JPS6122011B2

JPS6122011B2 -

Info

Publication number: JPS6122011B2
Application number: JP1856883A
Authority: JP
Inventors: Juzo Yamamoto
Original assignee: Mitsubishi Metal Corp
Current assignee: Mitsubishi Metal Corp
Priority date: 1983-02-07
Filing date: 1983-02-07
Publication date: 1986-05-29
Also published as: JPS59145740A

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は通常の亜鉛の湿式製錬において生ずる
浸出滓（以下、亜鉛浸出滓という）を硫酸化焙焼
して亜鉛浸出滓に含有された亜鉛、銅、カドミウ
ム等の有価金属を水溶性硫酸塩に変換せしめる処
理法の改良に関する。通常の湿式亜鉛製錬では亜鉛精鉱を酸化焙焼し
て生成した酸化亜鉛を硫酸酸性溶液（通常は電解
廃液）で浸出し、亜鉛を電解採取するのである。
該焙焼の際、原料中の鉄分は亜鉛と結合して不溶
性の亜鉛フエライト（亜鉄酸亜鉛）を生成するの
で、いわゆる亜鉛浸出滓中には15〜25％の亜鉛が
含まれている。この亜鉛を回収する方法の一つに高温高酸浸出
法がある。この方法では高温度で余剰硫酸により
フエライトを分解溶出するので、亜鉛のみならず
鉄分をも多量に溶出するので、亜鉛から鉄分の分
離のためにジヤロサイト、ゲーサイト、又はヘマ
タイト等鉄化合物の結晶を生成する工程が必要で
ある。これに対し、硫酸化焙焼法（特許第537551号）
は亜鉛浸出滓中の亜鉛、銅、カドミウムを硫酸塩
に変換し（以下、硫酸化という）、鉄の大部分は
溶出することなく、上記の有価金属のみを浸出す
る方法である。しかし、硫酸化焙焼の硫黄源及び熱源として亜
鉛浸出滓とほぼ等量の硫化鉄精鉱を使用するた
め、焙焼設備、硫酸工場等が大型になり、多量の
硫酸を副生しかつ廃滓の生成量が多い等の問題を
含んでいる。亜鉛浸出滓と濃硫酸とを混和し、次いで焙焼し
て亜鉛等有価元素のみを選択的に硫酸化する方法
も知られている。この場合、浸出残渣の発生量は
前記硫酸化焙焼法に比して著しく減少するが、そ
の反面加熱用熱源として、燃料を必要とするこ
と、又SO₃，SO₂等の硫黄化合物を含む排ガスを
生ずるので、これら硫黄化合物を除害処理しなけ
ればならないこと等の不利な点も多い。本発明の目的は上記の従来法の欠点を解決し、
亜鉛浸出滓を流動炉においてSO₂を含む製錬排ガ
スを利用し、かつ副生硫酸および廃滓の発生量の
抑制を可能ならしめる亜鉛浸出滓の処理法を提供
するにある。すなわち、本発明によれば、亜鉄酸
亜鉛の形態の亜鉛を含む亜鉛浸出滓を選択的硫酸
化焙焼し、該浸出滓中の亜鉛、銅、カドミウムを
それぞれ水溶性硫酸塩とする亜鉛浸出滓の処理法
において、該浸出滓からなる含水フイルターケー
キに粒状の固体燃料と該亜鉛浸出滓の５〜20重量
％のパイライトとを添加し、撹拌してスラリーと
し、該スラリーを高圧空気又は高圧蒸気を介して
流動炉の流動層内に吹き込み、SO₂を含む製錬排
ガスと工業用酸素の混合ガスを導入して該流動層
を維持し、その際該固体燃料の量は該流動焙焼炉
の温度を該浸出滓中の亜鉛、銅、カドミウムの選
択的硫酸化及び該パイライトの酸化に適した650
〜700℃の温度範囲を維持するに必要かつ充分で
あるように調節するとともに該混合ガス中の総酸
素量は硫酸化反応並びに該固体燃料の燃焼及び該
パイライトの酸化に消費された後、該流動炉の排
ガス中の酸素濃度がSO₂濃度の少なくとも１倍以
上であることを特徴とする亜鉛浸出滓の処理法、
が得られる。次に、本発明を図面によつて説明する。第１図は本発明方法の１実施例のフロートシー
ト図である。一般に、湿式亜鉛製錬工程内におい
て、亜鉛浸出滓は充分に洗浄した後過され、水
分25〜40％を含むフイルターケーキとして得られ
る。この程度の含水率であれば、該浸出滓に対し
て、10〜20％の固体副原料を混合しても撹拌すれ
ばスラリー化することができる。このように、ス
ラリー状態で原料を供給できる流動焙焼法では、
フイルターケーキの乾燥用の予備処理工程が不要
になるという利点がある。添加する副原料とし
て、固体燃料、パイライト、亜鉛、銅、カドミウ
ムの回収対象となる有価金属の硫酸化率を向上さ
せる助剤としての硫酸ナトリウム、炭酸ナトリウ
ム又は水酸化ナトリウム等のナトリウム塩類があ
る。固体燃料の添加量については後述するが、パイ
ライトの添加量は亜鉛浸出滓の５〜20重量％で、
このパイライトの酸化に必要な量の酸素を含む工
業用酸素を前記吹込みガスに混入することによ
り、流動層内におけるSO₂濃度を高め、硫酸化反
応を促進する。ナトリウム塩の添加量は亜鉛浸出
滓に対して0.1〜1.0重量％である。このようにし
て得られたスラリーは流動焙焼炉の流動層のレベ
ルに取付けたフイードガンを通じて高圧空気又は
高圧蒸気により、流動層内に噴霧して供給され
る。このように、スラリーを高圧空気又は高圧蒸
気で噴霧することにより、スラリーは流動層内に
分散し、急速に水分を蒸発させかつ昇温させるの
で、流動層の部分的な温度低下や部分的な流動不
良を防止することができる。また、該スラリー噴
霧により、原料である亜鉛浸出滓は比較的粒径の
大なる二次粒子を形成するので、流動層内で一部
分は微細な一次粒子に分解されるが、キヤリーオ
ーバーとなるものの大部分は流動層に留まり、亜
鉛等の硫酸化に必要な滞留時間を確保することが
できる。カルサインは一部キヤリーオーバーとな
つて排ガスとともに炉外に排出され、また一部は
オーバーフロー排出口より抜き出される。流動焙焼炉には、また流動層を維持し、かつ亜
鉛等の硫酸化に必要なSO₃を生成するため、SO₂
を含む製錬排ガスと工業用酸素からなる混合ガス
を供給する。亜鉛精鉱は通常流動焙焼炉で酸化焙
焼し、焙焼炉排ガスは約350℃に冷却後、ホツト
コツトレルで除塵してから硫酸工場に送られるの
で、これを分岐して利用することができる。すな
わち、排ガスの組成はSO₂8〜10vol％、O₂3〜
6vol％であるが、燃料の燃焼用酸素を確保し且つ
亜鉛浸出滓の流酸化に充分なSO₃分圧が得られる
ような酸素濃度を保持するため、工業用酸素を混
合して用いる。流動層における硫酸化反応は次式
で表わされる。流動層の温度は鉄の酸化を防止するためには
600℃以上が良く、銅及び亜鉛の硫酸化率の高い
のは650〜700℃である。第２図は焙焼温度と銅、
亜鉛の硫酸化率の関係を示す実験データである。流動層の温度を維持するために、亜鉛浸出滓に
固体燃料、たとえば粉炭または粉コークスを添加
する。燃料の消費量をできるだけ抑制し、排ガス
量の増加を防止するために、燃焼に必要な酸素は
空気でなく、高濃度の工業用酸素を使用する。工
業用酸素は前記SO₂を含む製錬排ガスと混合して
流動炉のウインドボツクスに供給する（以下、吹
込みガスという）。流動層内におけるSO₃の生成
および固体燃料の燃焼によつて吹込みガス中の遊
離酸素が消費される。そこで、炉内における酸素
分圧を高めるためには過剰の工業用酸素を添加す
ることが有効である。カルサインは一部キヤリーオーバーとして炉外
に排出され、クーラー、ホツトコツトレル等で捕
集され、また一部はオーバーフローとして流動層
から直接抜出される。これらは合わせて浸出工程
に送られ、製錬工程内における洗浄水（以下、工
程水という）で、亜鉛、カドミウム、銅等を浸出
回収する。浸出滓（以下廃滓という）の主成分は
ヘマタイトであるが、亜鉛精鉱中の銀が濃縮され
ているので浮遊選鉱により銀精鉱として回収し、
尾鉱は廃棄される。流動焙焼炉排ガスは除塵してから、主系統の酸
化焙焼炉排ガスと共に硫酸工場に送られる。炉出
口におけるガス組成は吹込みガスの組成、燃料消
費量によつて変るが、SO₃約１％、SO₂3〜６％、
O₂4〜８％（乾ガス基準）であり、硫酸原料に適
している。また、第１図に示すごとく、硫酸化焙
焼炉への吹込みガスは硫酸工場に送るべき製錬排
ガスの一部を分岐して利用したものであるから、
排ガスの発生量は硫酸化焙焼を行なわない場合と
ほとんど変らない。従つて、硫酸工場容量も、硫
酸化焙焼を行なわない場合とほとんど変らない。
硫酸化焙焼に使用する製錬排ガス中のSO₂の一部
は硫酸根となり、亜鉛及び銅と結合して固定され
るので硫酸工場における硫酸の生成量はそれだけ
減少する。前出の特許第537551号におけるパイライト必要
量は亜鉛浸出滓に対して約100重量％であるが、
本発明方法では流動層の温度制御は別に燃料を用
いて行なうので、本発明方法におけるパイライト
の添加量は亜鉛浸出滓中の亜鉛、銅およびカドミ
ウムの硫酸化に必要なSO₂の一部または全量を供
給し且つ炉排ガスのSO₂濃度を若干高めるに必要
な量を限度として決められるので極めて僅かで、
亜鉛浸出滓の５〜20重量％である。パイライトの酸化のために必要な酸素は工業用
酸素によつて供給するので、パイライトの酸化に
よつて生成するガスは、SO₂が大部分と工業用酸
素の不純物としての少量のN₂ガスのみである。
ちなみに、O₂92％の工業用酸素を用いた場合の
生成ガスはSO₂90％、N₂10％程度である。これらのSO₂ガスは反応(1)〜(4)によつて硫酸根
として固定されるから、排ガス量の増加はN₂分
のみであり、僅かである。更に、流動層内では亜鉛、銅、カドミウムの硫
酸化反応によつて固定されないSO₃が相当量生成
される。650〜700℃におけるSO₂のSO₃への理論
転化率は40〜50％であるが、硫酸化焙焼炉におけ
る転化率はこれよりはかなり低く、硫酸化焙焼炉
排ガス中にはSO₃が１％前後含まれている。このような遊離SO₃は排ガスの洗浄塔で除去さ
れ、排水中和工場に送られる。従つて、上述した
ごとき基準でパイライトの量を制御する限り、パ
イライトの使用による硫酸化焙焼炉排ガスの増加
は無視し得る程度に少ない。このように、パイラ
イトを添加すれば、上記説明に示すごとく排ガス
量を増加させることなく、SO₂の供給量を増すこ
とができるので、反応系内におけるSO₂濃度を高
め、硫酸化反応を促進し、能率を向上させること
ができる。本発明方法の実施にあたつては、亜鉛浸出滓の
一部、10〜20％程度を0.1〜３mmφに造粒して流
動層に直接供給することにより、流動層の安定化
を計ることもできる。きわめて粒子の細かい原料
を流動層で反応させる場合、流動層を安定させる
ために、粒径の比較的大きな補助装入物の一部は
カルサインとともに炉外に排され、カルサイン中
に混入してくるので、浸出以後の工程に影響を及
ぼさないものでなければならない。このような観
点から、原料そのものを造粒して用いるのが最も
適している。本発明の効果は次の通りである。 (1) パイライトの使用量はわずかであるので副生
硫酸や廃滓の発生量が著しく抑制される。 (2) 安価な固体燃料を用いるため、流動層の温度
維持のためのエネルギーコストはわずかです
み、一方従来法に比して流動層の小型化により
処理する総ガス量が著しく減少するため総エネ
ルギー消費を低減できる。 (3) 流動層関連設備および排ガス処理設備が小型
化するため、総合設備が低減される。次に、本発明を実施例によつてさらに具体的に
説明するが、本発明はその要旨を越えない限り以
下の実施例によつて制限されるものではない。実施例１第２表に示す組成の亜鉛浸出滓フイルターケー
キ（水分35％）に乾量基準で5.8％の粉炭（発熱
量6500kcal／Kg）及び20％のパイライトを添加し
てスラリーとした。粉炭は水分20％、パイライト
は水分10％でスラリー濃度は69％（水分31％）で
ある。前記流動炉に硫酸工場乾燥塔出口ガス
（SO₂8.15％、O₂8.0％）4000Nm³／時、O₂92％の
工業用酸酸素1300Nm³／時の混合ガスをウインド
ボツクスに供給しつつ、スラリーを２本のガンで
亜鉛浸出滓乾量基準で5.2T／時で供給した。こ
の時、パイライトの供給量は1.0T／時、石炭は
0.3T／時である。亜鉛浸出滓の硫酸化に必要なSO₂の量の計算値
は次の通りである。但し、硫酸化率はFeは2.5
％、Zn，Cdは90％、Pb，Cuは100％とした。

【表】一方、O₂92％の工業用酸素によつてパイライ
トを酸化した時の生成ガス組成の計算値は次の通
りである。なお、パイライト組成は第２表に示
す。

【表】以上の値から、硫酸化反応に必要な理論量の
SO₂を供給するのに必要なパイライトの量は亜鉛
浸出滓の約16重量％となるが、炉内のSO₂分圧を
高めるために、20％とした。工業用酸素必要量の
内訳は以下の通りである。

【表】これは92％の工業用酸素1020Nm³／時に相当す
るが、その他にSO₂の生成によつて消費される酸
素見合分を補給するため、工業用酸素供給量は
1300Nm³／時とした。流動炉内温度は650〜690℃
であり、装入物の平均滞留時間は約７時間であ
る。カルサインは亜鉛製錬工場内で発生する洗浄水
を用いて浸出し、浸出液は亜鉛電解工場に送つ
た。廃滓の分析例を第１表に示す。

【表】炉内ガスの組成の分析例はSO₂＋SO₃4〜4.5
％、O₂4.5〜５％、水分45％である。これは除塵
してから、硫酸工場に送つた。ガス量は水分15
％、湿ガス7500NH₃／時で組成は乾量基準で
SO₂4.5〜５％、O₂10〜12％である。廃滓の生成
量は亜鉛浸出滓の約85％である。これは原料亜鉄
鉱の種類によつて異なるが、400〜500ｇ／Ｔの
Agを含んでおり、浮遊選鉱によつて銀精鉱とし
て回収することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例のフローシート図、
第２図は銅、亜鉛の硫酸化率と温度の関係を示す
グラフ図である。

Claims

【特許請求の範囲】１亜鉄酸亜鉛の形態の亜鉛を含む亜鉛浸出滓を
選択的硫酸化焙焼し、該浸出滓中の亜鉛、銅、カ
ドミウムをそれぞれ水溶性硫酸塩とする亜鉛浸出
滓の処理法において、該浸出滓からなる含水フイ
ルターケーキに粒状の固体燃料と該亜鉛浸出滓の
５〜20重量％のパイライトとを添加し、撹拌して
スラリーとし、該スラリーを高圧空気又は高圧蒸
気を介して流動炉の流動層内に吹き込み、SO₂を
含む製錬排ガスと工業用酸素の混合ガスを導入し
て該流動層を維持し、その際該固体燃料の量は該
流動焙焼炉の温度を該浸出滓中の亜鉛、銅、カド
ミウムの選択的硫酸化及びパイライトの酸化に適
した650〜700℃の温度範囲を維持するに必要かつ
充分であるように調節するとともに該混合ガス中
の総酸素量は硫酸化反応並びに該固体燃料の燃焼
及び該パイライトの酸化に消費された後、該流動
炉の排ガス中のO₂濃度がSO₂濃度の少なくとも１
倍以上であることを特徴とする亜鉛浸出滓の処理
法。２前記亜鉛浸出滓の10〜20重量％を0.1〜３mm
φに造粒して該流動層に装入する特許請求の範囲
１に記載された亜鉛浸出滓の処理法。