(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属および金属酸化物の少なくとも一方を含む含油ダストスラッジを用いて鉄源原料を製造する方法において、
前記含油ダストスラッジに、該含油ダストスラッジに加える水の０．５〜１倍でかつ、該含油ダストスラッジの０．５〜５倍の添加量に設定された発泡剤を添加してその際に発生する気泡によって該含油ダストスラッジに含まれる油分を分離、除去することを特徴とする含油ダストスラッジを用いた鉄源原料の製造方法。
【請求項２】
前記発泡剤は、前記含油ダストスラッジに、含油ダストスラッジの量の１〜５倍の水を加え、１５０〜１０００ｒｐｍ、１秒以上、１０分以内の条件で攪拌を行ったのちに添加するか、攪拌中に添加するものであることを特徴とする請求項１に記載した含油ダストスラッジを用いた鉄源原料の製造方法。
【請求項３】
前記発泡剤は、濃度５質量％以上、３０質量％以下の過酸化水素水であることを特徴とする請求項１または２に記載した含油ダストスラッジを用いた鉄源原料の製造方法。
【請求項４】
金属および金属酸化物の少なくとも一方を含む含油ダストスラッジから油分を除去する含油ダストスラッジの処理方法であって、
前記含油ダストスラッジに、該含油ダストスラッジに加える水の０．５〜１倍でかつ、該含油ダストスラッジの０．５〜５倍の添加量に設定され、気泡によって該含油ダストスラッジに含まれる油分を分離、除去する発泡剤を添加することを特徴とする含油ダストスラッジの処理方法。
【請求項５】
前記発泡剤は、前記含油ダストスラッジに、含油ダストスラッジの量の１〜５倍の水を加え、１５０〜１０００ｒｐｍ、１秒以上、１０分以内の条件で攪拌を行ったのちに添加するか、攪拌中に添加するものであることを特徴とする請求項４に記載した含油ダストスラッジの処理方法。
【請求項６】
前記発泡剤は、濃度５質量％以上、３０質量％以下の過酸化水素水であることを特徴とする請求項４または５に記載した含油ダストスラッジの処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉄鋼製品の製造工程などで排出される含油ダストスラッジを用いて鉄源原料を製造する方法および含油ダストスラッジの処理方法に関する。具体的には、含油ダストスラッジから、処理コストの上昇を伴うことなしに効率よく油分を除去して鉄源原料を製造することを可能とした方法とその含油ダストスラッジの処理方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
製鉄所においては、鉄鉱石をコークスなどで還元して溶銑とし、その溶銑を精錬して鋼とすることによって各種の鉄鋼製品を製造している。このような鉄鋼製品を製造する際、油分や水分を含む各種のスラッジやダスト（鉄を主成分とするもの）が排出される。
【０００３】
例えば、圧延工程においては、摩擦係数を低減して圧延負荷を軽減したり、圧延機の潤滑性を確保して構成部材の損耗などを回避するために、種々の圧延潤滑油や作動油、グリースなどが使用されており、これらの油分を含んだ鉄系のスラッジが多量に排出される（以下、このような油分や水分を含んだダストやスラッジを、「含油ダストスラッジ」ということとする）。
【０００４】
このような含油ダストスラッジ中に含まれる油分の濃度は、該含油ダストスラッジが排出される工程や圧延機の種類などによっても異なるものの、高いものでは２０質量％以上となるものもある。
【０００５】
従来、上記含油ダストスラッジは、焼結原料を得る際の造粒原料の一部としてそのまま用いられていた。
【０００６】
ところが、含油ダストスラッジは、上述したように高いものでは２０質量％以上の油分を含んでいるため、造粒後の疑似粒子の焼結原料を焼結機に装入して焼結する場合に焼結原料中に含まれる油分が気化して電気集塵機やバグフィルターに付着し、フィルターの目詰まりや火災などの事故の原因となる不具合を有していた。
【０００７】
また、含油ダストスラッジを、転炉製鋼原料として用いる試みもなされてはいるものの、該含油ダストスラッジは、粒度が細かく粉塵としての飛散が多くなることから、別途ブリケット化あるいはペレット化する必要がありコストの上昇が避けられない不具合があるうえ、製鋼原料を転炉に装入した場合に、含有する油分により煙が発生したり、注銑時に蒸気爆発などの問題を起こすおそれがあった。
【０００８】
以上のように、含油ダストスラッジを、そのまま使用すると、操業面で種々の悪影響を及ぼすことが懸念されており、実際には、製鉄原料して再利用することが難しいことから、従来は、産業廃棄物として埋め立てに用いることによって処理されているのが現状であった。
【０００９】
一方、含油ダストスラッジの中には多量の鉄分が含まれており、それに含まれている油分を除去（脱水・分離・焙焼等）して鉄源として再利用を図るべく、これまでに種々の検討がなされていている。
【００１０】
例えば、特許文献１には、並流式回転キルン型加熱炉を使用した含油スラッジの処理方法において、加熱炉の炉内で含油スラッジ中の油分が蒸発する地点に、油分を燃焼させるのに必要な空気または酸素を富化した空気を強制的に吹き込むとともに、加熱炉の出側の排ガス中の酸素濃度を０．１〜５体積％に制御し、さらに、含油スラッジの投入口の炉内の内壁面温度を４００℃以上とした条件下に油分を燃焼除去したのち、油分の除去されたスラッジを非酸化条件化で冷却することが開示されている。
【００１１】
また、特許文献２には、ローターキルン内で含油スラッジに対して高圧流体を吹きつけて、該含油スラッジを、高温に加熱されたキルン内壁面に１〜１０ｍｍの小塊状にして分散させて焼却する方法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開平１０−１６９９５７号公報
【特許文献２】特開平８−１２１７３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
上記文献１に開示の方法によれば、含油スラッジ中の含有鉄分の燃焼（酸化）を可及的に制限しつつも油分だけを完全燃焼させることが可能であり、有用な製鉄原料などとして再利用することができるとされており、また、上記文献２によれば、燃焼効率の良くなかった流動性の少ない含油スラッジの燃焼効率を飛躍的に向上させることが可能であり、しかも助燃料（コークス炉ガス）の使用量も削減できる利点があるとされていた。
【００１４】
しかしながら、上記文献１、２は、いずれも含油スラッジの処理を行うに当たっては、大掛かりな設備が必要となるだけでなく、重油などの燃料を用いるのが不可欠であり、その使用量は、含油スラッジの含油率が多くなるほど、多くなることから、コストの低減や環境保全を図る観点からは、使用する燃料を極力削減するのが好ましいところ、この点に関しては何ら言及されておらず、未だ改善の余地が残されていた。
【００１５】
本発明の課題は、大掛かりな設備が必要になったり、重油などの燃料の使用量の増加を伴うことなしに含油ダストスラッジから油分を効率的に除去して鉄源原料を製造することができる製造方法および含油ダストスラッジの処理方法を提案するところにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記課題を解決するために検討を重ねた結果、燃料の使用量の増加を伴うことなしに含油ダストスラッジから効率的に油分を除去するには、含油ダストスラッジ中で気泡を発生させその気泡によって含油ダストスラッジに含まれる油分を分離、除去する発泡剤を用いることが極めて有効であることを見出したものである。本発明は、この知見に基づいてなされたものである。
【００１７】
すなわち、本発明は、金属および金属酸化物の少なくとも一方を含む含油ダストスラッジを用いて鉄源原料を製造する方法において、前記含油ダストスラッジに、該含油ダストスラッジに加える水の０．５〜１倍でかつ、該含油ダストスラッジの０．５〜５倍の添加量に設定された発泡剤を添加してその際に発生する気泡によって該含油ダストスラッジに含まれる油分を分離、除去することを特徴とする含油ダストスラッジを用いた鉄源原料の製造方法である。
【００１８】
上記の含油ダストスラッジを用いた鉄源原料の製造方法においては、
１）前記発泡剤は、前記含油ダストスラッジに、含油ダストスラッジの量の１〜５倍の水を加え、１５０〜１０００ｒｐｍ、１秒以上、１０分以内の条件で攪拌を行ったのちに添加するか、攪拌中に添加するものであること、
２）前記発泡剤は、濃度５質量％以上、３０質量％以下の過酸化水素水であること、が課題解決のための手段として好ましい。ここで、上記２）における濃度とは、発泡剤そのものの濃度のみならず、例えば、含油ダストスラッジに水等の液体を加えて攪拌し、そこへ発泡剤を添加するような場合における濃度をも含むものとする。
【００１９】
また、本発明は、金属及び金属酸化物の少なくとも一方を含む含油ダストスラッジから油分を除去する含油ダストスラッジの処理方法であって、前記含油ダストスラッジに、該含油ダストスラッジに加える水の０．５〜１倍でかつ、該含油ダストスラッジの０．５〜５倍の添加量に設定され、気泡を発生させるとともに、その気泡によって該含油ダストスラッジに含まれる油分を分離、除去する発泡剤を添加することを特徴とする含油ダストスラッジの処理方法である。
【００２０】
上記の含油ダストスラッジの処理方法においては、
３）前記発泡剤は、前記含油ダストスラッジに、含油ダストスラッジの量の１〜５倍の水を加え、１５０〜１０００ｒｐｍ、１秒以上、１０分以内の条件で攪拌を行ったのちに添加するか、攪拌中に添加するものであること、
４）前記発泡剤は、濃度５質量％以上、３０質量％以下の過酸化水素水であること、が課題解決のための具体的手段として好ましい。
【発明の効果】
【００２１】
上記の構成からなる含油ダストスラッジを用いた鉄源原料の製造方法によれば、発泡剤を、処理すべき含油ダストスラッジに直接添加することによりその際に発生する微細気泡によりダストスラッジに含まれる油分を加圧、浮上させることができ、これにより、大掛かりな設備が必要となったり、重油などの燃料の使用量の増加を伴うことなしに油分濃度の低減された鉄源原料を製造することが可能となる。
【００２２】
また、本発明の含油ダストスラッジを用いた鉄源原原料の製造方法によれば、発泡剤として過酸化水素水を用いることにより、含油ダストスラッジに多く含まれている金属および／または金属酸酸化物が触媒として機能するため、金属および／または金属酸化物を含まないものに対して添加した場合と比較して非常に多くの気泡を発生させることが可能となり油分を効率的に除去し得る。
【００２３】
また、本発明の含油ダストスラッジの処理方法によれば、発泡剤を添加するだけの簡単な操作で含油ダストスラッジから油分を効率的に除去することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明を実施するのに用いて好適な設備を模式的に示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、図面を参照して本発明をより具体的に説明する。
図１は、本発明の含油ダストスラッジを用いて鉄源原料を製造するのに好適な設備、あるいは含油ダストスラッジの処理方法を実施するのに好適な設備を模式的に示した図である。
【００２６】
図における符号１は、含油ダストスラッジを処理するための容器である。この容器１の下部側壁には、処理を終えたダストスラッジ、すなわち、鉄源原料として使用可能なダストスラッジを容器１から取り出すための排出口１ａが設けられている。
【００２７】
また、２は、容器１内に含油ダストスラッジを供給する供給部、３は、容器１内に供給された含油ダストスラッジに発泡剤を添加する供給部、さらに、４は、容器１内に供給された含油ダストスラッジを攪拌する攪拌器である。
【００２８】
含油ダストスラッジに含まれる油分を除去するには、供給部２を通して含油ダストスラッジを水とともに容器１へ供給し、攪拌器４により攪拌するとともに、攪拌中もしくは攪拌後に供給部３から発泡剤を添加すればよい。
【００２９】
発泡剤を添加することにより容器１内には微細な気泡が発生し、この気泡により、含油ダストスラッジ中に含まれる油分が分離されるとともに油分の付着した気泡は、容器３からオーバーフローして系外へと排出されることになる。
【００３０】
油分が除去されたダストスラッジは、比重が大きいため容器１の下部へと沈降し排出口１ａから排出される。
【００３１】
発泡剤の添加量は、含油ダストスラッジに加えた水の、０．５〜１倍とする。また、発泡剤の添加量は、含油ダストスラッジの０．５〜５倍とするが、それは、この範囲で発泡剤を添加することにより、含油ダストスラッジの全体にわたって発泡剤を接触させることが可能となり、油分濃度の低減を図ることができるからである。
【００３２】
発泡剤を添加するタイミングとしては、含油ダストスラッジの量の１〜５倍の水を加え、１５０〜１０００ｒｐｍ、１秒以上、１０分以内の条件で攪拌を行ったのちに添加するか、攪拌中に添加するのがよく、これによれば、含油ダストスラッジの全体にわたってまんべんなく発泡剤を接触させることが可能となるため、含油ダストスラッジの全体で気泡を発生させることができる。
【００３３】
本発明では発泡剤として過酸化水素水を用いることが望ましいが、その理由は、含油ダストスラッジは、金属および／または金属酸化物が多く含まれているため、過酸化水素水を加えると、金属、金属酸化物が触媒として作用しその際に生成される気泡は、金属および／または金属酸化物を含まないものに比較して非常に多くなり、含油ダストスラッジに含まれる油分を除去する効果がより高くなるからである。
【００３４】
過酸化水素水の濃度については５質量％以上、３０質量％以下のものを用いるのが好ましい。その理由は、以下の通りである。
【００３５】
すなわち、過酸化水素水の濃度が５質量％未満では、含油ダストスラッジ中の油分を効率よく除去することができなくなることが懸念されるからであり、一方、濃度が３０質量％を超える場合には、コストの増加が懸念されるからである（過酸化水素水は、含油ダストの処理において常時使用されるため）。
【００３６】
ここで、一般に市販されている過酸化水素水は、その濃度が３０質量％以下のものが多数を占めており、市販の過酸化水素水を使用しても油分の除去については、十分な効果が得られることが判明しており、あえてコストの増加が懸念される、市販品スペック以上の濃度の過酸化水素水を使う必要性はない。
【００３７】
発泡剤としては、過酸化水素水の他に、炭酸水素ナトリウムや炭酸アンモニウム等を用いることができる。
【００３８】
なお、本発明では、製鉄所で排出された含油ダストスラッジを用いて鉄源原料を製造する場合、あるいは、製鉄所で排出された含油ダストスラッジを処理する場合について説明したが、本発明では、鉄鋼業以外のプロセスで排出された含油ダストスラッジを適用することも適用可能であり、製鉄所で排出された含油ダストスラッジにのみに限定されることはない。
【００３９】
含油ダストスラッジ（含油ダスト・含油スラッジ）は、金属および／または金属酸化物と、油分あるいはさらに水分を含んでおり、様々な製品の生産における各種工程で排出される。中でも、鉄および／または酸化鉄を含む含油ダストスラッジは、本発明法によって油分を効率的に除去できる点で有利であり、このような含油ダストスラッジは、製銑から圧延までを行う鉄鋼製品の製造における各種の工程で排出される。
【００４０】
本発明に従って製造された鉄源原料、あるいは本発明に従って処理されたダストスラッジは、その油分濃度が１質量％未満となり、焼結原料を製造する際の造粒原料の一部としてそのまま使用することができるだけでなく、転炉製鋼原料として用いても操業に何らの支障をきたすことがない利点を有している。
【実施例】
【００４１】
上掲図１に示した設備の容器をビーカーに替えて、このビーカーに製鉄所で発生した含油ダストスラッジ（油分濃度は表１参照）を装入するとともに、ここに水を加えて攪拌器で攪拌するとともに、発泡剤を添加し、その後しばらく静置（気泡が発生しなくなるまで）したのち、浮上油を除去するとともに容器内の残渣を回収してそれに含まれる油分の濃度を調査した。その結果を、本発明法以外の方法で処理した結果とともに表１に示す。
【００４２】
なお、処理後のダストスラッジの油分の濃度はノルマルヘキサン抽出法（ＪＩＳ  Ｋ０１０１またはＪＩＳ  Ｋ０１０２）によって測定した。
【００４３】
【表１】
0006331035.tif 000002
【００４４】
通常、鉄源原料として使用できるダストスラッジはその油分濃度が、おおよそ１質量％のものまでであるが、本発明例１〜４では、いずれも０．８〜１．０質量％程度であり、鉄源原料として十分に使用できることが確認された。
【００４５】
これに対して、比較例１、２は、いずれも油分濃度が１質量％以上であり、鉄源原料として使用するのが難しいものであった。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
本発明によれば、大掛かりな設備を要したり、重油などの燃料の使用量の増加を伴うことなしに含油ダストスラッジから鉄源原料を製造し得る方法が適用できる。また、本発明によれば、含油ダストスラッジに含まれる油分を効率的に除去し得る処理方法が提供できる。
【符号の説明】
【００４７】
１      容器
１ａ    排出口
２      含油ダストスラッジの供給部
３      発泡剤の供給部
４      攪拌器
【図１】
0006331035.tif 000003