(57)【要約】【課題】石炭焚火力発電所から大量に排出される排水スラッジを、設備改造のための多くの費用を要することなく製鉄原料として有効に利用することができるリサイクル方法を提供する。【解決手段】石炭焚火力発電所から排出される排水スラッジ１に発熱性のある粉粒状鉄源２を添加して攪拌し、粉粒状鉄源２の酸化熱によって水分含有率を１０〜１５％の領域まで低下させる。これをコークス粉３及び他の鉄源４とともに焼結用混練原料として焼結機５に投入し、焼結鉱６として高炉に投入する。焼結鉱の品質に全く問題はなく、排水スラッジ１に含有されているＳ分は焼結機５の脱硫装置により除去されるので、設備改造の必要もない。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
石炭焚火力発電所から排出される排水スラッジに発熱性のある粉粒状鉄源を添加して攪拌し、粉粒状鉄源の酸化熱によって水分含有率を低下させた混合物としたうえ、コークス粉及び他の鉄源とともに焼結用混練原料として焼結機に投入し、焼結鉱とすることを特徴とする石炭焚火力発電所から排出される排水スラッジのリサイクル方法。
【請求項２】
排水スラッジがＳ、ＣａＯ、ＭｇＯを含有するスラッジであり、焼結機の脱硫設備を利用してＳを除去することを特徴とする請求項１記載の石炭焚火力発電所から排出される排水スラッジのリサイクル方法。
【請求項３】
発熱性のある粉粒状鉄源として、製鉄所において発生する鉄分含有ダストを使用することを特徴とする請求項１記載の石炭焚火力発電所から排出される排水スラッジのリサイクル方法。
【請求項４】
粉粒状鉄源の酸化熱により、排水スラッジの水分含有率を１０〜１５％の領域まで低下させた混合物とすることを特徴とする請求項１記載の石炭焚火力発電所から排出される排水スラッジのリサイクル方法。
【請求項５】
焼結機に投入される焼結用混練原料が、４０〜６０質量％の鉄分を含有することを特徴とする請求項１記載の石炭焚火力発電所から排出される排水スラッジのリサイクル方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、石炭焚火力発電所から排出される排水スラッジを製鉄原料としてリサイクルし、有効に利用する方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
石炭焚火力発電所から大量に排出される排水スラッジ中には、イオウ（Ｓ）、カルシウム酸化物（ＣａＯ）、マグネシウム酸化物（ＭｇＯ）等が多量に含有されている。例えばＣａＯは５〜１０％（質量％、以下本明細書において同じ）、ＭｇＯは２０〜４０％程度である。特に排水処理工程において脱硫処理を行った場合、排水スラッジ中には、数％のＳが含有されているため、環境へのＳ等の流出を防止する観点から埋め立て処理の用地選定が困難になりつつある。また前記の排水スラッジは水分含有率も７０％以上で粘土状であるためにその取り扱いも容易ではない。
【０００３】
そこで特許文献１に示されるように、石炭焚火力発電所から排出される排水スラッジを火力発電所の燃料添加剤として再利用する提案や、発電所の排煙脱硫装置における硫黄酸化物吸着剤として再利用する提案がなされている。しかしこれらは燃料への添加混合設備が必要となり、設備改造のための費用が嵩むこととなるため、未だ有効に実用化されていないのが実情である。
【０００４】
さらに石炭焚火力発電所は海域に隣接する場所に設置されていることが多く、厳しい排水排出基準をクリアしようとすると薬剤添加量の増加に伴い排水スラッジの発生量がますます増加するという状況にある。
【０００５】
なお特許文献２には石炭焚火力発電所から排出される排水スラッジを天日により乾燥させる方法が記載されているが、長期間を要して水分含有率を４０％前後まで低下させるだけであり、乾燥物は廃棄処分されているので再利用する方法ではない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−３３７６４４号公報（請求項６、段落０００３）
【特許文献２】特開２００５−１８５９００号公報（請求項１、段落００２８）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は上記した従来の問題点を解決し、石炭焚火力発電所から大量に排出される排水スラッジを、設備改造のための多くの費用を要することなく製鉄原料として有効に利用することができるリサイクル方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を解決するためになされた本発明は、石炭焚火力発電所から排出される排水スラッジに発熱性のある粉粒状鉄源を添加して攪拌し、粉粒状鉄源の酸化熱によって水分含有率を低下させた混合物としたうえ、コークス粉及び他の鉄源とともに混練し、焼結用混練原料として焼結機に投入し、焼結鉱とすることを特徴とするものである。
【０００９】
請求項２のように石炭焚火力発電所から排出される排水スラッジがＳ、ＣａＯ、ＭｇＯを含有するスラッジである場合、焼結機の脱硫設備を利用してＳを除去することが好ましい。また請求項３のように、発熱性のある粉粒状鉄源として、製鉄所において発生する鉄
分含有ダストを使用することができる。また請求項４のように、粉粒状鉄源の酸化熱により、排水スラッジの水分含有率を１０〜１５％の領域まで低下させた混合物とすることが好ましい。また請求項５のように、焼結機に投入される焼結用混練原料が、４０〜６０質量％の鉄分を含有するものであることが好ましい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、石炭焚火力発電所から排出される水分含有率が７０％以上（但し、１００％以上は除く）である高含水率の排水スラッジに、発熱性のある粉粒状鉄源を添加して攪拌し、酸化熱によって水分含有率を低下させた混合物とする。得られた混合物はＣａＯ、ＭｇＯのほかに多量の鉄分を含有するので、コークス粉及び他の鉄源とともに焼結用混練原料として焼結機に投入し、焼結鉱とすることにより、製鉄原料として有効に利用することができる。このため新たな設備はほとんど不要であり、既存の設備によって排水スラッジのリサイクルが可能である。排水スラッジは廃棄物として外部委託処理していたため、本発明による経済的効果は絶大である。
【００１１】
特に本発明では鉄分の酸化熱を利用して乾燥させるので、高含水率の排水スラッジを水分含有率が１０〜１５％の領域となるまで安価にかつ容易に乾燥を進行させることができる。また含有される鉄分は製鉄原料として直接利用されることはもちろん、排水スラッジ中のＣａＯは焼結鉱製造時の焼結過程で融液ボンドの役割をし、また、排水スラッジ中のＭｇＯはスラグ融点を上昇させFe2O3分を固溶させるため焼結鉱の高炉内還元後強度確保に有効に作用する。さらに含有されているＳは焼結機の脱硫設備を利用して除去されるので新たな設備を要することがない。また発熱性のある粉粒状鉄源として、製鉄所において発生する鉄分含有ダストを使用すれば、十分に利用出来なかったダストも合せて活用できるとともにコストダウンを図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の工程説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に図１のフローを参照しながら本発明の実施形態を詳細に説明する。
石炭焚火力発電所から排出される排水スラッジ１は、前記したようにＣａＯを５〜１０％（質量％、以下同じ）、ＭｇＯを２０〜４０％、Ｓを２〜５％程度含有するものであり、水分含有率も７０〜８０％程度のものである。本発明ではこの排水スラッジ１に発熱性のある粉粒状鉄源２を添加する。粉粒状鉄源２は金属鉄を含有するものであればよいが、コスト面から製鉄所において発生する鉄分含有ダストを使用することが好ましい。例えば転炉ガスを湿式除塵して回収した微粉ダストは５〜２０％の金属鉄を含有しているので好適である。
【００１４】
粉粒状鉄源２を排水スラッジ１に添加して攪拌混合すると、粉粒状鉄源２に含有されている金属鉄が酸化反応を生じて酸化熱を発生し、排水スラッジ１の水分を蒸発させて乾燥させる。このように粉粒状鉄源２を添加する主目的は排水スラッジ１の乾燥であるから、添加量は目的とする水分含有率に到達するために必要な発熱量から算出することができる。具体的には、１ｋｇの金属鉄が酸化すると１１３２ｋｃａｌの酸化熱を発生する。そして乾燥必要熱量は、乾燥必要熱量＝乾燥必要水分量×（顕熱＋潜熱）として算出できる。
【００１５】
しかし実験の結果、粉粒状鉄源２に含有されている金属鉄を全て酸化させた場合に発生する酸化熱の、７０〜８０％程度が水分蒸発に有効に働くことが確認された。従って乾燥必要熱量＝（０．７〜０．８）×鉄源発熱量として、粉粒状鉄源２の添加量を定めることが好ましい。このようにして排水スラッジ１の水分含有率を混合に適した１０〜１５％の領域まで低下させることが可能となる。水分含有率がこの範囲よりも低いと飛散しやすく
なり、この範囲よりも高いと混合性が悪くなる。なお、従来のようなヤード内での天日乾燥では、排水スラッジ１の水分含有率を２５％以下とすることは困難である。尚、排水スラッジ１に、天日干し、大気乾燥を施して水分含有率を２５〜４０％程度とした上で、発熱性のある粉粒状鉄源２を添加すると、酸化熱を更に有効に利用出来るので、排水スラッジ１の水分含有率を混合に適した１０〜１５％の領域まで容易に低下させることが可能である。
【００１６】
このように粉粒状鉄源２を排水スラッジ１に添加して攪拌混合するためには様々な方法が採用できるが、重機の大型バケット内部に動力撹拌装置を組み込み、バケット内部で強撹拌を行えるようにすると、排水スラッジ１の搬送と撹拌とを同時に行うことができるので好ましい。更に、動力攪拌すれば、排水スラッジが粘土状であっても、排水スラッジと発熱性のある粉粒状鉄源を有利に混合することが可能である。
【００１７】
次に、排水スラッジ１と粉粒状鉄源２との混合物にコークス粉３及び他の鉄源４を加えて混練し、焼結用混練原料とする。コークス粉３には無煙炭を混合してもよい。他の鉄源４としては、製鉄所において発生する鉄分含有ダスト、例えばバグフィルタによる集塵ダストを使用することができる。前工程において排水スラッジ１の水分含有率は１０〜１５％に調整されているため、通常のペレタイザー等の混練機によって容易に焼結用混練原料とすることができる。焼結機に投入される焼結用混練原料は従来の排水スラッジを含有しない焼結用混練原料と同様に４０〜６０質量％の鉄分を含有するものとしておく。なお焼結原料中に占める焼結用混練原料の比率は１〜５％程度であるが、これによって石炭焚火力発電所から排出される大量の排水スラッジを、製鉄原料として定常的にリサイクルすることが可能となる。
【００１８】
得られた焼結用混練原料は既設の焼結機５の原料ホッパーに投入され、下方のウインドボックスから空気を吸引しながら焼結されて焼結鉱６となる。なお排水スラッジ１に含有されるＳ分は既設の焼結機５が備えている脱硫装置によって回収されるので、環境中に排出されるおそれはない。得られた焼結鉱６は従来と同様に製鉄原料として高炉に投入され、含有される鉄分は銑鉄となり、含有されるＣａＯとＭｇＯはスラグとなる。このように、本発明によれば石炭焚火力発電所から大量に排出される排水スラッジを、設備改造のための多くの費用を要することなく製鉄原料として有効に利用することができる。
【実施例】
【００１９】
製鉄所内に設置されている炭焚火力発電所から排出される脱硫排水スラッジは、発生時７０％の水分を含有し、固形分はＭｇＯ：３４．０％、ＣａＯ：６．５％、Ｓ：４．０％、Ｔ−Ｆｅ：１．３％であった。この排水スラッジに、発熱性のある粉粒状鉄源として転炉ガスを湿式除塵して回収した微粉ダストを混合し、強撹拌した。この微粉ダストは、（Ｔ−Ｆｅ：７０．０％、）金属−Ｆｅ：１３．０％、ＦｅＯ：７０．７％、Ｆｅ２Ｏ３：３．３％、ＣａＯ：５．４％、ＳｉＯ２：１．１％、ＭｇＯ：０．５％の組成を有するものである。排水スラッジと微粉ダストとの配合比率は、質量比で１：５とした。
【００２０】
含有される金属鉄の酸化熱によって排水スラッジの水分が蒸発し、水分含有率を１３％にまで低下させることができた。なお撹拌は容量が４００リットルの重機バスケット内に組み込んだドライブミキシング装置を１２９ｒｐｍで駆動させて行った。
【００２１】
この混合物にさらに粉コークスと製鉄所において発生する鉄分含有ダストとを加えて混合し、表１に示す組成の焼結用混練原料を作成した。混合比は、鉄分含有ダスト：３５％、粉コークス：３０％、粉粒状鉄源：３１．５％、残部が排水スラッジである。なお表１の下段に示される従来例は排水スラッジを含有しない焼結用混練原料であるが、成分は実施例とほぼ同一であることが分る。
【００２２】
【表１】
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【００２３】
この焼結用混練原料を従来通り焼結機に投入して焼結鉱を製造し、高炉に投入して製鉄原料として使用した。焼結性能は従来の排水スラッジを含有しない焼結用混練原料と同様であり、焼結鉱の品質にも全く問題はなかった。また排水スラッジに含有されているＳ分は焼結機の脱硫装置により除去され、環境を汚染するおそれはなかった。
【符号の説明】
【００２４】
１  排水スラッジ
２  粉粒状鉄源
３  コークス
４  他の鉄源
５  焼結機
６  焼結鉱
【図１】
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