JPH08188837A - 鉛スプラッシュコンデンサー設備 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 還元炉排ガス中の亜鉛蒸気を熔体鉛中に回収
するコンデンサー効率を上げるために、鉛スプラッシュ
ローターによるスプラッシュ効率を上げることのできる
鉛スプラッシュコンデンサー設備を提供する。 【構成】 亜鉛蒸気を含有した還元炉排ガスを、飛散す
る熔体鉛粒と接触させ、該亜鉛蒸気を熔融鉛中に溶解さ
せる鉛スプラッシュコンデンサー設備において、該鉛粒
が飛散するガス空間に少なくとも１つの鉛衝突板を設け
たことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、亜鉛蒸気を含有した還
元炉排ガスから該亜鉛蒸気を熔融鉛中に溶解させて回収
するための鉛スプラッシュコンデンサー設備に関する。

【０００２】

【従来の技術】鉛を含む亜鉛精鉱より、鉛と亜鉛とを同
時に回収する代表的な乾式亜鉛製錬法としてＩＳＰ法が
ある。このＩＳＰ法では、還元炉で該亜鉛原料を還元熔
融し、亜鉛と鉛を揮発させ排ガスと共に後工程の回収工
程に送り鉛と亜鉛とを回収している。そしてこの回収工
程で熔体鉛を吸収剤とする鉛スプラッシュコンデンサー
を用いる。この鉛スプラッシュコンデンサーは、図５の
概略平面図に示すように一端が還元炉１出口に結合され
他端に排煙道２が設けられたコンデンサー本体３と、冷
却樋４と、冷却樋４よりオーバーフローで流出する熔体
に塩化アンモニウムを添加するフラックス炉５と、鉛と
亜鉛とを分離する分離炉６と、回収した亜鉛の温度を一
定に維持するための加熱炉１１と、回収した熔体をコン
デンサー本体３に戻すためのリターン炉７から構成され
ている。また、コンデンサー本体３には、その中央部に
鉛スプラッシュローター８と、鉛スプラッシュローター
８の排ガス上流側に熔体鉛でシールされアンダーフロー
構造のサンプ９と、サンプ９に鉛ポンプ１０とが設けら
れている。

【０００３】上記鉛スプラッシュコンデンサー操業に際
しては、熔体鉛をサンプ９より鉛ポンプ１０を用いて冷
却樋４に供給し、リターン炉７より熔体鉛をコンデンサ
ー本体３に戻して熔体鉛の循環系を構成する。このよう
なコンデンサー本体３に還元炉１出口より還元炉排ガス
を導入し、コンデンサー本体３に設けられた鉛スプラッ
シュローター８を用いて還元炉排ガス温度より低温で循
環している熔体鉛（循環鉛）をスプラッシュさせ、循環
鉛と還元炉排ガスとを接触させる。それにより、還元炉
排ガス中の亜鉛蒸気を循環鉛中に冷却溶解させる。続い
て亜鉛を溶解した循環鉛を冷却樋４で冷却して、循環鉛
中に溶解していた亜鉛を析出させ、その後分離炉６で亜
鉛と循環鉛との分離をさせ、亜鉛は加熱炉１１に導入し
て所定温度とした後に粗亜鉛として鋳造する。そして循
環鉛は、リターン炉７を介してコンデンサー本体３の排
ガス下流側に戻す。

【０００４】この鉛スプラッシュコンデンサーの操業に
おいて、還元炉排ガス中の亜鉛蒸気を循環鉛中へ移行さ
せる効率即ちコンデンサー効率を良好に維持することは
極めて重要である。コンデンサ効率に影響を与える要因
には、化学反応を主とした化学的要因として還元炉排ガ
ス中の亜鉛蒸気の再酸化を起こす原因となる還元炉排ガ
スの諸条件即ち（ａ）温度、（ｂ）ＣＯ₂／ＣＯおよび
（ｃ）亜鉛蒸気、Ｈ₂Ｏ、ダスト等の含有率が挙げら
れ、一方機械的要因としては（ｄ）還元炉排ガスと循環
鉛を効率良く接触させるための鉛スプラッシュローター
による鉛スプラッシュの状況（以後スプラッシュ効率と
いう）および（ｅ）スプラッシュされた鉛粒に還元炉排
ガス中の亜鉛蒸気を効率良く吸収させるための整流板の
配置等が挙げられる。

【０００５】これらの要因のうち、（ｄ）のスプラッシ
ュ効率について、次に述べる。図５において、鉛スプラ
ッシュローター８は、通常排ガス上流側から２台並列に
４列の計８台が配置されており、そのスプラッシュ効率
を上げるために、鉛スプラッシュローター８の攪拌羽根
の形状、回転数や鉛スプラッシュローター８の攪拌羽根
を循環鉛中に保つ深さ等の条件を各製錬所独自に調整
し、その最適化を図っている。例えば、このスプラッシ
ュ効率の評価を直接コンデンサー効率に指標を置いて行
うと、前記のようなコンデンサー効率に及ぼす化学的要
因による影響を大きく受けスプラッシュ効率の評価を誤
らせるため、これらの化学的要因の影響を極力受けない
ように還元炉排ガスの冷却効率即ちコンデンサー本体の
入口と出口における還元炉排ガス温度の温度差に指標を
置いていた。というのは、還元排ガス中の亜鉛蒸気が循
環鉛中へ移行する物質移動と還元炉排ガスの熱が循環鉛
中へ移行する熱移動はいづれもスプラッシュされた熔体
鉛粒と排ガスの界面で進行するため、これら物質移動と
熱移動の効率は挙動を同じくし、したがって還元炉排ガ
スの冷却効率が高いほどコンデンサー効率は高くなるか
らである。しかし、この評価方法は、前記した化学的要
因による影響をある程度除外できるとはいうものの、こ
れら化学的要因によって起こる亜鉛蒸気の再酸化反応に
伴う発熱等の熱的影響を決して無視することができず、
したがってこの評価方法においてもその精度は決して高
いものではない。

【０００６】さらに、（ｅ）の整流板の配置について述
べる。図５において、整流板は循環鉛と還元炉排ガスを
良好に整流するため、形状が異なる整流板１２ａと１２
ｂとを互い違いに設置し、コンデンサー天井から炉底ま
で１枚の板で仕切る構造となっており、その整流板を還
元炉排ガスの流れに垂直になるようにコンデンサー内に
設置している。整流板１２ａの開口部は、整流板１２ａ
とコンデンサー本体３の側壁との間に、また整流板１２
ｂの開口部は、整流板１２ｂの中央部に形成される。こ
のように整流板によりコンデンサー内をいくつかの反応
槽に仕切る目的は、各反応ゾーン中の還元炉排ガスの亜
鉛蒸気濃度および循環鉛の亜鉛濃度をコンデンサー入口
から出口にかけ段階的に減少させることによって、つま
り還元炉排ガスと循環鉛との一種の向流の多段連続槽型
反応を行わせることによって、効率的に還元炉排ガスの
亜鉛蒸気を循環鉛中へ吸収させようとすることにある。
以上説明したように、コンデンサー効率を挙げるため
に、様々な工夫が為されているが、未だ十分とはいえ
ず、コンデンサー効率をより上げるための方法が待ち望
まれていた。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、以上述べた
ような状況に鑑み、コンデンサ効率を上げることのでき
る鉛スプラッシュコンデンサー設備を提供するために、
上記（ｄ）の鉛スプラッシュローターによるスプラッシ
ュ効率を上げることを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明者は、上記課題を
達成すべく種々の検討を行った結果、鉛スプラッシュロ
ーターで飛散した鉛粒を微細化しその表面積を増加させ
ることで上記課題が達成できるとの知見を得、本発明に
至った。すなわち、本発明の鉛スプラッシュコンデンサ
設備は、亜鉛蒸気を含有した還元炉排ガスを、飛散する
熔体鉛粒と接触させ、該亜鉛蒸気を熔融鉛中に溶解させ
る鉛スプラッシュコンデンサー設備において、該鉛粒が
飛散するガス空間に鉛衝突板を設けたことを特徴とす
る。鉛衝突板を設ける場所は、鉛スプラッシュローター
の間、コンデンサーの上流側と下流側の両端および鉛ス
プラッシュローターの攪拌羽根の上方が好ましい。ま
た、鉛衝突板の形状は、板状、パンチプレート状、垂ら
した鎖状などを採ることができる。さらに、鉛衝突板
は、１つに限らず複数設けてもよい。

【０００９】

【作用】本発明において、鉛スプラッシュローターによ
って熔体鉛粒が飛散するガス空間に鉛衝突板を設ける理
由は、上記鉛粒を積極的に鉛衝突板に当てて二次飛散さ
せることにより、鉛粒をより微細化しその表面積の増加
を図る、つまりスプラッシュ効率の上昇を図ることがで
きるからである。還元炉排ガス中の亜鉛蒸気の循環鉛中
への吸収反応は、前述したように主に鉛スプラッシュロ
ーターで飛散された鉛粒と還元炉排ガスとの界面で進行
するため、この両者の接触面積が大きいほど、即ち鉛粒
の表面積が大きいほど前記吸収反応の効率、つまりコン
デンサー効率は良くなると共に、還元炉排ガスの冷却効
率も良くなる。即ち、本発明の鉛衝突板を用いれば、コ
ンデンサーのガス空間の鉛粒を微細化し、この表面積を
増大させることでコンデンサー効率を上げることができ
る。このように、本発明の鉛衝突板は飛散した鉛粒を衝
突によって微細化することを目的としているため、鉛衝
突板の形状については、飛散する鉛粒が衝突し微細化し
て再び飛散すればどんな形状でも良く、たとえば板状の
ものやパンチプレート状のものあるいは鎖を垂らすこと
によっても本発明の効果は得られる。

【００１０】また鉛衝突板の設置場所については、基本
的に鉛スプラッシュローターによって生じる鉛粒が飛散
するガス空間であればどこでも良く特に限定されるもの
ではないが、衝突によって、鉛粒の分布が疎となるガス
空間を作るような場所へ設置するのは望ましくない。と
いうのは、例えばコンデンサー側壁と近接する鉛スプラ
ッシュローターとの間に、コンデンサー側壁と平行に鉛
衝突板を設置する場合、この鉛衝突板が鉛粒飛散の障害
物となり、これとコンデンサー側壁とのガス空間は鉛粒
の分布が疎となるために還元炉排ガスと鉛粒の効率的な
接触が妨げられ本発明の効果が期待できなくなるからで
ある。したがって、（ａ）コンデンサーに配置されてい
る通常８台の鉛スプラッシュローターの間、（ｂ）コン
デンサーの上流側と下流側の両端および（ｃ）実施例で
示すように鉛スプラッシュローターの攪拌羽根の上方な
どに取り付けることが最も効果的である。

【００１１】鉛スプラッシュコンデンサー設備に備えら
れる整流板はコンデンサーの側壁や天井と同様に、結果
として鉛衝突板の役割をも果たすと考えることができる
が、前述（従来の技術）したように、本発明の鉛衝突板
とは目的も構造も異なる。整流板はコンデンサーをいく
つかの反応槽に分割することを目的としているため、こ
れを還元炉排ガスの流れと垂直に設置しかつコンデンサ
ー天井から炉底までを仕切った一体構造であることが要
求されるが、本発明の鉛衝突板は上記で説明したよう
に、鉛粒の微細化を目的としているため循環鉛中まで浸
漬させるものではなく、さらに還元炉排ガスの流れと垂
直に設置する必要はない。

【００１２】

【実施例】以下に述べる実施例および従来例では、粉コ
ークスのみを燃焼させて亜鉛蒸気を含まない還元炉排ガ
スを作り、これを鉛スプラッシュコンデンサーに導入し
鉛衝突板の設置の有無により還元炉排ガスの循環鉛によ
る冷却効率の違いを比較する方法をとった。ここで本発
明の効果を亜鉛蒸気を含まない還元炉排ガスの冷却効率
で評価するのは、前述（従来の技術）したように、亜鉛
蒸気の再酸化にともなう誤差を除き、スプラッシュ効率
の評価精度を上げる為である。また、コンデンサー効率
に及ぼすスプラッシュ効率は、還元炉排ガスの冷却効率
を捉えることで評価できるからである。即ち、鉛衝突板
の設置により還元炉排ガスの冷却効率が上がれば、コン
デンサー効率も上がると判断できる。還元炉排ガスの冷
却効率の評価は、次の方法によった。即ち、鉛スプラッ
シュコンデンサーは、還元炉排ガスと循環鉛との向流の
熱交換器とみなすことができるため、一般に還元炉排ガ
スの冷却熱量Ｑは数１で示すことができ、冷却効率は、
数１における熱貫流率ｋと熱交換面積ｆとの積ｋｆで表
すことができる。つまり冷却効率の評価において、ｋｆ
が大きいほど該冷却効率は高いといえる。

【００１３】

【数１】

【００１４】但し、 Ｑ：排ガスの冷却熱量 （ｋｃａｌ／ｈ） ｋ：熱貫流率 （ｋｃａｌ／ｍ²・ｈ・℃） ｆ：熱交換面積 （ｍ²） △Ｔ₁ ： （コンデンサー入口排ガス温度）−（循環鉛のコンデン
サー出口温度）（℃） △Ｔ₂ ： （コンデンサー出口排ガス温度）−（循環鉛のコンデン
サー入口温度）（℃）

【００１５】そこで、図５に示すような長さ１０ｍ、幅
２ｍ、高さ０．５８ｍの内寸法を持ち循環鉛保有量２
５．２ｔのコンデンサーを用い、また正面図として図６
に、および平面図として図７に概略の形状を示すよう
に、羽根の取り付け角度が水平面に対して５５゜と６０
゜で交互になっている攪拌羽根を持つ鉛スプラッシュロ
ーター８（外径２４０ｍｍ）を８台（各反応槽内２台の
ローターの中心間距離１６００ｍｍ）用い、亜鉛蒸気を
含まない還元炉からの熱風（粉コークスを燃焼させた排
ガス ５２０Ｎｍ³／ｈ、ＣＯ ７％、ＣＯ₂ ４５％）
をコンデンサーに通し、表１に示す条件において、コン
デンサー入口の排ガス温度、コンデンサー出口の排ガス
温度、コンデンサーに入る熔体鉛の温度、コンデンサー
より出る熔体鉛の温度を測定し、以下に示す例の冷却効
率を数１により算出した。鉛スプラッシュローターの回
転数は、２５０〜４００ｒｐｍ、浸漬率は、６７％とし
た。

【００１６】

【表１】

【００１７】

【実施例１】図１の鉛スプラッシュコンデンサー本体の
概略平面図に示すように、各反応槽内２台の鉛スプラッ
シュローターの間のコンデンサーガス空間４ヶ所に鉛衝
突板を設置した。鉛衝突板は、幅３００ｍｍ、長さ４０
０ｍ、厚み１０ｍｍの鉄板で、この幅方向をコンデンサ
ーの長さ方向に平行に、この長さ方向を垂直に垂らし
た。

【００１８】

【実施例２】図１の鉛衝突板を取り外し、図１の鉛スプ
ラッシュローターの攪拌羽根上方に鉛衝突板を取り付け
た。図２に鉛衝突板を取り付けた鉛スプラッシュロータ
ーの概略正面図を、図３に、図２の断面ａ−ａで切断し
た断面図を示す。図２および図３において、鉛衝突板
は、幅５０ｍｍ、長さ１５０ｍｍ、厚み１０ｍｍの鉄板
を４枚、相隣る板と９０゜の角度をなし、水平より傾斜
させて取り付けた。

【００１９】

【従来例】鉛衝突板を取り付けなかった以外は、実施例
２と同様に行った。以上の結果を表２に示す。表２よ
り、冷却効率と回転数の関係を図示したグラフを図４に
示す。

【００２０】

【表２】

【００２１】鉛衝突板をコンデンサーのガス空間に設置
した場合および鉛スプラッシュローターに設置した場合
はいづれも、鉛衝突板を設置しなかった場合に比べて還
元炉排ガスの冷却効率が高い結果が得られた。

【００２２】

【発明の効果】本発明の方法によれば、亜鉛蒸気を含有
した還元炉排ガスから亜鉛蒸気を熔融亜鉛として回収す
る鉛スプラッシュコンデンサー設備において、鉛スプラ
ッシュが飛散する該コンデンサー内のガス空間に鉛衝突
板を一つ以上設置することにより還元炉排ガスの循環鉛
による冷却効率が上昇し、つまりコンデンサー効率を良
くすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の鉛スプラッシュコンデンサ
ーの概略平面図である。

【図２】本発明の他の実施例の鉛衝突板を取り付けた鉛
スプラッシュローターの概略正面図である。

【図３】図２の断面ａ−ａで切断した断面図を示す。

【図４】実施例１、実施例２および従来例で得られた冷
却効率と回転数の関係を示すグラフである。

【図５】従来の鉛スプラッシュコンデンサーの操業を説
明する図である。

【図６】実施例１、実施例２および従来例で用いる鉛ス
プラッシュローターのインペラを示す正面図である。

【図７】図６と同様の平面図である。

【符号の説明】

１ 還元炉 ２ 排煙道 ３ コンデンサ本体 ４ 冷却樋 ５ フラックス炉 ６ 分離炉 ７ リターン炉 ８ 鉛スプラッシュローター ９ サンプ １０ 鉛ポンプ １１ 加熱炉

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 亜鉛蒸気を含有した還元炉排ガスを、飛
   散する熔体鉛粒と接触させ、該亜鉛蒸気を熔融鉛中に溶
   解させる鉛スプラッシュコンデンサー設備において、該
   鉛粒が飛散するガス空間に少なくとも１つの鉛衝突板を
   設けたことを特徴とする鉛スプラッシュコンデンサー設
   備。
2. 【請求項２】 鉛衝突板は、形状が板状、パンチプレー
   ト状、または垂らした鎖状である請求項１に記載の鉛ス
   プラッシュコンデンサー設備。
3. 【請求項３】 鉛衝突板は、鉛スプラッシュローターの
   間、コンデンサーの上流側と下流側の両端または鉛スプ
   ラッシュローターの撹拌羽根上方に設けた請求項１また
   は２に記載の鉛スプラッシュコンデンサー設備。