(57)【要約】本発明は、製鋼工場のダスト、鉱石ダストまたは高炉のダストのような、アルカリ金属および重金属を含んだダストまたはダスト混合物の再処理方法に関する。本発明の方法によれば、特に吹込みにより、液状金属および液状酸化物スラグから成る浴の上または中にダストを導入する。Ｚｎおよび／またはＰｂの酸化物のような揮発性の重金属化合物は気相から分離され、アルカリ類はスラグ内に入る。【特許請求の範囲】
【請求項１】
例えば製鋼工場のダスト、粉鉱や高炉ダストのようなアルカリ類および重金属を含有するダストまたはダスト混合物を処理する方法において、ダストを溶融金属および液状酸化物スラグの浴の上または中に装荷し、例えばＺｎおよび／またはＰｂのような揮発性重金属の化合物を気相から分離しかつアルカリ類をスラグ中に導入することを特徴とする方法。
【請求項２】
ダストを装荷する前に、液状スラグの塩基度を１〜１．４の値に調節することを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
スラグ表面の上または下にダストを気送管により搬送し、搬送ガス特に高温吹きガスにより吹き込みまたは上吹きすることを特徴とする請求項１または２記載の方法。
【請求項４】
処理対象となるガスを、例えば石炭、砂および／またはボーキサイトのような添加材と混合することを特徴とする請求項１、２、３のいずれか１項記載の方法。
【請求項５】
ダストを有機摂取物質と混合して用いることを特徴とする請求項１から４までのいずれか１項記載の方法。
【請求項６】
金属浴として銑鉄浴を用いることを特徴とする請求項１から５までのいずれか１項記載の方法。
【請求項７】
浴のスラグと溶融銑鉄との重量比が１：３〜１：６、望ましくは１：４であることを特徴とする請求項１から６までのいずれか１項記載の方法。
【請求項８】
ダストまたはダスト混合物を底吹き羽口から転炉に吹き込むことを特徴とする請求項１から７までのいずれか１項記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、製鋼工場のダスト、粉鉱や高炉ダスト、焼結プラントや圧延設備あるいは廃棄物焼却プラントで発生するダスト、燃焼プラントや細断工場で発生する残留物質や灰のような、アルカリ金属および重金属を含有するダストあるいはダスト混合物を処理する方法に関する。
【０００２】
高炉や製鋼工場での処理過程においては、一般に多量のダストが発生し、その処理には種々の問題がある。このようなダストは一般に、その発生源に応じてかなりの量の重金属を含んでいるが、通常その濃度が低すぎるため、経済的に直接処理する方法はない。特に、製鋼工場のフィルターダストは亜鉛や鉛の酸化物を１０質量％以上含んでいることがある。
【０００３】
酸化物スラグの処理には、これまでに種々の方法が提案されており、セメント産業で研磨用添加材として使用できるようにスラグの塩基度を調節するのみでなく、それと同時に、高純度化や望ましくない成分の低減も行なって、一部を金属の形にして金属浴に変換し、一部は二次ダストとなったり、気相から回収可能にしたりする。このタイプの方法では、セメント産業で使用できるように酸化物スラグの組成を最適化しており、種々の添加材および／または是正材の投入あるいは吹き込みを行なっているので、有害物質、特に有機摂取物質を安全に処分することもできる。
【０００４】
本発明は、前述のようなダストあるいはダスト混合物を高い経済効率で処理できるようにすると同時に、セメント産業で再利用し易いようにスラグを処理することを目的とする。この目的を達成するために、本発明の方法は、溶融金属および液状酸化物スラグの浴の上または中へダストを装荷、特に上吹きもしくは吹き込み、かつ、例えばＺｎまたはＰｂのような揮発性重金属の化合物を気相から分離し、アルカリ類をスラグに導入する。溶融金属、特に溶融銑鉄、および液状酸化物スラグの上または中へ、上記のダストまたはフィルターダストを装荷することにより、極めて高い選択性で相分離を行なうことが可能であり、それにより、特に、主要部分に対する元のダスト中に含まれていたアルカリ類がスラグ内に残留し、二次ダスト中には亜鉛や鉛のような重金属が濃縮されると同時に、導入されたダストの全量はかなり減量されて初期量の半分以下になる。本発明の方法によれば、このようにダスト量が減量するという基本的な効果の他に、二次ダストは、回収したい各成分の濃度が高まっているため経済的な再利用が容易になると同時に、酸化物スラグ中のアルカリ類の濃度が高まっているためセメント工業での再利用に適した製品特性の向上も得られる。
【０００５】
本発明の方法においては、ダストを装荷する前に、スラグの塩基度を例えば１〜１．４に調節することが有利である。スラグの塩基度をこのように調節して銑鉄浴上に浮遊させると、望みのアルカリ分離に際して非常に高い選択性を発揮しつつ重金属取り込み傾向は極めて低下する。同時に、本発明の方法において、用いるダストあるいはフィルターダストの鉄酸化物の濃度を低減させることができ、それにより、ダスト由来の溶融鉄を回収できるという副次的効果が得られるので、更に経済性が高まる。これにより、ダスト総量を減量できることに加え、鉄酸化物から鉄を回収できると同時に、二次ダスト中に重金属を濃化させて、二次ダスト中に含有される個々の成分を高い経済効率で回収できる。
【０００６】
特に有利な態様においては、ダストの導入を気送管搬送により行い、金属またはスラグの表面の上または下にダストを気送管搬送し、搬送ガス、特に高温吹き付けガスにより、吹き込みまたは上吹きする。
【０００７】
このように気送管搬送することにより、ダストの導入と同時に添加材と均一に混合することができ、この添加材によって気送管搬送が促進されると共に酸化物スラグ中へ望みの成分を同時に導入ができる。特に有利な態様においては、処理対象となるダストを、石炭、砂および／またはボーキサイトのような添加材と混合することにより、例えば石炭を用いた場合は、気送管搬送性が高まり、同時に、ダストに含まれる鉄酸化物から金属鉄を連続的に分離するのに適した還元ポテンシャルが得られる。同様に、砂およびボーキサイトを添加した場合は、気送管搬送性が高まり、同時に、酸化物スラグの目標塩基度を修正でき、かつスラグ中のアルミニウム量を任意の高い値に調節できる。
【０００８】
更に、本発明の方法によれば、その他の種々の問題物質、例えば有機摂取物質やスラリーおよびスラッジといった物質の安全な処理も同時に行なうことができ、また上記の添加材は凝集塊の形成を防止して気送管搬送性を高めるのに適している。ダストを有機摂取物質と混合して装荷する場合、有機部分を完全に燃焼させれば、ダスト由来の鉄酸化物の還元に有効な還元ポテンシャルを高めることも同時にできる。
【０００９】
有利な態様として、本発明に用いる金属浴として銑鉄浴を用い、浴の液状スラグと溶融銑鉄と重量比を１：３〜１：６、望ましくは１：４とする。
【００１０】
特に簡便な態様として、ダストまたはダスト混合物を底吹き羽口から転炉に吹き込む。特にスラグと金属浴との界面で起きる反応の後に生成する二次ダストの量は、元のダスト量の３分の１より遥かに少なく、１０％以下にもなる。
【００１１】
以下に、実施例により本発明を更に詳細に説明する。転炉内で、１０トンの溶融銑鉄浴上に、下記組成のスラグを２トン形成した。
【００１２】
【表１】
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【００１３】
このスラグの特徴として、セメント工業での再利用に適した塩基度であり、アルカリ成分の量は低目である。ただし、特定のセメント特性、特にこのスラグを研磨性添加材として含有させたモルタル混合物やコンクリート混合物の強度特性、特に初期強度を確保するには、アルカリ成分の量は高目にすることが望ましい。
【００１４】
下記組成の製鋼工場フィルターダストを１トン、底吹き羽口から上記の浴中に吹き込んだ。
【００１５】
【表２】
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【００１６】
この製鋼工場フィルターダストは、表中に示したように多量のアルカリ類および重金属を含んでいた。浴の浸透により、相分離が起きて、元のスラグ中に含まれていたアルカリ類は高い選択性でスラグ中に取り込まれ、重金属の亜鉛および鉛はそれぞれ濃縮された酸化物の形で二次ダスト中に入った。製鋼工場フィルターダストの処理により得られたスラグの組成は下記の分析値に調節されていた。
【００１７】
【表３】
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【００１８】
下記組成の二次ダストが２６４ｋｇ得られた。
【００１９】
【表４】
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【００２０】
用いた製鋼工場フィルターダストの組成、二次フィルターダストの組成およびスラグ組成を比較してみると、元のダストに含まれていたＫ２Ｏは、約３．２質量％が二次フィルターダスト中に入り、９６．８質量％が処理済スラグ中に入った。Ｎａ２Ｏの分配も同様であり、元の４．５質量％が二次フィルターダスト中に入り、９５．５質量％が処理済スラグ中に入った。
【００２１】
これに対して、亜鉛酸化物および鉛酸化物は、それぞれ９９．７質量％および９９．９質量％が二次フィルターダスト中に入った。二次フィルターダストは元の製鋼工場ダストに対して総量自体が減っているので、これら重金属をこの濃度で含有する二次フィルターダストは経済的な処理に適している。処理済スラグ中の亜鉛酸化物および鉛酸化物の量は、元の製鋼工場ダスト中に含まれていた量のそれぞれ０．３質量％および０．１質量％に過ぎなかった。
【国際公開パンフレット】
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【手続補正書】
【提出日】平成14年3月2日(2002.3.2)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
例えば製鋼工場のダスト、粉鉱や高炉ダストのようなアルカリ類および重金属を含有するダストまたはダスト混合物を処理する方法において、ダストを気送管搬送によりスラグ表面の上または下に搬送することにより溶融金属および液状酸化物スラグの浴の上または中に装荷し、この搬送は搬送ガスによる吹き込みまたは上吹きにより行い、上記ダストを装荷する前に予め液状スラグの塩基度を１〜１．４の値に調節しておき、例えばＺｎおよび／またはＰｂのような揮発性重金属の化合物を気相から分離しかつアルカリ類をスラグ中に導入することを特徴とする方法。
【請求項２】
搬送ガスとして高温吹きガスを用いることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
処理対象となるガスを、例えば石炭、砂および／またはボーキサイトのような添加材と混合することを特徴とする請求項１または２記載の方法。
【請求項４】
ダストを有機摂取物質と混合して用いることを特徴とする請求項１、２、３のいずれか１項記載の方法。
【請求項５】
金属浴として銑鉄浴を用いることを特徴とする請求項１から４までのいずれか１項記載の方法。
【請求項６】
浴のスラグと溶融銑鉄との重量比が１：３〜１：６、望ましくは１：４であることを特徴とする請求項１から５までのいずれか１項記載の方法。
【請求項７】
ダストまたはダスト混合物を底吹き羽口から転炉に吹き込むことを特徴とする請求項１から６までのいずれか１項記載の方法。
【国際調査報告】
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