(57)【要約】  低コスト、短時間で回収処理して、金属鉄資源として転炉工程に還元する転炉発生ダストのリサイクル処理方法を提供する。  転炉吹錬時に発生し、湿式回収された鉄粉含有ダストを含むスラリーにバインダーを加えて作製した混合スラリーをフィルタープレスにより脱水処理して形成したケーキを破砕・乾燥して貯留槽に貯留し、転炉１０に装入する転炉発生ダストのリサイクル処理方法において、貯留槽２５内に空気を強制通風して、貯留槽２５内の破砕物の温度を９０℃未満に保持し、転炉操業に合わせて転炉に装入する。
2015022901.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
転炉吹錬時に発生し、湿式回収された鉄粉含有ダストを含むスラリーにバインダーを加えて作製した混合スラリーをフィルタープレスにより脱水処理して形成したケーキを破砕・乾燥して貯留槽に貯留し、転炉に装入する転炉発生ダストのリサイクル処理方法において、
前記貯留槽内に空気を強制通風して、該貯留槽内の破砕物の温度を９０℃未満に保持し、転炉操業に合わせて転炉に装入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、前記スラリーは、湿式回収した前記鉄粉含有ダストから、設定した分離粒径を超える鉄粉含有ダストＡを分離した残部の鉄粉含有ダストＢを含む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、前記分離粒径は６０〜５００μｍの範囲に設定され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２又は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、前記バインダーとして生石灰を、前記スラリー中の前記鉄粉含有ダストＢの重量に対して３％以上１５％以下の範囲で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、前記スラリーの比重は１．２〜１．３５、粘性は０．２〜１ｄＰａ・ｓの範囲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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、転炉吹錬時に発生する鉄粉含有ダストを転炉工程に還元する転炉発生ダストのリサイクル処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
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、例えば、粒径が６０μｍ以上の鉄粉含有ダストと、粒径が６０μｍ未満の鉄粉含有ダストに分離されて回収されている。そして、粒径が６０μｍ未満の鉄粉含有ダストは、ブリケットに成形された後、転炉工程で冷却剤や鉄源として再利用されている。ここで、冷却剤としての機能を得るためと、ブリケットの貯蔵時の自然発火を防止する観点から、ブリケットを形成している鉄粉含有ダストの金属鉄含有量は１０質量％以下に規制されている。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活用されていないという問題が存在する。【０００３】
そこで、特許文献１には、鉄粉含有ダストを金属鉄として転炉にリサイクルして転炉工程の歩留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が開示されている。このリサイクル処理方法では、粗粒分離機により取り除く鉄粉含有ダストの最小粒径（分離粒径）を、例えば６０μｍとして、残った（６０μｍ未満の）鉄粉含有ダストを用いて、縦が１２００ｍｍ、横が１２００ｍｍ、厚さが３０ｍｍ程度のサイズのケーキを作製し、ケーキの含水率が１０％以下になるように乾燥させた後に、転炉工場の近傍に設けられたスクラップヤードで一時保管しておき、転炉操業に合わせて保管中のケーキを、スクラップシュートを介して高温状態の転炉内に装入している。ここで、水分を含んだケーキが転炉内に装入されると、ケーキ中の水分は短時間で蒸発するため、ケーキの含水率が高いとケーキは水蒸気爆発を起こしケーキを転炉内に装入することはできないが、ケーキの含水率が１０％以下であれば、ケーキの転炉内への装入が可能になる。一方、粗粒分離機で取り除いた６０μｍ以上の鉄粉含有ダストは、乾燥後、スクラップシュートを用いて、転炉内に直接装入されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】日本国特許第３７１２９４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
鉄粉含有ダストで形成した大型のケーキを、スクラップシュートを介して転炉に装入する場合、ケーキ中の酸化鉄（鉄粉含有ダスト中の金属鉄が、リサイクル処理中及びスクラップヤードで一時保管中に酸化して生成したもの）の一部は、転炉に供給された溶銑中の炭素と反応して一酸化炭素を発生し、発生した一酸化炭素は転炉の炉口で空気中の酸素と更に反応し、その際に火炎が発生するという問題がある。また、粒径が６０μｍ以上の鉄粉含有ダストを転炉内に直接装入する場合は、装入後、高温雰囲気の炉内で溶銑装入までの間に、鉄粉含有ダスト中の金属鉄の一部が空気中の酸素と反応するため、火炎発生の問題と、金属鉄資源として有効活用されていないという問題を有する。【０００６】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、転炉吹錬時に発生する鉄粉含有ダストを、低コストかつ短時間で回収処理して、金属鉄資源として転炉工程に還元することが可能な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。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
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、湿式回収された鉄粉含有ダストを含むスラリーにバインダーを加えて作製した混合スラリーをフィルタープレスにより脱水処理して形成したケーキを破砕し乾燥して貯留槽に貯留し、転炉に装入する転炉発生ダストのリサイクル処理方法において、
前記貯留槽内に空気を強制通風して、該貯留槽内の破砕物の温度を９０℃未満に保持し、転炉操業に合わせて転炉に装入する。【０００８】
破砕物中の金属鉄は、空気中の酸素により酸化されるので、そのときの反応熱により、破砕物の温度は、常温より高くなっている。ここで、破砕物中に水分が存在すると、金属鉄の酸化により発生した熱は、水が蒸発する際の気化熱として消費され、破砕物の温度が一定に保たれる。即ち、破砕物中に水が存在して、破砕物の温度が水の沸点（通常、１００℃）を越えなければ、破砕物の自然発火は起こらないが、破砕物の温度が、例えば、８０℃を超えると、破砕物中の水分が急激に蒸発するようになる。そして、破砕物中に水分がほとんどなくなると、反応熱により破砕物の温度が上昇し、破砕物の硬度が増すが、酸化反応も進行し金属鉄の割合が低下する。このため、破砕物の温度は、好ましくは８０℃未満、より好ましくは６０℃未満に保持する。【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、前記スラリーは、湿式回収した前記鉄粉含有ダストから、設定した分離粒径を超える鉄粉含有ダストＡを分離した残部の鉄粉含有ダストＢを含むことが好ましい。
そして、前記分離粒径は６０〜５００μｍの範囲に設定することができる。【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、前記バインダーとして生石灰を、前記スラリー中の前記鉄粉含有ダストＢの重量に対して３％以上１５％以下の範囲で加えることが好ましい。【００１１】
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、前記スラリーの比重は１．２〜１．３５、粘性は０．２〜１ｄＰａ・ｓの範囲であることが好ましい。
【発明の効果】
【００１２】
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は、湿式回収した鉄粉含有ダストを含むスラリーにバインダーを加えて混合スラリーを作製し、混合スラリーをフィルタープレスによって脱水して形成したケーキの破砕物を乾燥するので、乾燥後の破砕物の強度が向上し、貯留槽に破砕物を輸送して保管する際の粉化率を低下させることができ、転炉へのリサイクルが容易になる。また、貯留槽内には空気を強制通風して、貯留槽内の破砕物の温度を９０℃未満（好ましくは８０℃未満、より好ましくは６０℃未満）に保持するので、破砕物中の金属鉄の酸化進行を抑制することができ、破砕物の自然発火を防止して破砕物の金属鉄含有量を高位に維持することができる。その結果、鉄粉含有ダストの金属鉄資源としての有効活用が可能になる。【００１３】
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、スラリーが、湿式回収した鉄粉含有ダストから、設定した分離粒径を超える鉄粉含有ダストＡを分離した残部の鉄粉含有ダストＢを含む場合、分離粒径を選択することにより、鉄粉含有ダストＢの粒度構成を変化させることができ、混合スラリーをフィルタープレスにより脱水処理して形成するケーキの充填率の向上を図ることができ、ケーキが形成された際の初期含水率を小さくできる。その結果、乾燥によりケーキの含水率を容易に低下させる（例えば、１０％以下にする）ことができる。【００１４】
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、分離粒径が６０〜５００μｍの範囲に設定される場合、湿式回収した鉄粉含有ダストに対する鉄粉含有ダストＢの割合（鉄粉含有ダストの利用率）を大きくする（例えば、７０％以上）ことができ、ケーキの形成に使用しない鉄粉含有ダストＡの処理負担を軽減することができる。
ここで、分離粒径を、例えば、１５０〜５００μｍの範囲に設定すると、鉄粉含有ダストＢに含まれる金属鉄の含有量が向上し、鉄粉含有ダストの金属鉄資源としての有効活用を更に図ることができると共に、ケーキの充填率が向上してケーキの含水率が低減するので、破砕物の乾燥時間の短縮、乾燥コストの削減が可能になり、鉄粉含有ダストの回収処理が容易となる。【００１５】
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、バインダーとして生石灰を、スラリー中の鉄粉含有ダストＢの重量に対して３％以上１５％以下の範囲で加える場合、セメント等の他のバインダーに比べ、添加量が格段に少ないため、バインダーコストを大幅に低減することができると共に、破砕物の固化に要する時間（養生期間）も大幅に短縮することができ、破砕物を低コストかつ高効率で製造することができる。【００１６】
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、スラリーの比重が１．２〜１．３５、粘性が０．２〜１ｄＰａ・ｓの範囲である場合、フィルタープレスによるケーキの生産性の向上と、得られたケーキの含水率の低減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一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説明図である。
【図２】湿式回収された鉄粉含有ダストの粒度構成を説明する累積重量分布のグラフである。
【図３】湿式回収された鉄粉含有ダストの粒度構成を説明する頻度分布のグラフである。
【図４】（Ａ）は比重と粘性をパラメータとした場合のスラリーの存在領域を示す説明図、（Ｂ）はスラリーの存在領域と存在領域にあるスラリーから作製したケーキの含水率との関係を示す説明図である。
【図５】鉄粉含有ダストＢを回収する際に設定した分離粒径と形成したケーキの含水率の関係を示すグラフである。
【図６】破砕物を形成している鉄粉含有ダストＢを回収する際に設定した分離粒径と鉄粉含有ダストＢで形成された破砕物の金属鉄含有率の関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
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。
図１に示す本発明の一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では、転炉吹錬時に発生し、湿式回収された鉄粉含有ダストを含むスラリーにバインダーを加えて作製した混合スラリーをフィルタープレスにより脱水処理して形成したケーキを破砕し乾燥して貯留槽に貯留し、転炉に装入する転炉発生ダストのリサイクル処理方法であって、貯留槽内に空気を強制通風して、貯留槽内の破砕物の温度を９０℃未満に保持し、転炉操業に合わせて転炉に装入している。以下、詳細に説明する。
【００１９】
図１に示すように、転炉発生ダストのリサイクル処理方法は、転炉吹錬時に転炉１０で発生する鉄粉含有ダストを、湿式集塵機１１を用いて湿式回収する第１工程と、湿式回収された鉄粉含有ダストを、例えば、６０〜５００μｍの範囲に分離粒径を設定した粗粒分離機１２に供給して分離粒径を超える粒径を有する鉄粉含有ダストＡを分離し、粒径が分離粒径以下の鉄粉含有ダストＢを回収し沈殿槽１３に搬送して、沈降促進剤を加えて凝集物を形成した後に貯蔵槽１４に搬送して貯留する第２工程と、貯蔵槽１４から取り出した凝集物を混合槽１５に搬送し、バインダー貯蔵槽１６に貯蔵している生石灰（バインダーの一例）を添加して混合し、スラリーを作製する第３工程とを有している。
【００２０】
また、リサイクル処理工程は、混合槽１５から取り出したスラリーをフィルタープレス１７に供給して圧搾し板状のケーキを形成する第４工程と、ケーキをフィルタープレス１７の下方に配置したベルトコンベア１８に排出して破砕機１９に搬送し、予め設定されたサイズにサイジングして解砕物を作製する第５工程とを有している。
【００２１】
更に、リサイクル処理工程は、解砕物を、分級機２０を用いて設定された分級サイズで分級し、分級サイズ以上のサイズを有する破砕物を回収して乾燥ホッパー２１に供給して乾燥させ、乾燥後の破砕物を、ベルトフィーダ２２を介して払出容器２３に搬送する第６工程と、払出容器２３から取り出した破砕物を、輸送手段の一例であるトラック２４を用いて、貯留槽の一例である転炉工場の地下バンカー２５に搬送して貯留する第７工程とを有している。そして、地下バンカー２５に貯留された破砕物は、転炉操業に合わせてベルトコンベア２６を用いて転炉工場の炉上バンカー２７に搬送され、転炉に装入される。以下、各工程についてそれぞれ説明する。
【００２２】
第１工程
転炉１０の吹錬時に発生する鉄粉含有ダストは、大量の反応ガスと共に、転炉１０の炉頂部に配置された排気口から、図示しない吸引ブロアにより吸引されて湿式集塵機１１内に流入する。湿式集塵機１１内では、大量の水が噴霧されており、鉄粉含有ダストは水に捕集されて反応ガスと分離される。そして、水に捕集された鉄粉含有ダストは集塵水として湿式回収される。一方、反応ガスは、吸引ブロアにより回収されて、ガスホルダー（図示せず）へ送られる。
【００２３】
第２工程
集塵水中の鉄粉含有ダスト（湿式回収された鉄粉含有ダスト）は、好ましくは６０〜５００μｍの範囲、より好ましくは１５０〜５００μｍの範囲に分離粒径を設定した粗粒分離機１２を用いて、分離粒径を超える粒径を有する鉄粉含有ダストＡを沈降により分離する。湿式回収された鉄粉含有ダストの粒度構成を説明する累積重量分布のグラフを図２に、湿式回収された鉄粉含有ダストの粒度構成を説明する頻度分布のグラフを図３にそれぞれ示す。従って、分離粒径を５００μｍに設定すると、鉄粉含有ダストＢは湿式回収された鉄粉含有ダストの９９％程度となる。これにより、鉄粉含有ダストＡは湿式回収された鉄粉含有ダストの１％未満となり、鉄粉含有ダストＡの処理負担を大幅に軽減することができる。
【００２４】
また、図２から、分離粒径を３５０μｍに設定すると、湿式回収された鉄粉含有ダストの９７％程度を、分離粒径を２５０μｍに設定すると、湿式回収された鉄粉含有ダストの９４％程度を、分離粒径を２００μｍに設定すると、湿式回収された鉄粉含有ダストの９０％程度を、分離粒径を１５０μｍに設定すると、湿式回収された鉄粉含有ダストの８５％程度を、分離粒径を１００μｍに設定すると、湿式回収された鉄粉含有ダストの７８％程度を、分離粒径を６０μｍに設定すると、湿式回収された鉄粉含有ダストの７３％程度を、分離粒径を５０μｍに設定すると、湿式回収された鉄粉含有ダストの７０％程度をそれぞれ利用できることが分かる。従って、湿式回収された鉄粉含有ダストの利用率を高める、例えば、７０％を超える利用率を図るには、粗粒分離機１２の分離粒径を６０〜５００μｍに設定することが好ましい。
【００２５】
分離された鉄粉含有ダストＡは、搬送手段の一例であるスクリューフィーダー２８を介して、回収槽２９に搬送される。一方、粒径が分離粒径以下の鉄粉含有ダストＢは、上澄み水として沈殿槽１３に搬送される。沈殿槽１３には沈降促進剤（例えば、硫酸アルミニウム、塩化第二鉄等の無機凝結剤、アニオンポリマー等の高分子凝集剤）が所定量添加され、沈殿槽１３内では鉄粉含有ダストＢが凝集して凝集物が形成される。形成された凝集物は水と共にスラリーとして供給ポンプ（図示せず）によって貯蔵槽１４に搬送され、貯留される。なお、貯蔵槽１４内には図示しない撹拌手段（例えば、撹拌羽根）が設けられており、鉄粉含有ダストＢの沈降が防止されている。
【００２６】
第３工程
貯蔵槽１４内のスラリーは、図示しない供給ポンプを用いて所定量だけ混合槽１５に搬送される。そして、混合槽１５には、バインダー貯蔵槽１６から所定量（混合槽１５に搬送されたスラリーに含まれる鉄粉含有ダストＢの重量に対して３〜１５％）の生石灰が供給され混合される。混合槽１５に供給された生石灰は、水と反応して水酸化カルシウムに変化して水中に均一に分散し混合スラリーが形成される。
【００２７】
なお、スラリーの比重は１．２〜１．３５、スラリーの粘性は０．２〜１ｄＰａ・ｓにそれぞれ調節することが好ましい。ここで、スラリーの比重の変動は、粗粒分離機１２の上澄み水中の鉄粉含有ダストＢが沈殿槽１３で長時間かけて凝集して形成される凝集物の比重に影響されるため、沈殿槽１３に上澄み水が入ってきて、凝集物として排出されるまでの時間に大きく左右される。従って、例えば、８時間毎にスラリーの比重を測定し、その比重が維持されるように凝集物の排出速度を管理することによって、最適なスラリーの比重を得ることができる。一方、スラリーの粘性は、比重以外に、転炉の操業条件で決まるスラリー成分等に影響されるが、スラリー成分は比重のように大きく変動しないので、スラリーの粘性を継続して測定し、粘性値の変化が無視できないレベルに達した際に、例えば、スラリーの比重を調整することにより、スラリーの粘性値を管理範囲に戻すようにする。
【００２８】
第４工程
混合槽１５内の混合スラリーは、吸込ポンプ３０と、吸込ポンプ３０の下流側に配置される高圧打込ポンプ３１とを備えた混合スラリー供給手段３２を介して、フィルタープレス１７の濾板で仕切られた各濾室内に供給されて圧搾され、例えば、縦が１１００ｍｍ、横が１１００ｍｍ、厚みが３０ｍｍである保形性を備えた板状のケーキが形成される。吸込ポンプ３０は、圧搾を開始した初期段階、例えば、圧搾開始から１０分間に亘って、フィルタープレス１７に混合スラリーを供給するポンプで、供給圧力は、例えば１ＭＰａ程度である。一方、高圧打込ポンプ３１は、圧搾開始から１０分経過した段階から圧搾完了時点までの期間に亘って、フィルタープレス１７に混合スラリーを供給するポンプで、供給圧力は、例えば１０ＭＰａ程度である。
【００２９】
フィルタープレス１７でケーキを形成する場合、スラリーの比重が１．２未満では、混合スラリー中の固形分（鉄粉含有ダストＢ）の濃度が低いため、圧搾の最終段階での打込み時間が長くなって能率上理想的な最終点を迎えられずに圧搾が終了する。このため、濾室内に形成されるケーキの含水率が高くなる。一方、スラリーの比重が１．３５を超えると、圧搾の最終段階では、各ケーキ中に存在する狭くなった混合スラリーの流入通路を混合スラリーが通過するときの抵抗（圧損）のバラツキが大きくなり、隣り合う濾室の間にある濾板を両側から押圧する際の押し付け力に差が生じる。そうすると、濾板は押し付け力の大きい側から押されて、押し付け力の小さくなった側に向けて変形し、押し付け力の小さい側の濾室容積が減少する。そして、容積が減少した濾室内には、それ以降は混合スラリーが流入することができず、混合スラリーの圧力が上昇せず、圧搾は進行しない（即ち、濾板の変形で容積が減少した濾室内のケーキに対する圧搾は早期に終了する）。このため、各ケーキ間における含水率のバラツキが大きくなって、含水率が２０％以上となる含水率異常のケーキの発生率が高くなり、平均含水率も高くなる。従って、スラリーの比重の下限値及び上限値を、それぞれ１．２、１．３５とすることが好ましい。
【００３０】
貯蔵槽１４に搬送されるスラリーの粘性の実測から、スラリーの粘性が０．２ｄＰａ・ｓ未満になることはない。また、スラリーの比重を１．２未満に調整したスラリーでは、比重が小さいため（鉄粉含有ダストＢの含有量が少ないため）、スラリーの粘性が１ｄＰａ・ｓを超えることはない。従って、スラリーの比重を横軸、スラリーの粘性を縦軸にとって、比重−スラリー平面上におけるスラリーの存在領域を示すと、図４（Ａ）に示すようになる。ここで、スラリーの比重の下限値及び上限値、スラリーの粘性の経験上の下限値（０．２ｄＰａ・ｓ）、及び比重が１．２未満である低比重スラリーの粘性の経験上の上限値（１ｄＰａ・ｓ）をそれぞれ境界値とすると、スラリー存在領域は、図４（Ｂ）に示すように、比重が１．２以上１．３５以下で粘性が１ｄＰａ・ｓ超の（イ）区分領域、比重が１．３５超で粘性が１ｄＰａ・ｓ超の（ロ）区分領域、比重が１．２未満で粘性が０．２ｄＰａ・ｓ以上１ｄＰａ・ｓ以下の（ハ）区分領域、比重が１．２以上１．３５以下で粘性が０．２ｄＰａ・ｓ以上１ｄＰａ・ｓ以下の（ニ）区分領域、及び比重が１．３５超で粘性が０．２ｄＰａ・ｓ以上１ｄＰａ・ｓ以下の（ホ）区分領域からなる。
【００３１】
そして、（イ）区分領域〜（ホ）区分領域にそれぞれ存在する複数のスラリーを用いてケーキを作製し、その含水率を求めると、（イ）区分領域のスラリーから形成したケーキの平均含水率は１９．８％、（ロ）区分領域のスラリーから形成したケーキの平均含水率は１８．４％、（ハ）区分領域のスラリーから形成したケーキの平均含水率は１８．６％、（ニ）区分領域のスラリーから形成したケーキの平均含水率は１６．４％、（ホ）区分領域のスラリーから形成したケーキの平均含水率は１８．０％となり、（ニ）区分領域のスラリーから形成したケーキの平均含水率が低くなることが分かる。従って、比重を１．２〜１．３５の範囲に調整したスラリーを用いて含水率の低いケーキを形成するには、スラリーの粘性を好ましくは０．２〜１ｄＰａ・ｓの範囲に調整すればよいことが分かる。
【００３２】
例えば、粗粒分離機１２の分離粒径を５００、３５０、２５０、２００、１５０、１００、及び６０μｍにそれぞれ設定して回収した鉄粉含有ダストＢを用いて、比重を１．２〜１．３５、粘性を０．６ｄＰａ・ｓ程度に調製したスラリーから混合スラリーを作製し、フィルタープレスを用いてケーキを形成した場合、分離粒径を５００μｍに設定した場合、ケーキの含水率は１４．５〜１６．５％となる。また、分離粒径を３５０μｍに設定すると、ケーキの含水率は１４．７〜１６．７％、分離粒径を２５０μｍに設定すると、ケーキの含水率は１５〜１７％、分離粒径を２００μｍに設定すると、ケーキの含水率は１５．３〜１７．３％、分離粒径を１５０μｍに設定すると、ケーキの含水率は１５．８〜１７．８％、分離粒径を１００μｍに設定すると、ケーキの含水率は１６．３〜１８．３％、分離粒径を６０μｍに設定すると、ケーキの含水率は１７〜１９％となる。図５に、鉄粉含有ダストＢを回収する際に設定した分離粒径と形成したケーキの含水率との関係を示す。図５から、粗粒分離機１２の分離粒径を１５０μｍ以上に設定した場合と、１５０μｍ未満に設定した場合とでは、ケーキの含水率に顕著な差が生じていることが分かる。このため、分離粒径を、例えば、１５０〜５００μｍの範囲に設定すると、ケーキの充填率が向上してケーキの含水率が低減するので、破砕物の乾燥時間の短縮、乾燥コストの削減が可能になる。
【００３３】
また、粗粒分離機１２の分離粒径を５００、３５０、２５０、２００、１５０、１００、及び６０μｍにそれぞれ設定して回収した鉄粉含有ダストＢを含むスラリーから混合スラリーを作製して形成したケーキの破砕物中に含まれる金属鉄の含有率を測定すると、分離粒径が５００μｍでは４１〜４７質量％、分離粒径が３５０μｍでは４０〜４６質量％、分離粒径が２５０μｍでは３９〜４５質量％、分離粒径が２００μｍでは３７〜４３質量％、分離粒径が１５０μｍでは３４〜４０質量％、分離粒径が１００μｍでは３０〜３７質量％、分離粒径が６０μｍでは２７〜３３質量％であった。図６に、破砕物を形成している鉄粉含有ダストＢを回収する際に設定した分離粒径と鉄粉含有ダストＢで形成された破砕物の金属鉄含有率との関係を示す。従って、分離粒径を、例えば、１５０〜５００μｍの範囲に設定すると、鉄粉含有ダストＢに含まれる金属鉄の含有量を向上させることができ、鉄粉含有ダストの金属鉄資源としての有効活用を更に図ることができる。
【００３４】
ここで、鉄粉含有ダストＢの重量に対して加える生石灰の重量が３％未満の場合、例えば、生石灰の添加量が２．５％では、強度不足（固化が不十分）という問題が生じる。一方、生石灰の添加量が１５％を超えると、破砕物に十分な強度を発現させることはできるが、混合槽１５で「だま」ができ、均質なスラリーが作製できないという問題が生じる。このため、鉄粉含有ダストＢの重量に対して加える生石灰の添加量を３〜１５％とした。なお、生石灰の添加量を３〜１５％とした場合、破砕物に強度が発現するまでに要する乾燥期間は、例えば、６〜１２時間となる。
【００３５】
第５工程
圧搾完了後、フィルタープレス１７からケーキを、フィルタープレス１７の下方に配置したベルトコンベア１８上に排出する。そして、ケーキは、ベルトコンベア１８で破砕機１９に供給され、予め設定されたサイズ、例えば、１辺の長さが３０〜６０ｍｍ、厚さが３０ｍｍにサイジングして解砕物を作製する。
【００３６】
第６工程
解砕物を分級機２０を用いて設定された分級サイズ、例えば、３ｍｍ及び１０ｍｍで分級し、分級サイズが１０ｍｍ以上の解砕物を破砕物として回収して、乾燥ホッパー２１に搬送する。なお、サイジング中に発生したサイズの小さな解砕物、即ち、分級サイズが３ｍｍ以下の解砕物は分離して、混合槽１５に戻し再利用するか、廃棄する。また、分級サイズが３〜１０ｍｍの解砕物は、分離して払出容器２３に別途搬送し、乾燥ホッパー２１で乾燥した破砕物と共に貯蔵する。
【００３７】
第７工程
破砕物は、ベルトコンベア３７を用いて乾燥ホッパー２１上部に装入して乾燥を行い、乾燥後の破砕物は、ベルトフィーダ２２を介して乾燥ホッパー２１の下部から排出し、ベルトコンベア４３を用いて払出容器２３に搬送して一時貯蔵した後、例えば、トラック２４によって転炉工場の地下バンカー２５に搬送して貯留する。そして、地下バンカー２５内の破砕物は、転炉操業に合わせて炉上バンカー２７を経由して転炉に装入する。ここで、地下バンカー２５内には空気を通風させて、貯留している破砕物の温度が９０℃未満になるようにする。
【００３８】
以上のように、６０〜５００μｍの範囲に設定される分離粒径以下の粒径の鉄粉含有ダストＢ含むスラリーから混合スラリーを作製し、混合スラリーをフィルタープレスして形成したケーキの破砕物を乾燥して直ちに地下バンカー２５に貯留するので、鉄粉含有ダストＢを回収してから、鉄粉含有ダストＢの破砕物を地下バンカー２５に貯留するまでに要する時間を短くすることができる。その結果、鉄粉含有ダストＢの処理中に鉄粉含有ダストＢに含まれる金属鉄の酸化が抑制され、地下バンカー２５に貯留する破砕物中の金属鉄含有量を高くできる。
【００３９】
地下バンカー２５で保管中の破砕物中の金属鉄は、空気中の酸素により酸化され、その際酸化熱が発生するが、地下バンカー２５内には空気が強制通風されるので、酸化熱を放熱させることができ、保管中の破砕物の温度上昇を防止できる。その結果、破砕物の酸化を抑制できる。ここで、地下バンカー２５内の破砕物の温度が、例えば、６０℃に到達した時点で警報がなり、その後、８０℃まで上昇した時点で、緊急警報を発し、通風量を増大させて破砕物を冷却する冷却システムを設置すると、破砕物の温度上昇を抑制し、破砕物の温度を８０℃以下にすることが可能である。これにより、地下バンカー２５に貯留されている破砕物を、転炉に装入するまでの間、金属鉄含有量を高い状態で保管することができる。
【実施例】
【００４０】
実施例１
転炉吹錬時に発生する鉄粉含有ダストを、湿式集塵機を用いて湿式回収し、湿式回収された鉄粉含有ダストを、分離粒径を２００μｍに設定した粗粒分離機に供給して粒径が２００μｍを超える鉄粉含有ダストＡを分離し、粒径が２００μｍ以下の鉄粉含有ダストＢを回収した。そして、鉄粉含有ダストＢは、上澄み水として沈殿槽に搬送し、高分子凝集剤を添加して鉄粉含有ダストＢの凝集物を形成し、得られた鉄粉含有ダストＢの凝集物は水と共にスラリーとして貯蔵槽に搬送し、撹拌状態で貯留した。次いで、貯蔵槽からスラリーを混合槽に搬送し、スラリーに含まれる鉄粉含有ダストＢの重量に対して５％の生石灰を供給して混合し、混合スラリーを作製した。なお、スラリーの比重は１．２８、粘性は０．６５ｄＰａ・ｓであった。スラリーの粘性は回転式粘度測定器（リオン社製：ビスコテスタ）を用いて測定した。スラリーの比重はスラリーを５００ｃｃビーカーに入れ、電子天秤で重量測定することにより求めた。続いて、混合槽内の混合スラリーを、混合スラリー供給手段を介してフィルタープレスに供給し圧搾して、縦が１１００ｍｍ、横が１１００ｍｍ、厚みが３０ｍｍの板状のケーキを形成した。得られたケーキを破砕して破砕物を作製し、１０ｍｍ以上の破砕物に強度が発現するまでに要する乾燥期間を求めると、乾燥時間は１２時間程度であった。【００４１】
比較例として、貯蔵槽からスラリーを混合槽に搬送し、スラリーに含まれる鉄粉含有ダストＢの重量に対して５、１０、及び１５％の割合でセメントを添加して混合スラリーを作製し、フィルタープレスを用いてケーキを形成し、破砕物を作製した。そして、１０ｍｍ以上の破砕物に強度が発現するまでに要する乾燥期間を求めると、セメント添加量が５及び１０％の場合は強度が発現せず、セメント添加量を１５％にすると強度が発現したが、乾燥時間に５日を要した。また、バインダーのコスト比は、生石灰１に対してセメントは約３倍であった。
従って、バインダーとして生石灰を使用すると、セメントを使用した場合と比較して、バインダーコストの低減、乾燥期間（養生期間）の短縮、生産性の向上の観点から優位であることが確認できた。【００４２】
実施例２
実施例１で作製した破砕物を容器（内径が８００ｍｍ、長さが２０００ｍｍの有底の円筒体）に入れて、破砕物の自然発火の試験を行い、自然発火に関する試験結果から、破砕物の温度シミュレーションモデルを構築した。そして、この温度シミュレーションモデルを使用して、地下バンカーに保管中の破砕物が酸化した際の地下バンカーの温度を推定すると、９０℃に達することが判明した。計算からは、破砕物の温度が１００℃を超えて自然発火することは確認できなかったが、破砕物の温度が９０℃になることは、条件によっては破砕物に自然発火の可能性も十分あることを示唆している。従って、地下バンカーに保管中の破砕物の温度が９０℃未満、例えば、８０℃以下になるようにして保管すると、地下バンカーに保管中の破砕物の自然発火を防止できる。【００４３】
そこで、容器の断熱構造、強制通風による熱バランス（発熱と放熱）への影響度を定量的に評価して、保管中の破砕物の温度を５０℃に維持できる断熱構造条件及び強制通風条件を決定した。そして、決定した条件を破砕物の温度シミュレーションモデルに適用すると、地下バンカーに保管中の破砕物に対して強制通風を行わないと破砕物の温度は８０℃となるが、２００ｍ３／時で強制通風すると破砕物の温度は６４℃、１０００ｍ３／時で強制通風すると破砕物の温度は４５℃に維持できることが確認できた（ただし、外気温度が１０℃の場合）。なお、破砕物を入れた容器にＴＣ（サーモカップル：熱電対）を挿入して、破砕物充填層内の雰囲気温度を測定することにより、破砕物の温度を測定した。【００４４】
以上、本発明を、実施の形態を参照して説明してきたが、本発明は何ら上記した実施の形態に記載した構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載されている事項の範囲内で考えられるその他の実施の形態や変形例も含むものである。
更に、本実施の形態とその他の実施の形態や変形例にそれぞれ含まれる構成要素を組合わせたものも、本発明に含まれる。
例えば、地下バンカー内に空気を強制通風する場合、地下バンカー内の破砕物の温度が上昇した時点で（例えば、６０℃に到達した時点で）、地下バンカー内に通風する空気量を増加するようにしてもよい。これによって、破砕物の温度上昇を早期に抑制し、破砕物の温度を６０℃以下にすることが可能になる。【００４５】
また、地下バンカーの排出口の周囲をカバーで覆ってカバー内に窒素ガスを供給し（窒素ガスシールし）、地下バンカー内の破砕物の温度が上昇した際、ドラフト作用により排出口から窒素ガスを地下バンカー内に流入させるようにすることもできる。これによって地下バンカー内の酸素濃度を急速に低下させることができ、破砕物中の金属鉄の酸化を抑制し、破砕物の温度を６０℃以下にすることが可能となる。【００４６】
更に、本実施の形態では、乾燥した破砕物を地下バンカーに貯留し、転炉操業に合わせて炉上バンカーを経由して転炉に装入したが、転炉工場内、例えば、スクラップヤードに破砕物用の貯留槽を設置し、貯留槽内に空気を強制通風しながら破砕物を貯留し、転炉操業に合わせてスクラップシュートを経由して転炉に装入することもできる。なお、スクラップヤードに周囲と隔絶するための隔壁（ただし、通風のための開口部、破砕物の搬入及び搬出のための開口部がそれぞれ形成されている）を設けて、貯留槽とすることもできる。【００４７】
本実施の形態では、破砕物の乾燥に乾燥ホッパーを使用したが、破砕物を金網のベルトコンベアに載せて搬送しながら、ベルトコンベアの上方又は下方から熱風を吹き付けて、あるいは、ベルトコンベアの上方及び下方から交互に熱風を吹き付けて、破砕物を乾燥することもできる（通気バンド乾燥方式）。更に、破砕物を台車に積載してトンネルキルン内を通過させることにより、破砕物を乾燥することもできる（トンネルキルン方式）。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
本発明によれば、転炉吹錬時に発生する鉄粉含有ダストを、低コストかつ短時間で回収処理して、金属鉄資源として転炉工程に還元することが可能な転炉発生ダストのリサイクル処理方法が提供される。
本発明を詳細にまた特定の実施態様を参照して説明したが、本発明の精神と範囲を逸脱することなく様々な変更や修正を加えることができることは当業者にとって明らかである。
本出願は、２０１３年８月１２日出願の日本特許出願（特願２０１３−１６７５９３）に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。
【符号の説明】
【００４９】
１０：転炉、１１：湿式集塵機、１２：粗粒分離機、１３：沈殿槽、１４：貯蔵槽、１５：混合槽、１６：バインダー貯蔵槽、１７：フィルタープレス、１８：ベルトコンベア、１９：破砕機、２０：篩、２１：乾燥ホッパー、２２：ベルトフィーダ、２３：払出容器、２４：トラック、２５：地下バンカー、２６：ベルトコンベア、２７：炉上バンカー、２８：スクリューフィーダー、２９：回収槽、３０：吸込ポンプ、３１：高圧打込ポンプ、３２：混合スラリー供給手段、３７：ベルトコンベア、４３：ベルトコンベア
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【国際調査報告】
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