JP2007515549A - Copper production method by dry smelting in converter - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、転炉内での乾式製錬(pyrometallurgical)による銅の生産方法に関する。 The present invention relates to a method for producing copper by pyrometallurgical in a converter.
いわゆる粗銅の乾式製錬においては、例えば銅マット(copper matte)及び/若しくは二次原料が原料として使用されている。 その目的とするところは、少なくとも96重量%以上、好ましくは99重量%以上の純度のいわゆる粗銅を生産することにある。 もちろん、純度を限りなく100重量%に近づけるための試みがされている。 In so-called dry smelting of crude copper, for example, copper matte and / or secondary raw materials are used as raw materials. The object is to produce so-called crude copper having a purity of at least 96% by weight, preferably 99% by weight. Of course, attempts have been made to bring the purity as close as possible to 100% by weight.
このような銅生産の本質的な部分は、いわゆる転炉内での「転換(conversion)」に存している。 そのような転換は、ピアース・スミス・アンド・ホボケン(Pierce Smith and Hoboken)の名前で知られている。 An essential part of such copper production lies in the so-called “conversion” in the converter. Such a transformation is known by the name of Pierce Smith and Hoboken.
このような転炉処理のために、まず銅を含有している溶融物が転炉内に充填される(転炉内に供給される)。 For such converter processing, first, a melt containing copper is filled into the converter (supplied into the converter).
次の処理ステップにおいては、不純物(foreign components)、特に硫化鉄が可能な限り除去されるか、若しくは、より正確にはスラグに転換される。 このプロセスは「スラッギング(slagging)」とも呼ばれているが、銅の溶融物を、大部分がCu2S(「ホワイトメタル(white metal)」とも称される)のみで占められるようにまで精製することを目的としている。 In the next processing step, foreign components, in particular iron sulfide, are removed as much as possible, or more precisely converted to slag. This process, also called “slagging”, refines the copper melt so that it is mostly made up of only Cu 2 S (also called “white metal”). The purpose is to do.
スラッギングには、その後に転炉からスラグを除去することも含まれている。 Slugging includes the subsequent removal of slag from the converter.
Cu2Sから粗銅を製造するために、二次的な冶金学的方法が知られており、この方法においては、気体(特に酸素)を溶融物に吹き付けている(特許文献1参照)。 これにより硫黄と他の不純物(例えばニッケル)が、可能な限り除去されている。 特許文献1に記載から、ニッケルの含有量が1.0重量%を超えると好ましくないことが推定され得る。 In order to produce crude copper from Cu 2 S, a secondary metallurgical method is known. In this method, a gas (particularly oxygen) is sprayed on the melt (see Patent Document 1). Thereby, sulfur and other impurities (for example, nickel) are removed as much as possible. From the description in Patent Document 1, it can be deduced that the nickel content exceeds 1.0% by weight.
最終的に、そのようにして形成された粗銅は、転炉から取り出される。 Finally, the crude copper so formed is removed from the converter.
この方法は広く用いられているが、いくつかの欠点を有している。 例えば、スラグは通常、「スラッギング」の際に、炉の供給開口部を通じて取り出されなければならない。 このことにより、貴重な銅の溶融物が失われるリスクが高くなってしまう。 また、この従来の方法では、上述した高純度を得ようとするとかなりの長時間を要してしまう。 Although this method is widely used, it has several drawbacks. For example, slag typically must be removed through the furnace feed opening during "slagging". This increases the risk of losing valuable copper melt. Further, in this conventional method, it takes a considerable time to obtain the above-described high purity.
特許文献2は、溶融銅から硫黄を除去するプロセスを開示している。 それにより、溶融物は、金属浴の深さの半分を超える領域において、酸素を含有している気体で処理されている。 これと同時に、金属浴の深さの半分を下回るかなりの距離にまで循環気体が導入され、酸素の供給が終了した後も、この循環気体の導入が続けられている。Patent Document 2 discloses a process for removing sulfur from molten copper. Thereby, the melt is treated with a gas containing oxygen in a region exceeding half the depth of the metal bath. At the same time, the circulating gas is introduced to a considerable distance below half the depth of the metal bath, and the introduction of the circulating gas is continued even after the supply of oxygen is completed.
摩耗及び付着の増大につながる飛散を低減するために、特許文献2は、非鉄材料を吹き付けるプロセスについて記載しており、このプロセスによれば、材料は転炉内で溶融され、この溶融物は次いで浴表面下の気体内で吹き付けることによって攪拌されている。In order to reduce the scattering that leads to increased wear and adhesion, US Pat. It is agitated by spraying in a gas below the bath surface.
特許文献3は、鉄のマットを転換するためのプロセスに関するものであって、このプロセスによって、溶融物自身は不活性気体によって攪拌されている一方で、酸素が溶融物表面上に吹き付けられている。Patent document 3 relates to a process for converting an iron mat, in which the melt itself is agitated by an inert gas while oxygen is sprayed onto the melt surface. .
本発明の目的は、公知の方法を最適化することにある。 銅の生産は、より短時間に及び/又は高純度で行われなければならない。 The object of the present invention is to optimize known methods. Copper production must be done in a shorter time and / or with higher purity.
本発明は以下の考察から為されてきた:転炉の充填(供給)に際に、反応炉内で如何なる冶金学的な作業も行われないこと。 炉は単に「バッファ(buffer)」若しくは「保持ユニット(holding unit)」として作用している。 このことは、溶融物が転炉から全て取り出される最終のプロセスステップにも適用される。 The present invention has been made from the following considerations: No metallurgical work is performed in the reactor when filling (feeding) the converter. The furnace simply acts as a “buffer” or “holding unit”. This also applies to the final process step where all the melt is removed from the converter.
本発明によれば、これらのプロセスステップは、溶融物の二次的な冶金学的処理のためにも使用される。 換言すると、転炉の充填の際に、処理気体が既に金属溶融物(溶融銅)内に導入されている。 このことによって、いわゆる「スラッギング」ステップは、充填とほぼ同時に時間遅れ無く開始されるという利点がもたらされる。 転炉が溶融物処理の間隔では、最初の瞬間に使用可能とされる。 According to the invention, these process steps are also used for secondary metallurgical processing of the melt. In other words, the processing gas has already been introduced into the molten metal (molten copper) when filling the converter. This has the advantage that the so-called “slugging” step is started almost simultaneously with filling and without a time delay. The converter is enabled at the first moment in the melt processing interval.
このことは、溶融物が転炉から取り出される時点まで適用される。 This applies until the melt is removed from the converter.
「脱スラッギング(deslagging)」の際の洗浄処理には、不純物を除去すると共にスラグの形成を促進するという利点がある。 The cleaning process during "deslagging" has the advantage of removing impurities and promoting slag formation.
このプロセスステップにおいては、気体による精製/洗浄処理は別の効果を得るために使用され得る。 金属浴の選択的な動作によって、スラグを転炉開口部の方向に選択的に案内することができ、スラグは当該開口部から取り出される。 このようにして、一方でのスラグと他方での溶融物との間の一層正確な分離(segregation)が達成され、従来技術で観察された溶融物のロスを回避することができる。 In this process step, a gas purification / washing process can be used to achieve another effect. By selective operation of the metal bath, the slag can be selectively guided in the direction of the converter opening, and the slag is removed from the opening. In this way, a more precise segregation between the slag on one side and the melt on the other side is achieved and the melt loss observed in the prior art can be avoided.
従って、本発明は最も一般的な実施例において、以下の特徴を備えた転炉内での乾式製錬による銅の生産方法に関する:
a) 銅を含有している溶融物を転炉に充填するステップと、
b) 溶融物の大部分がCu2Sのみで占められるまで不純物をスラグに転換するように溶融物を処理するステップと、
c) 転炉からスラグを取り出すステップと、
d) 硫黄分を除去することによって非常に純度の高い銅を精製するために、Cu2Sを含有している溶融物に気体を吹き付けるステップと、
e) 溶融物を転炉から全て取り出して下流のユニットに送るステップと、
を備えており、これによって、
f) 前記a)、b)、c)及びe)のプロセスステップの際に、それぞれの溶融物内に気体も導入するステップと、
を備えていることを特徴としている。
Thus, in the most general embodiment, the present invention relates to a method for producing copper by dry smelting in a converter with the following characteristics:
a) filling the converter with a melt containing copper;
b) treating the melt to convert impurities to slag until the majority of the melt is occupied solely by Cu 2 S;
c) removing slag from the converter;
d) blowing a gas over the melt containing Cu 2 S to purify very pure copper by removing sulfur;
e) removing all melt from the converter and sending it to the downstream unit;
With this,
f) introducing a gas into each melt during the process steps a), b), c) and e);
It is characterized by having.
上記a)、b)、c)及びe)のプロセスステップで使用される気体は、プロセスステップd)で使用される気体と同様に、大部分若しくは全てが酸素で占められている。 不活性気体を含む他の気体を使用することも可能である。 The gas used in the process steps a), b), c) and e) is mostly or entirely occupied by oxygen, as is the gas used in the process step d). It is also possible to use other gases including inert gases.
プロセスステップd)の終わりには、一部の酸素(fraction of oxygen)が選択的な方法で還元されて、一部の不活性気体によって置換される。 このプロセスステップの終わりに向かって当該一部の不活性気体は50%を超える量とされると共に、当該一部の酸素は、初期的には50%を優に超える量とすることができる。 このようにして一価の酸化銅(copper (I) oxide)が生じることを最小化することができる。 不活性気体により処理は、プロセスステップe)においても継続することができる。 At the end of process step d), a fraction of oxygen is reduced in a selective manner and replaced by some inert gas. Towards the end of this process step, the portion of the inert gas may be in an amount greater than 50% and the portion of oxygen may initially be an amount well above 50%. In this way, generation of monovalent copper oxide (copper (I) oxide) can be minimized. The treatment with inert gas can be continued also in process step e).
プロセスステップd)における実際の転換プロセスを、化学的には以下のように表すことができる: The actual conversion process in process step d) can be expressed chemically as follows:
転炉から300トンの粗銅を取り出すには約1時間を要する。 本発明によれば、金属溶融物には、この取り出し段階の際に反応も生じている(処理されている)。 従って、溶融銅の二次的な冶金学的方法は、全体の転換プロセスに亘って行われている。 It takes about 1 hour to remove 300 tons of crude copper from the converter. According to the invention, the metal melt also undergoes a reaction (treated) during this removal stage. Accordingly, secondary metallurgical methods of molten copper are performed throughout the entire conversion process.
(複数の)気体の供給は、複数の気体精製/洗浄装置を介して行われている。 そのような気体精製装置(気体洗浄レンガ(bricks))は、数十年来、特に鉄鋼溶融物の処理の分野では知られている。 本発明によれば、そのような気体精製装置を容易に導入することができる。 気体洗浄装置としては、方向性を有する多孔性の装置(directed porosity)及び方向性の無い多孔性の装置(non-directed porosity)のいずれを使用することもできる。 方向性を有する多孔性の装置のグループには、気体洗浄装置内に形成された気体が搬送されるための略直線状のスリット若しくは通路を備えているものがある。 方向性の無い多孔性の装置は、「スポンジ」状に設計される。 気体は本体内を空隙から空隙へと移動しなければならない。 The gas supply (s) is performed via a plurality of gas purification / cleaning devices. Such gas purifiers (gas cleaning bricks) have been known for decades, especially in the field of steel melt processing. According to the present invention, such a gas purifier can be easily introduced. As the gas cleaning device, either a directional porous device (directed porosity) or a non-directed porous device (non-directed porosity) can be used. Some groups of porous devices with directionality are provided with generally straight slits or passages through which the gas formed in the gas scrubber is transported. Non-directional porous devices are designed in a “sponge” shape. The gas must move through the body from space to space.
そのような気体精製装置(若しくはノズル型の洗浄装置でも構わない)を、転炉の底部及び/又は壁部に、個々に若しくはグループで使用することができる。 本発明によれば、気体精製装置が個々に、事前に選択可能なグループで、若しくは、全てが同時に作動されるように準備がされる。 この場合もやはり、個々の気体精製装置若しくはグループの気体精製装置には、異なる気体若しくは異なる気体圧力を供給することができる。 Such gas purifiers (or nozzle type cleaning devices) may be used individually or in groups at the bottom and / or wall of the converter. According to the present invention, the gas purifiers are prepared to be operated individually, in pre-selectable groups, or all simultaneously. Again, different gases or different gas pressures can be supplied to individual gas purification devices or groups of gas purification devices.
この目的のために適宜な気体レギュレータを備えていることが好ましい。 後者にあっては、金属溶融物の上に浮遊しているスラグが特定の流れ方向、例えば湯出し開口部(tapping opening)の方向に流れるように、金属溶融物の動作を調整することができる。 It is preferable to provide an appropriate gas regulator for this purpose. In the latter case, the operation of the metal melt can be adjusted so that the slag floating on the metal melt flows in a specific flow direction, for example in the direction of the tapping opening. .
この方法を、(複数の)気体が全ての処理ステップの際に、中断されることなく溶融物内に(吹き付け、ジェット噴射によって)導入されるように行うことができる。 This method can be carried out such that the gas (s) is introduced into the melt (by spraying, jetting) without interruption during all processing steps.
気体並びに気体量及び/若しくは気体圧力を、個々の処理ステップの際に変更することができる。 The gas and gas volume and / or gas pressure can be changed during the individual processing steps.
例えば300トンの粗銅を収容することのできる転炉においては、例えば10台の気体洗浄装置を備え、各々の洗浄率を毎分200リットルとすることができる。 For example, in a converter capable of accommodating 300 tons of crude copper, for example, 10 gas cleaning apparatuses are provided, and each cleaning rate can be 200 liters per minute.
本方法によれば、少なくとも従来技術レベルの純度に対応でき、99.5重量%を優に超える純度で、非常に高速化された乾式製錬による銅の生産が可能となる。 According to this method, at least the purity of the prior art level can be accommodated, and copper can be produced by dry smelting at a very high speed with a purity well exceeding 99.5% by weight.
Claims (10)
a) 銅を含有している溶融物を転炉に充填するステップと、
b) 前記溶融物の大部分がCu2Sのみで占められるまで不純物をスラグに転換するように前記溶融物を処理するステップと、
c) 前記転炉から前記スラグを取り出すステップと、
d) 硫黄分を除去することによって非常に純度の高い銅を精製するために、Cu2Sを含有している前記溶融物に気体を吹き付けるステップと、
e) 前記溶融物を転炉から全て取り出して下流のユニットに送るステップと、
を備えており、これによって、
f) 前記a)、b)、c)及びe)のプロセスステップの際に、それぞれの前記溶融物内に気体も導入するステップと、
を備えていることを特徴とする方法。 A method for producing copper by dry smelting,
a) filling the converter with a melt containing copper;
b) treating the melt to convert impurities to slag until a majority of the melt is occupied solely by Cu 2 S;
c) removing the slag from the converter;
d) blowing a gas to the melt containing Cu 2 S to purify very pure copper by removing sulfur content;
e) removing all of the melt from the converter and sending it to a downstream unit;
With this,
f) introducing a gas into each of the melts during the process steps a), b), c) and e);
A method characterized by comprising:
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