(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
非鉄金属製錬炉廃ガスを廃熱ボイラーで処理し、サイクロンあるいは乾式電気集塵機で除塵した後、廃ガスを洗浄し、得られた洗浄液とカルシウム源とを接触させて石膏を得る製錬排ガスよりの石膏の製造方法において、廃熱ボイラー入り口に、温度が２５０℃以上、酸素濃度１５体積％以上の希釈気体の所望量を導入することを特徴とする製錬廃ガスよりの石膏の製造方法。
【請求項２】
非鉄金属製錬炉排ガスの亜硫酸ガス濃度が１０体積％以上のものである請求項１記載の方法。
【請求項３】
希釈気体が錬カン炉や精製炉のように殆ど製錬反応を伴わない炉の排ガスであるもの請求項１または２記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
硫化鉱を原料とする製錬廃ガス洗浄液よりの石膏製造に関し、具体的には石膏原料となる製錬廃ガス中の三酸化硫黄量の調整方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
硫化精鉱を主原料とする製錬炉内では、原料中の硫黄は二酸化硫黄に酸化され、二酸化硫黄を含む高温度の製錬廃ガスが発生する。この廃ガスは廃熱ボイラーにより廃熱回収されて冷却されるとともに、該廃ガスが含む煙灰のうちの比較的大きなものが除去された後、サイクロンや乾式集塵機に導入される。
【０００３】
サイクロンや乾式電気集塵機で除塵された廃ガスは、その後二酸化硫黄回収工程、あるいは脱二酸化硫黄工程へ導入される。この工程では、まず、廃ガスが洗浄され、該ガス中に含まれるダスト、ハロゲン等の揮発成分および三酸化硫黄が分離除去される。除去された三酸化硫黄は、通常、洗浄液に石灰石等のカルシウム源を加えることにより石膏として回収される。洗浄後の廃ガスに含まれる二酸化硫黄は、例えば後工程の硫酸回収工程で硫酸等として回収される。
【０００４】
ところで、上記した三酸化硫黄は上記廃熱ボイラー以降の廃ガス温度が低下した部分で発生すると考えられ、その発生率は、原料組成や溶錬炉内での反応温度、酸素効率反応用空気の酸素富化率等の操業条件により変動するとされている。また、廃ガス温度や、酸素濃度等の影響を受け、制御することが困難であり、三酸化硫黄の発生率は成り行きに任さざるを得なかった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
三酸化硫黄の発生率は、一般には低い方が好まれる。というのは、廃ガス中の三酸化硫黄濃度が増加すると廃ガスの結露点が上昇し、比較的高い温度で結露するようになり、結露により生成した硫酸で設備各所が腐食されるようになるからである。また、廃ガス洗浄工程で分離される三酸化硫黄の量が増加するため、これを石膏等として回収するための工程（以下、「廃酸処理工程」という。）の負荷が増加するからである。さらに、結露を防止するために廃熱ボイラー出口の廃ガス温度を高くすることから、ガス洗浄工程で除去しなければならない廃熱量が増加し、廃熱の有効利用率が低下するからである。
【０００６】
ところで、上記廃酸処理工程より産出される石膏は、その性状により建築ボード用、セメント用に仕分けして用いられる。また、硫酸は主として化学肥料用原料として用いられる。近年、需要構造の変化に対応して、一度製造した硫酸を廃酸処理工程に添加し、石膏を製造する事態も発生しており、この場合には明らかに製造コストが余分にかかってしまう事態となる。よって、より効率的に製品を製造し、資源を有効に利用する観点からすれば、時々の需要構成に応じて廃ガス中の三酸化硫黄濃度を調整が出来ることが好ましい。しかし、上記したように、廃ガス中の三酸化硫黄濃度の調整は困難であり、成り行きに任さざるを得ない状態となっていた。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記状況に鑑みてなされたものであり、非鉄金属製錬炉廃ガスを廃熱ボイラーで処理し、サイクロンあるいは乾式電気集塵機で除塵した後、廃ガスを洗浄し、得られた洗浄液とカルシウム源とを接触させて石膏を得る製錬排ガスよりの石膏の製造方法において、廃熱ボイラー入り口に、温度が２５０℃以上、酸素濃度１５体積％以上の希釈気体の所望量を導入するものである。
【０００８】
そして、好ましくは非鉄金属製錬炉排ガスの亜硫酸ガス濃度が１０体積％以上のものであり、さらに好ましくは前記希釈気体が錬カン炉や精製炉のように殆ど製錬反応を伴わない炉の排ガスであるものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
非鉄金属製錬炉排ガス、つまり製錬炉より廃熱ボイラーに導入される排ガスは、通常２００００〜５００００Ｎｍ３／Ｈ程度の流量で１２００〜１４００℃と高温であり、煙灰を含有し、製錬炉の形式により数体積％から７０体積％程度までの二酸化硫黄濃度となっている。例えば、二酸化硫黄濃度は反射炉タイプの製錬炉では数体積％、純酸素製錬を行う自溶炉方式の炉では７０体積％程度までとなっている。
【００１０】
本発明は、主として二酸化硫黄濃度が１０体積％以上で、酸素濃度が数体積％程度の製錬排ガス中に生成する三酸化硫黄から石膏を製造する方法に適用すると、ガス洗浄後の二酸化硫黄より硫酸を接触酸化式で製造する際に好都合である。
【００１１】
なお、このような排ガスを得ることのできる炉としては自溶炉、三菱式連続製錬炉、ノランダ式炉、テニエンテ式炉、アイザースメルト式炉等の高い酸化反応を達成できる炉である。
【００１２】
廃熱ボイラー入り口で、製錬排ガスに比較して温度が低く酸素濃度の高い希釈気体が導入されると、当然ながら製錬排ガスの温度が低下し、酸素濃度は増加する。こうするのは、製錬排ガス中の酸素濃度を上げると二酸化炭素の三酸化硫黄への転化反応が進みやすくなるからである。この三酸化硫黄への転化反応は、反応速度および平衡常数を考慮すると製錬排ガス系統では６００−６５０℃で進みやすい。
【００１３】
また、廃熱ボイラー入り口で導入すると、煙灰の主成分であるＣｕ2０やＦｅ2０3が転化反応の触媒になり、廃熱ボイラーや次工程の乾式電気集塵機での転化反応が効率的となる。
【００１４】
ところで、希釈気体として空気を導入すると、温度が低すぎて、空気の導入部で、既に存在している、あるいは転化反応で発生した三酸化硫黄が結露して設備を腐食する等の問題がある。一般的に廃熱ボイラーの出口ガス温度は３５０−４５０℃の範囲である。よって、可能な限り高い温度の希釈気体を用いることが熱回収効率の観点からも好ましい。
【００１５】
また、、廃熱ボイラー入り口に、廃熱ボイラーや電気集塵機で除塵した後の廃ガスを希釈気体として繰り返す方法も考えられるが、この場合、希釈気体中の酸素濃度が低く、二酸化硫黄の三酸化硫黄への転換には不十分となる。なお、この場合、温度が三酸化硫黄転換のための温度より２００℃程度以上高いと、煙灰中の硫化物の硫酸塩化は進行する。
【００１６】
錬カン炉廃ガスは、３００〜５００℃であり、組成としては空気に若干のＳ０2とＣ０2が余分に含まれたものである。よって、本発明の希釈気体として好適である。また、精製炉や、精製炉とアノード鋳造機の間に配置される保持炉の排ガスを希釈気体としても良い。
【００１７】
なお、錬カン炉とはは、基本的にはカラミ中に懸濁したカワ粒子を、カラミを静置することにより沈降分離させる炉である。また、カラミ中のマグネタイトを還元させるため還元剤を加えて若干の還元反応を起こしたり、あるいは、カワとカラミとの相互反応若干起こる程度であり、基本的に製錬反応は殆ど無い。従って、錬カン炉ガスは、炉を負圧で維持することによリ吸引された犬気中の空気が炉内で昇温された後吸引ファンで排出されるものである。本発明ではこれらの希釈気体を廃熱ボイラー入り口に導入する割合を変えることで、本発明の目的を達成しようとするものである。
【００１８】
【実施例】
次に実施例を用いて本発明をさらに説明する。
硫化銅精鉱を原料として、製錬炉としてオウトクンプタイプ自熔炉、ＰＳ転炉、精製炉および自熔炉カラミからのカワを回収するための錬カン炉（抵抗式電気炉）から構成され、自熔炉廃ガスと、転炉廃ガスとを除塵後に合一して硫酸工程に導入し、硫酸工程の最初で廃ガス洗浄して廃ガス中の煙灰と三酸化硫黄とを除去し、その後二酸化硫黄を三酸化硫黄に転換して硫酸をえる銅製錬プロセスで本発明を適用した結果を次に示す。以下に排ガス条件を示した。
【００１９】
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【００２０】
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【００２１】
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【００２２】
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【００２３】
（従来例、実施例１，２）
自熔炉廃熱ボイラー入り口へ導入する錬カン炉排ガス量を表１のようにし、各１週間試験操業し、廃ガス洗浄工程に導入される廃ガス中の二酸化硫黄に対して三酸化硫黄発生率を求めた。そして、洗浄液より製造することのできた石膏量を求めた。得られた結果を表１に示した。なお、表中の値は平均値である。
【００２４】
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【００２５】
【発明の効果】
本発明の方法に従えば、容易にＳ０3発生率を調整することができ、もって石膏生産量大幅に増産させることができる。このため、石膏生産量増加のために製品硫酸を添加する必要はなくなる。