JP2019151863A

JP2019151863A - 銅製錬ダストからスズを回収する方法とスズ回収物。

Info

Publication number: JP2019151863A
Application number: JP2018035408A
Authority: JP
Inventors: 裕輔木村; Yusuke Kimura; リナートミルワリエフ; Mirvariev Rinat; チョンプーヌットウィラセラニー; Wiraseranee Chompunoot
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 2018-02-28
Filing date: 2018-02-28
Publication date: 2019-09-12

Abstract

【課題】銅製錬ダストに含まれるスズの浸出を抑えつつ、銅、鉛を選択的に浸出して、該ダストからスズを銅および鉛と分離して回収する湿式処理方法を提供する。【解決手段】銅製錬ダストを、液温２０℃以上、および濃度４mol/L以上の硝酸溶液に投入して、該ダストに含まれる銅および鉛を選択的に浸出させる一方、該ダストに含まれるスズを残渣に残し、固液分離して銅および鉛の浸出液と、残渣に含まれる固形分のスズを回収することを特徴とする銅製錬ダストからスズを回収する方法。【選択図】図２

Description

本発明は、銅製錬工程で発生するダストからスズを回収する方法であって、ダストを硝酸溶液中で浸出し、Sn酸化物を残渣として回収する方法とスズ回収物に関する。

近年、銅製錬原料中のスズ含有量が上昇しており、製錬所の各工程でのスズの負荷が増大している。銅製錬工程内に入るスズの一部は排ガス系のダストに移行して濃縮しており、排ガスの処理に伴い、このスズが銅製錬の工程内に繰り返されることによってスズの負荷が増大する一因になっている。

銅製錬ダストに含まれるスズの処理について以下の処理方法が知られている。
特許文献１（特開２０１４−１４８７２５号公報）には、銅製錬ダストについて、粒径１μｍ以上５μｍ以下の範囲に設定した乾式分級を行い、分級点以下の微細粒物と分級点を超える粗粒物とに分離し、該粗粒物を繰り返し上記製錬炉に投入する一方、上記微細粒物を水洗して水溶性物と洗浄微細粒物とに分離する処理方法が記載されている。この方法では、分級点以下の微細粒側に亜鉛、鉛、ビスマス、スズ等の不純物元素が多く含まれ、分級点を超える粗粒側には銅粒子が多く含まれるので、微細粒側を水洗処理して、水溶性の硫酸銅を溶解し、残渣には鉛、ビスマス、スズ等が残留するので、これを固液分離する方法である。

特許文献２（特許第３７９２０５６号公報）には、鉛、錫、ビスマスを含む鉛滓を４０℃〜１００℃の範囲で炭酸化して、鉛、錫、ビスマスを含む炭酸化滓を得る工程、該炭酸化滓を酸溶解し、その際に前記炭酸化滓を終点ｐＨが１.５〜２.５になるように追加添加し、鉛を含む溶解液と、錫とビスマスとを含む溶解残渣を生成する工程、鉛を含む溶解液から鉛を含む精鉛滓を回収する工程、錫とビスマスとを含む溶解残渣を酸溶解して錫を含む溶解残渣とビスマスを含む溶解液を生成し、錫を含む溶解残渣を錫原料とする工程、ビスマスを含む溶解液からビスマス原料を回収する工程を含む鉛滓からの鉛、錫、ビスマスの分離方法が記載されている。

特開２０１４−１４８７２５号公報特許第３７９２０５６号公報

特許文献１の処理方法では、ダストに含まれる銅と不純物（鉛、ビスマス、スズ）を分離することが目的であり、残渣に含まれるスズを鉛やビスマスと分離し回収することは行われていない。特許文献２の処理方法は工程が多段で煩雑であり、しかも出発原料は銅製錬ダストを硫酸浸出した鉛滓であって、銅製錬ダストからスズを分離回収する方法ではない。

本発明は、銅製錬ダストからスズを分離回収する方法であり、該ダストに含まれるスズの浸出を抑えつつ、銅、鉛を選択的に浸出して、該ダストからスズを銅および鉛と分離して回収する湿式処理方法を提供する。

本発明は以下の構成からなる銅製錬ダストからスズを回収する方法に関する。
〔１〕銅製錬ダストを、液温２０℃以上、および濃度４mol/L以上の硝酸溶液に投入して、該ダストに含まれる銅および鉛を選択的に浸出させる一方、該ダストに含まれるスズを残渣に残し、固液分離して銅および鉛の浸出液と、残渣に含まれる固形分のスズを回収することを特徴とする銅製錬ダストからスズを回収する方法。
〔２〕液温２０℃〜７０℃および硝酸濃度４〜５mol/Lの浸出条件で、銅製錬ダストに含まれる鉛の７０質量％以上および銅の９５質量％以上を浸出させた浸出液と、スズ品位が２５質量％以上の残渣を回収する上記[１]に記載するスズの回収方法。
〔３〕スズよりも銅と鉛の含有量が多い銅製錬ダストを原料とするスズ回収物であって、スズ含有量が２５質量％以上、銅と鉛と亜鉛および鉄の含有量がおのおの１５質量％以下であり、スズ製錬原料になるスズ回収物。

〔具体的な説明〕
以下、本発明を具体的に説明する。なお、組成等の％は質量％である。
本発明の処理方法は、銅製錬ダストを、液温２０℃以上、および濃度４mol/L以上の硝酸溶液に投入して、該ダストに含まれる銅および鉛を選択的に浸出させる一方、該ダストに含まれるスズを残渣に残し、固液分離して銅および鉛の浸出液と、残渣に含まれる固形分のスズを回収することを特徴とする銅製錬ダストからスズを回収する方法である。

銅製錬ダストは銅製錬の各工程で発生するダストであり、揮発した亜鉛、鉛、ビスマス、スズなどが冷却されて微粒化して含まれており、また、銅溶体から飛散した銅成分も含まれている。銅製錬ダストに含まれている金属成分の一例を表１に示す。この例では、スズが６.３％、鉛が７.２％、銅が１２.０％、ヒ素が３.２％、亜鉛が７.２％、鉄が３.１％、カドミウムが４.１％銅製錬ダストに含まれている。これらの金属成分以外は主に硫黄、酸素がダストに含まれている。銅製錬ダストは集塵機などによって回収される。

回収した銅製錬ダストを、液温２０℃以上および濃度４mol/L以上の硝酸溶液に投入し、好ましくは液温２０℃〜７０℃および濃度４〜５mol/Lの硝酸溶液に投入し、該ダストに含まれるスズを残渣に残して、銅および鉛を選択的に浸出させる。

実施例１に示すように、硝酸溶液の濃度は４mol/L以上が良く、４〜５mol/Lの範囲が好ましい。硝酸濃度が４〜５mol/Lの範囲では、液温２０℃で、スズの浸出率を約１０％以下に抑制して残渣中のスズ品位を２５％以上に維持しつつ、鉛の浸出率を７０％以上および銅の浸出率を９５％以上に高めることができる。硝酸濃度が１mol/L程度では鉛の浸出率が１３％程度であり、硝酸濃度が２〜３mol/Lの範囲では鉛の浸出率が２０％〜４０％程度である。従って、鉛の浸出率を７０％以上および銅の浸出率を９５％以上に高めるには、濃度４〜５mol/Lの硝酸溶液が好ましい。また、この硝酸濃度の範囲ではスズの浸出率が約１０％以下に抑えられるので、残渣中のスズ品位は約２５％〜約３３％であり、スズ品位の高い残渣を回収することができる。残渣に含まれるスズは主に酸化スズである。

また、硝酸濃度４〜５mol/Lの範囲において、硝酸溶液の液温を２０℃より高くすれば、スズの浸出率を抑制して、銅および鉛の浸出率を９５％以上に高めることができる。例えば、実施例２に示すように、硝酸溶液の液温が２０℃より高く〜７０℃の範囲では、スズの浸出率を１５％以下に抑制しつつ、銅および鉛の浸出率を９５％〜９９％程度に高めることができる。

本発明の処理方法によれば、銅製錬ダストに含まれる銅および鉛を選択的に浸出することができ、一方、該ダスト中のスズの大部分は浸出されずに固形分として残渣に含まれるので、スズが銅および鉛から効率よく分離され、スズ品位が高い残渣を回収することができる。従って、スズよりも銅と鉛の含有量が多い銅製錬ダストを原料として、スズ含有量の多いスズ回収物を得ることができる。例えば、スズの含有量が６％程度であって、鉛含有量７％程度および銅含有量１２％程度の銅製錬ダストを原料として、スズ含有量が２５質量％以上、銅と鉛と亜鉛および鉄の含有量がおのおの１５質量％以下であって、スズ製錬原料として利用可能なスズ回収物を得ることができる。

本発明の処理方法によれば、銅製錬ダストに含まれるスズを分離回収するので、銅製錬工程でのスズの負荷が減少し、スズ負荷による銅製錬工程内のトラブルを解消することができる。さらに銅熔錬工程で繰返すダスト量が減少するので原料処理量を増やすことができるようになる。

本発明の処理方法によれば、銅製錬ダストの塩酸浸出において、銅および鉛と共に、ダストに含まれているヒ素、亜鉛、鉄、カドミウムなども同時に浸出されるので、これらの成分を同時に銅製錬工程内から除去することができる。

硝酸濃度と残渣中のスズ品位の関係を示すグラフ。硝酸濃度とスズ、鉛、銅の浸出率の関係を示すグラフ。実施例１の残渣のＸ線回折チャート硝酸溶液の液温と残渣中のスズ品位の関係を示すグラフ。硝酸溶液の液温とスズ、鉛、銅の浸出率の関係を示すグラフ。

以下、本発明の実施例を示す。なお、銅製錬ダストおよび残渣の組成は化学法にて定量した。残渣中の成分をＸ線回折法にて同定した。

〔実施例１〕
濃度１〜５mol/Lおよび温度２０℃の硝酸３００mlの容器内に、銅熔錬工程にて発生したダスト１０ｇを加え、攪拌して３時間保持した。その後、浸出液と残渣をそれぞれ回収して分析した。銅製錬ダストの主な成分の組成を表１に示す。各濃度における浸出残渣の組成を表２に示し、浸出率を表３に示す。硝酸の濃度に対する残渣中のスズ品位の変化を図１に示す。硝酸濃度に対するスズ、鉛、銅の浸出率の変化を図２に示す。また、残渣に含まれている成分を銅製錬ダストに含まれる成分に対比して図３のＸ線回折チャートに示す。
図１に示すように、硝酸濃度が高くなるほど残渣中のスズ濃度が高くなる傾向を示すが、図２に示すように、硝酸濃度が高くなってもスズの浸出率は１０％以下である。一方、鉛の浸出率は、硝酸濃度が３mol/L以下では４０％以下であるが、硝酸濃度が４mol/Lでは７０％であり、５mol/Lで９５％以上に達している。従って、硝酸濃度は４〜５mol/Lが適当であり、硝酸濃度が５mol/Lを超える硝酸溶液を使用することは経済的ではない。
このように、濃度４〜５mol/Lの硝酸溶液を用い、液温２０℃で浸出すれば、銅製錬ダストに含まれる鉛の７０％以上および銅の９５％以上を浸出し、一方、ダスト中のスズは浸出率を１０％以下に抑制して、スズ品位２５％以上の残渣を回収することができる。なお、図３に示すように、残渣に含まれているスズは主に酸化スズである。

〔実施例２〕
硝酸濃度を５mol/Lにし、液温を２０℃〜７０℃に変化した以外は実施例１と同様の条件で銅製錬ダストを硝酸浸出した。液温に対する浸出残渣の組成を表４に示し、浸出率を表５に示した。また、液温に対する残渣中のスズ品位の変化を図４に示し、浸出率の変化を図５に示した。図４に示すように、残渣中のスズ品位は液温に比例して高くなる傾向を有するが、その程度は大きくない。また、図５に示すように、液温が２０℃でも銅および鉛の浸出率は約９５％以上と十分高く、一方、スズの浸出率は約１５％以下である。
これらの結果に示すように、硝酸濃度５mol/Lにおいて、液温２０℃〜７０℃の範囲でスズの浸出率は１５％以下に抑えられ、残渣中のスズ品位は３０％以上である。一方、ダスト中の銅および鉛は９６％〜９９％以上が浸出される。

実施例１および実施例２に示すように、本発明の処理方法によれば、スズよりも銅と鉛の含有量が多い銅製錬ダスト、具体的には、例えば、スズの含有量が６％程度であって、鉛含有量７％程度および銅含有量１２％程度の銅製錬ダストを原料として、スズ含有量が２５質量％以上、銅と鉛と亜鉛および鉄の含有量がおのおの１５質量％以下、ヒ素含有量３％以下、カドミウム含有量が０.５％以下のスズ含有残渣を回収することができる。このスズ含有残渣はスズ品位が高く、銅および鉛の含有量は少なく、また有害物質のヒ素およびカドミウムの含有量が大幅に低いので、銅製錬ダストからスズを回収するのに有利であり、回収したスズ含有残渣をスズ製錬原料として用いることができる利点がある。

Claims

銅製錬ダストを、液温２０℃以上、および濃度４mol/L以上の硝酸溶液に投入して、該ダストに含まれる銅および鉛を選択的に浸出させる一方、該ダストに含まれるスズを残渣に残し、固液分離して銅および鉛の浸出液と、残渣に含まれる固形分のスズを回収することを特徴とする銅製錬ダストからスズを回収する方法。
液温２０℃〜７０℃および硝酸濃度４〜５mol/Lの浸出条件で、銅製錬ダストに含まれる鉛の７０質量％以上および銅の９５質量％以上を浸出させた浸出液と、スズ品位が２５質量％以上の残渣を回収する請求項１に記載するスズの回収方法。
スズよりも銅と鉛の含有量が多い銅製錬ダストを原料とするスズ回収物であって、スズ含有量が２５質量％以上、銅と鉛と亜鉛および鉄の含有量がおのおの１５質量％以下であり、スズ製錬原料になるスズ回収物。