(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
焼結材の投入位置と排出位置との間の焼結区間と、前記焼結区間に沿って、前記焼結材が低温で加熱される少なくとも１つの第一の区域及び前記焼結材が高温で加熱される第二の区域を通って前記焼結材を移送する装置と、前記第一の区域に沿って配置された複数の第一の排気ガス用排出管及び前記第二の区域に沿って配置された複数の第二の排気ガス用排出菅とを備え、前記第一の排気ガス用排出菅は第一の排気ガス菅に接続され、前記第二の排気ガス用排出菅はそれぞれ可制御の分岐部を介して前記第一の排気ガス管及び第二の排気ガス菅に接続され、前記第二の排気ガス用排出菅内を流れる排気ガスの温度が設定値を下回るときは前記各分岐部により前記第二の排気ガス用排出菅を前記第一の排気ガス菅に接続して排気ガスを前記第一の排気ガス菅を通して排出させ、前記排気ガスの温度が前記設定値を超えたときは前記各分岐部により前記第二の排気ガス用排出菅を前記第二の排気ガス菅に接続し、排気ガスを前記第二の排気ガス菅中に配置したダイオキシン触媒を介して排出させるようにした焼結設備。
【請求項２】
前記可制御の分岐部が制御フラップである請求項１記載の焼結設備。
【請求項３】
前記第二の排気ガス管が排気ガスの流れ方向に見て前記ダイオキシン触媒の後方において前記第一の排気ガス管に合流している請求項１又は２記載の焼結設備。
【請求項４】
前記第一の排気ガス管が排気ガスからダイオキシンを除去する吸収体を備えている請求項１乃至３のいずれか１つに記載の焼結設備。
【請求項５】
前記第二の排気ガス用排出菅内を流れる排気ガスに対する前記設定値が２５０℃に設定される請求項１〜４のいずれか１つに記載の焼結設備。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は排気ガス中のダイオキシンを減少させる手段を備えた焼結設備に関する。
【０００２】
【従来の技術】
焼結設備は金属精錬工業の大型設備であり、微粒子状或いは微粉状の金属、金属酸化物或いは金属硫化物の固体混合物を塊状集積化するためのものである。この塊状集積化した固体混合物は高炉において使用することができる。
【０００３】
焼結設備においては焼結される材料或いは焼結材は焼結により、即ちその溶融点近くまで加熱することによりその表面が軟化され、部分的に溶融及びスラグ相を形成しながら固形化される。このために、鉱石精錬において例えば微粉鉱石、鉱石の焼き滓、加熱炉の煙塵或いはまた金属精錬の際生ずる微粉塵である焼結材が場合によっては戻り材、スラグ形成添加剤或いは固体の燃料混合物と共にいわゆる移動ロストルにもたらされる。移動ロストルは、通常は、装荷すべき個々のロストルカートからなる無端チェーンとして形成され、そのチェーンは適当な転向ローラーを介して焼結設備の動作方向に送られる。移動ロストル或いは焼結コンベヤーの装荷された上側の軌道は、その場合、吸込或いは通風ブロワによりそれぞれ低圧もしくは過圧が作られる吸込箱或いは通風箱の上を通過し、その際燃焼空気が装荷されたロストルカートを通して吸い込まれもしくは通風される。今日、５ｍまでのロストル幅と１５０ｍまでの吸込長を持つ焼結設備が知られている。
【０００４】
投入位置においてその側を通過するロストルカートは、先ずロストル棒を保護するために既に焼かれた戻り材で、次いで場合によっては燃料を混合した焼結材で満たされる。これらで満たされたロストルカートはそれから点火炉に沿って走行し、その際焼結材或いはその中に含まれる燃料が点火火炎によって点火される。個々のロストルカートにおける燃焼及び焼結過程はその場合吸込或いは通風ブロワを通って導かれる空気により自力で進行し、一方ロストルカートは焼結コンベヤーにより排出位置に移送される。
【０００５】
排気ガス或いは燃焼ガスを導くために、焼結設備には焼結コンベヤーの上側の軌道に沿って一連の排出管が配置されている。吸込或いは通風ブロワによって個々のロストルカートを通して搬送された排出管の排気ガスは共通の排気ガス管に集められ、最後に煙突を介して環境中に達する。微粉塵を回収するために、又後置された吸込ブロワを保護するために、その場合、多くは電気フィルタが排気ガス管内に組み込まれている。電気フィルタを介して回収された粉塵は改めて焼結設備に送ることができる。
【０００６】
焼結設備において処理された焼結材の大部分は、金属処理工業のやすりがけ、研磨或いは孔明けプロセスから生ずる微粒子状及び微粉状の剥離片である。この剥離片は、しかしながら、好ましくないことに、しばしば些細とは言えない程度にハロゲン化炭化水素及び芳香族化合物を含んでいる油状の孔明け補助剤、潤滑剤或いは冷却剤と混ざっている。従って、焼結過程中の熱処理において焼結設備内にはダイオキシンも発生し、このダイオキシンが排気ガスを介して環境中に達する恐れがある。金属精錬及び金属処理のその他の大規模設備と比較して焼結設備は、従って、ダイオキシンの最大の放出源である。例えば電気フィルタ後の焼結設備の排気ガス中には６０ｎｇＴＥ／ｍ3 （ＴＥ＝毒性当量）までのダイオキシン値が見いだされる。なお、ここで「ダイオキシン」なる概念は環状ハロゲン化芳香族ポリエーテルのグループの総称として使用される。これには特に環状エーテル（フラン）並びに環状ジエーテル（本来のダイオキンシ）が属する。両グループの中特に有毒作用する代表的なものとしてはここではポリ塩化ジベンゾダイオキシン（ＰＣＤＤ）及びポリ塩化ジベンゾフラン（ＰＣＤＦ）が挙げられる。
【０００７】
焼結設備から環境中に排出されるダイオキシンの量を法的に定められた限界値（現在では、０．１ｎｇＴＥ／ｍ3 ）以下に抑えるために、Ｗ．ワイス(Weiss) 著「鉄鉱石焼結設備におけるＰＣＤＤ／ＰＣＤＦ放出の減少」、ファウ・デー・イー，ベリヒテ（VDI Berichte）、第１２９８号（１９９６）、２４９頁以下により、焼結設備の排気ガスにダイオキシンの吸収のため添加物質として水酸化カルシウムＣａ（ＯＨ）2 と石炭（炉床コークス或いは活性炭の形）との混合物を添加し、部分的にダイオキシンが含まれた添加物質を布地フィルタにより排気ガスから再び除去して、排気ガスに改めて供給することが公知である。さらに、Ｇ．マイヤー・シュヴィンニング(Mayer-Schwinning)他の「ＰＣＤＤ／Ｆの排気ガス浄化のための削減技術」、ファウ・デー・イー，ベリヒテ（VDI Berichte）、第１２９８号（１９９６）、１９１頁以下により、焼結設備の排気ガスにおけるダイオキシン吸収体としてゼオライトを使用することが公知である。
【０００８】
焼結設備の排気ガス中のダイオキシンを適切なダイオキシン触媒により分解するのは、吸収技術に対して遙に有効であるが、これは、排気ガス温度が２００℃以下と低いため、排気ガスをコストをかけて加熱することにより初めて可能である。他方、ダイオキシンを吸収した吸収体は、貯蔵所に最終的に貯蔵されねばならず、これはまたかなりのコストを招き、その上環境に対する危険を孕んでいる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
この発明の課題は、排気ガス中のダイオキシンを減少させる特に効果的なかつコスト的に有利な手段を備えた焼結設備を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
この課題は、この発明によれば、焼結材の投入位置と排出位置との間の焼結区間と、焼結区間に沿って、焼結材が低温で加熱される少なくとも１つの区域及び焼結材が高温で加熱される第二の区域を通って焼結材を移送する装置と、第一の区域に沿って配置された複数の第一の排気ガス用排出管及び第二の区域に沿って配置された複数の第二の排気ガス用排出菅とを備え、前記第一の排気ガス用排出菅は第一の排気ガス菅に接続され、前記第二の排気ガス用排出菅はそれぞれ可制御の分岐部を介して前記第一の排気ガス管及び第二の排気ガス菅に接続され、前記第二の排気ガス用排出菅内を流れる排気ガスの温度が設定値を下回るときは前記各分岐部により前記第二の排気ガス用排出菅を前記第一の排気ガス菅に接続して排気ガスを前記第一の排気ガス菅を通して排出させ、前記排気ガスの温度が前記設定値を超えたときは前記各分岐部により前記第二の排気ガス用排出菅を前記第二の排気ガス菅に接続し、排気ガスを前記第二の排気ガス菅中に配置したダイオキシン触媒を介して排出させるようにした焼結設備により解決される。
【００１１】
この発明は、その場合、先ず第一に、焼結設備の排気ガスの低温ではダイオキシンを触媒により分解することは不可能であるが、この低温は焼結区間に沿って配置された全ての排出管の排気ガスを共通の排気ガス管に集まることによるものであるという考えから出発している。その場合、ロストルカート内にある焼結材の表面においてのみ燃焼が行われる焼結区間の前段部からの低温の排気ガスと、全体の焼結材が燃焼される焼結区間の後段部からの高温の排気ガスとが混合される。この混合により排出管における排気ガスの温度は常に２００℃以下である。それぞれの排出管自体における排気ガスの温度は、しかしながら、排出管の場所において行われる燃焼プロセスに関連して著しく高くなり得る。
【００１２】
第二に、焼結材は点火後焼結区間に沿って進行する燃焼プロセスに応じて典型的な温度経過を示すことが認められる。その場合、この温度経過は、焼結材が焼結材の表面から内部に進行する燃焼過程によって低温に加熱される少なくとも１つの第一の区域と、焼結材が完全な焼結材の燃焼まで高温に加熱され、続いて再び冷却する第二の区域とを含む。その場合、焼結材は焼結区間の終端で高温を持つか或いはまた既に第一の区域の低温或いはそれ以下に冷却されている。後者の場合焼結区間の終端にもう１つの「第一の区域」が存在する。
【００１３】
さらに、第一の区域、即ち通常は焼結区間の前段部の温度範囲においては取り立てる程のダイオキシン成分は発生せず、従って第一の区域に沿った排出管の排気ガスにはダイオキシンは含まれていないという考えを基礎にしている。ダイオキシンの殆どの大部分は、これに対して、第二の区域、即ち通常は焼結区間の後段部に沿って生ずる。これは、ダイオキシンの著しく温度に関係する生成及び分解プロセス、並びに焼結設備に発生する低塩化フランの高い成分にその理由がある。その上第二の区域に沿った排出管における排気ガスは、ダイオキシンを触媒的に分解することを可能とする温度を持っている。この温度は２５０℃以上である。
【００１４】
従って、驚くべきことに、ダイオキシンの触媒による分解は、まさに焼結設備の実際にダイオキシンを含んでいる部分排気ガスにおいて行われる。その低温のため触媒による分解が行われることのない部分排気ガスは、全く或いは非常に僅かな程度にしかダイオキシンを含んでいない。この認識に基づいてダイオキシン触媒は一部の部分排気ガス流に対してのみ設定されさえすればよく、これによりコストの削減が行われる。
【００１５】
焼結設備の排気ガスを第一の区域に沿った排出管の殆どダイオキシンを含まない排気ガスと、第二の区域に沿った排出管のダイオキシンを含む排気ガスとに分けることにより、触媒によるダイオキシン除去の実証されてきた技術が焼結設備の排気ガスに使用することができる。その場合、触媒によるダイオキシンの除去はいわゆるダイオキシン吸収体の使用より著しく効果的かつコスト的に有利な解決法である。その上、ダイオキシンを含んだ吸収体の廃棄処理をする処理場の高コストを省略できる。
【００１６】
ダイオキシン触媒としては、二酸化チタン及び三酸化タングステンを基材とし重量成分で１乃至２５％の五酸化バナジウムを備えた、また場合によってはその他に三酸化モリブデン成分を備えたそれ自体公知の触媒が適している。また前記の化合物の混合酸化物からなるダイオキシン触媒も可能である。ダイオキシン触媒は、その場合、触媒的に活性物質を金属或いはセラミックの支持体に付着させた蜂の巣状或いは板状の形で存在させることができる。しかしまた、ダイオキシン触媒はペレット状で或いはその他のバラストの形で使用することもできる。
【００１７】
さらに、焼結設備は第一及び第二の排気ガス管を備え、第一の区域に沿った全或いは各排出管は第一の排気ガス管に接続され、第二の区域に沿った全或いは各排出管は第二の排気ガス管に接続されているのが有利である。このようにして全体の触媒によるダイオキシン除去を、第二の排気ガス管に配置されている唯一のダイオキシン触媒或いはダイオキシン触媒モジュールによって行うことができる。ダイオキシン触媒モジュールは、この場合、排気ガスの流通量に応じて定まる数の互いに平行にかつ相互に前後して接続された個々のダイオキシン触媒要素からなる。
【００１８】
排出管と第二或いは第一の区域との付属関係は、焼結材における実際の温度経過に、従って特にその都度の焼結設備に関係する。その場合、第二の区域は、排出管の排気ガスがそれに応じた高い温度を持ち、従ってダイオキシンの触媒的分解が行われ得るように定められる。触媒によるダイオキシンの分解は今日公知の触媒で約２５０℃の温度から可能である。
【００１９】
鉄鉱石用の普通の焼結設備においては、第二の区域は焼結材の移送方向に見て焼結区間のほぼ後半の３分の１を含む。従って、鉄鉱石用の焼結設備においては、焼結区間の後半３分の１に沿った第二の排出管を第二の排気ガス管に接続し、第二の排気ガス管にダイオキシン触媒を装備し、そしてこのようにして浄化された排気ガスを煙突を介して環境中に排出することが可能である。残りの排気ガス管は、別の第一の排気ガス管に接続され、この排気ガス管から排気ガスが同様に煙突に導かれ環境中に排出される。この第一の排気ガス管における排気ガスの特別なダイオキシン処理は、そこに含まれているダイオキシンの量が少ないので必要でない。
【００２０】
焼結材が変わる場合には、焼結設備は第一及び第二の独立した排気ガス管を備え、多数の排出管が分岐部を介してこの第一及び第二の排気ガス管に接続され、分岐部が排気ガスを第一或いは第二の排気ガス管に導くための可制御装置を備え、ダイオキシン触媒が第二の排気ガス管内に配置されているのが特に有利である。対応する排出管の分岐部の可制御装置により、対応する排出管における排気ガス或いは焼結材の温度に応じて排気ガスを第一の排気ガス管に、次いでダイオキシンの処理なしで環境中に放出或いは第二の排出管に導き、それからダイオキシン触媒でダイオキシン処理をし、しかる後初めて環境中に排出することが可能である。このような焼結設備により焼結材の組成に無関係に、従って焼結区間に沿った焼結材の温度経過に無関係に、特に焼結区間に沿ったダイオキシン発生の場所に無関係に、高度の順応性をもって排気ガス中のダイオキシンの触媒による分解を行うことができる。
【００２１】
可制御装置は、その場合、例えば制御フラップとすることができ、この制御フラップにより対応した排出管の排気ガスは一部は第一の排出管に、一部は第二の排出管に導くことができる。制御フラップの制御のために、例えば対応の排出管の分岐部の前に或いは焼結材自身の中に配置されている温度センサを設けることができる。このような温度センサにより排気ガス或いは焼結材の温度は監視され、それにより排気ガスは温度の設定された目標値を下回ったとき第一の排気ガス管に、上回ったときダイオキシン除去を後続した第二の排気ガス管に導かれる。排気ガス温度の可能な目標値は例えば２００℃であり、焼結材内部における温度の可能な目標値は例えば６００℃である。
【００２２】
焼結設備の排気ガス管システムの技術的構成に関しては、第二の排気ガス管が排気ガスの流れ方向においてダイオキシン触媒の後ろで第一の排気ガス管と結合されているのが好ましい。このような構成においてはただ１つの吸込ブロワでもって焼結区間に沿った全ての排出管における必要な低圧が得られる。
【００２３】
第一の区域に沿った排出管における排気ガスが殆どダイオキシンを含んでいないことは既に示されたが、予想もしなかったダイオキシンの放出を回避するために、第一の排気ガス管或いは第一の区域に沿った全或いは各排出管がダイオキシンを排気ガスから除去するための吸収体を備えるのが有利である。このような吸収体は、例えばそれぞれの排気ガス通路に配置され、吸収剤を被層した布地フィルタである。吸収物質としては石灰／活性炭或いは石灰／コークスの混合物が有利である。
【００２４】
【発明の実施の形態】
この発明の実施例を図面を参照して詳細に説明する。
【００２５】
図１には、金属の微粉塵或いは微粉状金属鉱石を固形化するために使用される金属精錬の代表的な焼結設備が示されている。この焼結設備は、移送装置として２つ転向ローラー４、５を介して案内されている無端焼結コンベヤー２を備えている。焼結コンベヤー２は、焼結区間７に沿って矢印８の方向に焼結すべき材料或いは焼結材１０を移送する。焼結材１０は、そのために、投入位置１２においてそれぞれその下を通過する焼結ベルト２のロストルカート１４に積まれ、プロセスの終わりにおいて焼結設備の排出位置１６において取り出される。各個々のロストルカート１４は、その場合、空気を通過させるために格子ロストルとして形成されている底を備えている。
【００２６】
燃焼性を改善するためにかつ焼結の効率を向上させるために、焼結材１０には石炭或いはコークスのような燃料が添加される。これは、特に酸化物の鉱石の場合にそうであり、一方硫化物の鉱石の場合には燃焼物質として既に硫黄が含まれている。また本来の焼結材１０を投入する前にロストルカート１４の格子ロストルは先ず焼結設備の既に固形化された戻り材で覆われる。
【００２７】
点火炉１８の点火火炎によりそこを通過するロストルカート１４における焼結材／燃料の混合物はその表面で点火される。導入される空気により、燃焼及び焼結過程は固有の燃焼によって自然に焼結区間に沿って焼結材の内部に進行する。焼結された材料は焼結区間７の終わりにおいて有刺破砕機２０を介して導かれ、その際扱いやすい塊に破砕され、最後に焼結設備の排出位置１６を介して取り出される。篩２１により捕捉された微粉塵は焼結設備に投入位置１２を介して再び戻される。
【００２８】
焼結区間７に沿って走行するロストルカート１４に燃焼空気を送るために、焼結区間７に沿って或いは焼結コンベヤー２に沿って一連の排出管２２が設けられている。これらの排出管２２を介して燃焼ガス或いは排気ガス２４が共通の排気ガス管２６に流れる。排出管２２中に必要な低圧を作るために排気ガス管２６には吸込ブロワ２８が配置されている。この吸込ブロワの出口側は煙突３０に接続されており、この煙突を通して排気ガス２４は環境中に排出される。
【００２９】
焼結区間の後半に沿って配置された排出管２２は、それぞれ二酸化チタン及び三酸化タングステンをベースとし、五酸化バナジウムを添加した、セラミック支持材からなる蜂の巣状のダイオキシン触媒３２を備えている。五酸化バナジウムの成分はその場合１乃至２５％である。
【００３０】
図１には、また、焼結区間７に沿って焼結材の代表的な温度経過３４が示されている。この温度経過は鉄鉱石を焼結する際に生じるものである。これにより、焼結材１０の温度Ｔは第一の区域３６では燃焼及び焼結過程が進行する間限界値４０以下の低温に加熱され、最後に第二の区域３８に沿って限界値４０を超えるることが示されている。この限界値４０は、その場合約２５０℃でもって、第二の区域３８に沿った排出管２２の排気ガス２４がダイオキシンの触媒による除去が可能となるような温度を持つように選ばれている。温度経過３４に応じて図示の事例では排出管２２は第二の区域３８に沿ってそれぞれダイオキシン触媒３２を備えている。第一の区域３６に沿った排出管２２の排気ガスは殆どダイオキシンを含んでいないので、処理されずに排気ガス管２６に達し、次いで煙突３０を介して環境中に達する。
【００３１】
図２にはこの発明の特に有利なもう１つの実施例として、第一及び第二の排気ガス管４２、４４を備えた焼結設備が示されている。この実施例においては、第一の排気ガス管４２はダイオキシン吸収体４６を、第二の排気ガス管４４はダイオキシン触媒３２を備えている。第一の排気ガス管４２は、その場合、排気ガス２４の流れの方向においてダイオキシン触媒３２の後ろで合流口４８を介して第二の排気ガス管４４に導かれている。
【００３２】
多数の排出管２２は分岐部５０を介してそれぞれ第一の排気ガス管４２及び第二の排気ガス管４４に接続されている。各分岐部５０は、その場合、制御フラップ５２を備え、このフラップにより排気ガス２４を第一の排気ガス管４２或いは第二の排気ガス管４４に案内することを可能にしている。制御フラップ５２の制御は、それぞれの排出管２２における排気ガス２４の温度に関係して行われる。その場合この温度の検出は、それぞれの排出管２２における図示されてない温度センサによって行われる。排気ガス２４の温度が適当に設定された目標値を越えると、排気ガス２４は第二の排気ガス管４４にダイオキシンの除去のため導かれる。この目標値を下回ると排気ガス２４は第一の排気ガス管４２に流入する。この限界値はその場合約２５０℃に設定されている。なお、この実施例における焼結区間７に沿う焼結材の温度経過については、図１の下部に示された温度経過が同様に成立する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例の概略構成図である。
【図２】本発明の一実施例の概略構成図である。
【符号の説明】
２      移送装置（焼結コンベヤー）
４、５  転向ローラー
７      焼結区間
１０    焼結材
１２    投入位置
１４    ロストルカート
１６      排出位置
２０      有刺破砕機
２１      篩
２２      排出管
２４      排気ガス
２６      排気ガス管
２８      通風ブロワ
３０      煙突
３２      ダイオキシン触媒
３４      温度経過
３６      第一の区域
３８      第二の区域
４０      限界値
４２      第一の排気ガス管
４４      第二の排気ガス管
４６      ダイオキシン吸収体
４８      合流口
５０      分岐部
５２      制御フラップ
Ｔ        排気ガスの温度
【図１】
0004301378.tif 000002
【図２】
0004301378.tif 000003