(57)【要約】【課題】低コストで含油スラッジを有効活用でき、かつリサイクル設備からの排ガスの油分濃度の低減、及び高炉用焼結原料の焼結効率の向上が可能な含油スラッジのリサイクル方法の提供を目的とする。【解決手段】本発明の含油スラッジのリサイクル方法は、製鋼工程で排出される含油スラッジを高炉用焼結原料の一部としてリサイクルする方法であって、含油スラッジに生石灰を含水率が１質量％以下になるよう混合する工程と、混合工程で得られた粉体をドワイトロイド式焼結機の着火後の焼結原料層上に載置する工程と、載置工程後に焼結原料層上の粉体を下向き火炎のバーナーで加熱する工程とを備えることを特徴とする。加熱工程におけるバーナーの加熱位置としては、着火点から下流方向に機長平均長さの０．１２倍以上０．３倍以下の範囲内が好ましい。また、上記バーナーの火炎温度としては、１，３８０℃以上が好ましい。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
製鋼工程で排出される含油スラッジを高炉用焼結原料の一部としてリサイクルする方法であって、
上記含油スラッジに生石灰を含水率が１質量％以下になるよう混合する工程と、
上記混合工程で得られた粉体をドワイトロイド式焼結機の着火後の焼結原料層上に載置する工程と、
上記載置工程後に焼結原料層上の粉体を下向き火炎のバーナーで加熱する工程と
を備えることを特徴とする含油スラッジのリサイクル方法。
【請求項２】
上記加熱工程におけるバーナーの加熱位置を着火点から下流方向に機長平均長さの０．１２倍以上０．３倍以下の範囲内、上記バーナーの火炎温度を１，３８０℃以上とし、
上記載置工程における粉体の平均堆積厚さを５ｍｍ未満とする請求項１に記載の含油スラッジのリサイクル方法。
【請求項３】
上記混合工程で得られた粉体を油、タール又はそれらの組み合わせで造粒する工程をさらに備え、
上記載置工程で造粒工程後の粉体を載置する請求項１又は請求項２に記載の含油スラッジのリサイクル方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、含油スラッジのリサイクル方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
製鉄プロセスの製鋼工程では、熱間圧延等の圧延、連続鋳造などの工程で鉄分と潤滑油に由来する油分とを含有する冷却排水が発生する。この冷却排水が含有する鉄分のうち、粒径の大きいものは沈降処理によってミルスケールとして回収され、粒径の小さいものはフィルター等によって鉄分及び油分を含有する含油スラッジとして回収される。この含油スラッジは、高炉用焼結原料等の一部として用いることで有効活用することが望まれる。しかし、含油スラッジは、焼却等によって油分及び水分を除去する場合、油分の一部が揮発してリサイクル設備からの排ガスの油分濃度を上昇させ、その結果、施設内環境の悪化や集塵装置のフィルターの目詰まり等を発生させ易いという不都合がある。また、上記焼却に余分なコストを要するという不都合もある。
【０００３】
他方、製鉄プロセスの製銑工程では、粉状の鉄鉱石と石灰石等の副原料と粉コークス等の固体燃料とを含有する焼結原料を焼結することで製造される高炉用焼結原料（焼結鉱）が用いられる。この高炉用焼結原料は、一般にドワイトロイド式焼結機を用いて焼結される。具体的には、無端ベルトに焼結原料を層状に堆積し、この焼結原料層を上記無端ベルトで一方向に搬送しながら、点火炉による表層への着火と、着火後の焼結原料層の下方からの吸気とを行う。この方法によれば、上記着火により焼結原料層の表層に固体燃料の燃焼により赤熱状態となった燃焼帯が形成され、焼結原料層の下流への搬送に伴って上記吸気により燃焼帯が焼結原料層内を下降する。焼結原料層は、燃焼帯の通過中に燃焼熱でカルシウムフェライト、ＦｅＯ、ＳｉＯ２等の比較的低融点の物質が固相反応で形成された後、上記低融点物質が溶融して鉄鉱石等の間に浸透する。そして、燃焼帯の通過後の焼結原料層では、溶融した上記低融点物質が放熱により固化してバインダーとして機能することで焼結原料が造粒される。しかし、上記方法は、放熱性の高い焼結原料層の表層において、上記低融点物質の形成及び溶融が不十分となることで焼結効率が低下し易いという不都合がある。
【０００４】
そこで、上述のリサイクル設備からの排ガス油分濃度の上昇及びコスト増大と、高炉用焼結原料の製造における焼結効率低下とを同時に解決する方法として、ドワイトロイド式焼結機を用いた含油スラッジのリサイクル方法が提案されている。具体的には、焼結機における配合原料用フィーダーと点火炉との間に油脂分付着焼結原料用フィーダーを設け、前記油脂分付着焼結原料を前記配合原料層上部に位置させながら焼結することを特徴とする油脂分付着焼結用原料の処理方法が提案されている（特開昭５０−１５３７０２号公報参照）。また、別のリサイクル方法として、焼結機に供給され、着火された焼結原料層上に油脂分が付着した金属屑を上置きし、前記金属屑に着火し、かくして前記金属屑の燃焼排ガス中の未燃揮発油脂分を前記焼結原料の焼結燃焼帯において燃焼させ、もって焼結排ガス中への揮発油脂分の混入を防止する方法が提案されている（特開２０００−２５６７６２号公報参照）。さらに別のリサイクル方法として、油分、水分を含有するスラッジをパルス燃焼法で乾燥処理し、この乾燥した含油スラッジを焼結機の焼結原料の上面に供給する方法が提案されている（特開平１１−６０１９号公報参照）。しかし、上記従来の含油スラッジのリサイクル方法は、コスト、リサイクル設備からの排ガスの油分濃度の低減、及び高炉用焼結原料の焼結効率の向上において未だ改善の余地がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開昭５０−１５３７０２号公報
【特許文献２】特開２０００−２５６７６２号公報
【特許文献３】特開平１１−６０１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上述のような事情に基づいてなされたものであり、低コストで含油スラッジを有効活用でき、かつリサイクル設備からの排ガスの油分濃度の低減及び高炉用焼結原料の焼結効率の向上が可能な含油スラッジのリサイクル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】
【０００７】
上記課題を解決するためになされた発明は、製鋼工程で排出される含油スラッジを高炉用焼結原料の一部としてリサイクルする方法であって、上記含油スラッジに生石灰を含水率が１質量％以下になるよう混合する工程と、上記混合工程で得られた粉体をドワイトロイド式焼結機の着火後の焼結原料層上に載置する工程と、上記載置工程後に焼結原料層上の粉体を下向き火炎のバーナーで加熱する工程とを備えることを特徴とする。
【０００８】
当該含油スラッジのリサイクル方法は、上記混合工程で含油スラッジに生石灰を混合し、生石灰の水和及びその反応熱により水分が１質量％以下になるように含油スラッジを乾燥させることで粉体を得る。このように、含油スラッジに生石灰を混合させることで、容易に含油スラッジを乾燥させることができ、得られた上記粉体を気流輸送することで設備コストの低減や粉塵の抑制等が可能となる。また、上記粉体は、鉄分及びＣａＯ源を含有し、後述する固相反応によるカルシウムフェライトの形成が促進されるため、含油スラッジ単味よりも溶融し易い。次に、当該含油スラッジのリサイクル方法は、上記載置工程で上記粉体をドワイトロイド式焼結機の着火後の焼結原料層上に載置する。着火後の焼結原料層の表層は、焼結原料の燃焼により１，２００℃以上の燃焼帯が形成されている状態、又は燃焼帯が通過した状態であり、いずれの状態でも比較的高温であるため、載置された上記粉体は高温加熱される。上記粉体は、焼結原料との接触状態での高温加熱により、含有する生石灰及びその水和物（消石灰）と焼結原料及び含油スラッジの鉄分とが固相反応しカルシウムフェライトを形成する。さらに、当該含油スラッジのリサイクル方法は、上記加熱工程で焼結原料層上の上記粉体を下向き火炎のバーナーで加熱する。上述のカルシウムフェライトは、融点が１，２００℃程度と比較的低いため、上記バーナーの加熱により溶融して上記粉体及び焼結原料層の表層に浸透し、その後の放熱により固化して上記粉体及び焼結原料のバインダーとなる。その結果、焼結が不十分となり易い焼結原料層の表層と、上記粉体が含有する含油スラッジとの焼結が促進される。そのため、当該含油スラッジのリサイクル方法は、高炉用焼結原料の焼結効率を向上できる。また、上記加熱により、含油スラッジの油分の一部は燃焼及び分解し、一部は揮発して排ガスに移行する。この排ガスは、燃焼帯を下降させるためのパレット下方からの吸気により燃焼帯を通過して回収されるため、この燃焼帯通過時に加熱されて油分が燃焼する。そのため、当該含油スラッジのリサイクル方法は、リサイクル設備からの排ガスの油分濃度を低減できる。また、当該含油スラッジのリサイクル方法は、従来のドワイトロイド式焼結機を活用して含油スラッジを高炉用焼結原料の一部として使用できるため、低コストで含油スラッジを有効活用できる。
【０００９】
上記加熱工程におけるバーナーの加熱位置としては、着火点から下流方向に機長平均長さの０．１２倍以上０．３倍以下の範囲内が好ましい。また、上記バーナーの火炎温度としては、１，３８０℃以上が好ましい。さらに、上記載置工程における粉体の平均堆積厚さとしては、５ｍｍ未満が好ましい。ここで、上記バーナーの加熱位置が上記着火点から下流方向に近いほど、焼結原料層の表層温度が高いため、上記加熱時にカルシウムフェライトの溶融をより促進でき、その結果、高炉用焼結原料の焼結効率をより向上できる。一方、燃焼帯は、焼結原料層の下流ほど燃え広がって厚さが増大する。そのため、上記バーナーの加熱位置が上記着火点から下流方向に遠いほど、燃焼帯の厚さが大きいため、排ガスを回収の際に長く加熱して油分の燃焼をより促進でき、リサイクル設備からの排ガスの油分濃度をより低減できる。そのため、加熱工程におけるバーナーの加熱位置を上記範囲とすることで、リサイクル設備からの排ガスの油分濃度の低減、及び高炉用焼結原料の焼結効率の向上をバランスよく達成できる。また、上記バーナーの火炎温度を上記範囲とすることで、上記粉体に由来するカルシウムフェライトの溶融をより促進し、その結果、高炉用焼結原料の焼結効率をより向上できる。さらに、載置工程における上記粉体の平均堆積厚さを上記範囲とすることで、焼結原料層への通気量が増加し、燃焼帯での焼結が促進され、その結果、高炉用焼結原料の焼結効率をより向上できる。ここで「厚さ」とは、鉛直方向長さをいう。
【００１０】
上記混合工程で得られた粉体を油、タール又はそれらの組み合わせで造粒する工程をさらに備え、上記載置工程で造粒工程後の粉体を載置するとよい。このように、造粒工程をさらに備え、載置工程で造粒工程後の粉体を載置することで、上記粉体の粒径を大きくできるため、上記粉体が載置された領域において焼結原料層への通気量を高められる。また、上記油及び／又はタールは、加熱工程で燃焼して上記粉体及び焼結原料層の表層の温度をより上昇させる。これらの結果、高炉用焼結原料の焼結効率をより向上できる。さらに、上記油及び／又はタールとしては、廃油及び／又は廃タールを用いてもよく、この場合、廃油及び／又は廃タールの有効活用が可能である。
【００１１】
ここで「含水率」とは、含油スラッジに含まれる水の質量をＷ１、含油スラッジの乾燥質量をＷ２としたとき、Ｗ１／（Ｗ１＋Ｗ２）×１００で求められる値である。「下向き」とは、鉛直方向下方向とのなす角度が９０°未満である方向をいう。「機長平均長さ」とは、焼結原料層の搬送方向における焼結帯の平均長さ、つまり焼結帯の開始位置から末端までの上記搬送方向平均長さをいう。焼結帯の開始位置とは、焼結原料層の着火点をいい、焼結帯の末端とは、焼結帯の上端が焼結原料層の下端に到達する位置をいう。「バーナーの火炎温度」とは、焼結原料層表面との接炎部の任意の１０点を熱電体で測定した温度の平均値をいう。
【発明の効果】
【００１２】
当該含油スラッジのリサイクル方法は、低コストで含油スラッジを有効活用でき、かつリサイクル設備からの排ガスの油分濃度の低減、及び高炉用焼結原料の焼結効率の向上が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】ＣａＯとＦｅ２Ｏ３との成分系平衡状態図である。
【図２】本発明の一実施形態に用いるドワイトロイド式焼結機の模式図である。
【図３】図２の焼結原料層を示す模式的拡大断面図である。
【図４Ａ】実施例で用いる含油スラッジの粒径分布を示すグラフである。
【図４Ｂ】一般的なドワイトロイド式焼結機で生じる排ガスの煤塵の粒径分布を示すグラフである。
【図５】混合物Ｍにおける粉体Ｐの含有割合と、融点温度との関係を示すグラフである。
【図６】焼結鍋試験装置を示す模式図である。
【図７】粉体Ｐの平均堆積厚さと焼結強度及び通気性との関係を示すグラフである。
【図８Ａ】試験例１５の焼結鍋試験のヒートパターンを示すグラフである。
【図８Ｂ】比較試験例３の焼結鍋試験のヒートパターンを示すグラフである。
【００１４】
以下、本発明の実施形態について、適宜図面を参照しつつ説明する。
【００１５】
＜第１実施形態＞
本発明の含油スラッジのリサイクル方法は、含油スラッジに生石灰を含水率が１質量％以下になるよう混合する工程（混合工程）と、混合工程で得られた粉体をドワイトロイド式焼結機の着火後の焼結原料層上に載置する工程（載置工程）と、載置工程後に焼結原料層上の粉体を下向き火炎のバーナーで加熱する工程（加熱工程）とを備える。以下、各工程について説明する。
【００１６】
＜混合工程＞
本工程は、含油スラッジに生石灰を含水率が１質量％以下になるよう混合する。本工程により、含油スラッジ、生石灰及びその水和物（消石灰）を含有する粉体が得られる。
【００１７】
［含油スラッジ］
含油スラッジは、製鋼工程で排出され、酸化鉄（ＩＩ）、酸化鉄（ＩＩＩ）等の鉄分を含有する金属屑に油分及び水分が混入したものである。また、含油スラッジは、二酸化ケイ素、酸化マンガン、酸化カリウム等の不可避不純物をさらに含有してもよい。
【００１８】
［生石灰］
生石灰としては、特に限定されず、従来公知のものを用いることができる。生石灰の混合量の下限としては、含油スラッジ１００質量部に対して、２０質量部が好ましく、３０質量部がより好ましい。一方、上記混合量の上限としては、含油スラッジ１００質量部に対して、６０質量部が好ましく、５０質量部がより好ましい。上記混合量が上記下限より小さい場合、含油スラッジの乾燥が不十分となるおそれ、及び上記粉体のカルシウムフェライトの形成量低下のおそれがある。逆に、上記混合量が上記上限を超える場合、コスト上昇のおそれがある。
【００１９】
［粉体］
本工程で得られる粉体は、含油スラッジ、生石灰及びその水和物（消石灰）を含有する。上記粉体の含水率の上限としては、０．５質量％が好ましく、０．１質量％がより好ましく、０質量％がより好ましい。上記含水率が上記上限を超える場合、上記粉体の気流輸送や焼結が困難となるおそれがある。
【００２０】
上記粉体におけるＦｅ２Ｏ３（酸化鉄（ＩＩＩ））のＣａＯに対する組成比（モル比）の下限としては、７２：２８が好ましく、７５：２５がより好ましい。一方、上記組成比の上限としては、８５：１５が好ましく、８０：２０がより好ましい。上記組成比を図１のＣａＯとＦｅ２Ｏ３との成分系平衡状態図にＩで示す上記範囲とすることで、比較的融点の低いカルシウムフェライトの形成をより促進できる。
【００２１】
なお、上記粉体の組成比を上記範囲に調整する方法としては、例えば上述の生石灰の混合量を調整する方法、上記粉体に微細焼結鉱等の酸化鉄ダストを混合する方法などが挙げられる。
【００２２】
上記粉体に微細焼結鉱を混合する場合、微細焼結鉱の混合量の下限としては、上記粉体１００質量部に対して、２０質量部が好ましく、３０質量部がより好ましい。一方、上記混合量の上限としては、上記粉体１００質量部に対して、９０質量部が好ましく、８０質量部がより好ましい。上記混合量が上記下限より小さい場合、又は上記上限を超える場合、上記粉体の融点温度の低下が不十分となるおそれがある。
【００２３】
＜載置工程＞
本工程は、混合工程で得られた上記粉体をドワイトロイド式焼結機の着火後の焼結原料層上に載置する。
【００２４】
［ドワイトロイド式焼結機］
図２のドワイトロイド式焼結機１は、格子状底部を有する火格子であるパレットが連結した無端ベルト２を備える。この無端ベルト２は、少なくとも一部に後述する焼結原料層Ｘが載積され、図示しない一対のローラーにより両端から駆動されることにより焼結原料層Ｘを一方向（図２では左側から右側）に搬送する。ドワイトロイド式焼結機１は、無端ベルト２の上方に、焼結原料層Ｘの上流側から下流側に順次配設される原料ホッパー３、ガイド４、点火炉５、粉体載置ホッパー６及び加熱用バーナー７を備える。点火炉５は、ドワイトロイド式焼結機１の幅方向に複数並列して配設される着火用バーナー８と、この着火用バーナーを覆う点火炉フード９とを有する。また、ドワイトロイド式焼結機１は、点火炉５から焼結原料層Ｘの最下流付近まで、無端ベルト２の下方に配設される複数の風箱１０を備える。複数の風箱１０は、配管１１により集塵機１２に接続され、この集塵機１２は、図示しない煙突に接続される。さらに、ドワイトロイド式焼結機１は、焼結原料層Ｘの最下流に図示しない排鉱部を備える。ここで「幅方向」とは、上記搬送方向と垂直方向をいう。
【００２５】
原料ホッパー３は、無端ベルト２の最上流付近の上方に配設され、下方の無端ベルト２上に後述する焼結原料を供給することで焼結原料層Ｘを形成する。原料ホッパー３の下流側に配設されるガイド４は、上記焼結原料の平均堆積厚さ（焼結原料層Ｘの平均厚さ）を調整する。ガイド４の下流側に配設される点火炉５の着火用バーナー８は、平均厚さを調整された焼結原料層Ｘの表層に着火する。点火炉５の下流側に配設される粉体載置ホッパー６は、着火後の焼結原料層Ｘ上に上記粉体を層状に載置する。加熱用バーナー７は、載置された上記粉体を加熱する。複数の風箱１０は、無端ベルト２の格子状底部を介して焼結原料層Ｘの下方から吸気し、焼結原料層Ｘの上部から下部への気流を発生させる。焼結原料層Ｘで生じた排ガスは、複数の風箱１０により回収され、集塵機１２で集塵処理されて上記煙突で大気に放出される。排鉱部は、焼結された焼結原料層Ｘを排出する。
【００２６】
図３は、焼結原料層Ｘの詳細を示す。焼結原料層Ｘは、無端ベルト２により一方向（図３では左側から右側）に搬送され、着火点Ａで点火炉５の着火用バーナー８により着火され、表層に１，２００℃程度の赤熱状態にある燃焼帯Ｘ１が形成される。燃焼帯Ｘ１は、焼結原料層Ｘの下流への搬送に伴って、風箱１０の吸気で発生した気流により下降するため、焼結原料層Ｘの下流側ほど下部に形成される。また、燃焼帯Ｘ１は、焼結原料層Ｘの下流側への移動に伴い燃え広がることで厚さが増大する。焼結原料層Ｘの焼結は、燃焼帯Ｘ１の通過により行われる。燃焼帯Ｘ１は、焼結原料層Ｘの最下部に到達し、焼結原料層Ｘ全層の焼結の終了する位置、すなわち燃焼帯Ｘ１の上端が焼結原料層Ｘの下端に接する位置に終端Ｄを有する。燃焼帯Ｘ１が形成されている着火点Ａから終端Ｄまでの区間の焼結原料層Ｘは、燃焼帯Ｘ１と、この燃焼帯Ｘ１よりも下部の焼結前の焼結原料層Ｘ２と、燃焼帯Ｘ１よりも上部の焼結後の焼結原料層Ｘ３とを備える。
【００２７】
焼結原料層Ｘは、着火点Ａの下流側の載置点Ｂで粉体載置ホッパー６により上記粉体が層状に載置され、載置点Ｂより下流側の焼結原料層Ｘ上に粉体層Ｙが形成される。
【００２８】
ドワイトロイド式焼結機１は、着火後の焼結原料層Ｘの上方を覆う循環フードを備え、燃焼帯Ｘ１の少なくとも一部が焼結原料層Ｘの下端に到達している領域下方の風箱１０から回収した比較的高温の排ガスを集塵処理した後に上記循環フードに供給してもよい。さらに、ドワイトロイド式焼結機１は、ガイド４と点火炉５との間に粉コークスのホッパーをさらに備え、焼結原料層Ｘ上に粉コークスを載置してもよい。これにより、点火炉５の着火用バーナー８による焼結原料層Ｘの表層の着火が容易となる。
【００２９】
ドワイトロイド式焼結機１の機長平均長さの下限としては、例えば８０ｍである。一方、上記機長平均長さの上限としては、例えば１２０ｍである。また、無端ベルト２による焼結原料層Ｘの搬送速度の下限としては、例えば２．５ｍ／ｓである。一方、上記搬送速度の上限としては、例えば３．５ｍ／ｓである。
【００３０】
［焼結原料層］
焼結原料層Ｘは、後述する焼結原料が堆積した層である。焼結原料層Ｘにおける焼結原料の平均堆積厚さの下限としては、例えば０．５５ｍである。一方、上記平均堆積厚さの上限としては、例えば０．６５ｍである。
【００３１】
［焼結原料］
焼結原料は、鉄鉱石、副原料、固体燃料及び水分を含有する。焼結原料は、含有する水分の表面張力等によって造粒されている擬似粒子である。焼結原料は、本発明の効果を損なわない範囲で他の成分を含有してもよい。
【００３２】
焼結原料の擬似粒子の平均粒径の下限としては、例えば２．５ｍｍである。一方、上記平均粒径の上限としては、例えば４ｍｍである。ここで「平均粒径」とは、累積５０％平均体積径（メディアン径）をいう。他の成分の平均粒径についても同様である。
【００３３】
焼結原料の含水率の下限としては、例えば４質量％である。一方、上記含水率の上限としては、例えば８質量％である。
【００３４】
（鉄鉱石）
鉄鉱石としては、粉末状である限り特に限定されず、従来公知のものを用いることができる。鉄鉱石としては、例えば公称目開き寸法が１０ｍｍのふるい下に通過し、かつ公称目開き寸法が１．０ｍｍのふるい上に留まるものなどが挙げられる。ここで、「公称目開き」とは、ＪＩＳ−Ｚ８８０１：２０００「試験用ふるい−第１部：金属製網ふるい」に規定された公称目開きをいう。
【００３５】
焼結原料における鉄鉱石の含有量の下限としては、例えば６５質量％である。一方、上記含有量の上限としては、例えば８０質量％である。
【００３６】
（副原料）
焼結原料が含有する副原料としては、例えば炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）、生石灰（ＣａＯ）等のＣａＯ源、珪石、蛇紋岩等などが挙げられる。焼結原料における副原料の含有量の下限としては、鉄鉱石１００質量部に対して、例えば１５質量部である。一方、上記含有量の上限としては、鉄鉱石１００質量部に対して、例えば３５質量部である。
【００３７】
（個体燃料）
焼結原料が含有する固体燃料としては、例えばコークスブリーズ（粉コークス）等が挙げられる。コークスブリーズとしては、例えば公称目開き５ｍｍのふるい下に通過するものを用いることができる。
【００３８】
焼結原料における固体燃料の含有量の下限としては、鉱石量（鉄鉱石及び副原料の合計含有量）１００質量部に対して、例えば３．５質量部である。一方、上記含有量の上限としては、鉱石量１００質量部に対して、例えば５．５質量部である。
【００３９】
（焼結原料の製造方法）
焼結原料は、例えば鉄鉱石、副原料、固体燃料及びその他の任意成分を配合し、所定量の水と共にミキサー等で混合することで製造できる。
【００４０】
［粉体層］
粉体層Ｙは、上記粉体が堆積した層である。粉体層Ｙの平均厚さ、つまり上記粉体の平均堆積厚さの下限としては、例えば１ｍｍである。一方、上記平均堆積厚さとしては、５ｍｍ未満が好ましい。上記平均堆積厚さが上記下限より小さい場合、含油スラッジのリサイクルの処理速度低下のおそれがある。逆に、上記平均堆積厚さが上記上限を超える場合、焼結原料層Ｘへの通気の阻害による高炉用焼結原料の焼結効率低下のおそれや上記粉体が溶融し難くなるおそれがある。
【００４１】
＜加熱工程＞
本工程は、載置工程後に焼結原料層Ｘ上の上記粉体を下向き火炎の加熱用バーナー７で加熱する。
【００４２】
加熱用バーナー７は、載置点Ｂの下流側の加熱位置Ｃの上方に鉛直方向下向きに配設され、加熱位置Ｃで粉体層Ｙを下向き火炎で加熱する。加熱用バーナー７は、幅方向に１又は複数配設される。加熱用バーナー７の燃料としては、特に限定されないが、例えばコークス炉ガス等が挙げられる。
【００４３】
加熱用バーナー７としては、焼結原料層Ｘとの接炎部の形状が楕円形であり、かつこの楕円形の長径が焼結原料層Ｘの搬送方向と一致する火炎を発生させるものが好ましい。このような加熱用バーナー７を配設することで、粉体層Ｙの加熱時間を増加でき、その結果、上記粉体の溶解と、油分の燃焼及び分解とをより促進できる。
【００４４】
また、加熱用バーナー７は、火炎が焼結原料層Ｘの搬送方向に傾斜するよう配設されてもいてもよい。加熱用バーナー７の火炎が焼結原料層Ｘの搬送方向に傾斜することで、焼結原料層Ｘとの接炎部の形状を上記楕円形にし易くなる。加熱用バーナー７の火炎が搬送方向に傾斜している場合、鉛直方向下向きを０°としたときの上記火炎の傾斜角の下限としては、３０°が好ましく、４０°がより好ましい。一方、上記火炎の傾斜角の上限としては、６０°が好ましく、５０°がより好ましい。上記火炎の傾斜角が上記下限より小さい場合、粉体層Ｙの加熱時間が不十分となるおそれがある。逆に、上記火炎の傾斜角が上記上限を超える場合、粉体層Ｙとの接炎部の火炎温度低下のおそれがある。
【００４５】
加熱用バーナー７の火炎温度の下限としては、１，３８０℃が好ましく、１，４３０℃がより好ましい。一方、上記火炎温度の上限としては、１，５５０℃が好ましく、１，４８０℃がより好ましい。上記火炎温度が上記下限より小さい場合、上記粉体の溶融と油分の燃焼及び分解とが不十分となるおそれがある。逆に、上記火炎温度が上記上限を超える場合、設備コストや燃料コストの上昇のおそれがある。
【００４６】
加熱用バーナー７の焼結原料層Ｘとの接炎部の搬送方向平均長さの下限としては、２０ｃｍが好ましく、２４ｃｍがより好ましい。一方、上記平均長さの上限としては、例えば４０ｃｍである。上記平均長さが上記下限より小さい場合、粉体層Ｙの加熱時間が不十分となるおそれがある。逆に、上記平均長さが上記上限を超える場合、接炎部の加熱が不十分となるおそれがある。
【００４７】
燃焼原料層Ｘが加熱用バーナー７の接炎部を通過する時間、すなわち接炎部の搬送方向平均長さを焼結原料層Ｘの搬送速度で除した値の下限としては、３秒が好ましく、４．５秒がより好ましい。一方、上記通過時間の上限としては、１０秒が好ましく、６秒がより好ましい。上記通過時間が上記下限より小さい場合、粉体層Ｙの加熱が不十分となるおそれがある。逆に、上記通過時間が上記上限を超える場合、加熱用バーナー７の燃料消費量の増大に見合うだけの高炉用焼結原料の焼結効率の向上が得られないおそれがある。
【００４８】
着火点Ａと加熱用バーナー７の加熱位置Ｃとの平均距離の下限としては、機長平均長さに対して、０．１２倍が好ましく、０．１８倍がより好ましい。一方、上記平均距離の上限としては、機長平均長さに対して、０．３倍が好ましく、０．２２倍がより好ましい。上記平均距離が上記下限より小さい場合、加熱工程を行う際の燃焼帯Ｘ１の厚さが不十分であるため上記粉体から揮発した油分の燃焼帯Ｘ１での燃焼が不十分となり、その結果、リサイクル設備からのリサイクル設備からの排ガスの油分濃度が上昇するおそれがある。逆に、上記平均距離が上記上限を超える場合、加熱工程を行う際の焼結原料層Ｘの表面温度の低下により、カルシウムフェライトの溶融が不十分となるおそれがある。
【００４９】
＜利点＞
当該含油スラッジのリサイクル方法は、含油スラッジに生石灰を混合させることで、含油スラッジ単味よりも溶融し易い粉体が得られる。また、上記粉体は含水率が低く気流輸送が可能であるため、設備コストの低減、粉塵発生の抑制等ができる。次に、当該含油スラッジのリサイクル方法は、載置工程で上記粉体をドワイトロイド式焼結機１の着火後の焼結原料層Ｘ上に載置することで、固相反応によりカルシウムフェライト形成を促進できる。さらに、当該含油スラッジのリサイクル方法は、加熱工程で上記粉体を加熱用バーナー７で加熱することにより、比較的低融点の上述のカルシウムフェライトを溶融させて粉体層Ｙ及び焼結原料層Ｘの表層に浸透させる。カルシウムフェライトは、その後の放熱により固化して上記粉体及び焼結原料を造粒するバインダーとしての役割を果たす。その結果、当該含油スラッジのリサイクル方法は、焼結原料層Ｘの表層における焼結効率を向上できる。さらに、加熱用バーナー７での加熱により、含油スラッジの油分の一部が燃焼及び分解し、一部が揮発して排ガスに移行する。上記排ガスは、風箱１０の吸気により、燃焼帯Ｘ１を通過してから回収されるため、含有する油分の燃焼帯Ｘ１での燃焼により油分濃度が低下する。その結果、当該含油スラッジのリサイクル方法は、リサイクル設備からの排ガスの油分濃度を低減できる。さらに、当該含油スラッジのリサイクル方法は、ドワイトロイド式焼結機１に粉体載置ホッパー６及び加熱用バーナー７を追加するだけで実施できるため、低コストで含油スラッジを有効活用できる。
【００５０】
＜第２実施形態＞
本発明の含油スラッジのリサイクル方法は、製鋼工程で排出される含油スラッジを高炉用焼結原料の一部としてリサイクルする方法であって、含油スラッジに生石灰を含水率が１質量％以下になるよう混合する工程（混合工程）と、混合工程で得られた粉体を油、タール又はそれらの組み合わせで造粒する工程（造粒工程）と、造粒工程後の粉体をドワイトロイド式焼結機の着火後の焼結原料層上に載置する工程（載置工程）と、載置工程後に焼結原料層上の粉体を下向き火炎のバーナーで加熱する工程（加熱工程）とを備える。造粒工程以外は第１実施形態と同様であるため、説明を省略する。
【００５１】
＜造粒工程＞
本工程は、混合工程で得られた粉体を油、タール又はそれらの組み合わせで造粒する。上記粉体を油、タール又はそれらの組み合わせで造粒する方法としては、例えば上記粉体と油及び／又はタールとをミキサー等で混合する方法などが挙げられる。本工程は、核粒子、スラグ等のその他の成分をさらに混合してもよい。
【００５２】
（油）
当該含油スラッジのリサイクル方法に用いる油としては、特に限定されず、例えばエンジンオイル、切屑油、圧延用潤滑油等の潤滑油、灯油、ガソリン等の燃料油、溶剤、食用油、鉱油、脂肪油等が挙げられる。また、上記油としては、資源の活用の観点から、上述した油の廃油を用いてもよい。
【００５３】
（タール）
当該含油スラッジのリサイクル方法に用いるタールとしては、特に限定されず、例えば石炭、石油、木材等に由来するものなどが挙げられる。また、上記タールとしては、資源の活用の観点から、上述したタールの廃タールを用いてもよい。
【００５４】
上記油及びタールの混合量の下限としては、上記粉体１００質量部に対して、１５質量部が好ましく、２５質量部がより好ましい。一方、上記混合量の上限としては、上記粉体１００質量部に対して、４５質量部が好ましく、３５質量部がより好ましい。上記混合量が上記下限より小さい場合、上記粉体の造粒が不十分となるおそれがある。逆に、上記混合量が上記上限を超える場合、リサイクル設備からの排ガスの油分濃度上昇のおそれがある。
【００５５】
核粒子は、上記粉体の造粒をより促進する。核粒子としては、例えば上述の焼結原料で説明した鉄鉱石及び副原料を混合したもの等が挙げられる。上記粉体に核粒子を混合する場合、核粒子の混合量の下限としては、上記粉体１００質量部に対して、１００質量部が好ましく、１２０質量部がより好ましい。一方、上記混合量の上限としては、上記粉体１００質量部に対して、１８０質量部が好ましく、１６０質量部がより好ましい。上記混合量が上記下限より小さい場合、上記粉体の造粒を十分に促進できないおそれがある。逆に、上記混合量が上記上限を超える場合、造粒後の上記粉体における含油スラッジの含有量が低下するおそれがある。
【００５６】
スラグは、上記粉体の造粒をより促進する。スラグとしては、例えば高炉スラグ、製鋼スラグ等が挙げられる。製鋼スラグとしては、脱硫したものがよい。上記粉体にスラグを混合する場合、スラグの混合量の下限としては、上記粉体１００質量部に対して、２５質量部が好ましく、３５質量部がより好ましい。一方、上記混合量の上限としては、上記粉体１００質量部に対して、６０質量部が好ましく、５０質量部がより好ましい。上記混合量が上記下限より小さい場合、上記粉体の造粒を十分に促進できないおそれがある。逆に、上記混合量が上記上限を超える場合、造粒後の上記粉体における含油スラッジの含有量が低下するおそれがある。
【００５７】
＜利点＞
当該含油スラッジのリサイクル方法は、上記粉体の造粒により粒径を大きくできるため、上記粉体が載置された領域において焼結原料層Ｘへの通気量を高められる。また、上記油及び／又はタールは、加熱工程で燃焼して上記粉体及び焼結原料層Ｘの表層の温度をより上昇させる。これらの結果、高炉用焼結原料の焼結効率をより向上できる。さらに、上記油及び／又はタールとしては、廃油及び／又は廃タールを用いてもよく、この場合、資源の有効活用が可能である。
【００５８】
［その他の実施形態］
上記実施形態は、本発明の構成を限定するものではない。従って、上記実施形態は、本明細書の記載及び技術常識に基づいて上記実施形態各部の構成要素の省略、置換又は追加が可能であり、それらは全て本発明の範囲に属するものと解釈されるべきである。
【００５９】
上記載置工程での上記粉体の載置位置は、着火後の焼結原料層の幅方向の全体でもよく、一部でもよい。上記粉体を幅方向の一部に載置する場合、上記載置位置としては、一方又は両方の端部付近が好ましい。上記端部付近とは、例えば端部から５００ｍｍ以内の領域である。ドワイトロイド式焼結機等を用いた高炉用焼結原料の製造工程では、焼結原料層の表層のうち、幅方向端部付近が特に放熱性が高く焼結効率が低下し易い。そのため、上記載置工程での上記粉体の載置位置を着火後の焼結原料層の幅方向の一方又は両方の端部付近のみにすることで、リサイクルを行う含油スラッジ量が少ない場合でも、当該含油スラッジのリサイクル方法によって高炉用焼結原料の焼結効率を向上できる。この場合、加熱用バーナーも幅方向で一方又は両方の端部付近にのみ配設するとよい。
【実施例】
【００６０】
以下、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００６１】
＜含油スラッジの粒径分布＞
実施例で用いる含油スラッジと、参考例として一般的なドワイトロイド式焼結機で生じる排ガスの煤塵との粒径分布をそれぞれ図４Ａ及び図４Ｂに示す。図４Ｂに示すように、一般的なドワイトロイド式焼結機で生じる排ガスの煤塵は、粒径が３００μｍ以下の粒子が約９０質量％を占める。また、図４Ａに示すように、含油スラッジも粒径が３００μｍ以下の粒子が約７０質量％を占める。つまり、含油スラッジは、焼結が不十分であると排ガスに移行して煤塵となり、鉄分を回収し難いと判断される。
【００６２】
＜粉体の調製＞
含油スラッジ１００質量部と生石灰４０質量部とを２軸パドルミキサーを用いて混合し、粉体（以下、「粉体Ｐ」ともいう）を得た。この粉体Ｐの含水率は０質量％であった。下記表１に、粉体Ｐの組成［質量％］を示す。なお、下記表１において、「ＴＦｅ」は全鉄量、「ＭＦｅ」は金属鉄量をそれぞれ示す。
【００６３】
【表１】
2016191079.tif 000003
【００６４】
＜焼結鉱の添加による粉体Ｐの融点温度変化＞
粉体Ｐに微細焼結鉱を混合し、混合物（以下、「混合物Ｍ」ともいう）を得た。次に、ＪＩＳ−Ｍ８８０１：２００８「石炭類−試験方法」に記載の「灰の溶融性試験方法」に準拠し、昇温速度５℃／分で１，５５０℃まで連続加熱しながら混合物Ｍの溶融温度（軟化点）を測定した。混合物Ｍにおける粉体Ｐの含有割合［質量％］と融点温度［℃］との関係を図５に示す。
【００６５】
図５から明らかなように、粉体Ｐの含有割合が７０質量％及び５０質量％（微細焼結鉱の含有割合が３０質量％及び５０質量％）である混合物Ｍは、上記含有割合が０質量％及び７０質量％の混合物Ｍよりも溶融温度が低かった。すなわち、粉体Ｐは、単味で加熱するよりも、微細焼結鉱を３０質量％又は５０質量％混合して加熱することで溶融し易くなる。これは、粉体Ｐと微細焼結鉱とを適度に混合して加熱した場合、ＣａＯ、ＦｅＯ、Ｆｅ２Ｏ３、ＳｉＯ２等の成分の固相反応によりカルシウムフェライトをはじめとした比較的低融点の物質が生成され易くなるためであると推察される。そのため、粉体Ｐを着火後の焼結原料層に載置することで、粉体Ｐを単味で加熱するよりも溶融し易くできると判断される。
【００６６】
＜排ガスの油分濃度及び焼結強度＞
以下、図６の焼結鍋試験装置Ｚ１を用い、排ガスの油分濃度及び焼結強度を測定した。図６の焼結鍋試験装置Ｚ１は、平均径が１００φ、平均高さが４００ｍｍで底部に網が張られている円筒状の焼結鍋Ｚ２と、この焼結鍋Ｚ２の上方に配設され、下向きの火口を有するガスバーナーＺ３と、焼結鍋Ｚ２の下方に配設され、図示しないブロワーに接続される排ガス管Ｚ４とを備える。ガスバーナーＺ３は、コークス炉ガスを原料として下向き火炎を発生させることで焼結鍋Ｚ２の装入物を上方から加熱できる。焼結鍋Ｚ２は、上端から高さ方向に１００ｍｍ、２００ｍｍ、３００ｍｍの位置に、それぞれ図示しない熱電体が配設され、それぞれの位置における内部温度を測定できる。排ガス管Ｚ４は、テーパー管Ｚ５を備える。テーパー管Ｚ５は、焼結鍋Ｚ２に近い側（入り口側）の断面積が大きく、上記ブロワーに近い側（出口側）の断面積が小さくなるように配設される。このテーパー管Ｚ５は、出口側にセラミックフィルターＺ６が配設される。
【００６７】
焼結鍋試験装置Ｚ１は、後述する造粒後の焼結鍋試験用原料を焼結鍋Ｚ２に投入し、この焼結鍋試験用原料をガスバーナーＺ３で加熱することにより、燃焼鍋試験用原料の表層を着火して燃焼帯を形成できる。そして、焼結鍋試験装置Ｚ１は、上記ブロワーにより吸気することにより、焼結鍋Ｚ２の内部を負圧にし、焼結鍋Ｚ２の上部から装入物を通過して排ガス管Ｚ４に向かう気流を発生できる。上記気流により、燃焼帯が燃焼試験用原料内を下降する。また、燃焼帯で生じた排ガスは、排ガス管Ｚ４を通過し、テーパー管Ｚ５で集められてセラミックフィルターＺ６に吹き付けられることで集塵処理される。なお、焼結鍋試験装置Ｚ１における焼結鍋試験用原料の単位面積当たりの通気量は、実機のドワイトロイド式焼結機１における焼結原料層の単位面積当たりの通気量とほぼ同等である。そのため、焼結鍋試験装置Ｚ１は、ドワイトロイド式焼結機による高炉用焼結原料の製造工程における焼結原料層の上端から鉛直方向下向きに４００ｍｍまでの状態を再現できる。
【００６８】
［焼結鍋試験用原料の調製］
実機のドワイトロイド式焼結機１による高炉用焼結原料の製造に用いられる代表２銘柄の鉄鉱石をふるいにかけ、公称目開き寸法が１０ｍｍのふるい下に通過し、かつ公称目開き寸法が５ｍｍのふるい上に留まるもの１３．８質量部、公称目開き寸法が５ｍｍのふるい下に通過し、かつ公称目開き寸法が３ｍｍのふるい上に留まるもの１６．８質量部、公称目開き寸法が３ｍｍのふるい下に通過し、かつ公称目開き寸法が１ｍｍのふるい上に留まるもの１５．８質量部、及び公称目開き寸法が１ｍｍのふるい下に通過するもの３４．１質量部をそれぞれ配合し、粉末状の鉄鉱石を得た。また、石灰石１７．９質量部と硅石１．７質量部とを混合し、副原料を得た。上記粉末状の鉄鉱石１００質量部と上記副原料２５質量部とを配合し、全量６０ｋｇの鉱石配合物を得た。この鉱石配合物１００質量部に対して、公称目開き寸法が５ｍｍのふるい下に通過するコークスブリーズ４．５質量部を加え、焼結鍋試験用原料を得た。
【００６９】
［焼結鍋試験用原料の造粒］
焼結鍋試験用原料１００質量部に対して水を約６質量部加え、ミキサーでの混合によって焼結鍋試験用原料の中で比較的粒径が大きい核となる粒子に比較的粒径が小さい粉末状の粒子を付着させて造粒した。造粒後の焼結鍋試験原料は、焼結試験鍋内での通気性に優れる擬似粒子である。
【００７０】
［粉体Ｐの造粒］
含油スラッジ５０質量部、生石灰２０質量部、核粒子としての上記鉱石配合物１００質量部、及び脱硫した製鋼スラグ３０質量部を合計２００ｇとなるように混合した後、油としての圧延用潤滑油２０質量部と共にミキサーで混合することで造粒した。造粒後の粉体Ｐは、含油率が約１０質量％である。
【００７１】
（参考試験例）
造粒後の焼結鍋試験用原料を図６の焼結鍋Ｚ２に装入し、その上方から着火用コークスブリーズ１５ｇを載置した。上記ブロアーにより、差圧６００ｍｍＡｑで吸気しながらガスバーナーＺ３で９０秒間加熱することで着火用コークスブリーズに着火し、表層に燃焼帯を形成させた。その後、上記ブロアーにより差圧１，０００ｍｍＡｑで吸気することで燃焼帯を下降させた。燃焼帯の上端が焼結鍋試験用原料の下端に到達したら上記ブロアーによる吸気を停止し、焼結を終了した。冷却後、焼結鍋Ｚ２の装入物を取り出し、円筒形の焼結物を得た。
【００７２】
（比較試験例１）
造粒後の焼結鍋試験用原料を図６の焼結鍋Ｚ２に装入し、その上方から着火用コークスブリーズ１５ｇを載置した後、造粒していない粉体Ｐ７０ｇをさらに載置した。それ以降の操作は参考試験例と同様に操作し、比較試験例１の焼結鍋試験を行った。
【００７３】
（比較試験例２）
造粒していない粉体Ｐ７０ｇの代わりに造粒した粉体Ｐ２２０ｇを用いた以外は比較試験例１と同様に操作し、比較試験例２の焼結鍋試験を行った。
【００７４】
（試験例１）
燃焼帯の下降までは参考試験例と同様に操作し、ガスバーナーＺ３による加熱後、着火後の焼結鍋試験用原料の上部に造粒していない粉体Ｐ７０ｇを載置し、ガスバーナーＺ３で９０秒間再加熱した。なお、上記ブロワーによる吸気は、粉体Ｐの載置及び再加熱の際も継続して行った。燃焼帯の上端が焼結鍋試験用原料の下端に到達したら上記ブロアーによる吸気を停止し、焼結を終了した。冷却後、焼結鍋Ｚ２の装入物を取り出し、円筒形の焼結物を得た。
【００７５】
上述のガスバーナーＺ３による加熱から再加熱までの時間ｔ［ｓ］は、図３の焼結原料層Ｘにおける着火点Ａと加熱用バーナー７の加熱位置Ｃとの平均距離に換算できる。すなわち、実機のドワイトロイド式焼結機１による高炉用焼結原料の製造では、一般的に焼結原料層を３ｍ／分程度の搬送速度で搬送する。そのため、着火点Ａでの着火から加熱用バーナー７の加熱位置Ｃでの粉体層Ｙの加熱までの時間（再加熱までの時間ｔ［ｓ］に相当）が例えば１００秒である場合、１００秒間に焼結原料層Ｘが搬送される５ｍが着火点Ａと加熱用バーナー７の加熱位置Ｃとの平均距離となる。また、実機のドワイトロイド式焼結機１は、一般的に機長平均長さが１００ｍ程度である。そのため、焼結鍋試験における再加熱までの時間ｔ［ｓ］は、下記式（１）によって実機のドワイトロイド式焼結機１における機長平均長さに対する着火点Ａと加熱用バーナー７の加熱位置Ｃとの平均距離の比に換算できる。
上記平均距離の比＝（再加熱までの時間ｔ［ｓ］×０．０５［ｍ／ｓ］）／１００［ｍ］・・・（１）
【００７６】
（試験例２〜７）
再加熱までの時間ｔ［ｓ］を下記表２の通りに変更した以外は試験例１と同様に操作し、試験例２〜４、６及び７の焼結鍋試験を行った。また、造粒していない粉体Ｐ７０ｇの代わりに造粒した粉体Ｐ２２０ｇを用いた以外は試験例４と同様に操作し、試験例５の焼結鍋試験を行った。
【００７７】
＜焼結鍋試験の評価＞
参考試験例、比較試験例１及び２、並びに試験例１〜７の焼結鍋試験について、以下の方法によって排ガス油分及び焼結強度（落下強度）を評価した。
【００７８】
［排ガス中油分］
セラミックフィルターＺ６に付着した油分量を測定し、これを排ガス中油分［ｍｇ］とした。排ガス中油分は、少ないほど排ガスの油分濃度が低くてよいことを示し、１．７ｍｇ未満の場合を「Ａ（良好）」、１．７ｍｇ以上２．０５ｍｇ未満の場合を「Ｂ（やや良好）」、２．０５ｍｇ以上の場合を「Ｃ（不良）」と評価した。
【００７９】
［焼結強度］
得られた焼結物を上下に２分割し、それぞれ２ｍの高さから鉄板上に落下させ、回収した落下物を同様の条件で再度落下させ、２種類の二回落下後の焼結物を得た。二回落下後の２種類の焼結物をそれぞれふるいにかけ、公称目開き寸法が５ｍｍのふるい上に留まる焼結物の質量を測定し、落下前の２種類の焼結物の質量比で加重平均し、この値を落下前の焼結物の質量で除した値を焼結強度［質量％］とした。焼結強度は、高いほど焼結効率が高くよいことを示し、７２．５質量％以上の場合を「Ａ（良好）」、７０質量％以上７２．５質量％未満の場合を「Ｂ（やや良好）」、７０質量％未満の場合を「Ｃ（不良）」と評価した。
【００８０】
下記表２に、参考試験例、比較試験例１及び２、並びに試験例１〜７の焼結鍋試験の評価と、使用した粉体Ｐと、再加熱までの時間と、この時間から換算される実機のドワイトロイド式焼結機１における機長平均長さに対する着火点Ａと加熱用バーナー７の加熱位置Ｃとの平均距離の比とを合わせて示す。なお、下記表２で、参考試験例では含油スラッジを使用せず、再加熱も行わなかったため、使用した粉体Ｐ、再加熱までの時間、及び排ガス中油分の評価を省略している。また、比較試験例１及び２では、再加熱を行わなかったため、再加熱までの時間を省略している。
【００８１】
【表２】
2016191079.tif 000004
【００８２】
上記表２から明らかなように、比較試験例１及び２の焼結鍋試験は、参考試験例の焼結鍋試験と比較すると、焼結物の焼結強度が向上したが、排ガス中油分は増加した。すなわち、従来の含油スラッジのリサイクル方法は、高炉用焼結原料の焼結効率は向上できるが、含油スラッジの油分の燃焼が不十分であり、排ガス中の油分を低減し難いと判断される。一方、試験例１〜７の焼結鍋試験は、比較試験例１及び２の焼結鍋試験と比較し、焼結物の焼結強度の良好さは保持したまま、排ガス中油分が低減した。すなわち、当該含油スラッジのリサイクル方法は、リサイクル設備からの排ガスの油分濃度の低減、及び高炉用焼結原料の焼結効率の向上が可能であると判断される。
【００８３】
また、試験例２〜４及び６の焼結鍋試験は、再加熱までの時間ｔ［ｓ］から換算したバーナー加熱位置が０．１５以上０．２５以下であることで、上記加熱位置が上記範囲外である試験例１、２及び７よりも排ガス中油分及び焼結強度の一方が良好であった。すなわち、当該含油スラッジのリサイクル方法は、上記バーナー加熱位置を上記範囲とすることで、リサイクル設備からの排ガスの油分濃度の低減と高炉用焼結原料の焼結効率の向上とをよりバランスよく達成できると判断される。さらに、試験例５の焼結鍋試験は、試験例４の焼結鍋試験と比較し、油で造粒した粉体Ｐを用いることで、排ガス中の油分は低減させたまま焼結鉱の焼結強度をより向上できた。すなわち、当該含油スラッジのリサイクル方法は、含油スラッジを油及び／又はタールで造粒することで、排ガス中の油分は低減させたまま、焼結鉱の焼結強度をより向上でき、また廃油や廃タールの有効活用にも利用できると判断される。
【００８４】
＜粉体Ｐの溶融に必要な温度及び時間＞
以下、粉体Ｐの溶融に必要な温度及び時間を測定した。
【００８５】
（試験例８〜１４）
試験台に粉体Ｐを層状に堆積させ、ガスバーナーを用いて粉体層を加熱した。加熱後の上記粉体層を観察し、粉体Ｐが完全に溶融した場合を「Ａ」、粉体Ｐが部分的に溶融した場合を「Ｂ」、粉体Ｐが溶融しなかった場合を「Ｃ」と評価した。下記の表３に、上記粉体の平均堆積厚さ、加熱時間、及び加熱時の上記ガスバーナーの火炎温度と、評価結果とを合わせて示す。なお、上記ガスバーナーの火炎温度は、上記粉体層との接炎部の任意の１０点を熱電体で測定した温度の平均値をいう。
【００８６】
【表３】
2016191079.tif 000005
【００８７】
上記表３から明らかなように、粉体Ｐは、火炎温度を１，４００℃又は１，４５０℃、加熱時間を５秒以上、上記粉体の平均堆積厚さを５ｍｍ未満とすることで完全に溶融した。すなわち、当該含油スラッジのリサイクル方法は、火炎温度を１，４００℃以上、加熱時間を５秒以上、堆積層の平均厚さを５ｍｍ未満とすることで上記粉体の溶融を促進し、焼結鉱率をより向上できると判断される。
【００８８】
ここで、上述の通り、実機のドワイトロイド式焼結機１による高炉用焼結原料の製造では、一般的に焼結原料層の搬送速度を３ｍ／分程度とする。そのため、加熱用バーナー７の焼結原料層Ｘとの接炎部の搬送方向平均長さを２５ｃｍとすることで、上記粉体を５秒加熱できる。
【００８９】
＜粉体Ｐの平均堆積厚さと通気性及び焼結効率の関係＞
以下、粉体Ｐの平均堆積厚さと通気性及び焼結効率との関係を測定した。粉体Ｐの載置量を調整し、平均堆積厚さを変化させながら試験例１の焼結鍋試験と同様に操作し、通気性及び得られた焼結物の焼結強度を調べた。なお、本試験において、上記ブロワーは、焼結鍋試験用原料の上端から鉛直方向下向きに６００ｍｍの位置に配設した。通気性［体積％］は、ガスバーナーＺ３による着火から焼結終了までの間において、上記平均堆積厚さが０ｍｍの場合の吸気量［ｍ３］に対する実際の吸気量［ｍ３］の比である。焼結強度は、上述したものと同様にして測定及び評価した。粉体Ｐの平均堆積厚さと通気性及び焼結強度との関係を図７に示す。
【００９０】
図７に示すように、粉体Ｐの平均堆積厚さが５ｍｍ未満の場合、通気性及び焼結強度はおおむね一定であった。一方、上記平均堆積厚さが５ｍｍを超えると、それに伴い通気性及び焼結強度が低下した。すなわち、上記平均堆積厚さが５ｍｍ以上の場合、粉体Ｐが焼結原料層への通気を妨げ易くなり、その結果、燃焼帯の温度が上昇し難くなるため焼結強度が低下すると判断される。そのため、上記平均堆積厚さとしては、５ｍｍ未満が好ましいと判断される。
【００９１】
＜粉体Ｐの造粒とヒートパターンとの関係＞
以下、粉体Ｐの造粒とヒートパターンとの関係を測定した。まず、含油スラッジ１００質量部、生石灰２０質量部、核粒子としての上記鉱石配合物２００質量部、及び脱硫した製鋼スラグ８０質量部を合計４００ｇとなるように混合した。得られた混合物を油としての圧延用潤滑油４０質量部と共にミキサーで混合することで造粒し、造粒粉体Ｑを得た。この造粒粉体Ｑは、含油率が約１０質量％である。次に、造粒していない粉体Ｐの代わりに造粒粉体Ｑ４００ｇを用いた以外は試験例１と同様に操作した試験例１５の焼結鍋試験と、粉体Ｐの代わりに含油スラッジ単味１００ｇを用いた以外は試験例１５と同様に操作した比較試験例３の焼結鍋試験とを行った。この試験例１５及び比較試験例３の焼結鍋試験において、焼結鍋Ｚ２の上端から高さ方向に１００ｍｍ、２００ｍｍ、３００ｍｍの位置のヒートパターンと、吸気した排ガスのヒートパターンとを熱電体で測定した。試験例１５の焼結鍋試験のヒートパターンを図８Ａに、比較試験例３の焼結鍋試験のヒートパターンを図８Ｂにそれぞれ示す。また、上述したものと同様にして試験例１５及び比較試験例３の排ガス中油分と焼結強度とを測定及び評価した。下記表４に、参考試験例、試験例１５及び比較試験例３の排ガス中油分及び焼結強度の評価と、使用した粉体Ｐと、再加熱までの時間と、この時間から換算される実機のドワイトロイド式焼結機１における機長平均長さに対する着火点Ａと加熱用バーナー７の加熱位置Ｃとの平均距離の比とを合わせて示す。
【００９２】
【表４】
2016191079.tif 000006
【００９３】
図８Ｂに示すように、含油スラッジ単味を用いた比較試験例３は、焼結鍋Ｚ２の上端から１００ｍｍの位置における最高温度が５００℃程度であり、上端から２００ｍｍ及び３００ｍｍの位置における最高温度より低かった。これは、造粒を行っていないため造粒粉体Ｑよりも粒径の小さい単味の含油スラッジが焼結鍋試験用原料への通気を妨げたためであると判断される。一方、図８Ａに示すように、造粒粉体Ｑを用いた試験例１５は、焼結鍋Ｚ２の上端から１００ｍｍの位置における最高温度が、上端から２００ｍｍ及び３００ｍｍの位置における最高温度と同程度まで上昇した。このことから、粉体Ｐを造粒することで、焼結鍋試験用原料への通気を保持できると判断される。また、上記表４の排ガス中油分及び焼結強度は、上記ヒートパターンを反映し、試験例１５は排ガス中油分及び焼結強度が良好であり、比較試験例３よりも向上していた。このことから、当該含油スラッジのリサイクル方法は、上記粉体を造粒することで、リサイクル設備からの排ガスの油分濃度をより低減し、高炉用焼結原料の焼結効率をより向上できると判断される。
【産業上の利用可能性】
【００９４】
当該含油スラッジのリサイクル方法は、低コストで含油スラッジを有効活用でき、かつリサイクル設備からの排ガスの油分濃度の低減、及び高炉用焼結原料の焼結効率の向上が可能である。
【符号の説明】
【００９５】
１  ドワイトロイド式焼結機
２  無端ベルト
３  原料ホッパー
４  ガイド
５  点火炉
６  粉体載置ホッパー
７  加熱用バーナー
８  着火用バーナー
９  点火炉フード
１０  風箱
１１  配管
１２  集塵機
Ｘ  焼結原料層
Ｘ１  燃焼帯
Ｘ２  焼結前の焼結原料層
Ｘ３  焼結後の焼結原料層
Ｙ  粉体層
Ｚ１  焼結鍋試験装置
Ｚ２  焼結鍋
Ｚ３  ガスバーナー
Ｚ４  排ガス管
Ｚ５  テーパー管
Ｚ６  セラミックフィルター
Ａ  着火点
Ｂ  載置点
Ｃ  加熱用バーナーの加熱位置
Ｄ  終端
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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