(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
焼結鉱製造設備の焼結機から発生する焼結機ダストに水分を付加して湿潤化させる前処理工程と、この前処理工程で湿潤化された焼結機ダストに溶出用水を添加してスラリにし、焼結機ダスト中に含まれる可溶性物質を溶出させるスラリ化工程と、このスラリを沈降分離して可溶性物質が溶出した水を排水し、濃縮スラリを得る濃縮工程を有し、前記前処理工程で焼結機ダストを湿潤化する際に、焼結機ダストに対する水の装入比率が質量比で１５％〜３５％の範囲になるように焼結機ダストと水を混合することを特徴とする焼結機ダストから可溶性物質を除去する方法。
【請求項２】
焼結鉱製造設備の焼結機から発生する焼結機ダストと調整水を混合して焼結機ダストに対する水の装入比率が質量比で１５〜３５％の範囲内の所定値になるように焼結機ダストを湿潤化させる混合機と、この混合機で湿潤化された焼結機ダストと溶出用水を混合してスラリにする攪拌槽と、この攪拌槽内のスラリを抜き出す渦巻ポンプと、渦巻ポンプによって抜き出されたスラリから可溶性物質の溶出を行い、ダストを沈降分離するシックナーとを備えたことを特徴とする焼結機ダストから可溶性物質を除去する装置。
【請求項３】
攪拌槽が、その下部が錐体状に形成され、この錐体状部の下端部にスラリの抜き出し口が設けられた構造のものであることを特徴とする請求項２に記載の焼結機ダストから可溶性物質を除去する装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、焼結機の集塵機で捕集されたダストに含まれるアルカリ金属塩などの可溶性物質を除去する方法及びその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
製鉄所の焼結鉱製造設備においては、焼結機から発生する排ガスを電気集塵機で除塵処理し、煙突から放出している。この際、集塵機で捕集されたダスト（以下、集塵機ダストと記す）は鉄分を多量に含有しているため、焼結鉱の製造工程へ戻して再利用される。
【０００３】
しかし、焼結機ダストに含まれているＮａ，Ｋ等のアルカリ金属は、主として塩化物の形態であり、比較的低い温度で揮散しやすい物質であるので、焼結機ダストをそのまま焼結原料として再利用すると、その中に含まれているアルカリ金属が揮散し、再び集塵機で捕集される。このため、アルカリ金属の揮散と捕集が繰り返して行われ、焼結機ダスト中にアルカリ金属が蓄積されて濃縮される。そして、アルカリ金属の含有量が増加すると、電気集塵機においては、ダスト粒子が荷電されにくくなり、集塵効率が大幅に低下する。
【０００４】
又、塩化物を多量に含む焼結機ダストをそのまま焼結原料として使用すると、焼結鉱の還元粉化性が悪くなり、焼結鉱の品質が低下する。
【０００５】
このような問題に対処し、焼結機ダストに水を加えてスラリにし、アルカリ金属を溶出させて除去する処理方法が提案されている。これらの提案は、焼結機ダストが水に対する濡れ性が悪く、単に水を加えて混ぜ合わせただけでは、多量のダストが浮上してしまい、すべてのダストを水中に分散させることが容易ではないので、特別の手段によって分散させてスラリ化することを特徴としている。
【０００６】
例えば、特開平７−１６３９６３号公報においては、焼結機ダストと水を混合する際に、界面活性剤を添加し、焼結機ダストを水中に分散させることにより、均一なスラリにし、アルカリ金属などの可溶性物質を溶出させて除去している。
【０００７】
又、特開平８−１８２９７７号公報においては、ノズルから高圧水を噴射させると共に、この高圧水に空気を吸引させて二流体の噴射流を発生させ、この二流体の噴射流に焼結機ダストを添加して均一に分散されたスラリにし、アルカリ金属などの可溶性物質を溶出させて除去している。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記従来技術においては、何れも、次のような問題点がある。
【０００９】
特開平７−１６３９６３号公報に記載の方法によると、高価な界面活性剤を多量に使用しなければならないので、ランニングコストが高くなる。
【００１０】
特開平８−１８２９７７号公報に記載の方法によると、高圧水を噴射させるために高圧用のプランジャーポンプを設置しなければならない。このプランジャーポンプは、定期的な油や水の点検管理を必要とし、さらに補修に際しては、消耗品を所定期間毎に取替えるタイムベースメンテナンスを行わなければならないので、その保守管理が煩雑であると共に多額の費用を要する。又、このプランジャーポンプは高圧で稼動するので、多量の電力を消費する。このため、ランニングコストが高くなる。
【００１１】
本発明は、上記の問題を解決し、界面活性剤などの高価な分散剤を使用することなく、かつ保守管理が容易な簡単な装置により、焼結機ダストから可溶性物質を除去する方法及びその装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
焼結機ダストの濡れ性を悪くしている大きな要因として、非常に微細な粒度分を含み、かつその粒度分の嵩比重が非常に小さいことが挙げられている。
【００１３】
本発明者らは、上記の課題を解決するために、上記のような性状の焼結機ダストを、分散剤を使用することなく、かつ複雑な機器を使用することなく、水中に分散させる方法について、種々の検討と実験を行った。
【００１４】
その結果、非常に微細な粒度分を含み、かつその粒度分の嵩比重が非常に小さい焼結機ダストをスラリ化する処理を行うに際し、焼結機ダストをそのまま直ちにスラリにする処理を行うのではなく、スラリ化する処理を行う前に、焼結機ダストに簡単な前処理を施しておけば、従来技術のような特別の手段を用いなくても、均一に分散されたスラリが得られることが判った。すなわち、焼結機ダストに適量の水分を加えてよく混合し、適度に湿潤化させる前処理を施した後、この湿潤化された焼結機ダストに水を加えて攪拌すると、焼結機ダストが水中にたやすく分散し、均一なスラリが生成する。
【００１５】
本発明は上記の知見に基づいてなされたものであり、次のような特徴を有する。
【００１６】
請求項１に記載の方法は、焼結鉱製造設備の焼結機から発生する焼結機ダストに水分を付加して湿潤化させる前処理工程と、この前処理工程で湿潤化された焼結機ダストに溶出用水を添加してスラリにし、焼結機ダスト中に含まれる可溶性物質を溶出させるスラリ化工程と、このスラリを沈降分離して可溶性物質が溶出した水を排水し、濃縮スラリを得る濃縮工程を有し、前記前処理工程で焼結機ダストを湿潤化する際に、焼結機ダストに対する水の装入比率が質量比で１５％〜３５％の範囲になるように焼結機ダストと水を混合する。
【００１７】
【００１８】
請求項２に記載の装置は、焼結鉱製造設備の焼結機から発生する焼結機ダストと調整水を混合して焼結機ダストに対する水の装入比率が質量比で１５〜３５％の範囲内の所定値になるように焼結機ダストを湿潤化させる混合機と、この混合機で湿潤化された焼結機ダストと溶出用水を混合してスラリにする攪拌槽と、この攪拌槽内のスラリを抜き出す渦巻ポンプと、渦巻ポンプによって抜き出されたスラリから可溶性物質の溶出を行い、ダストを沈降分離するシックナーとを備えている。
【００１９】
請求項３に記載の装置は、請求項２に記載の方法において、攪拌槽が、その下部が錐体状に形成され、この錐体状部の下端部にスラリの抜き出し口が設けられた構造のものである。
【００２０】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の実施の形態に係る装置の一例を示す図である。図１において、１０は焼結機ダストを供給するためのホッパー、１１はホッパー１０に貯留されている焼結機ダストを切り出して定量供給するためのロータリーバルブである。１２は焼結機ダストと調整水を混合してダストを湿潤化させる混合機、１３は焼結機ダストを湿潤化させる調整水を定量供給するための流量調節弁である。１４は混合機１２で湿潤化された焼結機ダストと溶出用水を混合してスラリにする攪拌槽、１６は溶出用水を定量供給するための流量調節弁である。１７は攪拌槽１４内のスラリを抜き出す渦巻ポンプである。１８は攪拌槽１４で調製されたスラリを沈降分離して濃縮するシックナーである。
【００２１】
混合機１２は装入された焼結機ダストを掻き上げる運動をして攪拌しながら排出口の方向へ移送する型式のものであって、パドルやピンが取り付けられた二軸を備えたのものが好ましい。具体的な型式としては、パグミルやピンミキサーなどが挙げられる。
【００２２】
上記のような混合機を使用すると、掻き上げられて攪拌されている焼結機ダストに調整水が添加され、又、調整水が付着したパドルやピンと焼結機ダストの接触が行われるので、装入された焼結機ダストの全体に調整水が混合される。さらに、調整水が添加された後にも、掻き上げて攪拌する操作が繰り返されるので、多量の水分が付加された部分と粉状の部分が混合され、水分が移行して焼結機ダスト全体が湿潤化される。
【００２３】
もしも、単にダストと水を捏ねるような型式の混練機で上記の前処理をした場合には、焼結機ダストの掻き上げが行われないので、添加した調整水の上に焼結機ダストが浮いてしまい、装入した焼結機ダスト全体の湿潤化は行われない。
【００２４】
又、混合機１２は、焼結機ダストに調整水を添加した後、その調整水が全体に拡散させるようにするために、焼結機ダストの装入から排出までの滞留時間が長いものが好ましい。この点についても、パグミルやピンミキサーなどは混合機として好ましい。
【００２５】
攪拌槽１４は下部が錐体状に形成され、この錐体状部の下端部にスラリの抜き出し口１５が設けられている。そして、抜き出し口１５にはスラリを抜き出す渦巻ポンプ１７が接続されている。
【００２６】
攪拌槽１４においては、装入された焼結機ダストが湿潤化されているので、ダストが浮上する現象は起こらず、特に強力な攪拌をしなくても、焼結機ダストが水中に沈む。このため、攪拌槽１４の攪拌方法は、プロペラ型、パドル型、タービン型などの通常使用される攪拌機による攪拌の他に、空気吹き込みによる攪拌、スラリをポンプで抜き出して再び槽内へ戻してスラリを循環させるポンプ攪拌、或いは上記攪拌方法の組み合わせであってもよい。
【００２７】
なお、攪拌槽１４へ供給する溶出用水は、図２に示すように、分割して複数箇所から供給されるので、焼結機ダストのスラリ化が一層よい状態で行われる。図２は攪拌槽へ供給する溶出用水の供給方法を模式的に示す図であって、（ａ）図は横断面を示し、（ｂ）図は縦断面を示す。図中、１４は攪拌槽を示し、２０は湿潤化された焼結機ダストの落下点を示す。溶出用水は３本の配管Ａ，Ｂ，Ｃにより供給される。配管Ａはその流出口が湿潤化された焼結機ダストの落下点２０を指向すると共に、攪拌槽１４の略接線方向を指向して設けられている。又、配管Ｂ，Ｃはその流出口が攪拌槽１４底部の略接線方向を指向して設けられている。このため、塊になって装入された焼結機ダストも溶出用水の水流によって分散し、又、分散されずに塊になって沈降した焼結機ダストも溶出用水の水流によって分散し、スラリ化される。
【００２８】
上記のように構成された装置により、焼結機ダストからアルカリ金属等の可溶性物質を除去する処理は次のように行われる。
【００２９】
ロータリーバルブ１１を駆動して所定量の焼結機ダストをホッパー１０から切り出して混合機１２へ装入すると共に、所定量の調整水を装入する。この際、焼結機ダストに対する水の装入比率が質量比で１５〜３５％の範囲内の所定値になるように、焼結機ダストと水を装入して混合する。
【００３０】
調整水と焼結機ダストが上記の割合で装入されないと、焼結機ダストを攪拌槽１４へ導入した際に充分にスラリ化されない。焼結機ダストに対する調整水の装入比率が１５％未満であると、焼結機ダストの湿潤化が充分ではないため、水中に分散されにくく、次のスラリ化工程におけるスラリ化が不十分になる。又、焼結機ダストに対する調整水の装入比率が３５％を超えると、次の理由により、次工程におけるスラリ化が不十分になる。
【００３１】
調整水をある限度以上に装入すると、装入時に焼結機ダストと混合されなかった水が混合機１２内の焼結機ダストの上に溜まり、この水がそのまま攪拌槽１４へ流入する。この際、焼結機ダストの一部が湿潤化されることなく、一緒に流出してしまう。又、流出する焼結機ダストは、微細で嵩比重が小さく、特に濡れ性が悪い粒度分が多い。このため、攪拌槽へ流入した焼結機ダストは浮上したまま容易にスラリ化されない。このように、焼結機ダストの湿潤化に際しては、適量の水を供給する必要がある。
【００３２】
混合機１２で適度に湿潤化された焼結機ダストは攪拌槽１４へ導入される。攪拌槽１４では、可溶性物質を溶出させるために、多量の溶出用水を装入し、焼結機ダストを固体含有率が１０〜１２mass％程度のスラリにする。攪拌槽１４へ導入された焼結機ダストは攪拌されてスラリになり、その中に含まれている可溶性物質が溶出する。この際、焼結機ダストは前処理されて湿潤化されており、水との馴染みがよくなっているので、浮上したりすることなく、水中に分散してスラリ化される。
【００３３】
そして、混合機１２で焼結機ダストを湿潤化した際に、部分的に多量の水分が付加されて塊が生成しても、この塊が攪拌槽１４へ導入されれば、攪拌されてスラリ化される。もしも、上記の塊が沈降してしまったままスラリ化されなかったとしても、攪拌槽１４のスラリ抜き出し口１５は錐体状に形成された下端に設けられているので、その塊は渦巻ポンプ１７によって抜き出される際に、その内部で破砕されてスラリ化される。
【００３４】
渦巻ポンプ１７によって抜き出されたスラリはシックナー１８へ送られる。シックナー１８では、さらに可溶性物質の溶出が行われながら、ダストが沈降する。可溶性物質が含まれている上澄水は溢流し、排水処理設備へ送られる。可溶性物質が含まれている水が分離されたスラリはポンプ１９により抜き出されて、造粒工程（図示せず）へ送られ、焼結原料として再利用される。
【００３５】
なお、シックナー１８から抜き出されたスラリに含まれている可溶性物質をさらに除去しようとする場合には、このスラリに水を加えて解きほぐすための洗浄槽と、洗浄槽から抜き出したスラリを濃縮するシックナーを有する洗浄工程を、シックナー１８の後に設ける。
【００３６】
又、シックナー１８から抜き出したスラリを脱水機へ導入して脱水ケーキにする処理を行い、この脱水ケーキを造粒工程へ送るようにしてもよい。
【００３７】
又、図１においては、ホッパー１０から切り出した焼結機ダストを混合機１２で連続的に湿潤化して攪拌槽１４へ導入しているが、本発明においては、焼結機ダストの湿潤化を連続的に行うことに限定されるものではなく、焼結機ダストの湿潤化をバッチ式で行い、貯留しておいた湿潤化ダストを攪拌槽１４へ供給してもよい。
【００３８】
又、焼結機ダストを湿潤化するために水を添加しているが、低圧蒸気や廃蒸気などのガス体の水分導入してもよい。
【００３９】
又、攪拌槽１４から排出されたスラリをシックナー１８へ送り、重力沈降によって濃縮しているが、デカンター型などの遠心沈降方式の機器を用いて濃縮してもよい。
【００４０】
次に、焼結機ダストの前処理条件を求めた試験及び実施例の結果について説明する。
（前処理条件の試験）処理能力０．８Ｔ／Ｈのピンミキサーを使用し、焼結機ダストと調整水の混合割合を種々変え、湿潤化の度合いが異なる前処理ダストを調製した。これらの前処理ダストから試料を採取し、これらの試料を水中へ投入した際の状態を観察した。この試験は、次の２方法で行った。
【００４１】
投入放置法：ビーカーに水４００ｇを入れておき、湿潤化試料１００ｇを投入した後、そのまま放置し、その後の状態を観察した。
【００４２】
攪拌法：ビーカーに水４００ｇを入れておき、湿潤化試料１００ｇを投入し、最初にガラス棒で５０回の攪拌を行い、次いでハンドミキサーで１．５分間攪拌した後、状態を観察した。
【００４３】
これらの結果は表１及び表２に示す。表中、○は良好、△は分散不十分、×は分散不良を示す。表１及び表２によれば、焼結機ダストに対する調整水の装入比率が８％の場合には、水の装入量が不足し、調整水の装入比率が４３％の場合には、水の装入量が多すぎる結果となった。従って、焼結機ダストを湿潤化する際には、調整水の装入比率を、沈降性及び分散性の何れにおいても良好な結果が得られた１５％〜３５％の範囲にするのがよい。
【００４４】
【表１】
0003870322.tif 000002
【００４５】
【表２】
0003870322.tif 000003
【００４６】
（実施例１）図１と同様の構成による装置を使用して、焼結機ダストから可溶性物質を除去する処理を行い、主たる可溶性物質であるＫ，Ｎａの除去率を調べた。処理条件は、前処理工程における調整水の装入比率を焼結機ダストに対し１５mass％、スラリ化濃度（固体含有率）を１０mass％にした。そして、シックナーの入口部スラリを採取し、このスラリを濾過し、次いで乾燥した後、分析し、Ｋ，Ｎａの除去率を求めた。分析結果は表３に示す。その除去率は、Ｋについては約９４％にも及ぶ良好の値が得られた。Ｎａについては、処理前の含有率が低かったため、Ｋに比べると、低い値になった。
【００４７】
【表３】
0003870322.tif 000004
【００４８】
（実施例２）図１と同様の構成による装置により焼結機ダストを水洗する処理を行い、可溶性物質が除去されたダストを発生元の焼結鉱製造設備へ戻して再利用する操業を行った。そして、電気集塵機で集塵処理した後の排ガス中に含まれる煤塵濃度の測定を行った。なお、比較のために、焼結機ダストをそのまま再利用する操業を行った後に、引続いて、水洗処理された焼結機ダストを再利用する操業を行った。煤塵濃度の測定結果を図３に示す。
【００４９】
煤塵濃度の測定は焼結機ダストを水洗処理することによる効果を判定するために行った。焼結機ダストに含まれているアルカリ金属の塩化物などは、揮散して再び排ガスと一緒に電気集塵機へ送られるが、上記塩化物は非常に微細な粒子であると共に荷電されにくいため、電気集塵機による捕集効率が非常に悪い。このため、排ガス中の煤塵濃度が低下すれば、その低下は焼結機ダストから上記塩化物などが除去されたことによる効果であると判定することができる。
【００５０】
図３によれば、煤塵濃度の平均値は、焼結機ダストを無処理で再利用した場合の値が３９mg／Ｎｍ3であったのに対し、水洗処理した焼結機ダストを再利用した場合の値は２５mg／Ｎｍ3であり、煤塵濃度は約３５％低下した。
【００５１】
【発明の効果】
上記のように、本発明によれば、焼結機ダストをスラリ化するために、界面活性剤などの高価な分散剤を使用することなく、かつ保守管理が煩雑な特別の手段を用いることなく、焼結機ダストから可溶性物質を除去することができる。このため、ランニングコストが安くなり、又、装置の保守管理が容易になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る装置の一例を示す図である。
【図２】攪拌槽へ供給する溶出用水の供給方法を模式的に示す図である。
【図３】焼結鉱製造設備における排ガス中の煤塵濃度の測定結果を示す図である。
【符号の説明】
１０ 焼結機ダストのホッパー
１１ ロータリーバルブ
１２ 混合機
１３ 調整水の流量調節弁
１４ 攪拌槽
１５ 抜き出し口
１６ 溶出用水の流量調節弁
１７ 渦巻ポンプ
１８ シックナー
【図１】
0003870322.tif 000005
【図２】
0003870322.tif 000006
【図３】
0003870322.tif 000007