(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
銑鉄の不純物除去工程において排出される製鋼ダストの処理方法であって、
中空円筒形状の筐体からなる乾燥機本体を用いて前記製鋼ダストを乾燥する際に、前記乾燥機本体の内部に形成された４００℃以上８００℃以下の上昇気流の燃焼ガス流であって、かつ、ローターにより攪拌された燃焼ガス流が流れる乾燥流路の中に、前記製鋼ダストが含有されてなる含水率３０質量％以下の脱水ケーキ状の湿式集塵ダストを押し出して、下側からの前記燃焼ガス流によって前記湿式集塵ダスト中の水分を蒸発させるとともに固形化された製鋼ダストをダスト状にして前記燃焼ガス流に流す乾燥工程と、
前記乾燥流路の下流側に配置させた分別回収装置によって、前記製鋼ダストを、金属鉄高含有ダストと、金属鉄の含有量が前記金属鉄高含有ダストよりも低い金属鉄低含有ダストとに分別して回収する分別回収工程とを具備してなることを特徴とする製鋼ダストの処理方法。
【請求項２】
前記金属鉄高含有ダストの金属鉄含有率が３０質量％以上であり、前記金属鉄低含有ダストの金属鉄含有率が３０質量％未満であることを特徴とする請求項１に記載の製鋼ダストの処理方法。
【請求項３】
前記分別回収装置として、前記乾燥流路の下流側に接続された１または２以上のサイクロンと、前記サイクロンの下流側に連結されたバッグフィルタとを用いることを特徴とする請求項１または２に記載の製鋼ダストの処理方法。
【請求項４】
前記分別回収工程において回収された金属鉄高含有ダストまたは金属鉄低含有ダストのいずれか一方または両方を、溶融状態の銑鉄に返送することを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の製鋼ダストの処理方法。
【請求項５】
前記燃焼ガスに代えて４００℃以上８００℃以下の窒素ガスを用いることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の製鋼ダストの処理方法。
【請求項６】
銑鉄の不純物除去工程において排出される製鋼ダストを処理する処理装置であって、
中空円筒形状の筐体からなる乾燥機本体の内部に形成された４００℃以上８００℃以下の上昇気流の燃焼ガス流であって、かつ、燃焼ガス流を攪拌するためのローターにより攪拌された燃焼ガス流が流れる乾燥流路と、前記製鋼ダストが含有されてなる含水率３０質量％以下の脱水ケーキ状の湿式集塵ダストを前記乾燥流路に押し出す押出機構とが少なくとも備えられた乾燥装置と、
前記乾燥流路の下流側に配置され、前記製鋼ダストを、金属鉄高含有ダストと、金属鉄の含有量が前記金属鉄高含有ダストよりも低い金属鉄低含有ダストとに分別して回収する分別回収装置と、
を具備してなり、
前記押出機構により押し出された前記湿式集塵ダストの下側から前記燃焼ガス流を当てさせて、前記湿式集塵ダスト中の水分を蒸発させるとともに固形化された前記製鋼ダストをダスト状にさせることを特徴とする製鋼ダストの処理装置。
【請求項７】
前記金属鉄高含有ダストの金属鉄含有率が３０質量％以上であり、前記金属鉄低含有ダストの金属鉄含有率が３０質量％未満であることを特徴とする請求項６に記載の製鋼ダストの処理装置。
【請求項８】
前記燃焼ガスに代えて４００℃以上８００℃以下の窒素ガスを用いるための装置であって、バーナー装置と、熱交換器と、窒素ガス供給配管とから構成され、バーナー装置で発生させた燃焼ガスの熱を、熱交換器を介して窒素ガスに与えて窒素ガスの温度を４００℃ないし８００℃とし、この高温の窒素ガスを乾燥流路に供給することを特徴とする請求項６または７に記載の製鋼ダストの処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、製鋼ダストの処理方法及び製鋼ダストの処理装置に関するものであり、特に、エネルギー消費を最小限に抑えることが可能な製鋼ダストの処理方法およびその装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般的な製鋼工程においては、高炉から出銑された銑鉄に炭素が多く含まれるので、炭素分を除去するために転炉において脱炭処理を行なう必要が有る。具体的には、高炉から出銑された銑鉄を転炉に流し込み、場合によっては鉄スクラップを予め投入し、その後、銑鉄内に酸素を吹き込んで脱炭させている。
ところで、転炉の酸素の吹き込み工程では、排ガスとともに製鋼ダストが排出される。この製鋼ダストは、金属鉄を４０質量％ないし５０質量％程度含み、更に残部が酸化鉄及びその他不純物からなる平均粒径がコンマ数μｍないし数十μｍ程度の微粒子の集合であり、金属鉄を含む点で貴重な資源である。そこで、この製鋼ダストを製鋼工程にリサイクルするための処理方法が従来から検討されている。
【０００３】
従来の製鋼ダストの処理方法の一例として、湿式集塵機で捕集した製鋼ダストを水中で貯留し、その後、圧搾操作により脱水して含水率２０質量％程度の脱水ケーキとし、この脱水ケーキを露天に曝して金属鉄成分を酸化させて酸化鉄にしてから、バインダーを混合して固形化し、この固形分を転炉に投入する方法が知られている。
しかし、この処理方法では、せっかく高炉で還元させた鉄を再び酸化鉄に戻す点でエネルギーロスが生じてしまう問題がある。また、成形後も固形物に含まれる金属鉄が発火するおそれがあり、固形物の管理が煩雑になるという問題がある。
【０００４】
また、従来の製鋼ダストの処理方法の別の例として、製鋼ダストを焼結機に投入して焼結体とし、この焼結体を高炉に再投入する方法も知られている。
しかし、焼結体には、スクラップ鉄に含まれていた亜鉛が酸化亜鉛として濃縮されており、酸化亜鉛は高炉の操業に悪影響を及ぼすおそれがある。そのため、焼結機で焼結させた鉄をリサイクルするにしてもその量が限られるという問題がある。
【０００５】
また、回収された製鋼ダストをスラリー状態で乾燥させるには、相当なエネルギーを要する。特許文献１（特許第３２５１６０９号公報）には、スラリーの粘度が６０ポアズ以下になるまで機械脱水してから、このスラリーを高温の燃焼ガス雰囲気に噴霧して水分を蒸発させる技術が開示されている。
【特許文献１】特許第３２５１６０９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１に記載の方法では、機械脱水後のスラリーを常に一定の条件で噴霧すべく、スラリーの粘度や温度を管理する必要があり、手間がかかっていた。また、スラリーを噴霧するにはスラリーに水分を多く含ませる必要があるが、この場合スラリーの噴霧雰囲気を高温にして水分を効率よく蒸発させる必要が有り、噴霧による乾燥のエネルギー消費が大きくなるといった問題があった。
【０００７】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、製鋼ダストに含まれる金属鉄の酸化を防止してエネルギーロスを防止するとともに、脱水ケーキの乾燥に伴うエネルギー消費量を少なくし、更にリサイクルに伴う製鋼ダストや脱水ケーキの輸送や取り扱いを簡便にすることが可能となる製鋼ダストの処理方法及び製鋼ダストの処理装置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】
【０００８】
上記の目的を達成するために、本発明は以下の構成を採用した。
本発明の製鋼ダストの処理方法は、銑鉄の不純物除去工程において排出される製鋼ダストの処理方法であって、中空円筒形状の筐体からなる乾燥機本体を用いて前記製鋼ダストを乾燥する際に、前記乾燥機本体の内部に形成された４００℃以上８００℃以下の上昇気流の燃焼ガス流であって、かつ、ローターにより攪拌された燃焼ガス流が流れる乾燥流路の中に、前記製鋼ダストが含有されてなる含水率３０質量％以下の固形化された湿式集塵ダストを押し出して、下側からの前記燃焼ガス流によって前記湿式集塵ダスト中の水分を蒸発させるとともに固形化された前記製鋼ダストをダスト状して前記燃焼ガス流に流す乾燥工程と、前記乾燥流路の下流側に配置させた分別回収装置によって、前記製鋼ダストを、金属鉄高含有ダストと、金属鉄の含有量が前記金属鉄高含有ダストよりも低い金属鉄低含有ダストとに分別して回収する分別回収工程とを具備してなることを特徴とする。
また本発明の製鋼ダストの処理方法においては、前記金属鉄高含有ダストの金属鉄含有率が３０質量％以上であり、前記金属鉄低含有ダストの金属鉄含有率が３０質量％未満であることが好ましい。
また本発明の製鋼ダストの処理方法においては、前記分別回収装置として、前記乾燥流路の下流側に接続された１または２以上のサイクロンと、前記サイクロンの下流側に連結されたバッグフィルタとを用いることが好ましい。
また本発明の製鋼ダストの処理方法においては、前記分別回収工程において回収された金属鉄高含有ダストまたは金属鉄低含有ダストのいずれか一方または両方を、溶融状態の銑鉄に返送することが好ましい。
また本発明の製鋼ダストの処理方法においては、前記燃焼ガスに代えて４００℃以上８００℃以下の窒素ガスを用いてもよい。
【０００９】
次に、本発明の製鋼ダストの処理装置は、銑鉄の不純物除去工程において排出される製鋼ダストを処理する処理装置であって、中空円筒形状の筐体からなる乾燥機本体の内部に形成された４００℃以上８００℃以下の上昇気流の燃焼ガス流であって、かつ、燃焼ガス流を攪拌するためのローターにより攪拌された燃焼ガス流が流れる乾燥流路と、前記製鋼ダストが含有されてなる含水率３０質量％以下の固形化された湿式集塵ダストを前記乾燥流路に押し出す押出機構とが少なくとも備えられた乾燥装置と、前記乾燥流路の下流側に配置され、前記製鋼ダストを、金属鉄高含有ダストと、金属鉄の含有量が前記金属鉄高含有ダストよりも低い金属鉄低含有ダストとに分別して回収する分別回収装置とを具備してなり、前記押出機構により押し出された前記湿式集塵ダストの下側から前記燃焼ガス流を当てさせて、前記湿式集塵ダスト中の水分を蒸発させるとともに固形化された前記製鋼ダストをダスト状にさせることを特徴とする。
また本発明の製鋼ダストの処理装置においては、前記金属鉄高含有ダストの金属鉄含有率が３０質量％以上であり、前記金属鉄低含有ダストの金属鉄含有率が３０質量％未満であることが好ましい。
また本発明の製鋼ダストの処理装置においては、前記燃焼ガスに代えて４００℃以上８００℃以下の窒素ガスを用いるための装置であって、バーナー装置と、熱交換器と、窒素ガス供給配管とから構成され、バーナー装置で発生させた燃焼ガスの熱を、熱交換器を介して窒素ガスに与えて窒素ガスの温度を４００℃ないし８００℃とし、この高温の窒素ガスを乾燥流路に供給することが好ましい。
【００１０】
尚、本発明における湿式集塵ダストには、平均粒径２０μｍ以上の製鋼ダストを含む粒状ダストと、平均粒径２０μｍ未満の製鋼ダストを含む脱水ケーキとが含まれる。粒状ダストは、製鋼ダストを水に捕集させてから更に水中で自然沈降させてなるものである。また、脱水ケーキは、粒状ダスト沈降後の上澄み液を脱水して、水分をある程度除去した後に得られるケーキ状のものである。更に、粒状ダストの一部には、平均粒径２０μｍ未満の製鋼ダストが含まれる場合があり、また脱水ケーキの一部には、平均粒径２０μｍ以上の製鋼ダストが含まれる場合がある。
【００１１】
本発明においては、湿式集塵ダストを乾燥流路に押し出して湿式集塵ダスト中の水分を蒸発させることにより、それまで水分によって固形化されていた製鋼ダストが結着力を失ってダスト状とされる。次に製鋼ダストは、燃焼ガス流によって乾燥流路の下流側に配置された分別回収装置にダスト状のまま運ばれ、分別回収装置によって分別回収される。
湿式集塵ダストの乾燥に用いる燃焼ガス流は、ＣＯＧ等の燃料を空気で燃焼させて得られたガスであり、ガス成分の大部分は二酸化炭素と窒素からなる不活性なガスである。従って、製鋼ダストが燃焼ガスに曝されても製鋼ダストに含まれる金属鉄が酸化されるおそれが少なく、製鋼ダストの物性は乾燥前後でほとんど変化しない。従って、一旦湿式集塵ダストとされた製鋼ダストを、乾燥流路内で再び元のダスト状に戻すことが可能になる。
こうしてダスト状に戻された製鋼ダストは、分別回収装置によって平均粒径毎に分級される。平均粒径が比較的大きい分級成分には金属鉄が多く含まれ、一方、平均粒径が比較的小さい分級成分には酸化鉄が多く含まれ金属鉄が少なくなっている。従って、製鋼ダストを金属鉄の含有量別に分別回収することによって、分別された製鋼ダストをそれぞれ、高炉から転炉までの製鋼工程の中に最適な条件で返送させることができ、製鋼ダストの効率的なリサイクルが可能になる。
なお、製鋼ダストを金属鉄の含有量別に分別する場合には、金属鉄の含有量として３０質量％を目安とし、含有率３０質量％以上のダストを金属鉄高含有ダストとして回収し、含有率３０質量％未満のダストを金属鉄低含有ダストとして回収することにより、製鋼工程に分別返送する際の使い分けが容易になる。
【００１２】
また、分別回収装置として具体的には、単独若しくは複数段のサイクロンと、バッグフィルタを用いることができる。ここで、金属鉄が３０質量％以上含まれる金属鉄高含有ダストは、主に初段のサイクロンで回収することが可能であり、金属鉄が３０質量％未満含まれる金属鉄低含有ダストは、２段目以降のサイクロン及びバッグフィルタで回収することが可能である。
【００１３】
また、脱炭工程において多量の鉄屑溶解が必要な場合、あるいは銑鉄中の珪素濃度が低く、脱炭工程における熱裕度が低い場合には、金属鉄高含有ダストを優先的に返送すると良い。それによって、より少ない熱量でより多くの鉄分を回収することができる。
一方、脱炭工程での多量の鉄屑溶解を必要としない場合、あるいは銑鉄中の珪素濃度が高く、脱炭工程における熱裕度が十分に高い場合には、金属鉄低含有ダストを優先的に返送すると良い。その場合、酸化鉄を還元するための熱量は大きくなるが、酸化鉄が銑鉄中の珪素や炭素の酸化剤としての役割を果たしつつ、鉄分を有効に銑鉄に変えることが可能となる。
【００１４】
更にまた本発明では、燃焼ガスに代えて窒素を用いても良く、これにより製鋼ダストの酸化を確実に防止することが可能になる。
【発明の効果】
【００１５】
以上説明したように、本発明によれば、製鋼ダストに含まれる金属鉄の酸化を防止してエネルギーロスを防止するとともに、湿式集塵ダストの乾燥に伴うエネルギー消費量を少なくし、更にリサイクルに伴う製鋼ダストや湿式集塵ダストの輸送や取り扱いを容易にできる製鋼ダストの処理方法及び製鋼ダストの処理装置を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。尚、以下の説明で参照する図面は、本実施形態の製鋼ダストの処理装置の構成を説明するためのものであり、図示される各部の大きさや厚さや寸法等は、実際の処理装置の寸法関係と異なる場合がある。
【００１７】
図１に、本実施形態の製鋼ダストの処理装置１（以下、処理装置と表記する）を示す。本実施形態の処理装置１は、主に、転炉の酸素の吹き込み工程おいて、排ガスとともに排出される製鋼ダストを処理する際に適用されるものである。なお、この製鋼ダストは、金属鉄と、酸化鉄と、場合によって酸化亜鉛と、その他不純物とが含まれてなるものである。
図１に示す処理装置１は、製鋼ダストが含有されてなる湿式集塵ダストの乾燥装置Ａと、乾燥された製鋼ダストの分別回収装置Ｂとから概略構成されている。
【００１８】
乾燥装置Ａは、乾燥流路２を内蔵した乾燥機本体２ａと、この乾燥機本体２ａに燃焼ガスを供給する燃焼ガス供給装置３と、湿式集塵ダストを乾燥機本体２ａの乾燥流路２に押出すための押出装置４（押出機構）とから構成されている。
【００１９】
燃焼ガス供給装置３は、バーナー装置３ａと、バーナー装置３ａから乾燥機本体２ａに燃焼ガスを供給する供給管３ｂとから構成されている。バーナー装置３ａには、燃料としてのコークスガス（ＣＯＧ）やＬＮＧが供給されるとともに、酸化剤としての空気が供給され、バーナー装置３ａに内蔵されたバーナーによって燃料が燃焼されて燃焼ガスが生成される。燃焼ガスの含有成分は、少量の酸素や、微量の一酸化炭素または窒素酸化物等が含まれるが、大半の成分は窒素と二酸化炭素であり、こうした成分面から見ると燃焼ガスはほぼ不活性なガスといえる。乾燥機本体２ａに供給する燃焼ガスの温度は、４００℃以上８００℃以下の範囲が好ましく、４００℃以上６００℃以下の範囲がより好ましい。温度が４００℃以上であれば、熱量が十分になって湿式集塵ダストに含まれる水分を完全に蒸発することが可能になる。また、温度が８００℃以下であれば、燃焼ガスの熱やダストの発火によってバッグフィルタを損傷させるおそれがない。
【００２０】
次に、乾燥機本体２ａは、中空円筒形状の筐体２ｂからなり、筐体内部が乾燥流路２とされている。筐体２ｂの下側には、燃焼ガスを導入する導入口２ｃが設けられるとともに、筐体２ｂの上側に燃焼ガスを排出する排出口２ｄが設けられている。従って乾燥機本体２ａにおいては、燃焼ガス流が上昇気流となって乾燥流路２の下側（上流側）から上側（下流側）に向けて流れるように構成されている。また導入口２ｃには燃焼ガス供給装置の供給管３ｂが接続され、排出口２ｄには、乾燥後の製鋼ダストが含まれる燃焼ガスを分別回収装置Ｂに送るための配送管２ｆが接続されている。
【００２１】
また、乾燥流路２の図中下方（上流側）には燃焼ガス流を撹拌するためのローター２ｇが備えられており、このローター２ｇによって燃焼ガス流が乾燥流路２内をムラなく流れるように構成されている。また乾燥流路２の図中上方（下流側）には整流板２ｈが配設されている。
【００２２】
また、乾燥流路２の中流部分にあたる筐体２ｂには、押出装置４が取付けられている。この押出装置４は、高粘稠性の流動体を一定の速度で押出せるものであればどのようなもの良く、例えば図示したようにスクリューコンベア４ａを用いることができる。このスクリューコンベア４ａは、中空円柱状の外装体４ｂと、外装体４ｂの内部に回転自在に取付けられたスクリュー４ｃとから構成されている。外装体４ｂの下流側には開口部４ｄが設けられ、この開口部４ｄを介して外装体４ｂの内部と乾燥流路２とが連通されている。
【００２３】
また、外装体４ｂの上流側にはホッパ１４が取付けられている。このホッパ１４には、含水率３０質量％以下の湿式集塵ダストが投入されるようになっている。湿式集塵ダストには、平均粒径２０μｍ以上の製鋼ダストを含む粒状ダストと、平均粒径２０μｍ未満の製鋼ダストを含む脱水ケーキとが含まれる。ここで平均粒径２０μｍ以上の製鋼ダストを含む粒状ダストの性状としては、鉄分９０質量％（乾ダストベース）以上で水分が２０〜３０質量％、平均粒径２０μｍ未満の製鋼ダストを含む粒状ダストの性状としては、鉄分７０質量％（乾ダストベース）以上で水分が１０質量％以下が、それぞれ例示できる。また、湿式集塵ダストは、脱水ケーキと粒状ダストとの混合物でも良く、脱水ケーキのみからなるものでも良い。
このような湿式集塵ダストは、製鋼ダストの処理装置は別の場所に設置された図示略の湿式集塵ダスト調製装置によって調製される。即ち、製鋼ダストを水に捕集させてから更に水中で自然沈降させることによって粒状ダストが調製される。この粒状ダストは、粗粒分離機で採取できる。また、粒状ダスト沈降後の上澄み液を脱水して、水分をある程度除去することにより、脱水ケーキが調製される。
湿式集塵ダストが上記のように二段階の工程を経て調製される関係上、粒状ダストの一部には平均粒径２０μｍ未満の製鋼ダストが含まれる場合があり、脱水ケーキの一部には平均粒径２０μｍ以上の製鋼ダストが含まれる場合がある。
【００２４】
次に、分別回収装置Ｂについて説明する。図１に示す処理装置１には、分別回収装置Ｂとして、乾燥機本体２ａの下流側に接続された複数段のサイクロン５と、サイクロン５の更に下流側に接続されたバッグフィルタ６とから構成されている。
本実施形態のサイクロン５は２段で構成されている。１段目のサイクロン５ａは乾燥機本体２ａから延ばされた配送管２ｆに接続されており、２段目のサイクロン５ｂは一段目のサイクロン５ａの下流側に接続されている。また、バッグフィルタ６は２段目のサイクロン５ｂの下流側に接続されている。
【００２５】
また、１段目のサイクロン５ａは、第１サイクロン本体部１５ａと、第１サイクロン本体部１５ａの下側に接続された第１回収部１５ｂとから構成される。また、２段目のサイクロン５ａは、第２サイクロン本体部１５ｃと、第１サイクロン本体部１５ｃの下側に接続された第２回収部１５ｄとから構成される。更に、バッグフィルタ６は、フィルター本体部６ａと、フィルター本体部６ａの下側に接続された最終回収部６ｂとから構成されている。
【００２６】
更に、分別回収装置Ｂには、貯蔵ホッパ７と吹き込みタンク８が取付けられている。貯蔵ホッパ７は、各サイクロン５ａ，５ｂ及びバッグフィルタ６の各回収部１５ｂ，１５ｄ，６ｂの下流に接続されており、サイクロン等によって分別回収された製鋼ダストを貯蔵できるようになっている。また、吹き込みタンク８は貯蔵ホッパ７の更に下流に接続されており、高炉から転炉までの製鋼工程の中を流れる溶融状態の銑鉄に対して製鋼ダストを返送できるようになっている。製鋼ダストの返送は、高炉から出銑された銑鉄から転炉で脱炭処理を行うまでの間であれば、どのタイミングで返送しても良い。なお、貯蔵ホッパ７と吹き込みタンク８は、分別回収された製鋼ダストの酸化を防止するために、窒素等の不活性ガス雰囲気にすることが望ましい。
【００２７】
また本実施形態の処理装置１では、製鋼ダストの酸化を防止するために、押出装置４から吹き込みタンク８に至までの間を全て密閉して、外部からの酸素の侵入を防止することが望ましい。
【００２８】
次に、本実施形態の製鋼ダストの処理方法を上記の処理装置１を例にして説明する。この処理方法は、乾燥装置Ａによって湿式集塵ダストに含まれる製鋼ダストを乾燥させる乾燥工程と、分別回収装置Ｂによって製鋼ダストを分別して回収する分別回収工程とから概略構成されている。
【００２９】
乾燥工程は、４００℃以上８００℃以下の燃焼ガス流が流れる乾燥流路の中に、製鋼ダストが含有されてなる含水率３０質量％以下の湿式集塵ダストを押し出して、湿式集塵ダスト中の水分を蒸発させるとともに製鋼ダストを燃焼ガス流に乗せて流し、後段の分別回収装置に送る工程である。
【００３０】
乾燥工程についてより具体的に説明すると、まず燃焼ガス供給装置３において、例えばコークスガスを空気で燃焼させて燃焼ガスを形成する。このときの燃焼ガスの温度は４００℃以上８００℃以下が好ましく、４００℃以上６００℃以下がより好ましい。燃焼ガスの温度調整は、窒素ガスまたはバッグフィルタ６から排出された使用済みの燃焼ガスで希釈して降温させることで調整すれば良い。
温度調整された燃焼ガスは、供給管３ｂを介して乾燥機本体２ａの乾燥流路２に供給され、乾燥流路２内を燃焼ガス流となって流れる。燃焼ガスの流量は４００Ｎｍ３／ｈ以上１２００Ｎｍ３／ｈ以下が良い。
【００３１】
一方、転炉における酸素吹き込み工程によって排ガスとともに排出された製鋼ダストは、図示しない湿式集塵機で捕集されてから図示略の湿式集塵ダスト調製装置に送られる。図示略の湿式集塵ダスト調製装置においては、供給された製鋼ダストのスラリーを粗粒分離槽で自然沈降させることによって粒状ダストとすると共に、後段のシックナーで沈殿したスラリーを更に脱水することにより脱水ケーキとする。そして、粒状ダストと脱水ケーキとの混合物または脱水ケーキ単独からなる湿式集塵ダストを調製する。調製した湿式集塵ダストは、スクリューコンベア４ａ（押出装置）に送られる。なお、湿式集塵ダストの含水率を３０質量％以下にすることによって、乾燥流路２内における湿式集塵ダストの乾燥を十分にすることができる。含水率が３０質量％を越えると、湿式集塵ダストに含まれる製鋼ダストの乾燥が不十分になるので好ましくない。
【００３２】
スクリューコンベア４ａに供給された湿式集塵ダストは、スクリュー４ｃによって混錬されながら徐々に乾燥流路２側に押出される。スクリュー４ｃに混錬されることによって含水率が更に数質量％程度低下する。このときの押出速度は、燃焼ガスの流量にもよるが、湿式集塵ダストの単位時間当たりの押出量として６ｔ／ｈ以上１５ｔ／ｈ以下程度にすることが望ましい。
【００３３】
そして、乾燥流路２内に押し出された湿式集塵ダストは、高温の燃焼ガスに触れて直ちに水分が蒸発され、それまで水分によって固形化されていた製鋼ダストは結着力を失ってダスト状となり、上昇気流となった燃焼ガス流によって舞い上げられ、燃焼ガス流にそのまま乗って乾燥機本体２ａの排出口２ｄから排出される。
【００３４】
また、湿式集塵ダストの乾燥に用いる燃焼ガス流は、コークスガス等の燃料を空気で燃焼させて得られたガスであり、ガス成分の大部分は二酸化炭素と窒素からなる不活性なガスである。従って、製鋼ダストが燃焼ガスに曝されても製鋼ダストに含まれる金属鉄が酸化されるおそれが少なく、製鋼ダストの物性は乾燥によってほとんど変化しない。従って、一旦湿式集塵ダストにされた製鋼ダストは、乾燥流路内で再び元のダスト状に戻される。
【００３５】
次に、分別回収工程では、乾燥工程において乾燥された製鋼ダストを、金属鉄が３０質量％以上含まれる金属鉄高含有ダストと、金属鉄が３０質量％未満含まれる金属鉄低含有ダストとに分別して回収する。
【００３６】
分別回収工程についてより具対的に説明すると、燃焼ガスとともに乾燥済みの製鋼ダストは、配送管２ｆを介して１段目のサイクロン５ａに送られる。１段目のサイクロン５ａにおいては、燃焼ガス中に含まれる製鋼ダストのうち、平均粒径３０μｍ以上のダストのみを分級回収し、残りの製鋼ダストは燃焼ガスとともに２段目のサイクロン５ｂに送る。１段目のサイクロン５ａで分級回収された製鋼ダストは、サイクロン下部の第１回収部１５ｂに貯留される。
２段目のサイクロン５ｂに送られた製鋼ダストは、平均粒径が１μｍ以上３０μｍ未満のダストのみが分級回収され、残りの製鋼ダストは燃焼ガスとともにバッグフィルタ６に送られる。２段目のサイクロン５ｂで分級回収された製鋼ダストは、サイクロン下部の第２回収部１５ｄに貯留される。
バッグフィルタ６においては、燃焼ガスとともに送られた残りの平均粒径１μｍ未満の製鋼ダストを燃焼ガスから分離させ、燃焼ガスは系外に排出させる。分離された製鋼ダストは最終回収部６ｂに貯留される。なお、ここで列挙した平均粒径の値は、各サイクロン５ａ，５ｂ及びバッグフィルタ６の操業条件を変更することで適宜変えることが可能である。
【００３７】
１段目のサイクロン５ａで回収される製鋼ダストは主に、金属鉄を３０質量％程度以上含んでおり、金属鉄の含有量が比較的多い金属鉄高含有ダストといえる。このダストは金属鉄を多く含むために比重が比較的重く平均粒径も大きいので、１段目のサイクロン５ａでそのほとんどが回収される。
一方、２段目のサイクロン５ｂまたはバッグフィルタ６で回収される製鋼ダストは主に、金属鉄を０質量％以上３０質量％未満程度含んでおり、金属鉄の含有量が比較的低い金属鉄低含有ダストといえる。このダストは金属鉄が少なく、酸化鉄を多く含むために比重が比較的軽く平均粒径が小さいので、２段目のサイクロン５ｂまたはバッグフィルタ６で回収される。
【００３８】
上記のようにして回収された金属鉄高含有ダストまたは金属鉄低含有ダストのいずれか一方または両方は、貯蔵ホッパを介して吹き込みタンク８から製鋼工程に返送される。金属鉄高含有ダストは、脱炭工程での熱裕度が低い場合に、優先的に銑鉄中に返送することが好ましい。また金属鉄低含有ダストは、脱炭工程での熱裕度が十分に高い場合に、優先的に銑鉄中に返送することが好ましい。
【００３９】
以上、本実施形態の製鋼ダストの処理方法によれば、製鋼ダストが燃焼ガスに曝されても製鋼ダストに含まれる金属鉄が酸化されるおそれが少なく、製鋼ダストの物性は乾燥によってほとんど変化せず、酸化もされないので、一旦湿式集塵ダストにされた製鋼ダストを、乾燥流路内で再び元のダスト状に戻すことが可能になる。
こうしてダスト状にされた製鋼ダストは、分別回収装置によって平均粒径毎に分級され、平均粒径が比較的高い分級成分には金属鉄が多く含まれ、平均粒径が比較的小さい分級成分には酸化鉄が多く含まれ金属鉄が少なくなっている。従って、製鋼ダストを金属鉄の含有量別に分別回収することによって、分別された製鋼ダストをそれぞれ、高炉から転炉までの製鋼工程の中に最適な条件で返送させることができ、製鋼ダストの効率的なリサイクルを行なうことができる。
【００４０】
また、図２には、本発明の製鋼ダストの処理装置１１の別の例を示す。この図２に示す処理装置１１と図１に示す処理装置１の相違点は、燃焼ガス供給装置の構成にある。すなわち、図２に示す処理装置における燃焼ガス供給装置１３は、バーナー装置１３ａと、熱交換器１３ｂと、窒素ガス供給配管１３ｃとから構成され、バーナー装置１３ａで発生させた燃焼ガスの熱を、熱交換器１３ｂを介して窒素ガスに与えて窒素ガスの温度を４００℃ないし８００℃とし、この高温の窒素ガスを乾燥流路２に供給できるようになっている。
【００４１】
この例の処理装置１１によれば、湿式集塵ダストの乾燥を高温の純窒素で行なうことができ、製鋼ダストの酸化をほぼ完全に防止することができ、金属鉄の収率をより高めることができる。
【実施例１】
【００４２】
以下、本発明の実施例について説明する。
図１に示す処理装置を用いて製鋼ダストの処理実験を行なった。
まず、ＣＯＧ及び空気を空燃比１：１の割合でバーナー装置に供給して燃焼させ、４００〜６００℃程度の燃焼ガスを発生させた。この燃焼ガスを６００Ｎｍ３／ｈの流量で乾燥流路に供給した。そして、含水率２３質量％の脱水ケーキと、粒径２０μｍ以上の製鋼ダストを含む含水率８質量％の粒状ダストとの混合物（質量比で脱水ケーキ：粒状ダスト＝８：２）を押出量１００ｋｇ／ｈで乾燥流路に押し出した。
１段目のサイクロンでは、平均粒径６５μｍ以上のダストを金属鉄高含有ダストとして回収した。また２段目のサイクロンでは、平均粒径２μｍのダストを金属鉄低含有ダストとして回収した。更に、バッグフィルタでは、平均粒径１μｍ以下のダストを金属鉄低含有ダストとして回収した。
回収されたダストについて、ダストの成分、平均粒径及び１０μｍ以下の粒子の含有率を測定した。結果を表１に示す。
【００４３】
【表１】
0004833592.tif 000002
【００４４】
表１に示すように、１段目のサイクロンで回収された試料１のダストは、金属鉄の含有量が４３質量％程度と高いことがわかる。一方、２段目のサイクロンまたはバッグフィルタで回収された試料２または試料３のダストは、金属鉄の含有量がそれぞれ０．８質量％、０．６質量％と低い一方、ＦｅＯがそれぞれ６６．５質量％、７６質量％と極めて高いことがわかる。
これは、金属鉄を多く含むダストは平均粒径が大きいため比較的早い段階で回収され、一方酸化鉄を多く含むダストは嵩高になって比重が小さくなり、また平均粒径も小さいものであるために、２段目のサイクロン以降で回収されたためと考えられる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】図１は本発明の実施形態である製鋼ダストの処理装置の構成の一例を示す模式図である。
【図２】図２は本発明の実施形態である製鋼ダストの処理装置の構成の別の例を示す模式図である。
【符号の説明】
【００４６】
１、１１…処理装置（製鋼ダストの処理装置）、２…乾燥流路、４…押出装置（押出機構）、Ａ…乾燥装置、Ｂ…分別回収装置
【図１】
0004833592.tif 000003
【図２】
0004833592.tif 000004