JP3498711B2 - 塩化第一銅の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、銅と塩素ガスを出
発原料として塩化第一銅の溶湯を製造する塩化第一銅の
製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】塩化第一銅は、フタロシアニン系顔料の
合成原料として使用されており、通常は反応炉で製造さ
れた溶湯を粒状化したものが使用されている。この塩化
第一銅は、まず反応炉中で原料銅を塩素ガスにより塩素
化して塩化第二銅を含む溶湯を製造し、さらに別の反応
炉でこの塩化第二銅を還元することにより塩化第一銅の
溶湯を製造する。そして、上記により製造された塩化第
一銅の溶湯を、回転円板式造粒機や噴射式造粒機などに
より粒状化して粒状体とする。尚、上記回転円板式造粒
機とは、カーボンやセラミックス、石英などからなり表
面が平滑に加工された円板を回転させ、そのほぼ中央部
に上記溶湯を滴下することにより、円板の遠心力や溶湯
の表面張力を利用して溶湯を急冷して粒状化する装置で
ある。また噴射式造粒機とは、その要部に樋部と、この
樋部の下方に設けられたガス噴射管とを備えており、樋
部の先端から滴下された溶湯に向けてガス噴射管から乾
燥空気などの気体を噴射することにより、溶湯を急冷し
て粒状化する装置である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述の塩化
第一銅の製造工程においては、塩化第一銅及び塩化第二
銅を含む溶湯を製造する工程と、この塩化第二銅を含む
溶湯を還元することにより塩化第一銅を製造する工程と
を別々の工程として行っており、１回の製造毎に反応炉
を空にする必要があり、反応炉を長時間連続して稼働す
ることができないという問題があった。また、反応炉間
で溶湯を移し替える必要があるために、製造効率を高め
ることができないという問題があった。本発明は、上記
課題を解決するためになされたものであって、長時間連
続して塩化第一銅の溶湯を効率的に製造することが可能
な塩化第一銅の製造方法を提供することを目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は以下の構成を採用した。本発明の塩化第一
銅の製造方法は、原料としての銅を塩素ガスにより塩素
化して塩化第一銅及び塩化第二銅を含む溶湯を製造する
工程と、前記塩化第二銅を含む溶湯を還元して塩化第一
銅を製造する工程とを１基の反応炉において連続して行
うことを特徴とする。

【０００５】本発明の塩化第一銅の製造方法は、上記塩
化第一銅の製造方法において、前記反応炉として第１の
反応部と第２の反応部とに区画されるとともに該両反応
部の一部を連通する流通部を備えたものを用い、前記第
１の反応部において、銅と塩素ガスにより塩化第一銅及
び塩化第二銅を含む溶湯を製造し、該溶湯を前記流通部
を介して前記第２の反応部に導入し、該第２の反応部に
おいて前記塩化第二銅を含む溶湯を還元して塩化第一銅
を製造することを特徴とする。

【０００６】本発明の塩化第一銅の製造方法は、互いに
接続された第１の反応炉と第２の反応炉とを用い、前記
第１の反応炉において塩化第一銅及び塩化第二銅を含む
溶湯を製造する工程と、該第１の反応炉から第２の反応
炉へ前記溶湯を導入する工程と、該第２の反応炉におい
て前記溶湯を還元して塩化第一銅を製造する工程とを連
続的に行うことを特徴とする。

【０００７】本発明の塩化第一銅の製造方法は、上記塩
化第一銅の製造方法において、前記塩化第一銅及び塩化
第二銅を含む溶湯を製造する工程において、銅と塩素と
の反応による発熱によって原料銅を溶融させて前記工程
が開始されることを特徴とする。

【０００８】本発明の塩化第一銅の製造方法は、上記塩
化第一銅の製造方法において、前記塩化第一銅を製造す
るための反応炉から導出される塩化第一銅の溶湯の温度
を４８０〜８００℃の範囲とすることを特徴とする。

【０００９】本発明の塩化第一銅の製造方法は、上記塩
化第一銅の製造方法において、前記塩化第一銅及び塩化
第二銅を含む溶湯を製造するための反応炉の反応炉体外
周面の温度を０〜１００℃の範囲とすることを特徴とす
る。

【００１０】前記塩化第二銅または塩化第一銅を製造す
るための反応炉の内壁に、主に塩化第一銅からなる皮膜
を形成することを特徴とする。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明するが、本発明は以下の実施の形態に限
定されるものではない。

【００１２】（塩化第一銅の製造方法）図１は、本発明
に係る塩化第一銅の製造方法により塩化第一銅を製造す
るための反応炉の構造の一例を示す図であり、図１
（ａ）は、この反応炉の平面図、図１（ｂ）は側断面図
である。これらの図に示す反応炉１は、横長の浴槽型形
状とされて上面側が開口されている反応炉体１０と、こ
の反応炉体１０の周面および底面部を覆って設けられて
いる冷却ジャケット装置（冷却装置）１１と、反応炉体
１０の先端部側（図示右側）に着脱自在に取り付けられ
たノズル装置１２とを主体として構成されている。

【００１３】図２（ａ）は、反応炉体１０の平面図を示
し、図２（ｂ）は側断面図を示し、図２（ｃ）は正面図
を示す。図２（ａ）〜（ｃ）に示す反応炉体１０は、全
体がＳｉＣを主成分とする耐熱セラミックスで構成され
たもので、細長い長方形状の底壁１０Ａと、両側壁１０
Ｂと、後部壁１０Ｃと、前部傾斜壁１０Ｄとを主体とし
て浴槽型に形成されている。前記底壁１０Ａは反応炉体
１０の全長の２／３程度を占める平底型のもので、この
底壁１０Ａに対して反応炉体１０の全長の残り１／３程
度を占める前部傾斜壁１０Ｄが連続形成され、前記底壁
１０Ａと前部傾斜壁１０Ｄの幅方向両側にはこれらに一
体的に側壁１０Ｂ、１０Ｂが形成され、前記底壁１０Ａ
の後端部側には底壁１０Ａと両側壁１０Ｂとに一体的に
平面視円弧状の後部壁１０Ｃが形成されている。なお、
これら底壁１０Ａおよび前部傾斜壁１０Ｄに対して両側
壁１０Ｂと後部壁１０Ｃとが接続される部分の内面側は
曲面加工部１０Ｆとされている。また、反応炉１の上方
から反応炉体１０の内部へ所定の間隔で４本の塩素導入
管１４が挿入されている。

【００１４】本発明に係る反応炉体１０は、ＳｉＣを主
成分とする耐熱セラミックスで構成されているため、銅
を塩素化するために反応炉体１０内部に導入される塩素
ガスとの反応による反応炉体１０の劣化を抑えることが
できるので、長期間安定して塩化銅の溶湯を製造するこ
とが可能である。ここで、上記「ＳｉＣを主成分とす
る」とは、ＳｉＣを６０原子％以上含有するということ
であり、このような材料の一例として、ＳｉＣ：７５〜
８５％、ＳｉＯ₂：５〜１０％、Ａｌ₂Ｏ₃：５〜１０
％、Ｆｅ₂Ｏ₃：０．１〜１％の化学組成の耐熱セラミッ
クスを挙げることができる。尚、本実施形態では、図１
および図２に示す反応炉体１０の全体が、ＳｉＣを主成
分とする材料からなる構成としたが、本発明に係る反応
炉体の構成はこれに限定されるものではなく、少なくと
も反応炉体１０の内壁がＳｉＣを主成分とする材料から
構成されていればよく、例えば、耐火レンガ、反応炉体
と同材の築炉用レンガ等からなる炉体の内壁にＳｉＣを
主成分とする材料の皮膜を形成した反応炉体を用いるこ
ともできる。

【００１５】前記反応炉体１０の内部において底壁１０
Ａと前部傾斜壁１０Ｄとの境界部分の上方には、図１
（ａ）に示すようにカーボンなどの耐熱材料からなる平
板状の堰板部１３が両側壁１０Ｂ、１０Ｂに設けられた
溝１３Ａ、１３Ａに沿って嵌合されており、この堰板部
１３により反応炉体１０の内部空間が底壁１０Ａ側の第
１の反応部ａと前部傾斜壁１０Ｄ側の第２の反応部ｂと
に区画されるとともに、前記堰板部１３の下端部１３Ｂ
と底壁１０Ａとの間には流通部１５が形成されている。

【００１６】前記反応炉体１０の前部傾斜壁１０Ｄの上
部側が両側壁１０Ｂ、１０Ｂの上端部よりも１段低めら
れ、両側壁１０Ｂ、１０Ｂと前部傾斜壁１０Ｄの先端部
により凹部型の嵌合部１０Ｇが形成され、この嵌合部１
０Ｇに位置する前部傾斜壁上端部に丸型の嵌合溝１０Ｈ
が形成されている。そして、この嵌合部１０Ｇに対して
着脱自在にブロック本体１６が装着され、このブロック
本体１６に一体化されたノズル１７が前記嵌合溝１０Ｈ
に対して着脱自在に装着され、ブロック本体１６とノズ
ル１７から前記のノズル装置１２が構成されている。こ
のノズル装置１２のブロック本体１６は例えば耐熱セラ
ミックスなどの材料から構成されており、反応炉体１０
の嵌合部１０Ｇに合わせた形状とされている。また、ノ
ズル１７は、カーボンや耐熱セラミックスなど材料から
なる筒状部材であり、反応炉体１０の溶湯はこのノズル
１７を通って反応炉体１０から流出される。ノズル１７
は、ブロック本体１６に耐熱性の接着材を用いて接着さ
れている。

【００１７】図１に示す４本の塩素導入管１４は、反応
炉１の上方から反応炉体１０の内部へ挿入されて、反応
炉体１０内の原料銅に塩素ガスを吹き付けるために設け
られている。この塩素導入管１４は、石英ガラスなどの
耐熱材料からなる細管であり、その先端部１４ａが反応
炉体１０の底壁１０Ａ近傍に配置されてる。そして、塩
素導入管１４の先端部１４ａから塩素ガスが吐出される
ようになっている。図１に示す塩素導入管１４の先端部
１４ａと反応炉体１０の底壁１０Ａとの間隔Ｌは、１ｃ
ｍ以上１０ｃｍ以下の範囲とされることが好ましい。間
隔Ｌが１ｃｍ未満であると塩素導入管１４の先端部１４
ａから吐出された塩素ガスが反応炉体１０へ到達して反
応炉体１０の劣化の原因となる。また、間隔Ｌが１０ｃ
ｍより長くなると、塩素化されていない原料銅が反応炉
体１０の底部に溜まり、反応の効率が悪くなる。

【００１８】また、塩素導入管１４は、その側面に塩素
導入管１４の一部を貫通する１つまたは複数の吐出孔１
４ｂを備えている。このような構成としたことにより、
塩素導入管１４の側面からも塩素ガスを吐出することが
できるので、反応炉体１０の広範囲に塩素ガスを供給す
ることが可能である。これにより、原料銅を塩素化する
反応をより効率的に、より速く進行させることができ
る。

【００１９】図３は冷却ジャケット装置１１を示す図で
あり、図３（ａ）は冷却ジャケット装置１１の平面図で
あり、図３（ｂ）は側面図である。これらの図に示す冷
却ジャケット装置１１は、反応炉体１０の底面と周面を
覆うことができる形状の浴槽型のジャケット本体２０を
主体として構成され、ジャケット本体２０は、底壁２０
Ａと側壁２０Ｂ、２０Ｃと前部傾斜壁２０Ｄと後部壁２
０Ｅとを具備して構成されている。すなわち、冷却ジャ
ケット装置１１の内部に先の反応炉体１０を収納した状
態において、ジャケット本体２０の底壁２０Ａが先の反
応炉体１０の底壁１０Ａの下に配置され、側壁２０Ｂ、
２０Ｃが先の反応炉体１０の側壁１０Ｂ、１０Ｂの側方
に位置されるともに、円弧状とされた後部壁２０Ｅが先
の反応炉体１０の後部壁１０Ｃの側方に位置され、前部
傾斜壁２０Ｄが先の反応炉体１０の前部傾斜壁１０Ｄの
上に位置される。また、これらの底壁２０Ａ、側壁２０
Ｂ、２０Ｃ、前部傾斜壁２０Ｄ、後部壁２０Ｅは全て中
空の２重構造とされ、各中空部内にジャケット装置１１
の長さ方向に沿うように仕切壁２１が平行に所定の間隔
で複数立設され、前記底壁２０Ａと前部傾斜壁２０Ｄの
中空部が連続されてそれらの内部に循環流路２２が形成
され、前記側壁２０Ｂの中空部とそれに続く後部壁２０
Ｅの半分程に循環流路２３が形成され、前記側壁２０Ｃ
の中空部とそれに続く後部壁２０Ｅの半分程に循環流路
２４が形成されている。尚、後部壁２０Ｅの幅方向中央
内部に仕切板が設けられていて、この仕切板が循環流路
２３、２４を区分している。

【００２０】そして、底壁２０Ａの幅方向一側に底壁２
０Ａの一部を貫通するように設けられた導入管２５が先
の循環流路２２に接続されている。従って、導入管２５
から循環流路に冷却媒体を流入させ、循環流路２２を経
て流れた冷却媒体を、底壁２０Ａの他側に接続された導
出管２６から排出できるように構成されている。次に、
後部壁２０Ｅの下側（ジャケット本体２０の後部中央下
側）に後部壁２０Ｅの一部を貫通するように設けられた
導入管２７Ｂが先の循環流路２３に接続され、後部壁２
０Ｅの上側（ジャケット本体２０の後部端上側）に後部
壁２０Ｅの一部を貫通するように設けられた導出管２８
Ｂが先の循環流路２３に接続されている。従って導入管
２７Ｂから循環流路２３に冷却媒体を流入させ、循環流
路２３を経て流れた冷却媒体を導出管２８Ｂから排出で
きるようになっている。また、他後部壁２０Ｅにおいて
それぞれ導入管２７Ｂと導出管２８Ｂに隣接した位置に
も、導入管（図示せず）と導出管２８Ｃがそれぞれ後部
壁２０Ｅの下側と上側に接続されており、先の構造と同
様に、冷却媒体を循環流路２４に流動させることができ
るようになっている。側壁２０Ｂ側の導入管２７Ｂと側
壁２０Ｃ側の導入管はジャケット本体２０の後部中央下
側に幅方向に並んで配置されており、側壁２０Ｂの導出
管２８Ｂと側壁２０Ｃの導出管２８Ｃはジャケット本体
２０の後部中央上側に幅方向に並んで配置されている。

【００２１】尚、側壁２０Ｂと後部壁２０Ｅに形成され
ている循環流路２３にあっては、導入管２７側Ｂから導
出管２８Ｂ側に向けて、すなわち側壁２０Ｂと後部壁２
０Ｅの下側から順次冷却媒体が流動するように構成され
ている。これは、循環流路２３を構成するための複数の
仕切壁２１の長さ方向一端部に連通部２１Ａ…が交互に
形成され、冷却媒体が側壁２０Ｂと後部壁２０Ｅに沿っ
て下側から上側へ蛇行状態で流動できるように構成され
ているためである。さらに、側壁２０Ｃと後部壁２０Ｅ
に形成されている循環流路２４にあっても、仕切壁２１
の一端部側に連通部２１Ａ…が形成されて冷却媒体が側
壁２０Ｃと後部壁２０Ｅに沿って蛇行状態で下側から上
側へ流動できるようになっている。また、同様に、底壁
２０Ａと前部傾斜壁２０Ｄの中空部に形成されている仕
切壁２１にあっても同様に間欠的に連通部２１Ｂが形成
されていて、循環流路２２に沿って冷却媒体が蛇行状態
で流動できるように形成されている。

【００２２】また、ジャケット本体２０の底壁２０Ａの
下面側において、後部壁側中央にはブラケット３０が、
前部傾斜壁側中央にはブラケット３１が取り付けられ、
前部傾斜壁２０Ｃの下面中央側にもブラケット３２が形
成されている。また、前記ブラケット３０は円弧型の軸
受部を有する軸受部材（図示せず）に上方への移動を許
容された状態で支持され、ブラケット３１はジャケット
装置２０の幅方向に沿う軸を支持する軸受部材３４によ
り軸回りに回転自在に支持されている。従って、前記ブ
ラケット３１を支点としてブラケット３２を牽引装置な
どで引き下げる操作を行うことで、ブラケット３０を軸
受部材から外してジャケット装置２０の前部側を下向き
に傾斜させることができるようになっている。このよう
な傾転機能を有していることにより、本実施形態の反応
炉１は製造終了時に反応炉体１０内部に残存する塩化銅
の溶湯をノズル１７から容易に排出することができるよ
うになっている。また、反応炉１の傾転角度により、ノ
ズル装置１２のノズル１７から流出する塩化第一銅の溶
湯の流量を調節することができる。

【００２３】また、図１および図３に示すように、ジャ
ケット本体２０の側壁２０Ｂおよび２０Ｃの後部下側に
は、４つの固定孔３５ａが設けられ、これらの固定孔３
５ａには水冷ジャケット装置１１内部に収容された反応
炉体１０の側壁の温度を測定するための複数の熱電対３
５が挿入されている。これらの固定孔３５ａは、反応炉
体１０の上方から塩素ガス導入管が導入された際の塩素
ガス導入管の先端部に対応する位置に設けられており、
先の熱電対３５によって反応炉体１０の側壁１０Ｂにお
いて最も温度が高くなる位置の温度を計測できるように
なっている。

【００２４】図１に示すジャケット装置１１に反応炉体
１０を収容した状態において、反応炉体１０とジャケッ
ト本体２０との間には、所定の間隔で間隙Ｄが設けられ
ており、この間隙Ｄには、耐熱セラミックスなどからな
る緩衝材２９が充填されている。この緩衝材２９は、熱
衝撃などにより炉体が破損した際にジャケット本体２０
に塩化銅の溶湯が直接接触しないようにするために設け
られているものであり、その材料としては反応炉体１０
を構成する材料と同等のものを用いることが好ましい。
このような構成とすることにより、緩衝材２９と反応炉
体１０の熱膨張係数を揃えることができるので、熱膨
張、収縮による反応炉体１０への負荷を軽減し、反応炉
体１０の破損を抑えることができる。

【００２５】次に、以上の構成の反応炉１を用いた塩化
第一銅の製造方法について説明する。上記反応炉１を用
いて塩化第一銅の溶湯を製造する場合、まず原料となる
銅を反応炉体１０の第１の反応部ａへ投入し、反応炉体
１０の上方から導入された石英ガラスなどからなる導入
管を介して塩素ガスを原料銅へ吹き付ける。この原料銅
としては、銅の粗粒や線材などの表面積が大きいものを
用いることが好ましい。このような形状の原料を用いる
ことにより、より効率的に上記塩素化反応を進行させる
ことができる。すると、塩素ガスを吹き付けられた原料
銅の表面で下記の（式１）に示す反応が進行し、原料銅
表面に塩化第一銅及び塩化第二銅が生成する。この（式
１）に示す化学反応は発熱反応であり、この熱により銅
および塩化銅は溶融して溶湯となる。そしてこの溶湯に
連続的に塩素ガスを供給することにより反応が維持さ
れ、連続的に塩化第一銅及び塩化第二銅を含む溶湯が生
成される。このように、本発明に係る塩化第一銅の製造
方法においては、銅を塩素化して塩化第一銅及び塩化第
二銅を含む溶湯を製造する工程を、反応炉体１０および
その内部の原料銅を加熱することなく、銅が塩素化され
る際の発熱を利用して反応を開始させることができる。
従って、原料銅を溶融させるための加熱手段を設ける必
要が無く、また製造工程も簡略化することができる。

【００２６】（式１） ２Ｃｕ＋Ｃｌ₂→２ＣｕＣｌ ２ＣｕＣｌ＋Ｃｌ₂→２ＣｕＣｌ₂

【００２７】そして、図１に示すように反応炉体１０の
第１の反応部ａと第２の反応部ｂは堰板部１３の下方の
流通部１５を介して連通されているので、上記の溶湯は
第１の反応部ａから第２の反応部ｂへと移動し、反応の
進行とともに上記原料銅と塩素ガスとの反応により生成
された溶湯の液面が、両反応部ａ、ｂで次第に上昇す
る。この第２の反応部ｂには、塩化第二銅を還元して塩
化第一銅を生成するための還元剤としての金属銅が投入
されるようになっており、この金属銅と塩化第二銅の下
記（式２）に示す反応により、塩化第一銅が生成され
る。この還元剤としての金属銅は、なるべくその表面積
を大きくすることが好ましい。具体的には、特に限定さ
れるものではないが、銅線材を略球状に巻いた銅線塊を
用いることが好ましい。そして、反応炉体１０内の溶湯
の液面がノズル装置１２のノズル１７へ達すると、第２
の反応部ｂから塩化第一銅の溶湯がノズル１７を通じて
流出する。このように反応炉体１０からの塩化第一銅溶
湯の導出をオーバーフロー方式とすることにより、原料
銅と塩素ガスの供給量を調節することでノズル１７から
流出する塩化第一銅溶湯の流量を調節することが可能と
なっている。

【００２８】このように、本発明に係る塩化第一銅の製
造方法によれば、銅を塩素化して塩化第一銅及び塩化第
二銅を含む溶湯を製造する工程と、この塩化第二銅を還
元して塩化第一銅を製造する工程とを連続して行うこと
ができるので、それぞれを別の反応炉で製造することが
なく連続的な製造が可能であるとともに、製造工程を簡
略化して効率的な製造が可能となる。また、本発明に係
る塩化第一銅の製造において、原料銅と塩素ガスおよび
還元剤としての金属銅を連続的に供給するならば、長時
間連続して塩化第一銅の溶湯を製造することが可能であ
る。

【００２９】（式２） ＣｕＣｌ₂＋Ｃｕ→２ＣｕＣｌ

【００３０】上記塩化第一銅の製造方法においては、第
２の反応部ｂにおいて製造された塩化第一銅の溶湯のノ
ズル１７における温度を４８０℃以上８００℃以下の範
囲とすることが好ましい。上記温度が４８０℃未満であ
ると、ノズル１７付近や溶湯を搬送するための樋におい
て、溶湯の固化が発生する、溶湯の粘度が上昇して粒状
化の際に粒径が細かくならない等の問題がある。また、
上記温度が８００℃を越えると、ノズル１７の酸化摩耗
が激しく、破損の原因となるためである。

【００３１】本発明に係る反応炉１においては、冷却ジ
ャケット装置１１が備えられている。この冷却ジャケッ
ト装置１１により内部に溶湯を有する反応炉体１０の底
部および外周が冷却されると、反応炉体１０の内壁面に
主に塩化第一銅からなる皮膜が形成される。これは、反
応が進行している反応炉体１０内の溶湯に含まれる金属
（銅）およびその化合物（塩化銅）のうち、塩化第一銅
の融点が最も低いので冷却ジャケット装置１１によって
冷却された反応炉体１０の内壁に凝固した塩化第一銅が
付着するためである。そして、このような塩化第一銅の
皮膜により、溶湯と炉壁を隔離することができるので、
反応炉体１０を塩素ガスからより効果的に保護すること
ができるとともに、反応炉体１０に含まれる炭素や珪素
が不純物として反応炉体１０内の溶湯に混入するのを抑
制することができる。

【００３２】また、本発明に係る塩化第一銅の製造方法
においては、上記熱電対３５によって計測される反応炉
体１０の外周面の温度を０℃以上１００℃以下の範囲と
することが好ましい。反応炉体１０の外周面の温度が０
℃未満となると、冷却水が配管部で凍結し、冷却不能と
なり、温度が１００℃を越えると、冷却水が蒸発すると
同時に、上記反応炉体１０の内壁面の塩化第一銅を主成
分とする皮膜が形成されにくくなるためである。

【００３３】さらに、上記冷却ジャケット装置１２内を
循環される冷却媒体の温度は、反応炉体１０の冷却に供
された冷却媒体が導出される導出管２６、２８Ｂ、２８
Ｃの位置において０℃以上１００℃以下とされることが
好ましい。このような範囲とすることにより、反応炉体
１０の外周面の温度を０℃以上１００℃以下に制御する
ことができるので、反応炉体１０の内壁面に塩化第一銅
を主成分とする皮膜を形成して、反応炉体１０の内壁が
塩素ガスにより劣化するのを防ぐことができる。

【００３４】上記実施形態では、図１に示す反応炉１を
用いて塩化第一銅の溶湯を製造する場合について説明し
たが、本発明はこれに限定されるものではなく、原料銅
と塩素ガスから塩化第一銅及び塩化第二銅を含む溶湯を
製造するための反応炉（第１の反応炉）と、塩化第二銅
を含む溶湯を還元して塩化第一銅の溶湯を製造するため
の反応炉（第２の反応炉）とを別々に構成することもで
きる。このような構成とした場合について、図８を参照
して説明する。図８は、本構成に係る製造工程を模式的
に示す断面構成図であり、この図に示す第１の反応炉１
０１と、第２の反応炉１０２とは樋部１０３によって互
いに連通されている。すなわち、図８に示す第１の反応
炉１０１内の塩化第一銅及び塩化第二銅を含む溶湯１０
４を導出するための出湯口１０５と、上記第２の反応炉
１０２に設けられて塩化第一銅及び塩化第二銅を含む溶
湯１０４を反応炉１０２内に導入するための導入口１０
６とが樋部１０３で連通されている。

【００３５】すなわち、本構成においては、第１の反応
炉１０１において銅と塩素ガスを原料として塩化第一銅
及び塩化第二銅を含む溶湯１０４を製造し、この溶湯１
０４を第１の反応炉１０１の出湯口１０５から樋部１０
３へと流出させ、樋部１０３に接続された第２の反応炉
１０２の導入口１０６を介して第２の反応炉１０２内へ
前記溶湯１０４を導入し、第２の反応炉１０２において
前記溶湯１０４を還元して塩化第一銅の溶湯１０７を製
造する。このように塩化第一銅及び塩化第二銅を含む溶
湯１０４を製造するための第１の反応炉１０１と、塩化
第一銅の溶湯１０７を製造するための第２の反応炉１０
２とが別々に構成されている場合であっても、本発明に
よれば、上記２つの工程を連続的に行うことができ、効
率的に塩化第一銅を製造することができる。

【００３６】（塩化第一銅製造プラント）図４は、本発
明に係る塩化第一銅の製造方法によって塩化第一銅を製
造することができる製造プラントの構成の一例を示すも
ので、この実施形態の製造プラントＡは、銅原料の塩素
化と還元を行うための反応炉１と、この反応炉１に接続
された塩素ガス供給装置２および排ガス処理装置３と、
前記反応炉１から搬出される塩化第一銅溶湯を急冷し、
粒状化するためのアトマイズ装置５と、このアトマイズ
装置５から回収される塩化第一銅の粉末あるいは粒体を
分級するための分級機６を主体として構成されている。

【００３７】前記反応炉１は、図１に示す塩化第一銅製
造用の反応炉１であり、その構成は上記反応炉の説明に
述べたとおりである。そして、この反応炉１で製造され
た塩化第一銅の溶湯が、図１に示す反応炉１の先端のノ
ズル１７から、図４に示す樋部６２へと流出するように
なっている。図４に示すように反応炉１には、冷媒循環
装置１８と、塩素ガス供給装置２と排ガス処理装置３と
が接続されている。冷媒循環装置１８は、冷却ジャケッ
ト装置１１へ循環させる冷却媒体を冷却するための冷却
塔１８Ａと、冷媒を循環させるための循環ポンプ１８Ｂ
を備えて構成されている。尚、図４に符号Ｘで示す箇所
は、実際の製造プラントでは接続されて冷却媒体を循環
できるようになっている。この冷媒循環装置１８の冷却
塔１８Ａにより冷却された冷却媒体は、循環ポンプ１８
Ｂによって冷媒管１８Ｃを介して反応炉１の各導入管へ
導入される。そして、図３に示す冷却ジャケット装置１
１の循環流路２２〜２３を経由して各導出管から冷媒管
１８Ｄを介して冷却塔１８Ａへ戻され、再び冷却され
る。このようにして、循環する冷却媒体が反応炉１の反
応炉体１０を冷却するようになっている。

【００３８】塩素ガス供給装置２は、反応炉１に接続さ
れて反応炉体１０に塩素ガスを供給する装置である。図
５は、塩素ガス供給装置２の構成の一例を示す図であ
り、この図において塩素ガス供給装置２は、外部から搬
入された液体塩素を貯蔵するための２基の塩素貯槽４１
と、この塩素貯槽４１から液体塩素を気化させて塩素ガ
スとするための塩素気化器４６と、塩素ガスを一時的に
貯留するための塩素ガス貯溜タンク４５とを主体として
構成されている。圧送装置４２は、タンクローリから貯
槽へ液体塩素を液送する圧縮空気製造設備で、コンプレ
ッサ４２ａ、ドライヤ４２ｂ、レシーバタンク４２ｃか
ら構成されている。

【００３９】上記構成の塩素ガス供給装置２において、
塩素貯槽４１に貯蔵されている液体塩素は、塩素気化器
４６へ圧送される。次に、塩素気化器４６において気化
されて塩素ガス貯溜タンク４５へ送られ、この塩素ガス
貯溜タンク４５で一時的に貯留される。そして、必要に
応じて反応炉１へ供給されて反応に供されるようになっ
ている。この塩素ガス供給装置２の塩素貯槽４１や、塩
素ガス貯溜タンク４５において、使用されず不要になっ
た塩素ガスは、これらに接続された排気ファン４７によ
り排気されて塩素除害塔４８へ送られる。そして、この
塩素除害塔４８で塩素を取り除かれた排気ガスが外部へ
放出されるようになっている。

【００４０】また、図４に示す反応炉１には、塩素を含
む反応炉１からの排ガスを処理するための第１の排ガス
処理装置３が接続されている。図６は、第１の排ガス処
理装置３の構成の一例を示す図である。この図に示す排
ガス処理装置３は、排ガスに含まれる微粉末を取り除く
ための２基のサイクロン５０とバグフィルタ５２と、排
ガスに含まれる塩素ガスを中和、除害するための水洗塔
５４とアルカリ塔５６とを主体として構成されている。
前記バグフィルタ５２には、バグフィルタ５２内部のろ
布に付着したダスト払い落としのための圧力源５１が接
続されており、この圧力源は空気を圧縮してバグフィル
タ５２に送り込むためのコンプレッサ５１ａと、コンプ
レッサ５１ａで作られた圧縮空気の水分を除去するため
のドライヤ５１ｂとから構成されている。また、バグフ
ィルタ５２の底部には、バグフィルタ５２で回収された
塩化第一銅の微粉末を回収するためのスクリューコンベ
ア５２ａが接続されている。

【００４１】上記の構成の第１の排ガス処理装置３へ反
応炉３から送られた排ガスは、まずサイクロン５０によ
り１５ミクロン程度以上の大きさの粉末を取り除かれ、
サイクロン５０を通過した排ガスは続いてバグフィルタ
５２に導入され、バグフィルタ５２によりさらに小さな
微粉末まで取り除かれる。そして、バグフィルタ５２を
通過した排ガスは、水洗塔５４の吸気口に接続されたフ
ァン５３ａにより水洗塔５４内に導入され、続いてデミ
スタ５５により水分を取り除かれた後、アルカリ塔５６
の吸気口に接続されたファン５３ｂによりアルカリ塔５
６内に導入される。これら水洗塔５４とアルカリ塔５６
を通過させて、排ガスに含まれる塩素ガスを中和した
後、排ガスが外部へ放出されるようになっている。尚、
上記排ガス処理装置３の構成は、塩素ガスおよび微粉末
を含む排ガスからこれらを取り除くための基本的な構成
の一例を示したものであり、本発明を限定するものでは
ない。例えば、排ガスを無害化するための他の装置を適
宜追加しても良いことは勿論である。

【００４２】アトマイズ装置５は、前記反応炉１で製造
された塩化第一銅の溶湯を急冷して粒状化するための装
置である。このアトマイズ装置５は、図４に示すように
箱形の金属製の装置本体部６１と、装置本体部６１の上
方側端から内部に導入された樋部６２と、装置本体部６
１の底部に配設されたスクリューコンベア６３とを主体
として構成されている。そして、装置本体部６１内部に
導入された樋部６２の先端部６２ａの下方には、図示さ
れないガス噴射部が備えられている。

【００４３】装置本体部６１の内部はほぼ空洞であり、
その上面に装置本体部６１の内部を負圧にするための排
気口６４が設けられている。そして、図示されていない
が、樋部６２が接続されている部分の下部および装置本
体部６１上面には、外気を装置本体部６１内部へ導入す
るための複数の吸気口が設けられている。これらの排気
口６４および吸気口が設けられていることにより、装置
本体部６１内部に気流が形成され、上記ガス噴射部によ
り飛散された塩化第一銅が固化する前に装置本体部６１
の内壁に衝突して変形するのを防ぐようになっている。

【００４４】上記構成のアトマイズ装置５において、樋
部６２を介して装置本体部６１内部に導入された塩化第
一銅の溶湯は、アトマイズ装置５内部で樋部６１の先端
から滴下されて樋部６２先端の下方に設置されたガス噴
射装置６５のガス噴射ノズル（図示せず）から噴射され
た乾燥空気などのガスにより装置本体部６１内部へ飛散
され、急冷、固化される。そして、固化されて粉末ある
いは粒体となった塩化第一銅は、装置本体部６１の底部
に堆積する。この装置本体部６１底部に堆積した塩化第
一銅の粉末あるいは粒体を、装置本体部６１の底部に設
置されたスクリューコンベア６３により装置本体部６１
外へ搬出する。

【００４５】上記アトマイズ装置５には、装置本体部６
１の排気口６４から排気された排気ガスを処理するため
の第２の排ガス処理装置７が接続されている。図７は、
第２の排ガス処理装置７の構成の一例を示す図である。
この図に示す排ガス処理装置７は、排ガスに含まれる微
粉末を取り除くためのサイクロン７０とバグフィルタ７
２とを主体として構成されている。前記バグフィルタ７
２には、バグフィルタ７２内部のろ布に付着したダスト
払い落としのための圧力源７１が接続されており、この
圧力源７１は空気を圧縮してバグフィルタ７２に送り込
むためのコンプレッサ７１ａと、コンプレッサ７１ａで
作られた圧縮空気の水分を除去するためのドライヤ７１
ｂとから構成されている。また、バグフィルタ７２の底
部には、バグフィルタ７２で回収された塩化第一銅の微
粉末を回収するためのスクリューコンベア７２ａが接続
されている。

【００４６】上記の構成の排ガス処理装置７において、
アトマイズ装置５の排気口６４から排出された排ガス
は、まずサイクロン７０に導入されてやや大きめの粉末
を取り除かれ、続いてバグフィルタ７２に導入されて微
粉末を取り除かれる。そして、ファン７３により外部に
放出される。尚、図７に示す排ガス処理装置７は、塩化
第一銅の微粉末を含む排ガスから微粉末を回収し、排ガ
スを無害化するための基本的な構成の一例を示したもの
であり、本発明を何ら限定するものではない。

【００４７】分級機６は、アトマイズ装置５において粒
状化された塩化第一銅の粒体を、その寸法により分級す
るための装置である。図４に示すように、この分級機６
は、塩化第一銅の粒体が導入される導入口７５と、分級
された塩化第一銅粒体が導出される導出口７６と、分級
機６内部のガスを排気するための排気口７７と、分離さ
れた規格外の塩化第一銅粒体を排出するための排出口７
８とを備えて構成されている。

【００４８】分級機６へ投入された塩化第一銅粒体は、
分級されて規格に合致する寸法の粒体のみが導出口７６
から搬出されて、導出口７６に接続されたスクリューコ
ンベア７９により搬出装置９へ搬送される。また、分級
により分離された規格外の塩化第一銅粒体は排出口７８
から分級機６外へ排出、回収される。また、粒径が小さ
すぎるために分級機６内部を飛散している塩化第一銅の
微粉末は、排気口７７から排出されてアトマイズ装置５
の排気口６４へ戻され、アトマイズ装置５の装置本体部
６１の排ガスとともに図１および図７に示す第２の排ガ
ス処理装置７へと排出される。尚、分級機６としては、
図に示す分級機に限定されるものではなく、粒体を分級
するための一般的なふるい分級機を使用することが可能
であり、目的とする粒体の大きさに合わせて適宜なもの
を選択すればよい。

【００４９】図１に符号８で示す搬入装置は、原料銅を
反応炉へ投入するための装置であり、原料銅を搬送する
スクリューコンベア８１ａ、８１ｂと、原料を一時的に
貯留するためのホッパー８２ａ〜８２ｃと、原料銅を反
応炉１へ投入するフィーダ８３とを主体として構成され
ている。そして、外部からホッパー８２ａへ投入された
原料銅は、ホッパー８２ａの底部に接続されたスクリュ
ーコンベア８１ａによって搬送されてホッパー８２ｂへ
投入され、ホッパー８２ｂへ貯留された原料銅はホッパ
ー８２ｂの底部からスクリューコンベア８１ｂによって
搬送されてホッパー８２ｃへ投入される。そして、ホッ
パー８２ｃからフィーダ８３へ投入され、反応炉体１０
の上面開口部から反応炉体１０へ投入される。

【００５０】図１に符号９で示す搬出装置は、分級機６
によって分級された塩化第一銅粒体を一時貯留するため
の複数のホッパー９１と、これらのホッパー９１へ塩化
第一銅粒体を投入した際に発生する粉塵を集めて回収す
るための集塵機９２とを主体として構成されている。そ
して、ホッパー９１の底部には、ホッパー９１に貯留さ
れている塩化第一銅粒体を所定量毎に出荷用コンテナに
移載するためのスクリューコンベア９３がそれぞれ設け
られている。

【００５１】次に、上記構成の塩化第一銅の製造プラン
トＡにおける塩化第一銅の製造プロセスについて図１お
よび図４を参照して以下に説明する。まず、搬入装置８
により原料銅が反応炉１へ投入され、続いて塩素ガス供
給装置２により反応炉１へ供給された塩素ガスが反応炉
１内の原料銅へ吹き付けられる。これにより反応炉１の
反応炉体１０の第１の反応部ａ内では、原料銅と塩素ガ
スにより塩化第一銅及び塩化第二銅を含む溶湯が生成さ
れ、このうちの塩化第二銅が反応炉体１０の第２の反応
部ｂに移動するとともに還元されて塩化第一銅の溶湯が
生成される。そして、反応炉体１０内での反応の進行と
ともに次第に上昇した溶湯の液面が、反応炉体１０先端
のノズル１７に達して、第２の反応部ｂからノズル１７
を介して樋部６２へ塩化第一銅の溶湯が流出する。この
反応炉１からの排ガスは第１の排ガス処理装置３へ送ら
れ、微粉末、塩素ガスを取り除かれた後、外部へ放出さ
れる。

【００５２】樋部６２を通ってアトマイズ装置５へ導入
された塩化第一銅の溶湯は、アトマイズ装置５により粒
状化されて塩化第一銅の粒体となってアトマイズ装置５
の底部堆積し、アトマイズ装置５の底部に設けられたス
クリューコンベア６３により回収されて分級機６へ投入
される。そして分級機６により分級された塩化第一銅粒
体が、分級機６の導出口７６からスクリューコンベア７
９へ導出され、搬出装置９へ搬送されて搬出される。ま
た、上記アトマイズ装置５および分級機６の排ガスは、
第２の排ガス処理装置７へ送られて塩化第一銅の微粉末
を取り除かれた後、外部へ放出される。

【００５３】このように、塩化第一銅の粒体を製造する
プラントに本発明に係る塩化第一銅の製造方法を適用す
るならば、反応炉１において、銅と塩素ガスを原料とし
て塩化第一銅及び塩化第二銅を含む溶湯を製造する工程
と、この溶湯を還元して塩化第一銅の溶湯を製造する工
程とを連続して行うことができるので、長時間に渡り効
率的に塩化第一銅の溶湯を製造することが可能である。
従って、前記製造プラントＡにおいても長時間連続して
安定的に塩化第一銅の粒体を製造することが可能であ
る。

【００５４】

【実施例】以下実施例により、さらに詳細に本発明の効
果を明らかにするが、本発明は以下の実施例に限定され
るものではない。

【００５５】まず、原料銅として、直径１０ｃｍ程度の
球形の銅線塊を反応炉内に投入し、塩素導入管の先端を
上記銅線塊の内部に挿入したのち、塩素導入管を介して
塩素ガスを銅線塊に吹き付け、反応を開始させた。その
後、連続的に塩素ガスを供給することにより塩化第一銅
及び塩化第二銅を含む溶湯を作製し、連続的にこの塩化
第二銅を含む溶湯を還元用の金属銅により還元して塩化
第一銅の溶湯を得た。尚、前記還元用の金属銅として
は、直径１０ｃｍ程度の球形の銅線塊を用いた。上記塩
化第一銅の溶湯を製造する際の反応炉体外周の温度は４
０℃とし、反応炉の冷却ジャケット装置の循環されてい
る冷却媒体の温度は２０℃とした。そして、ノズルから
導出される塩化第一銅の溶湯の温度は６００℃とした。
次に、上記にて得られた塩化第一銅の溶湯を、アトマイ
ズ装置を用いて粒状化して粒径０．５ｍｍの塩化第一銅
の粒体を得た。

【００５６】上記にて得られた塩化第一銅の粒体を、フ
レコンバッグ中で１０ヶ月保存した後、目視による表面
観察を行ったところ本発明の塩化第一銅の製造方法によ
り製造された上記塩化第一銅の粒体には、凝固、変色な
どの品質低下は認められなかった。また、上記塩化第一
銅の流体を３０℃、６０％ＲＨの環境で１０日間保存し
た後、目視による表面観察を行った。その結果、本発明
の塩化第一銅の製造方法により製造された塩化第一銅の
粒体には、凝固、変色などの品質低下は認められなかっ
た。

【００５７】次に、上記塩化第一銅の溶湯を上記装置を
用いて粒状化せず、冷却固化したバルク材を粉砕する方
法により比較サンプルとして平均粒径１０μｍの塩化第
一銅の粉体を作製した。この粉体を３０℃、６０％ＲＨ
の環境で１日間保存した後、目視による表面観察を行っ
たところ、上記粒状体としたものとは異なり、吸湿によ
る変色が確認された。

【００５８】このように、本発明に係る製造方法により
製造された塩化第一銅の溶湯を、粒状化装置により粒径
０．５ｍｍ程度の粒状体とするならば、吸湿による変色
などの品質低下を防ぎ、長期間に渡る安定保存が可能で
ある。

【００５９】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明の塩
化第一銅の製造方法は、原料としての銅を塩素ガスによ
り塩化第一銅及び塩化第二銅を含む溶湯を製造する工程
と、前記塩化第二銅を含む溶湯を還元して塩化第一銅を
製造する工程とを連続して行う構成とされているので、
反応炉を空にすることなく連続的に塩化第一銅の溶湯を
製造することができる。

【００６０】次に、本発明に係る塩化第一銅の製造方法
において、上記塩化第一銅の製造方法において、前記塩
化第一銅及び塩化第二銅を含む溶湯を製造する工程と、
前記塩化第一銅を製造する工程とを、１基の反応炉内で
連続的に行うならば、１基のみの反応炉で塩化第一銅の
溶湯を製造することができるので、製造工程を簡素化す
ることができるとともに、長時間連続して塩化第一銅を
製造することができる。

【００６１】次に、本発明に係る塩化第一銅の製造方法
は、前記塩化第一銅及び塩化第二銅を含む溶湯を製造す
る工程において、銅と塩素との反応による発熱によって
原料銅を溶融させて前記工程が開始されるので、反応炉
に原料銅を溶解するための加熱手段を設ける必要がな
く、単純な構成の装置で塩化第一銅の溶湯を製造するこ
とができる。

【００６２】次に、本発明に係る塩化第一銅の製造方法
において、前記反応炉から導出される塩化第一銅の溶湯
の温度を４８０〜８００℃の範囲とするならば、反応炉
で製造された塩化第一銅の溶湯を粒状化する工程に導入
される塩化第一銅の溶湯の温度や粘度を最適化すること
ができるので、塩化第一銅の粒体を製造するのに好適な
塩化第一銅の溶湯を製造することができる。

【００６３】次に、本発明に係る塩化第一銅の製造方法
において、前記塩化第二銅または塩化第一銅を製造する
ための反応炉の内壁に、主に塩化第一銅からなる皮膜を
形成するならば、反応炉の内壁を前記皮膜によって保護
することができるので、反応炉の劣化を抑えて、長期間
安定して塩化第一銅の溶湯を製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 図１（ａ）は、本発明の一実施の形態である
反応炉の平面図であり、図１（ｂ）は側断面図である。

【図２】 図２（ａ）は、本発明に係る反応炉体の平面
図であり、図２（ｂ）は側断面図、図２（ｃ）は正面図
である。

【図３】 図３（ａ）は、本発明に係る冷却ジャケット
装置の平面図であり、図３（ｂ）は側面図である。

【図４】 図４は、本発明にかかる反応炉を備えた塩化
第一銅製造プラントの構成の一例を示す図である。

【図５】 図５は、図４に示す塩素ガス供給装置２の構
成の一例を示す図である。

【図６】 図６は、図４に示す第１の排ガス処理装置３
の構成の一例を示す図である。

【図７】 図７は、図４に示す第２の排ガス処理装置７
の構成の一例を示す図である。

【図８】 図８は、本発明に係る塩化第一銅の製造工程
を模式的に示す断面構成図である。

【符号の説明】

１ 反応炉 １０ 反応炉体 １１ 冷却ジャケット装置（冷却装置） １３ 堰板部 １５ 流通部 １０１ 第１の反応炉 １０２ 第２の反応炉 ａ 第１の反応部 ｂ 第２の反応部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 本多 一義 秋田県秋田市茨島３−１−６ 株式会社 ジェムコ 第１事業所内 (56)参考文献 特開 昭59−88318（ＪＰ，Ａ) 特開 昭46−4515（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−60003（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−105924（ＪＰ，Ａ) 特開 昭53−45699（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−266457（ＪＰ，Ａ) 特許155854（ＪＰ，Ｃ２) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C01G 1/00 - 57/00 B22D 1/00 - 47/02 F27D 9/00

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 原料としての銅を塩素ガスにより塩素化
   して塩化第一銅及び塩化第二銅を含む溶湯を製造する工
   程と、前記塩化第二銅を含む溶湯を還元して塩化第一銅
   を製造する工程とを１基の反応炉において連続して行う
   ことを特徴とする塩化第一銅の製造方法。
2. 【請求項２】 前記反応炉として第１の反応部と第２の
   反応部とに区画されるとともに該両反応部の一部を連通
   する流通部を備えたものを用い、 前記第１の反応部において、銅と塩素ガスにより塩化第
   一銅及び塩化第二銅を含む溶湯を製造し、該溶湯を前記
   流通部を介して前記第２の反応部に導入し、該第２の反
   応部において前記塩化第二銅を含む溶湯を還元して塩化
   第一銅を製造することを特徴とする請求項１に記載の塩
   化第一銅の製造方法。
3. 【請求項３】 互いに接続された第１の反応炉と第２の
   反応炉とを用い、 前記第１の反応炉において塩化第一銅及び塩化第二銅を
   含む溶湯を製造する工程と、該第１の反応炉から第２の
   反応炉へ前記溶湯を導入する工程と、該第２の反応炉に
   おいて前記溶湯を還元して塩化第一銅を製造する工程と
   を連続的に行うことを特徴とする塩化第一銅の製造方
   法。
4. 【請求項４】 前記塩化第一銅及び塩化第二銅を含む溶
   湯を製造する工程において、銅と塩素との反応による発
   熱によって原料銅を溶融させて前記工程を開始すること
   を特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の
   塩化第一銅の製造方法。
5. 【請求項５】 前記塩化第一銅を製造するための反応炉
   から導出される塩化第一銅の溶湯の温度を４８０〜８０
   ０℃の範囲とすることを特徴とする請求項１ないし４の
   いずれか１項に記載の塩化第一銅の製造方法。
6. 【請求項６】 前記塩化第一銅及び塩化第二銅を含む溶
   湯を製造するための反応炉の反応炉体外周面の温度を０
   〜１００℃の範囲とすることを特徴とする請求項１ない
   し５のいずれか１項に記載の塩化第一銅の製造方法。
7. 【請求項７】 前記塩化第二銅または塩化第一銅を製造
   するための反応炉の内壁に、主に塩化第一銅からなる皮
   膜を形成することを特徴とする請求項１ないし６のいず
   れか１項に記載の塩化第一銅の製造方法。