(57)【要約】【課題】融点差を利用して有用金属である亜鉛等の低融点金属を含有率が高いダストとして回収することができるようにするとともに、ダイオキシン等の有害物質が合成されるおそれを排除できるようにした融点差を利用した低融点金属の回収方法を提供すること。【解決手段】低融点金属を含有するガスを、低融点金属の融点よりも高い温度に維持しながら第１濾過装置３を通過させた後、低融点金属の融点よりも低い温度に低下したガスを、第２濾過装置４に導入して、この第２濾過装置４において低融点金属を回収するようにする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
低融点金属を含有するガスから該低融点金属を回収する方法であって、低融点金属を含有するガスを、該低融点金属の融点よりも高い温度に維持しながら第１濾過装置を通過させた後、該低融点金属の融点よりも低い温度に低下したガスを、第２濾過装置に導入して、該第２濾過装置において前記低融点金属を回収するようにしたことを特徴とする融点差を利用した低融点金属の回収方法。
【請求項２】
低融点金属として亜鉛を回収するに際し、第１濾過装置のフィルタにセラミック製フィルタを用い、亜鉛を含有するガスを５００〜５５０℃の温度で前記第１濾過装置に導入するようにしたことを特徴とする請求項１記載の融点差を利用した低融点金属の回収方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、融点差を利用した低融点金属の回収方法に関し、例えば、金属精錬炉から排出されるＦｅＯ、Ｆｅ２Ｏ３、ＺｎＯ等を含有するダストから、融点差を利用して有用金属である亜鉛（Ｚｎ）等の低融点金属を回収する融点差を利用した低融点金属の回収方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、高炉一環製鉄所において、金属精錬炉から排出されるダストは、鉄分等の有効成分を回収するため、焼結原料として大半が利用されてきた。
【０００３】
一方、高炉２次灰及び転炉ダスト等の亜鉛を数％含むダストは、これらを焼結原料に利用した場合、高炉耐火物に悪影響を及ぼすため、これらの高炉２次灰及び転炉ダスト等の亜鉛を数％含むダストの多くは廃棄され、埋め立てられていた。
【０００４】
また、製鋼用電気炉においても、亜鉛メッキ鋼板のスクラップを含む鋼スクラップを原料にして製鋼、精錬する際に発生するダストの中には、鉄分に加え、有用金属、例えば、１０〜３０％の亜鉛が含有されている。
【０００５】
このような亜鉛等の有用金属を含有するダストをそのまま廃棄することは、資源の有効利用上極めて不経済であるだけでなく、これらの有用金属は反面有害物質であることから、これをそのまま廃棄することは公害等を引き起こすという問題があった。
【０００６】
ところで、亜鉛等の有用金属を含有するダストは、例えば、亜鉛含有率が約１５％以上であれば精錬することによって、再利用することができるが、亜鉛含有率が低い場合、処理コストが高くつくという問題があった。
【０００７】
この問題点に対処するため、従来よりダスト中の亜鉛等の有用金属を濃縮し、有用金属の含有率を高めるためのダスト中の亜鉛等の有用金属の回収方法が提案されている（例えば、特許文献１及び２参照）。
【０００８】
【特許文献１】
特開平９−２７９２６５号公報
【特許文献２】
特開平１０−１７０７号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記従来のダスト中の亜鉛等の有用金属の回収方法においては、ダスト処理炉本体から排出される燃焼性ガスの排出口の下流側に、１次集塵機及び２次集塵機を設け、燃焼性ガス中の飛散ダストを１次集塵機及び２次集塵機で２段で捕集し、１次集塵機で捕集される粗粒ダストをダスト処理炉本体に再び投入するようにし、２次集塵機で捕集される亜鉛等の有用金属の含有率が高い細粒ダストを回収するようにしている。
【００１０】
しかしながら、このダスト中の亜鉛等の有用金属の回収方法は、燃焼性ガス中の飛散ダストから、１次集塵機において粗粒ダストを、２次集塵機で亜鉛等の有用金属の含有率が高い細粒ダストを、単に捕集するものであるため、亜鉛等の有用金属の含有率を高める一定の効果はあるものの、１次集塵機において捕集される粗粒ダストに亜鉛等の有用金属が含有されることを完全には排除できず、このため、亜鉛等の有用金属の含有率を高めることには限界があった。
【００１１】
また、上記回収方法によれば、ダイオキシン等の有害物質が合成される温度域で、ＣｕＯ（酸化銅）、ＦｅＯ、Ｆｅ２Ｏ３（酸化鉄）等の触媒作用を奏する物質が存在することとなるため（これらの触媒作用を奏する物質を除去する手段が講じられていないため）、ダイオキシン等の有害物質が合成されるおそれを排除できないという問題があった。
【００１２】
本発明は、上記従来のダスト中の亜鉛等の有用金属の回収方法の有する問題点に鑑み、融点差を利用して有用金属である亜鉛等の低融点金属を含有率が高いダストとして回収することができるようにするとともに、ダイオキシン等の有害物質が合成されるおそれを排除できるようにした融点差を利用した低融点金属の回収方法を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の融点差を利用した低融点金属の回収方法は、低融点金属を含有するガスから該低融点金属を回収する方法であって、低融点金属を含有するガスを、該低融点金属の融点よりも高い温度に維持しながら第１濾過装置を通過させた後、該低融点金属の融点よりも低い温度に低下したガスを、第２濾過装置に導入して、該第２濾過装置において前記低融点金属を回収するようにしたことを特徴とする。
【００１４】
この融点差を利用した低融点金属の回収方法は、低融点金属を含有するガスを、該低融点金属の融点よりも高い温度に維持しながら第１濾過装置を通過させた後、該低融点金属の融点よりも低い温度に低下したガスを、第２濾過装置に導入して、該第２濾過装置において前記低融点金属を回収するようにしているので、融点差を利用して有用金属である亜鉛等の低融点金属を含有率が高いダストとして回収することができる。
また、ＣｕＯ、ＦｅＯ、Ｆｅ２Ｏ３等のダイオキシン等の有害物質の合成の触媒作用を奏する物質を第１濾過装置で除去することができ、ダイオキシン等の有害物質が合成される温度域でこれらの触媒作用を奏する物質が存在しないこととなるため、ダイオキシン等の有害物質が合成されるおそれを排除できる。
【００１５】
また、低融点金属として亜鉛を回収するに際し、第１濾過装置のフィルタにセラミック製フィルタを用い、亜鉛を含有するガスを５００〜５５０℃の温度で前記第１濾過装置に導入するようにすることができる。
【００１６】
これにより、第１濾過装置のフィルタが損耗することを防止しながら、長期間に亘って、効率よく、亜鉛を含有率が高いダストとして回収することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の融点差を利用した低融点金属の回収方法の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１８】
図１に、本発明の融点差を利用した低融点金属の回収方法を実施する低融点金属の回収設備の一例を示す。
【００１９】
この低融点金属の回収設備は、例えば、金属精錬炉から排出される主としてＦｅＯ、Ｆｅ２Ｏ３、ＺｎＯ等を含有するダストから、溶鉄又は溶銑を製造するとともに、溶鉄又は溶銑を製造する際に発生する排ガスに含まれるダストに含有されている亜鉛を回収するためのもので、ダスト、炭材及び造滓剤を投入し、酸素含有ガスを吹き込むことにより溶鉄又は溶銑を製造する炉体１と、この炉体１に排ガスダクト２を介して接続された第１濾過装置３及び第２濾過装置４と、第１濾過装置３と第２濾過装置４の間に排ガスダクト２に配設された冷却装置５と、第２濾過装置４に接続された排ガス浄化装置６、ブロアー７及び煙突８とからその主要部が構成されている。
【００２０】
この場合において、炉体１には、従来公知のダスト処理炉（溶融還元炉）のほか、ローターリーキルン等の各種炉を使用することができる。
【００２１】
炉体１に投入されたＦｅＯ、Ｆｅ２Ｏ３、ＺｎＯ等を含有するダスト、炭材及び造滓剤は、高温に加熱されることにより、ダストに含有されるＦｅＯ、Ｆｅ２Ｏ３、ＺｎＯは、以下の式（１）、（２）、（３）に示す反応により還元される。
ＦｅＯ  ＋  Ｃ→  Ｆｅ＋  ＣＯ        ・・・・・（１）
Ｆｅ２Ｏ３  ＋３Ｃ→２Ｆｅ＋３ＣＯ    ・・・・・（２）
ＺｎＯ  ＋  Ｃ→  Ｚｎ＋  ＣＯ        ・・・・・（３）
【００２２】
式（１）、（２）で還元された鉄分は、スラグ中で粒鉄となり、この粒鉄は比重がスラグよりも重いため、スラグ内を沈降し、溶鉄又は溶銑となる。
【００２３】
一方、式（３）で還元された亜鉛（金属）は、その沸点が９０７℃とスラグの温度（約１４００℃）よりも低いため、亜鉛蒸気となり炉体１から排出される燃焼性ガスと共に排ガスダクト２を介して排出される。
【００２４】
また、炉体１に投入された炭材の一部は、炉体１内のスラグ中に吹き込まれる酸素含有ガスと、以下の式（４）に示す反応により酸化される。
Ｃ＋１／２Ｏ２→ＣＯ                ・・・・・（４）
この炉体１のエネルギ効率、すなわち、炭材原単位は、式（１）〜（４）の反応に必要な炭素分の合計によって決定される。
【００２５】
さらに、上記式（１）〜（４）によりスラグ中で発生したＣＯガス及び炭材中の水素分は、炉体１又は排ガスダクト２の適宜位置に吹き込まれる酸素含有ガスと、以下の式（５）、（６）に示す反応により酸化される。
ＣＯ＋１／２Ｏ２→ＣＯ２            ・・・・・（５）
Ｈ２＋１／２Ｏ２→Ｈ２Ｏ              ・・・・・（６）
【００２６】
この式（５）、（６）の反応を炉内２次燃焼と呼び、この２次燃焼の度合いの大小を以下の式（７）で定義される炉内２次燃焼率で表すと、この２次燃焼率は、２次燃焼帯中に吹き込まれる酸素含有ガスの流量を増大することで高めることができることが知られている。
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ただし、式（７）中のＣＯ２％、ＣＯ％，Ｈ２Ｏ％，Ｈ２％は、酸素含有ガスが吹き込まれる前の燃焼性ガスの各成分の体積分率を示す。
【００２７】
このようにして、還元され、亜鉛蒸気となり炉体１から排出される燃焼性ガスと共に排ガスダクト２を介して排出された亜鉛は、第１濾過装置３に導入されるが、ここでは、亜鉛を含有するガスを、亜鉛の融点（４１９℃）よりも高い温度、より具体的には、５００〜５５０℃、より好ましくは、５００〜５３０℃の温度で第１濾過装置３に導入し、亜鉛の融点よりも高い温度に維持しながら第１濾過装置３を通過させた後、亜鉛の融点よりも低い温度、より具体的には、１００〜２００℃、より好ましくは、１５０℃程度の温度に低下したガスを、第２濾過装置４に導入して、この第２濾過装置４において亜鉛を回収するようにする。
【００２８】
このように、亜鉛を含有するガスを、亜鉛の融点よりも高い温度に維持しながら第１濾過装置３を通過させた後、亜鉛の融点よりも低い温度に低下したガスを、第２濾過装置４に導入して、この第２濾過装置において亜鉛を回収するようにしているので、第２濾過装置において有用金属である亜鉛を含有率が高いダストとして回収することができる。
また、ＣｕＯ、ＦｅＯ、Ｆｅ２Ｏ３等のダイオキシン等の有害物質の合成の触媒作用を奏する物質は、５００℃〜５５０℃では粉体（固体）であり、第１濾過装置３で除去することができる。第１濾過装置３より下流側のガス温度が低下するダイオキシン等の有害物質が合成される温度域でこれらの触媒作用を奏する物質が存在しないので、第２濾過装置４においてダイオキシン等の有害物質が合成されるおそれを排除できる。
【００２９】
ここで、亜鉛の融点よりも高い温度の亜鉛を含有するガスを通過させる第１濾過装置３のフィルタには、セラミック製フィルタを用いるようにする。
これにより、第１濾過装置３のフィルタが損耗することを防止しながら、長期間に亘って、効率よく、第２濾過装置４において亜鉛を含有率が高いダストとして回収することができる。
【００３０】
また、第１濾過装置３と第２濾過装置４の間に排ガスダクト２に配設された冷却装置５は、本例においては、ブロアー５１を備えた間接空冷式冷却装置を配設したが、水冷式冷却装置等の任意の冷却装置を用いることができる。
【００３１】
【実施例】
以下、上記の場合のより具体的な実例（第１濾過装置３に導入する亜鉛を含有するガスの温度５００℃、第２濾過装置４に導入する亜鉛を含有するガスの温度１５０℃）の測定結果を表１に示す。
【００３２】
【表１】
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【００３３】
表１からも明らかなように、融点差を利用することによって、有用金属である亜鉛を、その含有率が高いダストとして回収することができることを確認した。
【００３４】
以上、本発明の融点差を利用した低融点金属の回収方法について、金属精錬炉から排出される主としてＦｅＯ、Ｆｅ２Ｏ３、ＺｎＯ等を含有するダストから、溶鉄又は溶銑を製造するとともに、溶鉄又は溶銑を製造する際に発生する排ガスに含まれるダストに含有されている亜鉛を回収する場合を例に説明したが、本発明は上記例に記載した構成に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において適宜その構成を変更することができるものであり、さらに、第１濾過装置を通過させるガスの温度及び第２濾過装置に導入するガスの温度を適宜選定することにより、亜鉛以外の低融点金属、例えば、鉛、マグネシウム等の回収にも適用することができるものであって、本発明の融点差を利用した低融点金属の回収方法は、これを排除しないものである。
【００３５】
【発明の効果】
本発明の融点差を利用した低融点金属の回収方法によれば、低融点金属を含有するガスを、該低融点金属の融点よりも高い温度に維持しながら第１濾過装置を通過させた後、該低融点金属の融点よりも低い温度に低下したガスを、第２濾過装置に導入して、該第２濾過装置において前記低融点金属を回収するようにしているので、融点差を利用して有用金属である亜鉛等の低融点金属を含有率が高いダストとして回収することができる。
また、ＣｕＯ、ＦｅＯ、Ｆｅ２Ｏ３等のダイオキシン等の有害物質の合成の触媒作用を奏する物質を第１濾過装置で除去することができ、ダイオキシン等の有害物質が合成される温度域でこれらの触媒作用を奏する物質が存在しないこととなるため、ダイオキシン等の有害物質が合成されるおそれを排除できる。
これにより、ダスト中の亜鉛等の有用金属の回収コストを著しく低廉にできるとともに、ダイオキシン等の有害物質の合成を防止できることと相俟って、環境の保全に有効な低融点金属の回収方法を提供することができる。
【００３６】
また、低融点金属として亜鉛を回収するに際し、第１濾過装置のフィルタにセラミック製フィルタを用い、亜鉛を含有するガスを５００〜５５０℃の温度で前記第１濾過装置に導入するようにすることにより、第１濾過装置のフィルタが損耗することを防止しながら、長期間に亘って、効率よく、亜鉛を含有率が高いダストとして回収することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の融点差を利用した低融点金属の回収方法を実施する低融点金属の回収設備の一例を示す説明図である。
【符号の説明】
１  炉体
２  排ガスダクト
３  第１濾過装置
４  第２濾過装置
５  冷却装置
６  排ガス浄化装置
７  ブロアー
８  煙突
【図１】
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