JP7571591B2 - 還元剤内装ペレットの製造方法、及び、酸化亜鉛鉱の製造方法 - Google Patents
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Description
本発明によって得ることができる「還元剤内装ペレット」は、以下に説明する酸化亜鉛鉱の製造を行う全体プロセスに投入する原材料として好ましく用いることができる。このプロセスにおいては、少なくともその一部が「還元剤内装ペレット」である一次原材料を還元焙焼して粗酸化亜鉛を得る還元焙焼工程、還元焙焼工程で得た粗酸化亜鉛ダストから、塩素、フッ素及びカドミウムを分離除去して粗酸化亜鉛ケーキを得る湿式工程、湿式工程で得た粗酸化亜鉛ケーキと二次原材料とを乾燥加熱して酸化亜鉛鉱(焼鉱)を得る乾燥加熱工程が順次行われる。
[還元剤内装ペレット]
本発明の還元剤内装ペレット(以下、単に「還元剤内装ペレット」とも言う)は、鉄鋼ダストから酸化亜鉛鉱を製造する酸化亜鉛鉱の製造方法において、還元焙焼工程を行うロータリーキルンに投入する一次原材料として用いることができる。
「還元剤内装ペレット」は、鉄鋼ダスト及び還元剤に水を加えて混錬する、混錬工程、混錬工程で得た混錬物に更に水を加えて含水ペレットを得る、造粒工程、含水ペレットを乾燥させて、還元剤内装ペレットを得る、乾燥工程と、を順次行う工程である。
混錬工程は、鉄鋼ダスト及び還元剤に水を加えて混錬する工程である。この工程は、具体的には、鉄鋼ダストと還元剤に水を加え、例えば、二軸に撹拌羽根を取り付け、これを回転させることで混錬する混錬機である不等速二軸型混錬機を使用して混錬することによって行うことができる。
造粒工程は、混錬工程で得た混錬物に更に水を加えて「含水ペレット」を得る工程である。この「含水ペレット」の水分率は10%以上20%以下とすればよく、12%以上18%以下とすることが好ましい。又、この工程は、具体的には、混錬工程を経たペレット原材料の混錬物に更に水を加え、例えば、二軸に羽根を取り付け、これを回転させることで造粒する不等速二軸型造粒機を使用して造粒することによって行うことができる。
乾燥工程は、造粒工程で得た、水分率を10%以上20%以下とした「含水ペレット」を、水分率が5%以上10%未満となるまで乾燥させて、「還元剤内装ペレット」を得る工程である。この工程は、所謂エイジング処理を行う工程であるが、目安として、屋内で7日間以上、自然乾燥させることで十分な乾燥を行うことができる。
[還元焙焼工程]
還元焙焼工程は、上記の「還元剤内装ペレット」を含む亜鉛を含有する一次原材料を還元焙焼することによって粗酸化亜鉛ダストを得る工程である。還元焙焼処理は、還元焙焼ロータリーキルン(RRK)によって行われる。還元焙焼工程において、「還元剤内装ペレット」は、還元剤を内装する処理が行われていない鉄鋼ダスト、コークス等の還元剤、石灰石等のフラックスとともにRRKに投入され、還元雰囲気で炉内最高温度の平均が1050~1200℃の下で焙焼される。このRRKでは鉄鋼ダストに含まれる亜鉛が還元、揮発、再酸化され、塩素、フッ素等の不純物を含む粗酸化亜鉛ダストとして回収される。
湿式工程は、還元焙焼工程において回収された粗酸化亜鉛ダストから、湿式処理によって水溶性不純物を除去して、粗酸化亜鉛ケーキを得る工程である。
乾燥加熱工程は、湿式工程で得た粗酸化亜鉛ケーキを焼成して乾燥加熱処理を施すことによって、酸化亜鉛鉱(焼鉱)を得る工程である。焼成処理は、乾燥加熱ロータリーキルン(DRK)によって行われる。乾燥加熱工程においては、粗酸化亜鉛ケーキを、DRKに投入して焼成することにより、塩素等のハロゲン不純物、カドミウムの濃度を更に低減させて、酸化亜鉛鉱(焼鉱)とする。
各実施例及び比較例の還元剤内装ペレットを製造するためのペレット原材料として、鉄鋼ダスト及び還元剤としてのPCカーボンを用いた。ペレット原材料中における、鉄鋼ダストと還元剤との含有量比は、重量比において1130:181とした。尚、鉄鋼ダストに含まれている亜鉛を還元揮発させるために必要な還元剤量を所定の計算方法からカーボン率13%と求め、鉄鋼ダストの水分率8.8%、PCカーボンの水分率15.3%を加味して、上記含有量比を決定した。又、上記の「ペレット原材料」中におけるクロム含有量は(平均)0.8%であった。
鉄鋼ダスト及び還元剤からなる上記のペレット原材料を、不等速二軸型混錬機(株式会社新日南製の「ダウ・ミキサー(登録商標)」)によって混錬し、これに続いて、上記ペレット原材料の混錬物を、不等速二軸型造粒機(株式会社新日南製の「ダウ・ペレタイザー(登録商標)」)によって造粒することによって、各実施例及び比較例の「含水ペレット」を得た。上記の一連の工程(混錬工程及び造粒工程)における、単位時間当りのペレット原材料の処理量は、鉄鋼ダスト:16.6wt/h、PCカーボン:2.67wt/hとした。
表2において、実施例1~3、比較例として示した4つの異なる混錬及び造粒条件の下でそれぞれ得られた、各含水ペレットを、屋内(気温20°~40°、湿度40%~80%)において4日~最大17日間の乾燥工程に付すことによって、各実施例・比較例の還元剤内装ペレットを得た。
上述の「全体プロセス」、即ち、還元焙焼工程、湿式工程、乾燥加熱工程を順次行うプロセスによって、酸化亜鉛鉱の製造を行う製造プラントにおいて、実施例1~3及び比較例それぞれの製造条件で製造した還元剤内装ペレットを用いて、試験操業を行い、それぞれ異なる還元剤内装ペレットを用いた場合毎の最終製品(酸化亜鉛鉱)中のクロム含有量を測定した。クロム含有量の測定は蛍光X線分析法によって行った。結果は、表5に示す通りであった。尚、表5には、各実施例、比較例の還元剤内装ペレットについて、-1.0mmの微粉末の割合(粒度分布(%))を合わせて示した。
表3に示す通り、乾燥工程初日の水分率は、全ての実施例及び比較例の平均値で、15.7%であった。乾燥工程を終えた17日目には、水分率は、同様の平均値で、6.2%となった。製造条件の異なる何れの含水ペレットについても、自然乾燥中は、7日目までは、比較的急速に、平均で7.1%まで水分率が減少し、それ以降17日目までは水分率の減少速度は比較的緩やかになっている。このことから、本発明の還元剤内装ペレットの製造における乾燥工程の実施日数は屋内での自然乾燥で7日間とすることが好ましいことが分かる。
実施例1:乾燥工程初日(造粒直後の含水ペレットの状態)においては、+4.0mm~+6.7mmの占める割合が50%程度であり、造粒が十分に進んでいることが確認できる。乾燥工程17日目(十分な乾燥が進んだ還元剤内装ペレットの状態)においては、-1mmの割合が2%を下回るところに留まっている。
実施例2:乾燥工程初日(造粒直後の含水ペレットの状態)においては、+4.0mm~+6.7mmの占める割合が50%程度であり、造粒が十分に進んでいることが確認できる。しかしながら+11.2mmも20%程度にまで増加している点は、亜鉛揮発促進の面からは実施例1よりは、やや不利となる。しかし、乾燥工程17日目(十分な乾燥が進んだ還元剤内装ペレットの状態)においては、-1mmの割合が2%を僅かに上回る範囲内に留まっている。
実施例3:乾燥工程初日(造粒直後の含水ペレットの状態)においては、+1.0mm~+2.0mm、或いは+4.0mm~+6.7mmの占める割合が、何れも40%程度であるので、造粒は進んではいるが、+1.0mmの比率が10%以上あることから、実施例1、2と比較するとやや不足と言える。又、+11.2mmも20%近くまで増加している点は、実施例2と同様、亜鉛揮発促進の面からは実施例1よりは、やや不利となる。しかし、乾燥工程17日目(十分な乾燥が進んだ還元剤内装ペレットの状態)においては、-1mmの割合が5%程度であり、比較例1の1/3未満に留まっている。
比較例1:乾燥工程初日(造粒直後の含水ペレットの状態)においては、+1.0mm~+2.0mmの占める割合が50%程度であり、+4.0mm~+6.7mmまで造粒が進んでいない。そして、乾燥工程17日目(十分な乾燥が進んだ還元剤内装ペレットの状態)においては、-1mmの割合が18%超まで増加した。この結果、酸化亜鉛鉱のクロム含有量は、0.28%まで増加している。これは、造粒された微粒径の鉄鋼ダストやPCカーボンが、乾燥工程の過程で、剥離、或いは、崩落し、この影響で、投入された還元剤内装ペレットの一部がキャリーオーバーしていることによるものと考えられる。
表5から、酸化亜鉛鉱の製造において、還元焙焼工程に投入する一次原材料として、本発明の還元剤内装ペレット(実施例1~3)を用いることによって、クロム含有量の高い鉄鋼ダストを用いた場合であっても、還元剤内装ペレットの不要なキャリーオーバーを抑制して、酸化亜鉛鉱のクロム含有量を0.1重量%以下の低品位に制御することができることが分かる。
Claims (4)
- 鉄鋼ダストから酸化亜鉛鉱を製造する酸化亜鉛鉱の製造方法に用いる、還元剤内装ペレットの製造方法であって、
前記鉄鋼ダスト及び還元剤に水を加えて混錬する、混錬工程と、
前記混錬工程で得た混錬物に更に水を加えて水分率が10%以上20%以下の含水ペレットを得る、造粒工程と、
前記含水ペレットの水分率が5%以上10%未満となるまで乾燥させて、還元剤内装ペレットを得る、乾燥工程と、
を備え、
前記混錬工程及び前記造粒工程において添加する全ての水を100%としたとき、20%以上の割合の水を前記混錬工程において前記鉄鋼ダスト及び還元剤に添加し、
前記混錬工程及び前記造粒工程においては、混錬を行う混錬機及び造粒を行う造粒機の回転数を、前記含水ペレットの粒度分布が粒径1mm未満の割合が4%以下となるように調整する、
還元剤内装ペレットの製造方法。 - 前記混錬工程及び前記造粒工程において添加する全ての水を100%としたとき、30%以上80%以下の割合の水を前記混錬工程において前記鉄鋼ダスト及び還元剤に添加する、
請求項1に記載の還元剤内装ペレットの製造方法。 - 前記混錬工程に投入する前記鉄鋼ダスト及び前記還元剤と合わせたペレット原材料全体の粒度分布を、粒径1.0mm未満の割合が30%以上となるようにペレット原材料の配合を調整する、
請求項1又は2に記載の還元剤内装ペレットの製造方法。 - 請求項1から3の何れかに記載の還元剤内装ペレットの製造方法によって得た還元剤内装ペレットを還元焙焼して粗酸化亜鉛ダストを得る還元焙焼工程と、
前記粗酸化亜鉛ダストに湿式処理を施して、粗酸化亜鉛ケーキを得る湿式工程と、
前記粗酸化亜鉛ケーキに乾燥加熱処理を施して酸化亜鉛鉱を得る乾燥加熱工程と、を備え、
前記酸化亜鉛鉱のクロム含有量が0.1重量%以下である、
酸化亜鉛鉱の製造方法。
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