JPH0380850B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、一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ツシユから
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、それは一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
りシヤフト・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、一次エネルギー源を使
つ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』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つたエネルギー節
約を達成しつつ或る結果をもたらすものである。
例えば米国特許第2457552号のE.C.Handwerk他
の発明したもの等の、従来の垂直レトルト処理方
は、高品質（酸化物又は酸化した）一次亜鉛鉱石
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或る技
術的及び経済的問題を克服することであつた。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、従つて生産性が低下
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』（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−coking）しなければならなか
つた。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、よつて該レトルト内でのH₂O及
びCH₄を制限する処理の進展を抑えるのにも役立
つた。よつて、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
させるものであつた。

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
壊することなく（その様な崩壊は、シヤフト内で
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）レトルトのシヤフト中を降下する
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、或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
（EAF）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つた。よつ
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
り巻く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2457552号では、被覆岩
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』（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。レトルトのシヤ
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、熱を上方のシヤフト被覆岩中へ伝達し、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、真つ直ぐな垂直側壁を持つているが、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つている。New
Jersey 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
必要としないペレツトのみを使い、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煙塵等の冶金処理
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、煙塵、フライアツシユ
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
レツ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
くシヤ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
強さとを持つたグリーンボール・ペレツト供給材
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塵
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、シヤ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ヤ
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、ペレツト供給材料内での
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（立法フイ
ート容量）が比較的に少なくて済む、シヤフトレ
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
金処理塵から主要金属を回収する方法であつて、
前記塵を固体炭素質材料及び結合剤と混合し、混
合した材料をペレツト化してペレツトを形成し、
前記ペレツトを乾燥させてグリーンボール・ペレ
ツトを形成し、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ヤフトレトルトに前記グリ
ーンボール・ペレツトを装入して、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・ペレツトを予還元し、下部
の還元・蒸発ゾーンで前記ペレツトを還元すると
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、還元されたペレツトを該レトル
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、一次乾式冶金処理の
不要副産物として生じる煙塵又はフライアツシユ
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、
垂直シヤフトレトルト１０を含み、これは、好ま
しくは先細りの断面を持つていて、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
垂直シヤフトレトルトにグリーンボール・ペレツ
トを装入するための装入手段を持つており、該レ
トルトの底から還元されたペレツトを除去又は取
り出すための手段と、該ペレツトを、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１０は炉１２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ツトを形成
するペレツト化装置と、該ペレツトを乾燥させ
て、レトルトに装入するグリーンボール・ペレツ
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ツシユ凝
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ツシユ凝縮器へ導く。

連続供給シヤフトレトルトは、1988年７月19日
発行の米国特許第4758268号に記載されている傾
斜式回転還元洗練（IRRS）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一次冶金処
理から廃エネルギーを受け取つて利用する。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ヤフトレトル
ト１０は、炉又はアフターバーナー１２の中に装
置された自立シヤフト型構造であり、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
料から成つている。この様なシヤフトレトルトに
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。

シヤフトレトルト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ツド状であり、断
面積は頂部で比較的に小さく、底部で比較的大き
い。被覆岩材料がシヤ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。連続供給シヤフトレトルトの還元・蒸発ゾ
ーン１８から予加熱・コークル化ゾーン１４への
金属ガス、一酸化炭素、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ツド形状を利用する
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
シヤ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、使用するシヤフト
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
間によつて決まる。一般に、Ｍ／PGEダクト２
０は、シヤフトレトルト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度の角度でシヤフトレトル
トの壁と交差し、同じ角度でアフターバーナー１
２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度曲がつて下方に傾斜し、
次に垂直ダクト２２と接続し、このダクト２２は
スプラツシユ凝縮器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ヤフト
と同じ耐火材料で作られていて、スプラツシユ凝
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ヤフ
トレトルト１０の頂部２６は、その主な機能が、
連続供給シヤフトレトルト・プロセス用の予加
熱／乾燥されたグリーンボール・ペレツトを内蔵
すると共に、シヤフトレトルトの予加熱ゾーン１
４でグリーンボール・ペレツ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。シヤフトレトルト
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
下側脚内では、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内でコール・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、パイプによりペレツト化
回路へ送られ、ペレツト製造プロセスに使われ
る。

シヤ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CO₂から成り、少量の
H₂、H₂O、及びZnOを含む、消費されたプロセ
スガス（スプラツシユ凝縮器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500ないし600BTUの潜在的発熱量を持
つている。二次プロセスガスは更に、ガスクーラ
ー３４及び布フイルター（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・ペレツト乾燥
期４２の主バーナー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
レツ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
ー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・ペレツト乾燥機は、二次
グリーンボール・ペレツトを受入れ、篩い、乾燥
させる様に成つている。二次グリーンボール・ペ
レツトは高合金ワイヤメツシユベルト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。乾燥機の主バーナー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ツ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。湿つたペレツト層
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。ペレツト層を下方に通
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。

二次グリーンボール・ペレツト乾燥機から放出
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ユベルト５０を通り抜ける
ペレツト微粒子は、乾燥機本体のベースからのス
クリユーコンベヤー５６を介して収集され、第３
図に示されている二次ペレツト化回路へ回収され
る。

乾燥され、予加熱（約300℃）された二次グリ
ーンボール・ペレツトは、乾燥機４２から、シヤ
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ツ
トの層は、シヤ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。シヤフトレトルトの
予加熱・コークス化ゾーン１４内のペレツトから
放出される熱いメタンガスはペレツト被覆岩中を
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
ヤ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。

連続供給シヤ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・ペレツトは
代表的には以下の組成を持つている。

代表的グリーンボール・ペレツト分析表分析結果 ％ 完全Fe 3.70 Fe₂O₃ 5.03 SiO₂ 2.49 Al₂O₃ 1.04 CaO 2.74 Mgo 0.57 Mno 0.49 Ｓ 0.45 PbO 8.02 ZnO 43.13 CdO 0.13 Na₂O 2.46 K₂O 1.90 固定炭素 11.15 揮発性物質（CH₄） 7.68 その他（灰） 残余 連続供給シヤフトレトルトは、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・ペレツトは約300℃の温度で此
処に入り、Ｍ／PGEダクト２０がシヤフトレ
トルト１０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・ペレツトに混じつている混合石炭に含まれ
ているメタンガスは揮発して、ペレツト層が
600℃に達したときにペレツトから除去される。
熱いメタンガスは、ペレツト層を通して上へ流
れ、頂部ガス収集ダクト３０を介してシヤフト
レトルトから出てゆく前にペレツト層の上部領
域への熱伝達を促進する。ペレツト化プロセス
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つていてもよ
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つていなければならな
い。グリーンボール・ぺレツトは連続供給シヤ
フトレトルトの予加熱・コークス化ゾーン１４
（ここではペレツ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
ペレツト層の温度は、シヤ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、主としてシヤフ
トレトルトの炭化ケイ素耐火レンガからの輻射
により該層に伝達され、副次的にはペレツトか
らペレツトへの伝導と、ガスからペレツトへの
対流により伝達される。シヤフトレトルト耐火
レンガを通してアフターバーナー１２からシヤ
フトレトルト内のペレツ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℃の範囲内に維持されなければならない。
シヤ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、補助シエル・バーナー／ブ
ロワー４６がアフターバーナーのシエル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、ペレツト層の
温度はペレツト層の本体が膨張室内へ降下して
ゆく際に900℃以上に上げられる。このゾーン
は、Ｍ／PGEダクト２０とシヤフトレトルト
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ツト
層内のガス圧より低い。よつて、シヤフトレト
ルトの還元・蒸発ゾーン１８で発生した金属蒸
気は該層からＭ／PGEダクト内に流入し、こ
こからスプラツシユ凝縮器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１８。このゾーンでは、ペ
レツト層は、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。ペレツトに含まれる
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を介してシヤ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
CO₂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＋O₂＝2CO 3Fe₂2O₃＋CO＝2Fe₃O₄＋CO₂ Fe₃O₄＋CO＝3FeO＋CO₂ FeO＋CO＝Fe＋CO₂ ZnO（ｚ）＋CO＝Zn（ｇ）＋CO₂ PbO（ｚ）＋CO＝Pb（ｇ）＋CO₂ CdO（ｚ）＋CO＝Cd（ｇ）＋CO₂ 注：ペレツト中に余剰の炭素が存在し、ペレツト
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CO₂
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、連続供給シヤフトレトルトへの二次グリー
ンボール・ペレツト供給の温度を300℃から1050
℃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７×
10⁶BTU／トンが必要であることが計算される。
連続供給シヤフトレトルト１０から放出される二
次プロセスガスは約6.89×10⁶BTU／トンの発熱
量を持つているので、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。

シヤ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
残査冷却又は溶融ゾーン６６とから成つている。

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
チヤンバ７０内で作動する。消費済残査は、シヤ
フトレトルトの底と排出テーブルの頂面との間の
ギヤツプ７２を通して重力によりシヤフトレトル
トから出てゆく。シヤフトレトルトと排出テーブ
ルとの間のギヤツプは、シヤフトレトルト排出領
域の直径の最小で二分の一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７４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ヤフトレトルト
内に供給して、連続供給シヤフトレトルトの還
元・蒸発ゾーンにあるペレツ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入力が達成され
る。酸素／燃料バーナーのガス量は割合に少な
く、エネルギー入力は大きいので、連続供給シヤ
フトレトルトプロセスの１日当たりの生産量は、
シヤ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、シヤフ
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、従つ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ツト層に伝
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、シヤフトレトルトの排出領域での燃料ガスの
追加は、ペレツ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。ペレツト層での抑制のきかない融解は、
該層の過剰なクリンカー化又は焼結を引起し、シ
ヤ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、シヤフトレトルトの下部及
び消費済残査掘削ゾーンのペレツト層中の、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・ペレツトから成る供給
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、従つて、連続
供給シヤ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のスチールシヤ
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ヤフト自体を
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、シヤ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ヤフトを
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1150℃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。

固体残査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
消費済残査に残つ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、ドラツグチエーン８０又は
スクリユ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
ロセスの一次ペレツ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つて
も良い。この場合、消費済残査掘削ゾーン６４か
ら出てゆく消費済残査は、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。消費済残査に残つている
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、たとえば起こるとしても、
ごく僅かである。消費済残査に残つている鉄及び
鉛等の金属は、液体の状態で炉床に集まる。集ま
つ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
続供給シヤフトレトルトプロセスで再利用され
る。このガスはCO、CO₂、H₂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・ペレツ
トを使う。別々の焼結炉及びコークス化炉を使つ
て、原料が垂直レトルトの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、ペレツ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。
別々の焼結ステツプとコークス化ステツプとは、
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、従つてその地域の人々にと
つ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・
ペレツト（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塵（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・ペレツ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くシヤフトレトルト
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・ペレツトは、前記の
優れた性質をもつているだけでなく、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、もつと緻密な、予焼結した又は予コー
クス化した塊に比べて）ペレツト内部の空〓率が
著しく高いことに起因する優れた還元力を待つて
いる。

本発明のシステムは、一次冶金生産の発生源か
らの二次煙塵を処理し、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、受入側の金属含有煙塵と混合されてペレツト
化される未コークス化炭素質リダクタンスに含ま
れているメタン）は、シヤ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ヤフトレトルトから
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／CO₂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。

連続供給シヤ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。

連続供給シヤ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・ペレツトは僅
かに約10％の固定炭素（FC）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
ヤ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、シヤ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、CO₂含有量の少
ない、高温の燃焼ガスの注入により、シヤフトレ
トルトの還元・蒸発ゾーン内のペレツト層の中で
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、連続供給シヤフト
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」ガスを
シヤ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
（立方フイート容量）が割合に小さいので、シヤ
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つて、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
するガス量の流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一多い還元ガスと３倍多い
BTU（熱エネルギー）とを供給する。

『不完全』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
くなるのを防止するのに充分な程度に抑制され
る。

シヤフトレトルトの還元・蒸発ゾーン内のペレ
ツ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１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、ペレツト層内のガスが、
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
レツト層が入つてゆく。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
属及びペレツト層内のペレツトと金属蒸気の『還
流』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、シヤフトレトルトと、これに付随す
るガス取扱設備及びペレツ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（IRRS）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
出端部のペレツ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。 １０……シヤフトレトルト、１４……予加熱・
コークス化ゾーン、１６……移行ゾーン、１８…
…還元・蒸発ゾーン、２０……金属ガス／プロセ
スガス抽出ダクト。

【特許請求の範囲】

１ ドロスから非鉄金属を回収するにあたり、耐
火性ライニングを有する回転炉にドロスを導入
し、 プラズマトーチを上記ドロスから離れた炉内に
向けてドロスを金属熔融温度以上に加熱し、 炉を連続してまたは間欠的に回転させ、 固体ドロス残滓から分離させることにより熔融
金属を除去し、 炉から固体ドロス残滓を除去することを特徴と
する非鉄金属の回収方法。 ２ 炉をドロスが金属熔融温度以上に達するまで
約1r.p.mまたはそれ以下の回転速度で回転させ、
ドロスが熔融温度以上の温度に達した後、炉を約
10r.p.mまでの回転速度で回転させる請求項１記
載の方法。 ３ プラズマトーチを空気、N₂、H₂、Ar、CH₄

Claims (1)

1. ２ 前記の調合及びペレツト化により、空〓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・ペレツ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 前記グリーンボール・ペレツトは約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 前記処理塵は、フライアツシユ、電気アーク
   炉の煙塵、治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 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 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 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 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 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 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 乾式冶金処理塵から主要金属を回収する装
   置であつて、前記塵を固体炭素質材料及び結合剤
   と共にペレツト化してペレツトを形成する手段
   と、前記ペレツトを乾燥させてグリーンボール・
   ペレツトを形成する手段と、底の断面積の方が大
   きい、先細りの断面を持つた垂直シヤフトレトル
   トと、前記レトルトの上端部に設けられ、前記垂
   直シヤフトレトルトに前記グリーンボール・ペレ
   ツトを装入する手段及び該グリーンボール・ペレ
   ツ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
   とによつ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・ペレツ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ツ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、還元されたペレツトを前
   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 前記垂直シヤフトレトルトは、底端部の断
   面の方が大きい先細りの断面を持つていることを
   特徴とする請求項１１に記載の装置。 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 前記ペレツト化手段は、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
   ツト化装置とを含み、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 前記乾燥手段は、熱源と、予加熱チヤンバ
   と、乾燥チヤンバと、両方のチヤンバを通して移
   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ヤ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ヤン
   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１
   １に記載の装置。 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 前記揮発性金属を回収する前記手段は、ス
   プラツシユ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 前記揮発性金属を回収する前記手段は、共
   同する布フイルターを更に有することを特徴とす
   る請求項１７に記載する装置。 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 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 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
   つ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。