(57)【要約】【課題】廃棄自動車等の、可燃分を多量に含みかつ塩素を含んだ鉄含有プレス体を低コストで有効に利用することができる電気炉の操業方法を提供すること。【解決手段】炉本体と炉蓋とを有し、炉蓋を旋回して原料をバケット装入する電気炉により固体鉄源を主体とする装入物を溶解するにあたり、鉄源として、可燃分を１５質量％以上含み、かつ塩素分を含む鉄含有プレス体と、他の固体鉄源とを、前記プレス体の割合が５質量％以上になるように電気炉に装入する工程（工程４）と、前記電気炉内で主にアークにより装入物を溶解する工程（工程５）と、前記電気炉内の装入物を溶解する際に発生する排ガスを処理し、排ガス中の有害物質を低減させる工程と（工程６）、排ガスからダストを分離回収する工程（工程７）を用いる。【選択図】図３
2005154806.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
炉本体と炉蓋とを有し、炉蓋を旋回させて原料をバケット装入する電気炉により固体鉄源を主体とする装入物を溶解する電気炉の操業方法であって、
鉄源として、可燃分を１５質量％以上含み、かつ塩素分を含む鉄含有プレス体と、他の固体鉄源とを、前記プレス体の割合が５質量％以上になるように電気炉に装入する工程と、
前記電気炉内で主にアークにより装入物を溶解する工程と、
前記電気炉内の装入物を溶解する際に発生する排ガスを処理し、排ガス中の有害物質を低減させる工程と、
排ガスからダストを分離回収する工程と、
を具備することを特徴とする電気炉の操業方法。
【請求項２】
前記鉄含有プレス体は、廃棄自動車を解体後シュレッダー処理を施さずにプレスしたものであることを特徴とする請求項１に記載の電気炉の操業方法。
【請求項３】
前記排ガス中の有害物質を低減させる工程は、排ガス中の可燃成分を燃焼させて排ガスを昇温し、その後冷却設備で排ガスを冷却することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電気炉の操業方法。
【請求項４】
前記鉄含有プレス体の割合が１０質量％以上であることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の電気炉の操業方法。
【請求項５】
前記電気炉は１チャージあたり１００トン以上の処理能力を有するものであることを特徴とする請求項４に記載の電気炉の操業方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、炉蓋を旋回させて原料をバケット装入するタイプの通常の電気炉により固体鉄を主体とする装入物を溶解する電気炉の操業方法に関し、特に廃棄自動車を有効に利用することができる電気炉の操業方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、資源のリサイクルおよび環境問題から、非金属・非鉄を含有する鉄鋼スクラップを炉蓋を旋回させて原料をバケット装入するタイプの電気炉でアーク溶解するプロセスが増加している。そして、２００５年の自動車リサイクル法の施行を前に、廃棄自動車を電気炉の鉄源として積極的に利用することが試みられている。
【０００３】
廃棄自動車はシート等の可燃分を多量に含んでいるため、従来、エンジン、バッテリーやタイヤおよび液体や銅配線等を取り外した後にプレスされたものを、シュレッダー処理し、その際に発生する、可燃分を含むシュレッダーダストを分離して鉄屑としたものが電気炉に供されている。一方、シュレッダーダストは、埋め立て処分されるかガス化溶融炉等で燃焼処理される（非特許文献１参照）。
【０００４】
しかしながら、このような処理を行う場合には、シュレッダー処理自体のコストがかかる他、シュレッダーダストの埋め立て処分場所の不足から減容または燃焼処理が必須となっているため、多大のコストがかかり、トータルの処理コストが極めて高いものとなってしまう。
【非特許文献１】平成１４年度  シュレッダーダスト等廃棄物の処理技術等に関する調査研究報告書  平成１５年３月発行
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、廃棄自動車等の、可燃分を多量に含みかつ塩素を含んだ鉄含有プレス体を低コストで有効に利用することができる電気炉の操業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】
【０００６】
アークによって固体鉄を溶融する、炉蓋を旋回させて原料をバケット装入するタイプの通常電気炉は、従来から、廃棄自動車等の可燃分を多量に含んだ状態では、処理が困難であり、たとえ可燃分を多量に含んだプレス体を電気炉に装入できたとしても処理効率が悪くなり、処理コストが大幅に上昇し、また、シート類および配線類等の有機材料に含まれる塩素分によりダイオキシン等の塩素化合物が発生するとして、廃棄自動車を通常電気炉に用いる場合には、上述のようなシュレッダー処理により可燃分や塩素分を含むシュレッダーダストを分離した状態の鉄を用いていた。
【０００７】
これに対して本発明者らが検討を加えた結果、操業条件および管理ならびに排ガス処理を適正化することにより、有害物質の排出を基準量以下にしつつ、効率低下を抑制しつつ安定的に、廃棄自動車等の、可燃分を多量に含みかつ塩素分を含んだ鉄含有プレス体を、炉蓋を旋回させて原料をバケット装入する通常電気炉に、一定量以上用いることができることを見出した。
【０００８】
本発明は、このような知見に基づいてなされたものであり、以下の（１）〜（５）を提供するものである。
【０００９】
（１）炉本体と炉蓋とを有し、炉蓋を旋回させて原料をバケット装入する電気炉により固体鉄源を主体とする装入物を溶解する電気炉の操業方法であって、鉄源として、可燃分を１５質量％以上含み、かつ塩素分を含む鉄含有プレス体と、他の固体鉄源とを、前記プレス体の割合が５質量％以上になるように電気炉に装入する工程と、前記電気炉内で主にアークにより装入物を溶解する工程と、前記電気炉内の装入物を溶解する際に発生する排ガスを処理し、排ガス中の有害物質を低減させる工程と、排ガスからダストを分離回収する工程と、を具備することを特徴とする電気炉の操業方法。
【００１０】
（２）上記（１）の方法において、前記鉄含有プレス体は、廃棄自動車を解体後シュレッダー処理を施さずにプレスしたものであることを特徴とする電気炉の操業方法。
【００１１】
（３）上記（１）または（２）の方法において、前記排ガス中の有害物質を低減させる工程は、排ガス中の可燃成分を燃焼させて排ガスを昇温し、その後冷却設備で排ガスを冷却することを特徴とする電気炉の操業方法。
【００１２】
（４）上記（１）〜（３）のいずれかの方法において、前記鉄含有プレス体の割合が１０質量％以上であることを特徴とする電気炉の操業方法。
【００１３】
（５）上記（４）の方法において、前記電気炉は１チャージあたり１００トン以上の処理能力を有するものであることを特徴とする電気炉の操業方法。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、鉄源として、廃棄自動車等の可燃分を１５％以上含み、かつ塩素分を含む鉄含有プレス体と、他の個体鉄とを、前記プレス体の割合が５質量％以上になるように電気炉に装入し、これらを主にアークにより溶解し、電気炉内の装入物を溶解する際に発生する排ガスを処理してその中の有害物質を低減させ、排ガスからダストを分離回収するので、従来、バッチ式の電気炉で処理することが困難であると考えられていた廃棄自動車等の可燃分を多量に含んだ鉄含有プレス体を低コストで有効に利用することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
図１は、本発明の一実施形態を実施するための設備を示す概略構成図である。この設備は、電気炉１００と、排ガス処理部２００と、ダスト回収部３００と、排ガス排出部４００とを有している。
【００１６】
電気炉１００は、炉蓋を旋回させて原料をバケット装入するタイプのアーク溶解による通常電気炉であり、図２に模式的に示すように、鉄源が装入される炉本体１０１と、炉本体１０１の上部の開口を塞ぐ着脱自在の炉蓋１０２とを有している。炉蓋１０２の上方からは炉蓋１０２を貫通して炉本体１０１の中に垂直に１本の直流式アーク電極１０３が挿入されている。炉本体１０１の外周側底部にはアーク加熱により溶融した溶鋼１０８を出鋼するための出鋼口１０４が設けられており、炉本体１０１の出鋼口１０４とは反対側の側壁には、作業口１０５が設けられている。この作業口１０５は作業扉１０６にて開閉可能となっている。この作業口１０５より溶鋼１０８の上の溶融スラグ１０９を排出する。さらに、炉本体１０１の側壁から炉本体１０１の中へ、バーナー１０７が挿入されている。さらにまた、装入物中の炭素等を燃焼させるための酸素ガスを供給する酸素ランス１１０が作業口１０５から水平に挿入されるようになっている。なお、出鋼口１０４の下には、受鋼用の取鍋１１１が配置されるようになっている。
【００１７】
排ガス処理部２００は、電気炉１００で発生した排ガスを導くとともに、排ガスの燃焼を行うための２次エアー調整用の摺動管２０５を介して２次エアーを導いて、排ガス中の可燃性ガスを燃焼させて排ガスを昇温する燃焼塔２０１と、燃焼塔２０１の燃焼により昇温した排ガス冷却塔２０２を有している。これにより、後述するようにダイオキシン類等の有害物質を低減させることができる。電気炉１００の炉蓋１０２には集塵エルボ２０３が接続されており、集塵エルボ２０３が吸煙管２０４に接続されており、この吸煙管２０４と燃焼塔２０１とが接続されている。また、燃焼塔２０１と冷却塔２０２とはダクト２０６で接続されている。
【００１８】
ダスト回収部３００は、バグフィルターからなる集塵機３０１を有しており、集塵機３０１はダクト３０２の他端に接続されている。集塵機３０１では、冷却塔２０２からダクト３０２を経て供給された排ガス中のダストが捕集され、回収される。ダクト３０２には建屋集塵系３０３が合流しており、工場内環境対策を同時に行うようになっている。また、ダクト３０２の前記合流部の上流側に直引系のブロアー３０４が設けられている。
【００１９】
排ガス排出部４００は、ブロアー４０１および排気塔４０２を有しており、ダストが除かれた排ガスがダクト４０３を経て排気塔４０２に至り大気に放出される。ブロアー４０１は、ダクト４０３に設けられており、排ガスを吸引し、排気塔４０２へと導く。
【００２０】
次に、以上のような設備を用いた本発明の電気炉の操業方法の一実施形態について説明する。
本実施形態においては、電気炉１００に装入する鉄源として、通常用いる鉄スクラップ等の他、廃棄自動車を解体後シュレッダー処理を施さずにプレスした廃棄自動車プレス体、いわゆるＡプレスを用いる。
【００２１】
Ａプレスは、廃自動車からエンジン、バッテリー、燃料タンク、タイヤ、サスペンション、駆動軸等を取り外し、さらに鋼の品質劣化の原因となるＣｕを含む配線を取り外した上で、ガスおよび液体を抜き取り、ソフトプレスを経た後、二方または三方プレスにより三辺の和が３．５ｍ以内程度の立方体または直方体にしたものである。したがって、シートやプラスチックボード等、通常のシュレッダー処理においてはシュレッダーダストとして分離される可燃分が含まれている。
【００２２】
シュレッダーダストは、通常、１台の廃自動車７００ｋｇのうち２２５ｋｇ程度、すなわち３０質量％強含まれており、その成分の概略平均を表１に示す。表１に示すように、その中の５９質量％程度が可燃分またはガス成分であり、その中で炭素および水素がそれぞれ４５質量％および６質量％程度と大部分を占めている。したがって、Ａプレス全体では可燃物が１５質量％以上含まれている計算となる。また、Ａプレスを電気炉操業に用いる場合には、Ａプレスの品質が重要な要素であり、有害物質であるＣｕ等を極力低減したもの（精緻解体したもの）を用いることが好ましい。
【００２３】
【表１】
2005154806.tif 000003
【００２４】
本実施形態では、図３のフローチャートに示すように、まず、上述のように廃棄自動車を解体し、有価部品や有害物質を取り外す（工程１）。この解体においては、一次解体として、（１）法的に規定されているものの適正処理、例えばエアバック、バッテリー、水銀灯の取り外し、フロン、油類（オイル、ガソリン）、クーラントの排出、（２）有価物回収、例えばエンジン、エアコン、ランプ、ナビゲーションシステム、アンテナ等の回収、（３）後工程での処理が困難なもの、例えば、シャーシやタイヤ等の除去を行い、さらに、二次解体として、ワイヤーハーネス等のＣｕ含有部材を取り除くといった、いわゆる精緻解体を行う。その後の解体した車体をソフトプレスし（工程２）、さらに二方または三方プレスにより可燃分を１５質量％以上含む鉄含有プレス体としてＡプレスを製造する（工程３）。次いで、図２に示すように、可燃分を１５質量％以上および塩素を含むＡプレス１１と、他の固体鉄源である鉄スクラップ等１２とを、Ａプレスが装入原料全体の５質量％以上になるように電気炉本体１０１内に装入し（工程４）、電気炉操業を行う（工程５）。
【００２５】
従来は、可燃分を多量に含み、かつ塩素分を含むＡプレスは、以下の理由から通常のバッチ式電気炉には適さないとしてほとんど用いられていなかった。
（１）Ａプレスは可燃分が多いことから低比重で嵩高く、サイズが大きいため、電気炉に効率良く装入することが困難であって生産性が低く、しかも溶解のためのエネルギーも増加し、電力コスト、電極コスト、および設備のメンテナンスコストが増加する。以上のことから、Ａプレスを用いることにより操業コストが増大する。
（２）可燃分が多量に含まれているため集塵風量が増大するとともに、このような多量の可燃分の他、塩素が含まれているため、排ガス中の可燃分の燃焼や、ダイオキシン類等の有害な塩素化合物の低減を図る必要があり、かつ塩素による設備の劣化等を考慮しなければならず、排ガス処理の負担が大きい。
【００２６】
これに対し、本発明者らが検討した結果、Ａプレスの装入方法を工夫するとともに、排ガス処理設備を強化すれば、可燃分を１５質量％以上および塩素を含むＡプレスを装入原料全体の５質量％以上装入して安定操業が可能なことが見出された。しかもシュレッダー処理が不要であるため、シュレッダーダスト処理も含めて、その分コストを低減することができ、操業コストの増加分を考慮してもなおメリットが大きいことが判明した。
【００２７】
可燃分を１５質量％以上および塩素を含む鉄源としてのＡプレスの装入割合は、自動車リサイクルを有効に進める観点から５質量％以上が好ましい。このようにＡプレスの配合量が増加しても、容量の大きい炉を用いることや、電気炉１００へのＡプレスの装入の回数や１回あたりの装入量を制御することにより効率的にＡプレスを電気炉１００内に装入することができ、アーク電極１０３以外にバーナーを用いて炭素等の可燃分を燃焼させることにより、操業効率を極端に悪化させることなく操業を行うことができる。電気炉１００の容量が小さい場合には、Ａプレスの配合量が多くなるとＡプレスの装入が困難となるが、電気炉１００が１バッチあたり１００トン以上の処理能力を有する比較的大容量のものを用いることにより、Ａプレスが１０質量％以上であってもＡプレスの装入が十分に可能となる。そして、このような大容量の電気炉を用いた場合には、Ａプレスの配合量が２０質量％程度まで装入可能であり、バーナー１０７による炭素等の可燃分の燃焼および排ガス処理等を適正化することにより安定操業可能である。
【００２８】
このようにして電気炉１００で操業した際に排ガスが発生するが、その排ガスは集塵エルボ２０３および吸煙管２０４を介して排ガス処理部２００に送られ、そこで処理される（工程６）。上述のようにＡプレスを含む鉄源を装入して電気炉操業を行う際に排出される排ガスは、通常の電気炉操業よりＣＯ濃度および塩素濃度が高いものとなるため、排ガス処理部２００での処理および管理が重要となる。
【００２９】
具体的には、まず、排ガス中の塩素分がダイオキシン類等を形成しても速やかに分解するように燃焼塔２０１で排ガスを燃焼させ、ダイオキシン類が分解する８００℃以上に排ガス温度を上昇させる。この場合に、排ガス中にはＡプレスに含まれる炭素に由来するＣＯが多いため、燃焼のために外部から与えるエネルギーは少なくて済む。その後、８００℃以上に昇温された排ガスは、ダクト２０６を経て冷却塔２０２に至り、２５０℃以下に急冷される。このように排ガスを急冷することによりダイオキシン類等の有害物質の再合成が防止される。このため、最終的に排ガス中のダイオキシン類等の有害物質の濃度を規制値以下にすることが可能となる。また、このように原料の炭素分が多い場合には、突発的に排ガス中のＣＯ濃度が著しく上昇して発火可能領域に至るおそれが皆無ではないので、ガス分析装置２０８により排ガス中のＣＯガス濃度等をモニタし、摺動管２０５の調整、直引系のブロアー３０４の回転数制御、ブロアー４０１の吸引力制御、アーク電極１０３への投入電力の調整等により、ＣＯガス濃度を管理することが必要である。また、ＣＯガス濃度が危険域に達した場合にアーク電極１０３への電力供給を停止するような安全対策も重要である。
【００３０】
このようにして処理された排ガスは、ダクト３０２を経てダスト回収部３００へ至り、バグフィルターからなる集塵装置３０１により排ガス中のダストが回収される（工程７）。ダイオキシン類等の有害物質はダスト中に濃縮されており、ダストを除去した後の排ガス中にはダイオキシン類等の有害物質は基準値以下となっているので、ダクト４０３を経て排ガス排出部４００の排気塔４０２から大気中に排出される（工程８）。
【００３１】
バグフィルターからなる集塵機３０１で回収されたダストには亜鉛等の非鉄金属が主成分であり有価物であるので、主に亜鉛回収を目的としてダスト処理工場にて還元焙焼工程等で処理される。
【００３２】
電気炉１００で１チャージの溶解中に作業口１０５から適正量の酸化スラグを排出した後、電気炉１００を図示しない傾動手段により傾動し、その中で得られた溶鋼１０８を出鋼口１０４からその下方に配置された取鍋１１１へ排出する。スラグは、冷却破砕後、路盤材等としてそのまま利用することができる。
【００３３】
以上のように、設備および操業を適切に調整し、かつ管理を十分にすることにより、炭素を主体とする可燃分が１５質量％以上含み、かつ塩素分を含むＡプレスを５質量％以上、好ましくは１０質量％以上、直接に通常電気炉に装入して操業することが可能となり、排ガス処理も十分に行うことができる。このようにＡプレスを直接装入することにより、従来の廃棄自動車処理プロセスであったシュレッダー処理が不要となり、シュレッダーダスト処理も電気炉で一括して行うことができ、Ａプレスを用いることにともなう設備費の増大および操業コストの増加というデメリットを十分に凌駕するコスト的メリットを得ることができる。
【００３４】
なお、本発明は上記実施形態に限定されることなく種々変形可能である。例えば、上記実施形態においては、可燃分を１５質量％以上含み、かつ塩素を含む鉄含有プレス体として、解体した廃自動車をシュレッダー処理を施さずにプレスした廃棄自動車プレス体、いわゆるＡプレスを用いたが、これに限るものではなく、可燃分を１５質量％以上含み、かつ塩素を含む鉄含有プレス体であれば、家電プレス体等の他の鉄含有プレス体を用いた場合でも有効である。また、電気炉として直流アーク式のものを示したが、３本のアーク電極を設けた交流アーク式のものであってもよいことはいうまでもない。交流アーク式の電気炉の炉底に攪拌ガスを吹き込むためのガス吹き込みプラグを設けることもできる。さらに、排ガス処理部の構成も上記構成に限定されるものではない。
【実施例】
【００３５】
図２に示すような構造を有する、容積２３０ｍ３、内径７２００ｍの１５０Ｔ直流アーク式電気炉に、表２、３に示すＡプレスを含む配合の装入物を装入して操業を行った。Ａプレスの配合量は装入例１では１５質量％程度、装入例２では１０質量％程度とした。装入例１，２とも装入物の装入回数は２回とした。
【００３６】
操業は、Ａプレスの影響をバーナーおよび酸素ランス、電力にてリカバーし、排ガス処理を適宜制御することにより生産性にほとんど影響を与えることなく安定的に行われ、装入例１では、装入量１７３Ｔに対し、１５４Ｔの良塊量（ビレット、ブルーム等）を得、装入例２では、装入量１７０．２Ｔに対し、１５４Ｔの良塊量を得た。
【００３７】
エネルギー的には、上記バーナー、酸素ランス、電力の組み合わせ効果により、２〜３ＫＷＨ／％程度の影響があるに過ぎなかった。また、Ａプレスの品位を把握し、原料配合を選択することにより、製品の品位には全く影響がなかった。
【００３８】
以上のことから、通常の電気炉で比較的多量のＡプレスを用いた実操業が十分に可能であることが確認された。
【００３９】
【表２】
2005154806.tif 000004
【００４０】
【表３】
2005154806.tif 000005
【産業上の利用可能性】
【００４１】
以上説明したように、本発明によれば、Ａプレスに代表される可燃分を１５質量％以上含み、かつ塩素を含む鉄含有プレス体を５質量％以上、炉蓋を旋回して原料をバケット装入するタイプの電気炉に直接装入するようにしたので、高効率でかつ低コストで廃棄自動車等のリサイクルを促進することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の一実施形態を実施するための設備を示す概略構成図。
【図２】電気炉の概略構造を示す断面図。
【図３】本発明の電気炉の操業方法の一実施形態を説明するためのフローチャート。
【符号の説明】
【００４３】
１１……廃棄自動車プレス体（Ａプレス）
１２……鉄スクラップ
１００……電気炉
１０３……アーク電極
１０７……バーナー
２００……排ガス処理部
２０１……燃焼塔
２０２……冷却塔
２０５……摺動管
３００……ダスト回収部
３０１……集塵機
４００……排ガス排出部
４０１……ブロアー
４０２……排気塔
【図１】
2005154806.tif 000006
【図２】
2005154806.tif 000007
【図３】
2005154806.tif 000008