JPH06107415A - 亜鉛含有ダストからの亜鉛回収方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】溶解液のＮＨ₃ およびＺｎ濃度を高めるととも
に、ＮＨ₃ の回収に必要な冷却用水の使用量を低減す
る。 【構成】亜鉛含有ダストＤを塩基性炭酸アンモニウム液
により溶解して塩基性炭酸亜鉛溶液とし、その溶液中の
未溶解分と濾別した後、アンモニア蒸留塔３１によりア
ンモニア蒸留した後、熱分解工程を経て、塩基性炭酸亜
鉛結晶を得るとともに、アンモニア蒸留塔３１の頂部に
冷却分縮器３２を設け、蒸留操作圧力を大気圧以上と
し、アンモニア濃度を高めた状態で、アンモニアベーパ
ーを直接炭酸ガスと共に、塩基性炭酸亜鉛溶液に吹込
み、その炭酸アンモニウム濃度を高める。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、製鉄所における高炉ダ
スト、電気炉ダスト、あるいは転炉ダストなどの亜鉛含
有ダストから亜鉛を炭酸亜鉛として回収する方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】製鉄所における高炉ダスト、電気炉ダス
トまたは転炉ダストには、数％〜約２５％程度の亜鉛が
含有されているので、そのダストをそのまま製鉄原料と
してリサイクルする場合には、順次亜鉛が蓄積するの
で、その亜鉛分を除去する必要がある。

【０００３】その手段として、たとえば高炉ダストにつ
いては、微粉炭と混合し、還元キルンにて1000℃以上に
加熱し、酸化亜鉛を還元蒸留し、そのガスを冷却し、20
〜60％純度の亜鉛粉末と鉄粉の混合物を得て、これをウ
エルツキルンにて処理して、純度を50〜85％に上げて粗
酸化亜鉛を得て、これをＩＳ炉に入れて精留亜鉛を得る
ようにしていた。しかし、この方法による設備は、現在
ではコストの点から殆ど停止している。

【０００４】一方、亜鉛メッキ工程におけるサイクロン
ダストやベンチュリーダストなどについては、本出願人
と他の共同出願人が、亜鉛を炭酸アンモニウム溶液に溶
解させて、アンモニア錯塩を生成させ、比較的低温で熱
分解を図り、塩基性炭酸亜鉛を生成させ、これを濾過分
離し乾燥させること技術を開発し、特公平１−38049号
公報などでも開示した。

【０００５】この反応式は、次記の通りである。 １）溶解反応 Ｚｎ＋（ＮＨ₄ ）₂ ＣＯ₃ ＋２ＮＨ₄ ＯＨ→〔Ｚｎ（ＮＨ₃ ）₄ 〕ＣＯ₃ ＋２Ｈ₂ Ｏ＋Ｈ₂ ↑……（１） ２）精製反応 〔Ｐｄ（ＮＨ₃ ）₄ 〕ＣＯ₃ ＋Ｚｎ→〔Ｚｎ（ＮＨ₃ ）₄ 〕ＣＯ₃ ＋Ｐｄ↓ ……（２） ３）熱分解、晶析反応 ５〔Ｚｎ（ＮＨ₃ ）₄ ＣＯ₃ 〕→２ＺｎＣＯ₃ ・３Ｚｎ（ＯＨ）₂ ↓＋ ＋３ＣＯ₂ ↑＋２０ＮＨ₃ ↑……（３） これをさらに図１によって説明すると、亜鉛原料を溶解
工程に供給し、この溶解工程において亜鉛原料の溶解を
図り、さらに精製工程において亜鉛原料の添加の下で精
製を図り、次いで濾過を行い、熱分解晶析工程を経て、
最終的な濾過および水洗浄をなし、乾燥することにより
炭酸亜鉛結晶を得る。溶解工程から排出される残渣スラ
リーはその残渣濾過を図るものである。また、溶解液回
収工程では、反応に必要なＣＯ₂ とＮＨ₃ を冷却凝縮
し、工水を加えて濃度調整した上で溶解工程に供給して
いる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、亜鉛原料の亜
鉛含有率が９５％以上で高い場合には、溶解液中のＣＯ
₂ 、ＮＨ₃ およびＺｎ濃度を十数％の飽和濃度に上げる
ことができる。このときの溶解残渣は数％であるため
に、加圧葉状濾過器（リーフプリコートフィルター）で
濾過し、廃水処理工程に移行しても、その量が少ないの
で、問題はない。

【０００７】しかし、前述のように、高炉や転炉のダス
トの場合には、亜鉛の含有率が１〜４％程度であるため
に、未溶解ダスト分に付着する溶液を濾過し、濾液を溶
解工程および精製工程に戻して向流洗浄することによ
り、Ｚｎ濃度を高めることしても、その濃度は１〜４％
程度であり、飽和濃度の数分の１である。

【０００８】他方で、熱分解晶析工程で発生するＮＨ₃
をリサイクルするために、炭酸亜鉛溶液スラリーをアン
モニア蒸留塔ＮＨ₃ に導き、アンモニア蒸留により、Ｎ
Ｈ₃を回収する際に、そのＮＨ₃ の濃度を上げるために
アンモニア蒸留塔加圧下で操業しても、夏場の冷却用水
温度は30〜32℃であるために、アンモニア蒸留塔から出
るＮＨ₃ 濃度としては35％が上限である。

【０００９】したがって、本発明の課題は、溶解液のＮ
Ｈ₃ およびＺｎ濃度を高めるとともに、ＮＨ₃ の回収に
必要な冷却用水の使用量を低減することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記課題は、亜鉛含有ダ
ストを塩基性炭酸アンモニウム液により溶解して塩基性
炭酸亜鉛溶液とし、その溶液中の未溶解分と濾別した
後、アンモニア蒸留塔によりアンモニア蒸留した後、熱
分解工程を経て、塩基性炭酸亜鉛結晶を得るとともに、
前記アンモニア蒸留塔の頂部に冷却分縮器を設け、蒸留
操作圧力を大気圧以上とし、アンモニア濃度を高めた状
態で、アンモニアベーパーを直接炭酸ガスと共に、前記
塩基性炭酸亜鉛溶液に吹込み、その炭酸アンモニウム濃
度を高めることで解決できる。

【００１１】

【作用】本発明に従って、アンモニア蒸留塔の頂部に冷
却分縮器を設けて、還流に必要な最少量の分縮を行う。
このとき、冷却用水によりアンモニアベーパーの一部を
凝縮し、かつ蒸留塔を加圧下で操作することにより、ア
ンモニアベーパー中のアンモニア濃度を５０〜７０％程
度まで高めることができる。

【００１２】この濃度の高いアンモニアベーパーを直接
炭酸ガスと共に、前記塩基性炭酸亜鉛溶液に吹込み、そ
の炭酸アンモニウム濃度を高めることにより、溶解液の
アンモニアおよびＣＯ₂ 濃度を６〜１２％に、亜鉛濃度
を２〜６％程度に高めることができる。一方、溶解液調
整塔（調整装置）で炭酸ガス、ならびにアンモニアガス
またはアンモニア水を冷却して炭酸アンモニウム液とし
て調整する際に必要な冷却用水の必要量は、溶解槽の温
度が直接アンモニアベーパーを吹込むことにより温度が
高くなっているので、約数分の１で足りる。その結果、
冷却用水の使用量の低減と溶解液中ののアンモニアおよ
び亜鉛濃度を高めることとの両者を一挙に達成できる。

【００１３】

【実施例】以下本発明を図面を参照しながら実施例によ
りさらに詳説する。

【００１４】図２は本発明方法の全体の概要図であり、
高炉ダストや転炉ダストなどの亜鉛含有率が低い亜鉛含
有ダストは、溶解工程に供給され、ＣＯ₂ ガスおよびＮ
Ｈ₃ガスの吹込みにより生成する塩基性炭酸アンモニウ
ム液により溶解され、塩基性炭酸亜鉛溶液とされる。そ
の後、必要により設けられる精製工程において、金属亜
鉛粉末が添加され、不純物が沈降分離され、さらにろ過
工程において機械的分離除去が図られた後、アンモニア
回収および熱分解晶析工程において、前述の（３）の反
応が行われ、その後ろ過・水洗浄工程において清浄化が
図られ、次いで乾燥工程において炭酸亜鉛結晶が取り出
される。

【００１５】一方、溶解工程における残渣はろ過洗浄さ
れ、洗浄液は溶解工程に返送されるとともに、必要によ
り設けられるアンモニア回収用蒸留塔においてＣＯ₂ ガ
スおよびＮＨ₃ ガスは再利用され、スラリーダストは製
鉄原料とされる。また、他の工程で発生するＣＯ₂ ガス
およびＮＨ₃ ガスについても再利用される。

【００１６】図３は本発明を実施するための設備の要部
例を示したものである。なお、図３には回転濾過機１２
を用いる場合と、フィルタープレス２０を用いる場合と
を並列的に図示しており、亜鉛ダストの粒径が大きい場
合には前者を、小さい場合には後者を用いるのが好まし
い。

【００１７】亜鉛含有ダストＤは、溶解槽１１において
塩基性炭酸アンモニウム液により溶解され塩基性炭酸亜
鉛溶液とされる。この溶解槽１１には、ＣＯ₂ ガスおよ
びＮＨ₃ ガスもしくはアンモニア水が吹き込まれる。溶
解槽１１は、たとえば二段とされ、後段の溶解槽は前段
からの清澄液を受けるとともに、たとえば金属亜鉛粉末
や過酸化水素（図示せず）が添加され、不純物の分離が
図られる。溶解による塩基性炭酸亜鉛溶液のスラリー
は、回転濾過機１２に導かれる。この回転濾過機１２
は、濾布が張設された内ドラム１２Ａの外周に外ドラム
１２Ｂが設けられ、その間には洗浄スプレー１２Ｃ₁ ，
１２Ｃ₂ が配設されている。詳細が図示さていないが、
分離回収手段１２Ｄにより濾液が、希薄濾液、中濃度濾
液および濃厚濾液に分離されるようになっている。濾過
操作済のダストケーキはベルトコンベア１３により排出
され、最終的には製鉄原料とされる。図３の場合には、
アンモニア回収用蒸留塔を設けていない。

【００１８】洗浄スプレー１２Ｃ₁ からは、濾布を通っ
た希薄清浄な洗浄液が一旦第１洗浄液タンク１４を経て
再利用されるとともに、洗浄スプレー１２Ｃ₂ からは後
述の洗浄液タンク３０からの再利用洗浄液が散布され
る。濾布を通った洗浄液のうち、希薄濾液は第１洗浄液
タンク１４に一旦貯留され、中濃度濾液は、第２洗浄液
タンク１５に一旦貯留された後、原料の亜鉛含有ダスト
Ｄと共に溶解槽１１に供給される。また、濃厚濾液につ
いては、濾液タンク１６を経てアンモニア蒸留塔３１に
供給される。

【００１９】他方、フィルタープレス２０を用いる場合
においても、予め溶解槽１１において溶解を図った後、
スラリーをフィルタープレス２０に供給する。ダストケ
ーキは、ベルトコンベア２１により排出して製鉄原料と
する。フィルタープレス２０からの第１回の濾過操作に
よる濾液は、濾液タンク２２を経てアンモニア蒸留塔３
１に導く。次いで、第１洗浄液タンク２３からの洗浄液
をフィルタープレス２０に供給して第２回の濾過操作を
行う。この第２回の濾液は、第２洗浄液タンク２４に一
旦貯留した後、原料の亜鉛含有ダストＤと共に溶解槽１
１に返送される。最後に洗浄液タンク３０から希薄の洗
浄液をフィルタープレス２０に供給して洗浄を図り、濾
液は第１洗浄液タンク２３に貯留する。

【００２０】かくして炭酸亜鉛溶液から未溶解分を濾別
した後の濾液を受けるアンモニア蒸留塔３１では、その
底部から結果としてスチームの熱を受けて、アンモニア
蒸留が図られる。このアンモニア蒸留塔３１の頂部に
は、冷却分縮器３２が設けられている。この場合の蒸留
塔３１の操作圧力は大気圧以上とされ、アンモニア濃度
が高まったアンモニアベーパーの一部は、第１圧力調節
計３３を通った後、直接炭酸ガスおよび補助アンモニア
ガスと共に、溶解槽１１に返送され、塩基性炭酸亜鉛溶
液中に吹込まれ、その炭酸アンモニウム濃度が高められ
るようになっている。アンモニア蒸留塔３１の頂部に設
けられた冷却分縮器３２への冷却水の流量は頂部温度を
検出する温度調節計３４により調整される。

【００２１】他方、アンモニア蒸留塔３１の頂部からの
アンモニアベーパーの残部は、溶解液調整装置３５の底
部に吹き込まれ、ＣＯ₂ ガスおよびＮＨ₃ ガスを受けて
冷却液化され、所定濃度の塩基性炭酸アンモニウム液と
され、貯液タンク３６を経て溶解槽１１に供給されると
ともに、残余の液はアンモニア蒸留塔３１およびアンモ
ニア回収塔３８内に付着する塩基性炭酸亜鉛結晶を溶解
洗浄するのに利用される。溶解槽１１における塩基性炭
酸アンモニウム液の濃度としては、100 〜300ｇ／リッ
トルとするのが好適である。

【００２２】アンモニア蒸留塔３１においてアンモニア
分が除去された炭酸亜鉛スラリーは、多段熱分解槽３７
に導かれ、熱分解が図られた後、アンモニア回収塔３８
に供給され、続いて炭酸亜鉛シックナー３９で沈降濃縮
が図られる。アンモニア回収塔３８で発生するアンモニ
アベーパーは、順次逆に熱分解槽３７を経てアンモニア
蒸留塔３１に供給される。炭酸亜鉛シックナー３９での
清澄液は、洗浄液タンク３０に一旦貯留され、前述のよ
うに、濾過操作の洗浄液とされる。沈降濃縮スラリー
は、濾過乾燥機４０で濾過乾燥され、炭酸亜鉛結晶製品
４１とされる。

【００２３】本発明において、アンモニア蒸留塔３１の
操作圧力としては、１〜３kg／cm²Ｇが好ましい。溶解
槽の液温としては６０〜８０℃が、濾過機の材質や強度
の低下を防止し、かつ濾過性を高めるために好適であ
る。

【００２４】（実施例）次に実施例を挙げて本発明の効
果を明らかにする。図３のフローシートにおいて、アン
モニア蒸留塔の操作圧力を２kg／cm² Ｇと加圧したとこ
ろ、大気圧で操作する場合にはアンモニア濃度が３０％
であったのに対して、６０％まで上昇した。溶解槽にお
いては、アンモニア亜鉛濃度が８％から１２％に４％高
まった。

【００２５】溶解槽の液温は８０℃となり、スラリー温
度上昇熱量は、アンモニア蒸留塔よりのアンモニア・水
蒸気ベーパーの凝縮熱により得ることができ、溶解槽で
必要な熱量は殆ど不要となった。また、アンモニア蒸留
塔でのアンモニアベーパーの凝縮のための冷却水量は、
全凝縮のための水量の約２０％できわめて少なくて足り
る。さらに、アンモニア蒸留塔およびアンモニア回収塔
内の付着塩基性炭酸亜鉛結晶を定期的に洗浄するに必要
なアンモニア水の作るための冷却水量もごく僅かであ
る。

【００２６】また、スラリー温度と圧力が高いので、回
転濾過機１２の加圧コンプレッサーの駆動動力が30ＫＷ
から7.5 ＫＷに低減し、フィルタープレスの場合にも、
15ＫＷから7.5 ＫＷに低減した。濾過した後の炭酸亜鉛
濃度も８％から１２％に上昇する結果、溶液量が少なく
なり、アンモニア蒸留用スチーム使用量が約２０％低減
した。

【００２７】

【発明の効果】以上の通り、本発明によれば、溶解液の
ＮＨ₃ およびＺｎ濃度を高めるとともに、ＮＨ₃ の回収
に必要な冷却用水の使用量を低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来例のブロックで示すフローシートである。

【図２】本発明例の概要をブロックで示すフローシート
である。

【図３】本発明例の詳細フローシートである。 １１…溶解槽、１２…回転濾過機、２０…フィルタープ
レス、３１…アンモニア蒸留塔、３２…冷却分縮器、３
７…熱分解槽、３８…アンモニア回収塔、４０…濾過乾
燥機、Ｄ…亜鉛含有ダスト。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】亜鉛含有ダストを塩基性炭酸アンモニウム
   液により溶解して塩基性炭酸亜鉛溶液とし、その溶液中
   の未溶解分と濾別した後、 アンモニア蒸留塔によりアンモニア蒸留した後、熱分解
   工程を経て、塩基性炭酸亜鉛結晶を得るとともに、 前記アンモニア蒸留塔の頂部に冷却分縮器を設け、蒸留
   操作圧力を大気圧以上とし、アンモニア濃度を高めた状
   態で、アンモニアベーパーを直接炭酸ガスと共に、前記
   塩基性炭酸亜鉛溶液に吹込み、その炭酸アンモニウム濃
   度を高めることを特徴とする亜鉛含有ダストからの亜鉛
   回収方法。