JP4499306B2

JP4499306B2 - ロータリーキルンを用いた亜鉛含有酸化鉄の脱亜鉛方法

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Publication number: JP4499306B2
Application number: JP2001043863A
Authority: JP
Inventors: 伸一黒豆; 紀条上野; 三郎佐藤; 博幸梶岡
Original assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Priority date: 2001-02-20
Filing date: 2001-02-20
Publication date: 2010-07-07
Anticipated expiration: 2021-02-20
Also published as: JP2002241850A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、固体還元法によるロータリーキルンを用いた亜鉛含有酸化鉄の脱亜鉛方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ロータリーキルンによる亜鉛含有酸化鉄の脱亜鉛には、１０００℃以下の還元性の雰囲気で行う固体還元法が適用されている。
しかし、この固体還元法を亜鉛含有酸化鉄の脱亜鉛に適用した場合、ロータリーキルンの炉内壁へのリング（ロータリーキルンの炉内壁に付着しリング状に成長したＦｅＯ−Ａｌ₂Ｏ₃−ＳｉＯ₂の溶融付着物）の形成は避けられず、そのため、ロータリーキルンの炉内壁にリングが形成されるまで一定期間操業を行った後、ロータリーキルンの炉内壁に形成されたリングの除去作業を行っていた。
この除去方法としては、操業を停止して炉を冷却し、ブレーカー等を使用して、形成されたリングを人手によって除去する方法や、クリーニング操業と称する高温でのリング溶解作業を行う方法がとられていた。
このため、ロータリーキルンを連続的に使用できなくなり、大幅に生産能力が低下するという問題や、また炉内を高温にすることで、ロータリーキルンの炉内壁、即ち耐火物が溶損するという問題が生じていた。
そこで、リング形成を伴わない亜鉛含有酸化鉄の脱亜鉛方法として、近年開発され数ヶ所で稼動しているロータリーハースファーネス法が適用されている。
このロータリーハースファーネス法は、亜鉛含有酸化鉄と炭材とを混合した後、この混合物原料をブリケットやペレットにする事前処理を行い、回転炉床で亜鉛含有酸化鉄中の亜鉛酸化物を固体還元して、亜鉛含有酸化鉄から亜鉛を分離するという方法である。
しかし、このロータリーハースファーネス法は、熱供給が輻射であることや、層の厚みで生産量が決まること、また固体とガスとの間の反応を利用するため還元速度が遅く生産性が低いこと、更には温度管理が難しく、急激な加熱ではブリケットやペレットが爆裂を起こしたり、高温では回転炉床に対してブリケットやペレットが溶着現象を起こし易い等の問題があった。
そこで、亜鉛含有酸化鉄をロータリーキルンの炉内に装入した後、ロータリーキルンの炉内壁にリングが生成しないように亜鉛含有酸化鉄を十分に加熱（昇熱）し、リングの形成を防止する固体還元法が考えられた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した固体還元法では、ロータリーキルンの炉内に亜鉛含有酸化鉄を装入したときから、還元性ガスを用いて炉内雰囲気を還元性としているため、亜鉛含有酸化鉄中の亜鉛酸化物及び酸化鉄の還元反応に伴う吸熱反応が生じ、亜鉛含有酸化鉄を十分に加熱できなかった。
このように、９００〜１１００℃の温度領域をゆっくり通過するために、フェアライト（２ＦｅＯ・ＳｉＯ）が生成される。この結果、ロータリーキルンの炉内壁に付着し、更にこの付着したフェアライトが核となり、炉内壁にリング状の付着物を形成していた。
本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、リング形成を防止し、なおかつ従来よりも短時間で亜鉛含有酸化鉄から亜鉛を分離して、酸化鉄の固体還元を行い生産性を高くすることが可能なロータリーキルンを用いた亜鉛含有酸化鉄の脱亜鉛方法を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
前記目的に沿う第１の発明に係るロータリーキルンを用いた亜鉛含有酸化鉄の脱亜鉛方法は、亜鉛含有酸化鉄をロータリーキルンの炉内で加熱し、該亜鉛含有酸化鉄から亜鉛を分離し、更に酸化鉄を還元して鉄含有物を得るロータリーキルンを用いた亜鉛含有酸化鉄の脱亜鉛方法であって、
前記亜鉛含有酸化鉄と、該亜鉛含有酸化鉄中の亜鉛酸化物及び酸化鉄を還元する炭材とを主体とする混合物原料を作製し、該混合物原料を炉内雰囲気の温度が１１００℃以上である前記ロータリーキルンの炉内に装入し、前記炭材により前記亜鉛含有酸化鉄中の亜鉛酸化物を還元し、更に蒸発させ、還元炉に装入可能な前記鉄含有物を得るロータリーキルンを用いた亜鉛含有酸化鉄の脱亜鉛方法において、
前記混合物原料中の前記炭材の量は、前記亜鉛含有酸化鉄中の前記亜鉛酸化物及び前記酸化鉄の還元に必要な理論量の２倍以上とし、前記混合物原料の温度が１１００℃以上となるまで、該混合物原料を酸素ガスを用いて直接加熱することにより、前記ロータリーキルンの炉内壁へのリングの形成を防止し、
しかも、前記混合物原料に混合する前記炭材は１ｍｍ以下の細粒、１ｍｍを超え５ｍｍ以下の中粒、５ｍｍを超え８ｍｍ以下の粗粒を主体とし、前記ロータリーキルンの炉内での前記混合物原料の転動性を確保し、及び前記ロータリーキルンの前記炉内壁へのリングの形成を防止するため、前記粗粒が前記炭材中に５重量％以上含まれている。
このように、炉内雰囲気の温度１１００℃以上のロータリーキルンの炉内に混合物原料を直接投入し、亜鉛含有酸化鉄中の亜鉛を除去し、酸化鉄を還元して還元炉に装入可能な鉄含有物を製造することで、ロータリーキルンの炉内壁へのリング形成の原因となるフェアライトの生成を防止することが可能となる。
そして、第１の発明に係るロータリーキルンを用いた亜鉛含有酸化鉄の脱亜鉛方法は、混合物原料中の炭材の量は、亜鉛含有酸化鉄中の亜鉛酸化物及び酸化鉄の還元に必要な理論量の２倍以上とし、混合物原料の温度が１１００℃以上となるまで、混合物原料を酸素ガスを用いて直接加熱することにより、ロータリーキルンの炉内壁へのリングの形成を防止するので、亜鉛含有酸化鉄中の亜鉛酸化物の還元を十分に行うことが可能となる。また、亜鉛含有酸化鉄を急速に、しかも十分に加熱することができるため、ロータリーキルンの炉内壁へのリングの形成の原因となるフェアライトの生成を、更に確実に防止することができる。
【０００５】
また、第１の発明に係るロータリーキルンを用いた亜鉛含有酸化鉄の脱亜鉛方法は、混合物原料に混合する炭材は１ｍｍ以下の細粒、１ｍｍを超え５ｍｍ以下の中粒、５ｍｍを超え８ｍｍ以下の粗粒を主体とし、ロータリーキルンの炉内での混合物原料の転動性を確保し、及びロータリーキルンの炉内壁へのリングの形成を防止するため、粗粒が炭材中に５重量％以上含まれている。
このように構成することで、炭材は亜鉛含有酸化鉄の表面に接触し易くなるだけでなく、炭材の粗粒が混合物原料の撹拌を行う役目を有し、更に、例えばロータリーキルンの炉内壁に部分的に生成したフェアライトに衝突し、炉内壁に付着したフェアライトを除去して、炉内壁へのリングの形成を防止する役目を有することが可能となる。
前記目的に沿う第２の発明に係るロータリーキルンを用いた亜鉛含有酸化鉄の脱亜鉛方法は、第１の発明に係るロータリーキルンを用いた亜鉛含有酸化鉄の脱亜鉛方法において、混合物原料の温度が１１００℃に達した後は、酸素ガスが混合物原料に直接接触することを避け、ロータリーキルンの炉内に天然ガス及び／又はコークスの還元剤を供給し、ロータリーキルンの炉内の還元雰囲気を強くすると共に、亜鉛含有酸化鉄中の亜鉛酸化物及び酸化鉄の還元を促進させる。ここで、還元剤として、コークス以外の還元剤を使用することも可能である。これにより、亜鉛含有酸化鉄中の亜鉛酸化物の還元を更に十分に行うことが可能となる。
【０００６】
【発明の実施の形態】
続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。
ここに、図１は本発明の一実施の形態に係るロータリーキルンを用いた亜鉛含有酸化鉄の脱亜鉛方法を適用したロータリーキルン方式の脱亜鉛固体還元設備の説明図、図２は同ロータリーキルンを用いた亜鉛含有酸化鉄の脱亜鉛方法を適用した他のロータリーキルン方式の脱亜鉛固体還元設備の説明図、図３は本発明の実施例に係るロータリーキルンを用いた亜鉛含有酸化鉄の脱亜鉛方法を適用した鉄含有物製造時の材料バランスの説明図である。
【０００７】
図１に示すように、本発明の一実施の形態に係るロータリーキルンを用いた亜鉛含有酸化鉄の脱亜鉛方法を適用した脱亜鉛固体還元設備（脱亜鉛設備）１０は、亜鉛含有酸化物の一例である製鉄所発生ダスト、炭材の一例であるコークスを主体とする混合物原料１１が連続的に投入され還元反応が進行する内面が耐火物で内張りされたロータリーキルン１２と、製鉄所発生ダストを貯蔵する定量排出機能を備えたホッパー１３と、コークスを貯蔵する定量排出機能を備えたホッパー１４と、各ホッパー１３、１４からそれぞれ連絡管１５、１６を経由して供給される所定量の製鉄所発生ダストとコークスを混合して混合物原料１１を調整する混合物調整装置１７と、調整された混合物原料１１をロータリーキルン１２に輸送する輸送管１８と、ロータリーキルン１２の入口１９側に設けられた加熱装置の一例である重油・酸素バーナー２０と、コークス燃焼用の酸素を供給するためにロータリーキルン１２の入口１９側に設けられた酸素供給ランス２２とを有している。なお、ロータリーキルン１２の出口２１側には、混合物原料１１を加熱処理したときに発生し、炉外に排出される排ガス中の未燃分を再燃焼させるための二次燃焼室２３が設けられている。以下、詳しく説明する。
【０００８】
混合物原料１１中の製鉄所発生ダストが加熱され、コークスによる還元が進行するロータリーキルン１２は、混合物調整装置１７から輸送管１８を経由して混合物原料１１が直接投入されるロータリーキルン１２の入口１９側から出口２１側に向けて下方に傾斜しており、図示しない回転装置により一定の回転速度、例えば毎分０．１〜０．５回転で回転する。
これにより、ロータリーキルン１２に直接装入（投入）された混合物原料１１は、ロータリーキルン１２の回転に伴い転動しながら入口１９側から出口２１側に徐々に進行する。その際、ロータリーキルン１２の入口１９側に設けられた重油・酸素バーナー２０によって混合物原料１１は加熱され、更にロータリーキルン１２の入口１９側に設けられた酸素供給ランス２２から供給された酸素ガスにより混合物原料１１中の一部のコークスが燃焼する。このとき発生した燃焼熱や、ロータリーキルン１２の内張り用耐火物の輻射熱も加わり、混合物原料１１中の製鉄所発生ダストは急速に加熱され還元される。
【０００９】
続いて、本発明の一実施の形態に係るロータリーキルンを用いた亜鉛含有酸化鉄の脱亜鉛方法を、前記した脱亜鉛固体還元設備１０を用いて説明する。
本発明の一実施の形態に係るロータリーキルンを用いた亜鉛含有酸化鉄の脱亜鉛方法は、製鉄所発生ダストをロータリーキルン１２の炉内２４で加熱し、製鉄所発生ダストから亜鉛を分離し、更に酸化鉄を還元して鉄含有物２５を得る方法であり、製鉄所発生ダストと、製鉄所発生ダスト中の亜鉛酸化物（例えば、ＺｎＯ等）及び酸化鉄（例えば、ＦｅＯ、Ｆｅ₂Ｏ₃等）を還元するコークスとを主体とする混合物原料１１を製造し、混合物原料１１を炉内雰囲気の温度が１１００℃以上であるロータリーキルン１２の炉内２４に装入し、コークスにより製鉄所発生ダスト中の亜鉛酸化物を還元し、更に蒸発させ、還元炉の一例である高炉に装入可能な鉄含有物２５を得る方法である。なお、混合物原料１１中のコークスの量は、製鉄所発生ダスト中の亜鉛酸化物及び酸化鉄の還元に必要な理論量の２倍以上とし、混合物原料１１の温度が１１００℃以上となるまで、混合物原料１１を酸素ガスを用いて直接加熱することにより、ロータリーキルン１２の炉内壁２６へのリングの形成を防止する。以下、詳しく説明する。
【００１０】
まず、重油・酸素バーナー２０を用いて、ロータリーキルン１２の炉内雰囲気の温度が１１００℃以上となるまで予め加熱しておき、製鉄所発生ダスト貯蔵用のホッパー１３、コークス貯蔵用のホッパー１４から連絡管１５、１６をそれぞれ経由して、製鉄所発生ダストとコークスを所定量ずつ混合物調整装置１７に搬送する。
混合物調整装置１７に搬送された製鉄所発生ダストとコークスは、混合物調整装置１７で混合され混合物原料１１となり、混合物調整装置１７を用いて、この混合物原料１１をロータリーキルン１２の入口１９側から炉内２４に装入する。
混合物原料１１をロータリーキルン１２の炉内２４に装入した後は、混合物原料１１がロータリーキルン１２の炉内壁２６の耐火物に付着してリングを形成しないように、混合物原料１１を重油・酸素バーナー２０で加熱すると共に、酸素供給ランス２２から供給する酸素ガスで混合物原料１１中のコークスの一部を燃焼させ、混合物原料１１の温度が１１００℃以上となるように急速に加熱する。
【００１１】
ここで、製鉄所発生ダストとは、製銑、製鋼過程で排ガスから捕集された亜鉛を含有する酸化鉄ダストである。
また、コークスは、１ｍｍ以下の細粒、１ｍｍを超え５ｍｍ以下の中粒、５ｍｍを超え８ｍｍ以下の粗粒を主体としたものであり、このコークスには、ロータリーキルン１２の炉内２４での混合物原料１１の転動性を確保し、更にロータリーキルン１２の炉内壁２６へのリング形成を防止するため、粗粒がコークス中に５重量％以上含まれている。
なお、コークス中に含まれる粗粒の割合の上限については特に限定していないが、ロータリーキルン１２の炉内２４での混合物原料１１の転動性を確保し、ロータリーキルン１２の炉内壁２６へのリング形成を防止することが可能であれば、混合物原料１１の状態（例えば、水分の有無、大きさ等）に応じて、粗粒がコークス中に例えば５重量％以上９０重量％以下、更には５重量％以上８０重量％以下と限定することも可能である。
【００１２】
また、混合物原料１１中のコークスの量は、製鉄所発生ダスト中の亜鉛酸化物及び酸化鉄の還元に必要な理論量の２倍以上とした。しかし、より確実に還元反応を促進させるため、コークスの量を製鉄所発生ダスト中の亜鉛酸化物及び酸化鉄の還元に必要な理論量の２．２倍以上、更には２．５倍以上とすることが好ましい。
一方、コークスの量の上限については特に限定していないが、例えばロータリーキルン１２の炉内２４での混合物原料１１の転動性確保、鉄含有物の生産量、コークスの使用量による経済性等を考慮に入れ、コークスの量を製鉄所発生ダスト中の亜鉛酸化物及び酸化鉄の還元に必要な理論量の例えば５倍以下、更には４倍以下とすることが好ましい。
【００１３】
そして、ロータリーキルン１２の炉内雰囲気の温度を１１００℃以上としたのは、炉内雰囲気の温度が１１００℃未満の場合、混合物原料１１中の亜鉛の蒸発速度、及び酸化鉄の還元速度が緩やかとなり、製鉄所発生ダストの処理時間が延長されることや、ロータリーキルン１２の炉内壁２６にフェアライトが生成し易くなること等に起因する。
一方、ロータリーキルン１２の炉内雰囲気の温度の上限については特に限定していないが、１２００℃以下とすることが好ましい。これは、１２００℃を超えると脱亜鉛固体還元設備１０にかかる負荷の点から経済的でないことに起因する。
従って、ロータリーキルン１２の炉内雰囲気の温度を１１００〜１２００℃とすることが好ましいが、ロータリーキルン１２の炉内壁２６にフェアライトを生成させることなく、製鉄所発生ダストの処理時間を短縮し、しかも経済性を考慮して、１１２０〜１２００℃、更には１１３０〜１２００℃とすることが好ましい。
【００１４】
更に、混合物原料１１を１１００℃以上に加熱する加熱速度（昇熱速度）は、リング形成の原因となるフェアライトを生成させないため、少なくとも８０℃／分以上にすることが好ましい。
一方、混合物原料１１の加熱速度の上限は特に限定する必要はないが、混合物原料１１の熱伝導率、加熱する混合物原料１１の量等を考慮に入れれば、現実的には２００℃／分以下程度となる。
なお、リング形成の原因となるフェアライトを生成させないため、混合物原料１１を１１００℃以上に加熱する加熱速度を少なくとも８０℃／分以上としたが、より好ましくは１００℃／分以上、更には１２０℃／分以上とすることが好ましい。
【００１５】
上記した条件で、ロータリーキルン１２の炉内２４に装入された混合物原料１１を加熱する。
このとき、ロータリーキルン１２には、入口１９側から出口２１側へ傾斜がついているので、ロータリーキルン１２の回転により、炉内２４に装入された混合物原料１１は、入口１９側から出口２１側への移動中にコークスの燃焼、重油・酸素バーナー２０による加熱、及びロータリーキルン１２の炉内壁２６である耐火物からの輻射によって加熱され、製鉄所発生ダストの一部において還元が始まる。なお、還元された亜鉛は、ロータリーキルン１２の炉内２４が１１００℃以上となっているため蒸発し、例えば混合物原料１１に付着した水分等と共に、排ガスとして二次燃焼室２３に送られる。
【００１６】
なお、混合物原料１１の温度が１１００℃に達した後は、酸素ガスが混合物原料１１に直接接触することを避け、ロータリーキルン１２の炉内２４に天然ガス及び／又はコークスの還元剤を供給し、ロータリーキルン１２の炉内２４の還元雰囲気を強くすると共に、製鉄所発生ダスト中の亜鉛酸化物及び酸化鉄の還元を促進させる。
これにより、混合物原料１１中の製鉄所発生ダストの脱亜鉛が進行すると同時に、製鉄所発生ダスト中の一部の酸化鉄も還元されるため、ロータリーキルン１２の出口２１側付近では、１１００℃以上の温度を有する鉄含有物２５と未反応のコークス２７との混合物２８が得られる。
この鉄含有物２５と未反応のコークス２７は、ロータリーキルン１２の出口２１から排出された後、二次燃焼室２３の下側を通って回収され、更に鉄含有物２５は、ロータリーキルン１２の下流側に配置される高炉に装入される。
上記したように、ロータリーキルンを用いた亜鉛含有酸化鉄の脱亜鉛方法を適用することで、容易に鉄含有物を製造でき、安定した操業を行うことが可能となる。
【００１７】
次に、本発明の一実施の形態に係るロータリーキルンを用いた亜鉛含有酸化鉄の脱亜鉛方法を適用した脱亜鉛固体還元設備２９について説明する。
なお、脱亜鉛固体還元設備１０と同一の部材には同一の番号を付し、説明を省略する。
図２に示すように、この脱亜鉛固体還元設備２９は、重油・酸素バーナー２０をロータリーキルンの出口２１側に設置したものである。
また、ロータリーキルン１２の入口１９側には、混合物原料１１を加熱処理したときに発生し、炉外に排出される排ガス中の未燃分を再燃焼させるための二次燃焼室３０が設けられている。
従って、混合物原料１１を加熱処理することで得られた鉄含有物２５と未反応のコークス２７は、ロータリーキルン１２の出口２１側に形成された排出管３１を通って排出され回収される。
上記のように構成することで、混合物原料１１の流れと、重油・酸素バーナー２０による熱の流れが対向するため、より効率良く製鉄所発生ダストから鉄含有物を作製することが可能となる。
【００１８】
【実施例】
本発明に係るロータリーキルンを用いた亜鉛含有酸化鉄の脱亜鉛方法を適用し、試験を行った結果について説明する。
前記した脱亜鉛固体還元設備１０を使用して、表１に記載される組成を有する製鉄所発生ダスト１０００ｋｇとコークス２２２ｋｇとを混合物調整装置１７を用いて混合物原料１１とした後、炉内雰囲気の温度が１１００℃以上に加熱されたロータリーキルン１２の炉内２４に、混合物原料１１を輸送管１８を介して直接投入し、鉄含有物２５を作製した。
なお、コークスの量は、製鉄所発生ダスト中の亜鉛酸化物と鉄酸化物を還元するために必要な理論量の２．５倍である。
作製した鉄含有物の成分を表２に示す。
【００１９】
【表１】

【００２０】
【表２】

【００２１】
図３に示すように、製鉄所発生ダストをロータリーキルン１２を用いて処理することで、製鉄所発生ダスト中に含まれていた６４ｋｇの亜鉛が１．５ｋｇまで減少し、作製した鉄含有物２５に含まれる亜鉛の割合は０．２重量％となった。
ここで、排ガスとして炉外に排出された亜鉛（Ｚｎ）の量は６２．５ｋｇで、２次集塵で回収した酸化亜鉛（ＺｎＯ）の量は７７．８ｋｇであった。
また、製鉄所発生ダスト中に含まれていた酸化鉄（ＦｅＯ：３７６ｋｇ、Ｆｅ₂Ｏ₃：３０９ｋｇ）も、ロータリーキルン１２を用いて処理することで、２０．５ｋｇ（ＦｅＯ）まで減少させ、作製した鉄含有物２５に含まれる割合は３．０重量％となった。ここで、回収できた金属鉄（Ｍｅ−Ｆｅ）は４８４．１ｋｇで、鉄含有物２５の７１．４％を占めていた。
なお、このとき、ロータリーキルン１２の炉内壁２６へのリングの形成は認められなかった。
このように、ロータリーキルンを用いた亜鉛含有酸化鉄の脱亜鉛方法を適用することで、製鉄所発生ダスト中の亜鉛を容易に除去でき、製鉄所発生ダスト中の酸化鉄も還元でき、更にロータリーキルン１２の炉内壁２６へのリングの形成も防止することが可能となった。
【００２２】
以上、本発明を、実施の形態を参照して説明してきたが、本発明は何ら上記した実施の形態に記載の構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載されている事項の範囲内で考えられるその他の実施の形態や変形例も含むものである。
例えば、前記実施の形態においては、混合物原料の加熱を重油・酸素バーナーと酸素ガスを用いて行った場合について示したが、重油バーナー、酸素バーナー及び酸素ガスにより混合物原料の加熱を行い、更に、還元反応の促進及び伝熱効率の向上のため、加熱方式として電気エネルギーによるアーク加熱を採用することも可能である。
また、前記実施の形態においては、炭材としてコークスを使用した場合について示したが、他の炭材、例えば廃プラスチック等の炭素含有物を使用することも可能である。
【００２３】
そして、前記実施の形態においては、ロータリーキルンの炉内壁へのリングの形成を防止する造滓剤を、混合物原料中に添加しない場合について示した。しかし、製鉄所発生ダスト中のＳｉＯ₂成分が高い場合（例えば、１０〜２０重量％程度）には、ロータリーキルンの炉内壁にリングが形成し易くなる可能性があるので、混合物原料中に、ＣａＯや、ＭｇＯレンガ屑等の造滓剤を入れることも可能である。
この場合、脱亜鉛固体還元設備に、造滓剤を貯蔵する定量排出機能を備えたホッパーを設置し、このホッパーと混合物調整装置との間に連絡管を配設することが好ましい。
これにより、ロータリーキルンの炉内壁にリングを形成しない程度の造滓剤を、容易に混合物原料中に添加することが可能となる。
【００２４】
【発明の効果】
請求項１、２記載のロータリーキルンを用いた亜鉛含有酸化鉄の脱亜鉛方法においては、炉内雰囲気の温度１１００℃以上のロータリーキルンの炉内に混合物原料を直接投入し、亜鉛含有酸化鉄中の亜鉛を除去し、酸化鉄を還元して還元炉に装入可能な鉄含有物を製造することで、ロータリーキルンの炉内壁へのリング形成の原因となるフェアライトの生成を防止することが可能となる。
このため、従来使用されてきたロータリーキルンを使用して、亜鉛含有酸化鉄から亜鉛を分離し、鉄含有物を製造することが可能となるため、生産性が高く経済性が良好となる。
また、ロータリーキルンの炉内壁へのリングの形成を防止することが可能となるため、リングの除去作業等を行う必要がなくなり、作業性が良好で、しかも鉄含有物の生産性も向上させることが可能となる。
従って、処理する亜鉛含有酸化鉄の種類の制約が少なく、鉄が低品位の亜鉛含有酸化鉄の使用も可能で、しかも事前処理もほとんど必要ないロータリーキルンを用いた亜鉛含有酸化鉄の脱亜鉛方法を提供することが可能となる。なお、亜鉛含有酸化鉄の含水量が多い場合でも、亜鉛含有酸化鉄のロータリーキルンへの供給速度を低下させるか、又は炭材の混合量を多くし酸素ガスで混合物原料を加熱することにより操業可能となる。
そして、亜鉛含有酸化鉄中の亜鉛酸化物の還元を十分に行うことが可能となるので、従来の方法より短時間に亜鉛を含まない鉄含有物を容易に製造することが可能となる。また、亜鉛含有酸化鉄を急速に、しかも十分に加熱することができるため、ロータリーキルンの炉内壁へのリングの形成の原因となるフェアライトの生成を、更に確実に防止することができる。従って、リングの除去作業等を行う必要が更になくなるので、作業性が良好となり、しかも鉄含有物の生産性も向上させることが可能となる。
【００２５】
また、炭材は亜鉛含有酸化鉄の表面に接触し易くなるだけでなく、炭材の粗粒が混合物原料の撹拌を行う役目を有し、更に、例えばロータリーキルンの炉内壁に部分的に生成したフェアライトに衝突し、炉内壁に付着したフェアライトを除去して、炉内壁へのリングの形成を防止する役目を有することが可能となる。従って、作業性が良好なロータリーキルンを用いた亜鉛含有酸化鉄の脱亜鉛方法を提供することが可能となる。
請求項２記載のロータリーキルンを用いた亜鉛含有酸化鉄の脱亜鉛方法においては、亜鉛含有酸化鉄中の亜鉛酸化物の還元を更に十分に行うことが可能となる。従って、亜鉛含有酸化鉄中の亜鉛酸化物を確実に還元でき、しかも亜鉛含有酸化鉄中から亜鉛を確実に除去できるため、容易に鉄含有物を作製することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係るロータリーキルンを用いた亜鉛含有酸化鉄の脱亜鉛方法を適用したロータリーキルン方式の脱亜鉛固体還元設備の説明図である。
【図２】本発明の同ロータリーキルンを用いた亜鉛含有酸化鉄の脱亜鉛方法を適用した他のロータリーキルン方式の脱亜鉛固体還元設備の説明図である。
【図３】本発明の実施例に係るロータリーキルンを用いた亜鉛含有酸化鉄の脱亜鉛方法を適用した鉄含有物製造時の材料バランスの説明図である。
【符号の説明】
１０：脱亜鉛固体還元設備、１１：混合物原料、１２：ロータリーキルン、１３：ホッパー、１４：ホッパー、１５：連絡管、１６：連絡管、１７：混合物調整装置、１８：輸送管、１９：入口、２０：重油・酸素バーナー、２１：出口、２２：酸素供給ランス、２３：二次燃焼室、２４：炉内、２５：鉄含有物、２６：炉内壁、２７：コークス、２８：混合物、２９：脱亜鉛固体還元設備、３０：二次燃焼室、３１：排出管

Claims

亜鉛含有酸化鉄をロータリーキルンの炉内で加熱し、該亜鉛含有酸化鉄から亜鉛を分離し、更に酸化鉄を還元して鉄含有物を得るロータリーキルンを用いた亜鉛含有酸化鉄の脱亜鉛方法であって、
前記亜鉛含有酸化鉄と、該亜鉛含有酸化鉄中の亜鉛酸化物及び酸化鉄を還元する炭材とを主体とする混合物原料を作製し、該混合物原料を炉内雰囲気の温度が１１００℃以上である前記ロータリーキルンの炉内に装入し、前記炭材により前記亜鉛含有酸化鉄中の亜鉛酸化物を還元し、更に蒸発させ、還元炉に装入可能な前記鉄含有物を得るロータリーキルンを用いた亜鉛含有酸化鉄の脱亜鉛方法において、
前記混合物原料中の前記炭材の量は、前記亜鉛含有酸化鉄中の前記亜鉛酸化物及び前記酸化鉄の還元に必要な理論量の２倍以上とし、前記混合物原料の温度が１１００℃以上となるまで、該混合物原料を酸素ガスを用いて直接加熱することにより、前記ロータリーキルンの炉内壁へのリングの形成を防止し、
しかも、前記混合物原料に混合する前記炭材は１ｍｍ以下の細粒、１ｍｍを超え５ｍｍ以下の中粒、５ｍｍを超え８ｍｍ以下の粗粒を主体とし、前記ロータリーキルンの炉内での前記混合物原料の転動性を確保し、及び前記ロータリーキルンの前記炉内壁へのリングの形成を防止するため、前記粗粒が前記炭材中に５重量％以上含まれていることを特徴とするロータリーキルンを用いた亜鉛含有酸化鉄の脱亜鉛方法。
請求項１記載のロータリーキルンを用いた亜鉛含有酸化鉄の脱亜鉛方法において、前記混合物原料の温度が１１００℃に達した後は、前記酸素ガスが該混合物原料に直接接触することを避け、前記ロータリーキルンの炉内に天然ガス及び／又はコークスの還元剤を供給し、該ロータリーキルンの炉内の還元雰囲気を強くすると共に、前記亜鉛含有酸化鉄中の前記亜鉛酸化物及び前記酸化鉄の還元を促進させることを特徴とするロータリーキルンを用いた亜鉛含有酸化鉄の脱亜鉛方法。