×ＨＭＲ×Ａ  ・・・（１）
Ｙ≦０．０２９０−０．１８２×ＨＭＲ×ａ＋０．０００３９０×Ｗｓ−０．００５１４×Ｃｓ  ・・・（２）
（上記式（１）及び（２）中、ＨＭＲは脱炭炉での溶銑比率であり、（溶銑質量／脱炭炉主原料投入質量）である。Ａは脱燐処理にリサイクルする鉄源中の亜鉛量（ｋｇ／ｔ）である。ａは脱燐処理にリサイクルする鉄源中の鉛量（ｋｇ／ｔ）である。Ｗｓは脱炭処理で発生するスラグ量（ｋｇ／ｔ）である。Ｃｓは脱炭処理で発生するスラグの塩基度である。）
【００１０】
ここで、［ｋｇ／ｔ］とは主原料１ｔに対する質量であり、この主原料の量は処理に供される溶銑、冷銑及びスクラップ（亜鉛メッキ屑を含む）の合計量をいう。また、副原料とは、上記主原料（溶銑、冷銑及びスクラップ）以外の原料をいう。
【発明の効果】
【００１１】
本発明のダストリサイクル方法によれば、脱炭処理にリサイクルする鉄源中の亜鉛量Ｘが式（１）を満たすことで、脱炭処理で発生する脱炭処理微粒ダストの亜鉛濃度を制御できるため、この亜鉛濃度を制御した脱炭処理微粒ダストを焼結鉱、ペレット等の高炉原料として有効に再利用することができる。また、脱炭処理にリサイクルする鉄源中の鉛量Ｙが式（２）を満たすことで、脱炭処理の際に生じるスラグからの鉛溶出濃度を所定濃度に抑えることができる。従って、当該ダストリサイクル方法によれば、脱炭処理で生じるスラグからの鉛溶出濃度、及び脱炭処理で生じる微粒ダストを高炉へ投入した際の付着物量が許容できる範囲内で、製鉄工程で生じるダストを最大限再利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】脱炭処理微粒ダスト亜鉛濃度と脱炭処理での投入亜鉛量等との関係を示すグラフ
【図２】脱炭スラグ鉛溶出濃度と脱炭処理での投入鉛量等との関係を示すグラフ
【図３】本発明のダストリサイクル方法の一実施形態に用いられるダスト回収分離システムを示す模式図
【図４】脱燐スラグ鉛溶出濃度と脱燐処理での投入鉛量等との関係を示すグラフ
【図５】実施例の結果を示すグラフ
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明のダストリサイクル方法の実施の形態を図面を参照しつつ詳説する。
【００１４】
当該ダストリサイクル方法は、
（１）溶銑を脱燐処理する工程、及び
（２）上記脱燐処理がされた溶銑を脱炭処理する工程
を有する。以下、各工程について説明する。
【００１５】
（１）脱燐処理工程
この工程では、脱炭処理に先駆け、転炉容器を用いて脱燐処理を実施する。なお、脱燐処理でのスロッピングを防止する目的で、脱燐処理に先駆けて脱珪処理を実施することもある。
【００１６】
上記転炉容器としては、特に限定されず、公知のものを用いることができる。また、後工程の脱炭処理で用いる転炉容器と同一の転炉容器を用いてもよいし、別の転炉容器を用いてもよい。具体的には上底吹転炉、底吹転炉、上吹転炉等を用いることができるが、処理効率などの点から上底吹転炉が好ましい。上記転炉容器のサイズとしては、特に制限されず、例えば、出鋼量５０〜４００ｔ規模のものを用いることができる。
【００１７】
上記脱燐処理の処理対象としては、転炉容器に投入される主原料（溶銑並びに必要に応じて冷銑及びスクラップ）及び副原料（焼結鉱、石灰、ダスト等）が挙げられる。当該ダストリサイクル方法においては、副原料として亜鉛及び鉛を含有する脱燐処理ダスト及び脱炭処理微粒ダストβの少なくとも一種を用いる。また、主原料のスクラップとして亜鉛メッキ屑等のメッキ屑が用いられる。従って、原料中の亜鉛源としては、脱燐処理ダスト、脱炭処理微粒ダストβ及び亜鉛メッキ屑が代表的となる。
【００１８】
脱燐処理ダスト及び脱炭処理ダストとは、脱燐処理又は脱炭処理の際に生じるダストのことを言う。また、脱燐処理及び脱炭処理はそれぞれバッチ処理（バッチ式）で行われ、この（１）脱燐処理工程で用いられる脱燐処理ダスト及び脱炭処理微粒ダストβは、この工程で処理される溶銑とは別の溶銑に対する処理の際に生じたダストである。なお、便宜上、本発明のダストリサイクル方法において、（２）脱炭処理工程で生じる脱炭処理微粒ダストを脱炭処理微粒ダストα、（１）脱燐処理工程で用いる脱炭処理微粒ダストを脱炭処理微粒ダストβとして区別する。
【００１９】
また、脱炭処理微粒ダストとは、粒径５０μｍ未満の粒子が８０体積％以上のものをいう。この粒径は、レーザー回折・散乱式の粒径分析装置で測定される値をいう。
【００２０】
なお、後述するように脱炭処理でリサイクルする鉄源中の亜鉛量及び鉛量が後述する式（１）及び（２）を満たす範囲内にする必要があるため、脱燐処理でリサイクルする鉄源は、後の脱炭処理でリサイクル可能な鉄源の量との関係で、当該ダストリサイクル方法全体でリサイクルする鉄源の量が最大となるよう調整することが好ましい。
【００２１】
上記脱燐処理においては、発生するダストを回収する。上記回収の手段としては、特に制限されず、公知の集塵機等を用いることができる。但し、後に詳述する脱炭処理の際のダストと分別して回収する必要がある。このように分別して回収する方法としては、特に限定されず、例えば、脱燐処理と脱炭処理とを異なる排ガス集塵系統を持つ転炉で実施する方法や、同一の排ガス集塵系統を用い、処理毎にダストを振り分ける方法などを挙げることができる。なお、この脱燐処理ダストは、後述する脱炭処理ダストと異なり、微粒と粗粒とに分けても分けなくてもよい。
【００２２】
（２）脱炭処理工程
この工程では、上記脱燐処理がされた溶銑を転炉容器により脱炭処理する。上述したように、脱炭処理で用いる転炉容器は、脱燐処理で用いた転炉容器と同一のものでも異なるものでもよい。また、脱燐処理後に出湯せず、脱燐スラグだけを排出して引き続き脱炭処理を行ういわゆる中間排滓方式を採用してもよい。
【００２３】
この脱炭処理の対象としては、転炉容器に投入される主原料（上記脱燐処理がされた溶銑並びに必要に応じて冷銑及びスクラップ）と副原料（焼結鉱、石灰、ダスト等）とが挙げられる。脱炭処理工程においては、脱燐処理工程と同様に、副原料として亜鉛及び鉛を含有する脱燐処理ダスト及び脱炭処理微粒ダストの少なくとも一種を用いる。また、スクラップとしては、亜鉛メッキ屑等のメッキ屑を用いることができる。従って、原料中の亜鉛源としては、脱燐処理ダスト、脱炭処理微粒ダストβ及び亜鉛メッキ屑が代表的となる。
【００２４】
この脱炭処理でリサイクルする鉄源中の亜鉛量Ｘ（ｋｇ／ｔ）が下記式（１）を満たし、鉛量Ｙ（ｋｇ／ｔ）が下記式（２）を満たすようにする。
Ｘ≦０．１６６−０．１２２×ＨＭＲ×Ａ  ・・・（１）
Ｙ≦０．０２９０−０．１８２×ＨＭＲ×ａ＋０．０００３９０×Ｗｓ−０．００５１４×Ｃｓ  ・・・（２）
（上記式（１）（２）中、ＨＭＲは脱炭炉での溶銑比率であり、（溶銑質量／脱炭炉主原料投入質量）である。Ａは脱燐処理にリサイクルする鉄源中の亜鉛量（ｋｇ／ｔ）である。ａは脱燐処理にリサイクルする鉄源中の鉛量（ｋｇ／ｔ）である。Ｗｓは脱炭処理で発生するスラグ量（ｋｇ／ｔ）である。Ｃｓは脱炭処理で発生するスラグの塩基度である。）
【００２５】
ここで、上記式（１）及び（２）を導出した根拠を示す。
【００２６】
（式（１）について）
脱炭処理で発生する脱炭処理微粒ダストαを焼結鉱、ペレット等のリサイクル原料として高炉に投入する場合の弊害は、上述のようにダスト中の亜鉛濃度が高くなると高炉耐火物への付着物量が増加することである。この際、ダスト中の亜鉛濃度が０．７質量％以上であると付着物量が増加するとされている（特開２００７−９２４０号公報参照）。そこで、高炉へリサイクルする脱炭処理微粒ダストαの亜鉛濃度閾値を０．７質量％とした。
【００２７】
脱炭処理微粒ダストαの亜鉛濃度は、脱炭炉での溶銑比率と脱燐処理にリサイクルする鉄源中の亜鉛量（以下、脱燐処理投入亜鉛量ともいう）との積と正の相関を有し、また、脱炭処理にリサイクルする鉄源中の亜鉛量（以下、脱炭処理投入亜鉛量ともいう）と正の相関を有すると考えられる。そこで、実績値としての脱炭処理微粒ダストαの亜鉛濃度をＶZn（質量％）、脱炭炉での溶銑比率をＨＭＲ、脱燐処理投入亜鉛量をＡ（ｋｇ／ｔ）、脱炭処理投入亜鉛量をＸ（ｋｇ／ｔ）と定め、ＶZnを従属変数とし、ＨＭＲとＡとの積、及びＸを独立変数とし、切片を０として重回帰分析を行うことで下記式（１−ｉ）を得た（図１参照）。重回帰分析には、後述する表３、４のデータを用いた。なお、図１中のＲ２は決定係数である。
ＶZn＝０．５１２×ＨＭＲ×Ａ＋４．２０×Ｘ  ・・・（１−ｉ）
【００２８】
また、上述のとおり、脱炭処理微粒ダストαの亜鉛濃度ＶZnは０．７質量％以下とする必要がある。そこで、上記式（１−ｉ）にＶZn≦０．７を代入して変形することで、上記式（１）が得られる。
【００２９】
（式（２）について）
ダストリサイクルにおける鉛の弊害は、上述のように脱炭処理の際に揮発しなかった鉛が脱炭スラグに残存し、脱炭スラグからの鉛溶出の原因となることにある。一般的にこの脱炭スラグは、路盤材や土木工事用の埋め戻し材等に使用される。この際、このスラグは環境省告示第４６号法に記載の土壌溶出試験における鉛溶出濃度０．０１質量ｐｐｍ以下の基準を満たす必要がある。そこで、この鉛溶出濃度の基準を満たす指標として、式（２）を導いた。
【００３０】
ここで、脱炭スラグからの鉛溶出濃度は、脱炭炉での溶銑比率と脱燐処理工程にリサイクルする鉄源中の鉛量（以下、脱燐処理投入鉛量ともいう）との積と正の相関を有し、また、脱炭処理工程にリサイクルする鉄源中の鉛量（以下、脱炭処理投入鉛量ともいう）と正の相関を有すると考えられる。また、発生するスラグ量（ｋｇ／ｔ）が多い場合はスラグ中の鉛濃度が低下するため、発生スラグ量が多いほど鉛溶出濃度が低下する傾向がある。さらには、この発生する脱炭スラグの塩基度（ＣａＯ／ＳｉＯ２）が高いと、ＣａＯ＋Ｈ２Ｏ＝Ｃａ（ＯＨ）２の反応量が多くなるため、脱炭スラグと接触する水のｐＨが高くなり、鉛溶出濃度が増加する傾向にある。これらの点を踏まえ、実績値として脱炭スラグからの鉛溶出濃度をＶPb（質量ｐｐｍ）、脱炭炉での溶銑比率をＨＭＲ、脱燐処理投入鉛量をａ（ｋｇ／ｔ）、脱炭スラグ量をＷｓ（ｋｇ／ｔ）、脱炭スラグの塩基度をＣｓ、及び脱炭処理投入鉛量をＹ（ｋｇ／ｔ）と定め、ＶPbを従属変数とし、ＨＭＲとａとの積、Ｗｓ、Ｃｓ及びＹを独立変数とし、切片０として重回帰を行うことで下記式（２−ｉ）を得た（図２参照）。重回帰分析には、後述する表２〜４のデータを用いた。なお、図２中のＲ２は決定係数である。
ＶPb＝  ０．０６３×ＨＭＲ×ａ−１．３４×１０−４×Ｗｓ＋１．７７×１０−３×Ｃｓ＋０．３４５Ｙ  ・・・（２−ｉ）
【００３１】
一方、鉛溶出濃度ＶPbは上述のように０．０１質量ｐｐｍ以下とする必要があるため、ＶPb≦０．０１を上記式（２−ｉ）に代入し変形することで上記式（２）が得られる。
【００３２】
なお、各原料に含まれる亜鉛及び鉛の量は、各原料種の質量と、亜鉛又は鉛濃度との積で求めることができる。上記亜鉛又は鉛濃度の測定方法としては、特に制限されず、公知の方法を用いることができる。
【００３３】
上記脱炭処理においては、発生するダストを回収し、この回収されたダストを微粒ダストと粗粒ダストとに分離する。上記回収の手段としては、特に制限されず、公知の集塵機等を用いることができる。また、上記分離の手段としても、特に制限されず、公知の分級器等を用いることができる。例えば、図３に示すダスト回収分離システム１が、好適に用いられる。
【００３４】
図３のダスト回収分離システム１は、脱炭炉２（転炉）、３種の集塵フード３ａ、３ｂ、３ｃ、散水機４、分級器５、シックナー６及び換気集塵機７を備える。上記集塵フード３ａは脱炭炉２の直上に設けられており、集塵フード３ｂ、３ｃは集塵フード３ａの周囲に設けられている。
【００３５】
上記ダスト回収分離システム１においては、吹錬中には、脱炭炉２からのダストＤを含む排ガスＧが、集塵フード３ａを介して散水機４に送られ、散水機４内で排ガスＧとダストＤとに分離される。分離されたダストＤは水と共に分級器５に送られる。分級器５においては、質量が大きい粗粒ダストγが回収される。一方、質量の小さい微粒ダストαは上澄み液と共にシックナー６に送られ、その後沈殿回収される。
【００３６】
一方、溶銑投入時及び出鋼時には、排ガスＧは換気集塵機７によって処理される。すなわち、溶銑投入時及び出鋼時には、脱炭炉２を傾斜して作業が行われることから、上記集塵フード３ａの周囲に配置される集塵フード３ｂ、３ｃを介して、換気集塵機７に排ガスＧが送られる。
【００３７】
上記回収分離システム１においては、このように吹錬中に発生するダストＤを回収し、粗粒ダストγと微粒ダストαとに分離することができる。なお、上記粗粒ダストは粒径５０μｍ以上の粒子が８０体積％以上のものをいい、上記微粒ダストは粒径５０μｍ未満の粒子が８０体積％以上のものをいう。
【００３８】
（３）リサイクル工程（上記脱炭処理工程で発生する脱炭処理微粒ダストαをリサイクル原料として高炉に投入する工程）
上記脱炭処理工程で発生し、回収及び分離された脱炭処理微粒ダストαは、亜鉛濃度が高炉耐火物への付着が少ない０．７質量％以下に制御されている。従って、この脱炭処理微粒ダストαは、量的な制限を考慮せずにリサイクル原料として高炉に投入することができる。この際、この脱炭処理微粒ダストαは、通常焼結鉱原料やペレット原料として用いられ、焼結鉱又はペレットとして高炉へ投入される。また、脱炭処理工程で発生した脱炭処理微粒ダストαは、全量を高炉原料としてリサイクルしなくてもよく、脱燐処理や脱炭処理等へ用いることもできる。なお、上記高炉には、他に主原料として鉄鉱石及びコークスが投入され溶銑（銑鉄）が得られる。また、脱炭処理粗粒ダストγは、亜鉛濃度が極めて低い場合には、亜鉛含有量を考慮せずにスクラップとして脱燐処理及び脱炭処理にリサイクルすることができる。
【００３９】
本発明のダストリサイクル方法によれば、脱炭処理にリサイクルする鉄源中の亜鉛量Ｘが式（１）を満たすことで、脱炭処理で発生する脱炭処理微粒ダストの亜鉛濃度を制御できるため、この亜鉛濃度を制御した脱炭処理微粒ダストを焼結鉱、ペレット等の高炉原料として有効に再利用することができる。また、脱炭処理にリサイクルする鉄源中の鉛量Ｙが式（２）を満たすことで、脱炭処理の際に生じるスラグからの鉛溶出濃度を所定濃度に抑えることができる。従って、当該ダストリサイクル方法によれば、脱炭処理で生じるスラグからの鉛溶出濃度、及び脱炭処理で生じる微粒ダストを高炉へ投入した際の付着物量が許容できる範囲内で、製鉄工程で生じるダストを最大限再利用することができる。
【００４０】
［その他の実施形態］
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記実施形態の構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
【００４１】
例えば、脱燐処理でのスラグを、例えば、脱炭処理でのスラグと同様に路盤材や土木工事用の埋め戻し材等に使用するのであれば、脱燐スラグからの鉛溶出濃度が０．０１質量ｐｐｍ以下になるように、脱燐処理にリサイクルする鉄源中の鉛量を制限してダストリサイクルする方法を採用可能である。この場合の脱燐処理にリサイクルする鉄源量Ｈ（ｋｇ／ｔ）は下記式（３）を満たすことが好ましい。
Ｈ≦（４．７８−１００ｅ＋０．０３８４Ｗｐ−１．２９７ＣSP）／ｄ  ・・・（３）
（上記式（３）中、ｅは、上記脱燐処理にリサイクルする鉄源以外の原料（主原料）に含まれる鉛の量（ｋｇ／ｔ）である。Ｗｐは、脱燐処理で発生するスラグ量（ｋｇ／ｔ）である。ＣSPは、上記スラグの塩基度である。ｄは、脱燐処理にリサイクルする鉄源中の鉛濃度（質量％）である。）
【００４２】
上記式（３）を導出した根拠を示す。脱燐スラグの鉛溶出濃度ＶPb/P（質量ｐｐｍ）は、脱燐処理工程にリサイクルする鉄源中の鉛量ａ（ｋｇ／ｔ）と正の相関を有すると考えられる。なお、この鉛量ａは、溶銑の量及び溶銑中の鉛濃度や、リサイクルするダストの量及びダスト中の鉛濃度と正の相関を有すると考えられる。また、脱燐処理で発生するスラグ量Ｗｐ（ｋｇ／ｔ）が多い場合はスラグ中の鉛濃度が低下するため、発生スラグ量が多いほど鉛溶出濃度が低下する傾向がある。さらには、この発生するスラグの塩基度ＣSP（ＣａＯ／ＳｉＯ２）が高いと、ＣａＯ＋Ｈ２Ｏ＝Ｃａ（ＯＨ）２の反応量が多くなるため、スラグと接触する水のｐＨが高くなり、鉛溶出濃度が増加する傾向にある。これらの点を踏まえ、実績値として脱燐スラグからの鉛溶出濃度をＶPb/P（質量ｐｐｍ）、脱燐処理投入鉛量をａ（ｋｇ／ｔ）、脱燐処理で発生するスラグ量をＷｐ（ｋｇ／ｔ）及びこのスラグの塩基度をＣSPと定め、ＶPb/Pを従属変数とし、ａ、Ｗｐ及びＣSPを独立変数とし、切片０として重回帰分析を行うことで下記式（３−ｉ）を得た（図４参照）。重回帰分析に用いた試験データを表１に示す。
ＶPb/P＝０．２０９ａ−８．００×１０−５Ｗｐ＋２．７６×１０−３ＣSP  ・・・（３−ｉ）
【表１】
2014084525.tif 000002
【００４３】
ここで、脱燐処理投入鉛量ａ（ｋｇ／ｔ）は、脱燐処理にリサイクルする上記鉄源の量Ｈ（ｋｇ／ｔ）、この鉄源中の鉛濃度ｄ（質量％）、及び脱燐処理でリサイクルする上記鉄源以外の原料に含まれる鉛の量ｅ（ｋｇ／ｔ）を用い、下記式（３−ii）で表すことができる。
ａ＝Ｈ×ｄ／１００＋ｅ  ・・・（３−ii）
【００４４】
上記式（３−ii）のａを式（３−ｉ）に代入すると、下記式（３−iii）が得られる。
ＶPb/P＝０．２０９（Ｈ×ｄ／１００＋ｅ）−８．００×１０−５Ｗｐ＋２．７６×１０−３ＣSP  ・・・（３−iii）
【００４５】
一方、鉛溶出濃度ＶPb/Pは上述のように０．０１質量ｐｐｍ以下とする必要があるため、ＶPb/P≦０．０１を上記式（３−iii）に代入し変形することで上記式（３）を導くことができる。
【実施例】
【００４６】
以下、実施例によって本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。実施例における測定方法、用いた転炉容器（脱燐炉・脱炭炉）及び原料は以下のとおりである。本実施例では、脱燐処理にリサイクルする鉄源量は脱燐スラグからの鉛溶出濃度を考慮せずに決めているが、実施例での各脱燐スラグの鉛溶出濃度は０．０１質量ｐｐｍ以下であった。
【００４７】
［測定方法］
（１）ダスト（脱燐処理ダスト、脱炭処理微粒ダストα、及び脱炭処理微粒ダストβ）及び亜鉛メッキ屑中の亜鉛及び鉛濃度
なお、リサイクルする鉄源の一つとして脱燐処理に用いた脱炭処理微粒ダスト（脱燐処理リサイクル用脱炭処理微粒ダスト）を脱炭処理微粒ダストβ、実施例における脱炭処理で生じた脱炭処理微粒ダスト（高炉リサイクル用脱炭処理微粒ダスト）を脱炭処理微粒ダストαとする。
ＩＣＰ発光分析法により各濃度を測定した。分析下限は、それぞれ０．０１質量％である。
【００４８】
（２）脱燐処理投入亜鉛量、及び脱燐処理投入鉛量
本実施例では、簡略化のためにリサイクルする鉄源以外の原料（溶銑を含む）には亜鉛と鉛が含まれていないとし、脱燐処理投入亜鉛量Ａ、及び脱燐処理投入鉛量ａとは、脱燐処理で投入した脱炭処理微粒ダストβ、脱燐処理ダスト、亜鉛メッキ屑に含まれる亜鉛量、及び鉛量の事として以下の式によって算出した。
【００４９】
【数１】
2014084525.tif 000003
【００５０】
ここで、
Ｗｉ：脱燐処理にリサイクルする鉄源ｉ（脱炭処理微粒ダストβ、脱燐処理ダスト及び亜鉛メッキ屑）の投入量［ｋｇ／ｔ］
［％Ｚｎ］ｉ：上記鉄源ｉ中の亜鉛濃度［質量％］
［％Ｐｂ］ｉ：上記鉄源ｉ中の鉛濃度［質量％］
【００５１】
（３）脱炭処理投入亜鉛量、及び脱炭処理投入鉛量
本実施例では、簡略化のためにリサイクルする鉄源以外の原料（溶銑を含む）には亜鉛と鉛が含まれていないとし、脱炭処理投入亜鉛量Ｘ、及び脱炭処理投入鉛量Ｙとは、脱炭処理で投入した脱炭処理微粒ダストβ、脱燐処理ダスト、亜鉛メッキ屑に含まれる亜鉛量、及び鉛量の事として以下の式によって算出した。
【００５２】
【数２】
2014084525.tif 000004
【００５３】
ここで、
Ｗｉ：脱炭処理にリサイクルする鉄源ｉ（脱炭処理微粒ダストβ、脱燐処理ダスト及び亜鉛メッキ屑）の投入量［ｋｇ／ｔ］
［％Ｚｎ］ｉ：上記鉄源ｉ中の亜鉛濃度［質量％］
［％Ｐｂ］ｉ：上記鉄源ｉ中の鉛濃度［質量％］
【００５４】
（４）脱炭炉スラグ量
脱炭炉スラグ量Ｗｓとは、脱炭処理中に発生するスラグの質量であり、下記式により導出した。
【００５５】
【数３】
2014084525.tif 000005
【００５６】
ここで、
Ｗｉ：副原料ｉの投入量［ｋｇ］
Ｗｊ：主原料ｊ（溶銑、冷銑及びスクラップ）の投入量［ｋｇ］
（％ＣａＯ）ｉ：副原料ｉのＣａＯ濃度［質量％］
（％ＳｉＯ２）ｉ：副原料ｉのＳｉＯ２濃度［質量％］
［％Ｓｉ］ｊ：主原料ｊ中のＳｉ濃度［質量％］
ＭＳｉＯ２：ＳｉＯ２の式量［ｋｇ／ｍｏｌ］
ＭＳｉ：Ｓｉの原子量［ｋｇ／ｍｏｌ］
（％ＳｉＯ２＋％ＣａＯ）ｍａｘ：スラグ中ＣａＯ濃度とＳｉＯ２濃度の最大値
である。なお、（％ＳｉＯ２＋％ＣａＯ）ｍａｘは、当業者定法による脱燐スラグの分析値より６３質量％を用いた。これにより、スラグ量は実操業範囲における最小値となるため、ダストリサイクル可能量は安全サイドに見積もられることになる。
【００５７】
（５）脱炭炉スラグ塩基度
脱炭炉スラグ塩基度Ｃｓは、以下の式によって導出した。
【００５８】
【数４】
2014084525.tif 000006
【００５９】
ここで、
Ｗｉ：副原料ｉの投入量［ｋｇ］
Ｗｊ：主原料ｊ（溶銑、冷銑及びスクラップ）の投入量［ｋｇ］
（％ＣａＯ）ｉ：副原料ｉのＣａＯ濃度［質量％］
（％ＳｉＯ２）ｉ：副原料ｉのＳｉＯ２濃度［質量％］
［％Ｓｉ］ｊ：主原料ｊ中のＳｉ濃度［質量％］
ＭＳｉＯ２：ＳｉＯ２の式量［ｋｇ／ｍｏｌ］
ＭＳｉ：Ｓｉの原子量［ｋｇ／ｍｏｌ］
である。
【００６０】
（６）スラグからの鉛溶出濃度
環境省告示４６号で定められた土壌溶出試験に準じて測定した。
【００６１】
［脱燐炉及び脱炭炉］
脱燐炉及び脱炭炉（転炉）は、容量２５０ｔ（粗鋼ｔｏｎ）の上底吹転炉（上吹ノズル：６孔、スロート径：４２ｍｍ、孔角度：１５°）を用いた。また、底吹きのガスはＮ２及びＣＯガスを使用した。底吹きの羽口型式は一層環状管であり、個数は４個である。
【００６２】
［原料］
（１）脱燐炉投入溶銑
［Ｃ］：４．２〜４．６質量％
［Ｓｉ］：０．３〜０．５質量％
［Ｍｎ］：０．１〜０．４質量％
［Ｐ］：０．１０〜０．１３０質量％
ＨＭＲ＝０．９４〜０．９８
【００６３】
（２）脱炭炉投入溶銑
［Ｃ］：３．４〜３．８質量％
［Ｓｉ］：０．０１質量％以下
［Ｍｎ］：０．１〜０．２質量％
［Ｐ］：０．０１５〜０．０２５質量％
ＨＭＲ＝０．８８〜１（各実施例毎のＨＭＲは表２に示す）
【００６４】
（３）溶銑並びに脱燐処理ダスト、脱炭処理微粒ダストβ及び亜鉛メッキ屑以外のＺｎ源及びＰｂ源
主原料の一つとしてのスクラップは、Ｚｎ及びＰｂを実質上含有しない工場内発生のものを用いた。
【００６５】
（４）脱燐炉及び脱炭炉に投入する脱燐処理ダスト及び脱炭処理微粒ダストβ
脱燐処理ダストは、回収した脱燐処理ダストを分級することなく、外数５質量％の澱粉をバインダーとして用いてブリケット状（４０ｍｍ×４０ｍｍ×２５ｍｍ）にしたものを用いた。
脱炭処理微粒ダストβは、図３に示した装置で脱炭炉から回収及び分離して得られた脱炭処理微粒ダスト（粒径５０μｍ未満の粒子が８０体積％以上）を外数５質量％の澱粉をバインダーとして用いてブリケット状（４０ｍｍ×４０ｍｍ×２５ｍｍ）にしたものを用いた。
【００６６】
［実施例１〜１５、比較例Ｉ−１〜Ｉ−６及び比較例ＩＩ−１〜ＩＩ〜６］
上記脱燐炉に主原料としての溶銑及びスクラップを投入した。亜鉛メッキ屑は、他のスクラップと同様、溶銑投入前にスクラップシューターにより投入した。次いで、炉上ホッパーから石炭、焼結鉱等の副原料と共にブリケット状にした上記脱燐処理ダスト及び脱炭処理微粒ダストβを投入し、吹錬（脱燐処理）を行った。次いで、上記脱炭炉に主原料としての上記脱燐処理を経た溶銑及びスクラップを投入した。次いで、炉上ホッパーから石炭、焼結鉱等の副原料と共にブリケット状にした上記脱燐処理ダスト及び脱炭処理微粒ダストβを投入し、吹錬（脱炭処理）を行った。脱炭処理の際に生じるダストを図３に示した装置で脱炭炉から回収及び分離して、脱炭処理微粒ダストαを得た。また、脱燐処理の際に生じるスラグは回収した。
【００６７】
各実施例及び比較例の脱燐処理において投入した主原料（溶銑及びスクラップ）の投入量と、溶銑量と、脱燐工程及び脱炭工程でリサイクルする鉄源（脱燐処理ダスト、脱炭処理微粒ダストβ及び亜鉛メッキ屑）の投入量、Ｚｎ濃度及びＰｂ濃度と、脱炭炉でのＨＭＲは、表２に示すとおりである。他の条件は、各実施例及び比較例において同一である。表２中の濃度（％）は全て質量基準である。
【００６８】
また、脱炭処理での投入亜鉛量の制御条件である式（１）に関し、脱燐処理投入亜鉛量（実施量）Ａと、式（１）から導かれる脱炭処理投入亜鉛量の上限量ＸMaxと、脱炭処理投入亜鉛量（実施量）Ｘとは表３に示すとおりである。また、脱炭処理での投入鉛量の制御条件である式（２）に関し、脱燐処理投入鉛量（実施量）ａと、脱炭炉スラグ量Ｗｓと、スラグ塩基度Ｃｓと、式（２）から導かれる脱炭処理投入鉛量の上限量ＹMaxと、脱炭処理投入鉛量（実施量）Ｙとは表３に示すとおりである。
【００６９】
なお、表３中の適否の欄において、「○」は式（１）又は（２）を満たすこと、「Ｌ」は式（１）又は（２）を満たすが上限値に近いもの（亜鉛に関しては０．０３ｋｇ／ｔ以下、鉛に関しては０．００５ｋｇ／ｔ以下）、「↑」は式（１）又は（２）を満たさないことを示す。
【００７０】
【表２】
2014084525.tif 000007
【００７１】
【表３】
2014084525.tif 000008
【００７２】
脱炭処理で生じた微粒ダストαにおける亜鉛濃度、及び脱炭処理中に発生したスラグからの鉛溶出濃度を上記方法にて測定した。測定結果を表４及び図５に示す。なお、表４中の評価の欄において、「○」は溶鋼中の亜鉛濃度又はスラグからの鉛溶出濃度が上限値以下であること、「×」は上限値を超えていることを示す。表４中の濃度（ｐｐｍ及び％）は質量基準である。
【００７３】
【表４】
2014084525.tif 000009
【００７４】
表４及び図５に示されるように、実施例１〜１５は、式（１）及び（２）を満たす量の鉄源をリサイクルしているため、脱炭処理で生じる微粒ダストαの亜鉛濃度を０．７質量％以下に抑え、かつ脱炭処理で発生するスラグからの鉛溶出濃度を０．０１質量ｐｐｍ以下に抑えることができる。なお、上記微粒ダストの亜鉛濃度が０．７質量％以下であることから、この微粒ダストαをリサイクル原料として高炉に用いることができる。一方、比較例Ｉ（Ｉ−１〜Ｉ〜６）は微粒ダストα中の亜鉛含有量が上限を超え、比較例ＩＩ（ＩＩ−１〜ＩＩ−６）はスラグからの鉛溶出濃度が上限を超えている。
【産業上の利用可能性】
【００７５】
以上説明したように、本発明のダストリサイクル方法では、脱炭処理で生じるスラグからの鉛溶出濃度、及び脱炭処理で生じる微粒ダストを高炉へ投入した際の付着物量が許容できる範囲内であって、製鉄工程で生じるダストを最大限再利用することができる。従って、当該ダストリサイクル方法は、製鉄に好適に利用される。
【符号の説明】
【００７６】
１  ダスト回収分離システム
２  脱炭炉
３ａ、３ｂ、３ｃ  集塵フード
４  散水機
５  分級器
６  シックナー
７  換気集塵機
Ｇ  排ガス
Ｄ  ダスト
α  微粒ダスト
γ  粗粒ダスト
【図１】
2014084525.tif 000010
【図２】
2014084525.tif 000011
【図３】
2014084525.tif 000012
【図４】
2014084525.tif 000013
【図５】
2014084525.tif 000014