JPH07173549A - Method for recovering metallic zinc and iron from dust containing zinc and iron - Google Patents
Method for recovering metallic zinc and iron from dust containing zinc and ironInfo
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- JPH07173549A JPH07173549A JP31816293A JP31816293A JPH07173549A JP H07173549 A JPH07173549 A JP H07173549A JP 31816293 A JP31816293 A JP 31816293A JP 31816293 A JP31816293 A JP 31816293A JP H07173549 A JPH07173549 A JP H07173549A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、鉄酸化物と亜鉛酸化物
を含有するダストからの、流動層炉による金属亜鉛及び
金属鉄の回収方法に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for recovering metallic zinc and metallic iron from dust containing iron oxide and zinc oxide in a fluidized bed furnace.
【0002】[0002]
【従来の技術】近年、資源リサイクルやエネルギー節約
に対する社会的ニーズが増大し、鉄源として鉄スクラッ
プのリサイクルが望まれている。しかし現在、鉄スクラ
ップは転炉や電気炉で溶解され精錬されており、この場
合、亜鉛は沸点が低いためにその大半が気化し、鉄酸化
物と混合した微粉のダストが発生する。2. Description of the Related Art In recent years, social needs for resource recycling and energy saving have increased, and recycling of iron scrap as an iron source has been desired. However, at present, iron scrap is melted and refined in a converter or an electric furnace. In this case, most of zinc is vaporized due to its low boiling point, and fine powder dust mixed with iron oxide is generated.
【0003】この粉状ダストは飛散し易いため、電気炉
や転炉に直接装入して用いることが困難であり、このた
め、粉状の亜鉛含有ダストをペレット化したうえで転炉
や電気炉で処理し亜鉛や鉄などの金属を回収している。
しかしながら、上記ダストのような亜鉛酸化物を含む鉄
系酸化物のダストから金属亜鉛及び金属鉄を塊成化して
直接回収するに際し、ペレット化のような事前処理工程
を経ずに行うことは、省資源・省エネルギーの観点から
極めて望ましい。このような目的を達成するプロセスの
一つとして流動層を応用したプロセスが考えられてい
る。Since this powdery dust is easily scattered, it is difficult to directly charge and use it in an electric furnace or a converter. For this reason, powdery zinc-containing dust is pelletized and then converted into a converter or an electric furnace. It is processed in a furnace to recover metals such as zinc and iron.
However, when directly agglomerating metallic zinc and metallic iron from dust of iron-based oxides containing zinc oxide such as the dust, without performing a pretreatment step such as pelletization, It is extremely desirable from the viewpoint of saving resources and energy. A process applying a fluidized bed is considered as one of the processes for achieving such an object.
【0004】一般に流動層反応装置は層内の温度の均一
性が良く、連続大量に反応処理を行なうことができ、ま
た微粉を事前処理工程なしで用いることができるため、
上記のようなダスト処理プロセスへの応用は有効であ
る。例えば、流動層を用いた鉄系ダストの還元装置とし
ては、特開平4−210411号公報に開示されてい
る。その発明は鋼の精錬工程で発生する鉄系ダストを流
動層反応容器で金属鉄粉に還元するにあたり、流動層内
でのスティッキングを防止する条件として、(a)反応
下部がコーン型となっている流動層反応容器を用いるこ
と、(b)鉄系ダストの粒度を1〜10μmに調整する
こと、(c)流動媒体として0.1〜0.5mmの砂粒
を用いること、(d)還元温度を600〜800℃に保
持することを特徴としている。In general, a fluidized bed reactor has a good temperature uniformity in the bed, can carry out a continuous large amount of reaction treatment, and can use fine powder without a pretreatment step.
The application to the dust treatment process as described above is effective. For example, an iron-based dust reduction device using a fluidized bed is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-210411. According to the invention, when reducing iron-based dust generated in a steel refining process to metallic iron powder in a fluidized bed reaction vessel, conditions (a) a reaction lower part is a cone type as conditions for preventing sticking in the fluidized bed. Using a fluidized bed reactor, (b) adjusting the particle size of the iron-based dust to 1 to 10 μm, (c) using sand grains of 0.1 to 0.5 mm as the fluidizing medium, (d) reducing temperature Is maintained at 600 to 800 ° C.
【0005】しかしこの方法では、流動層が粒子を循環
しないタイプの1段の粒子媒体流動層であるため、 (1)亜鉛酸化物と鉄酸化物を同時に含むダストを還元
する場合には、亜鉛酸化物と鉄酸化物の還元率を同時に
高くすることはできない。 (2)生産性を上げるために流動化ガスの流速を大きく
した場合には、ダストの炉内滞留時間が短くなるので高
還元率を維持できない。 等の問題点があった。However, in this method, since the fluidized bed is a one-stage particle medium fluidized bed of a type that does not circulate particles, (1) when reducing dust containing zinc oxide and iron oxide at the same time, zinc is used. The reduction rates of oxide and iron oxide cannot be increased at the same time. (2) When the flow velocity of the fluidizing gas is increased in order to improve productivity, the residence time of dust in the furnace is shortened, so that the high reduction rate cannot be maintained. There were problems such as.
【0006】上記問題点(2)に対しては、それ以前の
技術、例えば、特開平3−215621号公報に開示さ
れた技術により解決するできる可能性のあることが推定
できた。すなわち、上記粒子媒体流動層をを粒子循環型
にすることである。特開平3−215621号公報に開
示された発明はそのような粒子循環型流動層であり、そ
の基本構造は図2に摸式的に示したたように、(a)側
壁に原料鉱石装入口2を有し、底部に流動化ガスとして
の還元ガスの導入口3を有するライザ1、(b)ライザ
1の頂部寄りに還元ガスに随伴されて飛び出した鉱石粒
子を捕集する粒子捕集装置4、(c)粒子捕集装置4に
よって還元ガスより分離した飛び出し鉱石をライザ1内
に再び供給する下降管5から構成されている。It has been estimated that the above problem (2) may be solved by a technique before that, for example, the technique disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 3-215621. That is, the fluidized bed of the particulate medium is of a particle circulation type. The invention disclosed in JP-A-3-215621 is such a particle circulation type fluidized bed, and the basic structure thereof is, as schematically shown in FIG. 2, (a) a raw material ore charging port on the side wall. (1) a riser 1 having an inlet 2 for introducing a reducing gas as a fluidizing gas at the bottom, and (b) a particle collecting device for collecting the ore particles that are ejected along with the reducing gas near the top of the riser 1. 4, (c) a downcomer pipe 5 for re-supplying the fly-out ore separated from the reducing gas by the particle collecting device 4 into the riser 1.
【0007】しかしこのような粒子循環式の流動層を用
いても上記(1)の問題点は解決しない。すなわち、亜
鉛と鉄とを同時に高効率で回収する方法が必要である。
そのような技術の可能性としては、例えば特開平2−4
2887号公報に開示されたような技術も公知である
が、その方法は亜鉛フェライトを含有する混合物から亜
鉛と鉄 (炭化鉄として) を回収する方法に関するもので
あり、まず亜鉛フェライトを還元剤及び炭素供給剤の存
在する流動床の炭化工程で処理して鉄 (炭化鉄として)
を回収し、ついで亜鉛残渣を不活性ガスを流した管炉等
により蒸留法で回収するものである。However, even if such a particle circulation type fluidized bed is used, the above problem (1) cannot be solved. That is, a method of simultaneously recovering zinc and iron with high efficiency is required.
As a possibility of such a technique, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 2-4
Although the technique disclosed in Japanese Patent No. 2887 is also known, the method relates to a method for recovering zinc and iron (as iron carbide) from a mixture containing zinc ferrite. Iron (as iron carbide) treated in the carbonization process of a fluidized bed with carbon feed
Is recovered, and then the zinc residue is recovered by distillation using a tube furnace or the like in which an inert gas is flown.
【0008】すなわち、2段階の工程を逐次的に別の工
程として行うものであった。しかし、このようなやり方
では、 (3)鉄回収工程と亜鉛回収工程が別々に分離してお
り、作業性が悪く、かつ回収システムとしての生産性、
エネルギー効率等の効率が悪いものであった。That is, the two-step process is sequentially performed as another process. However, in such a method, (3) the iron recovery process and the zinc recovery process are separated separately, and the workability is poor, and the productivity of the recovery system is
The efficiency such as energy efficiency was poor.
【0009】[0009]
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の問題
点を解決する、すなわち、(1)亜鉛及び鉄を含有する
ダストから金属亜鉛及び金属鉄を回収するに際し、一つ
のシステム内で同時に亜鉛金属と鉄を還元・回収するこ
とができ、(2)かつ、亜鉛還元率、鉄還元率ともに、
同時に高くすることができ、(3)高生産性を保証す
る、方法を提供することを目的とするものである。DISCLOSURE OF THE INVENTION The present invention solves the above problems, namely, (1) when recovering metallic zinc and metallic iron from dust containing zinc and iron, in one system at the same time. It is possible to reduce and recover zinc metal and iron (2), and both the zinc reduction rate and the iron reduction rate are
It is an object of the present invention to provide a method capable of simultaneously increasing the productivity and ensuring (3) high productivity.
【0010】[0010]
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決する手段として、2個の粒子循環式流動層からなる反
応炉を用い、(a)第1の粒子循環式流動層に亜鉛及び
鉄を含有するダストを装入し、第2の粒子循環式流動層
からの排出ガスを二次燃焼したガスを流動化ガスとし
て、亜鉛酸化物を還元・気化し、還元・気化した亜鉛を
含む第1の粒子循環式流動層からのキャリオーバーガス
とキャリオーバーダストとを分離し、キャリオーバーガ
スを冷却、集塵して金属亜鉛を回収し、(b)キャリオ
ーバーダストを第2の粒子循環式流動層に供給し、第2
の粒子循環式流動層に還元ガスを流動化ガスとして送入
して鉄分を還元し、鉄を回収することを特徴とする。亜
鉛及び鉄を含有するダストからの金属亜鉛及び金属鉄の
回収方法である。Means for Solving the Problems As a means for solving the above problems, the present invention uses a reactor comprising two particle circulation type fluidized beds, and (a) uses zinc in the first particle circulation type fluidized bed. Dust containing iron is charged, the exhaust gas from the second particle circulation type fluidized bed is secondarily combusted, and the gas is used as the fluidizing gas to reduce and vaporize zinc oxide, and to contain reduced and vaporized zinc. The carryover gas and the carryover dust from the first particle circulation type fluidized bed are separated, the carryover gas is cooled and dust is collected to recover metallic zinc, and (b) the carryover dust is circulated in the second particle. Feeding to the fluidized bed, second
The reducing gas is fed as a fluidizing gas to the particle circulation type fluidized bed of No. 3 to reduce the iron content and recover the iron. A method for recovering metallic zinc and metallic iron from dust containing zinc and iron.
【0011】そして、好ましくは上記の方法において、
前記第2の粒子循環式流動層の操業温度を600℃以上
900℃以下、流動化ガスの酸化度を40%以下とし、
かつ前記第1の粒子循環式流動層の操業温度を1200
℃以上、流動化ガスの酸化度を30%以上とすると好適
である。And, preferably in the above method,
The operating temperature of the second particle circulation type fluidized bed is 600 ° C. or higher and 900 ° C. or lower, and the degree of oxidation of the fluidizing gas is 40% or lower,
And, the operating temperature of the first particle circulation type fluidized bed is set to 1200.
It is suitable to set the degree of oxidation of the fluidizing gas to 30 ° C or higher at a temperature of ℃ or higher.
【0012】[0012]
【作用】本発明の発明者らは、上記の課題を解決するた
めには、特開平3−215621号公報に開示されたよ
うな粒子循環型流動層還元装置を2段に連続して配設し
た流動層を用いて、上記課題を解決することを発案し
た。すなわち、亜鉛及び鉄を含有するダストからの金属
亜鉛及び金属鉄を同時還元・回収するには、 (a)常圧下では亜鉛の沸点は鉄の沸点に比べ低いた
め、亜鉛は亜鉛蒸気として回収し鉄は固体の金属鉄とし
て回収するのが実用的である。In order to solve the above-mentioned problems, the inventors of the present invention arranged the particle circulation type fluidized bed reducing apparatus as disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 3-215621 in two stages in succession. It was proposed to solve the above problems by using the fluidized bed. That is, in order to simultaneously reduce and recover metallic zinc and metallic iron from dust containing zinc and iron, (a) since the boiling point of zinc is lower than the boiling point of iron under normal pressure, zinc is recovered as zinc vapor. It is practical to recover iron as solid metallic iron.
【0013】(b)亜鉛を亜鉛蒸気として回収するため
には、炉内温度を金属亜鉛の沸点(1気圧下で1180
℃)以上の高温に維持する必要がある。 (c)しかしながら、このような高温条件下でダスト中
の酸化鉄をも還元する場合には、還元された金属鉄は流
動層炉内で容易に焼結し炉内の流動性を著しく阻害する
ため操業を継続することができない。(B) In order to recover zinc as zinc vapor, the temperature in the furnace is set to the boiling point of metallic zinc (1180 at 1 atm).
It is necessary to maintain the temperature higher than (° C). (C) However, when iron oxide in dust is also reduced under such a high temperature condition, the reduced metallic iron easily sinters in the fluidized bed furnace and significantly impairs fluidity in the furnace. Therefore, the operation cannot be continued.
【0014】(d)また、金属鉄の焼結が発生しない8
00℃前後の条件では亜鉛は気化しないため、亜鉛を亜
鉛蒸気として分離回収することができない。 以上から、少なくとも2個の流動層炉を用いて、炉内温
度と炉内ガスの酸化度を各流動層炉毎にそれぞれ独立に
制御することによって、酸化亜鉛を含む粉状の鉄系酸化
物ダストから亜鉛と金属鉄を分離して回収する方法が最
も好ましい。(D) Further, sintering of metallic iron does not occur 8
Since zinc does not vaporize under the conditions of around 00 ° C, zinc cannot be separated and recovered as zinc vapor. From the above, by using at least two fluidized bed furnaces, the temperature in the furnace and the degree of oxidation of the gas in the furnace are independently controlled for each fluidized bed furnace, so that a powdery iron-based oxide containing zinc oxide is obtained. The most preferred method is to recover zinc and metallic iron by separating them from dust.
【0015】すなわち、上記のような方法により、
(1)粒子循環型の流動層を採用することにより、流動
化ガスの流速を粒子径に対して大きくすることができ、
生産性の向上を図ることができるとともに、粒子循環機
能によりダストとして飛散する被還元物の量を極端に少
なくすることができ、歩留の向上を期待することがで
き、(2)第2の粒子循環型流動層の排ガスを第1の流
動化ガスとして有効に利用することができ、(3)粒子
循環型流動層を2段に配設することにより、還元温度、
還元ガスの還元能力を異なるものとし、流動層還元空間
を別個に形成することにより、亜鉛酸化物の還元率と鉄
酸化物の還元率を独立して最適化することができる、こ
とを確認したものである。That is, according to the above method,
(1) By adopting a particle circulation type fluidized bed, the flow velocity of the fluidizing gas can be increased with respect to the particle diameter,
The productivity can be improved, and the amount of the reducible substances scattered as dust can be extremely reduced due to the particle circulation function, and the yield can be expected to be improved. The exhaust gas of the particle circulation type fluidized bed can be effectively used as the first fluidizing gas, and (3) the reduction temperature can be reduced by arranging the particle circulation type fluidized bed in two stages.
It was confirmed that the reduction rate of zinc oxide and the reduction rate of iron oxide can be optimized independently by making the reducing ability of reducing gas different and forming the fluidized bed reducing space separately. It is a thing.
【0016】図1を用いて、この発明の作用をより具体
的に説明する。図1は、上記思想に沿った2段からなる
粒子循環式流動層還元炉の基本構造を摸式的に示した図
である。第1の流動層10と第2の流動層20から構成
されている。第1の流動層10はダスト中の酸化亜鉛を
還元し気化させるための還元気化炉である。原料ダスト
は原料装入口12より装入され、ダスト中の酸化亜鉛は
ガス導入口13より導入された高温の還元ガス(このガ
スは後述するように、第2の流動層20の排ガスを二次
燃焼させたガスである)によりライザ11内で還元され
気化される。ライザ11から飛び出したダストは粒子捕
集装置14で還元ガスより分離され下降管15を介して
再びライザ11内に供給される。一方、気化した亜鉛蒸
気は還元ガスと共に系外に排出され亜鉛回収装置40で
回収される。一方、脱亜鉛されたダストは排出口16よ
り排出され第2の流動層20に送られる。The operation of the present invention will be described more specifically with reference to FIG. FIG. 1 is a diagram schematically showing the basic structure of a particle circulation type fluidized bed reduction furnace consisting of two stages according to the above idea. It is composed of a first fluidized bed 10 and a second fluidized bed 20. The first fluidized bed 10 is a reduction vaporization furnace for reducing and vaporizing zinc oxide in dust. The raw material dust is charged through the raw material charging port 12, and the zinc oxide in the dust is a high-temperature reducing gas introduced through the gas introducing port 13 (this gas is a secondary gas of the exhaust gas of the second fluidized bed 20 as described later). The gas that has been burned) is reduced and vaporized in the riser 11. The dust that has flown out of the riser 11 is separated from the reducing gas by the particle trap 14 and is supplied again into the riser 11 through the downcomer 15. On the other hand, the vaporized zinc vapor is discharged out of the system together with the reducing gas and is recovered by the zinc recovery device 40. On the other hand, the dezinced dust is discharged from the discharge port 16 and sent to the second fluidized bed 20.
【0017】第2の流動層20はダスト中の酸化鉄を還
元するための流動層還元炉である。第1の流動層10に
より脱亜鉛された半還元ダストは原料装入口22より装
入される。このダストは、還元ガス導入口23より導入
されたガスによりライザ21内で流動化し金属鉄となる
まで還元され排出口26より系外に排出・回収される。
ライザ21より飛び出した鉱石は粒子捕集装置24で還
元ガスより分離され、下降管25を介して再びライザ2
1内に供給される。The second fluidized bed 20 is a fluidized bed reduction furnace for reducing iron oxide in the dust. The semi-reduced dust dezincified by the first fluidized bed 10 is charged through the raw material charging port 22. This dust is fluidized in the riser 21 by the gas introduced through the reducing gas inlet 23 and reduced until it becomes metallic iron, and is discharged and collected outside the system through the outlet 26.
The ore jumped out from the riser 21 is separated from the reducing gas by the particle collecting device 24, and again passed through the downcomer 25 to the riser 2
Supplied within 1.
【0018】ここで、第2の流動層20の排ガスは二次
燃焼ランス30から供給される空気や含酸素ガスにより
二次燃焼し、原料ダストの亜鉛含有量に応じて酸化度及
び温度の調整が行われ第1の流動層10に送られる。ま
た第1の流動層10の排出ガスは原料ダスト中の酸化亜
鉛が還元・気化した亜鉛蒸気を含むガスであり、亜鉛回
収装置40により、排出ガス中の亜鉛蒸気を分離して金
属亜鉛として回収する。この亜鉛回収装置はコンデサ、
バグフィルタ等からなる通常の亜鉛回収装置であれば良
い。Here, the exhaust gas of the second fluidized bed 20 is secondarily burned by the air and oxygen-containing gas supplied from the secondary combustion lance 30, and the degree of oxidation and the temperature are adjusted according to the zinc content of the raw material dust. Is carried out and sent to the first fluidized bed 10. The exhaust gas of the first fluidized bed 10 is a gas containing zinc vapor in which zinc oxide in the raw material dust is reduced and vaporized, and the zinc vapor in the exhaust gas is separated by the zinc recovery device 40 and recovered as metallic zinc. To do. This zinc recovery device is
Any ordinary zinc recovery device such as a bag filter may be used.
【0019】すなわち、第2の流動層20においては、
第1の流動層10より装入される脱亜鉛された半還元鉄
系ダスト中の酸化鉄を、できるだけ低酸化度(高還元
力)の還元性ガスにより還元し、第1の流動層10にお
いては酸化鉄の還元を抑制し、かつ酸化亜鉛を積極的に
還元・気化させるような酸化度の還元ガスにより還元を
行う。That is, in the second fluidized bed 20,
In the first fluidized bed 10, the iron oxide in the dezincified semi-reduced iron-based dust charged from the first fluidized bed 10 is reduced by a reducing gas having a low oxidation degree (high reducing power) as much as possible. Reduces the reduction of iron oxide and performs reduction with a reducing gas having an oxidation degree that actively reduces and vaporizes zinc oxide.
【0020】ここで還元ガスの酸化度は、 酸化度=(%CO2 +%H2 O)/(%CO+%CO2 +%H2 +%H2 O) ・・・(1) で定義される。本発明の発明者らはまた、このシステム
が現実的に機能するために不可欠な流動層還元中におけ
る亜鉛及び鉄を含有するダスト焼結トラブルについても
広範に検討した。その結果、次の(イ)〜(ニ)を見出
した。Here, the degree of oxidation of the reducing gas is defined by the degree of oxidation = (% CO 2 +% H 2 O) / (% CO +% CO 2 +% H 2 +% H 2 O) (1) To be done. The inventors of the present invention also extensively investigated dust sintering troubles containing zinc and iron during fluidized bed reduction, which are essential for the realistic functioning of this system. As a result, the following (a) to (d) were found.
【0021】(イ)亜鉛含有ダストの流動層還元におけ
る焼結トラブルは、鉄鉱石の還元の場合と同様に粒子表
面での金属鉄の生成が原因である。 (ロ)また、金属鉄が生成する場合でも流動層内温度が
900℃以下であれば生成金属鉄による焼結を起こさず
に炉の運転を継続することができる。 (ハ)さらに、流動層内温度が600℃以下であれば反
応速度が極端に遅くなる。(A) The sintering trouble in the fluidized bed reduction of zinc-containing dust is caused by the formation of metallic iron on the particle surface, as in the case of the reduction of iron ore. (B) Further, even when metallic iron is produced, if the temperature in the fluidized bed is 900 ° C. or less, the furnace operation can be continued without causing sintering by the produced metallic iron. (C) Furthermore, if the temperature in the fluidized bed is 600 ° C. or lower, the reaction rate becomes extremely slow.
【0022】(ニ)上記の温度範囲はダスト中にSiO
2 やCaO、Al2 O3 、MgO、MnO等の鉄より還
元されにくい酸化物が多く含まれることに起因するが、
このような酸化物を多く含まないダストを還元する場合
には、上記(ロ)から(ハ)と同様な条件でも流動層に
砂等の還元されない粒子を流動媒体として用いることに
よって焼結を防止することができる。この場合、砂等の
還元されない粒子としては粒径1mm以下100メッシ
ュ以上のものが好ましい。(D) In the above temperature range, SiO is contained in the dust.
2 and CaO, Al 2 O 3 , MgO, MnO, etc. due to the fact that they contain a large amount of oxides that are more difficult to reduce than iron.
When reducing dust that does not contain a large amount of such oxides, sintering is prevented by using unreduced particles such as sand in the fluidized bed as the fluidizing medium even under the same conditions as in (b) to (c) above. can do. In this case, as the non-reduced particles such as sand, those having a particle size of 1 mm or less and 100 mesh or more are preferable.
【0023】次に図3に亜鉛蒸気圧を考慮したZn
(g)とZnOの安定領域に関する本発明の発明者らの
検討結果をまとめた。すなわち、ダスト中の酸化亜鉛を
金属亜鉛に還元するためには、 (a)図3に示したZnO+CO→Zn+CO2 の還元
反応における還元ガスの酸化度よりもより低い酸化度を
もつガスで還元を行う必要がある。Next, FIG. 3 shows Zn in consideration of zinc vapor pressure.
The results of the study by the inventors of the present invention regarding (g) and the stable region of ZnO are summarized. That is, in order to reduce zinc oxide in dust to metallic zinc, (a) reduction with a gas having a lower oxidation degree than that of the reducing gas in the reduction reaction of ZnO + CO → Zn + CO 2 shown in FIG. There is a need to do.
【0024】(b)また、還元された金属亜鉛を気化し
亜鉛蒸気として回収するためには炉の温度を亜鉛の沸点
より高く維持する必要がある。亜鉛の沸点は常圧下で1
180℃である。金属亜鉛が気化する温度においてダス
ト中の酸化鉄が還元され金属鉄が生成すると焼結トラブ
ルが発生することは前述した。(B) Further, in order to vaporize and recover the reduced metallic zinc as zinc vapor, it is necessary to maintain the temperature of the furnace higher than the boiling point of zinc. The boiling point of zinc is 1 under normal pressure.
It is 180 ° C. As mentioned above, when iron oxide in the dust is reduced and metallic iron is produced at a temperature at which metallic zinc vaporizes, sintering trouble occurs.
【0025】すなわち第1の流動層10においては、酸
化亜鉛を積極的に還元せしめ酸化鉄の還元はFeOまで
の還元に抑制する必要がある。FeOは酸化物であるた
め極めて焼結し難く、還元をFeOの段階に留めれば焼
結の問題は解消される。図3にはFeO+CO→Fe+
CO2 の還元反応線を併記してある。酸化亜鉛を積極的
に還元し、酸化鉄の還元はFeOまでの還元に抑制する
第1の流動層10の操作領域を、亜鉛蒸気の分圧が0.
1atmの場合について図3中に斜線で示した。この範
囲が流動層2の適正操業条件である。That is, in the first fluidized bed 10, it is necessary to positively reduce zinc oxide and suppress the reduction of iron oxide to the reduction to FeO. Since FeO is an oxide, it is extremely difficult to sinter, and if the reduction is limited to the FeO stage, the problem of sintering is solved. In FIG. 3, FeO + CO → Fe +
The CO 2 reduction reaction line is also shown. In the operating region of the first fluidized bed 10 in which zinc oxide is positively reduced and iron oxide is reduced to reduction to FeO, the partial pressure of zinc vapor is 0.
The case of 1 atm is shown by hatching in FIG. This range is the proper operating condition of the fluidized bed 2.
【0026】この場合において、亜鉛蒸気の分圧によっ
て適正操業範囲が変化することは明らかである。亜鉛蒸
気の分圧は、第1の流動層10中のガスを1200℃以
上の高温で採取し、化学分析によって分析してもよく、
また流動層10に対して物質バランスを計算し、その値
から推定しても良い。また、第2の流動層20の排ガス
温度は約500〜850℃、酸化度が10〜50%であ
り、このガスを直接、第1の流動層10に導き亜鉛含有
ダストの還元に用いても亜鉛を気化させることはできな
い。In this case, it is apparent that the proper operating range changes depending on the partial pressure of zinc vapor. The partial pressure of zinc vapor may be analyzed by chemical analysis by collecting the gas in the first fluidized bed 10 at a high temperature of 1200 ° C. or higher,
Alternatively, the material balance may be calculated for the fluidized bed 10 and estimated from the value. Further, the exhaust gas temperature of the second fluidized bed 20 is about 500 to 850 ° C., and the degree of oxidation is 10 to 50%. Even when this gas is directly introduced to the first fluidized bed 10 and used for reducing zinc-containing dust. Zinc cannot be vaporized.
【0027】それゆえ第2の流動層20の排ガスを酸素
または空気で二次燃焼させることにより、第1の流動層
10に導入するガス温度を1200℃以上、かつ導入す
るガスの酸化度を30%以上と適性化し亜鉛含有ダスト
中の亜鉛の還元及び気化に適した条件を達成することが
できる。しかし、この場合においてもダスト中にSiO
2 やCaO、Al2 O3 、MgO、MnO等の鉄より還
元されにくい酸化物が多く含まれ、また下記に述べるよ
うに鉄酸化物もFeOまでしか還元されないため焼結を
起こさず亜鉛酸化物を還元・蒸発させることができる
が、ダストの流動層内滞留時間を長くするために流動層
に砂等の還元されない粒子を流動媒体として用いること
はより好ましい。この流動媒体の粒径としては1mm以
下100メッシュ以上が好ましいことは前述した。Therefore, by secondarily burning the exhaust gas of the second fluidized bed 20 with oxygen or air, the temperature of the gas introduced into the first fluidized bed 10 is 1200 ° C. or higher and the degree of oxidation of the introduced gas is 30. % Or more so that the conditions suitable for reduction and vaporization of zinc in zinc-containing dust can be achieved. However, even in this case, SiO in the dust
2 and CaO, Al 2 O 3 , MgO, MnO, and many other oxides that are more difficult to reduce than iron are included. Also, as described below, iron oxides are reduced to FeO as well, so that they do not cause sintering and zinc oxides. Can be reduced and evaporated, but it is more preferable to use non-reduced particles such as sand as a fluid medium in the fluidized bed in order to prolong the residence time of dust in the fluidized bed. As described above, the particle size of this fluid medium is preferably 1 mm or less and 100 mesh or more.
【0028】同様にして第2の流動層20における適正
操業範囲を規定することができる。第2の流動層20で
は酸化鉄FeOは金属鉄まで還元されなければならな
い。すなわち、図3のFeO+CO→Fe+CO2 の還
元反応線以下で操業する必要があり、また同時に、上記
したように、焼結を防止するために900℃以下で操業
する必要がある。Similarly, the proper operating range in the second fluidized bed 20 can be defined. In the second fluidized bed 20, iron oxide FeO must be reduced to metallic iron. That is, it is necessary to operate below the reduction reaction line of FeO + CO → Fe + CO 2 in FIG. 3, and at the same time, it is necessary to operate below 900 ° C. to prevent sintering, as described above.
【0029】また、亜鉛については、金属亜鉛に還元さ
れずにZnOで留まることが好ましい。すなわち、亜鉛
蒸気の分圧が0.1atmの場合について図3中に斑点
領域で示した範囲が流動層1の適正操業条件である。こ
の場合においても亜鉛蒸気の分圧によって該適正操業範
囲が変化することは明らかである。以上まとめると、好
ましい操業条件としては、第1の粒子循環式流動層の操
業温度を600℃以上900℃以下、流動化ガスの酸化
度を40%以下とし、かつ第2の粒子循環式流動層の操
業温度を1200℃以上、流動化ガスの酸化度を30%
以上であると言える。Further, with respect to zinc, it is preferable to stay in ZnO without being reduced to metallic zinc. That is, in the case where the partial pressure of zinc vapor is 0.1 atm, the range indicated by the spotted region in FIG. 3 is the proper operating condition of the fluidized bed 1. Even in this case, it is clear that the proper operating range changes depending on the partial pressure of zinc vapor. Summarizing the above, as preferable operating conditions, the operating temperature of the first particle circulation type fluidized bed is 600 ° C. or more and 900 ° C. or less, the degree of oxidation of the fluidizing gas is 40% or less, and the second particle circulation type fluidized bed is used. Operating temperature of 1200 ℃ or more, the degree of oxidation of fluidized gas is 30%
That is all.
【0030】[0030]
【実施例】図1は本発明を実施するための流動層還元装
置のフローシートを示す。表1に試験に用いた電気炉ダ
ストの化学組成を示す。表2は電気炉ダストの粒径分布
を示す。流動層還元装置の仕様は次の通りである。EXAMPLE FIG. 1 shows a flow sheet of a fluidized bed reduction apparatus for carrying out the present invention. Table 1 shows the chemical composition of the electric furnace dust used in the test. Table 2 shows the particle size distribution of electric furnace dust. The specifications of the fluidized bed reduction apparatus are as follows.
【0031】記 1)第1の流動層(酸化亜鉛還元炉)塔径 : 350
mm 塔高 :2000mm 分散板:目皿(開口比 0.2%) 2)第2の流動層(酸化鉄還元炉) 塔径 : 200
mm 塔高 :1500mm 分散板:目皿(開口比 0.5%) 表1に示した電気炉ダストを本発明方法によって処理し
た場合の試験条件と試験結果を表3に示した。亜鉛含有
ダスト処理方法として、図3に斜線で示す操業条件にて
試験を行った。また、実施例2として第1の流動層に導
入する還元ガスの酸化度が実施例に比べ低い場合につい
て試験を行った。Note 1) First fluidized bed (zinc oxide reduction furnace) tower diameter: 350
mm Tower height: 2000 mm Dispersion plate: Eye plate (opening ratio 0.2%) 2) Second fluidized bed (iron oxide reduction furnace) Tower diameter: 200
mm Tower height: 1500 mm Dispersion plate: Plate (opening ratio 0.5%) Table 3 shows the test conditions and test results when the electric furnace dust shown in Table 1 was treated by the method of the present invention. As a zinc-containing dust treatment method, a test was conducted under the operating conditions shown by the diagonal lines in FIG. In addition, as Example 2, a test was performed in the case where the degree of oxidation of the reducing gas introduced into the first fluidized bed was lower than that in Examples.
【0032】試験方法を以下に述べる。試験方法は発明
例1、実施例2共に同一である。原料ダストを50g/
minの速度で連続的に第1の流動層10に供給しつ
つ、排出口16から40〜55g/minで連続的に半
還元ダストを排出せしめ、ライザ11内のダスト滞留量
を1.0kg(±10%)に維持した。この場合ライザ
11内におけるダストの平均滞留時間は約20分であ
る。The test method is described below. The test method is the same for both Invention Example 1 and Example 2. 50g of raw material dust
While continuously supplying to the first fluidized bed 10 at a speed of min, semi-reduced dust was continuously discharged from the discharge port 16 at 40 to 55 g / min, and the dust retention amount in the riser 11 was 1.0 kg ( ± 10%). In this case, the average retention time of dust in the riser 11 is about 20 minutes.
【0033】第2の流動層20には装入口22より第1
の流動層10からの半還元ダストが40〜55g/mi
nの速度で連続的に供給される。第2の流動層20にお
いては排出口26から35〜45g/minの速度で連
続的に還元ダストを排出させ、ライザ21内におけるダ
スト滞留量を0.4kg(±10%)に維持した。ライ
ザ21内におけるダストの平均滞留時間は約10分であ
る。The second fluidized bed 20 has a first inlet 22 and a first inlet 22.
Semi-reduced dust from the fluidized bed 10 of 40-55 g / mi
It is continuously fed at a rate of n. In the second fluidized bed 20, the reduced dust was continuously discharged from the discharge port 26 at a rate of 35 to 45 g / min, and the dust retention amount in the riser 21 was maintained at 0.4 kg (± 10%). The average residence time of dust in the riser 21 is about 10 minutes.
【0034】還元ガスは第2の流動層20の還元ガス導
入口23より70Nl/minで供給した。還元ガスの
組成はCO:N2 =40:60である。二次燃焼ランス
30から酸素を供給することにより、第2の流動層20
からの排ガスを二次燃焼させ、第1の流動層10のガス
導入口13でのガス酸化度を調整した。The reducing gas was supplied from the reducing gas inlet 23 of the second fluidized bed 20 at 70 Nl / min. The composition of the reducing gas is CO: N 2 = 40: 60. By supplying oxygen from the secondary combustion lance 30, the second fluidized bed 20
The exhaust gas from the first fluidized bed was secondarily burned to adjust the degree of gas oxidation at the gas inlet 13 of the first fluidized bed 10.
【0035】実施例1においては送酸速度を4〜5Nl
/minとし、第1の流動層10に導入するガスの酸化
度を30%に調整した。実施例2においては送酸速度を
2〜3Nl/minに減少し、第1の流動層10に導入
するガスの酸化度を20%に調整した。試験結果は表3
に示した。実施例1においては焼結トラブルなしで操業
を継続することができた。また、第1の流動層10から
のダストロスを3%程度に低く抑制することができ、約
95%の高効率で亜鉛を回収することが可能であった。In Example 1, the acid transfer rate was 4 to 5 Nl.
/ Min, and the degree of oxidation of the gas introduced into the first fluidized bed 10 was adjusted to 30%. In Example 2, the acid transfer rate was reduced to 2-3 Nl / min, and the degree of oxidation of the gas introduced into the first fluidized bed 10 was adjusted to 20%. Table 3 shows the test results
It was shown to. In Example 1, the operation could be continued without any sintering trouble. Further, the dust loss from the first fluidized bed 10 could be suppressed to about 3%, and zinc could be recovered with a high efficiency of about 95%.
【0036】一方、実施例2では第1の流動層10内で
焼結トラブルが発生し、流動状態が不安定となった。こ
のためダストロスが10〜20%にまで増加し、亜鉛回
収効率も50〜65%とやや不良であった。On the other hand, in Example 2, a sintering trouble occurred in the first fluidized bed 10 and the fluidized state became unstable. Therefore, the dust loss increased to 10 to 20%, and the zinc recovery efficiency was 50 to 65%, which was rather poor.
【0037】[0037]
【表1】 [Table 1]
【0038】[0038]
【表2】 [Table 2]
【0039】[0039]
【表3】 [Table 3]
【0040】[0040]
【発明の効果】本発明により、粉状亜鉛含有ダストをペ
レット化せずにそのまま処理し、亜鉛と鉄を独立に、高
効率で回収することができた。Industrial Applicability According to the present invention, powdery zinc-containing dust can be directly processed without pelletization, and zinc and iron can be independently recovered with high efficiency.
【図1】本発明を実施するための流動層還元装置のフロ
ーシートである。FIG. 1 is a flow sheet of a fluidized bed reducing apparatus for carrying out the present invention.
【図2】粒子循環型流動層の基本構造を示す骨格図であ
る。FIG. 2 is a skeleton diagram showing the basic structure of a particle circulation type fluidized bed.
【図3】亜鉛及び鉄の酸化物及び金属の安定領域を示す
グラフである。FIG. 3 is a graph showing stable regions of oxides and metals of zinc and iron.
1、11、21 ライザ 2、12、22 原料装入口 3、13、23 ガス導入口 4、14、24 粒子捕集装置 5、15、25 下降管 10 第1の流動層 20 第2の流動層 30 二次燃焼ランス 40 亜鉛回収装置 1, 11, 21 Riser 2, 12, 22 Raw material charging port 3, 13, 23 Gas inlet 4, 14, 24 Particle collector 5, 15, 25 Downcomer 10 First fluidized bed 20 Second fluidized bed 30 Secondary combustion lance 40 Zinc recovery device
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 宮川 昌治 千葉市中央区川崎町1番地 川崎製鉄株式 会社技術研究本部内 (72)発明者 板谷 宏 千葉市中央区川崎町1番地 川崎製鉄株式 会社技術研究本部内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Shoji Miyagawa 1 Kawasaki-cho, Chuo-ku, Chiba City Kawasaki Steel Co., Ltd. Technical Research Division (72) Inventor Hiroshi Itaya Kawasaki-cho, Chuo-ku, Chiba Kawasaki Steel Co., Ltd. Research headquarters
Claims (2)
を用い、第1の粒子循環式流動層に亜鉛及び鉄を含有す
るダストを装入し、第2の粒子循環式流動層からの排出
ガスを二次燃焼したガスを流動化ガスとして、亜鉛酸化
物を還元・気化し、該還元・気化した亜鉛を含む第1の
粒子循環式流動層からのキャリオーバーガスとキャリオ
ーバーダストとを分離し、該キャリオーバーガスを冷
却、集塵して金属亜鉛を回収し、該キャリオーバーダス
トを第2の粒子循環式流動層に供給し、第2の粒子循環
式流動層に還元ガスを流動化ガスとして送入して鉄分を
還元し、鉄を回収することを特徴とする亜鉛及び鉄を含
有するダストからの金属亜鉛及び金属鉄の回収方法。1. A reactor comprising two particle circulation type fluidized beds is used, in which dust containing zinc and iron is charged into the first particle circulation type fluidized bed, and the second particle circulation type fluidized bed is used. The secondary combustion gas of the exhaust gas is used as a fluidizing gas to reduce and vaporize zinc oxide, and carry over gas and carry over dust from the first particle circulation type fluidized bed containing the reduced and vaporized zinc. The carrier gas is cooled, the carry-over gas is cooled and dust is collected to recover metallic zinc, the carry-over dust is supplied to the second particle circulation type fluidized bed, and the reducing gas is supplied to the second particle circulation type fluidized bed. A method for recovering metallic zinc and metallic iron from dust containing zinc and iron, which comprises feeding in as a fluidizing gas to reduce iron and recovering iron.
を600℃以上900℃以下、流動化ガスの酸化度を4
0%以下とし、かつ前記第1の粒子循環式流動層の操業
温度を1200℃以上、流動化ガスの酸化度を30%以
上とすることを特徴とする請求項1記載の亜鉛含有ダス
トからの亜鉛及び鉄の回収方法。2. The operating temperature of the second particle circulation type fluidized bed is 600 ° C. or more and 900 ° C. or less, and the oxidization degree of the fluidizing gas is 4 or less.
The zinc-containing dust according to claim 1, wherein the operating temperature of the first particle circulation type fluidized bed is 1200 ° C. or higher, and the degree of oxidation of the fluidizing gas is 30% or higher. Recovery method of zinc and iron.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP31816293A JPH07173549A (en) | 1993-12-17 | 1993-12-17 | Method for recovering metallic zinc and iron from dust containing zinc and iron |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP31816293A JPH07173549A (en) | 1993-12-17 | 1993-12-17 | Method for recovering metallic zinc and iron from dust containing zinc and iron |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH07173549A true JPH07173549A (en) | 1995-07-11 |
Family
ID=18096171
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JP31816293A Withdrawn JPH07173549A (en) | 1993-12-17 | 1993-12-17 | Method for recovering metallic zinc and iron from dust containing zinc and iron |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH07173549A (en) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0741192A1 (en) * | 1995-05-05 | 1996-11-06 | Metallgesellschaft Ag | Method for working up zinc and iron oxide bearing residual material |
WO1997045564A1 (en) * | 1996-05-28 | 1997-12-04 | L & C Steinmuller (Africa) (Proprietary) Limited | Fluidized bed treatment of eaf dust |
US7053567B2 (en) | 2002-03-15 | 2006-05-30 | Makita Corporation | Power tools |
JP2009287051A (en) * | 2008-05-27 | 2009-12-10 | Sumitomo Heavy Ind Ltd | Zinc recovery device |
CN115584373A (en) * | 2022-10-31 | 2023-01-10 | 日照钢铁控股集团有限公司 | Direct reduction process and device for dedusting ash of steel plant |
-
1993
- 1993-12-17 JP JP31816293A patent/JPH07173549A/en not_active Withdrawn
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