(57)【要約】      （修正有）【課題】本発明は鋼材の酸洗廃液から噴霧焙焼法により酸化鉄を製造する方法および装置を提供する。【解決手段】焙焼室の外部に配置した、管状の燃焼室と前記燃焼室の内面に開口した燃料吹込み用ノズル及び酸素含有ガス吹込み用ノズルを備え、前記燃料吹込み用ノズル及び前記酸素含有ガス吹き込み用ノズルの噴射方向が前記燃焼室内周面の接線方向に沿っている管状火炎バーナより酸素を含有する燃焼ガスを焙焼室の内部に吹き込み、スプレーノズルから焙焼室内に噴霧させた鋼材の酸洗廃液に衝突させて酸化鉄を噴霧焙焼法により製造する。焙焼室の外部から内部に向けて前記焙焼室の内周面の接線方向に沿って酸素含有ガスと燃料ガスを吹き込み、前記焙焼室内において燃焼させて旋回流となる燃焼ガスを形成し、前記燃焼ガスを前記焙焼室内に噴霧させた鋼材の酸洗廃液に衝突させ酸化鉄を噴霧焙焼法により製造する。【選択図】  図１
2006124241.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
焙焼室の外部に配置した燃焼バーナより酸素を含有する燃焼ガスを焙焼室の内部に吹き込み、スプレーノズルから焙焼室内に噴霧させた鋼材の酸洗廃液に衝突させて酸化鉄を噴霧焙焼法により製造する酸化鉄製造方法において、前記燃焼バーナが管状の燃焼室と、前記燃焼室の内面に開口した燃料吹込み用ノズル及び酸素含有ガス吹込み用ノズルを備え、前記燃料吹込み用ノズル及び前記酸素含有ガス吹き込み用ノズルの噴射方向が前記燃焼室内周面の接線方向に沿っている管状火炎バーナであることを特徴とする酸化鉄製造方法。
【請求項２】
焙焼室の外部から内部に向けて前記焙焼室の内周面の接線方向に沿って酸素含有ガスと燃料ガスを吹き込み、前記焙焼室内において燃焼させて旋回流となる燃焼ガスを形成し、前記燃焼ガスを前記焙焼室内に噴霧させた鋼材の酸洗廃液に衝突させ酸化鉄を噴霧焙焼法により製造する酸化鉄製造方法。
【請求項３】
燃焼バーナにより発生させた燃焼ガスを、スプレーノズルから焙焼室内に噴霧させた鋼材の酸洗廃液に衝突させ、酸化鉄を噴霧焙焼法により製造する酸化鉄製造装置において、前記燃焼バーナが管状の燃焼室と、前記燃焼室の内面に開口した燃料吹込み用ノズル及び酸素含有ガス吹込み用ノズルを備え、前記燃料吹込み用ノズル及び前記酸素含有ガス吹き込み用ノズルの噴射方向が前記燃焼室内周面の接線方向に沿っている管状火炎バーナであることを特徴とする酸化鉄製造装置。
【請求項４】
焙焼室内において旋回流を形成する燃焼ガスを、スプレーノズルから焙焼室内に噴霧させた鋼材の酸洗廃液に衝突させ、酸化鉄を噴霧焙焼法により製造する酸化鉄製造装置において、前記燃焼ガスが前記焙焼室内に供給される燃料と酸素含有ガスを燃焼して得られ、前記燃料と前記酸素含有ガスは前記焙焼室内の内周面の接線方向に沿って供給されることを特徴とする酸化鉄製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋼材の酸洗廃液から噴霧焙焼法により酸化鉄を製造する方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
鋼板等の鋼材の酸洗廃液から酸化鉄を製造する方法として従来から噴霧焙焼法が多く採用されている。噴霧焙焼法は燃焼室内において上方から噴霧される酸洗廃液に対向して、下方から燃焼ガスを吹き込み焙焼させることを特徴とする。
【０００３】
焙焼室内では、鋼材の酸洗工程で用いられる塩酸により酸洗廃液中に含まれる塩化第一鉄（FeCl2)が乾燥され、室内雰囲気に存在する水蒸気および酸素と反応して酸化鉄（Fe2O3）を生成する。
【０００４】
そのため、焙焼室内では噴霧された酸洗廃液を燃焼ガスにより効率良く焙焼することが必要である。
【０００５】
また、現在、噴煙焙焼法に用いられる燃焼バーナは同軸噴流拡散燃焼バーナ、パルス燃焼バーナ（例えば特許文献１に記載）、蓄熱バーナ（例えば特許文献２に記載）、また、焙焼室内に用いられる燃焼バーナの燃焼ガスが旋回流を生じさせる技術（例えば特許文献３に記載）などであるが、更に焙焼効率を向上させる性能の優れた燃焼バーナが期待されている。
【特許文献１】特開平４−３５７１１７号公報
【特許文献２】特開平９−１２６４４３号公報
【特許文献３】特開平４−２８８２４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
すなわち、塩化第一鉄（FeCl2）から酸化鉄（Fe2O3）を生成するためには焙焼室内において十分な酸素が存在する酸素富化状態となることが必要であるが上述したバーナにおいて過剰空気燃焼を行うと燃焼中の火炎が吹き飛んだり、安定な燃焼に必要な着火温度レベルに達せず燃焼自体が困難となる。また、焙焼炉内で均一な温度分布が得られず焙焼効率が十分でない。
【０００７】
例えば、蓄熱バーナの場合、燃焼排ガス温度は焙焼室内で酸洗廃液水分の蒸発（気化）を伴うため８００〜１０００℃程度と低い。一方、燃焼用空気は過剰空気燃焼とするために多量となり蓄熱体における燃焼排ガスと燃焼空気との間の熱交換バランスが得られにくく、蓄熱体通過後の燃焼排ガス温度が凝縮点より低くなり多量のドレンが発生したり、配管腐食を生じやすくなる。また、特許文献３の図３に示されるように燃料及び空気をバーナ５で燃焼し、焙焼炉の円周方向に向けて噴射することにより炉壁に沿って旋回流を発生させる技術が開示されているが、この方式では焙焼炉の入口で高温の燃焼ガスが発生し焙焼炉内の温度が均一に出来ず、また、低ＮＯｘ化も十分に達成することができない。
【０００８】
そこで、本発明は燃焼用に供給される燃焼用空気と燃料の比率を、燃焼排ガスにおいて空気量が過剰なように調整しても燃焼安定性に優れ、かつ焙焼炉内温度の均一性に優れる燃焼バーナを用いた酸化鉄製造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】
本発明の目的は以下の手段により達成できる。
１  焙焼室の外部に配置した燃焼バーナより酸素を含有する燃焼ガスを焙焼室の内部に吹き込み、スプレーノズルから焙焼室内に噴霧させた鋼材の酸洗廃液に衝突させて酸化鉄を噴霧焙焼法により製造する酸化鉄製造方法において、前記燃焼バーナが管状の燃焼室と、前記燃焼室の内面に開口した燃料吹込み用ノズル及び酸素含有ガス吹込み用ノズルを備え、前記燃料吹込み用ノズル及び前記酸素含有ガス吹き込み用ノズルの噴射方向が前記燃焼室内周面の接線方向に沿っている管状火炎バーナであることを特徴とする酸化鉄製造方法。
【００１０】
２  焙焼室の外部から内部に向けて前記焙焼室の内周面の接線方向に沿って酸素含有ガスと燃料ガスを吹き込み、前記焙焼室内において燃焼させて旋回流となる燃焼ガスを形成し、前記燃焼ガスを前記焙焼室内に噴霧させた鋼材の酸洗廃液に衝突させ酸化鉄を噴霧焙焼法により製造する酸化鉄製造方法。
【００１１】
３  燃焼バーナにより発生させた燃焼ガスを、スプレーノズルから焙焼室内に噴霧させた鋼材の酸洗廃液に衝突させ、酸化鉄を噴霧焙焼法により製造する酸化鉄製造装置において、前記燃焼バーナが管状の燃焼室と、前記燃焼室の内面に開口した燃料吹込み用ノズル及び酸素含有ガス吹込み用ノズルを備え、前記燃料吹込み用ノズル及び前記酸素含有ガス吹き込み用ノズルの噴射方向が前記燃焼室内周面の接線方向に沿っている管状火炎バーナであることを特徴とする酸化鉄製造装置。
【００１２】
４  焙焼室内において旋回流を形成する燃焼ガスを、スプレーノズルから焙焼室内に噴霧させた鋼材の酸洗廃液に衝突させ、酸化鉄を噴霧焙焼法により製造する酸化鉄製造装置において、前記燃焼ガスが前記焙焼室内に供給される燃料と酸素含有ガスを燃焼して得られ、前記燃料と前記酸素含有ガスは前記焙焼室内の内周面の接線方向に沿って供給されることを特徴とする酸化鉄製造装置。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、酸素富化の状態が安定して維持されるので、噴霧焙焼法により鋼材の酸洗廃液から酸化鉄を効率的に製造可能で、産業上極めて有用である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明は酸化鉄製造装置において燃焼用に供給される燃焼用空気（一次空気）と燃料の比率を、燃焼排ガスにおいて空気量が過剰なように調整しても燃焼安定性に優れる燃焼バーナとして管状火炎バーナを用いることを特徴とする。尚、本発明において燃焼排ガスとは燃焼火炎および／または燃焼排ガスとする。
【００１５】
図１は本発明に係る酸化鉄製造装置の一実施形態を示し、図において１は酸洗廃液ストレージタンク、２は酸洗廃液ポンプ、３はフィルター、４はオキサイトビン、５はサイクロン、６はアブソーバ、７は回収酸タンク、８は排気ファン、９はスタック、１０はサイクロンホッパー、２１は焙焼室、２２は管状火炎バーナ、２３は酸洗廃液スプレーノズル、２４は燃料用配管、２５は一次空気用配管、２２１は燃料用スリット、２２２は一次空気用スリットを示す。
【００１６】
図示した酸化鉄製造装置は焙焼室２１と焙焼室２１の上部に取り付けられ、酸洗廃液を噴霧する酸洗廃液スプレーノズル２３と焙焼室２１の下部に取り付けられ、燃焼排ガスを吹き込む管状火炎バーナ２２を有する。
【００１７】
管状火炎バーナ２２は管状の燃焼室を有し、その閉じられている端部側に、燃料用配管２４により供給される燃料ガスを前記燃焼室の接線方向に吹き込む燃料用スリット２２１と一次空気用配管２５により供給される一次空気を前記燃焼室の接線方向に吹き込む一次空気用スリット２２２を有する。
【００１８】
図示した酸化鉄製造装置で酸化鉄を製造する場合、酸洗廃液は酸洗廃液ストレージタンク１から酸洗廃液ポンプ２によって酸洗廃液スプレーノズル２３に供給され、焙焼室２１内に噴霧される。
【００１９】
焙焼室２１内において、噴霧された酸洗廃液と管状火炎バーナ２２で吹き込まれた燃焼排ガスが衝突し、酸化鉄が形成され、焙焼室２１下部のオキサイドビン４に格納される。酸洗廃液から気化した気体はサイクロン５を経由してアブソーバー６で酸と排ガスに分離され、回収された酸は回収酸タンク７に保存される。
【００２０】
一方、排ガスはアブソーバー６からスクラバー１４を経由して排気ファン８によってスタック９から大気中に放散される。１０はサイクロンホッパーである。
【００２１】
噴霧焙焼法により酸洗廃液中の塩化第一鉄を酸化鉄にするためには十分な酸素を必要とする。図３は特に空気に富む燃焼排ガスを供給可能とした管状火炎バーナの構造を示す模式図で、管状火炎バーナ２２ａは管状の燃焼室２１９と燃焼室２１９の開口する端部の外周部に取り付けられる空気供給ヘッダ２２３を備える。
【００２２】
尚、一次空気用スリット２２２から空気供給ヘッダ２２３から供給する空気１３も付加して吹き込めば、空気供給ヘッダ２２３を特に設置する必要もない。
【００２３】
管状の燃焼室２１９は一方の端部が開口して燃焼排ガス１５を噴出し、他方の端部近傍に、燃料ガス１１を燃焼室２１９の内部に接線方向に供給する燃料用スリット２２１と一次空気１２を燃焼室２１９の内部に接線方向に供給する一次空気用スリット２２２を備える。
【００２４】
空気供給ヘッダ２２３は、燃焼室２１９内部に旋回流として形成される燃焼排ガス２２０に空気１３を供給して、空気富化燃焼排ガス１５を形成する。
【００２５】
燃料ガスと酸素含有ガス（空気）を燃焼室内周の接線方向に吹き込む管状火炎バーナの燃焼室から噴出する燃焼ガスは、燃焼ガス自体が固有の旋回性を有することで、円錐状に拡散する性質を有するので、焙焼室の水平断面方向への燃焼ガスの拡散が従来バーナよりも促進されて、均一な温度分布が容易に実現することが可能で、酸化鉄の焙焼反応が水平断面上でも均一化し、安定した酸化鉄を得ることができる。  
【００２６】
図２は本発明の他の実施形態に係る酸化鉄製造装置の焙焼室を含む要部を示し、焙焼室の内部において燃料ガスを燃焼させることを特徴とする。焙焼室２１ａは焙焼室２１ａの内部に燃料ガス１１を吹き込む燃料ガス用スリット２２１と一次空気１２を吹き込む一次空気用スリット２２２を備える。
【００２７】
燃料ガス用スリット２２１と一次空気用スリット２２２は焙焼室２１ａ内で、燃焼排ガスが旋回流を形成するように、燃料ガス１１と一次空気１２を焙焼室２１ａの接線方向に吹き込む。
【００２８】
焙焼室全体を燃焼室の空間として利用することで、従来バーナでバーナ近傍のごく局所的な領域で燃焼反応を完了した後、生成する燃焼排ガスを焙焼反応に利用するのに比べて、燃焼反応の領域が大きくなり、この領域での温度が過度に上昇することなく、よりＮＯｘが生成しにくい適切な温度域を形成すると共に焙焼室内の水平断面上で温度分布を均一化できる。
【００２９】
図４は本発明の他の実施形態に係る酸化鉄製造装置の焙焼室を含む要部を示し、焙焼室２１ｂの上方に管状の燃焼室２２ｂを配置し、燃焼排ガス２２０を焙焼室２１ｂの下方に向けて噴出させ、焙焼室２１ｂの下方において噴霧される酸洗廃液と衝突させることを特徴とする。
管状の燃焼室２２ｂは燃料ガス１１を吹き込む燃料ガス用スリット２２１と一次空気１２を吹き込む一次空気用スリット２２２を備え、燃焼排ガス２２０を焙焼室２１ｂの下方に向けて噴出する。
【００３０】
焙焼室２１ｂの下方には酸洗廃液スプレーノズル２３により酸洗廃液が噴霧され、噴霧された酸洗廃液に燃焼排ガス２２０が衝突し、酸洗廃液が気化した気体が回収ノズル２６により回収されサイクロン５に送られる。
【００３１】
図示した酸化鉄製造装置において、燃料ガス１１を吹き込む燃料ガス用スリット２２１と一次空気１２を吹き込む一次空気用スリット２２２は燃焼室２２ｂの接線方向となるように吹き込む。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の一実施形態に係る酸化鉄製造装置の構造を示す模式図。
【図２】本発明の他の実施形態に係る酸化鉄製造装置の要部の構造を示す模式図。
【図３】管状火炎バーナの構造を示す図。
【図４】本発明の他の実施形態に係る酸化鉄製造装置の要部の構造を示す模式図。
【符号の説明】
【００３３】
１  酸洗廃液ストレージタンク
２  酸洗廃液ポンプ
３  フィルター
４  オキサイトビン
５  サイクロン
６  アブソーバ
７  回収酸タンク
８  排気ファン
９  スタック
１０  サイクロンホッパー
１１  燃料ガス
１２  一次空気
１３  空気
１４  スクラバー
１５  空気富化燃焼排ガス
２１、２１ａ、２１ｂ  焙焼室
２２，２２ａ  管状火炎バーナ
２３  酸洗廃液スプレーノズル
２４  燃料用配管
２５  一次空気用配管
２６  回収ノズル
２１９  燃焼室
２２０  燃焼排ガス
２２１  燃料用スリット
２２２  一次空気用スリット
２２３  空気供給ヘッダ  
【図１】
2006124241.tif 000003
【図２】
2006124241.tif 000004
【図３】
2006124241.tif 000005
【図４】
2006124241.tif 000006