図面 (/)

技術 金属含有廃棄物の炉内での乾式冶金処理方法

出願人 ドローアン・ビー・ブイ
発明者 ジャン・ピーター・ローテンスクラウス・ユンク
出願日 1999年6月15日 (21年5ヶ月経過) 出願番号 1999-168277
公開日 2000年1月25日 (20年10ヶ月経過) 公開番号 2000-026923
状態 未査定
技術分野 金属の製造または精製 固体廃棄物の処理
主要キーワード ジェットバーナー バーンオフ オーブン室内 硫化鉱石 ジェットバーナ 乾式冶金 液体スラグ 金属生成物
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2000年1月25日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (2)

課題

この発明は、有機材料も含まれうる金属含有廃棄物を炉内で乾式冶金処理方法である。

解決手段

廃棄物中には、金属酸化物溶融状態で存在する製錬物の表面に高速吹込まれる還元ガス燃料及び/又は有機材料及び酸素含有ガス不完全燃焼により生じる還元ガスが含まれる、そして、更に蒸気及び/又はほとんど純酸素のような酸素富化ガスを、製錬物の表面に略平行に、上記表面上のオーブン室内注入し、かつ、炉室内で使用される酸素の総量は、有機材料を燃料と一緒完全燃焼するための化学量論的要求量よりも少ない。

概要

背景

このようなプロセスで処理される材料には、金属含有廃棄物、一部還元され蒸発され、そして一部液体スラグので残存している金属化合物がある。製錬状況は、亜鉛カドミウム、鉛、錫などの金属酸化物を還元し、形成された金属、金属化合物を蒸気相に通して気相と共に排出するという還元である。好ましくは、供給される材料は、有機材料の主留分が含まれるものである。何故なら、このことにより、全体的にまたは部分的に独立して燃料を使用する必要性がなくなるためである。この例として、乾式工程の後に残存する固体残存物がある。これは、多量の炭素と、付随的な無機留分を含んである。下水スラッジもこのカテゴリーに対応する。しかし、もし、これらの材料が化石燃料燃焼製錬装置で処理された場合、問題が生じる。すなわち、これらの材料には、炭素粒子溶融状態では存在せず、このため完全燃焼に比較的長い時間必要とするという問題があるためである。燃焼した炭素粒子は、形成されたスラグ上を浮遊するので、最終的なスラグの質に悪い影響を与える。何故なら、炭素は結晶化スラグ中に脆弱スポットを形成するためである。さらに、無機成分は、炭素にトラップされたままである。これに対し、スラグ中に溶解されたものは、後者の浸出を防ぎ、または、それをも防ぐので、好適である。更に、未反応炭素の熱成分は未利用である。

上記の問題を解消するために、ドイツ公報3629661号は、空気を製錬反応器の底部の、溶融スラグちょうど上に追加して導入することを提案している。そして、この空気からの酸素は、炭素粒子の完全燃焼を目的として提供される。しかし、この方法によれば、後燃焼がなされて完了する。そして、製錬反応器の状況は、酸化である。これは、二つの欠点を伴う。第1に、幾つかの金属(例えば、亜鉛、鉛、錫、砒素など)は、スラグから完全には除去されない。第2に、製錬装置中で燃料ガス合成ガスを作ることはできない。

ドイツ公報3638204A号は、鉱石選鉱のような金属含有基体の処理方法を開示し、これによれば、基体は、製錬サイクロン炉酸化雰囲気で製錬される。そこから有価金属回収するために、製錬サイクロン炉の後に配置された吹込み反応器に置かれた製錬物上に還元ガスを吹込み、このことにより、得られた製錬物を最終処理している。吹込み反応器の排気ガスは、主に一酸化炭素水素金属蒸気または気相の金属化合物で、この排気ガスを、製錬物の流動方向に対して逆流で製錬サイクロン炉に導く。この排気ガスは、そこで燃焼して、製錬サイクロン炉の熱源の一部を提供することができる。使用可能な合成ガスの生成物は、蒸発金属または金属化合物を煙道ガスから除去した後に得ることができるが、ドイツ公報3638204号の処理では失われてしまう。

ドイツ公報2922189号は、上記のドイツ公報3638204号を従来技術として議論し、硫化鉱石選鉱のような製錬可能な基体の処理方法を開示し、同時に有価金属を得ること開示している。ここでは、製錬物の最終処理のために、酸化または中性ガスを選択的に先行して吹込み、そのあとに還元ガスを、幾つかの供給ダクトを通して、吹込み反応器内の製錬物上に実質的に垂直に吹込む。次いで、形成されたスラグと特に重い金属相は、互いに分離される。

ドイツ公報4142401号では、例えば、金属またはガラスの製錬炉において、一以上のバーナーに基づく炉の加熱を制御する方法が記載され、ここでは、窒素酸化物の生成が抑制される。供給ダクトはここを通って高速ガスを製錬物の表面に対して吹込むことができるものであるが、この方法では、最終的な総燃焼に導くための供給ダクトは使用されていない。

さらにドイツ公報2348105号は、鉱石、その選鉱などから金属及び/又は金属化合物を連続的に抽出する熱処理工程を開示している。そこでは、炉からの液体生成物が、遠心力により、一方で金属生成物と、他方でスラグとに分離される。

概要

この発明は、有機材料も含まれうる金属含有廃棄物を炉内で乾式冶金処理方法である。

廃棄物中には、金属酸化物が溶融状態で存在する製錬物の表面に高速で吹込まれる還元ガス、燃料及び/又は有機材料及び酸素含有ガス不完全燃焼により生じる還元ガスが含まれる、そして、更に蒸気及び/又はほとんど純酸素のような酸素富化ガスを、製錬物の表面に略平行に、上記表面上のオーブン室内注入し、かつ、炉室内で使用される酸素の総量は、有機材料を燃料と一緒に完全燃焼するための化学量論的要求量よりも少ない。

目的

効果

実績

技術文献被引用数
1件
牽制数
0件

この技術が所属する分野

ライセンス契約や譲渡などの可能性がある特許掲載中! 開放特許随時追加・更新中 詳しくはこちら

請求項1

有機材料も含まれうる金属含有廃棄物を炉内で乾式冶金処理方法で、この廃棄物中には、金属酸化物溶融状態で存在する製錬物の表面に高速吹込まれる還元ガス燃料及び/又は有機材料の不完全燃焼により生じる還元ガス及び酸素含有ガスが含まれる、前記方法において、更に蒸気及び/又は酸素富化ガスを、製錬物の表面に略平行に、上記表面上のオーブン室内注入し、かつ、炉室内で使用される酸素の総量は有機材料を燃料と一緒完全燃焼するための化学量論的要求量よりも少ないことを特徴とする金属含有廃棄物の炉内での乾式冶金処理方法。

請求項2

還元ガスを、1以上のシングルジェットバーナーから炉室内に導入することを特徴とする請求項1に記載の金属含有廃棄物の炉内での乾式冶金処理方法。

請求項3

還元ガスを、廃棄製錬物の表面に実質的に垂直な方向でオーブン室内に導入することを特徴とする請求項1または2に記載の金属含有廃棄物の炉内での乾式冶金処理方法。

請求項4

還元ガスを、100m/sを超える速度として、廃棄製錬物の表面の陥没部を形成することを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の金属含有廃棄物の炉内での乾式冶金処理方法。

請求項5

蒸気及び/又は酸素富化ガスを、廃棄製錬物の表面のちょうど上に1以上の供給装置から炉室内に接線方向に導入することを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の金属含有廃棄物の炉内での乾式冶金処理方法。

請求項6

使用される酸素富化ガスはほとんど純酸素であることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の金属含有廃棄物の炉内での乾式冶金処理方法。

請求項7

炉室に関し、λは0.3〜0.9の値に保持されることを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の金属含有廃棄物の炉内での乾式冶金処理方法。

請求項8

全炉室に関し、λは約0.5の値に保持されることを特徴とする請求項7に記載の金属含有廃棄物の炉内での乾式冶金処理方法。

請求項9

この方法は、外部冷却製錬反応器で実行されることを特徴とする請求項1〜8のいずれかに記載の金属含有廃棄物の炉内での乾式冶金処理方法。

技術分野

0001

本発明は、金属含有廃棄物の炉内での乾式冶金処理方法に関する。

背景技術

0002

このようなプロセスで処理される材料には、金属含有廃棄物、一部還元され蒸発され、そして一部液体スラグので残存している金属化合物がある。製錬状況は、亜鉛カドミウム、鉛、錫などの金属酸化物を還元し、形成された金属、金属化合物を蒸気相に通して気相と共に排出するという還元である。好ましくは、供給される材料は、有機材料の主留分が含まれるものである。何故なら、このことにより、全体的にまたは部分的に独立して燃料を使用する必要性がなくなるためである。この例として、乾式工程の後に残存する固体残存物がある。これは、多量の炭素と、付随的な無機留分を含んである。下水スラッジもこのカテゴリーに対応する。しかし、もし、これらの材料が化石燃料燃焼製錬装置で処理された場合、問題が生じる。すなわち、これらの材料には、炭素粒子溶融状態では存在せず、このため完全燃焼に比較的長い時間必要とするという問題があるためである。燃焼した炭素粒子は、形成されたスラグ上を浮遊するので、最終的なスラグの質に悪い影響を与える。何故なら、炭素は結晶化スラグ中に脆弱スポットを形成するためである。さらに、無機成分は、炭素にトラップされたままである。これに対し、スラグ中に溶解されたものは、後者の浸出を防ぎ、または、それをも防ぐので、好適である。更に、未反応炭素の熱成分は未利用である。

0003

上記の問題を解消するために、ドイツ公報3629661号は、空気を製錬反応器の底部の、溶融スラグちょうど上に追加して導入することを提案している。そして、この空気からの酸素は、炭素粒子の完全燃焼を目的として提供される。しかし、この方法によれば、後燃焼がなされて完了する。そして、製錬反応器の状況は、酸化である。これは、二つの欠点を伴う。第1に、幾つかの金属(例えば、亜鉛、鉛、錫、砒素など)は、スラグから完全には除去されない。第2に、製錬装置中で燃料ガス合成ガスを作ることはできない。

0004

ドイツ公報3638204A号は、鉱石選鉱のような金属含有基体の処理方法を開示し、これによれば、基体は、製錬サイクロン炉酸化雰囲気で製錬される。そこから有価金属回収するために、製錬サイクロン炉の後に配置された吹込み反応器に置かれた製錬物上に還元ガスを吹込み、このことにより、得られた製錬物を最終処理している。吹込み反応器の排気ガスは、主に一酸化炭素水素金属蒸気または気相の金属化合物で、この排気ガスを、製錬物の流動方向に対して逆流で製錬サイクロン炉に導く。この排気ガスは、そこで燃焼して、製錬サイクロン炉の熱源の一部を提供することができる。使用可能な合成ガスの生成物は、蒸発金属または金属化合物を煙道ガスから除去した後に得ることができるが、ドイツ公報3638204号の処理では失われてしまう。

0005

ドイツ公報2922189号は、上記のドイツ公報3638204号を従来技術として議論し、硫化鉱石選鉱のような製錬可能な基体の処理方法を開示し、同時に有価金属を得ること開示している。ここでは、製錬物の最終処理のために、酸化または中性ガスを選択的に先行して吹込み、そのあとに還元ガスを、幾つかの供給ダクトを通して、吹込み反応器内の製錬物上に実質的に垂直に吹込む。次いで、形成されたスラグと特に重い金属相は、互いに分離される。

0006

ドイツ公報4142401号では、例えば、金属またはガラスの製錬炉において、一以上のバーナーに基づく炉の加熱を制御する方法が記載され、ここでは、窒素酸化物の生成が抑制される。供給ダクトはここを通って高速ガスを製錬物の表面に対して吹込むことができるものであるが、この方法では、最終的な総燃焼に導くための供給ダクトは使用されていない。

0007

さらにドイツ公報2348105号は、鉱石、その選鉱などから金属及び/又は金属化合物を連続的に抽出する熱処理工程を開示している。そこでは、炉からの液体生成物が、遠心力により、一方で金属生成物と、他方でスラグとに分離される。

発明が解決しようとする課題

0008

本発明の目的は、有機材料、例えば熱分解残さを含みうる金属含有廃棄物材料を使用する方法の改良に関し、この方法は、従来技術で知られた方法に含まれる欠点がない。

課題を解決するための手段

0009

我々は、請求項の前提部分で定義され、更に蒸気及び/又は酸素富化ガスを、製錬物の表面に略平行に、上記表面上のオーブン室内注入し、かつ、炉室内で使用される酸素の総量は有機材料を燃料と一緒に完全燃焼するための化学量論的要求量よりも少ないことを特徴とする金属含有廃棄物の炉内での乾式冶金処理方法を見出した。

0010

本発明に係る上記方法を適用して、製錬物中に浮遊している炭素の実質的な完全燃焼を可能とする。蒸気が供給されると、水性ガス反応(C+H2O→CO+H2)が炉室内で有力な条件下で生じる。また、酸素富化ガス、例えば少なくとも50容量%の酸素を含むガス、有利なものとしては少なくとも75容量%の酸素を含むガス、特に好ましくはほとんど純酸素ガスが供給されると、バーンオフ(burn-off)反応(C+O2→CO/CO2)が生じる。導入される蒸気又は酸素富化ガスは、その滞留時間を可能な限り多くするために、炉室内に接線方向に導入するのが有利である。例えば、蒸気又は酸素富化ガスを(円筒状の)炉内に接線方向の速度10〜50m/sで導入することができる。

0011

炉室内に蒸気又は酸素富化ガスを導入することは酸化雰囲気を局部的に生成する効果をもつが、全体として、確実に炉室内に還元雰囲気が存在することは留意すべきである。すなわち、λ値(導入される燃料と存在する炭素又は他の有機材料が完全燃焼してCO2とH2Oとなるための化学量論量の酸素が存在する場合、λ=1である)は、1未満、有利なものは、0.3〜0.9、好ましくは約0.5である。炉室全体でのこのようなλは、バーナー内の計量酸素量と、(供給体中に存在する燃料及び/又は有機材料中の)燃焼材料の総量に関してサブ化学量論的に制御される底部の供給物の追加とで容易にセットできる。使用される酸素含有ガスの酸素量は、50容量%超が有利であり、好ましくは70%超である。更に、炉室内に導入される還元ガスは、選択的に、廃棄製錬物の表面に対して、45゜を超える角度で、好ましくは実質的に90゜で注入される。そうすることにより、上記還元ガスは、100m/sよりも速い速度で、有利には約100m/s〜300m/sで、1以上のシングルジェットバーナを通して、廃棄製錬物の表面に向けられ、そのことにより、その中に陥没部を作る。従って、還元ガスに露出している廃棄材料更新が起こる。その結果、廃棄製錬物中にある金属酸化物の連続還元を生じることができる。

発明を実施するための最良の形態

0012

本発明の方法を援用すれば、炉室内で通常の条件下において、揮発性を有する金属と難揮発性金属との間を分離するという効果も可能である。1000℃〜1700℃の範囲の炉温度で、かつ、或る還元条件下で、高い蒸気圧を有する金属又は金属化合物(例えば、Zn,Cd,As,Pb)を還元されない金属(例えば、鉄、アルミニウム)と分離することができる。

0013

本発明方法は、以下の記載に関して図示することができる。製錬反応器は、円筒の室で、この室は二重壁鋼板ジャケットで、このジャケット冷却水で冷却されあるいは蒸気での冷却も可能であるが、耐火材料で内側が裏打ちされ、排気ガスの出口を備えているのが有利である。頂部には、垂直バーナーと供給ユニットとの両方が存在している。供給物は適度に乾燥され、かつ、微細であり、その結果、例えば、空気で搬送することができる。バーナーの適用で、燃料と酸素含有ガスの還元混合物は、100m/sを超える速度で製錬物の表面に対して、実質的に垂直に吹込まれる。そのことにより、ガスジェットの勢いにより、製錬物表面に陥没部あるいはわずかな動きを作る。この表面のちょうど上に、幾つかの供給ダクトが位置して、酸素含有ガス又は蒸気を加えて、スラグ上に浮遊している炭素がバーンオフし、若しくは、反応により除去される。λ<1が炉室全体でセットされることにより、排気ダクトを通って排出される燃料ガスは、相当の発熱量を有し、また、清浄化されて合成ガスとして適切なものとなる。燃料ガスは、通常の方法、例えば、冷却、後酸化及び濾過でトラップできる揮発金属又は化合物を含むことができる。炉内の残留物は、無機材料スラッジ、例えば、SiO2含有製錬物である。これらは、スラグ羽口の助けを借りて、反応器の底部のところで除去することができる。

図面の簡単な説明

0014

図1本発明方法を実施する炉の説明図。

ページトップへ

この技術を出願した法人

この技術を発明した人物

ページトップへ

関連する挑戦したい社会課題

関連する公募課題

該当するデータがありません

ページトップへ

おススメ サービス

おススメ astavisionコンテンツ

新着 最近 公開された関連が強い技術

この 技術と関連性が強い人物

関連性が強い人物一覧

この 技術と関連する社会課題

関連する挑戦したい社会課題一覧

この 技術と関連する公募課題

該当するデータがありません

astavision 新着記事

サイト情報について

本サービスは、国が公開している情報(公開特許公報、特許整理標準化データ等)を元に構成されています。出典元のデータには一部間違いやノイズがあり、情報の正確さについては保証致しかねます。また一時的に、各データの収録範囲や更新周期によって、一部の情報が正しく表示されないことがございます。当サイトの情報を元にした諸問題、不利益等について当方は何ら責任を負いかねることを予めご承知おきのほど宜しくお願い申し上げます。

主たる情報の出典

特許情報…特許整理標準化データ(XML編)、公開特許公報、特許公報、審決公報、Patent Map Guidance System データ