JPH10287933A - 亜鉛含有ダストの処理方法及びその設備 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 製鋼ダストから亜鉛を高純度の金属亜鉛とし
て回収すること 【解決手段】 亜鉛含有ダスト単体を減圧下で加熱して
亜鉛以外の非鉄金属及び非金属成分を除去し、その残留
ダストを還元剤と混合して減圧下で加熱して亜鉛を還元
蒸発させ、発生した蒸気亜鉛を真空下で冷却して亜鉛を
凝固させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は亜鉛含有ダストの処
理方法及びその設備、特に、製鋼ダスト等の亜鉛含有ダ
ストから亜鉛を分離回収するための処理方法及びその設
備に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、資源を再生利用する観点から産業
廃棄物から各種金属を回収する研究が行われ、亜鉛を酸
化物の形態で含む廃棄物、例えば、製鋼ダストなどの亜
鉛含有ダストから亜鉛を回収する方法が提案されてい
る。例えば、特開平８−１３４５５７号には、製鋼ダス
トとカーボン粉末等の還元剤とを混合し、その混合物を
真空還元炉の処理容器内に充填して真空下で加熱するこ
とにより酸化亜鉛を還元するとともに蒸発させ、その蒸
気亜鉛を空気で冷却して酸化亜鉛として回収する真空還
元法が開示されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記真
空還元法では処理容器内に製鋼ダストと還元剤とを混合
した物を充填状態で加熱するため、亜鉛だけでなく製鋼
ダスト中の鉛その他の非鉄金属も同時に還元蒸発し、回
収した亜鉛中に鉛等の非鉄金属が混入するとともに、粉
体である製鋼ダストが充填状態であるため、加熱効率が
悪く回収率の低下を生じるという問題がある。しかも、
回収した亜鉛は酸化物の形態であるため、その融点が１
９７５℃程度と極めて高く金属亜鉛として再生するため
には多大の熱量を要するという問題もある。従って、本
発明は、製鋼ダスト中の亜鉛を高純度の金属亜鉛として
直接回収できるようにするとともに、高効率で行うこと
を技術的課題とするものである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は、課題を解決す
るための手段として、亜鉛含有ダスト単体を減圧下で加
熱して酸化鉄と酸化亜鉛を主体とするダストを得、得ら
れたダストを還元剤と混合し、減圧下で加熱して亜鉛を
還元蒸発させ、発生した蒸気亜鉛を真空下で冷却して金
属亜鉛とするようにしたものである。

【０００５】また、本発明は前記方法を実施するための
亜鉛含有ダストの処理設備として、撹拌アームを備えた
多段式炉の各段に真空排気装置を接続すると共に、最上
段に亜鉛含有ダスト供給装置を、下段に還元剤供給装置
を設け、かつ、下段の真空排気管途中に亜鉛回収装置を
設けるようにしたものである。

【０００６】本発明方法においては、まず、亜鉛含有ダ
スト単体を減圧下で加熱すると、亜鉛含有ダストから油
分、塩素等の非金属成分と鉛等の亜鉛以外の低融点非鉄
金属が蒸発するのでこれらを除去して酸化鉄と酸化亜鉛
を主体とするダストを得、これに還元剤を混合して減圧
下で加熱すると、酸化亜鉛が還元されて蒸発するので、
これを真空下で冷却して凝固させることによって金属亜
鉛として回収することができる。以下、本発明を実施す
るための設備の一例を示す添付の図面を参照して本発明
を具体的に説明する。

【０００７】

【発明の実施の形態】図１に示す本発明に係る亜鉛含有
ダストの処理設備は、基本的には、多段式真空還元炉１
と、該真空還元炉１の各段に接続され各処理室２Ａ、２
Ｂ、２Ｃ、２Ｄ内を真空排気する真空排気装置９Ａ、９
Ｂ、９Ｃ、９Ｄと、前記真空還元炉１の最上段の処理室
２Ａに亜鉛含有ダストを供給する亜鉛含有ダスト供給装
置１０と、前記真空還元炉１の下段の処理室２Ｃに還元
剤を供給する還元剤供給装置２０と、亜鉛を還元蒸発さ
せる処理室２Ｃ、２Ｄと、前記各真空排気装置９Ａ、９
Ｂ、９Ｃ、９Ｄの排気管系に配設され該排気管内を流動
する排気ガスから金属を回収する金属回収装置３３Ａ、
３３Ｂ、３３Ｃ、３３Ｄとで構成されている。

【０００８】前記真空還元炉１は、炉本体２と、その内
部を複数の処理室２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄに区画する炉
床３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、３Ｄと、前記炉本体２を貫通しそ
の中心軸と同軸に回転可能に配設された駆動軸４と、該
駆動軸４に放射状に取り付けられ各処理室２Ａ、２Ｂ、
２Ｃ、２Ｄ内のダストを撹伴しながら炉本体２の中心部
又は周縁部側へ移動させる複数の撹拌アーム５とで構成
され、その炉壁には各処理室内を所定温度に加熱維持す
る複数の加熱手段(例えば、ラジアントチューブバーナ)
６が配設されている。また、前記駆動軸４の両端支持部
近傍から微量のＮ₂等の不活性ガスを供給して、該駆動
軸４の駆動部に金属蒸気が付着凝固するのを防止してい
る。各処理室２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄには、それぞれダ
ストフィルター７Ａ、７Ｂ、７Ｃ、７Ｄ及び真空弁８
Ａ、８Ｂ、８Ｃ、８Ｄを介して真空排気装置９Ａ、９
Ｂ、９Ｃ、９Ｄが接続されている。前記駆動軸４はその
下端側に配設された減速機５２を介して駆動モータ５３
に連結されている。なお、前記真空還元炉１の各処理室
内での製鋼ダストの温度の制御は、ダスト供給位置、炉
床中央位置および排出位置にそれぞれ熱電対（図示せ
ず）を設け、各熱電対による検出温度に基づいて撹拌ア
ーム５の回転速度を制御することによって行なわれる。

【０００９】亜鉛含有ダストは、後述の亜鉛含有ダスト
供給装置１０により炉本体２の側壁部から最上段の処理
室２Ａに供給され、撹拌アーム５により撹拌されつつ最
上段の炉床３Ａの中心部に向かって移動し、その中央部
に設けた貫通口と駆動軸との間の連通路２ａを通って次
段の炉床３Ｂの中央部に供給され、そこから撹拌アーム
５により撹拌されつつ炉床３Ｂの周縁部に向かって移動
し、炉床３Ｂの周縁部に設けた連通路２ｂを通って還元
剤供給用フィーダ２７の前部２７ａに供給され、そこで
還元剤と混合された後、次段の炉床３Ｃに供給される。
以後は同様にして炉床３Ｃの周縁部から中央部へ次いで
次段の炉床３Ｄの中央部から周縁部へと撹拌されながら
移動して、最下段の炉床３Ｄの周縁部に設けた排出口２
ｄを経て残査として炉外へ排出される。この排出口２ｄ
には収容室５０ａ、５０ｂを含むホッパーが配設され、
真空仕切弁５１ａ、５１ｂ、５１ｃでそれぞれ遮断可能
にしてある。排出の際には、まず、真空仕切弁５１ｂが
閉の状態で真空仕切弁５１ａを開いて所定量の残査を排
出口２ｄから上部収容室５０ａに供給し、真空仕切弁５
１ａを閉じて上部収容室５０ａを排出口２ｄから遮断し
た後、真空仕切弁５１ｂを開いて上部収容室５０ａ内の
残査を下部収容室５０ｂに供給し、次いで前記真空仕切
弁５１ｂを閉じて上部収容室５０ａと下部収容室５０ｂ
とを遮断した後、真空切替弁５１ｃを開いて下部収容室
５０ｂ内の残査を炉外へ排出される。なお、図示の炉で
は４段式真空還元炉を採用しているが、これに限定され
るものではなく、２段、３段或は５段以上の炉床を有す
る真空還元炉を使用できることは言うまでもない。

【００１０】前記亜鉛含有ダスト供給装置１０は、基本
的には図２に示すように、第１ホッパー１１、第１スク
リューフィーダ１２、第２ホッパー１３及び第２スクリ
ューフィーダ１４で構成されている。前記第２ホッパー
１３は、上部収容室１３ａ、中間収容室１３ｂ及び下部
収容室１３ｃからなり、その上部収容室１３ａと中間収
容室１３ｂの間及び中間収容室１３ｂと下部収容室１３
ｃとの間には、前記真空仕切弁５１ａ、５１ｂ、５１ｃ
と同様な真空仕切弁(図示せず)がそれぞれ配設され、そ
の中間収容室１３ｂはバグフィルタ１５及び真空弁１６
を介して真空排気装置１７に接続され、下部収容室１３
ｃは真空弁１８を介して真空排気装置１９に接続されて
いる。

【００１１】亜鉛含有ダストは亜鉛含有ダスト供給装置
１０の第一ホッパー１１に投入され、その下端に連結さ
れた第１スクリューフィーダ１２により搬送され、第２
ホッパー１３の上部収容室１３ａに供給される。上部収
容室１３ａ内の亜鉛含有ダストは上部中間収容室１３
ａ、１３ｂの間の真空切換弁を開として中間収容室１３
ｂに供給され、前記真空切替弁を閉じ両者を遮断され
る。次いで、真空排気装置１７、１９により中間収容室
１３ｂと下部収容室１３ｃとを真空排気した後、中間収
容室１３ｂと下部収容室１３ｃ間の真空切替弁を開とし
て中間収容室１３ｂ内の亜鉛含有ダストが下部収容室１
３ｂに供給される。以後、上部収容室１３ａに供給され
た亜鉛含有ダストは、各真空仕切弁の開閉により所定量
づつ下方の下部収容室１３ｃに供給され、そこから第２
スクリューフィーダ１４により側壁部から最上段の処理
室２Ａに供給される。

【００１２】前記還元剤供給装置２０は、基本的には図
３に示すように、第１ホッパー２１、還元剤移送手段２
２、乾燥装置２３、粉砕機２４、第２ホッパー２５、予
熱装置２６及び還元剤供給用スクリューフィーダ２７で
構成され、前記還元剤移送手段２２はバケットコンベア
２２Ａ及びスクリューフィーダ２２Ｂとからなり、第１
ホッパー２１に投入された還元剤をバケットコンベア２
２Ａで上方に持上げてスクリューフィーダ２２Ｂに搬送
し、該スクリューフィーダ２２Ｂにより乾燥装置２３に
供給するようにしてある。乾燥装置２３の排出端に接続
された粉砕機２４は乾燥により固まった還元剤を粉砕し
て第２ホッパー２５に供給するようにしてある。第２ホ
ッパー２５は、上部収容室２５ａ、中間収容室２５ｂ及
び下部収容室２５ｃからなり、上部収容室２５ａと中間
収容室２５ｂとの間及び中間収容室２５ｂと下部収容室
２５ｃとの間にはそれぞれ真空仕切弁(図示せず)が配設
されている。第２ホッパー２５の中間収容室２５ｂはバ
グフィルタ２８及び真空弁２９を介して真空排気装置３
０に接続され、下部収容室２５ｃは真空弁３１を介して
真空排気装置３２に接続されている。

【００１３】前記金属回収装置３３Ａ、３３Ｂ、３３
Ｃ、３３Ｄは、各真空排気装置９Ａ、９Ｂ、９Ｃ、９Ｄ
の排気系に設けられ、図４に示すように、それぞれ水冷
式回転ローラ３４および該回転ローラ３４の表面に付着
した金属を掻き取るスクレーパ３５とで構成され、ロー
ラ表面から掻き取られた金属を回収する回収装置ホッパ
ー３８は真空仕切弁３７を介して金属回収装置３３Ａ、
３３Ｂ、３３Ｃ、３３Ｄの排出管３６に接続されてい
る。前記回転ローラ３４はその軸心が真空排気装置９の
排気管の軸線上にそれと直行して配設され、その表面を
その内部に供給される冷却水Ｗにより冷却される。この
冷却水Ｗは回転ローラ３４を回転駆動する駆動軸Ｓの一
端側から供給され、その他端側から回転ローラ外に排出
される。前記各回収装置ホッパー３８はフィルタその他
の除塵器３９及び真空弁４０を介して真空排気装置４１
に接続されている。なお、図面の簡明化のため、金属回
収装置３３Ｂ及び３３Ｃに接続された各回収装置ホッパ
ー３８の排気系統については、最上段と最下段の金属回
収装置３３Ａ及び３３Ｄに接続された排気系統と同一構
成であるので、除塵器３９、真空弁４０及び真空排気装
置４１は省略してある。

【００１４】本発明方法は、前記構成の処理設備を用い
て次のように実施することができる。亜鉛含有ダストと
して製鋼ダストを処理する場合を例に挙げて説明する
と、まず、多段式真空還元炉１の各処理室２Ａ、２Ｂ、
２Ｃ、２Ｄ内は、それぞれ真空排気装置９Ａ、９Ｂ、９
Ｃ、９Ｄによって数Ｔorr〜１０^-2Torrに調整されると
共に、加熱手段６によって最上段と二段目の処理室２
Ａ、２Ｂ内は約９００℃に、三段目と四段目の処理室２
Ｃ、２Ｄ内は約９５０℃に調整される。

【００１５】この状態で、製鋼ダストは亜鉛含有ダスト
供給装置１０のスクリューフィーダ１４によって真空還
元炉１の側壁部から最上段の処理室２Ａに水平方向に供
給される。なお、水平供給することにより供給時におけ
るダストの炉内飛散が防止される。最上段の処理室２Ａ
に投入された製鋼ダストは、撹拌アーム５により撹拌さ
れながら炉床３Ａの中央側へ移動し、その過程で６００
〜７００℃に加熱された後、最上段の炉床３Ａの連通路
２ａを経て二段目の処理室２Ｂに移行する。最上段での
加熱中、製鋼ダスト中の油分、フッ素、塩素等の非金属
成分が気化すると共に、鉛の一部が蒸発気化するが、こ
れらは排ガスとして真空排気装置９Ａの作用により処理
室２Ａから金属回収部３３Ａに送られる。金属回収部３
３Ａに吸引された排ガスが水冷式回転ローラ３４に当た
ると、排ガス中の鉛が回転ローラ３４の表面で冷却され
て凝固しその表面に付着堆積するが、この鉛は回転ロー
ラによってスクレーパ側に搬送され、スクレーパ３５に
より掻き落とされて回収装置ホッパー３８で回収され
る。排ガスは、公知のトラップ装置（図示せず）により
フッ素、塩素等を除去された後、大気に放出される。

【００１６】二段目の処理室２Ｂに移行した製鋼ダスト
は、撹拌アーム５により撹拌されながら炉床３Ｂ上をそ
の中央部から周縁部に向かって移動し、約９００℃に加
熱される。この過程でも製鋼ダスト中の鉛が蒸発気化
し、排ガスとして真空排気装置９Ｂの作用により処理室
２Ｂから金属回収部３３Ｂに送られ、最上段の処理室２
Ａの場合と同様にして鉛が回収され、排ガスは適当な排
ガス処理を施して非金属成分を除去した後、大気に放出
される。

【００１７】二段目の炉床３Ｂの周縁部に達した製鋼ダ
ストは、その底部に設けた連通路２ｂを介して還元剤供
給用スクリューフィーダ２７の前部２７ａに供給され
る。なお、前記連通路２ｂは、操業時においては製鋼ダ
クトが充満した状態となるので、処理室２Ｂ、２Ｃ内で
の発生ガス等が各処理室２Ｂ、２Ｃに侵入することはな
い。そして、前記製鋼ダクトは搬送中に還元剤と混合さ
れて三段目の処理室２Ｃに供給される。なお、この還元
剤は、乾燥装置２３で水分が除去され、予熱装置２６で
約４２０℃に加熱される。次いで、製鋼ダストは、撹拌
アーム５により撹拌されつつ炉床３Ｃ上をその周縁部か
ら中央部に向かって移動し、更に９００〜９５０℃に加
熱される。この際、製鋼ダスト中の亜鉛酸化物は、還元
剤の作用により還元されると共に蒸発し、この亜鉛蒸気
は排ガスとして真空排気装置９Ｃの作用により処理室２
Ｃから金属回収部３３Ｃに吸引される。金属回収部３３
Ｃに吸引された排ガスは水冷式回転ローラ３４に衝突し
て冷却されて、排ガス中の亜鉛蒸気が回転ローラ３４の
表面で凝固し、その表面に付着堆積する。この付着堆積
物（金属亜鉛）は回転ローラ３４が一回転する間にスク
レーバ３５により掻き落とされ、回収装置ホッパーに収
容される。

【００１８】一方、処理室２Ｃの中央部に撹拌されなが
ら移動した製鋼ダストは、炉床３Ｃに設けた連通路２ｃ
を経て四段目の処理室２Ｄに移動し、そこで撹拌アーム
５により撹拌されながら炉床３Ｄ上をその中央部から周
縁部に向かって移動する。この処理室２Ｄ内は９００〜
９５０℃の範囲内の温度に維持されているため、製鋼ダ
スト中の残部の亜鉛が蒸発し、排ガスとして真空排気装
置９Ｄの作用により処理室２Ｄから金属回収部３３Ｄに
送られ、三段目の処理室３３Ｃの場合と同様にして回収
される。

【００１９】

【実施例】亜鉛含有ダストとしてＦｅ，Ｍｎ，Ｃｒ，Ｎ
ｉ，Ｐｂ，Ｚｎ及びＣｌを含み、含水率０.１％以下、
Ｚｎ含有量２０％、Ｐｂ 含有量３％を含有し、かさ密
度０.８〜０.９、粒度１００μ以下の製鋼ダストを、還
元剤としてホットスカーファ（ＦｅＯ、含水率：７〜１
０％、かさ密度：２.５ 〜 ３.０、粒度：３ｍｍ以
下）をそれぞれ用い、前記装置により処理した。回収さ
れたＺｎの純度９３％以上で、処理後ダスト中のＺｎ含
有量は平均０.５％以下であった。

【００２０】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
は、亜鉛含有ダスト単体を減圧下で加熱して亜鉛以外の
非鉄金属及び非金属成分を除去し、その残留ダストを還
元剤と混合して減圧下で加熱して亜鉛を還元蒸発させ、
発生した蒸気亜鉛を真空下で冷却して亜鉛を凝固させる
ようにしたので、還元前に鉛その他の非鉄金属や非金属
成分の大部分が除去され、従って、回収した金属亜鉛が
不純物を含まず、純度の高い亜鉛を回収できる。また、
減圧下での加熱を撹拌しながら行うので、高効率で均一
な処理ができ、回収装置により回収金属が自動的に回収
されるため、金属取出しのために真空還元炉を停止する
必要はなく、連続操業できるなど、優れた効果が得られ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係る亜鉛含有ダストの処理設備の構
成図。

【図２】 図１の亜鉛含有ダスト処理設備における亜鉛
含有ダスト供給装置の構成図。

【図３】 図１の亜鉛含有ダスト処理設備における還元
剤供給装置の構成図。

【図４】 図１の亜鉛含有ダスト処理設備における金属
回収装置の構成図。

【符号の説明】

１： 多段式真空還元炉 ２： 炉本体 ２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄ： 処理室 ３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、３Ｄ： 炉床 ４： 駆動軸 ５： 撹拌アーム ６： 加熱手段(バーナ) ９Ａ、９Ｂ、９Ｃ、９Ｄ： 真空排気装置 １０： 亜鉛含有ダスト供給装置 ２０： 還元剤供給装置 ３３Ａ、３３Ｂ、３３Ｃ、３３Ｄ： 金属回収装置

フロントページの続き (72)発明者 岡田 裕二 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 原 敏勝 愛知県東海市荒尾町ワノ割１番地 愛知製 鋼株式会社内 (72)発明者 笹本 博彦 愛知県東海市荒尾町ワノ割１番地 愛知製 鋼株式会社内 (72)発明者 鈴木 和弘 愛知県豊田市鴻ノ巣町３丁目33番地 トヨ キン株式会社内 (72)発明者 中谷 好良 大阪府大阪市西区京町堀２丁目４番７号 中外炉工業株式会社内 (72)発明者 野村 紀之 大阪府大阪市西区京町堀２丁目４番７号 中外炉工業株式会社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 亜鉛含有ダスト単体を減圧下で加熱して
   酸化鉄と酸化亜鉛を主体とするダストを得る工程、得ら
   れたダストに還元剤を混合して減圧下で加熱して亜鉛を
   還元蒸発させる工程、発生した蒸気亜鉛を真空下で冷却
   して金属亜鉛とすることを特徴とする亜鉛含有ダストの
   処理方法。
2. 【請求項２】 撹拌アームを備えた多段式炉の各段に真
   空排気装置を接続すると共に、その最上段に亜鉛含有ダ
   スト供給装置を、下段に還元剤供給装置を設け、かつ、
   下段の真空排気管途中に亜鉛回収装置を設けたことを特
   徴とする亜鉛含有ダストの処理設備。