JPH0499231A - 電気炉における酸化亜鉛回収方法および酸化亜鉛回収設備 - 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、製胴用電気炉からの排ガス中に含まれる酸化
亜鉛の回収方法および酸化亜鉛の回収設備に関する。

従来の技術 従来、製鋼用電気アークにおいて、その炉操業中に発生
したダストは、排カスとともに吸引されて集塵装置で捕
集され、そのまま埋立て地に廃棄されているか、あるい
は団鉱化の後還元して鉄分を回収するか、または亜鉛精
練所において亜鉛精鉱とともに還元して亜鉛を回収して
いた。

発明が解決しようとする課題 ところで、電気アーク炉で発生したダストには比較的多
くの酸化亜鉛が含まれており、このように酸化亜鉛を多
く含むダストをそのまま廃棄するということは非常に不
経済であるという問題があリ、また亜鉛精鉱とともに還
元するにしても、ダスト中の亜鉛含有率は精鉱中の亜鉛
含有率に比べて非常に低いので、ダストを混入すること
はその経済性を低下せしめるという問題があった。

そこで、本発明は上記課題を解消し得る電気炉における
酸化亜鉛回収方法および酸化亜鉛回収設備を提供するこ
とを目的とする。

課題を解決するだめの手段 上記課題を解決するため、本発明の電気炉における酸化
亜鉛回収方法は、電気アーク炉からの出鋼時に溶鋼の一
部およびスラグを炉内に残すとともに、この炉内に残さ
れた溶鋼またはスラグ内に、通常操業時における排ガス
中から捕集されたダストを炭素材とともに吹き込み、か
つこの吹き込み時に発生した排ガス中からダストを捕集
して酸化亜鉛を回収する方法である。

また、上記課題を解決するため、本発明の電気アーク炉
における酸化亜鈴回収設備は、電気アーク炉からの排カ
スライン途中に、切換手段を介して第１および第２集塵
器を並列に配置し、上記第１集塵器で捕集されたダスト
を上記電気アーク炉内に吹き込む輸送ラインを設けると
ともに、この輸送ライン中に炭素材を供給する炭素材供
給装置を設け、かつ上記第２集塵器にて、第１集塵器で
捕集されたダスト吹込中に発生したダストを捕集するよ
うに構成したものである。

作用 上記の酸化亜鉛回収方法および酸化亜鈴回収設備による
と、電気アーク炉内に残された溶鋼またはスラグ内に、
通常の操業時に捕集したダストを炭素材とともに吹き込
んでダスト中に含まれている酸化亜鉛の濃度を高めてい
るので、亜鉛回収装置でダスト中の酸化亜鉛を回収する
際の回収率が向上する。

実施例 以下、本発明の一実施例を第１図に基づき説明する。

まず、設備の構成について説明する。

第１図において、１は製鋼用電気アーク炉で、その炉本
体１ａには、炉内で発生した排カスを処理して大気に放
出する煙突２まで導く第１排ガスライン３か接続されて
いる。この第１排ガスライン３の途中には排ガスバイパ
スライン４が設けらｔしるとと仁に、第１排ガスライン
３の途中には第１集塵器３が、また排ガスバイパスライ
ン４の途中には第２集！Ｉ器６がそれぞれ配置されてい
る。

すなわち、両集塵器５．６は互いに並列に配置され、る
とともに、排カスバイパスライン４は第１集塵器５をバ
イパスしていることになる。なお、各ライン３，４の第
麿器５，６の上流側位置には、排ガスの流れをどちらか
に切り換える切換手段としての第１ダンパー７、第２ダ
ンパー８が配置され、また上記第１、第２集１ｍ！１５
．６の下方にはダスト搬出用の第１、第２コンベヤ装置
（例えば、スクリュウコンベヤ）９．１０が設けられて
いる。

そして、上記第１集塵器５で捕集されたダストは、空気
輸送により、炭素材とともに炉本体ｌａ内に再供給され
るようにしている。

すなわち、炉本体ｌａ内に設けられた吹込管（具体的に
はｇ４製バイブからなる消耗ランス）１１に空気輸送ラ
イン１２が接続されるとともに、この空気輸送ライン１
２の途中には第１ダスト供給装置１３および第１炭素材
供給装置１４が上？ｉ側から順に配置されている。

上記第１ダスト供給装置１３はホッパ一部１５と、空気
輸送ライン１２述中に直接介装されるロータリフィーダ
部１６とから構成されるとともに、上記ホッパ一部１５
には、上記第１コンベヤ装置９から搬出されるダストを
導くダスト投入ライン１７が接続されている。

上記第１炭素材供給装置１４は炭素材貯留用のホッパ一
部１８と、このホンバ一部１８から炭素材を所定量づつ
空気輸送ライン１２中に供給する第３コンベヤ装！（例
えば、スクリュウコンベヤ）１９とから構成されている
。

また、上記第２集塵器６で捕集されたダストは、第２コ
ンベヤ装置１０からダスト搬送ライン２０を介して亜鉛
回収装置２１に送られるようにしている。

この亜鉛回収装！２１は、第２コンベヤ装！１０から送
られてきたダストを貯留するとと６に定量供給を行う第
２ダスト供給装置２２と、第２炭素材供給装置２３と、
プラズマ炉（還元炉）２４と、上記第２ダスト供給装置
２２および第２炭素材供給装置２３からそれぞれのロー
タリフィーダ部２２ａ、２３ａにより切り出されたダス
トおよび炭素材を上記プラズマ炉２４に搬送する第４コ
ンベヤ装置（例えば、スクリュウコンベヤ）２５と、上
記プラズマ炉２４内で発生した亜鉛蒸気を導いて凝縮さ
せる亜鉛凝縮器２６と、途中に集塵器２７が配置されて
上記亜鉛凝縮器２６内の排カスを煙突２８に導く第２排
ガスライン２９とから構成されている。なお、３０は第
２排ガスライン２９途中に冷却用空気を導入するための
冷却空気導入ラインである。

次に、動作について説明する。

まず、電気アーク炉１の通常操業時においては、炉本体
１ａから第１排ガスライン３を介して酸化亜鉛およびそ
の他の金属酸化物を含む排ガスが吸引され、第１集塵器
５に導かれている。このなめ、排ガス中のダストは第１
集塵器５で捕集された後、第１コンベヤ装置つを介して
第１ダスト供給装置１３のホッパ一部１５に送られて貯
留される。

そして、電気アーク炉１からの出鋼が終了した時点で、
炉本体ｌａ内に溶鋼の一部とスラブの全部とが残るよう
にしておく。この場合、残留するスラグは溶解中に生成
しなスラグを全て残すということはなく、出鋼時点で残
っているスラグを全部残すということである。

この状態で、空気輸送ライン１２に圧縮空気を流すとと
もに、第１ダスト供給装置１３および第１炭素材供給装
置１４から酸化亜鉛を含むダストおよび炭素材（例えば
、コークス粉、無鉛戻粉、石炭など）を供給して、炉本
体ｌａ内に挿入配置された吹込管１１に空気輸送して、
残存された溶鋼またはスラグ内に吹き込む。

ところで、電気アーク炉１内に吹き込まれたダスト中の
酸化亜鉛は、溶鋼またはスラグ内で炭素材により還元さ
れて金属亜鉛になると同時に、高温のために揮発して亜
鉛蒸気となり、この亜鉛蒸気は炉内雰囲気中で酸化され
て再び酸化亜鉛ヒユームとなる。そして、この時発生す
るダスト量は通常の操業時の場合に比べて非常に少なく
、したがってダスト中の酸化亜鉛濃度が高くなっている
。

このように酸化亜鉛濃度がより高いダストを含む排ガス
は、排ガスバイパスライン４に導かれ、第２８１１器６
でダストが捕集される。

第２集塵８６で捕集されたダストは、第２コンベヤ装置
１０を介して第２ダスト供給装置２２に送られた後、第
２炭素材供給装置２３からの炭素材（例えば、コークス
粉、無鉛戻粉、石炭など）とともに第４コンベヤ装置２
５により、プラズマ炉２４内に供給される。このプラズ
マ炉２４内においては、ダストは炭素材とともに約１５
００℃に加熱されることにより、ダスト中の酸化亜鉛は
還元揮発させられる。揮発させられた亜鉛蒸気は亜鉛凝
縮器２６内に導かれて金属亜鉛として回収される。とこ
ろで、上述したように、電気アーク炉１内への再供給に
よりダスト中の酸化亜鉛の濃度が高くされているため、
この亜鉛回収装！２１での亜鉛の回収率が非常に高くな
っている。

ところで、ダスト中の亜鉛を回収するに際し、プラズマ
炉で溶融還元揮発製錬を行う場合、亜鈴の回収率は亜鉛
含有率が高い程向上する。

すなわち、凝縮器における亜鉛の理論回収率は次式に依
って表わされる。

ｙ：凝縮器に入るガス中に含まれる亜鉛１モルに対する
他のガスのモル数 Ｐｚｓ：凝縮器温度における亜鈴の蒸気圧ｐ　：凝縮器
出口における全圧 したがって、回収率Ｒは、凝縮器温度が一定ならばｙが
小さい程向上することになる。

なお、ダスト中に含まれる他の金属酸化物、クロム酸化
物などはやはりプラズマ炉２４内で還元されて炭素飽和
鉄合金として炉床部に溜められ、断続的にプラズマ炉２
４から取り出される。

したがって、電気アーク炉１内で発生する有害な重金属
は、ここで無害化されることになる。

ここで具体的に説明すると、炉本体１ａ内に残留させた
溶鋼またはスラグ内に吹き込むことができるダストおよ
び炭素材の量は、炉本体１ａの容量によっても異なるが
、径が１インチないし３／２インチの吹込管を使用した
場合、毎分１００−程度となる。

したがって、電気アーク炉１の容量が５０トンである場
合、操業中に発生するダスト量は、トン当たり１７眩と
すると、［５０トン＋１５トン（炉本体内に残す忍鋼量
）　］　ｘ　１７＝　１１０５ｋｇとなり、ダストを毎
分１００ｋＩｒで吹き込むと、その所要時間は約１１分
となる。

溶鋼に吹き込まれたダスト中の酸化亜鉛は、溶鋼中また
はスラグ中で１００％還元されて揮発し再酸化されるが
、ダストの吹き込み中に発生する酸化鉄に由来するダス
トの量は、その投入電力が温度低下の補償分だけである
ため、通常の操業時における還元精錬期におけるダスト
の発生量よりも少なく、例えば５　ｋｇ程度である。

したがって、ダストの吹き込み時に発生するダストは、
吹き込まれたダスト中の酸化亜鉛が還元揮発し、再度酸
化された酸化亜鉛ヒユームと、ダスト吹き込み中に発生
した酸化鉄ヒユームとて主として構成されていることに
なる。

ところで、この酸化亜鉛ヒユームの量は吹き込まれたダ
ストに含有されている酸化亜鉛の量とほぼ等しく、吹込
むダスト中の酸化亜鉛の含有率を２０％とすると、１１
０５ｋｇｘ０．２　＝２２１１ｑｒとなる。

一方、酸化鉄ダストの発生量は、最大５ｋｇ／溶鋼トン
であるから、１５トンｘ５ｍ−７５ｍとなり、発生ダス
ト中の酸化亜鉛含有率は＜２２１　ｋｌｒ／２２１眩＋
７５吋）ｘ１００％牛７４．７％となる。

すなわち、ダスト中の酸化亜鉛含有率は、吹き込む前の
２０％から吹き込みにより約７５％に濃縮される。

ところで、外気を遮断したプラズマ炉に、タストを炭素
材とともに装入して溶融還元する際の反応は、スラグ相
または鋼浴において下記の反応式％式％ ここで、ＭＯは金属酸化物を表わす。

外気を遮断したプラズマ炉内で約１５００°Ｃで還元さ
れた亜鉛は蒸気となり、炉本体内で発生したＣＯガス（
Ｗ１量部分のＣＯ２カスを含む）とともに凝縮器に導か
れて凝縮し、液体亜鉛として回収されるのであるが、プ
ラズマ炉内では酸化亜鈴とともにダスト中の酸化鉄も同
時に還元されるので、酸化鉄の還元反応によって生成さ
れたＣＯガスらｇｔｍ器に導かれ、したがって亜鉛単位
重量当りのＣｏガス量はダスト中の酸化亜鉛含有率が高
い程、換言するとダスト中の酸化鉄含有率が低い程少く
なる。すなわち、（１）式のｙの値が小さくなるので、
亜鉛の回収率が向上する。

出鋼に際し、ダストを炉本体内に残留させた溶鋼または
スラグ中に吹き込んで、その際に発生するダストを分別
捕集する利点は、上述したように、ダスト中の亜鈴分を
高度に：ｌＡａするだけに止まらない。

なお、ダストを通常の操業時に吹き込んで、その期間だ
け発生ダストを分別捕集することも考えられるが、通常
の操業時においては、発生ダスト量か多いので、亜鉛部
分のａ縮度が低く、また炉本体から吸引するガス温度よ
りも高いのて゛、集塵器の耐熱温度にまでガス温度を下
げるために、吸引される排ガスに導入される冷却空気く
うすめ空気）の量が多くなって、分別捕集用の集塵器の
容量が大きくなってしまう。また、通常の操業時にダス
トを吹き込むことは、操業時における他の諸作業を妨害
するため、好ましくない。

これに対し、出鋼後炉内に残留させた溶鋼またはスラグ
中に、次のスクラップを装入する前にダストを吹き込む
場合には、その期間に吹込作業と併行して次の溶解のた
めの準備作業が行うことができ、またダストの発生量が
少ないとともに吸引されるガスの温度も低いので、分別
捕集するための集塵器容量も小さくて済む。

さらに、プラズマ炉にて還元処理するダストの量も、上
述したように、１１０５ｍのダストの吹き込みで発生す
る２９６ｋｇのダストを処理すれば良く、処理容量も２
９６　ｋｇ／　１１０５贈；０．２７と、そのまま還元
処理する場合に比べて約１７４となる。したがつて、当
然にプラズマ炉でｉ融還元に要するエネルギも低減され
る。

次に、具体的数値例について説明する。

容量５０トンの電気アーク炉から発生するダストを捕集
して、これを炉内に残留させた溶鋼約１５トンおよびス
ラグ約１トンからなる溶体中に吹き込んだ０通常の操業
時に捕集したダストの成分重量（％）（以下、％は重■
％を示している）、捕集量および他の諸条件を下記に示
す。

Ｆｅ！Ｏ）　；４８．　ＦｅＯ；］、　５ｉ０２　；５
．　Ａｌ１０）　；ｌ、　Ｃａｏ；１０１１０；１０．
　ＭｎＯ；５．　ＺｍＯ；２０捕集量：９８０ｋｒ 吹込ダストに対するコークス粉（炭素材）の混合率：２
０％（外分比） 吹込速度：８０ｋｇ／ｌｉｎ　　（ダスト基準）吹込圧
カニ４噌／−り空気圧力） 吹込時間：１３分 吹込前　鋼浴成分（％） ＣＯ，３０，Ｓｉ・０．２５．　Ｉｎ・０．３７．　ｐ
ｒｏ、　０１０゜ＳＯ，０２０，ｔｎ；０．００３ 鋼浴温度：　１５８０℃ 鋼滓成分子％）　ＣａＯ；４３．ＳｉＯ＋；１９．Ｆｃ
Ｏ；１８２ｎＣ１Ｏ，Ｏｉ 吹込前後の鋼浴成分スラグ成分、鋼浴温度の変化 鋼浴成分（増減ポイント） ｃ；−ｏ、　０３．　Ｍ冨；−０，０１，Ｐ；−０，０
０３，Ｓｊ＋０．００５Ｚｎ・＋０．００４ 鋼滓成分（増派ポイント） ＦｅＯ；＋１２．ＣａＣ；−４，５ｉＯ１；−２，ＪＯ
；−１，５，２ｎＯ；＋０．０５吹込中の発生ダスト量
：　２３０１ｇｒ吹込中における発生ダスト中のＺｎＯ
含有率：６８．２％Ｌ２ｎ；５４．８％） ２ｎＯの濃縮度：　６８．２／２０　＝３．４倍吹込中
に炉本体から発生し捕集したダスト（ダストＡ）の成分
（％）は ＸｍＯ；６８．２．　Ｆｅ２Ｏ３；２５．３．　Ｃａｂ
；２ｊ、　５ｉＯＩ；２．０゜ＭｍＯ：３．２である。

ダストの吹込期間でない通常の操業時における炉本体か
ら発生し捕集したダスト（ダストＢ）を外気を遮断した
プラズマ炉にて、１５００℃の温度でカーボンにて還元
した際の亜鉛１モル当りの生成ガス（Ｃｏ）のモル数は
、 ダスｌ−Ａ：１．３８モル ダストＢ　：　３．４５モル 凝縮器温度が６００°Ｃであるときの理論収率は式（１
）によって計算すると ダストＡ　：　９７．９％ ダストＢ：９４．８％ となる。

発明の効果 以上のように本発明の酸化亜鉛回収方法および酸化亜鉛
回収設備によると、電気アーク炉内に残された溶鋼また
はスラグに、通常の操業時に捕集したダストを炭素材と
ともに吹き込むようにしているので、ダスト中に含まれ
ている酸化亜鉛の濃度を高くすることができ、しかもこ
の効果によりダスト中に含まれている酸化亜鉛を亜鉛回
収装！で回収する際に、その回収率を良くすることがで
きる。また、亜鉛精練所において亜鉛精鉱とともに精練
する場合に、その混合原料の亜鉛濃度を低下せしめない
ので経済的である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す亜鉛回収設備の構成を
示すブロック図でりる。 １・・・電気アーク炉、１ａ・・・炉本体、２・・・煙
突、３・・・第１排ガスライン、４・・・排ガスバイパ
スライン、５・・・第１集塵器、６・・・第２集塵器、
１１・・・吹込管、１２・・・空気輸送ライン、１３・
・第１ダスト供給装置、１４・・・第１炭素材供給装置
、１９・・・第３コンベヤ装置、２０・・・ダスト搬送
ライン、２１・・・亜鉛回収装置、２３・・・第２炭素
材供給装置、２４・・・プラズマ炉、２５・・・第４コ
ンベヤ装！、２６・・・亜鉛凝縮器。 代理人　　　森　　本　　義　　弘

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、電気アーク炉からの出鋼時に溶鋼の一部およびスラ
   グを炉内に残すとともに、この炉内に残された溶鋼また
   はスラグ内に、通常操業時における排ガス中から捕集さ
   れたダストを炭素材とともに吹き込み、かつこの吹き込
   み時に発生した排ガス中からダストを捕集して酸化亜鉛
   を回収することを特徴とする電気炉における酸化亜鉛回
   収方法。 ２、電気アーク炉からの排ガスライン途中に、切換手段
   を介して第１および第２集塵器を並列に配置し、上記第
   １集塵器で捕集されたダストを上記電気アーク炉内に吹
   き込む輸送ラインを設けるとともに、この輸送ライン中
   に炭素材を供給する炭素材供給装置を設け、かつ上記第
   ２集塵器にて、第１集塵器で捕集されたダスト吹込中に
   発生したダストを捕集するように構成したことを特徴と
   する電気炉における酸化亜鉛回収設備。