JPH0452234A

JPH0452234A - 集塵ダストから金属質成分を分離回収する方法

Info

Publication number: JPH0452234A
Application number: JP2162158A
Authority: JP
Inventors: Taizo Fukami; 深見　泰三; Fukunobu Nakajima; 中島　福信; Bunji Eto; 恵藤　文二
Original assignee: KANSAI SEIKO KK
Current assignee: KANSAI SEIKO KK
Priority date: 1990-06-20
Filing date: 1990-06-20
Publication date: 1992-02-20

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、例えば製鋼用電気炉から排出されるダストに
含有されている金属質成分を有効に分離回収する集塵ダ
ストから金属質成分を分離回収する方法に関する。

〔従来の技術〕

例えば、アーク式電気炉で行なう製鋼作業には多量の酸
素を使用する。そのために、原料中に含まれるＺｎ、Ｐ
ｂ、Ｆｅ等の金属が酸化して、これらの酸化物が微粒の
ダストとして発生する。産業廃棄物の処理が社会問題と
なっている現状から見て、この集塵されたダストをその
まま投棄することはできず、製鋼各社はその処理に腐心
し、処理に多額の費用を要している状態である。一方、
この集塵ダストの金属質成分を有効利用するために、ダ
ストを還元して金属質成分を分離回収する試みは以前か
ら行われていた。すなわち（Ａ）　　集塵ダストをペレットに造粒後、ロータリー
炉で加熱還元する方法、（Ｂ）　　溶銑中にダストを吹込んで銑鉄中の炭素、ケ
イ素により酸化物を還元する方法、（Ｃ）　　プラズマアークにより加熱還元する方法、等
である。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、（Ａ）と（Ｂ）の方法では金属質成分を
高純度で得ることが難しく、（Ｃ）の方法では電気コス
トが高くつく等、実用性、採算性の面で問題点があった
。

本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであ
って、集塵ダスト中に含まれる金属質成分をその集塵ダ
ストから低コストで高純度の金属質成分として分離し回
収する方法を提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］本発明の集塵ダストから金属質成分を回収する方法は、ａ）集塵ダストに粘結剤のみ、または粘結剤と炭素質粉
とを加えてペレットに造粒する工程、ｂ）この造粒によ
って造粒されたペレットを単独で、または少なくともペ
レットが炭素質粉を含まない場合には炭素質粉と混合し
て１０００℃ないし１４００℃で還元雰囲気下において
加熱還元する工程、Ｃ）この加熱還元によってペレット、またはペレットお
よび炭素質粒より逃出するガスから融体または粉体の状
態で、亜鉛分を単独もしくは鉛分が含有した形で回収す
る工程およびｄ）加熱還元によって残留した鉄分を回収
する工程を有することを要旨としている。

本発明に含まれる各工程を段階順にみれば、次のように
なる。

ａ）集塵ダストの事前処理例えば電気炉において発生する集塵ダストは極めて微粒
であり、そのままでは運搬および還元処理が困難である
。したがって、まず集塵ダストに粘結剤を加えて、例え
ば皿型造粒機等のベイタイザーを用いて所要強度のペレ
ットに作製する。粘結剤としては、一般にパルプ廃液、
糖蜜等が工業的に用いられる。

この際、ダストに含まれる金属酸化物の還元を行うため
に、出来るだけ微粒の、好ましくは３■以下の粒径の炭
素質粉を集塵ダストと混合してペレットに作製すること
ができる。

用い得る炭素質粉は炭素の含有量が多いものであればよ
（、コークス粉、石炭粉等が例示される。ペレットの粒
径が均一であるほど還元も均一に行われて良いが、小さ
すぎると還元の際に発生するＣＯやＣＯ２および蒸気化
した亜鉛や鉛等の気体の逸出が困難になる。

したがって平均粒径は５〜３０ｍｍであるのが望ましい
。

作製したペレットはそのまま次工程に送ることも出来る
が、次工程の時間短縮および作業の安定化のために低温
で乾燥およびペレットの強度向上を図ることもある。こ
こで言う低温とはダストの還元が始まらない程度の温度
をいい、約３００“Ｃ以下が望ましい。

ｂ）ペレットの加熱還元ａ）工程で得られたダストのペレットを単独でまたは炭
素質粒とともに混合後に加熱還元する。炭素質粒は炭素
含有量の高いものであればよく、例えば市販の炭素粒等
であってよい。この炭素質粒は前記した炭素質粉と同様
、ダストペレットに含まれている金属酸化物を還元する
ためのものである。したがって、前記した炭素質粉と、
この炭素質粒とは併用することができるが、ダストとの
反応性がよい炭素質粉のみを単独で用いたり、炭素質粒
が安く入手できるのであれば簡便さの点から炭素質粉の
みを単独で用いることも可能である。これら炭素質粉お
よび炭素質粒の使用量はそれらの炭素含有量、ダストの
成分および組成、ダストとの反応性等の条件を考慮して
決めることができる。通常、それぞれ単独で使用する場
合には炭素質粉または炭素質粒の炭素含有量がダストの
重量の最大３０％程度であり、併用する場合はそれぞれ
の炭素含有量が３０％未満でよく、かつ含有される炭素
の総量が３０％程度あれば充分である。

これら炭素質粉および／または炭素質粒の量が少ないと
金属酸化物の還元が充分に行われず、また金属酸化物を
還元させる当量より多すぎても燃料や材料のコストがか
さむだけである。しかし、前記したような条件があるか
ら、この数値に限定されるものではない。

また、炭素質粒の粒径は、前記したダストペレットと同
様に平均して５〜３０ｆｆｌＩｎであるのが望ましい。

還元は空気を遮断して外部より加熱し、いわゆる蒸し焼
き状態にして行われる。この時の温度は１０００℃〜１
４００℃の範囲に選ばれる。

１０００″Ｃ以上とした理由は、酸化鉄、酸化亜鉛、酸
化鉛のうち最も高温で還元が始まるのが酸化亜鉛であり
、その開始温度が１０６０℃付近であるからである。ま
た、１４００″Ｃ以下とした理由は、１４００″Ｃを超
えると還元鉄が吸戻して溶融し、回収が困難になるから
である。加熱時間は加熱温度等にもよるが３時間以上で
あるのが望ましい。

還元により生成した金属亜鉛は、沸点が約９００℃であ
るから気体となって、Ｃ０ＪｐＣ０よとともにペレット
、またはペレットおよび炭素質粒より逃出する。この時
、ＣＯ□濃度が高かったり、高温のまま空気に触れると
亜鉛が酸化して再び酸化亜鉛になる。用途により酸化亜
鉛として回収して使用することも可能であるが、金属亜
鉛を高純度で得ようとする場合には、排出ガスにＣＯ等
の還元性ガスまたはＮｔ等の不活性ガスを導入して酸化
を防止することが有効である。

Ｃ）亜鉛分または亜鉛分と鉛分の回収前記したようにして亜鉛の酸化を防ぐと亜鉛分が金属亜
鉛の形で得られる。亜鉛の融点は約４２０℃で沸点は約
９００℃であるから、逃出するガスの温度が約４００〜
９００℃の間であると亜鉛が溶融して融体の状態で得ら
れる。回収された亜鉛には鉛の一部が固溶していること
が多い。しかし、鉛は通常はごく微量であるから、特に
必要とされない限りそのまま亜鉛に含まれた形で回収さ
れるが、用途や市価の上から問題になるような場合には
、周知の状態図に基づく溶解度に従って分離すればよい
。

一方、前記した亜鉛の酸化防止のための還元性ガスや不
活性ガスの導入を行なわない場合に、逃出ガス中のＣＯ
２濃度が高かったり空気と触れたりすると亜鉛の一部は
酸化して再び酸化亜鉛となる。酸化亜鉛の融点は約１９
８０℃と高いから、この酸化亜鉛は粉末状となって逃出
ガスおよび残りの金属亜鉛とともに排出される。この粉
末状酸化亜鉛はマルチサイクロン、バッグフィルター等
で集塵回収できる。この時、鉛もその一部が酸化して粉
末状の酸化鉛となって酸化亜鉛中に共存する。

この酸化鉛も微量であるから、用途等にもよるが問題と
なることは少ない。前記したように用途や市価等にもよ
るが、亜鉛分はこのように粉体の状態にて金属亜鉛と酸
化亜鉛とが混合した形で、あるいは大部分を酸化亜鉛の
形で回収して利用することもできる。

亜鉛分または亜鉛分と鉛分を回収後の排ガスは一酸化炭
素を多く含むから燃料等として利用することが一可能で
ある。

ｄ）鉄分の回収ダストペレットの還元により、亜鉛、鉛、酸素等がペレ
ットから脱は出して、後には生に還元鉄から成る多孔質
部分と、一部の鉄が炭素とともに溶融してできた溶融部
分とが残る。還元鉄を含むこれら多孔質部分と溶融部分
とを回収し熱間のまま、あるいは冷却後電気炉原料とし
て利用できる。

〔作　用〕

本発明の最大の特徴は、集塵ダストを処理して得られる
ベレットに含まれている金属酸化物を炭素質粉および／
または炭素質粒の炭素により還元し単体金属を生成する
ことである。この還元時の主たる反応は以下の通りであ
る。

２　ＺｎＯ＋　Ｃ→２　Ｚｎ　　＋　Ｃ０ｚ２ＦｅＯ＋
　Ｃ−）２Ｆｅ　　＋　Ｃ０ｚ２ＰｂＯ＋　Ｃ→２Ｐｂ
　　＋　Ｃｏ□ＣＯ□　＋Ｃ→２ＣＯＺ　ｎ　Ｏ＋　ＣＯ→Ｚ　ｎ　十ＣｏｔＦ　ｅ　Ｏ＋　
ＣＯ−Ｆ　ｅ　　＋　ＣＣｈＰｂＯ＋　Ｃｏ　→Ｐｂ　
　＋　ＣＯ２しかしながら、鉄や鉛の酸化物としては他
にＦｅｚｅｓ、Ｆｅ３０ａ、ＰｂｚＯ，ＰｂｚＯ４等が
共存し得るから、実際に起こる反応はもっと複雑である
と考えられる。

生成した金属亜鉛、金属鉛、金属鉄のうち、最も沸点の
低い（約９００℃）亜鉛は、還元温度が１０００℃〜１
４００℃に保持されていることにより気化して逃出する
。鉄はこれよりはるかに沸点が高い（約２７００℃）か
ら気化せず残留する。このように還元を行ないつつ、そ
の還元温度での揮発性の違いによって、ダストに含まれ
ていた金属質成分のうち亜鉛分と鉄分とが分離される。

鉛は、これらの２つの金属の中間に沸点を有する（約１
７００″Ｃ）から、亜鉛とともに気化したり、鉄ととも
に残留したり、両方の現象が起こり得る。いずれにして
も微量であるので問題となることは少ない。

亜鉛分はいったんは一部の鉛とともに単体金属となって
気化するものの、酸化されやすいために逃出ガス中のＣ
Ｏ２や空気中の０２によりその一部が再び酸化亜鉛とな
る。酸化亜鉛の融点は逃出ガスの温度より高い（約１９
８０℃）から粉体の状態で回収される。逃出ガス中にＣ
Ｏ等の還元性ガスまたはＮ２等の不活性ガスを導入する
ことにより、亜鉛の酸化が抑制され、主として単体金属
の融体として回収される。亜鉛とともに気化した鉛は、
これらの粉体または融体の亜鉛に共存した状態で回収さ
れる。

鉄は融点もまた還元温度より高い（約１５００℃）から
多孔質の金属固体として残留する。しかし、一部の鉄は
炭素を固溶することによって融点が下がり、溶融状態で
残留することがある。

このようにして集塵ダストに含まれていた数種の金属酸
化物の中から、亜鉛分または亜鉛分と鉛分と鉄分とを分
離回収することが可能となる。

〔実施例〕

次に本発明の具体的な一実施例を示す。

第１図および第２図に示されるのはコークス炉を本発明
の方法に適用した際の装置の一例を示した図である。

炭素質粉を含有するおよび／または炭素質粉と混合され
たダストペレットｌは、原料貯蔵ホッパー２から耐火物
製の還元室３内に装入される。還元室３は、ベレット１
の装入と還元とを順次行うために複数個、通常は２０〜
４０個並べられている０個々の還元室３は細長いため、
通常両端に１つずつ合わせて２つの開閉式の原料装入口
４を有している。ダストペレット１を装入する際に、こ
の装入口４を開けてホッパー２を取り付け、ペレット充
填後その装入口４を閉じる。その結果、還元室３は進出
ガスの排出口８のみを残して密閉され、空気と遮断され
る。ベレット１の還元はバーナー５により燃焼室６内の
ガスに点火して燃焼させ、還元室３内が所定温度に加熱
されることによって進行する。還元室３の下方には蓄熱
室７が設けられていて還元室３との熱交換が行われる。

還元により発生する亜鉛、鉛、ＣＯおよびＣＯ□等を含
む逃出ガスは排出口８から排出されて排ガス用導管９に
導かれる。導管９には切換弁１０が設けられていて、亜
鉛分を酸化亜鉛が多く混合した粉末の形で得ようとする
場合には、この弁１０により逃出ガスをマルチサイクロ
ン１１からバッグフィルター１２に続く集塵装置に送り
込む。この間に亜鉛の少なくとも一部が気化後再酸化し
て粉末化し、大気によって放冷される。集塵された粉末
は回収口１３から回収される。この粉末は主として酸化
亜鉛と金属亜鉛からなり、微量の酸化鉛等を含んでいる
。一方、亜鉛分を主として金属亜鉛が溶融した形で得る
場合には、切換弁１ｏにより逃出ガスを断熱材等で形成
した保熱導管１４に導き、さらに金属亜鉛溶融炉１５に
送出する。この時、ＣＯ導入口１６からＣＯを保熱導管
１４内に導入して徐冷しつつ亜鉛の酸化を防止するとと
もに、既に酸化亜鉛が生成している場合にはその還元を
行なう。溶融炉１５はヒータ１９によって所定温度に加
熱されていて、亜鉛は溶融したまま、少量の酸化亜鉛や
鉛等とともに融体として溶融炉１５内に滞まる。

亜鉛分または亜鉛分および鉛分が分離された後の排ガス
は、バッグフィルター１２および溶融炉１５からそれぞ
れ排出口１７および１日を通って排出され、場合によっ
ては燃料等として利用される。

還元終了後に還元室３の前後にある開閉扉１９゜２０を
開けて押出機により残留している還元鉄を還元室３外に
押し出し、受皿にて回収する。

このような装置を用いて電気炉集塵ダストの還元を実施
した。第１表に使用したダストの粒度分布を示す。この
ダストに炭素質粉を混合してペレットを作製した。この
ペレットの粒度分布および成分をそれぞれ第２表および
第３表に示す。

このペレットのみを１４ｔ　５００ｋｇ還元室に充填し
、Ｌ、Ｎ、Ｇ、を燃料に用いて１１００℃〜１２００℃
の温度で８時間加熱することにより還元を行なった。逃
出ガスからマルチサイクロンおよびバッグフィルターに
よって主として亜鉛および酸化亜鉛を含む粉末を回収し
た。この粉末の成分および回収率を第４表に示す。また
粉末回収後の排ガスの成分を第５表に示す。一方、還元
室内には多孔質部分と溶融部分からなる還元鉄が残留し
た。この残留還元鉄を回収し、成分を分析した結果を第
６表に示す。

また、別の実施例として、ＣＯを導入することにより亜
鉛分を溶融亜鉛として回収することを行なった。この際
、溶融亜鉛とともに回収された融体の成分の分析結果を
第７表に示す。

〔発明の効果〕

本発明の方法によれば、従来行われている方法に比べて
はるかに安価に集塵ダストから金属質成分を分離回収す
ることができる。しかも、実施例に亜鉛分について示さ
れているように極めて回収率がよい。

この理由は、集塵ダストを炭素質粉とともにペレットに
作製したり、および／またはペレットを炭素質粒と混合
することにより、ダスト中の金属酸化物が炭素により効
率よく還元されるからである。そして、特殊な材料や装
置を必要としないから、コストが低く抑えられて実用性
に冨んだ方法ということができる。このように安価に高
い回収率で金属質成分が得られる結果、廃棄物にすぎな
かった集塵ダストから充分に採算性よく金属質成分を回
収して有効利用する途が開けたといえる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本発明の方法を具体的に実施する
ための装置の一例を示す図であり、第１図は正面断面図
、第２図は第１図のＡ−Ａ線における縦断面図である。１・・・ダストペレット　３・・・還元室５・・・バー
ナー　　　　６・・・燃焼室９・・・逃出ガス用導管１０・・・切換弁　　　　　１１・・・マルチサイクロ
ン１２・・・バッグフィルター１３・・・粉体回収口　　　１５・・・溶融炉１６・・
・ＣＯ導入口

Claims

【特許請求の範囲】１ａ）集塵ダストに粘結剤のみ、または粘結剤と炭素質
粉とを加えてペレットに造粒する工程、ｂ）この造粒によって造粒されたペレットを単独で、ま
たは少なくともペレットが炭素質粉を含まない場合には
炭素質粒と混合して１０００℃ないし１４００℃で還元
雰囲気下において加熱還元する工程、ｃ）この加熱還元によってペレット、またはペレットお
よび炭素質粒より逃出するガスから融体または粉体の状
態で、亜鉛分を単独もしくは鉛分が含有した形で回収す
る工程およびｄ）加熱還元によって残留した鉄分を回収する工程を有
する集塵ダストから金属質成分を分離回収する方法。２　前記炭素質粉の粒径が３ｍｍ以下であることを特徴
とする請求項１に記載の方法。３　前記ペレットおよび炭素質粒それぞれの平均粒径が
５ないし３０ｍｍであることを特徴とする請求項１に記
載の方法。