JP2009248036A - Method for desulfurizing exhaust gas - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、排ガスの脱硫方法に関するものである。 The present invention relates to an exhaust gas desulfurization method.
従来、亜鉛製錬においては、亜鉛精鉱(ZnS)を焙焼した際に発生する排ガスに含まれる硫黄酸化物、例えば、二酸化硫黄を回収するのに亜鉛精鉱(ZnS)を焙焼して得られる酸化亜鉛(ZnO)を用い、酸化亜鉛(ZnO)スラリに吸収させ回収していた(例えば、非特許文献1参照)。 Conventionally, in zinc smelting, zinc concentrate (ZnS) is roasted to recover sulfur oxides, for example, sulfur dioxide contained in exhaust gas generated when zinc concentrate (ZnS) is roasted. The obtained zinc oxide (ZnO) was absorbed and recovered by a zinc oxide (ZnO) slurry (see, for example, Non-Patent Document 1).
しかしながら、酸化亜鉛(ZnO)スラリは、反応速度の点で二酸化硫黄の吸収効率が必ずしも良好とは言えないという問題があった。 However, zinc oxide (ZnO) slurry has a problem that the absorption efficiency of sulfur dioxide is not necessarily good in terms of reaction rate.
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、二酸化硫黄の吸収効率が酸化亜鉛スラリよりも優れた排ガスの脱硫方法を提供することを目的とする。 This invention is made | formed in view of the above, Comprising: It aims at providing the desulfurization method of the waste gas in which the absorption efficiency of sulfur dioxide was superior to the zinc oxide slurry.
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の排ガスの脱硫方法は、亜鉛精鉱の焙焼によって発生する排ガスから二酸化硫黄を回収する排ガスの脱硫方法であって、前記二酸化硫黄を水酸化亜鉛スラリに吸収させて回収することを特徴とする。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, the exhaust gas desulfurization method of the present invention is an exhaust gas desulfurization method for recovering sulfur dioxide from exhaust gas generated by roasting zinc concentrate, and the sulfur dioxide Is recovered by being absorbed in a zinc hydroxide slurry.
本発明の排ガスの脱硫方法によって二酸化硫黄を水酸化亜鉛スラリに吸収させて回収すると、酸化亜鉛を使用する従来の方法に比べて吸収効率が優れているので、亜鉛製錬における製品(亜鉛)の製錬効率を上げることができるという効果を奏する。 When the sulfur dioxide is absorbed and recovered by the zinc hydroxide slurry by the exhaust gas desulfurization method of the present invention, the absorption efficiency is superior to the conventional method using zinc oxide. There is an effect that the smelting efficiency can be increased.
以下、本発明の排ガスの脱硫方法にかかる実施の形態1について、図面を参照して詳細に説明する。図1は、本発明の排ガスの脱硫方法を使用する亜鉛製錬工程の要部を説明する図である。 Hereinafter, Embodiment 1 according to the exhaust gas desulfurization method of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram for explaining a main part of a zinc smelting process using the exhaust gas desulfurization method of the present invention.
亜鉛製錬工程は、図1に示すように、焙焼炉1内で酸素の存在下に亜鉛含有率50%程度の亜鉛精鉱(ZnS)を900〜1000℃で焙焼し、得られるZn含有率60%程度の酸化亜鉛(ZnO)を引き続く溶解工程で精製して最終製品である亜鉛カソード(Zn含有率99.995%)とする。この亜鉛精鉱(ZnS)の焙焼に伴い、次式で表される反応が進行し、焙焼炉1からは主に二酸化硫黄(SO2)を含む排ガスが排出される。
ZnS+3/2O2→ZnO+SO2
In the zinc smelting step, as shown in FIG. 1, zinc concentrate (ZnS) having a zinc content of about 50% is roasted at 900 to 1000 ° C. in the presence of oxygen in the roasting furnace 1. Zinc oxide (ZnO) with a content rate of about 60% is refined in the subsequent dissolution step to obtain the final product zinc cathode (Zn content 99.995%). As the zinc concentrate (ZnS) is roasted, the reaction represented by the following formula proceeds, and exhaust gas containing mainly sulfur dioxide (SO 2 ) is discharged from the roasting furnace 1.
ZnS + 3 / 2O 2 → ZnO + SO 2
このため、焙焼炉1から排出される排ガスを以下のようにして脱硫処理する。先ず、排ガスは、図1に示すように、廃熱ボイラ2へ導かれ、500℃程度に温度を下げられる。次に、温度を下げられた排ガスは、サイクロン3へ導入されて空気流によって微細な固形成分が除去された後、ホットコットレル4において電気的集塵処理が施される。この間に除去された固形成分は、酸化亜鉛(ZnO)と共に溶解工程へ導入されて亜鉛カソードの精製に使用される。
For this reason, the exhaust gas discharged | emitted from the roasting furnace 1 is desulfurized as follows. First, as shown in FIG. 1, the exhaust gas is led to the
次いで、ホットコットレル4から排出された排ガスは、図1に示すように、増湿塔5へ導入され、湿度を付与することによって微細な塵が除去される。その後、排ガスは、冷却塔6を経てミストコットレル7へ導入され、湿式電気集塵処理が施される。この間に除去された微細な塵は、排ガス吸収塔11へと送られる。
Next, the exhaust gas discharged from the
このようにして除塵処理が施された排ガスは、図1に示すように、乾燥塔8へ導入して乾燥処理が施される。次に、排ガスは、転化器9へ送られ、二酸化硫黄(SO2)が三酸化硫黄(SO3)に酸化処理される。次いで、三酸化硫黄(SO3)に酸化処理された排ガスは、吸収塔10へ送られ、水に吸収させて硫酸(H2SO4)として回収される。
As shown in FIG. 1, the exhaust gas thus subjected to the dust removal treatment is introduced into the drying tower 8 and subjected to the drying treatment. Next, the exhaust gas is sent to the
このようにして硫酸(H2SO4)として三酸化硫黄(SO3)が回収された排ガスは、濃度4,000ppm以下の二酸化硫黄(SO2)を含んでおり、排ガス吸収塔11へ導入されて二酸化硫黄(SO2)が湿式処理によって大気排出基準以下に脱硫される。このとき、本発明の排ガスの脱硫方法は、従来から使用されてきた酸化亜鉛(ZnO)のスラリに代えて水酸化亜鉛(Zn(OH)2)のスラリを排ガス吸収塔11において使用する。
The exhaust gas from which sulfur trioxide (SO 3 ) is recovered as sulfuric acid (H 2 SO 4 ) in this way contains sulfur dioxide (SO 2 ) having a concentration of 4,000 ppm or less and is introduced into the exhaust
排ガス吸収塔11は、図2に示すように、本体11aの下部に三酸化硫黄(SO3)を回収した排ガスを導入する導入配管11bが設けられ、内部上部には、シャワーパイプ11cが複数段配管されている。また、排ガス吸収塔11は、水酸化亜鉛(Zn(OH)2)のスラリを貯留したスラリ槽12と循環ポンプ13が本体11aに併設されている。スラリ槽12は、水酸化亜鉛(Zn(OH)2)のスラリを撹拌する撹拌翼12aを備えている。
As shown in FIG. 2, the exhaust
以上のように構成される排ガス吸収塔11は、配管14によって供給される水酸化亜鉛(Zn(OH)2)のスラリをシャワーパイプ11cから噴出させ、このスラリをスラリ槽12に回収して循環ポンプ13によって配管14を通って循環させると共に、下部の導入配管11bから排ガスを連続的に導入し、ファンによって上方へ送り出す。これにより、排ガスは、噴出する水酸化亜鉛(Zn(OH)2)のスラリと接触し、残存する二酸化硫黄(SO2)が次式で示す反応式の下に水酸化亜鉛(Zn(OH)2)に吸収され、大気排出基準以下に脱硫される。
Zn(OH)2+SO2→ZnSO3↓+H2O
The exhaust
Zn (OH) 2 + SO 2 → ZnSO 3 ↓ + H 2 O
この結果、排ガス吸収塔11は、底部に亜硫酸亜鉛(ZnSO3)が沈殿する。沈殿した亜硫酸亜鉛(ZnSO3)は、一定時間ごとに回収すると共に、二酸化硫黄(SO2)の吸収に伴う亜硫酸亜鉛(ZnSO3)の沈殿による水酸化亜鉛(Zn(OH)2)の濃度低下を補うため、スラリ槽12には水酸化亜鉛(Zn(OH)2)が一定時間ごとに補充される。このようして回収された亜硫酸亜鉛(ZnSO3)は、焙焼塔1へ戻されて焙焼され、酸化亜鉛(ZnO)の製造に再利用される。
As a result, the exhaust
このとき、本発明の排ガスの脱硫方法は、焙焼炉1から得られる酸化亜鉛(ZnO)の一部を使用し、以下の反応式に示すように、吸収塔10から回収された硫酸(H2SO4)で処理して得られる硫酸亜鉛(ZnSO4)を水酸化ナトリウム(NaOH)等のアルカリ剤によってpH6以上に中和処理して得られる水酸化亜鉛(Zn(OH)2)を使用する。
ZnO+H2SO4→ZnSO4+H2O
ZnSO4+2NaOH→Zn(OH)2↓+Na2SO4
At this time, the exhaust gas desulfurization method of the present invention uses a part of zinc oxide (ZnO) obtained from the roasting furnace 1, and as shown in the following reaction formula, sulfuric acid (H Use zinc hydroxide (Zn (OH) 2 ) obtained by neutralizing zinc sulfate (ZnSO 4 ) obtained by treatment with 2 SO 4 ) to
ZnO + H 2 SO 4 → ZnSO 4 + H 2 O
ZnSO 4 + 2NaOH → Zn (OH) 2 ↓ + Na 2 SO 4
ここで、水酸化亜鉛(Zn(OH)2)を用いた本発明方法の脱硫効果と酸化亜鉛(ZnO)を用いた従来方法の脱硫効果とを実験によって比較した。用いた実験装置の構成を図3に示す。図3に示すように、実験装置20は、排ガス吸収部21と濃度測定部22とを有している。
Here, the desulfurization effect of the method of the present invention using zinc hydroxide (Zn (OH) 2 ) and the desulfurization effect of the conventional method using zinc oxide (ZnO) were compared by experiments. The configuration of the experimental apparatus used is shown in FIG. As shown in FIG. 3, the
排ガス吸収部21は、濃度150g/Lの酸化亜鉛(ZnO)スラリ900mLを収容し、このスラリを撹拌する撹拌翼21aを気密に設けた容器であり、この容器に排ガス供給管23と、スラリを補給する補給管21bとが気密に接続されている。濃度測定部22は、濃度3重量%の過酸化水素水を保持すると共に、排ガス吸収部21との間を気密に接続して排ガス吸収部21内の二酸化硫黄(SO2)ガスを導く配管24を有している。ここで、過酸化水素水は、酸化亜鉛(ZnO)スラリに吸収されなかった二酸化硫黄(SO2)ガスを吸収する。また、濃度測定部22は、気密に接続した配管25に流量計26及びエアーポンプ27が設けられ、過酸化水素水に殆ど二酸化硫黄(SO2)ガスを吸収された気体を配管25を介して外部へ排出する。
The exhaust
以上のように構成される実験装置20を用い、10gの水酸化亜鉛(Zn(OH)2)を100mLの純水に混合したスラリを補給管21bから排ガス吸収部21に補給すると共に、濃度3,800ppmの二酸化硫黄(SO2)ガスを排ガス供給管23から4L/分の流速で供給しながら、濃度測定部22から過酸化水素水を採取し、過酸化水素水に吸収された二酸化硫黄(SO2)ガス濃度を、実験開始時を含めて1時間ごとに測定した。その結果を、図4に示す。
Using the
比較のため、水酸化亜鉛(Zn(OH)2)に代えて、10gの酸化亜鉛(ZnO)を100mLの純水に混合したスラリを補給管21bから排ガス吸収部21に補給し、前記と同様にして、濃度測定部22の過酸化水素水に吸収された二酸化硫黄(SO2)ガス濃度を測定した。その結果を、併せて図4に示す。ここで、酸化亜鉛(ZnO)による二酸化硫黄(SO2)の湿式処理に基づく吸収反応は次式で示され、生じた亜硫酸亜鉛(ZnSO3)は濃硫酸を添加することにより元の酸化亜鉛(ZnO)と二酸化硫黄(SO2)に分解される。
ZnO+SO2→ZnSO3
For comparison, in place of zinc hydroxide (Zn (OH) 2 ), a slurry prepared by mixing 10 g of zinc oxide (ZnO) with 100 mL of pure water is supplied to the exhaust
ZnO + SO 2 → ZnSO 3
以上のようにして測定した結果を図4に示す。水酸化亜鉛(Zn(OH)2)は、図4に示すように、脱硫開始から約3時間に亘って二酸化硫黄(SO2)の濃度を150ppm以下に保持できたのに対し、酸化亜鉛(ZnO)は脱硫開始から約2.5時間しか150ppm以下に保持できなかった。従って、水酸化亜鉛(Zn(OH)2)は、酸化亜鉛(ZnO)に比べて二酸化硫黄(SO2)の吸収効率が高いことが解る。このため、水酸化亜鉛(Zn(OH)2)を使用した場合、スラリ槽12に補充するスラリの補充頻度を酸化亜鉛(ZnO)の場合に比べて少なくすることができ、焙焼炉1から取り出して排ガス処理に使用する酸化亜鉛(ZnO)の量を減らすことができる。
The results measured as described above are shown in FIG. As shown in FIG. 4, zinc hydroxide (Zn (OH) 2 ) was able to maintain the concentration of sulfur dioxide (SO 2 ) at 150 ppm or less for about 3 hours from the start of desulfurization, while zinc oxide ( ZnO) could only be kept below 150 ppm for about 2.5 hours from the start of desulfurization. Therefore, it can be seen that zinc hydroxide (Zn (OH) 2 ) has higher absorption efficiency of sulfur dioxide (SO 2 ) than zinc oxide (ZnO). For this reason, when zinc hydroxide (Zn (OH) 2 ) is used, the replenishment frequency of the slurry to be replenished to the
尚、上述の実施の形態においては、排ガス吸収塔11は、焙焼炉1から得られる酸化亜鉛(ZnO)を原料とする水酸化亜鉛(Zn(OH)2)を使用して硫酸(H2SO4)回収後に残存する二酸化硫黄(SO2)を脱硫した。但し、本発明の排ガスの脱硫方法は、水酸化亜鉛(Zn(OH)2)を使用して二酸化硫黄(SO2)を湿式処理により回収すればよい。
In the above-described embodiment, the exhaust
このため、脱硫に用いる水酸化亜鉛(Zn(OH)2)は、例えば、建築材料,自動車,鉄スクラップ等のリサイクル原料から得られる製鋼煙灰から鉄を除去した酸化亜鉛(ZnO)を原料とし、この酸化亜鉛(ZnO)を湿式処理し、アルカリで中和して得られるフッ素(F),塩素(Cl),炭素(C),水素(H),酸素(O),硫黄(S)を1つ以上含むものを使用してもよい。このようなリサイクル原料を使用した水酸化亜鉛(Zn(OH)2)は、安価に利用できるうえ、環境に優しいという利点を有している。 For this reason, zinc hydroxide (Zn (OH) 2 ) used for desulfurization is made from, for example, zinc oxide (ZnO) obtained by removing iron from steelmaking smoke ash obtained from recycled materials such as building materials, automobiles, and iron scrap. Fluorine (F), chlorine (Cl), carbon (C), hydrogen (H), oxygen (O), sulfur (S) obtained by wet treatment of this zinc oxide (ZnO) and neutralization with alkali is 1 You may use what contains two or more. Zinc hydroxide (Zn (OH) 2 ) using such recycled raw materials has the advantage that it can be used at low cost and is environmentally friendly.
1 焙焼炉
2 廃熱ボイラ
3 サイクロン
4 ホットコットレル
5 増湿塔
6 冷却塔
7 ミストコットレル
8 乾燥塔
9 転化器
10 吸収塔
11 排ガス吸収塔
12 スラリ槽
13 循環ポンプ
14 配管
20 実験装置
21 排ガス吸収部
22 濃度測定部
23 排ガス供給管
24 配管
25 配管
26 流量計
27 エアーポンプ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (1)
前記二酸化硫黄を水酸化亜鉛スラリに吸収させて回収することを特徴とする排ガスの脱硫方法。 An exhaust gas desulfurization method for recovering sulfur dioxide from exhaust gas generated by roasting zinc concentrate,
An exhaust gas desulfurization method, wherein the sulfur dioxide is absorbed by zinc hydroxide slurry and recovered.
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