JPH10226829A - 鉄鋼ダスト還元焙焼用ロータリーキルンの操業方法 - Google Patents

鉄鋼ダスト還元焙焼用ロータリーキルンの操業方法

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JPH10226829A
JPH10226829A JP4842097A JP4842097A JPH10226829A JP H10226829 A JPH10226829 A JP H10226829A JP 4842097 A JP4842097 A JP 4842097A JP 4842097 A JP4842097 A JP 4842097A JP H10226829 A JPH10226829 A JP H10226829A
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JP
Japan
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reactivity
coke
steel dust
reaction
rotary kiln
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Pending
Application number
JP4842097A
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English (en)
Inventor
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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Publication date
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00Technologies related to metal processing
    • Y02P10/20Recycling

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  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
  • Muffle Furnaces And Rotary Kilns (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 炭素質還元剤をより効率的に添加し、鉄鋼ダ
ストからのZnの回収率を安定して得ることができる鉄
鋼ダスト還元焙焼用ロータリーキルンの操業方法を提供
する。 【解決手段】 Znを含有する鉄鋼ダストを、炭素質還
元剤とともに還元用ロータリーキルンに装入して還元焙
焼し、Znを還元して揮発回収するための鉄鋼ダスト還
元焙焼用ロータリーキルンの操業において、炭素質還元
剤の反応性によって鉄鋼ダストに対する添加比率を変化
させ、還元鉄ぺレットに残留するZn品位を低くすると
ともに、その変動を抑制してZnを回収することを特徴
とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、Znを含有する鉄
鋼ダストからZnを還元して揮発回収する鉄鋼ダスト還
元焙焼用ロータリーキルンの操業方法の改良に関するも
のであり、Zn揮発回収効率の安定した操業を提供する
ものである。
【0002】
【従来の技術】一般に、鉄鋼ダストに含有されるZn、
Pbなどの有価金属は、炭素質還元剤(以下、炭材とい
う)とともに還元用ロータリーキルンに装入し、還元焙
焼することによって還元揮発させる方法や、NaClな
どの塩化剤を用いて塩化揮発させる方法などにより回収
されている。
【0003】還元揮発による回収法では、通常鉄鋼ダス
トに炭材を添加混合してロータリーキルン中で焙焼する
方法が実施されており、その反応は、以下の反応式で示
される直接還元反応および間接還元反応の2種類の還元
反応が主反応として行われているものと考えられてい
る。
【0004】直接還元反応 Fe+3C=2Fe+3CO (1) ZnO + C= Zn+ CO (2)
【0005】間接還元反応 Fe+3CO=2Fe+3CO (3) ZnO + CO=Zn+ CO (4)
【0006】このうち、Znの還元揮発反応は、炭材の
ソリューションロス反応の反応速度が1000℃付近で
急激に大きくなること、およびZnの沸点から1000
℃以上の温度では大部分が間接還元されて揮発するもの
と考えられる。
【0007】またFeは、温度および雰囲気によ
って、Fe→FeO→Feと順次還元されて、低
温では主としてCによる直接還元反応、高温ではCOに
よる間接還元反応が起こっていると考えられる。
【0008】以上のように、Znの揮発回収において
は、Feなどの反応を含む複雑な反応過程を経てZnの
還元揮発反応が起こっていると考えられるので、ロータ
リキルンへの炭材の添加量については、鉄鋼ダスト中に
炭材を添加混合して造粒する内装法や、炭材を鉄鋼ダス
トと同時に添加する外装法などの添加方法に応じて、鉄
鋼ダストに対する物量比や鉄鋼ダスト中のFeおよびZ
n品位から算出される添加量の基準値に基づいて配合さ
れている。
【0009】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添加混合
する炭材の反応性も変化すると同時に、炭材そのものに
ついても反応性にバラツキがあることから、炭材を適正
に配合することは難しく、これが不適切であれば残渣で
ある還元鉄ペレット中の残留Zn品位が変動してしま
い、結果としてZn回収率に変動または低下が生ずる。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、炭材をより
効率的に添加し、鉄鋼ダストからのZnの回収率を安定
して得ることができる鉄鋼ダスト還元焙焼用ロータリー
キルンの操業方法を提供することを目的とするものであ
る。
【0011】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、Znを含有する鉄鋼ダストを、炭材とと
もに還元用ロータリーキルンに装入して還元焙焼し、Z
nを還元して揮発回収するための鉄鋼ダスト還元焙焼用
ロータリーキルンの操業において、炭材の反応性によっ
て鉄鋼ダストに対する添加比率を変化させ、還元鉄ぺレ
ットに残留するZn品位を低くするとともに、その変動
を抑制してZnを回収する鉄鋼ダスト還元焙焼用ロータ
リーキルンの操業方法を特徴とするものである。
【0012】また本発明の操業方法では、前記添加した
炭材の量を、FeおよびZnOを金属化するため
に必要なC当量を全固定炭素量/有効反応係数=実効C
量と定義して求めるC当量が1.0〜1.5、さらに好
ましくは1.3〜1.5倍となるように添加することを
特徴とするものである。
【0013】
【発明の実施の形態】本発明を実施するためには、炭材
として用いるコークスの反応性を測定することが必要で
ある。測定方法は、JIS−K2151に定められてい
るコークスのソリューシヨンロス反応を測定する反応性
試験方法に則り、ソリューシヨンロス反応の反応速度が
急激に大きくなる1000℃における反応性を評価す
る。本発明における反応性は1時間当たりにガス化する
C量、すなわちコークス有効反応係数として定義するも
のである。つまり、次の(5)式として表すものであ
る。
【0014】 反応性(コークス有効反応係数)=JIS反応性試験において1時間でガス化 するC量/全固定炭素量 (5)
【0015】さらに、コークスの反応性は、粒径依存性
が強く、炭材の平均粒子径によっても反応性に差が生じ
るため、粒子直径はできるだけ整粒することが望まし
い。すなわちそれぞれの平均粒子直径についても反応性
試験を行ない、平均粒子直径による反応性も考慮する。
【0016】炭材添加量は、反応性試験で得られた炭材
の反応性、および前記した(3)式と(4)式を基本的
反応として仮定し、鉄鋼ダスト組成から算出した還元に
必要なCOガス量から決定する。
【0017】(3)および(4)式から、1モルのCO
がZn、Feから1原子のOを除去するものと考えて、
鉄鋼ダストのZn、Feの品位と処理量から除去対象の
O量、および必要CO量が推定できる。本発明ではこの
必要CO量に対して反応性を考慮したものである。
【0018】例えば、後記する表3の実施例1の場合を
用いて、鉄鋼ダスト量を100gとして説明すると、Z
nのO量は、100g×0.207×(16/65.3
7)=5.07g FeのO量は、100g×0.279×[(16×1.
5)/55.85]=11.99g すなわち、17.06gのOと反応することになる。
【0019】これに対して必要となるCO量は、17.
06g×(28/16)=29.86gとなるが、
(3)および(4)式を単純化して考えると、反応に求
められるコークス量は、1原子のOと1原子のCとの反
応となる。そこで、コークスに求められる必要C量、す
なわち必要全固定炭素量は、 17.06g×(12/16)=12.80gとなる。
【0020】完全にコークス中の固定炭素が、(3)お
よび(4)式の反応によって100%消費された場合の
コークス量は、 12.80g/0.881=14.53gとなる。 ここで、反応性を考慮し、実際のCO発生する効率を上
乗せすると、コークス有効反応係数は0.93であるか
ら、 14.53g/0.93=15.62gとなる。 したがって、この場合の鉄鋼ダスト重量に対するコーク
ス添加比率は、 15.62g/100g=15.62%である。
【0021】本発明において、この比率、すなわち実効
C量を1当量と考え、1当量とした場合に、安定したZ
n回収効率が得られるが、Zn回収効率をさらに高めて
安定させる場合は、1.3当量〜1.5当量のコークス
量が最適である。
【0022】本発明においては、後記する実施例で明ら
かなように、炭材そのものの反応性を基に、鉄鋼ダスト
の還元反応の主反応であるZn、Fe量に対して添加比
率を変化させるので、より効率的かつ安定的にZnを回
収できるものである。
【0023】
【実施例】以下に本発明の実施例を比較例、参考例とと
もに以下に示す。
【0024】本発明の実施例においては試験用炉として
小型転動炉(反応管としてSUS製で直径125mm、
長さ200mmの管を使用)を用い、反応管内に表1に
示す組成の鉄鋼ダスト300gと、炭材としてコークス
の反応性試験結果から得た表2に示すコークス有効反応
係数を有するコークスとを使用した。
【0025】
【表1】
【0026】
【表2】
【0027】これら鉄鋼ダストとコークスとを表3に示
す添加比率で装入し、昇温時間も含め、雰囲気ガスとし
てNとCOを85:15の割合で混合したガスを2
リットル/分の流量で流し、かつ小型転動炉を12rp
mで回転させ、温度を1000℃に制御しながらl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揮発率、すなわちZn回収率および残留C率
を算出した。その焙焼結果を表4に示す。
【0028】なお、実施例1〜3は、表1におけるの
鉄鋼ダストに平均粒子直径がそれぞれ異なり、かつ有効
反応係数が異なる同じ組成のコークスを装入した場合の
焙焼試験、また実施例1、4、5は、の鉄鋼ダストに
異なる組成と反応性を有するコークスを装入した場合の
焙焼試験、さらに実施例4〜9は、の鉄鋼ダストに対
しBとCの組成のコークスの添加当量を変えた場合の焙
焼試験であり、また実施例10〜12は、の鉄鋼ダス
トに変えて組成が異なる表1におけるの鉄鋼ダストを
用いた場合の焙焼試験を示した。
【0029】次に比較例1〜5は、表1におけるの鉄
鋼ダストに添加する各反応性のコークスの添加当量が1
当量に満たない場合の焙焼試験、また比較例6、7は、
の鉄鋼ダストに添加するコークス添加当量が1.5当
量より多くなった場合の焙焼試験を示した。
【0030】さらに参考例1〜5は、の鉄鋼ダストに
対するコークスの添加比率を20%で一定とした場合の
焙焼試験であるが、その内参考例1〜3は、表1におけ
るの鉄鋼ダストに対する添加比率は一定であるが、平
均粒子直径が異なる同じ銘柄のコークスを添加した場合
の焙焼試験を示した。
【0031】
【図3】
【0032】
【表4】
【0033】表3および4から分かるように、コークス
の平均粒子直径が異なった場合には、実施例1〜3で示
すようにコークスの反応性も大きく変動するため、コー
クスの平均粒子直径が大きくなるに伴い、コークス添加
比率を大きく増加させる必要がある。したがって、コー
クスの平均粒子直径を極力制限して用いることが好まし
いが、本発明の添加方法によれば、粒度分布を調べるこ
とによって、添加比率の決定は可能であり、還元鉄ペレ
ットに残留するZn品位をほぼ一定に保つことができ
る。
【0034】また、参考例1〜3のように、同一組成の
鉄鋼ダストに対して、−定比率でコークスを添加する
と、コークスの組成あるいは粒度の違いにより、すなわ
ち反応性の違いによって、残留Zn品位が1%近くも変
動してしまう。しかし、実施例2、3のように添加比率
を調整することにより、残留Zn品位に大きな変動を与
えずに還元焙焼ができる。
【0035】さらに、実施例10〜12に示すように、
鉄鋼ダストの組成が異なる場合においても同様のコーク
スの添加比率の決定方法でほぼ対応できる。
【0036】また実施例の6〜9に示すように、コーク
スの添加比率を増加させた場合では、さらに残留Zn品
位は確実に低下しているが、残留C率は多少増加する傾
向にある。
【0037】一方比較例6、7のように、本発明で定義
する1.5当量より添加比率が増加した場合には、かな
りのコークスが未燃焼状態で残留してしまうため、適切
な添加量ではない。また、添加比率が比較例1〜5のよ
うに1当量より少ないと、炭材が不足する傾向となっ
て、残留C率も低く、残留Zn品位が高くなってしま
う。
【0038】このように本発明において、最適な添加比
率は、定義する計算方法による1.0〜1.5当量で、
より残留Zn品位を低下して安定させるためには、1.
3〜1.5当量の範囲が好ましい。
【0039】
【発明の効果】以上のように、本発明の鉄鋼ダスト還元
焙焼用ロータリーキルンの操業における還元剤の効率的
な添加方法によって、還元鉄ぺレットに残留するZn品
位を低く、かつ変動を抑制し、効率的にZnを回収する
ことが可能となる。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 Znを含有する鉄鋼ダストを、炭素質還
    元剤とともに還元用ロータリーキルンに装入して還元焙
    焼し、Znを還元して揮発回収するための鉄鋼ダスト還
    元焙焼用ロータリーキルンの操業において、炭素質還元
    剤の反応性によって鉄鋼ダストに対する添加比率を変化
    させ、還元鉄ぺレットに残留するZn品位を低くすると
    ともに、その変動を抑制してZnを回収することを特徴
    とする鉄鋼ダスト還元焙焼用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量を、Fe
    およびZnOを金属化するために必要なC当量を全固
    定炭素量/有効反応係数=実効C量と定義して求めるC
    当量が1.0〜1.5となるように添加する請求項1記
    載の鉄鋼ダスト還元焙焼用ロータリーキルンの操業方
    法。
JP4842097A 1997-02-17 1997-02-17 鉄鋼ダスト還元焙焼用ロータリーキルンの操業方法 Pending JPH10226829A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006206981A (ja) * 2005-01-31 2006-08-10 Jfe Steel Kk 半還元焼結鉱の製造方法
CN108950183A (zh) * 2018-07-16 2018-12-07 四环锌锗科技股份有限公司 一种改进电锌废渣焙烧方式的方法
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