JPH08134557A - 真空反応炉によるダスト処理操業法 - Google Patents

真空反応炉によるダスト処理操業法

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JPH08134557A
JPH08134557A JP31745494A JP31745494A JPH08134557A JP H08134557 A JPH08134557 A JP H08134557A JP 31745494 A JP31745494 A JP 31745494A JP 31745494 A JP31745494 A JP 31745494A JP H08134557 A JPH08134557 A JP H08134557A
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dust
iron
zinc
furnace
torr
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JP31745494A
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English (en)
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Takamichi Iida
孝道 飯田
Shoichi Kume
正一 久米
Masayuki Fukui
雅之 福井
Masahiro Hayata
昌弘 早田
Shinsaku Kakimoto
晋作 柿本
Yasuhiko Tokunaga
泰彦 徳永
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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】 各種産業分野、特に鉄鋼業において発生する
鉄酸化物と亜鉛化合物を含むダストを特別な前処理を施
すことなく、真空反応炉で90%以上の脱亜鉛率と金属
鉄比を同時に達成して分離回収し、鉄源として再利用す
る操業方法を得る 【構成】 鉄酸化物と亜鉛化合物を含むダストに適量の
カーボン粉を混合し、炉温900℃ないし1100℃、
炉内圧10−2Torrないし10−4Torrの真空
反応炉内に保持することによって、固体のまま溶解せず
に、亜鉛と金属鉄を分離回収する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、鉄酸化物と亜鉛化合物
を含むダストが発生する産業全分野にまたがるが、特に
鉄鋼業に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、本発明の対象とするダストは鉄酸
化物を含むため、鉄鋼業の鉄源として有用で再利用され
ている。しかし、ダスト中の亜鉛化合物は鉄鋼業の各プ
ロセスで発生するダストに循環・濃縮され、あるレベル
の濃度以上になると、多額の費用をかけて埋め立て処理
をするか、あるいはダスト処理専門業者に依頼し、その
まま溶解されて、亜鉛分は酸化亜鉛として、バグフィル
ター、サイクロン、電気集塵機の併用または単独で回収
処理され、鉄分は鉄滓などとして再利用に回されている
のが現状である。
【0003】一般に亜鉛を含有するダストを再利用する
場合、ダストの微粒子側で亜鉛濃度が高いことに着目し
た湿式亜鉛分級法、あるいはロータリーキルンによる還
元脱亜鉛法が選択されている。前者の湿式亜鉛分級法
は、分級による脱亜鉛率が低いこと、またダスト中の鉄
酸化物から金属鉄を回収することは原理的に不可能であ
る。後者のロータリーキルンによる還元脱亜鉛は、多量
の還元用高温排ガスを使用するため設備規模が非常に大
きいこと、さらに90%以上の高脱亜鉛率達成とダスト
中の鉄酸化物を金属鉄に90%以上転換すること(以
後、金属鉄比と呼ぶ)は、操業上極めて困難であった。
【0004】非常に高い脱亜鉛率と金属鉄比を達成でき
るプロセスは、強還元雰囲気での還元・溶解する高温プ
ロセスしかなく、高炉がその典型ではあるが、本発明が
対象としている粉ダストのまま処理する操業は、通気性
の問題から不可能であった。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本方法は、減圧により
固体そのままの状態で、ダストを処理し、溶解せずに高
い脱亜鉛率と金属鉄化を同時に達成するものであり、本
発明が解決しようとする課題は以下のとおりである。
【0006】1 高炉プロセスあるいはその他工業炉に
必要とされている粉の団鉱処理をなくすため、被処理物
を粉のまま、溶解せずに固体の状態で処理する。
【0007】2 粉の状態のまま真空状態で、90%以
上の高い脱亜鉛率と金属鉄比を同時に達成する。
【0008】3 亜鉛はガス側から系外へ、金属鉄はダ
スト(固体側)そのものに生成させ、系外において同時
回収可能とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記課題を達成するた
め、従来行われている大気圧あるいはそれ以上の高圧条
件で還元・溶解する高温プロセスを全面的に見直し、以
下の手段で課題を解決する。
【0010】1 処理系としての反応炉内圧を10−2
Torrないし10−4Torrの真空状態にする。
【0011】2 反応炉温を900℃ないし1100℃
に保つ。
【0012】3 被処理物である鉄酸化物と亜鉛化合物
を含むダストにカーボン粉を混合し、粉のままの状態で
炉内において反応させる。
【0013】4 溶解せずに粉のままのダストに生成し
た金属鉄とガス化した亜鉛は系外で同時に回収する。
【0014】
【作用】
1 反応炉の内圧を下げることによって、鉄酸化物およ
び亜鉛化合物の解離温度が反応圧に対し比例的に低下す
るので、工業的に容易に実現できる10−2Torrな
いし10−4Torrに炉内圧を保ことによって、酸化
鉄は900℃ないし1100℃の炉温で固体のまま解離
が促進される。
【0015】2 酸素との親和力が鉄および亜鉛より大
きいカーボン粉を酸化鉄と亜鉛化合物のダストに混合
し、炉温900℃ないし1100℃、炉圧内10−2
orrないし10−4Torrの真空反応炉内で反応さ
せることによって、酸化鉄は固体のままで金属鉄に、亜
鉛化合物、特に酸化亜鉛は亜鉛に還元される。
【0016】3 溶解されずに還元された金属鉄は固体
状態の粉または10mmないし30mmの粒として生成
し、亜鉛はガスとして分離する。また炉内には還元反応
で一酸化炭素も生じる。
【0017】4 金属鉄は冷却後回収され、鉄源として
再利用される。
【0018】5 亜鉛ガスおよび一酸化炭素は真空ポン
プによって排気される途中で、系外より導入された空気
と触れることにより、それぞれ酸化されて酸化亜鉛
(粉)と二酸化炭素になる。
【0019】6 酸化亜鉛粉は回収槽で捕獲し、二酸化
炭素は系外へ排出する。
【0020】
【実施例】実施例について図面を参照して説明する。図
1は操業を実施したときの機器構成と反応の概念を示し
ている。主に鉄酸化物と酸化亜鉛より成るダストにカー
ボン粉を混合した被処理物11を処理用容器1に入れ
て、真空反応炉2へ移す。反応炉2内を真空ポンプ6に
よって10−2Torrないし10−4Torrの炉内
圧に保つとともに、炉温を900℃ないし1100℃で
3時間保持し反応を行わせる。この反応によって鉄酸化
物と酸化亜鉛は溶解されずにダストのままで還元され、
それぞれ金属鉄とガス化した亜鉛を生成する(12)。
還元反応には図中に示したようにカーボンと反応して、
ZnO(固体)→Zn(ガス)、Fe(固体)→
Fe(固体)が分離する。鉄酸化物などとカーボン粉と
の反応で生じた一酸化炭素と亜鉛ガスは、真空ポンプ6
に接続する排気管3の途中で、空気導入装置4から入っ
てくる空気と反応し、酸化亜鉛粉と二酸化炭素になる。
酸化亜鉛粉は回収槽5で捕獲され(14)、二酸化炭素
はガスとして真空ポンプ6により系外へ排出される。一
方、ダスト内に生成した金属鉄13は冷却工程7で窒素
などの不活性ガスで冷却された後系外へ取り出され、粉
は焼結原料として、また10mmないし30mmの粒は
高炉原料として有効利用される。
【0021】図2は操業における重要な因子である真空
処理の効果を示したものである。鉄酸化物と酸化亜鉛を
主成分とする高炉湿ダストにカーボン粉を混合した被処
理物の脱亜鉛化率を真空反応炉の温度1100℃で炉内
圧760Torr(大気圧)、10−1Torr、10
−2Torr、10−3Torr、10−4Torr、
10−5Torrの6水準で反応時間3時間の結果を示
す。ここでいう脱亜鉛率はつぎの式で定義する。
【0022】
【数1】
【0023】大気圧に相当するA点での脱亜鉛率は平均
で3%であり、B点では17%であるが、それ以上の真
空度では顕著に脱亜鉛率が上昇し、C点で90%、D、
E、F点では概ね100%に近い脱亜鉛率となることを
示している。
【0024】図3はダストに混合するカーボン粉の効果
を示したもので、炉温1100℃、炉内圧10−3To
rrにおいて、カーボンを混合しない被処理物Sと、
カーボンを20%混合した被処理物Sとを反応させた
ときの脱亜鉛率と金属鉄比の結果である。ここでいう金
属鉄比は次の式で定義する。
【0025】
【数2】
【0026】図3左図はカーボン粉の混合の有無での脱
亜鉛率の変化を例示したものであるカーボン粉を混合し
なかった場合(S)、脱亜鉛率は37%しか達成され
ていないが、カーボン粉を20%混合した場合(S
には、99%の脱亜鉛率が得られている。右図はカーボ
ン粉の混合の有無での金属鉄比の変化を例示したもので
ある。カーボン粉を混合しない場合(S)、炉温11
00℃、炉内圧10−3Torrで反応させたにもかか
わらず金属鉄比は0%であるが、カーボン粉を20%混
合して同条件で反応させた場合(S)には、金属鉄比
98%が得られていることを示している。
【0027】図4は真空反応の炉温と脱亜鉛率および金
属鉄比の関係を例示したものである上図は20%のカー
ボンを混合した被処理物を炉内圧10−4Torr、炉
温800℃ないし1300℃で反応させた場合の脱亜鉛
率の変化を示している。同条件での反応における金属鉄
比を下図に示すが、脱亜鉛率と同様に900℃以上の炉
温で、ともに90%以上の値を得ている。
【0028】反応後の被処理物の状態は、800℃から
1100℃までは粉体あるいは10mmないし30mm
の粒であるが、1200℃では半溶解状であり、130
0℃では半溶解物と溶解物の混合になる。粉は焼結原料
に、粒は焼結し高炉原料に直接使用できるが、半溶解あ
るいは溶解状態では処理用容器の形状と大きさに応じた
塊となるために、焼結および高炉で再利用する前に余分
な破砕処理工程が必要となる。
【0029】
【発明の効果】本発明は以上説明したように、真空反応
炉を使用することによって、再利用するには不適当な高
濃度亜鉛化合物を含む鉄酸化物ダストから、亜鉛を除去
して金属鉄を容易に回収再利用できる。
【0030】特に、真空反応炉の炉内圧を経済的に工業
化の容易な10−2Torrないし10−4Torr、
また炉温についても鉄酸化物と亜鉛化合物を含むダスト
が溶解しない900℃ないし1100℃で反応させるこ
とができる。しかも回収された金属鉄は粉状あるいは1
0mmないし30mmの粒状で直接再利用することがで
きるなど、従来の1300℃以上の温度で溶解後破砕工
程を必要とした処理にくらべ、経済性に優れている。
【0031】さらに、適量のカーボン粉を鉄酸化物と亜
鉛化合物を含むダストに混合することで、90%以上の
高い脱亜鉛率と金属鉄比を得ることができる。
【0032】また、ダストより分離除去された亜鉛も、
酸化亜鉛粉として捕獲回収されるので、高質の亜鉛資源
として有効利用できる。
【0033】従来は産業廃棄物として、多額の費用をか
けて処理していた鉄酸化物と再利用には不適な高濃度の
亜鉛化合物を含有するダストが、鉄鋼業の鉄源として有
効に再利用できるので、費用が節減できるとともに廃棄
などによる環境悪化を防ぐこともできる。
【図面の簡単な説明】
【図1】操業を実施したときの機器構成と反応の概念図
である。
【図2】真空処理の効果を示す図である。
【図3】カーボン粉の効果を示す図である。
【図4】反応温度の効果を示す図である。
【符号の説明】
1 処理用容器 2 真空反応炉 3 排気管 4 空気導入装置 5 回収槽 6 真空ポンプ 7 冷却工程 11 被処理物 12 反応中の被処理物 13 反応後の金属鉄 (s) 固体 (g) ガス
フロントページの続き (72)発明者 早田 昌弘 兵庫県宝塚市雲雀ケ丘山手1−3−51 (72)発明者 柿本 晋作 和歌山県和歌山市東小二里町1丁目25 (72)発明者 徳永 泰彦 大阪府茨木市庄1丁目6−4

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 真空反応炉に鉄酸化物と亜鉛化合物を含
    むダストおよびカーボン粉の混合物を静置し、炉内圧は
    10−2Torrないし10−4Torrの範囲で、ま
    た炉温は900℃ないし1100℃の範囲で保持するこ
    とによって、蒸発した亜鉛は排気ガス側で回収し、炉内
    のダスト側には酸化鉄の還元反応による生成物である金
    属鉄を固体のまま生じさせる、亜鉛と鉄の同時回収を可
    能にさせる操業方法。
JP31745494A 1994-11-14 1994-11-14 真空反応炉によるダスト処理操業法 Pending JPH08134557A (ja)

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Cited By (5)

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