(57)【要約】【課題】処理コストが低減される還元処理装置及び還元処理方法を提供する。【解決手段】亜鉛含有酸化鉄又は酸化亜鉛又は酸化鉄が供給される還元炉２内に、還元材として効果的であると共に加熱材として機能する廃棄物である汚泥、油泥、木くず、繊維くず、ゴムくず、動植物性残渣のうちの少なくとも一つを供給し、これを熱源にすると共にこれ以外の還元材を用いない状態で還元処理を行い、無駄に還元材を用いること無く、用いられる還元材を熱源として利用し、処理コストの低減を図りつつ、亜鉛を還元し且つ／又は酸化鉄を還元して金属鉄を得る。【選択図】図１
2009127064.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
還元炉で、亜鉛含有酸化鉄又は酸化亜鉛又は酸化鉄、及び還元材を加熱処理することで、亜鉛を還元し且つ／又は酸化鉄を還元し金属鉄を得る還元処理装置であって、
前記還元炉は、
前記還元材であると共に加熱材として、汚泥、油泥、木くず、繊維くず、ゴムくず、動植物性残渣のうちの少なくとも一つを導入し、これを熱源にすると共にこれ以外の還元材を用いない状態で還元処理を行うことを特徴とする還元処理装置。
【請求項２】
前記還元炉は、ロータリーキルンであることを特徴とする請求項１記載の還元処理装置。
【請求項３】
前記還元炉には、Ｃａを含む物資が供給されることを特徴とする請求項１又は２記載の還元処理装置。
【請求項４】
前記亜鉛含有酸化鉄又は前記酸化亜鉛又は前記酸化鉄は、造粒されてから前記還元炉に導入されることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の還元処理装置。
【請求項５】
還元炉で、亜鉛含有酸化鉄又は酸化亜鉛又は酸化鉄、及び還元材を加熱処理することで、亜鉛を還元し且つ／又は酸化鉄を還元し金属鉄を得る還元処理方法であって、
前記還元材であると共に加熱材として、汚泥、油泥、木くず、繊維くず、ゴムくず、動植物性残渣のうちの少なくとも一つを供給し、
これを熱源にすると共にこれ以外の還元材を用いない状態で還元処理を行うことを特徴とする還元処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、亜鉛含有酸化鉄又は酸化亜鉛又は酸化鉄を還元処理する装置及び還元処理する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、亜鉛含有酸化鉄を含む例えば製鉄所発生ダストを被処理物とし、この被処理物と、亜鉛含有酸化鉄中の亜鉛酸化物及び酸化鉄を還元する例えばコークス等の炭材（還元材）とを主体とする混合物原料を作製し、この混合物原料を炉内雰囲気温度が１１００°Ｃ以上のロータリーキルンの炉内に装入して、重油・酸素バーナー（燃料燃焼装置）で加熱し、炭材により亜鉛含有酸化鉄中の亜鉛酸化物を還元しさらに蒸発させ、例えば高炉等の還元炉に装入可能な鉄含有物を得るロータリーキルンを用いた亜鉛含有酸化鉄の脱亜鉛方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００２−２４１８５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ここで、上記特許文献１のものにあっては、処理コストの低減が望まれている。また、還元処理の対象を亜鉛含有酸化鉄に代えて酸化亜鉛又は酸化鉄とした場合にも同様に、処理コストの低減が望まれている。
【０００４】
本発明は、このような課題を解決するために成されたものであり、亜鉛含有酸化鉄又は酸化亜鉛又は酸化鉄、及び還元材を加熱処理することで亜鉛を還元し且つ／又は酸化鉄を還元し金属鉄を得る場合にあって処理コストの低減が可能とされる還元処理装置及び還元処理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】
【０００５】
本発明による還元処理装置は、還元炉で、亜鉛含有酸化鉄又は酸化亜鉛又は酸化鉄、及び還元材を加熱処理することで、亜鉛を還元し且つ／又は酸化鉄を還元し金属鉄を得る還元処理装置であって、還元炉は、還元材であると共に加熱材として、汚泥、油泥、木くず、繊維くず、ゴムくず、動植物性残渣のうちの少なくとも一つを導入し、これを熱源にすると共にこれ以外の還元材を用いない状態で還元処理を行うことを特徴としている。
【０００６】
また、本発明による還元処理方法は、還元炉で、亜鉛含有酸化鉄又は酸化亜鉛又は酸化鉄、及び還元材を加熱処理することで、亜鉛を還元し且つ／又は酸化鉄を還元し金属鉄を得る還元処理方法であって、還元材であると共に加熱材として、汚泥、油泥、木くず、繊維くず、ゴムくず、動植物性残渣のうちの少なくとも一つを供給し、これを熱源にすると共にこれ以外の還元材を用いない状態で還元処理を行うことを特徴としている。
【０００７】
このような還元処理装置及び還元処理方法によれば、亜鉛含有酸化鉄又は酸化亜鉛又は酸化鉄が供給される還元炉内に、還元材として効果的であると共に加熱材として機能する廃棄物である汚泥、油泥、木くず、繊維くず、ゴムくず、動植物性残渣のうちの少なくとも一つが供給され、これを熱源としてこれ以外の還元材を用いない状態で還元処理が行われるため、無駄に還元材を用いること無く、用いられる還元材が熱源として利用され、処理コストの低減を図りつつ、亜鉛が還元され且つ／又は酸化鉄が還元されて金属鉄が得られる。
【０００８】
ここで、還元炉としては種々のものが採用され得るが、炉内に好適な還元雰囲気を形成できるロータリーキルンを採用するのが好ましい。
【０００９】
また、還元炉には、Ｃａを含む物資が供給されると、還元炉内の塩基度が上がり、還元炉内でのクリンカの生成が防止される。
【００１０】
また、亜鉛含有酸化鉄又は酸化亜鉛又は酸化鉄は、造粒されてから還元炉に導入されると、飛灰率が低減され飛散防止効果が高められる。
【発明の効果】
【００１１】
このように本発明によれば、処理コストの低減が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明による還元処理装置及び還元処理方法の好適な実施形態について図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の実施形態に係る還元処理装置を備えた設備を示す構成図であり、ここでは、還元処理装置は、亜鉛含有酸化鉄の還元処理装置とされている。
【００１３】
図１に示すように、設備１００は、電炉（電気炉）１と、この電炉１の電炉ダストと還元材を導入して加熱処理するロータリーキルン（還元炉）２と、このロータリーキルン２の出口２ｆに連絡されて燃焼を完結させる二次燃焼塔３と、この二次燃焼塔３からの排ガスを導入し所定の排ガス処理を行う排ガス処理設備４と、を備えている。
【００１４】
また、設備１００は、ロータリーキルン２の出口２ｆから排出される排出物から鉄を選別する磁選機８と、この磁選機８で鉄が除去された排出物から銅を選別する銅選別機９とを備えている。
【００１５】
電炉１は、例えば１５００〜１７００°Ｃの炉内温度で鉄スクラップを原料として溶融し鋼を製造するものであり、この電炉１からは飛灰として電炉ダストが発生する。この電炉ダストは、鉄分全体（Ｔ−Ｆｅ）の含有率が２２％程度、金属鉄（Ｍ−Ｆｅ）の含有率が０．８％程度、酸化鉄の含有率が３０％程度、亜鉛の含有率が３０％程度であり、多くの亜鉛含有酸化鉄を含有している。従って、電炉ダストは、このままの性状では廃棄物扱いで非鉄精錬所に引き取られることになる。
【００１６】
ロータリーキルン２は、円筒形状の回転胴部２ａを有して横置きされ、入口側となる前部（図示左側）から出口側となる後部（図示右側）に向かって下方に所定に傾斜するようにして配設されている。なお、ロータリーキルン２としては、水平置きされるものもある。このロータリーキルン２は、その胴部２ａの前端部が固定部としての前支持部２ｂにより閉じられていると共に回転自在に支持され、その胴部２ａの後端部が固定部としての二次燃焼塔３に挿入されて回転自在に支持されている。
【００１７】
前支持部２ｂには、電炉１からの電炉ダストを炉内に導入する導入ダクト２ｃが貫設されると共に、例えば重油等の燃料を、炉内に導入される燃焼用空気を用いて燃焼する燃料燃焼装置２ｄが貫設されている。この燃料燃焼装置２ｄは、後述の炉内の還元温度となるように、炉の立ち上げ時において炉内を予熱するためのものであり、炉内が還元温度に昇温し処理が開始されると（実運転になると）、その駆動を停止する構成とされている。
【００１８】
また、導入ダクト２ｃには、還元材供給装置２ｅが設けられている。この還元材供給装置２ｅは、ロータリーキルン２の運転を停止すること無く炉内に還元材を吹き込み所定位置に供給するものである。
【００１９】
ここで、上記還元材供給装置２ｅにより供給される還元材は、汚泥、油泥、木くず、繊維くず、ゴムくず、動植物性残渣のうちの少なくとも一つであり、これらの還元材は加熱材としても機能する。
【００２０】
このような還元材及び電炉ダストが供給されるロータリーキルン２は、炉内を還元雰囲気とすべく出口２ｆの排ガス中Ｏ２濃度が５％−dry以下となると共に、銅の溶融を防止すべく炉の還元温度が８００〜１０８０°Ｃとなるように、実運転される。この温度による運転によって、ロータリーキルン２内では、固体還元（溶融させない固体状態での還元）が行われる。
【００２１】
このようなロータリーキルン２にあっては、先ず、炉の立ち上げ時において、燃料燃焼装置２ｄが駆動され燃料を燃焼して高温の燃焼ガス及び火炎が発生し、これにより炉内を予熱し、炉内温度を８００〜１０８０°Ｃに昇温させる。そして、炉内温度が８００〜１０８０°Ｃに昇温したら、その駆動が停止され、実運転が開始される。
【００２２】
この実運転にあっては、胴部２ａが所定の速度で回転し、導入ダクト２ｃを介して炉内に供給された電炉ダストは、入口側から出口２ｆへ搬送されながら熱が与えられる。また、還元材供給装置２ｅを介して炉内に供給された上記還元材は熱が与えられて還元に必要な熱量を発生し、還元材及び加熱材として効果的に機能し、燃焼処理（加熱処理）が行われる。
【００２３】
この燃焼処理にあっては、還元材の還元作用により、電炉ダスト中の亜鉛含有酸化鉄から亜鉛が還元されて分離すると共に酸化鉄が還元されて金属鉄が得られる。このとき、炉の還元温度が１０８０°Ｃ以下とされているため、融点が１０８３°Ｃの銅が溶融し鉄に付着するということが防止される。また、炉の還元温度が８００°Ｃ以上とされているため、金属化率（酸化鉄中の鉄分のうち金属鉄になる割合）及び脱亜鉛率（亜鉛の除去の割合）が共に高められる（還元性能が高められる）。
【００２４】
そして、鉄、銅を含む排出物は、出口２ｆから流下して排出される。一方、亜鉛含有酸化鉄から分離した亜鉛は揮発し微粒径のダストとして飛散し排ガスに随伴されて二次燃焼塔３のキルン出口２ｆより上方の二次燃焼室３ａに向かう。
【００２５】
キルン出口２ｆから排出された排出物は、磁選機８で鉄が選別され、当該鉄は、電炉１の原料として供される。この鉄は、前述したように、銅の溶融が無いため、品位低下が防止された原料として有効利用される。そして、この電炉１で生じる電炉ダストは、前述したように、ロータリーキルン２に供給され、これが繰り返される。また、キルン出口２ｆから排出され磁選機８で鉄が除去された排出物は、銅選別機９で銅が選別され、当該銅は、銅精錬所の原料として供されて有効利用される。
【００２６】
一方、二次燃焼室３ａでは排ガス中の未燃分が完全燃焼し、揮発した亜鉛は酸化亜鉛等となって亜鉛が濃縮された高亜鉛濃度のダストとして後段の排ガス処理設備４に向かい、当該排ガス処理設備４を構成するサイクロンやバグフィルタ等で捕集される。この捕集され回収された高亜鉛濃度のダストは、亜鉛濃度が５０〜８０％であるため、亜鉛精錬所の粗亜鉛鉱の原料として極めて有効に利用される。一方、排ガス処理設備４を通り清浄化されたガスは、後段の煙突１１を介し大気に放出される。
【００２７】
このように、本実施形態にあっては、亜鉛含有酸化鉄が供給されるロータリーキルン２内に、還元材として効果的であると共に加熱材として機能する廃棄物である汚泥、油泥、木くず、繊維くず、ゴムくず、動植物性残渣のうちの少なくとも一つを供給し、これを熱源にすると共にこれ以外の還元材を用いない状態で還元処理を行うようにしているため、無駄に還元材を用いること無く、用いられる還元材を熱源として利用し、処理コストの低減を図りつつ（無駄に還元材を用いないのに加えて、熱源として機能する還元材により実運転時には燃料燃焼装置２ｄの駆動を停止し助燃料を用いない分、ランニングコストの低減を図りつつ）、亜鉛含有酸化鉄から亜鉛を還元して分離できると共に酸化鉄を還元して金属鉄を得ることができる。
【００２８】
以上、本発明をその実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、例えば、上記実施形態においては、亜鉛含有酸化鉄が多く含まれる電炉ダストを被処理物とし、鉄及び亜鉛の回収率を高め回収した鉄及び亜鉛の効率的な有効利用を図るようにしているが、例えば、電炉付帯設備である廃水処理設備で発生するスラッジや、圧延設備で発生する圧延スケール等であっても良く、要は、亜鉛含有酸化鉄を含むものであれば良い。また、特に好適であるとして、還元対象を亜鉛含有酸化鉄としているが、亜鉛含有酸化鉄に代えて酸化亜鉛又は酸化鉄を還元対象とした場合にも同様に適用可能である。そして、酸化亜鉛の場合には、上記亜鉛含有酸化鉄の場合と同様に、亜鉛が還元されて高亜鉛濃度のダストとしての回収が可能とされ、また、酸化鉄の場合には、上記亜鉛含有酸化鉄の場合と同様に、酸化鉄が還元されて品位低下が防止された金属鉄としての回収が可能とされる。
【００２９】
また、上記実施形態においては、炉内に好適な還元雰囲気を形成できる炉としてロータリーキルン２を用いているが、還元炉として機能する炉であれば、例えば、シャフト炉や、高温ガス化炉等であっても良い。
【００３０】
また、還元炉に、例えば、生石灰、消石灰、石灰石等のＣａを含む物資を供給するようにすると、還元炉内の塩基度が上がり、還元炉内でのクリンカの生成を防止することができる。
【００３１】
また、還元炉に導入する亜鉛含有酸化鉄又は酸化亜鉛又は酸化鉄を、造粒してから還元炉に導入するようにすると、飛灰率を低減でき飛散防止効果を高めることができる。
【００３２】
また、上記実施形態においては、燃料燃焼装置２ｄは炉の立ち上げ時において炉内を予熱するためのものであり、実運転時にはその駆動を停止し助燃料を用いない構成としているが、実運転時に燃料燃焼装置２ｄの駆動を行い助燃料を用る構成に対しても適用可能である。この場合、熱源として機能する還元材により助燃料の使用量を低減でき、処理コストの低減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の実施形態に係る還元処理装置を備えた設備を示す構成図である。
【符号の説明】
【００３４】
２…ロータリーキルン（還元炉；還元処理装置）、２ｅ…還元材供給装置。
【図１】
2009127064.tif 000003