JP2019060019A - Separation method of zinc, manufacturing method of zinc material, and manufacturing method of iron material - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、亜鉛の分離方法に関し、特に、精度良くpHを調節することにより、製鉄ダストから効率よく亜鉛を分離することができる亜鉛の分離方法に関する。また、本発明は、前記亜鉛の分離方法を利用した、亜鉛材料の製造方法および鉄材料の製造方法に関する。 The present invention relates to a method of separating zinc, and more particularly, to a method of separating zinc which can efficiently separate zinc from iron dust by adjusting pH with high accuracy. The present invention also relates to a method for producing a zinc material and a method for producing an iron material, using the above-described method for separating zinc.
代表的なベースメタルである鉄は、多様な産業分野で用いられている。鉄は、レアメタルと呼ばれる希少金属に比べると資源量は潤沢なものの、新興国の台頭に伴い、需給バランスが急激に変化している。その結果、良質な鉄鉱石資源が枯渇し、品位の劣る鉱石を使わざるを得ない状況になりつつある。 Iron, which is a typical base metal, is used in various industrial fields. Iron has abundant resources compared to rare metals called rare metals, but with the rise of emerging countries, the balance between supply and demand has changed dramatically. As a result, high-quality iron ore resources are depleted, and it is becoming necessary to use inferior grade ores.
このような状況を鑑み、鉄鉱石を精錬するのみならず、鉄を含む多成分の金属で構成される産業廃棄物や製鉄所副生成物等を、鉄源として再資源化する試みがなされている。例えば、高炉ダスト、転炉ダスト、電炉ダスト等の製鉄所で発生するダストには鉄、亜鉛、炭素等が含まれており、これらのダスト(以下、「製鉄ダスト」という)は製鉄原料として再資源化されている。 In view of such circumstances, in addition to refining iron ore, attempts have been made to recycle industrial wastes and by-products from steelmaking facilities composed of multicomponent metals including iron as iron sources. There is. For example, dust generated by ironworks such as blast furnace dust, converter dust, electric furnace dust, etc. contains iron, zinc, carbon etc. These dusts (hereinafter referred to as "iron making dust") are re-used as iron making raw materials It is resourced.
しかし、製鉄ダスト中の亜鉛は高炉内で付着物を形成し、高炉操業に悪影響を及ぼすため、製鉄ダストの再資源化量は制限されてきた。そのため、製鉄ダストから亜鉛を分離回収する技術が求められている。 However, since zinc in iron making dust forms deposits in the blast furnace and adversely affects blast furnace operation, the amount of iron making dust recycled has been limited. Therefore, there is a need for a technology for separating and recovering zinc from steelmaking dust.
製鉄ダストから亜鉛を分離する方法は、乾式法と湿式法に大別される。乾式法とは、製鉄ダストを高温で還元し、亜鉛を揮発させて分離回収する技術である。しかし、乾式法による亜鉛の分離回収では、大規模な高温還元装置が必要であり、亜鉛の含有量が数%程度の高炉ダストや転炉ダストでは、経済的に成立しないという問題があった。 Methods of separating zinc from steelmaking dust are roughly classified into dry methods and wet methods. The dry method is a technology of reducing iron-making dust at high temperature, volatilizing zinc, and separating and recovering it. However, separation and recovery of zinc by a dry process requires a large-scale high-temperature reduction apparatus, and there has been a problem that blast furnace dust and converter dust having a zinc content of about several% can not be economically realized.
そこで、上記の問題を解決するために、湿式法による製鉄ダストからの亜鉛の分離方法が検討されてきた。湿式法においては、製鉄ダストに酸を加えて亜鉛を溶出させ、その後、アルカリを添加することによって亜鉛を沈殿させて回収する。 Therefore, in order to solve the above-mentioned problems, a method of separating zinc from iron making dust by a wet method has been studied. In the wet method, acid is added to iron-making dust to elute zinc, and then zinc is precipitated and recovered by adding an alkali.
例えば、特許文献1、2では、湿式法による亜鉛の回収率において、亜鉛を溶出させた際に亜鉛とともに溶解した鉄を、亜鉛の沈殿処理に先立って沈殿除去することが提案されている。 For example, Patent Documents 1 and 2 propose that in the recovery rate of zinc by a wet method, the iron dissolved together with zinc when the zinc is eluted is precipitated and removed prior to the zinc precipitation treatment.
特許文献1、2で提案されている方法によれば、亜鉛とともに溶出した鉄を事前に沈殿除去するため、亜鉛を高濃度で回収することができると期待される。しかし実際には、特許文献1、2に記載されているような従来の方法では、亜鉛および鉄の回収率が予想よりも低くなる問題があることが分かった。この問題は、特に、実験室レベルでの試験から実機レベルにスケールアップした際に顕著であり、実用化のためにはさらなる改良が求められる。 According to the methods proposed in Patent Documents 1 and 2, it is expected that zinc can be recovered at a high concentration because iron precipitated together with zinc is removed in advance by precipitation. However, in practice, it has been found that the conventional methods as described in Patent Documents 1 and 2 have a problem that the recovery of zinc and iron becomes lower than expected. This problem is particularly noticeable when scaling up from laboratory tests to actual equipment levels, and further improvement is required for practical use.
そこで、本発明の目的は、製鉄ダストから高い回収率で効率よく亜鉛を分離することができる亜鉛の分離方法を提供することを目的とする。また、本発明は、前記亜鉛の分離方法を利用した、亜鉛材料の製造方法および鉄材料の製造方法を提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a method for separating zinc which can efficiently separate zinc from iron dust at a high recovery rate. Another object of the present invention is to provide a method for producing a zinc material and a method for producing an iron material, using the method for separating zinc.
本発明者らは、上記課題を解決する方途について鋭意検討し、以下の知見を得た。 The present inventors diligently studied ways to solve the above problems, and obtained the following findings.
(1)従来の方法では、亜鉛の沈殿分離に先立って鉄を沈殿させる際のpH調整の精度に問題があった。すなわち、処理液にアルカリを添加することによって鉄を沈殿させる際に、pHが低くすぎると鉄を十分に沈殿除去することができず、その結果、鉄の回収率が低下する。一方、pHが高すぎると、鉄だけでなく亜鉛も沈殿してしまい、その結果、亜鉛の回収率が低下する。したがって、鉄を沈殿させる際には精密にpHを制御する必要がある。 (1) In the conventional method, there was a problem in the accuracy of pH adjustment at the time of precipitating iron prior to precipitation and separation of zinc. That is, when iron is precipitated by adding an alkali to the treatment liquid, if the pH is too low, iron can not be sufficiently precipitated and removed, and as a result, the recovery rate of iron decreases. On the other hand, if the pH is too high, not only iron but also zinc is precipitated, and as a result, the recovery rate of zinc decreases. Therefore, when iron is precipitated, it is necessary to precisely control the pH.
(2)しかし、実際の処理においては、アルカリを添加してから、処理液が混合されて中和反応が完全に終了するまでにはタイムラグが存在するため、処理液のpHをモニターしながらアルカリを添加したとしても、正確にpHを調整することは困難である。また、処理液は一定の体積を有しているため、撹拌しながらアルカリを添加したとしても、処理液全体のpHを完全に均一にすることは困難であり、場所によってpHが低い場所や高い場所が生じてしまう。 (2) However, in the actual treatment, there is a time lag until the treatment solution is mixed and the neutralization reaction is completely completed after the alkali is added. Therefore, the alkali is monitored while monitoring the pH of the treatment solution. Even if it adds, it is difficult to adjust pH correctly. In addition, since the treatment solution has a constant volume, it is difficult to make the pH of the entire treatment solution completely uniform even if alkali is added while stirring, and depending on the location, the pH may be low or high. There is a place.
(3)鉄沈殿工程におけるpHと酸化還元電位(ORP)の関係を調査した結果、処理液のpHが低いほどORPが高い傾向にあることが明らかとなった。後述の通り酸化剤の添加量はORPに基づいて制御することが好ましいが、反応槽内に局所的にpHの低い場所が生じた場合、ORPをモニタリングしたとしても酸化剤の添加量を過少に評価してしまい、結果として鉄の回収率が低下する。 (3) As a result of investigating the relationship between the pH and the redox potential (ORP) in the iron precipitation step, it became clear that the ORP tends to be higher as the pH of the treatment liquid is lower. As described later, it is preferable to control the addition amount of the oxidizing agent based on the ORP, but if a place with a low pH locally occurs in the reaction tank, the addition amount of the oxidizing agent is too small even if the ORP is monitored. As a result, the iron recovery rate decreases.
(4)そこで、複数の区画に分割された反応槽を使用し、前記複数の区画のうち少なくとも2つの区画において前記第1のアルカリの添加を行うという簡便な方法により、鉄沈殿工程におけるpH調整の精度を格段に向上させ、その結果、亜鉛と鉄の回収率を効果的に改善できる。 (4) Therefore, the pH adjustment in the iron precipitation step is carried out by the simple method of using the reaction vessel divided into a plurality of compartments and performing the addition of the first alkali in at least two of the plurality of compartments The accuracy of the system can be significantly improved, and as a result, the recovery of zinc and iron can be effectively improved.
本発明は上記知見に基づいてなされたものであり、その要旨構成は以下の通りである。 The present invention has been made on the basis of the above-described findings, and the summary of the invention is as follows.
1.製鉄ダストに酸を添加してpHを1.0以上に調整し、前記製鉄ダストに含まれる亜鉛を浸出させる亜鉛浸出工程と、
前記亜鉛浸出工程後の処理液に、第1のアルカリおよび酸化剤を添加して鉄を沈殿させる鉄沈殿工程と、
前記鉄沈殿工程後の処理液を固液分離する第1固液分離工程と、
前記第1固液分離工程後の処理液に第2のアルカリを添加して亜鉛を沈殿させる亜鉛沈殿工程と、
前記亜鉛沈殿工程後の処理液を固液分離する第2固液分離工程とを含み、
前記鉄沈殿工程において、複数の区画に分割された反応槽を使用し、前記複数の区画のうち少なくとも2つの区画において前記第1のアルカリの添加を行う、亜鉛の分離方法。
1. A zinc leaching step of adjusting the pH to 1.0 or more by adding an acid to iron making dust, and leaching the zinc contained in the iron making dust;
An iron precipitation step of precipitating iron by adding a first alkali and an oxidant to the treatment liquid after the zinc leaching step;
A first solid-liquid separation step of solid-liquid separation of the treatment liquid after the iron precipitation step;
A zinc precipitation step of precipitating zinc by adding a second alkali to the treatment liquid after the first solid-liquid separation step;
And d) a second solid-liquid separation step of solid-liquid separation of the treatment liquid after the zinc precipitation step;
The method for separating zinc according to claim 1, wherein in the iron precipitation step, the reaction vessel divided into a plurality of sections is used, and the addition of the first alkali is performed in at least two of the plurality of sections.
2.前記亜鉛浸出工程において、pHを2.0以上3.0以下に調整する、上記1に記載亜鉛の分離方法。 2. The method for separating zinc according to the above 1, wherein the pH is adjusted to 2.0 or more and 3.0 or less in the zinc leaching step.
3.前記亜鉛浸出工程における浸出時間を15分以上120分以下とする、上記1または2に記載の亜鉛の分離方法。 3. The method for separating zinc according to the above 1 or 2, wherein the leaching time in the zinc leaching step is 15 minutes or more and 120 minutes or less.
4.前記鉄沈殿工程において、処理液のpHを4.0以上6.0以下に調整する、上記1〜3のいずれか一項に記載の亜鉛の分離方法。 4. 5. The method for separating zinc according to any one of the above 1 to 3, wherein in the iron precipitation step, the pH of the treatment liquid is adjusted to 4.0 or more and 6.0 or less.
5.前記鉄沈殿工程において、酸化還元電位を550mV以上に制御する、上記1〜4のいずれか一項に記載の亜鉛の分離方法。 5. 5. The method for separating zinc according to any one of the above 1 to 4, wherein in the iron precipitation step, the redox potential is controlled to 550 mV or more.
6.前記亜鉛沈殿工程において、処理液のpHを8.0以上12.0以下に調整する、上記1〜5のいずれか一項に記載の亜鉛の分離方法。 6. In the zinc precipitation step, the method for separating zinc according to any one of the above 1 to 5, wherein the pH of the treatment liquid is adjusted to 8.0 or more and 12.0 or less.
7.前記第1固液分離工程で分離された鉄を回収する第1鉄回収工程および前記第2固液分離工程で分離された亜鉛を回収する亜鉛回収工程の一方または両方をさらに含む、上記1〜6のいずれか一項に記載の亜鉛の分離方法。 7. The above 1 to 4, further comprising one or both of a ferrous iron recovery step of recovering iron separated in the first solid-liquid separation step and a zinc recovery step of recovering zinc separated in the second solid-liquid separation step. The method for separating zinc according to any one of 6.
8.前記亜鉛浸出工程と前記鉄沈殿工程との間に、処理液を固液分離する第3固液分離工程をさらに備える、上記1〜7のいずれか一項に記載の亜鉛の分離方法。 8. The method for separating zinc according to any one of the above 1 to 7, further comprising a third solid-liquid separation step of solid-liquid separation of the treatment liquid between the zinc leaching step and the iron precipitation step.
9.前記第3固液分離工程で分離された鉄を回収する第2鉄回収工程をさらに含む、上記8に記載の亜鉛の分離方法。 9. 9. The method for separating zinc according to the above 8, further comprising a ferric iron recovery step of recovering iron separated in the third solid-liquid separation step.
10.上記1〜9のいずれか一項に記載の亜鉛の分離方法により、製鉄ダストから亜鉛を分離して回収する、亜鉛材料の製造方法。 10. The manufacturing method of the zinc material which isolate | separates and collect | recovers zinc from iron-making dust with the isolation | separation method of zinc as described in any one of said 1-9.
11.上記1〜9のいずれか一項に記載の亜鉛の分離方法により、製鉄ダストから鉄を分離して回収する、鉄材料の製造方法。 11. The manufacturing method of the iron material which isolate | separates and collect | recovers iron from iron-making dust with the isolation | separation method of the zinc as described in any one of said 1-9.
本発明によれば、製鉄ダストから高い回収率で効率よく亜鉛を分離することができる。 According to the present invention, zinc can be efficiently separated from steelmaking dust with a high recovery rate.
以下、図面を参照して、本発明の実施形態について具体的に説明する。なお、以下の説明は、本発明の好適な実施形態を示すものであって、本発明はこれに限定されない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be specifically described with reference to the drawings. Note that the following description shows a preferred embodiment of the present invention, and the present invention is not limited to this.
(第1の実施形態)
図1は、本発明の一実施形態における亜鉛の分離方法を示すフローチャートである。前記フローチャートに示したように、本実施形態における亜鉛の分離方法では、製鉄ダストに対して下記(S1)〜(S5)のステップによる処理を順次施す。
(S1)亜鉛浸出工程
(S2)鉄沈殿工程
(S3)第1固液分離工程
(S4)亜鉛沈殿工程
(S5)第2固液分離工程
First Embodiment
FIG. 1 is a flow chart showing a method of separating zinc in an embodiment of the present invention. As shown in the flowchart, in the method for separating zinc in the present embodiment, the ironmaking dust is sequentially subjected to the processes in the following steps (S1) to (S5).
(S1) Zinc leaching process (S2) Iron precipitation process (S3) first solid-liquid separation process (S4) zinc precipitation process (S5) second solid-liquid separation process
なお、上記(S1)〜(S5)の工程は、任意の方式で実施することができる。例えば、上記(S1)〜(S5)の工程のすべてをバッチ式で行ってもよく、連続式で行ってもよい。また、上記(S1)〜(S5)の工程のうち一部の工程をバッチ式で行い、残りの工程を連続式で行うこともできる。しかしながら、製鉄ダストは製鉄プロセスにおいて連続的に発生するものであり、発生したダストは逐次処理することが望ましい。そのため、処理効率の観点からは上記(S1)〜(S5)の工程を連続的に行うことが好ましい。 In addition, the process of said (S1)-(S5) can be implemented by arbitrary systems. For example, all of the steps (S1) to (S5) may be performed batchwise or continuously. Moreover, one part process can be performed by a batch type among the processes of said (S1)-(S5), and a remaining process can also be performed by a continuous type. However, the iron making dust is generated continuously in the iron making process, and it is desirable to treat the generated dust one by one. Therefore, it is preferable to perform the process of said (S1)-(S5) continuously from a viewpoint of processing efficiency.
上記(S1)〜(S5)の各工程は、特に断らない限り任意の装置を用いて行うことができる。各工程で用いる反応槽などの装置や機器は、それぞれの工程で用いる薬剤(アルカリなど)で侵されない耐薬品性を有する材質で構成するか、耐薬品性を有するライニングなどを備えることが好ましい。反応槽の形状についても特に限定されず、設置場所などに応じて自由に決めることができる。 Each of the steps (S1) to (S5) can be performed using any device unless otherwise specified. It is preferable that an apparatus or device such as a reaction tank used in each process is made of a material having chemical resistance that is not attacked by a drug (such as alkali) used in each process, or be provided with a chemical resistant lining. The shape of the reaction vessel is also not particularly limited, and can be freely determined according to the installation place and the like.
[製鉄ダスト]
本発明における製鉄ダストとしては、特に限定されることなく、製鉄工程で発生するダストであれば、任意のものを用いることができる。製鉄ダストの代表的なものとしては、例えば、高炉ダスト、転炉ダスト、電炉ダストなどが挙げられる。
Iron-making dust
The iron-making dust in the present invention is not particularly limited, and any dust can be used as long as it is dust generated in an iron-making process. As a typical thing of iron making dust, blast furnace dust, converter dust, electric furnace dust etc. are mentioned, for example.
前記製鉄ダストとしては、中でも、高炉ダストおよび転炉ダストの一方または両方を用いることが好ましい。高炉ダストと転炉ダストは、亜鉛の含有率が数質量%と低いものの、後述するように、亜鉛全体の約70%が酸化亜鉛(ZnO)として存在している。そのため、硫化亜鉛(ZnS)や亜鉛フェライト(ZnFe2O4)といった他の形態の亜鉛に比べて、比較的高いpHでも容易に浸出させることができる。その結果、ダスト自体の亜鉛含有率は低いにもかかわらず、最終的に亜鉛沈殿工程において得られる沈殿の亜鉛純度は極めて高く、亜鉛原料として再利用するのに特に適している。 Among them, it is preferable to use one or both of blast furnace dust and converter dust as the iron making dust. Although the blast furnace dust and converter dust have a low zinc content of several mass%, as described later, about 70% of the total zinc is present as zinc oxide (ZnO). Therefore, it can be easily leached even at relatively high pH as compared with other forms of zinc such as zinc sulfide (ZnS) and zinc ferrite (ZnFe 2 O 4 ). As a result, despite the low zinc content of the dust itself, the zinc purity of the precipitate finally obtained in the zinc precipitation step is extremely high and is particularly suitable for recycling as a zinc source.
製鉄ダストは、任意の形態で用いることができるが、以降の工程における処理のしやすさの観点からは、水と混合してスラリー状として用いることが好ましい。その際、製鉄ダストと水分の比率(固液比)は任意の比率とすることができるが、均一な混合ができるように決定することが望ましい。 The iron-making dust can be used in any form, but it is preferable to mix it with water and use it as a slurry from the viewpoint of ease of processing in the subsequent steps. At this time, the ratio (solid-liquid ratio) of iron dust and water (solid-liquid ratio) can be any ratio, but it is desirable to determine so that uniform mixing can be performed.
ここで、上述した製鉄ダストに含まれる亜鉛について調査した結果について説明する。図2は、走査型電子顕微鏡(Scanning Electron Microscope、SEM)による高炉ダストの観察画像、並びに亜鉛および鉄の元素マッピングを示している。この図において、上の3つの画像は、径が1μm程度までの高炉ダスト粒子について、下の3つの図は、20μm径程度の高炉ダスト粒子についてそれぞれ示している。 Here, the result of having investigated zinc contained in the above-mentioned iron-making dust is demonstrated. FIG. 2 shows an observation image of blast furnace dust with a scanning electron microscope (SEM), and elemental mapping of zinc and iron. In the figure, the upper three images show blast furnace dust particles having a diameter of about 1 μm, and the lower three figures show blast furnace dust particles having a diameter of about 20 μm.
これらの図から、径が1μm程度の粒子と径が20μm程度の粒子の何れにおいても、亜鉛は、高炉ダスト粒子の内部にはほとんど存在せず、表面に濃化していることが分かる。また、特開平10−267910号公報に記載された方法に基づき、ダストを塩化鉄(III)溶液とクエン酸の混合溶液中で撹拌し、溶解した亜鉛を定量することによりZnOの割合を求めた結果、亜鉛の70%程度が酸化亜鉛(ZnO)として存在することが判明した。また、転炉ダストの場合も同様であった。 From these figures, it can be seen that zinc is scarcely present in blast furnace dust particles and concentrated on the surface in any of particles having a diameter of about 1 μm and particles having a diameter of about 20 μm. Also, based on the method described in JP-A-10-267910, the dust was stirred in a mixed solution of iron (III) chloride solution and citric acid, and the ratio of ZnO was determined by quantifying the dissolved zinc. As a result, it was found that about 70% of zinc was present as zinc oxide (ZnO). The same was true for converter dust.
後の実施例で示すように、亜鉛の浸出率は、亜鉛浸出工程におけるpHの低下とともに上昇し、pH=2で70%に達し、酸化亜鉛として存在する亜鉛のほぼ全てが浸出する。また、pHが1の場合にも浸出率は増加せず、亜鉛の浸出率はpH=2で飽和する。こうした傾向は、転炉ダストの場合も同様であった。 As shown in the examples below, the zinc leaching rate rises with the drop in pH in the zinc leaching step, reaching 70% at pH = 2, and almost all of the zinc present as zinc oxide is leached out. In addition, the leaching rate does not increase even when the pH is 1, and the zinc leaching rate is saturated at pH = 2. Such a tendency was the same as in the case of converter dust.
[亜鉛浸出工程]
上記製鉄ダストに酸を添加してpHを1.0以上に調整し、前記製鉄ダストに含まれる亜鉛を浸出させる(亜鉛浸出工程)。
[Zinc leaching process]
An acid is added to the iron making dust to adjust the pH to 1.0 or more, and zinc contained in the iron making dust is leached (zinc leaching step).
前記酸としては、特に限定されることなく、亜鉛を浸出させることができるものであれば任意のものを用いることができる。例えば、塩酸、硫酸、硝酸などを用いることができる。しかし、塩酸は設備の腐食の原因となる場合があり、また、硝酸は塩酸や硫酸に比べて高価であるといった問題がある。そのため、亜鉛浸出工程において添加する酸としては硫酸を用いることが好ましい。 The acid is not particularly limited, and any acid can be used as long as it can leach zinc. For example, hydrochloric acid, sulfuric acid, nitric acid or the like can be used. However, hydrochloric acid may cause corrosion of equipment, and there is a problem that nitric acid is more expensive than hydrochloric acid and sulfuric acid. Therefore, it is preferable to use sulfuric acid as the acid added in the zinc leaching step.
亜鉛浸出工程においては、pHを1.0以上に調整する。pHが1.0を下回る場合には、鉄の浸出が増加してしまい、最終的な鉄の回収率が低下するとともに、回収される亜鉛の純度が低下する。また、pHを1.0未満にするためには、多量の酸を添加する必要があるため、薬剤の消費量が増加して処理コストが増加する。 In the zinc leaching step, the pH is adjusted to 1.0 or more. If the pH is less than 1.0, the leaching of iron increases, the final iron recovery rate decreases, and the purity of the recovered zinc decreases. Moreover, in order to make pH less than 1.0, since it is necessary to add a large amount of acids, consumption of a chemical | medical agent increases and processing cost increases.
なお、後述するように、pHを下げていった際の亜鉛の浸出率は、pH=2.0で飽和し、2.0を下回ってもそれ以上増加せず、薬剤の消費量のみが増加する。そのため、亜鉛浸出工程においては、pHを2.0以上に調整することが好ましい。一方、pHが5.0を上回ると、亜鉛が浸出しにくくなるため、亜鉛浸出工程においては、pHを5.0以下に調整することが好ましい。また、pHを3.0以下とすれば、浸出率が60%程度となり、原料として再利用するのにより好適な濃度の亜鉛を浸出させることができる。そのため、pHを3.0以下に調整することがより好ましい。亜鉛の浸出率と処理コストの点で、pHを2.0以上3.0以下に調整することがさらに好ましい。なお、ここでpHは、製鉄ダストと酸とを混合した混合物のpHを指すものとする。 As described later, the leaching rate of zinc when pH was lowered was saturated at pH = 2.0, and did not increase any more even if it was less than 2.0, and only the consumption of the drug increased Do. Therefore, in the zinc leaching step, it is preferable to adjust the pH to 2.0 or more. On the other hand, since it becomes difficult to leach zinc when pH exceeds 5.0, it is preferable to adjust pH to 5.0 or less in a zinc leaching process. In addition, if the pH is 3.0 or less, the leaching rate is about 60%, and zinc having a more preferable concentration for reuse as a raw material can be leached. Therefore, it is more preferable to adjust the pH to 3.0 or less. It is more preferable to adjust pH to 2.0 or more and 3.0 or less in terms of zinc leaching rate and processing cost. In addition, pH shall refer to pH of the mixture which mixed iron-making dust and an acid here.
上記亜鉛浸出工程における酸の添加方法は特に限定されないが、例えば、ポンプを用いて行うことができる。前記ポンプとしては特に限定されず、一般的なポンプを用いることができる。なお、前記酸の添加と同様、亜鉛浸出工程以外の各工程においても、アルカリなどの薬剤を添加する際にはポンプ等の任意の装置を用いることができる。 Although the addition method of the acid in the said zinc leaching process is not specifically limited, For example, it can carry out using a pump. The pump is not particularly limited, and a general pump can be used. In addition, also in each process other than a zinc leaching process like the addition of the said acid, when adding chemical | medical agents, such as an alkali, arbitrary apparatuses, such as a pump, can be used.
酸を添加する際には、pHをpH計でモニターし、その結果に基づいて酸の添加量を制御することが好ましい。例えば、反応槽内で製鉄ダストに酸を添加する場合には、該反応槽内にpH計を設置し、pHをモニターすることが好ましい。なお、前記酸の添加と同様、亜鉛浸出工程以外の各工程においても、アルカリなどの薬剤を添加する際にpH計によるpHのモニタリングを行うことが好ましい。 When adding an acid, it is preferable to monitor the pH with a pH meter and to control the amount of acid added based on the result. For example, when adding an acid to iron making dust in a reaction tank, it is preferable to install a pH meter in the reaction tank to monitor the pH. In addition, it is preferable to monitor pH by pH meter, when adding chemical | medical agents, such as an alkali, also in each process other than a zinc leaching process similarly to addition of the said acid.
また、製鉄ダストは比重の大きい鉄等を含み沈降しやすいため、亜鉛浸出工程において酸を添加する際には、撹拌を行うことが好ましい。例えば、反応槽内で酸を添加する場合、反応槽内に撹拌手段を設置し、撹拌しながら酸を添加することが好ましい。撹拌の方法は特に限定されないが、例えば一般的な攪拌機等を用いて行うことができる。撹拌速度は製鉄ダストと水分の比率などを考慮して、槽内の濃度分布が均一になるように決定することが望ましい。なお、前記酸の添加と同様、亜鉛浸出工程以外の各工程においても、アルカリなどの薬剤を添加する際には任意の方法で撹拌を行うことが好ましい。 In addition, since iron making dust contains iron or the like having a large specific gravity and tends to settle, it is preferable to perform stirring when adding an acid in the zinc leaching step. For example, when adding an acid in a reaction tank, it is preferable to install stirring means in the reaction tank and add the acid while stirring. Although the method of stirring is not particularly limited, for example, it can be carried out using a general stirrer or the like. It is desirable that the stirring speed be determined so that the concentration distribution in the tank becomes uniform in consideration of the ratio of iron making dust and water. In addition, also in each process other than a zinc leaching process like the addition of the said acid, when adding chemical | medical agents, such as an alkali, it is preferable to stir by arbitrary methods.
なお、製鉄ダストと水分の固液比は、均一な混合ができれば任意の比率とすることができる。 The solid-liquid ratio of the iron-making dust and the water can be any ratio as long as uniform mixing can be performed.
亜鉛浸出工程における浸出時間(次のpH調整工程に移行するまでの時間)は、特に限定されないが、15分以上120分以下とすることが好ましい。浸出時間が15分以上とすることにより、製鉄ダストに含まれる亜鉛をより十分に浸出させることができる。一方、浸出時間を120分以下とすることにより、鉄の浸出量を抑制しつつ亜鉛の浸出をより効果的に行うことができる。 The leaching time (time to shift to the next pH adjustment step) in the zinc leaching step is not particularly limited, but is preferably 15 minutes or more and 120 minutes or less. By setting the leaching time to 15 minutes or more, zinc contained in the iron-making dust can be leached more sufficiently. On the other hand, by setting the leaching time to 120 minutes or less, zinc can be leached more effectively while suppressing the amount of leached iron.
亜鉛浸出工程における反応温度については、水が凝固あるいは蒸発しない温度域で任意に設定することができる。 The reaction temperature in the zinc leaching step can be arbitrarily set in a temperature range in which water does not coagulate or evaporate.
[鉄沈殿工程]
次いで、亜鉛浸出工程後の処理液に、第1のアルカリおよび酸化剤を添加して鉄を沈殿させる(鉄沈殿工程)。上記亜鉛浸出工程は、酸に亜鉛を浸出させることを目的としているが、鉄が浸出することを完全に防止することは困難である。そのため、処理液には、亜鉛イオン以外に鉄イオンも含まれており、酸に亜鉛を浸出させた残渣に含まれる鉄の含有率が低下し、製鉄原料としての再資源化率も低下する。また、上記処理液にアルカリを添加して亜鉛を沈殿回収すると、亜鉛だけでなく鉄も同時に沈殿するため、鉄の混入により亜鉛原料としての価値が下がり、非経済的である点も課題である。
[Iron precipitation process]
Next, a first alkali and an oxidizing agent are added to the treatment liquid after the zinc leaching step to precipitate iron (iron precipitation step). The zinc leaching process is aimed at leaching zinc with acid, but it is difficult to completely prevent leaching of iron. Therefore, iron ions are also contained in the treatment solution in addition to zinc ions, the content of iron contained in the residue obtained by leaching zinc with acid decreases, and the recycling rate as a steelmaking material also decreases. In addition, when adding an alkali to the above-mentioned processing solution and precipitating and recovering zinc, not only zinc but also iron is simultaneously precipitated, so that mixing with iron reduces the value as a zinc raw material, which is also uneconomical .
そこで、本発明においては、亜鉛沈殿工程に先立って、処理液に含まれる鉄を選択的に沈殿させる鉄沈殿工程を行う。この工程により、処理液から鉄を分離し、後の亜鉛沈殿工程において、資源として再利用するのに十分な純度の亜鉛を分離することができる。 So, in this invention, the iron precipitation process which selectively precipitates iron contained in a process liquid is performed prior to a zinc precipitation process. By this step, it is possible to separate iron from the treatment solution and separate zinc of sufficient purity for reuse as a resource in the subsequent zinc precipitation step.
さらに本発明では、鉄沈殿工程において、複数の区画に分割された反応槽を使用し、前記複数の区画のうち少なくとも2つの区画において前記第1のアルカリの添加を行う。鉄沈殿工程では、反応槽が大きくなるほど反応槽内のpHにむらが生じやすくなる。例えば、第1のアルカリを添加する位置の近傍ではpHが高くなり、前記位置から離れた位置や、前段の亜鉛浸出工程後の処理液が流入する位置付近ではpHが低くなる傾向がある。そこで、上記のように複数の区画に分割された反応槽を使用することにより、反応槽全体を区切らずに使用する場合に比べて小さい容積の区画内でpHを制御できるため、pH調整の精度を向上させ、反応槽全体のpHを均一化できる。そしてその結果、亜鉛と鉄の回収率を効果的に向上させることができる。 Furthermore, in the present invention, in the iron precipitation step, the reaction vessel divided into a plurality of compartments is used, and the addition of the first alkali is performed in at least two of the plurality of compartments. In the iron precipitation step, as the reaction tank becomes larger, unevenness in pH in the reaction tank is more likely to occur. For example, the pH tends to be high in the vicinity of the position where the first alkali is added, and tends to be low in the vicinity of the position away from the position or the position where the treatment liquid after the zinc leaching step in the previous stage flows. Therefore, by using the reaction vessel divided into a plurality of compartments as described above, the pH can be controlled in a compartment of a smaller volume as compared to the case of using the whole reaction vessel without partitioning, so the accuracy of pH adjustment The pH of the entire reaction vessel can be made uniform. And as a result, the recovery of zinc and iron can be effectively improved.
前記複数の区画への分割の仕方は特に限定されることなく、任意に選択することができるが、各区画の容積が略同一となるように反応槽全体を分割することが好ましい。また、区画の数は、2以上の任意の数とすることができる。反応槽全体の容積にもよるが、pH調整の精度向上の観点からは、3以上、あるいは4以上とすることも好ましい。一方、必要以上に多くの区画に区切っても効果が飽和することに加え、設備が複雑となるため、区画の数は10以下とすることが好ましい。 The method of division into the plurality of compartments is not particularly limited and may be arbitrarily selected, but it is preferable to divide the whole reaction vessel so that the volumes of the respective compartments become substantially the same. Also, the number of sections can be any number of two or more. Although depending on the volume of the whole reaction vessel, it is also preferable to set it to 3 or more or 4 or more from the viewpoint of improving the accuracy of pH adjustment. On the other hand, even if the division into more than necessary divisions saturates the effect and the equipment becomes complicated, the number of divisions is preferably 10 or less.
上記複数の区画は、それぞれ独立に使用し、各区画で鉄沈殿工程を個別に行うこともできる。しかし、pH調整の精度向上および連続処理の観点からは、各区画を連結し、上流側の区画から下流側の区画へ向かって処理液を流しながら鉄沈殿処理を行うカスケード方式とすることが好ましい。その場合、各区画間での処理液の流し方は特に限定されないが、例えば、隣接する区画間に適切な高さの仕切板(堰)を設け、処理液が前記仕切板を越えてオーバーフローすることで次の区画へ順次次の区画へ流れてゆく形式とすることができる。 The plurality of sections may be used independently, and the iron precipitation step may be individually performed in each section. However, from the viewpoint of improving the accuracy of pH adjustment and continuous processing, it is preferable to use a cascade method in which each section is connected and iron precipitation processing is performed while flowing the processing solution from the upstream section toward the downstream section . In that case, the method of flowing the treatment liquid between the compartments is not particularly limited, but for example, a partition plate (a weir) of an appropriate height is provided between adjacent compartments, and the treatment liquid overflows the partition plate. It can be in the form of flowing to the next section sequentially to the next section.
各区画の配置は特に限定されず、例えば、全区画を直列に並べることもできるし、一部または全部の区画を並列に並べることもできる。仕切り板を用いて区画を区切る場合には、前記仕切り板を平行に並べることもできるが、交差するように配置することもできる。 The arrangement of the respective compartments is not particularly limited. For example, all the compartments can be arranged in series, or some or all of the compartments can be arranged in parallel. When the partition plate is used to divide the sections, the partition plates can be arranged in parallel, but can also be arranged to intersect.
第1のアルカリの添加は、上記複数の区画のうち少なくとも2つの区画において実施する。例えば、カスケード方式の反応槽において、少なくとも、最も上流の区画と最も下流の区画において第1のアルカリの添加を行うことが好ましい。また、pH調整の精度向上の観点からは、すべての区画で第1のアルカリの添加を行うことが好ましい。 The addition of the first alkali is performed in at least two of the plurality of compartments. For example, in the cascade reaction vessel, it is preferable to perform the addition of the first alkali at least in the most upstream section and the most downstream section. Moreover, from the viewpoint of improving the accuracy of pH adjustment, it is preferable to perform the addition of the first alkali in all the sections.
鉄沈殿工程で用いる第1のアルカリとしては、特に限定されることなく任意のものを用いることができる。前記第1のアルカリとしては、アルカリ金属水酸化物およびアルカリ土類金属水酸化物からなる群より選択される1または2以上を用いることが好ましく、中でも、水酸化カルシウムおよび水酸化ナトリウムの少なくとも一方を用いることがより好ましい。これらのアルカリは安価に入手できるため、処理コストを低減することができる。 The first alkali used in the iron precipitation step is not particularly limited, and any desired one can be used. As the first alkali, one or more selected from the group consisting of an alkali metal hydroxide and an alkaline earth metal hydroxide is preferably used, and among them, at least one of calcium hydroxide and sodium hydroxide is preferable. It is more preferable to use Since these alkalis can be obtained inexpensively, the processing cost can be reduced.
なお、各区画に添加するアルカリは、区画ごとに独立して化合物の種類や濃度を選択できるが、設備およびプロセスの簡略化の観点からは、同じアルカリを用いることが好ましい。 In addition, although the kind and density | concentration of a compound can be independently selected independently for every division, it is preferable to use the same alkali from a viewpoint of a simplification of an installation and a process to each division.
また、上述したように製鉄ダストは比重の大きい鉄等を含み沈降しやすいため、pH調整を行う際には槽内を撹拌することが好ましい。 Further, as described above, since the iron-making dust contains iron or the like having a large specific gravity and is easily sedimented, it is preferable to stir the inside of the tank when performing pH adjustment.
第1のアルカリの添加方法は特に限定されないが、一般的なポンプ等を用いて行うことができる。その際には、添加する区画のpHをpH計でモニターし、その結果に基づいて第1のアルカリの添加量を制御することが好ましい。 The method of adding the first alkali is not particularly limited, but can be performed using a general pump or the like. At that time, it is preferable to monitor the pH of the compartment to be added with a pH meter and to control the amount of addition of the first alkali based on the result.
鉄沈殿工程において調整されるpH(pHS3)は、特に限定されず、鉄を選択的に沈殿させることができるように各種条件を考慮して任意に選択すればよい。pHS3の具体的な好適範囲について以下説明する。 The pH (pH S3 ) adjusted in the iron precipitation step is not particularly limited, and may be arbitrarily selected in consideration of various conditions so that iron can be selectively precipitated. The specific preferable range of pH S3 is demonstrated below.
図3は、25℃の水溶液中における鉄の存在状態を、横軸にpH、縦軸に酸化還元電位(ORP)をとって示した電位−pH図である。また、図4は、25℃の水溶液中における亜鉛の存在状態を示した電位−pH図である。図3における網掛け部分は鉄が沈殿する領域を示しており、同様に、図4における網掛け部分は亜鉛が沈殿する領域を示している。 FIG. 3 is a potential-pH diagram showing the state of iron present in an aqueous solution at 25 ° C., with pH on the horizontal axis and the redox potential (ORP) on the vertical axis. FIG. 4 is a potential-pH diagram showing the presence of zinc in an aqueous solution at 25 ° C. The shaded portions in FIG. 3 indicate regions where iron precipitates, and similarly, the hatched portions in FIG. 4 indicate regions where zinc precipitates.
図3および図4から分かるように、鉄が沈殿する領域と亜鉛が沈殿する領域は大部分において重複しており、したがって、鉄が沈殿する条件では亜鉛も同時に沈殿してしまう傾向にある。しかし、図3の太線で囲った領域、すなわち、pHが低く、ORPが酸化的条件下にある領域では、主に鉄のみを選択的に沈殿させることができる。したがって、鉄沈殿工程においては、図3の太線で囲った領域の条件となるようにアルカリを添加することが好ましい。 As can be seen from FIG. 3 and FIG. 4, the area where iron precipitates and the area where zinc precipitates overlap most of the time, so zinc tends to be precipitated simultaneously under iron precipitation conditions. However, in the region surrounded by thick lines in FIG. 3, that is, the region where the pH is low and the ORP is under oxidative conditions, mainly iron can be selectively precipitated. Therefore, in the iron precipitation step, it is preferable to add an alkali so as to be the condition of the region surrounded by the thick line in FIG.
具体的には、鉄沈殿工程においては、pHが4.0以上6.0以下となるように第1のアルカリを添加することが好ましい(4.0≦pHS3≦6.0)。pHを4.0以上とすることにより、鉄を効率的に沈殿させることができる。また、pHを6.0以下とすることにより、亜鉛を沈殿させることなく鉄のみをより効率的に沈殿させることができる。 Specifically, in the iron precipitation step, it is preferable to add the first alkali so that the pH is 4.0 or more and 6.0 or less (4.0 ≦ pH S3 ≦ 6.0). By setting the pH to 4.0 or more, iron can be efficiently precipitated. Further, by setting the pH to 6.0 or less, only iron can be precipitated more efficiently without precipitating zinc.
また、図3から明らかなように、鉄が沈殿するか否かは、pHだけでなく酸化還元電位にも依存する。そのため、鉄沈殿工程においては、さらに酸化剤を添加することによって処理液の酸化還元電位(ORP)を制御する。処理液中の鉄は、一般に2価の鉄イオンで存在しているため、処理液のORPを上昇させて(酸化的雰囲気とし)鉄イオンを3価とすることにより、確実に鉄イオンを沈殿させることができる。 Further, as apparent from FIG. 3, whether iron precipitates depends not only on pH but also on redox potential. Therefore, in the iron precipitation step, the oxidation reduction potential (ORP) of the treatment liquid is controlled by further adding an oxidizing agent. Since iron in the treatment solution is generally present in the form of divalent iron ions, the iron ion is surely precipitated by raising the ORP of the treatment solution (to make it an oxidizing atmosphere) to make the iron ions trivalent. It can be done.
前記酸化剤としては、特に限定されることなく任意のものを用いることができる。前記酸化剤としては、例えば、過酸化水素、次亜塩素酸塩、O2(酸素)含有ガス、O3(オゾン)含有ガスからなる群より選択される1または2以上を用いることが好ましい。前記次亜塩素酸塩としては、次亜塩素酸のアルカリ金属塩およびアルカリ土類金属塩からなる群より選択される1または2以上を用いることが好ましく、次亜塩素酸ナトリウムを用いることがより好ましい。また、前記O2含有ガスとしては、O2ガス自体を用いることもできるが、空気を用いることが好ましい。言い換えると、酸化剤としてのO2を含有する気体(例えば、空気)を処理液に添加することができる。同様に、前記O3としては、O3ガス自体を用いることもできるが、O3を含有する気体を用いることもできる。前記酸化剤として、空気等の気体を用いる場合には、該気体を処理液中に吹き込むことによって酸化剤の添加を行うことが好ましい。中でも、入手の容易さやコストなどの観点から、過酸化水素、次亜塩素酸ナトリウム、および空気からなる群より選択される1または2以上を前記酸化剤として用いることが好ましい。 The oxidizing agent is not particularly limited and any one may be used. As the oxidizing agent, for example, one or more selected from the group consisting of hydrogen peroxide, hypochlorite, O 2 (oxygen) containing gas, O 3 (ozone) containing gas is preferably used. As the hypochlorite, it is preferable to use one or more selected from the group consisting of alkali metal salts and alkaline earth metal salts of hypochlorous acid, and sodium hypochlorite is more preferable. preferable. As the O 2 -containing gas, O 2 gas itself may be used, but it is preferable to use air. In other words, a gas (for example, air) containing O 2 as an oxidizing agent can be added to the processing solution. Similarly, as the O 3, can also be used the O 3 gas itself, it is also possible to use a gas containing O 3. When a gas such as air is used as the oxidizing agent, it is preferable to add the oxidizing agent by blowing the gas into the treatment liquid. Among them, it is preferable to use, as the oxidizing agent, one or more selected from the group consisting of hydrogen peroxide, sodium hypochlorite, and air from the viewpoint of easy availability and cost.
酸化剤の添加量は、処理液のORPが鉄の沈殿に適した値となるように制御することが好ましい。なお、最適なORPの値は処理液のpHにより変動する。そのため、処理液のpHに応じた最適なORPを実験的に決定しておくことが好ましい。 The addition amount of the oxidizing agent is preferably controlled so that the ORP of the treatment liquid has a value suitable for iron precipitation. The optimal ORP value varies with the pH of the treatment solution. Therefore, it is preferable to experimentally determine the optimum ORP according to the pH of the treatment liquid.
鉄沈殿工程における反応温度については、処理液が凝固あるいは蒸発しない温度域で任意に設定することができる。反応時間については、処理効率を鑑み15分以上120分以下とすることが好ましい。 The reaction temperature in the iron precipitation step can be arbitrarily set in a temperature range in which the treatment liquid does not coagulate or evaporate. The reaction time is preferably 15 minutes or more and 120 minutes or less in view of the treatment efficiency.
[第1固液分離工程]
続いて、鉄沈殿工程後の処理液を固液分離する(第1固液分離工程)。本工程では、前記処理液が、主に亜鉛イオンを含むろ液と、亜鉛浸出工程における亜鉛浸出残渣および鉄沈殿工程において沈殿した固形分(鉄沈殿物)とに分離される。
[First solid-liquid separation step]
Subsequently, the treatment liquid after the iron precipitation step is subjected to solid-liquid separation (first solid-liquid separation step). In this step, the treatment liquid is separated into a filtrate mainly containing zinc ions, and a zinc leaching residue in the zinc leaching step and solids precipitated in the iron precipitation step (iron precipitate).
亜鉛浸出工程において生じた亜鉛浸出残渣の主な成分は鉄であり、亜鉛はほとんど含まれていない。そのため、焼結工程を経て製鉄原料として再利用することができる。また、鉄沈殿工程において生じた固形分は高純度の鉄を含んでおり、亜鉛浸出残渣と同様に、焼結工程を経て製鉄原料として再利用することができる。 The main component of the zinc leaching residue produced in the zinc leaching step is iron, which contains almost no zinc. Therefore, it can be reused as a steelmaking raw material through a sintering process. Moreover, the solid content produced | generated in the iron precipitation process contains highly pure iron, and it can recycle | reuse as an iron-making raw material through a sintering process like zinc leaching residue.
そこで、前記第1固液分離工程で分離された鉄を回収する第1鉄回収工程をさらに備えることが好ましい。これにより、分離した鉄を回収し、資源として再利用することができる。 Therefore, it is preferable to further include a ferrous iron recovery step of recovering iron separated in the first solid-liquid separation step. Thereby, the separated iron can be recovered and reused as a resource.
第1固液分離工程において用いる固液分離手法については特に限定されず、任意の方法を用いることができる。例えば、重力沈降分離、ろ過、遠心分離、フィルタプレスなどの方法を、段独または複数組み合わせて用いることができる。 The solid-liquid separation method used in the first solid-liquid separation step is not particularly limited, and any method can be used. For example, methods such as gravity sedimentation, filtration, centrifugation, filter press, etc. can be used alone or in combination.
[亜鉛沈殿工程]
次に、第1固液分離工程後の処理液に第2のアルカリを添加して亜鉛を沈殿させる(亜鉛沈殿工程)。ここで、「第1固液分離工程後の処理液」とは、第1固液分離工程において固形分を分離した後の液体部分(ろ液)を指すものとする。
[Zinc precipitation process]
Next, a second alkali is added to the treatment liquid after the first solid-liquid separation step to precipitate zinc (zinc precipitation step). Here, the “treatment liquid after the first solid-liquid separation step” refers to the liquid portion (filtrate) after the solid content is separated in the first solid-liquid separation step.
上述のように、本発明においては、亜鉛浸出工程の後に鉄沈殿工程を行い、沈殿した鉄を第1固液分離工程で分離しているため、第1固液分離工程後の処理液には、ほぼ亜鉛のみが溶解している。したがって、前記処理液にアルカリを添加することにより、亜鉛のみを選択的に沈殿させることができる。 As described above, in the present invention, since the iron precipitation step is performed after the zinc leaching step and the precipitated iron is separated in the first solid-liquid separation step, the treatment liquid after the first solid-liquid separation step is , Almost only zinc is dissolved. Therefore, only zinc can be selectively precipitated by adding an alkali to the treatment solution.
亜鉛沈殿工程で用いる第2のアルカリとしては、特に限定されることなく任意のものを用いることができる。前記第2のアルカリとしては、アルカリ金属水酸化物およびアルカリ土類金属水酸化物からなる群より選択される1または2以上を用いることが好ましく、中でも、水酸化カルシウムおよび水酸化ナトリウムの少なくとも一方を用いることがより好ましい。これらのアルカリは安価に入手できるため、処理コストを低減することができる。 The second alkali used in the zinc precipitation step is not particularly limited and any desired one can be used. As the second alkali, one or more selected from the group consisting of an alkali metal hydroxide and an alkaline earth metal hydroxide is preferably used, and among them, at least one of calcium hydroxide and sodium hydroxide is preferable. It is more preferable to use Since these alkalis can be obtained inexpensively, the processing cost can be reduced.
なお、亜鉛浸出工程において硫酸を使用した場合、前記第2のアルカリとしてアルカリ土類金属水酸化物を用いると、CaSO4などの水に不溶性の塩を形成し、亜鉛と共に沈殿する。そしてその結果、亜鉛沈殿工程で得られる固形分(沈殿物)の亜鉛濃度(純度)が低下してしまうという問題がある。これに対して、第2のアルカリとして水酸化ナトリウムを使用すれば、Na2SO4は水に可溶であるためこのような問題は生じない。そのため、亜鉛浸出工程において硫酸を使用する場合には、前記亜鉛沈殿工程における第2のアルカリとして水酸化ナトリウムを用いることが好ましい。 When sulfuric acid is used in the zinc leaching step, when an alkaline earth metal hydroxide is used as the second alkali, a water-insoluble salt such as CaSO 4 is formed to precipitate together with zinc. And as a result, there exists a problem that the zinc concentration (purity) of solid content (precipitate) obtained by a zinc precipitation process will fall. On the other hand, if sodium hydroxide is used as the second alkali, such a problem does not occur because Na 2 SO 4 is soluble in water. Therefore, when using sulfuric acid in the zinc leaching step, it is preferable to use sodium hydroxide as the second alkali in the zinc precipitation step.
亜鉛沈殿工程において調整されるpHは、特に限定されず、亜鉛を沈殿させることができるpHであれば任意の値とすることができるが、具体的にはpHを8.0以上12.0以下とすることが好ましい。pHを8.0以上とすることにより、亜鉛を効率的に沈殿させることができる。また、pHを12.0以下とすることにより、一度沈殿した亜鉛が処理液に再溶解してしまうことを防ぎ、亜鉛の回収率をさらに向上させることができる。 The pH adjusted in the zinc precipitation step is not particularly limited, and may be any value as long as it can precipitate zinc. Specifically, the pH is 8.0 or more and 12.0 or less It is preferable to By setting the pH to 8.0 or more, zinc can be efficiently precipitated. In addition, by setting the pH to 12.0 or less, it is possible to prevent zinc that has once precipitated from being redissolved in the treatment liquid, and to further improve the zinc recovery rate.
亜鉛浸出工程における反応温度については、処理液が凝固あるいは蒸発しない温度域で任意に設定することができる。また、反応時間については、亜鉛の沈殿形成時間と処理効率を鑑み、15分以上120分以下とすることが好ましい。 The reaction temperature in the zinc leaching step can be arbitrarily set in a temperature range in which the treatment liquid does not coagulate or evaporate. Moreover, about reaction time, it is preferable to set it as 15 minutes or more and 120 minutes or less in view of the precipitation formation time of zinc, and a process efficiency.
[第2固液分離工程]
最後に、亜鉛沈殿工程後の処理液を固液分離する(第2固液分離工程)。これにより、処理液から固形分(亜鉛沈殿物)を分離する。
[Second solid-liquid separation step]
Finally, the treatment liquid after the zinc precipitation step is subjected to solid-liquid separation (second solid-liquid separation step). Thereby, solid content (zinc precipitate) is separated from the treatment liquid.
第2固液分離工程において用いる固液分離手法については特に限定されず、任意の方法を用いることができる。例えば、重力沈降分離、ろ過、遠心分離、フィルタプレスなどの方法を、段独または複数組み合わせて用いることができる。 The solid-liquid separation method used in the second solid-liquid separation step is not particularly limited, and any method can be used. For example, methods such as gravity sedimentation, filtration, centrifugation, filter press, etc. can be used alone or in combination.
以上の手順により、製鉄ダストから効率的に亜鉛を分離することができる。本発明の方法で分離された亜鉛沈殿物は、亜鉛を40%以上の高濃度で含有しており、亜鉛原料として価値が高い。そこで、上記第2固液分離工程で分離された亜鉛を回収する亜鉛回収工程をさらに設けることにより、亜鉛製錬等を経て亜鉛原料として再資源化することができる。 By the above procedure, zinc can be efficiently separated from steelmaking dust. The zinc precipitate separated by the method of the present invention contains zinc at a high concentration of 40% or more, and is valuable as a zinc raw material. Therefore, by further providing a zinc recovery step of recovering the zinc separated in the second solid-liquid separation step, it is possible to recycle as zinc raw material through zinc smelting and the like.
(第2の実施形態)
図5は、本発明の他の実施形態における亜鉛の分離方法を示すフローチャートである。前記フローチャートに示したように、本実施形態における亜鉛の分離方法は、亜鉛浸出工程(S1)とpH調整工程(S2)との間に、処理液を固液分離する第3固液分離工程(S11)をさらに備える。
Second Embodiment
FIG. 5 is a flow chart showing a zinc separation method according to another embodiment of the present invention. As shown in the flow chart, in the method of separating zinc according to the present embodiment, the third solid-liquid separation step (solid-liquid separation step) is performed between the zinc leaching step (S1) and the pH adjustment step (S2). S11) is further provided.
先に述べた第1の実施形態においては、第1固液分離工程においては、亜鉛浸出工程で生じた亜鉛浸出残渣および鉄沈殿工程で生じた固形物を同時に固液分離するが、本実施形態では、亜鉛浸出工程後の第3固液分離工程において亜鉛浸出残渣を固液分離し、第1固液分離工程においては、鉄沈殿工程において生じた固形分のみを固液分離する。 In the first embodiment described above, in the first solid-liquid separation step, the zinc leaching residue produced in the zinc leaching step and the solid substance produced in the iron precipitation step are simultaneously subjected to solid-liquid separation. In the third solid-liquid separation step after the zinc leaching step, the zinc leaching residue is solid-liquid separated, and in the first solid-liquid separation step, only the solid content generated in the iron precipitation step is solid-liquid separated.
第3固液分離工程において用いる固液分離手法については特に限定されず、任意の方法を用いることができる。例えば、重力沈降分離、ろ過、遠心分離、フィルタプレスなどの方法を、段独または複数組み合わせて用いることができる。 The solid-liquid separation method used in the third solid-liquid separation step is not particularly limited, and any method can be used. For example, methods such as gravity sedimentation, filtration, centrifugation, filter press, etc. can be used alone or in combination.
第3固液分離工程を行う場合、第3固液分離工程で得られた鉄(亜鉛浸出残渣)を回収する第2鉄回収工程をさらに備えることが好ましい。これにより、亜鉛浸出残渣に対して焼結工程を行い、製鉄原料として資源として再利用することができる。 When the third solid-liquid separation step is performed, it is preferable to further include a ferric iron recovery step of recovering iron (zinc leaching residue) obtained in the third solid-liquid separation step. Thereby, a sintering process is performed with respect to a zinc leaching residue, and it can recycle | reuse as resources as iron-making raw materials.
なお、上記以外の点については、第1の実施形態と同様とすることができる。 The other points than the above can be the same as those of the first embodiment.
(亜鉛材料の製造方法)
本発明による亜鉛材料の製造方法は、製鉄ダストから、上記亜鉛の分離方法により亜鉛を分離して回収することを特徴とする。これにより、製鉄ダストに含まれる亜鉛を濃縮して、亜鉛含有率40%以上の亜鉛材料を製造することができる。
(Method of manufacturing zinc material)
The method for producing a zinc material according to the present invention is characterized in that zinc is separated and recovered from steelmaking dust by the above-described method for separating zinc. Thereby, the zinc contained in iron-making dust can be concentrated, and a zinc material with a zinc content rate of 40% or more can be manufactured.
(鉄材料の製造方法)
本発明による鉄材料の製造方法は、製鉄ダストから、上記亜鉛の分離方法により鉄を分離して回収することを特徴とする。これにより、製鉄ダストに含まれる鉄の全てを回収して再資源化することができる。
(Method of manufacturing iron material)
The method for producing an iron material according to the present invention is characterized in that iron is separated and recovered from iron making dust by the above-described method for separating zinc. This makes it possible to recover and recycle all of the iron contained in the steelmaking dust.
次に、本発明の亜鉛の分離方法における好適条件を検討するために、以下の実験を行った。 Next, the following experiment was performed to examine suitable conditions in the method for separating zinc of the present invention.
<亜鉛および鉄の浸出率>
表1に示す組成を有する高炉ダストに水を加えて、高炉ダスト:水=1:10(重量比)になるように調整した後、3mol/Lの硫酸をpH=1、2、3、4、5になるように添加し、60分間撹拌した後、鉄および亜鉛の浸出率を調査した。なお、実験中の反応pHは、pHコントローラにより一定になるように制御した。
<Leaching rate of zinc and iron>
Water is added to blast furnace dust having the composition shown in Table 1, and adjusted to be blast furnace dust: water = 1: 10 (weight ratio), then 3 mol / L sulfuric acid is adjusted to pH = 1, 2, 3, 4 After stirring for 60 minutes, the leaching rates of iron and zinc were investigated. The reaction pH during the experiment was controlled to be constant by a pH controller.
図6に、浸出処理時のpHと鉄および亜鉛の浸出率との関係を示す。図6から、鉄および亜鉛の浸出率は、浸出処理時のpHの低下とともに上昇し、pH=2でそれぞれ7%、70%に達することが分かる。 FIG. 6 shows the relationship between pH during leaching treatment and the leaching rate of iron and zinc. It can be seen from FIG. 6 that the leaching rates of iron and zinc rise with the decrease in pH at the time of leaching, and reach 7% and 70% at pH = 2, respectively.
図7に、硫酸浸出前後の亜鉛化合物の割合を示す。一般に、亜鉛、酸化亜鉛、硫化亜鉛、亜鉛-鉄複合酸化物(ZnFe2O4)のうち、酸に可溶な物質は、亜鉛および酸化亜鉛であるが、酸浸出後に高炉ダスト中の酸化亜鉛の割合が大きく減少し、ほぼ全量溶解した。したがって、特に好適なpHは2.0以上3.0以下であることが分かる。 FIG. 7 shows the proportions of zinc compounds before and after sulfuric acid leaching. Generally, among zinc, zinc oxide, zinc sulfide and zinc-iron complex oxide (ZnFe 2 O 4 ), acid-soluble substances are zinc and zinc oxide, but zinc oxide in blast furnace dust after acid leaching The proportion of the solution significantly decreased and almost all dissolved. Therefore, it is understood that particularly preferable pH is 2.0 or more and 3.0 or less.
次に、pH=2で浸出後、固液分離工程(第3固液分離工程)を行って得られた亜鉛浸出残渣の成分分析結果を表2に示す。この表に示すように、亜鉛浸出後の残渣における亜鉛含有率は、一般に製鉄原料として再資源化可能といわれる0.4%を下回っていることから、製鉄原料として全量再資源化可能であることが分かる。 Next, after leaching at pH = 2, component analysis results of the zinc leaching residue obtained by performing the solid-liquid separation step (third solid-liquid separation step) are shown in Table 2. As shown in this table, since the zinc content in the residue after zinc leaching is less than 0.4% which is generally said to be recyclable as iron making material, it is possible to totally recycle as iron making material I understand.
さらに、上記固液分離工程(第3固液分離工程)後の処理液(ろ液)に、酸化剤としての過酸化水素水を添加しながら10質量%水酸化カルシウムをpH=3、4、5、6、7になるように添加し、60分間撹拌した後、鉄および亜鉛の回収率を調査した。なお、実験中の反応pHは、pHコントローラにより一定になるように制御した。 Furthermore, while adding hydrogen peroxide water as an oxidizing agent to the treatment liquid (filtrate) after the above solid-liquid separation step (third solid-liquid separation step), 10 mass% calcium hydroxide is pH = 3, 4, After adding to become 5, 6, 7 and stirring for 60 minutes, the recovery of iron and zinc was investigated. The reaction pH during the experiment was controlled to be constant by a pH controller.
図8に、水酸化カルシウム添加後のpHと、鉄沈殿工程における鉄および亜鉛の沈殿率との関係を示す。図8から、鉄の沈殿率はpH=4を下回ると急激に低下する一方、亜鉛の沈殿率はpHとともに上昇した。特にpH=6を超えると顕著に沈殿率が上昇し、pH=7ではほぼ全量沈殿した。すなわち、亜鉛を沈殿させることなく鉄だけを選択的に沈殿するのに好適なpHはpH4.0〜6.0であることが分かった。 FIG. 8 shows the relationship between pH after addition of calcium hydroxide and the precipitation rate of iron and zinc in the iron precipitation step. From FIG. 8, the precipitation rate of iron falls rapidly below pH = 4, while the precipitation rate of zinc rises with pH. In particular, when the pH exceeded 6, the precipitation rate significantly increased, and when the pH was 7, almost all of the precipitates were precipitated. That is, it was found that the preferred pH for selectively precipitating iron alone without precipitating zinc is pH 4.0 to 6.0.
なお、上記実験における亜鉛および鉄の「沈殿率」とは、鉄沈殿工程に供された処理液に含まれていたZnまたはFeの量に対する、鉄沈殿工程において沈殿したZnまたはFeの量の割合であり、具体的には以下の手順で決定した。 The "precipitation rate" of zinc and iron in the above experiment means the ratio of the amount of Zn or Fe precipitated in the iron precipitation step to the amount of Zn or Fe contained in the treatment liquid subjected to the iron precipitation step. Specifically, it was determined according to the following procedure.
(亜鉛の沈殿率)
第3固液分離工程後の処理液(ろ液)中のZn濃度:CZn、0(mg/L)と、第1固液分離工程後の処理液(ろ液)中のZn濃度:CZn、1(mg/L)とを、誘導結合プラズマ質量分析法(ICP−MS)により測定した。得られた値から、下記(1)式によりZnの沈殿率を算出した。
亜鉛の沈殿率(%)=(CZn、0−CZn、1/CZn、0)×100…(1)
(Zinc precipitation rate)
Zn concentration in the treated liquid (filtrate) after the third solid-liquid separation step: Zn , 0 (mg / L) and Zn concentration in the treated liquid (filtrate) after the first solid-liquid separation step: C Zn , 1 (mg / L) was measured by inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS). From the obtained values, the precipitation rate of Zn was calculated by the following equation (1).
Precipitation rate of zinc (%) = ( Czn , 0- Czn , 1 / Czn , 0 ) x 100 (1)
(鉄の沈殿率)
亜鉛の場合と同様に、第3固液分離工程後の処理液(ろ液)中のFe濃度:CFe、0(mg/L)と、第1固液分離工程後の処理液(ろ液)中のFe濃度:CFe、1(mg/L)とを、誘導結合プラズマ質量分析法(ICP−MS)により測定した。得られた値から、下記(2)式によりFeの沈殿率を算出した。
鉄の沈殿率(%)=(CFe、0−CFe、1/CFe、0)×100…(2)
(Iron deposition rate)
As in the case of zinc, Fe concentration in the treated liquid (filtrate) after the third solid-liquid separation step: C 2 Fe 0 (mg / L) and the treated liquid after the first solid-liquid separation step (filtrate) Fe concentration in C): C 2 Fe 1 (mg / L) was measured by inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS). From the obtained values, the precipitation rate of Fe was calculated by the following equation (2).
Precipitation rate of iron (%) = (C Fe , 0 -C Fe , 1 / C Fe , 0 ) × 100 (2)
(発明例)
図1に示したフローに従って高炉ダストから亜鉛を分離した。すなわち、まず、表1に示した組成を有する高炉ダストに水を加えて、高炉ダスト:水=1:10(重量比)のスラリー状となるように調整した。その後、前記スラリーに3mol/Lの硫酸を添加してpH=2.0に調整し、高炉ダストに含まれる亜鉛を浸出させた(亜鉛浸出工程)。
(Invention example)
Zinc was separated from blast furnace dust according to the flow shown in FIG. That is, first, water was added to blast furnace dust having the composition shown in Table 1 to prepare slurry of blast furnace dust: water = 1: 10 (weight ratio). Thereafter, 3 mol / L of sulfuric acid was added to the slurry to adjust to pH = 2.0, and zinc contained in blast furnace dust was leached out (zinc leaching step).
前記亜鉛浸出工程後の処理液に、アルカリを添加して鉄を沈殿させた(鉄沈殿工程)。前記鉄沈殿工程においては、仕切り板によって同じ容積の2つの区画に分割された反応槽を使用した。具体的な処理の手順は次のとおりである。まず、前記反応槽の一方の区画に前記亜鉛浸出工程後の処理液を受入れ、該区画の処理液に過酸化水素と10wt%の水酸化カルシウムスラリーとをpHが4.5になるよう添加した。次いで、pH:4.5に調整された前記処理液を、前記反応槽の他方の区画に受入れ、さらに過酸化水素と10wt%の水酸化カルシウムスラリーとをpHが5.0となるように添加した。過酸化水素水の添加量は、それぞれの区画の処理液中の鉄濃度をあらかじめ定量し、全ての鉄イオンと反応するだけの量とした。 An alkali was added to the treatment liquid after the zinc leaching step to precipitate iron (iron precipitation step). In the iron precipitation step, a reaction vessel divided into two compartments of the same volume by partition plates was used. The concrete procedure of the process is as follows. First, the treatment liquid after the zinc leaching step was received in one section of the reaction tank, and hydrogen peroxide and a 10 wt% calcium hydroxide slurry were added to the treatment liquid of the section so that the pH was 4.5. . Then, the treatment liquid adjusted to pH: 4.5 is received in the other section of the reaction vessel, and hydrogen peroxide and 10 wt% calcium hydroxide slurry are further added so that the pH is 5.0. did. The amount of hydrogen peroxide solution added was such that the iron concentration in the treatment solution of each section was quantified in advance, and the amount was sufficient to react with all the iron ions.
その後、前記鉄沈殿工程後の処理液を固液分離した(第1固液分離工程)。 Thereafter, the treatment liquid after the iron precipitation step was subjected to solid-liquid separation (first solid-liquid separation step).
得られた処理液(ろ液)に対し、2.5mol/Lの水酸化ナトリウム水溶液をpH=9.0になるように添加し、処理液に含まれる亜鉛を沈殿させた(亜鉛沈殿工程)。 An aqueous solution of 2.5 mol / L sodium hydroxide was added to the obtained treatment liquid (filtrate) so that the pH was 9.0, and zinc contained in the treatment liquid was precipitated (zinc precipitation step) .
最後に、前記亜鉛沈殿工程で得られた処理液を固液分離して、沈殿した亜鉛を分離した(第2固液分離工程)。 Finally, solid-liquid separation was performed on the treatment liquid obtained in the zinc precipitation step to separate the precipitated zinc (second solid-liquid separation step).
<鉄および亜鉛の沈殿率>
上記鉄沈殿工程における鉄および亜鉛の沈殿率を図9に示す。この結果より、本発明の方法によれば、鉄沈殿工程において、亜鉛をほとんど沈殿させることなく、鉄を完全に沈殿させて除去できることが分かる。
<Settling rate of iron and zinc>
The precipitation rates of iron and zinc in the above iron precipitation step are shown in FIG. From this result, it can be seen that according to the method of the present invention, iron can be completely precipitated and removed in the iron precipitation step with little precipitation of zinc.
なお、先に示した実験と同様、本実施例における亜鉛および鉄の「沈殿率」とは、鉄沈殿工程に供された処理液に含まれていたZnまたはFeの量に対する、鉄沈殿工程において沈殿したZnまたはFeの量の割合である。ただし、本実施例では第3固液分離工程を行っていないため、鉄沈殿工程に供された処理液としては、亜鉛浸出工程後の処理液を用いた。具体的には以下とおりである。 In the same manner as the experiment described above, the “precipitation rate” of zinc and iron in this example refers to the iron precipitation step with respect to the amount of Zn or Fe contained in the treatment solution subjected to the iron precipitation step. It is the proportion of the amount of Zn or Fe precipitated. However, since the third solid-liquid separation step was not performed in this example, the treatment liquid after the zinc leaching step was used as the treatment liquid subjected to the iron precipitation step. Specifically, it is as follows.
(亜鉛の沈殿率)
亜鉛浸出工程後の処理液(ろ液)中のZn濃度:CZn、0(mg/L)と、第1固液分離工程後の処理液(ろ液)中のZn濃度:CZn、1(mg/L)とを、誘導結合プラズマ質量分析法(ICP−MS)により測定した。得られた値から、下記(1)式によりZnの沈殿率を算出した。
亜鉛の沈殿率(%)=(CZn、0−CZn、1/CZn、0)×100…(1)
(Zinc precipitation rate)
Zn concentration in treatment solution (filtrate) after zinc leaching step: Zn , 0 (mg / L) and Zn concentration in treatment solution (filtrate) after first solid-liquid separation step: C Zn , 1 (Mg / L) was measured by inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS). From the obtained values, the precipitation rate of Zn was calculated by the following equation (1).
Precipitation rate of zinc (%) = ( Czn , 0- Czn , 1 / Czn , 0 ) x 100 (1)
(鉄の沈殿率)
亜鉛の場合と同様に、亜鉛浸出工程後の処理液(ろ液)中のFe濃度:CFe、0(mg/L)と、第1固液分離工程後の処理液(ろ液)中のFe濃度:CFe、1(mg/L)とを、誘導結合プラズマ質量分析法(ICP−MS)により測定した。得られた値から、下記(2)式によりFeの沈殿率を算出した。
鉄の沈殿率(%)=(CFe、0−CFe、1/CFe、0)×100…(2)
(Iron deposition rate)
As in the case of zinc, Fe concentration in the treated liquid (filtrate) after the zinc leaching step: C 2 Fe 0 (mg / L) and in the treated liquid (filtrate) after the first solid-liquid separation step Fe concentration: C 2 Fe 1 (mg / L) was measured by inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS). From the obtained values, the precipitation rate of Fe was calculated by the following equation (2).
Precipitation rate of iron (%) = (C Fe , 0 -C Fe , 1 / C Fe , 0 ) × 100 (2)
<亜鉛含有率>
上記亜鉛沈殿工程で沈殿した沈殿物の成分分析を行った。成分分析結果を表3に示す。表3から、得られた沈殿物は、亜鉛が42.6%まで濃縮されており、亜鉛原料としての回収価値が高いとされる亜鉛含有率40%を上回っており、製鉄ダストより分離した亜鉛を亜鉛原料として再資源化できることが分かる。
<Zinc content rate>
The component analysis of the precipitate which precipitated by the said zinc precipitation process was performed. The component analysis results are shown in Table 3. From Table 3, the obtained precipitate is concentrated to 42.6% of zinc, and exceeds the zinc content of 40%, which is considered to have a high recovery value as a zinc raw material, and zinc separated from iron dust Can be recycled as a zinc source.
(比較例)
比較のために、鉄沈殿工程に用いる反応槽の内部を区切らずに使用した点以外は上記発明例と同様の条件で、高炉ダストからの亜鉛の分離を行った。なお、反応槽全体の容積は、上記発明例で使用した反応槽全体の容積と同じとした。
(Comparative example)
For comparison, zinc was separated from blast furnace dust under the same conditions as in the above-mentioned invention example except that the inside of the reaction tank used in the iron precipitation step was used without separation. In addition, the volume of the whole reaction tank was made the same as the volume of the whole reaction tank used by the said invention example.
上記発明例および比較例のそれぞれについて、亜鉛除去率および鉄再資源化率を、それぞれ以下の手順で測定した。測定結果を表4に示す。 The zinc removal rate and the iron recycling rate were measured in the following procedures for each of the invention example and the comparative example. The measurement results are shown in Table 4.
<亜鉛除去率>
前記亜鉛除去率とは、処理前の製鉄ダストに含まれる亜鉛の量に対する、第1固液分離工程において固形分(沈殿)として回収されなかった亜鉛の量の割合を指す。第1固液分離工程において回収される固形分は、亜鉛浸出工程において溶解しなかった残渣(亜鉛浸出残渣)と、鉄沈殿工程において沈殿した固形分とからなり、鉄材料として回収されるものである。したがって、この第1固液分離工程で得られた固形分に含まれていない亜鉛の量を、除去することができた亜鉛の量と見なすことができる。
<Zinc removal rate>
The zinc removal rate refers to the ratio of the amount of zinc not recovered as solids (precipitate) in the first solid-liquid separation step to the amount of zinc contained in the iron-making dust before treatment. The solid content recovered in the first solid-liquid separation step is composed of a residue (zinc leaching residue) not dissolved in the zinc leaching step and a solid content precipitated in the iron precipitation step, and is recovered as an iron material is there. Therefore, the amount of zinc not contained in the solid content obtained in the first solid-liquid separation step can be regarded as the amount of zinc which could be removed.
すなわち、前記亜鉛除去率は、処理前の製鉄ダストのZn濃度:CZn、a(質量%)、第1固液分離工程で分離された固形分中のZn濃度:CZn、b(質量%)を測定し、次の(3)式により算出した。
亜鉛除去率(質量%)=100−(CZn、b/CZn、a)×100…(3)
That is, the zinc removal rate is determined as follows: Zn concentration in iron dust before treatment: C Zn , a (mass%), Zn concentration in solid separated in the first solid-liquid separation step: C Zn , b (mass% ) Was measured and calculated by the following equation (3).
Zinc removal rate (mass%) = 100-( Czn , b / Czn , a ) x 100 (3)
<鉄再資源化率>
前記鉄再資源化率とは、処理前の製鉄ダストに含まれる鉄の量に対する、第1固液分離工程において固形分(沈殿)として回収された鉄の量の割合を指す。上述したように、この第1固液分離工程において回収される固形分は、亜鉛浸出工程において溶解しなかった残渣(亜鉛浸出残渣)と、鉄沈殿工程において沈殿した固形分とからなり、鉄材料として回収されるものである。言い換えると、この第1固液分離工程で固形分として回収されずに処理液側に残ったFeの量の割合が、再資源化されなかった鉄の割合と言えるから、その値を100から引くことによって鉄再資源化率を求めることができる。
<Iron recycling rate>
The iron recycling rate refers to the ratio of the amount of iron recovered as the solid content (precipitation) in the first solid-liquid separation step to the amount of iron contained in the iron-making dust before treatment. As described above, the solid content recovered in this first solid-liquid separation step is composed of the residue not dissolved in the zinc leaching step (zinc leaching residue) and the solid content precipitated in the iron precipitation step, and the iron material It will be collected as In other words, the ratio of the amount of Fe remaining on the treatment liquid side without being collected as solid in the first solid-liquid separation step can be said to be the ratio of iron that has not been recycled, so the value is subtracted from 100 The iron recycling rate can be determined by
すなわち、前記鉄再資源化率は、亜鉛浸出工程後の処理液を分取し、ろ過したろ液中のFe濃度:CFe、a(質量%)、第1固液分離工程後の処理液のFe濃度:CFe、b(質量%)を測定し、次の(4)式により算出した。
鉄再資源化率(質量%)=100−(CFe、b/CFe、a)×100…(4)
That is, the iron recycling rate is determined by separating the treatment solution after the zinc leaching step and filtering the Fe concentration in the filtrate: C Fe , a (mass%), the treatment solution after the first solid-liquid separation step Fe concentration: C 2 Fe , b (mass%) was measured, and calculated according to the following equation (4).
Iron recycling rate (mass%) = 100- (C Fe , b / C Fe , a ) × 100 (4)
表4に示した結果から分かるように、比較例では亜鉛除去率は37%と低かったが、発明例では亜鉛除去率が比較例よりも30%近く向上した。これは、鉄沈殿工程において複数に分割された反応槽を用いなかった比較例では、pH調整を精度良く行うことができず、FeとともにZnも沈殿してしまったためであると考えられる。その原因としては、上述したように、反応槽内の位置によるpHのばらつきや、中和反応が完了するためのタイムラグに起因するpH制御の誤差などが考えられる。また、水酸化カルシウムのようなアルカリの添加は、通常、本実施例のようにアルカリをスラリー状にして行われるため、未反応のまま水酸化カルシウムが鉄沈殿工程の後の第1固液分離工程において反応し、pHが上昇して亜鉛が沈殿してしまうことも考えられる。これに対し、複数の区画に分割された反応槽を用いた発明例では、1区画当たりの処理液の量が少ないため、上述したような悪影響を受けることなく精度良くpHを制御することができ、その結果、亜鉛除去率を著しく向上させることができたと考えられる。 As can be seen from the results shown in Table 4, in the comparative example, the zinc removal rate was as low as 37%, but in the invention example, the zinc removal rate was improved by almost 30% over the comparative example. It is considered that this is because in the comparative example in which the reaction vessel divided into a plurality of parts in the iron precipitation step is not used, pH adjustment can not be accurately performed, and Zn as well as Fe is precipitated. As the cause, as described above, the variation of pH depending on the position in the reaction tank, the error of pH control due to the time lag for completing the neutralization reaction, etc. can be considered. In addition, since the addition of an alkali such as calcium hydroxide is usually performed by making the alkali into a slurry as in this example, calcium hydroxide is unreacted before the first solid-liquid separation after the iron precipitation step. It is also conceivable that the reaction occurs in the process, and the pH rises to precipitate zinc. On the other hand, in the example of the invention using the reaction vessel divided into a plurality of sections, since the amount of treatment liquid per section is small, the pH can be controlled with high precision without being adversely affected as described above. As a result, it is considered that the zinc removal rate could be significantly improved.
このように、本発明によれば、製鉄ダストから高い回収率で効率よく亜鉛を分離することができるため、製鉄業において有用である。 As described above, according to the present invention, zinc can be efficiently separated from steelmaking dust at a high recovery rate, which is useful in the steelmaking industry.
Claims (11)
前記亜鉛浸出工程後の処理液に、第1のアルカリおよび酸化剤を添加して鉄を沈殿させる鉄沈殿工程と、
前記鉄沈殿工程後の処理液を固液分離する第1固液分離工程と、
前記第1固液分離工程後の処理液に第2のアルカリを添加して亜鉛を沈殿させる亜鉛沈殿工程と、
前記亜鉛沈殿工程後の処理液を固液分離する第2固液分離工程とを含み、
前記鉄沈殿工程において、複数の区画に分割された反応槽を使用し、前記複数の区画のうち少なくとも2つの区画において前記第1のアルカリの添加を行う、亜鉛の分離方法。 A zinc leaching step of adjusting the pH to 1.0 or more by adding an acid to iron making dust, and leaching the zinc contained in the iron making dust;
An iron precipitation step of precipitating iron by adding a first alkali and an oxidant to the treatment liquid after the zinc leaching step;
A first solid-liquid separation step of solid-liquid separation of the treatment liquid after the iron precipitation step;
A zinc precipitation step of precipitating zinc by adding a second alkali to the treatment liquid after the first solid-liquid separation step;
And d) a second solid-liquid separation step of solid-liquid separation of the treatment liquid after the zinc precipitation step;
The method for separating zinc according to claim 1, wherein in the iron precipitation step, the reaction vessel divided into a plurality of sections is used, and the addition of the first alkali is performed in at least two of the plurality of sections.
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