炼铁厂产生废弃物等的再资源化方法及其装置的制作方法

专利名称：炼铁厂产生废弃物等的再资源化方法及其装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及炼铁厂产生废弃物等的再资源化方法及实施该方法的装置，特别是涉及通过将炼铁厂产生的废弃物，作为被处理物进行处理，为从被处理物得到附加价值高的回收物的方法及实施该方法的装置。
一般，在炼铁厂中产生大量废弃物，在这些废弃物中，例如铁矿石屑，含有在炼铁工序或炼钢工序中产生的铁粉灰等。这些废弃物概括地标为炼铁厂产生的废弃物，或简称为废弃物。
炼铁厂产生的废弃物最好是经过再处理、循环，回收残留在炼铁厂废弃物中的铁分等有价值的金属。为此，提出了将上述废弃物，特别是将铁矿石铁粉以及炼铁/炼钢铁粉进行处理、循环的各种方法。但是，以往，这些方法，在技术上及成本上存在问题，难以在产业上应用。因此，这些废弃物大多是不经过充分循环，而是采取埋入地下的处理办法。
但是，鉴于环境法规的强化、推广再资源化的观点、以及埋入地的局限化等，要继续采取埋入废弃物已变得困难了。
可是，如上所述，由于在炼铁厂的炼生铁/炼钢工序中产生的废弃物中含有铁分等，所以最好是在炼铁/炼钢工序中进行再利用。但是，在该炼铁厂的废弃物中，一般大多含有锌和铅等重金属，这是个问题。即，作为再利用例子，若将炼铁厂产生的废弃物，直接投入到炼铁工序使用的烧结机和高炉中，由于含在废弃物中的锌等重金属，会给该装置的运转带来麻烦，这是在该领域内周知的事情。为此，为了将炼铁厂产生的废弃物在炼钢厂进行再利用，提出并实施了为除去锌和铅等重金属的方法。以往，在炼铁厂中，为了回到烧结机和高炉等，作为从废弃物中除去锌或铅等方法，主要采取如下所述的2个方法。
具体而言，第1个方法是用回转炉，使用由焦炭组成的还原剂，将氧化锌进行还原/蒸发，从铁粉中除去的同时，进而还原铁氧化物，得到含锌量低的还原铁的方法。得到的还原铁回到高炉或烧结机。第2个方法是用湿式旋风器，将锌成分浓缩，锌浓度高的，作为非铁冶炼原料，浓度低的送回到高炉或烧结机中的方法。
在此，高炉或烧结机，如上所述，是炼钢工序中的炼生铁工序使用的装置。也就是，即使通过上述第1或第2个方法充分除去锌，其处理物至多回到炼钢工序中较前面的工程—炼铁工序中。
一般，对于第1个方法，在投入到回转炉之前，需要有将铁粉作成予先规定尺寸的颗粒状的前处理，由于除去锌后的回收物中的铁等有价金属纯度低，所以如上述，只能回到炼铁工序，而不能回到炼钢工序。也就是，第1个方法，存在与回收物的价值相比，处理成本高的问题。对于第2个方法，锌成分的浓缩不充分，或者即使充分地浓缩锌成分，得到充分除去锌的回收物，仍然只能回到炼生铁工序，而不能回到炼钢工序。不管怎样，任何一种以往的除锌方法，都不能以低的处理成本，得到附加价值高的回收物。
对于使用回转炉的第1个方法，进而详细而言，有如下问题。第1个方法，是由回转炉直接还原炼铁方法中的一种。即，只要捕捉现象面，就一定能通过气固反应制造还原铁。在该处理中，随着运转回转炉，就能避免在其内壁面吸附各种吸附物。这在本领域内也是已知的。在内壁面吸附吸附物的回转炉，不停止操作，而长时间运转是困难的。
为此，以往，考虑必须控制炉内温度至少在铁的熔融温度或其以下的低氛围温度下，才使回转炉内壁面不吸附吸附物。实际上，回转炉在1200℃以下的比较低的炉内温度下运转。
在这样较低的温度下，为了完成还原，以往，大多使用对于内径D，长度L长的(L/D≥20)结构的回转炉，在其下流侧(出口侧)采用设有加热喷火嘴的结构。
以往上述结构的回转炉，实际上是相当大，且价格高。若将其与如上所述，使用回转炉除去锌的方法本身，不能以低处理成本回收付加价值高的回收物一同考虑，使用回转炉的以往方法，不能很好地将废弃物再利用。
要使回转炉适用于炼钢厂的废弃物的再循环，进而有以下问题。
对于以往的回转炉，加热火嘴配置在回转炉的下流侧，燃烧气体与回转炉中的处理物移动方向相反流动。该燃烧气体的流动称为对流。通过燃烧气体加热向回转炉的下流侧移动的废弃物。以往的旋转炉如上述那样长，所以由于燃烧气体的炉内温度，随着从回转炉下流侧到上流侧，呈现下降的分布。该温度分布，在从回转炉到排出之间，完成还原被处理物的目的上看，是理想的，但回转炉的特定区域，大概在不能充分加热的回转炉上流侧区域，与上述温度分布有关，使回转炉内壁面上生成吸附物。由于该吸附物形成环状，所以称为堰环。由于堰环妨碍回转炉内的被处理物移动，是不理想的。
另外，在炼钢厂的废弃物中，除了上述铁钢石屑、铁粉外，还有从酸洗工序及镀金工序等产生的渣子。由于渣子与铁粉相比较，含水率高，在用以往的旋转炉中进行处理时，进行脱水的同时，需要进行造粒的前处理。进而，渣子含的油分多，实际上，这样的渣子不可能进行脱水处理，当然也不能进行以后的造粒处理。因此，对于以往的回转炉，实际上不能处理渣子。
进而，作为从炼铁厂或其他设备产生的废弃物，包括有纸屑、木屑、塑料废弃物、矿浆屑和矿浆残渣，及废油等可燃物以及碳质的废弃物。可燃物，是在处理铁矿石屑、铁粉及渣子，而制造还原铁时，可作为燃料而利用。另外，在制造还原铁时，含碳质的废弃物，可作为还原剂而利用。为此，这些进行自身处理不用待言，还可望作为还原剂，而有效利用。但是，使用以往的回转炉，处理铁矿石屑、铁粉及渣子等废弃物时，若使用含有可燃物及碳质的上述废弃物作为还原剂使用，在回转炉内，温度不稳定，处理物不能很好地移动。
本发明的技术课题在于提供一种使用回转炉的同时，可解决上述问题的炼铁厂产生废弃物等的再资源化方法及实施该方法的装置。
本发明的另一个技术课题，在于提供以低处理成本，可得到将炼钢厂产生的废弃物等作为炼钢工序的原料，可直接使用的铁合金等的付加价值高的回收物的再资源化方法及为实施该方法的装置。
按照本发明，可得到炼铁厂产生废弃物等再资源化方法，是以炼铁工序等产生的废弃物作为被处理物，用回转炉的处理方法，在将被处理物，从该回转炉上流侧移动到下流侧之间，从被处理物回收有价值的回收物的炼铁厂产生废弃物等的再资源化方法，其特征是包括在上述回转炉内的上流侧，在还原气氛下加热被处理物，还原被处理物中的氧化物的同时，熔融被处理物，得到含有熔融金属及矿渣的还原生成物的熔融生成物的工序和在上述回转炉的下流侧从上述熔融生成物回收有价值的回收物的工序。
按照本发明，可得到炼铁厂产生废弃物等再资源化装置，具有将炼铁工序等产生的废弃物作为被处理进行处理的回转炉，通过上述回转炉，将被处理物，从其上流侧移动到下流侧时，从被处理物回收有价值的回收物的炼铁厂产生废弃物等的再资源化装置，其特征是在上述回转炉的上述上流侧，将被处理物加热、从被处理物蒸发、除去低沸点金属的同时，得到高沸点金属，进而具有使高沸点金属熔融的加热火嘴，上述回转炉，备有与上述加热火嘴协同的，在还原气氛中，还原被处理物中的氧化物的气固反应部，得到熔金属及含有的还原生成物的熔融生成物，上述回转炉，进而备有在其上述下流侧，从上述熔融生成物回收有价值的回收物的回收部。
这样，本发明可将铁矿石屑及炼铁工序、炼钢工序产生的铁粉灰作为可再利用资源而再生。也就是，将铁粉还原、熔融、分离成铁合金和矿渣两层，分别回收，并回收的铁合金可直接作为炼钢原料而利用。当然，也可作为炼铁原料而利用。进而，也可将矿渣作为水泥和铺路材料而利用。
另外，不仅是铁粉灰，从酰洗工序、电镀工序等产生的各种废弃物也与铁粉混合，也可同时进行还原熔融处理，可同样作为再利用资源，进行回收。进而，纸屑、木屑、废油等可燃物，作为燃料的一部分，进行利用的同时，含碳质的各种废弃物也可作为还原所需的炭材而进行利用。
以下，将本发明炼铁厂产生废弃物等的再资源化方法及实施该方法的装置合并说明。
本发明的再资源化方法是通过将向回转炉内投入的铁粉等，在短时间内加热到高温，将含有在气固反应生成的还原铁的还原生成物的熔融生成物，在该高温区域，后述那样冷却时分离成铁合金的熔融金属和渣子两层，分别回收。另外，渣子可以是熔融状态，也可以是非熔融状态。为此，以往成为问题的附着物附着在回转炉内壁而带来操作上的麻烦也减少，可得到付加价值高的回收物。
本再资源化方法所用的回转炉是将其长L和内径D的比(L/D)比以往的大幅度地变小，希望的是将L/D取为5以下，将加热用的火嘴设置在被处理物的投入侧，可将整个回转炉的温度上升到高温的结构，采用即使附着物附着在回转炉内壁面，也可将其用火焰加热、熔融、除去等，与以往的回转炉法明显不同的手段。
对于本再资源化方法，通过回转炉，用碳质还原剂还原熔融在铁矿石臂及炼铁工序、炼钢工序产生的铁粉，以及从酸洗工序、镀金工序产生的含有铁、镍、铬等物质的渣子等，得到可再利用的回收物。即，通过还原剂，可还原含在被处理物中的金属氧化物，蒸发、除去锌等低沸点金属。另一方面，铁等高沸点金属作为熔融金属，残留物作为渣子，进行分离回收。
因此，回收的铁合金，在炼钢工序中，成为直接可再利用的低锌物质(以重量比，Zn/Fe＝1.0/1000以下)。另外，回收的铁合金，也可再利用于炼铁工序。
在将被处理物，投入到回转炉内之前，首先，用公知的干式或湿式混合法，混合碳质还原剂(微粉炭、焦碳粉末、其他)和被处理物。然后，经干式处理的，直接投入到回转炉中，或进而与其他湿式法得到的脱水饼等混合后投入。另外，经湿式处理的，进行脱水，作成脱水饼，将其直接投入或进一步将微粉炭等混合后，投入到转炉中。
另外，本发明的回转炉，基本上应具备的条件及结构，如以下项目(1)-(4)所示。
条件及结构(1)在处理物的投入部侧，备有加热用的火嘴。即，将燃烧气体的流向与被处理物的流向作成并流。
条件及结构(2)将回转炉的长L与D之比作成L/D≤5。
条件及结构(3)将回转炉的倾斜度作成1-2度左右，作成可确保反应和熔融所需要的停留时间的结构。
条件及结构(4)将回转炉的气体排出端，作成与2次燃烧室连接的结构。
本发明中，为了提高铁合金的回收率，将作为废弃物的渣子生成物质，例如烧结灰等，与上述铁粉及矿渣等混合，进行熔融处理，根据需要采取以足够的熔融矿渣层复盖生成的熔融金属表面，防止氧化的手段。
另外，连接回转炉排出端的2次燃烧室是为了使回转炉排气中未燃烧物完全燃烧，使二喔星等有害物质也进行高温热分解，作为无害气体，排放到系统之外。高温的回转炉排出气体的热量及在该燃烧室的燃烧热，通过后段的锅炉，用蒸汽回收，降低整个工序的热损失。
熔融铁金属、渣子投入到回转炉排出端下部设置的水槽中，冷却后，排出系统之外。水槽内作成用循环水进行搅拌、可使熔融金属及渣子充分冷却的结构。在回收品的应用上，在需要将铁合金与渣子分离时，在后段用磁选进行分离。
图1是为说明本发明炼铁厂产生废弃物等的再资源化方法的处理流程图。
以下，参照图1，说明本发明的处理。
首先，进行被处理物的前处理。本例中，是将含有炼铁厂铁粉1-1及炼铁厂矿渣1-2的炼铁厂废弃物作为主要处理物进行说明。炼铁厂铁粉1-1是从铁矿石屑、炼生铁工序或炼钢工序等捕集的铁粉或烧结灰等。炼铁厂矿渣1-2是从电镀工序或酸洗工序等产生的渣子。
炼铁厂铁粉1-1是使用湿式混合槽4，将微粉炭或焦炭粉末等的碳质还原剂2进行混合后，用脱水装置5作成脱水饼。将脱水饼投入到回转炉7中。另外，在炼铁厂铁粉1-1中，是将烧结灰等渣子生成物直接投入到回转炉7中。
炼铁厂矿渣1-2，由于其大部分难以进行如上所述的脱水处理，所以不进行湿式混合而直接投入到回转炉7中。在直接投入的炼铁厂矿渣1-2中，直接投入必要的还原炭的同时，将外装还原剂(图中未示出)用另外方法投入到回转炉7中。
另外，在本发明中，将纸屑、木屑、塑料废弃物、矿浆屑、矿浆残渣、或废油等各种废弃物2，作为还原剂或碳质还原剂3的支持物质，可使用湿式混合槽4，与碳质还原剂3同样地，对于被处理物进行混合。当然，即使是作为还原剂使用，由于实质上是处理各种废弃物2，所以也可看作是被处理物。各种废弃物2中，由于比重小的和含油的，不适合于湿式混合，所以直接投入到回转炉7中使用。
回转炉7的被处理物投入部的气氛温度是500-700℃。此时，如上所述，也可根据需要，投入包装还原剂。回转炉7，是在其被处理物的投入部，备具加热用的火咀6的并流型。
接着，在回转炉7内，进行被处理物的加热、还原、熔融。
即，投入到回转炉7内的被处理物，一边向着回转炉7内的排出端侧移动，一边通过设置在投入端侧的火咀6加热，经过以下的工序(1)-(4)，一边还原熔融、分离成熔融金属和渣子，从回转炉7排出，进而冷却。
工序(1)在干燥工序中，投入到回转炉7的被处理物，在升温的同时，蒸发含有的水分，干燥后，在回转炉7中移动。此时，被处理物也可造粒化。
工序(2)在还原工序中，干燥结束后，含在被处理物中的铁、铬、镍、锌、铅等的氧化物的还原反应加速，底床的温度在约1000℃-1200℃下，还原大致结束。通过还原生成的沸点低的锌等金属蒸发，从还原性的底床移到氧化性的气体空间中，在该气氛下氧化，与排出气体一起飞散到回转炉7外，在后段的集尘机14被捕集。
另外，被还原的铁等高沸点金属滞留在还原性底床内。作为这些金属氧化物的还原反应生成物，生成一氧化碳，但通过来自火咀6的过剩空气在底床正上方燃烧，与火咀6的热空气一起加热底床。另外，该一氧化碳的燃烧火也有助于将底床保持在还原性氛围中。
工序3在熔融工序中，通过气固反应的还原结束，进而，若将温度上升到1200℃以上，还原铁饱和作为还原剂的碳，一边成为生铁而融体化。该熔融生成物，主要是一边使铬、镍等金属进入其中，成为高碳的铁合金。分离铁合金成分的剩余氧化物，即SiO2、CaO、Al2O3等成为渣子。这些渣子移到回转炉7的保持在1250-1300℃的排出部，在此，熔融金属和渣子，以比重差分离，比重大的熔融金属的表面复盖着渣子的形式存在，上层渣子起到了将熔融金属与氧化性气氛隔开的作用。进行比重分离的熔融金属及渣子，从回转炉7的排出端，排到冷水槽10中。
另外，作为有害物质含有六价铬的被处理物也在上述还原、熔融工序中被处理，还原成金属铬或三价铬，成为无害物质。
工序(4)在从熔融金属及渣子的回转炉7排出的工序及冷却工序中，从回转炉7排出的熔融金属和渣子，投入到回转炉7排出端下部设置的冷却水槽10中，进行冷却。冷却水槽10内是用循环水搅拌、充分冷却熔融金属、渣子的结构。冷却的熔融金属，即铁合金和渣子，通过输送机12排到系统之外。在回收品的使用上，需要分离铁合金和渣子时，在后段，用磁选等进行分离。
接着，进行来自回转炉7的排气处理。将从回转炉7排出的气体，导入到与回转炉7排出端连接的2次燃烧室11，在此，进行回转炉7的排气中的未燃物的完全燃烧及有害物质的热分解，送到用于热回收的装置(锅炉等热交换器13)。从锅炉等热交换器13出来的气体，经过集尘机14放到大气中。
考虑被处理物的性质和回收物所希望量以及质量、还原剂以及燃料费用，作为回转炉内的气氛，可选择(A)还原性或难氧化性气氛和，(B)弱氧化性气氛的任何一种。
(A)还原性或难氧化性气氛在将回转炉7维持在还原性气氛或难引起熔融金属氧化的氧成分少的难氧化性气氛时，在回转炉7中，必须充分满足还原剂。具体地，将还原剂对于被处理物的添加量大致作成还原当量的2倍以上，或者气体空间的还原反应生成物的一氧化碳浓度，在回转炉7的气体排出部即出口侧大致作成5％以上。在该条件时，优选的是在回转炉的排出部上设置贮液部，使熔融金属和渣子停留。在贮液部，渣子与熔融金属充分接触，通过渣子中的金属元素，向熔融金属内移动和渣子/金属分配反应，在熔融金属和渣子间分配各元素。因此，组成稳定的熔融金属和渣子，从回转炉作为回收物而排出。该结果，铁合金的回收率提高。进而，可能生成金属少的渣子，进一步扩大其再利用领域。
作为设有贮液部的回转炉，可采用各种各样的结构。参照


其中一些例子。
参照图2，最简单形状的回转炉21，从入口端(图的左侧)到排出端(图的右侧)的全长；例如是10-15m。回转炉21在其内面，具有贮液部211及排出堰212。贮液部211，在从回转炉的排出端向上流侧规定的范围(例如1-2m)之间，形成贮液部211。即只在上述规定范围内径，比其他范围大，形成贮液部211。使含有熔融金属及渣子的熔融生成物停留一定时间，促进金属从渣子中的分离。为此，在成为贮液部211的上述范围中，不改变壳外径，内部的耐火物层(在图2中没有特别表示出)的厚度变小、或不改变内部的耐火层厚度，变大壳外径。
图3(a)及(b)所示的回转炉22，具有贮液部221，将在操作停止时为将上述熔融生成物排出到回转炉外的至少一对的排出路223和为开闭该排出路223的排出用塞224设在与贮液部221的半径方向相反位置上。在排出路223装卸排出用栓224，开闭排出路223。
在图4(a)及(b)所示的回转炉23的贮液部231上设有提升机233。
该提升机233的效果在于通过在贮液部231中搅拌渣子，使渣子层和熔融金属层接触良好，在进入渣子层中的金属元素向金属层移动及促进渣子/金属分配反应。
如图5所示的回转炉24是通过呈筒状的壳和形成在该壳的筒内面的内部耐火物层而构成(图中，对于区别壳和内部耐火物层没有图示)。内部耐火物层可通过贮液部241(内径D1、长L1)和，比其小的内径中间部244(内径D2、长L2)和中间部244，与贮液部241分离，而且构成贮液部241的内径D1相同尺寸的内径D3的气固反应部243(长L3)。气固反应部243，通过中间部244，从贮液部分离。贮液部241、中间部244、及气固反应部243，通过改变内部耐火物质的厚度，可不改变壳外径，形成任意的尺寸及形状。反而，气固反应部的底床厚变厚、减轻氧化性气氛对底床气氛的影响，容易将底床部保持在还原氛围中。进而，通过中间部244，停留在贮液部241的熔融生成物扩大到气固反应部243，不妨碍被处理物从上流侧转动到下流侧。进而，气固反应部243及贮液部241的范围，可通过不变更壳外径，而衬内面耐火层而容易地变更。
图6(a)及(b)所示的回转炉25具有贮液251、排出堰252和内堰253。按照该结构，在贮液部251，用一定厚度的渣子S层复盖熔融金属M的表面，防止熔融金属M的表面与氧化性氛围接触。
图7(a)及(b)所示的回转炉26，在贮液部261上设有为存留回转炉延长方向的熔融金属的沟部263，通过该沟，排出熔融生成物中的熔融金属M。另一方面，熔融生成物中的渣子S，经过回转炉排出。该结构的效果，是由于渣子和熔融金属排出位置不同而可将两者分离排出，进而，即使熔融生成物大量生成时，也可防止贮液部261的熔融生成物排出。
(B)弱氧化性气氛若长时间存留生成的熔融生成物，将引起氧化的气氛维持在回转炉内时，将对于被处理物的还原剂添加量作成大致是还原当量的2倍以下。气体空间的还原反应生成物的一氧化碳浓度，在回转炉的气体排出端，大致作成5％以下。在这样的条件时，在回转炉的排出部，不设置形成贮液部的堰。即，将回转炉作成在回转炉内不存留生成的熔融生成物，而可将其迅速排出的结构。此时，若与有上述贮液部时相比较，铁合金的回收率稍微变低，且含在渣子中的金属成分稍微变多，还原剂的添加量可少到是还原当量的1.2-1.5倍，且由于还原生成物的一氧化碳在回转炉内燃烧，所以有减少燃料的优点。
实施例以下，对于上述形状的本发明炼铁厂产生废弃物的再资源化方法，及为实施其方法的装置，用具体的实施例加以说明。
本实施例中，对于从炼铁厂产生的代表性的渣子，进行试验。供给于试验的渣子是在生产不锈钢的过程中产生的渣子。
作为原料(被处理物)的不锈钢系渣子的组成，如表1所示。[表1]表1铁粉灰组成wt％T.FeFeOFe2O3Cr Ni Zn Pb C PS39.69.845.8 8.12.50.50 0.10 0.83 0.06 0.14CaOSiO2Al2O3MgOMnO8.64.3 0.40 9.32.5作为原料的予处理，是将上述铁粉末，与还原剂的微粉焦炭进行湿式混合、脱水后，投入到试验装置中。铁粉灰/焦炭的混合比率，以重量比，是100/43(还原等量的2倍的焦炭)的比例。
本试验所用的试验装置，是如图8所示的回转炉型，而且是间断处理型的试验炉(回转炉，以后称为R/F)。因此，是与实际回转炉完全不同的结构，但是回转炉的长方向的位置可与本试验炉的处理时间对应。参照图8，本R/F具有炉室54、火咀55、链轮56、辊57、滑环58、排出堵头59、第1视孔60、炉内监视摄像机61和第2视孔62。炉室54的内径D是1300mm、长L是500mm。
试验方法，首先将上述含水率22％的脱水饼140kg投入到予先保持在500℃的R/F炉中，将丙烷气作为燃料进行升温。
R/F的转速是0.4rpm、底床升温速度如图9所示。投入铁粉末(脱水饼)后，每30分钟进行一次取样，从分析结果求出直到熔融体生成的脱锌率、铁还原率(铁氧化物的还原率)、金属化率。另外，脱锌率是(最初的含锌量-现在的含锌量)/(最初的含锌量)。铁还原率是(最初的含氧量-现在的含氧量)/(最初的含氧量)。金属化率是(现在的金属Fe)/(现在的全Fe)。
进而，熔融生成物生成以后也进行熔融金属、矿渣的取样，从这些组成分析，可求出铁合金、矿渣中的各元素分配量。用相同条件，进行5次试验。
记录上述试验结果，进行的5次试验，由于从试样的分析结果来看，没有偏差，所以将5次试验结果之一，表示在图10中。
图10是表示直到生成熔融生成物的铁氧化物的还原率(铁还原率)、铁金属化率、及脱锌结果。
参照图10，表明，将铁粉灰投入到回转炉中后，约90分钟，各值均达到90％以上。
在从铁粉灰投入约100分钟内，生成熔融金属。此时的底床温度约1250-1300℃，矿渣也成为熔体了。分析在120分钟采集的铁合金及矿渣的分析结果，如表2所示。另外，在表2中，Me.Fe表示金属Fe、T.Fe表示总Fe。表2铁合金及矿渣组成(铁合金)wt％试验号 T.Fe Zn Pb CrNi SP CNo.182.40.0160.026.74.20.140.153.3No.27.200.0150.028.03.90.090.144.2No.369.70.0330.03 11.04.00.050.125.4No.471.00.0050.01 14.23.70.090.094.7No.563.40.0060.01 16.94.00.060.095.2(矿渣)wt％试验号 T.FeMe.FeZn Pb Cr NiCaO SiO2Al2O3 MgONo.122.119.20.0060.0149.00.721.215.16.713.4No.213.311.10.0060.0118.50.624.317.26.317.3No.318.614.60.0240.0136.60.718.813.84.413.0No.417.711.00.0140.008 10.20.620.614.2 10.314.9NO.522.018.30.0060.0079.61.123.414.54.216.7铁合金是接近含Ni、Cr的高碳奥氏体系不锈钢成分，是非磁性的。P是0.09-0.15％、S是0.05-0.14％。
从上述分析值，将矿渣中的Fe、Ni、Cr含量各作为100时，铁含金中Fe、Ni、及Cr的回收率如图11所示。该回收率，结果地表示Fe、Ni及Cr对于铁合金分配率。
从图11表明，Fe、Ni、及Cr对于铁合金的回收率，Fe是92-98％、Ni大致是100％、及Cr是56-72％。
按照本发明炼铁厂产生废弃物等的再资源化方法及其装置，将含有铁矿石屑和，在炼生铁工序及炼钢工序产生的铁粉灰和，在酸洗工序、及电镀工序产生的铁、镍、及铬等物质的矿渣类的废弃物作为被处理物，使用回转炉进行处理，再资源化的炼铁厂产生废弃物等的再资源化是可能的，在回转炉内，使用还原剂还原被处理物时，在回转炉上流侧的气固反应部，使被处理物中的低沸点金属还原蒸发、除去。
另外，被处理物中的高沸点金属，通过还原作用，作为还原生成物而熔体，在回转炉的下端，由于将高沸点金属与其他渣子构成物质分离，所以可直接作为炼铁原料使用的付加价值高的回收物而得到。这与以往铁矿石屑和在炼生铁工序、炼钢工序产生的铁粉灰，进行脱锌处理，又回到高炉或烧结机的方法相比，在工业上是有用的。另外，本发明中，不仅是铁合金，也打开了金属含量少、不必担心氧化的矿渣的再利用途径。
按照本发明，不仅是铁粉灰，即使是对于炼铁厂产生的各种废弃物，例如从酸洗工序、电镀工序产生的浆渣，也能进行以往困难或不可能的自身脱水处理，所以能进行再资源化。进而，还可同时处理难于循环的，以往只能烧掉、埋入地下的各种废弃物等。例如，矿浆屑、家庭垃圾等废弃物。
图1是说明本发明炼铁厂产生的废弃物等的再资源化方法的处理流程图。
图2是表示为实施本发明炼铁厂产生废弃物等再资源化方法所用的回转炉(装置)的一例的概略图。
图3中的(a)是表示为实施本发明炼铁厂产生废弃物等再资源化方法所用的回转炉另一例子的概略图、(b)是其剖视图。
图4中的(a)是表示为实施本发明的炼铁厂产生的废弃物等再资源化方法所用的回转炉的另一例子的概略图、(b)是其剖视图。
图5是表示为实施本发明的炼铁厂产生的废弃物等再资源化方法所用的回转炉的另一个例子的概略图。
图6中的(a)是表示为实施本发明的炼铁厂产生的废弃物等再资源化方法所用的回转炉的另一个例子的概略图、(b)是其剖视图。
图7中的(a)是表示为实施本发明的炼铁厂产生的废弃物等再资源化方法所用的回转炉另一个例子的重要部位概略图、(b)是其剖视图。
图8中的(a)是表示本发明炼铁厂产生废弃物等的再资源化方法的实施例所用的回转炉(试验炉)图、(b)是其部分侧面图。
图9是表示本发明炼铁厂产生废弃物等再资源化方法的实施例的底床的升温速率图。
图10是表示直到本发明炼铁厂产生废弃物等再资源化方法的实施例的生成熔体的铁还原率、铁金属化率、及脱锌结果的图。
图11是表示本发明炼铁厂产生废弃物等再资源化方法的实施例的，铁合金对于含渣元素的回收率的图。
符号说明1 炼铁厂铁粉灰2 碳质还原剂3 各种废弃物4 湿式混合槽5 脱水装置6 火咀7 回转炉10 冷却水槽11 2次燃烧室12 输送机13 锅炉等的热交换器14 集尘器21-26、31 回转炉223 排出通道224 排出用塞233 提升机243 气固反应部
244 中间部253 内堰263 沟部
权利要求
1.炼铁厂产生的废弃物等的再资源化方法，将炼铁工序等产生的废弃物作为被处理物，使用回转炉进行处理的方法，在将被处理物从该回转炉的上流侧移到下流侧之间，从被处理物回收有价值的回收物的炼铁厂产生废弃物等再资源化方法，其特征是包括以下工序在上述回转炉内的上述上流侧，在还原气氛中加热被处理物，还原被处理物中的氧化物的同时，熔融被处理物，得到含有熔融金属及渣子的还原生成物的熔融生成物的工序和，在上述回转炉的上述下流侧，从上述熔融生成物回收有价值的回收物的工序。
2.根据权利要求1所述的炼铁厂产生废弃物等的再资源化方法，其特征是上述回转炉在上述上流侧具有加热火咀，进而具有一边将燃烧气体与被处理物并流方向移动，一边将被处理物加热到规定温度，在上述回转炉的上流侧熔融被处理物的工序。
3.根据权利要求2所述的炼铁厂产生废弃物等再资源化方法，其特征是被处理物含有低沸点金属及高沸点金属，在上述回转炉的上流侧加热被处理物的上述工序，包括从被处理物蒸发及除去上述低沸点金属的步骤和得到上述高沸点金属的步骤。
4.根据权利要求1所述的炼铁厂产生废弃物等再资源化方法，其特征是在得到含有上述熔融金属及上述矿渣的还原生成物的上述熔融生成物的工序，是将上述熔融生成物，直接通过上述回转炉而得到有价值的回收物。
5.根据权利要求1所述的炼铁厂产生的废弃物等的再资源化方法，其特征是上述熔融生成物含有具有第1比重的第1材质和具有比上述第1比重大的第2比重的第2材质，在上述回转炉的上述下流侧，从上述熔融生成物回收有价值的回收物的工序包括将该熔融生成物通过上述比重差分离成上述第1材质和上述第2材质的步骤。
6.根据权利要求1所述的炼铁厂产生废弃物等的再资源化方法，其特征是上述回转炉具有内径D及长L，该内径D和该长L的比在L/D≤5的范围。
7.根据权利要求1所述的炼铁厂产生废弃物等的再资源化方法，其特征是上述回转炉具有设在上述上流侧的被处理物的投入端和、设在下流侧的被处理物的排出端和，设在上述排出端附近的堰和设在从上述堰到上述上流侧规定的区域的，内侧径比其他区域内径大的上述熔融生成物的贮液部。
8.根据权利要求7所述的炼铁厂产生废弃物等的再资源化方法，其特征是通过使上述熔融生成物在上述贮液部中停留规定时间，上述渣中的金属成分向上述熔融金属移动以及促进该渣和该熔融金属间的反应。
9.根据权利要求8所述的炼铁厂产生的废弃物等的再资源化方法，其特征是在上述回转炉的上述贮液部上设置为搅拌卷扬上述熔融生成物的提升机。
10.根据权利要求8所述的炼铁厂产生废弃物等的再资源化方法，其特征是设置从上述回转炉的上述贮液部延长到上述排出端的沟部。
11.根据权利要求8所述的炼铁厂产生的废弃物等的再资源化方法，其特征是在上述回转炉的上述贮液部的上流侧设置内堰，通过上述内堰，使上述贮液部有足够厚的上述渣子层复盖在上述熔融金属层的上面。
12.根据权利要求8所述的炼铁厂产生废弃物等的再资源化方法，其特征是从上述回转炉的上述贮液部到上述回转炉的外周面延伸，设置用塞子可开闭的上述熔融生成物的排出通道。
13.根据权利要求8所述的炼铁厂产生废弃物等的再资源化方法，其特征是上述回转炉由呈现成筒状的外壳和，在该外壳的筒内面形成的内部耐火物层构成，用上述内部耐火物层构成上述贮液部、比其小的内径的中间部及用中间部与贮液部分离，而且构成与贮液部相同内径的气固反应部。
14.根据权利要求8所述的炼铁厂产生废弃物的再资源化方法，其特征是在上述回转炉中设置为排出在其中产生的气体的气体排出口。
15.根据在权利要求1所述的炼铁厂产生废弃物等的再资源化方法，其特征是在上述回转炉的下流侧，从上述熔融生成物回收有价值的回收物的上述工序包括用上述矿渣层复盖上述熔融金属层的上面，防止该熔融金属再氧化的步骤。
16.炼铁厂产生废弃物等的再资源化装置，具有将炼铁工序等产生的废弃物作为被处理物进行处理的回转炉，通过上述回转炉，将被处理物从其上流侧移到下流侧移动之间，从被处理物回收有价值的回收物的炼铁厂产生废弃物等的再资源化装置，其特征是在上述回转炉的上流侧，加热被处理物，从被处理物蒸发及除去低沸点金属的同时，得到高沸点金属，进而，具有使高沸点金属熔融的加热火咀，上述回转炉具有与上述加热火咀配合，在还原气氛中，还原被处理物中的氧化物的气固反应部，得到含有熔融金属及渣子的还原生成物的熔融生成物，上述回转炉进而具有在其上述下流侧，从上述熔融生成物回收有价值的回收物的回收部。
17.根据权利要求16所述的炼铁厂产生废弃物等的再资源化装置，其特征是上述回转炉具有内径D及长度L，该内径D和该长度L的比在L/D≤5的范围内。
18.根据权利要求16中所述的炼铁厂产生废弃物等的再资源化装置，其特征是上述回转炉，在其内壁上具有实质上不附着上述熔融生成物的长度。
19.根据权利要求16中所述的炼铁厂产生废弃物等的再资源在装置，其特征是上述回转炉具有设在上述上流侧的被处理物的投入端和、设在上述下流侧的被处理物的排出端和、设在上述排出端附近的堰和、设在从上述堰到上述上流侧规定区域的，内侧径比其他区域内径大的上述熔融生成物的贮液部。
20.根据权利要求19所述的炼铁厂产生废弃物等的再资源化装置，其特征是上述回转炉在其上述贮液部，具有为搅拌卷扬上述熔融生成物的提升机。
21.根据权利要求19所述的炼铁厂产生废弃物等的再资源化装置，其特征是上述回转炉具有从其上述贮液部到上述排出端延伸的沟部。
22.根据权利要求19所述的炼铁厂产生的废弃物等的再资源化装置，其特征是上述回转炉，在其上述贮液部的上述上流侧，备有内堰，上述内堰是为在上述贮液部，有足够厚的上述渣子层复盖上述熔融金属层上面而用的。
23.根据权利要求19所述的炼铁厂产生废弃物等的再资源化装置，其特征是上述回转炉从其上述贮液部到上述回转炉外周面延伸，具有可用栓塞开闭的上述熔融生成物的排出通道。
24.根据权利要求19所述的炼铁厂产生废弃物等的再资源化装置，其特征是上述回转炉是通过筒状的外壳和在该外壳的筒内面形成的内部耐火物层构成，上述内部耐火物层，构成了上述贮液部、比其小的内径的中间部、以及用中间部与贮液部分离，而且与贮液部有相同内径的气固反应部。
25.根据在权利要求19所述的炼铁厂产生废弃物等的再资源化装置，其特征是上述回转炉具有为排出在其中产生的气体的气体排出口。
26.根据权利要求16所述的炼铁厂产生废弃物等的再资源化装置，其特征是具有与上述回转炉的上述气体排出口相连通，燃烧从气体排出口排出的气体的二次燃烧室。
全文摘要
将炼铁厂的废弃物作为炼钢工序的原料直接使用以获得铁合金等附加价值高的回收物的再资源化方法及其装置。将铁矿石屑、炼生铁工序及炼铁工序产生的粉末1和酸洗工序、电镀工序产生的含铁、镍、铬等渣类的各种废弃物3作为被处理物,用回转炉7进行处理。在该炉的上流侧,在还原氛围中加热被处理物,将被处理物中的氧化物还原的同时熔融被处理物,得到含有熔融金属及渣子的还原熔融生成物。在回转炉的下流侧,从熔融生成物回收有价值的回收物。
文档编号F23G7/04GK1173545SQ96121330
公开日1998年2月18日 申请日期1996年12月11日 优先权日1995年12月11日
发明者石河是孝, 井出进, 松冈俊雄, 黑豆伸一, 小出浩, 森下茂, 森建树 申请人:住友重机械工业株式会社