(57)【要約】本発明は、スクラビング製錬装置ガスまたは焙焼装置ガスに関連して生じた使用済み酸の濃縮方法に関する。生じた高温ガスをまず乾燥分離によって、次に湿潤分離によってスクラブし、このスクラブされたガスは硫黄系最終製品の製造工程へ送られる。形成された使用済み酸は希釈されていて、その硫酸含有量は、乾燥分離工程から来る実際の高温ガスの熱容量を利用して増加させる。こうして、工程で生じたガスの熱容量を利用することによって、少なくとも部分的に蒸発装置の使用の代わりをすることができる。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
高温ガスをまず乾燥分離によって、次に湿潤分離によってスクラブし、該スクラブされたガスが最終製品製造工程へ送られる製錬装置ガスまたは焙焼装置ガスのスクラビングに関連した使用済み酸の濃縮方法において、該方法は、乾燥分離から来る高温ガスの熱容量を利用して前記使用済み酸を濃縮することを特徴とする使用済み酸の濃縮方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法において、前記使用済み酸は、２５０〜４００ ℃の温度のガスによって該ガスを希釈使用済み酸と反流接触させることで濃縮し、該ガスは、前記濃縮された使用済み酸の沸点に相当する温度に冷却されることを特徴とする使用済み酸の濃縮方法。
【請求項３】
請求項２に記載の方法において、前記使用済み酸は、約５０重量％のＨ２Ｓ０４含有量まで高温ガスによって濃縮され、該ガスは、これを希釈使用済み酸と反流接触させることによって冷却し、該ガスは１２０〜１３０ ℃の温度に冷却されることを特徴とする使用済み酸の濃縮方法。
【請求項４】
請求項３に記載の方法において、前記使用済み酸の５０重量％のＨ２Ｓ０４含有量から７０〜８０重量％のＨ２Ｓ０４含有量への更なる濃縮は、少なくとも部分的に製錬装置ガスまたは焙焼装置ガスによって行なうことを特徴とする使用済み酸の濃縮方法。
【請求項５】
請求項２に記載の方法において、前記使用済み酸は、約７５重量％のＨ２Ｓ０４含有量に高温ガスによって濃縮し、該ガスは、これを希釈使用済み酸と反流接触させることによって冷却し、該ガスは約１５０ ℃の温度に冷却されることを特徴とする使用済み酸の濃縮方法。
【請求項６】
請求項１に記載の方法において、前記使用済み酸の濃縮および前記ガス冷却は、濃縮タワーにおいて前記湿潤分離工程の最初の部分として反流原理によって行なうことを特徴とする使用済み酸の濃縮方法。
【請求項７】
請求項６に記載の方法において、前記濃縮すべき使用済み酸は、前記濃縮タワーへ最初の湿潤分離のスクラビングタワーから送ることを特徴とする使用済み酸の濃縮方法。
【請求項８】
請求項１に記載の方法において、前記使用済み酸の濃縮および前記ガス冷却は、複数の濃縮タワーにおいて反流原理によって前記湿潤分離工程の最初の部分として行なうことを特徴とする使用済み酸の濃縮方法。
【請求項９】
請求項８に記載の方法において、前記冷却されたガスは、凝固水の除去後、最後の濃縮タワーから湿潤ガス分離工程へ送ることを特徴とする使用済み酸の濃縮方法。
【請求項１０】
請求項１に記載の方法において、前記使用済み酸の濃縮および前記ガス冷却は、前記湿潤分離工程に先立って、クエンチ型スクラバにおいて行なうことを特徴とする使用済み酸の濃縮方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、スクラビング製錬装置ガスまたは焙焼装置ガスに関連して生ずる使用済み酸の濃縮方法に関するものである。生じた高温ガスは、まず乾燥分離によって、次に湿潤分離によってスクラブし、このスクラブしたガスは、硫黄系最終製品の生産工程へ送られる。形成された使用済み酸は希釈して、その硫酸含有量は、乾燥分離工程から来る実際の高温ガスの熱容量を利用することによって上昇する。こうして、工程で生じたガスの熱エネルギーを利用することによって、少なくとも部分的に蒸発装置の使用の代わりをすることができる。
【０００２】
硫化物原鉱および精鉱の製錬工程および焙焼工程で生じた高温ガスは、主に二酸化硫黄、重金属、ヒ素、ハロゲンおよび他の化合物を含有する。重要なことは、精鉱はできるだけ完全に燃焼させ、製錬または焙焼工程で生じた排出ガスの酸素含有量はできるだけ低くすることである。これは、排出ガス中の酸素含有量が高いと、三酸化硫黄の形成が増大し、これによってさらにガススクラビングに関連して使用済み酸が生成されるためである。塵埃、とくに銅担持塵埃は、ＳＯ３の形成に触媒として作用することが判明している。最も考えられることは、ＳＯ３は廃熱ボイラで生ずることであり、これを防ぐには、排出ガスの酸素含有量を低くし、漏洩空気の量をできるだけ少なくすることが本質的である。
【０００３】
製錬装置または焙焼装置で生じたガスのスクラビングは、乾燥分離と湿潤分離に分けることができる。乾燥分離法は、製錬装置または焙焼装置に関連して行なわれ、その場合、炉ガス空間から排出されたガスは一般に、まず廃熱ボイラに導入され、ここでそのガスの熱含有分の一部が回収される。その後、このガスを静電沈殿装置へ送る。このガスに含有される重金属化合物のかなりの部分が、水銀およびその化合物を除いて、この冷却に関連してすでに分離されている。生じたガスは、しばしば硫酸の製造工程へ送られ、その場合、硫酸プラントのスクラバ、スクラビングタワーおよび湿潤静電沈殿装置でガスの湿潤分離が行なわれる。
【０００４】
ガスの湿潤スクラビングの目的は、前記ガスを適切な温度まで断熱的にさらに冷却し、同時にこのガスから重金属、ハロゲン、ヒ素およびセレンなどの固形不純物および揮発性不純物の両方を分離することである。湿潤スクラビングに関連して、ガス中のＳＯ３は、これが水と接触する際に、このガスから使用済み酸としてこれを洗浄する。生じた使用済み酸の量は、湿潤スクラビング工程に送られた二酸化硫黄の量の１〜４％のオーダであり、そのＨ２Ｓ０４含有量は２５〜３５重量％のオーダである。それ以外は公知の希釈使用済み酸である。湿潤分離は一般に、反流スクラビングとして生じ、清浄流を最終スクラビングタワーへ送り、そこからスクラビングタワーの高温ガスが送られる最初のタワーへと、各スクラビングタワーの間を循環する。冷却された清浄ガス流は、最終タワーから湿潤静電沈殿装置および乾燥タワーを通して硫酸、液体二酸化硫黄または硫黄元素などの最終製品の生産工程へ送られる。最初のタワーから得られた使用済み酸は、濃縮工程へ送られる。
【０００５】
形成された使用済み酸は、その含有不純物のため有害廃棄物と考えられ、廃棄物発生により生ずるコストは、できるだけ低くすべきである。希釈使用済み酸は最終処理に向けて濃縮すべきである。濃縮は、真空蒸発装置およびサブマージエバポレータなどの蒸発装置によって約７０〜８０重量％の最終Ｈ２Ｓ０４濃度まで行なわれる。一般に、真空蒸発装置を初段の蒸発装置に使用して、ここで使用済み酸を約５０重量％のＨ２Ｓ０４含有量まで濃縮する。明らかに、真空蒸発装置を使用することによって、例えばヒ素結晶化などの他の要因によって問題が生じない限り、高い含有量にさえも濃縮することができる。多くの場合、サブマージエバポレータを使用することによって濃縮を続け、これで上述の最終濃度が得られる。最終処理は、例えば別個の炉における実際の適用または熱分解とすることができる。フィンランド特許公報第１０３５１７号には、濃縮された使用済み酸を懸濁融解炉に給送する最終処理が記載されている。
【０００６】
本件の開発された方法によって、使用済み酸の濃縮コストを減らし、処理工程を簡略にすることができる。上述のように、製錬装置または焙焼装置からのガスに乾燥分離および湿潤分離を行なう。湿潤分離に関連して、ガスを冷却する。しかし、後の段階で、希釈使用済み酸を濃縮するので、これを加熱して酸に含まれる水分を蒸発させる。本発明による方法の枠組みでは、これらの２段階を接続して、高温ガス自体の熱容量を利用することによって使用済み酸を濃縮する。使用済み酸は、高温ガスを希釈使用済み酸との反流接触させることによって、このガスで濃縮される。この接触でガスは、濃縮された使用済み酸の凝固点に相当する温度まで冷却される。本発明の本質的特徴は、添付の特許請求の範囲に示される。
【０００７】
高温ガスの温度は約２５０〜４００℃であり、高温ガスは、廃熱ボイラおよび静電沈殿装置（乾燥分離）を通って製錬装置または焙焼装置から来るものであり、これを希釈使用済み酸に接触させることによって冷却する。接触すると、使用済み酸は濃縮し、同時にガスが冷却される。高温ガスの量および熱容量と使用済み酸の量との間の関係は、濃縮可能な使用済み酸の量に関する決定要因である。実際上、使用済み酸は、少なくとも５０重量％のＨ２Ｓ０４含有量まで濃縮でき、ここでガスは１２０〜１３０℃の温度まで冷却される。これは、上述の使用済み酸の沸点の対応する温度範囲であり、これと平衡するガスの凝固点である。こうして、ガスの熱エネルギーは、最初の蒸発装置の使用の代わりをすることができ、こうすれば、投資、操業およびエネルギーコストが削減される。ガスおよび熱エネルギーの量が十分であれば、ガスの一部を更なる濃縮にも使用できる。言い換えれば、サブマージエバポレータの使用の全部または一部の代わりをすることができる。
【０００８】
使用済み酸の濃縮およびガス冷却工程は、ガス処理工程において適切な湿潤分離前の別工程として、または最初の湿潤分離工程のいずれかとして乾燥分離後に実行する。
【０００９】
好ましくは、使用済み酸の濃縮を行なって、例えば濃縮工程が実際の１湿潤分離工程として行なわれるようにし、ここで濃縮が１本またはいくつかの、いわゆる濃縮タワーで生ずるようにする。希釈使用済み酸は、反流ガススクラビングで形成され、ガス流方向で見た最初のスクラビングタワーの下部へ送られたものであるが、濃縮タワーの上部へ巡回され、高温ガスをこのスクラビングタワーの下部に送る。使用済み酸を１本のタワーのみで濃縮する場合は、ガスはそこから直接、最初のスクラビングタワーへ排出され、濃縮された使用済み酸は、最終使用へ直接、または更なる濃縮工程へのいずれかへ送られる。２本の濃縮タワーがあれば、好ましくは、後の方の濃縮タワーから来るガスをまず脱水工程へ送り、この脱水はスクラバで生じ、その後、スクラビングタワーへ送る。２番目の濃縮タワーから得られた使用済み酸は、最終処理に適している。
【００１０】
図１において、使用済み酸の濃縮方法が例として記載され、高温ガスを製錬装置または焙焼装置から乾燥分離（図示せず）を経て湿潤分離へ送り、ここでガスおよびスクラビング液体が反対方向に流れている。このガス流は太い矢印で、また洗浄水／使用済み酸は実線矢印で示されている。開発した方法によれば、ガス湿潤スクラビングラインに濃縮タワーを設け、これをスクラビングラインにおける最初のスクラビングタワーの前に配置する。スクラビングタワーは、ガスの流れ方向に沿って番号を付与する。高温ガスの温度は約３００℃であり、これは希釈使用済み酸によって冷却される。そのＨ２Ｓ０４含有量は約３０重量％であり、最初のスクラビングタワーから得られる。
【００１１】
濃縮タワーに供給されるガスの量を調整して、使用済み酸が所望の濃度、好ましくは、例えば５０重量％の濃度に濃縮できるようにする。この沸点は、約１２０〜１３０℃である。そこで、使用済み酸の濃縮中、ガスはこの温度まで濃縮タワー中で冷却される。この方法では、濃縮タワーは、従来の通常使用される真空蒸発装置の代わりをする。
【００１２】
使用済み酸を、例えば３０％のＨ２Ｓ０４濃度から５０％のＨ２Ｓ０４濃度まで濃縮し、ガスを３００℃の温度から約１２５℃の温度まで冷却するには、ガスおよび使用済み酸の供給比は１ ｋｇの使用済み酸当りガス６〜７ ｍ３である。こうして、例えば約４７，０００ Ｎｍ３／ｈのガスで約５ ｍ３／ｈで使用済み酸を濃縮できることが算出可能である。
【００１３】
濃縮タワーから得られた使用済み酸を、ある有用な目的用のそれとして使用することができる。これを濃縮タワーから上方に向かう矢印で示す。この使用済み酸をさらに濃縮することができ、これを濃縮タワーから下方に向かう矢印で示す。これによれば、使用済み酸はサブマージエバポレータへ送られ、ここで最も一般的には７０〜８０重量％のＨ２Ｓ０４含有量に濃縮される。濃縮された使用済み酸は最終処理へ送られる。留意すべきは、上述の５０重量％の含有量は決して、濃縮タワー中の使用済み酸の絶対濃度限界ではないが、ガスの熱容量および使用済み酸の量が適切な比であれば、使用済み酸は、そのタワーで７０〜８０重量％までの最終Ｈ２Ｓ０４濃度まで濃縮できることである。７５重量％の濃度では、使用済み酸の沸点およびガスの凝固点は平衡し、約１５０℃である。
【００１４】
標準の実用化では、使用済み酸を複数の蒸発工程の中間で冷却する。ここで証明されたのは、適切な技術的解決策であれば、冷却を避けることができ、高温の約５０重量％の使用済み酸を直接、更なる濃縮工程に、製錬装置／焙焼装置ガスによるか、またはサブマージエバポレータで生ずるところのいずれかまで、送ることができることである。こうして、必要な熱エネルギーの節減がこの工程でも行なわれる。しかし、高温の使用済み酸の溶液を冷却すれば、これをすでに冷却した大量の使用済み酸へブリードとして送る価値がある。これによって、熱交換の腐食問題がなくなる。
【００１５】
図１で解るように、通常のガススクラビングがこれまでのようにスクラビングタワーで行なわれ、その本数は変えてもよいが、ごく普通には３本である。ガススクラビングで使用される新たな水を一般に最初のタワーと最後から２番目のタワーに、本例では、第２のスクラビングタワーに送る。ここで、ガスからは、洗浄された硫酸の結果物として希釈使用済み酸が形成される。希釈使用済み酸は第２のタワーから最初のタワーへ送られ、ここでさらに上述の約３０重量％ Ｈ２Ｓ０４に濃縮される。最初のスクラビングタワーでは、ガス冷却は断熱的であり、すなわち熱をタワーに加えもせず、また除去もせずに、ガスからの熱を洗浄水／使用済み酸に伝達し、これが蒸発する。しかし、スクラビングタワーの数は、ハロゲンの除去に十分なものでなければならない。しかし一般に、反流原理で作用する３つの直列スクラビング工程で十分である。
【００１６】
ガス流の方向における最後のスクラビングタワーにおいて、ガスまたはスクラビング溶液を冷却水によって冷却する。最後のスクラビング工程では、不純物のレベルを十分に低くすべきである。これは、例えばスクラビング溶液の硫酸含有量をガス流方向に対して最後にあるスクラビングタワーで１％より少なく維持することによって、調整することができる。冷却水および重要な工程におけるガスからの凝固水をこのガスから分離し、凝縮処理へ送る。清浄にされたガスを純硫酸または他の製品を生産する製造工程へ送る。
【００１７】
上述に証明したように、使用済み酸のその最終濃度への濃縮は、１本の濃縮タワーで行なうことができる。図２は他の実施例を示し、これによれば、使用済み酸の濃縮全体は、２本の濃縮タワーを使用した製錬装置ガスによって行なわれる。高温ガスの一部を第１の濃縮タワーにおける湿潤分離から来る使用済み酸の濃縮へ送り、また高温ガスの一部を他方の濃縮タワーへ送る。ここで、更なる／拡張された濃縮が行なわれる。第２の濃縮タワーから来る湿潤ガスはスクラバへ送られ、ここで凝固水をガスから分離し、このガスを最初のスクラビングタワーへ送る。生じた凝固水は、最後のスクラビングタワーから来る凝固物と一緒にすることができる。高温ガスの熱容量によって濃縮工程全体を実行することによって、サブマージエバポレータの使用によって通常生ずるコストの更なる節減も可能である。７０〜８０重量％の含有量に濃縮された使用済み酸は最終処理に送られる。ガスの熱エネルギーが最終濃縮物全体にとって十分でなければ、蒸発工程の一部を、例えばサブマージエバポレーションで行なうことができる。
【００１８】
ガスの冷却用および使用済み酸の濃縮用の他の装置は、クエンチ型スクラバであり、これは、湿潤分離の前の分離装置として機能するものである。その中のガスをスクラバの下部内に送り、スクラバの上部からこれを取り出す。通常、ガススクラビングのクエンチスクラバには非常に大量の水を使用するが、ガスのスクラビングにおける使用済み酸の濃縮に適用するときは、希釈使用済み酸のみを使用する。使用済み酸を上方から噴霧し、高温ガスで使用済み酸中の水を蒸発させ、濃縮が生ずる。クエンチ型スクラバからのガスを使用済み酸の更なる湿潤分離および更なる濃縮工程へ送る。
【００１９】
上述したのは、工程から得られたガスによる使用済み酸の５０重量％または７０〜８０重量％のいずれかのＨ２Ｓ０４含有量への濃縮である。しかし、明らかに、これらは絶対限界値ではない。すなわち使用済み酸は、ガスの熱エネルギーにとって十分な、または最終使用目的にとって好ましい含有量まで濃縮可能である。しかし、上述の限界値は、使用済み酸を一般に真空蒸発装置によって５０重量％の濃度まで濃縮し以降の蒸発を一般に７０〜８０重量％の濃度まで行なうかぎり、実際上の限界値である。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明の好ましい実施例を示す流れ図である。
【図２】
使用済み酸の濃縮工程全体を２本の濃縮タワーで高温製錬装置／焙焼装置ガスによって実行する他の実施例を示す流れ図である。
【図１】
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【図２】
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【国際公開パンフレット】
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【手続補正書】
【提出日】平成15年1月21日(2003.1.21)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高温ガスをまず廃熱ボイラおよび静電沈殿装置における乾燥分離によって、次に湿潤分離によってスクラブし、前記ガスの三酸化硫黄を使用済み酸として洗浄し、該スクラブされたガスが最終製品製造工程へ送られる、硫黄系原鉱または精鉱の製錬工程または焙焼工程で形成されるガスのスクラビングに関連した使用済み酸の濃縮方法において、該方法は、前記乾燥分離から来る高温ガスの熱容量を、該ガスを希釈使用済み酸と反流接触させて少なくとも部分的に蒸発装置の使用の代わりにすることによって、利用して前記使用済み酸を濃縮することを特徴とする使用済み酸の濃縮方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法において、前記使用済み酸は、２５０〜４００ ℃の温度のガスによって濃縮し、該ガスは、前記濃縮された使用済み酸の沸点に相当する温度に冷却されることを特徴とする使用済み酸の濃縮方法。
【請求項３】
請求項２に記載の方法において、前記使用済み酸は、約５０重量％のＨ２Ｓ０４含有量まで高温ガスによって濃縮され、該ガスは、これを希釈使用済み酸と反流接触させることによって冷却し、該ガスは１２０〜１３０ ℃の温度に冷却されることを特徴とする使用済み酸の濃縮方法。
【請求項４】
請求項３に記載の方法において、前記使用済み酸の５０重量％のＨ２Ｓ０４含有量から７０〜８０重量％のＨ２Ｓ０４含有量への更なる濃縮は、少なくとも部分的に製錬装置ガスまたは焙焼装置ガスによって行なうことを特徴とする使用済み酸の濃縮方法。
【請求項５】
請求項２に記載の方法において、前記使用済み酸は、約７５重量％のＨ２Ｓ０４含有量に高温ガスによって濃縮し、該ガスは、これを希釈使用済み酸と反流接触させることによって冷却し、該ガスは約１５０ ℃の温度に冷却されることを特徴とする使用済み酸の濃縮方法。
【請求項６】
請求項１に記載の方法において、前記使用済み酸の濃縮および前記ガス冷却は、濃縮タワーにおいて前記湿潤分離工程の最初の部分として反流原理によって行なうことを特徴とする使用済み酸の濃縮方法。
【請求項７】
請求項６に記載の方法において、前記濃縮すべき使用済み酸は、前記濃縮タワーへ最初の湿潤分離のスクラビングタワーから送ることを特徴とする使用済み酸の濃縮方法。
【請求項８】
請求項１に記載の方法において、前記使用済み酸の濃縮および前記ガス冷却は、複数の濃縮タワーにおいて反流原理によって前記湿潤分離工程の最初の部分として行なうことを特徴とする使用済み酸の濃縮方法。
【請求項９】
請求項８に記載の方法において、前記冷却されたガスは、凝固水の除去後、最後の濃縮タワーから湿潤ガス分離工程へ送ることを特徴とする使用済み酸の濃縮方法。
【請求項１０】
請求項１に記載の方法において、前記使用済み酸の濃縮および前記ガス冷却は、前記湿潤分離工程に先立って、クエンチ型スクラバにおいて行なうことを特徴とする使用済み酸の濃縮方法。
【国際調査報告】
2004517022.tif 000019
2004517022.tif 000020
2004517022.tif 000021