JPH0353368B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は冶金操作（metallurgical process）
から生じた廃ガスから沈殿させたダスト、特にス
チールの製造に関連する廃ガスから沈殿させたダ
ストを処理して、該ダスト環境を汚染する危険性
を何ら生じることなしに堆積（deposit）するこ
とができるような形態に変え、且つ該ダストから
価値のある成分を回収することができるダストの
処理方法に関する。 電気溶融炉中でスチールを製造する際及びその
後にスチールを酸素精練する際に、溶融炉又はコ
ンバーターから廃ガスとともに大量のダストが生
じる。このダストは、例えば、バツクフイルター
や他の公知のフイルター装置の如きフイルター装
置中で廃ガスから沈殿させる。このダスト（以下
EAFダスト、エレクトリツク・アーク・フアー
ネス・ダストの略称）は主として非常に小さい且
つ化学的に複雑な粒子の凝集体からなつている。
この一次粒子の粒径は通常0.1乃至10μmの範囲で
ある。EAFダストは溶融及び精練工程中に発生
した元素、例えば、鉄、亜鉛、鉛、カドミウム、
クロム、マンガン、ニツケル、銅、モリブデン及
びスクラツプ鉄中に存在する他の成分を含有する
複雑な酸化物から構成されている。 次の第１表に４種の異なるスチール製造工場か
らのEAFダストの化学分析値を示す。EAFダス
トの化学分析値は、EAFダストの組成は使用さ
れたスクラツプ鉄及びスチール溶融炉に加えられ
たそれらの合金添加剤（alloying addition）に
よつて直接左右されることを示している。EAF
ダストの化学的組成と炉のサイズ、フイルター装
置又は他のフアクターとの間には何らの直接的な
関係は認められない。

【表】

【表】 EAFダスト中に通常存在している幾つかの元
素は、例えば、鉛、カドミウム、クロム及び砒素
の如く浸出性である。埋め立て地（landfill）に
EAFダストを堆積した場合、これらの元素は時
間の経過とともにダストから浸出し、重大な環境
汚染を生じ得る。これが幾つかの国でEAFダス
トの堆積に関して非常に厳しい要求を課している
理由であり、将来は沈殿させたままの形態のダス
トの堆積は許可されなくなるであろう。 EAFダストを環境汚染の危険を生じることな
しに堆積することができる状態に変えるための多
数の方法が提案されている。これらの方法のある
ものにおいては、EAFダストを危険性のない廃
棄物に変え、同時にダスト中に含まれている金属
を回収することができる。このような方法の１例
としてプラズマ溶融法（plasmasmelting）が挙
げられる。しかしながら、これらの公知の方法は
経済的理由から使用することができない。 本発明者は今般、環境汚染の危険性を伴うこと
なしに堆積させ得る廃棄物を簡単に、確実にかつ
経済的に有利に製造することができかつ有用な成
分を回収することのできる前記ダストの処理方法
を開発した。 従つて、本発明は冶金操作から生ずる廃ガスか
ら沈殿させたダスト、特にスチールの製造に関連
する廃ガスから沈殿させたダストの処理方法に関
する。本発明は次の工程の組合せからなることを
特徴とする： (a) ダストを還元剤及び場合によりフラツクス
（融剤）と一緒に連続的に又はほぼ連続的に気
密な状態に被覆された電熱溶融炉に供給する工
程、 (b) 溶融炉中で溶融させかつ選択的還元を行いそ
して同時に揮発性金属を蒸発させる工程、 (c) 溶融炉から不活性スラグ相及び場合により液
体状金属相を連続的又は断続的に流し出す
（tap）工程、 (d) 主としてCOガス、金属ヒユーム、硫黄、塩
化物、弗化物及び連行された未反応ダストを含
むガス相を、溶融炉から連続的に取り出す工
程、 (e) 場合により行われる溶融炉からの廃ガス中の
金属ヒユームから１種又はそれ以上の金属を選
択的に凝縮させる工程、 (f) 廃ガス中の酸化可能な成分を制御しながら後
燃焼させる工程、 (g) 廃ガスからダスト除去する工程及び、 (h) 廃ガスを最後に浄化及び調和する工程。 本発明の方法の好ましい実施態様ではSiO₂砂
を工程(a)においてフラツクスとして添加する。 添加するフラツクスの量は実際の溶融温度で、
生成したスラグの粘度が満足できる程度に低く、
そのスラグを溶融炉から流し出すことができ、且
つ、冷却した時には非浸出性になる微細構造が得
られるように調節せねばならない。 本発明の方法で処理することができる種類のダ
ストの組成は広い範囲で変動するので、添加する
フラツクスの量も同様に変化するであろう。従つ
て添加するフラツクスの量は、種々のタイプのダ
スト毎にその相図（phase diagram）及び生じた
スラグの浸出試験に基づいて決定されなければな
らない。 別の実施態様では、ダスト、還元剤及び場合に
よりフラツクスを、例えば、ペレツトがブリケツ
トの如き凝集物の形状で溶融炉に添加する。 溶融炉内の温度は1250乃至1750℃、好ましくは
1300乃至1400℃の範囲内に保持しなければならな
い。 ダストは廃ガスからドライフイルター法、例え
ば、フイルターバツグにより除去するのが好まし
い。ガスの中和はウエツトスクラバーで行うこと
ができる。 次に図面を参照して本発明の方法を説明する。
第１図は本発明の方法を実施する第一の方法のフ
ロー図を示し、第２図は本発明の別の方法のフロ
ー図を示す。 第１図に示した実施態様では、EAFダスト、
コークス又は石炭の形状の還元剤及びSiO₂砂を
気密性の蓋を設けた電熱溶融炉１に供給する。原
料はビン（bin）２から装入シユート３を経由し
て溶融炉１中の溶融浴の表面に供給する。この原
料は最大寸法25mmの凝集物の形状で供給するのが
好ましい。 溶融炉１は任意の慣用のタイプのものであり得
るが、３個の炭素電極４を備えた円状断面を有す
る電熱溶融炉を使用するのが好ましい。（第１図
及び第２図には１個だけの電極４が示してある）。
炉の底は耐火物マグネサイト煉瓦で内張りされて
いるのが好ましい。溶融炉内の耐火性底部内張は
常に溶融浴で覆われているので、実際には全く消
耗されないし、又底部内張の保全（又は補修）は
不要であろう。溶融炉の側壁は、内部に液状で非
爆発性の冷媒が循環されている対流冷却パネルで
組立てられているのが好ましい。この様な溶融炉
での操作中に、対流冷却パネルの内側にパネルを
保護する固化したスラグの永久層が形成される。
固化したスラグの層は対流冷却パネルの保全を全
く不要にし、更に側壁を通つて失われる熱エネル
ギーの回収も可能にする。 電極は炉の覆いを通して完全に気密性が保持さ
れる方法で挿入されるので、炉からのガスの漏洩
及び炉内への空気の侵入は生じない。 溶融炉１内においては、供給した原料が1300℃
の温度で溶融される。還元剤とSiO₂砂の供給を
制御することによつて溶融炉１内で不活性スラグ
相及び鉄、銅、ニツケル及びEAFダスト中に存
在する少量の他の金属を含む金属相が形成され
る。容易に還元されるかつ揮発性の元素、主とし
て亜鉛、鉛及びカドミウムが還元され揮発するで
あろう。存在している可能性のある塩化物も追い
出されるであろう。ダスト中に存在している可能
性のある硫黄成分及び弗化物も又一部追い出され
るであろう。ガスは或る程度の量の、連行された
未反応ダストを含有している。 溶融炉１から不活性スラグを流し出すことがで
き、この不活性スラグは、例えば、顆粒状化及び
冷却後にスラグ中の元素又は成分のあるものが浸
出するという危険性を生ずることなしに堆積させ
ることができる。更に、時々、鉄、銅、ニツケル
及び少量の他の金属を含んでいる金属相が流し出
されるであろう。この金属相は価値有る金属を回
収する前に堆積させるか或いは販売することがで
きる。スラグ相及び金属相は２つの異なる流出孔
１２及び１３から流し出すのが好ましい。若干の
鉛酸化物は溶融炉内で還元され、炉底に金属鉛相
として徐々に蓄積されるであろう。この鉛相は、
時々、炉底から別の流出口（図示なし）を経て排
出することができる。 溶融炉内で生成したガスは溶融炉内の選択的還
元によつて発生したCOガス、金属ヒユーム、硫
黄、塩素及び弗素成分並びに場合により、連行さ
れた未反応のダストを含有している。 溶融炉内で発生したガスは炉からガスパイプ５
を経て排出され、アフターバーナー６に送られ、
そこで、例えば、亜鉛ヒユームの様な金属ヒユー
ムは亜鉛酸化物に酸化され、又、その中でガスの
CO分が燃焼されて、CO₂になり、硫黄はSO₂に
酸化される。ガスはガス冷却器７内で冷却されつ
いでバツグフイルター室８にパイプで送られ、そ
こで固体粒子がガスから沈殿させられる。沈殿し
た固体粒子は90％迄のZnOを含み更に公知の方法
で処理して純粋な酸化亜鉛にすることができる。 ガスが硫黄、塩素及び／又は弗素成分をかなり
の量で含有している場合には、これらの成分をウ
エツトスクラビング工程９で公知の方法でガスか
ら除去し、その後、残留ガスを大気中に放出し且
つ洗浄液を中和することができる。 第２図のフロー図に示した本発明の実施態様
は、第１図の場合と比較してアフター燃焼工程６
の前に、溶融炉からのガス中に含まれている金属
ヒユームを選択的に凝縮させる工程を挿入した点
においてのみ異なつている。第１図の各工程に対
応する第２図の各工程は対応する数字で示してあ
る。 第２図に示す如く、溶融炉１からの廃ガスは凝
縮工程に送られ、そこで廃ガス中の金属ヒユーム
は１個又はそれ以上のコンデンサー１０中で選択
的に凝縮される。第２図には１個のコンデンサー
１０だけが示されている。亜鉛ヒユームは通常は
廃ガス中の金属ヒユームの大部分を占めているの
で、この凝縮工程１０は亜鉛の凝縮に関連して以
下に説明する。 亜鉛コンデンサー１０は凝縮媒体として鉛又は
亜鉛を使用する慣用のタイプであり、該コンデン
サーにおいては廃ガスは機械的撹拌機１１によつ
て撹拌されている溶融鉛又は亜鉛の浴を通して導
入される。上記の浴は500乃至700℃の温度に維持
されている。溶融物と接触することによつて廃ガ
ス中の亜鉛ヒユームは凝縮し、亜鉛浴中に蓄積さ
れる。亜鉛は亜鉛コンデンサー１０からオーバー
フローによつて連続的に除去される。 廃ガス中に存在し得る少量の塩化亜鉛、塩化カ
ドミウム及び塩化鉛も亜鉛コンデンサー中で凝縮
されるであろう。未反応のダストも亜鉛コンデン
サー１０中に沈着するであろう。これらの成分の
密度は金属亜鉛や鉛よりも著しく低いので、塩化
亜鉛、塩化カドミウム、塩化鉛及び未反応のダス
トは亜鉛コンデンサー１０中の溶融浴の表面に浮
き粕（ドロス）として集積される。このドロスは
時々浴から除去することができ、そして、販売し
たり溶融炉に戻すこともできる。 コンデンサーから放出される残りのガスは約
700℃の温度を有している。このガスはアフター
バーナー６にパイプで送られ、第１図に関して説
明した如く更に処理される。第２図の方法におい
てはバツグフイルターによつて除去されたダスト
の量は、勿論第１図の方法による量よりも著しく
少量であろう。 バツグフイルターから除去したダストは炉に連
続的に戻すことができ、又、蓄積させてバツチ方
式で炉に添加することができる。 実施例 第１表のダストＣの組成を有するEAFダスト
を第１図に記載の方法で処理した。 このダストはフラツクスとしてのSiO₂砂及び
Fe₂O₃をFeOに、ZnOをZnに、そしてPbOをPbに
還元するのに必要な量の還元剤としてのコークス
と共に、予めペレツト化した。 このペレツトを溶融炉に連続的に供給し、約
1300℃の温度で溶融した。不活性スラグ相及び金
属相を溶融炉から流し出した。ダストをバツグフ
イルター及びガススクラバーから回収した。 第２表に、ダスト中の元素の分布量を、夫々、
スラグ相、金属相及びバツグフイルター及びスク
ラバーから回収したダスト中の分布量として示
す。 第２表は、EAFダスト中の亜鉛の99％がバツ
グハウスに回収されたことを示し、更に第２表は
Fe、Cr、Mo、Mn、Ca、Mg、Al、Ｆ及びSiの
大部分が不活性スラグ相に存在していることを示
している。金属相には若干のFe及び主成分とし
ての銅及びニツケル及び少量の他の金属が認めら
れる。

【表】 得られた不活性スラグを次の方式で浸出した。 100グラムの生成スラグを9.5mm迄の大きさに粉
砕し、ついで１グラム当り16グラムの脱イオン水
を加えた。PHを0.5Mの酢酸を加えて5.0＋0.2に調
節した。このPHの値は、PH値が、5.2を越える場
合には更に酢酸を添加して調節せねばならない。
24時間後、浸出用脱イオン水を、式Ｖ＝20×Ｗ−
16×Ｗ−Ａ（Ｖ＝脱イオン水のml、Ｗ＝固体材料
の重量、Ａ＝0.5Mの酢酸のml）に従つて加えた。
水を加えた後サンプルを濾過し濾液を分析した。 得られた結果を第３表に示す。この表には米国
の環境保護基準（environmental protection
authorities）（EPA）により決められた限界値も
示した。

【表】 第３表の結果は本発明によつて得られたスラグ
が米国の環境保護基準で決められた条件を完全に
満足していることを示している。 本発明を主としてEAFダストに関して説明し
たが、冶金操作により発生するガスから沈殿させ
たいずれのダストの処理も本発明の範囲に包含さ
れる。本発明の方法によつて処理できる他のダス
トの例としては、BOFダスト、AODダスト、シ
ーメンスーマーチンダスト、鉄合金製造から生じ
るダスト、銅溶融処理及び他の方法からのダスト
が挙げられる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の方法を実施する第一の方法の
フロー図を示し、第２図は本発明の別の方法のフ
ロー図を示す。 １…電熱溶融炉、２…ビン、３…装入シユー
ト、４…炭素電極、５…ガスパイプ、６…アフタ
ーバーナー、７…ガス冷却器、８…バツグフイル
ター、９…ウエツトスクラバー、１０…コンデン
サー、１１…撹拌器、１２，１３…流出孔。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 冶金操作から生ずる廃ガスから沈殿させたダ
   ストを処理する方法において、 次の工程： ａ） ダストを還元剤及び場合によりフラツクス
   と一緒に連続的に又はほぼ連続的に気密な状態
   に被覆された電熱溶融炉に供給する工程； ｂ） 溶融炉中で溶融させかつ選択的還元を行い
   そして同時に揮発性金属を蒸発させる工程； ｃ） 溶融炉から不活性スラグ相及び場合により
   液体状金属相を連続的又は断続的に流し出す工
   程； ｄ） 主としてCOガス、金属ヒユーム、硫黄、
   塩化物及び弗化物を含むガス相を、該ガスに連
   行された未反応ダストと共に溶融炉から連続的
   に取り出す工程； ｅ） 場合により行われる、溶融炉からの廃ガス
   中の金属ヒユームから１種又はそれ以上の金属
   を選択的に凝縮させる工程； ｆ） 廃ガス中の酸化可能な成分を制御しながら
   後燃焼させる工程； ｇ） 廃ガスからダスト除去する工程；及び ｈ） 廃ガスを最後に浄化及び調和する工程； を行うことを特徴とする、冶金操作から生じた廃
   ガスから沈殿させたダストの処理方法。 ２ フラツクスとしてSiO₂砂を用いる請求項１
   に記載の方法。 ３ ダスト、還元剤及び場合によりフラツクスを
   凝集物の形状で溶融炉に加える請求項１に記載の
   方法。 ４ 溶融炉内の温度を1250乃至1750℃の間に保持
   する請求項１に記載の方法。 ５ 溶融炉内の温度を1300乃至1400℃の温度に保
   持する請求項１に記載の方法。 ６ 凝集媒体として鉛又は亜鉛を用いて、亜鉛コ
   ンデンサー中での選択的凝縮によつて排出ガスか
   ら亜鉛を回収する請求項１に記載の方法。 ７ ダストを廃ガスからバツクフイルター中で除
   去する請求項１に記載の方法。 ８ 廃ガスの最終浄化をウエツトガススクラバー
   中で行い、同時に廃ガスから硫黄−、弗素−及び
   塩素成分を除去する請求項１に記載の方法。