(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
熔鉱炉法による亜鉛製錬時に熔鉱炉から産出されるスラグを、まず前床に通して含銅粗鉛と炉鉄をスラグから粗分離し、次いで含銅粗鉛および炉鉄を粗分離したスラグを電気炉にて加熱してスラグ中の含銅粗鉛と炉鉄を沈降させスラグと分離し、次いで含銅粗鉛と炉鉄を分離したスラグをスラグフューミング炉にてスラグフューミングを行ったのち水砕することを特徴とするスラグ改質方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、スラグ改質方法に関し、特に、熔鉱炉法（ＩＳＰ）による亜鉛製錬における副生成物として産出するスラグを改質処理するスラグ改質方法に関する。改質処理された製品スラグの用途は、セメント用素材、あるいはケーソン中詰用砂の代替など多岐にわたる。
【０００２】
【従来の技術】
熔鉱炉法による亜鉛製錬におけるスラグ処理方法は、従来、図４、図５に示すように、熔鉱炉１から産出するスラグを、前床２に導いて含銅粗鉛と炉鉄を粗分離後、スラグを前床２からオーバーフローさせて水砕樋６に通して水砕する（図４）か、または、前床２からオーバーフローさせたスラグを流送樋３に通してスラグフューミング炉５に装入しスラグフューミングを行ったのち水砕樋６に通して水砕する（図５）ことにより、製品スラグとするというものである。
【０００３】
上記のスラグフューミングとよばれる処理は、熔融状態のスラグを加熱還元してスラグ中のZn，Pb，As等の金属を揮発させるもので、例えば、ガス吹き込み用のランスを備えた炉（この炉をスラグフューミング炉と称する）を用い該炉内に装入したスラグに前記ランスを浸漬して該ランス先端から重油と空気を噴出させることにより、スラグ中の金属を還元・揮発する処理である。処理後のスラグは炉底部から抜き出され、揮発金属は炉頂部からの導出途中で空気を加えて酸化物として回収される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、スラグ中には、前床で粗分離しきれなかった含銅粗鉛および炉鉄が含まれており、スラグフューミングなしの処理、あるいはスラグフューミングによる１段処理のみでは、製品スラグ中のPb、As等の成分含有量が0.1 ％未満にならず、溶出試験による土壌環境基準をクリアすることが困難であった。
【０００５】
そこで、本発明は、熔鉱炉法による亜鉛製錬で産出するスラグ中の成分含有量を従来よりも大幅に低下でき、土壌環境基準をクリアできる製品スラグが得られるスラグの改質方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、熔鉱炉法による亜鉛製錬時に熔鉱炉から産出されるスラグを、まず前床に通して含銅粗鉛と炉鉄をスラグから粗分離し、次いで含銅粗鉛と炉鉄を粗分離したスラグを電気炉にて加熱してスラグ中の含銅粗鉛と炉鉄を沈降させスラグと分離し、次いで含銅粗鉛と炉鉄を分離したスラグをスラグフューミング炉にてスラグフューミングを行ったのち水砕することを特徴とするスラグ改質方法である。
【０００７】
【発明の実施の形態】
図１は本発明のスラグ改質方法を示す模式図である。図１において４は電気炉であり、図５と同一または相当部分には同じ符号を付し説明を省略する。
図１に示すように、本発明は、前床２からオーバーフローしたスラグを電気炉４とスラグフューミング炉５に順次通して２段階で処理することを要旨とする。
この方法により、スラグ中のZn、Pb、Asの含有量を低下させ、資源として再利用しやすい品質の製品スラグを得ることができる。
【０００８】
すなわち、１段目の電気炉４においては、スラグ中に物理的に懸濁している含銅粗鉛と炉鉄を沈降分離する。そして２段目のスラグフューミング炉５においては、スラグ中に化学的に熔解している金属成分（金属酸化物を含む）を還元・揮発除去する。１段目、２段目の処理温度は1250〜1350℃程度とするのが好適である。
【０００９】
この２段処理により、スラグ中のZnを３％未満、Pb、Asを0.1 ％未満にまで低下させることができ、製品スラグの溶出試験においても、土壌環境基準を余裕をもってクリアすることができる。
なお、電気炉４の型式は特に限定されるものではないが、例えば図２に示すように、横型であってスラグの流送路40を炉床・炉壁で構成し、入側にスラグ装入用の流入口41、出側にスラグ排出用のオーバーフロー口42および分離沈降物抜き出し用のアンダーフロー口43を有し、スラグに浸漬・通電する複数本の黒鉛電極44を炉天井部に貫通させて昇降可能に懸垂した構造のものが好適である。
【００１０】
また、スラグフューミング炉５の型式も特に限定されるものではないが、例えば図３に示すように、円筒型であってスラグ湯溜り50を炉床・炉壁で構成し、入側にスラグ流入口51、出側にスラグ流出口52を有し、スラグに還元材を吹き込むランス53を炉天井部に貫通させて昇降可能に懸垂し、炉頂部にガスの排出口54を設けた構造のものが好適である。
【００１１】
【実施例】
図１に示した電気炉加熱沈降分離とスラグフューミングとを順次行う２段処理法によってスラグを改質した本発明の実施例、ならびに図４、図５に示したスラグフューミングを行わない方法およびスラグフューミングのみ行う方法でスラグを改質した従来例Ａおよび従来例Ｂとについて水砕後のスラグ中の成分含有量を表１に、従来例Ｂおよび実施例の溶出試験（平成３年８月23日環境庁告示第46号）による金属イオン溶出量を表２にそれぞれ示す（従来例Ａは、溶出量が従来例Ｂよりも多いことが自明なので溶出試験を省略した）。なお、電気炉、スラグフューミング炉は各々図２、図３に示したものを用いた。スラグスループットは各例とも10t/h であり、スラグ温度は前床出側で1300〜1350℃、電気炉入側で1250〜1300℃、電気炉出側で1250〜1300℃、スラグフューミング炉入側で1250〜1300℃、スラグフューミング炉出側で1250〜1350℃である。
【００１２】
表１、表２より、本発明によれば従来よりもスラグ中のPb，As等の金属成分が格段に低減でき、土壌環境基準を安定的にクリアできる製品スラグが得られることが明らかである。
【００１３】
【表１】
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【００１４】
【表２】
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【００１５】
【発明の効果】
かくして本発明によれば、ＩＳＰによる亜鉛製錬で産出するスラグ中の金属成分を従来よりも大幅に低減でき、土壌環境基準を安定的にクリアできる製品スラグが得られるという優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のスラグ改質方法を示す模式図である。
【図２】本発明の実施に好適な電気炉の一例を示す概略断面図（ａ）およびそのＡＡ矢視図（ｂ）である。
【図３】本発明の実施に好適なスラグフューミング炉の一例を示す概略断面図である。
【図４】従来のスラグ改質方法の一例（スラグフューミングなし）を示す模式図である。
【図５】従来のスラグ改質方法の一例（スラグフューミングあり）を示す模式図である。
【符号の説明】
１  熔鉱炉
２  前床
３  流送樋
４  電気炉
５  スラグフューミング炉
６  水砕樋
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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