JPH1150165A - 製鉄ダストからの亜鉛の回収方法 - Google Patents

製鉄ダストからの亜鉛の回収方法

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JPH1150165A
JPH1150165A JP21834197A JP21834197A JPH1150165A JP H1150165 A JPH1150165 A JP H1150165A JP 21834197 A JP21834197 A JP 21834197A JP 21834197 A JP21834197 A JP 21834197A JP H1150165 A JPH1150165 A JP H1150165A
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JP
Japan
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dust
iron
hot metal
zinc
gas
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Application number
JP21834197A
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English (en)
Inventor
Masabumi Ikeda
正文 池田
Tadaaki Hino
忠昭 日野
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JFE Engineering Corp
Original Assignee
NKK Corp
Nippon Kokan Ltd
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Publication date
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    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
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    • Y02P10/25Process efficiency

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  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
  • Waste-Gas Treatment And Other Accessory Devices For Furnaces (AREA)
  • Carbon Steel Or Casting Steel Manufacturing (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 製鉄ダストから亜鉛を効率よく回収方法を目
的とする。 【解決手段】 不活性ガス雰囲気又は減圧下で容器に保
持した溶銑に水分が5wt%である製鉄ダストを添加
し、溶銑に攪拌ガス吹き込み、溶銑中の炭素で酸化鉄と
酸化亜鉛を還元し、鉄分を回収し、蒸気となった亜鉛を
含む排ガスを冷却して亜鉛を回収する。この際、製鉄ダ
ストの溶銑への添加速度を50kg/min以上とする
ことが望ましい。また、溶銑への攪拌ガスを深さ1m以
上の溶銑中に吹き込むことが望ましい。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、製銑工程及び製鋼
工程で発生する製鉄ダスト(以下単にダストという)に
含まれる鉄分を製鉄工程にリターンすると共に、ダスト
中の酸化亜鉛を還元し、亜鉛分を濃化して回収する方法
に関する。
【0002】
【従来の技術】製鉄所で発生する主要な製鉄ダストとし
ては、製銑工程で発生する高炉乾ダストと高炉湿ダスト
と、製鋼工程で発生する転炉湿ダストである。その外、
電気炉メ−カで発生する電炉ダストがある。高炉湿ダス
トと転炉湿ダストはいずれの場合もベンチュリースクラ
バーで捕集され、シックナで回収される。これらの湿ダ
ストは水分を15から40wt%も含むので、その後何
らかの処理をする場合には適当な手段により乾燥するこ
とが必要である。
【0003】表1に上記製鉄ダストの水分以外の成分組
成を示す。高炉ダストはコークス粉を含むので炭素分が
多く、転炉ダストは金属鉄を多く含む点で相違する。ま
た、高炉湿ダストは亜鉛分を他のダストよりも多く含ん
でいる。このように、高炉ダスト中には、鉱石、石炭な
ど各種製鉄原料中に含まれる亜鉛が濃化しており、高炉
原料としてリターンすると、高炉炉内で濃縮し炉壁耐火
物を損傷するので、その使用量に限度があり、一般に以
下のような処置が行われている。
【0004】
【表1】
【0005】ロータリキルン、シャフト炉、電気炉、
溶融還元炉などの専用炉による脱亜鉛処理方法 この方法においては、製鉄ダストを石炭、コークス等と
混合し、電気、または炭化水素の燃焼などにより加熱
し、還元性雰囲気で含まれている酸化亜鉛を還元して蒸
発させ、亜鉛を回収する。
【0006】湿式脱亜鉛法 この方法では、製鉄ダストを酸抽出し、亜鉛を水酸化物
として沈殿させるか、又はアンモニア抽出し、炭酸塩と
して沈殿させる。
【0007】製鉄ダストをミルスケール代替として高
炉の鋳床、溶銑予備処理、或いは転炉において溶銑に添
加し、鉄分を回収する方法 この方法では、製鉄ダストを1300〜1600℃の溶
銑中に酸素ガスと共に添加し、製鉄ダスト中の鉄分を溶
銑中に回収し、同時に製鉄ダスト中の酸化亜鉛を還元す
る。
【0008】還元された亜鉛は気化し、同時に発生して
いるダストに再付着するので、このダストを集塵機で捕
集する。製鉄ダストの溶銑への添加条件として高炉の鋳
床樋、取鍋等における溶銑予備処理、転炉等への添加に
よっては、ある程度製鉄ダストが減容する。その例を表
2に示すが、製鉄ダスト中の亜鉛濃度の増加は表2に示
すように、1.1倍から数倍濃化し、また、製鉄ダスト
の体積減少、即ち減客化が行われる。
【0009】
【表2】
【0010】
【発明が解決しようとする課題】従来技術及びの方
法では脱亜鉛率は高いが、脱亜鉛専用炉を必要とする。
脱亜鉛専用炉は既存の製鉄所内にはないのが一般的であ
り、脱亜鉛処理を脱亜鉛処理業者に委託する。そのた
め、人件費、輸送費がかかると同時に、1000℃以上
の高温で処理を行うため、操業費が高価であり、また、
設備建設費も極めて高価であるという問題がある。
【0011】また、従来技術の方法では、従来技術
、と比較し処理コストの面では大幅に改善されてい
るが、主目的がミルスケール代替としての製鉄ダストを
使用し、ダスト中の鉄分を回収するため、表3に示すよ
うに、回収されたダストの脱亜鉛効率、即ち二次ダスト
中の亜鉛濃度が低く、亜鉛原料として不適格である。更
に、還元された亜鉛が冷却過程で多く酸化されるので、
直接亜鉛としては利用できないので、還元する必要があ
る。
【0012】
【表3】
【0013】そこで、本発明は、製銑、製鋼工程で発生
した製鉄ダストを直接銑鋼工程にリターンし、同時に脱
亜鉛処理を行い、ここで回収するダスト中の亜鉛濃度を
金属亜鉛製造の原料として供給できる亜鉛濃度、約40
wt%以上に濃化することのできる製鉄ダストからの亜鉛
の回収方法を課題とする。
【0014】
【課題を解決するための手段】発明者らは、上記課題を
解決するために種々研究した結果、溶銑に添加したダス
トが可及的に飛散しないように製鉄ダストを溶銑に添加
することが重要であることを知見した。
【0015】さらに、製鉄ダストを溶銑中に添加すると
鉄分は溶銑中に回収され、この際溶銑の表面で発生する
ダスト(二次ダストという)を集塵機などで吸引する
と、吸引された二次ダストには亜鉛が濃化しており、発
生した二次ダストを含む排ガスをガスクーラ等により冷
却すると排ガス中の亜鉛は、蒸気圧が高いため金属亜鉛
として析出することを知見して、下記の発明をするに至
った。
【0016】第1の発明は、下記の工程を備えたことを
特徴とする製鉄ダストからの亜鉛の回収方法である。 (a)不活性ガス雰囲気又は減圧下で容器に保持した溶
銑に、水分が5wt%以下である製鉄ダストを添加し、
(b)前記溶銑に攪拌ガスを吹き込んで溶銑と前記製鉄
ダストを反応させ、(c)発生する二次ダストを含む排
ガスを冷却し、主に金属亜鉛を回収する。
【0017】製鉄ダストが、湿式集塵機即ちベンチュリ
ースクラバーで得られるダストの場合には通常水分を含
んでいるので、予め乾燥し,水分を5wt%以下とし、
必要により破砕し粒径を2mm以下とした製鉄ダストを
不活性ガス雰囲気又は減圧下で溶銑鍋等の容器に保持さ
れている溶銑の表面に添加する。
【0018】製鉄ダスト中の水分を5wt%以下とする
ことによりダストを1300℃以上の溶銑に添加しても
水蒸気の発生は少なく、添加の歩留りはよい。製鉄ダス
トは溶銑と反応して、その鉄分と亜鉛が効率良く還元さ
れ、溶銑表面から発生する二次ダストは亜鉛分が高いの
で、これを冷却すると亜鉛を回収できる。この際不活性
ガス雰囲気においては還元された亜鉛は再酸化されるこ
とがない。また、減圧下、例えば0.5気圧にすると還
元された亜鉛は蒸気圧が高いので容易に蒸発し、また再
酸化されにくい。
【0019】第2の発明は、前記攪拌ガスの溶銑への吹
き込みに際して、該攪拌ガスを深さ1m以上の溶銑中に
吹き込むことを特徴とする製鉄ダストからの亜鉛の回収
方法である。ランスを使用して不活性ガスを攪拌ガスと
して吹き込む場合には、ランスの溶銑中における浸漬深
さが1m以上であると、攪拌ガスが溶銑内を浮上する際
に溶銑を十分攪拌し、溶銑と溶銑表面上にある製鉄ダス
トを十分反応させるので、製鉄ダストの還元反応の効率
がよく、溶銑表面からの二次ダスト発生量は少なくな
る。
【0020】第3の発明は、前記製鉄ダストの溶銑への
添加速度を50から300kg/minの範囲とする製
鉄ダストからの亜鉛の回収方法である。上記ダストの溶
銑への添加速度が50kg/min未満では、溶銑から
発生する二次ダスト中の亜鉛分の濃度が低くなるので望
ましくない。また、製鉄ダストの溶銑への添加速度が3
00kg/minを超えると製鉄ダストの飛散量が多
く、添加の効率が低下するので望ましくない。
【0021】第4の発明は、前記排ガスをガスクーラで
冷却することを特徴とする製鉄ダストからの亜鉛の回収
方法である。溶銑表面から発生する二次ダストは亜鉛分
が高いので、この排ガスをガスクーラで冷却すると純度
の高い金属亜鉛を回収できる。
【0022】
【発明の実施の形態】製鉄所で発生する酸化鉄を主成分
とする製鉄ダスト(以下ダストという)は表1に示すよ
うな成分組成となっている。なお、この成分組成は水分
を除去した成分組成であり、ベンチュリースクラバーか
ら直接得られた湿ダストは15〜45wt%の水分を含
んでいる。
【0023】そこで、先ずこの水分を種々の方法により
乾燥し、少なくとも5wt%以下とする。ダストを溶銑
表面に添加した際に水分が急激に蒸発し、ダストが急激
に膨張して飛散することを防止するためである。なお、
ダストを溶銑中に吹き込む方法もあるが、溶銑中で水分
が急激に蒸発するので、溶銑を飛散させるので好ましく
ない。
【0024】乾燥前の粒径は1mm以下であるが、乾燥
により粒径が変化した場合には、破砕し粒径を2mm以
下とすることが良好な反応性を維持するために望まし
い。なお、前述の乾ダストは通常乾燥することは必要が
ない。水分が5wt%以下であるからである。なお、水
分が5wt%以下のダストを所謂デスペンサによりキャ
リヤーガスにより搬送し、例えばランスを介して溶銑鍋
中の溶銑に吹き込むこともできる。図1に設備の概要を
示す。
【0025】溶銑を収容する容器としては、溶銑鍋で足
りるが、特別に制作した脱亜鉛処理用の容器でもよい。
図1においては、溶銑を収容する容器として溶銑鍋2に
収容した溶銑4にランス8を浸漬し、窒素ガス等の不活
性ガスを攪拌ガスとして吹き込みながらシュ−ト10か
らダスト12を溶銑に添加する。
【0026】ダスト中の酸化鉄は溶銑に含まれている炭
素により還元され、FeとCOガスとなり、Feは鉄分
として回収される。また、製鉄ダスト中のZnOは溶銑
中の炭素によりZnとCOガスに還元される。溶銑の上
面から酸化鉄の還元により発生したCOガスと共に、少
量の未反応のダストと、還元された亜鉛の蒸気が発生す
る。
【0027】溶銑鍋の上部を大気の侵入を排除するフ−
ド6で覆い、発生した二次ダストを含む排ガス20をダ
クト14に吸引し、水冷チュ−ブ18を備えたガスクー
ラ16内で冷却する。フード6内は大気の進入を防止す
るため窒素ガス、又はアルゴンガス等の不活性ガスを充
填し、蒸発した亜鉛が酸化しないように配慮する。ま
た、適当な排気手段により排気して、フード内お圧力を
大気圧以下にすることにより亜鉛の蒸発を促進し、また
亜鉛の再酸化を防止する。
【0028】排ガス中に含まれている亜鉛の蒸気は再酸
化されずに水冷チュ−ブ18の外面に凝集付着するの
で、適当な手段、例えば掻きだし手段により付着した金
属亜鉛30を補集する。ガスクーラ16の代わりに通常
の集塵機、例えば電気集塵機、或いはスクラバを使用す
ることもできる。排ガス中のその他の部分22は更に図
示しない吸引機により外部に放出される。
【0029】
【実施例】以下において溶銑鍋に溶銑を220tonを
収容し、製鉄ダストを添加し、還元した場合における反
応状況を示す。図2にダストの添加速度と二次ダスト発
生量とこのダスト中の亜鉛濃度との関係を示す。本発明
では、攪拌ガスとして窒素ガス等の不活性ガスを使用し
ているので、二次ダストの発生量が少なく、また二次ダ
スト中の亜鉛濃度が添加速度と共に高くなる。添加速度
が250kg/minでは発生する二次ダスト中の亜鉛
が約80wt%となる。
【0030】図3には二次ダストの発生量に対する製鉄
ダストを吹き込むランスの浸漬深さの影響を示す。ラン
スの浸漬深さが1m以上では溶銑に添加した製鉄ダスト
は十分攪拌されているので還元反応は早く、二次ダスト
の発生量が少なく、反応の歩留りが高いことが示されて
いる。
【0031】ダスト12を図示しないデスペンサにより
窒素等のキャリヤーガスによりダストをランスを介して
吹き込むこともできる。図4には、ランス8から製鉄ダ
ストを所定の固気比で溶銑に吹き込んだ場合における固
気比と二次ダスト中の亜鉛濃度との関係を示す。製鉄ダ
ストをランスから吹き込む場合には、固気比の影響が大
きいことが示されている。
【0032】上記の結果に基づき、250ton溶銑鍋
に溶銑を220ton装入し、溶銑にランスを浸漬し表
4に示す条件で製鉄ダストを溶銑に添加した結果、表4
に示すような脱亜鉛ができた。 1.吹き込んだダスト中の亜鉛(脱亜鉛率)は95%回
収できた。 2.発生したダスト量は添加したダスト量の20wt%
以下であり、ダストの体積と二次ダストの体積の比(減
容化率)は1/5以下であった。 3.回収した金属亜鉛の濃度は85wt%であった。
【0033】
【表4】
【0034】
【発明の効果】以上述べた通り、不活性ガス雰囲気又は
減圧下で製鉄ダストを溶銑表面に添加し、窒素等の不活
性ガスをランスから溶銑に吹き込んで攪拌すると、製鉄
ダストから酸化鉄を還元し、鉄分として回収することが
できるばかりでなく、亜鉛を効率よく回収できる。この
際、二次ダストをガスクーラで冷却すると金属亜鉛を回
収できる。従って、亜鉛資源の回収が経済的に可能とな
り、また、鉄鋼製造プロセスをより経済的なものとする
ことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を実施する設備の概要を示す図である。
【図2】製鉄ダストの添加速度、二次ダスト発生量とこ
のダスト中の亜鉛濃度との関係を示す図である。
【図3】二次ダストの発生量に対するランスの浸漬深さ
の影響を示す図である。
【図4】一定の製鉄ダストの添加速度における固気比の
影響を示す図である。
【符号の説明】
2 溶銑鍋 4 溶銑 6 フード 8 ランス 10 シュ−ト 12 製鉄ダスト 14 ダクト 16 ガスク−ラ 18 水冷チュ−ブ 20 二次ダストを含む排ガス 22 排ガス 30 金属亜鉛

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 下記の工程を備えたことを特徴とする製
    鉄ダストからの亜鉛の回収方法。 (a)不活性ガス雰囲気又は減圧下で容器に保持した溶
    銑に、水分が5wt%以下である製鉄ダストを添加し、
    (b)前記溶銑に攪拌ガスを吹き込んで溶銑と前記製鉄
    ダストを反応させ、(c)発生する二次ダストを含む排
    ガスを冷却し、主に金属亜鉛を回収する。
  2. 【請求項2】 前記溶銑への攪拌ガスの吹き込みに際し
    て、該攪拌ガスを深さ1m以上の溶銑中に吹き込むこと
    を特徴とする請求項1記載の製鉄ダストからの亜鉛の回
    収方法。
  3. 【請求項3】 前記製鉄ダストの添加速度を50kg/
    minから300kg/minの範囲とする請求項1又
    は2に記載の製鉄ダストからの亜鉛の回収方法。
  4. 【請求項4】 前記排ガスをガスクーラで冷却すること
    を特徴とする請求項1から3のいずれかに記載の製鉄ダ
    ストからの亜鉛の回収方法。
JP21834197A 1997-07-30 1997-07-30 製鉄ダストからの亜鉛の回収方法 Pending JPH1150165A (ja)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6503289B2 (en) 2000-03-30 2003-01-07 Midrex International B.V. Zurich Branch Process for manufacturing molten metal iron
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KR101027218B1 (ko) 2009-01-30 2011-04-06 재단법인 포항산업과학연구원 아연 함유물로 부터의 아연 회수방법
CN111102847A (zh) * 2019-11-26 2020-05-05 众德环保科技有限公司 一种低排放的富氧侧吹熔炼炉

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