JP2008527168A - 金属含有スラッジから金属を採取する方法及び装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 この課題は、液化された金属含有スラッジを少なくとも一つのアーク炉(1,2)において加熱することによって、金属含有スラッジから金属を採取する方法において、金属含有スラッジを交流式−または直流式電気炉として形成された第一の炉(1)で加熱しそして第一の炉からの溶融物を直流式電気炉として形成された第二の炉(2)に導入することを特徴とする、上記方法によって解決される。
Description
1) 交流(AC)式アーク炉においてコークス及び電極での還元、スラッジ予備加熱及び沈殿;
2) 水平円筒状回転炉における還元剤の噴射導入、例えば紐状(Teniente)スラッジ精錬炉でのそれ;
3) 還元剤、例えばTBRCまたはIsasmeltを噴射導入する手段を備えた縦型転炉。
図1は回転流アーク炉及び後続の直流式還元用溝状炉の概略図でありそして
図2a及び
図2bは電極としてコークスベッド及び液状銅マットの使用下での更なるスラッジ還元及び内包物の除去のための、直流式還元用溝状炉の正面断面図及び側面断面図である。
Fe3O4 + CO = 3FeO + CO2
Cu2O + CO = 2Cu + CO2
CO2 + C = 2CO
銅含有酸化物の還元はマグネタイトの共還元によって制限される。共還元の条件はこの反応の平衡によって決まる:
(Cu2O)スラッジ+3(FeO)スラッジ←→2(Cu)金属+(Fe3O4)スラッジ
溶融法及び得られるマット品質次第で、溶融スラッジ中の銅含有量は2〜10%でありそしてマグネタイト含有量は10〜20%である。
γA = γ±j×B
式中、γAは見掛け相対密度(Nm−3)であり、
γは相対密度(Nm−3)であり、
jは液体中の電流密度(Am−2)であり、
Bは磁気誘導率(T)である。
カソード: Fe3++e=Fe2+
Cu++e=Cu0
アノード: SiO4 4−+2C=SiO2+2[CO]+4e
O2−+C=[CO]+2e
マグネタイトのカソード分解及び銅の析出は、マグネタイト還元及び銅の除去の全体的速度を早める。アノード生成物としてのCOの分離がマグネタイト還元の別の焦点である。
FEMB = 2πjBr3
式中、FEMB は浮力(N)であり;
j は電流密度(A/m2)であり;
B は磁場のインダクタンス(T)であり:
r は内包物の半径(m)である。
ε は表面電荷(coul m−2)であり;
E は電場の強さ(V m−1)であり;
ηsはスラッジ粘度(Pa s)であり;
κ はスラッジの比電導率であり;
w は金属/スラッジ−界面の抵抗(Ωm2)である。
フラッシュ溶融装置中での濃厚物の溶融でのスラッジは4%のCu及び15%のFe3O4を含有している。このスラッジを全部で3時間流し出しそして溝を通して9.5MVA−回転流式アーク炉(1)に移す。スラッジ産出量は30t/時であり、これは各サイクルで90tの加工に相当する。コークス消費量は約8kg/tとなりそしてエネルギー消費量は約70kWh/tになる。これは6.3MWの平均電力消費量に相当する。1時間後に、2時間に亙るアーク炉からのスラッジの流し出し開始する。1.1%のCu含有量及び7%のFe3O4を含有するスラッジを溝(8)を通して、長さ4mで幅1mの部屋のある直流式アーク炉(2)に移送する。半連続的にスラッジを精錬するための還元溝状炉(2)は図2に図示してある。スラッジは還元溝状炉(2)を2時間の間に連続的に流す。1mのスラッジ液面の場合には平均滞留時間は約30分である。1GJ/時の炉熱損失量の場合には、単位電流消費量は約35kWh/tでありそして必要とされる電力消費量は1MWである。100Vの算定電圧の場合には電流強度は10kAの程度である。算定コークス消費量は約2kg/tである。完成スラッジは0.5%のCu及び4%のマグネタイトを含有している。全エネルギー消費量は105kWh/tに達しそしてコークス消費量は10kg/tに達する。
2・・・第2の炉(直流式炉)
3・・・電磁石
4・・・電極(アノード)
5・・・電極(カソード)
6・・・電気的コンタクト(グラファイト電極)
7・・・電気的コンタクト(グラファイト電極)
8・・・連結手段
9・・・電極
10・・・電極
11・・・交流電源
12・・・直流電源
13・・・コイル
14・・・コイル
15・・・スラッジ
16・・・スラッジ入口
17・・・スラッジ出口
Claims (21)
- 液化された金属含有スラッジを少なくとも一つのアーク炉(1,2)において加熱することによって、金属含有スラッジから金属を採取する方法において、金属含有スラッジを交流式−または直流式電気炉として形成された第一の炉(1)で加熱しそして第一の炉からの溶融物を直流式電気炉として形成された第二の炉(2)に導入することを特徴とする、上記方法。
- 第一の炉(1)が交流式電気炉として形成されている、請求項1に記載の方法。
- 採取すべき金属が、銅含有スラッジ中に存在する銅(Cu)である、請求項1または2に記載の方法。
- 採取すべき金属がスラッジ中に存在する鉛(Pb)、亜鉛(Zn)、白金(Pt)またはニッケル(Ni)である、請求項1または2に記載の方法。
- 交流式電気炉として形成された第一の炉(1)中でスラッジの第一の予備還元及び金属マットの析出、特に銅マットの析出を行いそして直流式電気炉として形成された第二の炉(2)では更なるスラッジ還元及び内包物の除去を行う、請求項1〜4のいずれか一つに記載の方法。
- 直流式電気炉として形成された第二の炉(2)で、回収すべき金属を電気分解で析出を行う、請求項1〜5のいずれか一つに記載の方法。
- 直流電気炉として形成された第二の炉(2)において金属を採取する間に溶融物を電磁的に攪拌する、請求項1〜6のいずれか一つに記載の方法。
- 電磁的攪拌を生じさせるために、第二の炉(2)中に存在する溶融物に少なくとも1つの電磁石(3)を作用させる、請求項7に記載の方法。
- 電磁的攪拌を生じさせるために、第二の炉(2)中に存在する溶融物に少なくとも1つの永久磁石を作用させる、請求項7に記載の方法。
- 少なくとも1つの磁石が50〜1000ガウスの磁場を生じそしてその磁場が溶融物の断面の少なくとも一部及び第二の炉(2)の電極(4,5)の領域に亙っている,請求項8または9に記載の方法。
- 第一の炉(1)において加熱する間に還元剤、特にコークスを添加する、請求項1〜10のいずれか一つに記載の方法。
- 第二の炉(2)中の溶融物表面上に炭素含有材料、特にコークスを、該炭素含有材料の層が実質的に一定の厚みで形成されるように適用し、その際にアノード(4)として作用する該層を電気的コネクタ(6)と接触させる、請求項1〜11のいずれか一つに記載の方法。
- 第二の炉(2)中の溶融物の下の底部領域に金属マット、特に銅マットよりなる層が実質的に一定の厚さに維持されており、その際にカソード(5)として作用する該層が電気的コネクタ(7)と接続されている、請求項1〜12のいずれか一つに記載の方法。
- 請求項1〜13のいずれか一つに記載の方法を実施するための金属含有スラッジから金属を採取する装置において、交流式−または直流式電気炉として形成された第一の炉(1)及び直流式電気炉として形成された第二の炉(2)があり、第一の炉(1)と第二の炉(2)との間に溶融物用の連結手段(8)が存在していることを特徴とする、上記装置。
- 第一の炉(1)が交流式電気炉である、請求項14に記載の装置。
- 第一の炉(1)が、第一の炉(1)中に存在する溶融物中に浸漬されておりそして交流源(11)に接続されている二つの電極(9,10)を有している、請求項14または15に記載の装置。
- 第二の炉(2)が、第二の炉(2)中に存在する溶融物の上部領域及び下部領域に水平に伸びて配置されそして直流源(12)に接続されている二枚の板状に形成された電極(4,5)を有している、請求項14〜16のいずれか一つに記載の装置。
- 上部領域に存在する電極(4)が、電気的コンタクト(6)、特にグラファイト電極と接続されているコークスベッドとして形成されている、請求項17に記載の装置。
- 下部領域に存在する電極(5)が、電気的コンタクト(7)、特にグラファイト電極と接続されている金属マット、特に銅マットよりなる層として形成されている、請求項17または18に記載の装置。
- 第二の炉(2)が溝状炉として形成されている、請求項14〜19のいずれか一つに記載の装置。
- 第二の炉(2)の側方領域に磁石、特に電磁石(3)が配置されており、その磁石の磁力線が少なくとも若干の導電要素(4,5)での電流導電方向に対して少なくとも部分的に直角をなす、請求項14〜20のいずれか一つに記載の装置。
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