(57)【要約】【課題】高炉２次灰の用途の拡大を図り、循環型社会の形成に資する。【解決手段】高炉２次灰を未燃カーボンと灰分とに分離し、分離した未燃カーボンを燃料として使用し、未燃カーボンを除去した後の灰分をセメント原料として使用する。前記灰分から亜鉛を除去し、鉄鋼原料として使用することができる。高炉２次灰の未燃カーボン及び灰分への分離を、高炉２次灰に水を加えてスラリーＳとし、スラリーを表面改質し、表面改質後のスラリーを浮遊選鉱により親油性成分と親水性成分とに分離することによって行うことができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
高炉２次灰を未燃カーボンと灰分とに分離し、分離した未燃カーボンを燃料として使用し、未燃カーボンを除去した後の灰分をセメント原料として使用することを特徴とする高炉２次灰の利用方法。
【請求項２】
前記灰分から亜鉛を除去し、鉄鋼原料として使用することを特徴とする請求項１に記載の高炉２次灰の利用方法。
【請求項３】
前記高炉２次灰の未燃カーボン及び灰分への分離を、高炉２次灰に水を加えてスラリーとし、該スラリーを表面改質し、該表面改質後のスラリーを浮遊選鉱により親油性成分と親水性成分とに分離することによって行うことを特徴とする請求項１に記載の高炉２次灰の利用方法。
【請求項４】
前記灰分を含むスラリーにアルカリを添加し、ｐＨを９．５以上１１．０以下に調整した後、固液分離し、分離された鉄分を含む脱水ケーキを鉄鋼原料に利用し、固液分離によって分離されたろ液のｐＨを８以上９以下に調整して該ろ液から亜鉛を分離することを特徴とする請求項２に記載の高炉２次灰の利用方法。
【請求項５】
前記灰分を含むスラリーに酸を添加した後固液分離し、分離された鉄分を含む脱水ケーキを鉄鋼原料に利用し、固液分離によって分離されたろ液のｐＨを８以上９以下に調整して該ろ液から亜鉛を分離することを特徴とする請求項２に記載の高炉２次灰の利用方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、製鉄工程で発生する高炉２次灰を有効利用する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、製鉄所で発生する高炉２次灰は、セメント工場において鉄原料代替として利用しているが、その大部分は廃棄され、埋め立て処分されている。近年、循環型社会の形成の取り組みが推進されている中で、高炉２次灰についても再利用方法の開発が求められている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、上記高炉２次灰には、２０％以上と高濃度の未燃カーボンが含まれているため、セメント原料として使用すると、セメント焼成装置のプレーヒータでの予熱中に未燃分の不完全燃焼を生じ、プレーヒータ排ガス温度が上昇するという問題がある。そのため、セメント原料としての利用には限界があった。【０００４】
そこで、本発明は、上記従来の技術における問題点に鑑みてなされたものであって、高炉２次灰の用途の拡大を図り、循環型社会の形成に資することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するため、本発明は、高炉２次灰の利用方法であって、高炉２次灰を未燃カーボンと灰分とに分離し、分離した未燃カーボンを燃料として使用し、未燃カーボンを除去した後の灰分をセメント原料として使用することを特徴とする。【０００６】
そして、本発明によれば、高炉２次灰から分離した未燃カーボンを燃料として使用し、灰分をセメント原料として使用することができるため、高炉２次灰の用途を拡大することができる。【０００７】
上記高炉２次灰の利用方法において、前記灰分からさらに亜鉛を除去し、鉄鋼原料として使用することができ、高炉２次灰の用途をさらに拡大することができる。【０００８】
上記高炉２次灰の利用方法において、前記高炉２次灰の未燃カーボン及び灰分への分離を、高炉２次灰に水を加えてスラリーとし、該スラリーを表面改質し、該表面改質後のスラリーを浮遊選鉱により親油性成分と親水性成分とに分離することによって行うことができ、高炉２次灰を未燃カーボンと灰分とに効率よく分離することができる。【０００９】
前記灰分を含むスラリーにアルカリを添加し、ｐＨを９．５以上１１．０以下に調整した後、固液分離し、分離された鉄分を含む脱水ケーキを鉄鋼原料に利用し、固液分離によって分離されたろ液のｐＨを８以上９以下に調整して該ろ液から亜鉛を分離することができる。【００１０】
前記灰分を含むスラリーに酸を添加した後固液分離し、分離された鉄分を含む脱水ケーキを鉄鋼原料に利用し、固液分離によって分離されたろ液のｐＨを８以上９以下に調整して該ろ液から亜鉛を分離することができる。
【発明の効果】
【００１１】
以上のように、本発明によれば、高炉２次灰の用途の拡大を図り、循環型社会の形成に資することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明にかかる高炉２次灰の利用方法を実施するためのシステムのうち、高炉２次灰を未燃カーボンと灰分とに分離するシステムの一例を示す全体構成図である。
【図２】本発明にかかる高炉２次灰の利用方法を実施するためのシステムのうち、高炉２次灰から分離した灰分から亜鉛を除去するシステムの一例を示す全体構成図である。
【図３】高炉２次灰から分離した灰分から亜鉛を除去するシステムの他の例を示す全体構成図である。
【図４】両性金属を含む溶液のｐＨと溶存重金属量との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
次に、本発明を実施するための形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１４】
図１〜図３は、本発明にかかる高炉２次灰の利用方法を実施するためのシステムの構成例を示し、図１は、高炉２次灰を未燃カーボンと灰分とに分離するシステムを、図２及び図３は、灰分から亜鉛を除去するシステムを示す。以下、図１〜図３を順次参照しながら、高炉２次灰からの未燃カーボン及び亜鉛の除去方法について説明する。
【００１５】
図１に示す高炉２次灰を未燃カーボンと灰分とに分離するシステム（以下、「未燃カーボン分離システム」という）１は、高炉２次灰タンク１１と、高炉２次灰に水を加えてスラリーＳを生成するためのスラリータンク１２と、スラリーＳに捕集剤Ｃを添加した後、スラリーＳ及び捕集剤Ｃに剪断力を付与して未燃カーボンの表面を改質する液中撹拌装置１４と、スラリーＳに起泡剤Ｂを加えて気泡を発生させ、該気泡に高炉２次灰の未燃カーボンを付着させて浮上させることにより未燃カーボンを分離する浮選機２１と、浮選機２１からのテーリングＴを固液分離する固液分離器２３と、浮選機２１からのフロスＦを固液分離して未燃カーボンを得るためのフィルタープレス２８等で構成される。
【００１６】
スラリータンク１２は、高炉２次灰と水とでスラリーＳを生成するために備えられ、スラリーＳを撹拌するための撹拌羽根を内部に備える。
【００１７】
液中撹拌装置１４は、スラリーＳ及び捕集剤Ｃに剪断力を付与して未燃カーボンの表面を改質するために設けられる。この液中撹拌装置１４は、例えば、円筒状の本体と、本体を複数の部屋に分割する複数の仕切壁と、回転軸に放射状に固定された複数の撹拌羽根とを備え、モータ及び減速機を介して回転軸、撹拌羽根が回転する。
【００１８】
調整槽１７は、液中撹拌装置１４からのスラリーＳ及び捕集剤Ｃに、起泡剤タンク１９から供給された起泡剤Ｂを添加してこれらを混合するものであって、内部に撹拌羽根を備える。
【００１９】
浮選機２１は、気泡に高炉２次灰の未燃カーボンを付着させて浮上させ、未燃カーボンと、未燃カーボンが除去された灰分とに分離するものであり、浮選機２１の上方には、泡を発生させるための空気供給設備が設けられる。
【００２０】
固液分離器２３は、浮選機２１から排出された灰分を含むテーリングＴを固液分離するために備えられ、テーリングＴをケークＣ１とろ液Ｌ１とに分離する。
【００２１】
フィルタープレス２８は、浮選機２１からの未燃カーボンを含むフロスＦを固液分離するために備えられ、分離されたケークＣ２に含まれる未燃カーボンＵＣを燃料として利用することができる。また、フィルタープレス２８から排出されたろ液Ｌ２は、スラリータンク１２等で再利用することができる。
【００２２】
次に、上記未燃カーボン分離システム１を用いた未燃カーボンの分離方法について、図１を参照しながら説明する。
【００２３】
スラリータンク１２に高炉２次灰タンク１１より高炉２次灰を供給し、水と混合してスラリーＳを生成する。
【００２４】
次に、スラリータンク１２内の高炉２次灰を含むスラリーＳを液中撹拌装置１４に供給する。一方、液中撹拌装置１４には、軽油タンク１６から捕集剤Ｃとしての軽油を供給する。軽油の他にも、灯油、重油等の捕集剤を使用することができる。
【００２５】
次に、液中撹拌装置１４において、スラリーＳ及び捕集剤Ｃに剪断力を付与する。液中撹拌装置１４に供給されたスラリーＳ及び捕集剤Ｃに、仕切壁で仕切られた各部屋において、回転する撹拌羽根によって剪断力を付与する。仕切壁によってスラリーＳのショートパスを防止し、確実に剪断力を付与することができる。剪断力が付与されたスラリーＳ及び捕集剤Ｃは、調整槽７へと供給される。
【００２６】
上述のように、高炉２次灰スラリーＳ及び捕集剤Ｃに剪断力を付与するのは、未燃カーボンの表面を改質して浮選浮遊性を向上させるために行う。すなわち、高炉２次灰を含むスラリーＳに捕集剤Ｃを単に混合しただけでは、水の中に、高炉２次灰と、未燃カーボンと、捕集剤Ｃとが各々別々に混合された状態となっているに過ぎない。このような状態でスラリーＳを浮選機に供給しても、気泡に捕集剤Ｃとともに付着する未燃カーボンの量は少ない。従って、浮選によって高炉２次灰中の未燃カーボンを効率よく除去することができない。
【００２７】
一方、スラリーＳ及び捕集剤Ｃに剪断力を付与して表面改質を行うと、未燃カーボンが捕集剤Ｃに吸着される。そして、浮選機を用いて浮選を行う際には、捕集剤Ｃに吸着された未燃カーボンが気泡に付着して浮上する。このようにして、未燃カーボンの浮選浮遊性を向上させることができる。
【００２８】
次に、浮選機２１から排出された未燃カーボンを含むフロスＦをフィルタープレス２８によって固液分離し、未燃カーボンＵＣを回収する。フィルタープレス２８で脱水された水分は、スラリータンク１２に供給し、新たな高炉２次灰へ添加したり、浮選機２１において、気泡に未燃カーボンを付着させる際の消泡に再使用することができる。
【００２９】
一方、浮選機２１からの高炉２次灰を含むテーリングＴをセメント原料等に利用することができる。
【００３０】
次に、高炉２次灰から未燃カーボンを分離した後の灰分から亜鉛を除去するシステム（以下、「亜鉛除去システム」という）の一例について図２を参照しながら説明する。
【００３１】
この亜鉛除去システム３１は、上記図１に示した浮選機２１の後段に、浮選機２１から排出されたテーリングにアルカリを添加した後固液分離する固液分離機３２と、固液分離機３２のろ液にＣＯ2ガスを添加した後沈降物を分離する傾斜板沈降分離装置３３とを備える。
【００３２】
浮選機２１から排出されたテーリングに含まれる亜鉛のみを溶解させるため、テーリングにＮａＯＨ等のアルカリを添加し、ｐＨを９．５〜１１．０に調整する。図４に示すように、ｐＨを９．５〜１１．０に調整することで亜鉛のみを溶解させることができる。ｐＨ調整後のテーリングを固液分離機３２によって固液分離し、分離された鉄分を含む脱水ケーキを鉄鋼原料に利用する。
【００３３】
一方、固液分離機３２で分離されたろ液にＣＯ2ガスを添加してろ液のpＨを８〜９に下げることで、ろ液中に亜鉛が沈殿し、この亜鉛を傾斜板沈降分離装置４３を用いて回収する。傾斜板沈降分離装置３３で回収した水は、循環水として再利用する。
【００３４】
次に、亜鉛除去システムの他の例について図３を参照しながら説明する。
【００３５】
この亜鉛除去システム４１は、上記図１に示した浮選機２１の後段に、浮選機２１から排出されたテーリングに酸を添加した後固液分離する固液分離機４２と、固液分離機４２のろ液にアルカリを添加した後沈降物を分離する傾斜板沈降分離装置３３とを備える。
【００３６】
浮選機２１から排出されたテーリングに含まれる亜鉛以外の金属も溶解させるため、テーリングに、硫酸、硝酸、酢酸等の酸を添加する。酸添加後のテーリングを固液分離機４２によって固液分離し、分離された鉄分を含む脱水ケーキを鉄鋼原料に利用する。
【００３７】
一方、固液分離機４２で分離されたろ液にアルカリを添加し、ｐＨを８〜９に調整することで、亜鉛を含む両性金属が沈殿する。この亜鉛を含む両性金属を傾斜板沈降分離装置４３を用いて回収する。傾斜板沈降分離装置４３で回収した水は、循環水として再利用する。
【００３８】
次に、上記亜鉛除去に関する試験例について説明する。
（１）使用した酸・アルカリ溶液
酸溶液として硝酸・硫酸・酢酸、アルカリ溶液としてアンモニア水・水酸化ナトリウム溶液を使用した。水酸化ナトリウム溶液は、常温と７０℃程度まで加熱したものを使用した。具体的には、表１に示す通りである。
【００３９】
【表１】
2014112222.tif 000003
【００４０】
（２）試験方法は、以下の通りである。
(a)高炉二次灰を１００℃で乾燥する。
(b)各溶液と乾燥させた高炉二次灰を、三角フラスコ内でＬ／Ｓ＝１０（３００ｍＬ／３０ｇ）で混合する。
(c)スターラーで適宜撹拌（１００−２００ｒｐｍ）しながら、３０分間溶出する（Ｎｏ．６以外は常温で行う）。
(d)５Ｃろ紙で吸引ろ過し、ろ紙上残を１Ｌの蒸留水で洗浄する。
(e)残渣をろ紙ごと１００℃で乾燥する。
(f)乾燥残渣を９５０℃で２時間加熱し、強熱減量測定する。
(g)強熱減量残渣を粉砕し、蛍光エックス線オーダー分析する。
（３）試験結果を表２に示す。
【００４１】
【表２】
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【００４２】
以上より、酸・アルカリ溶液による高炉二次灰中の亜鉛の溶出は以下の順番となり、最も亜鉛が溶解した１０％硫酸の溶出率は５４％であった。
【００４３】
１０％硫酸＞１０％硝酸＞２０％ＮａＯＨ（高温）＞１０％酢酸＞２０％ＮａＯＨ（常温）＞ＮＨ3水
【符号の説明】
【００４４】
１  未燃カーボン分離システム
１１  高炉２次灰タンク
１２  スラリータンク
１４  液中撹拌装置
１６  軽油タンク
１７  調整槽
１９  起泡剤タンク
２１  浮選機
２３  固液分離器
２８  フィルタープレス
３１  亜鉛除去システム
３２  固液分離機
３３  傾斜板沈降分離装置
４１  亜鉛除去システム
４２  固液分離機
４３  傾斜板沈降分離装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
2014112222.tif 000007
【図４】
2014112222.tif 000008
【国際調査報告】
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