JP2017137578A - Method for separating zinc, method for producing zinc material, and method for producing iron material - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for separating zinc from iron-making dust, a method for producing a zinc material, and a method for producing an iron material.SOLUTION: Provided is a method for separating zinc from iron-making dust comprising: a zinc leaching step (step S1) where acid is added to iron-making dust generated in an iron mill to control the pH of the acid including the iron-making dust to 1.0 or more, and zinc contained in the iron-making dust is leached into the acid; an iron precipitation step (step S2) where a first treatment liquid obtained in the zinc leaching step is added with a first alkali to precipitate iron; a first solid-liquid separation step (step S3) where a second treatment liquid obtained in the iron precipitation step is subjected to solid-liquid separation; a zinc precipitation step (step S4) where a third treatment liquid obtained in the first solid-liquid separation step is added with a second alkali to precipitate zinc; and a second solid-liquid separation step (step S5) where a fourth treatment liquid obtained in the zinc precipitation step is subjected to solid-liquid separation.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、亜鉛の分離方法、亜鉛材料の製造方法および鉄材料の製造方法に関する。   The present invention relates to a method for separating zinc, a method for producing a zinc material, and a method for producing an iron material.

代表的なベースメタルである鉄は、多様な産業分野で用いられている。鉄は、レアメタルと呼ばれる希少金属に比べると資源量は潤沢なものの、新興国の台頭に伴い、需給バランスが急激に変化している。その結果、良質な鉄鉱石資源が枯渇し、品位の劣る鉱石を使わざるを得ない状況になりつつある。   A typical base metal, iron, is used in various industrial fields. Although iron has abundant resources compared to rare metals called rare metals, the balance between supply and demand is changing rapidly with the rise of emerging countries. As a result, high-quality iron ore resources are depleted and inferior quality ores are being used.

このような状況を鑑み、鉄鉱石を精錬するのみならず、鉄を含む多成分の金属で構成される産業廃棄物や製鉄所副生成物等を、鉄源として再資源化する試みがなされている。例えば、高炉ダスト、転炉ダスト、電炉ダスト等の製鉄ダストには鉄、亜鉛、炭素等が含まれ、製鉄原料として再資源化されている。しかし、製鉄ダスト中の亜鉛は高炉内で付着物を形成し、高炉操業に悪影響を及ぼすため、製鉄ダストの再資源化量は制限されてきた。   In view of these circumstances, not only refining iron ore, but also attempts to recycle industrial waste and ironworks by-products composed of multi-component metals containing iron as iron sources. Yes. For example, ironmaking dust such as blast furnace dust, converter dust, and electric furnace dust contains iron, zinc, carbon, and the like, and is recycled as an ironmaking raw material. However, since the zinc in the ironmaking dust forms deposits in the blast furnace and adversely affects the operation of the blast furnace, the amount of ironmaking dust recycled has been limited.

上記問題を解決するために、製鉄ダストから亜鉛を分離回収する技術が求められており、このような技術は乾式法と湿式法に大別される。ここで、乾式法は、製鉄ダストを高温で還元し、亜鉛を揮発させて分離回収する技術である(例えば、特許文献1参照)。   In order to solve the above problems, a technique for separating and recovering zinc from steelmaking dust is required, and such a technique is roughly classified into a dry method and a wet method. Here, the dry method is a technique in which iron-making dust is reduced at a high temperature, and zinc is volatilized and separated and recovered (see, for example, Patent Document 1).

これに対して、湿式法による亜鉛の分離回収方法では、製鉄ダストを酸で処理した後、マグネシウム系アルカリで中和して亜鉛を回収する方法が行われている(例えば、特許文献2参照)。また、特許文献3では、酸で処理した製鉄ダストを磁力により磁着物および非磁着物に分離した後、非磁着物に含まれる亜鉛をアルカリで回収する方法が記載されている。   On the other hand, in the method for separating and recovering zinc by a wet method, after ironmaking dust is treated with an acid, it is neutralized with a magnesium-based alkali to recover zinc (see, for example, Patent Document 2). . Patent Document 3 describes a method of recovering zinc contained in a non-magnetized material with an alkali after separating the iron-treated dust treated with an acid into a magnetized material and a non-magnetized material.

特開昭52−61108号公報JP 52-61108 A 特開平7-216470号公報JP 7-216470 A 特開2010−001524号公報JP 2010-001524 A

特許文献1をはじめとする乾式法による亜鉛の分離回収では、大規模な高温還元装置が必要であり、亜鉛の含有量が数%程度の高炉ダストや転炉ダストでは、経済的に成立しないという課題があった。   In the separation and recovery of zinc by the dry method including Patent Document 1, a large-scale high-temperature reduction device is required, and it is not economically established with blast furnace dust or converter dust having a zinc content of about several percent. There was a problem.

また、特許文献2の亜鉛回収方法は、浸出した亜鉛を回収する際に、水酸化ナトリウムや水酸化カルシウム等に比べ高価であるマグネシウム系アルカリを使用する必要があり、コストの面で問題がある。   In addition, the zinc recovery method of Patent Document 2 requires the use of a magnesium-based alkali that is more expensive than sodium hydroxide or calcium hydroxide when recovering the leached zinc, which is problematic in terms of cost. .

さらに、特許文献3の亜鉛回収方法は、磁力による選別が必要で処理工程が煩雑であることや、水硫化ナトリウムの薬剤費用が高価なことから、この方法でもコストの面で問題がある。また、水硫化ナトリウムは使用に際して硫化水素が発生するおそれがあり、安全性の確保にも課題がある。   Furthermore, since the zinc recovery method of Patent Document 3 requires selection by magnetic force, the treatment process is complicated, and the chemical cost of sodium hydrosulfide is expensive, this method also has a problem in terms of cost. In addition, sodium hydrosulfide may generate hydrogen sulfide when used, and there is a problem in ensuring safety.

そこで、本発明の目的は、簡便かつ低コストで製鉄ダストから亜鉛を分離することができる亜鉛の分離方法、亜鉛の製造方法および鉄材料の製造方法を提案することにある。   Accordingly, an object of the present invention is to propose a zinc separation method, a zinc production method, and an iron material production method capable of separating zinc from iron-making dust simply and at low cost.

本発明者らは、上記課題を解決する方途について鋭意検討した。その結果、亜鉛を酸に浸出させる亜鉛浸出工程において、製鉄ダストを含む前記酸のpHを1.0以上に調整し、上記亜鉛浸出工程と、酸に浸出した亜鉛を沈殿させる亜鉛沈殿工程との間に、鉄を沈殿させる鉄沈殿工程を行うことが極めて有効であることを見出し、本発明を完成させるに至った。   The inventors of the present invention have intensively studied how to solve the above problems. As a result, in the zinc leaching step of leaching zinc into an acid, the pH of the acid containing ironmaking dust is adjusted to 1.0 or more, and the zinc leaching step and a zinc precipitation step of precipitating zinc leached into the acid In the meantime, it has been found that it is extremely effective to perform an iron precipitation step of precipitating iron, and the present invention has been completed.

本発明の要旨構成は以下の通りである。
(1)製鉄所で発生する製鉄ダストに酸を添加して前記製鉄ダストを含む前記酸のpHを1.0以上に調整し、前記製鉄ダストに含まれる亜鉛を前記酸に浸出させる亜鉛浸出工程と、該亜鉛浸出工程で得られた第1処理液に第1アルカリを添加して鉄を沈殿させる鉄沈殿工程と、該鉄沈殿工程で得られた第2処理液を固液分離する第1固液分離工程と、該第1固液分離工程で得られた第3処理液に第2アルカリを添加して亜鉛を沈殿させる亜鉛沈殿工程と、該亜鉛沈殿工程で得られた第4処理液を固液分離する第2固液分離工程とを含むことを特徴とする亜鉛の分離方法。
The gist of the present invention is as follows.
(1) A zinc leaching step in which an acid is added to ironmaking dust generated at a steel mill to adjust the pH of the acid containing the ironmaking dust to 1.0 or more, and zinc contained in the ironmaking dust is leached into the acid. And an iron precipitation step of precipitating iron by adding a first alkali to the first treatment liquid obtained in the zinc leaching step, and a first liquid-solid separation of the second treatment liquid obtained in the iron precipitation step. A solid-liquid separation step, a zinc precipitation step in which zinc is precipitated by adding a second alkali to the third treatment liquid obtained in the first solid-liquid separation step, and a fourth treatment liquid obtained in the zinc precipitation step And a second solid-liquid separation step of solid-liquid separation.

(2)前記亜鉛浸出工程は、前記製鉄ダストを含む前記酸のpHを2.0以上3.0以下に調整して行う。前記(1)に記載の亜鉛の分離方法。 (2) The zinc leaching step is performed by adjusting the pH of the acid containing the ironmaking dust to 2.0 or more and 3.0 or less. The method for separating zinc according to (1) above.

(3)前記亜鉛浸出工程における、前記製鉄ダストに含まれる亜鉛を前記酸に浸出させる時間を15分以上120分以下とする、前記(1)または(2)に記載の亜鉛の分離方法。 (3) The method for separating zinc according to (1) or (2), wherein a time for leaching zinc contained in the iron-making dust into the acid in the zinc leaching step is 15 minutes to 120 minutes.

(4)前記鉄沈殿工程は、前記第1アルカリが添加された前記第1処理液のpHを4.0以上6.0以下に調整して行う、前記(1)〜(3)のいずれか一項に記載の亜鉛の分離方法。 (4) Any of the above (1) to (3), wherein the iron precipitation step is performed by adjusting the pH of the first treatment liquid to which the first alkali is added to 4.0 or more and 6.0 or less. The method for separating zinc according to one item.

(5)前記鉄沈殿工程は、前記第1アルカリが添加された前記第1処理液のpHに応じて、酸化還元電位を制御して行う、前記(1)〜(4)のいずれか一項に記載の亜鉛の分離方法。 (5) The iron precipitation step is performed by controlling an oxidation-reduction potential according to the pH of the first treatment liquid to which the first alkali is added. 2. The method for separating zinc described in 1.

(6)前記亜鉛沈殿工程は、前記第2アルカリが添加された前記第3処理液のpHを8.0以上12.0以下に調整して行う、前記(1)〜(5)のいずれか一項に記載の亜鉛の分離方法。 (6) Any of the above (1) to (5), wherein the zinc precipitation step is performed by adjusting the pH of the third treatment liquid to which the second alkali is added to 8.0 or more and 12.0 or less. The method for separating zinc according to one item.

(7)前記第1固液分離工程で得られた鉄を回収する第1鉄回収工程、または/および前記第2固液分離工程で分離された亜鉛を回収する亜鉛回収工程をさらに含む、前記(1)〜(6)のいずれか一項に記載の亜鉛の分離方法。 (7) The method further includes a first iron recovery step for recovering iron obtained in the first solid-liquid separation step, and / or a zinc recovery step for recovering zinc separated in the second solid-liquid separation step. The method for separating zinc according to any one of (1) to (6).

(8)前記亜鉛浸出工程と前記第1固液分離工程との間に、前記第1処理液を固液分離する第3固液分離工程をさらに含み、前記鉄沈殿工程は、前記第3固液分離工程で得られた第5処理液に含まれる鉄を沈殿させる、前記(1)〜(7)のいずれか一項に記載の亜鉛の分離方法。 (8) The method further includes a third solid-liquid separation step for solid-liquid separation of the first treatment liquid between the zinc leaching step and the first solid-liquid separation step, wherein the iron precipitation step includes the third solid-liquid separation step. The method for separating zinc according to any one of (1) to (7), wherein iron contained in the fifth treatment liquid obtained in the liquid separation step is precipitated.

(9)前記第3固液分離工程で得られた鉄を回収する第2鉄回収工程をさらに含む、前記(8)に記載の亜鉛の分離方法。 (9) The zinc separation method according to (8), further including a second iron recovery step of recovering iron obtained in the third solid-liquid separation step.

(10)製鉄ダストから、前記(1)〜(9)のいずれか一項に記載の亜鉛の分離方法により亜鉛を分離して回収することを特徴とする亜鉛材料の製造方法。 (10) A method for producing a zinc material, comprising separating and recovering zinc from iron-making dust by the zinc separation method according to any one of (1) to (9).

(11)製鉄ダストから、前記(1)〜(9)のいずれか一項に記載の亜鉛の分離方法により鉄を分離して回収することを特徴とする鉄材料の製造方法。 (11) A method for producing an iron material, wherein iron is separated and recovered from iron-making dust by the zinc separation method according to any one of (1) to (9).

本発明によれば、簡便かつ低コストで製鉄ダストから亜鉛を分離することができる。   According to the present invention, zinc can be separated from iron-making dust easily and at low cost.

本発明の一実施形態による亜鉛の分離方法のフローチャートを示す図である。It is a figure which shows the flowchart of the separation method of zinc by one Embodiment of this invention. 走査型電子顕微鏡による高炉ダストの観察画像、並びに亜鉛および鉄の元素マッピングを示す図である。It is a figure which shows the observation image of the blast furnace dust by a scanning electron microscope, and elemental mapping of zinc and iron. 25℃の水溶液中における鉄の酸化還元電位とpHの状態図である。It is a state diagram of the oxidation-reduction potential and pH of iron in an aqueous solution at 25 ° C. 25℃の水溶液中における亜鉛の酸化還元電位とpHの状態図である。It is a phase diagram of the oxidation-reduction potential and pH of zinc in an aqueous solution at 25 ° C. pHと亜鉛の溶解度との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between pH and the solubility of zinc. 本発明の別の実施形態による亜鉛の分離方法のフローチャートを示す図である。It is a figure which shows the flowchart of the separation method of zinc by another embodiment of this invention. 硫酸のpHと鉄および亜鉛の浸出率との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the pH of a sulfuric acid, and the leaching rate of iron and zinc. 硫酸浸出前後の亜鉛化合物の割合を示す図である。It is a figure which shows the ratio of the zinc compound before and behind sulfuric acid leaching. 浸出時間と亜鉛浸出率との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between leaching time and zinc leaching rate. 浸出時間と鉄浸出率との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between leaching time and an iron leaching rate. 比較例の亜鉛の分離方法のフローチャートを示す図である。It is a figure which shows the flowchart of the separation method of zinc of a comparative example. 鉄沈殿工程における鉄および亜鉛の沈殿率を示す図である。It is a figure which shows the precipitation rate of iron and zinc in an iron precipitation process.

(亜鉛の分離方法)
以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。図1は、本発明の一実施形態による亜鉛の分離方法のフローチャートを示している。本発明による亜鉛の分離方法は、製鉄所で発生する製鉄ダストに酸を添加して前記製鉄ダストを含む前記酸のpHを1.0以上に調整し、製鉄ダストに含まれる亜鉛を前記酸に浸出させる亜鉛浸出工程(ステップS1)と、該亜鉛浸出工程で得られた第1処理液に第1アルカリを添加して鉄を沈殿させる鉄沈殿工程(ステップS2)と、該鉄沈殿工程で得られた第2処理液を固液分離する第1固液分離工程(ステップS3)と、該第1固液分離工程で得られた第3処理液に第2アルカリを添加して亜鉛を沈殿させる亜鉛沈殿工程(ステップS4)と、該亜鉛沈殿工程で得られた第4処理液を固液分離する第2固液分離工程(ステップS5)とを含むことを特徴とする。
(Zinc separation method)
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows a flowchart of a method for separating zinc according to an embodiment of the present invention. In the method for separating zinc according to the present invention, an acid is added to ironmaking dust generated at a steel mill to adjust the pH of the acid containing the ironmaking dust to 1.0 or more, and zinc contained in the ironmaking dust is converted into the acid. The zinc leaching step (step S1) to be leached, the iron precipitation step (step S2) for precipitating iron by adding the first alkali to the first treatment liquid obtained in the zinc leaching step, and the iron precipitation step. A first solid-liquid separation step (step S3) for solid-liquid separation of the obtained second treatment liquid, and a second alkali is added to the third treatment liquid obtained in the first solid-liquid separation step to precipitate zinc. It includes a zinc precipitation step (step S4) and a second solid-liquid separation step (step S5) for solid-liquid separation of the fourth treatment liquid obtained in the zinc precipitation step.

本発明者らは、製鉄ダストに含まれる亜鉛を簡便かつ低コストで分離できる方途について鋭意検討した。そのためにまず、製鉄ダストに含まれる亜鉛について詳細に調査した。図2は、走査型電子顕微鏡(Scanning Electron Microscope、SEM)による高炉ダストの観察画像、並びに亜鉛および鉄の元素マッピングを示している。この図において、上の3つの画像は、径が1μm程度までの高炉ダスト粒子について、下の3つの図は、20μm径程度の高炉ダスト粒子についてそれぞれ示している。   The present inventors diligently studied a method for separating zinc contained in iron-making dust easily and at low cost. For that purpose, first, the zinc contained in the steelmaking dust was investigated in detail. FIG. 2 shows an observation image of blast furnace dust with a scanning electron microscope (SEM) and elemental mapping of zinc and iron. In this figure, the upper three images show blast furnace dust particles having a diameter of about 1 μm, and the lower three figures show blast furnace dust particles having a diameter of about 20 μm.

これらの図から、亜鉛は、高炉ダスト微粒子または高炉ダスト粒子の内部にはほとんど存在せず、表面に濃化して分散していることが分かる。また、特開平10−267910号公報に記載された方法に基づき、ダストを塩化鉄(III)溶液とクエン酸の混合溶液中で撹拌し、溶解した亜鉛を定量することによりZnOの割合を求めた結果、亜鉛の70%程度がZnO態の酸化亜鉛として存在することが判明した。このZnO態の酸化亜鉛は、フェライトに含まれる亜鉛を溶かす場合に比べて弱い酸で溶かすことができる。   From these figures, it can be seen that zinc is hardly present inside the blast furnace dust particles or blast furnace dust particles, and is concentrated and dispersed on the surface. Further, based on the method described in JP-A-10-267910, the dust was stirred in a mixed solution of iron (III) chloride solution and citric acid, and the dissolved zinc was quantified to determine the proportion of ZnO. As a result, it was found that about 70% of zinc exists as ZnO-type zinc oxide. This ZnO-type zinc oxide can be dissolved with a weak acid as compared with the case where zinc contained in ferrite is dissolved.

後の実施例で示すように、亜鉛の浸出率は、酸のpHの低下とともに上昇し、pH=2で70%に達し、ZnO態の酸化亜鉛のほぼ全ての亜鉛が浸出する。また、pHが1の場合にも浸出率は増加せず、亜鉛の浸出率はpH=2で飽和する。こうした傾向は、転炉ダストの場合も同様であった。   As shown in the following examples, the zinc leaching rate increases with a decrease in the pH of the acid, reaches 70% at pH = 2, and almost all of the zinc oxide in the ZnO state is leached. Further, even when the pH is 1, the leaching rate does not increase and the zinc leaching rate is saturated at pH = 2. This tendency was the same for converter dust.

また、上述のように、特許文献2に記載された技術においては、酸に浸出した亜鉛を沈殿させる際に、高価なマグネシウム系のアルカリを添加することにより、酸を効率よく中和して亜鉛を沈殿させている。本発明者らは、上述のような高価なアルカリを用いることなく、効率よく亜鉛を沈殿させる方途について鋭意検討した。その結果、亜鉛浸出工程の後に、処理液に含まれる鉄を沈殿させる鉄沈殿工程を行うことにより、その後の亜鉛沈殿工程において水酸化ナトリウム等の安価なアルカリを使用でき、しかも亜鉛を資源として再利用するのに十分な濃度に高めて分離できることを見出した。   In addition, as described above, in the technique described in Patent Document 2, when precipitating zinc leached into an acid, an acid is neutralized efficiently by adding an expensive magnesium-based alkali. Is precipitating. The present inventors diligently studied how to precipitate zinc efficiently without using an expensive alkali as described above. As a result, after the zinc leaching step, by performing an iron precipitation step of precipitating iron contained in the treatment liquid, an inexpensive alkali such as sodium hydroxide can be used in the subsequent zinc precipitation step, and zinc is reused as a resource. It has been found that separation can be performed at a concentration sufficient for use.

すなわち、亜鉛浸出工程においては、亜鉛を酸に浸出させることを目的としているが、鉄の浸出を完全に防ぐことは困難であり、製鉄ダストに酸を添加して得られた第1処理液には、亜鉛イオンのみならず鉄イオンも含まれる。そこで、亜鉛浸出工程に続いて、第1処理液に含まれる鉄イオンを沈殿させることにより、第1固液分離工程で得られた第3処理液に含まれる鉄イオン濃度を低下させることができる。その結果、その後の亜鉛沈殿工程で沈殿した亜鉛中に鉄が混入することを抑制できるため、水酸化ナトリウム等の安価なアルカリを使用することができるようになるのである。   That is, in the zinc leaching process, the purpose is to leach zinc into acid, but it is difficult to completely prevent iron leaching, and the first treatment liquid obtained by adding acid to ironmaking dust is used. Includes not only zinc ions but also iron ions. Therefore, following the zinc leaching step, the iron ions contained in the first treatment liquid are precipitated, thereby reducing the iron ion concentration contained in the third treatment liquid obtained in the first solid-liquid separation step. . As a result, since it is possible to suppress iron from being mixed into zinc precipitated in the subsequent zinc precipitation step, an inexpensive alkali such as sodium hydroxide can be used.

このように、本発明者らは、製鉄ダストに酸を添加して製鉄ダストを含む酸のpHを1.0以上に調整し、亜鉛浸出工程と亜鉛沈殿工程との間に鉄を沈殿させる鉄沈殿工程を行うことにより、簡便かつ低コストに亜鉛を分離できることを見出し、本発明を完成させたのである。以下、各工程について説明する。   In this way, the present inventors adjust the pH of an acid containing iron-making dust to 1.0 or more by adding acid to iron-making dust, and iron that precipitates iron between the zinc leaching step and the zinc precipitation step. The inventors have found that zinc can be separated easily and at low cost by performing the precipitation step, and the present invention has been completed. Hereinafter, each step will be described.

まず、ステップS1において、製鉄所で発生する製鉄ダストに酸を添加して製鉄ダストを含む酸のpHを1.0以上に調整し、製鉄ダストに含まれる亜鉛を上記酸に浸出させる亜鉛浸出工程を行う。本工程は、鉄および亜鉛を含有する原料物質である製鉄ダストから酸により亜鉛のみを選択的に浸出する工程である。この際、鉄の浸出をできる限り抑制しつつ、亜鉛のみを選択的に浸出させることが肝要である。   First, in step S1, a zinc leaching step is performed in which an acid is added to ironmaking dust generated at a steelworks to adjust the pH of the acid containing the ironmaking dust to 1.0 or more, and zinc contained in the ironmaking dust is leached into the acid. I do. This step is a step of selectively leaching only zinc from an iron-making dust, which is a raw material containing iron and zinc, with an acid. At this time, it is important to selectively leach only zinc while suppressing iron leaching as much as possible.

本発明における製鉄ダストは、高炉、転炉、電炉等から発生した製鉄ダストである。中でも、転炉ダストまたは高炉ダストを用いることが好ましい。これらは、亜鉛の含有率が数質量%と低いが、鉄の表面に分散した亜鉛のうち、約70%程度がZnO態の酸化鉄として存在し、上述のように、pHが2以上の弱い酸で亜鉛を浸出させることができ、しかも亜鉛含有率が低いにもかかわらず、亜鉛沈殿工程において得られた亜鉛の含有率は、原料として再利用可能な程度の高純度なものとすることができる。   The iron-making dust in the present invention is iron-making dust generated from a blast furnace, converter, electric furnace or the like. Among them, it is preferable to use converter dust or blast furnace dust. Although the zinc content is as low as several mass%, about 70% of zinc dispersed on the iron surface exists as ZnO-type iron oxide, and as described above, the pH is weak at 2 or more. Although zinc can be leached with an acid, and the zinc content is low, the zinc content obtained in the zinc precipitation process should be of high purity that can be reused as a raw material. it can.

また、亜鉛の浸出のために使用する酸は、亜鉛を浸出させることができれば特に限定されない。例えば、塩酸、硫酸、硝酸等の一般的な酸を用いることができる。   Moreover, the acid used for the leaching of zinc is not particularly limited as long as zinc can be leached. For example, common acids such as hydrochloric acid, sulfuric acid, and nitric acid can be used.

浸出時の酸のpHは1.0以上に調整する。pHが1.0を下回る場合には、鉄の浸出が増加してしまい、また薬剤の消費量が増加して処理コストが増加するためである。また、後述する実施例の図7に示すように、亜鉛の浸出率は、pHが2.0で飽和して2.0を下回っても増加せず、薬剤の消費量のみが増加する。そこで、pHは2.0以上とすることが好ましい。一方、pHが5.0を上回ると、亜鉛が浸出しにくくなるため、5.0以下とすることが好ましい。また、3.0以下であれば、浸出率は60%程度となり、原料として再利用するのに十分な濃度の亜鉛を浸出させることができる。そこで、亜鉛の浸出率と処理コストの点で、酸のpHを2.0以上3.0以下に調整することが特に好ましい。また、製鉄ダストと水分の固液比は、均一な混合ができれば任意の比率とすることができる。   The pH of the acid during leaching is adjusted to 1.0 or higher. This is because, when the pH is less than 1.0, iron leaching increases and the amount of chemicals consumed increases, resulting in an increase in processing costs. Moreover, as shown in FIG. 7 of the Example mentioned later, the leaching rate of zinc does not increase even if the pH is saturated at 2.0 and falls below 2.0, and only the consumption of the drug increases. Therefore, the pH is preferably 2.0 or more. On the other hand, if the pH exceeds 5.0, zinc is difficult to leach out, so it is preferably 5.0 or less. Moreover, if it is 3.0 or less, a leaching rate will be about 60%, and zinc of sufficient density | concentration for reusing as a raw material can be leached. Therefore, it is particularly preferable to adjust the pH of the acid to 2.0 or more and 3.0 or less in terms of zinc leaching rate and processing cost. Moreover, the solid-liquid ratio of iron-making dust and moisture can be set to any ratio as long as uniform mixing is possible.

また、浸出時間は、15分以上120分以下とすることが好ましい。ここで、浸出時間を15分以上とすることにより、亜鉛を十分に浸出させることができる。一方、浸出時間を120分以下とすることにより、鉄の浸出量を抑制しつつ亜鉛の浸出を効果的に行うことができる。後の実施例に示すように、特に好適な浸出時間は30分以上90分以下である。なお、反応温度については、水が凝固あるいは蒸発しない温度域で任意に設定することができる。   The leaching time is preferably 15 minutes or longer and 120 minutes or shorter. Here, by setting the leaching time to 15 minutes or longer, zinc can be sufficiently leached. On the other hand, when the leaching time is 120 minutes or less, zinc leaching can be effectively performed while suppressing the amount of iron leaching. As shown in the examples below, a particularly suitable leaching time is not less than 30 minutes and not more than 90 minutes. In addition, about reaction temperature, it can set arbitrarily in the temperature range which water does not solidify or evaporate.

次いで、ステップS2において、上記亜鉛浸出工程で得られた第1処理液にアルカリ(第1アルカリ)を添加して鉄を沈殿させる鉄沈殿工程を行う。ステップS1での亜鉛浸出工程は、酸に亜鉛を浸出させることを目的としているが、一部の鉄が浸出するのを防止することは困難である。そのため、第1処理液には、亜鉛イオン以外に鉄イオンも含まれ、酸に亜鉛を浸出させた残渣に含まれる鉄の含有率が低下し、製鉄原料としての再資源化率も低下する。また、上記第1処理液に第1アルカリを添加し亜鉛を回収すると、亜鉛だけでなく鉄も同時に沈殿するため、鉄の混入により亜鉛原料としての価値が下がり、非経済的である点も課題である。   Next, in step S2, an iron precipitation step is performed in which an alkali (first alkali) is added to the first treatment liquid obtained in the zinc leaching step to precipitate iron. The zinc leaching process in step S1 is intended to leach zinc into an acid, but it is difficult to prevent some iron from leaching. For this reason, the first treatment liquid contains iron ions in addition to zinc ions, the content of iron contained in the residue obtained by leaching zinc into the acid is reduced, and the recycling rate as an iron-making raw material is also reduced. In addition, when zinc is recovered by adding the first alkali to the first treatment liquid, not only zinc but also iron precipitates at the same time, so that the value as a zinc raw material is lowered due to the mixing of iron, which is also uneconomical. It is.

そこで、本発明においては、亜鉛浸出工程の後に、第1処理液に含まれる鉄を沈殿させる鉄沈殿工程を行う。この工程により、第1処理液から鉄を分離できるのみでなく、上述のように、後の亜鉛沈殿工程において、水酸化ナトリウム等の安価なアルカリを用いて亜鉛を沈殿させることができ、しかも資源として再利用するのに十分な純度の亜鉛を分離することができる。   Therefore, in the present invention, after the zinc leaching step, an iron precipitation step of precipitating iron contained in the first treatment liquid is performed. In this step, not only iron can be separated from the first treatment liquid, but also zinc can be precipitated using an inexpensive alkali such as sodium hydroxide in the subsequent zinc precipitation step as described above, Zinc with sufficient purity to be reused can be separated.

本発明者らは、上記第1処理液から鉄のみを沈殿して分離させる条件について鋭意検討した結果、pHが4.0以上6.0以下かつ酸化的条件とすることにより、第1処理液に浸出した鉄のみを沈殿させることができることを見出した。以下、上記知見を得るに至った詳細について説明する。   As a result of intensive investigations on the conditions for precipitating and separating only iron from the first treatment liquid, the present inventors have determined that the first treatment liquid has a pH of 4.0 or more and 6.0 or less and an oxidative condition. It has been found that only iron leached in can be precipitated. Hereinafter, the details that have led to the above findings will be described.

図3は、25℃の水溶液中における鉄の酸化還元電位(ORP)とpHの状態図を示している。また、図4は、亜鉛に関する状態図を示している。また、図3における網掛け部分は、鉄が沈殿する領域を示しており、図4における網掛け部分は亜鉛が沈殿する領域を示している。   FIG. 3 shows a phase diagram of iron redox potential (ORP) and pH in an aqueous solution at 25 ° C. FIG. 4 shows a state diagram relating to zinc. Further, the shaded portion in FIG. 3 indicates a region where iron is precipitated, and the shaded portion in FIG. 4 indicates a region where zinc is precipitated.

図3および図4から、鉄が沈殿する領域と亜鉛が沈殿する領域はある程度重複しており、図3の太線で囲った領域以外では、鉄以外に亜鉛も沈殿してしまうことが分かる。しかしながら、本発明者らは、pHが低く、ORPが酸化的条件下にある、図3の太線で囲った領域に、主に鉄が沈殿する領域が存在することに着目した。そして、鉄および亜鉛を含有する上記第1処理液のpHとORPを、図3の太線で囲った領域のpHとORPに調整することにより、鉄のみを沈殿させることができることに想到した。   3 and 4, it can be seen that the region where iron precipitates and the region where zinc precipitates overlap to some extent, and zinc is precipitated in addition to iron except in the region surrounded by the thick line in FIG. 3. However, the inventors focused on the fact that there is a region where iron mainly precipitates in the region surrounded by the thick line in FIG. 3 where the pH is low and the ORP is in an oxidative condition. Then, it was conceived that only iron can be precipitated by adjusting the pH and ORP of the first treatment solution containing iron and zinc to the pH and ORP in the region surrounded by the thick line in FIG.

本発明者らはさらに検討を進め、鉄沈殿工程における第1処理液の好適なpHは4.0以上6.0以下であることを見出した。ここで、pHを4.0以上とすることにより、鉄を効率的に沈殿させることができる。また、pHを6.0以下とすることにより、亜鉛を沈殿させることなく鉄のみを効率的に沈殿させることができる。   The present inventors have further studied and found that a suitable pH of the first treatment liquid in the iron precipitation step is 4.0 or more and 6.0 or less. Here, iron can be efficiently precipitated by setting pH to 4.0 or more. Moreover, by setting the pH to 6.0 or less, only iron can be efficiently precipitated without precipitating zinc.

また、図3から明らかなように、鉄沈殿工程は、第1アルカリが添加された前記第1処理液のpHに応じて、酸化還元電位を制御して行うことが好ましい。第1処理液中の鉄は、一般に2価の鉄イオンで存在するのに対し、pH調整により鉄イオンを沈殿させるためには、浸出液のORPを上昇させ(酸化的雰囲気にさせ)、鉄イオンを3価にする必要があるためである。   As is clear from FIG. 3, the iron precipitation step is preferably performed by controlling the oxidation-reduction potential according to the pH of the first treatment liquid to which the first alkali is added. The iron in the first treatment liquid generally exists as divalent iron ions. On the other hand, in order to precipitate iron ions by adjusting the pH, the ORP of the leachate is increased (to make an oxidative atmosphere) Is necessary to make it trivalent.

第1処理液を酸化的雰囲気にする方法は、空気酸化あるいは酸化剤の添加等、処理コストを鑑みて任意の方法を選択することができる。空気酸化における空気の吹き込み量や酸化剤の最適添加量は、第1処理液のpHにより変動することから、第1処理液のpHに応じた適切な量を実験的に調べて規定することが好ましい。   As a method for bringing the first treatment liquid into an oxidative atmosphere, any method can be selected in view of treatment costs such as air oxidation or addition of an oxidizing agent. Since the amount of air blown in the air oxidation and the optimum addition amount of the oxidizing agent vary depending on the pH of the first treatment liquid, it is possible to experimentally determine and specify an appropriate amount according to the pH of the first treatment liquid. preferable.

また、第1処理液に添加する第1アルカリについては、水酸化カルシウム、水酸化ナトリウム等の一般的なアルカリを使用することができる。こうしたアルカリは安価に入手できるため、処理コストを低減することができる。   Moreover, about the 1st alkali added to a 1st process liquid, common alkalis, such as calcium hydroxide and sodium hydroxide, can be used. Since such an alkali can be obtained at a low cost, the processing cost can be reduced.

反応温度については、第1処理液が凝固あるいは蒸発しない温度域で任意に設定することができる。反応時間については、鉄の沈殿形成時間と処理効率とを鑑み、15分以上120分以下とすることが好ましい。   About reaction temperature, it can set arbitrarily in the temperature range which a 1st process liquid does not solidify or evaporate. About reaction time, it is preferable to set it as 15 minutes or more and 120 minutes or less in view of iron precipitation formation time and processing efficiency.

続いて、ステップS3において、鉄沈殿工程で得られた第2処理液を固液分離する第1固液分離工程を行う。本工程は、主に亜鉛イオンを含むろ液と、亜鉛浸出工程における亜鉛浸出残渣および鉄沈殿工程において沈殿した固形分(鉄沈殿物)とを固液分離する工程である。   Subsequently, in step S3, a first solid-liquid separation step of performing solid-liquid separation on the second treatment liquid obtained in the iron precipitation step is performed. This step is a step for solid-liquid separation of the filtrate mainly containing zinc ions, the zinc leaching residue in the zinc leaching step, and the solid content precipitated in the iron precipitation step (iron precipitate).

亜鉛浸出工程において生じた亜鉛浸出残渣の主な成分は鉄であり、第1処理液中に亜鉛が浸出したことから、焼結工程を経て製鉄原料として資源として再利用することができる。また、鉄沈殿工程において生じた固形分についても、高純度の鉄を含んでおり、亜鉛浸出残渣と同様に、焼結工程を経て製鉄原料として資源として再利用することができる。そこで、上記第1固液分離工程で分離した鉄(鉄沈殿物)を回収する第1鉄回収工程を行うことにより、分離した鉄を資源として再利用することができる。   The main component of the zinc leaching residue generated in the zinc leaching process is iron, and zinc has leached into the first treatment liquid, so that it can be reused as a raw material for iron making through the sintering process. Further, the solid content generated in the iron precipitation step also contains high-purity iron, and can be reused as a resource as an iron-making raw material through a sintering step, like the zinc leaching residue. Therefore, the separated iron can be reused as a resource by performing the first iron recovery step of recovering the iron (iron precipitate) separated in the first solid-liquid separation step.

固液分離手法については特に限定されず、例えば重力沈降分離、ろ過、遠心分離、フィルタプレス等の任意の手法を選択できる。   The solid-liquid separation method is not particularly limited, and for example, any method such as gravity sedimentation separation, filtration, centrifugation, or filter press can be selected.

次に、ステップS4において、上記第1固液分離工程で得られた第3処理液に第2アルカリを添加して亜鉛を沈殿させる亜鉛沈殿工程を行う。本工程は、第1固液分離工程において得られたろ液である第3処理液にアルカリ(第2アルカリ)を添加し、亜鉛を沈殿させる工程である。   Next, in step S4, a zinc precipitation step is performed in which zinc is precipitated by adding a second alkali to the third treatment liquid obtained in the first solid-liquid separation step. This step is a step of adding zinc (second alkali) to the third treatment liquid, which is the filtrate obtained in the first solid-liquid separation step, to precipitate zinc.

上述のように、本発明においては、亜鉛浸出工程の後に鉄沈殿工程を行い、沈殿した鉄を第1固液分離工程で分離しているため、上記第2アルカリについては、水酸化カルシウム、水酸化ナトリウム等の入手が容易な一般的なアルカリを使用することができる。   As described above, in the present invention, since the iron precipitation step is performed after the zinc leaching step and the precipitated iron is separated in the first solid-liquid separation step, the second alkali is calcium hydroxide, water. Common alkalis such as sodium oxide that are easily available can be used.

第3処理液のpHについては、8.0以上12.0以下とすることが好ましい。ここで、pHを8.0以上とすることにより、亜鉛を効率的に沈殿させることができる。また、pHを12.0以下とすることにより、一度沈殿した亜鉛を再度第3処理液に溶解させることなく、亜鉛を沈殿させることができる。   About pH of a 3rd process liquid, it is preferable to set it as 8.0 or more and 12.0 or less. Here, zinc can be efficiently precipitated by setting the pH to 8.0 or more. In addition, by adjusting the pH to 12.0 or less, zinc can be precipitated without dissolving zinc once precipitated in the third treatment liquid again.

また、『「新・公害防止の技術と法規2016 水質編−3−技術編」、公害防止の技術と法規編集委員会編、産業管理協会』に基づく事実より、pHとZnの溶解度との関係は図5のように示される。図5から明らかなように、Zn2+として溶液に存在する亜鉛量はpHが9付近で最少となる一方、HZnO2 -として溶液に存在する亜鉛量はpHが9以上で徐々に増加することから、亜鉛を効率よく沈殿させるのに特に好適なpHは9.0以上11以下である。 In addition, from the facts based on “New Pollution Prevention Technology and Regulations 2016 Water Quality-3 Technology”, Pollution Prevention Technology and Regulations Editorial Board, Industrial Management Association, the relationship between pH and Zn solubility. Is shown in FIG. As is apparent from FIG. 5, the amount of zinc present in the solution as Zn 2+ is the minimum near pH 9, while the amount of zinc present in the solution as HZnO 2 is gradually increased when the pH is 9 or more. Therefore, the pH particularly suitable for efficiently precipitating zinc is 9.0 or more and 11 or less.

また、反応温度については、第3処理液が凝固あるいは蒸発しない温度域で任意に設定することができる。さらに、反応時間については、亜鉛の沈殿形成時間と処理効率を鑑み、15分以上120分以下とすることが好ましい。   Further, the reaction temperature can be arbitrarily set in a temperature range where the third treatment liquid does not solidify or evaporate. Furthermore, the reaction time is preferably 15 minutes or longer and 120 minutes or shorter in view of the zinc precipitation time and the processing efficiency.

最後に、ステップS5において、亜鉛沈殿工程で得られた第4処理液を固液分離する第2固液分離工程を行う。本工程は、亜鉛沈殿工程で得られた第4処理液と固形分(亜鉛沈殿物)を固液分離する工程である。第1固液分離工程と同様に、固液分離手法については特に限定されず、例えば重力沈降分離、ろ過、遠心分離、フィルタプレス等の任意の手法を選択できる。   Finally, in step S5, a second solid-liquid separation step for solid-liquid separation of the fourth treatment liquid obtained in the zinc precipitation step is performed. This step is a step for solid-liquid separation of the fourth treatment liquid and solid content (zinc precipitate) obtained in the zinc precipitation step. Similar to the first solid-liquid separation step, the solid-liquid separation method is not particularly limited, and for example, any method such as gravity sedimentation separation, filtration, centrifugation, and filter press can be selected.

こうして製鉄ダストから簡便かつ低コストで亜鉛を分離することができる。分離された亜鉛沈殿物は、亜鉛を40%以上の高濃度で含有しており、亜鉛原料として価値が高い。そこで、上記第2固液分離工程で分離された亜鉛を回収する亜鉛回収工程を行うことにより、亜鉛製錬等を経て亜鉛原料として再資源化可能である。   In this way, zinc can be separated from iron-making dust easily and at low cost. The separated zinc precipitate contains zinc at a high concentration of 40% or more, and is highly valuable as a zinc raw material. Therefore, by performing the zinc recovery step of recovering the zinc separated in the second solid-liquid separation step, it can be recycled as a zinc raw material through zinc smelting and the like.

なお、上記第1固液分離工程においては、亜鉛浸出工程で生じた亜鉛浸出残渣および鉄沈殿工程で生じた固形物を同時に固液分離しているが、図6に示すように、亜鉛浸出工程後に、亜鉛浸出残渣を固液分離する第3固液分離工程(ステップS11)を行い、第1固液分離工程においては、鉄沈殿工程において生じた固形分のみを固液分離するように構成してもよい。その際の固液分離方法は、第1固液分離工程の場合と同様に、特に限定されず、重力沈降分離、ろ過、遠心分離、フィルタプレス等の任意の手法を選択できる。   In the first solid-liquid separation step, the zinc leaching residue produced in the zinc leaching step and the solid matter produced in the iron precipitation step are simultaneously solid-liquid separated. As shown in FIG. 6, the zinc leaching step Thereafter, a third solid-liquid separation step (step S11) for solid-liquid separation of the zinc leaching residue is performed, and in the first solid-liquid separation step, only the solid content generated in the iron precipitation step is subjected to solid-liquid separation. May be. The solid-liquid separation method at that time is not particularly limited as in the case of the first solid-liquid separation step, and any method such as gravity sedimentation separation, filtration, centrifugation, filter press, or the like can be selected.

第3固液分離工程を行う場合、第3固液分離工程で得られた鉄(亜鉛浸出残渣)を回収する第2鉄回収工程を行うことにより、亜鉛浸出残渣に対して焼結工程を行い、製鉄原料として資源として再利用することができる。   When performing the third solid-liquid separation step, the second iron recovery step for recovering the iron (zinc leaching residue) obtained in the third solid-liquid separation step is performed to perform the sintering step on the zinc leaching residue. It can be reused as a resource as a steelmaking raw material.

(亜鉛材料の製造方法)
本発明による亜鉛材料の製造方法は、製鉄ダストから、上記亜鉛の分離方法により亜鉛を分離して回収することを特徴とする。これにより、製鉄ダストに含まれる亜鉛を濃縮して、亜鉛含有率40%以上の亜鉛材料を製造することができる。製造された亜鉛材料は、上記本発明による亜鉛の分離方法の第2固液分離工程において分離された固体の材料であり、例えば水酸化亜鉛、酸化亜鉛のいずれか、または両方を含む材料である。
(Manufacturing method of zinc material)
The method for producing a zinc material according to the present invention is characterized in that zinc is separated and recovered from iron-making dust by the above-described zinc separation method. Thereby, zinc contained in iron-making dust can be concentrated, and a zinc material having a zinc content of 40% or more can be manufactured. The manufactured zinc material is a solid material separated in the second solid-liquid separation step of the zinc separation method according to the present invention, for example, a material containing one or both of zinc hydroxide and zinc oxide. .

(鉄材料の製造方法)
本発明による鉄材料の製造方法は、製鉄ダストから、上記亜鉛の分離方法により鉄を分離して回収することを特徴とする。これにより、製鉄ダストに含まれる鉄の全てを回収して再資源化することができる。製造された鉄材料は、上記本発明による亜鉛の分離方法の第1または第3固液分離工程において分離された固体の材料であり、例えば酸化鉄、金属鉄、水酸化鉄のいずれか、または2つ以上の成分を含む材料である。
(Manufacturing method of iron material)
The method for producing an iron material according to the present invention is characterized in that iron is separated and recovered from iron-making dust by the zinc separation method. Thereby, all the iron contained in iron-making dust can be collect | recovered and recycled. The manufactured iron material is a solid material separated in the first or third solid-liquid separation step of the zinc separation method according to the present invention, and is, for example, any one of iron oxide, metallic iron, and iron hydroxide, or A material containing two or more components.

<亜鉛および鉄の浸出率>
表1に示す組成を有する高炉ダストに水を加えて、高炉ダスト:水=1:10(重量比)になるように調整した後、3mol/Lの硫酸をpH=1、2、3、4、5になるように添加し、60分間撹拌した後、鉄および亜鉛の浸出率を調査した。なお、実験中の反応pHは、pHコントローラにより一定になるように制御した。
<Zinc and iron leaching rate>
After adding water to the blast furnace dust having the composition shown in Table 1 to adjust the blast furnace dust: water = 1: 10 (weight ratio), 3 mol / L sulfuric acid was adjusted to pH = 1, 2, 3, 4 After adding for 5 minutes and stirring for 60 minutes, the leaching rate of iron and zinc was investigated. The reaction pH during the experiment was controlled to be constant by a pH controller.

図7に、硫酸のpHと鉄および亜鉛の浸出率との関係を示す。図7から、鉄および亜鉛の浸出率は、硫酸のpHの低下とともに上昇し、pH=2でそれぞれ7%、70%に達することが分かる。図8に、硫酸浸出前後の亜鉛化合物の割合を示す。一般に、亜鉛、酸化亜鉛、硫化亜鉛、亜鉛-鉄複合酸化物(ZnFe24)のうち、酸に可溶な物質は、亜鉛および酸化亜鉛であるが、酸浸出後に高炉ダスト中の酸化亜鉛の割合が大きく減少し、ほぼ全量溶解した。したがって、特に好適なpHは2.0以上3.0以下であることが分かる。 FIG. 7 shows the relationship between the pH of sulfuric acid and the leaching rate of iron and zinc. From FIG. 7, it can be seen that the leaching rate of iron and zinc increases with decreasing pH of the sulfuric acid and reaches 7% and 70% at pH = 2, respectively. FIG. 8 shows the ratio of zinc compound before and after leaching with sulfuric acid. In general, among zinc, zinc oxide, zinc sulfide, and zinc-iron composite oxide (ZnFe 2 O 4 ), acid-soluble substances are zinc and zinc oxide, but zinc oxide in blast furnace dust after acid leaching. The ratio of the amount greatly decreased, and almost the entire amount was dissolved. Therefore, it can be seen that the particularly preferable pH is 2.0 or more and 3.0 or less.

pH=2で浸出後、固液分離工程(第3固液分離工程)を行って得られた亜鉛浸出残渣の成分分析結果を表2に示す。この表に示すように、亜鉛の含有率は、一般に製鉄原料として再資源化可能といわれる0.4%を下回っていることから、製鉄原料として全量再資源化可能であることが分かる。   Table 2 shows the component analysis results of the zinc leaching residue obtained by performing the solid-liquid separation step (third solid-liquid separation step) after leaching at pH = 2. As shown in this table, the zinc content is generally lower than 0.4%, which is said to be recyclable as a steelmaking raw material, and thus it can be seen that the entire amount can be recycled as a steelmaking raw material.

<浸出時間>
表1に示す組成を有する高炉ダストに水を加えて、高炉ダスト:水=1:10(重量比)になるように調整した後、3mol/Lの硫酸をpH=2になるように添加した。浸出時間を15分、30分、60分、90分、120分間とし、鉄および亜鉛の浸出率を比較した。なお、実験中の反応pHは、pHコントローラにより一定になるように制御した。
<Leaching time>
After adding water to the blast furnace dust having the composition shown in Table 1 to adjust the blast furnace dust: water = 1: 10 (weight ratio), 3 mol / L sulfuric acid was added so that the pH = 2. . The leaching times were 15 minutes, 30 minutes, 60 minutes, 90 minutes, and 120 minutes, and the leaching rates of iron and zinc were compared. The reaction pH during the experiment was controlled to be constant by a pH controller.

図9に浸出時間と亜鉛浸出率との関係、図10に浸出時間と鉄浸出率との関係をそれぞれ示す。図9より、亜鉛は浸出開始から30分後以降は浸出率にほとんど変化がないことが分かる。一方、図10より、鉄は浸出開始から時間の経過とともに徐々に浸出率が上昇していることが分かる。したがって、鉄の浸出を抑制しつつ亜鉛を選択的に溶解させるのに特に好適な浸出時間は30分以上90分以内であることが分かった。   FIG. 9 shows the relationship between leaching time and zinc leaching rate, and FIG. 10 shows the relationship between leaching time and iron leaching rate. From FIG. 9, it can be seen that there is almost no change in the leaching rate after 30 minutes from the start of leaching. On the other hand, it can be seen from FIG. 10 that the leaching rate of iron gradually increases with the passage of time from the start of leaching. Therefore, it was found that the leaching time particularly suitable for selectively dissolving zinc while suppressing iron leaching is 30 minutes or more and 90 minutes or less.

(発明例)
図6に示したフローに従って高炉ダストから亜鉛を分離した。すなわち、まず、表1に示した組成を有する高炉ダストに水を加えて、高炉ダスト:水=1:10(重量比)になるように調整した後、3mol/Lの硫酸をpH=2.0に調整し、高炉ダストに含まれる亜鉛を浸出させた(ステップS1)。次いで、亜鉛浸出工程で得られた第1処理液に対して、第3固液分離工程を行った(ステップS11)。続いて、第3固液分離工程により得られた第5処理液に対して、鉄沈殿工程を行い、2.5mol/Lの水酸化ナトリウム水溶液をpH=5.0になるように添加し、その後、過酸化水素水を添加して、第5処理液に含まれる鉄を沈殿させた(ステップS2)。過酸化水素水の添加量は、第5処理液中の鉄濃度をあらかじめ定量し、全ての鉄イオンと反応するだけの量を添加し、60分間撹拌した。その後、第1固液分離工程を行い、鉄沈殿工程で得られた第2処理液を固液分離した(ステップS3)。得られた第3処理液に、亜鉛沈殿工程を行い、2.5mol/Lの水酸化ナトリウム水溶液をpH=9.0になるように添加し、第3処理液に含まれる亜鉛を沈殿させた(ステップS4)。最後に、亜鉛沈殿工程で得られた第4処理液を固液分離する第2固液分離工程を行い、沈殿した亜鉛を分離した(ステップS5)。
(Invention example)
Zinc was separated from blast furnace dust according to the flow shown in FIG. That is, first, water was added to blast furnace dust having the composition shown in Table 1 to adjust the blast furnace dust: water = 1: 10 (weight ratio), and then 3 mol / L sulfuric acid was adjusted to pH = 2. It was adjusted to 0, and zinc contained in the blast furnace dust was leached (step S1). Next, a third solid-liquid separation process was performed on the first processing liquid obtained in the zinc leaching process (step S11). Subsequently, an iron precipitation step is performed on the fifth treatment liquid obtained by the third solid-liquid separation step, and a 2.5 mol / L sodium hydroxide aqueous solution is added so that the pH becomes 5.0. Thereafter, hydrogen peroxide solution was added to precipitate iron contained in the fifth treatment liquid (step S2). As for the amount of hydrogen peroxide solution added, the iron concentration in the fifth treatment solution was quantified in advance, an amount sufficient to react with all iron ions was added, and the mixture was stirred for 60 minutes. Then, the 1st solid-liquid separation process was performed and the 2nd process liquid obtained at the iron precipitation process was solid-liquid separated (step S3). A zinc precipitation step was performed on the obtained third treatment liquid, and a 2.5 mol / L sodium hydroxide aqueous solution was added so as to have a pH of 9.0 to precipitate zinc contained in the third treatment liquid. (Step S4). Finally, a second solid-liquid separation step for solid-liquid separation of the fourth treatment liquid obtained in the zinc precipitation step was performed to separate the precipitated zinc (step S5).

(比較例)
発明例と同様に高炉ダストから亜鉛を分離した。ただし、図11に示すフローで処理を行い、鉄沈殿工程を行わなかった。図11に示したフローにおいて、ステップS21、S22、S23およびS24は、図1に示したフローにおけるステップS1、S3、S4およびS5にそれぞれ対応している。その他の処理は発明例と全て同じである。
(Comparative example)
Zinc was separated from blast furnace dust in the same manner as in the inventive examples. However, processing was performed according to the flow shown in FIG. 11, and the iron precipitation step was not performed. In the flow shown in FIG. 11, steps S21, S22, S23 and S24 correspond to steps S1, S3, S4 and S5 in the flow shown in FIG. Other processes are the same as those of the invention example.

<鉄および亜鉛の沈殿率>
鉄沈殿工程における鉄および亜鉛の沈殿率を図12に示す。図12に示すように、亜鉛をほとんど沈殿させることなく、鉄を完全に沈殿させて除去できることが分かる。
<Precipitation rate of iron and zinc>
The precipitation rate of iron and zinc in the iron precipitation step is shown in FIG. As shown in FIG. 12, it can be seen that iron can be completely precipitated and removed with almost no precipitation of zinc.

<亜鉛含有率>
また、第2固液分離工程で得られたろ液に、2.5mol/Lの水酸化ナトリウム水溶液をpH=9.0になるように添加し、60分間撹拌して、亜鉛沈殿工程で沈殿した沈殿物の成分分析を行った。成分分析結果を表3に示す。表3から、得られた沈殿物は、亜鉛が42.6%まで濃縮されており、亜鉛原料としての回収価値が高いとされる亜鉛含有率40%を上回っており、製鉄ダストより分離した亜鉛を亜鉛原料として再資源化できることが分かる。
<Zinc content>
Moreover, 2.5 mol / L sodium hydroxide aqueous solution was added to the filtrate obtained at the 2nd solid-liquid separation process so that it might become pH = 9.0, it stirred for 60 minutes, and it precipitated at the zinc precipitation process. Component analysis of the precipitate was performed. Table 3 shows the component analysis results. From Table 3, the obtained precipitate is enriched with zinc to 42.6%, exceeding the zinc content of 40%, which is said to have a high recovery value as a zinc raw material, and is separated from iron-making dust. It can be seen that can be recycled as a zinc raw material.

さらに、発明例および比較例について、亜鉛浸出工程における亜鉛浸出率、鉄再資源化率(処理前の高炉ダスト中の鉄に対する、亜鉛浸出残渣および鉄沈殿工程での沈殿物中の鉄の割合)、亜鉛沈殿工程での沈殿物中の亜鉛の含有率、総処理費用の観点で比較した。得られた結果を表4に示す。   Furthermore, about the invention example and the comparative example, the zinc leaching rate in the zinc leaching step, the iron recycling rate (the ratio of iron in the zinc leaching residue and the iron precipitation step to the iron in the blast furnace dust before the treatment) The zinc content in the precipitate in the zinc precipitation step was compared in terms of the total processing cost. Table 4 shows the obtained results.

<発明例と比較例との比較>
亜鉛の浸出率については、発明例および比較例のいずれも70%と同じであった。しかし、比較例については、亜鉛浸出工程で浸出した鉄を回収することができないため、鉄の再資源化率が発明例に比べ低下した。また、比較例については、亜鉛沈殿工程で得られる沈殿物中の亜鉛含有率は、亜鉛原料として回収価値が高いとされる40%を大きく下回っており、亜鉛原料としての価値は小さいことが分かった。この場合、亜鉛沈殿工程で得られた沈殿物は、産業廃棄物としての処理を余儀なくされるため、発明例に比して処理費用が1.5倍程度必要であり、比較例のような処理フローは経済的でない。このように、本発明により、製鉄ダストから簡便かつ低コストで亜鉛を分離することが可能となった。
<Comparison between Invention Examples and Comparative Examples>
About the leaching rate of zinc, both the invention example and the comparative example were the same as 70%. However, about the comparative example, since the iron leached in the zinc leaching process cannot be recovered, the iron recycling rate was lower than that of the invention example. In addition, for the comparative example, the zinc content in the precipitate obtained in the zinc precipitation step is far below 40%, which is said to have a high recovery value as a zinc raw material, and it is found that the value as a zinc raw material is small. It was. In this case, since the precipitate obtained in the zinc precipitation step is forced to be treated as industrial waste, the treatment cost is required to be about 1.5 times that of the invention example. The flow is not economical. As described above, according to the present invention, zinc can be separated from iron-making dust easily and at low cost.

本発明によれば、簡便かつ低コストで製鉄ダストから亜鉛を分離することができるため、製鉄業において有用である。   According to the present invention, since zinc can be separated from ironmaking dust easily and at low cost, it is useful in the steel industry.

Claims (11)

製鉄所で発生する製鉄ダストに酸を添加して前記製鉄ダストを含む前記酸のpHを1.0以上に調整し、前記製鉄ダストに含まれる亜鉛を前記酸に浸出させる亜鉛浸出工程と、該亜鉛浸出工程で得られた第1処理液に第1アルカリを添加して鉄を沈殿させる鉄沈殿工程と、該鉄沈殿工程で得られた第2処理液を固液分離する第1固液分離工程と、該第1固液分離工程で得られた第3処理液に第2アルカリを添加して亜鉛を沈殿させる亜鉛沈殿工程と、該亜鉛沈殿工程で得られた第4処理液を固液分離する第2固液分離工程とを含むことを特徴とする亜鉛の分離方法。   A zinc leaching step of adjusting the pH of the acid containing the ironmaking dust to 1.0 or more by adding an acid to the ironmaking dust generated at the steelworks, and leaching zinc contained in the ironmaking dust into the acid; and An iron precipitation step for precipitating iron by adding a first alkali to the first treatment liquid obtained in the zinc leaching step, and a first solid-liquid separation for solid-liquid separation of the second treatment liquid obtained in the iron precipitation step A zinc precipitation step of precipitating zinc by adding a second alkali to the third treatment liquid obtained in the first solid-liquid separation step; and a fourth treatment liquid obtained in the zinc precipitation step. And a second solid-liquid separation step of separating. 前記亜鉛浸出工程は、前記製鉄ダストを含む前記酸のpHを2.0以上3.0以下に調整して行う。請求項1に記載の亜鉛の分離方法。   The zinc leaching step is performed by adjusting the pH of the acid containing the iron dust to 2.0 or more and 3.0 or less. The method for separating zinc according to claim 1. 前記亜鉛浸出工程における、前記製鉄ダストに含まれる亜鉛を前記酸に浸出させる時間を15分以上120分以下とする、請求項1または2に記載の亜鉛の分離方法。   3. The method for separating zinc according to claim 1, wherein in the zinc leaching step, a time for leaching zinc contained in the iron-making dust into the acid is 15 minutes or longer and 120 minutes or shorter. 前記鉄沈殿工程は、前記第1アルカリが添加された前記第1処理液のpHを4.0以上6.0以下に調整して行う、請求項1〜3のいずれか一項に記載の亜鉛の分離方法。   The zinc according to any one of claims 1 to 3, wherein the iron precipitation step is performed by adjusting a pH of the first treatment liquid to which the first alkali is added to 4.0 or more and 6.0 or less. Separation method. 前記鉄沈殿工程は、前記第1アルカリが添加された前記第1処理液のpHに応じて、酸化還元電位を制御して行う、請求項1〜4のいずれか一項に記載の亜鉛の分離方法。   The separation of zinc according to any one of claims 1 to 4, wherein the iron precipitation step is performed by controlling a redox potential according to a pH of the first treatment liquid to which the first alkali is added. Method. 前記亜鉛沈殿工程は、前記第2アルカリが添加された前記第3処理液のpHを8.0以上12.0以下に調整して行う、請求項1〜5のいずれか一項に記載の亜鉛の分離方法。   The zinc according to any one of claims 1 to 5, wherein the zinc precipitation step is performed by adjusting a pH of the third treatment liquid to which the second alkali is added to 8.0 or more and 12.0 or less. Separation method. 前記第1固液分離工程で得られた鉄を回収する第1鉄回収工程、または/および前記第2固液分離工程で分離された亜鉛を回収する亜鉛回収工程をさらに含む、請求項1〜6のいずれか一項に記載の亜鉛の分離方法。   The method further comprises a first iron recovery step for recovering iron obtained in the first solid-liquid separation step, and / or a zinc recovery step for recovering zinc separated in the second solid-liquid separation step. The method for separating zinc according to any one of 6. 前記亜鉛浸出工程と前記第1固液分離工程との間に、前記第1処理液を固液分離する第3固液分離工程をさらに含み、前記鉄沈殿工程は、前記第3固液分離工程で得られた第5処理液に含まれる鉄を沈殿させる、請求項1〜7のいずれか一項に記載の亜鉛の分離方法。   The method further includes a third solid-liquid separation step for solid-liquid separation of the first treatment liquid between the zinc leaching step and the first solid-liquid separation step, and the iron precipitation step includes the third solid-liquid separation step. The separation method of zinc as described in any one of Claims 1-7 which precipitates the iron contained in the 5th process liquid obtained by above. 前記第3固液分離工程で得られた鉄を回収する第2鉄回収工程をさらに含む、請求項8に記載の亜鉛の分離方法。   The zinc separation method according to claim 8, further comprising a second iron recovery step of recovering iron obtained in the third solid-liquid separation step. 製鉄ダストから、請求項1〜9のいずれか一項に記載の亜鉛の分離方法により亜鉛を分離して回収することを特徴とする亜鉛材料の製造方法。   A method for producing a zinc material, wherein zinc is separated and recovered from iron-making dust by the zinc separation method according to any one of claims 1 to 9. 製鉄ダストから、請求項1〜9のいずれか一項に記載の亜鉛の分離方法により鉄を分離して回収することを特徴とする鉄材料の製造方法。   A method for producing an iron material, wherein iron is separated and recovered from iron-making dust by the zinc separation method according to any one of claims 1 to 9.
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