(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
亜鉛を含有する粉末状の原料鉱から酸化亜鉛鉱を製造する酸化亜鉛鉱の製造方法であって、
原料鉱と炭素質還元剤とを混合造粒して還元剤内装ペレットを得る予備混合工程と、
前記還元剤内装ペレットを焙焼して粗酸化亜鉛を得る還元焙焼工程と、
前記粗酸化亜鉛から湿式処理によってハロゲン族元素を除去して粗酸化亜鉛ケーキを得る湿式工程と、
前記粗酸化亜鉛ケーキを乾燥加熱ロータリーキルンで焼成する乾燥加熱工程と、を備え、
前記予備混合工程において用いる原料鉱を、０．５ｍｍアンダーの割合が１０％以下の粒度分布を有するものとし、該予備混合工程において用いる炭素質還元剤を、粒径２００μｍ以下のものとし、且つ、前記還元剤内装ペレット中の前記炭素質還元剤の含有量比を１８％以下とする酸化亜鉛鉱の製造方法。
【請求項２】
前記原料鉱を、６．７ｍｍオーバーの割合が５０％以上の粒度分布を有するものとする請求項１に記載の酸化亜鉛鉱の製造方法。
【請求項３】
前記乾燥加熱ロータリーキルンによる焼成を１１００℃以上１１５０℃以下で行い、
前記乾燥加熱工程における前記粗酸化亜鉛ケーキからの亜鉛回収率を９５％以上に維持する請求項１又は２に記載の酸化亜鉛鉱の製造方法。
【請求項４】
前記原料鉱が鉄鋼ダストである請求項１から３のいずれかに記載の酸化亜鉛鉱の製造方
法。
【請求項５】
前記炭素質還元剤がリサイクルカーボンである請求項１から４のいずれかに記載の酸化
亜鉛鉱の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、酸化亜鉛鉱の製造方法に関する。更に詳しくは、中間製造物である粗酸化亜鉛を焼成することによって酸化亜鉛を得る乾燥加熱工程を含む、酸化亜鉛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鉱が広く用いられている。
【０００３】
粗酸化亜鉛は、例えば、鉄鋼業における高炉や電気炉等の製鋼炉から発生する鉄鋼ダストに還元焙焼処理を施すことによって得ることができる。この鉄鋼ダストの還元焙焼処理は、一般に、ロータリーキルンによる還元焙焼処理によって行われる。
【０００４】
ロータリーキルンによる還元焙焼処理を行う場合、原料とする鉄鋼ダストは、カーボン等の炭素質還元剤とともに、ロータリーキルン内に投入される。又、亜鉛の揮発率をより向上させるために、ロータリーキルン内に投入する鉄鋼ダストを、予め炭素質還元剤と混合造粒して大きさ５〜１０ｍｍ程度の還元剤内装型のペレットに成形することも広く行われている（特許文献１参照）。
【０００５】
還元焙焼処理を行うロータリーキルン内は燃料重油と上記の炭素質還元剤の燃焼により、最高温度が１１００〜１２００℃程度にコントロールされている。このロータリーキルン内で鉄鋼ダストは還元焙焼され、揮発した金属亜鉛はキルン内で再酸化されて固形化した後、粒子状の粗酸化亜鉛として電気集塵機等で捕集される。そして、回収された粗酸化亜鉛は、更にその後の湿式工程や乾燥加熱工程によって更に不純物を分離して必要な程度にまでその亜鉛品位を高めた酸化亜鉛鉱とされ、亜鉛製錬の原料となる。
【０００６】
ここで、資源リサイクル促進の観点からは、上記の鉄鋼ダストの亜鉛原料としての再利用は望ましいものである。しかし、一方で鉄鋼ダスト由来の粗酸化亜鉛には、その主成分である酸化亜鉛以外に、フッ素や塩素等のハロゲン族元素からなる不純物が一定以上の濃度で含有されている。
【０００７】
ここで、最終製品である亜鉛の品位を高めるためには、その材料となる酸化亜鉛鉱のハロゲン濃度を極めて低いものとすることが求められる。
【０００８】
酸化亜鉛鉱のハロゲン濃度を低減するために、還元焙焼後の粗酸化亜鉛からハロゲン族元素を分離除去する方法としては、乾燥加熱炉による焼成によってハロゲン成分を揮発させて分離する方法（特許文献２参照）がある。
【０００９】
ハロゲン族元素の分離除去を行うための手段として、上記の焼成を行うロータリーキルン内の温度を高めてハロゲン族元素の揮発率を高める方法がある。しかし、ロータリーキルン内の温度を、例えば１３００℃程度まで高めた場合には、乾燥加熱処理による反応生成物が軟化・溶融してロータリーキルン内壁に付着し、付着物が操業時間の経過に伴って成長増大し、原料がロータリーキルン内を移動する際の障害物となり、遂には操業の停止を招くという欠点がある。
【００１０】
酸化亜鉛鉱の製造現場においては、ハロゲン族元素を除去して高品位の酸化亜鉛鉱を得るために、高温操業によるロータリーキルンの稼動率の低下を、ある程度は容認せざるをえないのが現状であり、高い稼動率を維持したまま、高品位の酸化亜鉛鉱を得ることができる酸化亜鉛鉱の製造方法が求められていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００８−２６１００５号公報
【特許文献２】特開平９−１２５１６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は、ロータリーキルンの高い稼動率を維持したまま、高品位の酸化亜鉛鉱を得ることができる酸化亜鉛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】
【００１３】
粗酸化亜鉛から酸化亜鉛鉱を製造するトータルプロセスにおいて、還元焙焼工程に投入される原材料として、カーボン等の炭素質還元剤が内装されたペレットが好ましく用いられている。本発明者らは、独自の研究の成果として、この炭素質還元剤に由来する炭素の、乾燥加熱工程への混入量を一定量以下に制御することにより、上記課題を解決できるという知見を得た。そして、それを実現可能とする具体的な手段として、上記の還元剤が内装されたペレットを製造する際に、原料鉱と炭素質還元剤のそれぞれの粒径及び同ペレット中の炭素濃度を所定の最適値範囲内に制御することにより、乾燥加熱工程への炭素の混入量を一定量以下に保持す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。
【００１４】
（１）  亜鉛を含有する粉末状の原料鉱から酸化亜鉛鉱を製造する酸化亜鉛鉱の製造方法であって、原料鉱と炭素質還元剤とを混合造粒して還元剤内装ペレットを得る予備混合工程と、前記還元剤内装ペレットを焙焼して粗酸化亜鉛を得る還元焙焼工程と、前記粗酸化亜鉛から湿式処理によってハロゲン族元素を除去して粗酸化亜鉛ケーキを得る湿式工程と、前記粗酸化亜鉛ケーキを乾燥加熱炉で焼成する乾燥加熱工程と、を備え、前記予備混合工程において用いる原料鉱を、０．５ｍｍアンダーの割合が１０％以下の粒度分布を有するものとし、該予備混合工程において用いる炭素質還元剤を、粒径２００μｍ以下のものとし、且つ、前記還元剤内装ペレット中の前記炭素質還元剤の含有量比を１８％以下とする酸化亜鉛鉱の製造方法。
【００１５】
（２）  前記原料鉱を、６．７ｍｍオーバーの割合が５０％以上の粒度分布を有するものする（１）に記載の酸化亜鉛鉱の製造方法。
【００１６】
（３）  前記乾燥加熱炉が、乾燥加熱ロータリーキルンであり、該乾燥加熱ロータリーキルンによる焼成を１１００℃以上１１５０℃以下で行い、前記乾燥加熱工程における前記粗酸化亜鉛ケーキからの亜鉛回収率を９５％以上に維持する（１）又は（２）に記載の酸化亜鉛鉱の製造方法。
【００１７】
（４）  前記原料鉱が鉄鋼ダストである（１）から（３）のいずれかに記載の酸化亜鉛鉱の製造方法。
【００１８】
（５）  前記炭素質還元剤がリサイクルカーボンである（１）から（４）のいずれかに記載の酸化亜鉛鉱の製造方法。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、酸化亜鉛鉱の製造において、ロータリーキルンの稼動率を維持したまま、高品位の酸化亜鉛鉱を得ることができる。より具体的には亜鉛品位が６５％以上の酸化亜鉛鉱を安定的に得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の酸化亜鉛鉱の製造方法の一例を示すフローチャートである。
【図２】本発明の酸化亜鉛鉱の製造方法の乾燥加熱工程への炭素投入量と製品亜鉛品位との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の一実施態様について図面を参照しながら説明する。
【００２２】
＜全体プロセス＞
本実施例の酸化亜鉛鉱の製造方法は、乾燥加熱工程への炭素の混入量を制御することによって酸化亜鉛鉱の亜鉛品位を向上させる点にその特徴がある製造方法である。このような本発明の製造方法は、例えば、図１に示すような全体プロセスに、好ましく適用することができる。このような実施態様によれば、ロータリーキルンの稼動率を維持したまま、酸化亜鉛鉱の亜鉛品位を高濃度範囲、具体的には６５％以上の濃度に維持することができる。
【００２３】
この全体プロセスは、図１に示すように、鉄鋼ダスト等の粉末状の原料鉱と、リサイクルカーボン等の炭素質還元剤とを混合造粒して還元剤内装ペレットとする予備混合工程Ｓ１０と、還元剤内装ペレット、及び、その他の鉄鋼ダストを、還元焙焼して粗酸化亜鉛を得る還元焙焼工程Ｓ２０、還元焙焼工程Ｓ２０で得た粗酸化亜鉛から、フッ素や塩素等のハロゲン族元素を処理液中に分離除去して粗酸化亜鉛ケーキを得る湿式工程Ｓ３０、及び、湿式工程Ｓ３０で得た粗酸化亜鉛ケーキを乾燥加熱して酸化亜鉛鉱を得る乾燥加熱工程Ｓ４０、乾燥加熱工程Ｓ４０で発生した排ガスダストを洗浄して洗浄後の排ガスダストケーキを得る排ガスダスト洗浄工程Ｓ５０、排水処理工程Ｓ６０及び、炭素濃度測定工程Ｓ７０と、を備える。
【００２４】
本実施例の酸化亜鉛鉱の製造方法は、特に乾燥加熱工程Ｓ４０において乾燥加熱ロータリーキルン（ＤＲＫ）に投入される粗酸化亜鉛ケーキの炭素濃度を所定範囲以下に制御することによって、酸化亜鉛鉱の品位を向上させることができるという独自の知見に基づき、このような制御を主として還元剤内装ペレットの材料及び配合の最適化によって実現する点にある。この方法によれば、ロータリーキルンの稼動率を維持したまま、酸化亜鉛鉱の亜鉛品位を６５％以上の高濃度に維持することができる。このような酸化亜鉛鉱は、電解製錬向け酸化亜鉛鉱としても好ましく用いることができる。
【００２５】
＜予備混合工程＞
予備混合工程Ｓ１０は、還元焙焼工程Ｓ２０に先駆けて、鉄鋼ダスト等の原料鉱とリサイクルカーボン等の炭素質還元剤とを主体とする粉体を混合造粒して還元剤内装ペレットとする工程である。この混合造粒の作業は、一般的に用いられるペレタイジング装置を使用することができる。例えば、回転式のパン型ペレタイザーを用いて、鉄鋼ダストとリサイクルカーボン、及び必要に応じてその他の添加物とを、所定のペレット組成となるように連続的に供給し、ミスト状の水分を添加しながらペレタイジングする。ペレットのサイズとしては５〜１０ｍｍ程度が好ましく、含水率としては１０〜１５質量％程度となることが好ましい。
【００２６】
本発明の製造方法においては、原料鉱として、その粒度分布が本発明所定の特定範囲にある粉末状の原料鉱を用いることができる。即ち、０．５ｍｍアンダーの割合が１０％以下の粒度分布を有する粉末状の原料鉱を用いることができる。原料鉱の粒度分布について、０．５ｍｍアンダーの割合が１０％を超えると、乾燥加熱工程でＤＲＫに混入する炭素量が好ましくない範囲にまで増加するからである。ＤＲＫに混入する炭素量が増加する理由は以下の通りであると考えられる。先ず、上記のように粒径の極めて小さい原料鉱の割合が一定割合以上に増加すると、ペレット形成時のその核となりペレット全体の強度を保持しえるだけの最小限の粒径にも満たない極小の粒子の割合が増えることになる。このため、相対的に強度の小さいペレットや、ペレット化されずに極小の微粉末状のまま還元焙焼工程に混入されてしまう還元剤の割合が増加する。そして、この相対的に強度の小さいペレットの多くは、還元焙焼工程を行う還元焙焼ロータリーキルン（ＲＲＫ）内において転がり、或いは擦れ合いながら移動する最中に序々に砕けてゆき、ペレット内の還元剤がＲＲＫ中で飛散する。この飛散した還元剤や、上記の極小の微粉末状のままＲＲＫ内に混入されてしまった還元剤の多くは、還元剤としての機能を発揮しえないまま、ＲＲＫ内の気流にのってＲＲＫの外に運び出されてしまう。以上より、原料鉱の粒度分布について、０．５ｍｍアンダーの割合が１０％を超える場合には、乾燥加熱工程でＤＲＫに混入する炭素量増加するものと考えられる。
【００２７】
又、この粒度分布については、６．７ｍｍオーバーの割合が５０％以上であることがより好ましい。原料鉱の粒度分布について、６．７ｍｍオーバーの割合が５０％未満であると、乾燥加熱工程でＤＲＫに混入する炭素量が好ましくない範囲にまで増加するからである。粒径の小さな原料鉱の割合が増加するに従い、ペレットの核となる粒子が小さくなるためペレットの強度が低下してしまう。この場合も上記同様に、この相対的に強度の小さいペレットの多くは、ＲＲＫ内で徐々に砕けてゆき、ペレット内の還元剤がＲＲＫ中で飛散する。そして、飛散したこれらの還元剤の多くは、やはり還元剤としての機能を発揮しえないまま、ＲＲＫ内の気流にのってＲＲＫの外に運び出されてしまう。以上より、原料鉱の粒度分布について、６．７ｍｍオーバーの割合が５０％未満である場合には、乾燥加熱工程でＤＲＫに混入する炭素量増加するものと考えられる。
【００２８】
上記の粒度分布についての条件を満たす限り、原料鉱として、亜鉛を含む有価金属を含有する種々の粉末状の鉱石を用いることができる。又、金属の精錬工程や加工工程で発生するダストやスラジであって、ペレット化可能な粉体、又はスラリー状のものも用いることができる。中でも、資源リサイクルの促進、コスト削減の観点から、鉄鋼ダストを好ましく用いることができる。以下、本発明の酸化亜鉛鉱の製造方法において粗酸化亜鉛の原料鉱として鉄鋼ダストを用いる場合について説明する。
【００２９】
粒度分布に関する上記の条件を満たすものである限り、一般に亜鉛品位が高く、よって一般的還元焙焼条件における亜鉛の揮発率が相対的に低い鉄鋼ダスト（以下「鉄鋼ダストＡ」とも言う）であってもよい。このような鉄鋼ダストＡについても、予備混合工程Ｓ１０によって、予め、還元剤内装ペレットとすることにより、亜鉛の揮発率が相対的に高い一般的な鉄鋼ダスト（以下「鉄鋼ダストＢ」とも言う）を、炭素質還元剤を内装せずに、還元焙焼炉に投入した場合と同様に、高い揮発率で亜鉛を揮発させて回収することができる。
【００３０】
本発明の製造方法においては、炭素質還元剤として、その粒径が本発明所定の特定範囲にある粉末状の還元剤を用いることができる。即ち、粒径２００μｍ以下のカーボンやリサイクルカーボン等の還元剤であって、ペレット化可能な粉体、又はスラリー状のものを用いることができる。
【００３１】
炭素質還元剤としては、資源リサイクルの促進、コスト削減の観点から、リサイクルカーボンを好ましく用いることができる。リサイクルカーボンは、概ね均一な粉体状のものを、相対的に他の炭素質還元材料よりも、低廉且つ容易に入手し易い。そして、そのような粉体状のリサイクルカーボンは、還元剤内装ペレット中での分散性に優れ、又、造粒も容易である。以上より、特に粉体状のリサイクルカーボンは、本発明の製造方法に用いる炭素質還元剤として極めて好ましく用いることができる。以下、本明細書では、本発明の酸化亜鉛鉱の製造方法において還元剤内装ペレットを得るために用いる炭素質還元剤として粉体状のリサイクルカーボンを用いる場合について説明する。
【００３２】
鉄鋼ダストＡとリサイクルカーボンとをパン型ペレタイザーで混合造粒して製造する還元剤内装ペレットは、混合造粒時点における炭素濃度を１８％以下に調整しておく。
【００３３】
以上述べた通り、還元剤内装ペレットの製造に用いる粉状材料の粒度分布と、ペレット中の炭素濃度を上記特定範囲内に保持することによって、その後の各工程を経て、乾燥加熱工程でＤＲＫへ投入される時点での炭素濃度を２％以下とすることができ、又、その結果として粗酸化亜鉛の亜鉛品位を６５％以上とすることができる。
【００３４】
尚、上記の乾燥加熱工程でＤＲＫへ投入される時点での炭素濃度の調整は、還元焙焼ロータリーキルン（ＲＲＫ）への投入時の還元剤内装ペレットの下記の定義による圧壊強度が、４２００ｇ以上６５００ｇ以下、好ましくは、６０００ｇ程度となるように造粒されたものであることが好ましい。圧壊強度が、この範囲内に最適化されていることにより、更に安定的に本発明の効果が発現する。圧壊強度が４２００ｇを大きく下回ると、ペレットに必要な強度が不足し、ペレットがＲＲＫ内での移動中に徐々に砕けてゆき、その結果、上記と同様の理由により、ＤＲＫへの炭素の混入が増加する場合があり、又、６０００ｇを大きく超えると、ペレットの強度が過剰となり、還元剤としての作用が不充分となる場合があるからである。
【００３５】
［圧壊強度の定義］
本明細書において、圧壊強度とは、以下に定義する値のことを言うものとする。
圧壊強度：還元剤内装ペレットを、ばね計りと、試料設置板を備える圧壊強度測定装置により圧縮した場合に、還元剤内装ペレットが、損壊した時点のばね計りの測定値（ｇ）を、当該還元剤内装ペレットの圧壊強度（ｇ）とする。尚、測定時の試料の安定性を確保して、測定を安定的に行うためには、例えば、試料にかかる圧力を、３つのばね計りで、それぞれ測定した３カ所の圧力の合計として測定する３点指示型の圧壊強度測定装置を好ましく用いることができる。この場合には上記の３つのばね計りのそれぞれの測定値の和が上記の圧壊強度（ｇ）となる。
【００３６】
尚、上記の還元剤内装ペレットの圧壊強度は、原料鉱とする鉄鋼ダスト等の圧壊強度に強く依存する。よって、選択する鉄鋼ダストの強度を高強度のものに限定することによって所望の圧壊強度のペレットを製造することができる。又、ペレット造粒後のエイジング期間を調整することによっても適宜所望の圧壊強度とすることができる。
【００３７】
＜還元焙焼工程＞
還元焙焼工程Ｓ２０を行う具体的な方法としては、還元焙焼ロータリーキルン（ＲＲＫ）による還元焙焼法が一般的に採用されている。還元焙焼工程Ｓ２０では、予備混合工程Ｓ１０において得た還元剤内装ペレットが、石灰石等とともに、ＲＲＫに連続的に投入される。又、この際、還元剤内装ペレットとした鉄鋼ダストＡ以外にも、比較的亜鉛揮発率の高い鉄鋼ダストＢが、コークス等の炭素質還元剤とともに、ＲＲＫに同様に投入されてもよい。この場合において、鉄鋼ダストＢは、やはり、必要に応じて予め大きさ５〜１０ｍｍ程度のペレットに成形されていることが好ましい。
【００３８】
このＲＲＫの炉内は重油の燃焼と投入した炭素質還元剤の燃焼により、被処理物の最高温度が１１００〜１２００℃程度にコントロールされている。この炉内で鉄鋼ダストＡを含む還元剤内装ペレット及び鉄鋼ダストＢはいずれも還元焙焼され、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として回収される。
【００３９】
鉄鋼ダストから還元焙焼工程によって得る粗酸化亜鉛には、一般的には８〜２０質量％程度のハロゲン族元素等の不純物が含有されている。本実施例の還元焙焼工程Ｓ２０においては、還元焙焼処理後の粗酸化亜鉛の炭素濃度が２．０質量％未満となるように調整することが好ましい。鉄鋼ダストの組成や造粒状態、ＣａＯ等の添加剤混合量をキルン内風速や攪拌状態を鑑みて十分に調整することによって粗酸化亜鉛の炭素濃度を２．０質量％未満とすることができる。本実施例においては、後の湿式工程Ｓ３０に投入する炭素濃度を上記範囲に調整することにより、電解製錬法による亜鉛製錬にも好ましく用いることができる亜鉛品位が６５質量％以上の高品位の酸化亜鉛鉱を、効率よく製造することができる。
【００４０】
尚、上記還元焙焼法によって、揮発せずにキルン中に残った還元焙焼残渣は、還元された鉄分が多く含有されるため、還元鉄ペレットと称する製品としてキルン排出端より回収され、鉄鋼メーカーに鉄原料として払いだされる。
【００４１】
＜湿式工程＞
粗酸化亜鉛に含有されるフッ素や塩素等のハロゲン族元素を含んでなる不純物を処理液中に分離抽出し、更に固液分離処理によって、粗酸化亜鉛から不純物を水洗浄法により除去して粗酸化亜鉛ケーキを得る湿式処理は、以下の湿式工程Ｓ３０における処理によって行うことができる。
【００４２】
還元焙焼工程Ｓ２０により鉄鋼ダストから回収された粗酸化亜鉛は、工業用水等でレパルプされる。回収は、電気集塵機等で行うことができる。又、このレパルプについてはアルカリ溶液を使用する必要はない。スラリーとなった粗酸化亜鉛はｐＨ調整及び凝集処理を行い、その後、１次脱水を行う。ｐＨは６〜７程度の弱酸性溶液に調整してカドミウムを溶離、凝集は凝集剤等を利用して沈降性を高める。この１次脱水後、工業用水で希釈し、更に２次脱水を行う。この２度の洗浄脱水により、酸化亜鉛ケーキのハロゲン濃度は、フッ素濃度について０．６質量％未満、塩素濃度については、１．０質量％未満にまで低減することが好ましい。
【００４３】
フッ素等の不純物が処理液中に除去された状態において、固液分離により、不純物が分配された処理液をスラリーから除去する。これにより、粗酸化亜鉛スラリーがより高濃度の粗酸化亜鉛ケーキとなる。尚、固液分離のための脱水処理については、シックナー等の重力沈降式スラリー濃縮装置や真空脱水機等の水分強制脱水装置を用いることができる。
【００４４】
＜乾燥加熱工程＞
湿式工程Ｓ３０で得た粗酸化亜鉛ケーキを、乾燥加熱ロータリーキルン（ＤＲＫ）等の加熱炉に投入して焼成する乾燥加熱工程Ｓ４０により、亜鉛品位を更に高めつつ、酸化亜鉛鉱を製造することができる。
【００４５】
本発明の製造方法は、全体プロセスの上流側工程である予備混合工程Ｓ１０において、還元剤内装ペレットの性状を所定の条件範囲内に予め最適化することによって、この乾燥過熱工程において、ＤＲＫに投入される粗酸化亜鉛ケーキの炭素濃度を、２．０質量％以下に保持することに特徴がある。この粗酸化亜鉛ケーキの炭素濃度は、上述の通り、還元焙焼工程に投入される炭素質還元剤内装ペレットの炭素濃度と、ペレットを構成する各粉状の材料の粒度分布に大きく依存する。この二つの要因を制御することによって、ＤＲＫに投入する粗酸化亜鉛ケーキの炭素濃度を適切な範囲に保持することができる。
【００４６】
乾燥加熱処理の焼成温度については、ＤＲＫから排出される際の被焼成物の温度が１１００℃以上１１５０℃の範囲の温度となるように、炉内温度を維持管理することが好ましい。本明細書において、「１１００℃で焼成する」とは、上記の通り、ＤＲＫの排出端における被焼成物の温度が１１００℃となるような炉内温度環境で被焼成物を焼成することを言うものとする。
【００４７】
ここで、粗酸化亜鉛ケーキ中に尚残留する炭素によりＤＲＫ内の還元雰囲気が強まると、亜鉛は排ガス中に還元揮発し、製品への亜鉛固定率は減少し、酸化亜鉛鉱中の亜鉛品位は低下する。又、ＤＲＫ内の還元雰囲気が強まることは、フッ素等のハロゲン族元素の揮発が妨げられて、亜鉛品位を低下させる要因となる。
【００４８】
本発明の酸化亜鉛鉱の製造方法においては、ＤＲＫによる焼成を、ロータリーキルンの稼動率の低下を引き起こすリスクの小さい一般的な操業温度である１１００℃以上１１５０℃以下程度の範囲内で行いながら、ＤＲＫに投入される粗酸化亜鉛ケーキの炭素濃度を、全体システムの上流側工程である予備混合工程Ｓ１０において、炭素質還元剤の添加量を調整することによって適切に制御し、これにより、亜鉛品位の高い高品位の粗酸化亜鉛を安定的に製造することができる。
【００４９】
＜排ガスダスト洗浄工程＞
乾燥加熱工程Ｓ４０で発生した排ガスダストを洗浄して洗浄後の排ガスダストケーキを得るための排ガスダスト洗浄工程Ｓ５０を行うための洗浄設備としては、洗浄塔、湿式電気集塵機の組み合わせが一般的である。又、これらの設備で回収された洗浄後の排ガスダストケーキを、乾燥加熱工程Ｓ４０のＤＲＫ等の上流工程に繰り返して循環投入することにより、金属資源の有効利用を図る処理が従来行われている。
【００５０】
＜排水処理工程＞
排水処理工程Ｓ６０は、湿式工程Ｓ３０において粗酸化亜鉛から分離されたフッ素やカドミウムを高濃度で含有する廃液から、フッ素及びカドミウムを除去し、更に、廃液中に微量含まれる重金属を中和処理により抽出し、最終的にｐＨを調整して無害の排水とする工程である。
【００５１】
湿式工程Ｓ３０において分離された廃液中には粗酸化亜鉛から極微量溶出した亜鉛及び／又は鉛成分も含有している。この重金属成分の回収のために上述の通り中和処理を行う。この中和処理は一般に消石灰を添加することにより行う。この消石灰の添加方法は、固体状の消石灰を直接湿式処理液に添加する方法や、消石灰を液体状に溶解した溶解液を湿式処理液に添加する方法等が使用できる。又、消石灰の添加量は、添加後の中和処理液のｐＨを測定することで調整することもできる。
【００５２】
尚、この中和処理により回収された亜鉛化合物或いは鉛化合物を含有する中和処理澱物は、湿式処理工程に繰り返して用いられ、還元焙焼工程から得られる酸化亜鉛スラリーとともに湿式処理され、ＤＲＫにて焼成及び造粒を行い、酸化亜鉛鉱に固定させる方法が一般的に行われている。
【００５３】
＜炭素濃度測定工程＞
本発明においては、乾燥加熱工程Ｓ４０に投入される粗酸化亜鉛ケーキの炭素濃度を、測定する工程である炭素濃度測定工程Ｓ７０を、湿式工程Ｓ３０と乾燥加熱工程Ｓ４０との間の工程として設けてもよい。炭素濃度の測定方法としては、上述の通り、ＸＲＦ分析による測定方法を好ましい一例として挙げることができる。この炭素濃度測定工程Ｓ７０によって、上記の祖酸化亜鉛ケーキの炭素濃度を、常時、或いは、随時適当な間隔で測定確認し、その結果を上流側の工程の制御に適宜フィードバックすることにより、上記の炭素濃度をより厳密に高い精度で制御することができる。
【００５４】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に限るものではない。又、本発明の実施形態に記載された効果は、本発明から生じる最も好適な効果を列挙したに過ぎず、本発明による効果は、本発明の実施例に記載されたものに限定されるものではない。
【実施例】
【００５５】
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。
【００５６】
本発明の製造方法によれば、乾燥過熱工程を行うＤＲＫに投入する粗酸化亜鉛ケーキの炭素濃度を２．０質量％以下に制御することができること、及び、それにより、乾燥過熱工程を経た酸化亜鉛鉱の亜鉛品位を６５％以上とすることができること、これらを確認するために以下の試験を行った。
【００５７】
上記において説明した通り、予備混合工程Ｓ１０、還元焙焼工程Ｓ２０、湿式工程Ｓ３０、乾燥加熱工程Ｓ４０、排ガスダスト洗浄工程Ｓ５０、及び、排水処理工程Ｓ６０を備える全体プロセスを実施可能な製造設備における試験操業によって、粗酸化亜鉛の製造を行った。操業は、本発明の諸要件を満たす実施例１〜３の還元剤内装ペレットと、同条件を充足しない比較例１〜３の還元剤内装ペレットを用いてそれぞれ別途行った。その他、試験操業条件の詳細は以下に示す通りである。
【００５８】
原料鉱としては、実施例１〜３と比較例６の各還元剤内装ペレットに対して、それぞれ異なる粒度分布を有する鉄鋼ダストを用いた。それぞれの粒度分布は表１に示す通りである。尚、鉄鋼ダストの組成についてはいずれも下記の範囲にあるものを用いた。
Ｚｎ：２０〜３５質量％、Ｐｂ：１〜３質量％、Ｆｅ：１０〜３５質量％、Ｃｒ：＜０．１質量％、Ｆ：１．０質量％、Ｃｄ：１．０質量％、である。
【００５９】
炭素質還元剤として、リサイクルカーボンを用いた。リサイクルカーボンの粒径につていては、全て５０μｍ以下のものを用いた。又、原料鉱の総量に対するリサイクルカーボンの添加量は、還元剤内装ペレット中のリサイクルカーボンの含有量比がそれぞれ表１に記載の含有量比となるように適宜調整した。
【００６０】
そして、上記の原料鉱と炭素質還元剤とをパンペレタイザーによって混合造粒し、粒径が５．４〜９．６ｍｍの炭素質還元剤内装ペレットとした。
【００６１】
このようにして製造した炭素質還元剤内装ペレットを、還元焙焼工程に投入し、粗酸化亜鉛を回収した。ここで、投入される炭素質還元剤内装ペレットの炭素含有率等にかかわらずＲＲＫの操業条件は、いずれの例のペレットを用いた操業においても全て一定に保持した。焙焼温度については１１００〜１１５０℃の範囲とした。
【００６２】
上記還元焙焼工程で得た粗酸化亜鉛を更に湿式工程に投入し、当該湿式工程を得た粗酸化亜鉛（粗酸化亜鉛ケーキ）を、乾燥加熱工程に投入した。焼成温度は１１００〜１１５０℃の範囲として乾燥加熱処理を行った。尚、乾燥加熱工程に投入される粗酸化亜鉛（粗酸化亜鉛ケーキ）の炭素含有量を把握するため、ＤＲＫに投入直前の段階にある粗酸化亜鉛ケーキの炭素含有量を各ロット毎に測定した。各実施例及び比較例毎の、この炭素含有量を「Ｃ品位」としてそれぞれ表１に記した。
【００６３】
上記乾燥加熱処理の終了後、製品の亜鉛品位を測定した。この亜鉛品位は、乾燥加熱工程を経て得た焼鉱を、Ｘ線分析装置で分析した数値である。各実施例及び比較例毎の、この亜鉛品位を「Ｚｎ品位」としてそれぞれ表１に記した。又、これらの結果からＤＲＫへの投入物中の炭素量の値を横軸とし、ＤＲＫから算出された最終製品である各酸化亜鉛鉱の亜鉛品位の値を縦軸として、両者の間の相関を示すグラフとしたものを図２に示す。
【００６４】
又、実施例１の還元剤内装ペレットを用いた場合における、乾燥加熱工程での粗酸化亜鉛ケーキからの亜鉛回収率を求めた。この亜鉛回収率は、ＤＲＫから産出された焼鉱中の亜鉛量をＤＲＫに投入される直前の粗酸化亜鉛ケーキ中の亜鉛量にて除することにより求めたものである。結果、実施例１の亜鉛回収率は、９７．６％であった。
【００６５】
表１及び図２から、本発明の条件を充足する還元剤内装ペレットを用いることにより、還元乾燥加熱工程に投入する粗酸化亜鉛（粗酸化亜鉛ケーキ）の炭素濃度を２．０質量％以下に保持することができることと、及び、それにより、更には、乾燥過熱工程を経た酸化亜鉛鉱の亜鉛品位を６５．０％以上に保持できることが分かる。
【００６６】
【表１】
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【符号の説明】
【００６７】
Ｓ１０      予備混合工程
Ｓ２０      還元焙焼工程
Ｓ３０      湿式工程
Ｓ４０      乾燥加熱工程
Ｓ５０      排ガスダスト洗浄工程
Ｓ６０      排水処理工程
Ｓ７０      炭素濃度測定工程
【図１】
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【図２】
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