JPH0711354A - 鉄鋼ダスト還元ロータリーキルンの操業方法 - Google Patents

鉄鋼ダスト還元ロータリーキルンの操業方法

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JPH0711354A
JPH0711354A JP17468693A JP17468693A JPH0711354A JP H0711354 A JPH0711354 A JP H0711354A JP 17468693 A JP17468693 A JP 17468693A JP 17468693 A JP17468693 A JP 17468693A JP H0711354 A JPH0711354 A JP H0711354A
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steel dust
iron
reduction
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rotary kiln
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JP17468693A
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English (en)
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Yasuhiro Tsugita
泰裕 次田
Yoshiaki Mori
芳秋 森
Koji Tsuzuki
浩二 続木
Nobuyuki Kii
伸之 紀井
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Sumitomo Metal Mining Co Ltd
Original Assignee
Sumitomo Metal Mining Co Ltd
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    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 鉄鋼ダスト還元ロータリーキルンの操業にお
いて、鉄鋼ダストからのZn,Pbの回収率を向上し、
炭材原単位を低下させる。 【構成】 鉄鋼ダストに−100メッシュの粉状コーク
スを添加混合して造粒し、この造粒したペレットに平均
粒径1mm以下の粉状コークスを添加し、合計炭素質還
元剤の量が、鉄鋼ダスト中のFe2 3 とZnOを完全
に金属化する化学量論量を1当量として、1〜1.5当
量となるように調節する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、鉄鋼ダスト還元ロータ
リーキルンの操業の改良に関し、特に、Zn,Pbの回
収率を向上し炭材原単位を低下して、安定操業を行なう
方法に関する。
【0002】
【従来の技術】鉄鋼ダストが含有するZn,Pb等の有
価金属は、炭素質還元剤とともに還元ロータリーキルン
を用いて還元焙焼することによる還元揮発や、NaCl
等の塩化剤を用いた塩化揮発により回収される。塩化揮
発あるいは還元揮発による厳密な反応メカニズムは、ま
だまだ不明の部分もあるが、還元揮発に関する反応は、
以下の式で示される反応が主反応と考えられる。
【0003】直接還元 Fe2 3 +3C=2Fe+3CO (1) ZnO+C=Zn+CO (2) PbO+C=Pb+CO (3) 間接還元 Fe2 3 +3CO=2Fe+3CO2 (4) ZnO+CO=Zn+CO2 (5) PbO+CO=Pb+CO2 (6)
【0004】Znの還元揮発は、ブードア反応の反応速
度が1000℃付近で急激に速くなること、及びZnの
沸点から、1000℃以上で大部分が間接還元されて揮
発するものと考えられる。
【0005】またFe2 3 は、温度及び雰囲気によっ
て、Fe2 3 →FeO→Feと順次還元されていき、
低温ではCによる直接還元、高温ではCOによる間接還
元が起っていると考えられる。
【0006】以上のように複雑な過程を経て、Fe2
3 は還元され、ZnOは還元揮発されると考えられる
が、炭素質還元剤(以下、炭材という)の添加方法及び
添加量については、粉砕した鉄鋼ダストに炭材を添加混
合して造粒する方法(以下、内装という)、あるいは、
鉄鋼ダストと同時に添加する方法(以下、外装という)
によって、鉄鋼ダストに対する物量比や鉄鋼ダスト中の
Fe及びZn品位から換算される添加量などの基準のも
とに配合されている。しかしながら、鉄鋼ダストの成分
の変動や、ZnあるいはFeの存在形態などによって、
炭材の反応性も変化するので、炭材の配合はむずかし
く、これが不適切であればZn,Pbの揮発率、換言す
れば回収率に変動または低下が生じる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、鉄鋼ダスト
還元ロータリーキルンの操業において、鉄鋼ダストから
のZn,Pbの回収率を向上し、炭材原単位を低下させ
て、安定操業を行なえるようにすることを課題とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は第一に、Zn,Pbを含有する鉄鋼ダスト
を、炭素質還元剤とともに還元ロータリーキルンに装入
して還元焙焼することにより、Zn,Pbを揮発回収す
る操業において、前記鉄鋼ダストに−100メッシュの
粉状コークスを添加混合して造粒し、この造粒したペレ
ットに平均粒径1mm以下の粉状コークスを添加し、合
計の炭素質還元剤の量が、鉄鋼ダスト中のFe2 3
ZnOを完全に金属化する化学量論量を1当量として、
1〜1.5当量となるように調節することを特徴とする
鉄鋼ダスト還元ロータリーキルンの操業方法にある。
【0009】また第二に、添加した炭素質還元剤の40
〜70重量%が、−100メッシュ以下のペレット中に
添加混合造粒された内装炭材であることを特徴とする上
記の鉄鋼ダスト還元ロータリーキルンの操業方法にあ
る。
【0010】
【作用】本発明を実施するためには、Zn,Feの還元
に寄与する炭材の反応性を考慮する必要がある。Zn,
Fe酸化物と炭材間の直接固体反応あるいは炭材の燃焼
性を考える場合、炭材はできるだけ微細なものであるこ
とが望ましいことから、内装炭材としては100メッシ
ュ以下の粉状コークスを用いる。また、外装炭材につい
ては、発塵や回収亜鉛中へのキャリオーバーを考慮する
必要があるので、内装炭材に比べてやや大きい平均粒径
1mm以下の粉状コークスを用いる。
【0011】炭材量を決定するに当って、Zn及びFe
の還元を前記した(1)式、(2)式を基本反応として
仮定している。 Fe2 3 +3C=2Fe+3CO (1) ZnO+C=Zn+CO (2) (1),(2)式にしたがって、鉄鋼ダスト中のZnお
よびFeを完全に金属化する化学量論のC量に対する、
鉄鋼ペレット中に含まれる内装C量の比率を内装C当量
(以下、Ciとする)、外装C量の比率を外装C当量
(以下、Coとする)とし、双方の和をトータルC当量
(以下、Ctとする)として炭材量を考える。
【0012】また、内装炭材と外装炭材の還元反応への
各寄与率の推定、換言するとC消費量であるが、その算
定に当っては、(1),(2)式の外に、Feは完全に
は金属化しないので、金属化されていないFeについて
も考える必要がある。温度及び雰囲気に晒されるFe
は、(1)式にしたがって反応が進行するが、金属化さ
れていないFeは反応途中であるとして(7)式を仮定
している。
【0013】 Fe2 3 +C=2FeO+CO (7)
【0014】金属化されていないFeの全てが(7)式
に従うものとして、(1),(2),(7)式によって
消費されたC量を、Zn,Fe還元に消費されたC量と
し、前記した(1),(2)式でZnおよびFeを完全
に金属化する化学量論C量との比を、Zn,Fe還元に
消費されたC当量(以下、Ceとする)としている。
【0015】これらの仮定によって、CoとCiがZ
n,Feの還元反応によって消費される割合(以下、寄
与率という)をそれぞれα,βとすると(8)式が成り
立つ。
【0016】Ce=αCo+βCi =αCt+(β−α)Ci (8)
【0017】したがって、ある温度と雰囲気における各
寄与率は、Ctが一定ならば、CeとCiによって算出
でき、それによって、CoとCiの還元反応への重要度
が分かる。本発明においては、後記する実施例で明らか
なように、Ctが1〜1.5、Ci/Ctが0.4〜
0.7を好適な条件とするものである。
【0018】
【実施例】
実施例1 試験用小型転動炉(反応管:SUS製125mmφ×2
00mmL)を用い、反応管内に、Ciが0.06〜
0.6になるように100メッシュ以下の粉コークスを
添加混合して造粒し、篩別して得た直径3.5〜6mm
の鉄鋼ダストペレット300g、及び粒径1mm以下の
粉状コークスをCtが1.3になるように装入し、昇温
時間も含め、雰囲気ガスとしてN2 とCO2 を85:1
5の割合で混合したガスを2 l/分の流量で流し、反
応管は12r.p.mの回転数で回転させ、温度をそれ
ぞれ、900℃,1000℃,1100℃に制御しなが
ら1時間保持し、炉外で冷却後、ペレットを全量粉砕し
て化学分析し、Ceを算出した。
【0019】表1に、900℃,1000℃,1100
℃におけるCt=1.3の場合のCiとCeの関係を示
し、図1にその関係を図示する。
【0020】
【表1】
【0021】図1から明らかなように、CiとCeには
直線関係が見られるので、前記(8)式と回帰式とか
ら、以下の関係が導出できる。
【0022】 Ce=αCo+βCi =αCt+(β−α)Ci (8) 回帰式 Ce=0.813+0.129Ci (9)
【0023】(8)式と(9)式とより、 αCt=0.813 , β−α=0.129 Ct=1.3より、 α=0.625 , β=0.754
【0024】従って、1000℃で1時間の焙焼で、C
t=1.3の場合は、 Ce=0.625Co+0.754Ci となる。
【0025】このことから、Coに比べてCiの方が還
元反応に寄与していることから、Ciが還元反応に重要
なことが判る。
【0026】実施例2 試験用小型転動炉(反応管:SUS製125mmφ×2
00mmL)を用い、Ciが0.1〜1.5になるよう
に100メッシュ以下の粉コークスを添加して造粒し篩
別して得た直径3.5〜6mmの鉄鋼ダストペレット3
00g、および粒径1mm以下の粉状コークスをCtが
0.8〜1.5となるように装入し、昇温時間も含め、
雰囲気ガスとしてN2 とCO2 を85:15の割合で混
合したガスを2 l/分の流量で流し、反応管は12
r.p.mの回転数で回転させ、温度を1100℃に制
御しながら1時間保持し、炉外で冷却後、ペレットを全
量粉砕して化学分析し、Zn,Pb揮発率及び炭材残留
率を求めた。その結果を表2に示す。
【0027】
【表2】
【0028】表2において、No.1〜No.5は、C
t=0.8〜1.5でCiを0.1に固定し、Co=
0.7〜1.4に変化させた結果であり、Znの揮発率
は約90%であり、炭材残留率も14〜47%と高い。
No.6はCt=0.7であり、なお、Ci=0.7と
しCo=0.0としたもので、Zn揮発率は改善されて
いるが未だ不充分である。
【0029】No.7〜No.11はCt=1〜1.
5、Ci=0.7で、Ci/Ctが0.47〜0.7の
範囲であり、本発明例に相当する。Zn揮発率も95%
以上と高く、また、No.7〜No.9は炭材残留率も
低く、炭材が有効に消費されている。この結果から、C
t=1〜1.5、より好ましくはCt=1〜1.2で、
Ci/Ct=0.4〜0.7が好適な条件であることが
判る。
【0030】No.12はCi/Ct=1.0とした場
合であり、Zn,Pbの揮発率は格段に高いが、造粒が
困難であり、実操業に向かない。
【0031】
【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明の
鉄鋼ダスト還元ロータリーキルンの操業方法によって、
Zn,Pbの回収率の向上ならびに炭材原単位の低下が
なされ、安定操業が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】消費C当量(Ce)と内装C当量(Ci)との
関係を示す図である。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 Zn,Pbを含有する鉄鋼ダストを、炭
    素質還元剤とともに還元ロータリーキルンに装入して還
    元焙焼することにより、Zn,Pbを揮発回収する操業
    において、前記鉄鋼ダストに−100メッシュの粉状コ
    ークスを添加混合して造粒し、この造粒したペレットに
    平均粒径1mm以下の粉状コークスを添加し、合計の炭
    素質還元剤の量が、鉄鋼ダスト中のFe2 3 とZnO
    を完全に金属化する化学量論量を1当量として、1〜
    1.5当量となるように調節することを特徴とする鉄鋼
    ダスト還元ロータリーキルンの操業方法。
  2. 【請求項2】 添加した炭素質還元剤の40〜70重量
    %が、−100メッシュ以下のペレット中に添加混合造
    粒された内装炭材であることを特徴とする請求項1記載
    の鉄鋼ダスト還元ロータリーキルンの操業方法。
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