JP2000509104A - 流動層焙焼処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 硫化金属鉱石のための流動層焙焼処理方法における流動層を安定化する方法において、鉱石の約３０％以上の最小量が約１００〜４２０μｍの範囲の粒径になるように流動層の中の微粒子物質の粒径分布を制御する工程からなる。最小量は約３５％から約４０％になる。本発明の一態様において、粒径分布は、鉱石の中の鉛の量を約３％から約４％、好ましくは約３．７％から約３．８％の範囲に保持することにより制御される。他の態様において、粒径分布はペレット化された供給物を用いることによるか、またはペレット化された供給物の使用と鉱石の鉛成分を調整との工程の組み合わせにより制御される。

Description

【発明の詳細な説明】 流動層焙焼処理方法 発明の分野 本発明は、硫化亜鉛鉱石のような硫化金属鉱石またはそのような鉱石の混合物 のための流動層焙焼処理方法、特に、流動層を安定化し、流動層の粒径分布を誘 導及び制御することにより持ち越し（carryover）を低減する方法に関するもの である。 発明の背景 ラージ（Lurgi:商標）の流動層焙焼炉のような、ある種の商業的に入手し得る 焙焼炉は、ガス流に装填される高濃度の固体を操作するように設計されているに も関わらず、鉱石の細かさはオンラインの操作時間を少なくする重要な一因とな り、結果として亜鉛の生産を減少させる。細かい物質は流動する燃焼ガスにより 焙焼層から持ち出される傾向が高く、結果として、鉱石の多くの部分が焙焼炉の フリーボードで反応する。このことは、ボイラの入口温度を増大させ、ボイラの 管及びサイクロンを詰まらせる粘着性のカルサインの形成をもたらす。ガス流中 の微細な大きさの固体は、また、システムを操作するガスによって、さらに多く 運ばれる。これらの固体は最終的に電気集塵機及びスクラバにより除去されるに も関わらず、装填される高濃度の固体がメンテナンスの頻度とこれらのユニット の仕事の負荷を増大させる。 流動層焙焼炉の流動特性の改良が試みられている。例えば、オーストラリア国 特許第６０４０６２号（ＡＵ−Ｂ−７９７２４／８７）は、流動層に供給される 中程度の粒径の範囲の物質の比率を増大することによって流動層焙焼炉の流動層 における物質の流動特性を改良する方法を記述している。 採鉱冶金工業において、鉱石のペレット化は公知である。鉄鉱石工業は１９５ ０年代以来、高炉に供給するタコナイトタイプの鉄鉱石をペレット化している。 しかしながら、硫化亜鉛鉱石のような微細な硫化金属鉱石により製造されるペレ ットは、流動層焙焼炉中での操作及び焙焼に耐えるために十分に強くなるかどう かが問題である。 発明の要約 本発明によれば、硫化金属鉱石のための流動層焙焼処理における流動層を安定 化する方法において、微粒子物質の約３０％以上の最小量が約１００〜４２０μ ｍ（マイクロメートル）の範囲の粒径になるように流動層の中の微粒子物質の粒 径分布を制御する工程からなる方法が提供される。最小量は好ましくは約３５％ 以上である。好ましくは、最小量は約３５％から約４０％の範囲内になる。 粒径分布の制御は、流動層に供給される鉱石中の塊状化剤の量を、流動層にお いて前記粒径分布を生成するように保持することからなるものでもよい。前記塊 状化剤は、鉱石中に存在する、ＰｂＳ，ＦｅＳ₂またはＦｅＳのような硫化金属 からなるものでもよい。 粒径分布の制御は、また鉱石中の鉛の量を、鉱石の重量当り約３％〜約４％の 範囲に保持することからなるものでもよい。鉛の量は、好ましくは鉱石の重量当 り約３．７％から約３．８％の範囲である。 また、粒径分布の制御は、粒径を増大してペレット化を行う流動層に、鉱石を 供給することからなるものでもよい。粒径分布の制御は、鉱石の鉛含有量を制御 するか、ペレット化された供給物を用いるかのどちらかからなるものでもよく、 これらの方法の両方を組み合わせてなるものでもよい。 また、本発明に従って、重量で１１．５％以下の水分を含む混合物が得られる ように、所定量の微細な硫化金属鉱石を、所定量の液状結合剤と混合する工程か らなり、前記混合は高剪断混合機による所定時間のバッチ式の方法で達成され、 結果として得られた混合物の水分が前記混合の間に約１００μｍから３３００μ ｍの粒径範囲内のペレットを生成するように調整されるペレット化処理方法が提 供される。水分は、好ましくはその比率が約１００μｍから約１０００μｍの粒 径範囲内、さらに好ましくは約１００μｍから約４２０μｍの範囲内になるよう なペレットを生成するように調整される。 本明細書で、高剪断混合機とは、激しい混合動作と供給される物質の均一化と を提供する混合機を言う。これは、ディフレクタ、ロータ、高速モータ等に、専 有の幾何学的パラメータを含む特性を持たせようとする特殊な混合機により達成 される。本出願人は、商業的に入手できるエイリッチ（Eirich:商標）のＲ型強 力混合機がそのような適切な装置の一つであることを見出した。 液状結合剤は、水または水性硫酸塩溶液からなるものでもよい。好ましくは、 液状結合剤は硫酸亜鉛溶液からなる。 本処理方法は、また、固形結合剤を、硫酸金属鉱石及び液状結合剤と混合する 工程からなるものでもよい。 本発明の一態様において、固形結合剤の量は、鉱石の重量当り約０．５％から 約３％、好ましくは約１％から約２％である。他の態様において、固形結合剤の 量は、鉱石の重量当り約１％未満である。 固形結合剤は、廃水処理プラント（ＥＴＰ）残留物またはサイクロンもしくは 電気集塵機（ＥＳＰ）捕集物のような流動層焙焼処理に内在的な物質からなるも のでもよい。 本発明のさらに他の目的及び適用は、以下の本発明の好適態様の記述から明ら かにされるだろう。 図面の簡単な説明 図１は、不安定な状態下、１２カ月間にわたり処理する焙焼炉の有効率及び速 度のグラフである。 図２は、鉛の含有量が本発明の方法に従って制御されている間の６カ月間にわ たり処理する２つの焙焼炉のそれぞれにおける、同一のパラメータのグラフであ る。 好適な態様の詳細な記述 本発明に従う焙焼処理の実施において、流動層の面積が８４ｍ²であるラージ （商標）の乱流流動層焙焼炉が用いられる。この型の焙焼炉は工業、特に亜鉛鉱 石の焙焼に関してよく知られている。従って、前記焙焼炉はここではより詳しく は記述されない。 比較のために、微細な硫化亜鉛鉱石を用いる不安定な流動層の典型的操作条件 は次の通りである。 流動層の粒径分布 微細 （＜１０５μｍ） ＞５０％ 中程度 （１０５〜４２０μｍ） ５〜１５％ 粗大 （４２０〜１１００μｍ） ― 超粗大 （＞１１００μｍ） ＞３５％ 流動層のオーバーフロー 製造されるカルサインの５〜１５％ 電気集塵機（ＥＳＰ）の塵埃負荷 製造されるカルサインの４〜６％ （１２〜１８ｇｍｓ／ｍ³） ボイラの出口温度 ４５０〜５００℃（汚れあり） 風箱の圧力 ２１００〜２２００ｍｍＨ₂Ｏ 微細な硫化亜鉛鉱石を用いて本発明の一態様に従う方法の実施において、焙焼 炉に対する供給物は、分析されて、その鉛の含有量が鉱石の重量当りＰｂ約３． ７〜３．８％に維持されるように制御される。しかしながら、約３％から最大４ ％までのより広い範囲が許容される。鉱石の公知の分析結果から、流動層の供給 物の構成は、所望の量の塊状化剤を含んで流動層に供給物が生成されるように、 例えば、異なる鉱石の組み合わせまたは混合により制御される。 焙焼炉混合物を構成する亜鉛鉱石中の鉛の不足量は、もし必要ならば、鉛鉱石 の付加により補完される。 この供給方法は、供給物における中程度の粒径の部分の日々の変化を少なくし て、焙焼操作をさらにもっと安定にする。この方法により、それぞれ図１及び図 ２に示すように、速度及び有効率に著しい進歩があった。 焙焼炉の「有効率」は、焙焼炉が操作される時間を言い、焙焼炉が操作のため に有効である時間の百分率として表わされる。「速度」との用語は、焙焼炉に対 する物質の供給速度を言い、時間当りのメートルトンとして表わされる。 得られた結果は、次の通りである。 流動層の粒径分布 微細 （＜１０５μｍ） １５〜２５％ 中程度 （１０５〜４２０μｍ） ＞３０％ 粗大 （４２０〜１１００μｍ） ― 超粗大 （＞１１００μｍ） １５〜３０％ 流動層のオーバーフロー 製造されるカルサインの２５〜３５％ 電気集塵機（ＥＳＰ）の塵埃負荷 製造されるカルサインの２〜３％ （４〜８ｇｍｓ／ｍ³） ボイラの出口温度 ＜４２５℃（汚れは著しく少ない） 風箱の圧力 ２５００〜２８００ｍｍＨ₂Ｏ 不安定な状態下での５〜１５％に比較して、焙焼炉の流動層の物質の３０％以 上は１００から４２０μｍの粒径の範囲になると見ることができる。流動層のオ ーバーフローは、不安定な状態下での５〜１５％に比較して、製造されるカルサ インの２５〜３５％に増大される。さらに、電気集塵機に対する塵埃負荷は低減 され、ボイラの出口温度は著しく低下される。風箱の圧力は、２１００から２２ ００ｍｍＨ₂Ｏが２５００〜２８００ｍｍＨ₂Ｏに増大される。 本発明に従うペレット化処理方法は、次に、実施例により記述される。 例えば計量供給機（weigh feeder）等により正確に計量された量の微細な硫化 亜鉛鉱石、または２種類若しくはそれ以上の異なる硫化亜鉛鉱石の混合物は貯蔵 庫（holding bin）に集められる。その量は、本実施例では、３８００ｋｇであ る。３８００ｋｇのバッチは供給され、３０秒以上、エイリッチ（商標）混合機 で定速混合される。 また本実施例では、典型的には鉱石の重量の１〜２％のサイクロンまたはＥＳ Ｐ捕集物の形の結合物質が、鉱石と一緒にエイリッチ（商標）混合機に３０秒以 上に亘って供給される。 典型的には水性硫酸亜鉛溶液である液相は、固形物質が混合機に添加された後 で混合機に供給される。用いられる鉱石が約１１％の水分を生成するように十分 な液相が添加される。例えば、本実施例に用いられる鉱石は、すでにいくらかの 水分を含んでいる。 物質は、混合機に対する鉱石の添加の開始から測定した合計時間で約５分間、 バッチ形式で継続的に混合される。物質が排出されると、新しい混合サイクルが 開始される。この処理は、雰囲気温度で、なんら加熱を必要とすること無く実施 される。 この処理は、約２００〜３３００μｍの粒径範囲、約１５００μｍの平均粒径 でペレットを生成する。低い水分では、１００μｍを下回る粒径の粒子が生成さ れる。水分が塊の粒径分布を決定する。このようにして粒子径分布は、水分調整 により制御することができる。しかしながら、１１．５％以上の水分は、この値 以上では望ましくない塊が形成されるので、避けられるべきである。 各種の物質が結合剤として使用できる。例えば、硫酸亜鉛を含む清澄機（clar ifier）のオーバーフロー（ＣＯＦ）や中性供給物（ＮＦ）の両方のような硫酸 化物含有溶液は、それだけを結合剤として、即ち固形結合剤の添加なしで使用す るときに、結合剤として水だけを使用するよりも効果的である。このような溶液 は、硫酸亜鉛として約１５０ｇ／ｌの亜鉛を含む。本質的に１５０ｇ／ｌの硫酸 亜鉛の中性溶液（ｐＨ５．０）が好適であるが、他の適切な溶液を用いることも できる。 固形結合剤及び硫酸化物溶液は、硫酸化物そのものを含む溶液だけよりも良い 作用をすることが見出された。固形結合剤の添加は液相の結合剤を高い許容量で 添加できるようにし、結果として、高い強度のペレットを得る。好ましくは硫酸 化物を含む物質が選択される。 経済的理由により、望ましい固形結合剤は、亜鉛製造処理に内在的である物質 から選択される。次のものが有用であることが見出された。 廃水処理プラント（ＥＴＰ）残留物。結合剤としての有用性が示され、それ だけの理由で、十分に焙焼炉にリサイクルすることができる。（ガス流に対 する持ち越しは最小限度に抑えられる。）この物質は焙焼の中で吸熱性の負 荷であり、従って焙焼炉の流動層を冷却する。 サイクロン／ＥＳＰ捕集物。この物質は、結合剤として特に有用であること が見出された。 焙焼炉カルサイン。この焙焼炉生成物質はまた、結合剤として有用であるこ とが見出された。 ベントナイト。これは十分であることが見出されるが、不必要な物資を導入 するので望ましくない。試験の結果は、本処理においてベントナイトが一般 的に除去されることができることを示した。 生石灰。この物質はまた十分であるべきことが見出されるが、これもまた不 必要な物資を導入するので望ましくない。 用いられる固形結合剤の量は、典型的には、鉱石の重量の約０．５％から約３ ．０％である。好ましくは、その量は操作及びリサイクルする固体を最小限に抑 えるために所望により０から約１％で変動するが、もしＥＴＰ残留物が用いられ るならば、より大量にリサイクルすることが望ましい。いくつかの実施例を表１ に示す。 表１で、「レッドドッグ」汚泥は、アラスカの本出願人の「レッドドッグ」鉱 山から出る汚泥を言う。 固形結合剤としての使用に適する典型的なサイクロン／ＥＴＰ捕集物は、流動 層焙焼炉の排ガスから捕集される塵埃の各種混合物である。塵埃は、サイクロン 及び電気集塵機で収集される。近似的な分析値が表２に示される。 硫酸化物成分が結合処理を補助しており、ＥＳＰ捕集物のような高濃度で硫酸 化物成分を含む物質が有益であると信じられる。 バッチ式のペレット化処理における保持時間は約１から３０分、好ましくは５ から１０分でよく、典型的には少なくとも５分の保持時間が好ましい。 ペレット化された物質は、焙焼の前に不定期の貯蔵をすることができることが 見出された。貯蔵温度は変化することができる。貯蔵温度は凝固点以下であるこ とができる。ペレットの圧縮強度は、凍結／解凍サイクルの数によって変化しな いことが見出された。 本発明の他の態様に従う方法の実施において、ペレット化された鉱石は、流動 層における微粒子物質の粒子径分布を望ましく保持するために、焙焼炉に対する 供給物の中に含まれる。この方法が、鉱石の中の塊状化剤の量を制御する一選択 肢として用いることができるが、また、用いられる鉱石のタイプにより、塊状化 剤の制御と協働して実施されることができる。 本発明の好適な態様だけがここで詳細に記述されたが、本発明はそれにより限 定されるものではなく、添付の請求項の範囲で変更されることができる。

【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項 【提出日】１９９８年１月２７日（１９９８．１．２７） 【補正内容】 明細書 流動層焙焼処理方法 発明の分野 本発明は、硫化亜鉛鉱石のような硫化金属鉱石またはそのような鉱石の混合物 のための流動層焙焼処理方法、特に、流動層を安定化し、流動層の粒径分布を誘 導及び制御することにより持ち越し（carryover）を低減する方法に関するもの である。 発明の背景 ラージ（Lurgi:商標）の流動層焙焼炉のような、ある種の商業的に入手し得る 焙焼炉は、ガス流に装填される高濃度の固体を操作するように設計されているに も関わらず、鉱石の細かさはオンラインの操作時間を少なくする重要な一因とな り、結果として亜鉛の生産を減少させる。細かい物質は流動する燃焼ガスにより 焙焼層から持ち出される傾向が高く、結果として、鉱石の多くの部分が焙焼炉の フリーボードで反応する。このことは、ボイラの入口温度を増大させ、ボイラの 管及びサイクロンを詰まらせる粘着性のカルサインの形成をもたらす。ガス流中 の微細な大きさの固体は、また、システムを操作するガスによって、さらに多く 運ばれる。これらの固体は最終的に電気集塵機及びスクラバにより除去されるに も関わらず、装填される高濃度の固体がメンテナンスの頻度とこれらのユニット の仕事の負荷を増大させる。 流動層焙焼炉の流動特性の改良が試みられている。例えば、ＥＰ−Ａ−２７４ １８７は、流動層に供給される中程度の粒径の範囲の物質の比率を増大すること によって流動層焙焼炉の流動層における物質の流動特性を改良する方法を記述し ている。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，Ｌ Ｕ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ， ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，Ｓ Ｚ，ＵＧ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＵ，ＢＡ，ＢＧ，ＢＲ，ＣＡ ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ， ＧＥ，ＨＵ，ＩＬ，ＪＰ，ＫＰ，ＫＲ，ＬＴ，ＬＶ，Ｍ Ｇ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＲＯ，ＲＵ ，ＳＥ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＲ，ＵＡ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．硫化金属鉱石のための流動層焙焼処理における流動層を安定化する方法に おいて、物質の約３０％以上の最小量が約１００〜４２０μｍの範囲の粒径にな るように流動層の中の微粒子物質の粒径分布を制御する工程からなることを特徴 とする方法。 ２．前記最小量は約３５％以上であることを特徴とする請求項１記載の方法。 ３．前記最小量は約３５％から約４０％の範囲内になることを特徴とする請求 項２記載の方法。 ４．粒径分布の制御は、流動層に供給される鉱石中の塊状化剤の量を、流動層 において前記粒径分布を生成するように保持することからなることを特徴とする 請求項１記載の方法。 ５．前記塊状化剤は、流動層に供給される前記鉱石中に存在する硫化金属から なることを特徴とする請求項４記載の方法。 ６．粒径分布の制御は、流動層に供給される鉱石中の鉛の量を、鉱石の重量当 り約３％から約４％の範囲に保持することからなることを特徴とする請求項１記 載の方法。 ７．鉛の量は、鉱石の重量当り約３．７％から約３．８％であることを特徴と する請求項６記載の方法。 ８．粒径分布の制御は、粒径を増大してペレット化を行う前記流動層に、鉱石 を供給することからなることを特徴とする請求項１記載の方法。 ９．前記ペレット化は、重量で１１．５％以下の水分を含む混合物が得られる ように、所定量の微細な硫化金属鉱石を、所定量の液状結合剤と混合する工程か らなり、前記混合は高剪断混合機による所定時間のバッチ式の方法で達成され、 結果として得られた混合物の水分が前記混合の間に約１００μｍから３３００μ ｍの粒径範囲内のペレットを生成するように調整されることを特徴とする請求項 ８記載の方法。 １０．前記水分は、その比率が約１００μｍから約１０００μｍの粒径範囲内 であるペレットを生成するように調整されることを特徴とする請求項９記載の方 法。 １１．前記水分は、その比率が約１００μｍから約４２０μｍの粒径範囲内の であるペレットを生成するように調整されることを特徴とする請求項１０記載の 方法。 １２．前記液状結合剤は水からなることを特徴とする請求項９記載の方法。 １３．前記液状結合剤は水性硫酸化物溶液からなることを特徴とする請求項９ 記載の方法。 １４．前記硫酸化物溶液は硫酸亜鉛溶液であることを特徴とする請求項１３記 載の方法。 １５．さらに、固形結合剤を、前記硫化金属鉱石及び液状結合剤に混合する工 程からなることを特徴とする請求項９記載の方法。 １６．前記固形結合剤の量は、鉱石の重量当り約０．５％から約３％であるこ とを特徴とする請求項１５記載の方法。 １７．前記固形結合剤の量は、鉱石の重量当り約１％から約２％であることを 特徴とする請求項１６記載の方法。 １８．前記固形結合剤の量は、鉱石の重量当り約１％未満であることを特徴と する請求項１５記載の方法。 １９．前記固形結合剤は、廃水処理プラント残留物からなることを特徴とする 請求項１５記載の方法。 ２０．前記固形結合剤は、サイクロン／ＥＳＰ捕集物からなることを特徴とす る請求項１５記載の方法。 ２１．前記固形結合剤は、カルサインからなることを特徴とする請求項１５記 載の方法。 ２２．前記固形結合剤は、硫酸化物の混合物からなることを特徴とする請求項 １５記載の方法。 ２３．前記所定時間は、約１から約３０分であることを特徴とする請求項９記 載の方法。 ２４．前記所定時間は、約５から約１０分であることを特徴とする請求項２３ 記載の方法。 ２５．前記水分は、その比率が約１００μｍから約１０００μｍの粒径範囲内 であるペレットを生成するように調整されることを特徴とする請求項９記載の方 法。 ２６．前記水分は、その比率が約１００μｍから約４２０μｍの粒径範囲内の であるペレットを生成するように調整されることを特徴とする請求項２５記載の 方法。 ２７．粒径分布の制御は、そこの粒径を増大するペレット化に従う前記流動層 に鉱石を供給することと、前記鉱石中の鉛を所定の量に保持することとからなる ことを特徴とする請求項１記載の方法。 ２８．重量で１１．５％以下の水分を含む混合物が得られるように、所定量の 微細な硫化金属鉱石を、所定量の液状結合剤と混合する工程からなり、前記混合 は高剪断混合機による所定時間のバッチ式の方法で達成され、結果として得られ た混合物の水分が前記混合の間に約１００μｍから３３００μｍの粒径範囲内の ペレットを生成するように調整されることを特徴とするペレット化処理方法。 ２９．さらに、固形結合剤を、前記硫化金属鉱石及び前記液状結合剤に混合す る工程からなることを特徴とする請求項２８記載の処理方法。 ３０．前記固形結合剤の量は、鉱石の重量当り約０．５％から約３％であるこ とを特徴とする請求項２９記載の処理方法。 ３１．前記固形結合剤の量は、鉱石の重量当り約１％から約２％であることを 特徴とする請求項３０記載の処理方法。 ３２．前記固形結合剤の量は、鉱石の重量当り約１％未満であることを特徴と する請求項２９記載の処理方法。 ３３．前記固形結合剤は、廃水処理プラント残留物からなることを特徴とする 請求項２９記載の処理方法。 ３４．前記固形結合剤は、サイクロン／ＥＳＰ捕集物からなることを特徴とす る請求項２９記載の処理方法。 ３５．前記固形結合剤は、カルサインからなることを特徴とする請求項２９記 載の処理方法。 ３６．前記固形結合剤は、硫酸化物の混合物からなることを特徴とする請求項 ２９記載の処理方法。 ３７．前記所定時間は、約１から約３０分であることを特徴とする請求項２８ 記載の処理方法。 ３８．前記所定時間は、約５から約１０分であることを特徴とする請求項３７ 記載の処理方法。 ３９．前記水分は、その比率が約１００μｍから約１０００μｍの粒径範囲内 であるペレットを生成するように調整されることを特徴とする請求項２８記載の 処理方法。 ４０．前記水分は、その比率が約１００μｍから約４２０μｍの粒径範囲内の であるペレットを生成するように調整されることを特徴とする請求項３９記載の 処理方法。