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JP2587814B2 - 銅転炉からみ精鉱の処理方法 - Google Patents

銅転炉からみ精鉱の処理方法

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JP2587814B2
JP2587814B2 JP18413686A JP18413686A JP2587814B2 JP 2587814 B2 JP2587814 B2 JP 2587814B2 JP 18413686 A JP18413686 A JP 18413686A JP 18413686 A JP18413686 A JP 18413686A JP 2587814 B2 JP2587814 B2 JP 2587814B2
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copper
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furnace
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JP18413686A
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隆義 木村
康夫 尾島
芳秋 森
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Sumitomo Metal Mining Co Ltd
Original Assignee
Sumitomo Metal Mining Co Ltd
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00Technologies related to metal processing
    • Y02P10/20Recycling

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  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は銅転炉から排出される転炉からみを固化し
た後、浮遊選鉱処理して得られる銅転炉からみ精鉱(以
下、「からみ精鉱」という)をそのまゝ溶錬炉へ繰返す
ことなく、別の炉で単独で溶解処理し、不純物を効率よ
く除去した後、不純物の少ない銅分を既存の銅製錬工程
へ繰返す方法に関するものである。
〔従来技術〕
銅転炉から排出される転炉からみは一般に銅分が3〜
7重量%も含有されているため、そのまゝ廃棄すること
ができず、種々の方法で有価金属が回収される。
従来用いられている転炉からみの処理法として、転炉
からみを溶体のまゝ溶錬用の反射炉、あるいは電気炉に
繰返すことが行なわれる。しかしこの場合には転炉から
み中にFe3O4が多量に含まれるため、炉底が上り炉内の
有効容積が減少しやすい欠点がある。また、近時溶融状
態の転炉からみを還元剤を使用した所謂スラグクリーニ
ングが提案されているが、転炉からみの全量を溶体のま
ゝで処理するため、かなりの大きさの炉を必要とし、ま
た回収された銅分中には転炉からみ中に含まれたAs,Sb
等の不純物が濃縮されるが、これら不純物は後工程であ
る電解精製工程で多量に含まれることが好ましくないの
で、回収した銅分を既存の銅製錬工程例えば転炉へ装入
するためには、回収した銅分を別途に精製する工程が必
要となるが、回収銅分は処理転炉からみに対して6重量
%程度の発生量となるので、この精製工程も比較的規模
の大きい設備が必要であった。
この他従来最も広く用いられている転炉からみの処理
方法としては、転炉からみを一旦凝固させた後微粉砕し
て浮遊選鉱法により銅分の高い精鉱を回収し溶錬炉に繰
返すもので、得られたからみ精鉱はそのまゝ硫化精鉱を
溶錬する溶錬炉、例えば自溶炉に繰返して処理されてい
た。
〔発明が解決しようとする問題点〕
浮遊選鉱法によって得られたからみ精鉱を、そのまゝ
溶錬炉に繰返すと、転炉の操業において転炉からみ中に
除去されたAs,Sb等の不純物の殆んどが選鉱工程でから
み精鉱中へ分配されるため、溶錬炉へ不純物が繰返して
装入される結果を来たす欠点があった。この溶錬炉では
不純物の一部は溶錬炉産のからみ中に除去されるが、不
純物の溶錬炉への装入量が増加すれば、必然的に産出マ
ット中に分配される不純物量も増え、最終的には電解精
製に供するアノード中の不純物品位が高くなって好まし
くない。
このため溶錬炉に装入される不純物の総量は一定の基
準以下とする必要があるが、からみ精鉱が溶錬炉へ持込
む不純物量は溶錬炉へ装入される不純物中のかなりの割
合を占め、不純物品位の高い銅精鉱の処理許容量が制限
されてしまう。
転炉からみの浮遊選鉱においては不純物としてのAs,S
bは凝固した転炉からみ中では主として金属銅と合金を
形成している他、一部はNiと金属間化合物を形成してい
るため選鉱工程でこれらの不純物を除去することはきわ
めて困難であり、からみ精鉱中への不純物の濃縮は避け
られないと云う問題点があった。
また一方からみ精鉱中には20〜35重量%のFeが含まれ
るが、その大部分はFe3O4を形成しており、このFe3O4
自溶炉のような溶錬炉へ装入されると、からみの粘性上
昇による銅の持去り損失の増加、炉底の上昇、からみと
マットの境界にねたり層を形成して溶融からみの排出を
困難にする問題を惹き起す。この他からみ精鉱はS品位
が低く、通常の銅精鉱のS/Cu重量比が1前後であるのに
対し、からみ精鉱のS/Cu比は0.2前後であるため、自溶
炉精鉱バーナーでの燃料性が悪く、補助燃料必要量が増
加し、自溶炉の溶解能力を減少させると云う問題があっ
た。
本発明はこのような欠点を解消したからみ精鉱の処理
方法を提供せんとするものである。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明はこの目的を達成するために、銅転炉からみを
選鉱処理して得られたからみ精鉱を、弱還元性又は中性
雰囲気下、1200〜1300℃でCu/S重量比を4.3以上に維持
しつつ溶解して、からみ、マット及び金属の3相を得、
該金属相を分離回収し、分離回収した金属相の溶湯にマ
ットを形成するための硫黄源を添加してマットの溶湯を
生成させた後、該マットの溶湯を真空精製装置内で減圧
してAs、Sbのような不純物を揮発除去することにより、
該マットの溶湯を精製するようにしたものである。
以下本発明を詳細に説明する。
通常の溶錬炉産出のマット処理用の銅転炉から排出さ
れた銅転炉からみは、通常の方法に従って凝固、粉砕
し、浮遊選鉱法によって銅分の高いからみ精鉱と、銅分
を殆んど含有しない尾鉱とに分離される。このとき不純
物の分配は転炉からみ中の品位や選鉱条件にもよるが、
転炉からみ中のSbの40〜90重量%、Asの50〜80重量%が
からみ精鉱中に分配される。尾鉱は廃棄し、からみ精鉱
は本発明方法に従って溶解炉で溶融される。
この溶解炉は弱還元性又は中性雰囲気下でからみ精鉱
が溶解できれば、炉の形式は特に限定されないが、実用
上電気炉が便利である。溶解温度は1200〜1300℃程度で
よい。からみ精鉱中のCu/S重量比が4.3以上であれば、
からみ精鉱を単独で溶解するだけで、からみ、マット、
金属の3相が得られるが、Cu/S重量比が4.3未満の場合
はからみ、マットの2相しか得られないので、銅スクラ
ップなどの金属銅を添加して3相が得られるようにする
と良い。
溶解炉でからみ、マット、金属の3相が形成される
と、からみ精鉱中のAs,Sbの90%以上が金属相に分配さ
れる。銅製錬におけるAs,Sbのこのような挙動について
は例えばAkira Yazawa“Distribution of various elem
ents between copper,matte and slag"Erzmetall 33(1
980)p.377〜382に記載されているように実験室規模の
平衡実験でも確認されている。
からみ精鉱の溶解炉では、からみ精鉱と共に脱銅スラ
イムや銅精製炉からみなどのAs,Sb品位が高い中間製品
を装入して処理してもよい。
この溶解炉で産出されるからみはそのまま棄却しても
よいが、銅品位が高い場合には転炉からみの選鉱工程へ
繰返してもよい。産出されるマットはAs,Sb等の品位が
低いのでそのまゝ溶錬炉産出のマット処理用の銅転炉に
装入することができる。しかし産出される金属相は前記
したようにAs,Sb等が濃縮されるので、以下に述べる精
製工程を経て銅転炉に装入されるが、この金属相の生成
量は少量なので精製工程は小規模なもので済む。
溶解炉で産出し分離回収された銅を主成分とする金属
相は次いで真空炉に装入される。こゝで溶融状態を保持
しながらマット相を形成する程度まで硫黄源を添加す
る。硫黄源としては元素状硫黄を窒素ガスにより吹込ん
でもよく、硫化鉄鉱を添加してもよい。マットのS品位
は22重量%以上となるように硫黄源を添加するのが好ま
しく、S品位が22重量%未満ではAs,Sbの揮発率が低下
するので好ましくない。次いで真空炉内の圧力が0.6mmH
g以下に至るまで減圧を続け、0.6mmHg以下となったら、
この状態を5分以上保持して溶融マット中に含有される
Zn,Pb,As,Sb,Bi等を揮発回収する。揮発する成分の多い
間は装置の規模や、吸引の能力にもよるが、真空度はあ
まり高くならず、真空度が0.6mmHg以下となるともはや
それ以上の揮発はあまり望めず、この状態を5分以上続
けると良い。真空炉の溶湯温度は低周波誘導炉等を用い
て溶融温度以上に保持すれば良く、特別に高温にする必
要はない。
真空炉で揮発させたPb,Zn,Sn,As,Sb,Bi等は適当な集
塵装置で回収後、湿式処理法等で夫々の金属に分離回収
することができる。
真空炉で不純物を極力揮発除去した精製ずみマットは
前述の溶解炉で産出したマットと共に溶錬炉産出のマッ
ト処理用の通常の銅転炉に繰返して処理することにより
からみ精鉱中に含有された銅の大部分は電解精製のルー
トにのせることができる。
精製ずみマットをマット処理の転炉のどの工程に繰返
すかについては、本発明におけるマット生成に元素状硫
黄を使用したときは特に鉄分が混入していないので造銅
期に装入すればよく、また硫黄源として硫化鉄鉱を用い
た場合にはマット中に鉄を含有するので造かん期に繰返
す必要がある。
なお、溶解炉から産出する金属相の精製方法として、
本発明の方法以外に例えば金属銅を硫化することなく直
接真空精製する方法、金属銅にNa化合物やCa化合物を添
加して不純物をからみ化して除去する方法、金属銅を硫
化してマットとした後、不活性ガスを吹込んで不純物を
揮発除去する方法などがある。然しながら金属銅の真空
精製法や不活性ガス吹込み法では不純物、特にSbの除去
率が低い。またNa,Ca化合物を添加する方法では生成す
るからみ中にかなりの銅分が含まれるため、銅の損失が
増加する上、からみ中のAs,Sbは安定な酸化物となって
いるため、からみからの回収が困難である欠点がある。
この他金属相の精製方法として出願人が特願昭60−98
722号で出願したように金属相のまま真空処理して揮発
しやすいZn,Pb等を除去した後、溶銅を加硫してマット
化し、さらに真空精製してAs,Sb等を除去することもで
きる。
〔実施例〕
実施例1 第1表に記載のからみ精鉱250gにコークス2.5gを添
加、混合したものをアルミナ製ルツボに入れてアルミナ
製の蓋を施し、N2を1/min流しているシリコニット炉
内で加熱し、1300℃で4時間保持した後ルツボを取り出
し冷却、凝固させた後試料の観察、秤量、化学分析を行
った。ルツボ内の試料はからみ、マット、金属の3相に
分れており、その分離性は良好であった。産出物量、分
析値(重量%)を第1表に示す。
上表から明らかなようにAs,Sbの大部分は金属相に濃
縮してきていることがわかる。
実施例2 煉瓦内径600mm、深さ880mm、トランス容量200KVAの単
相式電気炉にて実施例1に用いたと同じからみ精鉱182K
gを添加物なしで88分かけて溶解した。消費電力は104KW
Hであった。結果を第2表に示す。
実施例3 この実施例には本発明のからみ精鉱の溶解によって得
られた銅をマット相に転換し、真空精製装置内で不純物
を揮発除去する例について述べる。
重量%でCu84.1、As1.40、Sb1.51、Fe3.4、S0.26の回
収銅をそのまゝ又はこれに元素硫黄を加えて1200℃に保
持してS含有量が22.4重量%、及び11.2重量%としたも
のを内径33mm、高さ150mmのタンマン管に装入し、高周
波真空溶解炉で炉内を中性ガスで置換した後約30分で所
定温度にまで昇温し、真空ポンプに真空度を上げて揮発
分を吸引し、真空度を0.04〜0.6mmHgに至らしめた後5
〜15維持した。不純物除去後の精製ずみマット等の品位
を第3表に示す。
上表の結果から試験No.1は加硫を行なわず、金属状態
のまゝ真空精製を行なったもので、As,Sbは殆んど除去
されない。試験No.2〜4は本発明方法に従ったものでこ
のうちNo.2はS22.4%になるように加硫し、1230℃で真
空度0.6mmHgに至らしめて5分間保持したものでAs,Sbの
揮発率も良好であることが認められる。試験No.3は試験
No.2と他は同条件で真空度0.2mmHgに至らしめて15分保
持し、試験No.4は温度1150℃としたが、いずれも揮発率
は良好であった。試験No5はマット相形成のための加硫
を十分行なわずに真空精製を行なったもので、金属相と
マット相の両者が残留し、Sbの揮発は殆んど行なわれな
かったがAsは大部分が揮発した。
これらの結果からからみ精鉱を溶解して回収した金属
銅分はSを添加して完全なマット相を形成する程度まで
加硫しておくことが不純物の揮発除去のために有効であ
る。
〔効 果〕
以上詳細に説明したように本発明方法によればからみ
精鉱中の銅分から比較的小規模な設備でAs,Sb等の不純
物を除去して回収することができ、回収銅分は従来の転
炉工程に繰返すことができるので、溶錬炉での不純物処
理の許容能力が増大する他、からみ精鉱を溶錬炉で処理
するためのFe3O4に起因する問題が解消され、溶錬炉で
の原料精鉱処理能力の増加や、補助燃料量の低減が可能
となる。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】銅転炉からみを選鉱処理して得られた銅転
    炉からみ精鉱を、弱還元性又は中性雰囲気下、1200〜13
    00℃で、Cu/S重量比を4.3以上に維持しつつ溶解して、
    からみ、マット及び金属の3相を得、該金属相を分離回
    収する工程と、分離回収した前記金属相の溶湯にマット
    を形成するための硫黄源を添加してマットの溶湯を生成
    させる工程と、該マットの溶湯を真空精製装置内で減圧
    して不純物を揮発除去することにより、該マットの溶湯
    を精製する工程とから成る銅転炉からみ精鉱の処理方
    法。
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