(57)【要約】【課題】二酸化硫黄の吸収効率が酸化亜鉛スラリよりも優れた排ガスの脱硫方法を提供すること。【解決手段】亜鉛精鉱の焙焼によって発生する排ガスから二酸化硫黄を回収する排ガスの脱硫方法。二酸化硫黄を水酸化亜鉛スラリに吸収させて回収する。二酸化硫黄を水酸化亜鉛スラリに吸収させて回収すると、酸化亜鉛を使用する従来の方法に比べて吸収効率が優れているので、亜鉛製錬における製品（亜鉛）の製錬効率を上げることができる。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
亜鉛精鉱の焙焼によって発生する排ガスから二酸化硫黄を回収する排ガスの脱硫方法であって、
前記二酸化硫黄を水酸化亜鉛スラリに吸収させて回収することを特徴とする排ガスの脱硫方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排ガスの脱硫方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、亜鉛製錬においては、亜鉛精鉱（ＺｎＳ）を焙焼した際に発生する排ガスに含まれる硫黄酸化物、例えば、二酸化硫黄を回収するのに亜鉛精鉱（ＺｎＳ）を焙焼して得られる酸化亜鉛（ＺｎＯ）を用い、酸化亜鉛（ＺｎＯ）スラリに吸収させ回収していた（例えば、非特許文献１参照）。
【０００３】
【非特許文献１】日本鉱業会誌Vol.87, 1003号  P.721, １９７１年９月発行
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、酸化亜鉛（ＺｎＯ）スラリは、反応速度の点で二酸化硫黄の吸収効率が必ずしも良好とは言えないという問題があった。
【０００５】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、二酸化硫黄の吸収効率が酸化亜鉛スラリよりも優れた排ガスの脱硫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】
【０００６】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の排ガスの脱硫方法は、亜鉛精鉱の焙焼によって発生する排ガスから二酸化硫黄を回収する排ガスの脱硫方法であって、前記二酸化硫黄を水酸化亜鉛スラリに吸収させて回収することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の排ガスの脱硫方法によって二酸化硫黄を水酸化亜鉛スラリに吸収させて回収すると、酸化亜鉛を使用する従来の方法に比べて吸収効率が優れているので、亜鉛製錬における製品（亜鉛）の製錬効率を上げることができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明の排ガスの脱硫方法にかかる実施の形態１について、図面を参照して詳細に説明する。図１は、本発明の排ガスの脱硫方法を使用する亜鉛製錬工程の要部を説明する図である。
【０００９】
亜鉛製錬工程は、図１に示すように、焙焼炉１内で酸素の存在下に亜鉛含有率５０％程度の亜鉛精鉱（ＺｎＳ）を９００〜１０００℃で焙焼し、得られるＺｎ含有率６０％程度の酸化亜鉛（ＺｎＯ）を引き続く溶解工程で精製して最終製品である亜鉛カソード（Ｚｎ含有率９９．９９５％）とする。この亜鉛精鉱（ＺｎＳ）の焙焼に伴い、次式で表される反応が進行し、焙焼炉１からは主に二酸化硫黄（ＳＯ2）を含む排ガスが排出される。
ＺｎＳ＋３／２Ｏ2→ＺｎＯ＋ＳＯ2
【００１０】
このため、焙焼炉１から排出される排ガスを以下のようにして脱硫処理する。先ず、排ガスは、図１に示すように、廃熱ボイラ２へ導かれ、５００℃程度に温度を下げられる。次に、温度を下げられた排ガスは、サイクロン３へ導入されて空気流によって微細な固形成分が除去された後、ホットコットレル４において電気的集塵処理が施される。この間に除去された固形成分は、酸化亜鉛（ＺｎＯ）と共に溶解工程へ導入されて亜鉛カソードの精製に使用される。
【００１１】
次いで、ホットコットレル４から排出された排ガスは、図１に示すように、増湿塔５へ導入され、湿度を付与することによって微細な塵が除去される。その後、排ガスは、冷却塔６を経てミストコットレル７へ導入され、湿式電気集塵処理が施される。この間に除去された微細な塵は、排ガス吸収塔１１へと送られる。
【００１２】
このようにして除塵処理が施された排ガスは、図１に示すように、乾燥塔８へ導入して乾燥処理が施される。次に、排ガスは、転化器９へ送られ、二酸化硫黄（ＳＯ2）が三酸化硫黄（ＳＯ3）に酸化処理される。次いで、三酸化硫黄（ＳＯ3）に酸化処理された排ガスは、吸収塔１０へ送られ、水に吸収させて硫酸（Ｈ2ＳＯ4）として回収される。
【００１３】
このようにして硫酸（Ｈ2ＳＯ4）として三酸化硫黄（ＳＯ3）が回収された排ガスは、濃度４，０００ｐｐｍ以下の二酸化硫黄（ＳＯ2）を含んでおり、排ガス吸収塔１１へ導入されて二酸化硫黄（ＳＯ2）が湿式処理によって大気排出基準以下に脱硫される。このとき、本発明の排ガスの脱硫方法は、従来から使用されてきた酸化亜鉛（ＺｎＯ）のスラリに代えて水酸化亜鉛（Ｚｎ(ＯＨ)2）のスラリを排ガス吸収塔１１において使用する。
【００１４】
排ガス吸収塔１１は、図２に示すように、本体１１ａの下部に三酸化硫黄（ＳＯ3）を回収した排ガスを導入する導入配管１１ｂが設けられ、内部上部には、シャワーパイプ１１ｃが複数段配管されている。また、排ガス吸収塔１１は、水酸化亜鉛（Ｚｎ(ＯＨ)2）のスラリを貯留したスラリ槽１２と循環ポンプ１３が本体１１ａに併設されている。スラリ槽１２は、水酸化亜鉛（Ｚｎ(ＯＨ)2）のスラリを撹拌する撹拌翼１２ａを備えている。
【００１５】
以上のように構成される排ガス吸収塔１１は、配管１４によって供給される水酸化亜鉛（Ｚｎ(ＯＨ)2）のスラリをシャワーパイプ１１ｃから噴出させ、このスラリをスラリ槽１２に回収して循環ポンプ１３によって配管１４を通って循環させると共に、下部の導入配管１１ｂから排ガスを連続的に導入し、ファンによって上方へ送り出す。これにより、排ガスは、噴出する水酸化亜鉛（Ｚｎ(ＯＨ)2）のスラリと接触し、残存する二酸化硫黄（ＳＯ2）が次式で示す反応式の下に水酸化亜鉛（Ｚｎ(ＯＨ)2）に吸収され、大気排出基準以下に脱硫される。
Ｚｎ(ＯＨ)2＋ＳＯ2→ＺｎＳＯ3↓＋Ｈ2Ｏ
【００１６】
この結果、排ガス吸収塔１１は、底部に亜硫酸亜鉛（ＺｎＳＯ3）が沈殿する。沈殿した亜硫酸亜鉛（ＺｎＳＯ3）は、一定時間ごとに回収すると共に、二酸化硫黄（ＳＯ2）の吸収に伴う亜硫酸亜鉛（ＺｎＳＯ3）の沈殿による水酸化亜鉛（Ｚｎ(ＯＨ)2）の濃度低下を補うため、スラリ槽１２には水酸化亜鉛（Ｚｎ(ＯＨ)2）が一定時間ごとに補充される。このようして回収された亜硫酸亜鉛（ＺｎＳＯ3）は、焙焼塔１へ戻されて焙焼され、酸化亜鉛（ＺｎＯ）の製造に再利用される。
【００１７】
このとき、本発明の排ガスの脱硫方法は、焙焼炉１から得られる酸化亜鉛（ＺｎＯ）の一部を使用し、以下の反応式に示すように、吸収塔１０から回収された硫酸（Ｈ2ＳＯ4）で処理して得られる硫酸亜鉛（ＺｎＳＯ4）を水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）等のアルカリ剤によってｐＨ６以上に中和処理して得られる水酸化亜鉛（Ｚｎ(ＯＨ)2）を使用する。
ＺｎＯ＋Ｈ2ＳＯ4→ＺｎＳＯ4＋Ｈ2Ｏ
ＺｎＳＯ4＋２ＮａＯＨ→Ｚｎ(ＯＨ)2↓＋Ｎａ2ＳＯ4
【００１８】
ここで、水酸化亜鉛（Ｚｎ(ＯＨ)2）を用いた本発明方法の脱硫効果と酸化亜鉛（ＺｎＯ）を用いた従来方法の脱硫効果とを実験によって比較した。用いた実験装置の構成を図３に示す。図３に示すように、実験装置２０は、排ガス吸収部２１と濃度測定部２２とを有している。
【００１９】
排ガス吸収部２１は、濃度１５０ｇ／Ｌの酸化亜鉛（ＺｎＯ）スラリ９００ｍＬを収容し、このスラリを撹拌する撹拌翼２１ａを気密に設けた容器であり、この容器に排ガス供給管２３と、スラリを補給する補給管２１ｂとが気密に接続されている。濃度測定部２２は、濃度３重量％の過酸化水素水を保持すると共に、排ガス吸収部２１との間を気密に接続して排ガス吸収部２１内の二酸化硫黄（ＳＯ2）ガスを導く配管２４を有している。ここで、過酸化水素水は、酸化亜鉛（ＺｎＯ）スラリに吸収されなかった二酸化硫黄（ＳＯ2）ガスを吸収する。また、濃度測定部２２は、気密に接続した配管２５に流量計２６及びエアーポンプ２７が設けられ、過酸化水素水に殆ど二酸化硫黄（ＳＯ2）ガスを吸収された気体を配管２５を介して外部へ排出する。
【００２０】
以上のように構成される実験装置２０を用い、１０ｇの水酸化亜鉛（Ｚｎ(ＯＨ)2）を１００ｍＬの純水に混合したスラリを補給管２１ｂから排ガス吸収部２１に補給すると共に、濃度３，８００ｐｐｍの二酸化硫黄（ＳＯ2）ガスを排ガス供給管２３から４Ｌ／分の流速で供給しながら、濃度測定部２２から過酸化水素水を採取し、過酸化水素水に吸収された二酸化硫黄（ＳＯ2）ガス濃度を、実験開始時を含めて１時間ごとに測定した。その結果を、図４に示す。
【００２１】
比較のため、水酸化亜鉛（Ｚｎ(ＯＨ)2）に代えて、１０ｇの酸化亜鉛（ＺｎＯ）を１００ｍＬの純水に混合したスラリを補給管２１ｂから排ガス吸収部２１に補給し、前記と同様にして、濃度測定部２２の過酸化水素水に吸収された二酸化硫黄（ＳＯ2）ガス濃度を測定した。その結果を、併せて図４に示す。ここで、酸化亜鉛（ＺｎＯ）による二酸化硫黄（ＳＯ2）の湿式処理に基づく吸収反応は次式で示され、生じた亜硫酸亜鉛（ＺｎＳＯ3）は濃硫酸を添加することにより元の酸化亜鉛（ＺｎＯ）と二酸化硫黄（ＳＯ2）に分解される。
ＺｎＯ＋ＳＯ2→ＺｎＳＯ3
【００２２】
以上のようにして測定した結果を図４に示す。水酸化亜鉛（Ｚｎ(ＯＨ)2）は、図４に示すように、脱硫開始から約３時間に亘って二酸化硫黄（ＳＯ2）の濃度を１５０ｐｐｍ以下に保持できたのに対し、酸化亜鉛（ＺｎＯ）は脱硫開始から約２．５時間しか１５０ｐｐｍ以下に保持できなかった。従って、水酸化亜鉛（Ｚｎ(ＯＨ)2）は、酸化亜鉛（ＺｎＯ）に比べて二酸化硫黄（ＳＯ2）の吸収効率が高いことが解る。このため、水酸化亜鉛（Ｚｎ(ＯＨ)2）を使用した場合、スラリ槽１２に補充するスラリの補充頻度を酸化亜鉛（ＺｎＯ）の場合に比べて少なくすることができ、焙焼炉１から取り出して排ガス処理に使用する酸化亜鉛（ＺｎＯ）の量を減らすことができる。
【００２３】
尚、上述の実施の形態においては、排ガス吸収塔１１は、焙焼炉１から得られる酸化亜鉛（ＺｎＯ）を原料とする水酸化亜鉛（Ｚｎ(ＯＨ)2）を使用して硫酸（Ｈ2ＳＯ4）回収後に残存する二酸化硫黄（ＳＯ2）を脱硫した。但し、本発明の排ガスの脱硫方法は、水酸化亜鉛（Ｚｎ(ＯＨ)2）を使用して二酸化硫黄（ＳＯ2）を湿式処理により回収すればよい。
【００２４】
このため、脱硫に用いる水酸化亜鉛（Ｚｎ(ＯＨ)2）は、例えば、建築材料，自動車，鉄スクラップ等のリサイクル原料から得られる製鋼煙灰から鉄を除去した酸化亜鉛（ＺｎＯ）を原料とし、この酸化亜鉛（ＺｎＯ）を湿式処理し、アルカリで中和して得られるフッ素（Ｆ），塩素（Ｃｌ），炭素（Ｃ），水素（Ｈ），酸素（Ｏ），硫黄（Ｓ）を１つ以上含むものを使用してもよい。このようなリサイクル原料を使用した水酸化亜鉛（Ｚｎ(ＯＨ)2）は、安価に利用できるうえ、環境に優しいという利点を有している。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の排ガスの脱硫方法を使用する亜鉛製錬工程の要部を説明する図である。
【図２】排ガス吸収塔の構成と排ガス吸収塔における二酸化硫黄の脱硫を説明する概略構成図である。
【図３】水酸化亜鉛を用いた本発明方法の脱硫効果と酸化亜鉛を用いた従来方法の脱硫効果の比較に用いた実験装置の構成図である。
【図４】排ガス吸収塔において、二酸化硫黄を酸化亜鉛のスラリを使用して脱硫する場合と、水酸化亜鉛のスラリを使用して脱硫する場合とにおける排ガス中の二酸化硫黄濃度の時間変化を示す図である。
【符号の説明】
【００２６】
１                焙焼炉
２                廃熱ボイラ
３                サイクロン
４                ホットコットレル
５                増湿塔
６                冷却塔
７                ミストコットレル
８                乾燥塔
９                転化器
１０              吸収塔
１１              排ガス吸収塔
１２              スラリ槽
１３              循環ポンプ
１４              配管
２０              実験装置
２１              排ガス吸収部
２２              濃度測定部
２３              排ガス供給管
２４              配管
２５              配管
２６              流量計
２７              エアーポンプ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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