溶融還元炉吹込み用原料の調整方法
【課題】スラリー状態で発生する金属粉を乾燥成粒したのち溶融還元炉にて処理する際に、スラリーを適切な一定の濃度のものに調整することで、溶融還元炉吹込み用原料として好適な形態にするための方法を提案する。
【解決手段】製鉄工場で発生するダストやスケールから得られる金属粉含有スラリーを、まず、スラリー受入槽に受け入れたのちに、脱水処理し、次いで、スラリー貯槽にて濃度調整してから乾燥しかつ粒状化することにより、溶融還元炉吹込み用原料とする方法において、上記脱水処理を、湿式サイクロンおよび遠心脱水機を並列稼動させて行なう溶融還元炉吹込み用原料の調整方法。
【解決手段】製鉄工場で発生するダストやスケールから得られる金属粉含有スラリーを、まず、スラリー受入槽に受け入れたのちに、脱水処理し、次いで、スラリー貯槽にて濃度調整してから乾燥しかつ粒状化することにより、溶融還元炉吹込み用原料とする方法において、上記脱水処理を、湿式サイクロンおよび遠心脱水機を並列稼動させて行なう溶融還元炉吹込み用原料の調整方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、転炉排ガス等から回収される製鋼ダストや鋼圧延後の酸洗工程から回収される酸洗スケール等を発生源とする金属粉含有スラリーを乾燥し粒状化して溶融還元炉吹込み用原料を調整する方法に関し、特に該スラリーの濃度を乾燥し粒状化するために好適な濃度に調整するための方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、転炉などの排ガスから回収される製鋼ダストは、電気炉等において溶融還元処理して再利用することが知られている。しかし、例えば、電気炉の場合には、排ガス回収量自体が少なく、処理コストが高くなるという問題があった。
【０００３】
この点に関し、製鋼ダスト等の金属鉄含有粉を竪型炉を用いて溶融還元する方法も知られている。しかし、転炉の排ガスから回収される製鋼ダストや鋼の圧延後の酸洗工程から回収される酸洗スケール等は、非常に微細で不揃いな粒子が多く、また、スラリー状態で回収されるために、適切な前処理が不可欠となる。特に、転炉でステンレス鋼等を精練するときに生じる排ガス中の微粉末は粒子が非常に微細なため、湿式のスラリー状態で回収せざるを得ないのが実情である。
【０００４】
従来、転炉の排ガスから回収されるこのような製鋼ダストや鋼の圧延後の酸洗工程から生じる酸洗スケール等から得られるスラリーを処理して溶融還元炉用原料とする方法が知られている。例えば、特許文献１では、製鋼ダスト由来のスラリーをデカンタで一定濃度に脱水して固形分濃度約６０ｍａｓｓ％に濃縮し、次いで、スプレードライヤーを用いて高温気流中に噴霧して乾燥すると共に成粒することで、物理凝集粒子を製造し、これを溶融還元炉用吹込み原料として溶融還元する方法が開示されている。また、特許文献２には、コークス充填層を有し、２段羽口を備えた竪型溶融還元炉の羽口から製鋼ダストスラリー由来の凝集粒子を吹込み、これを溶融還元する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平５−３１１２５３号公報
【特許文献２】特開平５−３３１５１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前述の特許文献１、２に記載の技術の場合、転炉の排ガスから回収されたダスト（スラリー２）を、図１に示すように、スラリー受入槽３を経て、高速回転時の遠心力を利用して脱水する形式のデカンタ等の遠心脱水機５にて脱水し、次いで、スラリー貯槽６にて適当な濃度のスラリーに調整した上で、スプレードライヤー７に送って遠心噴霧乾燥することにより乾燥成粒化する前処理を行ない、その後、この前処理した粒子を竪型の溶融還元炉１２の上段羽口１２ａから炉内に吹き込んで、溶融還元処理する方法である。
【０００７】
溶融還元処理するに先立ってこのような処理をする理由は、第１に、転炉などから発生するスラリーは、一般に、濃度が一定していないため、上記のような設備を用いて一定の濃度に調整する必要がある。しかし、スクリューデカンター型遠心脱水機等を用いて金属粉含有スラリーを脱水する場合、遠心脱水機内部のスクリュー先端の摩耗が激しく、遠心脱水機のメンテナンスコストが高くつくという問題があった。一方で、フィルタープレス等の加圧式濾過を行なう装置を用いてスラリーから水分を除去することも考えられるが、フィルタープレスでは製鋼ダスト等が塊状となりやすい。そのため、焼結原料用等に用いる場合であれば問題ないが、スプレードライヤーで乾燥成粒したものを溶融還元炉で処理しようとするには不適当である。
【０００８】
第２に、シックナー等の沈降分離装置を用いてスラリーの濃縮を行なうことも考えられるが、処理後のスラリー濃度を安定させることが困難であると共に、シックナーの建設にもそれなりに費用がかかるという問題がある。
【０００９】
そこで、本発明の目的は、従来技術が抱えている上述した問題を解決すること、特に、スラリー状態で発生する金属粉を、乾燥成粒したのち溶融還元炉の羽口から吹き込んで溶融還元する際に、そのスラリーを適切な一定の濃度のものに調整することで、溶融還元炉吹込み用原料として好適な形態（粒子）にしやすくするための方法を提案することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
従来技術の抱えている前述の課題を解決し、上記目的を達成するための方法として本発明では、製鉄工場で発生するダストやスケールから得られる金属粉含有スラリーを、まず、スラリー受入槽に受け入れたのちに、脱水処理し、次いで、スラリー貯槽にて濃度調整してから乾燥しかつ粒状化することにより、溶融還元炉吹込み用原料とする方法において、
上記脱水処理を、湿式サイクロンおよび遠心脱水機を並列稼動させて行なうことを特徴とする溶融還元炉吹込み用原料の調整方法を提案する。
【００１１】
前記溶融還元炉吹込み用原料の調整方法の処理に当たっては、
（１）前記脱水処理時の湿式サイクロンでの処理において、前記金属粉含有スラリー中の粗粒分を除去して得られるオーバースラリーは、ダスト発生源および／またはスラリー受入槽に還流すると同時に、前記金属粉含有スラリー中の粗粒分を濃縮して得られるアンダースラリーをスラリー貯槽に供給すること、
（２）前記金属粉含有スラリーは、金属粉を含有する固形物と、液体との混合物であり、該固形物中の金属粉の含有比率が５０ｍａｓｓ％以上であること、
（３）前記スラリー受入槽中のスラリーは、１μｍ以上の粒子の割合が１０ｍａｓｓ％以下であること、
（４）前記湿式サイクロンで分離して得られる前記オーバースラリー中のダスト量は、遠心脱水機で前記金属粉含有スラリーから分離して得られる濃縮スラリー中、前記湿式サイクロンで分離して得られる前記アンダースラリー中およびスラリー受入槽からの濃度調整用スラリー中の合計ダスト量の０．５倍以上を含有していること、
（５）前記遠心脱水機での処理において、前記濃縮スラリーをスラリー貯槽に供給すると同時に、金属粉含有スラリーから分離して得られる上澄み液をダスト発生源および／またはスラリー受入槽に還流する処理であること、
（６）前記スラリー貯槽内のスラリーは、湿式サイクロンからの前記アンダースラリー、遠心脱水機からの前記濃縮スラリーおよびスラリー受入槽からの前記濃度調整用スラリーとを混合して４５〜６５ｍａｓｓ％に濃度調整されたものであること、
が、より好ましい課題解決手段を提供するものと考えられる。
【発明の効果】
【００１２】
前記のように構成される本発明方法によれば、溶融還元処理に先立つ金属粉含有スラリーの前処理時において、特に、遠心脱水機の摩耗が少なくなることから遠心脱水機のメンテナンス頻度並びに、メンテナンスコストの低減を図ることができる。また、金属粉含有スラリーを望ましい濃度に適切に調節することができるので、金属粉含有スラリーの乾燥成粒が容易になって、溶融還元炉内吹込み用原料として好適な凝集粒子（微粉）を得ることができるようになる。その結果、製鋼ダスト由来のスラリー等の溶融還元処理を低コストで行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】スラリーを濃縮する従来の実施形態を示す模式図である。
【図２】スラリーを濃縮する本発明の実施形態の一例を説明する模式図である。
【図３】従来例と本発明法とにより処理したダストの粒度分布の対比図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
発明者らは、製鋼ダスト由来の金属粉含有スラリーを脱水処理する際に利用する遠心脱水機について、これが激しく摩耗する原因について調査した。その結果、スラリー中の製鋼ダスト等のうち、１μｍ以上の粗粒中に多くの金属粉が含まれること、および、１μｍ以上の粒子が１０ｍａｓｓ％を超えるようだと、摩耗の進行速度が高いことを突き止めた。
【００１５】
そこで、本発明では、湿式サイクロンおよび遠心脱水機を並列稼動し、転炉ダスト等のダスト発生源からスラリー受入槽に受入れたスラリーのうちの粗粒分（≧１μｍ）の少なくともその一部を、湿式サイクロンを使って除去し、その上澄み液（オーバースラリー）を還流させることで、スラリー受入槽中のスラリー中のダスト粒子のうちの１μｍ以上の粒子比率を１０ｍａｓｓ％以下に低下させることにした。このことにより、遠心脱水機にかかる負荷が軽減されてスクリュー先端の摩耗が少なくなり、遠心脱水機のメンテナンスコストが大幅に削減できるようになることを見い出した。
【００１６】
即ち、スラリー受入槽内のスラリーについて、このスラリー中のダスト粒子のうち１μｍ以上の粒子が１０ｍａｓｓ％以下となるようにするためには、湿式サイクロンから発生するオーバースラリーを還流させて希釈調整することが有効である。そのためには、このオーバースラリー中のダスト量が、遠心脱水機で脱水して得られる濃縮スラリー中と、湿式サイクロンから発生するアンダースラリー中およびスラリー受入槽から抽出される濃度調整用スラリー中にそれぞれ含まれているダストの合計量の０．５倍（質量比）以上となるようにすることが好ましい。その理由は、オーバースラリー中のダスト量が０．５倍未満と少ないと、スラリー受入槽内に入る１μｍ以上の粒子比率を十分に希釈することができないからである。
【００１７】
一方、乾燥成粒する前のスラリー貯槽内に貯留させる濃度調整済みスラリーは、その濃度を４５〜６５ｍａｓｓ％とすることが好ましい。この段階のスラリーの濃度（固形分濃度）が４５ｍａｓｓ％未満では濃度が低すぎてスプレードライヤーで適切に乾燥しても平均粒径約６０μｍの顆粒状粒子（凝集粒子）にすることが困難である。一方、スラリー濃度が濃すぎて６５ｍａｓｓ％を超えると、スプレードライヤーでの処理時に詰まりが発生しやすくなる。そこで、前記スラリー濃度としては、固形分の含有率を４５〜６５ｍａｓｓ％程度とすることが好適であり、スラリーはスラリー貯槽内でこのような濃度に調整された後、次工程のスプレードライヤーに移送される。
【００１８】
上述のようにして濃度調整されたスラリーは、次に、遠心型のスプレードライヤーを用いて遠心噴射乾燥処理する。この処理をした結果、得られる乾燥成粒粒子は、約１７６μｍ〜１６μｍの粒径範囲内の大きさを有し、平均粒径にして約６０μｍの顆粒状粒子となる。このような粒子は、バインダを含まない物理凝集粒子であって、水分は１ｍａｓｓ％未満である。また、この粒子はほぼ球状をなしていてハンドリングが非常に容易であり、吸込管やホッパ等の閉塞等を起こすことなく、溶融還元炉の羽口から熱風とともに吹き込むのに好適な形態である言える。なお、この物理凝集粒子は、流動性に優れているために、溶融還元炉内の高温のレースウエイ中に吹き込まれたときに瞬時に溶融し、赤熱コークスの還元雰囲気中において短時間に還元されてメタルを生成する。
【００１９】
なお、金属粉含有スラリーとしては、主として製鋼ダスト（金属粉）を含有するものであって、製鋼ダスト中の金属粉を含有する固形物と、液体との混合物であり、その固形物中の金属粉の割合が５０ｍａｓｓ％以上である場合に本発明を適用するのが効果的である。
【００２０】
以下、図２に基づき本発明の好ましい実施形態の一例を説明する。この図では、ダスト発生源（製鋼工場等）１から得られた金属粉を含有する未処理スラリー２を、高温気流中での処理となるスプレードライヤーで噴霧乾燥して成粒するまでの前処理設備の概略を示している。図中の３はスラリー受入槽、４は湿式サイクロン、５は遠心脱水機（デカンター）、６はスラリー濃度調整貯槽（以下は単に、「スラリー貯槽」という）、７はスプレードライヤーである。
【００２１】
次に、図２に示した設備を用いて金属粉を含有する未処理スラリーを濃縮する方法を説明する。まず、スラリー受入槽３内のスラリーは、並列して稼動させる湿式サイクロン４および遠心脱水機５の両方に流し込んで、それぞれの処理を行なうことで濃縮する。
【００２２】
例えば、前記湿式サイクロン４での脱水処理においては、スラリー中の粗粒分を除去したオーバースラリー８（上澄み液）と粗粒分が濃縮したアンダースラリー９とに分離し、そのオーバースラリー８についてはダスト発生源１および／またはスラリー受入槽３に還流させる一方、アンダースラリー９については次工程のスラリー貯槽６への抜き出しを行なう。
【００２３】
湿式サイクロン４の下から抜き出すアンダースラリー９は、図示を省略した一般的なスラリー抜き出しポンプなどを用いて次工程の、処理済みの濃縮スラリーを貯留しておくスラリー貯槽６に向けて送り出す。
【００２４】
他方、スラリー受入槽３中のスラリーは、遠心脱水機（デカンター）５にも流し込んで脱水処理する。遠心脱水機５の下からは固形分が濃縮した濃縮スラリー１０が発生するので、これを前記スラリー貯槽６に、スラリー抜き出しポンプを使って抜き出し貯留する。
【００２５】
そして、湿式サイクロン４の処理を経て濃縮されたアンダースラリー９および遠心脱水機５の処理を経た濃縮スラリー１０の両方が流れ込む前記スラリー貯槽６では、調整された濃度のスラリーが貯留されるようにする。即ち、このスラリー貯槽６には、スラリーを攪拌してスラリー濃度を均一にする攪拌機能を有することが好ましい。その攪拌機能としては、攪拌翼を用いた攪拌、スラリーを内部で循環させる循環ポンプによる攪拌等の攪拌方法が適用できる。貯留されるスラリーは、随時サンプリングして固形分濃度（スラリー濃度）を測定し、その測定値に基づいて、スラリー受入槽３からスラリー貯槽６へ直送する濃度調整用スラリー１３の流量を制御することにより、（００１４）〜（００１７）に説明した濃度調整済みスラリーが貯留されることになる。
【００２６】
なお、このときのスラリー濃度は、槽内スラリーをサンプリングして水分測定をするか、ＳＳ計の如き濁り測定器を用いるか、あるいはスラリー密度を測定し、濃度と密度の関係を示す検量線を用いて濃度に換算することで測定することができる。
【００２７】
一方、スラリー受入槽３中のスラリーは、定期的にサンプリングして粒度分布を測定することが好ましい。粒度分布の測定は、レーザー回折式粒度分布測定装置等を用いて測定すればよい。測定頻度は、例えば、1週間に1回程度行い、１μｍ以上の粒子の割合が１０ｍａｓｓ％以下となるように、遠心脱水機５に供給する受入槽抜き出しスラリー３ａと湿式サイクロン４に供給する受入槽抜き出しスラリー３ｂの比率を調整すればよい。
【００２８】
以上の説明から明らかなように、本発明において特徴的なことは、未処理スラリー２を、並列に設置して同時稼動が可能な２つの設備、即ち、湿式サイクロン４と１〜複数基の遠心脱水機５とを並列して稼動させることにより、スラリーのより細かい濃度調整が行なえるようにしたことにある。
【００２９】
スラリー貯槽６内の調整された濃縮スラリーは、次に、スプレードライヤー７に送り、乾燥と成粒処理（造粒）のための処理を行なうことにより、溶融還元炉吹込み用原料粉（顆粒状の凝集粒子）としたのち、これを溶融還元炉１２の上段羽口１２ａに供給して炉内に吹き込み、溶融還元処理を行なう。
【００３０】
上述したスラリー濃縮・乾燥・成粒処理の工程については、各工程間はそれぞれ必要な配管で接続されていると共に、各配管には各種の開閉弁や流量計、濁り計等が必要に応じて配設されるが、これらはいずれも既存のものが採用される。
【実施例】
【００３１】
（実施例１）
図３は、転炉から回収した製鋼ダストスラリーを遠心脱水機のみで脱水処理した従来例と、遠心脱水機と湿式サイクロンの両方を並列稼動させて脱水した発明例でのスラリー受入槽内スラリー中の粒子の粒度分布を比較したものである。粒度測定には、日機装製レーザー回折式粒度分布測定装置（マイクロトラック）を使用した。ヒストグラムは各粒子径ごとの頻度を示し、曲線は累積粒度曲線を示す。
【００３２】
従来例での処理では１μｍ以上の粒子の割合が約２０％もあったが、発明例では、オーバースラリーや上澄み液の還流ならびに濃度調整用スラリー１３による調整によって９％に低減していた。その結果、遠心脱水機のスクリュー先端の摩耗を修復するためのメンテナンス頻度が、従来は１ヶ月毎であったが、本発明法の適用により６ヶ月毎で十分となった。また、この６ヶ月間のオーバースラリー中のダスト量は、遠心脱水機で分離して得られる濃縮スラリー中と湿式サイクロンで分離して得られるアンダースラリー中および濃度調整用スラリー中の合計ダスト量に対し、０．５〜０．７倍であった。
【００３３】
（実施例２）
図２に示す設備を用いて、ステンレス鋼の精錬を行なう転炉の排ガス中から湿式回収される製鋼ダストを乾燥噴霧して成粒する処理を行なった。製鋼ダストを含有するスラリーは５００ｍ３／日発生し、スラリー受入槽３における未処理スラリー２の固形分濃度（スラリー濃度）は約４０ｍａｓｓ％であった。この未処理スラリー２を、１台の湿式サイクロン４に、１３．９ｍ３／ｈｒ、と２台の遠心脱水機５に、９ｍ３／ｈｒ−２台に分けて流し込んで脱水処理し、この脱水処理によって発生するアンダースラリー９、濃縮スラリー１０をスラリー貯槽６に向けて抜き出すと共に、スラリー受入槽３からは希釈用の濃度調整用スラリー７．６ｍ３／ｈｒを該スラリー貯槽６に流し入れた。
一方、湿式サクロン４からはオーバースラリー８を抜き出しスラリー受入槽３に還流させた。また、遠心脱水機５からは、上澄み液１１を抜き出し、ダスト発生源１に還流させた。なお、濃度調整用スラリー１３の量は、該スラリー貯槽６のスラリー濃度（サンプリングによって濃度測定する）に基づいて制御した。例えば、図示を省略したスラリー抜き出しポンプおよび流調弁を用い、スラリー貯槽６内スラリー濃度の微調整を行ない、所定の濃度に濃縮されたスラリーがスプレードライヤー７へ供給されるようにする。このようにして調整されたスラリー貯槽６内のスラリーは、濃度が約５６ｍａｓｓ％であった。
【００３４】
こうして濃度調整された処理済みスラリー、即ち、スラリー貯槽６内スラリーについて、３台の遠心脱水機５のみを使う従来例（表１）と、その遠心脱水機５の一部（１台）を湿式サイクロン４に代えてこれ併用する発明例（表２）について、スラリーの濃度、流量、比重、ダスト量を対比したものを表１と表２に示す。
【００３５】
【表１】
【００３６】
【表２】
【００３７】
次に、濃縮された処理済みスラリー１４をスプレードライヤー７を使って遠心噴霧乾燥することにより成粒処理したところ、平均粒径約６０μｍの成粒（凝集粒子）を得た。この成粒物（乾燥粒）をコークスを充填した２段羽口型の竪型溶融還元炉１２の上段羽口１２ａから吹き込んだ。この竪型溶融還元炉１２は、炉頂から供給されたコークスにより炉内にコークス充填層が形成されており、熱風発生装置から送られた高温空気が上下２段の羽口から炉内に吹き込まれる形式のものである。なお、上段羽口からランスを介して吹き込んだ成粒物は、炉内で溶融還元されて、炉内を降下し、炉底の排出口から排出させた。
【００３８】
特に、本発明に適合する方法に従って処理した場合、従来法に従う処理に比べ、溶融還元炉内への吹込みが容易にできると共に、前処理段階では遠心脱水機のスクリューの摩耗が減少してメンテナンスがほとんど不要となってメンテナンス費用の低減をもたらした他、スラリーの濃縮を低コストで行なうことができた。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
本発明に係る上述した技術は、例示した製鋼（転炉）ダスト由来のスラリーだけではなく、圧延、酸洗工程から発生するスケール、スラジ類をダスト発生源とするものにも適用できる。
【符号の説明】
【００４０】
１ ダスト発生源
２ 未処理スラリー
３ スラリー受入槽
３ａ、３ｂ 受入槽抜き出しスラリー
４ 湿式サイクロン
５ 遠心脱水機
６ スラリー貯槽
７ スプレードライヤー
８ オーバースラリー
９ アンダースラリー
１０ 濃縮スラリー
１１ 上澄み液
１２ 溶融還元炉
１２ａ 溶融還元炉の上段羽口
１３ 濃度調整用スラリー
１４ 処理済スラリー
【技術分野】
【０００１】
本発明は、転炉排ガス等から回収される製鋼ダストや鋼圧延後の酸洗工程から回収される酸洗スケール等を発生源とする金属粉含有スラリーを乾燥し粒状化して溶融還元炉吹込み用原料を調整する方法に関し、特に該スラリーの濃度を乾燥し粒状化するために好適な濃度に調整するための方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、転炉などの排ガスから回収される製鋼ダストは、電気炉等において溶融還元処理して再利用することが知られている。しかし、例えば、電気炉の場合には、排ガス回収量自体が少なく、処理コストが高くなるという問題があった。
【０００３】
この点に関し、製鋼ダスト等の金属鉄含有粉を竪型炉を用いて溶融還元する方法も知られている。しかし、転炉の排ガスから回収される製鋼ダストや鋼の圧延後の酸洗工程から回収される酸洗スケール等は、非常に微細で不揃いな粒子が多く、また、スラリー状態で回収されるために、適切な前処理が不可欠となる。特に、転炉でステンレス鋼等を精練するときに生じる排ガス中の微粉末は粒子が非常に微細なため、湿式のスラリー状態で回収せざるを得ないのが実情である。
【０００４】
従来、転炉の排ガスから回収されるこのような製鋼ダストや鋼の圧延後の酸洗工程から生じる酸洗スケール等から得られるスラリーを処理して溶融還元炉用原料とする方法が知られている。例えば、特許文献１では、製鋼ダスト由来のスラリーをデカンタで一定濃度に脱水して固形分濃度約６０ｍａｓｓ％に濃縮し、次いで、スプレードライヤーを用いて高温気流中に噴霧して乾燥すると共に成粒することで、物理凝集粒子を製造し、これを溶融還元炉用吹込み原料として溶融還元する方法が開示されている。また、特許文献２には、コークス充填層を有し、２段羽口を備えた竪型溶融還元炉の羽口から製鋼ダストスラリー由来の凝集粒子を吹込み、これを溶融還元する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平５−３１１２５３号公報
【特許文献２】特開平５−３３１５１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前述の特許文献１、２に記載の技術の場合、転炉の排ガスから回収されたダスト（スラリー２）を、図１に示すように、スラリー受入槽３を経て、高速回転時の遠心力を利用して脱水する形式のデカンタ等の遠心脱水機５にて脱水し、次いで、スラリー貯槽６にて適当な濃度のスラリーに調整した上で、スプレードライヤー７に送って遠心噴霧乾燥することにより乾燥成粒化する前処理を行ない、その後、この前処理した粒子を竪型の溶融還元炉１２の上段羽口１２ａから炉内に吹き込んで、溶融還元処理する方法である。
【０００７】
溶融還元処理するに先立ってこのような処理をする理由は、第１に、転炉などから発生するスラリーは、一般に、濃度が一定していないため、上記のような設備を用いて一定の濃度に調整する必要がある。しかし、スクリューデカンター型遠心脱水機等を用いて金属粉含有スラリーを脱水する場合、遠心脱水機内部のスクリュー先端の摩耗が激しく、遠心脱水機のメンテナンスコストが高くつくという問題があった。一方で、フィルタープレス等の加圧式濾過を行なう装置を用いてスラリーから水分を除去することも考えられるが、フィルタープレスでは製鋼ダスト等が塊状となりやすい。そのため、焼結原料用等に用いる場合であれば問題ないが、スプレードライヤーで乾燥成粒したものを溶融還元炉で処理しようとするには不適当である。
【０００８】
第２に、シックナー等の沈降分離装置を用いてスラリーの濃縮を行なうことも考えられるが、処理後のスラリー濃度を安定させることが困難であると共に、シックナーの建設にもそれなりに費用がかかるという問題がある。
【０００９】
そこで、本発明の目的は、従来技術が抱えている上述した問題を解決すること、特に、スラリー状態で発生する金属粉を、乾燥成粒したのち溶融還元炉の羽口から吹き込んで溶融還元する際に、そのスラリーを適切な一定の濃度のものに調整することで、溶融還元炉吹込み用原料として好適な形態（粒子）にしやすくするための方法を提案することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
従来技術の抱えている前述の課題を解決し、上記目的を達成するための方法として本発明では、製鉄工場で発生するダストやスケールから得られる金属粉含有スラリーを、まず、スラリー受入槽に受け入れたのちに、脱水処理し、次いで、スラリー貯槽にて濃度調整してから乾燥しかつ粒状化することにより、溶融還元炉吹込み用原料とする方法において、
上記脱水処理を、湿式サイクロンおよび遠心脱水機を並列稼動させて行なうことを特徴とする溶融還元炉吹込み用原料の調整方法を提案する。
【００１１】
前記溶融還元炉吹込み用原料の調整方法の処理に当たっては、
（１）前記脱水処理時の湿式サイクロンでの処理において、前記金属粉含有スラリー中の粗粒分を除去して得られるオーバースラリーは、ダスト発生源および／またはスラリー受入槽に還流すると同時に、前記金属粉含有スラリー中の粗粒分を濃縮して得られるアンダースラリーをスラリー貯槽に供給すること、
（２）前記金属粉含有スラリーは、金属粉を含有する固形物と、液体との混合物であり、該固形物中の金属粉の含有比率が５０ｍａｓｓ％以上であること、
（３）前記スラリー受入槽中のスラリーは、１μｍ以上の粒子の割合が１０ｍａｓｓ％以下であること、
（４）前記湿式サイクロンで分離して得られる前記オーバースラリー中のダスト量は、遠心脱水機で前記金属粉含有スラリーから分離して得られる濃縮スラリー中、前記湿式サイクロンで分離して得られる前記アンダースラリー中およびスラリー受入槽からの濃度調整用スラリー中の合計ダスト量の０．５倍以上を含有していること、
（５）前記遠心脱水機での処理において、前記濃縮スラリーをスラリー貯槽に供給すると同時に、金属粉含有スラリーから分離して得られる上澄み液をダスト発生源および／またはスラリー受入槽に還流する処理であること、
（６）前記スラリー貯槽内のスラリーは、湿式サイクロンからの前記アンダースラリー、遠心脱水機からの前記濃縮スラリーおよびスラリー受入槽からの前記濃度調整用スラリーとを混合して４５〜６５ｍａｓｓ％に濃度調整されたものであること、
が、より好ましい課題解決手段を提供するものと考えられる。
【発明の効果】
【００１２】
前記のように構成される本発明方法によれば、溶融還元処理に先立つ金属粉含有スラリーの前処理時において、特に、遠心脱水機の摩耗が少なくなることから遠心脱水機のメンテナンス頻度並びに、メンテナンスコストの低減を図ることができる。また、金属粉含有スラリーを望ましい濃度に適切に調節することができるので、金属粉含有スラリーの乾燥成粒が容易になって、溶融還元炉内吹込み用原料として好適な凝集粒子（微粉）を得ることができるようになる。その結果、製鋼ダスト由来のスラリー等の溶融還元処理を低コストで行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】スラリーを濃縮する従来の実施形態を示す模式図である。
【図２】スラリーを濃縮する本発明の実施形態の一例を説明する模式図である。
【図３】従来例と本発明法とにより処理したダストの粒度分布の対比図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
発明者らは、製鋼ダスト由来の金属粉含有スラリーを脱水処理する際に利用する遠心脱水機について、これが激しく摩耗する原因について調査した。その結果、スラリー中の製鋼ダスト等のうち、１μｍ以上の粗粒中に多くの金属粉が含まれること、および、１μｍ以上の粒子が１０ｍａｓｓ％を超えるようだと、摩耗の進行速度が高いことを突き止めた。
【００１５】
そこで、本発明では、湿式サイクロンおよび遠心脱水機を並列稼動し、転炉ダスト等のダスト発生源からスラリー受入槽に受入れたスラリーのうちの粗粒分（≧１μｍ）の少なくともその一部を、湿式サイクロンを使って除去し、その上澄み液（オーバースラリー）を還流させることで、スラリー受入槽中のスラリー中のダスト粒子のうちの１μｍ以上の粒子比率を１０ｍａｓｓ％以下に低下させることにした。このことにより、遠心脱水機にかかる負荷が軽減されてスクリュー先端の摩耗が少なくなり、遠心脱水機のメンテナンスコストが大幅に削減できるようになることを見い出した。
【００１６】
即ち、スラリー受入槽内のスラリーについて、このスラリー中のダスト粒子のうち１μｍ以上の粒子が１０ｍａｓｓ％以下となるようにするためには、湿式サイクロンから発生するオーバースラリーを還流させて希釈調整することが有効である。そのためには、このオーバースラリー中のダスト量が、遠心脱水機で脱水して得られる濃縮スラリー中と、湿式サイクロンから発生するアンダースラリー中およびスラリー受入槽から抽出される濃度調整用スラリー中にそれぞれ含まれているダストの合計量の０．５倍（質量比）以上となるようにすることが好ましい。その理由は、オーバースラリー中のダスト量が０．５倍未満と少ないと、スラリー受入槽内に入る１μｍ以上の粒子比率を十分に希釈することができないからである。
【００１７】
一方、乾燥成粒する前のスラリー貯槽内に貯留させる濃度調整済みスラリーは、その濃度を４５〜６５ｍａｓｓ％とすることが好ましい。この段階のスラリーの濃度（固形分濃度）が４５ｍａｓｓ％未満では濃度が低すぎてスプレードライヤーで適切に乾燥しても平均粒径約６０μｍの顆粒状粒子（凝集粒子）にすることが困難である。一方、スラリー濃度が濃すぎて６５ｍａｓｓ％を超えると、スプレードライヤーでの処理時に詰まりが発生しやすくなる。そこで、前記スラリー濃度としては、固形分の含有率を４５〜６５ｍａｓｓ％程度とすることが好適であり、スラリーはスラリー貯槽内でこのような濃度に調整された後、次工程のスプレードライヤーに移送される。
【００１８】
上述のようにして濃度調整されたスラリーは、次に、遠心型のスプレードライヤーを用いて遠心噴射乾燥処理する。この処理をした結果、得られる乾燥成粒粒子は、約１７６μｍ〜１６μｍの粒径範囲内の大きさを有し、平均粒径にして約６０μｍの顆粒状粒子となる。このような粒子は、バインダを含まない物理凝集粒子であって、水分は１ｍａｓｓ％未満である。また、この粒子はほぼ球状をなしていてハンドリングが非常に容易であり、吸込管やホッパ等の閉塞等を起こすことなく、溶融還元炉の羽口から熱風とともに吹き込むのに好適な形態である言える。なお、この物理凝集粒子は、流動性に優れているために、溶融還元炉内の高温のレースウエイ中に吹き込まれたときに瞬時に溶融し、赤熱コークスの還元雰囲気中において短時間に還元されてメタルを生成する。
【００１９】
なお、金属粉含有スラリーとしては、主として製鋼ダスト（金属粉）を含有するものであって、製鋼ダスト中の金属粉を含有する固形物と、液体との混合物であり、その固形物中の金属粉の割合が５０ｍａｓｓ％以上である場合に本発明を適用するのが効果的である。
【００２０】
以下、図２に基づき本発明の好ましい実施形態の一例を説明する。この図では、ダスト発生源（製鋼工場等）１から得られた金属粉を含有する未処理スラリー２を、高温気流中での処理となるスプレードライヤーで噴霧乾燥して成粒するまでの前処理設備の概略を示している。図中の３はスラリー受入槽、４は湿式サイクロン、５は遠心脱水機（デカンター）、６はスラリー濃度調整貯槽（以下は単に、「スラリー貯槽」という）、７はスプレードライヤーである。
【００２１】
次に、図２に示した設備を用いて金属粉を含有する未処理スラリーを濃縮する方法を説明する。まず、スラリー受入槽３内のスラリーは、並列して稼動させる湿式サイクロン４および遠心脱水機５の両方に流し込んで、それぞれの処理を行なうことで濃縮する。
【００２２】
例えば、前記湿式サイクロン４での脱水処理においては、スラリー中の粗粒分を除去したオーバースラリー８（上澄み液）と粗粒分が濃縮したアンダースラリー９とに分離し、そのオーバースラリー８についてはダスト発生源１および／またはスラリー受入槽３に還流させる一方、アンダースラリー９については次工程のスラリー貯槽６への抜き出しを行なう。
【００２３】
湿式サイクロン４の下から抜き出すアンダースラリー９は、図示を省略した一般的なスラリー抜き出しポンプなどを用いて次工程の、処理済みの濃縮スラリーを貯留しておくスラリー貯槽６に向けて送り出す。
【００２４】
他方、スラリー受入槽３中のスラリーは、遠心脱水機（デカンター）５にも流し込んで脱水処理する。遠心脱水機５の下からは固形分が濃縮した濃縮スラリー１０が発生するので、これを前記スラリー貯槽６に、スラリー抜き出しポンプを使って抜き出し貯留する。
【００２５】
そして、湿式サイクロン４の処理を経て濃縮されたアンダースラリー９および遠心脱水機５の処理を経た濃縮スラリー１０の両方が流れ込む前記スラリー貯槽６では、調整された濃度のスラリーが貯留されるようにする。即ち、このスラリー貯槽６には、スラリーを攪拌してスラリー濃度を均一にする攪拌機能を有することが好ましい。その攪拌機能としては、攪拌翼を用いた攪拌、スラリーを内部で循環させる循環ポンプによる攪拌等の攪拌方法が適用できる。貯留されるスラリーは、随時サンプリングして固形分濃度（スラリー濃度）を測定し、その測定値に基づいて、スラリー受入槽３からスラリー貯槽６へ直送する濃度調整用スラリー１３の流量を制御することにより、（００１４）〜（００１７）に説明した濃度調整済みスラリーが貯留されることになる。
【００２６】
なお、このときのスラリー濃度は、槽内スラリーをサンプリングして水分測定をするか、ＳＳ計の如き濁り測定器を用いるか、あるいはスラリー密度を測定し、濃度と密度の関係を示す検量線を用いて濃度に換算することで測定することができる。
【００２７】
一方、スラリー受入槽３中のスラリーは、定期的にサンプリングして粒度分布を測定することが好ましい。粒度分布の測定は、レーザー回折式粒度分布測定装置等を用いて測定すればよい。測定頻度は、例えば、1週間に1回程度行い、１μｍ以上の粒子の割合が１０ｍａｓｓ％以下となるように、遠心脱水機５に供給する受入槽抜き出しスラリー３ａと湿式サイクロン４に供給する受入槽抜き出しスラリー３ｂの比率を調整すればよい。
【００２８】
以上の説明から明らかなように、本発明において特徴的なことは、未処理スラリー２を、並列に設置して同時稼動が可能な２つの設備、即ち、湿式サイクロン４と１〜複数基の遠心脱水機５とを並列して稼動させることにより、スラリーのより細かい濃度調整が行なえるようにしたことにある。
【００２９】
スラリー貯槽６内の調整された濃縮スラリーは、次に、スプレードライヤー７に送り、乾燥と成粒処理（造粒）のための処理を行なうことにより、溶融還元炉吹込み用原料粉（顆粒状の凝集粒子）としたのち、これを溶融還元炉１２の上段羽口１２ａに供給して炉内に吹き込み、溶融還元処理を行なう。
【００３０】
上述したスラリー濃縮・乾燥・成粒処理の工程については、各工程間はそれぞれ必要な配管で接続されていると共に、各配管には各種の開閉弁や流量計、濁り計等が必要に応じて配設されるが、これらはいずれも既存のものが採用される。
【実施例】
【００３１】
（実施例１）
図３は、転炉から回収した製鋼ダストスラリーを遠心脱水機のみで脱水処理した従来例と、遠心脱水機と湿式サイクロンの両方を並列稼動させて脱水した発明例でのスラリー受入槽内スラリー中の粒子の粒度分布を比較したものである。粒度測定には、日機装製レーザー回折式粒度分布測定装置（マイクロトラック）を使用した。ヒストグラムは各粒子径ごとの頻度を示し、曲線は累積粒度曲線を示す。
【００３２】
従来例での処理では１μｍ以上の粒子の割合が約２０％もあったが、発明例では、オーバースラリーや上澄み液の還流ならびに濃度調整用スラリー１３による調整によって９％に低減していた。その結果、遠心脱水機のスクリュー先端の摩耗を修復するためのメンテナンス頻度が、従来は１ヶ月毎であったが、本発明法の適用により６ヶ月毎で十分となった。また、この６ヶ月間のオーバースラリー中のダスト量は、遠心脱水機で分離して得られる濃縮スラリー中と湿式サイクロンで分離して得られるアンダースラリー中および濃度調整用スラリー中の合計ダスト量に対し、０．５〜０．７倍であった。
【００３３】
（実施例２）
図２に示す設備を用いて、ステンレス鋼の精錬を行なう転炉の排ガス中から湿式回収される製鋼ダストを乾燥噴霧して成粒する処理を行なった。製鋼ダストを含有するスラリーは５００ｍ３／日発生し、スラリー受入槽３における未処理スラリー２の固形分濃度（スラリー濃度）は約４０ｍａｓｓ％であった。この未処理スラリー２を、１台の湿式サイクロン４に、１３．９ｍ３／ｈｒ、と２台の遠心脱水機５に、９ｍ３／ｈｒ−２台に分けて流し込んで脱水処理し、この脱水処理によって発生するアンダースラリー９、濃縮スラリー１０をスラリー貯槽６に向けて抜き出すと共に、スラリー受入槽３からは希釈用の濃度調整用スラリー７．６ｍ３／ｈｒを該スラリー貯槽６に流し入れた。
一方、湿式サクロン４からはオーバースラリー８を抜き出しスラリー受入槽３に還流させた。また、遠心脱水機５からは、上澄み液１１を抜き出し、ダスト発生源１に還流させた。なお、濃度調整用スラリー１３の量は、該スラリー貯槽６のスラリー濃度（サンプリングによって濃度測定する）に基づいて制御した。例えば、図示を省略したスラリー抜き出しポンプおよび流調弁を用い、スラリー貯槽６内スラリー濃度の微調整を行ない、所定の濃度に濃縮されたスラリーがスプレードライヤー７へ供給されるようにする。このようにして調整されたスラリー貯槽６内のスラリーは、濃度が約５６ｍａｓｓ％であった。
【００３４】
こうして濃度調整された処理済みスラリー、即ち、スラリー貯槽６内スラリーについて、３台の遠心脱水機５のみを使う従来例（表１）と、その遠心脱水機５の一部（１台）を湿式サイクロン４に代えてこれ併用する発明例（表２）について、スラリーの濃度、流量、比重、ダスト量を対比したものを表１と表２に示す。
【００３５】
【表１】
【００３６】
【表２】
【００３７】
次に、濃縮された処理済みスラリー１４をスプレードライヤー７を使って遠心噴霧乾燥することにより成粒処理したところ、平均粒径約６０μｍの成粒（凝集粒子）を得た。この成粒物（乾燥粒）をコークスを充填した２段羽口型の竪型溶融還元炉１２の上段羽口１２ａから吹き込んだ。この竪型溶融還元炉１２は、炉頂から供給されたコークスにより炉内にコークス充填層が形成されており、熱風発生装置から送られた高温空気が上下２段の羽口から炉内に吹き込まれる形式のものである。なお、上段羽口からランスを介して吹き込んだ成粒物は、炉内で溶融還元されて、炉内を降下し、炉底の排出口から排出させた。
【００３８】
特に、本発明に適合する方法に従って処理した場合、従来法に従う処理に比べ、溶融還元炉内への吹込みが容易にできると共に、前処理段階では遠心脱水機のスクリューの摩耗が減少してメンテナンスがほとんど不要となってメンテナンス費用の低減をもたらした他、スラリーの濃縮を低コストで行なうことができた。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
本発明に係る上述した技術は、例示した製鋼（転炉）ダスト由来のスラリーだけではなく、圧延、酸洗工程から発生するスケール、スラジ類をダスト発生源とするものにも適用できる。
【符号の説明】
【００４０】
１ ダスト発生源
２ 未処理スラリー
３ スラリー受入槽
３ａ、３ｂ 受入槽抜き出しスラリー
４ 湿式サイクロン
５ 遠心脱水機
６ スラリー貯槽
７ スプレードライヤー
８ オーバースラリー
９ アンダースラリー
１０ 濃縮スラリー
１１ 上澄み液
１２ 溶融還元炉
１２ａ 溶融還元炉の上段羽口
１３ 濃度調整用スラリー
１４ 処理済スラリー
【特許請求の範囲】
【請求項１】
製鉄工場で発生するダストやスケールから得られる金属粉含有スラリーを、まず、スラリー受入槽に受け入れたのちに、脱水処理し、次いで、スラリー貯槽にて濃度調整してから乾燥しかつ粒状化することにより、溶融還元炉吹込み用原料とする方法において、
上記脱水処理を、湿式サイクロンおよび遠心脱水機を並列稼動させて行なうことを特徴とする溶融還元炉吹込み用原料の調整方法。
【請求項２】
前記脱水処理時の湿式サイクロンでの処理において、前記金属粉含有スラリー中の粗粒分を除去して得られるオーバースラリーは、ダスト発生源および／またはスラリー受入槽に還流すると同時に、前記金属粉含有スラリー中の粗粒分を濃縮して得られるアンダースラリーをスラリー貯槽に供給することを特徴とする請求項１に記載の溶融還元炉吹込み用原料の調整方法。
【請求項３】
前記金属粉含有スラリーは、金属粉を含有する固形物と、液体との混合物であり、該固形物中の金属粉の含有比率が５０ｍａｓｓ％以上であることを特徴とする請求項１または２に記載の溶融還元炉吹込み用原料の調整方法。
【請求項４】
前記スラリー受入槽中のスラリーは、１μｍ以上の粒子の割合が１０ｍａｓｓ％以下であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１に記載の溶融還元炉吹込み用原料の調整方法。
【請求項５】
前記湿式サイクロンで分離して得られる前記オーバースラリー中のダスト量は、遠心脱水機で前記金属粉含有スラリーから分離して得られる濃縮スラリー中、前記湿式サイクロンで分離して得られる前記アンダースラリー中およびスラリー受入槽からの濃度調整用スラリー中の合計ダスト量の０．５倍以上を含有していること特徴とする請求項１〜４のいずれか１に記載の溶融還元炉吹込み用原料の調整方法。
【請求項６】
前記遠心脱水機での処理において、金属粉含有スラリーから分離して得られる濃縮スラリーをスラリー貯槽に供給すると同時に、前記上澄み液をダスト発生源および／またはスラリー受入槽に還流する処理であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１に記載の溶融還元炉吹込み用原料の調整方法。
【請求項７】
前記スラリー貯槽内のスラリーは、湿式サイクロンからの前記アンダースラリー、遠心脱水機からの前記濃縮スラリーおよびスラリー受入槽からの前記濃度調整用スラリーとを混合して４５〜６５ｍａｓｓ％に濃度調整されたものであることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１に記載の溶融還元炉吹込み用原料の調整方法。
【請求項１】
製鉄工場で発生するダストやスケールから得られる金属粉含有スラリーを、まず、スラリー受入槽に受け入れたのちに、脱水処理し、次いで、スラリー貯槽にて濃度調整してから乾燥しかつ粒状化することにより、溶融還元炉吹込み用原料とする方法において、
上記脱水処理を、湿式サイクロンおよび遠心脱水機を並列稼動させて行なうことを特徴とする溶融還元炉吹込み用原料の調整方法。
【請求項２】
前記脱水処理時の湿式サイクロンでの処理において、前記金属粉含有スラリー中の粗粒分を除去して得られるオーバースラリーは、ダスト発生源および／またはスラリー受入槽に還流すると同時に、前記金属粉含有スラリー中の粗粒分を濃縮して得られるアンダースラリーをスラリー貯槽に供給することを特徴とする請求項１に記載の溶融還元炉吹込み用原料の調整方法。
【請求項３】
前記金属粉含有スラリーは、金属粉を含有する固形物と、液体との混合物であり、該固形物中の金属粉の含有比率が５０ｍａｓｓ％以上であることを特徴とする請求項１または２に記載の溶融還元炉吹込み用原料の調整方法。
【請求項４】
前記スラリー受入槽中のスラリーは、１μｍ以上の粒子の割合が１０ｍａｓｓ％以下であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１に記載の溶融還元炉吹込み用原料の調整方法。
【請求項５】
前記湿式サイクロンで分離して得られる前記オーバースラリー中のダスト量は、遠心脱水機で前記金属粉含有スラリーから分離して得られる濃縮スラリー中、前記湿式サイクロンで分離して得られる前記アンダースラリー中およびスラリー受入槽からの濃度調整用スラリー中の合計ダスト量の０．５倍以上を含有していること特徴とする請求項１〜４のいずれか１に記載の溶融還元炉吹込み用原料の調整方法。
【請求項６】
前記遠心脱水機での処理において、金属粉含有スラリーから分離して得られる濃縮スラリーをスラリー貯槽に供給すると同時に、前記上澄み液をダスト発生源および／またはスラリー受入槽に還流する処理であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１に記載の溶融還元炉吹込み用原料の調整方法。
【請求項７】
前記スラリー貯槽内のスラリーは、湿式サイクロンからの前記アンダースラリー、遠心脱水機からの前記濃縮スラリーおよびスラリー受入槽からの前記濃度調整用スラリーとを混合して４５〜６５ｍａｓｓ％に濃度調整されたものであることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１に記載の溶融還元炉吹込み用原料の調整方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１３−１１２８２５（Ｐ２０１３−１１２８２５Ａ）
【公開日】平成２５年６月１０日（２０１３．６．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２５７４５０（Ｐ２０１１−２５７４５０）
【出願日】平成２３年１１月２５日（２０１１．１１．２５）
【出願人】（０００００１２５８）ＪＦＥスチール株式会社 (8,589)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年６月１０日（２０１３．６．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月２５日（２０１１．１１．２５）
【出願人】（０００００１２５８）ＪＦＥスチール株式会社 (8,589)
【Ｆターム（参考）】
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