JP5040324B2

JP5040324B2 - 銅製錬排ガスの冷却洗浄方法

Info

Publication number: JP5040324B2
Application number: JP2007007560A
Authority: JP
Inventors: 浩佐藤; 靖志一色; 英和青木
Original assignee: Sumitomo Metal Mining Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Metal Mining Co Ltd
Priority date: 2007-01-17
Filing date: 2007-01-17
Publication date: 2012-10-03
Anticipated expiration: 2027-01-17
Also published as: JP2008173542A

Description

本発明は、銅製錬工場から排出される製錬排ガスをガス精製工程において冷却洗浄する方法、特に、冷却洗浄液中に取り込まれる水銀を除去する方法に関するものである。

従来から、銅製錬工場において発生する製錬排ガスは、硫酸工場に原料として送られ、ガス精製工程、乾燥工程、転化工程、吸収工程を経ることにより硫酸が製造されている。上記銅製錬排ガスの主成分はＳＯ_２であるが、不純物としてＳＯ_３と重金属や金属のヒュームを含有し、硫酸工場の最初の工程であるガス精製工程において冷却洗浄液により冷却洗浄される。

例えば、硫酸工場の最初の工程であるガス精製工程において、銅製錬排ガスは増湿塔に導かれ、冷却洗浄液のシャワーを通過する間に冷却洗浄される。この冷却洗浄により、銅製錬排ガス中に含まれるＳＯ_３及び重金属や金属のヒュームなどは冷却洗浄液中に取り込まれるため、銅製錬排ガスは不純物をほとんど含まないＳＯ_２となって次の乾燥工程に送られる。

一方、増湿塔内部にシャワー状に放出された冷却洗浄液は、増湿塔カローコンに導かれ、オーバーフロー樋を経て増湿塔ポンプタンクに取り出された後、ポンプで再度増湿塔に循環させる方式により繰り返し使用される。繰り返し使用された冷却洗浄液にはＳＯ_３が取り込まれて硫酸が生成するが、同時に重金属ヒュームや金属ヒュームなど不純物も取り込まれるため、水銀（Ｈｇ）などの不純物が多く含まれていて製品硫酸とはならない。

上記ガス精製工程で水銀（Ｈｇ）などの重金属が取り込まれた冷却洗浄液は、所定使用期間の後に抜き出されるが、製品硫酸とはならず、廃酸と呼ばれて廃酸石膏の原料なる。廃酸から製造された廃酸石膏は、粒子内に重金属を含むか又は表面に重金属が付着した状態である。この重金属の中でも、特にＨｇが所定濃度より高濃度に混入した廃酸石膏は不良品となる。

Ｈｇ濃度が高いため不良品となった廃酸石膏は、廃酸石膏中のＨｇを分離することが困難なため、Ｈｇ濃度の十分に低い廃酸石膏が製造された際に、廃酸石膏製造用の反応槽に再溶解させて、全体のＨｇ濃度を所定濃度以下に低下させる必要であることから、再処理コストが発生して経済的に不利である。そのため、ガス精製工程終了後に、得られた廃酸中のＨｇを除去する方法が検討されているが、ガス精製工程中に冷却洗浄液中からＨｇを除去する方法は知られていない。

例えば、特開２００５−１５４１９６号公報（特許文献１）には、ガス精製工程から抜き出された廃酸中から重金属を硫化物として除去する方法が記載されている。しかし、この方法は、ガス精製工程から抜き出された廃酸を水で希釈した後、水硫化ソーダを添加して重金属類を硫化物とするため、作業工程の増加や薬品の使用により新たなコストが発生するなどの問題があった。
特開２００５−１５４１９６号公報

本発明は、このような従来の状況に鑑み、銅製錬排ガスを冷却洗浄するガス精製工程において、冷却洗浄液中に取り込まれる水銀を除去することが可能な銅製錬排ガスの冷却洗浄方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、発明者らは、ガス精製工程で冷却洗浄液中に取り込まれる水銀の除去について鋭意研究を行った結果、転炉煙灰の集塵機から回収した白煙灰をスラリー状にしてガス精製工程中の冷却洗浄液に添加することによって、低コストで簡単に水銀を除去することが可能であることを見出した。

即ち、本発明が提供する銅製錬排ガスの冷却洗浄方法は、銅製錬工程から排出されたＳＯ_２を主成分とする製錬排ガスのガス精製工程において、該製錬排ガスを冷却洗浄する冷却洗浄液中に、上記銅製錬工程における転炉煙灰の集塵機から回収した白煙灰を０.０５〜０.３ｇ／ｌ添加することを特徴とする。

本発明によれば、銅製錬排ガスを冷却洗浄するガス精製工程内において、冷却洗浄液中に取り込まれる水銀を簡単に除去することができる。従って、ガス精製工程後の冷却洗浄液（廃酸）を、そのまま廃酸石膏の製造工程に供給して、水銀濃度の低い良品の廃酸石膏を安定して製造することができる。

本発明においては、銅製錬排ガスを冷却洗浄するガス精製工程において、同じ銅製錬工程における転炉煙灰の集塵機から回収した白煙灰を０.０５〜０.３ｇ／ｌ添加した冷却洗浄液を使用する。この白煙灰を０.０５〜０.３ｇ／ｌ添加した冷却洗浄液を使用することにより、冷却洗浄液中に取り込まれる水銀（Ｈｇ）を、ガス精製工程内において除去することが初めて可能となった。

具体的には、上記白煙灰を冷却洗浄液（一般に工業用水）と撹拌して１００ｇ／ｌ程度のスラリー状とし、冷却洗浄液に白煙灰濃度が０.０５〜０.３ｇ／ｌとなるように添加する。冷却洗浄液中の白煙灰濃度が０.０５ｇ／ｌ未満の場合又は０.３ｇ／ｌを超える場合には、いずれも十分なＨｇの除去効果が得られなくなるため好ましくない。冷却洗浄液中の更に好ましい白煙灰濃度は、０.１〜０.２ｇ／ｌの範囲である。

尚、白煙灰の主な成分は、ＸＲＤ定性分析によれば、Ｐｂ(ＳＯ_４)、ＰｂＯ、Ｐｂ_３Ｂｉ_４Ｏ_９、Ｚｎ_２(ＡｓＯ_４)(ＯＨ)、Ｚｎ(ＯＨ)_２、ＣｕＯである。白煙灰の添加が冷却洗浄液からのＨｇ除去に有効な理由は明らかではないが、白煙灰成分のイオン化によって、冷却洗浄液中に取り込まれたＨｇイオンが金属Ｈｇとして析出する反応が促進され、その結果Ｈｇが除去されるものと推定される。

次に、本発明方法について、図面を参照して詳しく説明する。白煙灰はスラリーとして冷却洗浄液に添加することが望ましい。例えば、図１に示すように、混合槽１に白煙灰と冷却洗浄液（一般に工業用水）を供給し、撹拌機２及びエア吹き込み等により撹拌して、濃度１００ｇ／ｌ程度の白煙灰スラリー３を調整する。尚、途中で濃度調整する場合には、必要に応じて、白煙灰と冷却洗浄液の両方又はいずれか片方を必要量添加すればよい。

白煙灰スラリー３は、循環ポンプによって循環配管４を循環しながら、銅製錬排ガスを冷却洗浄する増湿塔（図２参照）に供給される。また、循環配管４から分岐した増湿塔への供給口の近傍には、白煙灰スラリー３の流量を測定するための流量測定器５を設け、増湿塔内の冷却洗浄液中の白煙灰濃度が所定範囲内となるように、白煙灰スラリー３の流量をコントロールする。

銅製錬排ガスのガス精製工程では、図２に示すように、増湿塔６の内部に導入された銅製錬排ガスが、白煙灰を含む冷却洗浄液７のシャワーを通過する間に冷却洗浄され、不純物をほとんど含まないＳＯ_２となり、冷却洗浄済みの銅製錬排ガスとして次の乾燥工程に送られる。冷却洗浄液７は、増湿塔６の内部でシャワー状に放出され滞留した後、増湿塔カローコン８に導かれ、オーバーフロー樋９を経て増湿塔ポンプタンク１０に取り出され、循環配管１１を通って再び増湿塔６の内部に循環させる方式で繰り返し使用される。

上記冷却洗浄液７には、図１の循環配管４から白煙灰スラリー３が供給添加されることによって、常に所定濃度の白煙灰が含まれている。例えば図２に示す増湿塔６では、増湿塔カローコン８のオーバーフロー樋９に白煙灰スラリー３が供給され、常に冷却洗浄液７中の白煙灰濃度が０.０５〜０.３ｇ／ｌとなるようにコントロールされる。

繰り返し使用された冷却洗浄液は、ＳＯ_３が取り込まれて硫酸が生成し、所定使用期間の後に廃酸として抜き出され、廃酸石膏の製造工程に送られる。尚、冷却洗浄液（廃酸）中の硫酸濃度は、通常１４０〜２１０ｇ／ｌ程度である。このようにして得られた冷却洗浄液（廃酸）は、不純物の量が少なく、特に水銀（Ｈｇ）の含有量を従来に比べて大幅に低減させることができる。従って、従来の廃酸のように水銀の除去処理を行う必要がなく、そのまま廃酸石膏製造工程に供給して、水銀濃度が低い良品の廃酸石膏を製造することができる。

図１に示す白煙灰スラリー調整装置を用い、白煙灰と工業用水を混合することにより、白煙灰スラリー３を調整した。この白煙灰スラリー３を、循環配管４に循環させながら、図２に示す増湿塔６のオーバーフロー樋９に供給して、冷却洗浄液７に白煙灰を添加した。その際、白煙灰スラリー３の流量をコントロールして、冷却洗浄液７中における白煙灰濃度を、それぞれ０.０５ｇ／ｌ、０.１５ｇ／ｌ、及び０.３ｇ／ｌとなるように調整した。

上記３種の白煙灰濃度の冷却洗浄液７を用い、それぞれ増湿塔６にて銅製錬排ガスを冷却洗浄した。一定時間の冷却洗浄を実施した後、各冷却洗浄液７中のＨｇ濃度を測定し、それぞれ水銀除去率を求めた。得られた水銀除去率を、各冷却洗浄液中の硫酸濃度と共に、各冷却洗浄液の白煙灰濃度ごとに図３に示す。

図３のグラフから分るように、白煙灰濃度０.０５ｇ／ｌの冷却洗浄液での水銀除去率は約７〜２０％程度であり、白煙灰濃度０.１５ｇ／ｌでの水銀除去率は約３０〜５０％程度と増大し、白煙灰濃度０.３ｇ／ｌでの水銀除去率は約３０〜４０％と若干減少した。また、この間の冷却洗浄液中の硫酸濃度は１４０〜２１０ｇ／ｌの範囲であるが、いずれの白煙灰濃度でも、２００ｇ／ｌ程度の硫酸濃度の場合に高い水銀除去効率が得られることが分る。

白煙灰スラリー調整装置の具体例を示す概略図である。増湿塔での銅製錬排ガスのガス精製工程を示す概略図である。水銀除去率と冷却洗浄液の硫酸濃度の関係を冷却洗浄液中の白煙灰濃度ごとに示したグラフである。

符号の説明

１混合槽
２撹拌機
３白煙灰スラリー
４循環配管
５流量測定器
６増湿塔
７冷却洗浄液
８増湿塔カローコン
９オーバーフロー樋
１０増湿塔ポンプタンク
１１循環配管

Claims

銅製錬工程から排出されたＳＯ_２を主成分とする製錬排ガスのガス精製工程において、該製錬排ガスを冷却洗浄する冷却洗浄液中に、上記銅製錬工程における転炉煙灰の集塵機から回収した白煙灰を０.０５〜０.３ｇ／ｌ添加することを特徴とする銅製錬排ガスの冷却洗浄方法。