JP5092615B2

JP5092615B2 - スラグフューミング方法

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Publication number: JP5092615B2
Application number: JP2007205249A
Authority: JP
Inventors: 純一高橋; 芳秋森
Original assignee: Sumitomo Metal Mining Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Metal Mining Co Ltd
Priority date: 2007-08-07
Filing date: 2007-08-07
Publication date: 2012-12-05
Anticipated expiration: 2027-08-07
Also published as: JP2009041050A

Description

本発明は、スラグフューミング方法に関し、さらに詳しくは、亜鉛及び／又は鉛製錬の熔錬炉から産出される亜鉛、鉛、ヒ素及びハロゲン族元素等を含有するスラグから亜鉛と鉛を揮発分離するスラグフューミング方法において、亜鉛の高揮発速度の下で、ヒ素、アンチモン及びハロゲン族元素の含有量が少ない亜鉛と鉛を含むダストと、安定的に土壌環境基準を満足することができるスラグとが得られるスラグフューミング方法に関する。

亜鉛及び／又は鉛製錬において、ＩｍｐｅｒｉａｌＳｍｅｌｔｉｎｇＰｒｏｃｅｓｓと呼ばれる亜鉛と鉛を同時に製錬する熔鉱炉法が広く用いられている。前記熔鉱炉法で熔鉱炉で発生するスラグの処理方法は、スラグを熔鉱炉の前床に導いて含銅粗鉛と炉鉄を粗分離した後水砕して、セメント原料用等の製品スラグとされている。また、一般には、前記スラグは、亜鉛含有量が高く、鉛とともに、スパイスの成分であるヒ素、アンチモンその他の金属を含むため、フューミング炉に装入してスラグフューミングを行ったのち水砕して製品化される。

前記スラグフューミングは、熔融状態のスラグを加熱還元することによって、スラグに含まれる亜鉛、鉛、ヒ素、アンチモン等の金属を揮発させるものである。これによって、スラグから亜鉛と鉛を回収するとともに不純物金属を除去することができ、清浄化されたスラグが得られる。ここで、スラグフューミング処理は、ガス吹き込み用のランス又は炉下部に羽口を備えた加熱炉を用いて行われる。例えば、ガス吹き込み用のランスを備えた炉を用いて、該炉内に装入したスラグにランスを浸漬してランス先端から重油、微粉炭、天然ガス等の化石燃料と空気を噴出させることにより、スラグ中の金属を還元し揮発させる処理である。処理後のスラグは前記炉底部から抜き出され、揮発された金属は前記炉頂部への移動の途中で空気を加えて酸化されて亜鉛と鉛を含むスラグフューミングダストとして回収される。

しかしながら、スラグフューミング処理では、回収の主目的元素である亜鉛と鉛とともに、低沸点で蒸気圧の高いヒ素、アンチモンなどの１５族元素が揮発し、回収した亜鉛と鉛ダスト中に濃縮する。これら１５族元素は、回収した亜鉛と鉛とともに、例えば、前記熔鉱炉法の焼結工程に繰り返されるが、焼結工程で揮発して排ガス処理系統への負荷を増加させること、あるいは焼結塊とともに熔鉱炉内へ装入されると、高融点金属化合物であるスパイスを生成させる原因となって、熔鉱炉操業を困難にさせるという問題があった。
また、スラグフューミング処理のばらつきにより、鉛又はヒ素といった有害元素がスラグ中に残留した場合には、上記清浄化されたスラグの溶出試験において、土壌環境基準を満足することができないという問題がおこるので、安定的に土壌環境基準を満足する方法が望まれていた。

この解決策として、スラグの改質方法が提案されており、代表的なものとしては、熔鉱炉産出のスラグを前床に導いて含銅粗鉛と炉鉄を粗分離した後、電気炉で加熱して含銅粗鉛と炉鉄を沈降分離して、その後フューミング炉で処理する２段処理（例えば、特許文献１参照。）が挙げられる。しかしながら、この方法では、スラグの亜鉛、鉛及びヒ素の含有量及びスラグの土壌環境基準は満足されるが、ヒ素、アンチモン及びハロゲン族元素の揮発については根本的な解決策は得られないという問題があった。

さらに、従来、スラグフューミング処理では、重油、微粉炭、天然ガス等の化石燃料から発生する水素とスラグ中に含まれるフッ素、塩素などのハロゲン族元素とが反応して、フッ化水素又は塩化水素ガスを形成し、回収の主目的金属である亜鉛、鉛とともに揮発され、回収した亜鉛と鉛を含むダスト中に濃縮される。その後、前記ダストは、例えば、上記熔鉱炉法の焼結工程に繰り返されるが、この場合に、これらハロゲン族元素は、焼結工程で揮発して排ガス処理系統への負荷を増加させるという問題、あるいは、焼結塊中に含まれて熔鉱炉内へ繰り返されると設備の腐食を増加させる原因となって、熔鉱炉操業を困難にさせるという問題があった。

この解決策として、水素を多量に含有する化石燃料を熱源として用いない方法、例えば、電気炉を使用する方法がある。しかしながら、この方法では、ダストのハロゲン族元素含有量は満足されるが、電気炉におけるスラグの攪拌力は、燃料をスラグに吹き込むバススメルティング方式と較べると著しく小さいので、亜鉛の揮発速度が遅いという問題があった。

以上の状況から、亜鉛及び／又は鉛製錬の熔錬炉から産出される亜鉛、鉛、ヒ素、及びハロゲン族元素を含有するスラグのフューミング方法において、亜鉛の高揮発速度の下で、ヒ素、アンチモン及びハロゲン族元素の含有量が少ない亜鉛と鉛を含むダストを得るとともに、安定的に土壌環境基準（環境庁告示第４６号による溶出試験でのＰｂ、Ａｓ溶出量：各０．０１ｍｇ／Ｌ以下）を満足することができるスラグが得られるスラグフューミング方法が求められている。

特開平１１−２６９５６７号公報（第１頁、第２頁）

本発明の目的は、上記の従来技術の問題点に鑑み、亜鉛及び／又は鉛製錬の熔錬炉から産出される亜鉛、鉛、ヒ素及びハロゲン族元素等を含有するスラグから亜鉛と鉛を揮発分離するスラグフューミング方法において、亜鉛の高揮発速度の下で、ヒ素、アンチモン及びハロゲン族元素の含有量が少ない亜鉛と鉛を含むダストと、安定的に土壌環境基準を満足することができるスラグとが得られるスラグフューミング方法を提供することにある。

本発明者らは、上記目的を達成するために、亜鉛及び／又は鉛製錬の熔錬炉から産出される亜鉛、鉛、ヒ素及びハロゲン族元素を含有するスラグを炉内で加熱還元し、亜鉛と鉛を揮発分離するスラグフューミング方法ついて、鋭意研究を重ねた結果、炉内に特定の条件の融体を形成し、該融体を特定の条件で加熱還元する方法でスラグのフューミングを行なったところ、亜鉛の高揮発速度の下で、ヒ素、アンチモン及びハロゲン族元素の含有量が少ない亜鉛と鉛を含むダストが得られるとともに、安定的に土壌環境基準を満足することができるスラグが得られることを見出し、本発明を完成した。

すなわち、本発明の第１の発明によれば、亜鉛及び／又は鉛製錬の熔錬炉から産出される亜鉛、鉛、ヒ素及びハロゲン族元素を含有するスラグを炉内で加熱還元し、亜鉛と鉛を揮発分離するスラグフューミング方法において、
炉内にスラグと銅源を投入して融体を形成した後、下記（イ）〜（ハ）のいずれかのやり方で、スラグのフューミングを行なうことを特徴とするスラグフューミング方法が提供される。
（イ）前記融体に炭素質還元剤を投入した後、二酸化炭素を含有するガスを吹き込むかまたは吹き付けることによりスラグのフューミングを行なう。
（ロ）前記融体に炭素質還元剤を投入しながら、二酸化炭素を含有するガスを吹き込むかまたは吹き付けることによりスラグのフューミングを行なう。
（ハ）前記融体に二酸化炭素を含有するガスをキャリアーガスとして炭素質還元剤を吹き込むかまたは吹き付けることによりスラグのフューミングを行なう。

また、本発明の第２の発明によれば、第１の発明において、前記二酸化炭素を含有するガスに代えて、二酸化炭素と一酸化炭素とを含有するガスを用いることを特徴とするスラグフューミング方法が提供される。

また、本発明の第３の発明によれば、第２の発明において、前記二酸化炭素と一酸化炭素とを含有するガスは、製錬排ガスであることを特徴とするスラグフューミング方法が提供される。

本発明のスラグフューミング方法は、亜鉛及び／又は鉛製錬の熔錬炉から産出される亜鉛、鉛、ヒ素及びハロゲン族元素を含有するスラグと銅源を炉内に投入して融体を形成し、該融体に炭素質還元剤を添加するとともに二酸化炭素を含有するガスを吹き込むかまたは吹き付けることにより、該融体内にブードア反応により還元雰囲気を形成し、ヒ素及びアンチモンを銅合金として固定化するとともにハロゲン族元素の揮発を防止することができる。これにより、亜鉛の揮発速度を高めた条件下で、ヒ素、アンチモン及びハロゲン族元素の含有量が少ない亜鉛と鉛を含むダストと安定的に土壌環境基準を満足することができるスラグが得られるので、その工業的価値は極めて大きい。

以下、本発明のスラグフューミング方法を詳細に説明する。
本発明のスラグフューミング方法は、亜鉛及び／又は鉛製錬の熔錬炉から産出される亜鉛、鉛、ヒ素及びハロゲン族元素を含有するスラグを炉内で加熱還元し、亜鉛と鉛を揮発分離するスラグフューミング方法において、炉内にスラグと銅源を投入して融体を形成した後、下記（イ）〜（ハ）のいずれかのやり方で、スラグのフューミングを行なうことを特徴とする。
（イ）前記融体に炭素質還元剤を投入した後、二酸化炭素を含有するガスを吹き込むかまたは吹き付けることによりスラグのフューミングを行なう。
（ロ）前記融体に炭素質還元剤を投入しながら、二酸化炭素を含有するガスを吹き込むかまたは吹き付けることによりスラグのフューミングを行なう。
（ハ）前記融体に二酸化炭素を含有するガスをキャリアーガスとして炭素質還元剤を吹き込むかまたは吹き付けることによりスラグのフューミングを行なう。

本発明において、炉内に銅源を投入することと、熱源供給及び還元性雰囲気の形成のために上記（イ）〜（ハ）のいずれかのやり方で、炭素質還元剤を添加するとともに二酸化炭素を含有するガスとを吹き込むかまたは吹き付けて、スラグのフューミングを行なうことが重要である。

まず、フューミングに際して銅源を添加してスラグ中に含有されるヒ素又はアンチモンと銅とを反応させてＣｕ−Ｆｅ−Ｐｂ−Ａｓ系均一融体を形成することが重要な意義を有する。これによって、ヒ素及びアンチモン含有量が少ないダストと安定的に土壌環境基準を満足することができるスラグとが得られる。すなわち、ヒ素とアンチモンをそれらが安定して含有されるＣｕ−Ｆｅ−Ｐｂ−Ａｓ系銅合金中に分配させることによって、フューミングによる揮発を抑制することができる。したがって、フューミングにより生成されたダストとフューミング後のスラグへのヒ素及びアンチモンの分布を低減することが達成される。

次に、熱源供給及び還元性雰囲気の形成のために、炭素質還元剤を添加するとともに二酸化炭素を含有するガスを吹き込むかまたは吹き付けることにより、下記の（１）式で表されるブードア反応により炭素質還元剤と二酸化炭素の反応速度を向上させて融体内に還元雰囲気を形成することに重要な意義を有する。すなわち、揮発成分が少なく化石燃料に比べて反応性が劣る炭素質還元剤を用いて、ブードア反応により一酸化炭素の生成速度を向上させ、融体内に亜鉛の高揮発速度が得られる強い還元雰囲気を維持する。このとき、炭素質還元剤からの水素の発生がほとんどないため、スラグ中に含有されるハロゲン族元素と水素との反応によるハロゲン化水素の揮発を防止することができる。したがって、フューミングにより生成されたダストへのハロゲン族元素の分布を低減することが達成される。
（１）式Ｃ＋ＣＯ_２＝２ＣＯ

ここで、ダスト中にハロゲン化物が形成される状況ついてより詳しく説明する。フッ化水素又は塩化水素により鉛からハロゲン化鉛を生成する標準生成エネルギーから、酸素の存在下常温から１６００℃に至る範囲でハロゲン化鉛が生じやすいことがわかる。したがって、ガス中にフッ化水素又は塩化水素が存在すると、酸素の存在下鉛と反応してハロゲン化鉛が生成する。したがって、ハロゲン化水素の生成揮発を防ぐことが重要であり、そのためには、熱源及び還元剤として水素を系内に持ち込まない手段をとることが有効である。

本発明の方法においてスラグのフューミングは、特に限定されるものではないが、以下のように行うことができる。
例えば、ガス吹き込み用のランスを備えたフューミング炉を用いて、炉内にスラグとともに銅源を投入して融体を形成し、上記（イ）〜（ハ）のいずれかのやり方で、炭素質還元剤を添加するとともに二酸化炭素を含有するガスを融体中に吹き込むかまたは融体に吹き付けることにより、これらを混合撹拌して融体内に還元性雰囲気を形成して、亜鉛、鉛、ヒ素、アンチモン等を金属状態へ還元する。また、形成される還元性雰囲気中の水素ガス濃度は低いので、スラグ中に含有されるハロゲン族元素によるハロゲン化水素の生成揮発は抑えられる。

ここで、金属化された亜鉛の大部分と鉛の一部は揮発してダストとして回収される。一方、金属化されたヒ素とアンチモンは、蒸気圧が高いという性質と、鉄及び銅との親和力が強いという性質を有している。そこで、銅融体が共存するとヒ素とアンチモンは銅と反応する。ここで、銅中のヒ素の活量は、ヒ素濃度が低い場合には著しく小さいので、ヒ素が銅中に溶融あるいは固溶すれば、ヒ素の蒸気圧は十分に小さくなり、揮発することなく銅合金を形成することになる。アンチモンに関しても、ヒ素と同様の挙動を示し、Ｃｕ−Ｆｅ−Ｐｂ−Ａｓ系銅合金の均一融体に含有される。

上記方法に用いるスラグとしては、特に限定されるものではなく、亜鉛及び／又は鉛製錬の熔錬炉から産出される亜鉛、鉛、ヒ素及びハロゲン族元素を含有する還元性雰囲気で形成されたスラグが用いられる。亜鉛及び／又は鉛製錬において産出されるスラグは、原料とフラックスの調合によって、例えば、ＦｅＯ−ＳｉＯ_２−Ａｌ_２Ｏ_３−ＣａＯ−ＺｎＯ−ＰｂＯ系の比較的低融点のスラグ組成に調製される。そこで、１２００〜１３５０℃のスラグ温度で操業される。しかしながら、上記熔鉱炉法では、熔鉱炉内において、金属に還元された鉄及び銅はヒ素及びアンチモンと反応してスパイスと呼ばれる高融点の金属間化合物を形成し、スラグ層とメタル層の間に半溶融状又は固体状で存在し、スパイスの一部が懸濁してスラグ中に含まれる。

上記方法で用いる銅源としては、特に限定されるものではなく、製錬中間物又はスクラップから選ばれる少なくとも１種の含銅原料を用いる。ここで、上記含銅原料は、各種の含銅原料を混合して用いることができる。また、銅源としての金属銅と併用することができる。前記製錬中間物としては、特に限定されるものではなく、銅製錬から得られる粗銅（銅品位９８〜９９重量％）のほか、製錬、特に銅製錬の熔錬、転炉等の各工程で発生するダスト、滓等の含銅中間物が用いられる。また、多くの銅材料の使用分野からリサイクルされた、金属及び合金形態の加工屑等の含銅スクラップが用いられる。

これらの中で、亜鉛及び／又は鉛を比較的高濃度で含有する銅製錬工程のダスト、及び真鍮等の銅と亜鉛を含む合金スクラップが好ましい。また、特に、銅品位が高く、一方揮発されやすくダスト中への分配量が多い元素、例えばハロゲン族元素の含有量が少ないものがより好ましい。

上記方法で用いるスラグに対する含銅原料中の銅の添加量は、特に限定されるものではなく、スラグに含まれるスパイスと反応して、１０７５〜１５００℃の温度範囲においてＣｕ−Ｆｅ−Ｐｂ−Ａｓ系銅合金の均一融体を形成する条件が選ばれるが、例えば、この温度範囲において均一融体中のＣｕとＦｅの含有割合（重量比）は、１：０．０５〜１：０．５であり、用いる温度とスラグに含まれるスパイス中の鉄量に応じて、銅に対する鉄の溶解量から求められる銅量以上の添加量にすることが望ましい。

具体的には、スラグに含まれるスパイス中の鉄量に応じて銅量を変化させるか、あるいは銅量を一定にして処理するスラグ量を変化させることによって、Ｃｕ−Ｆｅ−Ｐｂ−Ａｓ系銅合金の均一融体を安定的に形成することができる。
また、前記均一融体の形成において、銅スパイス相の生成が懸念されるが、上記鉄の溶解量に基づいて選ばれる過剰の銅量の添加条件では、銅スパイス相の生成はおきないので、事実上は上記鉄の溶解量に基づいて調製される。

上記方法で用いる炭素質還元剤としては、特に限定されるものではなく、コークス等の水素含有量が低いものが用いられる。なお、粉状物を用いることが、反応速度の向上のため好ましい。

上記方法で用いる炭素質還元剤の添加量としては、特に限定されるものではなく、熱源及び還元雰囲気の形成のために必要とされる量が用いられる。
上記方法において炭素質還元剤を炉内に添加する手段としては、炭素質還元剤を融体上に投入するか、または二酸化炭素を含有するガスをキャリアーガスとして用いて融体上に流送する手段が用いられるが、後者の方法が、炭素質還元剤と二酸化炭素との反応を促進するので好ましい。

上記方法で用いる二酸化炭素を含有するガスとしては、特に限定されるものではなく、二酸化炭素を含有する種々の燃焼排ガス等が用いられるが、この中で、二酸化炭素を含有するガスの代わりに、二酸化炭素と一酸化炭素とを含有するガスを用いることが好ましい。すなわち、一酸化炭素を含むガスであれば、反応後の生成ガス中の一酸化炭素濃度がより高くなるので、強い還元雰囲気が得られ、高い亜鉛揮発速度が得られる。
上記二酸化炭素と一酸化炭素とを含有するガスとしては、例えば、熔鉱炉法の溶鉱炉等から発生する製錬排ガスが用いられる。このような製錬排ガスを利用することで、高い亜鉛や鉛の揮発速度を得るとともに、コストの低減が図れる。

上記方法に用いるフューミング時のスラグの温度としては、特に限定されるものではなく、１０７５〜１５００℃が好ましく、１２００〜１４００℃がより好ましい。上記温度範囲で、スラグ中の亜鉛と鉛を十分に揮発させ、かつ銅とスパイスとを反応させて銅合金の均一融体を形成することができる。すなわち、スラグの温度が１０７５℃未満では、Ｚｎ−ＺｎＯ平衡から亜鉛蒸気の形成が不十分なためスラグから亜鉛の揮発効率が悪化したり、又はＦｅ−ＦｅＯ平衡からＦｅＯを含む安定したスラグの形成が不十分であるので、スラグの粘性が高すぎたりあるいは固化するといった問題が生じる。一方、スラグの温度が１５００℃を超えると、耐火物の損傷量が多くなり、あるいは必要とする熱エネルギーが大きくなるという問題が生ずる。

上記方法においてフューミング時の雰囲気としては、特に限定されるものではなく、亜鉛、鉛、ヒ素及びアンチモンを金属状態に還元できる雰囲気を用いるが、この中で、特に、−８＞ｌｏｇＰｏ_２＞−１１．５（但し、式中、Ｐｏ_２はａｔｍ単位によるスラグ中の酸素分圧を表し、かつ１４００℃の温度基準に換算したものである。）で示す範囲の酸素分圧に制御することが好ましい。
すなわち、Ｐｏ_２が１０^−８ａｔｍを超えると、還元性が弱まるので、金属亜鉛の揮発が起りにくくなる。また、ＦｅＯ−Ｆｅ_３Ｏ_４平衡のＰｏ_２依存性によって高融点であるＦｅ_３Ｏ_４がスラグ中に増加してスラグの流動性が悪化することによって、安定したスラグフューミング操業が困難になる。一方、Ｐｏ_２が１０^{−１１．５}ａｔｍ未満では、Ｆｅ−ＦｅＯ平衡のＰｏ_２依存性によって鉄が金属状態で安定になり、炉鉄の生成が起り操業を阻害するので好ましくない。

したがって、上記フューミングに際して、スラグの温度は１０７５〜１５００℃であり、かつスラグの酸素分圧は上記の要件を満たすことが好ましい。これによって、炉鉄の生成を抑えて、なおかつ亜鉛の大部分を揮発回収することができる。

上記方法においてフューミング炉で得られる銅合金の均一融体は、比重差でスラグと分離し、炉の傾転あるいはタッピングにより銅合金として容易に回収できる。また、回収された銅合金は、例えば酸化雰囲気である銅製錬の転炉工程に投入することで、銅を回収するとともに、鉄をスラグとして除去し、鉛、ヒ素及びアンチモンをダストとして処理することが可能である。このように、既存プロセス工程での処理が可能であることから、回収された銅処理におけるコストの上昇も非常に少なくてすむ。上記方法において得られるスラグは、安定的に土壌環境基準を満足することができるスラグであり、セメント原料等へ使用することができる。

以下に、本発明の実施例と比較例によって本発明をさらに詳細に説明するが、本発明は、これらの実施例によってなんら限定されるものではない。なお、実施例及び比較例で用いた金属及びハロゲン族元素の分析は、ＩＣＰ発光分析法で行った。
また、実施例及び比較例で用いた原料スラグは、熔鉱炉から産出したスラグを用いた。表１にその化学組成を示す。

また、実施例及び比較例で用いたスラグフューミング方法は、下記の通りである。
［スラグフューミング方法］
図１のスラグフューミング装置を用いた。スラグフューミング装置は、外熱式の電気炉９によって加熱され、温度制御用熱電対６によって温度が制御される。まず、反応に用いるアルミナるつぼ７に原料調合物を装入し、るつぼ保持用レンガ８の上に載せたセラミック外るつぼ５の中にアルミナるつぼ７を設置する。次に、窒素雰囲気下において加熱し原料調合物を熔融した。次いで、加熱されて熔融状態の融体にガス吹き込み管３によりガスを吹き付け、又は融体中に吹き込み、測温用熱電対４で反応温度を測定しながらスラグフューミングを行う。なお、発生するダストは、保温したダスト回収用保温セラミック管１０を通じて、電気炉外部に設置したダスト回収用サイクロン１ならびにダスト回収用バッグフィルター２で回収される。

（実施例１）
上記スラグフューミング方法にしたがって、アルミナるつぼ内に、上記スラグ５００ｇと金属銅（銅品位９９．９９重量％）１００ｇからなる原料調合物を入れた。次に、窒素雰囲気下において１３５０℃に加熱し熔融後３０分保持した。次いで、融体上へコークス（全炭素品位８７．５重量％）２８ｇを添加した後、窒素と二酸化炭素を容量比で１：１で混合したガス１Ｌ／分を、ガス吹き込み管を通じて融体上へ所定時間吹き付けた。ガスの吹き付け開始後、１２〜１５分ごとにアルミナチューブを用いて一部のスラグを回収し、スラグ中の亜鉛品位を分析した。結果を表２に示す。
また、このスラグフューミング処理操作後、アルミナるつぼを冷却し、スラグと銅合金を分離回収し、得られたスラグ、銅合金、及びダストの化学組成を分析した。また、揮発したダストを回収した。結果を表３に示す。また、スラグに対し、環境庁告示第４６号による溶出試験を行い鉛とヒ素の溶出量を測定した。結果を表４に示す。

表２より、実施例１は、スラグに銅源を添加するとともに融体上へ炭素質還元剤を添加し二酸化炭素を含有するガスを吹き付けることによって、本発明に基づいて行われたので、時間経過にともないスラグ中の亜鉛品位が低下し、比較例１と比べて亜鉛の揮発速度が上昇することが分かる。
表３より、実施例１は、本発明に基づいて行われたので、スラグ中のヒ素が低減し、かつヒ素、アンチモン及びハロゲン族元素はダストに分布しないことが分かる。すなわち、ヒ素とアンチモンが銅合金中に濃縮する。
表４より、実施例１は、本発明に基づいて行われたので、鉛とヒ素の溶出量が低減し、安定的に土壌環境基準（Ｐｂ、Ａｓ溶出量：各０．０１ｍｇ／Ｌ以下）を満足できることが分かる。

（実施例２）
ガス吹き込み管を通じて融体上へ吹きつけたガスの組成が、ＩｍｐｅｒｉａｌＳｍｅｌｔｉｎｇＰｒｏｃｅｓｓにおける溶鉱炉の一般的な排ガス組成（一酸化炭素２５重量％、二酸化炭素１０重量％、及び窒素ガス６５重量）であったこと以外は実施例１と同様に行い、得られたスラグ中の亜鉛品位の経時変化を求めた。結果を表５に示す。

表５より、実施例２は、スラグに銅源を添加するとともに融体上へ炭素質還元剤を添加し二酸化炭素と一酸化炭素を含有するガスを吹き付けることによって、本発明に基づいて行われたので、亜鉛の揮発速度が上昇することが分かる。

（実施例３）
融体上へコークスを添加せずに、コークスを窒素と二酸化炭素を容量比で１：１で混合したガスをキャリアーガスとしてガス吹き込み管を通じて６０分間で融体中に吹き込んだこと以外は実施例１と同様に行い、得られたスラグ中の亜鉛品位の経時変化を求めた。結果を表６に示す。

表６より、実施例３は、コークスを二酸化炭素を含有したガスをキャリアーガスとして融体中に吹き込むことによって、本発明に基づいて行われたので、亜鉛の揮発速度が上昇することが分かる。

（比較例１）
ガス吹き込み管を通じて融体上へ吹きつけたガスの組成が、窒素ガスであったこと以外は実施例１と同様に行い、得られたスラグ中の亜鉛品位の経時変化を求めた。結果を表７に示す。

表７より、比較例１は、吹きつけたガスの組成がこれらの条件に合わないので、スラグ中の亜鉛の揮発速度において満足すべき結果が得られないことが分かる。

以上より明らかなように、本発明のスラグフューミング方法は、亜鉛及び／又は鉛製錬における熔錬炉から産出されるスラグ、例えば熔鉱炉法により熔鉱炉から産出されるスラグを加熱還元し、亜鉛と鉛を揮発分離回収するスラグフューミング方法において、亜鉛と鉛を含むダストをヒ素、アンチモン及びハロゲン族元素の含有量が少ない状態にして、高い亜鉛揮発速度で得ることができるので、処理時間を短縮しコストの削減することに寄与するものとして有用である。

実施例及び比較例に用いたスラグフューミング装置の概念図である。

符号の説明

１ダスト回収用サイクロン
２ダスト回収用バッグフィルター
３ガス吹き込み管
４測温用熱電対
５セラミック外るつぼ
６温度制御用熱電対
７アルミナるつぼ
８るつぼ保持用レンガ
９電気炉
１０ダスト回収用保温セラミック管

Claims

亜鉛及び／又は鉛製錬の熔錬炉から産出される亜鉛、鉛、ヒ素及びハロゲン族元素を含有するスラグを炉内で加熱還元し、亜鉛と鉛を揮発分離するスラグフューミング方法において、
炉内にスラグと銅源を投入して融体を形成した後、下記（イ）〜（ハ）のいずれかのやり方で、スラグのフューミングを行なうことを特徴とするスラグフューミング方法。
（イ）前記融体に炭素質還元剤を投入した後、二酸化炭素を含有するガスを吹き込むかまたは吹き付けることによりスラグのフューミングを行なう。
（ロ）前記融体に炭素質還元剤を投入しながら、二酸化炭素を含有するガスを吹き込むかまたは吹き付けることによりスラグのフューミングを行なう。
（ハ）前記融体に二酸化炭素を含有するガスをキャリアーガスとして炭素質還元剤を吹き込むかまたは吹き付けることによりスラグのフューミングを行なう。
前記二酸化炭素を含有するガスに代えて、二酸化炭素と一酸化炭素とを含有するガスを用いることを特徴とする請求項１に記載のスラグフューミング方法。
前記二酸化炭素と一酸化炭素とを含有するガスは、製錬排ガスであることを特徴とする請求項２に記載のスラグフューミング方法。