JP3709466B2

JP3709466B2 - 銅鉄スクラップからの銅と鉄の分離回収方法

Info

Publication number: JP3709466B2
Application number: JP09647998A
Authority: JP
Inventors: 要一武田; 勉功山口; 卓司吉田
Original assignee: Mitsui Mining and Smelting Co Ltd
Current assignee: Mitsui Mining and Smelting Co Ltd
Priority date: 1998-04-08
Filing date: 1998-04-08
Publication date: 2005-10-26
Anticipated expiration: 2018-04-08
Also published as: JPH11293350A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、銅鉄スクラップ（含銅鉄スクラップともいう）からの銅と鉄の分離回収方法に関する。
本明細書において、化学組成に関する％はmass％である。また、「（％Ｘ）」は「溶鉄相中の成分Ｘの％濃度」、「〔％Ｘ〕」は「溶銅相中の成分Ｘの％濃度」を意味する。
【０００２】
【従来の技術】
銅鉄スクラップから銅を回収する方法としては、従来、既存の銅製錬のプロセスを利用した電解法と、銅鉄スクラップを一旦溶融し、鉄を酸化してスラグとして銅と分離する酸化法とがある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、電解法では、溶解した多量の鉄を水酸化物として沈殿させる等により除去する必要があり、プロセスが煩雑であるばかりか、発生したスラッジの処理が問題となる。また、酸化法では、プロセスは単純であるが、酸化鉄を含む多量のスラグが発生し、これらスラグの処理が問題となる。
【０００４】
本発明は、前記従来技術の問題に鑑み、単純な乾式法にて、銅鉄スクラップから銅、鉄ともに比重の大きい金属として副産物なく分離され、銅のみならず鉄も回収できるような方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは鋭意実験・検討の結果、以下の基礎的知見を得た。
すなわち、銅鉄スクラップを黒鉛坩堝に入れてアルゴン気流中で溶融すると、比重の大きい溶銅相が下、比重の小さい溶鉄相が上に分離するが、そのとき、図１に示すように、（％Ｃ）の増加につれて（％Cu）および〔％Fe〕が共に顕著に減少する。
【０００６】
さらに、Cu−Fe−Ｃ−Ｘの４元系については、図２に示すように、第４元素であるＸがMn、Crの場合には、（％Ｘ）の増加につれて（％Cu）、〔％Fe〕が共に減少し、ＸがAlの場合には、（％Ｘ）の増加につれて（％Cu）は減少、〔％Fe〕は増加し、ＸがSi、Ｓの場合には、（％Ｘ）の増加につれて（％Cu）、〔％Fe〕が共に増加する。
【０００７】
これらの結果から、銅鉄スクラップのCu品位とそのスクラップからのCu回収率の関係が推定できる。その例を図３に示す。
本発明は、これらの知見をもとに完成されたもので、その要旨は、銅鉄スクラップから銅と鉄を分離・回収するにあたり、CuとFeの重量比が１：９〜９：１の銅鉄スクラップを無酸化雰囲気中で溶融し、鉄の相にＣを２％以上、さらにAl、Mn、Crのうちから選ばれる１種を５％以下、溶解させることを特徴とする銅鉄スクラップからの銅と鉄の分離回収方法である。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明では、原料として、CuとFeの重量比が１：９〜９：１の銅鉄スクラップすなわち、Cu品位が10〜90％の銅鉄スクラップを使用する。このように限定したのは、スクラップのCu品位が10％未満であると、図３に示されるように、Cu回収率が目立って低くなるからであり、一方、スクラップのCu品位が90％を超えると、回収した銅の品位が原料の品位に比べてさほど向上せずエネルギーの無駄使いとなるからである。
【０００９】
また、無酸化雰囲気中で溶融するのは、スラグを発生させないためである。無酸化雰囲気をつくるには、例えば、処理空間（炉内）にアルゴンガス等の不活性ガスを通流すればよい。
そして、本発明では、溶融中に溶鉄相中のＣ濃度を２％以上（（％Ｃ）≧２）とする。無論、スクラップは全量溶融させる。これにより、図１に示されるように、溶融液が、銅分の多い溶銅相と鉄分の多い溶鉄相に相分離し、分離した各相の品位を少なく見積もっても80％以上にすることができ、高品位の粗銅原料および粗鉄原料が、煩雑な後処理を要さない金属として容易に回収できる。なお、（％Ｃ）を高くするほど（％Cu）が低下してCu回収率は向上する傾向はあるものの、処理時間が長くなるなど経済的に不利な面が出てくるので、その点を考慮すれば、（％Ｃ）≦８とするのが望ましい。
【００１０】
なお、（％Ｃ）のコントロールは、温度の関数である溶鉄中Ｃ溶解度を目標（％Ｃ）に一致させるように処理温度を調節するだけで、容易に行うことができる。また、銅鉄スクラップ中のＣ量が不足する場合は、適宜、炭素を単体あるいは鉄合金の形で添加すればよい。
本発明では、さらに（％Al）もしくは（％Mn）もしくは（％Cr）をそれぞれ５％以下とする。このように規定したのは、Al、Mn、Crの添加によって、図２に示されるように（％Cu）が減少し、Cu回収率がさらに向上することによるが、一方、添加剤増量によるコストアップなどの経済的不利を考慮すると、これらの元素の添加は、溶鉄相中の成分濃度が５％を超えない程度に止めておくのが望ましいことによる。
【００１１】
【実施例】
（実施例１）
金属銅６ｇ、Fe−４％Ｃ合金６ｇ、アルミニウム 0.5ｇを内径22mm、深さ100mm の黒鉛坩堝に入れ、炉内にてアルゴン気流中で1453Ｋに１時間保持した後、試料を坩堝ごと炉内より取り出してアルゴン気流中で冷却した。冷却後、試料を肉眼で観察したところ上部と下部の２相に分離しており、上部と下部の化学分析を行ったところ、上部のCu、Fe、Ｃ、Alの品位、および下部のCu、Fe、Alの品位はそれぞれ表１に示す通りであった。
（実施例２）
金属銅６ｇ、Fe−４％Ｃ合金６ｇ、クロム 0.5ｇを内径22mm、深さ100mm の黒鉛坩堝に入れ、炉内にてアルゴン気流中で1453Ｋに１時間保持した後、試料を坩堝ごと炉内より取り出してアルゴン気流中で冷却した。冷却後、試料を肉眼で観察したところ上部と下部の２相に分離しており、上部と下部の化学分析を行ったところ、上部のCu、Fe、Ｃ、Crの品位、および下部のCu、Fe、Crの品位はそれぞれ表１に示す通りであった。
（実施例３）
金属銅６ｇ、Fe−４％Ｃ合金６ｇ、マンガン 0.5ｇを内径22mm、深さ100mm の黒鉛坩堝に入れ、炉内にてアルゴン気流中で1453Ｋに１時間保持した後、試料を坩堝ごと炉内より取り出してアルゴン気流中で冷却した。冷却後、試料を肉眼で観察したところ上部と下部の２相に分離しており、上部と下部の化学分析を行ったところ、上部のCu、Fe、Ｃ、Mnの品位、および下部のCu、Fe、Mnの品位はそれぞれ表１に示す通りであった。
（比較例１）
銅50％−鉄50％の銅鉄スクラップ12ｇを内径22mm、深さ100mm のアルミナ坩堝に入れ、炉内にてアルゴン気流中で1753Ｋに１時間保持した後、試料を坩堝ごと炉内より取り出してアルゴン気流中で冷却した。冷却後、試料を肉眼で観察したところ単一相で存在しており、銅の相と鉄の相には分離しなかった。なお、この単一相のCu、Fe、Ｃの分析値は表１に示す通りであった。
【００１２】
【表１】

【００１３】
表１より明らかなように、本発明に含まれる実施例１〜７では、銅と鉄を両方とも80％以上の高品位金属として分離・回収できたのに対し、本発明を逸脱する比較例１では、銅と鉄を分離・回収できなかった。
【００１４】
【発明の効果】
かくして本発明によれば、単純な乾式法にて、銅鉄スクラップから銅、鉄ともに比重の大きい金属として副産物なく分離され、銅のみならず鉄も回収できるようになるという優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】鉄相中Cu濃度（ａ）、銅相中Fe濃度（ｂ）と鉄相中Ｃ濃度との関係を示すグラフである。
【図２】鉄相中Cu濃度（ａ）、銅相中Fe濃度（ｂ）と鉄相中第４成分濃度との関係を示すグラフである。
【図３】 Cu回収率と銅鉄スクラップのCu品位との関係を示すグラフである。

Claims

銅鉄スクラップから銅と鉄を分離・回収するにあたり、CuとFeの重量比が１：９〜９：１の銅鉄スクラップを無酸化雰囲気中で溶融し、鉄の相にＣを２％以上、さらにAl、Mn、Crのうちから選ばれる１種を５％以下、溶解させることを特徴とする銅鉄スクラップからの銅と鉄の分離回収方法。