JPH042734A - 亜鉛含有ダストからの有価金属の回収方法 - 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］ この発明は、例えば電気炉製鋼で発生する高亜鉛含有ダ
ストから亜鉛、鉄などの有価金属を回収する方法に関す
るものである。

［従来の技術］ 従来、例えば電気炉において発生するダストは集塵機に
より捕集されているが、そのダスト量は通常粗鋼の１−
１．５％に当る。また、その成分は鉄２５−３０％、亜
鉛２０−２５％、鉛３−４％と多量の有価金属を含有し
ている。

しかし乍ら、従来このダストは小規模で、かつ、簡易な
回収方法がないため、特定の精練メカ−に引き渡して集
中処理して回収しているのが現状である。

［発明が解決しようとする課題］ この従来の回収方法として、ロータリーキルン−溶鉱炉
法、また、最近ではプラズマ熱を利用した処理方法等が
提案されている。

前者は、主としてダスト中の亜鉛の回収を目的としたも
のであって、ロータリーキルンによってダスト中の亜鉛
と鉄酸化物を還元して分離するものであるが、ロータリ
ーキルン内は強酸化雰囲気であるため、−旦還元して分
離された亜鉛蒸気はロータリーキルンから取り出される
過程で再酸化されるので、金属亜鉛として回収するため
には、これを再び溶鋼炉で溶融還元しなければならず処
理プロセスが複雑であると共に、エネルギー消費量も大
きい。また、回収した鉄分はその還元生成物が脈石成分
を多量に含有する海綿鋏状のもので、資源として回収し
てそのまま利用することができないため依然として金属
鉄として回収されないままであった。

また、後者においては、プラスマ発生のために多大なエ
ネルギーを消費するために消費エネルギーの割に、回収
される亜鉛や鉄が安価なため処理コストに見会う成果か
得られていなかった。

この発明は、前述のような現状に鑑みて提案されたもの
で、その目的は、亜鉛含有ダストから有価金属を容易に
、かつ、少い処理エネルギで回収し得る有価金属回収方
法を提供することにある。

［問題点を解決するための手段］ この発明に係る亜鉛含有ダストからの有価金属の回収方
法は、亜鉛含有ダストを還元剤（例えばコークス）及び
スラグの塩基度調整用フラックス（例えば石灰石）と混
合し、造粒機により粒径１６＋＊ｍ以上の大型ベレット
にして、このベレットを上部に予熱部、下部に還元部を
備えたシャフトタイプの炉に装入し、上部の予熱部では
、後段の溶融炉からのＣＯ排ガスを利用してベレット中
の水分及び強熱減量成分を除去すると共に、還元部では
酸化亜鉛の還元を極力抑制しながら酸化鉄の還元を積極
的に起こすＣＯ２／ＣＯガス比率及びガス温度の条件下
でベレットの予備還元を行う。次いて予備還元されたベ
レットを溶融炉に投入し、該溶融炉で溶融還元させ、亜
鉛又は亜鉛と鉛を蒸留により分離して凝縮させて回収し
、鉄と鉛又は鉄は比重分離して、鉄は溶融銑鉄として、
鉛は粗鉛として容易に、かつ、低い処理エネルギーで回
収出来るようにしたものである。

［実施例］ 以下、この発明を図示した一実施例に基づいて説明する
。

高亜鉛含有ダストＤと還元剤としてコークスＣ及びフラ
ックスＦ！Ｉとして石灰石を共に混合機１に投入・混合
さし、造粒機２で粒径１６ｍｍ以上のベレットに造粒さ
れる。造粒されたベレットは、シャフトタイプの予熱・
予備還元炉３に装入される。この予熱・予備還元炉３上
部の予熱部においては、シャフトタイプの予熱・予備還
元炉３の下部から装入された加熱ガス及び予備還元部を
通過上昇したｃｏ−ｃｏ□ガス中のＣＯ並びにベレット
に含有した炭素の一部の燃焼空気Ａｌ（必要に応じて酸
素富化も行う〉による燃焼によりベレットは短時間で加
熱される。この予熱部では、またペレット中の水分及び
フラックスＦｆｆｌとしての石灰石の分解により発生す
るＣｏ２或いはダストＤ中の炭酸化物の分解等によって
生じる強熱減量成分も除去される。

そして、加熱されたベレットは、前記予熱予備還元炉３
下部の還元部に移行し、ガス温度・成分調整炉４によっ
て調整された還元ガスと、予めダストＤの造粒時に還元
剤として加えられたコークスによって形成される雰囲気
の相互作用によって形成されるペレット内部の還元雰囲
気において、鉄酸化物は予備還元される。

この還元部に装入されるガス条件は、第２図（ａ）に示
す如く、ペレット内部のガス条件が鉄酸゛化物の還元を
積極的に起さしめるＦｅ○モＣ０＝Ｆｅ＋ＣＯ２の平衡
線及びＣ＋ＣＯ２−２ＣＯの平衡線に囲まれた領域にあ
るよう調整する。また、更に亜鉛酸化物の還元を極力抑
制するため、例えばＰｚｎ＝Ｏ，，０２気圧と設定しＺ
　ｎ　Ｏ＋ＣＯ＝　Ｚ　ｎ　＋　ＣＯ２の平衡線を付加
し、第２図（ｂ）において斜線部分で示した領域にペレ
ット内部のガス条件がなるように設定する。この際のガ
ス温度は前記調整炉４によって温度を約７５０〜８５０
°Ｃに設定する。

予備還元されたペレットは、溶融炉、例えば低周波誘導
炉５に投入され、鉄酸化物、亜鉛酸化物、鉛酸化物は還
元・溶融され、残り金属酸化物は大部分スラグ５ｆｆｌ
を形成する。

そして、還元された鉄は、溶融銑鉄（約４％Ｃ）Ｆｅと
して、またスラグＳ（は溶融スラグとして前炉６を通し
て低周波誘導炉５から連続的に排出される。

一方、還元された鉛ｐｂの一部或いは大部分は、比重が
比較的大きいため、溶融銑鉄と比重分離し、炉下部の鉛
溜７に溜り、定期的に粗鉛として抜きとられる。

また、還元された亜鉛Ｚｎ或いは鉛の一部或いは大部分
は沸点が比較的低いため、溶融・蒸発し、還元ガスＣＯ
と共ガス状態で亜鉛凝縮器８に導かれ、冷却されて凝縮
亜鉛及び鉛として回収される。そして、凝縮器８を出た
還元ガスのＣＯは、スクラバー９を経て、前記ガス温度
・成分調整炉４に導かれる。この調整炉４では、還元カ
スＣＯは前記燃焼空気Ａ１による燃焼及び希釈循環ガス
Ｇ１により前述の予備還元条件を満足するガス条件に調
整される。

また、予熱・予備還元炉３の排ガスは、ガス焼却炉１０
に導かれ可燃分を完全に燃焼した後、スクラバー１１に
導かれ、洗浄・冷却された後、ミスト除去器１２を経て
集塵機１３を介して系外へ排出される。

なお、前記スクラバー９．１１の洗浄水はＰＨ調整槽１
４でＰＨ調整した後、沈殿槽１５で固形物を沈殿させ、
スラグＳＳとして取出し、該スラグＳＳは前記予熱・予
備還元炉３に戻すと共に、浄水の一部は再びスクラバー
９゜１１の洗浄水として循環させて使用し、残りは水処
理装置を経て系外に排出する。

１６．１７．１８はブロワ−１１９はポンプ、２０は熱
交換器である。

〈実験例〉 第１表 第１表に示す成分の生ベレット（グリーンペレット）を
１００ｋｇ／ｈｒで予備・予熱還元炉（シャフト炉）３
に装入し、該還元炉３に装入するガスの温度が８５０℃
、装入するガス成分がＣｏ２／Ｃ０＝２の条件で処理し
、前記還元炉３の底部からペレットをサンプリングした
。

このサンプリングしたベレットの成分を粒径別に分析し
た結果、第３図に示す如く、粒径１７ｍｍ、２０＋ｍ及
び２５ｍｍのベレット毎に夫々、亜鉛除去率は８，５％
、８．０％及び６．８％。また、鉄酸化物の還元率は３
５％。

３９％及び４１％であり、粒径が大きくなる程亜鉛の除
去率が押えられ、かつ、鉄酸化物の還元率は向上した。

また、前記の粒径２０關のベレットについて、内部の成
分を分析した結果、第４図に示す如く、ペレットの掻く
表面では亜鉛２８％。

鉄２２％であり、表面近傍では鉄の還元は進行せず、亜
鉛は表面に濃縮されていた。

これは、ベレット表面部に外部の装入ガスとペレット内
部からのガスとの相互作用により生じる酸化領域が形成
され、かつ、亜鉛も２％亜鉛の蒸気に相当する亜鉛ガス
がベレットの内部から外部へ向って拡散するが、酸化領
域で捕獲されるためと推測される。

しかし、ベレットの表面から１關程度入った所から中心
までは、亜鉛の含有率が約１５，５％、鉄の含有率が約
２７．５％で、いずれも略一定しており、この領域では
亜鉛の還元は抑制され、鉄の還元は促進されており、個
々のベレットについてみれば粒径が大きい程、その効果
は大である。

この実験結果からペレットの粒径を１６關以上とするこ
とにより、従来の粒径１５ｍｍ＋以下のペレットに比較
し、亜鉛の還元抑制と鉄の酸化促進が図られ、後段の溶
融炉５での溶融還元に要するエネルギーの節約が可能と
なり、かつ、予備・予熱還元炉３での亜鉛の飛散も防止
でき、後段の亜鉛凝縮器８での亜鉛の回収効率が向上す
ることがわかる。

［発明の効果］ 前述のとおり、この発明によれば高亜鉛製鋼ダストを還
元剤（コークス）及びフラックスＦｆｆｌと混合し、造
粒機で粒径１６關以上の大型ベレットに造粒し、予熱・
予備還元炉でベレット中の水分、強熱減量成分の除去及
び酸化鉄の予備還元を起こさせた後、溶融炉で溶融・還
元させ、亜鉛又は亜鉛と鉛は蒸留により分離して凝縮亜
鉛及び鉛として、鉄と鉛は比重分離して、鉄は溶融銑鉄
として、鉛は粗鉛として回収するようにしたため、次の
ような効果を奏する。

（１）予熱・予備還元炉で溶融炉に装入する鉄酸化物の
予備還元を行うため、溶融炉に装入される鉄酸化物の還
元率が向上し、鉄酸化物還元のための電力負荷を低減で
きるので、特に溶融炉における電気エネルギーの省エネ
ルギー化が図れる。

（２）　還元剤（コークス）を内部に含む粒径１６關以
上の大型ベレットは通常の鉄含有ベレットの大きさに比
較すると還元速度は低いが、これ以下のサイズのものに
較べるとベレット内部の還元雰囲気の維持が容易であり
、ＺｎＯの還元を抑制し、Ｆｅ酸化物の還元は極力推進
するガス条件形成が可能である。

（３）　　予備還元部で亜鉛酸化物の還元を極力抑制し
鉄酸化物の還元は積極的に起こさせるカス条件で操業を
行うため、装入されるガス条件をペレット内部の雰囲気
が ＦｅＯ＋Ｃ○＝Ｆｅ　＋ＣＯ２、 Ｃ＋ＣＯ２＝２Ｃ○、更に亜鉛の蒸気圧に応じた ＺｎＯ＋ＣＯ＝Ｚｎ＋ＣＯ２の３つの平衡線に囲まれた
領域になるように設定すれば、仮に予熱・予備還元炉底
部のベレット内部のＣＯの分圧が最も高い部分で Ｐｚｎ　＝０．０２気圧程度に対応するＣＯの分圧及び
温度を設定すれば、当然炉上部では炉内を反応しながら
上昇するガスの００分圧は炉底よりも相当下がり温度も
下がるから炉の還元部を通過直後のガス中の亜鉛は実際
的に零とすることも期待できる。

４）　溶融炉は攪拌力が大きく、かつ、炉体を気密性の
ある構造であるため、ベレットの溶融・還元、亜鉛の蒸
留に適しており、有価金属を容易に回収出来る。

（５）強熱減量分を予め除去することにより、ベレット
を溶融炉に装入した場合バースティングを起こすことが
無く、溶湯の安定した操業可能になり、ダストの発生も
制御出来る。

（６）　　シャフト炉底の温度を石灰石の分解温度以上
の７５０℃〜８５０℃にすることによってスラグ調整用
に予めベレット中に添加したフラックスを石灰石等の安
価なものの使用が可能である。

■　溶融炉のみで装入物の還元を行うと過剰の還元ガス
が発生し、立地条件によってはその有効利用を期し難い
、予備還元、更には予備還元に使用した後の還元ガスを
燃焼することによるベレットの予熱により、ガスの有す
るエネルギーを有効に利用することが出来、全体として
省エネルギー化に資することが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係る有価金属回収方法を実施するた
めの装置のフローチャート、第２図（ａ）は予熱・予備
還元炉内のガス温度・分圧関係図、第２図（ｂ）は内部
と外部のカスの状態図、第３図はベレット粒径と亜鉛除
去率及び鉄酸化物の還元率を示す図、第４図はペレット
内部（半径方向）の鉄と亜鉛の含有率を示す図である。 １・・・混合機　　　　　　２・・・造粒機３・・・予
熱・予備還元炉（シャフトタイプ炉）４・・・ガス温度
・成分調整炉 ５・・・溶融炉（低周波誘導炉） ６・・・前炉 〒１し゛ 公しッド半γｌ 東面 手続補正書（自発） １、事件の表示 平成２年 ２、発明の名称 亜鉛含有ダス ３、補正をする者 事件との関係 住　　　所 特許願 名　　　称 ４、代理人 住　　　所 平成３年２月１２日 第１０２９０２号 トからの有価金属の回収方法

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）亜鉛含有ダストを還元剤及びスラグの塩基度調整用
   フラックスと混合し、造粒機によりペレットにし、この
   ペレットを上部に予熱 部、下部に還元部を備えたシャフトタイプの予熱・予備
   還元炉に装入し、かつ、予熱部でペレット中の水分及び
   強熱減量成分を除去すると共に、還元部では酸化亜鉛の
   還元は極力抑制しながら鉄酸化物の還元は積極的に起こ
   さしめるガス条件下で予備還元し、次いで予備還元した
   ペレットを溶融炉に投入し、該溶融炉で溶融還元させ、
   亜鉛又は亜鉛と鉛を蒸留により分離して凝縮させて回収
   し、鉄と鉛又は鉄は比重分離して、鉄は溶融銑鉄とし て、鉛は粗鉛として回収することを特徴とする亜鉛含有
   ダストからの有価金属の回収方 法。 ２）ペレットの粒径が１６ｍｍ以上であることを特徴と
   する請求項１に記載の亜鉛含有ダストからの有価金属の
   回収方法。 ３）予熱・予備還元炉の還元部の装入ガス条件（温度、
   ＣＯ／ＣＯ＿２比率）を予めダストの造粒時に加えられ
   た還元剤、例えばコークスによって形成される雰囲気と
   の相互作用によって形成されるペレット内部の還元雰囲
   気 がＺｎＯ＋ＣＯ＝Ｚｎ＋ＣＯ＿２の平衡線とＦｅＯ＋Ｃ
   Ｏ＝Ｆｅ＋ＣＯ＿２の平衡線及びＣ＋ＣＯ＿２＝２ＣＯ
   の平衡線に囲まれた領域になるように設定することを特
   徴とする請求項１に記載の亜鉛含有ダストからの有価金
   属の回収方法。