【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、鉄鋼溶解、精錬時の溶鋼及びスラグ内に鉄鋼ダストを直接吹き込むことによりダスト中に存在するダイオキシン類を高温分解し、
その含有量を低減する処理方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】鉄鋼を製造するにおいて、スクラップを原料としている業界では、特にスクラップの分別回収が進んでおり、鋼の高級化に寄与している。 しかしその反面、塩化物等の樹脂により被覆された鋼板およびコード等の不純物を多く含むスクラップであっても、操業方法の改善で鋼の品質向上、高級化が行われている。 また一方で、鉄鋼ダスト等の発生量は増化する傾向にあり、元来、産業廃棄物として主に埋め立てを行う処理方法の他、さまざまな取組みにより、処分しているのが現状である。 （図６）

【０００３】その鉄鋼ダスト等の処理方法は、一般には硫酸等を使ったＰＨ調整により中和処理し、その後に埋め立てを行っているが、近年特にダイオキシン類の発生、およびそのダイオキシン類含有物に対し、その存在、処理方法が問題になってきている。

【０００４】そのダイオキシンを含有した鉄鋼ダストを処理する方法として、例えば特開平２―９６４３号公報では、アルミニウムドロスを利用した製鉄・製鋼方法を提案している。 このアルミニウムドロスを利用した製鉄・製鋼方法とは、鉄鋼ダスト、鉄鋼スケール、鉄鋼精錬、製鉄・製鋼用原料酸化物のうちの一種又は二種以上の鉄を含有する粉末とアルミニウムドロスからなるアルミニウムを含有する粉末との混合物を、溶解炉又は精錬炉内の溶鉄・溶鋼を取鍋へ出湯する際に同時に取鍋へ投入し、溶鉄・溶鋼の保有する熱により上記混合物中の酸化物とアルミニウムとの間で酸化反応を起こさせる方法が開示されている。

【０００５】この製鉄・製綱方法によれば、鉄鋼ダスト等とアルミニウムドロスとを金属資源として有効に再利用でき、産業廃棄物の量を削減できる上に、反応熱によってエネルギーも改善できることを提案している。

【０００６】また、特開平９―６７６１０号公報では、
アルミニウムドロスを利用した製鉄・製鋼方法として、
前記特開平２―９６４３号公報の技術に加えて、混合物中の鉄含有粉末とアルミニウム含有粉末とを、バインダとなる物質を介して互いに付着させ、該当混合物を磁石に吸着させて搬送し、溶鉄・溶鋼中へ投入することを特徴とする方法を提案している。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】塩化物等の樹脂により被覆された鋼板およびコード等を含むもの、一般にスクラップと称される原料から鉄や鋼を製造する場合において、その鉄鋼溶解・精錬工程時にその炉内から排出するガスと共に鉄鋼ダストが排出されることは、上述した開示公報も例外ではない。 炉内から排出された鉄鋼ダストは、その鉄鋼ダスト中の各種重金属等は回収されるものの、集塵機によって捕集されるが、鉄鋼ダスト中には合成されたダイオキシン類が存在し、最終的にはその多くは埋め立てされるため問題視されるようになってきている。

【０００８】一方、前記鉄鋼ダストを処理する方法として、原料であるスクラップと共に炉内に投入し、高温溶解し、ダイオキシン類の分解を含めた処理も考えられるが、 １． 溶解初期の温度上昇で酸化亜鉛、油等の蒸発・揮発により白煙が発生し操業状況確認が困難となる。 ２． 溶解初期に溶解促進のため酸素富化操業をおこなうため投入された還元剤との間で急激な酸化還元反応がおこり火炎が発生し操業が困難となる。 といった問題がある。

【０００９】また、ダイオキシン類発生の観点から見ると、 ３． 溶解初期に溶解促進のため酸素富化の状態で減圧操業をおこなうが、スクラップとともに投入された鉄鋼ダストとアルミニウムドロスの混合物は減圧のため飛散、
吸引され発生ガスと共に集塵機に捕集されてしまう。 ４． 溶解初期の排ガス温度は低いためにダイオキシン類の分解が十分でなく、かつ、ダイオキシン類が合成される温度領域２５０℃〜５００℃間の冷却速度を十分に得られず、ダイオキシン類の発生を抑制することが期待でない。 ５． 更に新たにスクラップ中から発生したダイオキシン類と、鉄鋼ダスト中に含まれるダイオキシン類とが加算され、最終的に排出される鉄鋼ダスト中のダイオキシン類濃度が高まることが容易に推測される。

【００１０】このように、従来方法では、鉄鋼ダストをスクラップとともに、投入し、溶解処理しようとすると多くの問題を残しており、鉄鋼ダスト中のダイオキシン類の抑止することにはできなかった。 また一方で、アルミニウムドロス、カーボン、石灰等粉末を投入する方法として、粉体吹き込み装置を用いた方法が一般に広く知られているが、それぞれ昇熱、溶鋼中カーボン確保、脱燐促進を操業目的としておこなわれており、ダイオキシン類を分解低減目的とした方法として開示されておらず、かつ示唆もされていなかった。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明の目的は、鉄鋼溶解、精錬時の溶鋼及びスラグ中に吹き込み装置を用いて鉄鋼ダストを直接吹き込むことで、鉄鋼ダスト中に含有するダイオキシン類を分解し、総スクラップ処理量から見た総鉄鋼ダスト中に占めるダイオキシン類の総排出量を低減するものである。

【００１２】本発明の骨子は、鉄鋼溶解・精錬時に発生する鉄鋼ダスト中のダイオキシン類分解低減技術において、鉄鋼を溶解するための溶解炉、また溶解された溶鋼を精錬する精錬炉より発生した排出ガスから捕集したダイオキシン類を含む鉄鋼ダストを、吹き込み装置により鉄鋼溶解・精錬時の溶鋼または溶鋼表面を覆っているスラグ中へ直接吹き込むことである。 これにより、鉄鋼ダスト中のダイオキシン類を分解することができ、新たに投入したスクラップの溶解に伴って発生するダイオキシン類の量にとどめることができる。 すなわち、発生する鉄鋼ダストを吹き込み処理することで、総スクラップ処理量から見た総鉄鋼ダスト中に占めるダイオキシン類の総排出量を低減することができる。

【００１３】また第２の発明としては、前記吹き込み装置は、鉄鋼ダスト及び還元剤を前記鉄鋼溶解・精錬時の溶鋼又はスラグ中へ吹き込んで、その溶鋼又はスラグが保有する熱で、鉄鋼ダスト中の酸化物と還元剤との間で酸化還元反応を起こしダイオキシン類の分解を行うことである。 これにより、さらに酸化亜鉛等の蒸発・揮発に伴う白煙が発生するのを防止することができるので、操業時の視界確保が容易となる。

【００１４】また第３の発明としては、前記鉄鋼ダスト及び還元剤は、吹き込み装置により溶鋼又はスラグ中に直接に吹き込むに際し、鉄鋼ダストと還元剤とを混合した混合物で溶鋼又はスラグ中に吹き込むことである。 これにより、さらに溶解初期に溶解促進のための酸素富化の状態で行う減圧化操業に際して、混合物が減圧により飛散し、発生ガスと共に排出されることから防止できる。

【００１５】このように、炉内の溶鋼が保有する熱で鉄鋼ダスト中の酸化物と還元剤との間で酸化還元反応を起こさせ、ダイオキシン類の完全分解を促すことができ、
また鉄鋼ダストの飛散、排出を防止する点で有効である。

【００１６】また第４の発明としては、前記鉄鋼ダスト及び還元剤は、粉末又は粒状とすることである。 これにより、高温を有する溶鋼又はスラグに溶け込みやすくなり、より一層のダイオキシン類の分解を促すこおができる。 さらに、炉形状の制約上で有効溶鋼深さや有効スラグの厚みが薄い場合等であっても、鉄鋼ダスト及び還元剤の形状、吹き込み速度等を選択することで、簡単に飛散等を防止できる。

【００１７】また第５の発明としては、前記吹き込み装置による鉄鋼ダスト及び還元剤の吹き込み時期は、溶解・精錬時の酸末期とすることである。 ここでいう酸末期とは、原料とするスクラップが溶融し、かつスラグが溶鋼表面を覆っている状態である。 これにより、さらに炉の操業が安定した時期であるために、外乱の影響が少なく、再現性が保つことが容易となる。

【００１８】また第６の発明としては、前記還元剤は、
前記鉄鋼ダスト中の酸化物を酸化還元する、主成分がＣ、Ｆe、Ｍｇ、Ａｌの少なくとも１種を含有するものとすることである。 これにより、アルミニウムドロス等、今まで産業廃棄物であった物の有価性を持たせることができるとともに、産業界全体として廃棄物低減につなげることができる。

【００１９】

【発明の実施の形態】実施例１ 図１に本発明に係る実施例１の鉄鋼ダストの処理方法を示す全体図、図２に吹き込み装置の拡大説明図、図３に吹き込み装置における鋼管と溶鋼およびスラグとの関係を説明する図を示し説明する。

【００２０】主原料であるスクラップは電気炉５０により溶解され、この鉄鋼溶解時に発生する高温の排気ガス５１が排気口５２から排出される。 前記排気ガス５１は燃焼塔５３を介して冷却塔５４にて冷却されて、中間ダクト５５を介して集塵機５６にて排気ガス中に含まれていた鉄鋼ダスト６０が捕集されてコンベア５７、５８により回収される。 この鉄鋼ダスト６０は、ダイオキシン類を含有しており、これを図示しない工程にて発生し回収したアルミニウムドロス６１とともに混練するか、さらに造粒して吹き込み装置１０に送る。

【００２１】該吹き込み装置１０は、前記鉄鋼ダスト６
０とアルミドロス６１を粉末又は粒状にて貯蔵して、所定の流量にて前記電気炉５０内の溶鋼又は又は溶鋼表面を覆っているスラグ中に吹き込む構成となっている。

【００２２】また前記吹き込み装置１０を図２にて詳説すると、材料受入ホッパー１にて鉄鋼ダストを貯蔵し、
これに投入された鉄鋼ダストはブロータンク２にて加圧され、ロードセル３によって重量測量されて所定量を送り込む。 そして、切出しフィーダー４にて鉄鋼ダストの送り量や送り速度を微調整しながら、キャリアガス供給管５から供給されるＡｒ、Ｎ２、エアーのいずれかをキャリヤーガスとともに、１０〜９０ｋｇ／ｍｉｎの吹き込み速度で、ホース６を介して外周に耐火物を塗布された鋼管５から溶解炉又は精錬炉内の溶鋼もしくはスラグ内の任意の深さに吹き込まれるように構成されている。
（図３）

【００２３】本発明の実施例１の上記構成と、比較のために従来法とで鉄鋼ダスト中のダイオキシン類の含有量を比較したので、その測定結果を表１に示し、この時の鉄鋼ダストと還元剤の成分を表２、表３に示す。

【００２４】

【表１】

【００２５】

【表２】

【００２６】

【表３】

【００２７】表１より、従来法では、鉄鋼ダスト（表２）単体、鉄鋼ダスト＋還元剤としてアルミニウムドロス（表３）の両結果は、２次鉄鋼ダストに含まれるダイオキシン類の量がバラツキを考慮しても極めて多くなっている。 一方、実施例１の本発明の鉄鋼ダスト単体を吹き付け装置にて吹き込んだものについては、２次鉄鋼ダストに含有されるダイオキシン類の量が２桁も少なく検出されるに至った。 ここでいう２次鉄鋼ダストとは、鉄鋼ダストを吹き込む際に、対象となる溶鋼の原料となるスクラップから発生する鉄鋼ダストをいう。

【００２８】実施例２ 次に実施例２を表４により説明する。 ここでは、前記実施例１における前記吹き込み装置で吹き込み時の鉄鋼ダスト形状が与える影響を見るための実施例である。 これは、鉄鋼ダスト形状により新たに発生する鉄鋼ダストへの含有量と溶鋼への溶解含有量を不純物であるＮｉ元素に代替して、２次鉄鋼ダスト及び溶鋼の分配される率を推測したものである。 その結果を表４に示す。

【００２９】

【表４】

【００３０】表２より、鉄鋼ダストをスクラップとともに投入するのに比べ、２次鉄鋼ダストに残留せず、溶鋼中に吸収されることを示している。 このように、吹き込み装置による鉄鋼ダストの粉末又は及び粒状のものは、
溶鋼への吹き込み効率が優位であると判断できる。

【００３１】実施例３ 次に実施例３として、本発明のように鉄鋼ダストを粉体吹き込む場合と従来のスクラップとともに同時投入する場合における白煙状況の結果を表５に示す。

【００３２】

【表５】

【００３３】表５より、従来のようにスクラップと同時に投入することにより、溶解期の段階で白煙が発生するが、本発明の吹き込み方法では白煙の発生は見当たらなかった。

【００３４】実施例４ 実施例４に係る鉄鋼製造に伴う一連の操業工程のフローを図４に、その各時点での電気炉直後の排気ガス温度の時間的経過を図５に示す。

【００３５】図４（ａ）は従来工程、図４（ｂ）は本発明の吹き込み法における鉄鋼ダストの投入・吹き込み時期を比較しやすいように工程フロー化した図である。 従来は、鉄鋼ダストを主原料であるスクラップとともに電気炉内に投入した後、溶解開始する。 そして、溶解開始後（電気炉の通電開始後）、溶解期に再び新たなスクラップを投入して最終的な溶鋼の分量を増やす（最初の投入時はスクラップ等がかさばって隙間が多く存在していたため、溶解すると分量が大きく減ってしまい非効率である）とともに、既溶鋼の保有する熱を利用する操業を行っていた。

【００３６】しかし、図５に示すように、溶解期では溶解炉内が温度上昇中であって、投入したスクラップや鉄鋼ダストは完全に溶解していない状態である。 そのため、新たなスクラップを投入した際に、溶解炉内の温度は急激に低下し、安定した鉄鋼ダストの溶解および含有するダイオキシン類を分解することが容易ではない。

【００３７】そこで、図４（ｂ）に示すように、最初のスクラップ投入および２次スクラップ投入を行った後、
それら原料とするスクラップが溶融し、かつスラグが溶鋼表面を覆っている状態の酸末期に、鉄鋼ダクトを吹き込み装置により溶鋼及び又はスラグ中に吹き込みを行うこととした。 これにより、図５で示す酸末期に鉄鋼スラグを安定した温度状況の中で溶解することができるとともに、溶鋼又は溶鋼表面を覆っているスラグ中へ直接吹き込みために鉄鋼ダストが飛散することなく、かつ鉄鋼ダスト中に含まれるダイオキシン類を安定して完全分解することができる。

【００３８】本発明に係る実施例４では、原料とするスクラップを２度投入する工程をとっているが、これに限定されることはなく、一度のスクラップ投入であっても、スクラップを溶解開始し、炉内温度が安定した状態（これも酸末期という）で鉄鋼ダストを本実施例４と同様、吹き込むことによって同様の効果がある。 したがって、電気炉炉内では溶解期に比べ酸末期において１００
０度〜１３００度で温度変化が安定しているため、中間ダクトまでの冷却効果によるダイオキシン類発生の防止効果が期待できる。

【００３９】次に表６に従来法と本発明方法による溶解期、酸末期に投入・吹き込んだ鉄鋼ダスト中のダイオキシン類の含有量の測定結果を示す。

【００４０】

【表６】

【００４１】表６に示すように、鉄鋼ダストのスクラップ同時投入（従来法）又は鉄鋼ダストの吹き込み方法（本発明法）であっても、溶解期における鉄鋼ダスト中のダイオキシン類の含有量が多くなっている。 また、そのダイオキシン類の約８０％以上が溶解期に発生していることが総ダイオキシン類の含有量とのバランスからわかる。 さらに、酸末期におけるダイオキシン類の含有量は、従来法および本発明法ともに低い値を示しているが、総ダイオキシン含有量としては、本発明法による吹き込み方法の方が、低い値を示している。

【００４２】したがって、投入方法別で見ると鉄鋼ダストを酸末期に吹き込む方法は、スクラップ同時投入法に比べかなり低いダイオキシン類の含有量となっており、
ダイオキシン類を分解し低減する上で、酸末期の高温溶鋼直下の吹き込みは有効な手段である。 また鉄鋼ダストの形状については、粒状に成形したもが粉末のものより総ダイオキシン類の含有量としては有効である。

【００４３】

【発明の効果】本発明によれば、炉内が高温溶融している酸末期に溶鋼又は溶鋼表面を覆っているスラグ中に直接、鉄鋼ダストを吹き込むことにより、吹き込んだ鉄鋼ダスト中におけるダイオキシン類を分解し低減できる。
また鉄鋼ダストとともに還元剤を吹き込むことにより、
鉄鋼ダスト中の酸化物と還元剤との間で酸化還元反応を起こし、ダイオキシン類の分解を促進することができる。 さらに、鉄鋼ダストと還元剤を混合した混合物とすることで、より活発な酸化還元反応を促すことにもなる。

【００４４】また従来、鉄鋼ダストとスクラップの同時投入時に発生するような酸化亜鉛等の蒸発・揮発に伴う白煙の発生を防止できる。 また、鉄鋼ダスト及び還元剤の形状を粉末又は粒状とすることにより、溶鋼又はスラグに溶け込みやすくなる。 しかも、直接吹き込むことにより、操業の減圧時においても鉄鋼ダスト及び還元剤が飛散や、排出ガスとともに排出されることから防止できる。 また鉄鋼ダストの吹き込み時期を溶解・精錬の酸末期としたことにより、鉄鋼ダスト中のダイオキシン類を安定した高温の状態で分解することができる。

【００４５】そして、鉄鋼ダストとともに吹き込む還元剤を、主成分がＣ、Ｆｅ、Ｍｇ、Ａｌの少なくとも１種を含有するものとすることにより、アルミニウムドロス等の産業廃棄物を活用でき、より処理コストを低くすることができる。 このように、鉄鋼ダストに含有するダイオキシン類を分解し、低減することができるため、総スクラップ処理量から見たダイオキシン類の含有量を低く抑えることが容易となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１に係る鉄鋼ダストの処理方法を示す全体図である。

【図２】本発明の実施例１に係る吹き込み装置の拡大図である。

【図３】本発明の実施例１に係る吹き込み装置における鋼管と溶鋼との関係説明図である。

【図４】本発明の実施例４に係る工程フロー図である。

【図５】本発明の実施例４に係る電気炉直後の排気ガス温度の時間的経過を示す説明図である。

【図６】従来の鉄鋼ダストの回収工程及び処理方法を示す全体図である。

【符号の説明】

１：材料ホッパー ２：ブロータンク ３：ロードセル ４：切出しフィーダー ５：キャリアガス供給管 ６：ホース ７：鋼管 １０：吹き込み装置 ５０：電気炉 ５１：排気口 ５２：排気ガス ５３：燃焼塔 ５４：冷却塔 ５５：中間ダクト ５６：集塵機 ５７、５８：コンベア ６０：鉄鋼ダスト ６１：アルミニウムドロス

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl. ⁷識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｃ２１Ｃ 7/04 Ｂ０９Ｂ 3/00 ＺＡＢ ４Ｋ０５６ Ｆ２７Ｄ 17/00 １０４ ３０３Ｌ Ｆターム(参考） 2E191 BA12 BD11 4D004 AA37 AB07 AC04 CA22 CA36 CA37 CB02 CB31 CC11 4K002 AC10 BA09 4K013 CB03 EA18 EA19 4K014 CB03 CD13 4K056 AA02 AA05 CA02 DB07