(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部にコークス充填層を形成した竪型製錬炉内に、送風羽口内に挿入したランスを介してダストを吹き込み溶融還元し、該ダストが含有する有用金属を回収するにあたり、
前記送風羽口の内表面及びランスの外表面の温度を５００℃以上に保持することを特徴とする送風羽口及びランスの付着物生成防止方法。
【請求項２】
前記送風羽口の内表面及び／又はランスの外表面に、ジルコニアを溶射することを特徴とする請求項１記載の送風羽口及びランスの付着物生成防止方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、送風羽口及びランスの付着物生成防止方法に係わり、詳しくは、コークス充填層型製錬炉を用いてダスト等の廃棄物から有用金属を回収する際に、炉内に送風と同時に被製錬材のダストを吹込む羽口で起きるトラブルを解消する技術である。
【０００２】
【従来の技術】
製鉄工程で発生するダストが含有する有用な金属を回収するため、特開平５−３３１５１５号公報は、コークス充填層型製錬炉を使用する技術を提案している。それは、図４に示すように、コークス充填層を内部に形成させた竪型炉２に多段に設けた送風羽口３（以下、羽口ともいう）を介して、炉内へ高温の空気４を送ってコークス１を燃焼すると共に、ダスト５を吹き込み、羽口前でコークス１が燃焼して発生する高温還元性雰囲気を利用して、ダスト５の還元と溶融を行なうものである。ダスト５を炉内に吹き込むには、図６に示すように、羽口３内へ送風用のブロー・パイプ６とは別にランス７を挿入し、該ランス７を介してダスト５を羽口３内に吹き出すことで行われる。羽口３前では、コークス１の燃焼で、２０００℃を超える高温が生じるので、この吹き込まれたダスト５は、送風気流中あるいは羽口３前に形成されるレース・ウェイと呼ばれる空洞部内で溶融、還元され、有用金属（例えば、鉄、クロム、ニッケル、亜鉛、鉛等）８とスラグとに分離されるのである。
【０００３】
ところが、この技術を用いて実際にダスト処理を行なうと、前記ランス７の先端近傍あるいは羽口３の内外面に付着物９が生成、成長し、処理操業の障害になるという問題が生じた。つまり、ダスト吹き込みを継続すると、図６に示すような付着物９が生成、成長し、それが送風を阻害するために、送風流量が低下し、羽口前でのコークス１の燃焼状態を変化させ、ダスト５の溶融、還元へ好ましくない影響を与える。また、ランス７から吹き込まれたダスト５の流れを変え、羽口内面の損耗等の原因となり、さらに、損耗が進むと、最悪の場合には、羽口３から冷却水が漏れるようになる。従って、操業中に羽口３やランス７で付着物が成長した場合には、これを除去する必要があった。なお、この付着物９は、ブロー・パイプ６の後端に設置した覗き窓から容易に観察できる。
【０００４】
従来は、このような付着物９が成長すると、ダスト５の吹き込みが不調あるいは不能になるので、その吹き込みを一時中止していた。すると、多くの場合、吹き込み中止からしばらく経過すると、付着物９が自然に剥離し、除去されてしまう。また、強固な付着物９が生成してしまい、吹き込み中止後に付着物９の自然除去が完全にできない場合には、理由は定かでないが、送風中の酸素富化量を増すことで付着物９を除去していた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記したような付着物の除去方法では、ダスト５の吹き込みを一時的に停止するので、ダスト処理量の低下、つまり有用金属８の生産量減少が避けられない。また、送風中の酸素富化量を増加する場合には、酸素の使用量が増えることになり、ダスト５の処理コストの上昇、あるいは回収する金属８の生産コストの上昇といった問題があった。
【０００６】
本願発明は、かかる事情に鑑み、処理量の低下やコストの増加を伴わずに、コークス充填製錬炉でダストから有用金属を回収可能にする送風羽口及びランスの付着物生成防止方法を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、上記目的を達成するため、まず、送風羽口やダスト吹き込み用ランス（以下、単にランス）への付着物の成分を調査した。その結果、該付着物の主体は、亜鉛、ナトリウム、カリウムやそれらの酸化物といった低温揮発性物質であることがわかった。一般に、製鉄工程で発生する微粉ダスト中には、亜鉛、ナトリウム、カリウムといった低温揮発性物質が含まれているが、これらの低温揮発性物質は、前記ランスから吹き出した時から高温送風の持つ顕熱や炉内の燃焼コークスから発生する輻射熱により昇温し、蒸発する。そして、蒸発した低温揮発性物質の多くは、炉内へ吹き込まれるが、羽口やランス自体が水冷されているので、一部は、ランス先端近傍あるいは羽口内外面に蒸着してしまうという現象が発生するものと推定される。こうした蒸着物が次々と重なっていくと、付着物として成長することが考えられる。発明者等は、このような付着物の生成、成長機構を仮定した上で、その対策を鋭意検討し、本発明を創作したのである。
【０００８】
すなわち、本発明は、内部にコークス充填層を形成した竪型製錬炉内に、送風羽口内に挿入したランスを介してダストを吹き込み溶融還元し、該ダストが含有する有用金属を回収するにあたり、前記送風羽口の内表面及びランスの外表面の温度を５００℃以上に保持することを特徴とする送風羽口及びランスの付着物生成防止方法である。この場合、前記送風羽口の内表面及び／又はランスの外表面に、ジルコニアを溶射するのが好ましい。
【０００９】
本発明では、羽口やランスの表面温度を低温揮発性物質が蒸着しない温度に保持するようにしたので、そこに付着物が生成することが防止できるようになる。その結果、ダスト処理の操業が円滑に行なわれるようになり、ダスト処理量の低下、つまり有用金属の生産量の減少や、処理コストや回収した金属のコストの上昇が回避される。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、発明をなすに至った経緯をまじえ、本発明の実施の形態を説明する。
【００１１】
まず、発明者等は、ダスト５を実際に図４に示したコークス充填型製錬炉２に吹き込み、羽口３やランス７への付着状況を調査した。その際、羽口内表面の温度は、図１に示したようにして羽口３に温度計１０を取り付け、測定するようにした。また、羽口内表面に低熱伝導率の物質を溶射した羽口３を数種類準備し、それぞれについて付着調査を行なった。その溶射物質の種類と表面温度との関係を図２に示しておく。さらに、溶射層のない羽口を用い、羽口の冷却水流量を増減することで、羽口内の表面温度を調整し、羽口内表面での付着状況を観察した。なお、吹き込みに使用したダスト５は、表１に示すように、Ｚｎ、Ｎａ、Ｋを含有するダストＡと、これら成分をそれぞれ微量（０．０２重量％以下）しか含んでいないダストＢである。
【００１２】
【表１】
0004134421.tif 000002
【００１３】
測定した羽口内表面の温度と付着状況との関係を図３に示す。ここで、図３−ａは、ダストＡを、図３−ｂは、ダストＢを吹き込んだ場合の調査結果である。ダストの吹き込み条件は、いずれの場合も、一旦ダストの吹き込みを停止して、羽口内の視野に付着物のないことを確認した後に、羽口冷却水量を調整して各温度条件とし、その後、ダストＡあるいはダストＢを一時間継続して吹き込んだ時点で、羽口内表面への付着状況を観察した。各条件で２０〜３０回程度の測定を行ない、付着物が見られた回数の割合を羽口内粕付着物観察確率として図３の縦軸に示した。
【００１４】
図３（ａ）及び（ｂ）より、羽口内表面に付着物９が生成しない下限温度は、Ｚｎ、Ｎａ、Ｋを含有するダストＡでは５００℃、Ｚｎ、Ｎａ、Ｋをそれぞれ微量しか含有しない（０．０２％以下）ダストＢでは２５０℃であることが明らかである。
【００１５】
従って、発明者等は、５００℃以上に羽口３及びランス７の温度を保持すれば、いずれの場合も付着物９の生成が防止できると考え、このことを本発明に具現化したのである。この５００℃を保持する具体的な手段は、本発明では限定しないが、上記したように、低熱伝導率物質の溶射、あるいは冷却水量の低減が実用的である。
【００１６】
【実施例】
本発明に係る付着物の生成防止方法を、ステンレス鋼の溶製で発生する亜鉛、Ｎａ、Ｋを含有するダスト５の製錬に適用した。該ダスト５の成分は、表２の通りである。使用した炉は、炉床径４ｍ、内容積１４０ｍ3の図４に示したコークス充填層型製錬炉２であり、回収した有用金属８は、Ｆｅ、Ｃｒである。また、ダストを吹き込む羽口３の内表面及びランス７の外表面に、ジルコニアを厚み１ｍｍで溶射し、羽口３の内表面温度を６１０℃、ランス７の先端部外表面温度を５２０℃に調整して、ダストの吹き込みを行った。
【００１７】
【表２】
0004134421.tif 000003
【００１８】
なお、本発明の効果を比較するため、同一の炉を使用し、羽口３の内表面及びランス７の外表面へジルコニアを溶射せず、羽口３の内表面温度を２７５℃、ランス７の外表面温度を２１０℃とした従来の操業も行なった。
【００１９】
羽口内表面の付着状況は、羽口送風量の変化（付着物が多いと、送風量が減少する）で評価し、その結果を図５に示す。なお、羽口送風量は、ブロー・パイプと接続する送風支管にオリフィスを設けて測定した。
【００２０】
図５で明らかなように、羽口内表面及びランス外表面にジルコニアを溶射せず、羽口内表面温度が低い従来法では、粉体吹き込み開始後３５分で付着が開始し、６５分経過時点で羽口内全面に付着し、羽口風量が大幅に低下した。それに対して、羽口内表面及びランス外表面にジルコニアを溶射し、表面温度を５００℃以上にした本発明法では、５時間経過しても羽口内への付着がなく、羽口からの送風量は、一定の状態で保持できた。その結果、羽口への粉体吹き込みを停止することなく、高能率で、且つ円滑にダストの吹き込み製錬が継続できた。
【００２１】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明により、亜鉛、Ｎａ、Ｋ等の低温揮発性物質を含むダストをコークス充填層型製錬炉に吹き込み、有用金属を回収するに際して、羽口やランス付着物の生成が防止できるようになり、安定したダストの吹き込みができるようになった。その結果、有用金属の回収量が増加し、従来のような操業トラブルによるデメリットが解消された。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る付着物の生成防止方法で使用する羽口及びランスの縦断面を示す図である。
【図２】羽口に溶射した物質の低熱伝導率と羽口の内表面温度との関係を示す図である。
【図３】羽口内表面の温度と付着状況との関係を示す図であり、（ａ）は、ダストＡを、（ｂ）は、ダストＢを吹き込んだ場合である。
【図４】一般的なコークス充填層型製錬炉を示す図である。
【図５】本発明法と従来法の実施による付着物の生成状況を比較した図である。
【図６】従来法による操業で、低揮発性物質の羽口への付着状況を示す図である。
【符号の説明】
１    コークス
２    竪型炉（コークス充填層型製錬炉）
３    送風羽口（羽口）
４    空気
５    ダスト
６    ブロー・パイプ
７    ランス
８    有用金属
９    付着物
１０  温度計
１１  排ガス
１２  覗き窓
１３  ダスト吹込バルブ
１４  羽口冷却水入口
１５  羽口冷却水出口
１６  送風支管
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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