JP2003003220A

JP2003003220A - 銅製錬用フラックス及び銅製錬方法

Info

Publication number: JP2003003220A
Application number: JP2001187451A
Authority: JP
Inventors: Kosuke Inoguchi; 康祐井野口; Hiromi Tamauchi; 博美玉内; Koji Yamada; 耕司山田
Original assignee: KOSAKA SEIREN KK; Kosaka Smelting and Refining Co Ltd; Dowa Mining Co Ltd
Current assignee: KOSAKA SEIREN KK; Dowa Holdings Co Ltd; Kosaka Smelting and Refining Co Ltd
Priority date: 2001-06-21
Filing date: 2001-06-21
Publication date: 2003-01-08

Abstract

(57)【要約】【課題】銅製錬の電解精製に使用するアノードの不純
物、例えばＡｓやＳｂを含む不純物を銅製錬炉、特に精
製炉において除去するためのフラックス及びそれを用い
た精製方法を開発することにある。【解決手段】ソーダ灰と生石灰との重量比率が３：１
〜１：１の範囲であるフラックス、又はソーダ灰と硅石
との重量比率が３：１〜１：１の範囲であるフラックス
であることを特徴とする銅製錬用フラックスであり、銅
製錬転炉の粗銅中のＡＳ、Ｓｂを含む不純物の除去に用
いられるものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、銅製錬の電解精製
に使用するアノードの不純物、例えばＡｓやＳｂを含む
不純物を銅製錬炉、特に精製炉において除去するための
フラックス及びそれを用いた精製方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】銅製錬における電気銅は、下記方法で製
造する。即ち、まず銅鉱石を、例えば自溶炉等で溶解
し、カラミと銅硫化物と鉄硫化物とに富むカワを得る。
カワは転炉で酸化し、得た粗銅は精製炉で精製する。純
度が９８〜９９ｗｔ％の精製銅は、銅電解精製用の陽極
板（以下、アノードと記す）として鋳造する。アノード
と陰極板（以下、カソードと記す）を、電解液の硫酸銅
溶液を入れた電解槽中に交互に一定間隔で並べ、適当な
電解条件で通電してアノードから電解液中に溶け出た銅
イオンをカソードに電着させ、高純度の銅（電気銅）を
得る。

【０００３】一方、電解が進むにつれて、アノード中に
含有される微量の不純物、例えばＡｓ、Ｓｂ、Ｂｉ、Ｆ
ｅ等の不純物は電解液中に溶出する。これら電解液中の
不純物濃度が一定値以上になると、電気銅の品質が悪化
したり電流効率が低下したりするので、不純物を除去す
るための浄液処理が必要となる。また、アノード中のこ
れら不純物の含有率が高い場合には、電解の進行ととも
にアノードの不働態化が起きて電解操業ができなくな
る。そのため、転炉又は精製炉でこれら不純物を低減し
たり、除去したりする精製操作が必要となる。精製操作
に関して、転炉又は精製炉で不純物を除去する方法が数
多く提案されている。

【０００４】例えば、本出願人による特願２０００−２
７５３１号にあるように、転炉製銅期終了後さらに過酸
化状態で操業する方法（以下、オーバーブローと言う）
がとられている。ところで、銅製錬の転炉で精製された
粗銅は過剰の酸素を含んでいるため、そのままアノード
に鋳造する前に精製炉で酸素除去処理即ち還元処理が行
われる。還元処理前に、残存する不純物を更に低減する
ため空気吹込みによる酸化精製を行うこともある。

【０００５】更に、尚微量残存する不純物を下げる方法
が提案されており、例えば、特開昭５９−２０５４２９
号公報には、粗銅を精製炉において精製する方法とし
て、溶融粗銅の液面下に消石灰、石灰石粉、好ましくは
ソーダ灰を加えて圧送添加することにより粗銅中のＡｓ
を除去する技術が記載されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、前記従来技術
においては、オーバーブローで生成する酸化銅主体のカ
ラミを転炉造カン期に（カンはカラミの同義語であり、
造カン期はカラミを生成させる操業期の意味である。以
下同じ。）繰り返し処理するため、造カン期でのカワや
カラミの分離不良及びカラミ温度低下による不純物除去
能力が低下したりする。また、前記粗銅を精製炉で精製
する方法では、石灰等を溶湯中に吹き込むために、吹込
み材料の受け入れ設備、定量吹込み設備、精製炉への吹
込みランス等が必要であり設備投資が必要である。さら
には、精製炉の温度が低下するため昇温に要するエネル
ギー代が増加する。そこで、本発明者らはこれらの問題
点を解決するため、精製炉においてＡｓ、Ｓｂを除去す
る方法の検討を行った。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者らは従来技術の
問題点を解決する為に鋭意検討した。その結果、ソーダ
灰と生石灰を特定の割合で配合したフラックスを精製炉
に直接加えることで不純物金属が除去でき、特にＡｓ、
Ｓｂが効率的に除去できることを見出した。前記課題を
解決するために、本発明の第１の態様は、ソーダ灰と生
石灰との重量比率が３：１〜１：１の範囲であるフラッ
クス、又はソーダ灰と硅石との重量比率が３：１〜１：
１の範囲であるフラックスであることを特徴とする銅製
錬用フラックスである。

【０００８】本発明の第２の態様は、前記フラックスが
銅製錬転炉の粗銅中のＡｓ、Ｓｂを含む不純物の除去に
用いられるものであることを特徴とする銅製錬用フラッ
クスである。

【０００９】本発明の第３の態様は、銅製錬の転炉で精
製した粗銅の不純物を除去するにあたり、ソーダ灰と生
石灰の重量比率が３：１〜１：１のフラックス、又はソ
ーダ灰と硅石との重量比率が３：１〜１：１のフラック
スを精製炉に添加して銅溶湯と反応させ、銅中の不純物
を除去することを特徴とする銅製錬方法である。

【００１０】本発明の第４の態様は、前記粗銅は、銅製
錬の転炉操業の造銅期が終了した後、転炉または精製炉
からカラミ排出を行った後の粗銅であることを特徴とす
る銅製錬方法である。

【００１１】本発明の第５の態様は、前記不純物はＡ
ｓ、Ｓｂを含むことを特徴とする銅製錬方法である。

【００１２】本発明の第６の態様は、前記フラックスの
添加量が、粗銅に対して３ｋｇ／ｔ〜１０ｋｇ／ｔの範
囲であることを特徴とする銅製錬方法である。

【００１３】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を以下に説明
する。転炉操業で精製した粗銅は精製炉に移す。精製炉
は一般に、溶銅等の装入口、羽口、バーナー口、排煙口
その他を備えた傾動可能な水平に細長い円筒状の炉であ
り、溶湯注入作業、精製作業、排滓作業、出湯作業の各
作業に合わせて、各作業位置に傾動できるようになって
いる。

【００１４】精製炉に装入される溶湯は、転炉操業の際
に、造銅期が終了した後、さらに羽口より酸素含有ガス
を吹き込んで溶銅の一部を酸化するオーバーブローイン
グを行った後の粗銅を用いることができる。オーバーブ
ローイングを行った後に生成する酸化銅主体のカラミ
は、不純物を系外に出す工程である転炉操業の造カン期
に繰り返し処理する。

【００１５】カラミは一旦固化させるために転炉内を冷
却させてしまうため、造カン期の熱不足により白カワと
カラミの分離不良がおきたり、処理温度が下がって不純
物の除去能力低下がおきたりする。そのため、転炉での
精製が不完全となって不純物含有量が高くなり、銅の電
解工程で使用されるアノードが電解に使用できなくな
り、精製炉で余分に酸化操業して不純物を除去しなけれ
ばならなくなる。しかしながら、本発明では粗銅の不純
物が多くても余分な酸化操業は不要となる。

【００１６】精製炉中に装入した粗銅に対して、Ｎａ源
としてのソーダ灰とＣａＯ源としての生石灰との組み合
わせ、あるいはソーダ灰と硅石とを組み合わせた添加剤
（以後フラックスという）を投入する。添加剤は、精製
炉に設けた装入口から直接溶湯上に投入することができ
る。例えば、溶銅等の装入に用いる容器に秤量した添加
剤を載せ、この容器から装入口を通して直接精製炉内の
溶湯上に投入する。精製炉へフラックスを投入する時期
は、精製炉に粗銅を入れた直後でも良いが、酸化銅を含
むカラミを排出した後とする方がより効果的となり望ま
しい。

【００１７】Ｎａ源としてのソーダ灰は、市販の工業品
を用いれば良く品位は９０％以上であれば良い、また形
状は炉の装入した場合に炉内で飛散しないように、顆粒
状、フレーク状のものを選ぶ。また、ソーダ灰のＮａを
本発明の反応で利用するので、例えばＮａを含むガラス
等も利用できる。

【００１８】ＣａＯ源としての生石灰は、市販の工業品
を用いれば良く品位は９０％以上であれば良い。また、
形状は炉に装入した場合に炉内で飛散しないように、顆
粒状、塊状のものが選ばれる。また、重質炭酸カルシウ
ムは、より安価なフラックス原料として用いることもで
きる。ＳｉＯ₂源としての硅石は、例えば製錬炉に投入
される珪酸鉱を用いれば良い。

【００１９】ソーダ灰と生石灰の組み合わせ、あるいは
ソーダ灰と硅石と組み合わせることにより、溶湯中のＡ
ｓやＳｂが低減される。その理由はＮａとＣａＯにより
Ａｓ、Ｓｂが化合物となりスラグに固定される。例えば
ＣａＯとの反応式は以下のようである。ＣａＯ＋Ａｓ＋Ｏ₂＝ＣａＡｓＯ₂

【００２０】ソーダ灰と生石灰を組み合わせたフラック
スの場合、添加総量は粗銅に対して３ｋｇ／ｔ〜１０ｋ
ｇ／ｔが望ましい。その理由は、添加量が高いとレンガ
が溶損したりして、修理等のためにコスト増となり、低
いと効果がないか、低減できるが不十分となるからであ
る。また、カラミの流動性を維持できる範囲の組成に保
つために、ソーダ灰と生石灰の比率は３：１〜１：１が
望ましい。

【００２１】ソーダ灰と硅石を組み合わせたフラックス
の場合にも、ソーダ灰と生石灰を組み合わせたフラック
スの場合と同様に、フラックスの総量は粗銅に対して、
３ｋｇ／ｔ〜１０ｋｇ／ｔが望ましい。また、ソーダ灰
と生石灰の比率は３：１〜１：１が望ましい。もちろ
ん、ソーダ灰、生石灰、硅石とを組み合わせたフラック
スの場合も用いることができる。

【００２２】投入されたフラックスは、精製炉中で羽口
からの空気ガスと保温用のバーナーによる加熱によって
攪拌され、又溶湯中で前記のスラグ反応がおきてＡｓや
Ｓｂが除去される。

【００２３】

【実施例】（実施例１〜３）転炉でオーバーブローイン
グによる１段精製処理を行い、仕上げカラミを排出した
後の粗銅を、容量が１００ｔの精製炉に装入した。フラ
ックスは、フレーク状のソーダ灰と塊状の生石灰とを比
率を変えて秤量し、予め混合しておいたものを容器に入
れ、精製炉の装入口から投入した。フラックスの投入時
期は、精製炉中の転炉持ち越しカラミを排出した後とし
た。投入後は、精製炉の温度を１１５０℃として２０分
間空気を吹込みながら保持した。

【００２４】投入したフラックスの成分、量、添加割合
等を図１としての表１に示した。また、精製炉に装入前
の粗銅及び精製後の精製銅についてＡｓ、Ｓｂの含有量
及び除去率を図２としての表２に示した。表２には、精
製前後のＡｓ、Ｓｂ含有量の減少量を粗銅のＡｓ、Ｓｂ
含有量で割ってＡｓ、Ｓｂの除去率を参考値として求め
た。この結果から、Ａｓ、Ｓｂの除去効果が高いことが
わかる。

【００２５】（実施例４）実施例１〜３と同様な精製条
件とした。ただし、ソーダ灰を２５０ｋｇ、硅石を７０
ｋｇ用いた。同様に表１、表２に結果を示した。この結
果から、十分に除去効果があることがわかる。

【００２６】

【発明の効果】本発明によれば、精製炉においてカラミ
量を増やすことなくアノード中への不純物金属、特にＡ
ｓ、Ｓｂの混入を抑制することが可能となった。また、
操業面においては、転炉サイクル数が増加し、操業度を
上げることができた。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１として示した表１であり、フラックス成
分、添加量等に一覧表である。

【図２】図２として示した表２であり、粗銅、精製銅の
Ａｓ、Ｓｂの含有率等の一覧表である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者玉内博美東京都千代田区丸の内１丁目８番２号小坂製錬株式会社内 (72)発明者山田耕司東京都千代田区丸の内１丁目８番２号同和鉱業株式会社内Ｆターム(参考） 4K001 AA09 BA23 EA04 KA02 KA06 KA13

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ソーダ灰と生石灰との重量比率が３：１
〜１：１の範囲であるフラックス、又はソーダ灰と硅石
との重量比率が３：１〜１：１の範囲であるフラックス
であることを特徴とする銅製錬用フラックス。
【請求項２】前記フラックスが銅製錬転炉の粗銅中の
Ａｓ、Ｓｂを含む不純物の除去に用いられるものである
ことを特徴とする請求項１に記載の銅製錬用フラック
ス。
【請求項３】銅製錬の転炉で精製した粗銅中の不純物
を除去するにあたり、ソーダ灰と生石灰の重量比率が
３：１〜１：１のフラックス、又はソーダ灰と硅石との
重量比率が３：１〜１：１のフラックスを精製炉に添加
して銅溶湯と反応させ、銅中の不純物を除去することを
特徴とする銅製錬方法。
【請求項４】前記粗銅は、銅製錬の転炉操業の造銅期
が終了した後、転炉または精製炉からカラミ排出を行っ
た後の粗銅であることを特徴とする請求項３に記載の銅
製錬方法。
【請求項５】前記不純物はＡｓ、Ｓｂを含むことを特
徴とする請求項３に記載の銅製錬方法。
【請求項６】前記フラックスの添加量が、粗銅に対し
て３ｋｇ／ｔ〜１０ｋｇ／ｔの範囲であることを特徴と
する請求項３に記載の銅製錬方法。