JP3408809B2 - 鉄化合物及び毒性元素を含む冶金廃棄物の製錬 - Google Patents

鉄化合物及び毒性元素を含む冶金廃棄物の製錬

Info

Publication number
JP3408809B2
JP3408809B2 JP51167090A JP51167090A JP3408809B2 JP 3408809 B2 JP3408809 B2 JP 3408809B2 JP 51167090 A JP51167090 A JP 51167090A JP 51167090 A JP51167090 A JP 51167090A JP 3408809 B2 JP3408809 B2 JP 3408809B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
waste
oxygen
furnace
smelting
melt
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP51167090A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH04507265A (ja
Inventor
ロス ボールドック，ブライアン
ミリス フロイド，ジョン
ウィリアム ライトフット，ブライアン
ローランド ロビリアード，ケニス
Original Assignee
オースメルト ピーティーワイ．リミテッド
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by オースメルト ピーティーワイ．リミテッド filed Critical オースメルト ピーティーワイ．リミテッド
Publication of JPH04507265A publication Critical patent/JPH04507265A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP3408809B2 publication Critical patent/JP3408809B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B5/00—General methods of reducing to metals
    • C22B5/02—Dry methods smelting of sulfides or formation of mattes
    • C22B5/10—Dry methods smelting of sulfides or formation of mattes by solid carbonaceous reducing agents
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B5/00—General methods of reducing to metals
    • C22B5/02—Dry methods smelting of sulfides or formation of mattes
    • C22B5/12—Dry methods smelting of sulfides or formation of mattes by gases
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B7/00—Working up raw materials other than ores, e.g. scrap, to produce non-ferrous metals and compounds thereof; Methods of a general interest or applied to the winning of more than two metals
    • C22B7/02—Working-up flue dust
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B7/00—Working up raw materials other than ores, e.g. scrap, to produce non-ferrous metals and compounds thereof; Methods of a general interest or applied to the winning of more than two metals
    • C22B7/04—Working-up slag
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G5/00—Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor
    • F23G5/08—Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor having supplementary heating
    • F23G5/085—High-temperature heating means, e.g. plasma, for partly melting the waste
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G2202/00—Combustion
    • F23G2202/20—Combustion to temperatures melting waste
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23L—SUPPLYING AIR OR NON-COMBUSTIBLE LIQUIDS OR GASES TO COMBUSTION APPARATUS IN GENERAL ; VALVES OR DAMPERS SPECIALLY ADAPTED FOR CONTROLLING AIR SUPPLY OR DRAUGHT IN COMBUSTION APPARATUS; INDUCING DRAUGHT IN COMBUSTION APPARATUS; TOPS FOR CHIMNEYS OR VENTILATING SHAFTS; TERMINALS FOR FLUES
    • F23L2900/00—Special arrangements for supplying or treating air or oxidant for combustion; Injecting inert gas, water or steam into the combustion chamber
    • F23L2900/07005—Injecting pure oxygen or oxygen enriched air
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E20/00—Combustion technologies with mitigation potential
    • Y02E20/34—Indirect CO2mitigation, i.e. by acting on non CO2directly related matters of the process, e.g. pre-heating or heat recovery
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00—Technologies related to metal processing
    • Y02P10/20—Recycling

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Geology (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は鉄化合物及び付随する毒性元素を含む冶金廃
棄物の製錬方法を供給する。本発明はそのような廃棄物
からの有用金属の回収及び環境的に受け入れ可能なスラ
グ生成物の形成を可能とする。
本発明が適している廃棄物の１形態は電解亜鉛法から
の浸出焙焼からの最終残渣である。この残渣はジャロサ
イト、針鉄鉱及び他の鉄化合物の少なくとも１つを含み
得る。これはまた重大な濃度の重金属類、例えば亜鉛や
鉛のような毒性元素並びに砒素やカドミウムのような毒
性元素、及び銀のような高価な金属をも含む。この廃棄
物は埋め立てのために廃棄したり、又は開放堆積場に貯
留することができず、というのはそれらの毒性元素が受
け入れることができない程に高濃度であり、そして外候
条件のもとで浸出可能であって、それにより地下水に汚
染をもたらすからである。このために殆どのプラントで
はその廃棄物をプラスチック内張り又は他の封鎖手段で
封鎖した池の中に貯留している。時がたつに連れて、そ
の封鎖手段は損傷を受けることがあり、それによって溶
液の漏洩及び地下水の汚染がもたらされる。
本発明によって製錬することのできる他の形態の廃棄
物は亜鉛のキルン焙焼過程からのクリンカーや製鉄、製
鋼工場の煙道粉塵を含む。これらの廃棄物も種々の鉄化
合物並びに上述のような毒性元素を含んでいる。電解亜
鉛法の浸出残渣と同様に、これら他の廃棄物の有毒元素
は環境への危険のためにそれらを投棄できないようなも
のである。
クリーンな環境を維持するためにこれらの廃棄物や類
似の廃棄物の貯留の必要を避け、そして環境的に受け入
れることのできる生成物が形成するような連続運転で使
用できる方法への要求が存在している。種々の有毒元素
を除去するためのいくつかの浸出法が開発されているけ
れども、これらは建設及び運転に経費がかかり、そして
完全に満足な最終生成物を生ずるものではない。
これら廃棄物に対して既に或る期間にわたっていくつ
かの製錬法が試みられていたけれども、２段階工程が必
要なために建設及び運転に高経費を要するものであっ
た。理論的にも、また実際にも、通常の炉システムにお
けるそれら廃棄物の１段階処理では、最終生成物の安全
な環境投棄に応じるために必要な低水準にまで全てのそ
れら有毒成分を除去できないことが見出されている。そ
れらの物質を強い還元条件のもとで製錬することによ
り、亜鉛、鉛及びカドミウムを揮発的反応によって充分
に低い水準まで除去することはできるけれども、砒素は
充分低い水準までは除去されない。これは強い還元条件
のもとでは砒素がスパイス（銅のようなベース金属を含
む鉄砒化物）の形で、又はカワ（銅のようなベース金属
を含む硫化鉄）の中の固溶体中に安定化されるからであ
る。これは還元的条件のもとでの製錬の場合のみなら
ず、還元性であることが必要なプラズマアーク炉運転に
おいても現れる。原料物質を弱い還元性条件、中性条件
又は酸化性条件のもとで製錬した場合に砒素及びカドミ
ウムは除去されるけれども亜鉛及び鉛は充分に低い水準
までは除去されない。
既に以前に開発されていたこれらの方法は２段階の製
錬を基礎とするものであった。その第１段階は酸化段階
であって、砒素をカドミウム、若干の亜鉛及び大部分の
鉛と一緒に除去して鉛に富んだヒューム及び供給原料中
の大部分の亜鉛と多量の鉛とを含むスラグが形成され
る。この段階は一般に提案されているように、サイクロ
ンやOutokumpuフラッシュリアクタのような懸濁製錬炉
の中で実施しなければならない。しかしながらこれはま
た、通常の亜鉛ヒューム化炉や頂部浸漬ランス噴射系を
用いる種々のリアクタにおけるように、燃料と酸素及び
／又は空気の下方からの羽口噴射又は上方からのランス
吹き込みを用いる浴型製錬リアクタにおいても実施する
ことができる。
その第２段階は、その酸化製錬系からのスラグを第２
の炉へ、又は同じ炉の中の異なった帯域の中へ移送する
ことを包含し、そしてこの段階はそのスラグの中に残存
している大部分の亜鉛と鉛とを揮発反応によって除去し
て環境的に受け入れることのできるスラグと有用なヒュ
ーム生成物とを作り出すように強い還元条件のもとで運
転される。スラグは流し出して通常の手段によって固化
させる。
いずれの段階においてもそのヒュームは公知の方法で
そのガス流から取り除かれ、そして次に亜鉛、鉛及び銀
を回収するために更に処理される。このスラグはセメン
ト製造又は製鋼に使用するために販売することができ、
或いはまた環境的に安定な埋め立て材として投棄するこ
とができる。
我々は、上述したような適当な廃棄物の、一段階製錬
法が有用なヒュームと環境的に適したスラグとを作り出
すために使用できることを見出した。従来の経験及び理
論的な予言に反して、ジャロサイトのような種々の鉄化
合物を含んでいるか、又はそれらよりなるような電解亜
鉛法浸出残渣及び類似の原料を、全体として強い還元性
の条件のもとでの浴式浸漬燃焼製錬又は類似の炉の中に
供給することによって砒素並びに亜鉛、鉛、アンチモン
及びカドミウムが充分に高い割合でヒューム化されて更
に処理を加える必要なく、環境的に受け入れることので
きるスラグを作り出し得ることが見出された。この驚く
べき発見の鍵は浸漬燃焼条件のもとでその溶融物の中に
酸化の生ずる少なくとも１つの燃焼領域が確立され、一
方その溶融物の内部は還元条件に支配されてその溶融物
の少なくとも表面において強い還元条件がもたらされる
ように運転するのが必要なことである。従ってその溶融
物の中で還元条件下に形成されたスパイス又はカワは上
記１つ以上の燃焼帯域の中で再び酸化されることがで
き、それによって砒素が金属又は酸化物として揮発する
ことがもたらされる。
一般的に言うならば、本発明の対象とする廃棄物は下
記、すなわち ａ）鉄化合物と、 ｂ）許容できる低い水準まで揮発によって除去するため
に強い還元性の条件のもとでの製錬を必要とする少なく
とも１種類の重金属と、及び ｃ）上記鉄化合物からそのような条件のもとで形成され
るカワまたはスパイスの中で安定化され、そして許容で
きる低い水準まで揮発させるために温和な還元性の、中
性の、又は酸化性の条件のもとで製錬することを必要と
する少なくとも１種類の毒性元素と を含むものである。
鉄化合物は、例えば赤鉄鉱及び針鉄鉱のような鉄酸化
物、例えば最も典型的な例が亜鉛フェライトであるよう
なフェライト等の混合酸化物、及び例えばジャロサイト
のような鉄硫酸塩である。強い還元条件を必要とする重
金属には、亜鉛及び鉛が含まれ、一方砒素、ビスマス及
びアンチモンはカワ又はスパイスの中で安定化されて強
い還元性条件以外の条件を必要とするような毒性元素の
最も典型的な例である。存在し得る他の金属元素にはコ
バルト、銅、ガリウム、ゲルマニウム、金、インジウ
ム、ニッケル及び銀が含まれる。鉛はもちろん毒性元素
であるけれども、本発明の目的のためにこれは単に重金
属として考慮することにする。カドミウムも存在させる
ことができ、そして重金属であってかつ毒性元素でもあ
り、カドミウムは亜鉛や鉛のように強い還元性の条件を
必要としないが、簡便のために鉛及び亜鉛とともに重金
属の群に含める。
本発明の一態様において、そのような廃棄物を還元剤
とともに製錬炉に供給してこの中で燃料と酸素含有ガス
とを浸漬吹き込みすることによって単一段階製錬過程に
より処理することよりなる製錬方法が提供された。本発
明はその炉の中で形成された溶融物の中でその溶融物の
酸化が起こるような少なくとも１つの浸漬燃焼領域が作
り出され、一方その溶融物の内部には還元条件が存在し
て少なくともその溶融物の表面において強い還元がもた
らされるように実施される。この還元条件は、上記少な
くとも１種類の重金属の揮発と、及び上記少なくとも１
種類の毒性元素がその中に取り込まれて安定化されるよ
うな、上記少なくとも１種類の鉄化合物からのカワ又は
スパイスの形成とがもたらされるように確立される。そ
の吹き込みは、その還元領域の中で作り出されたカワ又
はスパイスが上記燃焼領域へ循環され、かつこの中で酸
化されて上記少なくとも１種類の毒性元素の揮発をもた
らすように炉の内部で溶融物が循環することをもたら
す。製錬は好ましくはその生じたスラグが上記少なくと
も１種類の重金属及び上記少なくとも１種類の毒性元素
の両者が低レベルとなる段階まで継続する。
前述したように、全体としての還元条件は亜鉛、鉛及
びカドミウムよりなる重金属の揮発のために適している
けれども、これらの副次的割合がその燃焼領域において
も揮発され得る。この燃焼領域中での酸化性の条件は砒
素及びアンチモンのような毒性元素が安定化合物の形
で、又は還元条件のもとでのそれら鉄化合物によって形
成されたカワ又はスパイスの中の溶液の形で保持される
のを防ぎ、また従ってその燃焼領域内でのそれらの効果
的な揮発を確実にする。
本発明は頂部浸漬ランス式リアクタの中で実施するの
によく適している。しかしながら例えば底吹き羽口噴射
系のような他の種々のリアクタを用いることも可能であ
る。
本発明の方法は短いブローダウン又はパージ期間を含
むことができ、その間は吹き込みは原料廃棄物の供給を
行うことなく続けられる。これによって各不純物の最後
の部分が揮発した後で、スラグを環境的に受け入れるこ
とのできる生成物として流し出すことを可能にする。
本発明の方法はバッチ式の運転で実施することもでき
る。しかしながら連続式又は半連続式で実施するのが好
ましく、その際主要な変形態様として下記があげられ
る： Ａ）廃棄物の炉への漸進的な装入の間の連続的製錬、及
びバッチ式の、又は連続的なスラグの排出とともにその
溶融物の中に上記の少なくとも１つの燃焼領域を維持す
るための吹き込み。これはその溶融物から放出されるSO
2をその揮発した煙道ガスの毒性元素から回収して硫酸
製造に用いる際に有利である。
Ｂ）廃棄物の漸進的な装入の間の連続的製錬、及びその
酸化領域を炉が満たされるまで維持するための吹き込
み、並びにそれに引き続く、廃棄物をそれ以上装入する
ことなく製錬及び吹き込みを継続するようなブローダウ
ン又はパージ期間。次いでスラグの排出は次の製錬サイ
クルにおける連続的製錬に先立って行う。
Ｃ）上記Ａ）と同様な操作であるが、但しその排出され
たスラグは第２の炉に装入されてその中での次のバッチ
式又は連続的な製錬に用いる。
これらの変形態様のそれぞれにおいて大部分の有用重
金属及び実質的に全ての毒性元素はその連続的製錬期間
の間に揮発される。しかしながらブローダウン又はパー
ジ期間が、主として鉛及び／又は亜鉛よりなる重金属含
有量の残存水準を更に低下させるのを可能にするので好
ましい。変形態様Ｃ）もそのような主として鉛及び／又
は亜鉛を上述のように更に減少させることを可能にし、
そしてこれはその供給廃棄物がこれら重金属の比較的高
い初期含有量を有して全体的なエネルギーの節約をもた
らすときに有利なことがある。従来開発された前述の方
法は２つの段階を含むが、上記Ｃ）の変形態様はこのよ
うな方法に対する著しい対照をなすものであることに注
目すべきである。従来法は２段階を必要とし、その際第
１段階は酸化段階であって、その第２段階は還元段階で
あるが、これらの段階は１つの炉の中で異なった時間間
隔をおいて実施されるか、又は含有毒性元素の酸化によ
る揮発と含有重金属の還元による揮発との効果的な分離
を達成するために２つの炉の中で行われる。これに対し
て上記の態様Ｃ）は本発明の他の各変形態様と同様に重
金属及び毒性元素内容物の単一段階での実質的に完全な
揮発を可能にし、その際もう一つの炉の中での第２段階
は単にその重金属含有量を、その単一段階で達成され
た、既に実質的に受け入れることのできる水準よりも更
に低下させるために行われるものである。単一段階での
製錬が上記少なくとも１つの燃焼領域において酸化が起
こることを除いて還元条件のもとに行われることに加え
て、その追加的な炉の中での製錬も典型的には還元条件
のもとで行われる。
本発明の方法は或る金属相を作り出すことができ、そ
してこれはその炉から流し出すことができる。この金属
相は典型的には固溶体としての鉄と銅とからなり、また
この中にはニッケルも存在させることができ、更にはま
た銀や金のような他の高価な金属も存在し得る。スラグ
とこの金属相との分離は、その炉からまたはそれらを装
入したセトリング炉からそれぞれを選択的に流し出すこ
とによって行うことができる。分離の後でその金属相は
１種類以上の有用金属を回収するために処理することが
できる。
本発明は得るべき多くの利点を可能にさせる。これ
は、環境的に受け入れることのできるスラグと有用なヒ
ューム生成物とを形成する、廃棄物の単一の炉の中で連
続的に製錬することを許容する。２つの炉を用いるので
はなくて単一の炉で操作することによってこの方法は建
設及び運転を安価に行うことができる。この方法の制御
は、単一の炉が実質的に一定の運転条件のもとで用いる
ことができるので、単純かつ容易に達成できる。スラグ
を一つの炉から別の炉へ移す必要がないために、この方
法はより容易に環境的に受け入れられるようになる。一
つの炉から他の炉への酸化されたスラグの困難な移送を
避けることができるので、この方法は危険性が少ない。
この方法によれば、強い還元条件にさらされる酸化され
たスラグの本体よりもたらされるスラグの発泡の重大な
危険も除かれる。この方法のための還元剤の必要量は、
そのスラグの中での多量のマグネタイトの形成と還元と
が除かれるので、２段階の酸化還元法よりも僅かであ
る。その１つ以上の浸漬燃焼帯域の中での燃料の化学量
論に近い燃焼によって燃料の利用は低い酸素水準の場合
に可能であるものよりもより効率的であり、それによっ
てこの方法の全体としてのより低い燃料要求量がもたら
される。最後に、その吹き込みはより僅かな容積のガス
で単一流で行うことができ、それによって工場からの排
出の制御がより容易に達成される。
廃棄物は炉へ粒状の形で供給される。この廃棄物は完
全に乾燥しているか、または濾過ケーキの場合のように
湿潤していてもよい。最も好都合にはこれは好ましくは
過剰の微粉や過大粒度のもののないペレット化された形
で供給される。3mmから25mmまでの粒度、例えば３ない
し15mm程度の粒度が好ましい。廃棄物原料は酸素含有ガ
スと燃料との吹き込みに用いられるランス又は１つ以上
のランス或いは羽口を通じて炉に供給される。しかしな
がら原料をそのようなランスや羽口と独立に別個のラン
スや羽口或いはその他によって供給することもできる。
酸素含有ガスは好ましくは空気である。しかしながら
これは酸素富化空気、酸素、又は酸素と不活性ガスとの
混合物よりなるものでも良い。還元剤は例えば石炭のよ
うな粒子状炭素質物質よりなるものでもよいけれども、
この燃料は例えば油、天然ガス又は微粉炭のようないか
なる適当な物質であってもよい。ある場合には１つの物
質を還元剤及び燃料として用いることもできる。還元剤
は吹き込でもよく、そしてその場合には酸素含有ガス及
び燃料と一緒に、又は別個に吹き込むことができる。燃
料対酸素の吹き込み比率が化学量論量に近いときは、完
全に燃焼が起こる前に酸素がその溶融物と接触してこれ
を酸化するので、酸化的条件が燃焼帯域を支配する。更
に、燃焼反応によって生じたCO2とH2Oとが，例えばFeO
のような溶融物のスラグ成分及び存在するいかなるスパ
イス又はカワをも酸化するであろう。燃料の完全燃焼に
要求される酸素については85から100％までの範囲の燃
焼の化学量論が存在するのが好ましいが、僅かな化学量
論的過剰の酸素は許容し得る。化学量論が上記の85ない
し100％の範囲であるときはこれはその燃焼領域の中で
スラグの部分的酸化がもたらされるような条件のもとで
あるのが好ましい。
還元剤としての少なくとも部分的な炭素源として、炭
素含有灰分物質を使用することができる。このような灰
分物質のシリカ含有量は融剤として作用すること及び液
状スラグを与えることの点で好都合である。しかしなが
らこの利点は例えば他の炭素質還元剤が用いられるよう
な場合には適当な形態のシリカを別に添加することから
も導くことができる。
還元剤の添加は最も好ましくは燃焼帯域から離れたと
ころ、又は還元帯域内で行われる。しかしながら、既に
述べたように、粒状又は塊状の還元剤は、例えば酸素含
有ガスと燃料とがそれを通して吹き込まれるランス又は
羽口を介してその燃焼帯域又はその隣接域に加えられて
もよく、そして浮上する傾向とともにその還元剤は燃焼
帯域から遠ざかる方向へ移動する。石炭を燃料と還元剤
との両方に用いるためにランス又は羽口を通して加える
場合には、この石炭は粒子状寸法の混合物として存在
し、より微細な粒子は迅速に燃焼して燃料として用いら
れ、そしてより粗大な粒子はその吹き込み作用のもとで
その溶融物の中に分散されて燃焼領域から離れたところ
で還元剤として作用する。
本発明の方法は比較的広い温度範囲、例えば1150℃か
ら1500℃までのような温度範囲内で実施することができ
る。しかしながら適当なヒューム形成率に達するために
は例えば1350℃から1500℃までのような比較的高い温度
が好ましく、最も好ましくは1350℃から1450℃までであ
る。
添付の第１図は本発明による操作を示すもので、頂部
浸漬ランス式の炉を用いたものである。しかしながらこ
こで記述したように底吹き羽口噴射系を有する炉も用い
ることができる。
第１図において、製錬室12を画定する炉10が示されて
おり、これに製錬されるべき廃棄物及び還元剤並びに融
剤を入口16のところの回転式供給制御装置14を介して装
入することができる。炉10はまた煙道ガス排出管路18及
び下端がチャンバー12の製錬帯域内部に存在するように
突出している頂部浸漬ランス20をも有している。
チャンバー12の中で形成された、例えば先行の製錬過
程からの溶融物22とともに廃棄物、還元剤及び（必要の
場合）融剤が連続的に入口16から装入される。同時に、
燃料及び空気のような酸素含有ガスがその溶融物の中に
ランス20を介して吹き込まれる。ランス20の出口のとこ
ろに燃料が燃焼する燃焼帯域24が確立されるが、この中
では溶融物の酸化が起こる。石炭還元剤の添加は溶融物
22の少なくとも表面において、燃焼帯域24のところを除
いて強い還元条件が支配するように行われる。ランス20
によってもたらされる噴射作用は溶融物の循環が矢印で
示すように形成されるような態様のものである。すなわ
ち溶融物22は領域24と周囲の各領域との間を通過し、そ
してその各成分は領域24において酸化を受け、そしてこ
の領域から隔たったところでは還元を受ける。
溶融物の少なくとも表面においてその還元条件はその
溶融物の例えば亜鉛、鉛及びカドミウムのような重金属
成分の揮発をもたらす。それらの条件はまた充分な量の
硫黄分が供給原料の中に存在しているときはその供給さ
れた廃棄物の鉄化合物のカワの形成を、或いはまたその
供給原料の硫黄含有量が限られているときはスパイスの
形成をもたらす。有毒元素、主として砒素、そしてスパ
イスが形成される場合にはアンチモンもまた、それらが
溶融物からその還元条件のもとで揮発するのを実質的に
排除するようにこのカワ又はスパイスに取り込まれるこ
とにより安定化される。しかしながら溶融物が燃焼領域
24へ循環する際に毒性元素成分はこの領域における酸化
条件のもとで遊離されて揮発する。カワ又はスパイスも
若干の亜鉛、鉛、銀、金、銅、ニッケル及びコバルトを
含むことができ、そして鉛及び亜鉛含有量の少なくとも
１部分は領域24において溶融物から揮発し得る。
これらの揮発した有毒元素は排出管路18から放出され
る煙道ガスとともにこの炉から出てゆく。これらの元素
はその煙道ガスの中で金属蒸気として、又はその溶融物
の上方のチャンバー12の中で酸化的条件を作り出すこと
によりそれらはそれぞれの酸化物に転化され得る。これ
らの有毒元素は煙道ガスから分離して更に処理され、そ
して各種有用金属が回収される。
炉10はまた出口26をも備えており、ここから受け入れ
ることのできる低い有毒元素水準を有するスラグ生成物
を周期的に、又は連続的に排出することができる。この
スラグ生成物はそのまま廃棄することができ、或いはま
た環境的に受け入れることのできる製品として販売する
こともできる。
図示のように、ランス20はこの技術分野において知ら
れている保護スラグ層28により覆われている。この層28
は典型的にはランス20がその要求される位置まで降下す
る際にこのランスの噴射作用のもとでスラグの跳ね返り
によって形成される。
例 電解亜鉛法における浸出物焙焼生成物からの最終残渣
よりなる廃棄物435kgを頂部浸漬ランス式炉の中で製錬
した。この原料廃棄物は相当な割合のジャロサイトを含
み、そして全体的重量％で2.49％のZn、6.27％のPb、1
8.2％のFe、4.18％のSiO2、2.02％のCaO、160ppmのAg、
2825ppmのAs、1260ppmのCu、13.5％のＳ及び38％の水を
含むペレット化された形のものであった。この廃棄物を
５時間にわたり87kg/hrの平均供給量で炉に供給した。
このペレット化した廃棄物と一緒に、0.98％のZn、3.34
％のPb、6.2％のFe、27.6％のSiO2、2.92％のCaO、190p
pmのAg、562ppmのAs、1.41％のＳ、32.3％のＣ及び14.7
％の水を含む発電所運転からの廃棄灰分物質264kgを同
じ５時間の期間にわたりこの炉に供給した。ランスは天
然ガスと空気と水とを用いて90％の総合化学量論値の燃
焼及び28％の酸素富化において燃焼させた。５時間運転
した後にスラグの試料を採取したが、これは0.8％のZ
n、0.5％のPb及び30ppmのAsの分析値を与えた。塊状石
炭をもその廃棄物及び灰分物質に更に１時間にわたり10
kg/hrの供給量で加えたが、この期間の最後におけるス
ラグの浸漬試料は0.55％のZn、0.8％のPb及び30ppmのAs
の分析値を与えた。亜鉛、鉛及び砒素の時間による変化
は低下する傾向であり、そして更に低いZn、Pb及びAsの
水準が供給量及び運転条件の最適化とともに可能であ
る。天然ガス及び酸素（空気として）の噴射を化学量論
の55％において継続しながら供給を停止させた。20分の
後にZn、Pb及びAsのスラグ中の濃度水準はそれぞれ0.12
％、0.0323％及び＜10ppmに低下したが、これは排出の
前に短い非供給期間を置くことによって各不純物の濃度
水準が極めて低い水準まで急速に低下することを示す。
本発明の精神又は範囲から逸脱することなく、以上に
記述した構造及び各部の配置に種々の変更、修飾及び／
又は付加を取り入れ得ることが認められよう。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ Ｃ２２Ｂ 17/02 Ｃ２２Ｂ 17/02 19/30 19/30 (72)発明者 フロイド，ジョン ミリス オーストラリア国 3808 ヴィクトリア 州 アッパー ビーコンスフィールド エメラルド ロード 70―72 (72)発明者 ライトフット，ブライアン ウィリアム オーストラリア国 3782 ヴィクトリア 州 エメラルド メスメイト クレセン ト ロット 19 (72)発明者 ロビリアード，ケニス ローランド オーストラリア国 3158 ヴィクトリア 州 アップウェイ レオナルド ストリ ート ９ (56)参考文献 特開 昭61−177341（ＪＰ，Ａ) 特開 昭54−88829（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−145942（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C22B 1/00 - 61/00 B09B 1/00 - 5/00

Claims (24)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】下記 ａ） 少なくとも１種類の鉄化合物と、 ｂ） 鉛、亜鉛およびカドミウムから選ばれ、強い還元
    性の条件のもとで揮発により除去され得る少なくとも１
    種類の重金属と、及び ｃ） 砒素、アンチモンおよびビスマスから選ばれ、強
    い還元条件のもとで形成されるカワまたはスパイスの中
    で安定化され、それから次により弱い還元条件のもとで
    揮発により除去され得る少なくとも１種類の毒性元素と を含む冶金廃棄物を製錬して環境的に受け入れ可能な毒
    性元素含有量を有するスラグ生成物を形成させる方法に
    おいて、 この廃棄物を炉の中で還元剤の存在のもとに製錬し、前
    記製錬操作を、上記廃棄物のこの炉の中で形成された溶
    融物の中への燃料と酸素含有ガスとの浸漬吹き込みによ
    り、溶融物中を還元的条件が支配して少なくともその溶
    融物の表面において強い還元条件がもたらされる一方
    で、上記燃料と酸素含有ガスとの浸漬吹き込みはその溶
    融物の中に少なくとも１つの、酸化の生ずる浸漬燃焼領
    域を与えるように実施し、 また上記強い還元条件は前記少なくとも１種類の重金属
    の実質的に完全な揮発と前記少なくとも１種類の鉄化合
    物からの、前記少なくとも１種類の毒性元素がその中に
    安定化されて取り込まれるカワ又はスパイスの形成とを
    もたらし、 そしてその浸漬吹き込みは、前記カワ又はスパイスが上
    記少なくとも１つの燃焼領域へ循環してこのカワ又はス
    パイスが上記少なくとも１つの燃焼領域の中で酸化され
    て上記少なくとも１種類の毒性元素の揮発を生じさせる
    ようにその溶融物を循環させるような態様で行われる、
    上記方法。
  2. 【請求項２】前記重金属が亜鉛及び鉛の少なくとも１つ
    を含み、前記亜鉛及び鉛の少なくとも１つは前記還元条
    件のもとで実質的に完全にその溶融物から揮発される請
    求の範囲１の方法。
  3. 【請求項３】前記燃料と酸素含有ガスとの浸漬吹き込み
    が少なくとも１つの頂部浸漬ランスによって行われる請
    求の範囲１又は２の方法。
  4. 【請求項４】前記燃料と酸素含有ガスとの浸漬吹き込み
    が底吹き羽口噴射系によって行われる請求の範囲１又は
    ２の方法。
  5. 【請求項５】前記製錬操作が、前記廃棄物の溶融物の中
    へ廃棄物が供給される間の第１の期間のあいだ継続さ
    れ、次いで前記廃棄物の供給が、この溶融物の中の前記
    少なくとも１種類の重金属の水準が前記継続された浸漬
    吹き込みによって環境的に受容可能な水準へ低下される
    パージ期間のあいだ停止される、請求の範囲１ないし４
    のいずれか１つの方法。
  6. 【請求項６】酸素含有ガスが燃焼領域中でのスラグの部
    分酸化を起こさせるような条件のもとで燃料の完全燃焼
    の85ないし100％をもたらすような酸素濃度を有してい
    る、請求の範囲１ないし５のいずれか１つの方法。
  7. 【請求項７】酸素含有ガスが空気、酸素富化空気、酸
    素、及び酸素と不活性ガスとの混合物から選ばれる、請
    求の範囲１ないし６のいずれか１つの方法。
  8. 【請求項８】前記燃料が油、天然ガス、及び噴射が十分
    可能なほど微細な石炭から選ばれる、請求の範囲１ない
    し７のいずれか１つの方法。
  9. 【請求項９】前記還元剤が炭素質物質を含む、請求の範
    囲１ないし８のいずれか１つの方法。
  10. 【請求項１０】前記還元剤が石炭及び炭素含有灰分物質
    から選ばれる、請求の範囲９の方法。
  11. 【請求項１１】前記還元剤が液状スラグを形成させる際
    の融剤として作用するのに充分なシリカ含有量を有する
    炭素含有灰分物質である、請求の範囲10の方法。
  12. 【請求項１２】シリカを前記還元剤と一緒に炉に添加し
    て液状スラグを形成させる際の融剤として作用させる、
    請求の範囲10の方法。
  13. 【請求項１３】前記還元剤を前記少なくとも１つの燃焼
    領域から隔たった位置で前記製錬過程の間に炉に添加す
    る、請求の範囲１ないし12のいずれか１つの方法。
  14. 【請求項１４】前記還元剤が前記少なくとも１つの燃焼
    領域において前記製錬過程の間に炉に添加され、そして
    還元剤が浮遊し燃焼領域から遠ざかる方向に移動する、
    請求の範囲１ないし12のいずれか１つの方法。
  15. 【請求項１５】前記還元剤を前記燃料及び酸素含有ガス
    の前記浸漬吹き込みのために用いた吹き込み手段によっ
    て炉に添加する、請求の範囲14の方法。
  16. 【請求項１６】製錬過程を1150℃ないし1500℃の温度に
    おいて実施する、請求の範囲１ないし15のいずれか１つ
    の方法。
  17. 【請求項１７】前記温度が1350℃ないし1500℃である、
    請求の範囲16の方法。
  18. 【請求項１８】スラグ生成物を、前記少なくとも１種類
    の毒性元素の含有量が更に低下したスラグを作り出すた
    めにもう１つの炉へ送り込み、この中でこれが更に製錬
    される、請求の範囲１ないし17のいずれか１つの方法。
  19. 【請求項１９】前記廃棄物の少なくとも１種類の鉄化合
    物が針鉄鉱と赤鉄鉱とを含む鉄酸化物、フェライトを含
    む混合酸化物、ジャロサイトを含む硫酸塩、及びそれら
    の混合物よりなる群からのものである、請求の範囲１な
    いし18のいずれか１つの方法。
  20. 【請求項２０】前記少なくとも１種類の毒性元素が砒素
    及びアンチモンよりなる群からのものである、請求の範
    囲１ないし19のいずれか１つの方法。
  21. 【請求項２１】前記廃棄物が電解亜鉛法からの浸出焙焼
    生成物からの残渣である、請求の範囲１ないし20のいず
    れか１つの方法。
  22. 【請求項２２】前記廃棄物が亜鉛キルン焙焼過程からの
    クリンカーである、請求の範囲１ないし20のいずれか１
    つの方法。
  23. 【請求項２３】前記廃棄物が製鉄又は製鋼工場の煙道粉
    塵である、請求の範囲１ないし20のいずれか１つの方
    法。
  24. 【請求項２４】前記廃棄物が前記炉に供給されるに先立
    ってペレット化される、請求の範囲１ないし23のいずれ
    か１つの方法。
JP51167090A 1989-08-24 1990-08-23 鉄化合物及び毒性元素を含む冶金廃棄物の製錬 Expired - Lifetime JP3408809B2 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
AU594889 1989-08-24
AU5948 1989-08-24

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH04507265A JPH04507265A (ja) 1992-12-17
JP3408809B2 true JP3408809B2 (ja) 2003-05-19

Family

ID=3696448

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP51167090A Expired - Lifetime JP3408809B2 (ja) 1989-08-24 1990-08-23 鉄化合物及び毒性元素を含む冶金廃棄物の製錬

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3408809B2 (ja)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AU2007315330B2 (en) * 2006-11-02 2012-09-27 Umicore Recovery of non-ferrous metals from by-products of the zinc and lead industry using electric smelting with submerged plasma

Also Published As

Publication number Publication date
JPH04507265A (ja) 1992-12-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5282881A (en) Smelting of metallurgical waste materials containing iron compounds and toxic elements
US4957551A (en) Method for treatment of dust recovered from off gases in metallurgical processes
EP0453151B1 (en) Process for recovering valuable metals from a dust containing zinc
US5531805A (en) Smelting ferrous materials
TWI402356B (zh) 回收具有高含量鋅及硫酸鹽之殘餘物的方法
JP4350711B2 (ja) 産業廃棄物の溶融処理法
US4006010A (en) Production of blister copper directly from dead roasted-copper-iron concentrates using a shallow bed reactor
JP5183638B2 (ja) 液中プラズマでの電熱製錬を使用する亜鉛及び鉛産業の副産物からの非鉄金属の回収
EA004622B1 (ru) Обогащение концентратов сульфидов металлов
KR20060026950A (ko) 아연 잔류물로부터 비철 금속을 회수하는 방법
EA013690B1 (ru) Извлечение ценных металлов из отходов выщелачивания цинка
AU739426B2 (en) Process for reducing the electric steelworks dusts and facility for implementing it
US5467365A (en) Process for the recovery of lead arising especially from the active material of spent batteries, and electric furnace intended especially for the use of the process
KR102355322B1 (ko) 크루드 솔더의 제조를 위한 개선된 방법
KR20090075880A (ko) 서브머지드 플라즈마를 구비한 전기용련을 사용하여 아연 및 납 산업의 부산물로부터 비철 금속을 회수하는 방법
JP3408809B2 (ja) 鉄化合物及び毒性元素を含む冶金廃棄物の製錬
AU633143B2 (en) Smelting of metallurgical waste materials containing iron compounds and toxic elements
JP4525453B2 (ja) スラグフューミング方法
AU7341098A (en) Recycling process for brass foundry waste
JP4274069B2 (ja) スラグフューミング法で得られる銅合金とマットの再利用方法
JP4274067B2 (ja) 銅合金から不純物金属を除去する方法及びそれを利用したスラグフューミング方法
WO2024046656A1 (en) Process for heavy metal removal from iron- and steelmaking flue dust
US4076523A (en) Pyrometallurgical process for lead refining
RU2182184C1 (ru) Способы переработки железосодержащих материалов
EP0641865A1 (en) Method of reprocessing lead-containing materials

Legal Events

Date Code Title Description
S531 Written request for registration of change of domicile

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531

S533 Written request for registration of change of name

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080314

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090314

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090314

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100314

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100314

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110314

Year of fee payment: 8

EXPY Cancellation because of completion of term
FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110314

Year of fee payment: 8