JPH11235515A - 廃酸の熱再生方法 - Google Patents
廃酸の熱再生方法Info
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- JPH11235515A JPH11235515A JP10349410A JP34941098A JPH11235515A JP H11235515 A JPH11235515 A JP H11235515A JP 10349410 A JP10349410 A JP 10349410A JP 34941098 A JP34941098 A JP 34941098A JP H11235515 A JPH11235515 A JP H11235515A
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Abstract
で生成される高温ガスの熱含量から得る。 【解決手段】 本発明は、廃酸の熱再生方法に関する。
この廃酸は、金属類を乾式冶金により生産するときに生
じる二酸化イオウ含有ガスの洗浄において形成される。
本方法によれば、廃酸を濃縮し、この廃酸を一次溶解炉
のガス空間へ送り込む。
Description
により生産するときに生じる二酸化イオウ含有排ガスの
洗浄において形成される廃酸の熱再生方法に関するもの
である。本方法によれば、廃酸を濃縮して、一次溶解炉
のガス空間へ送り込み、その結果、廃酸の熱再生に必要
なエネルギーを、精錬工程で生じる熱含量から得る。
じる高温ガスは主に二酸化イオウと、重金属類と、ヒ素
と、ハロゲン族元素と、他の化合物を含有している。精
鉱が、できる限り完全に燃焼することと、精錬工程にお
いて生じる排ガスの酸素含量が、できる限り低いことが
大切である。なぜならば、排ガス中の酸素含量が高いと
三酸化イオウの生成が増加し、更にガス洗浄に際して廃
酸を作り出すことになるからである。粉塵、特に銅を含
む粉塵がSO3 の形成に触媒作用を及ぼすことが分かって
いる。SO3 は廃熱ボイラーで形成される可能性が最も高
く、これを防止するために、排ガスの酸素含量が低いこ
とと、排気の量ができる限り小さいことが大切である。
離とに分類することができる。乾式分離方法は乾式製錬
所において行われ、この場合、炉のガス空間から排気さ
れるガスを一般的には、先ず廃熱ボイラーに導入し、そ
こでガスの熱含量を回収する。その後、ガスを電気フィ
ルタへ導く。ガスに含まれる重金属化合物の大部分は、
水銀およびその化合物を除いて、冷却によって既に分離
している。生成されたガスを処理して、硫酸を生産する
こともよく行われる。その場合、ガスの湿式分離が硫酸
プラントと、スクラバーと、洗浄塔と、湿式電気フィル
タとで行われる。
接、水冷することによって適切な温度までさらに冷却す
ると同時に、ガスから重金属類、ハロゲン族元素類、ヒ
素およびセレンなどの固体および揮発性の両方の不純物
を分離することである。湿式洗浄においては、また、ガ
スに含有されているSO3 が、ガスが水に接触するとき
に、ガスから廃酸として洗い流される。生成される廃酸
の量は、湿式洗浄へ供給される二酸化イオウの量の2%
から4%程度であり、廃酸の H2SO4含有量は10%から30
%程度である。
ぜならば、廃酸は排ガス中の重金属類およびヒ素を含ん
でいるからである。廃酸を、亜鉛もしくは肥料の生産な
どの他のどの工程にも供給できない場合、もしくは鉱物
精鉱に供給できない場合、廃酸を一般的には石灰で中和
して、池へ送る。しかし、廃酸の中和および石膏の貯蔵
は、廃酸の問題を処理するには費用のかかる方法であ
る。この解決方法でさえも、環境保護のための新しい、
より厳しい要求によって更に制約されている。
方法は、この目的のためだけに作られた独立した炉にお
いて廃酸を再生するものである。化学工学においてばか
りでなく、冶金産業においても採用されているこのよう
な選択は、論文「廃酸の再生」(Sander, U.および Dar
adimos, G.著、Chem. Eng. Prog. (1978), 74)の57頁か
ら67頁に説明されている。この論文によると、廃酸の二
酸化イオウおよび水への再生は極度に吸熱性の高い反応
であり、この反応は少なくとも275kJ/mol のエネルギー
を必要とし、かつ 1,000℃以上の温度で最も良く進む。
再生炉の温度は、相当な量の燃料を用いて、充分な水準
にまで上げる。同じ論文で、廃酸を濃縮して燃焼前にH2
SO4の含有量を70% までにすることが有利であることも
主張している。
硫化鉱石もしくは硫化精鉱の精錬において生成された排
ガスから分離された廃酸を濃縮し、一次溶解炉のガス空
間へと送り戻し、そこにおいて廃酸は再生して二酸化イ
オウと水と酸素へ、次の反応に従って戻る。 H2SO4 → H2O + 1/2O2 + SO2 (1) この式から分かるように、廃酸を再生して二酸化イオウ
と、水と、酸素に戻す。次に、廃酸の再生で生成した二
酸化イオウは回収して、残りの二酸化イオウに加えて、
硫酸もしくはイオウ元素のいずれかを生成するようにし
ている。
のガス空間へ供給し、その結果、ガスの高熱含量(高エ
ンタルピー)を利用することである。廃酸をガス空間へ
送り込み、そこからガスを更に廃熱ボイラーへ排出する
場合、そのガスの温度は高く、通常は1000℃〜1600℃の
程度になる。廃酸を排ガスへ供給するためガスの温度が
下がる。廃熱ボイラーから見ると、このことは、温度の
低下によりボイラーの稼働年数を延ばし、かつボイラー
の歪を減少させるため有益である。一次溶解炉なる用語
は、鉱石もしくは精鉱をそれに供給する炉のことをい
う。例えば、銅精鉱およびニッケル精鉱の精錬において
は、それは自溶精錬炉(自溶炉)などの懸濁溶解炉、反
射炉、もしくは転炉である。懸濁溶解炉においては、廃
酸をアプテークシャフトへ送り込むことが好ましい。ア
プテークシャフトを通して高温の排ガスが廃熱ボイラー
へ導かれるが、そのガスは下部炉のガス空間へ供給する
こともでき、もしくは例外的な場合として反応シャフト
へ供給することさえできる。本発明の重要ないくつかの
新規な特徴は特許請求の範囲から明らかである。
る反応空間自体へ廃酸を供給すると、廃酸の再生に必要
なエネルギーを別個独立に炉へ供給しなければならない
ということができる。なぜならば、例えば銅精鉱および
ニッケル精鉱の熱含量が精鉱と酸素間の反応に消費さ
れ、廃酸を再生するには不充分だからである。精鉱の熱
含量が高いという特殊な場合、濃縮した廃酸を反応シャ
フトへ送り込むことができ、その場合、生成された工程
ガス中の酸素富化度を実質的に高くすることができる。
そのような場合、懸濁溶解炉から除去されるガスの量が
減り、廃熱ボイラー、およびガス洗浄用管路の銅生産量
によって決まる能力が増す。
へ供給すると、炉から廃熱ボイラーへ通じる導管、すな
わち、炉の喉部を以前よりもきれいに保つという良い結
果が得られることが分かった。なぜならば、温度が下が
ると、喉部における粉塵の蓄積量がより少なくなるから
である。廃酸をガス空間へ供給すると、ボイラーに入る
ガスの温度を平均で30℃〜 100℃下げることが実験で証
明された。温度が下がることにより生じる唯一の欠点
は、廃熱ボイラーで作り出される蒸気の量が少ない、す
なわち、温度の低下に相当する量だけ少なくなることで
あるが、上記方法により達成される利点は、上記欠点と
比べると多い。廃酸の排ガスへの供給によって、ボイラ
ーで生成されるSO3 の量が増えることはない。なぜなら
ば、ほとんど全部の廃酸がガス空間の温度において再生
することが分かっているからである。
更に説明する。図1において、一次溶解炉1は懸濁溶解
炉であり、それに続いて廃熱ボイラー2および電気フィ
ルタ3が連結されている。精鉱と、反応ガスと、必要な
追加の材料は反応シャフト4へ供給されて、そこから溶
融粒子が下部炉5の中へ落下する。排ガスおよび煙塵が
アプテークシャフトから廃熱ボイラーへと除去される。
同図に示す装置によれば、濃縮された廃酸は矢印7の方
向に一次溶解炉のガス空間へ、この場合は懸濁溶解炉の
アプテークシャフト6の最上部へ送り込まれ、そこで廃
酸は上述の反応によって直ちに再生する。
に、廃酸を炉の空間へ送る前に最初に濃縮することが好
ましい。廃酸の濃縮は一般的には、最初に廃酸を間接真
空蒸発によって蒸発させることによって行なう。それに
よってH2SO4 が約50% である酸の濃縮が達成され、更に
その後に直接液浸蒸発によって蒸発を行ない、それによ
って H2SO4が70%〜80%である所望の酸の濃縮が達成さ
れる。濃縮時に、廃酸に含有されるハロゲン族元素類お
よびヒ素が気化されて排ガスになり、ハロゲン族元素類
およびヒ素は洗浄されて排ガスから凝縮物になり、重金
属硫酸塩 (CuとZnとCd) は結晶化されて一水化物にな
る。廃酸が沈殿タンクから、金属硫酸塩結晶の上を越流
となって流れて除去され、その結果、再生すべき廃酸
は、ほとんど不純物が取り除かれている。濃縮された酸
の重金属全体の含有量は1リットル当たり数グラムの程
度であり、ハロゲン族元素の含有量は1リットル当たり
数十ミリグラムの程度である。
ハロゲン族元素類は循環したままであるが、それらは、
溶解炉からガス洗浄へ入ってくるガスおよび煙塵中の不
純物の濃度をほんの僅かしか上昇させない。煙塵を溶解
炉へ送り込まないで、別個に処理する場合には、重金属
類およびヒ素のための別個の排出手段が得られる。他の
場合、金属硫酸塩一水化物の結晶のかゆ状物体およびそ
の母液が重金属類のための排出手段として働き、かつ、
ある程度はハロゲン族元素のための排出手段として働
く。蒸発凝縮物は、ハロゲン族元素類および残りのヒ素
のための排出手段として働く。金属硫酸塩結晶のかゆ状
物体 (Cuと、Znと、Cd等)は例えば、電解亜鉛処理にお
いて原料として利用することができる。
明する。この実施例においては廃酸の熱再生を、生産規
模の試験運転において銅自溶精錬炉およびニッケル自溶
精錬炉の両方を用いて研究している。しかし、この方法
を他の金属類の処理、例えば乾式冶金による亜鉛処理に
適用することもできる。
シャフト内へ製錬所全体の廃酸生成率で、すなわち約20
l/minで供給した。この廃酸を耐酸性ノズルを通して、
加圧空気の分散を利用した微細噴霧にして自溶精錬炉の
アプテークシャフトへ送り込んだ。その廃酸の圧力は5
バールであり、噴霧された空気の圧力は3バールであっ
た。この試験運転は4時間続けた。自溶精錬炉への供給
量は毎時80トンであり、廃熱ボイラーへの排ガスの流量
は毎時約20,000Nm3 であった。そのガスのSO3 含有量は
ボイラーに続いて設けられた電気フィルタの後で測定し
た。ボイラー内のガスの温度は約250C下がった。SO3 の
再生率は90%であった。
た。試験運転は55時間続けた。この自溶精錬炉への供給
量は毎時25トンであり、ボイラーへの排ガスの流量は毎
時約12,000Nm3 であった。そのボイラー内のガスの温度
は約60℃下がった。
は廃酸の供給中は実質的には増えていない。廃酸が再生
しなかった場合には、銅自溶精錬炉からの排ガスの流れ
に含まれるSO3 含有量は、電気フィルタの後で測定した
ときに約50g/Nm3 の増加になり、ニッケル自溶精錬炉か
らの排ガスの流れに含まれるSO3 含有量は約60 g/Nm3の
増加になっていたであろうと思われる。
プテークシャフトへの供給は円滑に行なわれ、ノズルに
おける損耗もしくは腐食の兆しは検知されなかった。
炉のガス空間へ供給し、その結果、ガスの高熱含量(高
エンタルピー)を利用することである。廃酸をガス空間
へ送り込み、そこからガスを更に廃熱ボイラーへ排出す
る場合、そのガスの温度は高く、通常は1000℃〜1600℃
の程度になる。廃酸を排ガスへ供給するためガスの温度
が下がる。廃熱ボイラーから見ると、このことは、温度
の低下によりボイラーの稼働年数を延ばし、かつボイラ
ーの歪を減少させるため有益である。
示す説明図である。
Claims (11)
- 【請求項1】 金属類を乾式冶金により生産するときに
生じる二酸化イオウ含有ガスの洗浄によって廃酸を形成
し、該廃酸を濃縮し、該廃酸に含まれる重金属類とハロ
ゲン族元素類とヒ素の大部分を、該廃酸を再生する前に
除去する廃酸の熱再生方法において、 該廃酸の熱再生を、該廃酸を一次溶解炉のガス空間へ送
り込むことによって行うことを特徴とする廃酸の熱再生
方法。 - 【請求項2】 請求項1に記載の方法において、前記一
次溶解炉は懸濁溶解炉であることを特徴とする廃酸の熱
再生方法。 - 【請求項3】 請求項1または2に記載の方法におい
て、前記廃酸を前記懸濁溶解炉のアプテークシャフトへ
送り込むことを特徴とする廃酸の熱再生方法。 - 【請求項4】 請求項1または2に記載の方法におい
て、前記廃酸を前記懸濁溶解炉の下部炉の前記ガス空間
へ送り込むことを特徴とする廃酸の熱再生方法。 - 【請求項5】 請求項1または2に記載の方法におい
て、前記廃酸を前記懸濁溶解炉の反応シャフトへ送り込
むことを特徴とする廃酸の熱再生方法。 - 【請求項6】 請求項2に記載の方法において、前記一
次溶解炉は自溶精錬炉であることを特徴とする廃酸の熱
再生方法。 - 【請求項7】 請求項1に記載の方法において、前記一
次溶解炉は反射炉であることを特徴とする廃酸の熱再生
方法。 - 【請求項8】 請求項1に記載の方法において、前記一
次溶解炉は転炉であることを特徴とする廃酸の熱再生方
法。 - 【請求項9】 請求項1に記載の方法において、前記廃
酸を濃縮して,70〜80% のH2SO4 含有量にすることを特
徴とする廃酸の熱再生方法。 - 【請求項10】 請求項1に記載の方法において、前記
廃酸の再生に必要なエネルギーを前記精錬工程において
生じる高温ガスの熱含量から得ることを特徴とする廃酸
の熱再生方法。 - 【請求項11】 請求項1に記載の方法において、前記
一次溶解炉の温度は1000℃〜1600℃であることを特徴と
する廃酸の熱再生方法。
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