高炉二次灰的利用方法.pdf

本发明的课题在于谋求高炉二次灰的用途的扩大，有利于循环型社会的形成。本发明的解决手段为，将高炉二次灰分离为未燃碳与灰分，将分离出的未燃碳作为燃料来使用，将除去了未燃碳后的灰分作为水泥原料来使用。可从前述灰分将锌除去，作为钢铁原料来使用。将高炉二次灰分离为未燃碳及灰分，可通过下述方法进行：在高炉二次灰中加入水形成浆料S，对浆料进行表面改性，将表面改性后的浆料通过浮游选矿分离成亲油性成分与亲水性成分。

权利要求书
1.  一种高炉二次灰的利用方法，其特征在于，将高炉二次灰分离为未燃碳与灰分，将分离出的未燃碳作为燃料来使用，将除去了未燃碳后的灰分作为水泥原料来使用。

2.  如权利要求1的高炉二次灰的利用方法，其特征在于，从前述灰分将锌除去，作为钢铁原料来使用。

3.  如权利要求1的高炉二次灰的利用方法，其特征在于，将前述高炉二次灰分离为未燃碳及灰分，是通过下述方法来进行：将水加到高炉二次灰中形成浆料，对该浆料进行表面改性，将该表面改性后的浆料利用浮游选矿分离为亲油性成分与亲水性成分。

4.  如权利要求2的高炉二次灰的利用方法，其特征在于，对含有前述灰分的浆料添加碱，将pH调整为9.5以上11.0以下后，进行固液分离，将分离出的含铁分的脱水饼利用于钢铁原料，将通过固液分离所分离的滤液的pH调整为8以上9以下，从该滤液将锌分离。

5.  如权利要求2的高炉二次灰的利用方法，其特征在于，对含有前述灰分的浆料添加酸后进行固液分离，将分离出的含有铁分的脱水饼利用于钢铁原料，将通过固液分离所分离的滤液的pH调整为8以上9以下，从该滤液将锌分离。

说明书高炉二次灰的利用方法
技术领域
本发明是关于一种有效利用制铁工序中产生的高炉二次灰的方法。
发明背景
以往，在制铁厂所产生的高炉二次灰在水泥工厂作为铁原料代替品来利用，但其大部分都遭废弃，进行填拓而处理。近年，正在推进形成循环型社会的措施，关于高炉二次灰也要求开发再利用方法。
发明内容
发明所要解决的课题
然而，由于上述高炉二次灰含有高浓度的未燃碳、为20％以上，因此作为水泥原料使用时，会有在水泥烧成装置的预热器中在预热中发生未燃成分的不完全燃烧，预热器排气温度会上升这样的问题。因此，作为水泥原料的利用中存在限制。
因此，本发明鉴于上述现有技术的问题点而完成，其目的在于：谋求高炉二次灰的用途的扩大，有助于循环型社会的形成。
用于解决课题的方案
为了达成上述目的，本发明的特征在于，其为高炉二次灰的利用方法，将高炉二次灰分离为未燃碳与灰分，将分离出的未燃碳作为燃料使用，将除去了未燃碳后的灰分作为水泥原料来使用。
接着，依据本发明，由于可将从高炉二次灰分离出的未燃碳作为燃料使用，将灰分作为水泥原料使用，可扩大高炉二次灰的用途。
在上述高炉二次灰的利用方法中，可从前述灰分进一步除去锌，作为钢铁原料使用，能进一步扩大高炉二次灰的用途。
在上述高炉二次灰的利用方法中，将前述高炉二次灰分离为未燃碳及灰分可通过下述方法来进行，可高效地将高炉二次灰分离为未燃 碳与灰分：将水加入高炉二次灰形成浆料，对该浆料进行表面改性，将该表面改性后的浆料利用浮游选矿(浮游選鉱)分离为亲油性成分与亲水性成分。
可对含有前述灰分的浆料添加碱，将pH调整为9.5以上11.0以下后，进行固液分离，将分离出的含有铁分的脱水饼利用于钢铁原料，将通过固液分离所分离的滤液的pH值调整为8以上9以下，而从该滤液分离出锌。
可对含有前述灰分的浆料添加酸后进行固液分离，将含分离出的含有铁分的脱水饼利用于钢铁原料，将利用固液分离所分离的滤液的pH值调整为8以上9以下，而从该滤液分离出锌。
发明的效果
如上所述，依据本发明，可谋求高炉二次灰的用途的扩大，有利于循环型社会的形成。
附图说明
图1为表示在用于实施本发明的高炉二次灰的利用方法的系统中，将高炉二次灰分离为未燃碳与灰分的系统的一例的全体构成图。
图2为表示在用于实施本发明的高炉二次灰的利用方法的系统中，从高炉二次灰分离出的灰分将锌除去的系统的一例的全体构成图。
图3为表示从高炉二次灰分离出的灰分将锌除去的系统的其他例的全体构成图。
图4为表示含两性金属的溶液的pH与溶解重金属量间的关系的图表。
具体实施方式
接下来，针对用于实施本发明的方式，一边参照附图一边详细地说明。
图1～图3表示用于实施本发明的高炉二次灰的利用方法的系统的构成例，图1表示将高炉二次灰分离为未燃碳与灰分的系统；图2及图3表示从灰分除去锌的系统。以下，依序参照图1～图3的同 时，就从高炉二次灰将未燃碳及锌除去的方法进行说明。
图1所示的将高炉二次灰分离为未燃碳与灰分的系统(以下称为“未燃碳分离系统”)1由下述等所构成：高炉二次灰罐11；浆料罐12，用于在高炉二次灰中加水生成浆料S；液中搅拌装置14，在浆料S中添加了捕集剂C后，对浆料S及捕集剂C赋予剪切力而将未燃碳表面改性；浮选机21，在浆料S中添加起泡剂B使气泡产生，使高炉二次灰的未燃碳附着于该气泡而上浮，由此将未燃碳分离；固液分离器23，将来自浮选机21的残渣T进行固液分离；以及压滤机28，用于将来自浮选机21的浮渣F进行固液分离而获得未燃碳。
所具备的浆料罐12用于以高炉二次灰与水来生成浆料S，并于内部具备用于搅拌浆料S的搅拌扇叶。
所设置的液中搅拌装置14用于对浆料S及捕集剂C赋予剪切力，而将未燃碳的表面改性。该液中搅拌装置14具备例如圆筒状的本体、将本体分割成多个隔间的多个间隔壁，和放射状地固定于旋转轴的多个搅拌扇叶，通过马达及减速机，旋转轴、搅拌扇叶会旋转。
调整槽17对来自液中搅拌装置14的浆料S及捕集剂C添加从起泡剂罐19所供给的起泡剂B，并将这些混合，其于内部具备搅拌扇叶。
浮选机21使高炉二次灰的未燃碳附着于气泡而上浮，分离为未燃碳与已去除未燃碳的灰分，在浮选机21的上方设有用于产生气泡的空气供给设备。
所具备的固液分离器23用于将自浮选机21所排出的含有灰分的残渣T进行固液分离，将残渣T分离成滤饼C1与滤液L1。
所具备的压滤机28用于将来自浮选机21的含未燃碳的浮渣F进行固液分离，分离出的滤饼C2所含有的未燃碳UC可作为燃料来利用。此外，自压滤机28所排出的滤液L2可在浆料罐12等进行再利用。
接下来，关于使用了上述未燃碳分离系统1的未燃碳的分离方法，一边参照图1一边进行说明。
从高炉二次灰罐11对浆料罐12供给高炉二次灰，与水混合来生成浆料S。
接下来，将浆料罐12内的含高炉二次灰的浆料S供给至液中搅拌装置14。另一方面，对液中搅拌装置14，供给来自轻油罐16的作为捕集剂C的轻油。除了轻油之外，亦可使用煤油、重油等的捕集剂。
接下来，在液中搅拌装置14中，对浆料S及捕集剂C赋予剪切力。对被供给至液中搅拌装置14的浆料S及捕集剂C，在以间隔壁所间隔的各隔间中，利用旋转的搅拌扇叶赋予剪切力。通过间隔壁来防止浆料S的短传(short pass)，可确实地赋予剪切力。经赋予剪切力的浆料S及捕集剂C被供给至调整槽7。
如上所述，对高炉二次灰浆料S及捕集剂C赋予剪切力是为了将未燃碳的表面改性、提高浮选浮游性而进行。即，若仅将捕集剂C混和至含高炉二次灰的浆料S中，则在水中高炉二次灰、未燃碳与捕集剂C只是呈各自分别混合的状态。在这样的状态下，即便将浆料S供给至浮选机，与捕集剂C一起附着于气泡的未燃碳的量也少。因此，就无法通过浮选来将高炉二次灰中的未燃碳有效地去除。
另一方面，若对浆料S及捕集剂C赋予剪切力来进行表面改性，则未燃碳被吸附于捕集剂C。而且，在使用浮选机进行浮选时，捕集剂C所吸附的未燃碳将附着于气泡而上浮。这样地，能提高未燃碳的浮选浮游性。
接下来，将从浮选机21所排出的含未燃碳的浮渣F通过压滤机28进行固液分离，回收未燃碳UC。经压滤机28脱水的水分可供给至浆料罐12，添加至新的高炉二次灰中，或可在浮选机21中再使用于使未燃碳附着于气泡时的消泡。
另一方面，来自浮选机21的含有高炉二次灰的残渣T可利用于水泥原料等中。
接下来，关于从自高炉二次灰将未燃碳分离后的灰分除去锌的系统(以下，称“锌除去系统”)的一例，一边参照图2一边进行说明。
该锌除去系统31具备：固液分离机32，在上述图1所示的浮选 机21的后段，在对自浮选机21所排出的残渣添加了碱后进行固液分离；以及斜板沉降分离装置33，对固液分离机32的滤液添加CO2气体后分离沉降物。
为了只让自浮选机21所排出的残渣中所含有的锌溶解，在残渣中添加NaOH等碱，将pH值调整为9.5～11.0。如图4所示，通过将pH调整为9.5～11.0，可仅使锌溶解。将pH调整后的残渣通过固液分离机32进行固液分离，将分离出的含有铁分的脱水饼利用于钢铁原料。
另一方面，对用固液分离机32所分离的滤液添加CO2气体将滤液的pH降至8～9，由此在滤液中使锌沉淀，将该锌用斜板沉降分离装置43来回收。以斜板沉降分离装置33回收的水为作为循环水再利用。
接下来，关于锌除去系统的其他例，一边参照图3一边说明。
该锌除去系统41具备：固液分离机42，在如上述图1所示的浮选机21的后段，在对自浮选机21所排出的残渣添加了酸后进行固液分离；以及斜板沉降分离装置33，在对固液分离机42的滤液添加了碱后将沉降物分离。
为了使从浮选机21所排出的残渣中所含有的锌以外的金属也溶解，在残渣中添加硫酸、硝酸、醋酸等酸。将酸添加后的残渣利用固液分离机42进行固液分离，将分离出的含有铁分的脱水饼利用于钢铁原料。
另一方面，在以固液分离机42所分离的滤液中添加碱，将pH调整成8～9，由此包含锌的两性金属(両性金属)将沉淀。将含有该锌的两性金属使用斜板沉降分离装置43来回收。用斜板沉降分离装置43回收的水为作为循环水而再利用。
接下来，就关于上述锌除去的试验例进行说明。
(1)使用的酸、碱溶液
作为酸溶液使用硝酸、硫酸、醋酸，作为碱溶液使用氨水、氢氧化钠溶液。氢氧化钠溶液使用常温和加热至70℃左右的氢氧化钠溶 液。具体而言，为如表1所示。
表1
 溶剂使用温度No.110％硝酸(稀释特级试剂)室温No.210％硫酸(稀释特级试剂)室温No.310％醋酸(稀释Cica一级(鹿一級)试剂)室温No.4氨水(以原液利用特级试剂)室温No.520％氢氧化钠溶液(常温)(用特级试剂调制)室温No.620％氢氧化钠溶液(高温)(用特级试剂调制)60～70℃
(2)试验方法为如下所述。
(a)将高炉二次灰在100℃干燥。
(b)将各溶液与经干燥的高炉二次灰在三角烧瓶内以L/S＝10(300mL/30g)来混合。
(c)在以搅拌器适宜搅拌(100-200rpm)的同时，以30分钟进行溶出(除No.6以外为在常温下进行)。
(d)以5C滤纸吸引过滤，以1L的蒸馏水洗净滤纸上残留物。
(e)将残渣与滤纸一起在100℃干燥。
(f)将干燥残渣在950℃加热2小时，测定灼热减量。
(g)将灼热减量残渣粉碎，进行X射线顺序荧光分析(蛍光エックス線オーダー分析)。
(3)将试验结果表示于表2。
表2
 溶剂铁分(质量％)ZnO(质量％) (高炉二次灰原粉)55.411.79No.110％硝酸65.841.13No.210％硫酸59.540.83No.310％醋酸63.221.52No.4氨水60.881.64No.520％氢氧化钠溶液(常温)62.411.54No.620％氢氧化钠溶液(高温)59.421.31
由以上可知，利用酸、碱溶液的高炉二次灰中锌的溶出为以下的顺序，最能溶解锌的10％硫酸的溶出率为54％。
10％硫酸>10％硝酸>20％NaOH(高温)>10％醋酸>20％NaOH(常温)>NH3水
符号说明
1  未燃碳分离系统
11 高炉二次灰罐
12 浆料罐
14 液中搅拌装置
16 轻油罐
17 调整槽
19 起泡剂罐
21 浮选机
23 固液分离器
28 压滤机
31 锌除去系统
32 固液分离机
33 斜板沉降分离装置
41 锌除去系统
42 固液分离机
43 斜板沉降分离装置