JP6804945B2 - 酸化亜鉛鉱の製造プラントにおける排ガスの処理方法 - Google Patents
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Description
本発明は、酸化亜鉛鉱の製造プラントにおける排ガスの処理方法である。酸化亜鉛鉱の製造プラントでは、鉄鋼業における高炉や電気炉等の製鋼炉から発生する鉄鋼ダスト等の粗酸化亜鉛を原料として用いて、その粗酸化亜鉛を還元焙焼し、粗酸化亜鉛に含まれる亜鉛を回収することによって酸化亜鉛鉱を製造する。
図1は、酸化亜鉛鉱の製造プロセスの一例を示すフロー図である。図1に示すように、酸化亜鉛鉱の製造方法は、鉄鋼ダスト等の製造原料を還元焙焼して粗酸化亜鉛ダストを得る還元焙焼工程S10と、得られた粗酸化亜鉛ダストから不純物成分を分離除去して粗酸化亜鉛ケーキを得る湿式工程S20と、粗酸化亜鉛ケーキを乾燥加熱して酸化亜鉛鉱を得る乾燥加熱工程S30と、を有する。また、乾燥加熱工程S30で発生した燃焼排ガスを洗浄する排ガス洗浄工程S40を有する。
還元焙焼工程S10は、鉄鋼ダスト等の原料を還元焙焼することによって粗酸化亜鉛ダストを得る工程である。具体的に、還元焙焼工程S10における還元焙焼処理は、還元焙焼ロータリーキルン(以降、「RRK」と表記する)による焙焼法に基づいて行われる。以下、粗酸化亜鉛の原材料として鉄鋼ダストを用い、RRKによって還元焙焼を行う場合について説明する。
湿式工程S20は、還元焙焼工程S10を経て回収された粗酸化亜鉛のダストから不純物成分を分離除去して粗酸化亜鉛ケーキを得る工程である。
乾燥加熱工程S30は、湿式工程S20を経て得られた粗酸化亜鉛ケーキを乾燥加熱して酸化亜鉛鉱(粗酸化亜鉛焼鉱)を得る工程である。具体的に、乾燥加熱工程S30における乾燥加熱処理は、乾燥加熱ロータリーキルン(以降、「DRK」と表記する)等の乾燥加熱装置を用い、装置に装入させた粗酸化亜鉛ケーキを焼成することで行われる。この乾燥加熱工程S30における処理により、フッ素等のハロゲン濃度をさらに低減させた、高品位の酸化亜鉛鉱を製造することができる。
排ガス洗浄工程S40は、乾燥加熱工程S30にてDRKから発生した排ガス(燃焼排ガス)を洗浄する工程である。具体的に、排ガス洗浄工程S40においては、湿式のガス洗浄塔と湿式電気集塵機とを組み合わせた設備により行われる。
次に、酸化亜鉛鉱の製造プラントにおける排ガスの処理方法についてより詳細に説明する。図2は、酸化亜鉛鉱の製造プラントの構成の概要を示す図であり、図1を用いて説明した酸化亜鉛鉱の製造プロセスに沿って各種の処理設備が設けられている。
先ず、酸化亜鉛鉱の製造プラント1では、図2に示すように、酸化亜鉛鉱の製造原料である鉄鋼ダストを還元焙焼して粗酸化亜鉛ダストを生成する処理にて排出される排ガスに、活性炭を吹き込み、その原料の粗酸化亜鉛に含まれる水銀を活性炭に吸着させて粗酸化亜鉛ダストと共に回収する。
酸化亜鉛鉱の製造プラント1においては、上述したように、酸化亜鉛鉱の製造原料である鉄鋼ダストを還元焙焼する還元焙焼炉11が設けられている。還元焙焼炉11としては、還元焙焼ロータリーキルン(RRK)が挙げられ、長軸方向の全長が50m程度の炉であり、ロータリーキルンの排出端側からオイルバーナーによる加熱が行われ、装入端側から排ガスが排出される。
乾式電気集塵機12は、RRK11の下流側に設けられており、RRK11から排出された燃焼排ガスが導入され、その燃焼排ガス中に含まれるRRKダストである粗酸化亜鉛ダストが回収される。この乾式電気集塵機12により、燃焼排ガス中に含まれる粗酸化亜鉛ダストの80%程度が回収される。
バグフィルター13は、乾式電気集塵機12の下流側に設けられており、その乾式電気集塵機12からの処理排ガスが導入される。このバグフィルター13においては、バグを構成する高分子繊維の耐熱性の観点から、入口温度が130℃〜180℃に制御される。
図2に示すように、乾式電気集塵機12にて回収された粗酸化亜鉛ダストと、バグフィルター13にて回収された、水銀を吸着させた活性炭とを含む回収物は、次に、不純物成分を除去するための湿式処理設備21に移送される。湿式処理設備21においては、移送された粗酸化亜鉛ダストと水銀を吸着させた活性炭とを含む回収物に対してレパルプ洗浄処理が施され、ハロゲン系の不純物成分が除去された粗酸化亜鉛ケーキが生成する。
酸化亜鉛鉱の製造プラント1においては、上述したように、得られた粗酸化亜鉛ケーキを乾燥加熱する乾燥加熱炉31が設けられている。乾燥加熱炉31としては、乾燥加熱ロータリーキルン(DRK)が挙げられ、長軸方向の全長が30m程度の炉であって、排出端側からオイルバーナーによる加熱が行われ、酸化亜鉛を製造する。一方で、その装入端側からは排ガスが排出される。
ガス洗浄塔32は、DRK31の下流側に設けられており、DRK31から排出された燃焼排ガスが導入され、洗浄液を用いて、排ガス中の固形分であるDRKダストを固気分離する洗浄処理を行う。なお、DRK31からの燃焼排ガスは、その煙道内において洗浄水によって予備洗浄され、その後に、ガス洗浄塔32に導入される。燃焼排ガスは、煙道内にて予備洗浄が行われることから、ガス洗浄塔32の入口部では280℃〜300℃程度にまで冷却されている。
湿式電気集塵機群33は、直列に複数の湿式電気集塵機(ミストコットレル)33a,33bが配列して設けられ、ガス洗浄塔32の処理排ガスからダストを除去する。なお、図2においては、2基の湿式電気集塵機33a(No.1ミストコットレル),33b(No.2ミストコットレル)が直列に設けられている例を示しているが、これに限られず、3基、4基等の湿式電気集塵機が直列に設けられているものであってもよい。
充填塔34は、湿式電気集塵機群33の下流側に設けられており、水銀吸着剤が充填されている。この充填塔34においては、湿式電気集塵機群33から排出された処理排ガスが導入され、湿式電気集塵機群33における処理によっても回収されずにその排ガス中に残存した水銀を、水銀吸着剤に吸着させて除去する。
ここで、水銀吸着剤としては、特に制限されないが、例えば、粒子の最大長さが25mm以下であり、粒径が1mm以上の粒コークス等の炭素化合物の表面に、銅精鉱、亜鉛精鉱、鉛精鉱等から選択される1種以上の硫化物を付着させたものを好適に用いることができる。なお、「粒子の最大長さ」とは、球状では無い形状における粒子の最大幅のことをいう。
Hg+PbS → HgS+Pb
Hg+CuS → HgS+Cu
上述したように、この充填塔34には、湿式電気集塵機群33からの処理排ガスを通過させることによって、その処理排ガス中に残留した水銀を効率的に回収することができ、その充填塔34を経て煙突から放出されるDRK排ガス中の水銀濃度を極めて低いレベルにすることができる。
酸化亜鉛鉱の産出量が6t/h〜10t/hである酸化亜鉛鉱の製造プラントから排出される排ガスに対し、排ガス中の水銀を除去する処理を行った。具体的には、図2に示す製造プラント1を用いて、排ガスの処理方法を実行した。
実施例2では、実施例1と同様にして排ガスの処理方法を実行したのち、さらに、ミストコットレル33bから排出された処理排ガスを、水銀吸着剤が充填された充填塔34に通過させる処理を行った。
参考例1として、実施例1と同様にしてDRK31にて焼成を行った後、得られたDRK31からの燃焼排ガスを、ガス洗浄塔32及び湿式電気集塵機群33に導入した。このとき、湿式電気集塵機群33の上流側に位置するミストコットレル33aから排出された処理排ガスには、酸化剤水溶液を噴霧させなかった。つまり、排ガス中の水銀を酸化して除去する処理を行わなかった。
酸化亜鉛鉱の産出量が6t/h〜10t/hである酸化亜鉛鉱の製造プラントから排出される排ガスに対し、排ガス中の水銀を除去する処理を行った。具体的には、図3に示す製造プラント100を用いて、排ガスの処理方法を実行した。
11 還元焙焼炉(RRK)
12 乾式電気集塵機
13 バグフィルター
21 湿式処理設備
31 乾燥加熱炉(DRK)
32 ガス洗浄塔
33 湿式電気集塵機群(ミストコットレル)
33a,33b ミストコットレル
34 充填塔
Claims (8)
- 酸化亜鉛鉱の製造プラントにおける排ガスの処理方法であって、
酸化亜鉛鉱の製造原料を還元焙焼して粗酸化亜鉛ダストを生成する処理にて排出される排ガスに、活性炭を吹き込み、原料の粗酸化亜鉛に含まれる水銀を該活性炭に吸着させて該粗酸化亜鉛ダストと共に回収し、
前記粗酸化亜鉛ダストと前記水銀を吸着させた活性炭とを含む回収物に対して湿式処理を施して粗酸化亜鉛ケーキを生成させ、
前記粗酸化亜鉛ケーキを焼成することにより該粗酸化亜鉛ケーキに含まれる水銀を揮発させたのち、その揮発させた水銀を含む排ガスに酸化剤を噴霧することによって該水銀を酸化する
排ガスの処理方法。 - 前記酸化剤の噴霧により酸化させて得られた水銀のダストを前記排ガスから除去するとともに、さらに、該排ガスを水銀吸着剤が充填された充填塔に通過させる
請求項1に記載の排ガスの処理方法。 - 前記酸化剤は、次亜塩素酸ソーダ水溶液又は過マンガン酸カリウム水溶液である
請求項1又は2に記載の排ガスの処理方法。 - 前記水銀吸着剤は、粒子の最大長さが25mm以下であり、粒径が1mm以上の粒コークスの表面に、銅精鉱、亜鉛精鉱、及び鉛精鉱のいずれか1種以上が付着したものである
請求項2に記載の排ガスの処理方法。 - 前記酸化亜鉛鉱の製造プラントは、
酸化亜鉛鉱の製造原料を還元焙焼して粗酸化亜鉛ダストを生成させる還元焙焼炉と、
前記還元焙焼炉の燃焼排ガスから粗酸化亜鉛ダストを回収する乾式電気集塵機と、
前記乾式電気集塵機の処理排ガスから粗酸化亜鉛ダストを回収するバグフィルターと、
前記乾式電気集塵機及び前記バグフィルターにて回収した粗酸化亜鉛ダストを湿式処理することにより粗酸化亜鉛ケーキを得る湿式処理設備と、
前記粗酸化亜鉛ケーキを焼成することにより酸化亜鉛焼鉱を製造する乾燥加熱炉と、
前記乾燥加熱炉の燃焼排ガスを洗浄液で洗浄するガス洗浄塔と、
直列に複数の湿式電気集塵機が配列されており、前記ガス洗浄塔の処理排ガスからダストを除去する湿式電気集塵機群と、を備える
請求項1乃至4のいずれか1項に記載の排ガスの処理方法。 - さらに、水銀吸着剤が充填されており、前記湿式電気集塵機群からの処理排ガスを該水銀吸着剤に通過させる充填塔を備える
請求項5に記載の排ガスの処理方法。 - 前記活性炭は、前記バグフィルターの上流側において前記乾式電気集塵機の処理排ガスに吹き込まれる
請求項5又は6に記載の排ガスの処理方法。 - 前記酸化剤は、前記湿式電気集塵機群において、該酸化剤が噴霧された排ガスが少なくとも1基以上の湿式電気集塵機を通過する位置で、前記排ガスに噴霧される
請求項5乃至7のいずれか1項に記載の排ガスの処理方法。
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