金属氧化物或炼铁废弃物的还原处理方法以及锌和/或铅的浓缩回收方法技术

一种金属氧化物的还原处理方法，其特征在于：以含有金属氧化物且含有碱金属和卤族元素的、进而根据需要含有碳的粉体为原料，使该原料和水混合以制造料浆，然后脱水，根据需要将该脱水物和其它原料混合，继而将该混合物投入到回转炉底式还原炉中进行还原。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及以含有粉状的金属氧化物的粉体为原料，利用回转炉底式还原炉还原金属氧化物，同时除去碱金属、卤族元素以及其它杂质的技术。另外，还涉及一种利用回转炉底式还原炉从精炼炉的粉尘等中分离回收锌和铅的技术。进一步说，本专利技术涉及一种用移动床式还原炉，加热还原含有铁的精炼及加工工艺产生的氧化铁的粉尘和淤渣(sludge)等炼铁废弃物，主要回收氧化锌(ZnO)的炼铁废弃物的处理方法及处理装置。
技术介绍
制造还原铁及合金铁的还原工艺有各种各样。其中，有以粉状的金属氧化物为原料、制造球状的颗粒、再在高温下将其还原的工艺。这种工艺使用还原炉进行，作为该还原炉的例子，有竖井(shaft)式氢气还原炉、回转炉(rotary kiln)式还原炉、回转炉底式还原炉等等。其中，竖井式氢气还原炉是将对粉矿石进行造粒而得到的颗粒用氢气还原。另一方面，回转炉式还原炉和回转炉底式还原炉是向还原炉供应热、通过混合在颗粒中的碳来进行还原反应。也就是说，回转炉式还原炉和回转炉底式还原炉是对煤、焦炭等碳和粉状金属氧化物相混合并成形的成形体(颗粒)进行还原。使用回转炉式还原炉和回转炉底式还原炉的还原铁的制造方法因为可以使用廉价的碳等，故而正作为经济的还原铁的制造方法而受到关注。回转炉底式还原炉是如下型式的炉，即在固定的耐火材料的炉顶和侧壁的下面，中央部缺一块的圆盘形耐火材料的炉底以恒定的速度在导轨上旋转。旋转的炉底直径为10～15米，而且炉底的宽度为2～6米。炉底一边旋转，一边依次转动原料供给部、加热带、还原带、以及制品排出部。原料的成形体从原料供给部投入。之后，成形体在加热带加热至大约1200℃或以上，然后在还原带使碳和金属氧化物反应而生成金属。使用旋转炉底的还原方法可以通过辐射快速地进行加热，因而还原反应7～20分钟就结束了。还原的成形体从炉内排出并冷却，之后作为电炉及高炉的原料加以使用。这样一来，回转炉底式还原炉使以碳和金属氧化物为主体的粉体成为成形体，并使其加热还原。一般地说，使用3种或以上的原料制成的粉体。这是为了调整金属氧化物和碳的比率，同时调整成形体制造时的粒度构成。为便于操作，在调和原料后制造成形体。这时，首先以预定的比率使原料粉体相混合，以调整好化学成分和粒度构成。然后在成形装置中将其成形。在使用回转炉底式还原炉的还原方法中，作为含有金属氧化物的粉体，一般使用矿石，但有时也使用金属的精炼工序和加工工序中产生的粉尘及淤渣。特别是在铁钢制造业中产生的粉尘及淤渣中，内含有锌及铅等杂质，而它们在1200℃或以上的还原反应中将被蒸发。因此，回转炉底式还原炉是除去杂质的有效手段。这样一来，在回转炉底式还原炉中，内含于成形体(颗粒)中的锌及铅等杂质成为排气中的粉尘成分。当粉尘中的锌及铅的浓度高时，在有色金属精炼厂便可作为锌原料及铅原料加以利用。为了使回转炉底式还原炉的操作稳定，重要的是适当调整成形体(粉体)的化学组成。在实施操作方面，最一般的氧化铁进行还原时，作为应当调整的成分，重要的是氧化铁和碳的用量，其中主要是氧化铁和碳的比率。在使用除含有锌和铅外、还内含碱金属和卤族元素的粉体原料时，除调整氧化铁和碳的比率之外，还需要特别考虑内含于氧化铁中的挥发性物质。正如特开2003-090686号公报(本专利技术者的特愿2001-279055号公开公报)中所公开的那样，本专利技术者业已阐明当回转炉底式还原炉的排气中大量含有氯化钠和氯化钾等碱金属卤化物时，因为存在如下问题，即(i)这些物质作为粉尘附着在排气处理装置的内部而成为影响操作的主要原因，(ii)粉尘中的锌浓度低下，作为锌原料的价值较低，因此，重要的是在以下的条件下调整原料。也就是说，正如特开2003-090686号公报中所公开的那样，使原料中锌和铅的总摩尔数(A)、钾和钠的总摩尔数(B)以及氯和氟的总摩尔数(C)满足(0.8C-0.7B)/A＜0.36的条件。通过调整原料使其满足上述条件，可以抑制粉尘在排气处理装置内部的附着，并且进行长期稳定的操作。另外，正如特开2000-169906号公报所示的那样，本专利技术者提出了如下的技术方案，即通过改善排气处理装置的构造以及控制排气温度来抑制粉尘的附着。综合防止该粉尘附着的对策和对特开2003-090686号公报所述专利技术的原料成分进行的限定的方法，便可以维持排气处理装置稳定的操作状态。因此，现有技术通过事前分析回转炉底式还原炉用原料的成分，限定原料条件如锌和铅、卤素和碱金属的含量，且对排气处理装置想办法，解决了上述的问题。但是，限制原料中的锌和铅、卤族元素和碱金属的含量，防止回转炉底式还原炉的排气处理装置的粉尘附着，同时进行稳定的操作的方法所伴生的问题是原料被限定为含有较少卤素原子和碱金属的原料。例如，在处理炼铁厂产生的含有氧化铁的粉尘及铁制品的酸性淤渣等时，这些原料中的氯化钾及氯化钠的含量高，难以适用特开2003-090686号公报所记载的方法。例如，在高炉气中含有的粉尘中，往往总计含有1质量％的氯化钾及氯化钠。另外，在铁制品的酸洗工序产生的淤渣中往往含有酸洗时使用的盐酸及氢氟酸残留物。问题是在上述任何一种情况下，都不能满足前述的原料条件。结果，用回转炉底式还原炉处理这些粉尘及淤渣时，产生的问题是粉尘附着在废热回收用锅炉和热交换器气体通路等排气处理装置的内部。也就是说，结果是在氧化锌及氧化铅中，内含有某比率或以上的碱金属和卤族元素。由回转炉底式还原炉中产生的粉尘(以下称二次粉尘)中，有时也含有高达20～45质量％左右的碱金属和卤族元素。这样高比例地含有碱金属和卤族元素的结果，导致了内含有氧化锌、氯化锌、氯化钠、氯化钾等的无机混合物的形成。该物质的熔点低至600℃或以下。含有这样高浓度的碱金属和卤族元素的二次粉尘，在400～600℃的条件下表现出极高的附着性。它们附着在锅炉及热交换器的气体通路等中，堵塞排气流路，妨碍回转炉底式还原炉的操作。这样一来，在使用大量含有碱金属和卤族元素的原料的情况下，如果只采用现有技术，则受到这些元素的不良影响，不能进行稳定的操作。在氯化钠、氯化钾等对氧化锌(一部分为氯化锌)的比率高的情况下，该粉尘的附着性增强，另外，氯化钠、氯化钾等本身的比例大时，该粉尘的附着性也增强。另外，使虽以氧化铁为主体、但大量含有锌的粉尘或淤渣等炼铁废弃物含有碳材料等还原剂，利用回转炉底式还原炉进行加热，使该炼铁废弃物中含有的氧化锌(ZnO)进行还原、挥发除去、以及再氧化，最后作为二次粉尘利用集尘装置进行回收，当进行这样的再利用处理时，因为锌以高浓度浓缩在二次粉尘中，故而将二次粉尘作为锌原料加以使用。如果该含锌的二次粉尘中的锌浓度(以金属锌换算，以下称为T.Zn，而铅浓度以铅换算，以下称为T.Pb)为50～55％或以上，则其质量达到了可以直接用于锌用熔矿炉的程度。该二次粉尘作为锌原料，其价值是比较高的。但是，当使用上述碱金属和卤族元素多的原料时，原料中的氯化钠及氯化钾等转移到二次粉尘中，导致二次粉尘的锌浓度低下。根据情况，碱金属和卤族元素达到30质量％或以上，T.Zn为30～40质量％的低值，便不能将二次粉尘直接利用在锌用熔矿炉中。特别是卤族元素，因为阻碍锌精炼时的反应，其量的限制是锌精炼方面重要的管理项目。即为了以回收的二次粉尘为本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种金属氧化物的还原处理方法，其特征在于：以含有金属氧化物且含有碱金属和卤族元素的粉体为原料，使该原料和水混合以制造料浆，然后脱水，将该脱水物投入到回转炉底式还原炉中进行还原。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：市川宏，茨城哲治，井村章次，织田博史，安部洋一，高桥茂树，兼森伸幸，铃木聪，
申请(专利权)人：新日本制铁株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]