(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
亜鉛を０．５ｍａｓｓ％以上含む亜鉛含有ダストを溶銑に吹込んで亜鉛を分離回収するに際し、製鉄工程で生成するプリメルトスラグを、溶銑１トン当たり１〜１０ｋｇ添加することを特徴とするダスト中亜鉛の回収方法。
【請求項２】
前記プリメルトスラグは、高炉スラグ、溶銑脱珪スラグ、溶銑脱リンスラグ、および脱炭スラグのうち、少なくとも１種類のスラグであることを特徴とする請求項１に記載のダスト中亜鉛の回収方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電気炉ダスト、高炉ダスト、転炉ダスト等の亜鉛を０．５ｍａｓｓ％以上含む亜鉛含有ダストを溶銑に吹込んでダスト中亜鉛を回収する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電気炉ダスト、高炉ダストおよび転炉ダスト等の亜鉛を０．５ｍａｓｓ％以上含む含亜鉛ダストは、焼結工場や高炉の原料として使用する場合、高炉内での亜鉛析出による弊害から、全量をリサイクルすることができない。このため、当該ダストから亜鉛を分離濃縮する方法が開発されており、これまでの主流はロータリーキルンによって亜鉛を蒸留する方法であった。これは、亜鉛の沸点が約９００℃と金属としては低いことを利用して、９００℃以上の高温にすることによって亜鉛のみを分離する方法である。
【０００３】
しかし、この方法は、ダストの塊成化等の前処理が必要であること、燃料ならびに耐火物のコストが高いこと、専門設備となるため高額の初期投資を要すること、といった理由から、電気炉ダスト等の特に亜鉛濃度が高く容易に高濃度の亜鉛を回収することができるダストにのみ適用され、高炉ダストや転炉ダストといった亜鉛濃度の低いダストは亜鉛を回収することなく、セメント原料や埋立て用として処理されていた。
【０００４】
このような背景から、このような亜鉛濃度の低いダストからも安価に亜鉛を回収しようとする技術が種々提案されている。
【０００５】
その代表的なものとしては、溶銑脱リンに当該ダストを使用するものであり、特開平８−３２５６１８号公報、特開平８−３３３６１１号公報、特開平７−２６３１７号公報、特開平９−２５５０４号公報、特開平６−２６４１２６号公報等多数に開示されている。しかしながら、これらはいずれも実用化に至ってない。その理由は、溶銑脱リンにおいて、溶銑中のリンを酸化して除去するためには、溶銑中のシリコンが０．０２ｍａｓｓ％以下に酸化除去された後にさらに酸素を供給する必要があり、酸素供給中に酸化鉄系ダストが発生することおよび溶銑・スラグの酸化度が高く酸化亜鉛が還元されないことの相乗作用によって、実際には、発生ダスト中の酸化鉄系ダストの比率が相対的に大きくなり、亜鉛が希釈されるためである。
【０００６】
かかる課題を克服する方法として、特開昭５９−１６０８号公報には、溶銑の脱珪処理において当該ダストを使用する方法が開示されている。これは、前記の脱リン処理に用いる場合の課題をいくぶん軽減することができる技術ではあるが、それでもダスト発生量が多く発生ダスト中の亜鉛濃度を十分に高めることができないため、商業規模での実用化には至っていない。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
以上のように、含亜鉛ダスト中の亜鉛を濃縮する処理においては、亜鉛ならびに亜鉛化合物以外のダストの発生量を低減し、発生するダスト中の亜鉛濃度を高めることが、能率・コストの点から重要である。
【０００８】
しかし、従来主流であったロータリーキルンによる亜鉛の蒸留は、事前にダストを塊成化することにより原料の飛散を抑制しているが、上述したように、その処理コストと初期投資の高さから一部の電気炉ダストにのみ適用され、広く普及していない。
【０００９】
一方、処理コストと初期投資の高さを改善すべく提案された溶銑への含亜鉛ダスト吹込み法は、上述したように鉄系ダストの発生量が多く、また、吹き込みノズルの詰まり等が生じ、したがって亜鉛濃縮度を十分に高めることができないということが唯一最大の問題であり、この点がこの技術の実用化を妨げていた。
【００１０】
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであって、亜鉛含有ダストの塊成化等の前処理を不要とし、設備、燃料ならびに耐火物のコストを低廉化することができ、かつ亜鉛濃度を十分高めることができるダスト中亜鉛の回収方法を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
第１発明は、亜鉛を０．５ｍａｓｓ％以上含む亜鉛含有ダストを溶銑に吹込んで亜鉛を分離回収するに際し、製鉄工程で生成するプリメルトスラグを、溶銑１トン当たり１〜１０ｋｇ添加することを特徴とするダスト中亜鉛の回収方法を提供する。
【００１２】
溶銑予備処理や転炉吹錬において、溶融スラグの存在によりダスト発生量が低減することは従来から知られていた。しかし、亜鉛含有ダストの吹込み処理においては、その酸化度の低さや酸素供給量の少なさから、過剰のスラグ添加はスラグ層の溶解不良を引き起こしてダストの発生量を逆に増加させてしまい、逆効果となることが多いと考えられ、高炉スラグ、溶銑脱珪スラグ、溶銑脱リンスラグ、脱炭スラグといった製鉄スラグを添加する方法は実施されていなかった。
【００１３】
しかし、本発明者らは、含亜鉛ダストの吹込み処理において、高炉スラグ、溶銑脱珪スラグ、溶銑脱リンスラグ、脱炭スラグといった比較的融点の低いプリメルトされた製鉄スラグを添加し、かつその添加量を適正範囲にすることにより、分離回収するダスト中の亜鉛濃度を高めることが可能となることを見出し上記第１発明を完成させた。
【００１４】
上記第１発明においては、亜鉛含有ダストを溶銑に吹込んで、発生するダスト中に亜鉛を分離回収する処理において、比較的低融点のプリメルトされた製鉄スラグを適当量添加することにより、溶銑とガス相との間の遮断の効果、および飛沫の発生抑制の効果が発揮され、酸化鉄系のダスト発生量を低減することができ、かつ一旦発生した酸化鉄系ダストをスラグ層に捕獲してダストの飛散を低減する。この結果、分離回収するダスト中の亜鉛濃度を高めることができる。
【００１５】
この場合に、前記プリメルトスラグとしては、高炉スラグ、溶銑脱珪スラグ、溶銑脱リンスラグ、および脱炭スラグのうち、少なくとも１種類のスラグを好適に用いることができる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
まず第１の実施形態について説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態の実施に用いられる設備を示す図、図２はこの設備による処理パターンを示す図である。
【００２８】
図１に示すように、この設備は、溶銑２を貯留する溶銑鍋３の上方に設けられており、プリメルトスラグ供給容器１と、この供給容器１からプリメルトスラグを溶銑鍋に導く供給管７と、窒素ガス等のキャリヤガスとともに固体酸素源として亜鉛含有ダストを吹き込むインジェクションランス５と、溶銑中に酸素ガスを吹き込む酸素ランス６と、発生したダストを集塵機（図示せず）へ導く排気ダクト４と、フード８とを具備している。
【００２９】
そして、亜鉛含有ダストを、キャリアガスにキャリアさせて、インジェクションランス５から溶銑鍋３中の溶銑２中に吹き込む。さらに処理の開始前、または／および前半から中盤にかけて、比較的融点の低いプリメルトスラグ、好ましくは高炉スラグ、溶銑脱珪スラグ、溶銑脱リンスラグ、脱炭スラグのうち少なくとも１種類のスラグを容器１から供給管７を介して溶銑２に供給する。この際に、温度補償のため、必要に応じて酸素ランス６を介して酸素ガスを溶銑２中に吹き込む。この処理により生成したダストは、排気ダクト４を通って集塵機（図示せず）で捕集される。本実施形態では、この処理の際に供給するプリメルトスラグの供給量を溶銑１トン当たり１〜１０ｋｇとする。
【００３０】
具体的な処理としては、例えば図２に示すように、亜鉛含有ダストを１５０ｋｇ／ｍｉｎの供給量で１８分間溶銑２に供給し、これとともに転炉精錬により生成された脱炭スラグを２０〜１２０ｋｇ／ｍｉｎの供給量で１２分間溶銑２に供給し、これらを供給し始めてから３分間経過後に酸素ガスを６０Ｎｍ３／ｍｉｎの供給量で６分間溶銑２に供給する。この場合において、処理時間の制約が特になければ亜鉛含有ダストの供給と酸素ガスの供給は別の時期としたほうが、亜鉛の濃縮には好都合である。
【００３１】
このように、亜鉛含有ダストを溶銑２に吹込んで、発生するダスト中に亜鉛を分離回収する処理において、比較的低融点のプリメルトされた製鉄スラグを溶銑２に適当量添加することにより、溶銑２とガス相との間の遮断の効果、および飛沫の発生抑制の効果が発揮され、酸化鉄系のダスト発生量を低減することができ、かつ一旦発生した酸化鉄系ダストをスラグ層に捕獲してダストの飛散を低減する。この結果、分離回収するダスト中の亜鉛濃度を高めることができる。
【００３２】
次に第２の実施形態について説明する。
この実施形態においても実施形態１において使用した図１に示す設備を用いて処理を行う。
【００３３】
まず、亜鉛含有ダストを、キャリアガスにキャリアさせて、インジェクションランス５から溶銑鍋３中の溶銑２中に吹き込む。この処理により生成したダストは、排気ダクト４を通って集塵機（図示せず）で捕集される。本実施形態では、この処理を行う前の溶銑の初期シリコン濃度を０．２ｍａｓｓ％以上とすることで、溶銑１トン当たり１〜１０ｋｇ程度のスラグ層を処理開始から早い時間帯に形成する。
【００３４】
具体的な処理としては、例えば図３に示すように、亜鉛含有ダストを１５０ｋｇ／ｍｉｎの供給量で１８分間溶銑２に供給し、亜鉛含有ダストを供給し始めてから３分間経過後に酸素ガスを６０Ｎｍ３／ｍｉｎの供給量で６分間溶銑２に供給する。この場合において、処理時間の制約が特になければ亜鉛含有ダストの供給と酸素ガスの供給は別の時期、特に酸素ガス供給後に亜鉛含有ダストを供給したほうが、亜鉛の濃縮には好都合である。
【００３５】
このように、亜鉛含有ダストを溶銑２に吹込んで、発生するダスト中に亜鉛を分離回収する処理において、処理前の溶銑２のシリコン濃度を０．２ｍａｓｓ％以上とすることにより、初期に有効なスラグ層を形成することができるので、第１の実施形態のようなプリメルトスラグを添加することなく、溶銑２とガス相との間の遮断の効果、および飛沫の発生抑制の効果が発揮され、酸化鉄系のダスト発生量を低減することができ、かつ一旦発生した酸化鉄系ダストをスラグ層に捕獲してダストの飛散を低減する。この結果、分離回収するダスト中の亜鉛濃度を高めることができる。
【００３６】
次に第３の実施形態について説明する。
図４は、第３の実施形態の実施に用いられる設備を示す図、図５はこの設備による処理パターンを示す図である。
【００３７】
図４に示すように、この設備は、溶銑１２を貯留する溶銑鍋１３の上方に設けられており、亜鉛含有ダストおよび必要に応じてコークスを供給する供給容器１１と、この供給容器１１からの亜鉛含有ダストおよびコークスを窒素ガス等のキャリアガスとともに溶銑１２に吹き込むためのインジェクションランス１５と、溶銑中に酸素ガスを吹き込む酸素ランス１６と、発生したダストを集塵機（図示せず）へ導く排気ダクト１４と、フード１８とを具備している。
【００３８】
そして、亜鉛含有ダストおよび必要に応じてコークス粉を供給容器１１からキャリアガスにキャリアさせてインジェクションランス１５により溶銑鍋１３に収容された溶銑１２中に吹き込む。また、温度補償のため、必要に応じて酸素を酸素ランス１６を介して気体酸素を溶銑１２中に吹き込む。
【００３９】
この際に、処理前後の溶銑中カーボン濃度が３．４ｍａｓｓ％以上４．８ｍａｓｓ％以下となるようにする。具体的には、処理前の溶銑として上記カーボン濃度のものを使用するとともに、この処理前の溶銑１２中のカーボン濃度に応じて、添加する１または複数の亜鉛含有ダストの種類を選択し、またはこれに加えてコークスを添加し、処理後においても溶銑１２中のカーボン濃度を３．４ｍａｓｓ％以上４．８ｍａｓｓ％以下とする。例えば、高炉ダストは３０ｍａｓｓ％以上のカーボンが含まれており、電気炉ダストおよび転炉ダストにはほとんどカーボンが含まれていないので、これらの配合比を調整するとともに、必要に応じてコークス粉を添加する。
【００４０】
また、この処理により溶銑の脱珪が進行するが、本発明では処理後の溶銑シリコン濃度が０．０３ｍａｓｓ％以上となるように、酸素および亜鉛含有ダストの使用量を調整する。
【００４１】
このような処理によって亜鉛含有ダストが生成し、このダストが排気ダクト１４を通って集塵機（図示せず）で捕集される。
【００４２】
具体的な処理としては、例えば図５に示すように、まず転炉ダストを１５０ｋｇ／ｍｉｎの供給量で９分間溶銑１２に供給し、供給し始めてから３分間経過後に、コークス粉を６０ｋｇ／ｍｉｎの供給量で６分間供給し、これらの供給を停止後、高炉ダスト１を１５０ｋｇ／ｍｉｎの供給量で９分間供給し、高炉ダストを供給し始めてから３分経過後に酸素ガスを６０Ｎｍ３／ｍｉｎの供給量で６分間溶銑１２に供給する。
【００４３】
このようにして、処理前後の溶銑１２中のカーボン濃度を３．４ｍａｓｓ％以上とし、かつ処理後の溶銑１２中のシリコン濃度を０．０３ｍａｓｓ％以上とすることにより、ダスト中の酸化亜鉛の還元を促進することができ、かつ処理前後の溶銑中カーボン濃度を４．８ｍａｓｓ％以下とすることによりカーボンの析出飛散を抑制することができる。したがって、このような処理により分離回収するダスト中の亜鉛濃度を高めることができる。
【００４４】
本実施形態の処理において、処理前の溶銑１２のシリコン濃度が０．２ｍａｓｓ％以上とした場合には、同様に、処理前後の溶銑中カーボン濃度が３．４ｍａｓｓ％以上４．８ｍａｓｓ％以下となるようにするために、処理前の溶銑として上記カーボン濃度のものを使用するとともに、この処理前の溶銑１２のカーボン濃度に応じて、添加する１または複数の亜鉛含有ダストの種類を選択し、またはこれに必要に応じてコークスを添加し、処理後においても溶銑１２中のカーボン濃度を３．４ｍａｓｓ％以上４．８ｍａｓｓ％以下となるように処理を行う際に、溶銑１２の脱珪が進行するが、その際に溶銑１２中のシリコンが酸化して処理開始から短時間のうちにスラグ層を形成し、ダスト発生を抑制することができる。具体的には、初期シリコン濃度が０．２ｍａｓｓ％以上とすることで溶銑１トンあたり１〜１０ｋｇ程度のスラグ層を形成することが可能である。
【００４５】
このような処理の具体例としては、図６に示すように、亜鉛含有ダストを１５０ｋｇ／ｍｉｎの供給量で１８分間、シリコン濃度が０．２ｍａｓｓ％以上の溶銑１２に供給し、供給し始めてから３分間経過後に、コークス粉を６０ｋｇ／ｍｉｎの供給量で６分間供給し、コークス供給停止後３分経過後に酸素ガスを６０Ｎｍ３／ｍｉｎの供給量で６分間溶銑１２に供給する。
【００４６】
このようにして、処理前の溶銑１２中のシリコン濃度を０．２ｍａｓｓ％以上としすることにより、上述したようなカーボン濃度の調整と処理後のシリコン濃度の調整によるダスト中の酸化亜鉛の還元促進およびカーボンの析出飛散の抑制といった効果の他に、ダスト発生の抑制といった効果を奏することができる。
【００４７】
なお、上記第２の実施形態では、炭材としてコークスを用いたが、これに限らず石炭や無煙炭等の他の炭材であってもよい。
【００４８】
次に、第４の実施形態について説明する。
本実施形態では、亜鉛を０．５ｍａｓｓ％以上含む亜鉛含有ダストを溶銑に吹込んで亜鉛を分離回収するに際し、亜鉛含有ダストをＩ型、Ｊ型またはＹ型の吹き込みランスを用いて吹き込む。
【００４９】
上述したように、溶銑に粉粒物を吹き込む際には、耐火物製の吹き込みランスを用いる方法が一般的であり、本実施形態における亜鉛含有ダストの吹き込みに際しても吹き込みランスを用いる。
【００５０】
吹き込みランスは、その吐出孔形状により種々のタイプに分類され、主なものとして、図７の（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）に示すような、Ｔ型、Ｉ型、Ｊ型、Ｙ型がある。この中でもＴ型がより一般的であり、従来亜鉛含有ダストを吹き込む際にはＴ型の吹き込みランスを用いていた。
【００５１】
しかし、亜鉛含有ダストは、配管へ付着しやすく、かつ流動性が悪いため、詰まりやすいことが判明した。特にＴ型の吹き込みランスを使用した場合、図８に示すように、ランス２１に鉛直に形成された吐出孔２２とその先端に水平に形成された吐出孔２３とが交わる部分近傍の斜線部分で詰まり、吹き込みを継続することができなくなる事態が頻発した。すなわち、Ｔ型の吹き込みランスを用いて亜鉛含有ダストを吹き込む場合には、吐出孔２２からのダストがランス２１の先端の壁に衝突し横に流れるが、ダスト自身が重く、また流動性が悪いため、その衝突した部分においてダストの流れが極端に悪化し、詰まりが発生する。
【００５２】
これに対して、Ｉ型の吹き込みランスはＴ型のように衝突部分が存在しないため、ダストの流れが阻害されず、ダストを吹き込む際に詰まりが発生し難い。また、Ｊ型ランスは吐出孔の先端部分に傾斜がついており、ダストの流れが阻害されにくく、ダストの詰まりをＴ型のものよりも著しく少なくすることができる。Ｙ型はＪ型同様に、詰まり防止に適しており、加えてガスを二方向に吐出させることができるため、攪拌に有利であると考えられる。
【００５３】
次に、このようなランスの形態が亜鉛の濃縮へ及ぼす影響について説明する。図９に示すように、ダスト中の亜鉛濃度は、亜鉛含有ダスト吹き込み開始から徐々に上昇し、亜鉛精錬の原料となる５０％以上の亜鉛濃度とするためには、１ｔ／鍋以上の吹き込みを継続する必要がある。また、図１０に示すように、処理開始直後には亜鉛以外のダストが多く発生するためダスト中亜鉛濃度が低いが、特に１鍋目はダクト中に滞留したダストにより希釈されるため、処理直後の亜鉛濃度が低くなる。これに対して、２鍋目以降ではこのようなダクト中に滞留したダストの影響が小さくなるため、処理開始時の亜鉛濃度は１鍋目に比較して高くなる。このため、安定して高い亜鉛濃度のダストを得るためには、連続して安定的なダストインジェクションを行うことが重要である。
【００５４】
したがって、Ｔ型の吹き込みランスのように、吐出孔の詰まりにより吹き込みが阻害されると、耐火物コストの上昇ばかりでなく、亜鉛精錬の原料となり得る亜鉛濃度である５０％以上まで濃縮することが極めて困難である。また、Ｔ型の吹き込みランスの場合には、吐出孔が完全に詰まらなくても吹き込みが不安定となって低吹き込み速度となり、亜鉛濃度が低下する。しかし、Ｉ型、Ｊ型、またはＹ型の吹き込みランスを用いれば、上述のように吐出孔の詰まりがほとんどない安定した吹き込みを行うことができ、亜鉛濃度も高位に安定した値を得ることができる。
【００５５】
また、各吹き込みランスにおけるキャリアガス軌跡を図１１に示すが、Ｔ型の吹き込みランスでは（ａ）に示すように、キャリアガスが広がった状態で溶銑中を上昇するので溶銑表面でのガス表面積が大きい。これに対して、Ｉ型の吹き込みランスでは（ｂ）に示すように、キャリアガスは吹き込みランスに沿って溶銑中を上昇するため溶銑表面でのガス表面積は小さく、Ｔ型の場合の１／２程度になる。また、Ｊ型およびＹ型の吹き込みランスでは（ｃ）および（ｄ）に示すように、Ｔ型とＩ型との中間的なものとなる。このように、Ｔ型の吹き込みランスを用いた場合には、溶銑表面でのガス表面積が大きいため鉄系ダストの発生が多く、結果として亜鉛濃度が低くなるが、Ｉ型の場合には、上述したように、溶銑表面でのガス表面積はＴ型の場合の約１／２となり、かつＴ型に比較して気泡の合体が進むため、鉄系ダストの発生がＴ型に比較して少なく、結果として亜鉛の濃縮が早くなる。また、Ｊ型やＹ型の吹き込みランスでは、これらの中間であるため、Ｉ型ほどではないが、Ｔ型よりもダストの発生が少なく、比較的早く亜鉛が濃縮される。
【００５６】
以上のような種々の観点から、本実施形態では、亜鉛含有ダストを溶銑に吹込んで亜鉛を分離回収するに際し、亜鉛含有ダストをＩ型、Ｊ型またはＹ型の吹き込みランスを用いて吹き込むこととした。
【００５７】
これらＩ型、Ｊ型、Ｙ型を比較すると、Ｙ型が最も優れている。つまり、Ｉ型の吹き込みランスは衝突部分が存在しないためダストの流れが阻害されにくいが、ランス浸漬の際に一度に全ての開口部が溶湯と接するため、処理開始直後にノズルの閉塞が生じるおそれがあり、Ｊ型ではＴ型では２カ所から吐出させているのに対し１カ所からの吐出であるため、同一ガス量を吹き込むためには吐出孔の断面積を増やす必要があり、これによって溶銑浸漬時の吐出孔閉塞や吹き込み処理中の鋳込み吐出孔閉塞のおそれがあるが、Ｙ型の場合には、ガス吐出孔はランスの浸漬に際して徐々に開口部が溶銑に浸漬するため、ガスの流れは浸漬直後から安定し、特別な設備や制御を必要とせずに安定操業を行うことができる。また、Ｙ型ではガスの流れが従来のＴ型と比較して滑らかであり、ガスの停留部がないためダスト詰まりはほとんど発生しない。
【００５８】
なお、Ｊ型およびＹ型の吹き込みランスを用いる場合には、吹き込みの安定性等の観点から、鉛直下方向に対して３０〜８０度の方向に吹き込むように吹き込み孔を形成することが好ましい。
【００５９】
また、ランスの吐出孔の詰まりが発生せず、安定して溶銑に亜鉛含有ダストを供給する観点から、上述のようにランス形状を特定した上で、亜鉛含有ダストとして、水分が５ｍａｓｓ％以下、粒径が２ｍｍ以下のものを用い、このダストを不活性ガスをキャリアとして溶銑に直接吹き込むようにすることが好ましい。また、一層安定的に亜鉛含有ダストを供給する観点から、この際の亜鉛含有ダストとキャリアガスとの固気比は７ｋｇ／ｋｇ以上、ダストの吹き込み速度は５０ｋｇ／ｍｉｎ以上とすることが好ましい。
【００６０】
本実施形態は、第１の実施形態、第２の実施形態、第３の実施形態にかかわらず、亜鉛含有ダストを吹き込んで亜鉛を回収する全ての場合に適用可能である。例えば、特願平９−２６９２７９号に記載されているように、溶銑脱リン、溶銑脱珪等に使用することができる。
【００６１】
なお、本発明でいう「亜鉛を０．５ｍａｓｓ％以上含む亜鉛含有ダスト」としては、代表的には亜鉛を０．５〜２０ｍａｓｓ％程度含有している高炉ダストや転炉ダスト等の製鉄ダストを挙げることができるが、これに限定されるものではない。
【００６２】
【実施例】
以下、本発明の実施例について説明する。なお、以下の説明で％表示はいずれもｍａｓｓ％である。
（第１の実施例）
ここでは、第１の実施形態に対応する実施例について示す。
表１に示す成分の高炉ダストを、表２に示す成分の溶銑に吹込む際に、表３に示す成分の転炉での脱炭スラグと溶銑脱珪スラグとを溶銑に添加した。
【００６３】
溶銑量当たりの各スラグの使用量を０、１、５、１０、２０ｋｇ／ｔｏｎの５水準とし、それぞれについて発生ダスト中の亜鉛濃度を測定した。その結果を図１２に示す。
【００６４】
図１２に示すように、脱炭スラグおよび溶銑脱珪スラグのいずれも、使用量が１〜１０ｋｇ／ｔｏｎの範囲の場合に、不使用の場合よりも高い亜鉛濃縮率が得られることが確認された。より具体的には、脱炭スラグでは５ｋｇ／ｔｏｎで、脱珪スラグでは１０ｋｇ／ｔｏｎで最も高い亜鉛濃縮率が得られた。この差は、各スラグの融点の高低によるものと考えられる。この他の溶銑脱リンスラグや高炉スラグでも、溶銑脱珪スラグと類似の結果を得ることができた。
【００６５】
【表１】
0003539334.tif 000002
【００６６】
【表２】
0003539334.tif 000003
【００６７】
【表３】
0003539334.tif 000004
【００６８】
（第２の実施例）
ここでは、第２の実施形態に対応する実施例について示す。
初期シリコン濃度を０．１０％から０．３０％の間で変化させ、亜鉛含有ダストを吹き込んだ際の発生ダスト中の亜鉛濃度を測定した。その結果を図１３に示す。図１３に示すように、発生ダスト中の亜鉛濃度は、シリコン濃度０．２０％を境に大きく変化し、０．２０％以上のときに４５％以上であることが確認された。したがって、発生ダストを有用回収物として利用される濃度を得るためには０．２０％以上の初期シリコン濃度の溶銑を利用すればよいことがわかった。
【００６９】
（第３の実施例）
ここでは、第３の実施形態に対応する実施例について示す。
表４に示す成分の高炉ダスト、転炉ダスト、電気炉ダスト、コークス粉を所定の配合比で表５に示す成分の溶銑に吹込んだ。この際の高炉ダスト、転炉ダスト、電気炉ダスト、コークス粉の配合比率、平均カーボン濃度、平均酸素含有量、これらを吹込んだ場合の溶銑中カーボン濃度の増減挙動を表６に示す。
【００７０】
処理後の溶銑中シリコン濃度と発生ダスト中の亜鉛濃度を測定した結果を図１４に示す。処理後のシリコンが０．０６％以下となると亜鉛濃縮率が低下し、０．０３％未満では、発生ダスト中亜鉛濃度が４０％以下となり、有価利用が困難となることが確認された。
【００７１】
酸素および亜鉛含有ダストの使用量を調整して処理後の溶銑中シリコン濃度を０．０５〜０．０９％の範囲に制御した条件における、処理前後のカーボン濃度と、発生ダスト中亜鉛濃度との関係を図１５に示す。この図に示すように、処理前後の溶銑中カーボン濃度が３．４％未満または４．８％超えとなると発生ダスト中亜鉛濃度が４０％以下となり、有価利用が困難となることが確認された。
【００７２】
これに対し、処理前の溶銑中カーボンに応じて、表６に示すように、亜鉛含有ダストの配合を調整し、必要に応じてコークス粉を添加することによって、安定して発生ダスト中亜鉛濃度を５５％以上とすることが確認された。
【００７３】
同様の処理を、初期のシリコン濃度が０．２５％の溶銑を用いて行った。その結果、上記結果と同様な結果に加えて、溶銑中のシリコンが処理開始から短時間のうちにスラグ層を形成し、ダスト発生を抑制することができた。
【００７４】
【表４】
0003539334.tif 000005
【００７５】
【表５】
0003539334.tif 000006
【００７６】
【表６】
0003539334.tif 000007
【００７７】
（第４の実施例）
ここでは、第４の実施形態に対応する実施例について示す。
２５０ｔの高炉鍋に溶銑を２２０ｔ装入し、Ｔ型、Ｉ型、Ｊ型、およびＹ型の吹き込みランスを用いて亜鉛含有ダストを吹き込んだ。
【００７８】
その際のランス詰まりの頻度を図１６に示す。この図に示すように、Ｔ型では詰まりの発生が５％であったのに対し、Ｉ型、Ｙ型では詰まりの発生が皆無であり、Ｊ型でも０．８％と極めて少なかった。
【００７９】
また、Ｔ型およびＹ型の吹き込みランスを用いた場合におけるダスト吹き込み速度の推移を図１７に示す。この図に示すように、Ｔ型の吹き込みランスの場合は詰まりが発生しなくても吹き込み速度が安定しないが、Ｙ型の吹き込みランスを用いた場合には吹き込み速度の変動が少なく、高位に安定することが確認された。
【００８０】
さらに、これらに加え、図１１で示したようにＩ型、Ｙ型ではガス表面積がＴ型の約１／２と小さいため鉄系ダスト発生速度を低減することができることにも起因して、図１８に示すように、Ｔ型の吹き込みランスを用いた場合よりもＩ型およびＹ型の吹き込みランスを用いたほうがダスト中亜鉛濃度を高くできることが確認された。
【００８１】
次に、Ｙ型の吹き込みランスを用いた場合の処理効率について従来のＴ型の吹き込みランスと比較しつつ試験した。ここでは、処理効率の指標として溶銑鍋を利用して脱珪処理を行った際の脱珪速度定数をを用いて評価した。攪拌に用いたガス量は５Ｎｍ３／ｍｉｎで一定とし、浸漬深さも一定とした。処理設備に到着した際の溶銑の温度は１３００℃、シリコン濃度は０．２％程度であった。処理設備としては図１に示す構造のものを用いた。一般に、このような処理における脱珪反応は溶銑側のシリコン供給律速であると考えられ、脱珪速度は以下の式で表すことができる。
ｄ［Ｓｉ］／ｄｔ＝−Ｋ・［Ｓｉ］
ここでＫは脱珪反応速度定数であり、この試験の場合には溶銑体積、反応に寄与する面積は同一であると考えられるので、Ｋが大きいほど反応が迅速に進行することを示す。この式を基に処理中のシリコン濃度の変化を求めると、図１９に示すようになる。
【００８２】
表７はＴ型およびＹ型のの吹き込みランスの脱珪速度定数を比較して示した。表７から明らかなように、Ｙ型ランスではＴ型ランスに比較して明らかに脱珪速度が向上しており、Ｙ型ランスの効果が確認された。この脱珪速度定数の差は、上記設備を用いた脱珪処理時間に換算すると、図１９中のＡ，Ｂのように約３分間で、従来の吹き込みランスを用いた際の処理時間に比較して１５％以上の処理時間短縮に相当する。
【００８３】
また、図２０に処理中の発生ダスト総量を示した。ダスト総量は処理開始から１分おきに採取したダスト発生量の変化を台形近似して積分値として求めた。図２０から明らかなように、Ｔ型ランスに比較してＹ型ランスを用いた場合には発生ダスト量がほぼ半減し、処理中のダストロスの低減と発生ダストの処理量削減の観点から有利であることがわかる。
【００８４】
次に、各吹き込みランスを用いた場合における処理容器内での溶湯流速分布を数値計算により求めた。計算前提としては、現状の脱珪処理容器を用いて通常の処理をＴ型、Ｙ型、Ｉ型の吹き込みランスを用いて同一のガス量で、同一の粉体を同一速度で吹き込んだ場合を想定している。その結果を表８に示す。表８からわかるように、Ｙ型ランスの場合に溶湯表面での流速がＴ型に比較して低くなっており、溶湯表面での溶湯攪乱が抑制されていると判断することができる。
【００８５】
また、表９には溶湯内部のガス・粉体の濃度分布を示した。つまり、ガス・粉体が一様に溶湯内に分布していれば、これらガス・粉体の濃度の高い部分が減り、低濃度の部分の比率が増加することになる。表９から吹き込み粉体である亜鉛含有ダストと吹き込みガスであるＮ２ガスの分布について比較すると、Ｙ型の吹き込みノズルの場合には、Ｔ型に比較して粉体濃度、ガス濃度が平準化されており、溶湯が平均的に攪拌されていると理解することができ、脱珪処理は溶湯内のこれらの不純物の反応サイトへの移動が律速するような条件下での反応促進効果を期待し得ることが確認された。このような反応促進効果は、脱珪に限らず、脱燐、脱硫においても期待し得るものである。
【００８６】
【表７】
0003539334.tif 000008
【００８７】
【表８】
0003539334.tif 000009
【００８８】
【表９】
0003539334.tif 000010
【００８９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、亜鉛を０．５ｍａｓｓ％以上含む亜鉛含有ダストを溶銑に吹込んで亜鉛を分離回収するに際し、製鉄工程で生成するプリメルトスラグを、溶銑１トン当たり１〜１０ｋｇ添加することにより、発生ダスト中の亜鉛濃度を高くすることができる。具体的には、発生ダスト中亜鉛濃度を従来よりも１〜３割高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態の実施に用いられる設備を示す図。
【図２】本発明の第１の実施形態の処理の一例を説明するための図。
【図３】本発明の第２の実施形態の処理の一例を説明するための図。
【図４】本発明の第３の実施形態の実施に用いられる設備を示す図。
【図５】本発明の第３の実施形態の処理の一例を説明するための図。
【図６】本発明の第３の実施形態の処理の他の例を説明するための図。
【図７】本発明の第４の実施形態に用いるＩ型、Ｊ型、およびＹ型の吹き込みランスと、従来用いられていたＴ型の吹き込みランスの構造を説明するための図。
【図８】Ｔ型の吹き込みランスの吐出孔詰まりを説明するための模式図。
【図９】ダスト吹き込み量とダスト中亜鉛濃度との関係を示す図。
【図１０】ダスト吹き込み量とダスト中区間亜鉛濃度との関係を示す図。
【図１１】Ｔ型、Ｉ型、Ｊ型、およびＹ型の吹き込みランスを用いた場合の溶銑中におけるキャリアガスの軌跡を示す模式図。
【図１２】本発明の第１の実施例における、スラグ使用量と発生ダスト中亜鉛濃度との関係を示す図。
【図１３】本発明の第２の実施例における、溶銑の初期シリコン濃度と発生ダスト中亜鉛濃度との関係を示す図。
【図１４】本発明の第３の実施例における、処理後溶銑シリコン濃度と発生ダスト中亜鉛濃度との関係を示す図。
【図１５】本発明の第３の実施例における、処理前後の溶銑カーボン濃度と発生ダスト中亜鉛濃度との関係を示す図。
【図１６】本発明の第４の実施例におけるＴ型、Ｉ型、Ｊ型、およびＹ型の吹き込みランスを用いた場合のランス詰まりの頻度を示す図。
【図１７】本発明の第４の実施例におけるＴ型およびＹ型の吹き込みランスを用いた場合のダスト吹き込み速度の推移を示す図。
【図１８】本発明の第４の実施例におけるＴ型およびＹ型の吹き込みランスを用いた場合の亜鉛濃度の推移を示す図。
【図１９】脱珪速度定数を変化させた場合の処理時間と溶銑中のシリコン濃度との関係を数値計算した結果を示す図。
【図２０】Ｔ型吹き込みノズルおよびＹ型吹き込みノズルを用いた場合のダスト発生原単位を示す図。
【符号の説明】
１……プリメルトスラグ供給容器
２，１２……溶銑
３，１３……溶銑鍋
４，１４……排気ダクト
５，１５……インジェクションランス
６，１６……酸素ランス
７……供給管
８，１８……フード
１１……含亜鉛ダストおよびコークス粉の供給容器
【図１】
0003539334.tif 000011
【図２】
0003539334.tif 000012
【図３】
0003539334.tif 000013
【図４】
0003539334.tif 000014
【図５】
0003539334.tif 000015
【図６】
0003539334.tif 000016
【図７】
0003539334.tif 000017
【図８】
0003539334.tif 000018
【図９】
0003539334.tif 000019
【図１０】
0003539334.tif 000020
【図１１】
0003539334.tif 000021
【図１２】
0003539334.tif 000022
【図１３】
0003539334.tif 000023
【図１４】
0003539334.tif 000024
【図１５】
0003539334.tif 000025
【図１６】
0003539334.tif 000026
【図１７】
0003539334.tif 000027
【図１８】
0003539334.tif 000028
【図１９】
0003539334.tif 000029
【図２０】
0003539334.tif 000030