JP2515071B2 - Copper dissolution method - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は銅の溶解法に関し、さら
に詳しくは、不純物を含有する銅を溶解する際に銅溶湯
表面に浮遊している滓を容易に除去することができる銅
の溶解法に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a copper melting method, and more particularly, to a copper melting method capable of easily removing a dross floating on the surface of a molten copper when melting copper containing impurities. It is about law.
【０００２】[0002]
【従来技術】従来より、銅を溶解する場合、還元溶解法
および酸化溶解法の２つ溶解法に大別されている。2. Description of the Related Art Conventionally, when dissolving copper, it is roughly classified into two dissolution methods, a reduction dissolution method and an oxidation dissolution method.
【０００３】そして、還元溶解法は、銅を還元雰囲気に
おいて溶解されるので銅溶湯には、酸化物が生成するこ
とはなく、溶湯表面に酸化物の混合体である滓が生成す
ることはない。また、酸化溶解法は、銅を溶解する場合
に溶湯および溶湯中に混入した不純物元素等が酸化し
て、Ｃｕ2Ｏを主体とする酸化物混合体である滓を生成
し、溶湯表面に浮遊している。この滓は溶湯中に混入す
ると製品欠陥の原因となると共に、この滓の炉外に除去
する工程において、銅溶湯が滓に付着して炉外に運び出
され、メタルロスとなり溶解歩留りが低下する。従っ
て、酸化溶解においては、製品品質の保証および溶解歩
留りの両方から滓を銅溶湯から確実に分離して除去する
必要がある。In the reduction melting method, since copper is melted in a reducing atmosphere, no oxide is generated in the molten copper and no slag, which is a mixture of oxides, is generated on the surface of the molten metal. . In the oxidative dissolution method, when the copper is melted, the molten metal and the impurity elements mixed in the molten metal are oxidized to generate a slag which is an oxide mixture mainly composed of Cu 2 O and floats on the molten metal surface. are doing. When this slag is mixed in the molten metal, it causes a product defect, and in the step of removing the slag to the outside of the furnace, the copper molten metal adheres to the slag and is carried out to the outside of the furnace, which causes metal loss and reduces the melting yield. Therefore, in the oxidative melting, it is necessary to surely separate and remove the slag from the molten copper for both the guarantee of product quality and the melting yield.
【０００４】なお、鉄鋼の溶解においては、ＳｉＯ2、
Ａｌ2Ｏ3を主体としたフラックスを使用する場合があ
り、即ち、このフラックスの化合物に含有されている結
晶水を溶鋼温度において分解してＨ2Ｏの蒸気とし、こ
の圧力、体積変化によりフラックスを発泡させて、溶湯
表面に浮遊している酸化物等をフラックスの泡に包み込
んで、除滓性を向上させている、しかし、鉄鋼とは異な
り銅溶湯においては、溶湯温度が低く、フラックスの化
合物の結晶水の分解を期待することはできない。In the melting of steel, SiO 2 ,
In some cases, a flux mainly composed of Al 2 O 3 is used, that is, the water of crystallization contained in the compound of this flux is decomposed into molten H 2 O vapor at the molten steel temperature, and the flux is changed by this pressure and volume change. To improve the slag removal performance by enclosing the oxides floating on the surface of the molten metal in the bubbles of the flux, but unlike iron and steel, the molten metal temperature is low and the flux No decomposition of the water of crystallization of the compound can be expected.
【０００５】しかして、銅を溶解する場合に、溶湯表面
に浮遊している滓を除去するために、弗化物系フラック
スを添加する方法があるが、この弗化物系フラックスは
溶湯表面の酸化物と反応して、酸化物を弗化物中に溶解
して分離を促進する。しかし、この弗化物系フラックス
は公害問題の原因となるので、使用することは好ましく
なく、従って、現在銅の溶解に際して、滓除去のための
有効なフラックスは存在していないのである。There is a method of adding a fluoride-based flux in order to remove the slag floating on the surface of the molten metal when the copper is dissolved, but this fluoride-based flux is an oxide on the surface of the molten metal. Reacts with and dissolves the oxide in fluoride to facilitate separation. However, since this fluoride-based flux causes pollution problems, it is not preferable to use it. Therefore, there is currently no effective flux for removing slag when copper is dissolved.
【０００６】[0006]
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記に説明し
たように、従来における銅溶解にさして、銅溶湯表面に
浮遊している滓を容易、かつ、簡単に除去することがで
きないという問題点に鑑み、本発明者が鋭意研究を行
い、検討を重ねた結果、銅溶解において銅溶湯表面に浮
遊している滓を溶湯からの分離を容易にし、かつ、公害
問題の発生もなく、さらに、メタルロスの少ないフラッ
クスを使用する銅の溶解法を開発したのである。DISCLOSURE OF THE INVENTION As described above, the present invention has a problem that the slag floating on the surface of the molten copper cannot be easily and easily removed as compared with the conventional copper melting. In view of the above, the present inventor has conducted diligent research and, as a result of repeated studies, facilitates separation of the slag floating on the surface of the copper melt from the melt in copper dissolution, and does not cause pollution problems, and further, We have developed a copper dissolution method that uses a flux with low metal loss.
【０００７】[0007]
【課題を解決するための手段】本発明に係る銅の溶解法
は、少なくとも不純物元素としてＦｅを１０ｐｐｍ以上
含有する銅を酸化雰囲気中において溶解を行い、溶融中
のＯ２濃度が１０００ｐｐｍ以上である銅溶湯を溶製
し、この銅溶湯表面に浮遊している滓に、ＳｉＯ２＋Ａ
ｌ２Ｏ３を１００としたとき、ＳｉＯ２７０〜９０％、
Ａｌ２Ｏ３３０〜１０％を主成分とするＳｉＯ２−Ａｌ
２Ｏ３系のフラックスを散布、撹拌を行うことにより、
フラックスに滓を付着させると共に滓の一部を安定な固
体酸化物に変換して、銅溶湯表面より除去する銅の溶解
法であり、また、フラックスを銅溶湯重量の０．００５
〜０．１０％を銅溶湯に添加することができる。According to the copper dissolution method of the present invention, copper containing at least 10 ppm of Fe as an impurity element is dissolved in an oxidizing atmosphere, and the O 2 concentration in the melt is 1000 ppm or more. The molten copper is melted, and SiO 2 + A is added to the slag floating on the surface of the molten copper.
When l 2 O 3 is 100, SiO 2 70 to 90%,
SiO 2 -Al containing Al 2 O 3 30 to 10% as a main component
By sprinkling 2 O 3 based flux and stirring,
This is a copper melting method in which the slag is attached to the flux and at the same time a part of the slag is converted into a stable solid oxide and removed from the surface of the copper melt.
~ 0.10% can be added to the copper melt.
【０００８】本発明に係る銅の溶解法について、以下詳
細に説明する。即ち、本発明に係る銅の溶解法におい
て、 銅溶湯とは濡れ性が悪く、しかし、銅溶湯表面に浮遊
している滓とは濡れ性の良好なフラックスを滓に添加し
て、滓をフラックスに吸着させることにより除去する。 滓とフラックスを反応させて、安定で、かつ、溶湯と
濡れ性の悪い化合物に変化させて、滓を除去する。 上記、を同時にまたは順次に組み合わせて滓の除
去を行う。ものである。The method for dissolving copper according to the present invention will be described in detail below. That is, in the copper melting method according to the present invention, the wettability with the molten copper is poor, but the slag floating on the surface of the molten copper is added to the slag with a flux having good wettability, and the slag is fluxed. It is removed by being adsorbed on. The slag and flux are reacted to change to a stable compound that has poor wettability with the molten metal, and the slag is removed. The above is combined simultaneously or sequentially to remove the slag. Things.
【０００９】本発明に係る銅の溶解法において、銅溶湯
とは濡れ性が悪く、しかし、銅溶湯表面に浮遊している
滓とは濡れ性の良好なフラックスを滓に添加して、滓を
フラックスに吸着させることにより除去する場合に、フ
ラックスとしてＳｉＯ2が効果のあることを知見した。
即ち、銅溶湯表面に生成して浮遊している滓の主成分で
あるＣｕ2ＯとＳｉＯ2との反応について説明する。In the copper melting method according to the present invention, the wettability of the molten copper is poor, but the dross floating on the surface of the molten copper is added to the slag by adding a flux having a good wettability to the slag. It was found that SiO 2 is effective as a flux when it is removed by adsorbing it on the flux.
That is, the reaction between Cu 2 O, which is the main component of the slag that is generated and floats on the surface of the molten copper, and SiO 2 will be described.
【００１０】図１にＣｕ2Ｏ−ＳｉＯ2系平衡状態図を示
し、Ｃｕ2Ｏの融点は１２３０℃であり、通常の銅の溶
解温度１１００〜１２００℃においては、Ｃｕ2Ｏは半
溶融の状態で存在している。また、ＳｉＯ2は融点が約
１７００℃であり、銅の溶解温度においては固体状態で
存在しており、Ｃｕ2Ｏ−ＳｉＯ2系においてはＳｉＯ2
８％に共晶点が存在するため、Ｃｕ2Ｏ−ＳｉＯ2系にお
いてＳｉＯ2が８％より増大するに従って、Ｃｕ2Ｏ＋Ｓ
ｉＯ2→ＳｉＯ2（Ｓｏｌｉｄ）＋Ｌｉｑｕｉｄとなり、
固体（Ｓｏｌｉｄ）ＳｉＯ2とＣｕ2Ｏ（Ｌｉｑｕｉｄ）
とが共存できる状態となる。FIG. 1 shows a Cu 2 O--SiO 2 system equilibrium diagram, in which the melting point of Cu 2 O is 1230 ° C., and at the usual copper melting temperature of 1100 to 1200 ° C., Cu 2 O is semi-molten. Exists in a state. Further, SiO 2 has a melting point of about 1700 ° C., exists in a solid state at the melting temperature of copper, and is SiO 2 in the Cu 2 O—SiO 2 system.
Since there is a eutectic point in 8%, Cu 2 O + S increases as SiO 2 increases from 8% in the Cu 2 O-SiO 2 system.
iO 2 → SiO 2 (Solid) + Liquid,
Solid (Solid) SiO 2 and Cu 2 O (Liquid)
It becomes a state where and can coexist.
【００１１】しかし、実際の操業においては、銅溶湯表
面は大気下であるため、溶湯表面に存在・浮遊している
滓の温度は銅溶湯温度よりも低く、上記に説明したよう
に固体ＳｉＯ2に半溶融のＣｕ2Ｏが付着し易い状態とな
っている。そして、ＳｉＯ2とＣｕ2Ｏとは濡れ性が良好
であり、また、ＳｉＯ2は銅溶湯とは濡れ性が悪い。従
って、このような滓は容易に銅溶湯から除去することが
できる。However, in actual operation, since the surface of the molten copper is in the atmosphere, the temperature of the slag existing and floating on the surface of the molten metal is lower than the temperature of the molten copper, and as described above, the solid SiO 2 In this state, semi-molten Cu 2 O is easily attached. Then, SiO 2 and Cu 2 O have good wettability, and SiO 2 has poor wettability with molten copper. Therefore, such a slag can be easily removed from the molten copper.
【００１２】しかし、ＳｉＯ2を銅溶湯表面に添加する
と（ＳｉＯ2＋Ｌｉｑｕｉｄ）の融点が著しく上昇する
ので、溶湯表面の浮遊している滓層は、硬い板状のよう
になり坩堝壁等に付着すると取り除くのに困難となる。
そのため、生成した滓の化合物が容易に破壊することが
でき、滓除去の作業性を向上させることができる滓除去
用のフラックスが要望されている。However, when SiO 2 is added to the surface of the molten copper, the melting point of (SiO 2 + Liquid) remarkably rises, so the floating slag layer on the surface of the molten metal becomes like a hard plate and adheres to the crucible wall and the like. Then it will be difficult to remove.
Therefore, there is a demand for a flux for slag removal, which can easily destroy the generated slag compound and improve the workability of slag removal.
【００１３】そのため、滓除去用のフラックスとして
は、研究の結果、α−Ａｌ2Ｏ3を銅溶湯表面に添加する
ことが有効であることを知見した・即ち、Ｃｕ2ＯとＡ
ｌ2Ｏ3は１２００℃近傍の温度において、Ｃｕ2ＯがＡ
ｌ2Ｏ3と反応して、より安定した化合物、Ｃｕ2Ｏ・Ａ
ｌ2Ｏ3＋Ａｌ2Ｏ3となる（図２参照）。[0013] Therefore, as a flux for slag removal, the results of research, - i.e. to finding that the α-Al 2 O 3 can be added to the molten copper surface which is effective, Cu 2 O and A
l 2 O 3 has a Cu 2 O content of A at a temperature near 1200 ° C.
A more stable compound, Cu 2 O · A, which reacts with l 2 O 3.
It becomes l 2 O 3 + Al 2 O 3 (see FIG. 2).
【００１４】銅溶湯表面に形成されたＣｕ2Ｏ・Ａｌ2Ｏ
3は、容易に破壊することができ、かつ、滓除去の作業
性も良好である。そして、Ａｌ2Ｏ3は固体で存在してい
るから、滓がＡｌ2Ｏ3に付着するという効果も期待で
き、さらに、Ａｌ2Ｏ3は銅溶湯との分離性が良好であ
る。[0014] Cu 2 formed on the copper surface of the molten metal O · Al 2 O
No. 3 can be easily broken and has good workability for removing slag. Since Al 2 O 3 exists as a solid, the effect that the slag adheres to Al 2 O 3 can be expected, and Al 2 O 3 has good separability from molten copper.
【００１５】以上説明したように、フラックスとしての
ＳｉＯ2およびＡｌ2Ｏ3を、その両者（ＳｉＯ2＋Ａｌ2
Ｏ3）をフラックスとして銅溶湯表面に添加し、撹拌す
ることにより、 （１）滓をＳｉＯ2およびＡｌ2Ｏ3に付着させる。 （２）滓（Ｃｕ2Ｏ）とＡｌ2Ｏ3とを反応させることに
より、安定、かつ、滓の除去が容易である複合酸化物Ｃ
ｕ2Ｏ・Ａｌ2Ｏ3に変化させる。という２つの作用によ
り、銅の溶解に際して滓の除去性を向上させることがで
きる。As described above, SiO 2 and Al 2 O 3 as the flux are mixed with each other (SiO 2 + Al 2
O 3 ) is added as a flux to the surface of the molten copper, and the mixture is stirred to (1) deposit the slag on SiO 2 and Al 2 O 3 . (2) A complex oxide C which is stable and can easily remove slag by reacting slag (Cu 2 O) with Al 2 O 3.
Change to u 2 O · Al 2 O 3 . By these two effects, it is possible to improve the removability of the slag when the copper is melted.
【００１６】銅の溶解において、滓を除去するためのフ
ラックス（ＳｉＯ2＋Ａｌ2Ｏ3）の配合割合は、ＳｉＯ2
７０〜９０％、Ａｌ2Ｏ3 １０〜３０％とする。表１に
このような配合割合として検討したことについて結果が
示してある。そして、この表１からＳｉＯ2７０〜９０
％、Ａｌ2Ｏ3１０〜３０％とすることが良好な結果が得
られていることがわかる。In the dissolution of copper, the mixing ratio of the flux (SiO 2 + Al 2 O 3 ) for removing the slag is SiO 2
70 to 90% and Al 2 O 3 10 to 30%. The results are shown in Table 1 which was examined as such a blending ratio. And from this table 1, SiO 2 70-90
%, And Al 2 O 3 of 10 to 30% gives good results.
【００１７】次に、フラックスの銅溶湯表面に添加する
量について、表２により説明する。この表２からフラッ
クスの添加量は０.００５〜０.１０％が良好な結果が得
られていることがわかる。なお、このフラックスの原料
としては、純粋なＳｉＯ2とＡｌ2Ｏ3とを所定の混合割
合（組成）としてもよいが、ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3原とし
て天然に産出するＣａＡｌ2ＳｉＯ8（Ａｎｏｒｔｈｉｔ
ｅ）、ＮａＡｌＳｉ3Ｏ8（Ａｌｂｉｔｅ）、ＫＡｌ
2（Ｓｉ3Ａｌ）Ｏ10（ＯＨ，Ｆ）2（Ｍｕｓｃｏｒｉｔ
ｅ）等を原料として使用することもできる。Next, the amount of flux added to the surface of the molten copper will be described with reference to Table 2. It can be seen from Table 2 that good results are obtained when the amount of flux added is 0.005 to 0.10%. As a raw material of this flux, pure SiO 2 and Al 2 O 3 may be mixed in a predetermined mixing ratio (composition), but CaAl 2 SiO 8 (naturally produced as SiO 2 , Al 2 O 3 source) Anorthit
e), NaAlSi 3 O 8 (Albite), KAl
2 (Si 3 Al) O 10 (OH, F) 2 (Muscorit
e) etc. can also be used as a raw material.
【００１８】[0018]
【表１】 [Table 1]
【００１９】[0019]
【表２】 [Table 2]
【００２０】[0020]
【実 施 例】本発明に係る銅の溶解法に実施例を説明
する。[Examples] Examples of the copper melting method according to the present invention will be described.
【００２１】[0021]
【実 施 例 １】 原料・電気銅地金 ８０％、市販屑 ２０％ 溶解条件 溶解炉 ５ｔ反射炉、重油焚き 溶解温度 １２００±２０℃ 溶解雰囲気 大気 溶湯中のＯ2濃度 ５０００ｐｐｍ 除滓条件 フラックス ＳｉＯ2 ７０％、 Ａｌ2Ｏ3 ３０％ ＳｉＯ2 ９０％、 Ａｌ2Ｏ3 １０％ フラックス使用量 溶湯重量の０.１％ 添加後撹拌を行った 表３に結果を示す。この表３より本発明に係る銅の溶解
方法によると、除滓に際してのメタルロスは比較例に比
して極端に少なく、また、除滓性も良好であった。[Example 1] Raw material / electrolytic copper ingot 80%, commercial waste 20% Melting conditions Melting furnace 5t reverberatory furnace, heavy oil fired Melting temperature 1200 ± 20 ° C Melting atmosphere Air O 2 concentration in molten metal 5000ppm Removal conditions Flux SiO 2 70%, indicating a Al 2 O 3 30% SiO 2 90%, results in Al 2 O 3 10% flux usage Table 3 were 0.1% agitation after the addition of the melt weight. From Table 3, according to the copper melting method of the present invention, the metal loss at the time of slag removal was extremely smaller than that of the comparative example, and the slag removal property was good.
【００２２】[0022]
【表３】 [Table 3]
【００２３】[0023]
【実 施 例 ２】 原料 市販屑 １００％ 溶解条件 溶解炉 ３ｔ 高周波溝型誘導炉 溶解温度 １２００±１５℃ 溶解雰囲気 大気 溶湯中のＯ2濃度 １００００ｐｐｍ 除滓条件 フラックス ＳｉＯ2 ７０％、 Ａｌ2Ｏ3 ３０％ ＳｉＯ2 ９０％、 Ａｌ2Ｏ3 １０％ フラックス使用量 溶湯重量の０.００５％ 添加後撹拌を行った 表４にその結果を示す。表４から本発明に係る銅の溶解
方法によると、比較例に比してメタルロスが極端に少な
く、除滓性も良好であった。[Example 2] Raw material Commercial waste 100% Melting condition Melting furnace 3t High frequency groove type induction furnace Melting temperature 1200 ± 15 ° C Melting atmosphere Atmosphere O 2 concentration in molten metal 10000ppm Slag removal condition Flux SiO 2 70%, Al 2 O 3 30% SiO 2 90%, Al 2 O 3 10% Amount of flux used 0.005% of the weight of the molten metal After stirring, the results are shown in Table 4. From Table 4, according to the copper melting method of the present invention, the metal loss was extremely small and the slag removal property was good as compared with the comparative example.
【００２４】[0024]
【表４】 [Table 4]
【００２５】[0025]
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る銅の
溶解方法は上記の構成であるから、銅の溶解に際して、
滓の除去を行う場合に銅溶湯のメタルロスが極めて少な
く、また、滓の除去効率も良好であるという優れた効果
を有するものである。As described above, since the method for dissolving copper according to the present invention has the above-mentioned constitution, when melting copper,
When the slag is removed, the metal loss of the molten copper is extremely small, and the slag removal efficiency is good, which is an excellent effect.
【図１】Ｃｕ2Ｏ−ＳｉＯ2系平衡状態図である。FIG. 1 is a Cu 2 O—SiO 2 system equilibrium diagram.
【図２】Ｃｕ2Ｏ−Ａｌ2Ｏ3系平衡状態図である。FIG. 2 is a Cu 2 O—Al 2 O 3 system equilibrium diagram.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 吉 田 栄 次 山口県下関市長府黒門東町３番Ｆ−301 (72)発明者 岡 田 裕 文 山口県下関市長府紺屋町１−32 (72)発明者 浜 中 龍 介 山口県下関市長府黒門東町３番Ｆ−303 (56)参考文献 特開 昭51−133125（ＪＰ，Ａ) ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Eiji Yoshida No. 3 Kuromon Higashi-cho, Chofu City, Shimonoseki City, Yamaguchi Prefecture F-301 (72) Inventor Hirofumi Okada 1-32 Konja-cho, Shimonoseki City, Yamaguchi Prefecture (72) Invention Ryusuke Hamanaka No. 3 F-303, Kuromonhigashicho, Chofu, Shimonoseki City, Yamaguchi Prefecture (56) References Japanese Patent Laid-Open No. 51-133125 (JP, A)
Claims (2)
ｐｐｍ以上含有する銅を酸化雰囲気中において溶解を行
い、溶融中のＯ２濃度が１０００ｐｐｍ以上である銅溶
湯を溶製し、この銅溶湯表面に浮遊している滓に、Ｓｉ
Ｏ ２ ＋Ａｌ ２ Ｏ ３ を１００としたとき、ＳｉＯ ２ ７０〜
９０％、Ａｌ ２ Ｏ ３ ３０〜１０％を主成分とするＳｉＯ
２−Ａｌ２Ｏ３系のフラックスを散布、撹拌を行うこと
により、フラックスに滓を付着させると共に滓の一部を
安定な固体酸化物に変換して、銅溶湯表面より除去する
ことを特徴とする銅の溶解法。1. Fe at least 10 as an impurity element
copper containing more than ppm performs dissolved in an oxidizing atmosphere, the dregs of the O 2 concentration in the melt were melted the molten copper is 1000ppm or higher, floating in the molten copper surface, Si
When O 2 + Al 2 O 3 is 100, SiO 2 70-
SiO containing 90% and Al 2 O 3 30 to 10% as main components.
It is characterized in that the 2- Al 2 O 3 -based flux is sprayed and agitated to adhere the slag to the flux and to convert a part of the slag into a stable solid oxide, which is removed from the surface of the molten copper. Copper dissolution method.
０．１０％を銅溶湯に添加する請求項１記載の銅の溶解
法。 2. The flux is 0.005 of the weight of the molten copper.
The method for dissolving copper according to claim 1, wherein 0.10% is added to the molten copper.
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