(57)【要約】【課題】本発明は、従来の製造法によるものよりも高強度で品質安定性に優れる、酸化亜鉛団鉱を製造すること。【解決手段】酸化亜鉛焼鉱を前記団鉱機に投入する際の温度が５５０℃以上となるように温度管理を行い、酸化亜鉛焼鉱の粒子全体に対する粒径１ｍｍ以下の粒子の比率が２５重量％以上３５重量％以下となるように粒度分布管理を行い、酸化亜鉛団鉱の圧壊強度が、所定の圧壊強度管理値未満である場合に、ロール体の回転数を下げる、ロール体回転数管理を行う、酸化亜鉛団鉱の製造方法とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロータリーキルンから排出される酸化亜鉛焼鉱を、対面して回転するロール体により加圧成形する団鉱機によって製団して酸化亜鉛団鉱を得る酸化亜鉛団鉱の製造方法であって、
酸化亜鉛焼鉱の温度については、該酸化亜鉛焼鉱を前記団鉱機に投入する際の温度が５５０℃以上となるように温度管理を行い、
前記酸化亜鉛焼鉱の粒度分布については、該酸化亜鉛焼鉱の粒子全体に対する粒径１ｍｍ以下の粒子の比率が２５重量％以上３５重量％以下となるように粒度分布管理を行い、
前記団鉱機の前記ロール体の回転数については、前記酸化亜鉛団鉱の圧壊強度が、所定の圧壊強度管理値未満である場合に、該ロール体の回転数を下げる、ロール体回転数管理を行う、
酸化亜鉛団鉱の製造方法。
【請求項２】
前記所定の圧壊強度管理値が、１０００ｋｇ／ｃｍ２であり、前記団鉱機のロール体の回転数を下げることにより、前記酸化亜鉛団鉱の圧壊強度を８００ｋｇ／ｃｍ２以上に保持する、請求項１に記載の酸化亜鉛団鉱の製造方法。
【請求項３】
前記団鉱機のロール体の回転数を、２．０ｒｐｍ以上２．５ｒｐｍ以下とする、請求項１又は２に記載の酸化亜鉛団鉱の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、亜鉛の熔鉱炉製錬の原料となる、酸化亜鉛団鉱の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、亜鉛製錬所における亜鉛地金の原料として、粗酸化亜鉛等の亜鉛含有鉱から、不純物を分離除去して得た酸化亜鉛焼鉱が広く用いられている。
【０００３】
酸化亜鉛焼鉱の製造における一工程として、ロータリーキルン（乾燥加熱ロータリーキルン（ＤＲＫ））により、粗酸化亜鉛を造粒、乾燥、加熱焼成する工程がある。この工程により得られる酸化亜鉛焼鉱の形状は、主としてペレット状である。この酸化亜鉛焼鉱は、主にＩＳＰ（Ｉｍｐｅｒｉａｌ  Ｓｍｅｌｔｉｎｇ  Ｐｒｏｃｅｓｓ）法による亜鉛製錬における焼結工程で用いられる返し鉱の代替として用いられる。そして通常は、この焼結工程で製造される焼結鉱が、亜鉛製錬所の熔鉱炉の主原料とされている。
【０００４】
しかし、酸化亜鉛焼鉱そのものが元来酸化鉱であり、脱不純物処理がされている等、熔鉱炉原料としての条件を満足しているため、これを熔鉱炉に直接投入する処理も行われている。酸化亜鉛焼鉱を熔鉱炉で直接処理する場合には、熔鉱炉での通気性確保の面で、ペレット状（直径が１０ｍｍ以下程度の略球状）の形状を塊状に変えることが必要である。なぜならば、従来のペレット状の酸化亜鉛焼鉱は粒径が小さく、又粉状のものも含まれ、そのまま使用すると熔鉱炉内での通風阻害や、熔鉱炉外への飛散を生じやすいからである。
【０００５】
このような問題を防止し、酸化亜鉛焼鉱を熔鉱炉で直接処理するために、粒状の酸化亜鉛焼鉱を製団してより大きな形状の団鉱とする手法がある。この場合、上記のような通風阻害や粉の飛散といった問題が生じないように、再粉化しないだけの強度を団鉱に付与することが求められる。
【０００６】
このような要求に対して、例えば、酸化亜鉛焼鉱の粒度分布、焼鉱の温度、加圧圧力をそれぞれ最適範囲内として製団することで、圧壊強度が高い団鉱を製造する製造方法が開発されている（特許文献１参照）。又、製団ホッパー内の焼鉱を再加熱して製団直前における焼鉱表面温度を６５０℃以上に管理することで、圧壊強度を更に高めることもできる製造方法が提案されている（特許文献２参照）。
【０００７】
特許文献１に開示されている製造方法では、操業の変動等により焼鉱の温度を最適条件に維持することができないときがあった。一方で、操業の変動の幅の中で、焼鉱の温度を最適条件の近傍範囲内には維持することができる場合も多く、この場合、上記の再加熱を常時行なう必要はなく、加熱装置の導入にかかるコストに見合ったメリットを得難いという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平９−２６８３３０号公報
【特許文献２】特開平１１−２９２６２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、酸化亜鉛団鉱の強度を、経済面における追加負担を抑制しながら、安定的に高めることができる酸化亜鉛団鉱の製造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】
【００１０】
本発明者らは、団鉱の強度を一定以上に維持するために、従来行われていた焼鉱の温度管理及び粒度分布の管理に加えて、更に、団鉱機のロール回転数を最適範囲に管理することにより、製団直前における焼鉱表面の再加熱を行なわなくとも、十分に酸化亜鉛団鉱の強度を向上させることができることを見出し、本発明を完成するに至った。より、具体的には、本発明は以下のものを提供する。
【００１１】
（１）  ロータリーキルンから排出される酸化亜鉛焼鉱を、対面して回転するロール体により加圧成形する団鉱機によって製団して酸化亜鉛団鉱を得る酸化亜鉛団鉱の製造方法であって、酸化亜鉛焼鉱の温度については、該酸化亜鉛焼鉱を前記団鉱機に投入する際の温度が５５０℃以上となるように温度管理を行い、前記酸化亜鉛焼鉱の粒度分布については、該酸化亜鉛焼鉱の粒子全体に対する粒径１ｍｍ以下の粒子の比率が２５重量％以上３５重量％以下となるように粒度分布管理を行い、前記団鉱機の前記ロール体の回転数については、前記酸化亜鉛団鉱の圧壊強度が、所定の圧壊強度管理値未満である場合に、該ロール体の回転数を下げる、ロール体回転数管理を行う、酸化亜鉛団鉱の製造方法。
【００１２】
（１）の発明は、酸化亜鉛焼鉱の製団において、従来から行われてきた酸化亜鉛焼鉱の温度管理と粒度分布管理に加えて、更に、団鉱機のロール回転数を最適化することを特徴とする製造方法である。このロール回転数管理は、酸化亜鉛団鉱の圧壊強度が所定の圧壊強度管理値に不足するときに、ロール回転数を下げる方向で行う。このロール回転数を下げることは、従来の知見による限り、単位時間当りの酸化亜鉛団鉱の生産量が低下して総生産性が低下する結果につながるとしか考えられていなかった。ところが、本発明者らは、このロール回転数を下げることにより、酸化亜鉛団鉱の圧壊強度が向上することを見出し、（１）の発明にかかる製造方法を開発した。この製造方法によれば、製団された酸化亜鉛団鉱の圧壊強度不足による不良品の発生率を有意に低減させることができる。よって、たとえ上記ロール回転数の低下により不良品も含む単位時間当りの酸化亜鉛団鉱の生産量が低下したとしても、酸化亜鉛団鉱の製造プロセス全体としてみた場合における良品の総生産量、即ち実質的な生産性を有意に向上させることができる。
【００１３】
（２）  前記所定の圧壊強度管理値が、１０００ｋｇ／ｃｍ２であり、前記団鉱機のロール体の回転数を下げることにより、前記酸化亜鉛団鉱の圧壊強度を８００ｋｇ／ｃｍ２以上に保持する、（１）に記載の酸化亜鉛団鉱の製造方法。
【００１４】
（２）の発明は、（１）の発明における酸化亜鉛団鉱の圧壊強度管理値を１０００ｋｇ／ｃｍ２としたものである。（２）の発明によれば、酸化亜鉛団鉱の圧壊強度を亜鉛製錬所における亜鉛地金の原料として用いられる酸化亜鉛団鉱に一般的に好ましいものとして求められる圧壊強度の下限値でもある８００ｋｇ／ｃｍ２以上に、安定的に保つことができる。そして、製団された酸化亜鉛団鉱の破損による不良品の発生率を十分に低く保持して、酸化亜鉛団鉱の製造における生産性を十分に向上させることができる。
【００１５】
（３）  前記団鉱機のロール体の回転数を、２．０ｒｐｍ以上２．５ｒｐｍ以下とする、（１）又は（２）に記載の酸化亜鉛団鉱の製造方法。
【００１６】
（３）の発明は、（１）又は、（２）の発明における団鉱機のロール体の回転数を、２．０ｒｐｍ以上２．５ｒｐｍ以下とするものである。（３）の発明によれば、ロータリーキルンから排出される酸化亜鉛焼鉱を対面するロール体により加圧成形する団鉱機によって製団して酸化亜鉛団鉱を得る一般的操業条件下の殆どのプロセスにおいて、酸化亜鉛団鉱の圧壊強度を、安定的に、８００ｋｇ／ｃｍ２以上とすることができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、酸化亜鉛団鉱の強度を、経済面における追加負担を抑制しながら、安定的に高めることができる酸化亜鉛団鉱の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の酸化亜鉛団鉱の製造方法の実施に用いることができるロータリーキルン及び団鉱機の一例を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
＜酸化亜鉛製造の全体プロセス＞
以下、本発明の酸化亜鉛団鉱の製造方法を好ましく適用することができる「酸化亜鉛製造の全体プロセス」について説明する。本発明は、還元焙焼炉、湿式処理設備、乾燥加熱炉を有する、「ウェルツ法による酸化亜鉛の製造プロセス」を行う製造プラントにおいて、ロータリーキルン（乾燥加熱ロータリーキルン（ＤＲＫ））から排出される酸化亜鉛焼鉱を製団して、酸化亜鉛団鉱を得る製造方法として好ましく実施することができる。「ウェルツ法による酸化亜鉛鉱の製造プロセス」とは、以下の還元焙焼工程、湿式工程、乾燥加熱工程の各工程を順次行うプロセスである。
【００２０】
［還元焙焼工程］
還元焙焼工程においては、鉄鋼ダスト等の亜鉛含有鉱の還元焙焼処理が行われる。還元焙焼処理は、通常、ロータリーキルン（還元焙焼ロータリーキルン（ＲＲＫ））を用いて行われる。ＲＲＫ内で還元焙焼され揮発した金属亜鉛は炉内で再酸化されて粉状の酸化亜鉛となる。粉状の酸化亜鉛は、ＲＲＫからの排出ガスとともに集塵機に導入され、捕捉されて粗酸化亜鉛ダストとして回収される。
【００２１】
［湿式工程］
湿式工程においては、上記の粗酸化亜鉛ダストを、処理液によってレパルプすることにより粗酸化亜鉛スラリーとし、カドミウム、塩素、フッ素等の不純物は処理液中に分配させる。そして上記処理を経た粗酸化亜鉛スラリーを脱水し、粗酸化亜鉛ケーキとして次工程の乾燥加熱工程に投入する。
【００２２】
［乾燥加熱工程］
乾燥加熱工程においては、上記の粗酸化亜鉛ケーキを、ロータリーキルン（乾燥加熱ロータリーキルン（ＤＲＫ））に装入して焼成する。この工程により、カドミウム等の濃度を更に低減した酸化亜鉛焼鉱を得ることができる。
【００２３】
＜酸化亜鉛団鉱の製造方法＞
本発明の酸化亜鉛団鉱の製造方法は、上述の「乾燥加熱工程」において、ロータリーキルン１（乾燥加熱ロータリーキルン（ＤＲＫ））から排出される酸化亜鉛焼鉱を、対面して回転するロール体により加圧成形する団鉱機によって製団して、酸化亜鉛団鉱を得る製造方法である。
【００２４】
以下、先ずは、本発明の酸化亜鉛団鉱の製造方法の実施に用いることができるロータリーキルン及び団鉱機について説明する。
【００２５】
［ロータリーキルン］
図１に示す通り、ロータリーキルン１は、耐火性及び耐熱性を備える円筒形の炉体であるキルン本体１０、キルン本体１０の排出口１２側近傍に設けられる加熱装置でありロータリーキルン１の熱源となるバーナー１３、排出口１２から排ガスの拡散を防止する固定フード１４、及び、キルン本体１０を支持するキルン支持部とキルン本体１０を回転させる駆動装置（図示せず）を備える回転式の加熱炉である。以上の構成を有するロータリーキルン１は、バーナー１３によりキルン本体１０の内部を、一般的には、被処理物の最高温度が１０００〜１２００℃程度の高温となるように加熱し、キルン本体１０を回転させた状態で、粗酸化亜鉛ケーキ５を投入口１１より投入する。粗酸化亜鉛ケーキ５はキルン本体１０の傾斜に沿って造粒、乾燥、加熱、焼成されながらキルン本体１０内を排出口１２の方向に向かって移動してゆき、排出口１２から高温の被焼成物である酸化亜鉛焼鉱６として排出される。排出された酸化亜鉛焼鉱６は、パンコンベア等のコンベア２により搬送され、団鉱機４に設置されている製団ホッパー３内に投入される。
【００２６】
尚、本発明の製造方法においては、ロータリーキルン１と団鉱機４は隣接して設置されていて、又、それらの間を結んで設置されるコンベア２は、その全長が１０ｍ程度以内の物であることが好ましい。その程度の搬送距離であれば、例えば、ロータリーキルンからの排出時の酸化亜鉛焼鉱の温度を、１０００℃〜１１００℃程度に維持することにより、酸化亜鉛焼鉱の団鉱機への投入時の温度を、５５０℃以上に保持することが可能である。本発明の製造方法によれば、酸化亜鉛団鉱の圧壊強度が、所定の圧壊強度管理値未満である場合に、団鉱機のロール体の回転数を下げることによって、酸化亜鉛焼鉱の団鉱機への投入時の温度が少なくとも５５０℃以上であれば、酸化亜鉛団鉱の強度を、安定的に高めることができる。
【００２７】
［団鉱機］
図１に示す通り、団鉱機４は、互いに近接した状態で対面して回転する一組のドラム状のロール体４１を備える。そして、このロール体４１の表面には、団鉱の母型となる凹部が形成されており、製団ホッパー３からこの団鉱機４に投入された酸化亜鉛焼鉱６は、対面するロール体４１からの圧力により、上記凹部内に充填された状態で圧縮されて、上記の凹部の形状に対応した、角部が面取りされた丸みを帯びた直方体形状等の粗酸化亜鉛団鉱７となって、団鉱機４から排出される。
【００２８】
［酸化亜鉛団鉱の製造方法］
本発明の酸化亜鉛団鉱の製造方法は、ロータリーキルンから排出される酸化亜鉛焼鉱を、対面して回転するロール体により加圧成形する団鉱機によって製団して酸化亜鉛団鉱を得る、所謂、ホットブリケット法による酸化亜鉛団鉱の製造方法において、その生産性を従来方法よりも向上させることができる製造方法である。酸化亜鉛焼鉱の温度管理と粒度分布管理を適切に行う点については、従来方法に準じるが、これに止まらず、更に、酸化亜鉛焼鉱を加圧成形する団鉱機のロール体の回転数を、独自の知見に基づいて最適範囲に管理することにより、酸化亜鉛団鉱の圧壊強度を安定的に高強度に保持することができる。
【００２９】
（温度管理）
酸化亜鉛焼鉱の温度については、酸化亜鉛焼鉱を団鉱機に投入する際の温度が５５０℃以上となるように温度管理を行う。
【００３０】
上述の酸化亜鉛焼鉱の温度管理については、予め、本発明の製造方法を実施するプラントにおける実測値として、ロータリーキルンから排出される時の酸化亜鉛焼鉱の温度と、団鉱機に投入する際の酸化亜鉛焼鉱の温度との相関を把握しておくことにより、ロータリーキルンから排出される時の酸化亜鉛焼鉱の温度を基準に実用上十分な精度で温度管理を行うこともできる。例えば、当該プラントにおいて、前者の温度を１０００℃以上に保持することによって、後者の温度を５５０℃以上に保持することができるという相関が把握されている場合であれば、前者の温度を１０００℃以上に保持できるように、ロータリーキルンのバーナーへの燃料供給量等を適宜調整することにより、適切に温度管理を行うことができる。
【００３１】
又、ロータリーキルンの排出端の放射温度と、ロータリーキルンから排出される時の酸化亜鉛焼鉱の温度には強い相関があるので、排出端の放射温度を１０００℃以上程度に保持することによっても上記温度管理を行うことができる。例えば、ロータリーキルンの排出端の放射温度を、高熱炉等の温度測定に広く用いられる非接触型の放射温度計によって連続的に測定し、この結果を、キルンを加熱するバーナーへの燃料供給量にフィードバックして、排出端の放射温度を、１０００℃以上程度の適切な温度範囲に保持することができる。これにより、団鉱機に投入する際の酸化亜鉛焼鉱の温度を、実施容易な温度管理手段によって、５５０℃以上に保持することができる。
【００３２】
（粒度分布管理）
酸化亜鉛焼鉱の粒度分布については、酸化亜鉛焼鉱の１ｍｍ以下の粒子の比率が、２５重量％以上３５重量％以下、好ましくは、２７．５重量％以上３２．５重量％以下となるように粒度分布管理を行う。この粒度分布管理は、具体的には、ロータリーキルンからの排出時における酸化亜鉛焼鉱の一部をサンプリングして、篩い分けにより、上記「１ｍｍ以下の粒子の比率」を確認することにより行うことができる。又、このようにして得た「１ｍｍ以下の粒子の比率」が、上記の管理値の範囲を超えている場合、具体的には３５％を超えている場合には、ロータリーキルンの加熱温度を上げることにり、「１ｍｍ以下の粒子の比率」を下げることができる。一方で同比率が上記の管理値の範囲を下回る場合には、上記加熱温度を下げることにより、「１ｍｍ以下の粒子の比率」を上げることができる。
【００３３】
（ロール体回転数管理）
本発明の酸化亜鉛団鉱の製造方法は、酸化亜鉛焼鉱の温度と粒度分布に係る材料側の製造条件管理に加えて、これを製団する団鉱機のロール体の回転数を、所定の範囲内に保持するロール体回転数管理を行う。このロール体回転数管理は、製団された酸化亜鉛団鉱の圧壊強度が、所定の圧壊強度管理値未満である場合に、ロール体の回転数を下げることにより行う。
【００３４】
尚、本明細書における「酸化亜鉛団鉱の圧壊強度」とは、平板上に置かれた縦約５０ｍｍ、横約４４ｍｍ、厚さ約２２ｍｍの団鉱全体に、圧力破壊試験機により、上から荷重を掛けて荷重を増加させて行き、破壊したときの荷重値のことを言うものとする。
【００３５】
ホットブリケット法による酸化亜鉛団鉱の生産において、従来は、ロール体の回転数をできるだけ大きく維持することにより生産性を高めることができると考えられていて、団鉱機のロール回転数と団鉱の強度との間の相関については看過されていた。しかしながら、本願発明の発明者は、団鉱機内での酸化亜鉛焼鉱の加圧時にロール体の回転数を下げること、即ち、加圧成形に係る滞留時間を増加させることにより、より多くの空気が加圧成形中の酸化亜鉛団鉱の内部から離脱して、これに起因して酸化亜鉛団鉱の強度が向上することを見出し、本発明を完成するに至った。
【００３６】
ロール体回転数管理は、具体的には、酸化亜鉛団鉱に求められる圧壊強度管理値を先ず規定し、製団される酸化亜鉛団鉱の圧壊強度が、これを下回ることがないように、同回転数を管理することにより行う。例えば、圧壊強度管理値を１０００ｋｇ／ｃｍ２とした場合において、製団された酸化亜鉛団鉱の圧壊強度が、この値未満となっている場合に、団鉱機のロール体の回転数を下げることにより、酸化亜鉛団鉱の圧壊強度を高めて、この値を、８００ｋｇ／ｃｍ２以上に保持することができる。
【００３７】
実際に稼働している多くの酸化亜鉛団鉱の製造プラントにおいて、従来は、生産性維持のため、ロール体の回転数を３．０〜４．０ｒｐｍ程度に制御していた。しかしながら、本発明の製造方法においては、この回転数を、２．０ｒｐｍ以上２．５ｒｐｍ以下となるように、即ち、ロール体の回転数を下げて、一般的な回転数よりも小さくすることにより、酸化亜鉛団鉱の圧壊強度を向上させて品質安定性を高め、酸化亜鉛団鉱の総生産性を向上させることができる。
【００３８】
以上説明した通り、本発明の酸化亜鉛団鉱の製造方法においては、上記の３つの製造条件、即ち、酸化亜鉛焼鉱の温度と粒度分布、及び、酸化亜鉛焼鉱を加圧成形する団鉱機のロール体の回転数を全て最適化することにより、高強度で品質安定性に優れる、酸化亜鉛団鉱を得ることができる。
【実施例】
【００３９】
以下、実施例により本発明を更に具体的に説明するが、本発明は、以下の実施例に限定されるものではない。この実施例においては、図１に示すような、ロータリーキルン（ＤＲＫ）と団鉱機を備える酸化亜鉛焼鉱の製造プラントにおいて、本発明の効果を検証するための酸化亜鉛団鉱の試験的な製造を行った。尚、団鉱機としては、下記の団鉱機を用いた。
【００４０】
（団鉱機）
形式：２軸型ダブルロール式
ロール：セグメント式、ピロー形ポケット付、直径７５０ｍｍ、成形有効巾２０５ｍｍ
ロール押付圧力：１７５ｋｇ／ｃｍ２
セグメント形状：縦５０ｍｍ、横４４ｍｍ、厚さ約２２ｍｍ（片側１１ｍｍ）、但し、角部が面取りされた丸みを帯びた直方体形状とする。
【００４１】
先ず、酸化亜鉛焼鉱の温度については、ＤＲＫの排出端温度を、放射温度計で測定しながら、バーナーの火力を調整し、１０００℃以上１１００℃以下に保持した。この時、団鉱機に投入される直前の酸化亜鉛焼鉱の温度が５５０℃以上に保持されていることも、製団ホッパーの焼鉱温度を放射温度計により測定することによって確認した。
【００４２】
次に、酸化亜鉛焼鉱の粒度分布については、ロータリーキルン（ＤＲＫ）から排出された酸化亜鉛焼鉱を冷却してから目開き１ｍｍの篩で篩分けし、篩分け前の全重量と篩分けされた１ｍｍ以下の重量を測定して、酸化亜鉛焼鉱の粒子全体に対する粒径１ｍｍ以下の粒子の比率が、２５重量％から３５重量％の範囲内に維持されていることを確認した。
【００４３】
そして、団鉱機については、ロール回転数を、このプラントにおける従来の通常操業時と同様に、３．５ｒｐｍのロール体回転数で製団した場合と、ロール回転数を小さくして、２．２ｒｐｍとした場合について、それぞれの製団された団鉱の圧壊強度を比較した。その結果、前者の通常のロール回転数での操業条件における団鉱の圧壊強度が、７２０ｋｇ／ｃｍ２であったの対し、回転数を下げた後者の操業条件における圧壊強度は、１５５０ｋｇ／ｃｍ２に向上した。
【００４４】
上記結果より、本発明の製造方法によれば、追加設備等の設置にかかるコストの増加を最小限に抑えながら、高強度の酸化亜鉛団鉱を製造することができることが分かる。
【符号の説明】
【００４５】
１                  ロータリーキルン（乾燥加熱ロータリーキルン（ＤＲＫ））
１０                キルン本体
１１                投入口
１２                排出口
１３                バーナー
１４                固定フード
２                  コンベア
３                  製団ホッパー
４                  団鉱機
４１                ロール体
５                  粗酸化亜鉛ケーキ
６                  酸化亜鉛焼鉱
７                  酸化亜鉛団鉱
【図１】
2019157214.tif 000003