JPS63205191A - フア−ニスダストの回収方法 - 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】 ［発明の分野］ 本発明は回収廃ダストに望ましくない不純物を生成する
一種かそれ以上の有毒酸化物を除去する方法、特に気化
によって酸化鉛を、存在している場合には酸化カドミウ
ムを、そして望むなら酸化亜鉛を除去する方法に関する
。上記気化は少なくとも酸化鉛の気化温度で酸化雰囲気
中で本質的に行い、そしてこれに付随する気化を少なく
とも亜鉛の気化温度で還元性雰囲気中で行うことができ
る。

［従来技術の説明］ 熔融又は精製過程からは、環境汚染を防止するために回
収しなければならない相当量のダストが発生する。例え
ば、製鋼炉からは空中に粒子が放出されるが、これは−
例を挙げれば、バッグハウス内に設けられたフィルター
に金粒子ガスを導いて捕集されている。このような製鋼
設備にはアーク炉、酸素炉及び平炉が含まれる。本発明
は、制限されるものではないが、通常、空気中に浮遊し
ている粒子を宿、’ｍ−濾過して、例えば埋立工事に使
用しているアーク炉式製鋼設備から回収される廃ダスト
を処理するのに特に好適である。このような処理は、廃
ダストが金属鉛、カドミウム及びクロムなどの浸出性酸
化物を含有している点において、環境上許容できない。

また、廃ダストを危険な廃棄物として廃棄することは製
鋼の経済性からみれば、不必要な負担である。

米国特許第３，７５６，８０４号、　同第３．７７０，
４１６号、同第４，２２６，９６６号、同第４，２８３
，２２３号、　同第４．３９６，４２３号、同第４，４
０４，０２７号、同第４，４３４，００１号及び同第４
．４８８，９０５号公報に記載されているように、製鋼
ダストをペレット化してから、還元性雰囲気中でペレッ
トを加熱して、亜鉛を気化によって回収することは公知
である。

しかし、還元法は酸化鉛や酸化カドミウムを除去するた
めには利用できない。これらが還元法からの回収体に残
存したままになっていると、危険である上に、重大なこ
とには、残存体を一炉装入物の一成分としてリサイクル
することかできなくなる。

［発明の要約コ 本発明の目的は融解過程又は精製過程から回収された廃
ダストを処理して、酸化鉛を除去し、そして存在する場
合には、酸化カドミウムを除去し、しかも酸化クロムを
安定化して、残存体を無害な廃棄物として取り扱えるよ
うにする方法を提供することにある。

本発明の別な目的は融解過程又は精製過程から回収され
た廃ダストを処理して、酸化鉛を除去し、そして存在す
る場合には、酸化カドミウムを除去し、しかも酸化クロ
ムを安定化して、残存体を無害な廃棄物として取り扱え
ることを可能にし、しかもさらに重要なことであるが、
残存体を炉装入物の一成分として使用できる方法を提供
することにある。

本発明のさらに別な目的は鉛の構成酸化物を気化し、簡
単に取り扱うことができることから、経済的に有利な形
で蒸気を回収することによって、製鋼炉などの融解過程
又は精製過程から回収された廃ダストを処理し、しかも
残存・尿１ｊを処理して酸化亜鉛を除去できる方法を提
供することにある。

即ち、本発明によれば、回収廃ダスト中の酸化亜鉛から
浸出性不純物を生成する酸化鉛を除去する方法において
、 酸化性雰囲気において酸化鉛蒸気を生成するのに十分な
温度に廃ダストを加熱し、酸化性雰囲気において酸化亜
鉛を含有する流動体又はシンター体から該酸化鉛蒸気を
分離し、 酸化鉛蒸気を凝固させ、そして 凝固酸化鉛を回収する工程からなる上記方法か提供され
る。

本発明方法の好適な形によれば、酸化亜鉛を伴う酸化残
存体を、酸化亜鉛を還元し、亜鉛蒸気を生成させるのに
十分な温度に還元性雰囲気中で加熱し、還元された残存
体から亜鉛蒸気を分離し、凝固亜鉛蒸気を回収し、そし
て主に酸化鉄からなる還元残存体を回収することによっ
て、上記酸化残存体を処理できる。

ペレット化廃ダストの加熱は約２７００゜Ｆ、好ｉ己く
は２８００°Ｆ未満の温度で行−−−ψＩ う。還元性雰囲気における酸化残存体の加熱は好ましく
はほぼ１８００°Ｆの温度で行うが、通常は２０００°
Ｆ未満の温度で行う。

酸化鉛やカドミウムが存在する場合には、還元性雰囲気
中で処理すると、無害な鉛及びカドミウムの液状混合物
が生成する。

［発明の構成コ 本発明方法を実施する装置の好適な構成を概略的に図示
した添付図面を参照して、以下の記載を読めば、本発明
の上記及びその他の特徴及び長所を理解できるはずであ
る。

本発明の方法は公知の融解過程又は精製過程から回収さ
れた、鉛、カドミウムやクロムの酸化物からなる有毒不
純物を含有し、そしてさらに酸化亜鉛を含む廃ダストを
処理するのに有用である。本発明の方法はアーク炉から
回収されたダストを処理するのに特に有用である。とい
うのは、このような炉には相当量のスクラップ金属が装
入されているからである。アーク炉の組成はスクラップ
金属の種類及び量や最終製品分析に応じて、炉毎に変わ
ってくる。電気炉を使用するステンレススチール製造装
置では、廃ダスト中に比較的多量のクロム及びニッケル
酸化物が含まれているが、酸化亜鉛の量は加硫されてい
る自動車スクラップの量に応じて変わってくる。自動車
製造において加硫材料の使用量か増すにつれて、得られ
るスクラップをリサイクルする場合に、回収できる亜鉛
の量が増加するようになってくる。炭素鋼を製造するア
ーク炉から出る代表的な組成例を第１表に示す。

第１表 ｔＬＬ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　重量
％酸化鉄（Ｆｅｔｕ３）　　　　　　　　　　　６１　
、９６酸化カドミウム（ＣｄＯ）　　　　　　　　０．
０１酸化鉛（ＰｂＯ）　　　　　　　　　　　　０．８
９酸化亜鉛（ＺｎＯ）　　　　　　　　　　　３．０１
酸化クロム（Ｃｒｙ’３）　　　　　　　　　１　、６
２酸化ケイ素（Ｓｉｎｇ）　　　　　　　　　１３．３
８酸化マグネシウム（ＭｇＯ）　　　　　　　５．６１
酸化マンガン（ＭｎＯ）　　　　　　　　　５．４２酸
化第２モリブデン（ＭｏＯａ）　　　　　　０．７１酸
化鋼（Ｃｕｂ）　　　　　　　　　　　　０．１８酸化
ニツケル（Ｎｉｐ）　　　　　　　　　０．０５１酸化
ナトリウム（ＮａｔＯ）　　　　　　　１．８１酸化カ
リウム（ＫｙＯ）　　　　　　　　　０．５３微量元素
　　　　　　　　　　　　残部本発明は廃ダストを処理
して、毒性と考えられ、そして本質的に鉛を含み、そし
て存在する場合にはカドミウムを含む酸化物を、かつ所
望ならば、毒性とは考えられないが、酸化亜鉛を除去す
ることに関する。最後に、酸化雰囲気中酸化鉛を気化す
るのに十分な温度で気化を実施する。炉から出る廃ダス
ト中の鉛、酸化鉛及びその他の成分の融解温度及び気化
温度を第２表に示す。

第２表 アーク炉ダストの各成分の融点・気化点えた　　　　　
　　融点°Ｆ　　軍化点°二酸化鉛　　　　　　　＋６
２５　　　　２６８７金属　　　　　　　　　６１８　
　　　３１３７酸化亜鉛　　　　　　３５８７　　　　
＋４０００金属　　　　　　　　　７１１１８　　　　
１６７０酸化カドミウム　　　１６５２　　　　　分解
金属　　　　　　　　　６１０　　　　１４０９酸化鉄
　　　　　　　２８４９　　　　＋４０００金属　　　
　　　　　２８０２　　　　５４３２酸化カルジム　　
　　４６７６　　　　５１８２金属　　　　　　　　１
５４０　　　　２６２５酸化カリウム　　　　　６６２
　　　　　分解金属　　　　　　　　　１４７　　　　
１４００酸化ナトリウム　　　昇華　　　　２３２７金
属　　　　　　　　　２０８　　　　１５９０酸化マグ
ネンウム　　５０７２　　　　６５１２金属　　　　　
　　　１２０２　　　　２０１２酸化マンガン　　　　
２２７３　　　　３９３０金属　　　　　　　　３２２
７　　　　＋４０００酸化ケイ素　　　　　３１１５　
　　　４０４６金属　　　　　　　　２５７０　　　　
４４９６酸化クロム　　　　　３３８０　　　　４ｇ２
４金属　　　　　　　　４４１５　　　　７２３２図示
の態様はバッグハウスに捕集されたアーク炉ダストの処
理に特に宵月である。廃ダストの粒子は、通常的２．５
μと比較的小さく、　沈降速度かＩ　Ｏ−’ｆｔ／ｓｅ
ｃ未満であるため、取り扱いには難しい問題がある。廃
ダストは、大きさが好ましくは１／４〜３７４インチの
ペレットを形成できるバグ（ｐｕｇ）を生成するのに十
分な水と共にペレット化装置１０に装入する。ペレット
化装置から出てくるペレットの水分は例えば約５〜１０
％であり、　この水分はペレットを乾燥機１２に送ると
下がり、従ってペレット化の気孔率及び強度が増す。ダ
ストペレットを供給ビンに送り、回分方式で、好ましく
は連続方式で酸化チャンバーに搬送できるようにする。

好ましくは、酸化チャンバーは、廃ダストペレットが一
端から導入され、床に沿って排出端に進むようになった
細長い酸化チャンバーを有する炉の形に構成する。好ま
しくは酸化チャンバーに空気及び／又は酸素を供給する
ことによって該チャンバーに酸化性雰囲気を維持する。

化石燃料か電力を使用するなどして、ペレット化廃ダス
トから酸化鉛成分を気化するのに十分な温度に酸化チャ
ンバーを加熱する。この温度は少なくとも２６８７°Ｆ
でなければならないが、好ましくはほぼ２７００°Ｆで
、通常は２８００°Ｆ未満の温度で酸化チャンバーを操
作する。該チャンバーがこの温度範囲かつ酸化条件下に
あると、ペレット化廃ダストに酸化カドミウムが存在し
ているならば、これが分解・気化する。酸化チャンバー
から煙道ガスと共に酸化鉛及びカドミウム金属の蒸気を
取り出し、適当な導管によってバッグハウスに搬送し、
ここにおいて存在している酸化鉛及びカドミウム金属の
蒸気の凝固粒子を煙道ガスから分離する。酸化鉛及びカ
ドミウムの凝固は、煙道ガス流れが導管によってバッグ
ハウスに搬送されている間に冷却されるために生じる。

また、酸化チャンバーの操作条件下において、ペレット
化廃ダストに酸化物の形で存在している場合、ナトリウ
ム及びカリウムが気化する。これら酸化物は、煙道ガス
流れが冷却され、粒子がバッグハウスに捕集されるのに
つれて凝固する。　煙道ガスから酸化鉛やカドミウムを
分離するためには、冷却凝縮器！７などのバッグハウス
以外の装置も使用できる。炉内の残存体は部分冷却又は
部分急冷された流動体又はシンター体として開口を介し
て取り出す。急冷すると、高温のまま還元チャンバー１
８に送ることができる粒体が得られる。還元チャンバー
は、被供給体が一端に導入され、他端の排出口に送られ
るようになった、細長い炉で構成するのが好ましい。大
気発生器２０から窒素及び一酸化炭素及び／又は水素ガ
スを導入することによって炉内に還元性雰囲気を維持す
る。

還元チャンバーは約１８００＠Ｆ、好ましくは２０００
°Ｆ未満の温度に維持する。還元チャンバー中の一酸化
炭素及び水素は、供給粒体内の酸化亜鉛と反応して、気
化する亜鉛を生成する還元ガスを生成する。　還元チャ
ンバーから煙道ガスと共に亜鉛蒸気を取り出し、好まし
くは窒素やアルゴンガスなどの不活性冷却剤を導入し、
　亜鉛蒸気を凝固させて、バッグハウス２２で分離する
場所に導管により送る。また、還元チャンバーからは煙
道ガスと共に、窒素ガス及び−酸化炭素／水蒸気が送ら
れる。図示したように、バッグハウスでは、亜鉛のほか
に窒素ガス及び−酸化炭素／水蒸気か回収される。同様
に、炉ガスから亜鉛を分離するために、冷却凝縮器２１
などの、バッグハウス以外の装置ら使用できる。

還元操作後に還元チャンバーに残った残存体は排出口を
介して送り出す。残存体は、ブリケットに形成でき、冷
却後製鋼炉に再使用できる酸化鉄から主成分とする。ブ
リケットの製鋼炉における再使用適性を増すために、コ
ークスなどの炭素質物質を還元チャンバーに添加したり
、これからの還元物に混合できる。廃ダストからの酸化
鉛の除去は、これが浸出性でしかも廃棄物中の危険成分
を構成するばかりでなく、鉛白体が鉄と合金化しないた
め、製鋼法に有害であるという理由で、重要である。鉛
がアーク炉の供給原料に存在していると、炉内に蓄積し
て、操業上問題を引き起こす。第２表から理解できるよ
うに、金属鉛は３１３７°Ｆの温度で気化するが、酸化
鉛は遥かに低い２６８９°Ｆの温度で気化する。エネル
ギー条件や耐火物条件からみれば、酸化鉛を金属鉛に還
元するよりも、これを気化する方がより実行しやすい。

チャンバーの酸化性雰囲気のため、微量ですら鉛に還元
することなく酸化鉛が気化する。酸化チャンバーは２７
００°Ｆの温度で操作するのが好ましい。というのは、
この温度は酸化鉛の気化温度よりも高く、酸化鉄が活性
を失う温度範囲よりも低いからである。

本発明によれば、確実に鉛を除去できるので、これが廃
ダスト中に危険物質を生成する恐れはない。若干量の鉛
が亜鉛と合金化するが、これは還元中により低い温度で
亜鉛と共に除去できるものである。しかし、元素鉛はこ
の方法では除去できない。本発明方法から生じた驚くべ
き発見は、廃ダストに存在している場合には、酸化クロ
ムが濃厚化することである。完全には理解できないが、
廃ダストに酸化クロムが存在している場合、残存する酸
化鉄から酸化クロムは浸出しないことが見いだされた。

廃ダスト中の酸化クロムはある種の転移により、例えば
非浸出性の酸化第ニクロムＣｒｔＯｓに転移するものと
考えられる。

しかし、クロム及びその酸化物はアーク式製鋼にとって
は経済的に有利であり、本発明方法からの残存体をアー
ク炉の供給原料として使用することから生じる経済性を
増すものである。第２表から理解できるように、金属及
び酸化物の気化温度は酸化鉄マトリックスの融点よりも
高いので、固体状聾で分離を行うのは難しい。酸化チャ
ンバーからバッグハウス１６に捕、集された粒体は多量
の酸化鉄を含有している。

再度添付図面について説明すると、好ましくは、バッグ
ハウス１６に捕集された残存固体又は凝縮器１７からの
凝縮酸化物及び金属を処理して、酸化鉛成分を鉛に還元
すると、酸化鉛を残存体に有毒廃棄物として廃棄する恐
れがなくなる。この目的のためには、残存固体を還元チ
ャンバー１８からは離して設けた、酸化チャンバーから
残存体を受は取る還元チャンバー２４に供給する。還元
チャンバー１８及び２４は炉内に維持された同じ温度で
還元操作を行うことができるように、同一の炉内に設け
るのが好ましい。前記したように、この温度は１８００
°Ｆと２０００°Ｆとの間にあるのが好ましい。また、
チャンバー２４には窒素及び−酸化炭素／水素の還元性
ガスを導入する。還元チャンバー２４がこの条件下にあ
ると、供給原料に存在する酸化鉛が鉛に還元され、二酸
化炭素及び水蒸気と共に、カドミウム、酸化ナトリウム
、そして存在する場合には、カリウムとの混合物として
該チャンバーから取り出されろ。外側シェルを循環する
冷却剤によって冷却できる冷却チャンバーを介して、該
チャンバー２４から出てくるものを送る。冷却チャンバ
ーの生成物を少なくとも約１２００°Ｆに冷却し、これ
によって鉛及びカドミウムの液体混合物を得る。この混
合物をインゴットモールドに供給する。従って、固化し
たインゴットは非毒性物質として安全に扱うことがてき
る。残留ガスを冷却チャンバーから回収するが、本質的
にこのガスは安全にンステムから除去できる窒素、水蒸
気、二酸化炭素、一酸化炭素及び水素を含有するもので
ある。

本発明を前記実施聾様について説明してきたが、当業者
にとっては、本発明の範囲内で多くの変更を加えること
が可能なことは明らかな筈である。

【図面の簡単な説明】

−添付の図面は本発明の方法を実施するのに好適な装置
を示す該略図である。

Claims (22)

【特許請求の範囲】
1. （１）回収廃ダスト中の酸化亜鉛から浸出性不純物を生
   成する酸化鉛を除去する方法において、 酸化性雰囲気において酸化鉛蒸気を生成するのに十分な
   温度に廃ダストを加熱し、 酸化性雰囲気において酸化亜鉛を含有する流動体又はシ
   ンター体から該酸化鉛蒸気を分離し、 酸化鉛蒸気を凝固させ、そして凝固酸化鉛を回収する工
   程からなる上記方法。
2. （２）さらに回収廃ダストをペレット化する工程を含む
   と共に、廃ダストを加熱する前記工程がペレット化廃ダ
   ストを少なくとも２７００°Ｆの温度に加熱する工程を
   含む特許請求の範囲第１項に記載の方法。
3. （３）廃ダストを２７００〜２８００°Ｆの範囲にある
   温度に加熱する特許請求の範囲第１項に記載の方法。
4. （４）前記廃ダストが酸化カドミウムを含有し、そして
   廃ダストを加熱する前記工程においてカドミウムの蒸気
   を生成させる特許請求の範囲第１項に記載の方法。
5. （５）前記廃ダストが酸化ナトリウムを含有し、そして
   廃ダストを加熱する前記工程において酸化ナトリウムの
   蒸気を生成させる特許請求の範囲第１項に記載の方法。
6. （６）前記廃ダストが酸化カリウムを含有し、そして廃
   ダストを加熱する前記工程においてカリウムの蒸気を生
   成させる特許請求の範囲第１項に記載の方法。
7. （７）前記廃ダストが製鋼用アーク炉から回収された粒
   体からなる特許請求の範囲第１項に記載の方法。
8. （８）廃ダストのペレット化工程が、水性ダスト混合物
   を生成し、ペレットを形成し、そしてペレットを乾燥し
   て、ペレットを取り扱うことができるように十分な強度
   をペレットに付与することを含む特許請求の範囲第２項
   に記載の方法。
9. （９）ペレット化廃ダストを加熱する前記工程が前記乾
   燥ペレットを炉に供給し、そして空気を該炉に供給して
   前記酸化性雰囲気を維持することを含む特許請求の範囲
   第８項に記載の方法。
10. （１０）ペレット化廃ダストを加熱する前記工程が前記
    乾燥ペレットを炉に供給し、そして酸素を該炉に供給し
    て前記酸化性雰囲気を維持することを含む特許請求の範
    囲第８項に記載の方法。
11. （１１）ペレット化廃ダストを加熱する前記工程が前記
    乾燥ペレットを炉に供給し、そして空気及び酸素を該炉
    に供給して前記酸化性雰囲気を維持することを含む特許
    請求の範囲第８項に記載の方法。
12. （１２）前記蒸気を分離する前記工程が前記酸化性雰囲
    気を含有するチャムバーから煙道ガスを導くことを含み
    、前記蒸気を凝固させる前記工程が該煙道ガスを冷却す
    ることを含み、そして凝固蒸気を回収する前記工程が冷
    却された煙道ガスを濾過して、凝固蒸気を回収すること
    を含む特許請求の範囲第１項に記載の方法。
13. （１３）さらに、前記回収凝固酸化鉛蒸気を還元性雰囲
    気の還元チャムバーに供給し、この還元チャムバーを酸
    化鉛を鉛に還元するのに十分な温度に加熱する工程を含
    む特許請求の範囲第１項に記載の方法。
14. （１４）さらに、酸化亜鉛を還元し、亜鉛蒸気を生成さ
    せるの十分な温度に還元性雰囲気中で酸化流動体又はシ
    ンター体を加熱し、還元された残存体から該亜鉛蒸気を
    分離し、凝固亜鉛蒸気を回収し、そして主に酸化鉄から
    なる還元残存体を回収する工程を含む特許請求の範囲第
    １項に記載の方法。
15. （１５）酸化残存体を少なくとも１８００°Ｆの温度に
    加熱する特許請求の範囲第１４項に記載の方法。
16. （１６）酸化流動体又はシンター体を酸化雰囲気から回
    収し、そして酸化流動体又はシンター体を加熱する前記
    工程が１８００〜２０００°Ｆの範囲内にある温度に該
    流動体又はシンター体を加熱することを含む特許請求の
    範囲第１４項に記載の方法。
17. （１７）酸化流動体又はシンター体を加熱する前記工程
    が、一酸化炭素及び水素からなる群から選択される還元
    性ガスの存在下において炉チャムバーに該流動体又はシ
    ンター体を導入することを含む特許請求の範囲第１４項
    に記載の方法。
18. （１８）前記還元チャムバー内の前記酸化流動体又はシ
    ンター体に炭素質物質を添加する特許請求の範囲第１７
    項に記載の方法。
19. （１９）亜鉛蒸気を分離する前記工程が前記還元チャム
    バーからガスを導くことを含み、そして凝固亜鉛蒸気を
    回収する前記工程が該ガスを冷却することを含む特許請
    求の範囲第１７項に記載の方法。
20. （２０）前記還元チャムバーからのガスを不活性ガスの
    導入によって冷却する特許請求の範囲第１９項に記載の
    方法。
21. （２１）前記不活性ガスを窒素及びアルゴンガスからな
    る群から選択する特許請求の範囲第２０項に記載の方法
    。
22. （２２）さらに、前記酸化チャムバーから回収された酸
    化流動体又はシンター体を急冷する特許請求の範囲第１
    ４項に記載の方法。