JP6836149B2 - 排ガス洗浄装置及び排ガス洗浄方法 - Google Patents
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Description
ウェルツ法による酸化亜鉛鉱の製造プロセスは、鉄鋼ダスト等の亜鉛含有鉱を還元焙焼して粗酸化亜鉛ダストを得る還元焙焼工程、還元焙焼工程で得た粗酸化亜鉛ダストからフッ素及びカドミウムを分離除去して粗酸化亜鉛ケーキを得る湿式工程、湿式工程で得た粗酸化亜鉛ケーキを乾燥加熱して酸化亜鉛鉱(焼鉱)を得る乾燥加熱工程を順次行うプロセスである。本発明はこの酸化亜鉛鉱の製造プロセスにおいて、特に乾燥加熱工程から排出されたDRK排ガスの分離処理を行うための手段として極めて好適な処理装置或いは処理方法として実施することができる。
還元焙焼工程においては、鉄鋼ダスト等の亜鉛含有鉱の還元焙焼処理が行われる。還元焙焼処理は、通常、亜鉛含有鉱と還元材とを還元焙焼ロータリーキルン(RRK)を用いて焙焼することにより行われる。RRK内で還元焙焼され揮発した金属亜鉛は炉内で再酸化されて粉状の酸化亜鉛となる。粉状の酸化亜鉛は、RRKからの排出ガスとともに集塵機に導入され、捕捉されて粗酸化亜鉛ダストとして回収される。この粗酸化亜鉛ダストは、一般に8〜20%程度の塩素等のハロゲン不純物を含有する。
湿式工程においては、還元焙焼工程で得た粗酸化亜鉛ダストに含有される塩素、フッ素等の水溶性不純物を処理液中に分離抽出し、更に固液分離処理によって、粗酸化亜鉛ダストから不純物を水洗浄法により除去して粗酸化亜鉛ケーキを得る湿式処理が行われる。より詳細には、塩素、フッ素等のハロゲン系不純物が処理液中に除去された状態において、固液分離により、不純物が分配された処理液をスラリーから除去する。これにより、粗酸化亜鉛ダストが、より高濃度の粗酸化亜鉛ケーキとなる。
乾燥加熱工程においては、湿式工程で得た粗酸化亜鉛ケーキを焼成することにより、ハロゲン濃度を更に低減させつつ、高品位の酸化亜鉛鉱を製造する乾式処理を行う。この乾式処理は、通常、乾燥加熱用ロータリーキルン(DRK)を用いて行われる。この工程で処理対象となる粗酸化亜鉛ケーキの水分率は一般的に20質量%以上30質量%以下である。又、粗酸化亜鉛ケーキの一般的な組成は、亜鉛が61質量%以上68質量%以下、鉛が7質量%以上10質量%以下、塩素が0.3質量%以上0.9質量%以下、フッ素が0.2質量%以上1.5質量%以下(いずれも乾燥量基準)である。この粗酸化亜鉛ケーキは、含水ケーキ状のまま、スクリューフィーダ等の定量装入装置によって、DRKに投入される。DRKに投入された粗酸化亜鉛ケーキは、DRK内部の装入端側でペレット状に造粒され、次に乾燥され、加熱され、排出端側で焼成される。
乾燥加熱工程において、DRKで発生する排ガスは、排ガス煙道に吸引され、湿式のガス洗浄塔、湿式電気集塵機によって除塵され、ファン等の排風機を経由して煙突から放出される。DRKに装入された粗酸化亜鉛ケーキ等の装入物は、約30mのロータリーキルン内において、順に造粒、乾燥、加熱、焼成されるが、造粒、乾燥の過程で飛散した装入物の粉塵、加熱、焼成の過程で揮発した酸化物やハロゲン化物等がダストとなる。DRK排ガスのダスト濃度は、30〜40g/Nm3程度である。DRKから排出される排ガス流量は14000〜15000m3/hである。
図1は、上記の排ガス処理に好適に用いることができる本発明の排ガス洗浄装置10の構成を示す模式図である。排ガス洗浄装置10は、工業炉5から排出される排ガスを収集して湿式のガス洗浄塔3にまで移送する排ガス煙道1と、排ガス煙道1の排ガス収集口の下方に位置する循環槽2と、排ガス煙道1の排ガス排出口に接続された湿式のガス洗浄塔3、及び、排ガス煙道1内に洗浄水を供給可能な洗浄ノズル4(4A、4B、4C)を備えるガス処理装置である。
本発明の排ガス洗浄方法は、以上説明した排ガス洗浄装置10を用いて工業炉5から排出される排ガスの分離処理を行う方法である。この排ガス洗浄方法によれば、例えば酸化亜鉛製造プロセス等におけるDRK排ガス等の排ガス中のダストを、最終的な集塵装置への装入前に排ガス煙道内で除去すること、又、洗浄したダストを排ガス煙道内から効率的に洗い流すことが可能となり、この場合における排ガス煙道内へのダストの堆積を防止し、設備稼働率の向上を達成することができる。
酸化亜鉛鉱の産出量が6〜10t/hである酸化亜鉛製造プラントにおいて、乾燥加熱ロータリーキルン(DRK)の排ガス出口から湿式の洗浄塔までの間に、図4に示されているバルーン排ガス煙道(煙道断面積:1.8m2)が設置された排ガス処理装置で操業を行ったところ、操業開始から20日間経過後におけるバルーン排ガス煙道の開口断面積は0.01m2で程度となり、ダストによる排ガス煙道の閉塞が発生した。この操業におけるDRKから排出される排ガス流量は14000〜15000Nm3/h、DRK排ガスのダスト濃度は、30〜40g/Nm3程度であった。
上記比較例と同一の酸化亜鉛製造プラントにおいて、乾燥加熱ロータリーキルン(DRK)から排出されるガス処理に、本発明の排ガス洗浄装置を適用して試験操業を行った。DRKから排出される排ガス流量、DRK排ガスのダスト濃度は、比較例と同一の条件とした。排ガス煙道(垂直煙道及び傾斜煙道)の内径は1.55m、傾斜煙道の傾斜角度は45度とし、全洗浄水流量に対するガス流量の比(液ガス比)を18とした。この条件で操業を30日間継続したが、傾斜煙道の開口断面積は1.6m2であり、ダストによる排ガス煙道の閉塞は発生しなかった。
11 垂直煙道
12 屈曲部
13 傾斜煙道
2 循環槽
3 湿式のガス洗浄塔
4 洗浄ノズル
41 撒水部
4A 垂直煙道洗浄ノズル
4B 傾斜煙道上方洗浄ノズル
4C 傾斜煙道下方洗浄ノズル
5 工業炉
10 排ガス洗浄装置
20 バルーン排ガス煙道
21 水平ガス煙道
22 ホッパー部
Claims (9)
- 工業炉の排ガス排出口近傍から排ガスを収集して湿式のガス洗浄塔まで移送する排ガス煙道と、
前記排ガス煙道の排ガス収集口の下方に位置する循環槽と、
前記排ガス煙道の排ガス排出口に接続された前記湿式のガス洗浄塔と、を備えてなる排ガス洗浄装置であって、
前記排ガス煙道は、前記工業炉の排ガス排出口近傍から垂直上方に向けて延伸する垂直煙道と、該垂直煙道の頂部において排ガス煙道の向きを斜め下方に向けて屈曲させる屈曲部と、該屈曲部から斜め下方に向けて延伸する傾斜煙道と、からなる管状の排ガス煙道であって、
前記垂直煙道の上方から該垂直煙道内に洗浄水を流下させる垂直煙道洗浄ノズルと、前記傾斜煙道の外周面の上部側から洗浄水を該傾斜煙道内に流下させる傾斜煙道上方洗浄ノズルと、を含んでなる洗浄ノズルを備える排ガス洗浄装置。 - 前記傾斜煙道の外周面の下部側から洗浄水を該傾斜煙道内に注入する傾斜煙道下方洗浄ノズルを前記洗浄ノズルとして更に備える請求項1に記載の排ガス洗浄装置。
- 前記傾斜煙道の傾斜角度が、水平面に対する仰角で、30度以上80度以下である請求項1又は2に記載の排ガス洗浄装置。
- 前記傾斜煙道の傾斜角度が、水平面に対する仰角で、40度以上50度以下である請求項1又は2に記載の排ガス洗浄装置。
- 前記湿式のガス洗浄塔と前記循環槽には、循環ポンプが備え付けられていて、前記湿式のガス洗浄塔内及び前記循環槽内の洗浄液を、前記洗浄ノズルに循環させる請求項1から4のいずれかに記載の排ガス洗浄装置。
- 前記工業炉は、
亜鉛含有鉱を還元焙焼用ロータリーキルンにて還元焙焼して粗酸化亜鉛ダストを得る還元焙焼工程と、
前記粗酸化亜鉛ダストを湿式処理することにより粗酸化亜鉛ケーキを得る湿式工程と、
前記粗酸化亜鉛ケーキを乾燥加熱用ロータリーキルンにて焼成することにより酸化亜鉛焼鉱を得る乾燥加熱工程と、を行う酸化亜鉛鉱の製造プラントにおける、
前記乾燥加熱用ロータリーキルンである請求項1から5のいずれかに記載の排ガス洗浄装置。 - 請求項1から6のいずれかに記載の排ガス洗浄装置を用いて排ガスの洗浄を行う排ガス洗浄方法。
- 前記排ガス煙道内を流れるガスの平均流速が1m/秒以上3m/秒以下である請求項7に記載の排ガス洗浄方法。
- 前記排ガス煙道内を流れる洗浄水の流量(m3/h)に対する前記排ガス煙道内を流れるガス流量(Nm3/h)の比である液ガス比が、16以上18以下である請求項7又は8に記載の排ガス洗浄方法。
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