JP2006316333A - 亜鉛含有ダストペレット及びこれを用いた亜鉛回収方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ペレットの爆裂やキルンリングの生成を防止しながら、亜鉛含有ダストから亜鉛を効率よく取り出すことができ、カラミ中の金属鉄の含有率を高めることができる亜鉛含有ダストペレット及びこれを用いた亜鉛回収方法を提供する。
【解決手段】本発明の亜鉛含有ダストペレットは、亜鉛含有ダスト４に内装カーボン５を添加・造粒したペレットの外表面にさらに外装カーボン６を付着させたペレットであり、外装カーボンの比率を総カーボン量に対して４０％以上とする。総カーボン量はカーボン当量の１.５〜２.５倍とすることが好ましい。本発明の亜鉛回収方法は、上記した亜鉛含有ダストペレットを、還元炉の内部で９０７〜１０７０℃の温度で還元焙焼し、亜鉛を揮発させて回収する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、製鉄所において発生する亜鉛含有ダストから亜鉛を回収するために用いられる亜鉛含有ダストペレット及びこれを用いた亜鉛回収方法に関するものである。

製鉄所においては、酸化鉄及び酸化亜鉛を含有する高炉系ダストや転炉系ダストが多量に発生するため、これらの亜鉛含有ダストからの鉄及び亜鉛の回収が従来から行われている。このため例えば特許文献１に示されるように、亜鉛含有ダストに還元剤であるカーボンを添加し、これをロータリーキルン中で１１００〜１２００℃に加熱することにより酸化亜鉛を金属亜鉛に還元して揮発させ回収する一方、酸化鉄を還元してこれをＯＲＰにおける鉄源として利用する方法が知られている。

上記の特許文献１の方法では亜鉛含有ダストとカーボンとを単に混合してロータリーキルンに投入しているが、予め亜鉛含有ダストとカーボンとをペレット状に造粒して反応性を高めることが好ましく、特許文献２には亜鉛含有ダストに５〜２０重量％のカーボンを添加してペレット化することが開示されている。

ところで、亜鉛を揮発させた残渣（カラミという）を鉄源としてＯＲＰで使用するためには、亜鉛分の含有率はできるだけ低く、金属鉄の含有率はできるだけ高いことが求められる。このためには還元炉の温度を１３００℃程度まで高温化することが有利である。しかし、亜鉛含有ダスト中にはシリカ、アルミナ、カルシアなどの不純物も含まれているため、還元炉であるロータリーキルンの温度を高めるとこれらがガラス質のキルンリングと呼ばれる炉内融着物を発生させ、操業が不安定になるという問題がある。

またカラミ中の金属鉄の含有率を高めるためには、還元剤であるカーボンの添加量を増加させることが有利である。しかしペレット中のカーボンの添加量を増加させると、炉内でペレットが爆裂してしまうという問題がある。このため従来は特許文献１に示されているように、カーボンの添加量を少なめに抑制し、還元炉の温度は高めに設定して操業されていた。
特開平７−７０６６２号公報 特開平６−３３０１９８号公報

本発明は上記した従来の問題点を解決し、ペレットへのカーボンの添加技術を工夫することにより、ペレットの爆裂やキルンリングの生成を防止しながら、亜鉛含有ダストから亜鉛を効率よく取り出すことができ、またその残渣であるカラミ中の金属鉄の含有率を高めることができる亜鉛含有ダストペレット及びこれを用いた亜鉛回収方法を提供するためになされたものである。

上記の課題を解決するためになされた本発明の亜鉛含有ダストペレットは、亜鉛含有ダストに内装カーボンを添加・造粒したペレットの外表面にさらに外装カーボンを付着させたペレットであって、この外装カーボンの比率を総カーボン量に対して４０％以上としたことを特徴とするものである。なお、総カーボン量を、亜鉛含有ダスト中の酸化鉄及び酸化亜鉛を還元するために必要なカーボン当量の１.５〜２.５倍とすることが好ましい。また本発明の亜鉛回収方法は、上記した亜鉛含有ダストペレットを、還元炉の内部で９０７〜１０７０℃の温度で還元焙焼し、亜鉛を揮発させて回収することを特徴とするものである。

本発明の亜鉛含有ダストペレットは、亜鉛含有ダストに内装カーボンを添加・造粒したペレットの外表面にさらに４０％以上の比率で外装カーボンを付着させたものである。このように多量の外装カーボンを付着させたため、総カーボン量をカーボン当量の１.５〜２.５倍と高く設定したにも拘わらず、還元炉内におけるペレットの爆裂を防止することができた。

また本発明の亜鉛含有ダストペレットは、内装カーボンと外装カーボンとの組み合わせにより、爆裂を防止しつつ総カーボン量を高めることができたため、炉内温度を１０７０℃以下の低温にしても酸化亜鉛及び酸化鉄の還元反応を効果的に進行させることができる。この結果、キルンリングの生成を防止しながら、亜鉛含有ダストから亜鉛を効率よく取り出すことができ、カラミ中の金属鉄の含有率を高めることに成功した。

以下に本発明の好ましい実施形態を示す。
図１はロータリーキルン１を用いた亜鉛回収方法の原理図であり、炉体の上端から原料ペレットである亜鉛含有ダストペレット２が投入される。後述するように亜鉛含有ダストペレット２は還元剤であるカーボンを含んでおり、高温の炉内で還元焙焼が行われると、亜鉛含有ダストペレット２に含まれている酸化亜鉛は金属亜鉛に還元されて揮発し、その後再び酸化されて粗酸化亜鉛として回収される。

この金属亜鉛の気化温度は９０７℃であるから、炉内温度は９０７℃以上とする必要がある。また亜鉛含有ダストペレット２に含まれている酸化鉄も還元され、鉄分の多いカラミ３として排出される。このカラミ３は亜鉛が揮発して除去されているため、鉄源としてＯＲＰで使用される。酸化亜鉛及び酸化鉄の還元反応は次の通りであり、これらの反応に必要な理論カーボン量をカーボン当量と呼ぶ。
ＺｎＯ＋ＣＯ→Ｚｎ＋ＣＯ_２
Ｆｅ_３Ｏ_４＋ＣＯ→Ｍ-Ｆｅ＋ＣＯ_２

図２は本発明の亜鉛含有ダストペレット２の説明図である。この図に示すように、本発明の亜鉛含有ダストペレット２は、亜鉛含有ダスト４に内装カーボン５を添加してペレットに造粒し、その外表面にさらに外装カーボン６を付着させたものである。ここで内装カーボン５、外装カーボン６はともにコークス粉を用いることが好ましく、ペレットの内部にあるか外面にあるかによって名称が異なるのみである。外装カーボン６は均一厚さにコーティングすることが好ましいが、必ずしもコーティングに限定されるものではなく、図示のように外表面に付着しておればよい。

本発明の亜鉛含有ダストペレット２においては、内装カーボン５と外装カーボン６の重量を加算した総カーボン量は前記したカーボン当量の１.５〜２.５倍とすることが好ましい。総カーボン量がこの範囲よりも少ないと亜鉛の還元が不十分となって脱亜鉛率が８０％以下に低下する。しかし総カーボン量を増加していくと脱亜鉛率は上昇するものの、回収された粗酸化亜鉛中の亜鉛純度が７０％以下に低下し、商品価値が低下する。これらの理由により、総カーボン量をカーボン当量の１.５〜２.５倍に設定した。このように本発明の亜鉛含有ダストペレット２は総カーボン量が特許文献２に示されたカーボン量よりもかなり多めに設定してあり、これによって亜鉛含有ダスト４中の酸化亜鉛のみならず酸化鉄の還元率も高めることができる。

また本発明の亜鉛含有ダストペレット２は、総カーボン量に対する外装カーボンの比率（外装カーボン）/（外装カーボン＋内装カーボン）を４０重量％以上、好ましくは４０〜６０％としてある。図３はこの外装カーボン比率を横軸に取り、縦軸にカラミ３中の金属鉄の含有率をとったグラフであり、還元炉内温度を１０５０℃としたときのデータである。図３に示されるように、総カーボン量を一定としたまま外装カーボンの比率を増加させて行くと４０％を越えた領域においてカラミ３中の金属鉄が急増し、磁性を発現するに至っていることが確認された。なお特許文献２にもペレット外表面へのカーボン添加に関する記載があるが、酸化亜鉛の還元のみを狙ったものであるためその比率は５重量％以下と微量であり、本願発明のような効果は期待できない。

以上に説明したように、本発明の亜鉛含有ダストペレット２は内装カーボン５と外装カーボン６とを組み合わせたことにより還元能力が高まり、従来の１１００〜１２００℃よりも低温の９０７〜１０７０℃の温度域において、酸化亜鉛及び酸化鉄を還元することができる。ここで９０７℃は還元された金属亜鉛を揮発させるために必要な最低温度である。また１０７０℃は、亜鉛含有ダストペレット２の爆裂を防止するとともに、キルンリングの発生を防止するために設定された温度である。図３に示したように本発明によれば１０５０℃においてもカラミ３に磁性が発現しており、これは従来の内装カーボンのみを添加した亜鉛含有ダストペレットでは、炉内温度を１３００℃まで昇温した場合に得られる効果である。

２.７％の亜鉛分と８６％の鉄分を含む溶解炉ダスト３５％と、８.５％の亜鉛分と５５％の鉄分を含む転炉ダスト６５％からなる亜鉛含有ダストとを混合し、カーボンとしてコークス粉を用いて図２に示すとおりの亜鉛含有ダストペレットを製造した。この場合のカーボン当量は、ダスト重量の１８.６％である。この亜鉛含有ダストにカーボン当量に等しい内装カーボンを混合し、さらにその外表面にカーボン当量に等しい外装カーボンを被覆した。すなわち総カーボン量はカーボン当量の２倍であり、外装カーボン比率は５０％である。

この亜鉛含有ダストペレットをロータリーキルンに投入し、炉内温度を１０５０℃として還元焙焼を行った。揮発させた後に回収された亜鉛の純度は約７４％であり、脱亜鉛率は８２％に達した。またカラミ中の鉄の金属化率は４０％であり、磁性発現が確認された。ロータリーキルン内ではキルンリングの発生はなく、ペレットの爆裂もなかった。得られたカラミはＯＲＰにおける鉄源として利用した。

このように本発明によれば、還元炉内におけるペレットの爆裂やキルンリングの生成を防止しながら、亜鉛含有ダストから亜鉛を効率よく取り出すことができ、またその残渣であるカラミ中の金属鉄の含有率を高めることができる効果がある。

ロータリーキルンを用いた亜鉛回収方法の原理図である。 本発明の亜鉛含有ダストペレットの製法を説明する断面図である。 外装カーボン比率とカラミ中の鉄金属化率との関係を示すグラフである。

符号の説明

１ ロータリーキルン
２ 亜鉛含有ダストペレット
３ カラミ
４ 亜鉛含有ダスト
５ 内装カーボン
６ 外装カーボン

Claims (3)

1. 亜鉛含有ダストに内装カーボンを添加・造粒したペレットの外表面にさらに外装カーボンを付着させたペレットであって、この外装カーボンの比率を総カーボン量に対して４０％以上としたことを特徴とする亜鉛含有ダストペレット。
2. 総カーボン量を、亜鉛含有ダスト中の酸化鉄及び酸化亜鉛を還元するために必要なカーボン当量の１.５〜２.５倍としたことを特徴とする請求項１記載の亜鉛含有ダストペレット。
3. 請求項１または２記載の亜鉛含有ダストペレットを、還元炉の内部で９０７〜１０７０℃の温度で還元焙焼し、亜鉛を揮発させて回収することを特徴とする亜鉛回収方法。

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