(57)【要約】【課題】含亜鉛ダストからなる亜鉛含有原料に炭素質還元材を添加して還元揮発炉内で焙焼することにより、粗酸化亜鉛を飛灰として回収する方法において、粗酸化亜鉛の脱ハロゲン処理のコストを低減できる、亜鉛含有原料からの粗酸化亜鉛の回収方法を提供する。【解決手段】１種類または２種類以上の含亜鉛ダストＡ１，Ａ２，…Ａｎを、当該各含亜鉛ダストＡ１，Ａ２，…Ａｎの単位質量当りに含まれるＫ、ＮａおよびＣｌ各元素のモル数ｎＫ、ｎＮａおよびｎＣｌからなる指標Ｉ１＝（ｎＫ＋ｎＮａ）／ｎＣｌに基づいて分類しておき、この分類後の含亜鉛ダストＡ１，Ａ２，…Ａｎを配合して得られた亜鉛含有原料Ｂの指標Ｉ１を１．２５以上とする。【選択図】                                                        図１
2004232062.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
亜鉛含有原料を還元揮発炉内で焙焼することにより、粗酸化亜鉛を飛灰として回収する方法であって、
２種類以上の含亜鉛ダストを、当該各含亜鉛ダスト中に含まれるＫ、ＮａおよびＣｌ各元素の含有量からなる指標に基づいて予め分類しておき、この分類後の含亜鉛ダストから１種類または２種類以上を選択し配合して前記亜鉛含有原料となし、この亜鉛含有原料についての前記指標を所定の範囲とすることを特徴とする、亜鉛含有原料からの粗酸化亜鉛の回収方法。
【請求項２】
亜鉛含有原料を還元揮発炉内で焙焼することにより、粗酸化亜鉛を飛灰として回収する方法であって、
２種類以上の含亜鉛ダストを、当該各含亜鉛ダストの単位質量当りに含まれるＫ、ＮａおよびＣｌ各元素のモル数ｎＫ、ｎＮａおよびｎＣｌからなる指標Ｉ１＝（ｎＫ＋ｎＮａ）／ｎＣｌに基づいて予め分類しておき、この分類後の含亜鉛ダストから１種類または２種類以上の含亜鉛ダストを選択し配合して前記亜鉛含有原料となし、この亜鉛含有原料についての前記指標Ｉ１を１．２５以上とすることを特徴とする、亜鉛含有原料からの粗酸化亜鉛の回収方法。
【請求項３】
請求項２記載の粗酸化亜鉛の回収方法において、前記亜鉛含有原料についての前記指標Ｉ１を１．５３以上とする、亜鉛含有原料からの粗酸化亜鉛の回収方法。
【請求項４】
前記指標にＦ元素の含有量を含めることを特徴とする請求項１記載の亜鉛含有原料からの粗酸化亜鉛の回収方法。
【請求項５】
亜鉛含有原料を還元揮発炉内で焙焼することにより、粗酸化亜鉛を飛灰として回収する方法であって、
２種類以上の含亜鉛ダストを、当該各含亜鉛ダストの単位質量当りに含まれるＫ、Ｎａ、ＣｌおよびＦ各元素のモル数ｎＫ、ｎＮａ、ｎＣｌおよびｎＦからなる指標Ｉ２＝（ｎＫ＋ｎＮａ）／（ｎＣｌ＋ｎＦ）に基づいて予め分類しておき、この分類後の含亜鉛ダストから１種類または２種類以上の含亜鉛ダストを選択し配合して前記亜鉛含有原料となし、この亜鉛含有原料についての前記指標Ｉ２を０．９９以上とすることを特徴とする、亜鉛含有原料からの粗酸化亜鉛の回収方法。
【請求項６】
前記指標に、Ｃａ、Ｍｇ、ＰｂおよびＳからなる群より選ばれた少なくとも１種の元素の含有量を含めることを特徴とする請求項１または４記載の亜鉛含有原料からの粗酸化亜鉛の回収方法。
【請求項７】
亜鉛含有原料を還元揮発炉内で焙焼することにより、粗酸化亜鉛を飛灰として回収する方法であって、
前記亜鉛含有原料が、１種類または２種類以上の含亜鉛ダストに、Ｋ成分および／またはＮａ成分を添加してなるものであることを特徴とする、亜鉛含有原料からの粗酸化亜鉛の回収方法。
【請求項８】
前記亜鉛含有原料に含まれるＫ、ＮａおよびＣｌ各元素の含有量からなる指標を所定の範囲とすることを特徴とする、請求項７記載の亜鉛含有原料からの粗酸化亜鉛の回収方法。
【請求項９】
前記亜鉛含有原料に炭素質還元材を添加してから還元揮発炉内で焙焼することを特徴とする、請求項１〜８のいずれか１項記載の亜鉛含有原料からの粗酸化亜鉛の回収方法。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか１項記載の回収方法により回収された粗酸化亜鉛に水分を添加してスラリーとした後に、このスラリーをフィルタープレスで洗浄・脱水してフィルターケーキとすることを特徴とする、亜鉛含有原料からの粗酸化亜鉛の回収方法。
【請求項１１】
前記フィルタープレスによる脱水で除去された濾液を、前記還元揮発炉の排ガス顕熱を利用したドラムドライヤーで水分を蒸発させて固形分を回収することを特徴とする、請求項１０記載の亜鉛含有原料からの粗酸化亜鉛の回収方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、含亜鉛ダストから還元揮発により粗酸化亜鉛を回収する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
製鋼ダストなどの製鉄ダストや都市ごみ焼却炉・産業廃棄物焼却炉の飛灰などの含亜鉛ダストには有価金属である亜鉛が含まれている。この亜鉛は含亜鉛ダストを還元・揮発し、さらに再酸化することにより粗酸化亜鉛として回収される。
【０００３】
しかし、この粗酸化亜鉛には塩素、フッ素等のハロゲン元素が含まれており、このままでは亜鉛精錬の原料としては使用できないため、この粗酸化亜鉛に対し、さらなる脱ハロゲン処理が必要とされている。
【０００４】
そこで、以下のように、粗酸化亜鉛の脱ハロゲン処理の方法が種々提案されている。
【０００５】
〔従来技術１〕
製鋼煙灰に炭素材料と水を加えてペレット化し、これを還元揮発炉で焙焼した後、粗酸化亜鉛を回収し、この粗酸化亜鉛をアルカリ溶液中に投入してｐＨを１０以上に保持しながら攪拌し、さらにアルカリ洗浄、水洗、乾燥することにより、粗酸化亜鉛中のハロゲン元素を除去する方法である（特許文献１参照）。
【０００６】
〔従来技術２〕
粗酸化亜鉛を、水蒸気濃度が１０〜２０％およびこの粗酸化亜鉛に対するガスの量比（Ｎｍ３／ｋｇ）が１．５〜５．５であるガス雰囲気の連続式回転炉にてこの炉の到達最高温度が１０００〜１２５０℃の温度で焙焼することにより、塩化亜鉛成分を酸化亜鉛に加水分解することによって塩酸ガスとして脱塩素を行う方法である（特許文献２参照）。
【０００７】
〔従来技術３〕
粗酸化亜鉛を還元剤を添加しないでペレットまたはブリケットに成型し、回転炉床炉にて酸化雰囲気中で焼成することで、アルカリ金属、ハロゲン成分を蒸発させて分離し、亜鉛濃度５０％以上の亜鉛ダストを得る方法である。（特許文献３参照）。
【０００８】
【特許文献１】
特開２０００−１２８５３０号公報
【０００９】
【特許文献２】
特開平９−１２５１６９号公報
【００１０】
【特許文献３】
特開２００１−２９４９４２号公報
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来技術１においては、脱ハロゲン処理に用いるアルカリ洗浄のための水酸化ナトリウムや炭酸ナトリウムなどの薬品を多量に必要とすることから、処理コストが高い問題がある。
【００１２】
また、上記従来技術２および３においては、一旦還元焙焼炉で含亜鉛ダストを還元揮発して得られた粗酸化亜鉛を再度１０００〜１２５０℃に加熱して処理するため、加熱エネルギーが余分に必要となり、やはり処理コストが高い問題がある。
【００１３】
そこで、本発明は、粗酸化亜鉛の脱ハロゲン処理のコストを低減できる、亜鉛含有原料からの粗酸化亜鉛の回収方法を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、従来技術１のようなアルカリ洗浄や水洗による方法で脱ハロゲン処理を行う場合において、含亜鉛ダストの種類によって、還元揮発によって得られた粗酸化亜鉛からハロゲン成分が除去されやすいものと、除去されにくいものとが存在することに注目し、鋭意研究の結果、粗酸化亜鉛の含有成分からなる下記の指標Ｉにより、ハロゲン成分の除去の難易を評価できることを見出した。
【００１５】
Ｉ＝［ｎＫ＋ｎＮａ＋２（ｎＣａ＋ｎＭｇ＋ｎＰｂ−ｎＳ）］／（ｎＣｌ＋ｎＦ）・・・（１）
ここに、ｎｉ（ｉ＝Ｋ，Ｎａ，Ｃａ，Ｍｇ，Ｐｂ，Ｓ，Ｃｌ，Ｆ）は、粗酸化亜鉛の単位質量当りに含まれる元素ｉのモル数である。以下、単位質量当りに含まれる元素のモル数を「モル含有量」と称す。
【００１６】
この指標Ｉが０．８以上、好ましくは１．０以上であれば、ハロゲン元素は水洗するだけでも比較的容易に除去できるが、この指標Ｉが０．８未満の場合には、アルカリ洗浄を行ってもハロゲン元素の除去が困難になる。
【００１７】
指標Ｉをハロゲン成分の除去の難易を評価する指標として導入した根拠は以下のとおりである。すなわち、ハロゲン元素がＫ、Ｎａなどのアルカリ金属やＣａ、Ｍｇなどのアルカリ土類金属、さらにはＰｂと結合している場合には、これらは水に易溶性の化合物であるのに対し、その他の化合物形態では水に難溶性であると考え、指標Ｉの分母にハロゲン元素のモル含有量を配し、分子にハロゲン元素と易溶性の化合物を形成するＫ、Ｎａ、Ｃａ、Ｍｇ、Ｐｂの元素のモル含有量を配した。なお、Ｋ、Ｎａ、Ｃａ、Ｍｇ、Ｐｂの各元素はハロゲン元素よりもＳと優先的に硫化物や硫酸化合物などを形成しやすいため、分子からＳ分を差し引いている。また、Ｋ、Ｎａ、Ｃｌ、Ｆの各モル含有量の係数が１であるのに対し、Ｃａ、Ｍｇ、Ｐｂ、Ｓの各モル含有量の係数が２であるのは、各元素のイオン価を考慮したものである。
【００１８】
粗酸化亜鉛中の各元素の量は、原料となる含亜鉛ダスト中の各元素の量と、還元揮発処理による各元素の揮発率および飛散率によって決まる。ここに、揮発率とは、含亜鉛ダスト中の特定の元素の量のうち実際に揮発した量の割合をいい、飛散率とは、揮発せずに固体／液体のまま飛散した量の割合をいう。したがって、還元揮発炉の排ガスから飛灰として捕集される粗酸化亜鉛の指標Ｉが０．８以上、好ましくは１．０以上となるように、１種類または２種類以上の含亜鉛ダストを、この各含亜鉛ダスト中の各元素量にその各元素の揮発率および飛散率を考慮して、配合すればよい。
【００１９】
しかしながら、含亜鉛ダスト中のＫ、Ｎａ、Ｃｌ、Ｆ、Ｃａ、Ｍｇ、Ｐｂ、Ｓの８成分すべてを常に分析して管理するのは分析の手間と費用がかかる。そこで、これら８成分のうち揮発率が高く、粗酸化亜鉛中の含有量も比較的高いＫ、Ｎａ、Ｃｌの３成分、ないしはこの３成分にさらにＦを加えた４成分を用いることにより、より簡易かつ安価に評価できる方法を見出し、発明を完成するに至ったものである。
【００２０】
請求項１に係る発明は、亜鉛含有原料を還元揮発炉内で焙焼することにより、粗酸化亜鉛を飛灰として回収する方法であって、２種類以上の含亜鉛ダストを、当該各含亜鉛ダスト中に含まれるＫ、ＮａおよびＣｌ各元素の含有量からなる指標に基づいて予め分類しておき、この分類後の含亜鉛ダストから１種類または２種類以上の含亜鉛ダストを選択し配合して前記亜鉛含有原料となし、この亜鉛含有原料についての前記指標を所定の範囲とすることを特徴とする、亜鉛含有原料からの粗酸化亜鉛の回収方法である。
【００２１】
請求項２に係る発明は、亜鉛含有原料を還元揮発炉内で焙焼することにより、粗酸化亜鉛を飛灰として回収する方法であって、２種類以上の含亜鉛ダストを、当該各含亜鉛ダストの単位質量当りに含まれるＫ、ＮａおよびＣｌ各元素のモル数ｎＫ、ｎＮａおよびｎＣｌからなる指標Ｉ１＝（ｎＫ＋ｎＮａ）／ｎＣｌに基づいて予め分類しておき、この分類後の含亜鉛ダストから１種類または２種類以上の含亜鉛ダストを配合して前記亜鉛含有原料となし、この亜鉛含有原料についての前記指標Ｉ１を１．２５以上とすることを特徴とする、亜鉛含有原料からの粗酸化亜鉛の回収方法である。
【００２２】
請求項３に係る発明は、請求項２記載の粗酸化亜鉛の回収方法において、前記亜鉛含有原料についての前記指標Ｉ１を１．５３以上とする、亜鉛含有原料からの粗酸化亜鉛の回収方法である。
【００２３】
請求項４に係る発明は、前記指標にＦ元素の含有量を含めることを特徴とする請求項１記載の亜鉛含有原料からの粗酸化亜鉛の回収方法である。
【００２４】
請求項５に係る発明は、亜鉛含有原料を還元揮発炉内で焙焼することにより、粗酸化亜鉛を飛灰として回収する方法であって、１種類または２種類以上の含亜鉛ダストを、当該各含亜鉛ダストの単位質量当りに含まれるＫ、Ｎａ、ＣｌおよびＦ各元素のモル数ｎＫ、ｎＮａ、ｎＣｌおよびｎＦからなる指標Ｉ２＝（ｎＫ＋ｎＮａ）／（ｎＣｌ＋ｎＦ）に基づいて予め分類しておき、この分類後の含亜鉛ダストから１種類または２種類以上の含亜鉛ダストを選択し配合して前記亜鉛含有原料となし、この亜鉛含有原料についての前記指標Ｉ２を０．９９以上とすることを特徴とする、亜鉛含有原料からの粗酸化亜鉛の回収方法である。
【００２５】
請求項６に係る発明は、前記指標Ｉ１またはＩ２に、Ｃａ、Ｍｇ、ＰｂおよびＳからなる群より選ばれた少なくとも１種の元素の含有量を含めることを特徴とする請求項１または４記載の亜鉛含有原料からの粗酸化亜鉛の回収方法である。
【００２６】
請求項７に係る発明は、亜鉛含有原料を還元揮発炉内で焙焼することにより、粗酸化亜鉛を飛灰として回収する方法であって、前記亜鉛含有原料が、１種類または２種類以上の含亜鉛ダストに、Ｋ成分および／またはＮａ成分を添加してなるものであることを特徴とする、亜鉛含有原料からの粗酸化亜鉛の回収方法である。
【００２７】
請求項８に係る発明は、前記亜鉛含有原料に含まれるＫ、ＮａおよびＣｌ各元素の含有量からなる指標を所定の範囲とすることを特徴とする、請求項７記載の亜鉛含有原料からの粗酸化亜鉛の回収方法である。
【００２８】
請求項９に係る発明は、前記亜鉛含有原料に炭素質還元材を添加してから還元揮発炉内で焙焼することを特徴とする、請求項１〜８のいずれか１項記載の亜鉛含有原料からの粗酸化亜鉛の回収方法である。
【００２９】
請求項１０に係る発明は、請求項１〜９のいずれか１項記載の回収方法により回収された粗酸化亜鉛に水分を添加してスラリーとした後に、このスラリーをフィルタープレスで洗浄・脱水してフィルターケーキとすることを特徴とする、亜鉛含有原料からの粗酸化亜鉛の回収方法である。
【００３０】
請求項１１に係る発明は、前記フィルタープレスによる脱水で除去された濾液を、前記還元揮発炉の排ガス顕熱を利用したドラムドライヤーで水分を蒸発させて固形分を回収することを特徴とする、請求項１０記載の亜鉛含有原料からの粗酸化亜鉛の回収方法である。
【００３１】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態について図を参照しつつ詳細に説明する。
【００３２】
〔実施の形態１〕
図１に、本発明の第１の実施形態に係る粗酸化亜鉛の回収工程を示す。ここに、符号Ａ（Ａ１，Ａ２，…Ａｎ）は含亜鉛ダスト、符号Ｂは亜鉛含有原料、符号Ｃは炭素質還元材、符号Ｄは混合物、符号Ｅは塊成物、符号Ｆは飛灰（粗酸化亜鉛）、符号Ｇは水（水分）、符号Ｈはスラリー、符号Ｊはフィルターケーキ、符号Ｋは濾液、符号Ｌは排ガス、符号１は混合機、符号２は造粒機、符号３は還元揮発炉、符号４は排気経路、符号５は集塵機、符号６は攪拌槽、符号７はフィルタープレスを示す。
【００３３】
含亜鉛ダストＡとしては、製鋼ダスト（電気炉ダストや転炉ダスト）、高炉湿ダスト、ミルスケール、ミルスラッジなどの製鉄ダストや、都市ゴミ焼却炉や産業廃棄物焼却炉の飛灰などがある。したがって、含亜鉛ダストはその発生源によって組成が異なる。また発生源が同じでも、例えば電気炉ダストのように原料スクラップ、製造鋼種、操業条件などにより絶えず組成が変動するものもある。
【００３４】
このため、含亜鉛ダストＡは組成の違いに応じて分類して保管・処理を行う。例えば含亜鉛ダストＡを、単位質量当りに含まれるＫ、ＮａおよびＣｌ各元素のモル数（モル含有量）ｎＫ、ｎＮａおよびｎＣｌからなる指標Ｉ１＝（ｎＫ＋ｎＮａ）／ｎＣｌを用いて、Ｉ１が１．２５以上のものと１．２５未満のもの（好ましくはＩ１が１．５３以上のものと１．５３未満のもの）とに分けて保管しておく。あるいは、さらに細かく、例えば０．１刻みごとに分けて保管しておいてもよい。このようにして分類し保管した含亜鉛ダストをＡ１，Ａ２，…Ａｎとする。
【００３５】
そして、還元揮発処理に際して、含亜鉛ダストＡ１，Ａ２，…Ａｎから１種類または２種類以上の含亜鉛ダストを適宜選択し配合することにより配合後のＩ１を１．２５以上、好ましくは１．５３以上とした亜鉛含有原料Ｂとすればよい。
【００３６】
ここで、亜鉛含有原料ＢのＩ１を１．２５以上、好ましくは１．５３以上としたのは以下の理由による。すなわち、Ｋ、Ｎａ、Ｃｌのハロゲン化物はいずれも揮発されやすく各元素の揮発率は一般的にともに１００％に近いため、還元揮発処理により得られる粗酸化亜鉛ＦのＩ１の値は亜鉛含有原料ＢのＩ１とほとんど同じ値となる。また、後述の実施例より、粗酸化亜鉛ＦのＩ１を１．２５以上、好ましくは１．５３以上とすることにより脱ハロゲンが容易となる。したがって、亜鉛含有原料ＢのＩ１を１．２５以上、好ましくは１．５３以上とすることにより、粗酸化亜鉛ＦのＩ１も凡そ１．２５以上、好ましくは１．５３以上とし、脱ハロゲンを容易とするものである。
【００３７】
含亜鉛ダストＡの種類や還元揮発炉３の特性上、揮発率が元素ごとに異なる場合には、亜鉛含有原料Ｂの指標Ｉ１の下限値および好ましい下限値を１．２５および１．５３のままでなく適宜調整してもよい。あるいは、実施例１で後述するように、亜鉛含有原料Ｂの指標Ｉ１中の各モル含有量に所定の係数を掛けて補正してもよい。
【００３８】
また、含亜鉛ダストＡ１，Ａ２，…Ａｎから１種類または２種類以上を選択し配合するだけでは亜鉛含有原料Ｂの指標Ｉ１を下限値以上とすることが困難な場合や、元々処理する含亜鉛ダストＡが１種類しか存在しない場合でその指標Ｉ１が下限値未満の場合などには、その１種類または２種類以上の含亜鉛ダストＡにＫ成分および／またはＮａ成分を適量添加し、得られた亜鉛含有原料Ｂの指標Ｉ１が下限値以上になるようにしてもよい。Ｋ成分、Ｎａ成分は塩化物やフッ化物以外の水酸化物や炭酸塩、珪酸塩などの形態で添加するとよい。
【００３９】
なお、上記実施の形態ではＫ，Ｎａ，Ｃｌの３成分からなる指標Ｉ１を使用したが、この３成分に、さらにＦ成分を加えた４成分からなる指標Ｉ２＝（ｎＫ＋ｎＮａ）／（ｎＣｌ＋ｎＦ）を使用してもよい。指標としてＩ１の代わりにＩ２を用いる場合には、後述の実施例１よりＩ２は０．９９以上、好ましくは１．１８以上とすればよい。
【００４０】
さらには、上記３成分または４成分に、Ｃａ、Ｍｇ、ＰｂおよびＳからなる群より選ばれた少なくとも１種の成分を追加した指標を用いてもよい。成分数が多くなるほど分析の手間と費用が増加するものの、脱ハロゲンの容易さを推定する精度が向上し、脱ハロゲンの効率がより上昇する効果がある。
【００４１】
炭素質還元材Ｃとしては固定炭素を含むものであればよく、石炭、コークス、木炭、廃トナーの炭化物などが利用できる。また、これらを適宜混合して用いてもよい。また、含亜鉛ダストＡの一例として挙げた高炉湿ダストなど亜鉛と炭素の両方を含むものも利用できる。高炉湿ダストなど亜鉛と炭素の両方を含むものを用いれば、炭素質還元材の添加量を減らすことや、全く添加を不要とすることも可能となる。
【００４２】
混合物Ｄ中への炭素質還元材Ｃの配合量は、亜鉛含有原料Ｂ中に含まれる酸化亜鉛のほか鉄、鉛の酸化物などを還元するのに必要な炭素量以上が確保されるように決定すればよい。
【００４３】
亜鉛含有原料Ｂに所定配合量の炭素質還元材Ｃを添加したのち（ただし、上記のように炭素質還元材Ｃの添加が不要な場合もある。）、必要により塊成化して還元揮発炉３で還元揮発処理する。還元揮発炉３としてはロータリーキルン、回転炉床炉、竪型半溶鉱炉などが使用できる。ロータリーキルンでは、キルンの転動により装入物が混合されるため、亜鉛含有原料Ｂと炭素質還元材Ｃとは塊成化せずにそのまま装入してもよい。回転炉床炉や竪型半溶鉱炉では、塊成物内部の伝熱効率を向上させて還元速度を上昇させるため、図１に示すように、亜鉛含有原料Ｂと炭素質還元材Ｃとを混合機１で混合して混合物Ｄとし、これを造粒機２で塊成化して塊成物Ｅとしてから還元揮発炉３に装入することが好ましい。造粒機２としては、ブリケットプレスなどの圧縮成形機やディスク型ペレタイザーなどの転動造粒機のほか押出成形機を用いてもよい。造粒（塊成化）後の塊成物Ｅの水分が高い場合は還元揮発炉３に装入する前に乾燥してもよい。
【００４４】
造粒（塊成化）していない亜鉛含有原料Ｂと炭素質還元材Ｃとからなる装入物ないしは造粒（塊成化）した塊成物Ｅを還元揮発炉３に装入し、１０００〜１４００℃で加熱する。亜鉛含有原料Ｂ中の亜鉛や鉛などの低沸点金属は炭素質還元材Ｃ中の炭素により還元されて金属蒸気として揮発し、排ガスＬとともに還元揮発炉３から排出され排気経路４を経由して集塵機５などの排ガス処理設備に導かれる。金属蒸気は、排気経路４内で排ガス温度が低下する過程で酸化されて固体粉末状の飛灰Ｆとなり、集塵機５で捕集される。なお、一部の亜鉛分や鉛分は還元揮発炉３内で塩化物として揮発し、集塵機５でそのまま塩化物の飛灰Ｆとして捕集されるものもある。集塵機５で捕集された酸化亜鉛を多く含む飛灰Ｆは粗酸化亜鉛と呼ばれ、亜鉛精錬の原料として使用される。
【００４５】
図１に示すように、サイクロン、電気集塵機、バグフィルターなどの乾式の集塵機５を用いる場合には、集塵機５で捕集した飛灰（粗酸化亜鉛）Ｆに水Ｇを添加して攪拌槽６で攪拌することによりスラリーＨとする。このスラリーＨをフィルタープレス７でｐＨを調整することなく洗浄・脱水してフィルターケーキＪを得る。スラリーＨ中の粗酸化亜鉛Ｆは水洗するだけで脱ハロゲンが容易にできる組成であることから、このようにして得られたフィルターケーキＪはアルカリ分やハロゲン分が大部分除去されているうえ、脱水および加圧により密度が大きくなっているため輸送には好適である。添加する水Ｇとしては、原水などを用いるのがコスト的に有利であるが、アルカリ分などを添加したものを用いてももちろんかまわない。また、フィルタープレス７で処理して得られるフィルターケーキＪの含水率は通常約３０質量％であるため輸送中の発塵もほとんどない。飛灰（粗酸化亜鉛）Ｆは細かい粒子を多く含むため、フィルタープレス７の濾布の通気度が過大なものを用いると濾液Ｋ中に粗酸化亜鉛Ｆが混濁する。通気度としては１０〜１００ｃｍ３／（ｃｍ２・ｍｉｎ）程度がよい。また、加圧時（洗浄時）の圧力が低すぎると洗浄に要する時間が過大となる。圧力は０．２〜０．３ＭＰａ程度にするとよい。なお、脱ハロゲン処理を別の場所で行う場合などには、集塵機５で捕集した飛灰を乾粉のまま輸送してもよい。
【００４６】
〔実施の形態２〕
図２に、本発明の第２の実施形態に係る粗酸化亜鉛の回収工程を示す。本実施の形態は、上記実施の形態１の乾式の集塵機５に代えて湿式の集塵機５’を採用した例である。本実施の形態においては、排気経路４より上流側と、集塵機５’より下流側とは上記実施の形態１と共通であるので説明を省略する。
【００４７】
還元揮発炉３から排出された飛灰（粗酸化亜鉛）Ｆを含有する排ガスＬを、排気経路４を経由してウォータースクラバーなどの湿式の集塵機５’に導入し、水Ｇを散布することにより飛灰（粗酸化亜鉛）ＦをスラリーＨとして回収する。このため、上記実施の形態１のように集塵機５とは別に攪拌槽６を設ける必要がなく、得られたスラリーＨを直接フィルタープレス７で洗浄・脱水処理すればよい。
【００４８】
〔実施の形態３〕
図３に、本発明の第３の実施形態に係る粗酸化亜鉛の回収工程を示す。本実施の形態は、上記実施の形態１において、排気経路４の途中（すなわち、還元揮発炉３と集塵機５との間）にドラムドライヤー８を設け、フィルタープレス７で濾過された濾液Ｋをドラムドライヤー８で乾燥処理する例である。本実施の形態においては、排気経路４より上流側と、集塵機５からフィルタープレス７までの間とは上記実施の形態１と共通であるので説明を省略する。
【００４９】
フィルタープレス７で濾過された濾液Ｋ中にはハロゲン分やアルカリ分のほか鉛などの重金属分も含まれるため、系外に排出する前に排水処理を行う必要がある。通常、排水処理には高価な薬品類や沈降設備を必要とする。そこで、本実施の形態では、排気経路４の途中にドラムドライヤー８を設け、還元揮発炉３の排ガスＬの顕熱を利用して濾液Ｋを乾燥して水分を蒸発・除去し、ハロゲン分、アルカリ分、重金属分を固形分Ｍとして回収する。これにより、上記排水処理が不要となるだけでなく、ハロゲン分、アルカリ分、重金属分をイオンの形態でなく塩などの形態で回収できるため有効利用が可能になる、または有効利用ができない場合でも以後の廃棄処理が容易になる利点もある。
【００５０】
ドラムドライヤー８は、排ガスＬで間接加熱されたドラムの外面に濾液Ｋを供給し、ドラムが１回転する間に濾液Ｋ中の水分を蒸発・除去し、残留する固形分Ｍをドラム外面に付着させ、これをスクレーパーなどの掻き取り装置で掻き取り回収するものである。ドラムドライヤー８は、図３においては集塵機５の上流側に設置しているが、これに限られるものではない。すなわち、乾式の集塵機５を用いる場合には、集塵機５から排出される排ガスＬの温度は比較的高く維持されるため、下流側に設置してもよい（ただし、図２に示す実施の形態２にドラムドライヤー８を設置する場合には、湿式の集塵機５’の排ガスＬの温度が低いため、集塵機５’の上流側に限られる。）。また、図３においては排ガスＬを直接ドラムドライヤー８に導入するようにしているが、これに限られない。例えば、排ガスＬの顕熱をボイラーなどの熱交換器を用いて蒸気などの熱媒体により回収し、この熱媒体でドラムドライヤー８を加熱してもよい。
【００５１】
【実施例】
［実施例１］
種々の含亜鉛ダストをそれぞれ単味で使用し、これに炭素質還元材として所定量のコークス粉と水とを添加して、ディスク型ペレタイザーで平均約１３ｍｍ径のペレットに造粒した。このペレットを乾燥機で乾燥後、還元揮発炉としての回転炉床炉に装入し、還元揮発処理を行った。そして、回転炉床炉の排ガスから乾式集塵機としてバグフィルターを用いて飛灰（粗酸化亜鉛）を回収し、これを化学分析して上記８成分（Ｋ、Ｎａ、Ｃｌ、Ｆ、Ｃａ、Ｍｇ、Ｐｂ、Ｓ）の含有量を求めた。この分析値を用いて、各含亜鉛ダストの還元揮発処理により得られた各粗酸化亜鉛についての上記指標Ｉ、Ｉ１、Ｉ２の値をそれぞれ計算し、Ｉ１とＩとの相関およびＩ２とＩとの相関を求めた。その結果を図４および下式に示す。
【００５２】
Ｉ１＝１．４２３×Ｉ＋０．１０８
Ｉ２＝０．９４３×Ｉ＋０．２３４
したがって、上式より、指標Ｉを０．８以上、好ましくは１．０以上とするためには、Ｉ１は１．２５以上、好ましくは１．５３以上とする必要があり、Ｉ２は０．９９以上、好ましくは１．１８以上とする必要がある。各指標の下限値および好ましい下限値の関係を表１に示す。
【００５３】
【表１】
2004232062.tif 000003
【００５４】
前述したように、Ｋ、Ｎａ、Ｃｌ、Ｆは揮発性が高く、含亜鉛ダスト中のこれらの元素の成分比がほぼそのまま粗酸化亜鉛中のこれらの元素の成分比になると考えれば、含亜鉛ダスト中のＫ、Ｎａ、ＣｌまたはＫ、Ｎａ、Ｃｌ、Ｆの組成を指標Ｉ１またはＩ２の値が上記所定範囲となるようにすれば脱ハロゲンされやすい粗酸化亜鉛を得ることができる。
【００５５】
なお、指標Ｉ１およびＩ２の式は必要に応じて修正することが好ましい。例えば、含亜鉛ダストの特性や還元揮発炉の特性により、ある成分元素の揮発率が他の成分元素の揮発率と相当異なる場合には、指標Ｉ１、Ｉ２中の当該元素のモル含有量に所定の係数を掛けて補正してやればよい。つまり、指標Ｉ１およびＩ２の一般式は下式のようになる。
【００５６】
Ｉ１＝（α・ｎＫ＋β・ｎＮａ）／（γ・ｎＣｌ）
Ｉ２＝（α・ｎＫ＋β・ｎＮａ）／（γ・ｎＣｌ＋δ・ｎＦ）
ここに、α、β、γ、δは係数である。
【００５７】
さらには、上記指標Ｉ１、Ｉ２の一般式にＣａ、Ｍｇ、Ｐｂ、Ｓなどの成分のモル含有量を適宜追加してもよい。なお、Ｃａ、Ｍｇなどの成分は、通常の還元揮発の条件下では実質上還元されず揮発されにくいため、粗酸化亜鉛中に移行する割合が他の成分に比べ大幅に低いので、上記係数を設定することが必須となる。
【００５８】
［実施例２］
アルカリ含有量が異なる３種類の含亜鉛ダストを配合して亜鉛含有原料とし、これに炭素質還元材として所定量のＣＤＱ粉と水酸化カリウム水溶液を添加し、ブリケットプレスで体積５．５ｃｍ３のブリケットに造粒した。なお、各含亜鉛ダストの配合割合、水酸化カリウム水溶液の水酸化カリウム濃度等を変更して、表２に示す組成を有する２種類（比較例、本発明例）のブリケットを作製した。
【００５９】
【表２】
2004232062.tif 000004
【００６０】
表２の組成より、比較例および本発明例の各ブリケットのＩ、Ｉ１、Ｉ２を計算すると表３のとおりとなった（なお、Ｉ１、Ｉ２の計算に際し、上記実施例１で述べた係数による補正は行わなかった）。
【００６１】
【表３】
2004232062.tif 000005
【００６２】
これら２種類のブリケットをそれぞれ実施例１と同様、回転炉床炉で還元揮発処理を行って飛灰（粗酸化亜鉛）を回収し、化学分析を行った。得られた粗酸化亜鉛の組成は表４のとおりであった。
【００６３】
【表４】
2004232062.tif 000006
【００６４】
表４より、比較例および本発明例の各粗酸化亜鉛のＩ、Ｉ１、Ｉ２を計算すると表５のとおりとなった（なお、Ｉ１、Ｉ２の計算に際し、上記実施例１で述べた係数による補正は行わなかった）。
【００６５】
【表５】
2004232062.tif 000007
【００６６】
表３および表５より以下の事項が推定された。すなわち、比較例では、表５に示すように粗酸化亜鉛の指標Ｉの値（０．６０５）が表１に示した指標Ｉの下限値（０．８）を下回っており、かつ、表３に示すようにペレットの指標Ｉ１およびＩ２の値（０．６４０および０．６００）がともに表１に示した指標Ｉ１およびＩ２の下限値（１．２５および０．９９）を下回っている。これに対し、本発明例では、表５に示すように粗酸化亜鉛の指標Ｉの値（１．１８１）が表１に示した指標Ｉの好ましい下限値（１．０）を超えており、かつ、表３に示すようにペレットの指標Ｉ１およびＩ２の値（１．５８７および１．２６６）がともに表１に示した指標Ｉ１およびＩ２の好ましい下限値（１．５３および１．１８）を超えている。したがって、本発明例の粗酸化亜鉛の方が、比較例の粗酸化亜鉛より脱ハロゲンされやすいことが推定された。
【００６７】
そこで、比較例と本発明例の粗酸化亜鉛を、実際に水、Ｎａ２ＣＯ３水溶液およびＮａＯＨ水溶液でそれぞれ洗浄したところ、表６に示すような脱ハロゲン率が得られた。なお、脱ハロゲン率（脱Ｃｌ率および脱Ｆ率）は、洗浄前の粗酸化亜鉛中に含まれていたハロゲン（Ｃｌ、Ｆ）量のうち、洗浄処理により除去されたハロゲン（Ｃｌ、Ｆ）量の割合で定義される。
【００６８】
【表６】
2004232062.tif 000008
【００６９】
表６より明らかなように、本発明例の粗酸化亜鉛の方が、比較例の粗酸化亜鉛よりも脱Ｃｌ率、脱Ｆ率とも高い値が得られることが確認された。また、水洗のみでもアルカリ洗浄にほぼ匹敵する高い脱ハロゲン率が得られることがわかった。
【００７０】
［実施例３］
上記実施例２の本発明例で得られた水洗後の粗酸化亜鉛（スラリー）をフィルタープレスで洗浄・脱水する実験を行った。具体的には、フィルタープレスで上記粗酸化亜鉛のスラリーを濾過して脱水したのち、濾布に残留したケーキに洗浄水を０．２ＭＰａの圧力で圧入し透過させて洗浄（置換洗浄）しつつ脱水してフィルターケーキを得た。洗浄水の量は、質量で粗酸化亜鉛固形分の２倍とした。
【００７１】
この結果、粗酸化亜鉛の脱ハロゲン率は上記実施例２の水洗のケースとほぼ同等であった。
【００７２】
また、Ｚｎ含有量は、フィルタープレスによる処理前のスラリー中では５４．５質量％（乾量基準）であったものが、フィルタープレスによる処理後のフィルターケーキ中では７０．９質量％（乾量基準）にまで高まった。
【００７３】
フィルターケーキは水分を約３０質量％含んでいるものの、見掛け密度は２．３ｔ／ｍ３であった。バグフィルターで捕集された際の飛灰の状態の粗酸化亜鉛の嵩密度は０．３〜０．９ｔ／ｍ３であり、Ｚｎ１ｔ当たり２．０〜６．１ｍ３の容積を必要としたのに対し、上記フィルターケーキでは０．９〜１．２ｍ３程度の容積でよく、大幅に輸送しやすい形態とすることができた。
【００７４】
なお、上記実施例ではペレット化（塊成化）に際してバインダーを添加していないが、ペレット（塊成物）の強度が十分に得られない場合には適当なバインダーを添加してもよい。
【００７５】
【発明の効果】
以上より、本発明によれば、水洗のみでも粗酸化亜鉛からハロゲンを高効率で除去できることから、従来必要とされたアルカリ洗浄のための高価な薬品の使用量を削減でき、また、粗酸化亜鉛の加熱処理の必要がないため余分な加熱エネルギーを不要し、粗酸化亜鉛の脱ハロゲン処理のコストを従来より大幅に低減できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る粗酸化亜鉛の回収工程を示すフロー図である。
【図２】本発明の第２の実施形態に係る粗酸化亜鉛の回収工程を示すフロー図である。
【図３】本発明の第３の実施形態に係る粗酸化亜鉛の回収工程を示すフロー図である。
【図４】ＩとＩ１およびＩ２との関係を示すグラフ図である。
【符号の説明】
１…混合機
２…造粒機
３…還元揮発炉
４…排気経路
５、５’…集塵機
６…攪拌槽
７…フィルタープレス
８…ドラムドライヤー
Ａ…含亜鉛ダスト
Ｂ…亜鉛含有原料
Ｃ…炭素質還元材
Ｄ…混合物
Ｅ…塊成物
Ｆ…飛灰（粗酸化亜鉛）
Ｇ…水（水分）
Ｈ…スラリー
Ｊ…フィルターケーキ
Ｋ…濾液
Ｌ…排ガス
Ｍ…固形分
【図１】
2004232062.tif 000009
【図２】
2004232062.tif 000010
【図３】
2004232062.tif 000011
【図４】
2004232062.tif 000012