(57)【要約】【課題】竪型スクラップ溶解炉において炉装入物の一部としてダスト塊成化物を用いて溶銑を製造する際に、送風圧力の増大、出銑温度やスラグ温度の低下などの問題を生じさせることなく、安定した操業を行う。【解決手段】竪型スクラップ溶解炉において、炉頂部から鉄系スクラップと、金属酸化物を含有するダストを塊成化したダスト塊成化物と、コークスを装入し、炉下部に設けられた複数の羽口から熱風を吹き込んで溶銑を製造する方法であって、竪型スクラップ溶解炉に装入するダスト塊成化物の代表長さＲ（ｍ）と溶銑生産速度Ｗ（ｔ／ｍ２・ｈｒ）が下記（1）式、好ましくは下記（2）式を満足するように操業を行う。  ０．０１８≦Ｒ≦０．０９０−０．００３３３×Ｗ    …（1）  ０．０１８≦Ｒ≦０．０６５−０．００２３３×Ｗ    …（2）【選択図】図６
2008291332.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
竪型スクラップ溶解炉において、炉頂部から鉄系スクラップと、金属酸化物を含有するダストを塊成化したダスト塊成化物と、コークスを装入し、炉下部に設けられた複数の羽口から熱風を吹き込んで溶銑を製造する方法であって、
竪型スクラップ溶解炉に装入するダスト塊成化物の代表長さＲ（ｍ）と溶銑生産速度Ｗ（ｔ／ｍ２・ｈｒ）が下記（1）式を満足するように操業を行うことを特徴とする竪型スクラップ溶解炉を用いた溶銑製造方法。
０．０１８≦Ｒ≦０．０９０−０．００３３３×Ｗ    …（1）
但し  ダスト塊成化物の代表長さＲ：ダスト塊成化物内部の任意点から塊成化物表面までの最も短い距離を求める。この距離をダスト塊成化物内部すべての点において求め、その最大値をダスト塊成化物の代表長さＲとする。
【請求項２】
竪型スクラップ溶解炉に装入するダスト塊成化物の代表長さＲ（ｍ）と溶銑生産速度Ｗ（ｔ／ｍ２・ｈｒ）が下記（2）式を満足するように操業を行うことを特徴とする請求項１に記載の竪型スクラップ溶解炉を用いた溶銑製造方法。
０．０１８≦Ｒ≦０．０６５−０．００２３３×Ｗ    …（2）
【請求項３】
竪型スクラップ溶解炉に装入するダスト塊成化物として、当該竪型スクラップ溶解炉において発生する亜鉛含有ダストまたはこれを含むダストを塊成化したダスト塊成化物を用いることを特徴とする請求項１または２に記載の竪型スクラップ溶解炉を用いた溶銑製造方法。
【請求項４】
ダスト塊成化物は、金属酸化物を含有するダストと水硬性バインダーとを主体とし、水分添加された原料混合物を圧縮成型した後、水和硬化させたダスト塊成化物であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の竪型スクラップ溶解炉を用いた溶銑製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、竪型スクラップ溶解炉を用い、コークスの燃焼熱により鉄系スクラップを溶解して溶銑を製造する方法において、炉装入物の一部として金属酸化物を含有するダストを塊成化したダスト塊成化物を用いる溶銑製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、竪型溶解炉を用いて鉄系スクラップを溶解するプロセスが知られており（例えば、特許文献１）、このプロセスでは、竪型溶解炉の炉頂部から鉄系スクラップとコークスを装入し、炉下部に設けられた複数の羽口（送風羽口）から熱風を吹き込み、コークスの燃焼熱で鉄系スクラップを溶解することにより溶銑が得られる。
一般に、鉄系スクラップには亜鉛めっき材などに由来する亜鉛が相当量含まれており、上記プロセスでは、鉄系スクラップに含まれる亜鉛が炉内を降下する過程で加熱されて金属蒸気となる。この亜鉛の金属蒸気は炉内ガス流に随伴して上昇し、温度が低い炉頂付近に達すると酸化されて微細な酸化亜鉛になり、ダストの一部として炉排ガスとともに排出される。このため炉排ガスから回収されるダストには、亜鉛が２０〜３０mass％程度含まれている。
【０００３】
このようなダストに含まれる亜鉛は、資源として再利用される必要があるが、亜鉛含有ダストをそのまま精錬用の亜鉛原料として利用するには、少なくとも５０mass％程度の亜鉛濃度が必要である。したがって、上記プロセスで回収されるような亜鉛濃度のダストは、精錬用の亜鉛原料とするためには亜鉛を濃縮するための特別な処理が必要であり、処理コストがかかる。
このような問題に対して、製鉄用の竪型溶解炉で発生する亜鉛含有ダストを塊成化し、このダスト塊成化物を竪型溶解炉でリサイクル装入することで、２次ダスト（炉にダスト塊成化物を装入して操業した際に生成するダスト）中に亜鉛を濃化させ、亜鉛濃度が高められたダストを回収する方法が知られている（例えば、特許文献２）。
【特許文献１】特開昭５６−１５６７０９号公報
【特許文献２】特開昭５５−１２５２１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、本発明者らが検討した結果、このようにダスト塊成化物を竪型溶解炉でリサイクル装入するプロセスでは、ガス通気性が阻害されて送風圧力が増大する、出銑温度やスラグ温度が低下する、スラグ温度の低下によりスラグの排出性も低下する、などの問題を生じやすく、必ずしも安定的な操業を行えないことが判った。
したがって本発明の目的は、竪型スクラップ溶解炉で炉装入物の一部としてダスト塊成化物を用いて溶銑を製造する方法において、送風圧力の増大、出銑温度やスラグ温度の低下などの問題を生じることなく、安定した操業を行うことができる溶銑製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明者らは、上記課題を解決すべく検討を重ねた結果、竪型スクラップ溶解炉に炉装入物の一部としてダスト塊成化物を装入して溶銑を製造するプロセスでは、溶銑生産速度に応じてダスト塊成化物の粒径を最適化することが重要であり、上記のような諸問題は使用するダスト塊成化物の粒径が不適切であることに起因したものであることが判明した。
本発明はこのような知見に基づきなされたもので、その要旨は以下とおりである。
［1］竪型スクラップ溶解炉において、炉頂部から鉄系スクラップと、金属酸化物を含有するダストを塊成化したダスト塊成化物と、コークスを装入し、炉下部に設けられた複数の羽口から熱風を吹き込んで溶銑を製造する方法であって、
竪型スクラップ溶解炉に装入するダスト塊成化物の代表長さＲ（ｍ）と溶銑生産速度Ｗ（ｔ／ｍ２・ｈｒ）が下記（1）式を満足するように操業を行うことを特徴とする竪型スクラップ溶解炉を用いた溶銑製造方法。
０．０１８≦Ｒ≦０．０９０−０．００３３３×Ｗ    …（1）
但し  ダスト塊成化物の代表長さＲ：ダスト塊成化物内部の任意点から塊成化物表面までの最も短い距離を求める。この距離をダスト塊成化物内部すべての点において求め、その最大値をダスト塊成化物の代表長さＲとする。
【０００６】
［2］上記［1］の製造方法において、竪型スクラップ溶解炉に装入するダスト塊成化物の代表長さＲ（ｍ）と溶銑生産速度Ｗ（ｔ／ｍ２・ｈｒ）が下記（2）式を満足するように操業を行うことを特徴とする竪型スクラップ溶解炉を用いた溶銑製造方法。
０．０１８≦Ｒ≦０．０６５−０．００２３３×Ｗ    …（2）
［3］上記［1］または［2］の製造方法において、竪型スクラップ溶解炉に装入するダスト塊成化物として、当該竪型スクラップ溶解炉において発生する亜鉛含有ダストまたはこれを含むダストを塊成化したダスト塊成化物を用いることを特徴とする竪型スクラップ溶解炉を用いた溶銑製造方法。
［4］上記［1］〜［3］のいずれかの製造方法において、ダスト塊成化物は、金属酸化物を含有するダストと水硬性バインダーとを主体とし、水分添加された原料混合物を圧縮成型した後、水和硬化させたダスト塊成化物であることを特徴とする竪型スクラップ溶解炉を用いた溶銑製造方法。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の溶銑製造方法によれば、竪型スクラップ溶解炉において炉装入物の一部としてダスト塊成化物を用いて溶銑を製造する際に、送風圧力の増大、出銑温度やスラグ温度の低下などの問題を生じることなく、安定した操業を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明は、竪型スクラップ溶解炉において、炉頂部から鉄系スクラップと、金属酸化物を含有するダストを塊成化したダスト塊成化物と、コークスを装入し、炉下部に設けられた複数の羽口から熱風を吹き込み、コークスの燃焼熱で鉄系スクラップを溶解することにより溶銑を製造する方法である。
図１は、竪型スクラップ溶解炉の一例を模式的に示すもので、１は炉頂に設けられる原料装入部、２は炉下部の周方向において適当な間隔で設けられる複数の羽口（送風羽口）、３はこの羽口２に熱風を供給する熱風管、４は排ガス出口、５は出銑口である。この溶解炉の大きさ等に本質的な制限はないが、実質的に操業可能若しくは操業上有利なサイズとして、通常は、羽口位置での炉内径が２〜４ｍ程度、炉高が６〜１０ｍ程度である。
【０００９】
このような竪型スクラップ溶解炉では、鉄系スクラップ、ダスト塊成化物、コークスなどの原料は、炉頂の原料装入部１から炉内に装入される。複数の羽口２からは熱風が吹き込まれ、コークスの燃焼ガスの熱で鉄系スクラップなどが溶解する。生成した溶銑は炉底部の出銑口５から炉外に取り出される。
主原料である鉄系スクラップとコークスは、炉内に同時に装入してもよいし、交互に装入してもよい。また、鉄系スクラップ、ダスト塊成化物およびコークス以外に、例えば、銑鉄、還元鉄、他のダストやスラッジ類の塊成物、鉄鉱石等の鉄源、木炭や無煙炭等の炭材などを装入してもよい。
本発明で使用するダスト塊成化物は、鉄酸化物や亜鉛酸化物などの金属酸化物を含有するダストを塊成化したダスト塊成化物であればよい。なお、特に好ましいダスト塊成化物については、後に詳述する。
【００１０】
本発明では、竪型スクラップ溶解炉に装入するダスト塊成化物の代表長さＲ（ｍ）と溶銑生産速度Ｗ（ｔ／ｍ２・ｈｒ）が下記（1）式、好ましくは下記（2）を満足するように操業を行い、溶銑を製造する。
０．０１８≦Ｒ≦０．０９０−０．００３３３×Ｗ    …（1）
０．０１８≦Ｒ≦０．０６５−０．００２３３×Ｗ    …（2）
ここで、ダスト塊成化物の代表長さＲは、以下のように定義される。すなわち、ダスト塊成化物内部の任意点から塊成化物表面までの最も短い距離を求める。この距離をダスト塊成化物内部すべての点において求め、その最大値をダスト塊成化物の代表長さＲとする。図２（イ）〜（ハ）に、種々の形状を有するダスト塊成化物の代表長さＲを示すが、例えば、ダスト塊成化物が球であれば球の半径が代表長さＲとなり、楕円球であれば短径の１／２が代表長さＲとなる。本発明において、ダスト塊成化物の粒径をこのような代表長さＲで規定するのは、このＲが規定されるダスト塊成化物の中心部が、ダスト塊成化物を炉内装入した際に最も昇温しにくい部分だからである。
【００１１】
一般に、製鉄プロセスで発生するダストは多量の金属酸化物(Ｆｅ,Ｚｎなどの酸化物)を含有している。このような金属酸化物を含有するダストを塊成化したダスト塊成化物が竪型スクラップ溶解炉に装入され、炉内で適切に加熱された場合には、金属酸化物のうち鉄酸化物はダスト中の炭素と反応して還元され、さらに加熱されて温度が上昇すると溶けて溶銑になる。亜鉛酸化物は還元・気化した後、気流中で再酸化して微粒の酸化亜鉛になり、炉排ガスに随伴するダストの一部として炉頂から排出される。
【００１２】
しかし、ダスト塊成化物の粒径が大きすぎると、ダスト塊成化物の内部の温度上昇が遅れ、金属酸化物が十分に還元されないまま溶解する。溶解した金属酸化物は、スラグ状に溶けた状態で炉内を滴下しながら溶融還元される。亜鉛酸化物は鉄酸化物に比べると還元されやすいので、通常は十分に還元される。一方、鉄酸化物の溶融還元は、竪型スクラップ溶解炉の条件では十分還元が完了するほどではなく、特に初期のスラグ中の鉄酸化物があまりに多い場合は十分還元されず、出滓時のスラグ中ＦｅＯ濃度が高くなる。このように出滓時のスラグ中ＦｅＯ濃度が高い状況は、炉下部での溶融還元量が多いことを意味し、この反応が吸熱であることから、出銑温度およびスラグ温度が低下し、さらにスラグの排出も難しくなる。したがって、竪型スクラップ溶解炉の操業では、装入されたダスト塊成化物の内部まで十分に温度上昇→還元が進行するようにすることで、スラグ中ＦｅＯ濃度の上昇を抑えるという観点から、装入するダスト塊成化物の粒径を制限する（上限を設ける）ことが好ましい。
【００１３】
また、上述したように、ダスト塊成化物の粒径が大きすぎると、ダスト塊成化物の内部の温度上昇が遅れ、金属酸化物が十分に還元されないまま溶解する。この結果、ダスト塊成化物の溶融時において、溶融物の量としてはメタル（金属鉄）よりもスラグの方が多く発生する。一般にスラグはメタルよりも粘度が高く、炉内ホールドアップ量が多い。このため、スラグ発生量が多いと炉下部でのコークス空隙を埋める量が多くなってガス通気性が阻害され、送風圧力が上昇する。送風圧力が上昇すると、送風機電力が上昇するだけでなく、炉内ガスが偏流しやすくなってガス利用率が低下し、その結果、出銑温度やスラグ温度が低下する。したがって、竪型スクラップ溶解炉の操業では、装入されたダスト塊成化物の内部まで十分に温度上昇→還元が進行するようにしてスラグの生成量を抑え、炉内ガス通気性を確保するという観点からも、装入するダスト塊成化物の粒径を制限する（上限を設ける）ことが好ましい。
【００１４】
ここで、ダスト塊成化物の内部温度の上昇は、ダスト塊成化物の炉内滞留時間にも影響される。すなわち、ダスト塊成化物の炉内滞留時間が長ければ、大塊のダスト塊成化物であっても内部まで温度が十分に上昇し、塊内部まで十分に還元される。当然、ダスト塊成化物の炉内滞留時間が短いと逆の結果になる。ダスト塊成化物の炉内滞留時間は溶銑生産速度に反比例する関係にあり、したがって、ダスト塊成化物の粒径の好適範囲の上限は溶銑生産速度で変化する。
一方、ダスト塊成化物の粒径が小さすぎると、同時に装入されるコークスによるコークス層空隙をダスト塊成化物が塞ぎ、炉内ガスの流れを妨げ、送風圧力が上昇する。さきに述べたように、送風圧力が上昇すると、送風機電力が上昇するだけでなく、炉内ガスが偏流しやすくなってガス利用率が低下し、その結果、出銑温度やスラグ温度が低下する。したがって、竪型スクラップ溶解炉の操業では、ダスト塊成化物がコークス層空隙を塞ぎ、炉内ガスの流れを妨げないようするという観点から、装入するダスト塊成化物の粒径を制限する（下限を設ける）ことが好ましい。
【００１５】
図１に示すような竪型スクラップ溶解炉（炉径２．１ｍ，羽口数６本）において、鉄系スクラップ、コークスとともにダスト塊成化物を装入して溶銑を製造した。その際、異なる３水準の溶銑生産速度の下で、使用するダスト塊成化物の代表長さＲを変化させ、ダスト塊成化物の代表長さＲとスラグ中のＦｅＯ濃度および送風圧力との関係を調べた。その結果を図３〜図５に示す。図３は溶銑生産速度Ｗ：４ｔ／ｍ２・ｈｒの操業例、図４は溶銑生産速度Ｗ：８ｔ／ｍ２・ｈｒの操業例、図５は溶銑生産速度Ｗ：１２ｔ／ｍ２・ｈｒの操業例の場合をそれぞれ示している。
【００１６】
使用したダスト塊成化物は、当該竪型スクラップ溶解炉の排ガスから回収された亜鉛含有ダストを塊成化したものであり、亜鉛含有ダスト：９０mass％、ポルトランドセメント：１０mass％からなる原料に、ポルトランドセメントの質量の１.４倍の水分を加え、混合機で十分に混合した後、振動成型法により直方体形状（１００ｍｍ×１００ｍｍ×６０ｍｍ）に圧縮成型し、この成型物を１週間養生し、ダスト塊成化物としたものである。
炉に装入した鉄源は、鉄系スクラップ：６０mass％、銑鉄:４０mass％とし、同じくコークスは、粒径１９０ｍｍのものを５０mass％、粒径６５ｍｍのものを５０mass％とした。羽口からは５５０℃の熱風を送風し、溶銑生産速度が目標となるように送風量を調整した。また、熱風に対して酸素富化（常温、酸素富化率３％）を行った。操業は立上げ、吹き降ろしを含め１４〜１６時間実施し、同一操業条件で５時間以上連続して操業したときのデータを用いた。
【００１７】
図３〜図５によれば、溶銑生産速度Ｗに関わりなく、ダスト塊成化物の代表長さＲが０．０１８ｍ未満では送風圧力が大幅に上昇している。これは、ダスト塊成化物の粒径が小さすぎるため、ダスト塊成化物がコークス層空隙を塞ぎ、炉内ガスの流れを妨げたためであると考えられる。したがって、ダスト塊成化物の代表長さＲは０．０１８ｍ以上とする必要がある。
【００１８】
一方、ダスト塊成化物の代表長さＲの上限側については、次のような結果が得られている。すなわち、図３に示す溶銑生産速度Ｗ：４ｔ／ｍ２・ｈｒの操業例では、ダスト塊成化物の代表長さＲが０．０７６７ｍを超えるとスラグ中のＦｅＯ濃度が急増している。また、ダスト塊成化物の代表長さＲが０．０７６７ｍ以下であっても、０．０５５７ｍを超えると送風圧力が若干上昇している。また、図４に示す溶銑生産速度Ｗ：８ｔ／ｍ２・ｈｒの操業例では、ダスト塊成化物の代表長さＲが０．０６３４ｍを超えるとスラグ中のＦｅＯ濃度が急増している。また、ダスト塊成化物の代表長さＲが０．０６３４ｍ以下であっても、０．０４６４ｍを超えると送風圧力が若干上昇している。さらに、図５に示す溶銑生産速度Ｗ：１２ｔ／ｍ２・ｈｒの操業例では、ダスト塊成化物の代表長さＲが０．０５００ｍを超えるとスラグ中のＦｅＯ濃度が急増している。また、ダスト塊成化物の代表長さＲが０．０５００ｍ以下であっても、０．０３７０ｍを超えると送風圧力が若干上昇している。
【００１９】
以上の結果のうち、ダスト塊成化物の代表長さＲが或るレベル以上になるとスラグ中のＦｅＯ濃度が急増したのは、ダスト塊成化物の粒径が大き過ぎるために、塊内部まで十分に温度上昇せず、還元が遅れたためであると考えられ、溶銑生産速度が大きいほどダスト塊成化物の炉内滞留時間は少なくなるため、溶銑生産速度が大きくなるほど（図３→図５）、スラグ中のＦｅＯ濃度を適正範囲に維持できるダスト塊成化物の代表長さＲの上限値は小さくなるものと考えられる。
【００２０】
また、ダスト塊成化物の代表長さＲが或るレベル以上になると送風圧力が若干増加したのは、ダスト塊成化物の粒径が大き過ぎるために、塊内部まで十分に温度上昇せず、還元が遅れ、その結果スラグ量が増加してガス通気性が阻害されたためであると考えられ、溶銑生産速度が大きいほどダスト塊成化物の炉内滞留時間は少なくなるため、溶銑生産速度が大きくなるほど（図３→図５）、送風圧力を最適範囲に維持できるダスト塊成化物の代表長さＲの上限値は小さくなるものと考えられる。
【００２１】
図６は、図３〜図５の結果に基づき、ダスト塊成化物の代表長さＲが０．０１８ｍ以上であって、且つ溶銑生産速度Ｗとの関係でスラグ中のＦｅＯ濃度を適正範囲に維持できるダスト塊成化物の代表長さＲの範囲を整理して示したものであり、ダスト塊成化物の粒径が小さすぎることによる送風圧力の悪化を抑え、且つスラグ中のＦｅＯ濃度を適正範囲に維持するには、竪型スクラップ溶解炉に装入するダスト塊成化物の代表長さＲ（ｍ）と溶銑生産速度Ｗ（ｔ／ｍ２・ｈｒ）が下記（1）式を満足するように操業を行えばよいことが判る。
０．０１８≦Ｒ≦０．０９０−０．００３３３×Ｗ    …（1）
【００２２】
また、図７は、図３〜図５の結果に基づき、ダスト塊成化物の代表長さＲが０．０１８ｍ以上であって、且つ溶銑生産速度Ｗとの関係で送風圧力を好適範囲に維持できるダスト塊成化物の代表長さＲの範囲を整理して示したものであり、ダスト塊成化物の粒径が小さすぎることによる送風圧力の悪化を抑え、且つスラグ中のＦｅＯ濃度を適正範囲に維持するとともに、ダスト塊成化物の粒径が大きすぎることによる送風圧力の上昇を抑えるには、竪型スクラップ溶解炉に装入するダスト塊成化物の代表長さＲ（ｍ）と溶銑生産速度Ｗ（ｔ／ｍ２・ｈｒ）が下記（2）式を満足するように操業を行えばよいことが判る。
０．０１８≦Ｒ≦０．０６５−０．００２３３×Ｗ    …（2）
なお、溶銑生産速度Ｗに特別な制限はないが、あまりに低い溶銑生産速度Ｗで操業してもダスト塊成化物の処理量が少なくなり、実質的な意味がなくなる。一方、溶銑生産速度Ｗがあまりに高すぎると、スクラップの溶解不良や溶銑品質の低下が問題となる。このため、一般的には溶銑生産速度Ｗは、図６および図７に示すように３〜１２ｔ／ｍ２・ｈｒ程度の範囲とすることが好ましい。
【００２３】
次に、本発明の特に好ましい実施形態について説明する。
さきに述べたように、竪型スクラップ溶解炉で発生する亜鉛含有ダストをそのまま精錬用の亜鉛原料として利用するには、十分に高い亜鉛濃度（少なくとも５０mass％程度）であることが必要であり、亜鉛含有ダストの亜鉛濃度を高めるには、竪型スクラップ溶解炉で発生する亜鉛含有ダストを塊成化して、このダスト塊成化物を竪型スクラップ溶解炉でリサイクル装入し、２次ダスト（炉にダスト塊成化物を装入して操業した際に生成するダスト）中に亜鉛を濃化させ、亜鉛濃度が高められたダストを回収する方法が有効である。
したがって、本発明において竪型スクラップ溶解炉に装入するダスト塊成化物は、当該竪型スクラップ溶解炉において発生する亜鉛含有ダストまたはこれを含むダストを塊成化したものであることが好ましい。そして、このダスト塊成化物を、竪型スクラップ溶解炉に装入して操業を行い、この操業時の炉排ガスから亜鉛が濃化した亜鉛含有ダストを回収するものである。
【００２４】
通常、塊成化の対象となるダストは、亜鉛を５０mass％未満含有するダストである。ダストの亜鉛含有量が５０mass％以上であれば、亜鉛は十分に高濃度であると言え、塊成化して竪型スクラップ溶解炉でリサイクル装入して亜鉛を濃縮する工程を経ることなく、直接亜鉛の精錬工程に送った方がコストや環境負荷の面から有利である。塊成化する亜鉛含有ダストは、亜鉛を５０mass％未満含有するものであれば、竪型スクラップ溶解炉で発生するダストのみからなるものでもよいし、竪型スクラップ溶解炉で発生するダストに対して他のダスト、例えば、転炉ダストなどを混合したものでもよい。
【００２５】
亜鉛含有ダストを塊成化したダスト塊成化物を竪型スクラップ溶解炉にリサイクル装入するプロセスにおいて、なるべく高い亜鉛濃度の２次ダストを回収するには、炉内で粉化しにくい高強度のダスト塊成化物を用いることが有効である。これは、ダスト塊成化物が炉内で粉化するとダストになるため、炉内でのダスト塊成化物の粉化が抑えられれば、２次ダスト中の亜鉛量は一定でも亜鉛以外のダスト分が減少し、２次ダスト中の亜鉛濃度が上昇することになるからである。しかし、酸化亜鉛を多く含むダストは、酸化亜鉛自体が微粒で且つ粒度分布が狭いため高強度の塊成化物が得られにくく、しかも嵩密度が小さい（通常、嵩密度０．８以下）ために成型性も悪い。
【００２６】
したがって、ダスト塊成化物を製造する方法は任意であるが、なるべく高強度のダスト塊成化物を安定して製造するという観点からは、以下のような圧縮成型法で製造することが好ましい。
すなわち、圧縮成型法では、亜鉛含有ダストと水硬性バインダーとを主体とする原料に適量の水を加えて混合した後、圧縮成型し、この圧縮成型物を水和硬化させてダスト塊成化物とする。水硬性バインダーとしては、ポルトランドセメントが一般的であるが、それ以外に、例えば、高炉セメント、高炉水砕スラグ微粉末、生石灰、アルミナセメントなどを用いてもよく、これら水硬性バインダーの１種以上を用いることができる。なお、石膏（硫酸カルシウム）などのように硫黄を含有する水硬性バインダーは、溶銑中の硫黄濃度を上昇させるため、あまり好ましくないが、溶銑中から不純物である硫黄を除去する工程に余裕がある場合には使用してもよい。また、硬化速度の調整のために、必要に応じて硬化促進剤を使用してもよい。
【００２７】
通常、原料中での水硬性バインダーの配合量は４〜１５mass％、好ましくは７〜１２mass％程度が適当であり、また、水分量は原料１００質量部に対して１０〜２０質量部程度が適当である。
また、原料として亜鉛含有ダスト、水硬性バインダー以外の粉粒物を適宜配合してもよい。例えば、原料に適度な粒度分布を与えて成型性を高めるために、亜鉛含有ダストよりも粒度が大きい粉粒物（例えば、焼結篩下粉などのような鉄酸化物を含む粉粒物）を配合することができる。
【００２８】
水分が添加された原料は混合機（例えば、撹拌羽根を備えた混合機）で十分に混合した後、圧縮成型する。この圧縮成型工程は、型枠を用いた成型、押し出し成型、ロールプレス成型など任意の方式で行うことができるが、亜鉛含有ダストは成型性が極めて悪い粉体であるため、適切に圧縮成型して安定した品質の成型物を得るという観点からは、型枠を用いた成型が好ましく、そのなかでも型枠を振動させながら圧縮成型を行う振動成型が特に好ましい。この振動成型は、嵩密度が小さい亜鉛含有ダストを型枠内に高密度に充填するのに適している。成型物の形状は任意であるが、炉に装入した際の粉化をなるべく抑えるために角部が少ない方が好ましい。
【００２９】
原料を圧縮成型して得られた成型物は、水硬性バインダーにより水和硬化させるため、一定期間養生させる。この養生の方法や期間は任意であり、例えば、蒸気による一次養生を行った後、大気下での二次養生を行ってもよい。養生期間は、養生スペースや生産性などの面からはなるべく短い方が好ましいが、養生後の必要強度に応じて適宜選択すればよい。一般には、１週間以上が好ましい。なお、養生期間が長ければ成型物の保管すべき量が増加するので、十分な置き場が確保できない場合は、硬化促進剤などを用いて、期間を短縮するなどの対応をすることが好ましい。
【００３０】
以上のような亜鉛含有ダスト塊成化物を、竪型スクラップ溶解炉に装入して操業を行うと、同炉の炉排ガス中のダストには亜鉛が濃縮され、そのまま精錬用の亜鉛原料として使用できる高い亜鉛濃度の２次ダストを回収することができる。
亜鉛含有ダスト塊成化物の炉内への装入は、常時行ってもよいが、短期間に大量に装入した方がダスト中の亜鉛の濃化を促進でき、高い亜鉛濃度のダストを回収できる。このため、操業期間を通じてダスト塊成化物の装入期間を間隔的に設け、それ以外の操業期間（ダスト塊成化物を装入しない期間）で発生した亜鉛含有ダストから製造したダスト塊成化物を、その装入期間に集中して装入し、その装入期間の炉排ガスから高い亜鉛濃度の２次ダストを回収するようにすることが好ましい。
【００３１】
なお、炉内装入されたダスト塊成化物は、粉化して炉排ガス中に飛散する部分を除き、亜鉛分が金属蒸気となって最終的にダストの一部となり、鉄分が溶解して溶銑の一部となり、残部の大部分（例えば、ＳｉＯ２，Ａｌ２Ｏ３など）が溶解してスラグの一部となる。そして、上述したような高強度のダスト塊成化物は、炉内で粉化しにくい（飛散率が低い）ため、結果的にダスト発生量が少なくなり、その分、ダスト中の亜鉛濃度が高まることになる。
【実施例】
【００３２】
図１に示すような竪型スクラップ溶解炉（炉径２．１ｍ，羽口数６本）において、鉄系スクラップ、コークスとともにダスト塊成化物を装入して溶銑を製造した。
使用したダスト塊成化物は、当該竪型スクラップ溶解炉の排ガスから回収された亜鉛含有ダストを塊成化したものであり、亜鉛含有ダスト：９０mass％、ポルトランドセメント：１０mass％からなる原料に、ポルトランドセメントの質量の１.４倍の水分を加え、混合機で十分に混合した後、振動成型法により直方体形状（１００ｍｍ×１００ｍｍ×６０ｍｍ）に圧縮成型し、この成型物を１週間養生し、ダスト塊成化物としたものである。
【００３３】
炉に装入した鉄源は、鉄系スクラップ：６０mass％、銑鉄:４０mass％とし、同じくコークスは、粒径１９０ｍｍのものを５０mass％、粒径６５ｍｍのものを５０mass％とした。羽口からは５５０℃の熱風を送風し、溶銑生産速度が目標となるように送風量を調整した。また、熱風に対して酸素富化（常温、酸素富化率３％）を行った。操業は立上げ、吹き降ろしを含め１４〜１６時間実施し、同一操業条件で５時間以上連続して操業したときのデータを用いた。
【００３４】
各実施例で使用したダスト塊成化物の代表長さＲ、竪型スクラップ溶解炉の操業条件および操業成績などを表１に示す。これによれば、発明例では、スラグ中ＦｅＯ濃度は０．１１〜０．２３mass％と低く、送風圧力も１１２０〜１３８０ｍｍＨ２Ｏと低い。これに対して、ダスト塊成化物の代表長さＲが本発明の（1）式の上限を超える比較例４〜６は、スラグ中のＦｅＯ濃度が１．６mass％以上であり、また、炉床での直接反応の増加により溶銑温度（出銑温度）は１５１０℃を下回っている。また、ダスト塊成化物の代表長さＲが本発明の（1）式の下限を下回る比較例１〜３は、送風圧力が１８００ｍｍＨ２Ｏ以上であり、ガス流れが悪化し、ガス利用率が低下している。また、このガス利用率の低下に伴い、溶銑温度も低下している。
なお、発明例の中でもダスト塊成化物の代表長さＲが（2）式の上限を超えるもの（発明例４，５，９，１０，１３，１４）は、送風圧力が若干高め（１３２０〜１３８０ｍｍＨ２Ｏ）であり、ガス利用率および溶銑温度が若干低めになっている。
【００３５】
【表１】
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【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】竪型スクラップ溶解炉の一例を模式的に示す説明図
【図２】ダスト塊成化物の代表長さＲを示す説明図
【図３】竪型スクラップ溶解炉に鉄系スクラップ、コークスとともにダスト塊成化物を装入し、溶銑生産速度：４ｔ／ｍ２・ｈｒで溶銑を製造した場合における、ダスト塊成化物の代表長さＲとスラグ中のＦｅＯ濃度および送風圧力との関係を示すグラフ
【図４】竪型スクラップ溶解炉に鉄系スクラップ、コークスとともにダスト塊成化物を装入し、溶銑生産速度：８ｔ／ｍ２・ｈｒで溶銑を製造した場合における、ダスト塊成化物の代表長さＲとスラグ中のＦｅＯ濃度および送風圧力との関係を示すグラフ
【図５】竪型スクラップ溶解炉に鉄系スクラップ、コークスとともにダスト塊成化物を装入し、溶銑生産速度：１２ｔ／ｍ２・ｈｒで溶銑を製造した場合における、ダスト塊成化物の代表長さＲとスラグ中のＦｅＯ濃度および送風圧力との関係を示すグラフ
【図６】図３〜図５の結果に基づき、ダスト塊成化物の代表長さＲが０．０１８ｍ以上であって、且つ溶銑生産速度Ｗとの関係でスラグ中のＦｅＯ濃度を適正範囲に維持できるダスト塊成化物の代表長さＲの範囲を整理して示したグラフ
【図７】図３〜図５の結果に基づき、ダスト塊成化物の代表長さＲが０．０１８ｍ以上であって、且つ溶銑生産速度Ｗとの関係で送風圧力を最適範囲に維持できるダスト塊成化物の代表長さＲの範囲を整理して示したグラフ
【符号の説明】
【００３７】
１  原料装入部
２  羽口
３  熱風管
４  排ガス出口
５  出銑口
【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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【図７】
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