JPH06228672A - 還元炉の操業方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 フラッシュ炉を還元炉として用いる還元炉の
操業方法において、操業開始時や操業停止時に一酸化炭
素の爆発の危険の無い操業方法の提供を目的とする。 【構成】 コンデンサー出口排ガス中の一酸化炭素濃度
が０〜１３％のうちの所望の値となり、かつ還元炉の熱
バランスを維持しうる量の原材料を還元炉に装入して操
業を開始し、コンデンサー出口排ガス濃度が安定した後
に通常の操業条件に移行し、操業停止に際しては、コン
デンサー出口排ガス中の一酸化炭素濃度を０〜１３％の
うちの所望の値で一旦安定させた後、操業を停止する。 【効果】 操業開始時や停止時に伴う系内のガス圧の変
動による大気の系内への流入に基づく一酸化炭素の爆発
的燃焼を確実に防止できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、含亜鉛原料を還元揮発
して得た亜鉛蒸気を含む排ガスより粗亜鉛を回収する亜
鉛製錬設備の操業方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＩＳＰ法は他の鉛や亜鉛を処理する乾式
工程に比して鉛と亜鉛とを同時に処理できることからコ
スト競争力の高いものとなっている。しかし、近時のコ
スト競争の激化は、このＩＳＰ法のコスト競争力すら無
力のものとしつつある。と言うのは、このＩＳＰ法で
は、鉛を含む硫化亜鉛精鉱をばい焼し、得た焼結塊を塊
状コークスと共に熔鉱炉に投入し、亜鉛を揮発させて亜
鉛蒸気を含む還元ガスを得、このガス中の亜鉛蒸気を鉛
スプラッシュコンデンサーで吸収し、回収して粗亜鉛を
得、鉛を熔鉱炉内で還元して粗鉛として炉底に得ている
が、用いる塊状コークスは高価なものであり、ＩＳＰ法
の一層のコストダウンを困難なものとしているからであ
る。

【０００３】このような状況下、ＩＳＰ法に変わる種々
の製錬法の開発が試みられている。例えば、特公昭６１
−２８００４号公報記載の「吹き込み熔錬による亜鉛製
錬法」がある。この方法は、熔融製錬法の一つであり、
予め亜鉛精鉱中のＦｅ／ＳｉＯ₂ 比に近い組成のスラグ
と粗亜鉛層からなる熔融浴を炉内に溜め、該熔融浴中に
亜鉛精鉱のばい焼粉と還元剤と高酸素富化空気とをラン
スを介して吹き込み、亜鉛蒸気を発生させ、粗亜鉛を回
収するものであり、還元剤として安価な粉コークス及び
／または粉炭を使用するものである。

【０００４】該方法はＩＳＰ法と比較すると、塊状コー
クスの代わりに粉コークス及び／または粉炭を使用する
ために、操業費用の大幅な低下が可能となる。しかしな
がら、この方法では粉コークス等の炉内での滞留時間が
短いため、塊状コークスに比較して粒径が小さいにもか
かわらず、粉コークス等の利用率、すなわちどれだけの
炭素が燃焼してガス成分となるかと言うガス化率は、Ｉ
ＳＰ法に比べて著しく悪い。その結果、未燃焼の粉コー
クス等が多量に後工程のコンデンサーに飛散し、亜鉛の
凝固を阻害し、亜鉛の回収率を著しく低下している。用
いるランスの改造によりこの欠点を解消する方法も検討
されているが、炉本体の欠点を十分カバーできるものは
未だ提案されていない。

【０００５】また、これらの欠点を解消すべく検討され
ているものの一つにフラッシュスメルティング法を用い
た亜鉛・鉛の還元製錬法がある。この方法はいわゆる反
応塔とセトラーとアップテイクと称される排煙道から構
成される所謂フラッシュ炉を用いるものであり、通常反
応塔内に粉状あるいは熔融原料と粉状燃料とを燃焼用気
体と共に吹き込み、原料中の亜鉛と鉛とを還元し、鉛と
亜鉛との混合蒸気を得ようとするものである。

【０００６】ところで、上記酸化亜鉛を還元したときに
発生する排ガスは亜鉛蒸気、一酸化炭素、炭酸ガス、ダ
スト等を含む還元性のガスであり、当然のことながら、
亜鉛回収後の排ガスも一酸化炭素を含む還元性のガスで
ある。この排ガス中の一酸化炭素濃度は５０％程度に及
ぶ場合もあり、多くの場合この排ガスをコンデンサーの
後に設けた除塵装置で除塵し、燃焼室に導入して一酸化
炭素を燃焼し、該一酸化炭素を燃料としている。このよ
うな一酸化炭素を多量に含む排ガスに酸素が混入すると
ガス爆発が生じる可能性が高く、これを防止するために
通常除塵設備の出口配管にコントロールダンパーを設
け、該コントロールダンパーを操作して系内を正圧とし
ている。

【０００７】しかし、上記した吹き込み熔錬法やフラッ
シュ炉を用いる還元製錬法では、他の方法と比較して系
外酸素の系内への流入による排ガス中の一酸化炭素の異
常燃焼の防止がより困難となっている。と言うのは、吹
き込み熔錬法で用いる炉やフラッシュ炉を還元炉として
用いる場合、操業開始時、すなわち還元炉に原料や燃料
や酸化性ガス等の装入物の装入開始後操業が安定するま
での間や、操業停止時、すなわち還元炉への上記装入物
の装入を停止するさいに他の炉を用いる方法よりより大
きな圧変動が発生し、これにより比較的低温雰囲気のコ
ンデンサー以降の系内に系外より大気が流入し、該大気
中の酸素とガス中の一酸化炭素とが爆発的に反応する危
険が極めて高いものとなっているからである。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記状況に鑑
みてなされたものであり、フラッシュ炉を還元炉として
用いた操業方法において、操業開始時や操業停止時に一
酸化炭素の爆発の危険の無い還元炉の操業方法の提供を
目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決する本発
明の操業方法は、亜鉛及び／または鉛を含む原料と、還
元剤及び燃料としての機能を果たす粉状炭材と、燃焼用
気体等を吹き込む製錬炉を還元炉として用い、該還元炉
より排出された排ガス中の亜鉛を除去するコンデンサー
と、該コンデンサーの後に設けられた除塵装置と、該除
塵装置の後に設けられたコントロールダンパーとから基
本的に構成される亜鉛製錬設備の還元炉の操業方法にお
いて、コンデンサー出口排ガス中の一酸化炭素濃度が０
〜１３％のうちの所望の値となり、かつ還元炉の熱バラ
ンスを維持しうる量の原材料を還元炉に装入して操業を
開始し、コンデンサー出口排ガス濃度が安定した後に通
常の操業条件に移行し、操業停止に際しては、コンデン
サー出口排ガス中の一酸化炭素濃度を０〜１３％のうち
の所望の値で一旦安定させた後、操業を停止することを
特徴とするものであり、原材料とし、含亜鉛原料と、粉
コークス及び／または粉炭と、燃焼用気体としての空
気、酸素富化空気、工業用酸素の何れかを用いるもので
ある。

【００１０】

【作用】還元炉の熱バランスを維持し、且つ還元雰囲気
を維持しうるように原材料の装入量を調整することは還
元炉の操業上不可欠であり、当然のことと言える。本発
明において原材料とは原料、還元材、燃料、燃焼用気体
を言う。そして、本発明においては原料として含亜鉛原
料を用い、該原料中の亜鉛や鉛等の還元材及び熱補償用
の燃料として粉コークスや粉炭等の粉状炭材を用い、こ
れらの粉状炭材等の燃焼用気体として空気、酸素富化空
気、工業用酸素の何れかを適宜選択して用いる。

【００１１】還元雰囲気を維持したまま、圧変動により
系外より系内へ混入した酸素と系内の一酸化炭素との爆
発を防止するためには、還元炉で発生する排ガス中の一
酸化炭素濃度を爆発下限以下、すなわち１３％以下、０
％以上とすればよい。通常操業開始時には、還元炉の温
度は低く、粉状炭材の燃焼は不安定であり、圧変動はき
わめて激しい。この間に系外より酸素の漏入が生じる危
険は極めて高い。このため、コンデンサー出口排ガス中
の一酸化炭素濃度が０〜１３％のうちの所望の値とな
り、還元炉の熱バランスを維持しうる量の原材料を還元
炉の温度が上昇し、粉状炭材の燃焼状態が安定するまで
装入する。ここにおいて、最も重要なことは、コンデン
サー出口の排ガス中の一酸化炭素濃度を０〜１３％の所
望の値とすることである。そして、コンデンサー出口ガ
ス中の一酸化炭素濃度が安定した後通常の操業条件に移
行する。なお、コンデンサー出口でガス中の一酸化炭素
濃度を測定するのは、還元炉中では反応が完結せず、コ
ンデンサー内で該反応が完結するからである。よって、
還元炉内で該反応が実質的に完結するならば、還元炉出
口で排ガス中の一酸化炭素濃度を測定しても支障はな
い。

【００１２】通常の操業条件では、コンデンサー出口排
ガス中の一酸化炭素濃度は１５％以上、まま５０％以上
になることもあり、このまま酸化性ガスの吹き込みを停
止すると、きわめて激しい系内の圧力変動を生じ、系内
に大気の混入の危険が極めて高くなる。そこで、本発明
では操業停止前に原材料の吹き込み量を調節し、コンデ
ンサー出口ガス中の一酸化炭素濃度を０〜１３％の所望
の値で一旦安定させ、その後原材料の装入を停止する。
こうすれば、装入停止にともない系内に酸素が漏入して
も一酸化炭素の異常燃焼による爆発の危険はない。

【００１３】

【実施例】次に本発明の実施例について述べる。 （実施例１）還元炉として内寸で直径が１．５ｍ、高さ
が２．８ｍの反応塔と、内寸で直径が１．５ｍ、長さが
５．２５ｍのセトラーをもち、セトラーの後に内寸で長
さが５ｍ、幅が１ｍ、高さが０．５８ｍのコンデンサー
を設け、コンデンサーの排出端の直上に内寸で幅１ｍ、
奥行き０．８ｍ、高さ２．６ｍのオフテークを設け、該
オフテークの後に内寸で幅１．５ｍ、奥行き１ｍ、高さ
３ｍの煙塵室と内寸で幅０．８ｍ、長さ４．７ｍ、高さ
１．７ｍの燃焼室とをコントロールダンパーとしてのバ
タフライ弁と、直径が３５ｍｍの穴を３０カ所可能な限
り均等に分布するように開けた多孔板とを介し、内径
０．５ｍの配管で結合して亜鉛回収設備を構成した。な
お、燃焼室の排ガスは水冷ジャケットタイプのクーラー
で冷却し、耐熱温度２５０℃のバグフィルターで除塵
し、大気中に放出した。

【００１４】この亜鉛回収設備を用い、還元炉の反応塔
頂部に設けたバーナーより反応塔内に粉コークスを２０
０ｋｇ／Ｈ、工業用酸素（純度９０％）を２９２Ｎｍ³
／Ｈの割合で吹き込んだ。なお、粉コークスは酸素と混
合して炉内に吹き込んだ。この時点で還元炉炉口ガス温
度は８０３℃、コンデンサー出口ガス温度は４５３℃、
燃焼室から２ｍ上流（多孔板の１．８５ｍ上流）の配管
内のガス温度は１９４℃であった。そして、コンデンサ
ー出口ガスの一酸化炭素濃度は約５％、二酸化炭素濃度
は約５０％であった。

【００１５】次いで、酸素濃度がほぼ０％となり、且つ
系内圧力が安定したのを確認した後、粉コークスの吹き
込み量を３００ｋｇ／Ｈに上げ、粉コークス吹き込み量
及び系内の圧力が安定した後工業用酸素量を２７５Ｎｍ
³ ／Ｈまで下げ、炉況が安定するまでこの操業条件を維
持した。この時点で還元炉炉口ガス温度は８５６℃、コ
ンデンサー出口ガス温度は４４３℃、燃焼室から２ｍ上
流の配管内のガス温度は２０８℃であった。そして、コ
ンデンサー出口ガス中の一酸化炭素濃度は約１９％、二
酸化炭素濃度は約４０％であった。

【００１６】次いで、含亜鉛原料を２５０ｋｇ／Ｈ、粉
コークスの吹き込み量を４００ｋｇ／Ｈとし、工業用酸
素量吹き込み量を３６５Ｎｍ³ ／Ｈとし通常操業を開始
した。なお、操業開始から通常操業に至るまでの所用時
間は５５分であった。この通常操業時での還元炉炉口ガ
ス温度は９５０℃、コンデンサー出口ガス温度は４５０
℃、燃焼室から２ｍ上流の配管内のガス温度は２５０℃
であった。そして、コンデンサー出口ガス中の一酸化炭
素濃度は約５２％、二酸化炭素濃度は約２６％であっ
た。

【００１７】上記通常操業を２４時間行った後、操業停
止作業に入った。まず、操業を停止する前に排ガス中の
一酸化炭素濃度を下げるべく原料の吹き込みを停止し、
粉コークスの吹き込み量を３００ｋｇ／Ｈに低下し、炉
況が安定した後工業用酸素量を２７５Ｎｍ³ ／Ｈまで下
げ、炉況が安定するまでこの状態を維持した。この時点
での還元炉炉口ガス温度は１２０５℃、コンデンサー出
口ガス温度は４５１℃、燃焼室から２ｍ上流の配管内の
ガス温度は２８３℃であった。そして、コンデンサー出
口ガス中の一酸化炭素濃度は約４０％、二酸化炭素濃度
は約２２％であった。

【００１８】次いで、粉コークスの吹き込み量を２００
ｋｇ／Ｈに低下し、炉況が安定した後工業用酸素量を２
９２Ｎｍ³ ／Ｈまで上げ、炉況が安定するまでこの状態
を維持した。この時点での還元炉炉口ガス温度は１１７
２℃、コンデンサー出口ガス温度は４４５℃、燃焼室か
ら２ｍ上流の配管内のガス温度は２６７℃であった。そ
して、コンデンサー出口排ガス中の一酸化炭素濃度は約
１０％、二酸化炭素濃度は約４０％であった。

【００１９】次いで、コントロールダンパー手前の配管
に設けられたガスサンプリング口をわずかに開とし、操
業を停止した。操業停止の圧変動によりガスサンプリン
グ口より装置内に大気が流入したが排ガス内の一酸化炭
素の異常燃焼は生じなかった。

【００２０】

【発明の効果】本発明の操業方法によれば、操業開始時
や停止時に伴う系内のガス圧の変動による大気の系内へ
の流入に基づく一酸化炭素の爆発的燃焼を確実に防止で
きる。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 含亜鉛原料と、還元剤及び燃料としての
   機能を果たす粉状炭材と、燃焼用気体等を吹き込む製錬
   炉を還元炉として用い、該還元炉より排出された排ガス
   中の亜鉛を除去するコンデンサーと、該コンデンサーの
   後に設けられた除塵装置と、該除塵装置の後に設けられ
   たコントロールダンパーとから基本的に構成される亜鉛
   製錬設備の還元炉の操業方法において、コンデンサー出
   口排ガス中の一酸化炭素濃度が０〜１３％のうちの所望
   の値となり、かつ還元炉の熱バランスを維持しうる量の
   原材料を還元炉に装入して操業を開始し、コンデンサー
   出口排ガス濃度が安定した後に通常の操業条件に移行
   し、操業停止に際しては、コンデンサー出口排ガス中の
   一酸化炭素濃度を０〜１３％のうちの所望の値で一旦安
   定させた後、操業を停止することを特徴とする還元炉の
   操業方法。
2. 【請求項２】 粉状炭材として粉コークス及び／または
   粉炭を用い、燃焼用気体として空気、酸素富化空気、工
   業用酸素の何れかを用いることを特徴とする請求項１記
   載の操業方法。