JP3336131B2 - Method for recovering zinc from zinc-containing dust - Google Patents

Method for recovering zinc from zinc-containing dust

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JP3336131B2
JP3336131B2 JP24527094A JP24527094A JP3336131B2 JP 3336131 B2 JP3336131 B2 JP 3336131B2 JP 24527094 A JP24527094 A JP 24527094A JP 24527094 A JP24527094 A JP 24527094A JP 3336131 B2 JP3336131 B2 JP 3336131B2
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reduction furnace
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、電気炉等において発
生する亜鉛含有ダストから亜鉛を効率よく回収しようと
するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention aims to efficiently recover zinc from zinc-containing dust generated in an electric furnace or the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、資源リサイクル,エネルギー節減
等の観点から鉄スクラップのリサイクルが望まれてい
る。しかし、鉄スクラップは発生源によってその品質が
大きく異なる。
2. Description of the Related Art In recent years, recycling of iron scrap has been desired from the viewpoint of resource recycling and energy saving. However, the quality of iron scrap varies greatly depending on the source.

【0003】例えば、自家発生スクラップ (鉄鋼製造過
程で発生する鉄スクラップ) は、その素性が明確で、か
つ不純物の混入が少ないため、そのほとんどが発生工場
内で消費される。これに対し、二次加工スクラップや老
廃スクラップは、鉄鋼製品の二次加工や最終製品まで組
み込まれた後に分別回収されたものであるため、表面処
理鋼板や特殊鋼のスクラップを多く含むものであり、こ
れらは、電気炉メーカにおいて精錬され、再利用され
る。
[0003] For example, self-generated scrap (iron scrap generated in the steel making process) has a clear identity and contains little impurities, so that most of it is consumed in a generating plant. On the other hand, secondary processing scrap and waste scrap are separated and collected after secondary processing of steel products and integrated into final products, so they contain a lot of scraps of surface-treated steel sheets and special steel. Are refined and reused in electric furnace manufacturers.

【0004】そして、その際に発生する電気炉ダストに
は、原料の不純度に対応してクロム、カドミウム、鉛等
の、埋め立て廃棄した場合に溶出し環境汚染を引き起こ
す元素が数%、Zn分が20〜40%、そして鉄分が25〜50
%以上含まれていて、これらの処理・再資源化、すなわ
ちクロム、カドミウム、鉛等の有害金属の安価な固定化
とZn、Fe等の有価金属の回収・再資源化が強く望まれて
いた。
[0004] The electric furnace dust generated at that time contains elements such as chromium, cadmium, and lead which are eluted when disposed of in a landfill and cause environmental pollution, depending on the impurity of the raw material, by several percent. Is 20-40% and iron is 25-50
%, And it is strongly desired to treat and recycle them, that is, to inexpensively fix harmful metals such as chromium, cadmium and lead, and to recover and recycle valuable metals such as Zn and Fe. .

【0005】この点に関する先行技術として、例えば特
開昭64-90081号公報には、電気炉ダストを塊成化し、こ
の塊成化した電気炉ダストを還元剤とともに溶融製鋼ス
ラグ中に添加混入し、酸素ガスバブリングにより溶融し
揮発したZnを主体とする有価金属化合物を回収するとと
もに有害元素をスラグ中に固定する方法が提案されてい
る。また特開平2-38535 号公報には、電気炉ダストを、
ガス密閉型電気炉に還元剤および熔剤とともに供給し、
揮発性の金属類をダストの形で回収するとともにFe等の
有価金属を溶湯の形で回収する方法が、さらに、特開平
5-65552 号公報には、新規な電気炉ダストの処理方法と
して、酸素主体の助燃ガスと燃料の吹込みからなるバー
ナーを利用したフラッシュ反応炉タイプの溶融処理炉が
それぞれ開示されている。
[0005] As a prior art relating to this point, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 64-980081 discloses that electric furnace dust is agglomerated, and the agglomerated electric furnace dust is added to a molten steelmaking slag together with a reducing agent. A method has been proposed in which valuable metal compounds mainly composed of Zn melted and volatilized by oxygen gas bubbling are recovered and harmful elements are fixed in slag. Japanese Patent Application Laid-Open No. 2-38535 discloses that electric furnace dust is
Supplied together with a reducing agent and a flux to a gas-tight electric furnace,
A method of recovering volatile metals in the form of dust and recovering valuable metals such as Fe in the form of molten metal is disclosed in
Japanese Unexamined Patent Publication No. 5-65552 discloses a flash reactor type melting processing furnace using a burner composed of oxygen-based combustion gas and fuel injection as a novel electric furnace dust treatment method.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】ところで、特開昭64-9
0081号公報に開示の方法においては、電気炉ダストを塊
成化する工程を別途付加する必要があり、Fe等の有価金
属の回収・再資源化が困難である点に問題を残してい
た。
The problem to be solved by the invention
In the method disclosed in Japanese Patent Publication No. 0081, a step of agglomerating electric furnace dust needs to be separately added, and there is a problem in that it is difficult to recover and recycle valuable metals such as Fe.

【0007】また、特開平2-38535 号公報に開示の方法
は、有価金属含有比率の低い原料を電気炉を用いて製鋼
しているため、さらに、特開平5-65552 号公報に開示の
方法は酸素を多く使用する必要があるため、いずれも高
価な処理・回収方法となっていた。
In the method disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2-38535, steel having a low valuable metal content is produced using an electric furnace. Require the use of a large amount of oxygen, so that both methods are expensive treatment and recovery methods.

【0008】この発明の目的は、電気炉ダスト等のダス
ト中に含まれる、とくに、亜鉛を主体とする揮発生の有
価金属を、コスト上昇を招くことなしに (ダストの塊成
化を省略できること、電気エネルギーをできるだけ使用
しないこと、ダスト中に含まれる不揮発生有価金属も回
収・再利用できること、クロムやカドミウム、鉛等の環
境に有害な金属の固定化を達成できること) 、できるだ
け純粋な形態で回収できる新規な方法を提案するところ
にある。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to eliminate volatile aggressive metals contained in dust such as electric furnace dust, especially zinc, without causing an increase in cost (to avoid agglomeration of dust). Use as little electrical energy as possible, recover and reuse non-volatile valuable metals contained in dust, and achieve the fixation of environmentally harmful metals such as chromium, cadmium, and lead.) The idea is to propose a new method that can be recovered.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】この発明は、炭素系固体
還元剤の充てん層を備え、管路を介して熱風発生装置に
接続される上下2段の羽口を有する竪型溶融還元炉内
に、電気炉ダスト等の亜鉛含有ダストを吹込み、該ダス
ト中の亜鉛分を還元、蒸発させる一方、この蒸発させた
亜鉛蒸気を含む排ガスを炉外で冷却することにより亜鉛
を回収するに当たり、前記亜鉛含有ダストを熱風ととも
に上段羽口を通して吹込み、下段羽口からは熱風を吹込
み、該亜鉛含有ダストを吹き込んでいる間中、竪型還元
炉の炉頂温度を、炉内で発生した排ガスを2次燃焼させ
る複数本の燃焼用ランスによって600℃以上に保持す
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
である。
According to the present invention, there is provided a vertical smelting reduction furnace provided with a packed bed of a carbon-based solid reducing agent, and having two upper and lower tuyeres connected to a hot air generator via a pipeline. Injecting zinc-containing dust such as electric furnace dust, reducing and evaporating the zinc content in the dust, and recovering zinc by cooling the exhaust gas containing the evaporated zinc vapor outside the furnace, The zinc-containing dust was blown together with hot air through the upper tuyere, and hot air was blown from the lower tuyere, and while blowing the zinc-containing dust, the furnace top temperature of the vertical reduction furnace was generated in the furnace. A method for recovering zinc from zinc-containing dust, characterized in that the exhaust gas is maintained at a temperature of 600 ° C. or higher by a plurality of combustion lances for secondary combustion.

【0010】上記の方法において、竪型溶融還元炉内で
発生するダストについては、その全量あるいは一部を上
段羽口を通じて再度竪型溶融還元炉に吹き込むようにす
るが好ましい。
In the above method, it is preferable that all or a part of dust generated in the vertical smelting reduction furnace is blown into the vertical smelting reduction furnace again through the upper tuyere.

【0011】[0011]

【作用】以下、図面を用いてこの発明を詳細に説明す
る。
The present invention will be described below in detail with reference to the drawings.

【0012】図1は、この発明を実施するのに用いて好
適な設備の構成を示したものである。図中1は炭素系固
体還元剤の充てん層cを有する竪型溶融還元炉、2a,
2bは竪型溶融還元炉1に設けられた羽口(この例では
上下2段よりなるものとして示してある)であって、こ
の羽口2a,2bには管路3を介して熱風発生装置4に
接続される。
FIG. 1 shows a configuration of equipment suitable for carrying out the present invention. In the figure, 1 is a vertical smelting reduction furnace having a packed bed c of a carbon-based solid reducing agent, 2a,
2b is a tuyere (shown as having two upper and lower stages in this example) provided in the vertical smelting reduction furnace 1, and the tuyeres 2a and 2b are provided with a hot air generator through a pipe 3. 4 is connected.

【0013】5は熱風発生装置4に管路5aを介して空
気あるいは必要に応じて酸素を送り込むことができるブ
ロワー、6は炭材用ホッパー、7は竪型溶融還元炉1よ
り排出されるガスを冷却する排ガス冷却装置であって、
この排ガス冷却装置7は冷却塔7aと冷却水配管7bと
ポンプ7cを備える。
Reference numeral 5 denotes a blower capable of feeding air or oxygen as required to the hot air generator 4 through a pipe 5a; 6, a hopper for carbon material; and 7, a gas discharged from the vertical smelting reduction furnace 1. Exhaust gas cooling device for cooling the
The exhaust gas cooling device 7 includes a cooling tower 7a, a cooling water pipe 7b, and a pump 7c.

【0014】また、8はガス冷却装置7につながるサイ
クロン、9はサイクロン8の後方に配置されるバグフィ
ルター、10a, 10bはサイクロン8、バグフィルター9
で補集されたダスト (金属亜鉛あるいは酸化亜鉛) を輸
送装置11へ送給するホッパー、12a, 12bは溶融還元炉
1の上部に配置される2次燃焼用ランスであって、この
2次燃焼用ランス12a, 12bは温度計13の計測結果に従
い制御装置14からの指令によるバルブV1 , V2(流量調
整器) の開閉操作にて酸素あるいは空気を吹込み竪型溶
融還元炉1の炉頂部における温度が適正な温度となるよ
うに調整する。そして、15は亜鉛含有ダスト(電気炉ダ
スト等)を適量切り出して溶融還元炉1内へ吹き込む粉
体吹き込み装置であり、ここには、スラグの粘性や液相
温度を調整する目的で添加される製錬用溶剤が所定の割
合で混合されている。
Reference numeral 8 denotes a cyclone connected to the gas cooling device 7, reference numeral 9 denotes a bag filter arranged behind the cyclone 8, reference numerals 10a and 10b denote the cyclone 8, the bag filter 9
A hopper for feeding the dust (metal zinc or zinc oxide) collected by the hopper to the transport device 11, and 12a and 12b are lances for secondary combustion arranged at the upper part of the smelting reduction furnace 1. The lances 12a and 12b blow the oxygen or air by opening and closing the valves V 1 and V 2 (flow rate regulators) in accordance with the measurement result of the thermometer 13 according to a command from the control device 14, and the furnace of the vertical smelting reduction furnace 1 Adjust so that the temperature at the top is the proper temperature. Reference numeral 15 denotes a powder blowing device for cutting out an appropriate amount of zinc-containing dust (electric furnace dust or the like) and blowing it into the smelting reduction furnace 1, which is added for the purpose of adjusting the viscosity of slag and the liquidus temperature. A smelting solvent is mixed in a predetermined ratio.

【0015】竪型溶融還元炉1内には炭材の充てん層c
が形成されていて、該還元炉1の炉頂で所定のストック
ラインとなるようにホッパー6によって炭材が供給され
る。
In the vertical smelting reduction furnace 1, a packed bed of carbon material c
Is formed, and the carbon material is supplied by the hopper 6 so as to form a predetermined stock line at the furnace top of the reduction furnace 1.

【0016】送風空気(適量の酸素を含む場合がある)
は、ブロワー5によって熱風発生装置4へ送られ800 〜
1000℃に加熱されたのち、管路3を通して熱風として羽
口2a, 2bからそれぞれ溶融還元炉1内へ吹き込ま
れ、これによって炭材を燃焼させる。
Blast air (may contain an appropriate amount of oxygen)
Is sent to the hot air generator 4 by the blower 5
After being heated to 1000 ° C., hot air is blown from the tuyeres 2 a and 2 b into the smelting reduction furnace 1 through the pipe line 3, thereby burning the carbonaceous material.

【0017】亜鉛含有ダスト(電気炉ダスト等)は、予
めスラグの粘性や液相温度を調整する目的で添加される
石灰石と硅石の製錬用溶剤に所定の割合で混合され、粉
体吹き込み装置15により溶融還元炉1内へ吹き込まれた
のちは、炭材の燃焼熱と還元ガスにより還元され亜鉛蒸
気となり炭材の充てん層cを通って炉頂のダクトより排
出される。
The zinc-containing dust (electric furnace dust, etc.) is mixed in a predetermined ratio with a smelting solvent for limestone and silica stone added in advance for the purpose of adjusting the viscosity of slag and the liquidus temperature. After being blown into the smelting reduction furnace 1 by 15, it is reduced by the combustion heat of the carbonaceous material and the reducing gas to become zinc vapor, and is discharged from the furnace top duct through the carbon material packed bed c.

【0018】亜鉛含有ダスト中の鉄酸化物は、クロム、
カドミウム等の他の酸化物とともに、炭材の燃焼熱によ
って羽口先レースウエイ内で溶融し、下段の羽口2bに
向かって下降する。そして、この下降溶融物は羽口2b
の先で生成した高温の還元ガスと交流接触し還元される
とともに、滴下途中での充てん層cとの接触により直接
還元されてメタルとスラグに分離する。この際、吸熱反
応である還元反応熱が羽口2bの先で生成した高温の還
元ガスによって補われる。
The iron oxide in the zinc-containing dust is chromium,
Together with other oxides such as cadmium, the carbon material is melted in the tuyere-tip raceway by the heat of combustion of the carbonaceous material and descends toward the lower tuyere 2b. And this descending molten material is tuyere 2b
At the same time as the high-temperature reducing gas generated at the end of the reactor, it is reduced by direct contact with the packed layer c during the dropping, and is separated into metal and slag. At this time, the heat of the reduction reaction, which is an endothermic reaction, is supplemented by the high-temperature reducing gas generated at the tip of the tuyere 2b.

【0019】竪型溶融還元炉1の底部に溜まった溶融メ
タルは出銑口1aから、また、スラグは出滓口1bより
それぞれ排出されるが、クロム、カドミウム等も溶融メ
タルあるいはスラグ中に固定され無害化されることとな
る。
The molten metal accumulated at the bottom of the vertical smelting reduction furnace 1 is discharged from the tap hole 1a, and the slag is discharged from the slag port 1b. Chromium, cadmium and the like are also fixed in the molten metal or slag. And be rendered harmless.

【0020】この発明においては、亜鉛含有ダストを吹
き込んでいる間中、竪型溶融還元炉の炉頂温度を600 ℃
以上に保持することとしたが、その理由を以下に説明す
る。
In the present invention, while the zinc-containing dust is being blown, the furnace temperature of the vertical smelting reduction furnace is set to 600 ° C.
The reason is described above, and the reason will be described below.

【0021】炭材充てん層型の溶融還元炉を用いた電気
炉ダストの処理においては、電気炉ダストが亜鉛酸化物
等の揮発性元素の酸化物を多量に含有しているため、通
気阻害や棚吊り等の操業トラブルを頻発させ溶融還元炉
での操業が不安定になる。
In the treatment of electric furnace dust using a carbon-packed bed-type smelting reduction furnace, since electric furnace dust contains a large amount of oxides of volatile elements such as zinc oxide, airflow inhibition and Operation troubles such as hanging of shelves frequently occur, and operation in the smelting reduction furnace becomes unstable.

【0022】このような原因を究明すべく、種ゝ実験と
検討を重ねた結果、次のようなことが明らかとなった。
As a result of repeated examinations and experiments in order to investigate such causes, the following has been clarified.

【0023】(1)通気阻害や棚吊りが発生した際、炉の
上部の炭材表面や炉頂部の壁面には主にZnO とCの混合
物からなる多量の付着物が観察される。 (2)通気阻害や棚吊りは必ず炉頂温度が低い時期に起き
る。 (3)炉頂温度が低い場合には、還元性が高いと推定され
る炭材の充てん層内であっても、Zn蒸気よりもZnO のほ
うが安定している。 (4)炉頂温度が低い場合における、炉頂温度と炉頂ガス
の酸化度 ((CO2+H2O)/(CO +CO2 +H2+H2O)) 、炉頂
ガス中のZnの存在形態 (Zn蒸気かZnO)は図2に示すよう
な状況にあった。 (5)炉頂ガスのZn蒸気圧は電気炉ダストの亜鉛含有量に
応じて変化するが本発明法で可能な操業範囲において
は、炉頂質量分析計による測定、又は採取ガスの急速凝
集で集めた凝集物の化学分析値と採取ガス量から計算推
定される値から、0.01〜0.1 atm 程度であることが明ら
かとなった。 (6)以上のことから、竪型溶融還元炉 (2段羽口を有す
るもの) の操業において、炉頂ガス中におけるZnの存在
形態をZn蒸気とし、通気阻害や棚吊り等の操業トラブル
を起こさずに、しかも溶融還元炉を安定的に操業するに
は炉頂温度を600℃以上とする必要がある。
(1) When obstruction of ventilation or hanging on the shelf occurs, a large amount of deposits mainly composed of a mixture of ZnO and C are observed on the surface of the carbon material at the top of the furnace and on the wall surface of the furnace top. (2) Inhibition of ventilation and hanging on the shelves always occur when the furnace top temperature is low. (3) When the furnace top temperature is low, ZnO is more stable than Zn vapor even in the packed bed of carbon material which is estimated to have high reducibility. (4) When the top temperature is low, the top temperature and the oxidation degree of the top gas ((CO 2 + H 2 O) / (CO + CO 2 + H 2 + H 2 O)), the presence of Zn in the top gas The form (Zn vapor or ZnO) was in the situation as shown in FIG. (5) The Zn vapor pressure of the top gas changes according to the zinc content of the electric furnace dust, but within the operating range possible with the method of the present invention, measurement by a top mass spectrometer or rapid aggregation of the collected gas From the chemical analysis values of the collected aggregates and the values calculated and estimated from the amount of collected gas, it was clear that the values were about 0.01 to 0.1 atm. (6) From the above, in the operation of a vertical smelting reduction furnace (one with two-stage tuyere), the presence form of Zn in the furnace top gas was changed to Zn vapor, and the operation troubles such as airflow inhibition and shelf hanging were reduced. To ensure stable operation of the smelting reduction furnace without causing it to occur, the furnace top temperature must be 600 ° C or higher.

【0024】ここに、上掲図1に示したような、通常の
2段羽口を有する竪型溶融還元炉の操業においては、炉
頂温度を600 ℃以上に維持しようとしてもそれを下回る
ことがある。このためこの発明においては、炉頂に設け
た2次燃焼用ランス12a,12bを用いて排ガスを燃焼さ
せるようにする。
Here, in the operation of a vertical smelting reduction furnace having a normal two-stage tuyere as shown in FIG. 1 above, even if the furnace top temperature is to be maintained at 600 ° C. or higher, it must be lower than 600 ° C. There is. Therefore, in the present invention, the exhaust gas is burned using the secondary combustion lances 12a and 12b provided on the furnace top.

【0025】このような2次燃焼用ランス12a,12 bを
用いて排ガスを燃焼させるようにすれば、炉頂ガスにお
けるZnの存在形態がZn蒸気となり、通気阻害や棚吊り等
の操業トラブルを起こさずに安定した操業を行うことが
できる。
If the exhaust gas is burned using such secondary combustion lances 12a and 12b, the presence form of Zn in the furnace top gas becomes Zn vapor, and operation troubles such as obstruction of ventilation and hanging on a shelf are reduced. A stable operation can be performed without raising.

【0026】2次燃焼によって達成しなければならない
炉頂温度は、2次燃焼前の炉頂温度と炉頂ガス中のZn蒸
気の分圧によって決まる例えば図3に示すような条件に
従うのが望ましい。
The furnace top temperature which must be achieved by the secondary combustion is desirably in accordance with the condition shown in FIG. 3, which is determined by the furnace top temperature before the secondary combustion and the partial pressure of Zn vapor in the furnace gas. .

【0027】例えば、2次燃焼前の炉頂温度が500 ℃
で、炉頂ガスの酸化度が0.8 、そしてその際の炉頂ガス
中のZn蒸気の分圧が0.1 atm である場合においては、図
3より明らかなように、2次燃焼により酸化度が上昇す
る効果と炉頂温度が上昇する効果を勘案した場合に2次
燃焼後における炉頂温度は1000℃以上となる。
For example, the furnace top temperature before the secondary combustion is 500 ° C.
When the oxidation degree of the top gas is 0.8 and the partial pressure of Zn vapor in the top gas at that time is 0.1 atm, the oxidation degree increases due to the secondary combustion, as is clear from FIG. Considering the effect of increasing the temperature of the furnace and the effect of increasing the furnace top temperature, the furnace top temperature after the secondary combustion becomes 1000 ° C. or more.

【0028】炉頂部における温度を、ただやみくもに上
昇させるのでは耐火物の損傷を引き起こすので得策では
ない。したがって、炉頂での測温結果とともに、質量分
析計等によって測定したZn蒸気分圧をも考慮に入れ上掲
図3に示すような適正な炉頂温度となるように温度調整
するのが好ましい。炉頂の温度に関しては1200℃以下が
適当な温度といえる。
It is not advisable to simply raise the temperature at the top of the furnace, as this will cause damage to the refractory. Therefore, it is preferable to adjust the temperature so as to have an appropriate furnace top temperature as shown in FIG. 3 taking into consideration the partial pressure of Zn vapor measured by a mass spectrometer or the like together with the temperature measurement result at the furnace top. . Regarding the furnace top temperature, 1200 ° C or less can be said to be an appropriate temperature.

【0029】上掲図1に示したような構成になる設備に
おいては、溶融還元炉1から排出された排ガスを冷却装
置7によって冷却するようにしたが、これは、排ガス中
に含まれているZn蒸気またはZn酸化物は粒径が3μm 以
下の微粒子であり、それらが疑似粒子化し5〜10μm の
非常に微細な粒子となっているため、そのままではバク
フィルターのような微粉回収集塵機の使用が困難となる
からである。2次燃焼用ランスを有しない場合の設備に
ついての構成例を図4に示す。
In the equipment having the configuration as shown in FIG. 1 described above, the exhaust gas discharged from the smelting reduction furnace 1 is cooled by the cooling device 7, but this is contained in the exhaust gas. Since Zn vapor or Zn oxide is fine particles with a particle size of 3 μm or less, which are quasi-particles and become very fine particles of 5 to 10 μm, it is not possible to use a fine dust collector such as a back filter as it is. This is because it becomes difficult. FIG. 4 shows an example of the configuration of the equipment having no secondary combustion lance.

【0030】次に、この発明の実施の態様として炉内で
発生するダストの全量あるいは一部を炉に設けられてい
る羽口を通じて再度炉に吹き込むが、このダストの吹き
込みについて以下に説明する。
Next, as an embodiment of the present invention, all or a part of dust generated in the furnace is blown into the furnace again through a tuyere provided in the furnace. The blowing of the dust will be described below.

【0031】さて、この発明においては、前述したよう
に上段羽口から吹き込まれた電気炉ダスト中の酸化亜鉛
ZnO は還元されZn蒸気となって炭素系固体還元剤の充填
層を通り炉頂部から排出されるわけであるが、以下の点
で改善の余地がある。
In the present invention, as described above, zinc oxide contained in the electric furnace dust blown from the upper tuyere is used.
ZnO is reduced to Zn vapor and discharged from the furnace top through the packed bed of carbon-based solid reducing agent, but there is room for improvement in the following points.

【0032】すなわち、 (1) 竪型溶融還元炉の排ガス中にはZnの他に炭素系固体
還元剤であるコークスのカーボンやアッシュ分が多く混
入するため,相対的にダスト中のZn濃度の低下が避けら
れない。 (2) 竪型溶融還元炉から飛び出すダスト中にはFeも多少
含まれているためメタルの回収量すなわち生産性の低下
が避けられない。 (3) 竪型溶融還元炉から飛び出す微粉のカーボンが多く
なると炭材原単位が上昇し,製造コストの上昇が避けら
れない。
(1) In addition to Zn, a large amount of carbon and ash of coke, which is a carbon-based solid reducing agent, is mixed into the exhaust gas from the vertical smelting reduction furnace in a large amount. A decline is inevitable. (2) Since some Fe is contained in the dust flying out of the vertical smelting reduction furnace, a reduction in the amount of recovered metal, that is, a decrease in productivity is inevitable. (3) If the amount of fine powder carbon that jumps out of the vertical smelting reduction furnace increases, the carbonaceous unit consumption increases, and an increase in production cost is inevitable.

【0033】この発明は、溶融竪型還元炉にて発生する
ダストの全量あるいは一部を羽口を通して再び該炉内に
吹き込むことによって、Znを主体とする揮発性の有価金
属をできるだけ純粋な形態で回収するだけでなく、ダス
ト中の炭材の再利用とこれに加えダスト中のFe等の低沸
点有価金属を高歩留りで回収し再資源化を図るのに極め
て有利となる。
According to the present invention, the whole or a part of the dust generated in the molten vertical reduction furnace is blown into the furnace again through the tuyere to convert the volatile valuable metal mainly composed of Zn into the purest possible form. This is extremely advantageous not only for recycling but also for reusing the carbonaceous material in the dust and recovering the low-boiling-point valuable metals such as Fe in the dust at a high yield.

【0034】炉内で発生したダストの少なくとも一部を
羽口を通して再び炉内へ吹き込むのに好適な設備の構成
を図5に示す。
FIG. 5 shows a configuration of a facility suitable for blowing at least a part of dust generated in the furnace through the tuyere into the furnace again.

【0035】Zn濃度をより高くするとともに回収ダスト
中のカーボンを有効に活用するには、図5に示すごとく
サイクロン16等の集塵装置を竪型溶融還元炉1の後段で
かつ冷却装置7の前段に配置する有効である。
In order to further increase the Zn concentration and to effectively utilize the carbon in the collected dust, a dust collector such as a cyclone 16 is disposed downstream of the vertical smelting reduction furnace 1 and a cooling device 7 as shown in FIG. It is effective to place it in the previous stage.

【0036】先ず,サイクロン16を設置せず竪型溶融還
元炉1の出側に冷却装置7を直に配置した場合には、還
元炉1の頂部から排出されるZn蒸気は冷却装置7で再び
ZnOとなって回収されるものの、このようにして得られ
たダスト (以下、回収ダストと記す) には炭材に由来し
たカーボン分を多く含有している。
First, when the cooling device 7 is disposed directly on the outlet side of the vertical smelting reduction furnace 1 without installing the cyclone 16, Zn vapor discharged from the top of the reduction furnace 1 is again cooled by the cooling device 7.
Although collected as ZnO, the dust thus obtained (hereinafter referred to as “recovered dust”) contains a large amount of carbon derived from the carbonaceous material.

【0037】これに対して,竪型溶融還元炉1と冷却装
置7の間にサイクロン16を設置すると、竪型溶融還元炉
1から飛び出した、Zn分を主体としカーボンやアッシュ
分を含むダストのうち、炭材から発生する約10μm 以上
の比較的粗いカーボン分を含むダストはサイクロン16で
捕集されダストに含まれるカーボン分の大部分を分離す
ることができ、冷却装置7およびバグフィルター9にて
Zn分を回収することになり、したがって、 (1) カーボン分を分離することにより,冷却装置やバグ
フィルターでの回収物中のZn濃度を向上できる。 (2) サイクロンで回収したカーボン分をリサイクルでき
るので、竪型溶融還元炉の炭材原単位を削減するのに有
効である。 (3) サイクロンで回収したダスト中に含まれるFe等のメ
タル分もリサイクルできるのでメタルの生産性の低下を
避けることができる。
On the other hand, when the cyclone 16 is installed between the vertical smelting reduction furnace 1 and the cooling device 7, the dust of the Zn content and the carbon and ash content jumping out of the vertical smelting reduction furnace 1 is removed. Among them, dust containing relatively coarse carbon content of about 10 μm or more generated from carbonaceous materials can be collected by the cyclone 16 and most of the carbon content contained in the dust can be separated. hand
The Zn content is to be recovered. Therefore, (1) By separating the carbon content, the Zn concentration in the recovered material in a cooling device or a bag filter can be improved. (2) Since the carbon content recovered by the cyclone can be recycled, it is effective to reduce the carbon unit consumption of the vertical smelting reduction furnace. (3) Metals such as Fe contained in the dust collected by the cyclone can be recycled, so that a reduction in metal productivity can be avoided.

【0038】一方、竪型溶融還元炉1の出側に冷却装置
7を設けその後段にサイクロン16を配置する場合には炭
材に起因するカーボン分の多くが冷却装置7に堆積して
しまう不利があるのでサイクロン16等の集塵装置を竪型
溶融還元炉1の後段かつ冷却装置7の前段に配置するこ
とが妥当になる。
On the other hand, when the cooling device 7 is provided on the outlet side of the vertical smelting reduction furnace 1 and the cyclone 16 is arranged at the subsequent stage, a large amount of carbon caused by the carbon material accumulates in the cooling device 7. Therefore, it is appropriate to dispose the dust collecting device such as the cyclone 16 at a stage after the vertical smelting reduction furnace 1 and before the cooling device 7.

【0039】サイクロン16で捕集したダスト (Zn分を含
有しカーボン分を主体とするダスト) は、ダスト溜めホ
ッパー17を経由させて回収ダストの一部がダスト循環装
置18にて竪型溶融還元炉1の上段羽口2aより炉内へ吹き
込まれる。
The dust collected by the cyclone 16 (dust containing Zn and mainly composed of carbon) passes through a dust storage hopper 17 and a part of the collected dust is vertically melt-reduced by a dust circulator 18. It is blown into the furnace from the upper tuyere 2a of the furnace 1.

【0040】また、ダスト溜めホッパー17の回収ダスト
の一部はダスト排出装置19を介して輸送装置11へ排出さ
れる。
A part of the collected dust in the dust collecting hopper 17 is discharged to the transport device 11 via the dust discharging device 19.

【0041】ダスト溜めホッパー17には重量測定器20と
ダストレベル計21a,21b が配置されていて、回収ダスト
量とダストのレベル位置を検知するとともに、サイクロ
ン16で回収されるダスト量とバランスするように羽口2a
に循環させるダスト量とダスト輸送装置11へ排出するダ
スト量を調整する。
A weight measuring device 20 and dust level meters 21a and 21b are arranged in the dust storage hopper 17 to detect the amount of collected dust and the level position of the dust, and to balance the amount of dust collected by the cyclone 16. Tuyere 2a
The amount of dust to be circulated to and the amount of dust discharged to the dust transport device 11 are adjusted.

【0042】竪型溶融還元炉1から排出される600 〜80
0 ℃の排ガスとサイクロン16で補集されなかった微細な
ダストは冷却装置7の冷却水配管7aによる熱交換にて約
150℃以下に冷却されたのち、バグフィルター9に送ら
れダストの大部分はここで回収され切り出し装置22,23
を経て輸送装置11に切り出され濃化された粗ZnOとし
て系外に排出される。
600 to 80 discharged from the vertical smelting reduction furnace 1
The exhaust gas at 0 ° C and the fine dust not collected by the cyclone 16 are subjected to heat exchange by the cooling water pipe 7a of the
After being cooled to 150 ° C. or less, most of the dust sent to the bag filter 9 is collected here and cut out by the cutting devices 22 and 23.
Through the transport device 11 and discharged out of the system as concentrated ZnO.

【0043】[0043]

【実施例】【Example】

実施例1 下記の仕様からなる図1に示した構成の竪型溶融還元炉
を用いて、電気炉ダストの処理(Znの回収)を行い、そ
の際の操業状況について調査した。
Example 1 An electric furnace dust was treated (recovery of Zn) using a vertical smelting reduction furnace having the following specifications and having the configuration shown in FIG. 1, and the operation status at that time was investigated.

【0044】1)溶融還元炉 炉径:1.2 m 高さ:8.0 m 羽口:上段,下段各3本 2次燃焼ランス:2本 2)送風条件 送風量:1650Nm3/hr 送風温度:900 ℃ 富化酸素量:50〜200Nm3/hr 3)粉体吹き込み 粉体配合比:電気炉ダスト:85% 溶剤15%(溶剤の種類:石灰石+硅石) 吹込み量:600 〜800kg/hr1) Smelting reduction furnace Furnace diameter: 1.2 m Height: 8.0 m Tuyere: upper and lower three each Secondary combustion lance: two 2) Ventilation conditions Ventilation volume: 1650 Nm 3 / hr Ventilation temperature: 900 ° C. enriched oxygen content: 50 to 200 nm 3 / hr 3) powder blown powder blending ratio: electric arc furnace dust: 85% solvent 15% (solvent type: limestone + Keiseki) blown amount: 600 ~800kg / hr

【0045】その結果を、操業条件とともに表1に示
す。
The results are shown in Table 1 together with the operating conditions.

【0046】[0046]

【表1】 [Table 1]

【0047】電気炉ダスト中のZnO の含有量に応じた排
ガスの2次燃焼により溶融還元炉の炉頂温度を適正に調
整した適合例においては、比較例に比べ通気変動,棚吊
り等のトラブルはなく安定した操業を行えることが確認
できた。また、この際に回収されたZnO を主成分とする
粉体のZn濃度は50〜60%の高濃度ものであり、メタルに
関してはその組成が88〜92%のFe、0.7 〜3.5 %のCr、
3.0 〜6.0 %のMnを含む銑鉄を得ることができた。
In the adaptation example in which the furnace top temperature of the smelting reduction furnace was appropriately adjusted by the secondary combustion of the exhaust gas in accordance with the content of ZnO in the electric furnace dust, troubles such as variation in ventilation and hanging on the shelf were found as compared with the comparative example. It was confirmed that stable operation was possible. The Zn concentration of the ZnO 2 powder recovered at this time is as high as 50 to 60%, and as for the metal, the composition is 88 to 92% of Fe and 0.7 to 3.5% of Cr. ,
Pig iron containing 3.0 to 6.0% Mn could be obtained.

【0048】実施例2 下記の仕様からなる図1に示す如き構成になる竪型溶融
還元炉を用いて、表2に示す組成の電気炉ダストを使用
して下記の条件で溶融試験を行った。 条件 1)溶融還元炉 炉径 :1.2 m 高さ :8.0 m 羽口 :上段、下段各3本 2)送風条件 送風量 :1650Nm3/hr 送風温度 :900 ℃ 富化酸素量 :50〜200Nm3/hr 3)粉体吹き込み 配合比 :電気炉ダスト 90% :溶剤(石灰石+硅石)10% 吹き込み量 :600 〜800kg/hr
Example 2 Using a vertical smelting reduction furnace having the following specifications and having a configuration as shown in FIG. 1, a melting test was carried out under the following conditions using electric furnace dust having the composition shown in Table 2. . Condition 1) smelting reduction furnace Ro径: 1.2 m Height: 8.0 m tuyeres: upper, lower each triplet 2) blowing condition air volume: 1650 nm 3 / hr blast temperature: 900 ° C.-enriched oxygen content: 50 to 200 nm 3 / hr 3) Powder injection Mixing ratio: Electric furnace dust 90%: Solvent (limestone + silica stone) 10% Injection amount: 600 to 800kg / hr

【0049】[0049]

【表2】 [Table 2]

【0050】この試験の結果を試験条件ととに表3に示
す。
Table 3 shows the results of this test together with the test conditions.

【0051】[0051]

【表3】 [Table 3]

【0052】表3に示す通り、サイクロンで回収した含
亜鉛ダストを上段羽口に適量循環させながら外部排出す
るダスト量を調整した本発明例では比較例に比べて、高
濃度のZnダストを回収することが可能になった。
As shown in Table 3, the zinc-containing dust collected by the cyclone was circulated to the upper tuyere in an appropriate amount, and the amount of dust discharged to the outside was adjusted in the present invention example. In comparison with the comparative example, a higher concentration of Zn dust was recovered. It became possible to do.

【0053】そして、その際に得られたメタル組成は90
〜93% のFe、 1〜2%のSi, 4.0 〜4.3%のC , 0.8 〜1.3%
のMn,0.6 〜1.0%のCrを含む銑鉄であった。また、スラ
グ組成は24〜26% のSiO2, 15〜24% のAl2O3, 20 〜25%
のCaO, 2.3〜2.7%のMgO ,5.7〜7.0%のMnO 0.01%以下の
Cdを含むスラグであった。
The metal composition obtained at that time is 90
~ 93% Fe, 1-2% Si, 4.0-4.3% C, 0.8-1.3%
Of pig iron containing 0.6% to 1.0% Cr. Moreover, the slag composition SiO 2 24-26% 15-24% of Al 2 O 3, 20 ~25%
CaO, 2.3-2.7% MgO, 5.7-7.0% MnO 0.01% or less
It was a slag containing Cd.

【0054】[0054]

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、通気変動や棚吊り等の弊害を伴うことなしに粉状の
電気炉ダストからZnを主体とする有価金属化合物を効率
よく回収できる。また、炉内で発生したダストを循環使
用することによって高濃度のZnダストの回収および溶銑
の分離回収が可能となり有価金属と資源の有効利用がで
きるし従来の処理方法に比較して処理コストの軽減を図
ることができる。
As described above, according to the present invention, valuable metal compounds mainly composed of Zn can be efficiently recovered from powdery electric furnace dust without adverse effects such as fluctuations in ventilation and hanging on shelves. . In addition, by recycling the dust generated in the furnace, high-concentration Zn dust can be recovered and hot metal can be separated and recovered, making it possible to use valuable metals and resources more effectively and reducing processing costs compared to conventional processing methods. Reduction can be achieved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】この発明を実施するのに用いて好適な設備の構
成を示した図である。
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of equipment suitable for use in carrying out the present invention.

【図2】図1は溶融還元炉の炉頂温度と炉頂ガスの酸化
度((CO2 +H2O)/(CO+CO2 +H2O +H2O ))、炉頂ガス中
のZnの存在形態(Zn蒸気かZnO)の関係を示した図であ
る。
FIG. 1 shows the top temperature of the smelting reduction furnace and the oxidation degree of the top gas ((CO 2 + H 2 O) / (CO + CO 2 + H 2 O + H 2 O)), and the presence of Zn in the top gas FIG. 3 is a diagram showing a relationship between forms (Zn vapor or ZnO).

【図3】図2は溶融還元炉の炉頂で、炉頂ガスを燃焼さ
せたときの、炉頂温度と炉頂─スの酸化度((CO2 +H2O)
/(CO+CO2 +H2+H2O)) の変化と炉頂ガス中のZnの存在
形態(Zn蒸気かZnO )の関係を示した図である。
FIG. 2 is a top view of a smelting reduction furnace, in which a top gas and a degree of oxidation of a top gas ((CO 2 + H 2 O)
FIG. 4 is a diagram showing a relationship between a change in / (CO + CO 2 + H 2 + H 2 O)) and a form of Zn present in the furnace top gas (Zn vapor or ZnO).

【図4】炉頂ガスを2次燃焼させる構造の設備を示した
図である。
FIG. 4 is a diagram showing equipment having a structure for performing secondary combustion of furnace top gas.

【図5】炉内で発生したダストの再吹き込みを実施する
設備の構成を示した図である。
FIG. 5 is a diagram showing a configuration of a facility for re-blowing dust generated in a furnace.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 竪型溶融還元炉 2a 羽口 2b 羽口 3 管路 4 熱風発生装置 5 ブロワー 6 炭材用ホッパー 7 排ガス冷却装置 8 サイクロン 9 バグフィルター 10a ホッパー 10b ホッパー 11 輸送装置 12a 2次燃焼用ランス 12b 2次燃焼用ランス 13 温度計 14 制御装置 15 粉体吹き込み装置 16 サイクロン 17 ダスト留めホッパー 18 ダスト循環装置 19 ダスト排出装置 20 重量測定器 21a,21b ダストレベル計 22 切出し装置 23 切出し装置 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Vertical smelting reduction furnace 2a Tuyere 2b Tuyere 3 Pipe line 4 Hot air generator 5 Blower 6 Carbon material hopper 7 Exhaust gas cooling device 8 Cyclone 9 Bag filter 10a Hopper 10b Hopper 11 Transport device 12a Lance for secondary combustion 12b 2 Lance for the next combustion 13 Thermometer 14 Control device 15 Powder injection device 16 Cyclone 17 Dust retaining hopper 18 Dust circulation device 19 Dust discharge device 20 Weight measuring device 21a, 21b Dust level meter 22 Cutting device 23 Cutting device

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 藤井 徹也 千葉県千葉市中央区川崎町1番地 川崎 製鉄株式会社 鉄鋼研究所内 (56)参考文献 特開 昭57−13129(JP,A) 特開 昭58−224129(JP,A) 特開 昭62−192513(JP,A) 特開 昭62−182214(JP,A) 特開 平5−271735(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C22B 1/00 - 61/00 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Tetsuya Fujii 1 Kawasaki-cho, Chuo-ku, Chiba-shi, Chiba Kawasaki Steel Works, Ltd. Steel Research Laboratory (56) References JP-A-57-13129 (JP, A) JP-A Sho 58-224129 (JP, A) JP-A-62-192513 (JP, A) JP-A-62-182214 (JP, A) JP-A-5-271735 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) C22B 1/00-61/00

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】炭素系固体還元剤の充てん層を備え、管路
を介して熱風発生装置に接続される上下2段の羽口を有
する竪型溶融還元炉内に、電気炉ダスト等の亜鉛含有ダ
ストを吹込み、該ダスト中の亜鉛分を還元、蒸発させる
一方、この蒸発させた亜鉛蒸気を含む排ガスを炉外で冷
却することにより亜鉛を回収するに当たり、 前記亜鉛含有ダストを熱風とともに上段羽口を通して吹
込み、下段羽口からは熱風を吹込み、該亜鉛含有ダスト
を吹き込んでいる間中、竪型還元炉の炉頂温度を、炉内
で発生した排ガスを2次燃焼させる複数本の燃焼用ラン
スによって600°C以上に保持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。
1. A pipeline comprising a packed layer of a carbon-based solid reducing agent.
A zinc-containing dust such as an electric furnace dust is blown into a vertical smelting reduction furnace having two upper and lower tuyeres connected to a hot-air generator via a hot air generator to reduce and evaporate the zinc content in the dust. In recovering zinc by cooling the exhaust gas containing the evaporated zinc vapor outside the furnace, the zinc-containing dust is blown together with hot air through the upper tuyere , and hot air is blown from the lower tuyere. While blowing the dust, the top temperature of the vertical reduction furnace is
Multiple combustion runs for secondary combustion of exhaust gas generated in
A method for recovering zinc from zinc-containing dust, wherein the temperature is maintained at 600 ° C. or higher by a heat source.
【請求項2】竪型溶融還元炉にて発生するダストの全量
あるいは一部を上段羽口を通して再び竪型溶融還元炉内
に吹き込む請求項1記載の方法。
2. The method according to claim 1, wherein all or part of the dust generated in the vertical smelting reduction furnace is blown into the vertical smelting reduction furnace again through the upper tuyere.
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