JP2012201903A

JP2012201903A - 銅の製造方法

Info

Publication number: JP2012201903A
Application number: JP2011065071A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiro Oikawa; 一博及川; Hirotoshi Kadokura; 浩壽門倉
Original assignee: METAL EARTH KK
Current assignee: METAL EARTH KK
Priority date: 2011-03-23
Filing date: 2011-03-23
Publication date: 2012-10-22

Abstract

【課題】大型の設備を使用せずとも鉄、砂鉄粉を原料として銅を製造乃至元素変換する。
【解決手段】塩酸液に鉄を投入し、加熱下で攪拌しながら塩化第二鉄液を作る工程と、鉄の一部が銅に変換され、変換された銅は比重差を利用して抽出する工程と、抽出した銅を水洗浄して塩酸を除去する工程と、水洗浄した銅は硫酸銅液を電解質として銅を陰極側に抽出する工程とを備える、塩酸液濃度は、２０％〜４５％であって、鉄を投入した塩酸液の加熱温度は８０℃〜１００℃で加熱、攪拌する。厚さ１.５ｍｍ以下の鉄板の裁断片及び又は砂鉄粉を塩化第二鉄液に混合、撹拌する。
【選択図】図１

Description

本発明は鉄から銅を製造する方法に関する。

従来の銅の製造方法として、黄銅鉱に石灰石・コークスを加えて強熱する工程と、硫化銅を転炉に入れて空気を吹き込む工程と、粗銅を陽極、純銅を陰極として、硫酸を加えた硫酸銅の溶液を電気分解する工程によって純銅が得られることが一般に知られている。

特許文献として、粗銅粉を、酸化剤及び硫酸を含む液に溶解させて銅溶解液を作製する銅粉溶解工程と、前記銅溶解液を濾過し、濾液と貴金属を含む一次残渣を得る濾過工程と、前記濾液を銅電解液とし、該銅電解液を電解して電気銅を製造する電解工程と、を含む銅の製造方法がある。

特開２００９−３５８０１

上記黄色銅鉱から銅を得る方法は、選鉱、溶鉱炉及び転炉を使用するために設備が大変である。
また、前記特許文献１においては、粗銅粉を硫酸液に溶解させて銅溶解液を作製するものであり、粗銅粉の原料を確保する必要がある。

本発明者は大型の設備を使用せずとも鉄、砂鉄粉を原料として銅を製造乃至元素変換する方法を開発したものである。

本発明に係る銅の製造方法は、塩酸液に鉄を投入し、加熱下で攪拌しながら塩化第二鉄液を作る工程と、鉄の一部が銅に変換され、変換された銅は比重差を利用して抽出する工程と、抽出した銅を水洗浄して塩酸を除去する工程と、水洗浄した銅は硫酸銅液を電解質として銅を陰極側に抽出する工程とを備えたことを特徴とする。

請求項１に係る銅の製造方法において使用する塩酸液濃度は、２０％〜４５％であって、鉄を投入した塩酸液の加熱温度は８０℃〜１００℃で加熱、攪拌することを特徴とする。

請求項１に使用する鉄は、厚さ１.５ｍｍ以下の鉄板の裁断片及び又は砂鉄粉であることを特徴とする。

本発明は薄い鉄板の裁断片や砂鉄粉を原料として銅が得られるという画期的な銅の製造方法乃至元素変換法であるので、安価に良質の銅が得られる。

銅の製造工程を示す概略説明図である。試料＃５の測定部位を示す写真である。試料＃７の測定部位を示す写真である。試料＃１４の測定部位を示す写真である。試料＃１５の測定部位を示す写真である。本発明に係る試料の放射線測定器によるスペクトルを示す。本発明に係る試料の放射線測定器によるスペクトルを示す。本発明に係る試料の放射線測定器によるスペクトルを示す。本発明に係る試料の放射線測定器によるスペクトルを示す。

１リットルの３５％塩酸液に、厚さ１ｍｍの鉄板を小片に裁断した生鉄０．５ｋｇを投入し、塩化第二鉄液を作製した。次に容器に３５％塩酸液１リットルに５００ｇの砂鉄を入れた。この容器を３０分間、９５℃で加熱した。この加熱した容器に最初に得られた塩化第二鉄液を０．１リットル加えた。この塩化第二鉄液を加えた状態で容器を約２時間、９５℃で加熱した。この時、容器中の塩酸液と砂鉄が混ざり合うよう十分に攪拌する。約２時間後、砂鉄が銅色に変化してきた。２時間の間に色は何回か変わった。比重が銅と砂鉄では２から３違うので、容器の中で上下に分離してきた。容器の底の方に銅が堆積し、上部には鉄から銅に変換されていない砂鉄が残存した。自重の違いにより銅を抽出し、別の容器に移し、銅に付着している塩酸分を水洗浄により除去した。塩酸分を除去した銅粉に硫酸を添加し、硫酸銅を得た。銅粉は硫酸に溶けやすく容易に硫酸銅が得られた。電解精錬により、この硫酸銅液を電解質として陰極に銅を抽出することができた。この得られた銅は９９．９９％の純銅であることが判明した。

図１は本発明に係る銅の製造工程を示す概略説明図である。
１は塩酸液を貯蔵する塩酸タンク、２は塩酸溶液調整タンクで、ここで塩酸濃度の調整が行われる。塩酸溶液調整タンク２はパイプラインで塩酸タンク１に接続し、かつ循環ラインを介してコンデンサー３に接続している。コンデンサー３には水が供給される。４は反応容器で、塩酸溶液調整タンク２に接続する塩酸溶液注入ラインと接続するとともにコンデンサー３にも接続している。反応容器４は濃度調整された塩酸液と砂鉄や薄い鉄板の裁断小片が投入される。反応容器４はボイラー５で例えば塩酸液を９５℃等の温度に加熱する。反応容器４内の処理液はコンデンサー３及び処理液移送ラインを介して処理液濾過・電解製錬槽５に移送される。処理液はＮａＯＨタンク６で中和されてＮａＯＨラインを介して排水ピット７に流される。最終的に純銅製品が得られる。塩酸を含んだガスは排気ライン及びスクラバー装置８を介して大気中に放出する。
安全対策として、貯蔵タンクには漏えい防止塀を設置し、漏えいしても拡散しない対策を施す。塩酸・塩化水素・塩素ガスに対しては自動的な安全管理システムを設置する。

ＯｌｙｍｐｕｓＩｎｎｏｖＸ社製、ハンドヘルド蛍光Ｘ線分析計、デルタプレミアムＤＰ−２０００（合金分析ソフトウエア仕様）を使用して本実施例１に基づく試料の成分分析を行った。
図２の銅板試料＃５の中央部、直径１０ｍｍの○で囲まれた範囲について、試料の成分分析の結果は、Ｃｕが９２．０９％、Ｆｅが７．３３％、Ｚｎが０．３１％、Ｔｉが０．１２％、Ｎｉが０．０８％、Ｐｂが０．０３０％、Ｍｎが０．０２６％、Ｚｒが０．０１９％であった。

実施例1で得られた図３の銅板試料＃７の右側部位、直径１０ｍｍの○で囲まれた範囲について放射線分析器で分析を行った元素の成分分析はＣｕが１００．００％であった。

実施例1で得られた図４の銅欠片試料＃１４の中央部、直径１０ｍｍの○で囲まれた範囲について放射線分析器で分析を行った元素の成分分析はＦｅが４４．９８％、Ｃｕが３５．７９％、Ａｌが７．７７％、Ｔｉが５．８６％、Ｓｉが４．１１％、Ｃｒが０．５７％、Ｍｎが０．０３４％、Ｖが０．２７％、Ｐｂが０．１８％、Ｚｒが０．１２２％であった。

実施例1で得られた図５の銅欠片試料＃１５の中央部、直径１０ｍｍの○で囲まれた範囲について放射線分析器で分析を行った元素の成分分析はＦｅが４０．１２％、Ｃｕが３５．１４％、Ａｌが７．９４％、Ｔｉが５．０９％、Ｚｒが４．３４％、Ｓｉが３．２９％、Ｙが３．０８％、Ｃｒが０．３９％、Ｍｎが０．２５％、Ｖが０．２０％、Ｐｂが０．１５％であった。

実施例１で得られた各試料においての分析結果から、Ｃｕ以外にＦｅやＡｌ等の金属が含まれている合金の状態から徐々にＣｕを主成分とした金属に変換され、最終的にＣｕ１００％の金属に変換されたことが判明した。

本発明は、従来不可能とされていた鉄から銅を製造するものであり、原料となる薄い鉄板や砂鉄は比較的安価に入手できるので、高価な純銅が得られるという優れた効果を奏し、原料資源不足の日本において大型の設備投資をしないで達成でき、あらゆる産業分野に利用される。

１塩酸タンク
２塩酸溶液調整タンク
３コンデンサー
４反応容器
５ボイラー
６ＮａＯＨタンク
７排水ピット
８スクラバー装置

Claims

塩酸液に鉄を投入し、加熱下で攪拌しながら塩化第二鉄液を作る工程と、鉄の一部が銅に変換され、変換された銅は比重差を利用して抽出する工程と、抽出した銅を水洗浄して塩酸を除去する工程と、水洗浄した銅は硫酸銅液を電解質として銅を陰極側に抽出する工程とを備えたことを特徴とする銅の製造方法。
請求項１に係る銅の製造方法において使用する塩酸液濃度は、２０％〜４５％であって、鉄を投入した塩酸液の加熱温度は８０℃〜１００℃で加熱、攪拌することを特徴とする請求項１記載の銅の製造方法。
請求項１に使用する鉄は、厚さ１.５ｍｍ以下の鉄板の裁断片及び又は砂鉄粉であることを特徴とする請求項１又は２記載の銅の製造方法。