JP3473025B2 - Purification method of copper or copper alloy raw material - Google Patents

Purification method of copper or copper alloy raw material

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JP3473025B2
JP3473025B2 JP10057092A JP10057092A JP3473025B2 JP 3473025 B2 JP3473025 B2 JP 3473025B2 JP 10057092 A JP10057092 A JP 10057092A JP 10057092 A JP10057092 A JP 10057092A JP 3473025 B2 JP3473025 B2 JP 3473025B2
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slag
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raw material
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隆吉 池田
栄次 吉田
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Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【産業上の利用分野】本発明は銅または銅合金を含む銅
原料から銅または銅合金を精製する方法に関し、より詳
しくは、Pb,Ni,Sb,S,BiおよびAsの1種
以上と、Fe,SnおよびZnの1種以上を不純元素を
として含む銅または銅合金原料からこれらの不純元素を
効率良く除去して精製する方法に関するものである。 【0002】 【従来の技術】一般に銅は優れた熱伝導性と電気伝導性
を有しており、熱交換器や電気・電子部品用材料等をは
じめとして広く且つ大量に使用されている。そして銅は
鉄等に比べて埋蔵量が少なく高価であるため、資源有効
利用の観点から、使用済の銅または銅合金屑あるいは加
工後に発生する銅または銅合金屑(以下、本明細書にお
いては単に銅屑ということがある)は回収して再利用に
供されている。しかし銅屑には異種金属材料、ハンダ、
めっき、絶縁物等の不純成分が多量に混入しているの
で、そのままでは成分的に不適格となり使用が著しく制
限される。 【0003】そこで銅屑に混入してくる不純物の低減対
策として、銅屑を溶解する前に人手により選別してか
ら、磁力選別等を行って不純物を除去している。しか
し、この方法は人手に依存しているため選別能力および
処理量等に制限があり、しかも銅屑中に合金成分あるい
はハンダやめっき材等として混入した不純金属成分(た
とえばPb,Ni,Sb,S,Bi,AsあるいはF
e,Sn,Zn等)は除去できない。そのため銅屑を一
旦溶解してから酸化もしくは還元し、あるいは滓化材を
加えて不純金属成分等をスラグ化して除去する溶解精製
法が提案され(たとえば特開昭51-133125 号、特公昭54
-12409号、特公昭56-43094号、特開昭58-27939号、同59
-211541 号、同59-226131 号、同61- 217538号等)、そ
の後も改良研究が積極的に進められている。 【0004】これらのうち比較的有効な方法と思われる
のは特開昭61- 217538号公報に開示された方法である。
この方法は、銅屑を融解してからこれに少量のりんを添
加し、酸化処理することにより不純金属成分をりん酸化
物の一部と共に浮上分離させ、次いで溶湯を高酸化状態
に保持して残留りんを酸化除去した後、還元処理して酸
素を除去するものである。しかしながらこの方法では、
不純元素のうちFe,Sn,Zn等は比較的効率良く除
去できるが、Pb,Ni,Sb,S,Bi,あるいはA
sは除去し難く、しかも精製銅中に相当量のPが混入し
てくるという問題がある。 【0005】 【発明が解決しようとする課題】本発明は上記の様な事
情に着目してなされたものであって、その目的は、銅ま
たは銅合金の屑を含む原料、あるいはブリスターと呼ば
れる精錬前の銅原料を溶解精製するに当たり、該銅原料
中に含まれるPb,Ni,Sb,S,BiおよびAsの
1種以上と、Sn,FeおよびZnの1種以上を効率良
く分離除去し高品質の銅として収率良く回収することの
できる精製方法を提供しようとするものである。 【0006】 【課題を解決するための手段】本発明に係る精製方法の
構成は、Pb,Ni,Sb,S,Bi,Asの1種以上
と共にSn,FeおよびZnの1種以上を含む銅または
銅合金原料を精製するに当たり、 工程1:銅または銅合金原料を溶解する工程、 工程2a:該溶湯中の酸素濃度を高めることにより溶湯
中のSn,Fe,Znを酸化して滓化する工程、 工程2b:溶湯にFe,Fe酸化物,Mn,Mn酸化物
よりなる群から選択される1種以上を添加し、該溶湯中
のPb,Ni,Sb,S,Bi,AsをFeおよび/ま
たはMnの複合酸化物として滓化する工程、 工程3:生成した滓を1225〜1400℃に加熱し、
滓中の銅酸化物を銅として溶湯中に戻してから除滓する
工程、 工程4:溶湯を還元処理する工程、を順次実施するとこ
ろに要旨を有している。 【0007】 【0008】 【作用】銅屑等を溶解原料として使用する際において、
成分不良の原因となる主な元素としてはPb,Ni,S
b,S,Bi,As,Fe,Zn等が挙げられる。これ
らの内Sn,FeおよびZnは、溶解原料に気体状の酸
素源(酸素ガスや空気等)あるいは固体状の酸素源(た
とえばCuO等)を供給することによって容易に酸化さ
れ、酸化物として溶湯表面に浮上するので容易に除去す
ることができる。 【0009】一方、Pb,Ni,Sb,S,Bi,As
は溶解原料を酸化処理するだけでは容易に除去すること
ができず、上記以外の除去手段を講じる必要がある。そ
こで本発明では、上記Sn,Fe,Znの酸化除去工程
とは別の工程として、Fe,Fe酸化物、Mn,Mn酸
化物よりなる群から選択される1種からなるフラックス
[以下、Fe(Mn)系フラックスということがある]
を使用し、Pb,Ni,Sb,S,Bi,AsをFeお
よび/またはMnの複合酸化物として除去する工程を付
加する。そして最終工程で溶湯を還元処理することによ
って酸素を除去し、不純金属成分の除去された銅を得る
ものである。そしてそれらの処理は、原料中にPb,N
i,Sb,S,Bi,Asの1種以上と共にFe,S
n,Znが含まれている場合に、前記工程1、工程2
a、工程2b,工程3および工程4の順序で実施され
る。以下、各工程毎に順を追って詳述する。 【0010】工程1:この工程は、本発明に係る精製法
の第1工程として銅原料を溶解する工程である。銅原料
としては、電線等の表面の樹脂被覆を焼却してなる銅焼
線屑、Niめっき銅線屑、熱交換器などの廃材から得た
フィン材、板材、管材等、銅製品の切削加工等で生じた
切屑等の様々の銅屑あるいはブリスター等が使用され、
これらは場合によっては精錬銅の残り湯あるいは鋳造工
程で生じることのある残り湯と混合して使用することも
できる。また溶解炉としては反射炉や誘導溶解炉など公
知のものを使用すればよい。 【0011】工程2a: この工程は、溶湯に固体状および/もしくは気体状の酸
素源を供給して酸素濃度を高め、溶湯中に含まれるS
n,Fe,Znを酸化物として滓化させる工程である。
即ち溶湯中のSn,Fe,Znは該溶湯を酸化処理する
ことによって容易に酸化され滓化して湯面上に浮上する
ので、比較的簡単に除去することができる。このとき使
用される固体状酸素源としてはCuO等が使用され、気
体状酸素源としては酸素もしくは空気(一般的には空
気)が使用されるが、酸化剤としてより好ましいのは空
気等の気体状酸化剤である。特に上記不純元素のうちZ
nは、大部分が溶湯表面に蒸発してから酸化される傾向
があるので、ガス状Znをうまく酸化して滓化するに
は、気体状酸化剤を使用することが望まれる。 【0012】固体状酸素源は溶湯表面に散布する方法、
あるいは溶湯内へキャリヤーガスと共に吹込む方法のど
ちら採用してもよいが、最も効率が良いのは溶湯内へ吹
込む方法である。また気体状酸素源は溶湯表面に向けて
上吹きする方法あるいは溶湯内へ吹込む方法よって供給
されるが、より好ましいのは溶湯内へ吹込む方法であ
る。この酸化工程は、固体状酸素源および気体状酸素源
の一方のみを用いて行なってもよく、あるいは両者を併
用することも可能であり、たとえば固体状酸素源を溶湯
表面に散布して気体状酸素源を溶湯内へ吹込む方法、あ
るいは固体状酸素源を気体状酸素源と共に溶湯内へ吹込
む方法等を採用することができる。この酸化・滓化工程
でSn,Fe,Znを溶湯から効率良く除去するには、
溶湯中の酸素濃度が500ppm以上となる様に固体状酸素源
や気体状酸素源の供給量をコントロールすることが望ま
れる。 【0013】尚、この酸化工程は、原料中に含まれるF
e,Sn,Znを除去するために行われるものであり、
この工程で生成する滓は、次工程に移る前に一旦除去し
てもよく、或はそのまま湯面上に残したままで次工程の
処理を行ない、工程3で一括して除くこともできる。 【0014】工程2b: この工程では、溶湯にFe,Fe酸化物、Mn,Mn酸
化物よりなる群から選択される1種以上を添加し、溶湯
中のPb,Ni,Sb,S,Bi,Asの除去が行なわ
れる。即ち本発明者らが種々研究を行なったところによ
ると、溶湯中のPb,Ni,Sb,S,Bi,Asは前
記Fe,Sn,Znに比べると酸化され難く、単に溶湯
を酸化処理するだけではうまく除去できない。ところ
が、溶湯にFe,Fe酸化物,Mn,Mn酸化物の1種
以上を添加し、Pb,Ni,Sb,S,Bi,AsをF
eおよび/もしくはMnとの複合酸化物としてやれば、
該複合酸化物は滓となって溶湯表面に浮上し容易に除去
できることが確認された。 【0015】この場合、Fe(またはMn)酸化物を使
用する場合の処理形態としては、 溶湯表面にFe(またはMn)酸化物を散布する方
法、 溶湯表面にFe(またはMn)酸化物を散布し、溶湯
を誘導攪拌もしくは不活性ガス(Ar等)バブリングに
よって攪拌する方法、 溶湯表面にFe(またはMn)酸化物の一部を散布し
ておき、残りのFe(またはMn)酸化物を不活性ガス
と共に溶湯内へ吹込む方法、 溶湯内へFe(またはMn)酸化物の全てを不活性ガ
スと共に吹込む方法、 が考えられる。 【0016】上記処理形態のうち、Ni(またはPb,
Sb,S,Bi,As)の除去効率を高めるうえで最も
好ましいのはの方法、その次はであり、意外なこと
にの方法では十分なNi(またはPb,Sb,S,B
i,As)除去効果が得られず、またの方法でもかな
り優れたNi(またはPb,Sb,S,Bi,As)除
去効果を得ることができる。但し上記,の方法で
は、Fe(またはMn)酸化物の一部がFe(またはM
n)として溶湯内へ溶解し、精製の目的がかえって阻害
されることがあるので、最も好ましいのは前記の方法
である。 【0017】またこの場合、Fe(またはMn)酸化物
の好ましい添加量は、溶湯中のNi(またはPb,S
b,S,Bi,As)濃度に対して2倍程度量以上であ
り、その時の好ましい酸素濃度はNi(またはPb,S
b,S,Bi,As)の2倍程度以上である。この工程
2bで添加されるFe(またはMn)酸化物の溶湯重量
基準の好ましい添加量は、1工程当たり10〜50,000pp
mの範囲である。即ちこの工程2bは、除去すべき不純
金属元素量が比較的少ない場合は1回だけでもよいが、
除去すべき不純金属元素量が多い場合は複数回繰り返し
て実施するのがよく、この場合は各工程当たりのFe,
Mnおよびそれらの酸化物の添加量を上記範囲にするこ
とが望まれる。上記工程1,2a,2bにおける処理温
度は1200℃以下とすることが望ましい。 【0018】工程3: この工程では、工程2bの終了後溶湯表面に浮上してい
る滓の除去が行なわれるが、除滓時に滓と共に持ち出さ
れる銅酸化物の量を極力少なくして銅の歩留を高めるた
め、本発明では次の様な方法が採用される。即ち前記工
程2bの終了時点で溶湯表面に浮上している滓は、前述
の様な不純金属元素の酸化物やFe,Mnとの複合酸化
物と共に、酸化工程で生成する多量の銅酸化物(特にCu
2O)が含まれており、通常は銅酸化物をマトリックス成
分としこれに前記不純金属元素の酸化物や複合酸化物が
分散した状態で溶湯表面に浮上している。従ってこの滓
を何らの工夫もなくそのまま湯面から除去すると、不純
金属成分と共に相当量の銅酸化物が持ち出され、Cuロ
スが軽視できなくなるほど多くなる恐れがある。 【0019】そこで除滓を容易にすると共に銅のロスを
可及的に少なくするための手段として、前記工程2bの
終了後除滓するに先立って滓を加熱し、Cu2Oなどの銅酸
化物の一部を銅として溶湯に戻してから除滓する方法を
採用する。この時の加熱温度は、銅酸化物の融点あるい
は銅酸化物と他の酸化物との共晶温度等によって若干変
わってくるが、銅酸化物が溶湯中に溶解し得る様、加熱
温度を1225〜1400℃の範囲とすべきである。 【0020】ちなみに図1はFe,Sn,Ni,Pbを
夫々100ppm含有する銅合金を大気溶解した後、工程2a
で空気吹込みにより酸素濃度を10000 ppm に高め、工程
2bでは溶湯重量に対して2重量%のFe2O3 を溶湯表面
に散布して誘導攪拌を行ない、次いで溶湯温度を1200〜
1400℃に昇温してから除滓を行なった場合において、除
滓前の溶湯温度と除去される滓の重量(溶湯温度が1200
℃である場合の除滓重量を100 としたときの重量比率)
と得られる溶湯の不純金属元素濃度の関係を調べた結果
を示したものである。 【0021】この図からも明らかである様に、除滓時に
おける滓の温度を1225℃程度以上に加熱すると、除
去される滓の量を約1/10に低減することができ、不純金
属酸化物と共に排出される銅酸化物の量を大幅に低減し
得ることが分かる。しかも加熱温度を1400℃以下、
より確実には1370℃以下に抑えてやれば、昇温によ
って不純金属元素が溶湯内へ戻る恐れもない。しかし加
熱温度が1400℃以上になると不純金属元素のうち特
にNiやFeが溶湯中に戻る傾向が現れてくるので、除
滓時のより好ましい温度は1230〜1370℃の範囲
である。 【0022】また、滓の除去に際して溶湯表面にSiO2
Al2O3 系フラックス添加し、溶湯表面に浮上している滓
を該フラックスに付着させてから除去する方法を採用す
れば、滓が該フラックスに吸着して適度の固さを持った
ものとなり、除滓効率を一層高めることができるので好
ましい。ここで使用されるSiO2−Al2O3 系フラックスに
おけるSiO2とAl2O3 の好ましい配合比率は、SiO2:70 〜
90%/Al2O3:10〜30%の範囲であり、また該フラックス
の好ましい添加量は溶湯重量に対して0.005 〜0.10%の
範囲である。 【0023】尚このフラックスは、純粋なSiO2とAl2O3
を所定の比率で混合したもののほか、SiO2源やAl2O3
として天然に産出するCaAl2SiO8 (Anorthite)、NaAlSi
3O8(Albite) 、KAl2(Si3Al)O10(OH,F)2(Muscorite)等を
原料として使用することもできる。 【0024】工程4(還元工程): この工程では、上記工程2a、2bの不純金属元素除去
工程で溶湯中に取り込まれた酸素の除去が行なわれる。
即ち上記工程2a,2bでは、不純金属成分を酸化除去
するため相当量の酸素(または空気)の吹込みあるいは
酸化物の添加が行なわれるので、工程3の除滓を終えた
銅溶湯内には多量の酸素(通常1000ppm以上)が含まれ
ている。 【0025】従って銅合金としての規格を満たすには、
酸素濃度を200 ppm 程度以下にまで低減するための還元
工程が必須となる。この還元は常法に従って行なうこと
も勿論可能であるが、工程1〜3を終えた銅溶湯の酸素
濃度は前述の如く非常に高いので、該銅溶湯の酸素濃度
を短時間で目標レベルにまで低減するには、下記の様な
還元法を採用することが望まれる。即ち工程4として実
施される好ましい還元法としては、銅溶湯表面に還元剤
を添加すると共に、溶湯中への不活性ガスの吹込み及び
/又は溶湯表面への不活性ガスの吹付けを行なうことに
よって還元を行なう。 【0026】即ち溶湯表面に還元剤を添加すると、湯面
で還元反応が起こってCO2 やCO等のガスが生成し、
その一部は上方に放散されると共に一部は溶湯内へ溶け
込む。そして溶湯内へ溶け込んだこれらのCO2 やCO
ガスおよび溶湯中に存在する酸素は、溶湯内へ吹込まれ
る不活性ガス気泡内へ分圧差によって捕集され、不活性
ガスと共に溶湯外へ放散される。このとき不活性ガスの
溶湯表面への吹付けを併せて実施すれば、溶湯表面に浮
上した酸素が再び溶湯内へ溶解することなくすみやかに
上部空間へ放散されるので、溶湯の脱酸、即ち還元をよ
り効率良く行なうことができる。尚還元剤としては、木
炭等の固体還元剤および水素やCOなどの気体還元剤を
使用できるが、より好ましいのは木炭などの粉末状固体
還元剤である。 【0027】 【実施例】次に実施例を挙げて本発明をより具体的に説
明するが、本発明は勿論下記実施例に制限されるわけで
はなく、前記した本発明の特徴を疎外しない範囲で適当
に変更を加えて実施することも勿論可能であり、それら
はいずれも本発明の技術的範囲に含まれる。 【0028】実施例 使用原料:電気銅50%+市販銅屑(JIS2号銅線屑
レベル)50%またはCu−3%Feの打抜き銅合金屑 原料前処理: 無し [精製条件] 工程1(溶解) 溶解炉: 3トン高周波溝型誘導溶解炉 溶解量: 2トン 溶解温度: 1200℃または1100℃ 溶解雰囲気: 大気 工程2a(酸化処理) 酸化手段:酸素の吹込み 処理後の溶湯中酸素濃度:8000ppm 工程2b(複合酸化物処理) 添加剤: Fe23 ,電解Fe,MnまたはMnO 添加量: 溶湯重量の0.1重量% 処理温度: 1200℃または1100℃ 工程3(除滓) 除滓剤: 無し 加熱温度: 1250℃ 工程4(還元処理) 木炭を溶湯重量に対して1重量%溶湯表面に添加した
後、イソライト製ポーラスプラグ(MP−70)20mm
φ(2本)を用いてArガスを8リットル/分×30分
吹込み。 【0029】上記実験において、工程3で除去されるノ
ロ量(溶湯重量に対する%)を測定した結果、表1に示
す結果を得た。尚、得られる溶湯中の不純元素量はいず
れも20ppm 以下に低減しており、また酸素濃度はいず
れも200ppm 以下であった。 【0030】 【表1】 【0031】表1からも明らかである様に、除滓時に適
度の温度に加熱することによってノロ量を大幅に低減す
ることができ、それに伴って銅酸化物として滓と共に排
出される銅又は銅合金のロスを著しく少なくすることが
できることが分かる。 【0032】 【発明の効果】本発明は以上の様に構成されており、不
純元素を含む銅または銅合金原料から商品規格を満たす
銅または銅合金を収率良く回収し得ることになった。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for purifying copper or a copper alloy from a copper raw material containing copper or a copper alloy, and more particularly, to a method for refining Pb, Ni, Sb, S. , Bi, and As, and a method for efficiently removing and purifying copper or copper alloy raw materials containing impurities as at least one of Fe, Sn, and Zn as impurities. [0002] Generally, copper has excellent heat conductivity and electric conductivity, and is widely used in large quantities, including heat exchangers and materials for electric / electronic parts. Since copper has a smaller reserve than iron and the like and is more expensive, from the viewpoint of effective use of resources, used copper or copper alloy scrap or copper or copper alloy scrap generated after processing (hereinafter, referred to as “herein in this specification”) Is simply collected and reused. However, copper scrap contains dissimilar metal materials, solder,
Since a large amount of impure components such as plating and insulators are mixed, the components are ineligible as they are and their use is significantly restricted. Therefore, as a countermeasure for reducing impurities mixed into the copper chips, the copper chips are manually sorted before melting, and then the impurities are removed by performing magnetic separation or the like. However, since this method is dependent on human labor, there is a limitation on the sorting ability and the processing amount, and the like, and further, an impurity component (for example, Pb, Ni, Sb, Pb, Ni, Sb, S, Bi, As or F
e, Sn, Zn, etc.) cannot be removed. For this reason, there has been proposed a dissolving and refining method in which copper scrap is once dissolved and then oxidized or reduced, or a slagging material is added to remove slag of impurity metal components and the like (for example, JP-A-51-133125, JP-B-54).
No.-12409, JP-B-56-43094, JP-A-58-27939, 59
-211541, 59-226131, 61-217538, etc.). [0004] Among them, a method which is considered to be relatively effective is the method disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-217538.
According to this method, a small amount of phosphorus is added to a copper chip after melting, and an oxidizing treatment is performed to float and separate the impurity metal component together with a part of the phosphorous oxide, and then the molten metal is kept in a highly oxidized state. After oxidizing and removing residual phosphorus, oxygen is removed by a reduction treatment. However, with this method,
Among the impurity elements, Fe, Sn, Zn and the like can be removed relatively efficiently, but Pb, Ni, Sb, S, Bi or A
s is difficult to remove, and there is a problem that a considerable amount of P is mixed into the purified copper. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and has as its object to provide a raw material containing copper or copper alloy scrap or a refining process called a blister. In dissolving and refining the previous copper raw material, one or more of Pb, Ni, Sb, S, Bi and As contained in the copper raw material and one or more of Sn, Fe and Zn are efficiently separated and removed. It is an object of the present invention to provide a purification method capable of recovering high-quality copper in a high yield. [0006] The structure of the refining method according to the present invention consists of a copper containing at least one of Sn, Fe and Zn together with at least one of Pb, Ni, Sb, S, Bi and As. Alternatively, in refining the copper alloy raw material, Step 1: dissolving the copper or copper alloy raw material, Step 2a: oxidizing Sn, Fe, Zn in the molten metal by increasing the oxygen concentration in the molten metal to form a slag. Step 2b: adding at least one selected from the group consisting of Fe, Fe oxide, Mn, and Mn oxide to the molten metal, and converting Pb, Ni, Sb, S, Bi, As in the molten metal to Fe and And / or a step of forming a slag as a composite oxide of Mn, Step 3: heating the generated slag to 1225 to 1400 ° C,
The gist is that the step of removing the copper oxide in the slag as copper into the molten metal and then removing the slag, the step 4: the step of reducing the molten metal, is sequentially performed. [0008] When copper scraps and the like are used as a melting raw material,
Pb, Ni, and S are the main elements that cause component failure.
b, S, Bi, As, Fe, Zn and the like. Of these, Sn, Fe and Zn are easily oxidized by supplying a gaseous oxygen source (oxygen gas, air or the like) or a solid oxygen source (eg CuO or the like) to the raw material to be dissolved, and as a metal oxide, Since it floats on the surface, it can be easily removed. On the other hand, Pb, Ni, Sb, S, Bi, As
Cannot be easily removed only by oxidizing the dissolved raw material, and it is necessary to take other removing means. Therefore, in the present invention, as a step different from the step of oxidizing and removing Sn, Fe, and Zn, a flux consisting of one kind selected from the group consisting of Fe, Fe oxide, Mn, and Mn oxide [hereinafter, Fe ( Mn) flux.]
And a step of removing Pb, Ni, Sb, S, Bi, and As as a composite oxide of Fe and / or Mn is added. Then, oxygen is removed by reducing the molten metal in the final step to obtain copper from which impurity metal components have been removed. And these treatments include Pb, N
Fe, S together with at least one of i, Sb, S, Bi, As
When n and Zn are contained, the above steps 1 and 2
a, step 2b, step 3 and step 4 are performed in this order. Hereinafter, each step will be described in detail in order. Step 1: This step is a step of dissolving the copper raw material as the first step of the purification method according to the present invention. As copper raw materials, cutting of copper products such as copper incineration wire scraps incinerated from resin coating on the surface of electric wires, Ni-plated copper wire scraps, fin materials obtained from waste materials such as heat exchangers, plates, pipes, etc. Various copper scraps or blisters etc. such as chips generated by etc. are used,
In some cases, these may be used in combination with the remaining hot water of wrought copper or the remaining hot water that may be generated in the casting process. As a melting furnace, a known furnace such as a reflection furnace or an induction melting furnace may be used. Step 2a: In this step, a solid and / or gaseous oxygen source is supplied to the molten metal to increase the oxygen concentration, and the sulfur contained in the molten metal is increased.
In this step, n, Fe, and Zn are turned into slag as oxides.
That is, Sn, Fe, and Zn in the molten metal are easily oxidized by oxidizing the molten metal, turned into slag and float on the surface of the molten metal, and thus can be removed relatively easily. At this time, CuO or the like is used as a solid oxygen source, and oxygen or air (generally, air) is used as a gaseous oxygen source. A gas such as air is more preferable as the oxidizing agent. Oxidizing agent. In particular, Z
Since most of n tends to be oxidized after evaporating to the surface of the molten metal, it is desirable to use a gaseous oxidizing agent in order to oxidize gaseous Zn and convert it into slag. A method in which the solid oxygen source is sprayed on the surface of the molten metal;
Alternatively, either of the methods of blowing into the melt together with the carrier gas may be adopted, but the most efficient method is a method of blowing into the melt. The gaseous oxygen source is supplied by a method of blowing upward toward the surface of the molten metal or a method of blowing the molten oxygen into the molten metal, but a method of blowing the molten oxygen into the molten metal is more preferable. This oxidation step may be performed using only one of the solid oxygen source and the gaseous oxygen source, or both may be used in combination. For example, the solid oxygen source may be sprayed on the surface of the molten metal to form a gaseous oxygen source. A method in which an oxygen source is blown into the molten metal, a method in which a solid oxygen source is blown into the molten metal together with a gaseous oxygen source, and the like can be adopted. In order to efficiently remove Sn, Fe, and Zn from the molten metal in this oxidation / slagification process,
It is desired to control the supply amounts of the solid oxygen source and the gaseous oxygen source so that the oxygen concentration in the molten metal becomes 500 ppm or more. In this oxidation step, the F contained in the raw material is
e, Sn, and Zn are removed.
The slag generated in this step may be removed once before moving to the next step, or the residue may be left as it is on the surface of the molten metal and subjected to the processing in the next step, and may be removed in step 3 collectively. Step 2b: In this step, at least one selected from the group consisting of Fe, Fe oxide, Mn, and Mn oxide is added to the molten metal, and Pb, Ni, Sb, S, Bi, As is removed. That is, according to various studies conducted by the present inventors, Pb, Ni, Sb, S, Bi, and As in the molten metal are hardly oxidized as compared with the above-mentioned Fe, Sn, and Zn. Then it cannot be removed well. However, Pb, Ni, Sb, S, Bi, and As are added to the molten metal by adding at least one of Fe, Fe oxide, Mn, and Mn oxide.
As a composite oxide with e and / or Mn,
It was confirmed that the composite oxide floated on the surface of the molten metal as slag and could be easily removed. In this case, as a treatment mode when using Fe (or Mn) oxide, a method of spraying Fe (or Mn) oxide on the surface of the molten metal, and a process of spraying Fe (or Mn) oxide on the surface of the molten metal A method in which the molten metal is stirred by induction stirring or bubbling with an inert gas (Ar or the like); a part of the Fe (or Mn) oxide is sprayed on the surface of the molten metal to remove the remaining Fe (or Mn) oxide. A method of blowing the molten gas into the molten metal together with the active gas, and a method of blowing all of the Fe (or Mn) oxide into the molten metal together with the inert gas can be considered. Of the above-mentioned processing modes, Ni (or Pb,
The most preferable method for increasing the removal efficiency of Sb, S, Bi, As) is the second method, and the surprising method is not sufficient for Ni (or Pb, Sb, S, B).
An i, As) removal effect cannot be obtained, and a considerably excellent Ni (or Pb, Sb, S, Bi, As) removal effect can be obtained by the other method. However, in the above method, a part of the Fe (or Mn) oxide is changed to Fe (or Mn).
The above method is most preferable because it is dissolved in the molten metal as n) and the purpose of purification may be hindered instead. In this case, the preferable addition amount of Fe (or Mn) oxide is Ni (or Pb, Sb) in the molten metal.
b, S, Bi, As) concentration is about twice or more, and the preferred oxygen concentration at that time is Ni (or Pb, Sb).
b, S, Bi, As). The preferred amount of Fe (or Mn) oxide added in step 2b based on the weight of the molten metal is 10 to 50,000 pp per step.
m. That is, this step 2b may be performed only once when the amount of the impurity metal element to be removed is relatively small,
When the amount of the impurity metal element to be removed is large, it is preferable to repeat the process plural times. In this case, Fe,
It is desired that the amounts of Mn and their oxides be within the above ranges. The processing temperature in the above steps 1, 2a, and 2b is desirably 1200 ° C. or less. Step 3: In this step, the slag floating on the surface of the molten metal after the end of the step 2b is removed, but the amount of copper oxide taken out together with the slag at the time of slag removal is reduced as much as possible to reduce the copper footprint. In order to increase the retention, the present invention employs the following method. That is, the slag floating on the surface of the molten metal at the end of the step 2b contains a large amount of copper oxide (or oxide) of the impure metal element and the complex oxide with Fe and Mn generated in the oxidation step. Especially Cu
2 O) are included, usually oxides or composite oxides of the impure metal elements to the copper oxide matrix component has emerged on the surface of the melt in a dispersed state. Therefore, if the slag is removed from the molten metal surface without any contrivance, a considerable amount of copper oxide is taken out together with the impurity metal component, and the Cu loss may be so large that it becomes impossible to neglect. As a means for facilitating slag removal and minimizing copper loss, prior to the slag removal after the step 2b, the slag is heated to remove copper oxide such as Cu 2 O. A method is used in which a part of the material is returned to the molten metal as copper and then the slag is removed. The heating temperature at this time varies slightly depending on the melting point of the copper oxide, the eutectic temperature of the copper oxide and another oxide, and the like, but the heating temperature is set to 1225 so that the copper oxide can be dissolved in the molten metal. It should be in the range 1400 ° C. FIG. 1 shows that after a copper alloy containing 100 ppm of Fe, Sn, Ni, and Pb was dissolved in the air, the process was performed in step 2a.
In step 2b, 2% by weight of Fe 2 O 3 with respect to the weight of the molten metal is sprayed on the surface of the molten metal to perform induction stirring, and then the temperature of the molten metal is increased to 1200-200 ppm.
When the temperature is raised to 1400 ° C and the slag is removed, the temperature of the molten metal before the slag removal and the weight of the slag removed (the temperature of the molten metal is 1200
Weight ratio when the weight of debris at 100 ° C is 100)
And Fig. 6 shows the results of examining the relationship between and the impurity metal element concentration of the obtained molten metal. As is clear from this figure, when the temperature of the slag at the time of removing the slag is heated to about 1225 ° C. or more, the amount of the slag to be removed can be reduced to about 1/10, and the impurity metal oxide is removed. It can be seen that the amount of copper oxide discharged with the material can be significantly reduced. Moreover, the heating temperature is 1400 ° C. or less,
If the temperature is more surely suppressed to 1370 ° C. or lower, there is no possibility that the impurity metal element returns to the molten metal due to the temperature rise. However, when the heating temperature is 1400 ° C. or higher, particularly the Ni and Fe among the impurity metal elements tend to return to the molten metal. Therefore, the more preferable temperature at the time of removing the slag is in the range of 1300 to 1370 ° C. Further, when removing the slag, SiO 2
If the method of adding Al 2 O 3 flux and removing the scum floating on the surface of the molten metal after attaching it to the flux is adopted, the scum is adsorbed by the flux and has a proper hardness. This is preferable because the slag removing efficiency can be further increased. The preferable mixing ratio of SiO 2 and Al 2 O 3 in the SiO 2 —Al 2 O 3 flux used here is SiO 2 : 70 to
90% / Al 2 O 3: 10 to 30% of the range and preferred amount of the flux is in the range of 0.005 to 0.10% relative to the molten metal by weight. This flux is composed of pure SiO 2 and Al 2 O 3
In addition to those that are mixed at a predetermined ratio, CaAl 2 SiO 8 (Anorthite), which is naturally produced as a SiO 2 source or Al 2 O 3 source, NaAlSi
3 O 8 (Albite), KAl 2 (Si 3 Al) O 10 (OH, F) 2 (Muscorite) or the like can also be used as a raw material. Step 4 (reduction step): In this step, the oxygen taken into the molten metal in the impurity metal element removing steps of the above steps 2a and 2b is removed.
That is, in the steps 2a and 2b, a considerable amount of oxygen (or air) is blown or an oxide is added to oxidize and remove the impure metal components. Contains a large amount of oxygen (usually 1000 ppm or more). Therefore, in order to satisfy the standard as a copper alloy,
A reduction step is necessary to reduce the oxygen concentration to about 200 ppm or less. This reduction can of course be carried out according to a conventional method, but since the oxygen concentration of the molten copper after the steps 1 to 3 is very high as described above, the oxygen concentration of the molten copper can be reduced to the target level in a short time. In order to reduce it, it is desired to employ the following reduction method. That is, as a preferable reduction method to be carried out as the step 4, a reducing agent is added to the surface of the molten copper, and an inert gas is blown into the molten metal and / or an inert gas is blown onto the surface of the molten metal. To perform the reduction. That is, when a reducing agent is added to the surface of the molten metal, a reduction reaction occurs on the surface of the molten metal to generate gases such as CO 2 and CO,
Some of them dissipate upward and some dissolve into the melt. And these CO 2 and CO dissolved in the molten metal
The gas and the oxygen present in the molten metal are trapped in the inert gas bubbles blown into the molten metal by a partial pressure difference, and are diffused out of the molten metal together with the inert gas. At this time, if the inert gas is also sprayed on the surface of the molten metal, the oxygen floating on the surface of the molten metal is immediately diffused into the upper space without being dissolved again in the molten metal. Reduction can be performed more efficiently. As the reducing agent, a solid reducing agent such as charcoal and a gaseous reducing agent such as hydrogen and CO can be used, and a powdery solid reducing agent such as charcoal is more preferable. Next, the present invention will be described in more detail with reference to examples. However, the present invention is of course not limited to the following examples, and does not exclude the above-mentioned features of the present invention. It is, of course, possible to carry out the present invention with appropriate modifications, and all of them are included in the technical scope of the present invention. Example Material used: 50% electrolytic copper + 50% commercial copper scrap (JIS No. 2 copper wire scrap level) or 50% Cu-3% Fe punched copper alloy scrap Raw material Pretreatment: None [Purification conditions] Step 1 (melting) Melting furnace: 3 tons High frequency grooved induction melting furnace Melting amount: 2 tons Melting temperature: 1200 ° C. or 1100 ° C. Melting atmosphere: Atmospheric process 2a (oxidation treatment) Oxidation means: Oxygen concentration in molten metal after oxygen blowing treatment: 8000 ppm Step 2b (composite oxide treatment) Additive: Fe 2 O 3 , electrolytic Fe, Mn or MnO Addition amount: 0.1% by weight of molten metal Processing temperature: 1200 ° C. or 1100 ° C. Step 3 (debris removal) Heating temperature: 1250 ° C Step 4 (reduction treatment) After adding charcoal to the surface of the molten metal at 1% by weight based on the weight of the molten metal, an isolite porous plug (MP-70) 20 mm
Ar gas was blown at 8 liters / minute × 30 minutes using φ (two tubes). In the above experiment, the amount of slag removed in Step 3 (% based on the weight of the molten metal) was measured, and the results shown in Table 1 were obtained. Incidentally, the amounts of impurity elements in the obtained molten metal were all reduced to 20 ppm or less, and the oxygen concentrations were all 200 ppm or less. [Table 1] As is clear from Table 1, the amount of slag can be greatly reduced by heating to an appropriate temperature at the time of removing slag, and accordingly copper or copper discharged together with the slag as copper oxide. It can be seen that alloy loss can be significantly reduced. The present invention is configured as described above, and is capable of recovering copper or copper alloy satisfying the commercial standard from copper or copper alloy raw material containing an impurity element in good yield.

【図面の簡単な説明】 【図1】工程3の除滓時における溶湯温度と溶湯中の不
純元素濃度の関係を示すグラフである。
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a graph showing the relationship between the temperature of a molten metal and the concentration of impurity elements in the molten metal at the time of removing slag in step 3.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 池田 隆吉 下関市長府港町14番1号 株式会社神戸 製鋼所 長府製造所内 (72)発明者 吉田 栄次 下関市長府港町14番1号 株式会社神戸 製鋼所 長府製造所内 (72)発明者 岡田 裕文 下関市長府港町14番1号 株式会社神戸 製鋼所 長府製造所内 (72)発明者 浜中 龍介 下関市長府港町14番1号 株式会社神戸 製鋼所 長府製造所内 (56)参考文献 特開 昭61−217538(JP,A) 特公 昭49−21209(JP,B1) 特表 昭56−501489(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C22B 1/00 - 61/00 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Takayoshi Ikeda 14-1, Chofu-cho, Shimonoseki-shi Kobe Steel, Ltd. Inside the Chofu Works (72) Inventor Eiji Yoshida 14-1, Chofu-cho, Shimonoseki-shi Kobe Steel, Ltd. In-house Chofu Works (72) Inventor Hirofumi Okada 14-1, Nagafu Port Town, Shimonoseki City Kobe Steel Co., Ltd.Kobe Steel Corporation (72) Inventor Ryusuke Hamanaka 14-1, Nagafu Port Town, Shimonoseki City Head of Kobe Steel Works, Ltd. (56) References JP-A-61-217538 (JP, A) JP-A-49-21209 (JP, B1) JP-T-56-501489 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) C22B 1/00-61/00

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】 【請求項1】 Sn,FeおよびZnの1種以上と、P
b,Ni,Sb,S,BiおよびAsの1種以上とを含
銅または銅合金原料を精製するに当たり、 工程1:銅または銅合金原料を溶解する工程、工程2a:該溶湯中の酸素濃度を高めることにより溶湯
中のSn,Fe,Zn を酸化して滓化する工程、 工程2b:溶湯にFe,Fe酸化物,Mn,Mn酸化物
よりなる群から選択さ れる1種以上を添加し、該溶湯中
のPb,Ni,Sb,S,Bi, AsをFeおよび/ま
たはMnの複合酸化物として滓化する工程、 工程3:生成した滓を1225〜1400℃に加熱し、
滓中の銅酸化物を銅として溶湯中に戻してから除滓する
工程、 工程4:溶湯を還元処理する工程、を順次実施すること
を特徴とする銅または銅合金原料の精製方法。
(57) [Claim 1] One or more of Sn, Fe and Zn, and P
b, Ni, Sb, S, Bi and As.
Upon purifying free copper or a copper alloy material, Step 1: a step of dissolving copper or copper alloy materials, Step 2a: melt by increasing the oxygen concentration in the solution water
Step of oxidizing Sn, Fe, Zn in the slag, Step 2b: Fe, Fe oxide, Mn, Mn oxide in molten metal
At least one selected from the group consisting of
Of Pb, Ni, Sb, S, Bi, As to Fe and / or
Or slag formation as a composite oxide of Mn, Step 3: heating the generated slag to 1225 to 1400 ° C. ,
A method for purifying a copper or copper alloy raw material, comprising sequentially performing a step of returning copper oxide in the slag to the molten metal as copper and then removing the slag, and a step of reducing the molten metal.
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