(57)【要約】【課題】焼結機排出ガスを脱硫処理する脱硫塔から排出された脱硫液に含まれるカルシウムを多大な設備費を要することなく除去することのできる脱硫液のカルシウム除去方法を提供する。【解決手段】脱硫塔１から排出された脱硫液を曝気槽２７に導入し、次いで曝気槽２７に導入された脱硫液を４０℃以下の炭酸ガスにより曝気処理して脱硫液中のカルシウムを炭酸カルシウムにした後、炭酸カルシウムを曝気槽２７の底部に沈殿させる。そして、曝気槽２７の底部に沈殿した炭酸カルシウムをスラリー液排出管２９から曝気槽２７の外部に排出して脱硫液からカルシウムを除去する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
焼結機排出ガスを脱硫処理する脱硫塔から排出された脱硫液に含まれるカルシウムを除去する方法であって、
前記脱硫液を曝気槽に導入する脱硫液導入工程と、
前記曝気槽に導入された脱硫液を４０℃以下の炭酸ガスにより曝気処理して前記カルシウムを炭酸カルシウムにする曝気処理工程と、
前記炭酸カルシウムを前記曝気槽の底部に沈殿させた後、前記曝気槽の外部に排出して前記脱硫液からカルシウムを除去するカルシウム除去工程と、
を有することを特徴とする脱硫液のカルシウム除去方法。
【請求項２】
前記曝気槽として前記脱硫液の温度を検出する温度検出器を有するものを用い、該温度検出器の温度検出値に基づいて前記炭酸ガスの温度を調整しながら前記脱硫液を曝気処理することを特徴とする請求項１に記載の脱硫液のカルシウム除去方法。
【請求項３】
前記曝気槽にｐＨ調整液を供給して前記脱硫液のｐＨを８〜９に保ちながら前記脱硫液を曝気処理することを特徴とする請求項１または２に記載の脱硫液のカルシウム除去方法。
【請求項４】
前記曝気槽として前記脱硫液のｐＨを検出するｐＨ検出器を有するものを用い、該ｐＨ検出器のｐＨ検出値に基づいて前記ｐＨ調整液の流量を調整しながら前記脱硫液を曝気処理することを特徴とする請求項３に記載の脱硫液のカルシウム除去方法。
【請求項５】
前記ｐＨ調整液としてコークス炉ガスのアンモニア成分を吸収した吸収液を蒸留処理して得られるアンモニア水を用いることを特徴とする請求項３または４に記載の脱硫液のカルシウム除去方法。
【請求項６】
前記脱硫液から硫酸アンモニウムを生成するときに用いられるコークス炉ガスの燃焼排ガスを前記炭酸ガスとして用いることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の脱硫液のカルシウム除去方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、焼結機から排出されたガスを脱硫処理する脱硫塔から排出された脱硫液に含まれるカルシウム（Ｃａ）を除去する方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、鉄鉱石から焼結鉱を製造する焼結機から排出されるガス（以下、焼結機排出ガスという）は、有害なＳＯｘ成分を含んでいるため、ガス中のＳＯｘ成分を除去する必要がある。焼結機排出ガスからＳＯｘ成分を除去する方法としては、焼結機排出ガスを脱硫塔に供給し、この脱硫塔内で脱硫液としてのアンモニア水と気液接触させて焼結機排出ガスを脱硫処理する方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
このような方法で焼結機排出ガスの脱硫処理を行うと、焼結機排出ガスのＣａ成分が脱硫液に吸収され、Ｃａ成分を吸収した状態で脱硫液が脱硫塔から排出される。そして、脱硫塔から排出された脱硫液が脱硫液酸化設備などに送られると、脱硫液酸化設備の配管や熱交換チューブの内面にＣａが付着することによって配管や熱交換チューブを閉塞させる原因となるため、脱硫液からＣａを除去する必要がある。
液体からＣａを除去する技術としては、Ｃａを含有する液体と炭酸ガスとを気液接触させて、液体中のＣａを炭酸カルシウムとして除去する技術が特許文献２に記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−１４４２６８号公報
【特許文献２】特開２００５−１６１２２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献２に記載された技術を適用して脱硫液からＣａを除去しようとすると、脱硫液を炭酸ガスにより曝気処理するための曝気槽と、曝気処理により得られた炭酸カルシウムを沈殿させるための沈殿槽とを必要とするため、脱硫液からＣａを除去する設備の構築に多大な費用を要するという問題がある。
また、特許文献２に記載された技術では、曝気槽に導入された液体のｐＨを８〜９にするために、曝気槽に添加されるｐＨ調整剤として高価な苛性ソーダを使用しているため、ランニングコストも高くなるという問題がある。
本発明は上述した問題点に鑑みてなされたもので、焼結機排出ガスを脱硫処理する脱硫塔から排出された脱硫液に含まれるカルシウムを多大な設備費を要することなく除去することのできる脱硫液のカルシウム除去方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明は、焼結機排出ガスを脱硫処理する脱硫塔から排出された脱硫液に含まれるカルシウムを除去する方法であって、前記脱硫液を曝気槽に導入する脱硫液導入工程と、前記曝気槽に導入された脱硫液を４０℃以下の炭酸ガスにより曝気処理して前記カルシウムを炭酸カルシウムにする曝気処理工程と、前記炭酸カルシウムを前記曝気槽の底部に沈殿させた後、前記曝気槽の外部に排出して前記脱硫液からカルシウムを除去するカルシウム除去工程と、を有することを特徴とする。
本発明において、前記曝気槽として前記脱硫液の温度を検出する温度検出器を有するものを用い、該温度検出器の温度検出値に基づいて前記炭酸ガスの温度を調整しながら前記脱硫液を曝気処理することが好ましい。
【０００７】
また、前記曝気槽にｐＨ調整液を供給して前記脱硫液のｐＨを８〜９に保ちながら前記脱硫液を曝気処理することが好ましい。この場合、前記曝気槽として前記脱硫液のｐＨを検出するｐＨ検出器を有するものを用い、該ｐＨ検出器のｐＨ検出値に基づいて前記ｐＨ調整液の流量を調整しながら前記脱硫液を曝気処理することが望ましく、前記ｐＨ調整液としてコークス炉ガスのアンモニア成分を吸収した吸収液を蒸留処理して得られるアンモニア水を用いることが好ましい。
また、前記脱硫液から硫酸アンモニウムを生成するときに用いられるコークス炉ガスの燃焼排ガスを前記炭酸ガスとして用いることが好ましい。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、脱硫塔から排出された脱硫液に含まれるカルシウムを曝気槽のみで除去することができ、炭酸カルシウムを沈殿させるための沈殿槽が不要となるので、焼結機排出ガスを脱硫処理する脱硫塔から排出された脱硫液に含まれるカルシウムを多大な設備費を要することなく除去することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明を実施するときに用いられる脱硫液処理設備の一例を示す図である。
【図２】本発明を実施するときに用いられる曝気槽の一例を示す図である。
【図３】図２に示す制御装置の制御動作を説明するためのフローチャートである。
【図４】Ｃａ含有液からＣａを除去する従来技術を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
本発明を実施するときに用いられる脱硫液処理設備と曝気槽の一例を図１、図２に示す。図示しない焼結機から排出された焼結機排出ガスは、図１に示されるように、脱硫塔１の下部に接続された排ガス供給管２を流通して脱硫塔１に供給される。
脱硫塔１は焼結機排出ガスを脱硫液としてのアンモニア水と気液接触させて脱硫処理するものであって、焼結機排出ガスと気液接触する脱硫液は、脱硫塔１の上部に接続された脱硫液導入管３から脱硫塔１に導入される。
【００１１】
脱硫塔１で脱硫液と気液接触した焼結機排出ガスは、脱硫塔１の頂部に接続された排気管４から脱硫塔１の外部に排出される。一方、焼結機排出ガスと気液接触した脱硫液は、脱硫塔１の底部に接続された脱硫液回収管５を流通してアンモニア吸収塔６に供給される。
アンモニア吸収塔６は脱硫液回収管５から供給された脱硫液をコークス炉ガス（Ｃガス）と気液接触させてコークス炉ガスのアンモニア成分を吸収するものであって、このアンモニア吸収塔６で脱硫液と気液接触するコークス炉ガスは、アンモニア吸収塔６の下部に接続されたコークス炉ガス導入管７からアンモニア吸収塔６に供給される。
【００１２】
アンモニア吸収塔６で脱硫液と気液接触したコークス炉ガスは、アンモニア吸収塔６の頂部に接続された排気管８からアンモニア吸収塔６の外部に排出される。一方、コークス炉ガスと気液接触した脱硫液は、アンモニア吸収塔６の底部に接続された脱硫液排出管９からアンモニア吸収塔６の外部に排出される。
脱硫液排出管９からアンモニア吸収塔６の外部に排出された脱硫液は、脱硫液導入管３を流通して再び脱硫塔１に供給される。また、脱硫液排出管９からアンモニア吸収塔６の外部に排出された脱硫液の一部は、曝気槽２７の下部に接続された脱硫液導入管１０を流通して曝気槽２７に導入される。
【００１３】
コークス炉ガス導入管７からアンモニア吸収塔６に供給されるコークス炉ガスの一部は、アンモニア吸収塔１８に供給される。このアンモニア吸収塔１８は送液管１７から供給されたアンモニア吸収液をコークス炉ガス（Ｃガス）と気液接触させてコークス炉ガスのアンモニア成分を吸収するものであって、アンモニア吸収塔１８でコークス炉ガスのアンモニア成分を吸収した吸収液は、アンモニア吸収塔１８の下部に接続された吸収液排出管１９に流入した後、送液ポンプ２０の吐出口に接続された送液管２１を流通してアンモニア水製造装置１１の凝縮器１２に供給される。
【００１４】
アンモニア水製造装置１１はコークス炉ガスからアンモニア成分を回収して２５％アンモニア水を得るものであって、このアンモニア水製造装置１１の凝縮器１２で得られたアンモニア水は、ｐＨ調整液供給管２５および流量調整弁２６を経て曝気槽２７にｐＨ調整液として供給される。
凝縮器１２は蒸留塔１４の頂部から排出されたアンモニア蒸気を蒸留塔１４の底部から排出された脱アンモニア吸収液により凝縮するものであって、この凝縮器１２でアンモニア蒸気と熱交換したアンモニア吸収液は、蒸留塔１４の上部に接続された吸収液供給管１３から蒸留塔１４に供給される。
【００１５】
蒸留塔１４は吸収液供給管１３から供給されたアンモニア吸収液を蒸気により加熱してアンモニア吸収液のアンモニア成分をアンモニア蒸発とするものであって、この蒸留塔１４でアンモニア成分と分離されたアンモニア吸収液は、蒸留塔１４の底部に接続された吸収液排出管１５に流入した後、送液ポンプ１６の吐出口に接続された送液管１７を流通してアンモニア吸収塔１８に供給される。
なお、凝縮器１２で凝縮されたアンモニア蒸気の一部（アンモニア水）は、送液ポンプ２２および送液管２３を経て精留塔２４に供給され、この精留塔２４でアンモニア液として回収される。
【００１６】
曝気槽２７はアンモニア吸収塔６からの脱硫液を炭酸ガスにより曝気処理して脱硫液中のＣａを炭酸カルシウムにするものであって、炭酸ガスを微細な気泡として脱硫液中に噴出する気泡噴出器２８と、曝気槽２７の底部に沈殿した炭酸カルシウムを排出するためのスラリー液排出管２９とを有している。
曝気槽２７は、また、脱硫液導入管１０から導入された脱硫液の温度を検出する温度検出器３０（図２参照）を有し、この温度検出器３０から出力された温度検出信号は後述する制御装置４２に供給されている。また、曝気槽２７は脱硫液導入管１０から導入された脱硫液のｐＨを検出するｐＨ検出器３１（図２参照）を有し、このｐＨ検出器３１から出力されたｐＨ検出信号も制御装置４２に供給されている。
【００１７】
曝気槽２７で曝気処理された脱硫液は、曝気槽２７の上部に接続された脱硫液排出管３２を流通して脱硫液酸化設備３３に供給される。この脱硫液酸化設備３３は脱硫液排出管３２から供給された脱硫液の硫黄成分を空気と反応させて硫酸アンモニウムを得るものであって、例えば脱硫液の硫黄成分を空気と反応させて硫酸アンモニウムを得る反応塔や、反応塔で得られた硫酸アンモニウムを冷却する冷却器などから構成されている。
脱硫液酸化設備３３で得られた硫酸アンモニウム液は、送液管３４を流通して硫安製造設備３５に供給される。この硫安製造設備３５は送液管３４から供給された硫酸アンモニウム液を結晶化して硫酸アンモニウム（結晶）を得る結晶缶６０と、硫酸アンモニウム（結晶）を熱風により乾燥処理する気流乾燥炉３６を有している。
【００１８】
また、硫安製造設備３５はコークス炉ガスを空気と燃焼させて熱風を得る熱風炉３７を有し、この熱風炉３７で発生した熱風によって硫酸アンモニウム（結晶）が気流乾燥炉３６で乾燥処理される。さらに、硫安製造設備３５は熱風炉３７で発生した燃焼排ガスの一部をガス冷却器３９に送る送気管３８を有し、この送気管３８からガス冷却器３９に供給された燃焼排ガスは、冷却配管４０を流通する冷却水によって４０℃以下に冷却された後、曝気槽２７の気泡噴出器２８に曝気処理用ガスとして供給される。
【００１９】
冷却配管４０は冷却水の流量を調整する流量調整弁４１（図２参照）を有し、この流量調整弁４１の開度は制御装置４２からの制御信号によって制御される。
制御装置４２は流量調整弁２６，４１の開度を制御するものであって、図３に示すフローチャートに従って流量調整弁２６，４１の開度を制御するように構成されている。たとえば、脱硫液の曝気処理が開始されると、制御装置４２は温度検出器３０から出力された温度検出信号をステップＳ１で取り込み、曝気槽２７に導入された脱硫液の温度が４０℃以下であるか否かをステップＳ２で判定する。
【００２０】
曝気槽２７に導入された脱硫液の温度が４０℃以下でない場合には、制御装置４２は脱硫液の温度が４０℃以下となるように流量調整弁２６の開度をステップＳ３で制御する。また、脱硫液の温度が４０℃以下である場合には、制御装置４２はステップＳ４に進み、ｐＨ検出器３１から出力されたｐＨ検出信号を取り込む。そして、曝気槽２７に導入された脱硫液のｐＨが８以上９以下であるか否かをステップＳ５で判定する。
ここで、曝気槽２７に導入された脱硫液のｐＨが８以上９以下でない場合には、制御装置４２は脱硫液のｐＨが８以上９以下となるように流量調整弁４１の開度をステップＳ６で制御する。
【００２１】
また、曝気槽２７に供給された脱硫液のｐＨが８以上９以下である場合には、制御装置４２はステップＳ７に進み、脱硫液の曝気処理が終了か否かを判定する。ここで、脱硫液の曝気処理が終了でない場合にはステップＳ１に戻り、脱硫液の曝気処理が終了するまでステップＳ１〜Ｓ７を繰り返す。
脱硫塔１から排出された脱硫液に含まれるＣａを除去する場合は、まず、アンモニア吸収塔６の底部から排出された脱硫液を曝気槽２７の下部に接続された脱硫液導入管１０から曝気槽２７に導入する。次に、曝気槽２７に導入された脱硫液を４０℃以下の炭酸ガスにより曝気処理して脱硫液に含まれるＣａを炭酸カルシウム化した後、炭酸カルシウム化したＣａを曝気槽２７の底部に沈殿させる。そして、曝気槽２７の底部に沈殿した炭酸カルシウムを曝気槽２７の下部に接続されたスラリー液排出管２９から曝気槽２７の外部に排出して脱硫液からＣａを除去する。
【００２２】
上記のように、脱硫塔１から排出された脱硫液に含まれるＣａを除去するに際して、Ｃａを含む脱硫液を曝気槽２７に導入し、次いで曝気槽２７に導入された脱硫液を４０℃以下の炭酸ガスにより曝気処理して脱硫液中のＣａを炭酸カルシウムにした後、炭酸カルシウムを曝気槽２７の底部に沈殿させ、曝気槽２７の底部に沈殿した炭酸カルシウムを曝気槽２７の下部に接続されたスラリー液排出管２９から曝気槽２７の外部に排出することで、脱硫液に含まれるＣａを曝気槽のみで除去することが可能となる。これにより、特許文献２に記載された技術のように、脱硫液からＣａを除去する設備として、図４に示すように、曝気槽５０と沈殿槽５１をそれぞれ１基ずつ有するものを用いる必要がないので、脱硫塔１から排出された脱硫液に含まれるカルシウムを多大な設備費を要することなく除去することができる。
【００２３】
また、曝気槽２７として脱硫液の温度を検出する温度検出器３０を有するものを用い、この温度検出器３０の温度検出値に基づいて炭酸ガスの温度を調整しながら脱硫液を曝気処理することで、脱硫液の温度を４０℃以下に保ちながら脱硫液の曝気処理を行うことができる。
さらに、曝気槽２７として脱硫液のｐＨを検出するｐＨ検出器３１を有するものを用い、このｐＨ検出器３１のｐＨ検出値に基づいてｐＨ調整液の流量を調整しながら脱硫液を曝気処理することで、脱硫液のｐＨを８〜９に保ちながら脱硫液の曝気処理を行うことができる。
【００２４】
また、脱硫液のｐＨを調整するｐＨ調整液としてコークス炉ガスのアンモニア成分を吸収した吸収液を蒸留塔１４で蒸留処理して得られるアンモニア水を用いることで、ｐＨ調整液として苛性ソーダを用いる必要がないので、脱硫液の曝気処理に要するランニングコストを低減することができる。
また、曝気槽２７の気泡噴出器２８から噴出する炭酸ガスとして、脱硫液から硫酸アンモニウムを乾燥するときに用いられるコークス炉ガスの燃焼排ガスを用いることで、脱硫液の曝気処理に要するランニングコストをさらに低減することができる。
【００２５】
（実施例）
本発明者らは、脱硫液を炭酸ガスにより曝気処理する曝気槽として容積が１２ｍ3のものを用い、この曝気槽に脱硫液を２ｍ3／ｈの流量で導入した後、脱硫液の温度を４０℃以下に保つと共に脱硫液のｐＨを２５％アンモニア水により８〜９に保ちながら脱硫液の曝気処理を行った。そして、曝気槽の底部に沈殿した炭酸カルシウムを除去する前と除去した後の脱硫液のＣａイオン濃度を測定した。その測定結果を表１に示す。
【００２６】
（比較例）
また、液体からＣａを除去する手段として、図４に示すように、曝気槽５０と沈殿槽５１をそれぞれ１基ずつ有するものを用い、Ｃａ含有液の曝気処理を６０℃の温度条件で行った後、曝気処理により炭酸カルシウムとなったＣａを沈殿槽５１の底部に沈殿させた。そして、沈殿槽５１の底部に沈殿した炭酸カルシウムを除去する前と除去した後のＣａ含有液のＣａイオン濃度を測定した。その測定結果を表１に示す。
【００２７】
【表１】
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【００２８】
表１の実施例と比較例とを比較すると、カルシウム除去後の液中Ｃａイオン濃度は両者とも１００ｍｇ／ｌ以下であったが、比較例では、Ｃａ含有液のｐＨを調整するｐＨ調整剤として苛性ソーダを使用しているため、実施例と比較してカルシウムの除去に要する費用が高くなることがわかる。
【符号の説明】
【００２９】
１…脱硫塔
２…排ガス供給管
３…脱硫液導入管
４…排気管
５…脱硫液回収管
６…アンモニア吸収塔
７…コークス炉ガス導入管
８…排気管
９…脱硫液排出管
１０…脱硫液導入管
１１…アンモニア水製造装置
１２…凝縮器
１３…吸収液供給管
１４…蒸留塔
１５…吸収液排出管
１６…送液ポンプ
１７…送液管
１８…アンモニア吸収塔
１９…吸収液排出管
２０…送液ポンプ
２１…送液管
２２…送液ポンプ
２３…送液管
２４…精留塔
２５…ｐＨ調整液供給管
２６…流量調整弁
２７…曝気槽
２８…気泡噴出器
２９…スラリー液排出管
３０…温度検出器
３１…ｐＨ検出器
３２…脱硫液排出管
３３…脱硫液酸化設備
３４…送液管
３５…硫安製造設備
３６…気流乾燥炉
３７…熱風炉
３８…送気管
３９…ガス冷却器
４０…冷却配管
４１…流量調整弁
４２…制御装置
５０…曝気槽
５１…沈殿槽
６０…結晶缶
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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