JPS58224129A - 亜鉛含有ガスの清掃方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、酸化亜鉛含有物質全炉内で還元することによ
り得られたガス混合物から、亜鉛より高沸点を有する金
属又は化合物の随伴蒸気上また随伴ダスト粒子會清掃す
る方法に関するものである。

酸化亜鉛の熱還元によって亜鉛を製造する際には、ガス
混合物を得、次にこれを凝縮することによって液状亜鉛
を回収している。この凝縮は見掛は上は簡単なプロセス
段階であるが実際には複雑である。その−例として、温
度降下の際二酸化炭素及び水蒸気の影響によって亜鉛蒸
気が再酸化されることを防市することの重要性を挙ける
。

還元上程を去る含亜鉛ガス混合物は亜鉛の飽和蒸気圧に
関連して過熱されており且つ他の金属及び化合物の蒸気
とダスト粒子も含んでいる。これらの因子すべてが凝縮
器内で金属表面にドロスを形成する原因となって以降の
凝縮を複雑にする。

なお、ドロスとは温度降下の際に分離される固体汚染物
質？指す技術用飴である。

本発明の目的は、亜鉛蒸気を含むガス混合物を予冷却す
ることによって凝縮器がガスクーラーとｉ　　　　　　
して重度に動作する必要をなくしまたこのように設計さ
れるものとし、且つ凝縮効率會商め且つ凝縮器内で得ら
れる亜鉛蒸気の純度を高めるｉＪ能性を与える方法を提
供することである。酸化亜鉛の還元ゾーンを去るガス混
合物は通常少なくとも１２００℃の温度ケ有（７ている
。

ここで、還元炉の空間は限界があり、ｔｉ、多量の奪熱
全迅速に行なわなければならないので、冷却表面を人き
くしておかなければならないが、これ奮ガス流中に冷却
要素全挿入することにより達成するのは実際には不用能
である。この理由は一つには冷却要素が占める空間が余
りに太きすぎること、また一つには１２００℃近傍で効
率的伝熱全行うのに適当な月別がないことである。

本発明によると、手記目的は、固体又は液体の金属ケ高
温カス混合物に導入することによ−てほぼ亜鉛蒸気の飽
和塩）臘に該高温ガス混合物を冷却することにより達成
きれる。本発明では、亜鉛又は鉛などの比較的容易に溶
融する金属ケ冷えた状態である量高温ガス混合物に導入
することができる・　（以下０れら會そ１ぞわ′冷却金
属・冷却亜鉛　　　　　　。

又は鉛という）。導入は液状でも同体状でも可能である
。冷却金机は本方法により製造された金属の一部を含む
ことも適当であろう。高温ガスから冷えた微細分割の粉
末状冷却金属に著１．い伝熱があるのでガス混合物は効
率的に冷却される。亜鉛は、おそらく溶融しまた蒸発温
度への加熱された後に、ガス混合物が飽和亜鉛蒸気ケ含
んでいると＠は熱平衡に到達゛Ｊ°るまでに蒸発によっ
て多量の熱を吸収するので、冷却金属としては亜鉛が最
も効果的である。冷却亜鉛が過剰であると、過剰の冷却
亜鉛が、鉛及び錫などの亜鉛より蒸気圧が低い金属蒸気
ケ溶解できるので、冷却伸１鉛が若干過剰であることが
好ましい。

蒸発された冷却亜鉛は凝縮器で回収されそして冷却後再
循環される。この場合は凝縮器の寸法會、冷却系が高温
炉ガス内の過剰熱會除くようにする必要がある。

冷却金属が鉛からなる場合は、冷却鉛を蒸発させないか
ら、より多くの量會使用する必要がある。

冷却金属の使用量を多くしなけれはならないことは欠点
と考えられるかもしれないが、ポンプ上用いて鉛？循項
することは必常に容易であり、また吸熱反応が起こる反
応ゾーンに過剰熱を戻しそしてこのゾーン内の温度分布
を鉛が一様にする。凝縮温度へのど冷却後に冷却鉛は金
属亜、鉛奮吸収しそして上述のように？゛會却鉛として
作用１−る。最後に、ガス混合物から過剰熱を奪うため
の循環用クーラーの構造０ま凝縮器を大型化するより簡
単に対処し９ることケ述べる。

ガス混合物は！１１．鉛の凝縮点板］゛に急速に冷却場
れるので、亜鉛蒸気は瞬間的に過動（Ｓ＋、ｔ’ｂ−ｃ
ｏｏｌ　）される。そこでガス混合物はガス中のダスト
粒子に凝縮し７ようとし、力・＜シてダスト粒子の寸法
が増大するので例えばサイクロン内でガス混合物からダ
スト粒子ケ機械的に分離可能となる。かくして、主縦ゐ
プロセス以前に抽出された生成物は還元プロセスに有利
に再循環される。続いて、飽和亜鉛蒸気に’ｆ有する清
掃されたガス混合物より含亜鉛分が通常の凝縮器により
、十分な歩留りで凝縮される。

実際に高温ガスに冷却金属を加える方法は種々ある。本
発明のひとつの実施態様によると、冷却金属音、還元プ
ロセス自体が行なわれる区域（実際の還元シー　ン）よ
り上方で還元炉内に導入し、上昇ガス混合物と向流で下
向きに移動し、途中で上昇ガスヶ冷却することができる
。例えは釦、スズ及び釧のように亜鉛より蒸気圧が低い
金属は冷却金属の中に凝縮され、ぞして過剰の亜鉛−冷
却亜鉛と冷却中船中に凝縮した亜鉛の両者を含む−がよ
り高温ゾーン紮下向きに通過中に蒸溜されると、これら
の金属は炉底に捕集され、炉底から鉛（ｗｏｒｋ　１ｅ
ａｃｌ　）と−緒に出湯される。

本発明の他の実施態様によると、冷却中に汚染された冷
却金属が還元炉内に逆流しないように、還元炉とは別の
部分でより後の段階で冷却金属を加える。この実施態様
は装入物が亜鉛の品質を損うヒ素及び塩化物などの物質
を含む場合に有益である。・冷却亜鉛を用いる場合は鉛
が偏析することがあり、不所望不純物から分離した後に
還元プロセスに戻される。

４　　　　　　　本発明はあらゆる種類の亜鉛・還元炉
に適用できる。いくつかの点で本発明が最も適している
のは、ニー−シャーシ一式縦型反応器のように装入物が
動力によって連続的に通過する炉もしくは反応器。

βもジョセフ亜鉛、インペリアルスメルテイング溶鉱炉
５１　＆ｉｓ　Ｋ　Ｆ　スチール　プラズマ亜鉛（■）
の如く装入物ケ通し通電加熱する炉である。本発明は、
還元及び亜鉛の蒸発後に残部を液状にて排出する方法に
対［７て最も価値があるので、その応用側音プラズマ亜
鉛（０）法に関し７て以下特記する。

第１爾において、１はプラズマ亜鉛（ｏ）法に従って含
酸化亜鉛材料ケ還元する炉を示し、その反応器はコーク
スの装入物２會含んでいる。（１個のみが図示されてい
る）プラズマ発生器３は反応器の下部に配設され、それ
ぞれ酸化亜鉛及び還元剤を供給する供給手段４，５會備
えている。赤常プラズマ発生器は、３個の°倍数、すな
わち３又は６個、上述の型式の炉に配設されている。反
応器の頂部には、ある最小レベル以上にコークス装入物
２會連続して保つための溶鉱炉頂部６があって、その出
口管７はプロゼ・ス會去るガス？反応器頂部から導出さ
れている。

スラグ出口８が反応器底部に配設されており、そこから
非液状金属も除去されるようになっている。

本発明によると、反応器内のコークス装入物上刃に冷却
金属を供給するための手段９，１０が配設場れている。

反応器壁の一部に接近してより冷えたゾーンが形成きれ
るように複数のプラズマ発生器の配設全非対称的にする
こともできる。装置の機能は以下杆述する。

例えば窒気、再循環還元ガス等のような適当なガスを通
過させることによってプラズマ発生器３をしてプラズマ
全発生せしめ、極めて高温のガス物体を得る。この高温
ガス物体に酸化亜鉛及び還元剤を含む出発材料を導入す
る。これがプラズマ亜鉛（■）法の骨子である。出発材
料は例えば５Ｑ％Ｚｎ０．　２Ｑ％：ｐｂｏｉ典型的含
有鼠とする焙焼亜鉛精鉱でも゛よく、２０％ＺｎＯ，２
％ｐｂｏを含有する他のプロセスの炉ダストであっても
よい。

還元剤は液状もしくはカス状の炭化水累あるいはコーク
スダストなどの炭素を含有するものとする。

反応室はプラズマ発生器の手前で灼熱さか、ており、反
応室内で導入配化物が還元されそして揮発性金属は蒸発
する。反応室の温度は約１８００℃である。

難揮発性金属は反応器底部のスラグ内に捕集されぞして
出口８から排出される。還元されるが蒸気圧は低い金属
はこのスラグよジ下方に捕集される。上昇するガス混合
物はいくら力１冷却されるが故応器頂部に到達１〜だ時
のガス混合物温度は少なくとも１２００℃であるので、
ガス混合物を予冷却しなければならない。該当する亜鉛
原料成品を処理°Ｔるために用いられるガス混合物は亜
鉛蒸気の他に他の金属蒸気も含んでおり、且つほとんど
常に鉛を含む。

本発明によると供給手段９，１０から液体又は固体の冷
却金栖欠吹込んで、アトマイ′ズされ、降下する金属が
上昇するガスと遭遇するようにする。

カスは冷却されつつ金属ケ加熱しおそらく金属を浴融し
、そして助錯の場合は亜鉛は蒸発（７、鉛、銀なとの尚
沸点全域は凝縮する。冷却ゾーンは反応器自体の中ＶＣ
あるから、これらの凝縮相は反応器を・再び下向きに移
動し、好１しくに炉壁により近い高温ゾーンのそばを移
動シフ、次に反応器底部から出口１１紮通って除去され
る。これらの凝縮相に随伴する亜鉛の再蒸発が反対方向
に高温反応ゾーンを通って流れる際に若干起こる。

冷却後のガス混合物の温度はそれに含有される亜鉛蒸気
がｔｌは飽和されているような温度とする。

ダストが多いガスの場合は上述のようにガス混合物が過
飽和になっていてもよい。

予冷却後にガス混合物は出口管７から反応器を６去る。

好ましくは、続いてガス欠さらに冷却（降温）し以って
存在する何らかのダスト粒子上に亜鉛の少量が析出する
ようにする。そうするとこれらのダスト粒子がサイクロ
ン１２でより容易に機械的に分離される。続いてガス１
通常の型式の凝縮器に送るので、ドロス生成の問題が完
全に解決されるものではないにせよ大巾に少なくなる。

ｉ　　　　　　　第２図はガス混合物が還元炉以外で冷
却される本発明の第２の実施態様を示す。この方法は、
上述のように特にガスの汚染が多い場合に好適である。

反応器内で凝縮してはならない汚染物質の例は塩化物及
びこれ以外のヒ素などのある種の物質である。この場合
は出１１管７からガス混合物を流出せしめそし、て独立
のクーラー１３に流入せしめる。なおり−ラー１３は反
応器頂の一部を構成していてもよいが、実際の反応器空
間からは隔離させて凝縮相が再び反応器に下向移動しな
いように丁゛る。

上述のクーラー１３は、好ましくハ、コークス１１４が
充満したカラノ・状であり、アトマイズされた固体又は
液体の冷却金属全供給手段１５．１６を介して適当な方
式で、好着しくけガス混合物と向流方式で、クーラー１
３に供給する。例えば金属が内部に凝縮した過剰の冷却
金属は分離されそしてカラム内を下向きに移動する。冷
却金属は、カラム１３の底部にある出口１７から力２ム
１３を去ってそしてクーラー１８に流入し、後にポンプ
１９ケ備えた管２０ケ通って供給手段１５゜１６に戻さ
れる。ガス混合物は上述の方法によるダストの分離２２
のためのサイクロン２１に連続する。

クーラー１３から抽出された材料は次に適当な方式で再
処理される。場合により不所望成分を除いた後に、サイ
クロン２１から抽出された亜鉛と混合されたダストは還
元炉の反応ゾーンに戻すことができる１、 反応器又はクーラーを去るガスの温度によりプロセス葡
制御することができる。プラズマ発生器の出力は一般に
一部にする。制御可能な因子は一般に出発相料の州に関
して供給される冷却金属の量である。プラズマのエネル
ギが一定の場合は前記ガスの温度は吸熱反応ケ受１うる
成分の量によって決められる。反応ゾーンにおける熱消
費が何らかの理由によって減少する場合は上述のガスは
過熱され、これはより多くの冷却金属を加えることによ
り相殺される。

以下二つの実施例によって不発防音さらに詳しく説明す
る。

実施例１ １９％Ｚｎ、　２％Ｐｂ、及び５（ｌＦ１３’に酸化物
の形態で含有するダス）ｋコークス充満シャフトに送り
そしてプラズマ亜鉛（ｏ）法によって処理した。

発生カスの温度はシャフトの上部において１２００℃で
あり、発生ガスの組成は次のとうりであった。

Ｃ０７１，８チ Ｈ２２３％ 島　　　　　　１チ ｚｎ（ｇ）４　％ Ｐｂ０．２％ 上述のガスの熱含量［１２００℃で１７０８ＭＪ／１０
ｏＯｍ’（ｎ）（４７４ＫＷｈ／１０００ｍ’（ｎ）相
当）であった。

亜鉛蒸気の蒸気圧曲線より明らかなように、この蒸気ハ
龍鉛蒸気の分圧に関して著しく過熱されているので凝縮
前には激しく蒸気の冷却を行う必要がある。例えは、本
発明により９５０℃又は７５０℃にガス金冷却すると凝
縮器會何倍も小型化で・きる。

上ｉ己ガスは９５０℃では１３９３　Ｍ、ｒ／１０００
ｍ’（ｎ）の、７５０℃では１１４４　ＭＪ／１０００
ｍ’（ｎ）の熱含量を有する。

したがって、ガス１０００ｍ’（ｎ）についてｔｌｌｖ
、Ｉ。

て１２００℃から９５０℃までの冷却のためには３１５
ＭＪ、また７５０℃までの冷却のためには５６４ＭＪが
心安となる。

次の表は、それぞれ鉛及び液体亜鉛を使用した場合上述
の二つの例について冷却に必要な債項金属の、ｆを示し
ている。

表 表から明らかなように、亜鉛は鉛よりも冷却に有効であ
る。

実施例２ ２Ｑ　％　Ｚｎ、　５％ｐｂ、及び２５　％　Ｆｅ　ｆ
含有する酸化物形態のダスト勿実施例１と全く同様にシ
ャフト炉に送りそ」〜てプラズマ亜鉛（■）法により処
理（，７た。

発生ガスはシャフトの頂部で温度１２００℃そして組成
は以Ｆのとうりであった。

００　　　６７％ Ｈｌ　　　２１％ Ｎ、１チ Ｚｎ（ｐＪ）　　　ｌ　０％ ｐ、ｂ　　　　　１％ 上述のガスによ、いて１ｏｏｏｔｔｔ’（ｎ）当りの熱
含量は１２００℃において２０６５Ｍ、Ｔ、９５０℃に
おいて熱含量は１７４５ＭＪ、７５０℃において１４９
６Ｍ、Ｔであった。

１０００ｔｔｔ’（ｎ）のガス紮９５０℃まで冷却する
には３２０ＭＪ、そして７５０℃までに冷却するには５
６９ＭＪが必要である。

したがってガスの上記組成を冷却するだめの双性は実施
例１とｔｌは同様であり、冷却のためには鉛又はスズを
同量必要とターる。

粉末形態の亜鉛を用いるとさらに１０％亜鉛の消費を少
なくすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は反応器自体の頂部で冷却を行う本発明の第１の
実施態様ケ概念的に示す図面、第２図は還元炉とは別に
冷却を行う本発明の第２の実施態様を概念的に示す図面
である。 ｌ・・・炉、２・・・コークス装入物、３−フラズマ発
生器、４，５・・・供給手段、７・・・出「ｌ管、９．
１０・・・冷却金属供給手段。 特許出願人 工スケーエフ　スティール　エンジニアリングアクティ
エボラーク 特許出願代理人 弁理士　官　木　　　朗 弁理士西舘和之 弁理士　村　井　卓　雄 弁理士山口昭之

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、酸化亜鉛含有物質全炉内で還元することによシ得ら
   れたガス混合物から、亜鉛よυ高沸点ケ有する金属又は
   化合物の随伴蒸気をまた随伴ダスト粒子を清掃する方法
   において、固体又は液体の金属全高温ガス混合物に導入
   することによってほぼ亜鉛蒸気の飽和温度に該高温ガス
   混合物全冷却すること全特徴とする亜鉛含有ガスの清掃
   方法。 ２、　冷却のために加える金属が亜鉛からなり、加えら
   れた亜鉛を蒸発しそして次に凝縮器で回収する特許請求
   の範囲第１項記載の亜鉛含有ガスの清掃方法。 ３、冷却のために加える金属が鉛からなり、この鉛を添
   加後に系から除去Ｌ、そして冷却後、場合によシ清掃化
   後に、再循環する特許請求の範囲第１項記載の亜鉛含有
   ガスの清掃方法。 ４、　前記ガス混合物中に含まれたダスト粒子上に小量
   の亜鉛を凝縮させるために別の段階でさらの亜鉛含有ガ
   スの＆ｌｉ方法。 ５、　冷却のために用いる金ＪＦｊ４ｋ、還元プロセス
   自体が行なわれる区域より上方で還元炉内に導入鉛含有
   ガスの清掃方法。 亜鉛含鳴ガスの清掃方法。 ７、　ガスのダスト清掃中に集められた生成物を