JP4059864B2

JP4059864B2 - 銅スラグの製造方法

Info

Publication number: JP4059864B2
Application number: JP2004104895A
Authority: JP
Inventors: 志治甲斐; 義昭鈴木
Original assignee: Nippon Mining and Metals Co Ltd
Current assignee: Nippon Mining Holdings Inc
Priority date: 2004-03-31
Filing date: 2004-03-31
Publication date: 2008-03-12
Anticipated expiration: 2024-03-31
Also published as: JP2005289697A

Description

本発明は、銅製錬工程において発生する水砕スラグを生成するための水砕水に関する方法であって、得られるスラグが、水等へ重金属の溶出性が少ない銅スラグの製造方法に関する。

銅スラグは、銅製錬工程の溶錬炉から分離排出される。該スラグの組成は、酸化鉄及び二酸化珪素もしくは酸化カルシウムを主成分とするものである。これらは、一般的に溶錬炉あるいはスラグ保持炉から溶湯の状態で排出され、高圧水により粉砕され、水砕スラグとなり、セメント骨材、港湾工事材やサンドブラスト材等に利用される。

水砕スラグを生成するための水砕水は、海水や工業用水が使用されている。水砕後の水砕水は、ほとんどの場合、水砕水中に含まれる固形成分を取り除いた後排水として排出するか、あるいは繰り返して使用する。

水砕スラグを清浄する方法としては、例えば特許番号第3110010号（発明名称水砕スラグの洗浄方法）（特許文献１）に示されるように、スプレー散水により水洗する方法がある。しかし、スラグのクラック部などへ入り込んだ水砕水を完全に洗浄することは困難である。そこで、水砕水中の重金属濃度を低く維持する方策を検討することにした。
特許第3110010号

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海水のpHはおおむね7.5〜8.5である。また工業用水のpHはおおむね6.0〜8.0である。
一回水砕後、水砕した水を排水として排出する場合、水砕水のpHは水砕前後であまり変化しない。一方で水砕水を繰り返し使用する場合、pHは変動する。これは、銅製錬工程で発生する硫黄酸化物がスラグの溶湯へ溶解しているためである。スラグ溶湯に含まれる硫黄酸化物が水砕時に水砕水へ溶解し、pHは次第に低下する。
又一方、銅スラグの組成によっては、水砕水のpHが上昇する場合もある。

水砕水のpHが変動する場合、水砕されたスラグ組織が破壊される可能性が高く、破壊された組織から重金属が水砕水へ溶解し易くなる。また、水砕時には微量の重金属が水砕水へ溶解する。pHの違いによって各重金属の溶解度は異なり、低pHの状態あるいは高pHの状態が続くと、水砕水中の重金属濃度が大きく増加する場合がある。

水砕されたスラグは、出荷の際に水砕水を付着成分として巻き込む。水砕水の重金属濃度が高い場合、水砕されたスラグへ付着する量が多くなるため、溶出試験などへ悪影響を与える可能性がある。

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本発明者等は、このような問題を解決するために、以下の発明を提供する。
（１）銅製錬工程において発生する水砕スラグを製造するための水砕水を循環して使用するに際し、水砕水にアルカリあるいは酸を添加し、水砕水のpHを5.3〜7.4に制御し、得られたスラグが、Ａｓ及びＣｄの溶出が、溶出濃度0.01ｍｇ/Ｌ以下にすることを特徴とする銅スラグの製造方法。

本発明は、以下に記すような効果が得られる。
（１）水砕水pHを5.3〜7.4に制御することにより、水砕水中の重金属濃度を低く抑えることが可能となる。
（２）これにより、スラグへ付着する重金属の量を少なくすることが可能となり、溶出試験の結果を良好に維持する、即ち重金属の溶出がない物を得ることが可能となる。

以下本発明について、詳細に説明する。
重金属の水砕水への溶解のし易さは、pHに依るところが大きい。実施例にて示すが、pHにより水砕水への溶解に対する影響を受ける重金属は、AsとCdである。これらの濃度を低く抑えるためには、pHを5.3〜7.4に制御することが必要である。この時、溶出試験の結果を良好に保つことが可能となる。

添加するアルカリあるいは酸は、水へ混合した後、アルカリ性あるいは酸性を呈するものであれば良い。また、固体、液体、気体の何れでも良い。水へ完全に溶解するものが好ましい。

アルカリあるいは酸を添加する位置は、水砕前、水砕後など、どの位置でも良い。

pHの制御方法は、経験則に基づく定量添加、あるいはpH変動により添加量を変動させる方法など、所定のpH領域を維持できれば何れでも良い。
（実施例）
以下、本発明を具体的に説明するための実施例及び比較例を示す。

水砕水は工業用水を使用し、水砕後冷却し再度水砕に使用する。この水砕→冷却→水砕は何度も繰り返し行われる。水砕水を循環している系内から一部を抜出し、重金属が濃縮しないようにしている。抜出している量は、水砕水量の１〜１０％である。抜出し及び冷却時に蒸発する蒸気により水量が減少するため、新たな工業用水を補充している。
この状況下で、銅製錬の錬カラミ炉（溶錬炉より排出された溶融スラグを保持する炉）より排出された溶融スラグを水砕した水砕水をサンプリングし、pH測定とAs及びCd濃度を分析した。分析に際しては、Asはフレームレス原子吸光分析装置（Z-8270 HITACHI社製）を、CdはICP発光分光分析装置（SPS4000 SEIKO社製）を用いた。

(比較例)
図１は、アルカリあるいは酸を添加していない状態における、水砕水pHと水砕水のAs及びCd濃度の相関プロットである。pHは3.8〜10.0の範囲でばらついている。弱酸性である4.0〜5.5の状態が多い。
Asに関して、pHが高いほど濃度が高くなる傾向がある。pHが７以上では、10mg/lを超えるケースが多くなり、8.0以上になると20mg/lを超える場合もある。
一方Cdに関して、pHが低いほど濃度が高くなる傾向がある。pHが5.0以下では5mg/lを超えるケースが多く見られる。

両者の濃度を低く抑えるためには、概ね5.0〜7.5に制御する必要があることが推定される。

（実施例）
図２及び図３は、水砕スラグ製造時の水砕水pHと、スラグ溶出試験におけるAs及びCd濃度の相関プロットである。
これにより、現実的に、水砕スラグ製造時の水砕水pHをどの範囲に制御するのが良いかを判断した。溶出試験は、環境庁告示第４６号に則った。

Asに関して、図２に示すように、水砕スラグ製造時の水砕水pHが、7.4より高いとき、溶出試験の濃度が0.01mg/l以上となる。7.4以下の領域おいては、溶出濃度は低い。
Cdに関して、図３に示すように、水砕スラグ製造時の水砕水pHが、5.3より低いとき、溶出試験の濃度が0.01mg/l以上となる。5.3以上の領域では、溶出濃度は低い。

以上より、As及びCdの溶出濃度を0.01mg/l以下に抑えるためには、水砕水pHを5.3〜7.4に抑えれば良いことを把握した。

本発明の比較例であって、アルカリあるいは酸を添加していない状態における水砕水pHと水砕水のAs及びCd濃度の相関プロットである。本発明の実施例の一態様を示すものであって、水砕スラグ製造時の水砕水pHと、スラグ溶出試験におけるAs濃度の相関プロットである。本発明の実施例の一態様を示すものであって、水砕スラグ製造時の水砕水pHと、スラグ溶出試験におけるCd濃度の相関プロットである。

Claims

銅製錬工程において発生する水砕スラグを製造するための水砕水を循環して使用するに際し、水砕水にアルカリあるいは酸を添加し、水砕水のpHを5.3〜7.4に制御し、得られたスラグが、Ａｓ及びＣｄの溶出が、溶出濃度0.01ｍｇ/Ｌ以下にすることを特徴とする銅スラグの製造方法。