(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
硝酸塩および亜硝酸塩から選ばれる１種以上を含有する水溶液を、鉄鋼業における高炉、転炉、製銑工程、製鋼工程または圧延工程から発生したダストを湿式集塵器で除塵し、得られた集塵水に含まれる懸濁物を沈降濃縮した泥状物である集塵スラリーに添加して、該集塵スラリーを脱水処理することを特徴とする集塵スラリーの脱水促進方法。
【請求項２】
前記硝酸塩または亜硝酸塩の量が、集塵スラリーに対して、１０〜３０００ｍｇ／ｌである請求項１に記載の集塵スラリーの脱水促進方法。
【請求項３】
硝酸塩および亜硝酸塩から選ばれる１種以上を含有する水溶液である、鉄鋼業における高炉、転炉、製銑工程、製鋼工程または圧延工程から発生したダストを湿式集塵器で除塵し、得られた集塵水に含まれる懸濁物を沈降濃縮した泥状物である集塵スラリーの脱水促進剤。
【請求項４】
前記硝酸塩および亜硝酸塩が、アルカリ金属塩またはアルカリ土類金属塩である請求項３に記載の脱水促進剤。
【請求項５】
前記硝酸塩が硝酸ナトリウム、硝酸カリウムまたは硝酸カルシウムであり、前記亜硝酸塩が亜硝酸ナトリウム、亜硝酸カリウムまたは亜硝酸カルシウムである請求項４に記載の脱水促進剤。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、集塵スラリーの脱水促進方法およびその脱水促進剤に関する。さらに詳しくは、本発明は、鉄鋼業などで発生する集塵スラリーの脱水処理において、集塵スラリーの含水率を効率的に低下させる集塵スラリーの脱水促進方法およびその脱水促進剤に関する。
【０００２】
【従来の技術】
銑鉄製造に用いられる高炉から排出されるガス（高炉ガス）や鉄鋼製造に用いられる転炉から排出されるガス（転炉ガス）は、多量の粉塵と炉内での反応により生じた各種反応ガスを含むので、乾式および／または湿式集塵器を通して除塵した後、有用なガスをガスホルダーに回収して再利用する方式が一般に採用されている。
【０００３】
湿式集塵器で除塵に用いられた水、すなわち集塵水には鉄鉱石、コークスおよび石灰石などの製銑原料に由来する微粉（ダスト）が懸濁している。これらの懸濁物は、凝集剤添加などの沈殿促進手段およびシックナーなどの沈殿池で効果的に除去され、集塵水は通常、完全循環方式で用いられている。
シックナーなどの沈殿池から排出される泥状物、すなわち集塵スラリーは、脱水処理に付され、再利用もしくは別途目的のために用いられている。
【０００４】
集塵スラリーの脱水処理方法としては、高炉ダストスラリーおよび製鋼炉ダストスラリー（いずれも集塵スラリー）を予め硫酸や塩酸のような酸類で中和しｐＨを６〜８とし攪拌均質化したものを脱水処理する方法（特開昭５２−１８４９４号公報）、および、集塵スラリーを脱水するにあたり、集塵スラリーを外気と接触することなく攪拌均質化を図り、脱水処理する方法（特開昭５２−３６５０７号公報）が知られている。
【０００５】
また、鉄紛鉱石や転炉、高炉ダストなどの紛鉱石の原料に水硬剤を添加混合して冷間塊成する際に、スラリー状態の時に水硬剤を添加し、その後フィルターなどで水分を除去した後、ケーキ状で製団し、養成する冷間塊成化法が知られている（特開昭６０−２４３２３５号公報）。
しかしながら、上記の方法では、ｐＨの管理、集塵スラリーを外気と接触させないための設備ならびにそのメンテナンスが必要であり、集塵スラリーを脱水処理するための簡便で、より脱水効率の高い方法が望まれていた。
【０００６】
特開昭５２−１８４９４号公報に記載の方法では、集塵スラリーに硫酸や塩酸のような強酸を添加して、集塵スラリーのｐＨを中性域に調整し、集塵スラリーの酸化を抑制して脱水性の向上を図っている。しかしながら、塩酸は腐食性が高く、機器類の腐食を招く恐れがあるので好ましくない。また、硫酸はスラリー中の鉄成分を溶解させるために、鉄成分を含む処理水を自然界に排出する恐れがあるので環境面で好ましくない。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、鉄鋼業などで発生する集塵スラリーの脱水処理において、ｐＨの管理や付加設備とそのメンテナンスを必要とせずに、集塵スラリーの含水率を効率的に低下させる集塵スラリーの脱水促進方法およびその脱水促進剤を提供することを課題とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記の課題を解決すべく鋭意研究を行った結果、硝酸塩および亜硝酸塩から選ばれる１種以上を含有する水溶液を集塵スラリーに添加して、集塵スラリーを脱水処理することにより、ｐＨの管理や付加設備とそのメンテナンスを必要とせずに、集塵スラリーの含水率を効率的に低下させることができることを見出し、本発明を完成するに到った。
【０００９】
本発明において用いられる硝酸塩および亜硝酸塩は、それぞれ中性塩およびアルカリ性塩であり、冷却水やボイラー水用の防食剤として公知の化合物であるが、集塵スラリーの脱水処理には用いられたことはない。本発明は、このような硝酸塩および亜硝酸塩が、集塵スラリーの含水率を効率的に低下させることができることを意外にも見出したものである。
【００１０】
かくして、本発明によれば、硝酸塩および亜硝酸塩から選ばれる１種以上を含有する水溶液を、鉄鋼業における高炉、転炉、製銑工程、製鋼工程または圧延工程から発生したダストを湿式集塵器で除塵し、得られた集塵水に含まれる懸濁物を沈降濃縮した泥状物である集塵スラリーに添加して、該集塵スラリーを脱水処理することを特徴とする集塵スラリーの脱水促進方法が提供される。
【００１１】
また、本発明によれば、硝酸塩および亜硝酸塩から選ばれる１種以上を含有する水溶液である、鉄鋼業における高炉、転炉、製銑工程、製鋼工程または圧延工程から発生したダストを湿式集塵器で除塵し、得られた集塵水に含まれる懸濁物を沈降濃縮した泥状物である集塵スラリーの脱水促進剤が提供される。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明における「集塵スラリー」は、鉄鋼業における高炉や転炉、製銑工程、製鋼工程、圧延工程などから発生したダストを湿式集塵器で除塵し、得られた集塵水に含まれる懸濁物を凝集剤添加などの沈殿促進手段およびシックナーなどの沈殿池で沈降濃縮した泥状物である。この集塵スラリーは、鉄、ナトリウム、シリカ、カルシウム、亜鉛とそれらの化合物、有機物および水を含有する。
【００１３】
本発明の集塵スラリーの脱水促進方法は、硝酸塩および亜硝酸塩から選ばれる１種以上を含有する水溶液を集塵スラリーに添加して、集塵スラリーを脱水処理することを特徴とする。
【００１４】
硝酸塩および亜硝酸塩としては、ナトリウム塩、カリウム塩などのアルカリ金属塩、およびマグネシウム塩、カルシウム塩などのアルカリ土類金属塩が挙げられる。
【００１５】
硝酸塩としては、硝酸ナトリウム、硝酸カリウム、硝酸マグネシウムおよび硝酸カルシウムが挙げられ、中でも硝酸ナトリウム、硝酸カリウムおよび硝酸カルシウムが好ましく、脱水効率、作業性およびコスト面で硝酸カルシウムが特に好ましい。
【００１６】
また、亜硝酸塩としては、亜硝酸ナトリウム、亜硝酸カリウム、亜硝酸マグネシウムおよび亜硝酸カルシウムが挙げられ、中でも亜硝酸ナトリウム、亜硝酸カリウムおよび亜硝酸カルシウムが好ましく、脱水効率、作業性およびコスト面で亜硝酸カルシウムが特に好ましい。
【００１７】
集塵スラリーに添加する硝酸塩または亜硝酸塩の量は、集塵スラリーに含まれるダストの構成成分およびその含有量により変化する。例えば、鉄鋼業などで発生する集塵スラリーに対しては、硝酸塩の場合、１０〜３０００ｍｇ／ｌ、好ましくは２０〜１０００ｍｇ／ｌ、より好ましくは３０〜６００ｍｇ／ｌであり、また亜硝酸塩の場合、１０〜３０００ｍｇ／ｌ、好ましくは２０〜１０００ｍｇ／ｌ、より好ましくは２０〜６００ｍｇ／ｌである。硝酸塩または亜硝酸塩の量が上記の範囲であれば、優れた脱水効果を得ることができる。
【００１８】
集塵スラリーに添加する硝酸塩または亜硝酸塩の水溶液の濃度は、例えば、鉄鋼業などで発生する集塵スラリーに対しては、０．１〜２０％、好ましくは０．１〜１０％、より好ましくは０．３〜１０％である。水溶液の濃度が上記の範囲であれば、優れた脱水効果を得ることができる。
【００１９】
本発明の集塵スラリーの脱水促進剤は、本発明の効果を阻害しない範囲で、公知の界面活性剤、公知の分散剤などを含んでいてもよい。
公知の界面活性剤としては、ジオクチルスルホコハク酸ナトリウムなどのアニオン界面活性剤、アルキルフェノール、アルキルアルコール、脂肪酸、脂肪族アミン、脂肪族アミドなどにエチレンオキサイドを付加させたノニオン界面活性剤が挙げられ、例えば、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル（エチレンオキサイド付加モル数＝４，直鎖型アルキル基（Ｃ10〜12））のようなノニオン界面活性剤が挙げられる。
【００２０】
また、公知の分散剤としては、塩化第二鉄、ポリ硫酸鉄、硫酸第二鉄、ポリ塩化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3換算で９％もの、例えば浅田化学株式会社のＰＡＣ５００）などの無機化合物が挙げられる。
【００２１】
次に、本発明の集塵スラリーの脱水促進方法を、図１を用いて具体的に説明するが、本発明はこの具体例により限定されるものではない。
図１は高炉から排出されたガスの流れとそのガスを処理する集塵水の循環経路および集塵スラリーの脱水工程を示す概略図である。高炉（１）から排出されたガス（高炉ガス）は、まず乾式集塵器（２）で集塵され、次いで二段のＶＳ（ベンチュリースクラバー）、１ＶＳ（４）および２ＶＳ（５）から構成される湿式集塵器（３）に送られる。高炉ガスは１ＶＳ（４）、２ＶＳ（５）およびＴＲＴ（６）（炉頂圧回収発電設備）の順に送られ、１ＶＳ（４）および２ＶＳ（５）で湿式集塵されてＴＲＴ（６）に導入されてから高炉ガスホルダー（図示しない）に回収される。湿式集塵に用いられた水（高炉集塵水）は、シックナー（７）で固形分が回収され、貯水槽（８）を経て、１ＶＳ（４）および２ＶＳ（５）に送られ、必要に応じてＡ点（水補充口）では新しい水が補充されて、循環系で繰り返し利用される。Ｂ点（凝集沈殿物排出口）から排出された凝集沈殿物（集塵スラリー）は、フィルタープレスなどの脱水装置（９）により脱水処理に付される。なお、得られた固形物は、乾燥などの後工程を経て、再利用もしくは別途目的のために用いられる。
【００２２】
本発明の集塵スラリーの脱水促進方法では、Ｂ点と脱水装置（９）の間で、集塵スラリーに対して本発明の脱水促進剤を添加するのが好ましい。
本発明の集塵スラリーの脱水促進剤は、作業性およびコスト面で湿式集塵器（３）のシャワー水を用いて水溶液とするのがより好ましい。
【００２３】
本発明の方法において、脱水促進剤を添加する際の集塵スラリーの温度は、３０〜８０℃が好ましく、５０〜７０℃がより好ましい。
【００２４】
【実施例】
本発明を試験例により以下に説明するが、これらの試験例により本発明が限定されるものではない。
【００２５】
試験例１
某製鋼所の高炉から採取した集塵スラリーを用いて脱水処理試験を行った。
集塵スラリー１００ｍｌを３００ｍｌのビーカーに入れ、７０℃で１時間加温した。次いで、集塵スラリーをＮｏ．５の濾紙を用いてアスピレーターで５分間吸引ろ過し、表１に記載の薬剤２５ｍｌもしくは５０ｍｌを集塵スラリー試料の上から添加して、脱水処理を５分間行った。このとき、減圧度が低下しないようにアスピレーターの上部をラップで覆い、減圧度を約６０ｃｍＨｇに保持した。脱水により得られた集塵スラリーのケーキを取り出して、その含水率を測定した。なお、硫酸は、スラリー中の鉄成分を溶解してしまうので、本発明の方法には用いることができず、比較試験を行わなかった。
得られた結果を使用した薬剤とその添加量と共に表１に示す。
【００２６】
【表１】
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【００２７】
表１の結果から、本発明の集塵スラリーの脱水促進剤を用いた実施例Ｎｏ．１〜１０では、ブランク（比較例Ｎｏ．１２）と比較して含水率が９〜１８％低下していることがわかる。また、比較例Ｎｏ．１〜１１と比較しても含水率が１．５〜１７％低下していることがわかる。集塵スラリーの脱水処理量は膨大であり、含水率の低下が１．５％であっても、その効果は顕著である。
また、本発明の集塵スラリーの脱水促進剤を用いた実施例Ｎｏ．１〜１０では、硫酸塩を用いた比較例Ｎｏ．８〜１０と比較して優れた脱水効果を示していることがわかる。
【００２８】
さらに、硝酸塩と亜硝酸塩とを比較すると、若干ではあるが亜硝酸塩が優れた脱水促進効果を示していることがわかる。
【００２９】
試験例２
某製鋼所の高炉から採取した集塵スラリーを用いて脱水処理試験を行った。
集塵スラリー１００ｍｌを３００ｍｌのビーカーに入れ、７０℃で１時間加温した。次いで、集塵スラリーをＮｏ．５の濾紙を用いてアスピレーターで５分間吸引ろ過し、表２に記載の薬剤を集塵スラリー試料の上から添加して、脱水処理を５分間行った。このとき、アスピレーターの上部をラップで覆わずに、減圧度を約４０ｃｍＨｇに保持した。脱水により得られた集塵スラリーのケーキを取り出して放置し、放置直後および経過時間毎の含水率を測定した。
得られた結果を使用した薬剤とその添加量と共に表２に示す。
【００３０】
【表２】
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【００３１】
表２の結果から、本発明の集塵スラリーの脱水促進剤を用いた実施例Ｎｏ．１１〜２１では、ブランク（比較例Ｎｏ．１６）と比較して４８時間後の含水率が６〜１５％低下していることがわかる。また、硝酸塩と亜硝酸塩とを比較すると、若干ではあるが亜硝酸塩が優れた脱水促進効果を示していることがわかる。
さらに、本発明の集塵スラリーの脱水促進剤を用いた実施例Ｎｏ．１１〜２１では、塩化物を用いた比較例Ｎｏ．１３，１４と比較して優れた脱水効果を示していることがわかる。
【００３２】
【発明の効果】
本発明によれば、鉄鋼業などで発生する集塵スラリーの脱水処理を、ｐＨの管理や付加設備とそのメンテナンスを必要とせずに、集塵スラリーの含水率を効率的に低下させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】高炉から排出されたガスの流れとそのガスを処理する集塵水の循環経路および集塵スラリーの脱水工程を示す概略図である。
【符号の説明】
１  高炉
２  乾式集塵器
３  湿式集塵器
４  １ＶＳ
５  ２ＶＳ
６  ＴＲＴ
７  シックナー
８  貯水槽
９  脱水装置
Ａ  水補充口
Ｂ  凝集沈殿物排出口
【図１】
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