還元処理装置及び還元処理方法
【課題】処理コストが低減される還元処理装置及び還元処理方法を提供する。
【解決手段】亜鉛含有酸化鉄又は酸化亜鉛又は酸化鉄が供給される還元炉２内に、還元材として効果的であると共に還元に必要な熱量を発生し加熱材として機能する廃棄物であるＡＳＲ、家電シュレッダーダスト、廃プラスチック、廃棄物から得られるＲＤＦ、ＲＰＦ、汚泥、油泥、木くず、繊維くず、ゴムくず、動植物性残渣のうちの少なくとも一つを供給し、これを熱源として助燃料を用いない状態で還元処理を行い、処理コストの低減（助燃料を用いない分のランニングコストの低減）を図りつつ、亜鉛を還元し且つ／又は酸化鉄を還元して金属鉄を得る。
【解決手段】亜鉛含有酸化鉄又は酸化亜鉛又は酸化鉄が供給される還元炉２内に、還元材として効果的であると共に還元に必要な熱量を発生し加熱材として機能する廃棄物であるＡＳＲ、家電シュレッダーダスト、廃プラスチック、廃棄物から得られるＲＤＦ、ＲＰＦ、汚泥、油泥、木くず、繊維くず、ゴムくず、動植物性残渣のうちの少なくとも一つを供給し、これを熱源として助燃料を用いない状態で還元処理を行い、処理コストの低減（助燃料を用いない分のランニングコストの低減）を図りつつ、亜鉛を還元し且つ／又は酸化鉄を還元して金属鉄を得る。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、亜鉛含有酸化鉄又は酸化亜鉛又は酸化鉄を還元処理する装置及び還元処理する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、亜鉛含有酸化鉄を含む例えば製鉄所発生ダストを被処理物とし、この被処理物と、亜鉛含有酸化鉄中の亜鉛酸化物及び酸化鉄を還元する例えばコークス等の炭材（還元材）とを主体とする混合物原料を作製し、この混合物原料を炉内雰囲気温度が１１００°Ｃ以上のロータリーキルンの炉内に装入して、重油・酸素バーナー（燃料燃焼装置）で加熱し、炭材により亜鉛含有酸化鉄中の亜鉛酸化物を還元しさらに蒸発させ、例えば高炉等の還元炉に装入可能な鉄含有物を得るロータリーキルンを用いた亜鉛含有酸化鉄の脱亜鉛方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００２−２４１８５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ここで、上記特許文献１のものにあっては、処理コストの低減が望まれている。また、還元処理の対象を亜鉛含有酸化鉄に代えて酸化亜鉛又は酸化鉄とした場合にも同様に、処理コストの低減が望まれている。
【０００４】
本発明は、このような課題を解決するために成されたものであり、亜鉛含有酸化鉄又は酸化亜鉛又は酸化鉄、及び還元材を加熱処理することで亜鉛を還元し且つ／又は酸化鉄を還元し金属鉄を得る場合にあって処理コストの低減が可能とされる還元処理装置及び還元処理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】
【０００５】
本発明による還元処理装置は、還元炉で、亜鉛含有酸化鉄又は酸化亜鉛又は酸化鉄、及び還元材を加熱処理することで、亜鉛を還元し且つ／又は酸化鉄を還元し金属鉄を得る還元処理装置であって、還元炉は、還元材であると共に加熱材として、ＡＳＲ、家電シュレッダーダスト、廃プラスチック、ＲＤＦ、ＲＰＦ、汚泥、油泥、木くず、繊維くず、ゴムくず、動植物性残渣のうちの少なくとも一つを導入し、これを熱源として助燃料を用いない状態で還元処理を行うことを特徴としている。
【０００６】
また、本発明による還元処理方法は、還元炉で亜鉛含有酸化鉄又は酸化亜鉛又は酸化鉄、及び還元材を加熱処理することで、亜鉛を還元し且つ／又は酸化鉄を還元し金属鉄を得る還元処理方法であって、還元材であると共に加熱材として、ＡＳＲ、家電シュレッダーダスト、廃プラスチック、ＲＤＦ、ＲＰＦ、汚泥、油泥、木くず、繊維くず、ゴムくず、動植物性残渣のうちの少なくとも一つを供給し、これを熱源として助燃料を用いない状態で還元処理を行うことを特徴としている。
【０００７】
このような還元処理装置及び還元処理方法によれば、亜鉛含有酸化鉄又は酸化亜鉛又は酸化鉄が供給される還元炉内に、還元材として効果的であると共に還元に必要な熱量を発生し加熱材として機能する廃棄物であるＡＳＲ、家電シュレッダーダスト、廃プラスチック、廃棄物から得られるＲＤＦ、ＲＰＦ、汚泥、油泥、木くず、繊維くず、ゴムくず、動植物性残渣のうちの少なくとも一つが供給され、これを熱源として助燃料を用いない状態で還元処理が行われるため、処理コストの低減（助燃料を用いない分のランニングコストの低減）を図りつつ、亜鉛が還元され且つ／又は酸化鉄が還元されて金属鉄が得られる。
【０００８】
ここで、還元炉としては種々のものが採用され得るが、シュレッダーダスト業者から排出された状態のＡＳＲであっても容易に投入できると共に、炉内に好適な還元雰囲気を形成できるロータリーキルンを採用するのが好ましい。
【０００９】
また、還元炉には、Ｃａを含む物資が供給されると、還元炉内の塩基度が上がり、還元炉内でのクリンカの生成が防止される。
【００１０】
また、亜鉛含有酸化鉄又は酸化亜鉛又は酸化鉄は、造粒されてから還元炉に導入されると、飛灰率が低減され飛散防止効果が高められる。
【発明の効果】
【００１１】
このように本発明によれば、処理コストの低減が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明による還元処理装置及び還元処理方法の好適な実施形態について図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の実施形態に係る還元処理装置を備えた設備を示す構成図であり、ここでは、還元処理装置は、亜鉛含有酸化鉄の還元処理装置とされている。
【００１３】
図１に示すように、設備１００は、電炉（電気炉）１と、この電炉１の電炉ダストと還元材を導入して加熱処理するロータリーキルン（還元炉）２と、このロータリーキルン２の出口２ｆに連絡されて燃焼を完結させる二次燃焼塔３と、この二次燃焼塔３からの排ガスを導入して熱交換を行うボイラ（熱回収装置）４と、このボイラ４からの排ガスを冷却するガス冷却塔５と、このガス冷却塔５からの排ガスを導入し固気分離するサイクロン６と、このサイクロン６からの排ガス中のダストを捕集する前段バグフィルタ７ａと、前段バグフィルタ７ａからの排ガスに排ガス処理剤としての消石灰、活性炭を供給する排ガス処理剤供給装置１０と、この排ガス処理剤の供給位置より下流に連絡されて前段バグフィルタ７ａからの排ガス中のダストを捕集する後段バグフィルタ７ｂとを備えている。
【００１４】
また、設備１００は、ロータリーキルン２の出口２ｆから排出される排出物から鉄を選別する磁選機８と、この磁選機８で鉄が除去された排出物から銅を選別する銅選別機９とを備えている。
【００１５】
電炉１は、例えば１５００〜１７００°Ｃの炉内温度で鉄スクラップを原料として溶融し鋼を製造するものであり、この電炉１からは飛灰として電炉ダストが発生する。この電炉ダストの代表的な性状を表１に示す。
【００１６】
【表１】
【００１７】
表１に示すように、電炉ダストは、鉄分全体（Ｔ−Ｆｅ）の含有率が２２％程度、金属鉄（Ｍ−Ｆｅ）の含有率が０．８％程度、酸化鉄の含有率が３０％程度、亜鉛の含有率が３０％程度であり、多くの亜鉛含有酸化鉄を含有している。従って、電炉ダストは、このままの性状では廃棄物扱いで非鉄精錬所に引き取られることになる。
【００１８】
ロータリーキルン２は、円筒形状の回転胴部２ａを有して横置きされ、入口側となる前部（図示左側）から出口側となる後部（図示右側）に向かって下方に所定に傾斜するようにして配設されている。なお、ロータリーキルン２としては、水平置きされるものもある。このロータリーキルン２は、その胴部２ａの前端部が固定部としての前支持部２ｂにより閉じられていると共に回転自在に支持され、その胴部２ａの後端部が固定部としての二次燃焼塔３に挿入されて回転自在に支持されている。
【００１９】
前支持部２ｂには、電炉１からの電炉ダストを炉内に導入する導入ダクト２ｃが貫設されると共に、例えば重油等の燃料を、炉内に導入される燃焼用空気を用いて燃焼する燃料燃焼装置２ｄが貫設されている。この燃料燃焼装置２ｄは、後述の炉内の還元温度となるように、炉の立ち上げ時において炉内を予熱するためのものであり、炉内が還元温度に昇温し処理が開始されると（実運転になると）、その駆動を停止する構成とされている。そして、炉内温度は、出口２ｆ近くに設けられた温度センサ（温度情報取得手段）１２により検出される。また、導入ダクト２ｃには、還元材供給装置２ｅが設けられている。この還元材供給装置２ｅは、ロータリーキルン２の運転を停止すること無く炉内に還元材を吹き込み所定位置に供給するものである。さらに、前支持部２ｂには、炉内に冷却水を噴霧するための冷却水噴霧装置１３が貫設されている。
【００２０】
また、ロータリーキルン２は、温度センサ１２により検出される温度に基づいて、炉内の温度が一定となるように、冷却水噴霧装置１３の駆動を制御する制御手段１５を備えている。この制御手段１５は、冷却水を冷却水噴霧装置１３に供給するための冷却水ラインに設けられたバルブ１４の開閉及びその開度を調整することで、噴霧量を制御し、炉内の温度を一定とする。
【００２１】
ここで、上記還元材供給装置２ｅにより供給される還元材は、ここでは、ＡＳＲ（自動車由来のシュレッダーダスト）であり、自動車リサイクル法から処理が義務づけられているものである。このＡＳＲは、未選または選別されたＡＳＲであり、代表的な性状を表２に示す。
【００２２】
【表２】
【００２３】
表２に示すように、ＡＳＲは、水素、炭化水素等の揮発分の含有率が５０％程度と多く、固定炭素の含有率が４％程度と少ない。また、このＡＳＲには、比較的多くの銅が含まれている。
【００２４】
これらの電炉ダスト、ＡＳＲが供給されるロータリーキルン２は、炉内を還元雰囲気とすべく出口２ｆの排ガス中Ｏ２濃度が５％−dry以下となると共に、銅の溶融を防止すべく炉の還元温度が８００〜１０８０°Ｃとなるように、実運転される。この温度による運転によって、ロータリーキルン２内では、固体還元（溶融させない固体状態での還元）が行われる。
【００２５】
このようなロータリーキルン２にあっては、先ず、炉の立ち上げ時において、燃料燃焼装置２ｄが駆動され燃料を燃焼して高温の燃焼ガス及び火炎が発生し、これにより炉内を予熱し、炉内温度を８００〜１０８０°Ｃに昇温させる。そして、炉内温度が８００〜１０８０°Ｃに昇温したら、その駆動が停止され、実運転が開始される。
【００２６】
この実運転にあっては、胴部２ａが所定の速度で回転し、導入ダクト２ｃを介して炉内に供給された電炉ダストは、入口側から出口２ｆへ搬送されながら熱が与えられる。また、還元材供給装置２ｅを介して炉内に供給されたＡＳＲは熱が与えられて還元に必要な熱量を発生し、還元材及び加熱材として効果的に機能し、燃焼処理（加熱処理）が行われる。
【００２７】
このＡＳＲの還元作用により、電炉ダスト中の亜鉛含有酸化鉄から亜鉛が還元されて分離すると共に酸化鉄が還元されて金属鉄が得られる。この時、炉の還元温度が１０８０°Ｃ以下とされているため、融点が１０８３°Ｃの銅が溶融し鉄に付着するということが防止される。また、炉の還元温度が８００°Ｃ以上とされているため、金属化率（酸化鉄中の鉄分のうち金属鉄になる割合）及び脱亜鉛率（亜鉛の除去の割合）が共に高められる（還元性能が高められる）。
【００２８】
図２は、炉内温度と金属化率、脱亜鉛率との関係を示す図である。この図にあっては、横軸がロータリーキルン２内の温度、縦軸が金属化率、脱亜鉛率の割合（％）であり、丸印が金属化率、四角印が脱亜鉛率を示している。図より明らかなように、炉内温度が８００°Ｃ以上であれば、金属化率、脱亜鉛率が約４０％以上と共に高められ満足いく還元性能となる。
【００２９】
また、上記実運転時にあっては、上記熱源（加熱材；還元材）の性状に変動があった場合でも、制御手段１５により冷却水噴霧装置１３の駆動が制御されて炉内の温度が一定に維持される。このため、所望の還元処理が行われる。
【００３０】
そして、鉄、銅を含む排出物は、出口２ｆから流下して排出される。一方、亜鉛含有酸化鉄から分離した亜鉛は揮発し微粒径のダストとして飛散し排ガスに随伴されて二次燃焼塔３のキルン出口２ｆより上方の二次燃焼室３ａに向かう。
【００３１】
ここで、電炉ダスト（亜鉛含有酸化鉄）とＡＳＲの配合比は、１：１〜１：１０とするのが好ましく、１：４とするのが特に好ましい。
【００３２】
キルン出口２ｆから排出された排出物は、磁選機８で鉄が選別され、当該鉄は、電炉１の原料として供される。この鉄は、前述したように、銅の溶融が無いため、品位低下が防止された原料として有効利用される。そして、この電炉ダスト１で生じる電炉ダストは、前述したように、ロータリーキルン２に供給され、これが繰り返される。
【００３３】
また、キルン出口２ｆから排出され磁選機８で鉄が除去された排出物は、銅選別機９で銅が選別され、当該銅は、銅精錬所の原料として供されて有効利用される。
【００３４】
一方、二次燃焼室３ａでは排ガス中の未燃分が完全燃焼し、揮発した亜鉛は酸化亜鉛等となって亜鉛が濃縮された高亜鉛濃度のダストとして後段に向かう。
【００３５】
このダストは排ガスと共にボイラ４を通り、この時、ボイラ４で熱回収が行われて熱源として有効利用が図られる。ボイラ４を通過した排ガスは、ガス冷却塔５で所定温度まで冷却されてからサイクロン６に至り、当該サイクロン６で固気分離が成されて所定の重さのダスト（固形物）が排ガスから分離されて捕集される。このサイクロン６で捕集されるダストは、高亜鉛濃度のダストである。
【００３６】
一方、サイクロン６を通過した排ガスは、前段バグフィルタ７ａを通り、この時、サイクロン６で捕集されなかったダストが前段バグフィルタ７ａで捕集される。この前段バグフィルタ７ａで捕集されるダストも、前述した高亜鉛濃度のダストである。
【００３７】
この前段バグフィルタ７ａを通過した排ガスに対しては、排ガス処理剤供給装置１０から消石灰、活性炭が供給され、排ガス中の塩素分、硫黄分等の有害物質が消石灰と結合すると共に、排ガス中のダイオキシン等の有害物質が活性炭に吸着され、この有害物質と結合した消石灰及びダイオキシン等の有害物質を吸着した活性炭を含む排ガスは、後段バグフィルタ７ｂを通り、この時、消石灰物及び活性炭を含むダストが後段バグフィルタ７ｂで捕集される。この後段バグフィルタ７ｂで捕集されたダストは、埋め立て処理等に供され、後段バグフィルタ７ｂを通過し、脱塩、脱硫、脱ダイオキシンが成され清浄化されたガスは、後段の煙突１１を介し大気に放出される。
【００３８】
一方、サイクロン６及び前段バグフィルタ７ａで捕集され回収された高亜鉛濃度のダストは、亜鉛濃度が５０〜８０％であるため、亜鉛精錬所の粗亜鉛鉱の原料として極めて有効に利用される。因みに、電炉１からの電炉ダストにあっては亜鉛濃度は３０％程度である。
【００３９】
なお、ここでは、ロータリーキルン２の後段にサイクロン６及び二段バグフィルタ７ａ，７ｂを設置し、サイクロン６及び前段バグフィルタ７ａで、塩素分、硫黄分、排ガス処理剤を含まない高亜鉛濃度のダストを捕集し回収して亜鉛精錬所に供するようにしているが、ロータリーキルン２の後段にサイクロン６及び一段バグフィルタ７ａを設置すると共に、サイクロン６とバグフィルタ７ａとの間の排ガスラインに排ガス処理剤を供給するようにし、サイクロン６のみで、塩素分、硫黄分、排ガス処理剤を含まない高亜鉛濃度のダストを捕集し回収して亜鉛精錬所に供するようにしても良く、また、ロータリーキルン２の後段に二段バグフィルタ７ａ，７ｂのみを設置すると共に、バグフィルタ７ａ，７ｂ間の排ガスラインに排ガス処理剤を供給するようにし、前段バグフィルタ７ａのみで、塩素分、硫黄分、排ガス処理剤を含まない高亜鉛濃度のダストを捕集し回収して亜鉛精錬所に供するようにしても良く、要は、最下流のバグフィルタより上流で捕集したダストを亜鉛精錬所の原料として供することができ、亜鉛の有効利用が図られる。
【００４０】
このように、本実施形態にあっては、亜鉛含有酸化鉄が供給されるロータリーキルン２内に、還元材として効果的であると共に還元に必要な熱量を発生し加熱材として機能する廃棄物であるＡＳＲを供給し、これを熱源として燃料燃焼装置２ｄを用いない、すなわち助燃料を用いない状態で、還元処理を行うようにしているため、処理コストの低減（助燃料を用いない分のランニングコストの低減）を図りつつ、亜鉛含有酸化鉄から亜鉛を還元して分離できると共に酸化鉄を還元して金属鉄を得ることができる。
【００４１】
ここで、表１に示す性状の電炉ダスト、表２に示す性状のＡＳＲを用い、本発明者らが図１に示す設備で行った実験結果を表３に示す。表３は、ロータリーキルン２からの排出物の性状を示すものである。
【００４２】
【表３】
【００４３】
表３に示すように、排出物は、鉄分全体（Ｔ−Ｆｅ）の含有率が６５％程度、金属鉄（Ｍ−Ｆｅ）の含有率が６０％程度、酸化鉄の含有率が７％程度、亜鉛の含有率が２％程度であり、金属鉄の含有率が大幅に高められていると共に、亜鉛の含有率が大幅に低減されていることが確認された。
【００４４】
なお、亜鉛含有酸化鉄を処理したロータリーキルン２を、例えば１２００〜１３００°Ｃ程度の酸化溶融炉として用い、排出物から鉄及び銅を除去した残渣を溶融するようにしても良く、このようにすると、酸化溶融炉であるロータリーキルン２からのスラグが、例えば道路用路盤材やコンクリート用骨材として有効利用される。
【００４５】
ここで、排出物から鉄及び銅を除去した残渣には、カーボン、シリカ、アルミナ、カルシア等が多く含まれている。従って、排出物から鉄及び銅を除去した残渣を、電炉１に供給するようにしても良く、このようにすると、カーボンがコークス代替品（加炭材）とされて機能すると共にシリカ、アルミナ、カルシア等は溶融され、電炉１からのスラグが例えば道路用路盤材やコンクリート用骨材として有効利用される。
【００４６】
また、ロータリーキルン２より排出された排出物を篩選別し、篩上の排出物のみから、磁選機８で鉄を、銅選別機９で銅を各々選別し、鉄を電炉１の原料として供し、銅を銅精錬所の原料として供するようにしても良く、このようにすると、選別された鉄及び銅が各々有効利用されると共に、鉄及び銅の取扱性（ハンドリング）が向上される。
【００４７】
また、亜鉛含有酸化鉄を処理したロータリーキルン２を、例えば１２００〜１３００°Ｃ程度の酸化溶融炉として用い、排出物から鉄及び銅を除去した篩上の排出物を溶融するようにしても良く、このようにすると、酸化溶融炉であるロータリーキルン２からのスラグが、例えば道路用路盤材やコンクリート用骨材として有効利用されると共に、酸化溶融炉であるロータリーキルン２に供給する排出物の取扱性が向上される。
【００４８】
さらにまた、排出物から鉄及び銅を除去した篩上の排出物を、電炉１に供給するようにしても良く、このようにすると、カーボンがコークス代替品（加炭材）とされて機能すると共にシリカ、アルミナ、カルシア等は溶融され、電炉１からのスラグが例えば道路用路盤材やコンクリート用骨材として有効利用され、且つ、電炉１に供給する排出物の取扱性が向上される。
【００４９】
ところで、ＡＳＲは前述したように固定炭素が少なく揮発分が多いことから、固定炭素の固まりであるコークスとは相違する還元材の特性を有している。図３は、還元材であるＡＳＲの還元機能の経時変化をＡＳＲを追加供給した場合と共に示し且つコークスと比較して示す線図である。
【００５０】
図３において、横軸は時間を表し、縦軸は金属化率（Ｍ−Ｆｅ／Ｔ−Ｆｅ）を表している。図中の実線は、９５０°Ｃの還元温度で電炉ダストとＡＳＲの配合比を１：４とした時の金属化率の経時変化を示し、図中の点線は、９５０°Ｃの還元温度で電炉ダストとＡＳＲの配合比を１：４とし、途中でＡＳＲを追加供給して電炉ダストとＡＳＲの配合比を１：１０とした時の金属化率の経時変化を示している。なお、図中の一点鎖線は、コークスによるものを示している。
【００５１】
図３に実線で示すように、ＡＳＲは、固定炭素が少なく揮発分が多いため、還元機能が働き始めるのは早いが、１〜３時間しか持続しないという特性がある。従って、ロータリーキルン２での亜鉛含有酸化鉄の滞留時間は、１〜３時間とするのが好ましい。
【００５２】
また、図４は、排出物の亜鉛除去率の経時変化を示す線図である。図４において、横軸は時間を表し、縦軸は排出物の亜鉛除去率を表している。図中の実線は、９５０°Ｃの還元温度で電炉ダストとＡＳＲの配合比を１：４とした時の排出物の亜鉛除去率の経時変化を示している。図４に示すように、亜鉛除去率からも、ロータリーキルン２での亜鉛含有酸化鉄の滞留時間は、１〜３時間とするのが好ましい。
【００５３】
このようにＡＳＲは、還元材としての機能が短いため、還元材としての機能を経時的に維持するには、ロータリーキルン２にＡＳＲを追加供給するのが好ましい。このようにＡＳＲを追加供給すると、図３に点線で示すように、還元機能が大幅に延びることが確認されている。このようにＡＳＲを追加供給する場合にあっては、ロータリーキルン２内のＡＳＲの機能が無くなっている箇所に上記還元材供給装置２ｅを用いてＡＳＲを吹き込むのが好ましい。
【００５４】
また、ロータリーキルン２に、予めコークスを供給するようにしておくと、固定炭素の固まりであるコークスは、図３に示すようにＡＳＲと比較すると、還元機能が働き始めるのは遅いが長期間持続するという特性があるため、ＡＳＲが経時的に機能しなくなった後にあっても、コークスが還元材として長期間機能することになる。
【００５５】
以上、本発明をその実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、例えば、上記実施形態においては、亜鉛含有酸化鉄が多く含まれる電炉ダストを被処理物とし、鉄及び亜鉛の回収率を高め回収した鉄及び亜鉛の効率的な有効利用を図るようにしているが、例えば、電炉付帯設備である廃水処理設備で発生するスラッジや、圧延設備で発生する圧延スケール等であっても良く、要は、亜鉛含有酸化鉄を含むものであれば良い。また、特に好適であるとして、還元対象を亜鉛含有酸化鉄としているが、亜鉛含有酸化鉄に代えて酸化亜鉛又は酸化鉄を還元対象とした場合にも同様に適用可能である。そして、酸化亜鉛の場合には、上記亜鉛含有酸化鉄の場合と同様に、亜鉛が還元されて高亜鉛濃度のダストとしての回収が可能とされ、また、酸化鉄の場合には、上記亜鉛含有酸化鉄の場合と同様に、酸化鉄が還元されて品位低下が防止された金属鉄としての回収が可能とされる。
【００５６】
また、上記実施形態においては、自動車リサイクル法から処理が義務づけられていると共に銅が多く含まれているＡＳＲを還元材及び加熱材とし、自動車リサイクル法を満足すると共に特に金属鉄に対する銅の溶融付着を防止する上記実施形態の作用・効果を一層発揮させるようにしているが、還元材として効果的であると共に還元に必要な熱量を発生し加熱材として機能する廃棄物であるＡＳＲ、家電シュレッダーダスト、廃プラスチック、廃棄物から得られるＲＤＦ（Refuse Derived Fuel）、ＲＰＦ（Refuse Paper and Plastic Fuel）、汚泥、油泥、木くず、繊維くず、ゴムくず、動植物性残渣のうちの少なくとも一つを用いても良い。なお、これらは、ＲＰＦのように成形、均質化したものでなくても良く、また、ＡＳＲであれば、シュレッダーダスト業者から排出された状態のもので良い。そして、シュレッダーダスト業者から排出された状態のＡＳＲであっても、還元炉をロータリーキルン２とした場合には、当該ロータリーキルン２に容易に投入できる。
【００５７】
また、シュレッダーダスト業者から排出された状態のＡＳＲであっても容易に投入できると共に炉内に好適な還元雰囲気を形成できる炉としてロータリーキルン２を用いているが、還元炉として機能する炉であれば、例えば、シャフト炉や、高温ガス化炉等であっても良い。
【００５８】
また、還元炉に、例えば、生石灰、消石灰、石灰石等のＣａを含む物資を供給するようにすると、還元炉内の塩基度が上がり、還元炉内でのクリンカの生成を防止することができる。
【００５９】
さらにまた、還元炉に導入する亜鉛含有酸化鉄又は酸化亜鉛又は酸化鉄を、造粒してから還元炉に導入するようにすると、飛灰率を低減でき飛散防止効果を高めることができる。
【００６０】
なお、上記実施形態においては、温度センサ１２により直接炉内の温度を検出するようにしているが、温度に関する情報を取得できれば良い。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明の実施形態に係る還元処理装置を備えた設備を示す構成図である。
【図２】炉内温度と金属化率、脱亜鉛率との関係を示す図である。
【図３】還元材であるＡＳＲの還元機能の経時変化をＡＳＲを追加供給した場合と共に示し且つコークスと比較して示す線図である。
【図４】排出物の亜鉛除去率の経時変化を示す線図である。
【符号の説明】
【００６２】
２…ロータリーキルン（還元炉；還元処理装置）、２ｅ…還元材供給装置。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、亜鉛含有酸化鉄又は酸化亜鉛又は酸化鉄を還元処理する装置及び還元処理する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、亜鉛含有酸化鉄を含む例えば製鉄所発生ダストを被処理物とし、この被処理物と、亜鉛含有酸化鉄中の亜鉛酸化物及び酸化鉄を還元する例えばコークス等の炭材（還元材）とを主体とする混合物原料を作製し、この混合物原料を炉内雰囲気温度が１１００°Ｃ以上のロータリーキルンの炉内に装入して、重油・酸素バーナー（燃料燃焼装置）で加熱し、炭材により亜鉛含有酸化鉄中の亜鉛酸化物を還元しさらに蒸発させ、例えば高炉等の還元炉に装入可能な鉄含有物を得るロータリーキルンを用いた亜鉛含有酸化鉄の脱亜鉛方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００２−２４１８５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ここで、上記特許文献１のものにあっては、処理コストの低減が望まれている。また、還元処理の対象を亜鉛含有酸化鉄に代えて酸化亜鉛又は酸化鉄とした場合にも同様に、処理コストの低減が望まれている。
【０００４】
本発明は、このような課題を解決するために成されたものであり、亜鉛含有酸化鉄又は酸化亜鉛又は酸化鉄、及び還元材を加熱処理することで亜鉛を還元し且つ／又は酸化鉄を還元し金属鉄を得る場合にあって処理コストの低減が可能とされる還元処理装置及び還元処理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】
【０００５】
本発明による還元処理装置は、還元炉で、亜鉛含有酸化鉄又は酸化亜鉛又は酸化鉄、及び還元材を加熱処理することで、亜鉛を還元し且つ／又は酸化鉄を還元し金属鉄を得る還元処理装置であって、還元炉は、還元材であると共に加熱材として、ＡＳＲ、家電シュレッダーダスト、廃プラスチック、ＲＤＦ、ＲＰＦ、汚泥、油泥、木くず、繊維くず、ゴムくず、動植物性残渣のうちの少なくとも一つを導入し、これを熱源として助燃料を用いない状態で還元処理を行うことを特徴としている。
【０００６】
また、本発明による還元処理方法は、還元炉で亜鉛含有酸化鉄又は酸化亜鉛又は酸化鉄、及び還元材を加熱処理することで、亜鉛を還元し且つ／又は酸化鉄を還元し金属鉄を得る還元処理方法であって、還元材であると共に加熱材として、ＡＳＲ、家電シュレッダーダスト、廃プラスチック、ＲＤＦ、ＲＰＦ、汚泥、油泥、木くず、繊維くず、ゴムくず、動植物性残渣のうちの少なくとも一つを供給し、これを熱源として助燃料を用いない状態で還元処理を行うことを特徴としている。
【０００７】
このような還元処理装置及び還元処理方法によれば、亜鉛含有酸化鉄又は酸化亜鉛又は酸化鉄が供給される還元炉内に、還元材として効果的であると共に還元に必要な熱量を発生し加熱材として機能する廃棄物であるＡＳＲ、家電シュレッダーダスト、廃プラスチック、廃棄物から得られるＲＤＦ、ＲＰＦ、汚泥、油泥、木くず、繊維くず、ゴムくず、動植物性残渣のうちの少なくとも一つが供給され、これを熱源として助燃料を用いない状態で還元処理が行われるため、処理コストの低減（助燃料を用いない分のランニングコストの低減）を図りつつ、亜鉛が還元され且つ／又は酸化鉄が還元されて金属鉄が得られる。
【０００８】
ここで、還元炉としては種々のものが採用され得るが、シュレッダーダスト業者から排出された状態のＡＳＲであっても容易に投入できると共に、炉内に好適な還元雰囲気を形成できるロータリーキルンを採用するのが好ましい。
【０００９】
また、還元炉には、Ｃａを含む物資が供給されると、還元炉内の塩基度が上がり、還元炉内でのクリンカの生成が防止される。
【００１０】
また、亜鉛含有酸化鉄又は酸化亜鉛又は酸化鉄は、造粒されてから還元炉に導入されると、飛灰率が低減され飛散防止効果が高められる。
【発明の効果】
【００１１】
このように本発明によれば、処理コストの低減が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明による還元処理装置及び還元処理方法の好適な実施形態について図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の実施形態に係る還元処理装置を備えた設備を示す構成図であり、ここでは、還元処理装置は、亜鉛含有酸化鉄の還元処理装置とされている。
【００１３】
図１に示すように、設備１００は、電炉（電気炉）１と、この電炉１の電炉ダストと還元材を導入して加熱処理するロータリーキルン（還元炉）２と、このロータリーキルン２の出口２ｆに連絡されて燃焼を完結させる二次燃焼塔３と、この二次燃焼塔３からの排ガスを導入して熱交換を行うボイラ（熱回収装置）４と、このボイラ４からの排ガスを冷却するガス冷却塔５と、このガス冷却塔５からの排ガスを導入し固気分離するサイクロン６と、このサイクロン６からの排ガス中のダストを捕集する前段バグフィルタ７ａと、前段バグフィルタ７ａからの排ガスに排ガス処理剤としての消石灰、活性炭を供給する排ガス処理剤供給装置１０と、この排ガス処理剤の供給位置より下流に連絡されて前段バグフィルタ７ａからの排ガス中のダストを捕集する後段バグフィルタ７ｂとを備えている。
【００１４】
また、設備１００は、ロータリーキルン２の出口２ｆから排出される排出物から鉄を選別する磁選機８と、この磁選機８で鉄が除去された排出物から銅を選別する銅選別機９とを備えている。
【００１５】
電炉１は、例えば１５００〜１７００°Ｃの炉内温度で鉄スクラップを原料として溶融し鋼を製造するものであり、この電炉１からは飛灰として電炉ダストが発生する。この電炉ダストの代表的な性状を表１に示す。
【００１６】
【表１】
【００１７】
表１に示すように、電炉ダストは、鉄分全体（Ｔ−Ｆｅ）の含有率が２２％程度、金属鉄（Ｍ−Ｆｅ）の含有率が０．８％程度、酸化鉄の含有率が３０％程度、亜鉛の含有率が３０％程度であり、多くの亜鉛含有酸化鉄を含有している。従って、電炉ダストは、このままの性状では廃棄物扱いで非鉄精錬所に引き取られることになる。
【００１８】
ロータリーキルン２は、円筒形状の回転胴部２ａを有して横置きされ、入口側となる前部（図示左側）から出口側となる後部（図示右側）に向かって下方に所定に傾斜するようにして配設されている。なお、ロータリーキルン２としては、水平置きされるものもある。このロータリーキルン２は、その胴部２ａの前端部が固定部としての前支持部２ｂにより閉じられていると共に回転自在に支持され、その胴部２ａの後端部が固定部としての二次燃焼塔３に挿入されて回転自在に支持されている。
【００１９】
前支持部２ｂには、電炉１からの電炉ダストを炉内に導入する導入ダクト２ｃが貫設されると共に、例えば重油等の燃料を、炉内に導入される燃焼用空気を用いて燃焼する燃料燃焼装置２ｄが貫設されている。この燃料燃焼装置２ｄは、後述の炉内の還元温度となるように、炉の立ち上げ時において炉内を予熱するためのものであり、炉内が還元温度に昇温し処理が開始されると（実運転になると）、その駆動を停止する構成とされている。そして、炉内温度は、出口２ｆ近くに設けられた温度センサ（温度情報取得手段）１２により検出される。また、導入ダクト２ｃには、還元材供給装置２ｅが設けられている。この還元材供給装置２ｅは、ロータリーキルン２の運転を停止すること無く炉内に還元材を吹き込み所定位置に供給するものである。さらに、前支持部２ｂには、炉内に冷却水を噴霧するための冷却水噴霧装置１３が貫設されている。
【００２０】
また、ロータリーキルン２は、温度センサ１２により検出される温度に基づいて、炉内の温度が一定となるように、冷却水噴霧装置１３の駆動を制御する制御手段１５を備えている。この制御手段１５は、冷却水を冷却水噴霧装置１３に供給するための冷却水ラインに設けられたバルブ１４の開閉及びその開度を調整することで、噴霧量を制御し、炉内の温度を一定とする。
【００２１】
ここで、上記還元材供給装置２ｅにより供給される還元材は、ここでは、ＡＳＲ（自動車由来のシュレッダーダスト）であり、自動車リサイクル法から処理が義務づけられているものである。このＡＳＲは、未選または選別されたＡＳＲであり、代表的な性状を表２に示す。
【００２２】
【表２】
【００２３】
表２に示すように、ＡＳＲは、水素、炭化水素等の揮発分の含有率が５０％程度と多く、固定炭素の含有率が４％程度と少ない。また、このＡＳＲには、比較的多くの銅が含まれている。
【００２４】
これらの電炉ダスト、ＡＳＲが供給されるロータリーキルン２は、炉内を還元雰囲気とすべく出口２ｆの排ガス中Ｏ２濃度が５％−dry以下となると共に、銅の溶融を防止すべく炉の還元温度が８００〜１０８０°Ｃとなるように、実運転される。この温度による運転によって、ロータリーキルン２内では、固体還元（溶融させない固体状態での還元）が行われる。
【００２５】
このようなロータリーキルン２にあっては、先ず、炉の立ち上げ時において、燃料燃焼装置２ｄが駆動され燃料を燃焼して高温の燃焼ガス及び火炎が発生し、これにより炉内を予熱し、炉内温度を８００〜１０８０°Ｃに昇温させる。そして、炉内温度が８００〜１０８０°Ｃに昇温したら、その駆動が停止され、実運転が開始される。
【００２６】
この実運転にあっては、胴部２ａが所定の速度で回転し、導入ダクト２ｃを介して炉内に供給された電炉ダストは、入口側から出口２ｆへ搬送されながら熱が与えられる。また、還元材供給装置２ｅを介して炉内に供給されたＡＳＲは熱が与えられて還元に必要な熱量を発生し、還元材及び加熱材として効果的に機能し、燃焼処理（加熱処理）が行われる。
【００２７】
このＡＳＲの還元作用により、電炉ダスト中の亜鉛含有酸化鉄から亜鉛が還元されて分離すると共に酸化鉄が還元されて金属鉄が得られる。この時、炉の還元温度が１０８０°Ｃ以下とされているため、融点が１０８３°Ｃの銅が溶融し鉄に付着するということが防止される。また、炉の還元温度が８００°Ｃ以上とされているため、金属化率（酸化鉄中の鉄分のうち金属鉄になる割合）及び脱亜鉛率（亜鉛の除去の割合）が共に高められる（還元性能が高められる）。
【００２８】
図２は、炉内温度と金属化率、脱亜鉛率との関係を示す図である。この図にあっては、横軸がロータリーキルン２内の温度、縦軸が金属化率、脱亜鉛率の割合（％）であり、丸印が金属化率、四角印が脱亜鉛率を示している。図より明らかなように、炉内温度が８００°Ｃ以上であれば、金属化率、脱亜鉛率が約４０％以上と共に高められ満足いく還元性能となる。
【００２９】
また、上記実運転時にあっては、上記熱源（加熱材；還元材）の性状に変動があった場合でも、制御手段１５により冷却水噴霧装置１３の駆動が制御されて炉内の温度が一定に維持される。このため、所望の還元処理が行われる。
【００３０】
そして、鉄、銅を含む排出物は、出口２ｆから流下して排出される。一方、亜鉛含有酸化鉄から分離した亜鉛は揮発し微粒径のダストとして飛散し排ガスに随伴されて二次燃焼塔３のキルン出口２ｆより上方の二次燃焼室３ａに向かう。
【００３１】
ここで、電炉ダスト（亜鉛含有酸化鉄）とＡＳＲの配合比は、１：１〜１：１０とするのが好ましく、１：４とするのが特に好ましい。
【００３２】
キルン出口２ｆから排出された排出物は、磁選機８で鉄が選別され、当該鉄は、電炉１の原料として供される。この鉄は、前述したように、銅の溶融が無いため、品位低下が防止された原料として有効利用される。そして、この電炉ダスト１で生じる電炉ダストは、前述したように、ロータリーキルン２に供給され、これが繰り返される。
【００３３】
また、キルン出口２ｆから排出され磁選機８で鉄が除去された排出物は、銅選別機９で銅が選別され、当該銅は、銅精錬所の原料として供されて有効利用される。
【００３４】
一方、二次燃焼室３ａでは排ガス中の未燃分が完全燃焼し、揮発した亜鉛は酸化亜鉛等となって亜鉛が濃縮された高亜鉛濃度のダストとして後段に向かう。
【００３５】
このダストは排ガスと共にボイラ４を通り、この時、ボイラ４で熱回収が行われて熱源として有効利用が図られる。ボイラ４を通過した排ガスは、ガス冷却塔５で所定温度まで冷却されてからサイクロン６に至り、当該サイクロン６で固気分離が成されて所定の重さのダスト（固形物）が排ガスから分離されて捕集される。このサイクロン６で捕集されるダストは、高亜鉛濃度のダストである。
【００３６】
一方、サイクロン６を通過した排ガスは、前段バグフィルタ７ａを通り、この時、サイクロン６で捕集されなかったダストが前段バグフィルタ７ａで捕集される。この前段バグフィルタ７ａで捕集されるダストも、前述した高亜鉛濃度のダストである。
【００３７】
この前段バグフィルタ７ａを通過した排ガスに対しては、排ガス処理剤供給装置１０から消石灰、活性炭が供給され、排ガス中の塩素分、硫黄分等の有害物質が消石灰と結合すると共に、排ガス中のダイオキシン等の有害物質が活性炭に吸着され、この有害物質と結合した消石灰及びダイオキシン等の有害物質を吸着した活性炭を含む排ガスは、後段バグフィルタ７ｂを通り、この時、消石灰物及び活性炭を含むダストが後段バグフィルタ７ｂで捕集される。この後段バグフィルタ７ｂで捕集されたダストは、埋め立て処理等に供され、後段バグフィルタ７ｂを通過し、脱塩、脱硫、脱ダイオキシンが成され清浄化されたガスは、後段の煙突１１を介し大気に放出される。
【００３８】
一方、サイクロン６及び前段バグフィルタ７ａで捕集され回収された高亜鉛濃度のダストは、亜鉛濃度が５０〜８０％であるため、亜鉛精錬所の粗亜鉛鉱の原料として極めて有効に利用される。因みに、電炉１からの電炉ダストにあっては亜鉛濃度は３０％程度である。
【００３９】
なお、ここでは、ロータリーキルン２の後段にサイクロン６及び二段バグフィルタ７ａ，７ｂを設置し、サイクロン６及び前段バグフィルタ７ａで、塩素分、硫黄分、排ガス処理剤を含まない高亜鉛濃度のダストを捕集し回収して亜鉛精錬所に供するようにしているが、ロータリーキルン２の後段にサイクロン６及び一段バグフィルタ７ａを設置すると共に、サイクロン６とバグフィルタ７ａとの間の排ガスラインに排ガス処理剤を供給するようにし、サイクロン６のみで、塩素分、硫黄分、排ガス処理剤を含まない高亜鉛濃度のダストを捕集し回収して亜鉛精錬所に供するようにしても良く、また、ロータリーキルン２の後段に二段バグフィルタ７ａ，７ｂのみを設置すると共に、バグフィルタ７ａ，７ｂ間の排ガスラインに排ガス処理剤を供給するようにし、前段バグフィルタ７ａのみで、塩素分、硫黄分、排ガス処理剤を含まない高亜鉛濃度のダストを捕集し回収して亜鉛精錬所に供するようにしても良く、要は、最下流のバグフィルタより上流で捕集したダストを亜鉛精錬所の原料として供することができ、亜鉛の有効利用が図られる。
【００４０】
このように、本実施形態にあっては、亜鉛含有酸化鉄が供給されるロータリーキルン２内に、還元材として効果的であると共に還元に必要な熱量を発生し加熱材として機能する廃棄物であるＡＳＲを供給し、これを熱源として燃料燃焼装置２ｄを用いない、すなわち助燃料を用いない状態で、還元処理を行うようにしているため、処理コストの低減（助燃料を用いない分のランニングコストの低減）を図りつつ、亜鉛含有酸化鉄から亜鉛を還元して分離できると共に酸化鉄を還元して金属鉄を得ることができる。
【００４１】
ここで、表１に示す性状の電炉ダスト、表２に示す性状のＡＳＲを用い、本発明者らが図１に示す設備で行った実験結果を表３に示す。表３は、ロータリーキルン２からの排出物の性状を示すものである。
【００４２】
【表３】
【００４３】
表３に示すように、排出物は、鉄分全体（Ｔ−Ｆｅ）の含有率が６５％程度、金属鉄（Ｍ−Ｆｅ）の含有率が６０％程度、酸化鉄の含有率が７％程度、亜鉛の含有率が２％程度であり、金属鉄の含有率が大幅に高められていると共に、亜鉛の含有率が大幅に低減されていることが確認された。
【００４４】
なお、亜鉛含有酸化鉄を処理したロータリーキルン２を、例えば１２００〜１３００°Ｃ程度の酸化溶融炉として用い、排出物から鉄及び銅を除去した残渣を溶融するようにしても良く、このようにすると、酸化溶融炉であるロータリーキルン２からのスラグが、例えば道路用路盤材やコンクリート用骨材として有効利用される。
【００４５】
ここで、排出物から鉄及び銅を除去した残渣には、カーボン、シリカ、アルミナ、カルシア等が多く含まれている。従って、排出物から鉄及び銅を除去した残渣を、電炉１に供給するようにしても良く、このようにすると、カーボンがコークス代替品（加炭材）とされて機能すると共にシリカ、アルミナ、カルシア等は溶融され、電炉１からのスラグが例えば道路用路盤材やコンクリート用骨材として有効利用される。
【００４６】
また、ロータリーキルン２より排出された排出物を篩選別し、篩上の排出物のみから、磁選機８で鉄を、銅選別機９で銅を各々選別し、鉄を電炉１の原料として供し、銅を銅精錬所の原料として供するようにしても良く、このようにすると、選別された鉄及び銅が各々有効利用されると共に、鉄及び銅の取扱性（ハンドリング）が向上される。
【００４７】
また、亜鉛含有酸化鉄を処理したロータリーキルン２を、例えば１２００〜１３００°Ｃ程度の酸化溶融炉として用い、排出物から鉄及び銅を除去した篩上の排出物を溶融するようにしても良く、このようにすると、酸化溶融炉であるロータリーキルン２からのスラグが、例えば道路用路盤材やコンクリート用骨材として有効利用されると共に、酸化溶融炉であるロータリーキルン２に供給する排出物の取扱性が向上される。
【００４８】
さらにまた、排出物から鉄及び銅を除去した篩上の排出物を、電炉１に供給するようにしても良く、このようにすると、カーボンがコークス代替品（加炭材）とされて機能すると共にシリカ、アルミナ、カルシア等は溶融され、電炉１からのスラグが例えば道路用路盤材やコンクリート用骨材として有効利用され、且つ、電炉１に供給する排出物の取扱性が向上される。
【００４９】
ところで、ＡＳＲは前述したように固定炭素が少なく揮発分が多いことから、固定炭素の固まりであるコークスとは相違する還元材の特性を有している。図３は、還元材であるＡＳＲの還元機能の経時変化をＡＳＲを追加供給した場合と共に示し且つコークスと比較して示す線図である。
【００５０】
図３において、横軸は時間を表し、縦軸は金属化率（Ｍ−Ｆｅ／Ｔ−Ｆｅ）を表している。図中の実線は、９５０°Ｃの還元温度で電炉ダストとＡＳＲの配合比を１：４とした時の金属化率の経時変化を示し、図中の点線は、９５０°Ｃの還元温度で電炉ダストとＡＳＲの配合比を１：４とし、途中でＡＳＲを追加供給して電炉ダストとＡＳＲの配合比を１：１０とした時の金属化率の経時変化を示している。なお、図中の一点鎖線は、コークスによるものを示している。
【００５１】
図３に実線で示すように、ＡＳＲは、固定炭素が少なく揮発分が多いため、還元機能が働き始めるのは早いが、１〜３時間しか持続しないという特性がある。従って、ロータリーキルン２での亜鉛含有酸化鉄の滞留時間は、１〜３時間とするのが好ましい。
【００５２】
また、図４は、排出物の亜鉛除去率の経時変化を示す線図である。図４において、横軸は時間を表し、縦軸は排出物の亜鉛除去率を表している。図中の実線は、９５０°Ｃの還元温度で電炉ダストとＡＳＲの配合比を１：４とした時の排出物の亜鉛除去率の経時変化を示している。図４に示すように、亜鉛除去率からも、ロータリーキルン２での亜鉛含有酸化鉄の滞留時間は、１〜３時間とするのが好ましい。
【００５３】
このようにＡＳＲは、還元材としての機能が短いため、還元材としての機能を経時的に維持するには、ロータリーキルン２にＡＳＲを追加供給するのが好ましい。このようにＡＳＲを追加供給すると、図３に点線で示すように、還元機能が大幅に延びることが確認されている。このようにＡＳＲを追加供給する場合にあっては、ロータリーキルン２内のＡＳＲの機能が無くなっている箇所に上記還元材供給装置２ｅを用いてＡＳＲを吹き込むのが好ましい。
【００５４】
また、ロータリーキルン２に、予めコークスを供給するようにしておくと、固定炭素の固まりであるコークスは、図３に示すようにＡＳＲと比較すると、還元機能が働き始めるのは遅いが長期間持続するという特性があるため、ＡＳＲが経時的に機能しなくなった後にあっても、コークスが還元材として長期間機能することになる。
【００５５】
以上、本発明をその実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、例えば、上記実施形態においては、亜鉛含有酸化鉄が多く含まれる電炉ダストを被処理物とし、鉄及び亜鉛の回収率を高め回収した鉄及び亜鉛の効率的な有効利用を図るようにしているが、例えば、電炉付帯設備である廃水処理設備で発生するスラッジや、圧延設備で発生する圧延スケール等であっても良く、要は、亜鉛含有酸化鉄を含むものであれば良い。また、特に好適であるとして、還元対象を亜鉛含有酸化鉄としているが、亜鉛含有酸化鉄に代えて酸化亜鉛又は酸化鉄を還元対象とした場合にも同様に適用可能である。そして、酸化亜鉛の場合には、上記亜鉛含有酸化鉄の場合と同様に、亜鉛が還元されて高亜鉛濃度のダストとしての回収が可能とされ、また、酸化鉄の場合には、上記亜鉛含有酸化鉄の場合と同様に、酸化鉄が還元されて品位低下が防止された金属鉄としての回収が可能とされる。
【００５６】
また、上記実施形態においては、自動車リサイクル法から処理が義務づけられていると共に銅が多く含まれているＡＳＲを還元材及び加熱材とし、自動車リサイクル法を満足すると共に特に金属鉄に対する銅の溶融付着を防止する上記実施形態の作用・効果を一層発揮させるようにしているが、還元材として効果的であると共に還元に必要な熱量を発生し加熱材として機能する廃棄物であるＡＳＲ、家電シュレッダーダスト、廃プラスチック、廃棄物から得られるＲＤＦ（Refuse Derived Fuel）、ＲＰＦ（Refuse Paper and Plastic Fuel）、汚泥、油泥、木くず、繊維くず、ゴムくず、動植物性残渣のうちの少なくとも一つを用いても良い。なお、これらは、ＲＰＦのように成形、均質化したものでなくても良く、また、ＡＳＲであれば、シュレッダーダスト業者から排出された状態のもので良い。そして、シュレッダーダスト業者から排出された状態のＡＳＲであっても、還元炉をロータリーキルン２とした場合には、当該ロータリーキルン２に容易に投入できる。
【００５７】
また、シュレッダーダスト業者から排出された状態のＡＳＲであっても容易に投入できると共に炉内に好適な還元雰囲気を形成できる炉としてロータリーキルン２を用いているが、還元炉として機能する炉であれば、例えば、シャフト炉や、高温ガス化炉等であっても良い。
【００５８】
また、還元炉に、例えば、生石灰、消石灰、石灰石等のＣａを含む物資を供給するようにすると、還元炉内の塩基度が上がり、還元炉内でのクリンカの生成を防止することができる。
【００５９】
さらにまた、還元炉に導入する亜鉛含有酸化鉄又は酸化亜鉛又は酸化鉄を、造粒してから還元炉に導入するようにすると、飛灰率を低減でき飛散防止効果を高めることができる。
【００６０】
なお、上記実施形態においては、温度センサ１２により直接炉内の温度を検出するようにしているが、温度に関する情報を取得できれば良い。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明の実施形態に係る還元処理装置を備えた設備を示す構成図である。
【図２】炉内温度と金属化率、脱亜鉛率との関係を示す図である。
【図３】還元材であるＡＳＲの還元機能の経時変化をＡＳＲを追加供給した場合と共に示し且つコークスと比較して示す線図である。
【図４】排出物の亜鉛除去率の経時変化を示す線図である。
【符号の説明】
【００６２】
２…ロータリーキルン（還元炉；還元処理装置）、２ｅ…還元材供給装置。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
還元炉で、亜鉛含有酸化鉄又は酸化亜鉛又は酸化鉄、及び還元材を加熱処理することで、亜鉛を還元し且つ／又は酸化鉄を還元し金属鉄を得る還元処理装置であって、
前記還元炉は、
前記還元材であると共に加熱材として、ＡＳＲ、家電シュレッダーダスト、廃プラスチック、ＲＤＦ、ＲＰＦ、汚泥、油泥、木くず、繊維くず、ゴムくず、動植物性残渣のうちの少なくとも一つを導入し、これを熱源として助燃料を用いない状態で還元処理を行うことを特徴とする還元処理装置。
【請求項２】
前記還元炉は、ロータリーキルンであることを特徴とする請求項１記載の還元処理装置。
【請求項３】
前記還元炉には、Ｃａを含む物資が供給されることを特徴とする請求項１又は２記載の還元処理装置。
【請求項４】
前記亜鉛含有酸化鉄又は前記酸化亜鉛又は前記酸化鉄は、造粒されてから前記還元炉に導入されることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の還元処理装置。
【請求項５】
還元炉で亜鉛含有酸化鉄又は酸化亜鉛又は酸化鉄、及び還元材を加熱処理することで、亜鉛を還元し且つ／又は酸化鉄を還元し金属鉄を得る還元処理方法であって、
前記還元材であると共に加熱材として、ＡＳＲ、家電シュレッダーダスト、廃プラスチック、ＲＤＦ、ＲＰＦ、汚泥、油泥、木くず、繊維くず、ゴムくず、動植物性残渣のうちの少なくとも一つを供給し、
これを熱源として助燃料を用いない状態で還元処理を行うことを特徴とする還元処理方法。
【請求項１】
還元炉で、亜鉛含有酸化鉄又は酸化亜鉛又は酸化鉄、及び還元材を加熱処理することで、亜鉛を還元し且つ／又は酸化鉄を還元し金属鉄を得る還元処理装置であって、
前記還元炉は、
前記還元材であると共に加熱材として、ＡＳＲ、家電シュレッダーダスト、廃プラスチック、ＲＤＦ、ＲＰＦ、汚泥、油泥、木くず、繊維くず、ゴムくず、動植物性残渣のうちの少なくとも一つを導入し、これを熱源として助燃料を用いない状態で還元処理を行うことを特徴とする還元処理装置。
【請求項２】
前記還元炉は、ロータリーキルンであることを特徴とする請求項１記載の還元処理装置。
【請求項３】
前記還元炉には、Ｃａを含む物資が供給されることを特徴とする請求項１又は２記載の還元処理装置。
【請求項４】
前記亜鉛含有酸化鉄又は前記酸化亜鉛又は前記酸化鉄は、造粒されてから前記還元炉に導入されることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の還元処理装置。
【請求項５】
還元炉で亜鉛含有酸化鉄又は酸化亜鉛又は酸化鉄、及び還元材を加熱処理することで、亜鉛を還元し且つ／又は酸化鉄を還元し金属鉄を得る還元処理方法であって、
前記還元材であると共に加熱材として、ＡＳＲ、家電シュレッダーダスト、廃プラスチック、ＲＤＦ、ＲＰＦ、汚泥、油泥、木くず、繊維くず、ゴムくず、動植物性残渣のうちの少なくとも一つを供給し、
これを熱源として助燃料を用いない状態で還元処理を行うことを特徴とする還元処理方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２００８−２９７６２３（Ｐ２００８−２９７６２３Ａ）
【公開日】平成２０年１２月１１日（２００８．１２．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１４８４９２（Ｐ２００７−１４８４９２）
【出願日】平成１９年６月４日（２００７．６．４）
【出願人】（０００００２１０７）住友重機械工業株式会社 (2,241)
【出願人】（５９５１３１３７４）大阪製鐵株式会社 (17)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１２月１１日（２００８．１２．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年６月４日（２００７．６．４）
【出願人】（０００００２１０７）住友重機械工業株式会社 (2,241)
【出願人】（５９５１３１３７４）大阪製鐵株式会社 (17)
【Ｆターム（参考）】
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