JP3250331B2 - 粗酸化亜鉛焼鉱の製造方法 - Google Patents

粗酸化亜鉛焼鉱の製造方法

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    • Y02P10/00Technologies related to metal processing
    • Y02P10/20Recycling

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は鉄鋼ダストペレットを還
元、揮発して得られる粗酸化亜鉛ダスト、又は粗酸化亜
鉛ダストを湿式精製した水分を10〜30重量%含む粗
酸化亜鉛ダストのケーキを造粒、乾燥、焼成することに
より、ペレット状の粗酸化亜鉛焼鉱を製造する方法に関
する。
【0002】
【従来の技術】ISP法による亜鉛精錬における焼結工
程での返し粉代替原料として、粗酸化亜鉛ダスト、粗酸
化亜鉛ケーキを造粒、乾燥、焼成した粗酸化亜鉛焼鉱が
知られており、使用が拡大しつつある。この粗酸化亜鉛
焼鉱を得るための方法として、現在操業されているロー
タリーキルンによる方法について説明する。
【0003】主として電気炉鉄鋼メーカーから受け入れ
られた鉄鋼ダストは、コークス及び石灰石と共に還元焙
焼炉に挿入される。ここで鉄鋼ダスト中に含まれる亜鉛
は、適当な温度と雰囲気下で揮発し、他の揮発物と共に
電気集塵機によって回収される。この粗酸化亜鉛ダスト
は脱不純物の目的で、レパルプ、濾過、及びバキューム
フイルターなどの湿式工程を経た後、その取り扱い及び
輸送の際の粉化による発塵を防止するため、ケーキ状の
ままロータリーキルンに挿入されて乾燥、焼成され酸化
亜鉛焼鉱とされている。
【0004】ロータリーキルン中における代表的な温度
分布は次のようになっている。長さ30m、直径1.2
mのロータリーキルンにおけるガス層の温度分布は、炉
前の800〜900℃を最高に、炉尻の150〜250
℃に向かってなだらかに傾斜しており、この中を1時間
かけて移動することによって挿入されたケーキ状の粗酸
化亜鉛が焼成され粗酸化亜鉛焼鉱が得られていると考え
られている。
【0005】ところが、実際上は、ガス層の温度は比較
的正確に測定できるが、原料の温度は、ロータリーキル
ンの性格上、測定が困難である。従来、ロータリーキル
ンにおける原料の温度は、排出される焼鉱の温度のみで
管理されているのが現状である。このため、焼鉱の所定
の強度が確保出来ないばかりか、バラツキの多いものに
なっていた。又、ロータリーキルンにおいては、昇温可
能な温度は、装置及び耐火物等に起因する上限が存在す
る。更には、熱的省エネルギーの観点からも、Pb、C
lの揮発による排ガス洗浄工程への負荷を抑える意味か
らも、出来得る限り焼成温度は低い方が望ましい。
【0006】以上に説明したように、従来の粗酸化亜鉛
焼鉱の製造方法は、焼成のための温度、或は滞留時間に
限界があるため、焼鉱の有する強度は非常に小さい。そ
のために、後工程である焼結機において、本来の焼鉱の
役目である焼結塊の骨材としての働きが不十分で、その
結果として、繰り返し粉が増加し、生産効率を低下させ
る。更には、再度粉化を起こし、輸送途中及び焼結工程
で使用する際の作業環境の悪化を招く。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、粗酸
化亜鉛焼鉱を製造するに当たり、焼成のための温度を8
70℃まで低下せしめても充分な圧壊強度を有すると共
に焼鉱の望ましい粒径である5〜7mmのものが多い粗
酸化亜鉛焼鉱を得ることのできる製造方法を提供するこ
とにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は、粗酸化亜鉛ダ
スト、又は水分を10〜30重量%含む粗酸化亜鉛ダス
トのケーキをロータリーキルンで造粒、乾燥、焼成して
ペレット状の粗酸化亜鉛焼鉱を製造する方法において、
粗酸化亜鉛ダスト中の不可避不純物であるPbO、Fe
23、SiO2の合計が5重量%以上、15重量%未満
であり、PbO−Fe23−SiO2のモル%三元系図
において、PbO:Fe23:SiO2のモル比が、
2:0:3、8:1:1、1:3:1の3点を結ぶこと
によって得られる三角形の範囲内となるように、PbO
含有物質、Fe23含有物質、SiO2含有物質の何れ
か一種以上を、粗酸化亜鉛ダストに添加調整して870
℃以上で焼成を行うことにある。
【0009】又、添加するPbO含有物質、Fe23
有物質、SiO2含有物質の粒度を100メッシュ以下
とすることである。上記の焼成は不活性雰囲気又は重油
燃焼雰囲気で行うことにある。
【0010】
【作用】粗酸化亜鉛ダスト中の不可避不純物であるPb
O、Fe23、SiO2の合計は由来によって異なる
が、表1に示すように約3〜10重量%である。本発明
において、これらの不可避不純物であるPbO、Fe2
3、SiO2の合計を5〜15重量%とするのは、5重
量%以上で高い方が、焼鉱の圧壊荷重は大きくなるが、
後工程の亜鉛精錬において亜鉛品位を低下させないため
に15重量%未満とするものである。
【0011】PbO−Fe23−SiO2のモル%三元
系図において、PbO:Fe23:SiO2のモル比
が、2:0:3、8:1:1、1:3:1の3点を結ぶ
ことによって得られる三角形の範囲内となるように、P
bO含有物質、Fe23含有物質、SiO2含有物質の
何れか一種以上を、粗酸化亜鉛ダストに添加調整するの
は、PbO:Fe23:SiO2のモル比が、この範囲
より外では、望ましいとされる10kg以上の圧壊強度
の焼鉱が得られないからである。
【0012】本発明は粗酸化亜鉛ダスト中の不可避不純
物の含有量が焼鉱の圧壊強度に関与しているのではない
かとの着想に基づき、上記の不可避不純物の合計量並び
に割合について検討の結果、上記の不可避不純物の量並
びに含有割合のときに、圧壊強度が10kg以上の焼鉱
が得られることを見いだしたものである。
【0013】本発明で870℃以上で焼成するのは、8
70℃より低いと焼結が十分進行せず焼鉱の圧壊強度が
10kg以下となるからである。870℃での保持時間
は少なくとも30分は必要である。
【0014】使用する粗酸化亜鉛ダスト及び添加調整に
用いるPbO、Fe23、SiO2含有物質は、粒径1
00メッシュ以下であることが望ましい。粒径が100
メッシュより大きいと、混合が不均一となり易く、焼鉱
の割れの発生の原因となるからである。添加調整に用い
るPbO、Fe23、SiO2含有物質中のPbO、F
23、SiO2の品位は高い方が好ましい。その理由
は、後工程の亜鉛精錬において亜鉛品位の低下を防止
し、不要な成分による後工程への悪影響を少なくするた
めである。
【0015】焼成を不活性雰囲気又は重油燃焼雰囲気で
行う理由は、強酸化性雰囲気でも還元性雰囲気でも上記
の添加調整を行った場合に、焼鉱の圧壊強度が10kg
以上とならない場合があるからである。
【0016】
【実施例】
実施例1 酸化亜鉛試薬に、PbO、Fe23、SiO2試薬を加
えてZnO 95重量%で、PbO、Fe23、SiO2
の合計が5重量%となるようにし、この5重量%の内の
PbO:Fe23:SiO2のモル比が種々の割合とな
るように配合した。この配合物に水を加えて直径5〜6
mmのペレットに成形した。このペレットを内径125
mm、長さ200mmの試験用小型転動炉に入れ、それ
ぞれ870℃で1時間重油燃焼雰囲気下で焙焼し、焙焼
した焼鉱の圧壊荷重を測定した結果を図1のPbO−F
23−SiO2のモル%三元系図に示す。図1中の外
側の三角形内の数値は圧壊荷重(kg)を示す。
【0017】図1によれば、PbO:Fe23:SiO
2のモル比が、2:0:3、8:1:1、1:3:1の
3点を結ぶことによって得られる三角形の範囲内となる
ように配合したペレットの焼鉱では、圧壊荷重は総て1
0kg以上であったのに対してこのモル比の範囲外の焼
鉱の圧壊荷重は10kgに達していなかった。
【0018】実施例2 表1に示す3種の粗酸化亜鉛ダスト300gに、本発明
の範囲となるようにPbO、Fe23、SiO2の一級
試薬を添加したものと、PbO、Fe23、SiO2
合計が5重量%未満、又はPbO:Fe23:SiO2
のモル比が本発明の範囲外となるように表2に示すよう
に配合した。配合後の粗酸化亜鉛ダスト中のPbO:F
23:SiO2のモル比を表3に示す。
【0019】
【表1】 重量% 粗酸化亜鉛ダスト銘柄 Zn PbO Fe23 SiO2 A 59.3 0.6 1.8 0.6 B 60.2 3.2 0.7 1.5 C 58.7 8.0 0.6 0.7
【0020】
【表2】 試験 粗酸化亜鉛 試薬別添加量(重量%) 合計の No. ダスト銘柄 PbO Fe23 SiO2 重量% 1 A 2 0 0 5.0 本 2 A 3 0 0 6.0 3 A 4 0 0 7.0 発 4 A 5 0 0 8.0 5 B 2 0 0 7.4 明 6 B 3 0 0 8.4 7 C 0 1 0 10.3 例 8 C 0 1 1 11.3 ──────────────────────────────── 比 9 A 0 0 1 6.0 較 10 A 0 0 0 3.0 例 11 B 0 1 0 6.4 12 C 2 0 0 11.3 ────────────────────────────────
【0021】
【表3】
【0022】上記のように配合した各粉末を、実施例1
で用いた試験用小型転動炉に入れ、重油燃焼雰囲気下
で、それぞれの温度まで1時間かけて昇温した後、その
温度に1時間保持して焙焼し、焙焼した焼鉱の粒度分布
を測定した結果を表4に、圧壊荷重を測定した結果を表
5、及び図2のPbO−Fe23−SiO2のモル%三
元系図に示す。図2中の外側の三角形内の数値は圧壊荷
重(kg)を示す。
【0023】
【表4】 重量% 試験 1mm以上 3mm以上 5mm以上 7mm以上 9mm以上 No. 3mm未満 5mm未満 7mm未満 9mm未満 11mm未満 本発明例 1〜8 5〜14 30〜38 36〜49 9〜16 1〜3 比較例 9 12 36 37 7 1 〃 10 14 38 38 5 0 〃 11 18 37 33 4 1 〃 12 16 36 34 9 1
【0024】
【表5】
【0025】表4に示す粒度分布は、圧壊荷重と共に、
焼鉱の重要な性質の一つである。一般に、返し粉代替と
して使用される焼鉱の理想的な粒径は5〜7mmである
と言われているが、870℃で焼成した本発明の範囲内
である試験No.1〜8においても、1000℃で焼成
した比較例10に比べ、特に粒径が小さくならず、むし
ろ理想粒径の焼鉱が増えていることが分かる。
【0026】表5及び図2に示されるように、粗酸化亜
鉛ダスト中のPbO、Fe23、SiO2の合計重量
%、モル比が本発明範囲内で焼成温度が870℃である
試験No.1〜8においては、何れも圧壊荷重が10k
g以上であるが、比較例では同じ焼成温度の試験No.
9、11、12の圧壊荷重は、本発明例の約1/3に止
まった。
【0027】
【発明の効果】本発明によれば、従来よりも低温で焼成
して高温で焼成した場合と同等の圧壊荷重を有する焼鉱
が得られると共に、焼鉱として望ましい粒径である5〜
7mmのものが多い焼鉱が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例1のPbO:Fe23:SiO2のモル
比と焼鉱の圧壊荷重との関係を示すPbO−Fe23
SiO2のモル%三元系図である。
【図2】実施例2のPbO:Fe23:SiO2のモル
比と焼鉱の圧壊荷重との関係を示すPbO−Fe23
SiO2のモル%三元系図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C22B 1/00 - 61/00

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 粗酸化亜鉛ダスト、又は水分を10〜3
    0重量%含む粗酸化亜鉛ダストのケーキをロータリーキ
    ルンで造粒、乾燥、焼成してペレット状の粗酸化亜鉛焼
    鉱を製造する方法において、粗酸化亜鉛ダスト中の不可
    避不純物であるPbO、Fe23、SiO2の合計が5
    重量%以上、15重量%未満であり、PbO−Fe23
    −SiO2のモル%三元系図において、PbO:Fe2
    3:SiO2のモル比が、2:0:3、8:1:1、1:
    3:1の3点を結ぶことによって得られる三角形の範囲
    内となるように、PbO含有物質、Fe23含有物質、
    SiO2含有物質の何れか一種以上を、粗酸化亜鉛ダス
    トに添加調整して870℃以上で焼成を行うことを特徴
    とする粗酸化亜鉛焼鉱の製造方法。
  2. 【請求項2】 添加するPbO含有物質、Fe23含有
    物質、SiO2含有物質の粒径が100メッシュ以下で
    ある請求項1に記載の粗酸化亜鉛焼鉱の製造方法。
  3. 【請求項3】 焼成を不活性雰囲気又は重油燃焼雰囲気
    で行うことを特徴とする請求項1に記載の粗酸化亜鉛焼
    鉱の製造方法。
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