(57)【要約】【課題】還元・溶解・精練等の製鉄プロセスより発生する製鉄ダストを製鉄工程内で完全に再生利用し、製鉄ダストのゼロ・エミッション化を実現し、複数の製鉄所で必要とするインフラ規模をミニマイズできる製鉄ダストの資源化有効利用方法を提供する。【解決手段】還元・溶解・精練等の製鉄プロセスにて発生する製鉄ダストの資源化有効利用方法であって、Zn等の揮発性金属を0.1%以上含む製鉄ダストを溶銑の脱Ｓｉおよび脱Ｐ剤として使用し、前記脱Ｓｉおよび脱Ｐ時に発生する集塵ダストと、前記脱Ｓｉおよび脱Ｐ剤として使用できない余剰ダストとを還元用炭剤とともに混錬して塊成物とし、該塊成物を専用還元炉にて還元した還元鉄を製鋼原料として使用し、前記専用還元炉にて発生する集塵ダストを非鉄原料として使用することを特徴とする製鉄ダストの資源化有効利用方法。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
還元・溶解・精練等の製鉄プロセスにて発生する製鉄ダストの資源化有効利用方法であって、Zn等の揮発性金属を0.1%以上含む製鉄ダストを溶銑の脱Ｓｉおよび脱Ｐ剤として使用し、前記脱Ｓｉおよび脱Ｐ時に発生する集塵ダストと、前記脱Ｓｉおよび脱Ｐ剤として使用できない余剰ダストとを還元用炭剤とともに混錬して塊成物とし、該塊成物を専用還元炉にて還元した還元鉄を製鋼原料として使用し、前記専用還元炉にて発生する集塵ダストを非鉄原料として使用することを特徴とする製鉄ダストの資源化有効利用方法。
【請求項２】
複数の製鉄所における還元・溶解・精練等の製鉄プロセスにて発生する製鉄ダストの資源化有効利用方法であって、特定の製鉄所にZn等の揮発性金属の混入源となるスクラップの使用規制を施したうえで、Zn等の揮発性金属の含有率が0.1%未満なる製鉄ダストを焼結および高炉原料として使用し、Zn等の揮発性金属を0.1%以上含む製鉄ダストを溶銑の脱Ｓｉおよび脱Ｐ剤として使用し、前記脱Ｓｉおよび脱Ｐ時に発生する集塵ダストと、焼結および高炉原料または脱Ｓｉおよび脱Ｐ剤として使用できない余剰ダストとを還元用炭剤ととともに混錬して塊成物とし、該塊成物を専用還元炉にて還元した還元鉄を製鋼原料として使用し、前記専用還元炉にて発生する集塵ダストを非鉄原料として使用することを特徴とする製鉄ダストの資源化有効利用方法。
【請求項３】
Zn等の揮発性金属の含有量の低い製鉄ダストを溶銑の脱Ｓｉおよび脱Ｐ剤として優先的に使用し、かつ、炭素含有量の高い製鉄ダストを専用還元炉にて優先的に還元して再利用すること特徴とする請求項１または請求項２に記載の製鉄ダストの資源化有効利用方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主原料中スクラップ配合比を1%以上とする製鋼法（電気炉製鋼法、冷鉄源溶解法、Cupla溶銑・転炉製鋼法、高炉・転炉製鋼法 等） において、還元・溶解・精練等の製鉄プロセスより発生する製鉄ダストを資源化して有効利用する方法に関する。                   
【背景技術】
【０００２】
製鉄プロセスで発生するZn含有製鉄ダストの利用法としては、例えば、(1) 特公平2-8002号公報に開示されているように、Zn含有ダストを溶銑中にランスを用いて吹き込み、酸化Znを溶銑中のC、Siにより還元してZn蒸気として分離させ、これを集塵機により捕集してZnを濃縮回収する方法や、 (2) 特開平9-25504号公報や特開平8-333612号公報に開示されているように、Zn含有ダストを溶銑脱Ｐ剤として添加し、溶銑中Ｐを除去するとともにZnを濃縮回収する方法 、 (3) 特開平11-92812号公報に開示されているように、Zn含有ダストを溶銑脱Ｓｉあるいは転炉へ繰り返し使用することによりZnを濃縮回収する方法、(4) 特開2000-45012号公報に開示されているように、溶解専用転炉および精練専用転炉で発生するダストに炭材を内装させて塊成化し、予備還元炉で予備還元後再使用するダスト利用方法等が提案されている。
【０００３】
しかし、(1)の方法は、Zn濃縮の基本的な反応を開示したものであり、これを実際の製鉄プロセスに適用するための具体的な検討はなされていなかった。
また、(2)の方法は、Zn酸化物と溶銑中のC、SiおよびＰとが反応するに多大な熱を損失させるため、処理前の溶銑中の顕熱・潜熱が許容されるまでのZn含有製鉄ダスト処理法に過ぎず、製鉄工程で発生する全ダストを再生利用することはできなかった。
また、(3)の方法は、Zn含有ダストを溶銑脱Ｓｉあるいは転炉へ繰り返し使用することでZn含有ダストを有価物のレベルにまでZn濃縮回収する方法としているが、Zn含有ダストの繰り返し使用回数を管理し、繰り返し次数毎に分別回収することは非現実的であり、実施するのは困難であった。
また、(4)の方法は、製鉄工程で発生する全ダストを同方法にて利用するには、予備還元炉の処理能力を必要以上に肥大な物とさせ、 経済性なる点で万全な対策とは言い難かった。
【特許文献１】特公平2-8002号公報
【特許文献２】特開平9-25504号公報
【特許文献３】特開平8-333612号公報
【特許文献４】特開平11-92812号公報
【特許文献５】特開2000-45012号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、前述のような従来技術の問題点を解決し、還元・溶解・精練等の製鉄プロセスより発生する製鉄ダストを製鉄工程内で完全に再生利用し、製鉄ダストのゼロ・エミッション化を実現する製鉄ダストの資源化有効利用方法を提供することを課題とする。 
また、複数の製鉄所間でZn含有率に応じた最適なダスト処理法を実施することで必要とするインフラ規模をミニマイズできる製鉄ダストの資源化有効利用方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、前記課題を解決するために鋭意検討の結果なされたものであり、製鉄プロセスにおいて発生するダストの特性に応じた最適な処理方法を選択することにより、製鉄ダストを製鉄工程内で完全に再生利用し、製鉄ダストのゼロ・エミッション化を実現でき、しかも、複数の製鉄所で必要とするインフラ規模をミニマイズできる製鉄ダストの資源化有効利用方法を提供するものであり、その要旨とするところは特許請求の範囲に記載した通りの下記内容である。
（１）還元・溶解・精練等の製鉄プロセスにて発生する製鉄ダストの資源化有効利用方法であって、Zn等の揮発性金属を0.1%以上含む製鉄ダストを溶銑の脱Ｓｉおよび脱Ｐ剤として使用し、前記脱Ｓｉおよび脱Ｐ時に発生する集塵ダストと、前記脱Ｓｉおよび脱Ｐ剤として使用できない余剰ダストとを還元用炭剤とともに混錬して塊成物とし、該塊成物を専用還元炉にて還元した還元鉄を製鋼原料として使用し、前記専用還元炉にて発生する集塵ダストを非鉄原料として使用することを特徴とする製鉄ダストの資源化有効利用方法。
（２）複数の製鉄所における還元・溶解・精練等の製鉄プロセスにて発生する製鉄ダストの資源化有効利用方法であって、特定の製鉄所にZn等の揮発性金属の混入源となるスクラップの使用規制を施したうえで、Zn等の揮発性金属の含有率が0.1%未満なる製鉄ダストを焼結および高炉原料として使用し、Zn等の揮発性金属を0.1%以上含む製鉄ダストを溶銑の脱Ｓｉおよび脱Ｐ剤として使用し、前記脱Ｓｉおよび脱Ｐ時に発生する集塵ダストと、焼結および高炉原料または脱Ｓｉおよび脱Ｐ剤として使用できない余剰ダストとを還元用炭剤ととともに混錬して塊成物とし、該塊成物を専用還元炉にて還元した還元鉄を製鋼原料として使用し、前記専用還元炉にて発生する集塵ダストを非鉄原料として使用することを特徴とする製鉄ダストの資源化有効利用方法。
（３）Zn等の揮発性金属の含有量の低い製鉄ダストを溶銑の脱Ｓｉおよび脱Ｐ剤として優先的に使用し、かつ、炭素含有量の高い製鉄ダストを専用還元炉にて優先的に還元して再利用すること特徴とする（１）または（２）に記載の製鉄ダストの資源化有効利用方法。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、還元・溶解・精練等の製鉄プロセスより発生する製鉄ダストを製鉄工程内で完全に再生利用し、製鉄ダストのゼロ・エミッション化を実現する製鉄ダストの資源化有効利用方法を提供することができる。
また、複数の製鉄所間でZn含有率に応じた最適なダスト処理法を実施することで必要とするインフラ規模をミニマイズできる製鉄ダストの資源化有効利用方法を提供することができる。
国内での鉄鋼製品の蓄積は、将来にわたって、建築構造物、自動車・家電製品等の消費材がスクラップ・ダウンされるにあたって鉄スクラップの多量発生、蓄積が想定される。 
【０００７】
一方これまで進められてきた建築構造物、自動車・家電製品等の高機能化、高付加価値化は、素材構成を複雑化させ、スクラップ中には鉄以外にZn等の揮発性非鉄金属の混入を回避することができなくなっている。 従ってこれらのスクラップを鉄鋼各社がリサイクル使用するにあたっては、Zn等の揮発性非鉄金属を以下に効率的に製鉄所系外へ排出、資源化するかが必須となる。 
また製鉄ダストそのものも従来はセメント業界で有効利用されていたが、国内セメント需要の減退から利用先のない廃棄物として扱われはじめた。 
本発明は、係る環境変化の中で鉄鋼各社が将来的に遭遇する前期課題を解決する有効な手段であり、産業上有用な著しい効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明を実施するための最良の形態について実施例１および実施例２により詳細に説明する。
【実施例１】
【０００９】
図１は、溶銑処理設備およびダスト専用還元炉を有する月産粗鋼生産量 40万t規模の高炉一貫製鉄所に本発明を適用する場合の実施例を示す図である。
図１において、原料ヤード１から供給される製鉄原料は、原料処理設備２にて焼結・ペレット等に加工されて、高炉３にて還元・溶解された後、溶銑処理工程４により脱Si,脱Pされ、転炉５にて精錬されて鋼材が製造され、発生する製鉄ダストは必要に応じて専用還元炉６で処理される。
本発明は、この還元・溶解・精練等の製鉄プロセスにて、それぞれ発生する製鉄ダストを資源化し有効利用する方法を提供するものである。
表１乃至表３は、図１に示す一貫高炉製鉄所に従来のダスト処理方法を適用した比較例を示し、表４は本発明の製鉄ダストの資源化有効利用方法                        を適用した例を示す。
【００１０】
高炉一貫製鉄所で発生する製鉄ダストには、Zn等揮発性金属を含まないあるいは含有量の少ないダストには焼結およびペレット工場等の原料系ダストと高炉一次灰、高炉集塵ダストがあり、これらは焼結およびペレット原料として再利用が可能である。 
また、Zn等の揮発性金属を含む高炉二次灰や転炉ダストについては、資源化・減容化することができる。
まず、高炉一貫製鉄所で発生する製鉄ダストに特公平2-8002号公報、特開平9-25504号公報、特開平8-333612号公報にて提案されている技術を適用した場合を表１（ケース１）に示す。
【００１１】
この比較例にあっては、Zn含有量が0.1％未満の原料系ダストおよび高炉ダストを焼結・ペレット原料として使用し、Zn含有量が0.1％以上の転炉細粒ダストと転炉集塵ダストを溶銑処理に使用した。
しかし、溶銑の脱Si剤あるいは脱P剤として使用可能量は熱的な制約により限界があり、仮に同使用可能量が20kg/t の場合、 16.5kg/t ものダストが製鉄所内での利用先のない廃棄物となる。
【００１２】
次に、高炉一貫製鉄所で発生する製鉄ダストに特開平11-92812号公報 にて提案されている技術を適用した場合を表２（ケース2）に示す。
この比較例にあっては、Zn含有量が0.1％未満の原料系ダストおよび高炉ダストを焼結・ペレット原料として使用し、Zn含有量が0.1％以上のダストを溶銑処理および転炉に２回繰り返して使用した。
その結果、溶銑の脱Si剤あるいは脱P剤と転炉での繰り返し使用によりZn等揮発性金属を含む溶銑予備処理ダストおよび転炉ダスト中のZn含有量はUPし、一部では非鉄精錬原料として外販可能となるが、Znの濃化進行はダスト発生量の増大にも繋がり、結果現実的な2回までの繰り返し使用では5kg/t のダストが製鉄所内での利用先のない廃棄物となった。
【００１３】
次に、高炉一貫製鉄所で発生する製鉄ダストに特開2000-45012号公報にて提案されている技術を適用した場合を表３（ケース3）に示す。
この比較例にあっては、Zn含有量が0.1％未満の原料系ダストおよび高炉ダストを焼結・ペレット原料として使用し、Zn含有量が0.1％以上のダストを専用還元炉にて処理し資源として再利用した結果、Zn等揮発性金属を含む製鉄ダストの全てを専用還元炉にて還元し、還元鉄を製鉄原料に利用し、同還元炉集塵ダストも非鉄精錬原料として外販可能となり、結果製鉄所内発生ダストのゼロエミッション化が可能となる。 
ここで、焼結・ペレット原料として使用するダスト中のZn含有量を0.1％未満とするのは、0.1％以上Znを含むダストを使用して製造した焼結・ペレットを高炉に装入すると、亜鉛量が多いために高炉内の炉壁に酸化亜鉛が堆積して原料の円滑な下降を阻害する危険性があるからである。
【００１４】
しかしながら、このケース３における専用還元炉の必要処理能力は、144kt/M (=36.1k/t ×400kt/M) なる規模となり、設備費用が高くつくという問題点があった。
一方、本発明にて提案している技術を適用した場合を表４（ケース4）に示す。この本発明例にあっては、Zn含有量が0.1％未満の原料系ダストおよび高炉ダストを焼結・ペレット原料として使用し、Zn含有量が0.1％以上のダストを一旦溶銑の脱Si剤あるいは脱P剤として使用することでダストそのもの減容化を図り、その上で溶銑の脱Si剤あるいは脱P剤に充当できない余剰ダストとを専用還元炉にて還元した。
その結果、製鉄所内発生ダストのゼロエミッション化が可能となるばかりでなく、専用還元炉の必要処理能力は66kt/M (=16.5k/t ×400kt/M) となりケース3に対して設備規模を半減以下に抑えることができた。
【実施例２】
【００１５】
図２は、月産粗鋼生産量 40万t規模の高炉一貫製鉄所 2箇所と月産粗鋼生産量 5万t規模の電気炉製鉄所 1箇所、計3箇所に発明を適用する場合の実施例を示す図であり、そのダスト処理方法を表５に示す。
A製鉄所なる高炉一貫製鉄所では溶銑処理設備のみを有し、B製鉄所なる高炉一貫製鉄所では専用還元炉のみを有するものとする。ここでA製鉄所ではZn等揮発性金属の混入源となるスクラップについては、Zn入量規制を施すことによりZn等揮発性金属を含む製鉄ダストは、溶銑予備処理ダストを除いては高炉二次灰と転炉集塵ダストのみに集約することができる。
一方、B製鉄所およびC製鉄所では、A製鉄所にて規制をしているZn等揮発性金属を含むスクラップを集中的に消費する。 
【００１６】
この本発明例における具体的なダスト処理方法を表５に示す。
まず、A製鉄所においては、Zn含有量が0.1％未満の原料系ダストおよび高炉ダストをA製鉄所の焼結・ペレット原料として使用し、Zn含有量が0.1％以上の転炉集塵ダストをA製鉄所の溶銑処理に使用し、高炉二次灰をB製鉄所の専用還元炉にて処理した。
次に、B製鉄所においては、Zn含有量が0.1％未満の原料系ダストおよび高炉ダストをB製鉄所の焼結・ペレット原料として使用し、Zn含有量が0.1％以上の転炉集塵ダストをA製鉄所の溶銑処理に使用し、高炉二次灰をB製鉄所の専用還元炉にて処理し、転炉細粒ダストについてはA製鉄所の溶銑処理とB製鉄所の専用還元炉で分担した。
【００１７】
また、C製鉄所における電気炉集塵ダストは、A製鉄所の溶銑処理に使用した。
以上のように、3箇所間でZn等揮発性金属を含むスクラップ使用を配分した上で、Zn等揮発性金属含有率が0.1%未満なる製鉄ダストを焼結および高炉原料として使用し、Zn等揮発性金属を0.1%以上含む製鉄ダストを溶銑の脱Ｓｉおよび脱Ｐ剤として使用する。この脱Ｓｉおよび脱Ｐ時に発生する集塵ダストと焼結および高炉原料及び脱Ｓｉおよび脱Ｐ剤に充当できない余剰ダストとを還元用炭剤とともに混錬して塊成化し、専用還元炉にて還元し、還元鉄を製鋼原料に使用し、還元炉集塵ダストは非鉄精錬原料として外販することができる。 
ここで、Zn等揮発性金属を0.1%以上含む製鉄ダストのうち、Zn含有量の低い製鉄ダストから優先して溶銑の脱Ｓｉおよび脱Ｐ剤として使用することによってダスト減容化効果は一層発揮する。 またZn等揮発性金属を0.1%以上含む製鉄ダストのうち、C含有量の高い製鉄ダストから優先して専用還元炉ヘ使用することで還元の際に必要とする炭材使用量を抑制することができる。
【００１８】
以上の結果、3箇所より発生する製鉄ダストの全てを製鉄原料ないしは非鉄精錬原料として活用し、３箇所の製鉄所内発生ダストのゼロエミッション化が可能となるばかりでなく、Zn等揮発性金属を0.1%以上含む製鉄ダストの減容化処理にて利用する溶銑予備処理設備、 Zn等揮発性金属を0.1%以上含む製鉄ダストを製鉄原料および非鉄原料とに資源化する専用還元炉の必要処理能力、 装備力を最小化することができる。
【表１】
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【表２】
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【表３】
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【表４】
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【表５】
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【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】溶銑処理設備およびダスト専用還元炉を有する月産粗鋼生産量 40万t規模の高炉一貫製鉄所に本発明を適用する場合の実施例を示す図である。
【図２】月産粗鋼生産量 40万t規模の高炉一貫製鉄所 2箇所と月産粗鋼生産量 5万t規模の電気炉製鉄所 1箇所、計3箇所に発明を適用する場合の実施例を示す図である。
【符号の説明】
【００２０】
１  原料ヤード
２  原料処理設備（焼結・ペレット）
３  高炉
４  溶銑処理
５  転炉
６  専用還元炉（回転炉床式還元炉）
７  電気炉
【図１】
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【図２】
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