(57)【要約】【要  約】【課  題】  製鋼ダスト等の含金属粉状廃棄物を、気候に依らず安定して、歩留りよく、所定の品質で短期間でかつ簡易に塊成化する方法を提供する。【解決手段】  製鋼ダストを塊成化するに際し、含金属粉状廃棄物と潜在水硬性を有する物質、およびアルカリ金属の酸化物、水酸化物、炭酸塩、珪酸塩、アルカリ土類金属の酸化物、水酸化物、炭酸塩、珪酸塩から選ばれた１種以上のアルカリ刺激剤とからなり、潜在水硬性を有する物質の水硬性により硬化させる。【選択図】        図１
2004250780.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
含金属粉状廃棄物と潜在水硬性を有する物質、およびアルカリ金属の酸化物、水酸化物、炭酸塩、珪酸塩、アルカリ土類金属の酸化物、水酸化物、炭酸塩、珪酸塩から選ばれた１種以上のアルカリ刺激剤を含み、前記潜在水硬性を有する物質の水硬性により硬化したことを特徴とする含金属粉状廃棄物の塊成化物。
【請求項２】
含金属粉状廃棄物と、潜在水硬性を有する物質、およびアルカリ金属の酸化物、水酸化物、炭酸塩、珪酸塩、アルカリ土類金属の酸化物、水酸化物、炭酸塩、珪酸塩から選ばれた１種以上のアルカリ刺激剤と更に炭素含有物質を含み、前記潜在水硬性を有する物質の水硬性により硬化したことを特徴とする請求項１に記載の含金属粉状廃棄物の塊成化物。
【請求項３】
含金属粉状廃棄物を塊成化するに際し、前記含金属粉状廃棄物と、潜在水硬性を有する物質、およびアルカリ金属の酸化物、水酸化物、炭酸塩、珪酸塩、アルカリ土類金属の酸化物、水酸化物、炭酸塩、珪酸塩から選ばれた１種以上のアルカリ刺激剤と、水との混錬物を作成し、硬化させることを特徴とする含金属粉状廃棄物の塊成化方法。
【請求項４】
含金属粉状廃棄物を塊成化するに際し、前記含金属粉状廃棄物と、潜在水硬性を有する物質、およびアルカリ金属の酸化物、水酸化物、炭酸塩、珪酸塩、アルカリ土類金属の酸化物、水酸化物、炭酸塩、珪酸塩から選ばれた１種以上のアルカリ刺激剤と炭素含有物質と水との混練物を作成し、硬化させることを特徴とする含金属粉状廃棄物の塊成化方法。
【請求項５】
請求項３に記載の含金属粉状廃棄物の塊成化方法において、前記含金属粉状廃棄物と前記潜在水硬性を有する物質の合計量を 100質量部としたとき、その内の潜在水硬性を有する物質の量を８質量部以上とし、さらに前記アルカリ刺激剤を外掛けで0.4 質量部以上加えるとともに、前記水を外掛けで９〜20質量部加えて混練し、混錬物とすることを特徴とする含金属粉状廃棄物の塊成化方法。
【請求項６】
請求項４に記載の含金属粉状廃棄物の塊成化方法において、前記含金属粉状廃棄物と前記炭素含有物質および前記潜在水硬性を有する物質の合計量を 100質量部としたとき、その内の潜在水硬性を有する物質の量を８質量部以上とし、炭素含有物質を５質量部以下として、さらに前記アルカリ刺激剤を外掛けで0.4 質量部以上加えるとともに、前記水を外掛けで９〜20質量部加えて混練し、混錬物とすることを特徴とする含金属粉状廃棄物の塊成化方法。
【請求項７】
請求項３乃至６のいずれかに記載の含金属粉状廃棄物の塊成化方法において、前記混練物を作成するにあたり、前記潜在水硬性を有する物質と前記アルカリ刺激剤を混合して混合物とし、得られた混合物に前記含金属粉状廃棄物と前記水あるいはさらに前記炭素含有物質を加えて混練し、混錬物を作成することを特徴とする含金属粉状廃棄物の塊成化方法。
【請求項８】
請求項３乃至７のいずれかに記載の含金属粉状廃棄物の塊成化方法において、前記混練物を乾燥させた後、粗粉砕して放置し、強度発現後に本粉砕し、５〜50mmの粒径の塊状とすることを特徴とする含金属粉状廃棄物の塊成方法。
【請求項９】
請求項１または２に記載の塊成化物を、内部に炭材の充填層を有するシャフト炉の炉頂から装入し、前記含金属粉状廃棄物中の金属分をメタルとして回収することを特徴とする含金属粉状廃棄物中の塊成化物の処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、含金属粉状廃棄物の塊成化物に係り、また特に、塊成化後の含金属粉状廃棄物をシャフト炉、または転炉で処理可能な強度に歩留りよく塊成化する含金属粉状廃棄物の塊成化方法、およびその含金属粉状廃棄物の処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
製鉄所において発生するダストには、製鋼ダストなどのように、鉄の他に有用な金属を含有しているものがある。また、メッキ工程や圧延工程、酸洗工程などでも、同様に有用な金属を含有するメッキスラッジや圧延スラッジ、酸洗スラッジが発生する。
【０００３】
たとえば、ステンレス製造時に発生するダストには、鉄の他、Cr、Ni等の非常に有用な金属の酸化物が含有されているが、このままの状態で、シャフト炉、または転炉に投入して再利用しようとしても、ほとんどが飛散して再びダストとなり効率的に利用することができない。そこで、有用な金属を含有している製鋼ダストを塊成化し、塊成化後の製鋼ダストをシャフト炉、または転炉で処理できれば資源の有効利用になるばかりでなく、環境保全にも役立つ。
【０００４】
この有用な金属を含有している含金属粉状廃棄物から金属を回収することは、資源の有効利用や環境保全のうえからも非常に重要な技術であり、これまでに多様な研究が行われている。
【０００５】
ところで、回収された製鋼ダストは粉粒状で、水分を含有している。そのため、一般に有用な金属を含有している製鋼ダストに、ベントナイトや石灰等のバインダーとなる物質を混合し、ペレタイザー等で塊成化した後、塊成化後の製鋼ダストを転炉タイプの炉で溶融還元することが行われている。
【０００６】
しかしながら、上記従来の塊成化技術は、石灰等のバインダー効果を発揮する物質を添加し、混合物をペレタイザー等で塊成化する方法では、設備コスト、バインダーの購入コストがかかるため、塊成化コストが高いという問題があった。
【０００７】
また、製鋼ダストを塊成化するに際し、水硬性のある普通のポルトランドセメントを用いた場合には、ポルトランドセメント比率を10質量％とすると、製鋼ダストとの混練物が混練の翌日には完全に固化し、硬化体の強度が高くなりすぎて、粉砕により大きさが５〜50mmの範囲に調整するのが困難であり、また、ポルトランドセメント比率を５質量％まで低下すると、混練物が混練の翌日には固化するものの、硬化体を粉砕する際に大きさが５mm未満の粉の発生率が高くなって、大きさ; ５〜50mmの塊成化品の歩留りが60％を下回ってしまう欠点がある。このために、製鋼ダストを塊成化するに際し、普通のポルトランドセメントは、用いることができない。
【０００８】
そこで、特開2001−316731号公報には、有用な金属鉄を含有している製鉄ダストである製鋼ダストと、製鉄工程で発生するダストやスラッジなどの粉体とを混合し、この混合物を大気中に保持して、混合物中の金属鉄を酸化させることにより塊成化する方法が開示されている（特許文献１）。
【０００９】
この方法の場合、結合反応により塊成化効果を発揮するものとして、製鉄所内で発生する製鋼ダストを用いているので、バインダーなどの外部購入コストがかからず、ペレタイザー等で塊成化する設備も必要としない利点がある。
【特許文献１】特開2001−316731号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、特開2001−316731号公報に記載の、製鉄工程で発生するダストやスラッジなどの粉体と、金属鉄を含有している製鋼ダストとを混合して、製鉄粉体を塊成化する方法は、製鋼ダストに含まれる金属鉄の、大気中での酸化発熱反応を利用しているために、金属鉄を全量酸化させる結合反応期間として３週間程度の期間が必要であり、製鉄粉体を塊成化する塊成化期間が長くかかる欠点があった。
【００１１】
また、この方法では混合物中の金属鉄の酸化反応を利用するために、露天で保持する場合には、雨水等の有無により酸化の進行が大きく異なり、その結果、塊成化する期間にバラツキが生じる事が多く、さらに混合物の中でも場所により塊成化の程度にバラツキが生じるといった問題がある。
【００１２】
本発明者らは特開2001−316731号公報に記載に記載されたような、製鉄ダストを大気中に暴露して、混合物中の金属鉄の酸化発熱反応を利用する塊成化方法では、気候の影響を強く受けてしまい、塊成化品にバラツキが生じやすく、一方、所定の強度と所定の歩留りの両方を達成しようとすると、気候の変化に応じた余分な作業が生じるために、工業的に実施することは困難と考えた。
【００１３】
また、上記従来の塊成化技術は、石灰等のバインダー効果を発揮する物質を添加し、混合物をペレタイザー等の設備を使用して塊成化することにより塊成化を行うため、塊成化コストがかかるという問題がある。
【００１４】
本発明は、上記方針に基づいたもので、上記従来技術の問題点を解消し、製鋼ダスト等の含金属粉状廃棄物を、気候に依らず安定して、歩留りよく、所定の品質で短期間でかつ簡易に塊成化する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】
【００１５】
本発明は、以下の通りである。
【００１６】
（１）  含金属粉状廃棄物と潜在水硬性を有する物質、およびアルカリ金属の酸化物、水酸化物、炭酸塩、珪酸塩、アルカリ土類金属の酸化物、水酸化物、炭酸塩、珪酸塩から選ばれた１種以上のアルカリ刺激剤とからなり、前記潜在水硬性を有する物質の水硬性により硬化したことを特徴とする含金属粉状廃棄物の塊成化物。
【００１７】
（２）  含金属粉状廃棄物と、潜在水硬性を有する物質、およびアルカリ金属の酸化物、水酸化物、炭酸塩、珪酸塩、アルカリ土類金属の酸化物、水酸化物、炭酸塩、珪酸塩から選ばれた１種以上のアルカリ刺激剤と更に炭素含有物質を含み、前記潜在水硬性を有する物質の水硬性により硬化したことを特徴とする（１）に記載の含金属粉状廃棄物の塊成化物。
【００１８】
（３）  含金属粉状廃棄物を塊成化するに際し、前記含金属粉状廃棄物と、潜在水硬性を有する物質、およびアルカリ金属の酸化物、水酸化物、炭酸塩、珪酸塩、アルカリ土類金属の酸化物、水酸化物、炭酸塩、珪酸塩から選ばれた１種以上のアルカリ刺激剤と、水との混錬物を作成し、硬化させることを特徴とする含金属粉状廃棄物の塊成化方法。
【００１９】
（４）  含金属粉状廃棄物を塊成化するに際し、前記含金属粉状廃棄物と、潜在水硬性を有する物質、およびアルカリ金属の酸化物、水酸化物、炭酸塩、珪酸塩、アルカリ土類金属の酸化物、水酸化物、炭酸塩、珪酸塩から選ばれた１種以上のアルカリ刺激剤と炭素含有物質と水との混練物を作成し、硬化させることを特徴とする含金属粉状廃棄物の塊成化方法。
【００２０】
（５）  上記（３）に記載の含金属粉状廃棄物の塊成化方法において、前記含金属粉状廃棄物と前記潜在水硬性を有する物質の合計量を 100質量部としたとき、その内の潜在水硬性を有する物質の量を８質量部以上とし、さらに前記アルカリ刺激剤を外掛けで0.4 質量部以上加えるとともに、前記水を外掛けで９〜20質量部加えて混練し、混錬物とすることを特徴とする含金属粉状廃棄物の塊成化方法。
【００２１】
（６）  上記（４）に記載の含金属粉状廃棄物の塊成化方法において、前記含金属粉状廃棄物と前記炭素含有物質および前記潜在水硬性を有する物質の合計量を 100質量部としたとき、その内の潜在水硬性を有する物質の量を８質量部以上とし、炭素含有物質を５質量部以下として、さらに前記アルカリ刺激剤を外掛けで0.4 質量部以上加えるとともに、前記水を外掛けで９〜20質量部加えて混練し、混錬物とすることを特徴とする含金属粉状廃棄物の塊成化方法。
【００２２】
（７）  上記（３）乃至（６）のいずれかに記載の含金属粉状廃棄物の塊成化方法において、前記混練物を作成するにあたり、前記潜在水硬性を有する物質と前記アルカリ刺激剤を混合して混合物とし、得られた混合物に前記含金属粉状廃棄物と前記水あるいはさらに前記炭素含有物質を加えて混練し、混錬物を作成することを特徴とする含金属粉状廃棄物の塊成化方法。
【００２３】
（８）  上記（３）乃至（７）のいずれかに記載の含金属粉状廃棄物の塊成化方法において、前記混練物を乾燥させた後、粗粉砕して放置し、強度発現後に本粉砕し、５〜50mmの粒径の塊状とすることを特徴とする含金属粉状廃棄物の塊成方法。
【００２４】
（９）  上記（１）または（２）に記載の塊成化物を、内部に炭材の充填層を有するシャフト炉の炉頂から炉内へ装入し、前記含金属粉状廃棄物中の金属分をメタルとして回収することを特徴とする含金属粉状廃棄物の塊成化物の処理方法。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、含金属粉状廃棄物を、気候に依らず安定して、歩留りよく、所定の品質で短期間でかつ簡易に塊成化することができる。また本発明で製造した塊成化物はシャフト炉の炉頂から装入する原料として好適に用いることができ、特に塊成化物中に炭素含有物質を添加して塊成化した塊成化物はシャフト炉において含金属粉状廃棄物中の燐が気化脱燐することによって、製造されるメタル中への燐の移行を抑制することができるため、燐含有量の多い含金属粉状廃棄物を本発明に基づいて炭素含有物質とともに塊成化して使用することで含金属粉状廃棄物中の燐をメタルへ移行させることなく、金属分のメタルへの回収が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
本発明では、潜在水硬性を有する物質の潜在水硬性を利用して含金属粉状廃棄物を塊成化する。潜在水硬性を有する物質には高炉スラグ等がある。潜在水硬性を有する物質は、水硬性を有する物質よりも水和速度が緩やかであり、特にアルカリ刺激剤と混合することで顕著な水硬性を示す。したがって、含金属粉状廃棄物と潜在水硬性を有する物質をアルカリ刺激剤と共に加えて混錬することで、ポルトランドセメントのような水硬性を有する物質と比べると、緩やかな硬化速度で硬化させることができる。このため、本発明においては、硬化が徐々に進むため、塊成化品が最大強度を発現する前に、より小さな動力で破砕を行うことができるうえ、容易に破砕できるために、微粉の発生を少なくでき、製鉄原料としての歩留りを高めることができる。
【００２７】
一般的に、潜在水硬性を有する物質により含金属粉状廃棄物を塊成化する場合には、塊成化品が最大の強度に硬化するまでに２週間程度かかる。
【００２８】
一方、水硬性のポルトランドセメントにより硬化させる場合には、１日程度で強固な硬化体となるため、混錬の翌日に破砕しようとしても強大な動力が必要であるばかりでなく、製鉄原料として好適に使用できる５〜50mm程度の粒径のものを得ようとすると、より微細な粉が多量に発生して製鉄原料としての歩留りが低くなってしまう。
【００２９】
製鉄原料として塊状物を使用する場合、高炉や炭材充填層型溶融還元炉等のシャフト炉の場合、原料輸送時に粉化を防ぐために必要な強度に加えて炉内における原料降下時の粉化をある程度抑えるために強度が必要となる。このため高炉原料としては圧潰強度で４MPa 以上程度、炭材充填層型溶融還元炉では２MPa 以上程度が必要となる。また、転炉での使用の場合には炉内での粉化は考慮する必要がないため、１MPa 以上程度の圧潰強度があればよい。
【００３０】
このような塊成化物の適用プロセスに応じて、塊成化物の圧潰強度や粒径を適宜決定することができる。
【００３１】
本発明を用いて含金属粉状廃棄物から一般的な製鉄原料を得るために圧壊強度を４MPa 以上程度とするに当たっては、含金属粉状廃棄物と潜在水硬性を有する物質の合計量に対して潜在水硬性を有する物質の量が８質量％以上とし、さらにアルカリ刺激剤を含金属粉状廃棄物と潜在水硬性を有する物質の合計量に対して外掛けで0.4 質量％以上として混合して混合物とし、その混合物に、水を含金属粉状廃棄物と潜在水硬性を有する物質の合計量に対して９〜20質量％加えつつ、混錬した混錬物とすることが好ましい。
【００３２】
含金属粉状廃棄物と潜在水硬性を有する物質の合計量に対して潜在水硬性を有する物質の量が８質量％以上とするのは、潜在水硬性を有する物質が８質量％未満であると、含金属粉状廃棄物全体を十分硬化させることが難しく、圧壊強度が４MPa 以上とならない場合があり、５〜50mm程度の製鉄原料として使用し易い大きさに破砕するに当たって強度が十分でないことによる粉の発生が増加して歩留りが低下するからである。
【００３３】
潜在水硬性を有する物質には高炉スラグ微粉末等があり、この量を多くしても含金属粉状廃棄物の硬化を妨げることはなく、また、この物質自体は塊成化物を製鉄原料として使用する際に造滓材として有用に使用できるものであるため、使用量に上限を設ける必要はないが、塊成化物中に含まれる金属成分の配合量に下限がある場合には、塊成化物全体で金属成分の配合量が適合するべく、潜在水硬性を有する物質の上限を定めても良い。
【００３４】
水を含金属粉状廃棄物と潜在水硬性を有する物質の合計量に対して９質量％以上加えて混錬するのは、水の量が９質量％未満程度とすると混錬が不充分となって塊成化しない部分ができてしまい、強度の低い粉が多くなって歩留りが低下するためである。一方、20質量％以上の水を加えて混錬すると、硬化後の強度が低下してしまい、圧壊強度が４MPa 以上とならない場合が生じるからである。
【００３５】
なお、含金属粉状廃棄物には、水分を含んだ状態で発生するものがあるが、本発明では配合を示す場合には、水分を除いた残部の質量を対象とする。
【００３６】
アルカリ刺激剤を含金属粉状廃棄物と潜在水硬性を有する物質の合計量に対して外掛けで0.4 質量％以上とするのは、アルカリ刺激剤の量がこれ未満であると、潜在水硬性を有する物質の潜在水硬性を発揮するのに不充分であり、最終的な強度が低下すると共に、破砕時の粉化が大きくなり、塊成化品の歩留りが低下するからである。なお、アルカリ刺激剤は４質量％を超えて添加してもアルカリ刺激剤による潜在水硬性の促進効果は向上しないので、４質量％以下の添加量としたほうが良い。
【００３７】
また、本発明では、含金属粉状廃棄物と、潜在水硬性を有する物質と、アルカリ刺激剤と、水との混錬物を作成するに当たり、潜在水硬性を有する物質とアルカリ刺激剤とを予め混合して混合物としておき、その後含金属粉状廃棄物とこの混合物を混ぜながら水を添加して混錬物を作成するのが好適である。これは、アルカリ刺激剤は一般的に含金属粉状廃棄物や潜在水硬性を有する物質よりも密度が小さいため、これら３種の粉体を同時に混合しても均質に混合することが難しく、この結果、潜在水硬性を有する物質とアルカリ刺激剤との混合が不充分となりやすいため、結果として混錬物が塊成化したときに強度が不均一となって、製鉄原料として好適な５〜50mmの塊成化品の歩留りが低下するからである。
【００３８】
塊成化物の歩留りを向上させるために、混練物を乾燥後に粗粉砕して放置し、強度発現後に本粉砕して、５〜50mmの塊成化物を篩い分けすることが望ましい。潜在水硬性を有する物質による硬化は約２週間程度の期間に亘って徐々に進み、強度もそれに応じて高くなる。したがって所定の強度までの強度発現後にクラッシャー等により本粉砕を行なうときに、たとえば製鉄原料に好適な粒径範囲である５〜50mmの大きさに粉砕しようとすると、粉砕のための動力が大きく時間も掛かるため、５mm以下の粉が発生して歩留りを低下させる。
【００３９】
これに対して、混練物を乾燥後まだ強度発現が十分でないときに、粗粉砕しておき、所定の粒径である５〜50mm程度のものを作っておき、これをさらに強度の発現するまで放置しておくと、強度発現後に本粉砕を必要とする塊成化物を減少させることができる。このとき、粗粉砕時にはまだ必要な強度にまで達していないため、粗粉砕時のクラッシャー等の動力も小さく、 また時間をかける必要もないため、５mm以下の粉の発生を少なくすることもできる。
【００４０】
こうして最終的な５〜50mmの塊成化物の歩留りとしては、乾燥後強度発現前に粗粉砕しておく方が向上させることができる。この粗粉砕のタイミングは乾燥後、所定の強度が発現する前が良いが、具体的には、所定の強度発現に混練後２週間程度必要な場合には、混練後３日から１週間程度の間に行なうことが望ましい。これよりも早く粗粉砕を行なうと乾燥が十分でない、あるいは強度が小さすぎるといった原因により５mm以下の粉が発生しやすい。１週間を超えて放置した後に粗粉砕を行なう場合は、強度が高いために、粗粉砕のためのクラッシャー等の動力が大きくなり、また粗粉砕時の粉の発生が増加するので、粗粉砕する効果が減じられるためである。
【００４１】
さらに、本発明では、含金属粉状廃棄物と、潜在水硬性を有する物質と、アルカリ刺激剤と、水との混錬物を作成するにあたり、炭素含有物質を加えても良い。炭素含有物質としては、黒鉛などの炭素純度の高いものを使用しても良いし、石炭、コークス、高炉灰等の炭素分を50％以上含むような物質でも良い。樹脂廃棄物等の有機物も使用できるが、塊成化を阻害するのを防ぐため、粒径１mm以下にしておく必要がある。
【００４２】
炭素含有物質の添加に当たっては、含金属粉状廃棄物と潜在水硬性を有する物質および炭素含有物質の合計量に対して、炭素含有物質を５質量％以下とすることが望ましい。５質量％を超えて炭素含有物質を添加すると、潜在水硬性を有する物質の硬化によって生成する塊成化物の強度が弱くなるためである。
【００４３】
このように製造された塊成化物は、圧潰強度で４MPa 以上の高強度の塊成化物とすることができるので、シャフト炉の炉頂から装入する塊状原料として好適に使用できる。
【００４４】
特に炭材充填型溶融還元炉では、シャフト部が1000〜1300℃程度の高温となるため、塊状原料中炭素分があると、塊状原料中に含まれる燐（燐酸化物）が炭素と反応して気化脱燐され炉内ガス流に乗って炉頂から排出される。この塊成化物中の燐をシャフト炉で製造する溶融金属と分離することが可能である。このため、塊成化物中に予め炭素含有物質を添加しておくことによって、塊成化物自身の炭素で燐酸化物の還元ができるので、極めて好適である。
【００４５】
なお、本発明において、潜在水硬性を有する物質としては、例えば、高炉スラグを粉砕して製造した表２に示すような粒子径の高炉スラグ微粉末を用いることができ、潜在水硬性を有する物質として、高炉スラグ微粉末を用いるのが、取り扱いやすく、入手が容易であるから好ましい。アルカリ刺激剤としては、アルカリ金属の酸化物、水酸化物、炭酸塩、珪酸塩、アルカリ土類金属の酸化物、水酸化物、炭酸塩、珪酸塩から選ばれた１種以上を用いることができる。例えば、消石灰、生石灰、炭酸カルシウム、珪酸カルシウム、水酸化カリウム、炭酸カリウムなど種々のものが使用できる。特に、消石灰をアルカリ刺激剤として用いるのが取り扱いやすく、入手が容易で安価であるから好ましい。
【実施例１】
【００４６】
〔実施例１〕塊成化する含金属粉状廃棄物としては、表１に示す組成の金属を含有している製鋼ダストを用いた。
【００４７】
【表１】
2004250780.tif 000003
【００４８】
これに潜在水硬性を有する物質として高炉スラグ微粉末と、アルカリ刺激剤として消石灰を混合した。高炉スラグ微粉末の割合は、製鋼ダストと高炉スラグ微粉末との合計量に対して５〜50質量％で変更した。消石灰については、製鋼ダストと潜在水硬性を有する物質との混合物に対して外掛けで、５質量％添加し、また水分については製鋼ダストと潜在水硬性を有する物質との混合物に対して外掛けで、15質量％で一定とした。
【００４９】
製鋼ダストと、高炉スラグ微粉末と、アルカリ刺激剤との混合物に、水を加えて混練した。その後、型枠に入れて乾燥させた後、１週間後に粗粉砕し、さらに１週間乾燥させてからクラッシャーで粉砕し、塊成化品（大きさ; ５〜50mm）の圧潰強度と塊成化品（大きさ; ５〜50mm）の歩留りを測定した。
【００５０】
塊成化品の目標強度は、塊成化品を利用する際に粉化しない圧潰強度として、下記測定により得た圧潰強度で4.0MPa以上とし、また、塊成化品（大きさ; ５〜50mm）の目標歩留りとしては、分級後の大きさ; ５〜50mmの塊成化品の重量／篩いにかけた全重量で求めた歩留りで60％以上とした。
【００５１】
圧潰強度は、塊成化品の内で目開き50mmの篩を通り、目開き20mmの篩上に残る塊状物から任意の20個の塊を代表サンプルとして選び、これをプレス機で圧下した時に破壊するまでの最大荷重を測定して、20個のデータの内最大値最小値を除く18個のデータの算術平均を求めて、これを圧潰強度とした。
【００５２】
上記で求めた塊成化品（大きさ; ５〜50mm）の圧潰強度を図１に示し、塊成化品（大きさ; ５〜50mm）の歩留りを図２に示した。
【００５３】
図１、図２から、潜在水硬性を有する物質として高炉スラグ微粉末比率を８質量％以上にすれば、塊成化品（大きさ; ５〜50mm）の目標圧潰強度と目標歩留りが達成できることが確認された。
【００５４】
塊成化物の目標強度はその使用先により適宜選択できるので、例えば転炉に使用する場合には、目標強度として１MPa 程度と設定して高炉スラグ微粉末量を調整することができる。
【００５５】
〔実施例２〕次に水分の適正範囲を調査するために、塊成化する含金属粉状廃棄物として実施例１と同じ組成の製鋼ダストを用い、これに潜在水硬性を有する物質として、高炉スラグ微粉末を混合した。
【００５６】
高炉スラグ微粉末の割合は、製鋼ダストと高炉スラグ微粉末との合計量に対して８質量％とした。また、製鋼ダストと潜在水硬性を有する物質との混合物に対して外掛けで、消石灰を0.4 質量％とし、一方、水分を製鋼ダストと潜在水硬性を有する物質との混合物に対して外掛けで５〜30質量％の範囲で変更して実施例１と同様にして塊成化品の圧潰強度と塊成化品の歩留りを測定した。
【００５７】
その結果を、図３、図４に示した。
【００５８】
図３、図４から、水分は、製鋼ダストと潜在水硬性を有する物質との混合物に対して外掛けで、９〜20質量％添加することにより、目標とする塊成化品の圧潰強度および塊成化品の歩留りの両方共に達成できることがわかった。
【００５９】
なお、塊成化品の圧潰強度は、水分比率の低下とともに増加していくが、逆に塊成化品の歩留りは低下する。この原因としては、大きさが５〜50mmに塊成化したものについては水分値が低いほど強度が強くなるが、水分低下とともに混練が不十分となり塊成化しない部分が生じるために、大きさが５〜50mmに塊成化する割合が低下するものと考えられる。
【００６０】
〔実施例３〕さらに歩留りを向上させることができる製鋼ダストの塊成化方法を確認した。含金属粉状廃棄物として製鋼ダストを用い、潜在水硬性を有する物質として高炉スラグ微粉末を用い、アルカリ刺激剤として消石灰を用いた。それらの組成は実施例１とほぼ同じであり、高炉スラグ微粉末の割合は、製鋼ダストと高炉スラグ微粉末との合計量に対して８質量％とし、水分は製鋼ダストと潜在水硬性を有する物質との混合物に対して外掛けで、15質量％で一定とした。
【００６１】
高炉スラグ微粉末と消石灰を事前に混合し、これを製鋼ダストに混合する方法を事前混練ありとし、実施例１、２の方法を事前混練無しとして、実施例１、２と同様にして塊成化品の圧潰強度と塊成化品の歩留りを求め、その結果を表３に示した。また、製鋼ダスト、高炉スラグ微粉末および消石灰の粒子径および嵩密度を表２に示した。
【００６２】
【表２】
2004250780.tif 000004
【００６３】
【表３】
2004250780.tif 000005
【００６４】
表３に示す結果から、事前混練有りとした場合には、事前混練無しに比べて、塊成化品の圧潰強度には大きな差は見られなかったが、塊成化品の歩留りが７％向上していることが確認された。
【００６５】
粒径および密度に差がある物質を混練する場合には、同時に混合して混練するよりも、高炉スラグ微粉末と消石灰を事前に混合し、これを製鋼ダストに混合して混練することによって、塊成化品の歩留りが顕著に向上することがわかる。
【００６６】
〔実施例４〕含金属粉状廃棄物としてメッキスラッジを用いて塊成化物を作成した。メッキスラッジは表４に示すような組成のものである。なお、表４の組成はドライベースの質量％で示しているが、これに、油分が外掛けで0.05質量％含まれる。 また、水分も含んだ状態で発生するものである。この例では、水分は10質量％であった。
【００６７】
【表４】
2004250780.tif 000006
【００６８】
このメッキスラッジに潜在水硬性を有する物質として高炉スラグ微粉末、アルカリ刺激剤として消石灰を添加した（実施例４-1）。また、メッキスラッジの一部をコークス粉に置き換えた配合（実施例４-2）も行い、これらに水を加えて混錬しそれぞれ塊成化物を作成した。それぞれの配合は表５に示す。水分は混錬物の状態で、メッキスラッジの固形分と高炉スラグ微粉末、あるいはこれにコークス粉を加えた固形物の合計量に対して20質量％になるように調整した。
【００６９】
【表５】
2004250780.tif 000007
【００７０】
この混錬物を型枠に入れて１週間乾燥させ、その後、粗粉砕してさらに１週間乾燥させたものをクラッシャーで本粉砕して篩い分けし、５〜50mmの塊成化品の歩留りを測定すると共に、その塊成化品の圧潰強度を調べた。また、それぞれの配合のものの一部は粗粉砕せずに２週間後に本粉砕し、歩留り測定を行なった。
【００７１】
塊成化品の歩留りは本粉砕後の塊成化物の目開き50mm，５mmの２段階で篩い分け、50mmの篩目を通って５mmの篩の上に残ったものを塊成化品としてこの塊成化品の質量を篩にかけた全塊成化物の質量で割った数値を％で求める。 歩留りの目標は60％とした。また、塊成化品の圧潰強度は、塊成化物をさらに目開き20mmで篩い分けし、この篩上の塊成化物から20個の塊を代表サンプルとして選び、 これをプレス機で圧下したときに破壊するまでの最大荷重を測定して、20サンプルのデータのうち最大値、最小値を除く18データの算術平均を求めて、圧潰強度とした。
【００７２】
こうして求めた塊成化品の歩留りと圧潰強度を表６に、化学組成を表７に示した。実施例４-1、４-2のいずれの場合も塊成化品の歩留りが60％を超え、塊成化方法として好適であることが判る。また圧潰強度は４MPa 以上であるため、これらをシャフト炉の炉頂装入原料として使用することが問題ないことが判った。また、粗粉砕したものの方が、歩留りが４％程度向上した。
【００７３】
【表６】
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【００７４】
【表７】
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【００７５】
この実施例４-1、４-2に係る塊成化品を、図５に概要を示す炭材充填層型溶融還元炉で使用した。炭材充填層型溶融還元炉１の仕様と操業条件をそれぞれ表８、９に示した。吹き込み原料はステンレス精錬で発生する製鋼ダスト（表１に代表的な組成を示す）を乾燥した粉状原料に造滓材として石灰石を加えたものである。この炭材充填層型溶融還元炉１に実施例４-1、４-2に係る塊成化品を炉頂からコークスと一緒に混合して装入した。
【００７６】
【表８】
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【００７７】
【表９】
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【００７８】
実施例４-1の塊成化品を炉頂から装入して10日間操業した後に塊成化品を実施例４-2に示すものに変更して10日間操業を行った。その結果、炭材充填層型溶融還元炉１の操業そのものは特に問題なく、操業を継続できた。また図６に、この操業において生産されたメタル中の燐濃度の推移を示すように、実施例４-1の塊成化品を使用した時期に比べて実施例４-2の塊成化品を使用した時期の方が生産されたメタル中の燐濃度が低下した。
【００７９】
これは、実施例４-2の塊成化品では、塊成化物中にコークス粉を添加してあるために、メッキスラッジとコークス粉とが混在した状態で塊状物となっているため、炭材充填層型溶融還元炉１のシャフトにおいて1000〜1300℃程度まで高温に曝されている間に、メッキスラッジ中の燐酸化物とコークス粉中の炭素とが、直接接触して燐が還元されて気化し、炉内ガスに同伴して溶融還元炉１の排ガス中へ移行したためと思われる。
【００８０】
このように、含金属粉状廃棄物と炭素含有物質、潜在水硬性を有する物質およびアルカリ刺激剤が硬化した含金属粉状廃棄物の塊成化物は炭材充填層型溶融還元炉１のようなシャフト炉へ炉頂から装入することで、含金属粉状廃棄物中の燐が炭素含有物質中の炭素により気化脱燐することによって、シャフト炉で生産されるメタル中の燐濃度を低減することができるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】潜在水硬性を有する物質として高炉スラグ粉末を用いた場合の、塊成化品の圧潰強度に対する効果を示したグラフである。
【図２】潜在水硬性を有する物質として高炉スラグ粉末を用いた場合の、塊成化品の歩留りに対する効果を示したグラフである。
【図３】潜在水硬性を有する物質として高炉スラグ粉末を用いた場合の、塊成化品の圧潰強度と水分添加率の関係を示したグラフである。
【図４】潜在水硬性を有する物質として高炉スラグ粉末を用いた場合の、塊成化品の歩留りと水分添加率の関係を示したグラフである。
【図５】炭材充填層型溶融還元炉の概要を示す配置図である。
【図６】メタル中の燐濃度の推移を示すグラフである。
【符号の説明】
【００８２】
１  炭材充填層型溶融還元炉
２  固体還元材
３  上段羽口
４  下段羽口
５  送風機
６  熱風発生炉
７  原料吹込装置
８  炉頂装入装置
９  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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