JP2007231333A - 金属及び又は金属化合物の粉状物と粒状物の湿式分級方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、金属及び又は金属化合物の粉状物と粒状物を簡単な構造で、連続的に分級することのでき、上記したような問題を解決することができる湿式分級方法を提供することを目的としている。
【解決手段】重力による沈降を利用した湿式の分級装置であって、上部は直立する筒状であり、下部は逆円錐状の装置であり、該装置下部に流入口があり、前記筒状部の上端付近および装置底部に排出口を設けた装置において、
下部逆円錐部から装置底部排出口方向に清浄液を前記排出口の排出流量と同量を流入する金属及び金属化合物の粉状物と粒状物の湿式分級方法。
【選択図】 図１

Description

本発明は、重量による沈降を利用して液体中で金属及び又は金属化合物の粉状物と粒状物を分級する方法に関する。特に本発明は上昇液流により連続的に粉粒体を分級する方法に関するものである。

湿式分級のプロセスには、上昇流を利用するもの、水平流を利用するもの、単なる静置によるものなどがあり、特に分離の精度において優れているのは上昇流を利用するものである。

上昇流を利用する湿式分級プロセスには連続式とバッチ式があり、金属及び金属化合物のような沈降速度が比較的大である粗い粒子に適用する場合、小さな装置で大量の粒子を処理できるという点で連続式のほうが優れており、その一例として特公昭47-33571号（出願人：信越化学工業株式会社）（特許文献1）の公告がある。

しかし従来の連続式プロセスでは一般に装置下部の流出口から流出する粗い粒子のスラリーの中に、細粒子の一部が混入しやすいといった問題がある。
この原因の一つとしては、給液口から装置本体内に流入する高濃度のスラリーが作る部分的な下降流や、細粒子が凝集したまま速やかに沈降することなどによるショートパスが考えられる。

また、特許文献１に示されている方法では底部へ給液スラリー以外の液を吹き込む必要があり、一般には水が使用されると考えられるが、湿式製錬工程で特許文献1の方法を実施する場合に水を使用すると、工程内での処理液量が増加するため、分級処理後工程での処理能力を増強する必要が生じる。

特公昭47-33571号

本発明は、金属及び又は金属化合物の粉状物と粒状物を簡単な構造で、連続的に分級することのでき、上記したような問題を解決することができる湿式分級方法を提供することを目的としている。

本発明者らは、上記の問題を解決すべく、以下の発明を成した。
即ち本発明は、
（１）重力による沈降を利用した湿式の分級装置であって、上部は直立する筒状であり、下部は逆円錐状の装置であり、該装置下部に流入口があり、前記筒状部の上端付近および装置底部に排出口を設けた装置において、
下部逆円錐部から装置底部排出口方向に清浄液を前記排出口の排出流量と同量から１．２倍をになるように流入する金属及び金属化合物の粉状物と粒状物の湿式分級方法。

（２）上記（１）の分級方法において給液口を上方に向けることにより、軽く小な粉状物のショートパスによる底部からの排出を抑制する湿式分級方法。

（３）上記（１）或いは上記（２）の何れかの清浄液として
製錬工程内の工程液を利用することにより製錬工程内の処理液量を増加させずに分級できる湿式分級方法。

本発明によれば、
（１）本発明によってスラリー状にした金属及び金属化合物の粒状物と粉状物を連続的に高い精度のもとに分級できる。
（２）本発明を湿式製錬工程で実施する場合、工程内の液量を増加させずに高い精度のもとに分級できる。

以下本発明に関して、詳細に説明する。
本発明に関する対象物は、金属および金属化合物の粉状物と粒状物である。金属及び金属化合物の粉状物と粒状物とは例えば、銅転炉ダストの湿式処理において、銅転炉ダストを希硫酸浸出した後に発生する浸出残渣がある。

この浸出残渣には主に硫酸鉛、硫酸ビスマス、金属銅、硫化銅等が含まれる。硫酸鉛（比重6.2）、硫酸ビスマス（比重5.08）は粒径が非常に細かく、数μm程度の粉状物であり、
金属銅（比重8.96）、硫化銅（比重CuS:4.64、Cu₂S：5.6）は10〜250μmと粗大な粒状物である。

このような金属および金属化合物の粉状物と粒状物を含んだスラリーを例えば図１に示す設備を用いて連続的に湿式分級する。図１に示す湿式分級装置は被分級粉粒体スラリーを所定の流量を給液しながら底部からも所定の液量を抜き出すが、その際に装置底部に湿式製錬工程内で発生する清浄な工程液を底部からの抜出流量と同量から１．２倍になるように流入する。
上記の流量より少ない場合は、粒子の細かいものに多く含むＢｉ，Ｐｂが、底部に沈降し好ましくなく、
上記より多い流量であると上昇流が変化し、粒子の粗いものに多く含む沈降すべき硫化銅等が沈降しなくなるためである。。

一般に湿式製錬工程は浸出、中和、硫化等の数工程に分かれており、それぞれの工程の反応槽で発生する残渣は濾過して分離し、濾液を次工程へ送液することが多い。

本発明の底部吹き込み清浄液として被分級粉粒体が処理される工程の濾液を使用することで工程内の液量を増加させることなく連続的に分級可能となる。

本発明で使用する湿式分級装置は以下のような条件が望ましい。
給液口は筒状部最下端より高い位置に設置することが望ましい。これより低い下部逆円錐状部分に設置すると、沈降する粒状物が上昇流の影響を受けて沈降速度が遅くなり逆円錐状部分に堆積しやすいと考えられるからである。

装置上部の直立する筒状部の内径に対する、給液口から装置上部オーバフローレベルまでの高さの比率はできるだけ大きい方が望ましい。被分級粉粒状物スラリーが装置に給液され装置上部からオーバーフローするまでに液の上昇流を水平方向に均一な流速にするためである。

下部逆円錐状部分はできるだけ鋭角な方が良い。沈降した粒状物を逆円錐状部分に堆積させないためである。

給液流量は分級する粉粒体についてそれぞれ以下のストークスの式
V＝
V:固体粒子の終末沈降速度、d：粒径、μ：流体の粘度、ρ_s：固体粒子の密度、ρ：流体密度、g：重力加速度
を用いて終末沈降速度を計算し、適切な流体の上昇速度を決定し、分級装置断面積を掛けて求める。

底部への清浄液は鉛直下向きに吹き込み、底部からの抜出流量と同じかやや多い程度が良い。清浄液吹き込み流量が抜出流量より少ない場合、装置内部で部分的な下降流が生じ、細粒子が底部へショートパスするからである。

図1に示す湿式分級装置を作製した。装置寸法は以下のとおりである。
H1：1000mm
H2：1300mm
H3：500mm
H4：150mm
給液配管内径：50mm
底部抜き出し配管内径：50mm
底部清浄液吹き込み配管内径：20mm

図１の装置を用いて銅転炉ダスト処理工程において希硫酸浸出工程で発生する鉛滓（主成分は硫酸鉛（比重6.2、粒径 数μm程度）、硫酸ビスマス（比重5.08、粒径
数μm程度）であり、鉛電気炉にて原料とする）に不純物として混入している金属銅（比重8.96 粒径 10〜250μm）および硫化銅（比重CuS:4.64、Cu₂S：5.6
粒径は10〜250μm）を分級し除去するために図２に示す一連の設備を設置し運転した。

希硫酸浸出工程の次の工程は銅、鉄等の濾液中のあらゆる重金属を除去する工程であるため、給液する鉛滓スラリー中の硫酸鉛、硫酸ビスマスはオーバーフローさせ濾過し鉛滓として回収し、いっぽう、金属銅及び硫化銅は底部より抜き出しながら次の工程へ送液した。

以下の操業条件で運転を1日間実施した。
スラリー濃度：70〜150g/L
硫酸濃度：10〜20g/L
スラリー温度：35〜45℃
分級装置給液流量Q1、オーバーフロー流量：45〜50 L/min
分級装置底部抜出流量Q2：45〜50 L/min
分級装置底部清浄液吹き込み流量Q3：50 L/min

湿式分級装置の効果として、銅、鉛、ビスマスの分配を表５に示す。

特にオーバーフロー残渣は、銅品位が大幅に低下し、鉛が高品位で維持されているため鉛製錬において、良好に処理が成された。
また底部抜き出し残渣の鉛、ビスマスの品位を低く抑えられたので鉛滓として回収すべき鉛、ビスマスのロスもかなり低く抑えることができた。

比較例としてオーバーフロー流量を変えずに分級装置下部への清浄液吹込みを実施しなかった場合の結果を示す。
以下の操業条件で運転を1日間実施した。
スラリー濃度：70〜150g/L
硫酸濃度：10〜20g/L
スラリー温度：35〜45℃
分級装置給液流量Q1：90〜100 L/min
オーバーフロー流量：45〜50 L/min
分級装置底部抜出流量Q2：45〜50 L/min
分級装置底部清浄液吹き込み流量Q3：０ L/min

前記表2のように銅についてはオーバーフロー側と底部抜き出し側の移行率がそれほど変わらないが、鉛、ビスマスについては底部抜き出し側への移行率が増加し、分級性能が悪化した。

本発明が適用される湿式分級装置の一態様である。 本発明が適用される湿式分級装置および付帯設備の一態様である。

符号の説明

１ 本体筒状部
２ 本体逆円錐部
３ 非分級粉粒体スラリー給液配管
４ オーバーフロー排出口
５ 底部抜き出し口
６ 底部清浄液吹き込み配管

７ 鉛滓スラリー貯液槽
８ 分級装置給液ポンプ
９ 湿式分級装置
１０ 流量測定用計量ポット
１１ 次工程反応槽
１２ 鉛滓スラリー濾液槽
１３ 分級装置底部吹き込みポンプ
１４ 流量計
１５ 流量調整自動弁

Claims (3)

1. 重力による沈降を利用した湿式の分級装置であって、上部は直立する筒状であり、下部は逆円錐状の装置であり、該装置下部に流入口があり、前記筒状部の上端付近および装置底部に排出口を設けた装置において、
   下部逆円錐部から装置底部排出口方向に清浄液を前記排出口の排出流量と同量から１．２倍になるように流入することを特徴とする金属及び金属化合物の粉状物と粒状物の湿式分級方法。
2. 請求項１の分級方法において給液口を上方に向けることにより、軽く微小な粉状物のショートパスによる底部からの排出を抑制することを特徴とする湿式分級方法。
3. 請求項1或いは請求項1の何れかの清浄液として
   製錬工程内の工程液を利用することにより製錬工程内の処理液量を増加させずに分級できることを特徴とする湿式分級方法。