JPH02282434A - 非鉄金属を回収するための連続送りシャフト・レトルト処理及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、−次乾式冶金処理の不要な副産物と一般に考
えられている煙塵やフライアッシュから環境的に危険な
金属を回収する方法及び装置に関する。特に、それは−
次乾式冶金処理から回収された二次酸化煙塵から非鉄金
属を回収する連続送りシャフト・レトルト処理である。

本発明は、特に、本来ならば捨てられてしまうエネルギ
ーを取り出して本処理に供給する傾斜回転還元乾式精錬
又はその他の一次冶金処理に適用することの出来るもの
である。本発明は、−次エネルギー源を使って実施する
ことも出来るものである。本発明は、既知の全ての「揮
発性金属Ｊを回収するのに役立つ。それは、限定無しに
、亜鉛、鉛、ナトリウム、カリウム、カドミウム、砒素
、水銀、及びバリウムを含む。

（従来の技術） 本発明の装置は、非鉄金属を回収する垂直レトルト処理
では従来は不可能であったエネルギー節約を達成しつつ
成る結果をもたらすものである。

例えば米国特許第２．４５７．５５２号のＥ、　Ｃ，Ｈ
ａｎｄｗｅｒｋ他の発明したもの等の、従来の垂直レト
ルト処理力は、高品質（酸化物又は酸化した）−次亜鉛
鉱石から亜鉛を精錬するために特別に設計されている。

Ｈａｎｄｗｅｒｋ他の特許の目的は、従来の水平レトル
ト処理及び垂直レトルト処理に固有の成る技術的及び経
済的問題を克服することであった。垂直レトルトの加熱
されていない延長部分（頂部）を通して蒸気が上昇する
際の、冷たい被覆岩（ｂｕｒｄｅｎ）に亜鉛蒸気が時期
尚早に凝縮する結果として、レトルト内での亜鉛の再循
環荷重が過剰となると共に、該レトルトを通しての被覆
岩の下方への自由運動が妨げられ、従って生産性が低下
し、処理コストが増大する。

レトルトの頂部における亜鉛蒸気と、被覆岩上に時期尚
早に凝縮した液状金属との「還流Ｊ　（これは、冷たい
被覆岩上での揮発性金属の凝縮である）作用を克服する
ために、垂直レトルトに送り込む前に被覆岩を８５０な
いし９００℃で予加熱又は予コークス化（ｐｒｅ−ｃｏ
ｋｉｎｇ）Ｌなければならながった。この様な予コーク
ス化は、被覆岩が垂直レトルトに入る前に炭素還元剤か
ら水分と揮発性物質とを除去し、よって該レトルト内で
のＨ，Ｏ及びＣＨ，を制限する処理の進展を抑えるのに
も役立った。よって、予加熱、又は予コースク化処理は
、垂直レトルト処理の生産性と経済性とを向上させるも
のであった。

被覆岩を予コースク化するのに独立の自家発生火格子コ
ーカーを使用し、このコーカー内で、酸化亜鉛鉱、瀝青
炭、無煙炭及び／又はコークスを混合した被覆岩を、酸
素を調節した大気条件下で燃焼させて、酸化亜鉛から金
属亜鉛及び蒸気への時期尚早の還元が起こる点を被覆岩
の層の温度が上回るのを防止する。垂直レトルト被覆岩
材料を予コークス化することにより、該材料が過度に崩
壊することな（（その様な崩壊は、シャフト内での層の
透過性を低くし、ガスが層を自由に通過するのを妨げる
）レトルトのシャフト中を降下する厳しい過程に耐える
のに充分な塊状集積強度が得られる。

自家発生コークス化工程は、被覆岩がＨａｎｄｗｅｒｋ
他の垂直レトルト処理に入る前の前提条件であるので、
成る環境問題が必然的に伴う。非鉄金属の酸化物を包含
する電気アーク炉（Ｅ　Ａ　Ｆ　）煙塵を精錬する場合
には、自家発生コーカーで利用されるのと同じ温度範囲
で金属の還元及び蒸発が起き始める。自家発生コーカー
内で発生したガスが後燃え工程を通過する間、廃ガス洗
浄が必要であるとは考えられていなかった。よって、非
鉄金属の再酸化された煙霧を煙突ガスと共にコーカーか
ら放出し、該自家発生コーカーを取り巻（地域に潜在的
な環境上の危険を生じさせている。

更に、自家発生コークス化工程とＨａｎｄｗｅｒｋ他の
垂直レトルト工程との間では、抑制のきかない着火と被
覆岩の焼結を防止するためにコークス化された高温の材
料を大気から保護しなければならない。この様な抑制の
きかない焼結は、被・覆岩をクリンカー化すると共に、
揮発した金属煙霧を大気中に放出させることとなる。

Ｈａｎｄｗｅｒｋ他の特許第２．４５７．５５２号では
、被覆暑中の残留炭素で発火させてレトルト内に追加の
熱と「押しのけＪ　（ｒｅｐｌａｃｅｍｅｎｔ）ガスを
発生させる目的で空気又は燃焼支援ガス（これは空気及
び酸素の混合物を示唆する）をレトルトの底に送り込む
ことがクレームされている。レトルトのシャフト内の被
覆岩の焼結又はクリンカー化を防止し、希釈ガス（特に
工程を制限する二酸化炭素）の大量発生を防止するため
に、慎重な管理が必要である。

レトルトの加熱されている部分から出る消費された被覆
岩中の残留炭素を燃焼させることにより、追加の熱と燃
焼の産物であるガス（押しのけガス）とが発生する。高
温の押しのけガスは、熱を上方のシャフト被覆暑中へ伝
達し、工程のエネルギー効率を高める。

Ｎｅｗ　Ｊｅｒｓｅｙ　Ｚｉｎｃ　（Ｈａｎｄｗｅｒｋ
）の垂直レトルトは、真っ直ぐな垂直側壁を持っている
が、本発明のレトルトは底での断面積が頂部での断面積
より大きい傾斜した側壁を持っている。Ｎｅｗ　Ｊｅｒ
ｓｅｙ　Ｚｉｎｃの垂直レトルトはコークスの大きな塊
を必要とし、高品位の材料のみを処理し、材料を処理す
るのに約２４時間を必要とする。本発明の装置は、乾燥
するだけで良くて、予コークス化を必要としないペレッ
トのみを使い、いかなる種類の金属化酸化物（特に低品
位材料）をも相当短い時間で（材料をレトルト内に平均
で僅かに約４時間滞留させるだけで）処理する。

（発明が解決しようとする課題） 本発明の主な目的は、ＥＡＦ煙塵煙霧冶金処理塵から金
属を回収する方法及び装置を提供することである。

本発明の他の目的は、焼結した又はコークス化した原料
を必要としない、煙霧、フライアッシュその他の乾式冶
金処理の廃物から金属を回収するシステムを提供するこ
とである。

本発明の他の目的は、一つの連続した操作で硬化され還
元された化学量論的に釣合いの取れたペレット化された
供給材料を利用する金属回収システムを提供することで
ある。

本発明の他の目的は、決定的に崩壊することなくシャフ
トレトルトの高温の雰囲気中に直接置くことの出来る優
れた熱衝撃抵抗性と充分な物理的強さとを持ったグリー
ンボール・ペレット供給材料を形成することを含む金属
回収システムを提供することである。

本発明の他の目的は、冶金処理からの二次煙霧を処理す
る手段を提供することである。

本発明の他の目的は、乾式冶金から生じる塵から亜鉛そ
の他の揮発性金属を回収する方法を提供することである
。

本発明の他の目的は、シャフトレトルトを運転するエネ
ルギー効率の良い手段を提供することである。

本発明の他の目的は、固体被覆岩供給材料中の固定炭素
の量が従来よりも相当少なくて済むシャフトレトルト・
プロセスを提供することである。

本発明の他の目的は、金属（鉄及び非鉄金属）の含有量
の多い供給材料のみならず、含有量の少ない供給材料を
も処理することの出来る、廃物から金属を回収する方法
を提供することである。

本発明の他の目的は、ペレット供給材料内でのガスから
固体への熱伝達が著しく改善された、廃物から金属を回
収するシステムを提供することである。

本発明の他の目的は、単位時間当たりに処理される材料
１トン当たりの相対使用容積（立法フィート容量）が比
較的に少なくて済む、シャフトレトルトの生産性を著し
く改善した金属回収用のレトルトシステムを提供するこ
とである。

（課題を解決するための手段） 本発明は、上記目的を達成するために、乾式冶金処理血
から主要金属を回収する方法であって、前記塵を固体炭
素質材料及び結合剤と混合し、混合した材料をペレット
化してペレットを形成し、前記ペレットを乾燥させてグ
リーンボール・ペレットを形成し、上部の予加熱・コー
クス化ゾーン、中間部の移行ゾーン、及び下部の還元・
蒸発ゾーンを有する垂直シャフトレトルトに前記グリー
ンボール・ペレットを装入して、それらを前記レトルト
を通して連続的に下方へ移動させ、前記レトルトの外側
を加熱することにより前記レトルトの内部に熱を与え、
該予加熱・コークス化ゾーンでグリーンボール・ペレッ
トを予還元し、下部の還元・蒸発ゾーンで前記ペレット
を還元すると共に、その中の揮発性物質を蒸発させ、レ
トルトの内部の、移行ゾーン上部ゾーン及び下部ゾーン
から、放出されたガス、揮発性物質、及び蒸発した物質
を除去し、還元されたペレットを該レトルトの底から排
出する工程から成ることを特徴とする。

以上の目的及びその他の目的は、以下の詳しい記述及び
添付図面を参照することから容易に明らかとなるであろ
う。

（実　施　例） 此処に記載する本発明は、−次乾式冶金処理の不要副産
物として生じる煙霧又はフライアッシュから環境的に危
険な金属を精錬し回収するものである。図面の、特に第
１図を参照する。乾式冶金処理塵から一次金属を回収す
る本発明き装置は、垂直シャフトレトルトＩＯを含み、
これは、好ましくは先細りの断面を持っていて、該レト
ルトの下端部の断面の方が大きく、その上端部には、該
垂直シャフトレトルトにグリーンボール畳ペレットを装
入するための装入手段を持っており、該レトルトの底か
ら還元されたペレットを除去又は取り出すための手段と
、該ペレットを、該レトルトを通して下方へ連続的に移
動させる手段とが設けられている。レトルトＩＯは炉１
２内にあり、これは好ましくは、傾斜式回転還元精錬装
置等の乾式冶金装置からのアフターバーナーである。こ
のアフターバーナーはレトルトの外部を加熱し、レトル
トの内部に熱を伝える。レトルトは三つの運転ゾーン、
即ち、予加熱及びコークス化ゾーン、移行ゾーン、及び
還元・蒸発（又は揮発）ゾーンに別れている。

レトルトの前に、これと通じて、処理塵を固体炭素質材
料及び結合剤と混合してペレットを形成するペレット化
装置と、該ペレットを乾燥させて、レトルトに装入する
グリーンボール・ペレットにする乾燥装置とがある。

揮発金属ダクトはレトルト及びスプラッシュ凝縮器の内
部と連通し、消費されたプロセス・ガスと揮発した金属
とをスプラッシュ凝縮器へ導く。

連続供給シャフトレトルトは、１９８８年７月１９日発
行の米国特許第４．７５８．２６８号に記載されている
傾斜式回転還元洗練（ＩＲＲ３）プロセス（第２図参照
）のアフターバーナー１２から、或いは、該プロセスを
進めるのに必要な廃エネルギーの主発生源を供給するこ
との出来る同様の付随−次冶金処理から廃エネルギーを
受は取って利用する。本発明は、天然ガス、オイル、発
生炉ガス、石炭、可燃材料の他の発生源、又はこれらの
組合せを利用して独立に実施することも出来る。

第１図に示されている連続供給シャフトレトルトＩＯは
、炉又はアフターバーナー１２の中に装置された自立シ
ャフト型構造であり、大きな物理的強度と、高い熱伝導
率と、通常のアフターバーナー温度での割合に低い透過
性とを示す耐火性材料から成っている。この様なシャフ
トレトルトには、主として炭化ケイ素から成る耐火性材
料が好適である。

シャフトレトルト１０は円筒状でも長方形でも良く、僅
かに円錐状又はピラミッド状であり、断面積は頂部で比
較的に小さく、底部で比較的大きい。

被覆岩材料がシャフトレトルト中を降下する際の該材料
の楔効果を制限又は防止すると共に、金属ガスが流れな
ければならない相対面積を減少させることにより該ガス
が該容器中を上方へ流れてゆく際の該ガスの相対速度及
び／又は圧力を増大させるために、断面積は頂部から底
部へと増大する。

連続供給シャフトレトルトの還元・蒸発ゾーン１８から
予加熱・コークス化ゾーン１４への金属ガス、−酸化炭
素、水素及び二酸化炭素の流入を防止するために気圧シ
ーリングの原理を利用しているので、これは本発明の重
要な特徴である。

円筒形状や円錐形状が構造の強度上好都合であるが、断
面の中心への熱の効率的伝達により直径が制限される。

断面の中心への熱の伝達効率を能くするために長方形や
ピラミッド形状を利用することができるが、そのような
構造は、円筒形状又は円錐形状の容器のそれと同程度の
強度を持ち得ない。これら２種類の構造の折衷は、プロ
セス材料の１時間当たりの通過量を処理するのに必要な
シャフトレトルトの作業容積による。

金属ガス／プロセスガス抽出ダクト（Ｍ／ＰＧＥダクト
）２０の場所は、使用するシャフトレトルトの形状、プ
ロセス温度、及び垂直レトルト内で精錬プロセスを完了
するのに要する滞留時間によって決まる。一般に、Ｍ／
ＰＧＥダクト２０は、シャフトレトルト１０の加熱され
る部分のほぼ中央のレベルに配置される。Ｍ／ＰＧＥダ
クトは、水平線から約４５度の角度でシャフトレトルト
の壁と交差し、同じ角度でアフターバーナー１２の耐火
性裏打ち壁を通して上方に傾斜している。アフターバー
ナーの壁の直ぐ外側で、Ｍ／ＰＧＥダクト２０は約９０
度曲がって下方に傾斜し、次に垂直ダクト２２と接続し
、このダクト２２はスプラッシュ凝縮器２４と接続して
いる。Ｍ／ＰＧＥダクトは、レトルトの耐火裏打ちシャ
フトと同じ耐火材料で作られていて、スプラッシュ凝縮
器２４（これは普通の工業用のデザインである）に入る
際のガスの温度の損失を防止するためにアフターバーナ
ーの外でのみ絶縁されている。

アフターバーナーの屋根を通して伸びるシャフトレトル
ＮＯの頂部２６は、その主な機能が、連続供給シャフト
レトルト・プロセス用の予加熱／乾燥されたグリーンボ
ール・ペレットを内蔵すると共に、シャフトレトルトの
予加熱ゾーンＩ４でグリーンボール・ペレットから追い
出されたガス状揮発物質（主としてメタン）を収集し分
配することだけであるので、炭化ケイ素より安価な耐火
材料で作ることが出来る。シャフトレトルトの頂部２６
の外側部分には、頂部ガス収集ダクト３０の下側脚２８
にガスが入るまでは頂部ガスの温度を露点より高く保つ
ためには、絶縁材が設けられている。絶縁されていない
頂部ガスダクトの下側脚肉では、ガスは冷え、水分は凝
結し、収集され、水トラツプ３２によりメタンが分離さ
れる。

比較的に低温の下側脚肉でコール・オイルもある程度凝
結し、凝結した水と共に捉えられる。この水／オイル乳
濁液は、パイプによりペレット化回路へ送られ、ペレッ
ト製造プロセスに使われる。

シャフトレトルトの頂部から収集されたメタンガスは、
主としてＣＯとＣＯｌから成り、少量のＨ２、Ｈ，Ｏｌ
及びＺｎＯを含む、消費されたプロセスガス（スプラッ
シュ凝縮器２４からの）と混合され、この混合二次プロ
セスガスは１立方フイート当たり５０口ないし６００Ｂ
　Ｔ　Ｕの潜在的発熱量を持っている。二次プロセスガ
スは更に、ガスクーラー３４及び布フイルタ−（バグハ
ウス）３６を通過して水分及び固体微粒子が除去され、
次に圧縮機３８で圧縮され、ガスホルダー４０に格納さ
れ、その後に二次グリーンボール・ペレット乾燥期４２
の主バーナ−４１で一次燃焼ガスとして使われる。余剰
二次プロセスガスは、パイプで送られて、ＩＲＲＳプロ
セスの一次グリーンボール・ペレット乾燥機の主バーナ
ーの一次燃焼ガスとして、及び／又はアフターバーナー
１２の主バーナ−４４及び補助バーナー４６又は自立炉
で一次燃焼ガスとして使われる。

二次グリーンボール・ペレット乾燥機は、二次グリーン
ボール・ペレットを受入れ、篩い、乾燥させる様に成っ
ている。二次グリーンボール・ペレットは高合金ワイヤ
メツシュベルト５０で乾燥機４２の高温部分又は乾燥ゾ
ーン４８を通して搬送される。乾燥機の主バーナ−４１
により作られた高温燃焼生成ガスは格子積み耐火レンガ
（これは高温の乾燥ガスをペレットの層の全体に均一に
分配する）を通して燃焼室から下方へ流れる前に乾燥機
の燃焼室で冷却空気と混合されて６００℃のプロセス（
乾燥）ガス温度となる。

二次グリーンボール乾燥機は以下の２個の乾燥ゾーンを
有する。即ち、 （１）予加熱ゾーン５２゜この中では約３００℃の乾燥
ガスが上向きに流れる。湿ったペレット層は、乾燥ゾー
ンガスから塵粒子を除去するので、水蒸気だけが乾燥機
の煙突５４から放出される。

（２）乾燥ゾーン４８゜この中では約６００℃の乾燥ガ
スが下向きに流れる。ペレット層を下方に通過した後、
乾燥ガスは予加熱ゾーン５２を通して上向きに流れる。

二次グリ、−ンボール・ペレット乾燥機から放出された
廃ガスは、ＣＯ２とＨ２とから成り、微粒子を含んでい
ない。

高合金ワイヤメツシュベルト５０を通り抜けるぺレッド
微粒子は、乾燥機本体のベースからのスクリューコンベ
ヤー５６を介して収集され、第３図に示されている二次
ペレット化回路へ回収される。

乾燥され、予加熱（約３００°Ｃ）された二次グリーン
ボール・ペレットは、乾燥機４２から、シャフトレトル
ト１０の頂部２６の絶縁された保持ビン内へ直接入る。

該保持ビン内の乾燥したペレットの層は、シャフトレト
ルトの頂部から放出されるメタンガスが乾燥機内へ入る
のを防止する気圧シールとして充分に役立つ。シャフト
レトルトの予加熱・コークス化ゾーン１４内のペレット
から放出される熱いメタンガスはペレット被覆岩中を上
方へ流れて頂部ガス収集ダクト３０に入る。頂部ガス収
集ダクト３０内のガス圧は、連続供給シャフトレトルト
の頂部のガス圧より低いので、頂部のガスは頂部ガス収
集ダクトに流入する。

連続供給シャフトレトルトの頂部に入る乾燥され予加熱
された二次グリーンボール・ペレットは代表的には以下
の組成を持っている。

代表的グリーンボール 分析結果 完全Ｆｅ Ｆｅ＋Ｏ＋ 　ｉＯｒ ＡＩｔｏ。

ａＯ Ｍｇ。

Ｍｎ。

ｂＯ ｎＯ ｄＯ Ｎ　ａ　ｔ　Ｏ Ｋ、０ 固定炭素 揮発性物質（ＣＨ，） その他（灰） ・ペレッ ト分析表 ％ ３．７０ ５．０３ ２．４９ １．０４ ２．７４ ０．５７ ０．４９ ０．４５ ８．０２ ４３．１３ ０．１３ ２．４６ １．９０ ＩＩ、　１５ ７．６８ 残余 連続供給シャフトレトルトは、以下の４個のプロセスゾ
ーンに別れている。

（１）第１の、予加熱・コークス化ゾーン１４゜グリー
ンボール・ペレットは約３００℃の温度で此処に入り、
Ｍ／ＰＧＥダクト２０がシャフトレトルトＩＯに接続す
る領域の移行ゾーン１６に入る前に約９００℃に上昇す
る。グリーンボール・ペレットに混じっている混合石炭
に含まれているメタンガスは揮発して、ペレット層が６
００℃に達したときにペレットから除去される。熱いメ
タンガスは、ペレット層を通して上へ流れ、頂部ガス収
集ダクト３０を介してシャフトレトルトから出てゆ（前
にペレット層の上部領域への熱伝達を促進する。ペレッ
ト化プロセスに使う石炭としては、非膨張性を示す石炭
を慎重に選択しなければならず、また、その石炭は、粘
結性又は僅かな粘結性を持っていてもよい。また、その
石炭は、還元性雰囲気中で割合に高い灰溶融温度を持っ
ていなければならない。グリーンボール・ペレットは連
続供給シャフトレトルトの予加熱・コークス化ゾーン１
４（ここではペレットの完全性が非常に重要である）で
固められコークス化されるので、これは本発明の重要な
特徴である。先の特許では、供給材料を垂直レトルトの
外側で焼結又はコークス化する。予加熱・コークス化ゾ
ーン１４でのペレット層の温度は、シャフトレトルトを
取り囲むアフターバーナー１２内の温度により制御され
る。層内での主な熱源は、主としてシャフトレトルトの
炭化ケイ素耐火レンガからの輻射により散層に伝達され
、副次的にはペレットからペレットへの伝導と、ガスか
らペレットへの対流により伝達される。シャフトレトル
ト耐火レンガを通してアフターバーナー１２からシャフ
トレトルト内のペレット層へ熱を充分に伝達させるため
に、アフターバーナー内の予加熱・コークス化ゾーンの
領域の温度は１０００ないし８５０°Ｃの範囲内に維持
されなければならない。シャフトレトルトの色々な反応
ゾーン内の温度を制御するために、補助シェル・バーナ
ー／ブロワ−４６がアフターバーナーのシェル１３の色
々な高さの部位に接線方向に使用される。

（３）移行ゾーン１６゜この中では、ペレット層の温度
はペレット層の本体が膨張室内へ降下してゆく際に９０
０°Ｃ以上に上げられる。このゾーンは、Ｍ／ＰＧＥダ
クト２０とシャフトレトルト本体との接続の領域と定義
される。Ｍ／ＰＧＥダクト内のガス圧は移行ゾーンの領
域ペレット層内のガス圧より低い。よって、シャフトレ
トルトの還元・蒸発ゾーン１８で発生した金属蒸気は散
層からＭ／ＰＧＥダクト内に流入し、ここからスプラッ
シュ凝縮器２４へ流れ、ここで金属煙霧は凝縮され、液
状金属として該凝縮器の炉床に収集される。

（４）還元・蒸発ゾーンＩ８゜このゾーンでは、ペレッ
ト層は、還元性の強い雰囲気中で９００℃から１０５０
ないし１１５０℃の温度へ熱せられる。このゾーンは、
アフターバーナー内のレトルトの下方部分により画成さ
れる。ペレットに含まれる金属酸化物は金属状態に還元
され、採用されている温度及び雰囲気条件で非鉄金属は
大概蒸気（ガス）状態に変化してプロセスガス流に入る
。ガス流中に入ると、金属蒸気はＭ／ＰＧＥダクト２０
を介してシャフトレトルトの移行ゾーン１６から流出す
る。プロセスガス流はＣＯとＣＯ７とを含み、これらは
以下の方程式で例示される様に発生する。

２Ｃ十０ｆ＝２Ｃ０ ３Ｆ　ｅ　ｚ２０．＋ＣＯ＝　２　Ｆ　ｅ　＋０＋＋Ｃ
Ｏ＋Ｆ　ｅ　＋　Ｏ＊　　＋　ＣＯ＝　３　Ｆ　ｅ　Ｏ
＋ＣＯｒＦ　ｅ　Ｏ＋　ＣＯ＝　Ｆ　ｅ　　　＋　ＣＯ
ｔＺ　ｎ　Ｏ（ｚ　）　＋　ＣＯ＝　Ｚ　ｎ　（ｇ　）
　　十ＣＯｔＰｂＯ（ｚ）＋ＣＯ＝Ｐｂ（ｇ）　　十Ｃ
Ｏ。

Ｃｄ０（ｚ）＋ＣＯ＝Ｃｄ（ｇ）＋ＣＯ。

注：　ペレット中に余剰の炭素が存在し、ペレット内の
金属の酸化物からだけ酸素が得られる場合には、ＣＯの
、還元プロセスから発生するＣＯ□に対する比は非常に
大きい。

還元プロセスを進めるのに必要なエネルギーを含む、連
続供給シャフトレトルトへの二次グリーンボールΦペレ
ット供給の温度を３００°Ｃからｌ０５０°Ｃの還元温
度まで高めるのに必要なエネルギーに基づいて、全プロ
セスを進めるために約７ＸＩＯ’Ｂ　Ｔ　Ｕ　／　’ｙ
が必要であることが計算される。連続供給シャフトレト
ルト１０から放出される二次プロセスガスは約６．８９
Ｘ　１０＠Ｂ　Ｔ　Ｕ／　ドアの発熱量を持っているの
で、プロセスは、付随する乾式冶金プロセスのアフター
バーナーからの廃エネルギーを使用しなくても殆ど自家
発生的である。

シャフトレトルトの最下部は、次の２個の主なゾーン即
ち、消費済残査掘削ゾーン６４と、固体残香冷却又は溶
融ゾーン６６とから成っている。

消費済残査掘削ゾーン６４は、冷却状態又は加熱状態の
いずれでも運転することの出来る耐火レンガ絶縁振動又
は回転テーブル６８を含む。このテーブルは、大気から
密封された耐火レンガ絶縁チャンバ７０内で作動する。

消費済残査は、シャフトレトルトの底と排出テーブルの
頂面との間のギャップ７２を通して重力によりシャフト
レトルトから出てゆ（。シャフトレトルトと排出テーブ
ルとの間のギャップは、シャフトレトルト排出領域の直
径の最小で部分の−に等しいクリンカーの通過を許す。

消費済残査は、回転テーブルの場合には不動のスクレー
パーにより、或いは振動テーブルの反転動作及び息角に
より、或いは該テーブル表面の消費済残査の息角に対す
る角度により、排出テーブルから除去される。

消費済残査掘削ゾーンは、酸化モード又は還元モードの
いずれでも運転することの出来る酸素／燃料バーナー７
４の形の追加エネルギーの入力をするための設備を備え
ている。この酸素／燃料バーナーは、追加のエネルギー
をシャフトレトルト内に供給して、連続供給シャフトレ
トルトの還元・蒸発ゾーンにあるペレット層中への高温
エネルギーの伝達量を増大させる。更に、酸素／燃料バ
ーナーの性質により、燃焼の産物へ窒素を加えることな
く追加の内部エネルギー人力が達成される。

酸素／燃料バーナーのガス量は割合に少なく、エネルギ
ー人力は大きいので、連続供給シャフトレトルトプロセ
スの１日当たりの生産量は、シャフトレトルトの作業容
積の比に比べて大幅に増大する。Ｈａｎｄｗｅｒｋ他の
特許の教示する排出ゾーンへの空気の追加に比べて、酸
素／燃料バーナー７４の放出するガスの量は少ないので
、シャフトレトルトにおいて押しのけガスに窒素の希釈
効果を加える必要がなく、従って比較的に大量のエネル
ギーを還元・蒸発ゾーン内のペレット層に伝達すること
が出来る。

消費済残査に含まれる残留炭素と反応する空気の追加に
よる、或いは酸素／燃料バーナーによる、シャフトレト
ルトの排出領域での燃料ガスの追加は、ペレット層に生
じる温度が該層内の材料の融解温度を越えないように制
限されなければならない。ペレット層での抑制のきかな
い融解は、散層の過剰なりリンカ−化又は焼結を引起し
、シャフトレトルト中での被覆岩の自由な流動を妨げ又
は阻止する。酸素／燃料バーナーは、使用する天然ガス
量の、該バーナーでの酸素使用量に対する比により、燃
焼生成物の温度を、被覆岩の融解を阻止するレベルに制
限する様に制御することが出来るものである。更に、酸
素／燃料バーナーを消費済残査掘削ゾーンで還元モード
（天然ガスに富む）で運転することにより、過剰な天然
ガスは吸熱反応で改質されてＣＯ及びＨ２還元ガスを形
成し、これらのガスは、シャフトレトルトの下部及び消
費済残査掘削ゾーンのペレット層中の、還元されないま
までいる金属酸化物の還元を改善し完了させる。酸素／
燃料バーナーを介して過剰天然ガスを使うことにより導
入した追加の還元価により、二次グリーンボール・ペレ
ットから成る供給材料が石炭、無煙炭又はコークスの形
の過剰炭素の使用量を少なくすることが出来、従って、
連続供給シャフトレトルトプロセスの全体としての経済
を従来既知のプロセスに比べて改善することが出来る。

他のガス状燃料（天然ガス及び／又は二次プロセスガス
）を、回転テーブル６８のスチールシャフト６９を通し
て注入することが出来る。この様なガスの注入の一つの
目的は、注入されるべきガスを予加熱すると同時にスチ
ールシャフト自体を冷却することである。この様な回転
テーブル経由のガス注入は、シャフトレトルトの中心か
ら出てゆく最高温度の被覆岩材料の地点の耐火レンガを
冷却するのにも役立つ。酸素／燃料バーナー及び／又は
回転排出テーブルのスチールシャフトを介しての燃焼生
成物の注入により、排出テーブル上の消費済残査の層の
温度は１０５０ないしｌｌ５０℃の範囲内で保たれる。

この様な温度で、消費済残査の温度は、融解開始温度よ
りは低く、且つ充分な還元温度よりは遥かに高い温度に
保たれる。

固体残香冷却又は溶融ゾーン６６は第４図に示されてい
る。消費済残査掘削ゾーンから出てゆく消費済残査に残
っている鉛のレベルと、消費済残査の最終処理に応じて
、２種類の最終分散方式が使用される。即ち、水クエン
チ７８中で消費済残査を消費済残査掘削ゾーンから直接
供給管を通して水焼入れタンクへ落下させる。水焼入れ
タンクは、水焼入れタンク内へ、該タンク内の水面より
下のレベルまで延び込んでいる排出供給管から成る水シ
ールにより大気から密封されている。冷却された消費済
残査は、ドラッグチェーン８０又はスクリューコンベヤ
により水焼入れタンクから取り出される。搬送された消
費済残査は、ＩＲＲＳプロセスの一次ペレット化回路で
再利用される。

また、第４図に示されている様に排出を行っても良い。

この場合、消費済残査掘削ゾーン６４から出てゆ（消費
済残査は、耐火レンガで絶縁された保持ビン８４内へ排
出され、このビン８４は、材料を計量して溶融炉８６へ
入れ、この炉内で材料の温度は１４５０℃以上に高めら
れて溶かされる。該溶融炉内で、必要に応じたスラグ形
成剤と少量の屑鉄（スチールではない）とを加えて、鉄
及びスラグの浴の液相線温度を最低経済潜在温度まで低
くすることが出来る。消費済残査に残っている全ての金
属は本質的に酸化物無しで溶融炉に入り、該炉内の雰囲
気は還元状態に保たれるので、金属酸化物の改質は、た
とえ起こるとしても、ごく僅かである。消費済残査に残
っている鉄及び鉛等の金属は、液体の状態で炉床に集ま
る。集まった液状金属は重力で分離し、８８の場所で定
期的に他の容器に移され、スラグ（ＦｅＯ含有量が少な
い）は連続的にスラグノツチ９０から排出される。溶融
炉で生じたガスは、ダクト９２を通して除去され、消費
済残査掘削ゾーンに戻されて、連続供給シャフトレトル
トプロセスで再利用される。このガスはＣ０１Ｃｏ、、
Ｈ，と、Ｚｎ、Ｐｂ、Ｃｄの金属蒸気を含んでいる。溶
融炉は普通の工業用デザインのものである。

以下に本発明の方法の働きを要約する。

本発明は、従来の垂直レトルトプロセスに必要とされる
焼結又はコークス化した原料の代わりに、プロセス原料
としてグリーンボール・ペレットを使う。別々の焼結炉
及びコークス化炉を使って、原料が垂直レトルトに入る
前にこれを固める既知のプロセスとは異なり、私達は炭
素と金属酸化物とが均衡した、ペレット化した原料を利
用し、これを一つの連続操作で固めて還元する。別々の
焼結ステップとコークス化ステップとは、本来、運転設
備の周囲の環境に危険な重金属煙霧を放出するのであり
、従ってその地域の人々にとって危険なものである。

市販されている結合剤を含むグリーンボール・ペレット
（直径１／４ないし３／４インチの寸法範囲内のもの）
の形の受入側二次煙霧（又はその他の金属含有鉱石）と
炭素質リダクタントとを親密に混合することにより得ら
れる私達のグリーンボール・ペレットは優れた熱衝撃抵
抗性を有すると共に、決定的に崩壊することな（シャフ
トレトルトの高温雰囲気中に直接置くのに充分な物理的
強度を有する。

本発明のグリーンボール・ペレットは、前記の優れた性
質をもっているだけでなく、優れた層透過性、高い熱伝
導性、及び、（従来のプロセスに使われる、もっと緻密
な、予焼結した又は予コークス化した塊に比べて）ペレ
ット内部の空隙率が著しく高いことに起因する優れた還
元力を持っている。

本発明のシステムは、−次冶金生産の発生源からの二次
煙霧を処理し、技術的にはこのプロセスは金属（鉄及び
非鉄金属）含有量の多い原料だけでなく少ない原料を処
理することも出来る。

本発明のシステムは、従来既知の垂直レトルトプロセス
及びシステムに比べて著しくエネルギーを節約するもの
である。揮発性物質（本質的には、受入側の金属含有鉱
石と混合されてペレット化される未コークス化炭素質す
ダクタントに含まれているメタン）は、シャフトレトル
トの上部の予加熱・コークス化ゾーンで揮発させられて
、頂部ガス収集ダクトを介してシャフトレトルトから出
てゆく。割合に純粋なメタンガスが、液状金属凝縮シス
テムからのＣＯ／ＣＯ、と混合され、１立方フイート当
たり５００ないし６００ＢＴＵを含む混合ガスは、不純
物が除去され、主プロセスバーナー用の燃料として再利
用される。

連続供給シャフトレトルトでの還元プロセスを推進する
のに必要な主高温エネルギーは、その全部又は一部を、
付随の主冶金プロセスからの廃ガスに含まれている廃エ
ネルギーにより供給することが出来るものである。

連続供給シャフトレトルトプロセスに使用するために開
発されたグリーンボール・ペレットは僅かに約ｌθ％の
固定炭素（Ｆ　Ｃ）を含んでいるだけであるが、先の垂
直レトルトの発明は、２０％以上の固定炭素を含む固体
被覆岩をレトルトへ供給することを必要とする。この発
明の実施により、シャフトレトルトでの還元プロセスを
完了させるのに必要な過剰炭素又は還元剤は、天然ガス
及び／又は前記の再利用される二次プロセスガスにより
供給される。

本発明においては、シャフトレトルトの下の消費済残査
掘削ゾーンに位置する酸素／燃料バーナーから発生した
、窒素を含まず、ＣＯＩ含有量の少ない、高温の燃焼ガ
スの注入により、シャフトレトルトの還元・蒸発ゾーン
内のペレット層の中でのガスから固体への熱伝達が大い
に改善される。

酸素／燃料バーナーから放出される燃焼の産物からは窒
素は存在しないので、連続供給シャフトレトルトから液
状金属凝縮システムに入る高温のプロセスガスに含まれ
る金属蒸気を過度に希釈せずに、高品質の還元・熱伝達
「押しのけＪガスをシャフトレトルトに導入することが
出来る。

熱伝達が改善されるので、単位時間当たりに処理される
材料１トン当たりに要する相対作業容積（立方フィート
容量）が割合に小さいので、シャフトレトルトの生産性
が著しく改善される。このことは、先の発明の垂直レト
ルトに注入することの出来るガスの相対容積及びエネル
ギー含有量と本発明とを比較することによって、以下の
様に量を示すことが出来る。

ガスの量が等しいとすると、本発明の酸素／燃料バーナ
ーから燃焼（不完全）の産物として発生するガス量の注
入は先の発明により行われる空気の注入よりほぼ三分の
−多い還元ガスと３倍多いＢＴＵ（熱エネルギー）とを
供給する。

「不完全１と上記した燃焼反応は酸素不足であるので、
実際に発生する火炎の温度は、消費済残査掘削ゾーン内
にある材料が融解開始温度より高（なるのを防止するの
に充分な程度に抑制される。

シャフトレトルトの還元帝蒸発ゾーン内のペレット層の
中心へ熱を伝達する本システムの能力が大いに改善され
ているので、以前は約１２ないし１５インチに制限され
ていた加熱される壁面間の内幅を、処理される材料の融
解開始温度に応じて２４ないし３０インチまで広げるこ
とが出来る。レトルトの垂直高さＩインチ当たりの作業
容積の相対的改善は、３ないし４の程度である。

本発明においては、移行ゾーンは一つの領域を提供し、
この領域では、ペレット層内のガスが、金属ガス／プロ
セスガス抽出ダクトから成る低圧領域へ膨張することを
可能にする解放領域中へペレット層が入ってゆく。移行
ゾーン内の相の温度を９００℃より高く保つことにより
、従来技術の垂直レトルトにおける、時期尚早に凝縮し
た液状金属及びペレット層内のペレットと金属蒸気の「
還流ｊに伴う問題を回避することが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、シャフトレトルトと、これに付随するガス取
扱設備及びペレット取扱設備を含む本発明の装置の略流
れ図である。 第２図は、従来の傾斜式回転還元精錬（ＩＲＲ８）プロ
セスの略図である。 °第３図は、傾斜式回転還元精錬装置と関連した本発明
の略図である。 第４図は、レトルトの排出端部のペレット処理方法の別
の例を示す、第１図の本発明の装置の略図である。 ！０　・・・ １４　　・・・ １６　　・・・ １８　　・・・ ２０　　・・・ シャフトレトルト 予加熱・コークス化ゾーン 移行ゾーン 還元・蒸発ゾーン 金属ガス／プロセスガス抽出ダクト 代理人　弁理士　　稲　葉　良　幸

Claims (21)

【特許請求の範囲】
1. （１）乾式冶金処理塵から主要金属を回収する方法であ
   って、前記塵を固体炭素材料及び結合剤と混合し、混合
   した材料をペレット化してペレットを形成し、前記ペレ
   ットを乾燥させてグリーンボール・ペレットを形成し、
   上部の予加熱・コークス化ゾーン、中間部の移行ゾーン
   、及び下部の還元・蒸発ゾーンを有する垂直シャフトレ
   トルトに前記グリーンボール・ペレットを装入して、そ
   れらを前記レトルトを通して連続的に下方へ移動させ、
   前記レトルトの外側を加熱することにより前記レトルト
   の内部に熱を与え、該予加熱・コークス化ゾーンでグリ
   ーンボール、ペレットを予還元し、下部の還元、蒸発ゾ
   ーンで前記ペレットを還元すると共に、その中の揮発性
   物質を蒸発させ、レトルトの内部の、移行ゾーン上部ゾ
   ーン及び下部ゾーンから、放出されたガス、揮発性物質
   、及び蒸発した物質を除去し、還元されたペレットを該
   レトルトの底から排出する工程から成ることを特徴とす
   る方法。
2. （２）前記の調合及びペレット化により、空隙率の大き
   い、炭素リダクタントが均衡したグリーンボール・ペレ
   ットが形成されることを特徴とする請求項１に記載の方
   法。
3. （３）前記グリーンボール・ペレットは約１０％の固定
   炭素を含有することを特徴とする請求項２に記載の方法
   。
4. （４）前記処理塵は、フライアッシュ、電気アーク炉の
   煙塵、冶金プロセスからの一次及び二次煙塵及びそれら
   の混合物から成るグループから選択されることを特徴と
   する請求項１に記載の方法。
5. （５）前記処理塵は、自由な形又は結合した形で少なく
   とも１種類の揮発性金属を含むことを特徴とする請求項
   ４に記載の方法。
6. （６）前記揮発性金属は、亜鉛、鉛、ナトリウム、カリ
   ウム、カドミウム、砒素、水銀、及びバリウムから成る
   グループから選択されることを特徴とする請求項５に記
   載の方法。
7. （７）前記揮発性金属は亜鉛であることを特徴とする請
   求項６に記載の方法。
8. （８）前記揮発性金属は鉛であることを特徴とする請求
   項６に記載の方法。
9. （９）予加熱・コークス化ゾーン内の温度を、約３００
   ℃ないし約９００℃の範囲内に保つことを更に、含むこ
   とを特徴とする請求項１に記載の方法。
10. （１０）還元・蒸発ゾーン内の温度を約９００℃ないし
    約１１００℃の範囲内に保つことを更に含むことを特徴
    とする請求項１に記載の方法。
11. （１１）乾式冶金処理塵から主要金属を回収する装置で
    あって、前記塵を固体炭素質材料及び結合剤と共にペレ
    ット化してペレットを形成する手段と、前記ペレットを
    乾燥させてグリーンボール・ペレットを形成する手段と
    、底の断面積の方が大きい、先細りの断面を持った垂直
    シャフトレトルトと、前記レトルトの上端部に設けられ
    、前記垂直シャフトレトルトに前記グリーンボール・ペ
    レットを装入する手段及び該グリーンボール・ペレット
    を前記レトルトを通して連続的に下方へ移動させる手段
    と、前記レトルトの外側を加熱することによって前記レ
    トルトの内部へ熱を与える手段と、前記レトルトの上部
    に設けられ、該グリーンボール・ペレットを予還元しコ
    ークス化する手段と、前記レトルトの下部に設けられ、
    還元・蒸発ゾーンにおいて前記ペレットを還元すると共
    にその中の揮発性物質を蒸発させる手段と、該レトルト
    の内部の、該レトルトの両端間のほぼ中間の場所の移行
    ゾーンから、放出されたガス及び揮発性物質を除去する
    手段と、還元されたペレットを前記レトルトの底から取
    り出す手段とから成ることを特徴とする装置。
12. （１２）前記垂直シャフトレトルトは、底端部の断面の
    方が大きい先細りの断面を持っていることを特徴とする
    請求項１１に記載の装置。
13. （１３）除去されたガスから揮発した金属を除去する手
    段と、前記金属を回収する手段とを更に有することを特
    徴とする請求項１１に記載の装置。
14. （１４）前記ペレット化手段は、塵、炭素質材料及び結
    合剤の供給源と、ミキサーと、共同するペレット化装置
    とを含み、各供給源は前記ミキサーと連通していること
    を特徴とする請求項１１に記載の装置。
15. （１５）前記乾燥手段は、熱源と、予加熱チャンバと、
    乾燥チャンバと、両方のチャンバを通して移動すること
    の出来る連続移動ベルト手段と、熱せられたガスを一方
    のチャンバにおいて該ベルトを上方に貫通させて移動さ
    せると共に他方のチャンバ内では該ベルトを通して下方
    へ貫通させて移動させる手段とから成ることを特徴とす
    る請求項１１に記載の装置。
16. （１６）前記装入手段は、前記レトルトと気圧密封関係
    にある保持ピンであることを特徴とする請求項１１に記
    載の装置。
17. （１７）前記揮発性金属を回収する前記手段は、スプラ
    ッシュ凝縮器から成ることを特徴とする請求項１３に記
    載の装置。
18. （１８）前記揮発性金属を回収する前記手段は、共同す
    る布フィルターを更に有することを特徴とする請求項１
    ７に記載する装置。
19. （１９）前記レトルトを加熱する前記手段は、傾斜式回
    還元精錬炉から成り、前記レトルトは、少なくとも部分
    的には、前記精錬炉のアフターバーナー内に位置するこ
    とを特徴とする請求項１１に記載の装置。
20. （２０）熱を前記レトルトの排出ゾーンに追加する手段
    を更に有することを特徴とする請求項１９に記載の装置
    。
21. （２１）熱を前記レトルトの排出ゾーンに追加する手段
    は少なくとも１個の酸素／燃料バーナーから成り、これ
    により加熱ガス及び還元ガスの両方が前記排出ゾーンに
    加えられて、消費済残査中に残っている酸化物を還元す
    ることを特徴とする請求項２０に記載の装置。