JPS63117911A - 製鋼煙塵よりの亜鉛華製造方法及びその装置 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、製鋼所で発生した製鋼煙塵から亜鉛華を連続
的に製造する方法おにびその装置に関する。

［従来の技術］ 高炉、平炉、電気炉を用いて製鋼を行う製鋼所にｉｂい
ては、製鋼時に高炉、平炉、電気炉から多―の製鋼無塵
が発−１りる。この製鋼無塵は、従前は大気に放散され
ていたが、近年の大気汚染防止行政の強化に伴い隼塵機
の設置か義務づけられ、現イ１−その殆ｌυど大部分か
大気に放散されることなく回収されている１２回収され
た製鋼無塵は、そのｔ’ｌ状が微粒子で取扱いが国難で
あること、および多秤にｌする金属か大部分酸化物とし
て含有されそれぞれの含有金属が低品位であること、さ
らに製鋼所の副産品であるため組成の変動が大きく安定
した晶質が得られないこと、等から、従来工業用原利と
しては全くかえりみられなかった。

ところが近年、製鋼無塵の上記物性及び含有重金属にＪ
、る−次公害発生の怖れのあることから、之をそのまＪ
：廃棄Ｊることが困難となった。しかし製鋼煙塵中には
多１讐１の仙釦か含まれておりそれを曲！（’ｌ　”ｒ
ａ源として出利用ｍ能４Ｔ点に着［１し、製鋼無塵から
、主として亜鉛、鉛、カドミウムの酸化物からなる粉末
状の相酸化曲鉛を回収することが、本発明者にＪ、って
１９６６年から企業化され、現今では日本国内の電気炉
から発生する製鋼無塵の９０％が有効に処理されるに至
っている。

斯様にして製鋼無塵より生産された粗酸化叶鉛を原料と
して、電気亜鉛地金、蒸留亜鉛地金、及び亜鉛華を生産
することが、数社で行われている。

従来亜鉛華の製造法は、公知の如く、亜鉛地金から生産
するフランス法、亜鉛鉱石や亜鉛ドロスから生産するア
メリカ法及び近年電熱炉を用いて製鋼無塵から生産する
法があり、これらの方法に７ｔｌえて、先に本発明者が
提案したく特公昭５０−３３９９４号）ところの、三段
の回転炉を用いて製鋼無塵から亜鉛華を製造する方法が
必る。しかし乍ら、いずれの方法もその工程の複雑イ【
ことや、エネルギー消費が大であって経済性の問われて
いる今日、本発明者はより効果的に製鋼無塵から亜鉛華
を製造しようとするものである。

［発明が解決しようとする問題点］ 亜鉛精製業界においては、如何に優れた方法であっても
、それが工業的規模で実施されるか否かは、採棹性（経
済性）に大きく左右される。つまり技術的にみれば、製
鋼無塵から亜鉛華を連続的に生成覆るには、通常いくつ
かの処理工程と大量の加熱エネルギを必装とするが、如
何に簡素なプロセスにできるかおよび如何に使用エネル
ギが少くて湾むかが重要４１要素どなる。このＪ：うな
観点からみれば、従来の亜鉛華製造方法や、上記特公昭
５Ｏ−３３９９４Ｑ公報に示された方法が、３基の回転
炉を用いた３段階の処理工程の後初めて亜鉛華が１！７
られ、それぞれの回転炉に大ぎな加熱エネルギが要求さ
れるしのであるところから、さらに簡素なプ１」セスで
かつトータルの使用エネルギの少ない方法の出現が望ま
れていた。とくに、昨今の１１１（鉛市況の低迷から、
新規製造法の出現が切に望まれていた。

また、特公昭５０−３３９９／Ｉ号公報に示された方法
では、上述のＪ、−）な観点から、処理の対象を亜鉛含
有率の高い平炉、電気炉からの製鋼無塵に限つＣおり、
含有１１１ｉ鎗の品位か低くかつ含有率の低い高炉から
のＩ！Ａ鋼煙塵はその対象とはしてい４Ｔかった。しか
し、前述したＪ：う（Ｊ、製鋼無塵をそのまま廃棄する
場合、廃棄場所の確保が相当困難になってきたこと、お
よび廃棄方法によっては２次、３次公害の発生源になる
おそれがあることから、高炉から発生する製鋼無塵につ
いても十分に効率よく亜鉛回収処理することのできる方
法の出現が望まれていた。

そこで、本発明の目的は、上記のにうな要望に応えるべ
く、従来公知の方法Ｊ：りもはるかに簡素なプロセスで
かつ少ない使用エネルギでもって、製鋼無塵から極めて
効率よく亜鉛華を製造できる方法およびその装置を提供
することにある。

また本発明のもう一つの目的は、上記の経済的目的を達
成しつつ、従来法よりもさらに高純度の亜鉛華を得るこ
とにある。

Ｅ問題点を解決するための手段］ （Ｉ） １）上記目的に沿う本発明の製鋼無塵よりの亜鉛華製造
方法は、先ず製鋼時に発生した製鋼無塵を、添加物を加
えることなく８００℃〜１１００℃に加熱して空焼きし
、製鋼煙塵中の主として鉛、カドミラム、睦１ａ索を選
択的に揮発させ、亜鉛、鉄が酸化亜鉛、酸化ｇスとして
残存する空焼焼鉱を生成し、次に該空焼焼鉱を、還元剤
＝１−クスと混合して９００℃〜１１００°Ｃに加熱し
、空焼焼鉱中の酸化亜鉛を一口還元して金属亜鉛蒸気と
して選択的に揮発させ、該金属亜鉛蒸気を酸化雰囲気下
で再酸化させて亜鉛華を生成するプノ法から成る。尚こ
の際金属亜鉛蒸気が再酸化される時発生ずる発熱も有効
に活用覆るものである。

２）また、本発明の製鋼無塵よりの亜鉛華製造装置は、 一端側から製鋼無塵が投入され、投入された製鋼無塵か
内部で加熱されて空焼きされるとともに細端側に移送さ
れ′（空焼焼鉱として排出される第１段加熱炉と、該第
１段加熱炉に接続され、上記空焼き中に製鋼無塵から揮
発する揮発物を補集する第１段処理装置と、を備えた第
１段処理装置と、上記第１段加熱炉からｔＪｌ出された
空焼焼鉱とともに還元剤］−クスが一端側から投入され
、投入され混合された空焼焼鉱と］−クスが内部で加熱
され細端側に移送されて焼鉱滓として排出される第２段
回転炉と、該第２段加熱炉に接続され、上記炉内の還元
雰囲気下で空焼焼鉱から揮発された金属亜鉛蒸気が炉内
を流れる空気により再酸化されて生成された亜鉛華を補
集する第２段回収装置と、から成る。

上記方法および装置における処理の対象となる製鋼無塵
は、平炉、電気炉から発生するもの、高炉から発生する
ものの両方である。平炉、電気炉から発生する製鋼無塵
は、その原料鉄屑の等級品質や製鋼法の違いから、若干
の差異はあるが、その含有成分および標準品位は概ね表
−１の通りであり、発生量は生産粗鋼毎屯当り１〜２％
程度である。

［表−１］　　゛ １表−］コの続き 現在、運搬上の便宜から、製Ｉｌ！無塵は発生元工場で
２〜Ｊ　ｍｍ径の粒状ペレット化されているので、／１
〜７％の水分を含有している。

また、高炉から発生する製鋼無塵は、現状では亜鉛含有
率が低いことから亜鉛華製造のための原料としては使用
されていないが、以下に述べる如く本発明方法による高
効率の亜鉛華！！！造により、今後は十分に本発明方法
の処理対象となり得る。

高炉から発生する製鋼無塵の標準品位は、概ね表−２に
示す通りである。

［表−２］ １表−２１の続き （ｎ）　　本発明においては、上記のような製鋼無塵が
、まず添加物を加えることなく、常圧にて８００′Ｃ〜
１１００℃に加熱され、該温度下で空焼きされる、空焼
き時間は約３０分〜９０分程度が適当である。

空焼きは、第１段加熱炉の一端側から製鋼無塵が投入さ
れ、該第１段加熱炉内を１！ＩＩｌ煙塵が伯端側へと移
送される間に、行われる。この第１段加熱炉および後述
の第２段加熱炉としては、回転炉（ロータリキルン）が
好ましく、とくに少し傾斜させた回転炉が好ましい。こ
のような回転炉を用いることにより、一端側から投入さ
れたＷＡｌｉｌ煙塵　無塵　− は、炉の回転に伴ない自然に細端側へと移送される。つ
まり、通常一般にはバッチ式の炉が用いられるが、上記
のＪ：うな回転炉により連続的な処理が司能になる。こ
の空焼きにおいては、製鋼煙塵中の鎗、カドミウム、塩
素等が選択的に揮発され、該揮発物は加熱雰囲気下で大
部分が酸化鉛となり、一部が塩化鉛、酸化カドミウム、
塩化カドミウム、食塩（ＮａＣｌ）となって、第１段加
熱炉に接続された第１段回収装置に補集されて回収され
る。製鋼煙塵中に含有されていた亜鉛、鉄は、揮発する
ことなく残存し、空焼焼鉱として第１段加熱炉の細端側
から取り出され、後述の第２段処理の原料とされる。

上記空焼き中の揮発においで、鉛、カドミウム、塩素か
選択的に揮発され、亜鉛、鉄が残存するのは次のよう４
Ｔ即山によるものと考えられる。つまり、製鋼煙塵中の
塩素は、その大部分が仙の塩化物を作らずＮａＣｌの形
で残存していることが本発明者にＪ、る調査Ｃ゛判明て
おり、このＮａＣＩの一部と、製鋼煙塵中に酸化物とし
て含有されているＰｂＯ１ＣｄＯとが、塩化物を生成す
る反応を呈し、該反応が鉛、カドミウム、塩素の揮発を
促進するものと考えられる。このことは原料の製鋼無塵
を予め温洗してＮａＣｌを除去すると、ＮａＣｌが失わ
れた試料からは鉛、カドミウム、塩素が揮発しにくくな
るという実験結果により確かめられた。

上記塩化物を生成する反応を、ＰｂＯ、ＣｄＯ、ＺｎＯ
について示せば次の通りである。ΔＧ°１、ΔＧ°２、
△Ｇ　ａ、は、各反応における標準自由エネルギ変化を
示している。

ＰｂＯ＋２ＮａＣ１＝ＰｂＣ１２＋Ｎａ２Ｏ（ΔＧ°１
）・・・・・・・・・・・・（１） ＣｄＯ＋２ＮａＣ１＝ＣｄＣｌ□＋Ｎａ２Ｏ（ΔＧ°２
）・・・・・・・・・・・・（２） ｌｎＯ＋　２ＮａＣ１＝ＺｎＣ１２十Ｎａ２０　　　（
ΔＧ°、）・・・・・・・・・・・・（３） また、各温度における標準自由エネルギ変化（Ｃａｔ　
）は表−３に示す通りである。

［表−３］　　単位（Ｃａｌ　） 上記（１）（２）（３）式においては、表−３における
△Ｇ°の値が小さい程反応は右に進み易いので、ＰｂＯ
が最も塩化され易く、Ｃ（１０はぞれよりも僅かに塩化
されにくく、ＺｎＯはＰｂＯ、ＣｄＯに比べはるかｌご
塩化されにくい１．ぞのため、前述の温度にお【）る空
焼きにおいては、上記（１）（２）式の反応は活発に起
こるが、（３）式の反応は殆んど生じないことになる。

この（１）（２）式の反応が、製鋼煙塵中のＰｂ、　Ｃ
ｄ、　ＣＩ酸成分揮発を促進する役目を果たすと考えら
れ、後）小の実施例における具体的データに示される如
く、現実に空焼焼鉱中にはＰｂ、　Ｃｄ、　ＣＩの成分
が殆んどなく、ｌｎ成分が多量に残存している。また、
上記（１）（２）（３）式におけるＰｂＣ１□とＣｄＣ
１□の蒸気圧が略同じであり、ＺｎＣｌ　２の蒸気圧は
それに比べてかなり高いことからも、ｌｎが残留しＰｂ
、　Ｃｄが選択的に揮発される現象が理解できる。

また、鉄については、製鋼煙塵中では大部分がＦｅ２Ｏ
３になっていると考えられるが、このように３価の鉄の
塩化物に関する熱力学的データは５００°Ｋ（Ｋ：絶対
温度）以下のものしか存在しないので、前述の如き温度
では鉄塩化物は生成されず、鉄分はそのまま空焼焼鉱中
に残存する。

このように第１段処理にて生成された空焼焼鉱は、鉛、
カドミウム、塩素成分が除去されて殆んど含まれず、残
存する亜鉛、鉄の含有率が高められたものとして取り出
され、第２段処理に送られる。

第２段処理においては、上記空焼焼鉱に還元剤としてコ
ークスが混入される。コークスの混合比は、約３０重量
％程度が適当である。混合物は、第２段加熱炉に投入さ
れ、９００℃〜１１００℃に加熱され該温度に保持され
る。保持時間は、約３０分〜９゜分程痕が適当である。

この加熱においては、空焼焼鉱中の酸化亜鉛は、コーク
スににって還元され、鉄との金属蒸気圧の差にＪ、す、
金属亜鉛蒸気として選択的に揮発される。ぞしＵ、Ｍ化
雰囲気中で、たとえば同時に炉内に吹き込まれＩこ適当
な空気により、直ちに再酸化されて純白の１１ト鉛華が
生成される。この際金属亜鉛蒸気の再酸化される時発生
する発熱も有効に利用される。該亜鉛華は、第２段加熱
炉に接続された第２段回収装置に補集され、目標とする
亜鉛華が得られる。

１ｗられる亜鉛華は、第１段処理において既に鉛、カド
ミウム、塩素と分離された空焼焼鉱から、更に第２段処
理において金属蒸気圧の差を利用して選択分離された・
乙のであるから、純度は非常に高く、アメリカ法により
製造される亜鉛華規格を凌駕し、ノランス法訃鉛華に匹
敵するものである。

また、従来法のように製鋼煙塵から粗酸化亜鉛を−ｊ；
ｊ／ｉ成するのではなく、第１段処理において最初に鉛
、カドミウム、塩素成分と亜鉛、鉄が残存する空焼焼鉱
とに分離し、第２段処理において、空焼焼鉱から亜鉛成
分を選択分離する方法であるから、２段階処理ですみ、
全体のプロセスが簡略化される。また、コークス混入工
程も１回だけでよい。そして、加熱炉が２段でよく、金
属亜鉛蒸気の再酸化の発熱も利用出来るので亜鉛華生成
までの使用エネルギーは前述の３段の従来法に比べ約２
／３以下になり、大幅に節減される。

なお、第２段処理において第２段加熱炉から取り出され
る焼鉱滓は、鉄含有率が大幅に高められた形で得られる
ので、高炉操業における焼結鉱その伯の原料として利用
可能である。

し実施例］ 以下に、本発明の望ましい実施例を図面を参照して説明
する。

第１図および第２図は、本発明方法を実施するための装
置の概略機器系統を示している。図において、第１図の
１は第１段回収装置全体、第２図の２は第１段処理装置
１体を示している。第１段処理装置１は、第１段加熱炉
としてのロータリキルン３と、該ロータリキルン３に導
管４を介して接続された第１段回収装置としての洗滌塔
５を有している。ロータリキルン３の加熱源としては重
油又は灯油が用いられ、これとともに空気が吹き込まれ
るＪ、うになっている。ロータリキルン３の一喘側から
吹き込まれた加熱空気はロータリキルン３内を通過した
後、導管４を経て洗滌塔５を通過し、排気として排出さ
れる。

第２段処理装置２も略同様の装置構成からなり、第２段
加熱炉としてのロータリキルン６、ロータリキルン６に
導管７を介して接続された第２段回収装置８を有してい
る。ロータリキルン６の加熱源としては重油又は灯油が
用いられ、これとともに空気が吹ぎ込まれ、加熱空気は
第２段回収装置８を通過した後ＪＪＩ気される。ロータ
リキルン３．６は、原料導入口側３ａ、６ａが他端側３
ｂ、６ｂにりも少し高位になるよう傾けて設置されてい
る。ロータリキルン３．６では、回転数の調整が可能と
なっており、導入口３ａ、　６ａより投入された原料は
、内部を他端側３ｂ、６ｂに向けて移送されるが、その
速度、つまり炉内滞留時間は回転数により調整可能とな
っている。

このような装置を用いて、次のＪ：うに亜鉛華の製造を
行った。

まず、原料として用いた製鋼煙塵は、電気炉から発生し
たものであり、その品位は表−４に示す通りである。

［表−４］　　単位二重量％ この製鋼煙塵を、添加物を加えることなくロータリキル
ン３の導入口３ａから連続的に投入し、炉内を排出口３
ｂ側に向けて移送させつつ炉内で８００℃〜１１００℃
に加熱し、その温度で約６０分の空焼き時間になるよう
日−タリキルン３の回転数を調整した。製鋼煙塵が炉内
を通過する間に、鉛、カドミウム、塩素が揮発し、揮発
物は洗滌塔５にて、酸化鉛、塩化鉛、酸化カドミウム、
塩化カドミウム、食塩スライムと（）て回収された。そ
して、不揮発物として、亜鉛、鉄成分が残存する串焼焼
鉱が排出１ｍｌ　３　ｂから得られた。得られた串焼焼
鉱の各成分含有率は表−５に示す通りであり、鉛、カド
ミウム、塩素が殆んど除去されていた。

［表−５］　単位：重量％ 次に、上記串焼焼鉱を１」−タリキルン６の導入口６ａ
より、約３０重量％のコークスを混入した状態で投入し
、炉内で９００℃〜１１００℃に加熱するとと・ｂに、
炉内８１留時間が約６０分になるようロータリキルン６
の回転数を調整した。この加熱中に金属蒸気圧の差によ
り亜鉛が選択的に揮発し、細端側から吹き込まれた加熱
空気により揮発した金属亜鉛蒸気が再酸化されて亜鉛華
が生成され、生成された亜鉛華は空気とともに第２段回
収装置に送られ、純白の純度の高い亜鉛華として回収さ
れた。

この際の金属亜鉛蒸気の再酸化時の発熱はエネルギー節
約に充分貢献した。

亜鉛成分の揮発した串焼焼鉱は、焼鉱滓として排出口６
ｂより排出された。得られた亜鉛華の含有成分は表−６
に示す通りであり、フランス法により製造される亜鉛華
の規格に匹敵するだけの高純度のものが得られた。

［表−６］単位二重量％ また、残留焼鉱滓の含有成分は表−７に示す通りであり
、亜鉛、鉛、カドミウムか高効率で揮発されたことがわ
かる。

［表−７］　単位：重量％ この焼鉱滓は、前述の如く鉄の含有率が大幅に高められ
たものであるから、焼結鉱等の原料として使用可能であ
る。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明の製鋼無塵よりの亜鉛華製
造方法及びイの装置によるときは、製鋼煙塵中に共存す
るＮａＣｌの作用を積極的に利用し鉛、カドミウム、塩
素を揮発させる第１段処理と、コークスを還元剤とし金
属蒸気圧の差を利用して選択的に亜鉛を揮発させ再酸化
させて亜鉛華を得る第２段処理との２段階処理ににり高
純度の亜鉛華を１ワることができるようにしたので、従
来法に比ベア１コセス、装置を大幅に簡素化することが
でき、必要使用エネルギーを大幅に節減覆るとともに設
備費を大幅に削減することができ、経済的な亜鉛華の製
造を行うことができるという効果が得られる。したがっ
て、平炉、電気炉から発生する製鋼無塵はもとより従来
全く未利用資源であった高炉からの製鋼無塵の有効活用
も可能となる。

また、得られる亜鉛華はフランス法亜鉛華の規格に匹敵
するものであり、製品品位を大幅に高めることができる
という効果も得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の方法を実施するための装置のうち第１
段処理装置の概略機器系統図、第２図は第２段処理装置
の概略機器系統図、である。 １・・・・・・・・・・・・第１段処理装置２・・・・
・・・・・・・・第２段処理装置３・・・・・・・・・
・・・第１段加熱炉としてのロータリキルン ４．７・・・・・・導管 ５・・・・・・・・・・・・第１段回収装置としての洗
滌塔６・・・・・・・・・・・・第２段加熱炉としての
ロータリキルン ８・・・・・・・・・・・・第２段回収装置特　　許　
　出　　願　　人　　　　稲　崎　裕　弘手続補正書 昭和６１年１２月２２日

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）製鋼時に発生した製鋼煙塵を、添加物を加えるこ
   となく８００℃〜１１００℃に加熱して空焼きし、製鋼
   煙塵中の主として鉛、カドミウム、塩素を選択的に揮発
   させ、亜鉛、鉄が酸化亜鉛、酸化鉄として残存する空焼
   焼鉱を生成し、次に該空焼焼鉱を、還元剤コークスと混
   合して９００℃〜１１００℃に加熱し、空焼焼鉱中の酸
   化亜鉛を一旦還元し金属亜鉛蒸気として選択的に揮発さ
   せ、該金属亜鉛蒸気を炉中を流れる空気により再酸化さ
   せて亜鉛華を生成することを特徴とする製鋼煙塵よりの
   亜鉛華製造方法。
2. （２）一端側から製鋼煙塵が投入され、投入された製鋼
   煙塵が内部で加熱されて空焼きされるとともに他端側に
   移送されて空焼焼鉱として排出される第１段加熱炉と、
   該第１段加熱炉に接続され、前記空焼き中に製鋼煙塵か
   ら揮発する揮発物を補集する第１段回収装置と、を備え
   た第１段処理装置と、 前記第１段加熱炉から排出された空焼焼鉱とともに還元
   剤コークスが一端側から投入され、投入され混合された
   空焼焼鉱とコークスが内部で加熱され他端側に移送され
   て焼鉱滓として排出される第２段加熱炉と、該第２段加
   熱炉に接続され、前記還元雰囲気下で空焼焼鉱から揮発
   された金属亜鉛蒸気が炉内を流れる空気により再酸化さ
   れて生成された亜鉛華を補集する第２段回収装置と、を
   備えた第２段処理装置と、 から成る製鋼煙塵よりの亜鉛華製造装置。