JP2006241574A - 亜鉛含有ダストからの亜鉛回収方法 - Google Patents

Abstract

【課題】製鉄所で発生する亜鉛含有ダストから、揮発性の不純物の混入率が低い粗酸化亜鉛を、ダムリングの生成を防止しつつ安定的に、かつ収率よく回収できる亜鉛含有ダストからの亜鉛回収方法を提供する。
【解決手段】製鉄所で発生する亜鉛含有ダストをシャフト型の溶解炉１で溶融し溶銑を得るとともに、発生する溶解炉出側ダストをスクラバ３で水洗したうえ、ロータリーキルン２に装入し、９０７〜１０２３℃の温度域で還元焙焼することにより亜鉛を揮発させて粗酸化亜鉛として回収する。ロータリーキルン２から排出される亜鉛分を含有する残渣は全量を溶解炉１に返送して再溶融する。亜鉛分は溶解炉１とロータリーキルン２との間を循環する間に最終的に全量が回収される。低温で還元焙焼するため、ロータリーキルン２にダムリングが生成されることもない。
【選択図】 図１

Description

本発明は、製鉄所で発生する鉄鋼ダスト、電気炉ダスト、キュポラダストなどの亜鉛含有ダストからの亜鉛回収方法に関するものである。

上記のような亜鉛含有ダストからの亜鉛回収方法としては、亜鉛含有ダストを還元剤とともにロータリーキルンに投入し、還元焙焼する方法（特許文献１）が広く知られている。還元焙焼により亜鉛は揮発し、バグフィルタなどによって粗酸化亜鉛として回収される。亜鉛回収率を向上させるため、この還元焙焼は１３５０℃程度の高温で行われるのが普通である。また高温で還元焙焼を行うと亜鉛分はほとんど揮発するので、ロータリーキルンの残渣中の亜鉛残留濃度が低下し、残渣を還元鉄として再利用しやすくなる。

しかし製鉄所で発生する亜鉛含有ダスト中には、Fe,SiO₂,Al₂O₃,CaOなどの成分が含まれ、これらが混合すると千数百℃で溶融する低融点溶融物を生成するので、ロータリーキルンで高温焙焼を行うとキルン内壁にこの低融点溶融物が付着していわゆるダムリング（キルンリング）が生成され、これによりキルン内での被還元物の流動が滞るため処理能力が低下したり、長時間にわたる安定操業が達成できないという問題がある。また、高温で焙焼すると塩素、フッ素などの揮発性の不純物が成品粗酸化亜鉛中に混入しやすくなり、成品純度が低下するという問題もある。

そこで還元焙焼の温度を低下させることにより、ダムリングの生成を防止するとともに、揮発性の不純物の混入を防止することも考えられるが、亜鉛の揮発が不十分となって粗酸化亜鉛の収量が減少するのみならず、残渣中の亜鉛残留濃度が増加して残渣を鉄源として再利用するうえで使用量等についての制約を受けることとなる。このため前記のような問題がありながら、従来は専ら１３５０℃程度の高温焙焼が行われていた。
特開２００３−３４２６４８号公報

本発明は上記した従来の問題点を解決し、製鉄所で発生する亜鉛含有ダストから、揮発性の不純物の混入率が低い粗酸化亜鉛を、ダムリングの生成を防止しつつ安定的に、かつ収率よく回収することができる亜鉛含有ダストからの亜鉛回収方法を提供するためになされたものである。

上記の課題を解決するためになされた本発明は、製鉄所で発生する亜鉛含有ダストを溶解炉で溶融し、発生する溶解炉出側ダストをロータリーキルンで還元焙焼することにより亜鉛を揮発させて粗酸化亜鉛として回収するとともに、ロータリーキルンから排出される残渣を、前記溶解炉に返送して再溶融することを特徴とするものである。なお、ロータリーキルンにおける還元焙焼を、９０７〜１０２３℃の温度域で行うことが好ましく、溶解炉としてシャフト型溶解炉を使用し、溶銑を回収することが好ましい。さらに、溶解炉出側ダストを湿式処理し、フッ素、塩素、硫黄分を除去したうえでロータリーキルンに投入することが好ましい。

本発明の亜鉛含有ダストからの亜鉛回収方法によれば、溶解炉とロータリーキルンとを組み合わせ、溶解炉出側ダストをロータリーキルンで還元焙焼することにより亜鉛を揮発させて粗酸化亜鉛を回収し、その残渣を溶解炉に返送して再溶融する。残渣中の亜鉛に関して言えば、溶解炉とロータリーキルンの間に循環ループを形成するため、残渣中の亜鉛含有率が高くなっても最終的には系内で全量が回収されることとなる。従って低温焙焼を行っても粗酸化亜鉛の収量が減少することはなく、９０７〜１０２３℃の温度域での低温焙焼が可能となるから、ロータリーキルン内におけるダムリングの生成を防止しつつ、長期間にわたり安定的に亜鉛回収を行うことが可能となる。

また本発明では、製鉄所で発生する亜鉛含有ダストを溶解炉で一次濃縮したうえで溶解炉出側ダストをロータリーキルンに送り込む。この一次濃縮によりダスト量は約１/１０となるのでロータリーキルンの小型化が可能となり、亜鉛含有ダストをそのままロータリーキルンで処理していた従来法に比較して、設備コスト及びランニングコストの削減が可能となる。

以下に本発明の好ましい実施形態を示す。
図１は本発明の実施形態を示すフローシートであり、１は溶解炉、２はロータリーキルン、３はスクラバである。本発明では、製鉄所で発生する鉄鋼ダスト、電気炉ダスト、キュポラダストなどの亜鉛含有ダストは、スクラップを溶解して溶銑を得るための溶解炉１に投入され、溶解される。亜鉛含有ダストは予めペレット化しておくことが好ましい。

この溶解炉１としてはシャフト型溶解炉と呼ばれる竪型炉が用いられる。この形式の溶融炉は、上部からスクラップやダストをコークスとともに投入し、炉体下部に設けた羽口から燃焼用空気を吹き込んで燃焼させる構造を持つ。しかし粉状のダストあるいは粒径の小さいペレットを投入すると炉内圧損が大きくなり通風できなくなることがあるため、出願人会社において開発され特開平７−７０６２５号公報、特開平９−２０３５８４号公報に示されたような、ダスト処理が可能な竪型シャフト炉を用いることが好ましい。

亜鉛含有ダストをこのような溶解炉１に装入すると、第１ステップの還元揮発が起こり、炉頂部より亜鉛が濃化したダストが得られ、またFe分は溶解されてFe分が約９５％の溶銑が取り出される。溶解炉１に投入される亜鉛含有ダスト及びスクラップ中の平均的な亜鉛含有率は４％以下であるが、亜鉛は溶解炉１で一次濃縮されて亜鉛含有率が４５％程度、Fe分８％程度の溶解炉出側ダストとなる。この一次濃縮により、ダスト量は約１/１０となり、ロータリーキルン２を小型化することができる。

好ましい実施形態においては、溶解炉出側ダストはスクラバ３において洗浄水と接触して水洗され、水溶性のフッ素、塩素、硫黄分などが除去される。これにより粗酸化亜鉛中の不純物の混入率を低減させることができる。

洗浄された溶解炉出側ダストは必要に応じて乾燥されたうえ、ロータリーキルン２に投入される。溶解炉出側ダストは還元剤としてのコークスとともにペレット化しておくことが好ましい。ロータリーキルン２において、９０７〜１０２３℃の温度域で還元焙焼が行われる。ここで９０７℃は還元された亜鉛の揮発温度であり、この温度以下では目的とする粗酸化亜鉛が得られない。このため実際には９１０℃以上の温度で還元焙焼を行う。

１０２３℃は溶解炉出側ダスト中に不可避的に含有されるFeCl₂の揮発温度であり、この温度を越えると粗酸化亜鉛中にFeCl₂が混入して亜鉛の純度が低下する。しかし実際には還元焙焼温度を１０５０℃程度にまで高めても大きな支障はなく、実用的な温度範囲は９１０〜１０５０℃、より好ましくは９１０〜１０２５℃である。揮発した亜鉛は冷却されて凝結し、バグフィルタ等によって粗酸化亜鉛として回収される。

本発明においては、ロータリーキルン２に投入される溶解炉出側ダストは溶解炉１において一次濃縮され、亜鉛濃度が高められているため、ロータリーキルン２の内壁に付着し易いFe,SiO₂,Al₂O₃,CaOなどの成分濃度は相対的に低下している。このためキルン内壁への溶融物付着は生じにくいうえ、従来よりも低温の９１０〜１０５０℃で操業されるため、ロータリーキルン２内にダムリングが生成されることがなくなり、長期間にわたり安定的に亜鉛回収を行うことが可能となる。この結果、ロータリーキルン２の操業を停止して炉壁のメンテナンスを行う頻度を極めて小さくでき、高い稼働率を維持することができる。

このように低温焙焼はダムリング防止には著しい効果があるが、従来の１３５０℃以上での高温焙焼に比較して、亜鉛が揮発して抜けていく効率である脱亜鉛率が低くなる。すなわち従来法では脱亜鉛率は９５％に達するが、上記の低温焙焼では７０％程度に過ぎず、従って残渣中の亜鉛残存率も従来法ではほぼゼロであったのに対して、低温焙焼では約２０％程度と高くなる場合がある。この点が、従来高温焙焼を行っていた主な理由であることは前述した通りである。

ところが従来は残渣をそのまま鉄源として利用することを前提としていたのに対して、本発明ではロータリーキルン２から排出される亜鉛分を含有する残渣を、シャフト型の溶解炉１に返送して再溶融する。残渣は溶解炉１において再度揮発還元され、その溶解炉出側ダスト中の亜鉛分は再びロータリーキルン２で回収されるという循環ループが形成される。このような循環を繰り返す間に、系外から溶解炉１に投入された亜鉛は全量が成品粗酸化亜鉛として回収されることとなる。このためロータリーキルン２における脱亜鉛率が低く、残渣中の亜鉛残存率が高いという前記した問題は解消される。

また上記のような９１０〜１０５０℃での操業を行うことにより、成品粗酸化亜鉛中に混入する塩素、フッ素、鉄の不純物量が低減され、亜鉛純度を高く維持することができるので、高価に外販することができる。さらにこの実施形態のようにスクラバ３によりフッ素、塩素、硫黄分などを除去することにより、亜鉛純度を一段と向上させることができる。

上記したように本発明によれば、製鉄所で発生する亜鉛含有ダストから不純物の混入率が低い粗酸化亜鉛を、ダムリングの生成を防止しつつ安定的に回収することができるのであるが、溶解炉１とロータリーキルン２とを組み合わせることによって、次のような付加的効果を得ることもできる。

第１に、溶解炉１から発生する溶解炉ガスを図１に示すようにロータリーキルン２に導き、バーナー燃料として使用することができる。ただし本発明は溶解炉１とロータリーキルン２とを隣接配置することを必須要件とするものではなく、両者間をトラックなどの物流手段でつなぐことも可能であるから、その場合にはこの効果は得られないこととなる。

第２に、ロータリーキルン２の残渣を溶解炉１に返送することにより、残渣中の鉄分を溶銑として回収することができる。このため原料スクラップの購入費を削減できる効果がある。第３に、ロータリーキルン２の入側の亜鉛濃度が上昇するため、ロータリーキルン２の小型化を図れる等の効果がある。

図１に示したシャフト型の溶解炉に、製鉄所において発生する亜鉛含有率が０.７％の高炉高亜鉛ダスト、亜鉛含有率が６.１％の転炉高亜鉛ダストを鉄スクラップとともに装入した。装入物のうち亜鉛含有ダストはペレット化しておき、鉄スクラップと重量比で１：１の割合で装入した。溶解炉からは鉄分が９５％の溶銑と、亜鉛含有率が４６％の溶解炉出側ダストとが発生した。

この溶解炉出側ダスト中のFe,SiO₂,Al₂O₃,CaOの合計量は４３％であり、溶解炉への装入物中の同成分量である６０.４％よりも減少していた。溶解炉出側ダストをスクラバにより水洗処理した。硫黄、塩素、フッ素の除去率はそれぞれ３８％、３０％、７６％であった。水洗された溶解炉出側ダストを還元用のコークスとともにロータリーキルンに装入し、１０００℃で還元焙焼を行ったところ、亜鉛純度が７１％の粗酸化亜鉛が回収され、同時に亜鉛含有率が４％の残渣が発生した。この残渣は全量が溶解炉に返送され、亜鉛分は溶解炉とロータリーキルンとの間を循環する間に、最終的に全量が回収された。

本発明の実施形態を示すフローシートである。

符号の説明

１ 溶解炉
２ ロータリーキルン
３ スクラバ

Claims (4)

1. 製鉄所で発生する亜鉛含有ダストを溶解炉で溶融し、発生する溶解炉出側ダストをロータリーキルンで還元焙焼することにより亜鉛を揮発させて粗酸化亜鉛として回収するとともに、ロータリーキルンから排出される残渣を、前記溶解炉に返送して再溶融することを特徴とする亜鉛含有ダストからの亜鉛回収方法。
2. ロータリーキルンにおける還元焙焼を、９０７〜１０２３℃の温度域で行うことを特徴とする請求項１記載の亜鉛含有ダストからの亜鉛回収方法。
3. 溶解炉としてシャフト型溶解炉を使用し、溶銑を回収することを特徴とする請求項１記載の亜鉛含有ダストからの亜鉛回収方法。
4. 溶解炉出側ダストを湿式処理し、フッ素、塩素、硫黄分を除去したうえでロータリーキルンに投入することを特徴とする請求項１記載の亜鉛含有ダストからの亜鉛回収方法。

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