JP6542560B2 - 非鉄製錬スラグの処理方法 - Google Patents
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Description
(2)炭素含有材料に加えて鉄含有材料を添加すると、As等の不純物を除去する効果に加えて加熱処理によりスラグ中の鉄分が鉄の単体に還元してスラグの粘度が上昇するという弊害を抑制することができる。しかも加熱処理後のスラグ中の銅濃度は低く抑えることができることが分かった。更に、添加するのが鉄含有材料であるため、回収されたスラグを製鉄原料として利用する際にも害を及ぼすことはない。
本発明の処理対象は非鉄製錬スラグである。非鉄製錬スラグとしては、典型的には自溶炉や錬カン炉等の銅の溶錬炉から発生するスラグに代表される銅製錬スラグが挙げられる。銅製錬スラグとしては水砕後のスラグでもよいが、冷却した後に再度加熱するのはエネルギーロスとなることから、溶錬炉から排出された溶湯状態にあるスラグをその状態で溶融処理のための加熱炉内に導入し、使用することが好ましい。非鉄製錬スラグとしては、その他、鉛製錬や亜鉛精錬の過程で生じるスラグも挙げられる。本発明が処理対象とする非鉄製錬スラグは一般にAs及びCuを不純物として含有する。これらは通常は酸化数が1以上である化合物の形態、典型的には酸化物及び/又は硫化物の形態で存在している。Asの含有量については典型的には0.1〜5質量%、より典型的には0.1〜1質量%、更により典型的には0.1〜0.5質量%である。Cuの含有量については典型的には0.5〜5質量%、より典型的には0.55〜2質量%、更により典型的には0.6〜1.2質量%である。
非鉄製錬スラグに含まれるCu及びAs等の不純物を効果的に除去するために、非鉄製錬スラグに鉄含有材料及び炭素含有材料を添加して、添加した鉄含有材料及び炭素含有材料の共存下で非鉄製錬スラグを溶融処理し、当該スラグ中に含まれる酸化数が1以上の化合物の形態にあるAs及びCu等の不純物を単体のAs及びCu等に還元する工程を実施することが好ましい。理論によって本発明が限定されることを意図するものではないが、溶融処理時には非鉄製錬スラグ中に存在する単体の鉄が上記Cu及びAs等の不純物を取り込むと考えられる。単体の鉄は、当初から非鉄製錬スラグ中に含まれている又は非鉄製錬スラグに添加した酸化数が1以上の化合物の形態にあるFeが溶融処理時に還元されることで生成する場合、及び、当初から非鉄製錬スラグ中に含まれている又は添加した鉄含有材料中に含まれる単体の鉄の場合が挙げられる。
還元反応が十分に進展した後の溶融スラグからは、還元されたAs及びCuを含めてスラグよりも比重の大きな不純物を比重分離によりスラグから除去することで、浄化スラグを回収することができる。比重分離の方法としては沈降分離及び遠心分離が挙げられる。なお、As及びCu等の不純物はすべてが溶融スラグ中に残るわけではなく、溶融処理時に一部は揮発して除去され得る。特に、ZnやPbは揮発により除去される割合が多い。
Cuの除去率(%)={1―(浄化スラグ中のCu濃度/溶融処理前の非鉄製錬スラグ中のCu濃度)}×100
参考例1は1300℃で添加剤としてコークスのみを添加した例である。この場合、処理後のスラグ中にメタルが存在している事を確認できたが、スラグ中にメタルが分散しており、メタルとスラグを分ける事が出来なかった。これは、スラグ中のFeが減少した事でスラグの粘度が上昇した為と考えられる。
参考例2、発明例及び比較例は何れもAs、Pb及びZn等の不純物濃度を低減することができたが、幾つかの観点で異なる結果が得られた。
参考例2は1450℃で添加剤としてコークスのみを添加した例である。この場合、処理後のスラグ中のCu濃度は低く抑制できたが、Fe濃度も低下した。また、比重分離に高温を要した。
発明例1〜3は添加剤として銑鉄を添加した例である。この場合、処理後のスラグ中のCu濃度は低く抑制できた一方で、Fe濃度が上昇した。また、銑鉄の添加量を増やしていくにつれて、スラグ中のCu濃度が低下した。
比較例1は添加剤として銅、電解鉄、H2、CaF2を添加した例である。この場合、スラグ中の銅濃度が発明例に比べて高かった。
Claims (10)
- 酸化数が1以上の化合物の形態にあるFeの他に、酸化数が1以上の化合物の形態にあるAsを0.1〜5質量%及び酸化数が1以上の化合物の形態にあるCuを0.5〜5質量%含有する非鉄製錬スラグに対して鉄含有材料及び炭素含有材料を添加し、但し、鉄含有材料は、非鉄製錬スラグ100質量部に対して、1〜20質量部の鉄分が添加されるように添加し、添加した鉄含有材料及び炭素含有材料の共存下で非鉄製錬スラグを溶融処理し、当該スラグ中に含まれるFe、As及びCuを還元する工程と、次いで、比重分離により前記スラグから還元されたAs及びCuを還元されたFeと共に除去し、As含有量が0.05質量%未満、Cu含有量が0.5質量%未満である浄化スラグを得る工程とを含む非鉄製錬スラグの処理方法。
- 鉄含有材料が金属鉄である請求項1に記載の非鉄製錬スラグの処理方法。
- 浄化スラグ中のFe含有量が溶融処理前の非鉄製錬スラグ中のFe含有量と比較して同一であるか又は高い請求項1又は2に記載の非鉄製錬スラグの処理方法。
- 炭素含有材料及び金属鉄として銑鉄が添加される請求項1〜3の何れか一項記載の非鉄製錬スラグの処理方法。
- 非鉄製錬スラグは酸化数が1以上の化合物の形態にあるFeを20〜60質量%含有する請求項1〜4の何れか一項記載の非鉄製錬スラグの処理方法。
- Cuの除去率が40%以上である請求項1〜5の何れか一項記載の非鉄製錬スラグの処理方法。
- 炭素含有材料は非鉄製錬スラグ100質量部に対して、1〜20質量部の炭素分が添加されるように添加される請求項1〜6の何れか一項記載の非鉄製錬スラグの処理方法。
- 非鉄製錬スラグが銅製錬スラグである請求項1〜7の何れか一項に記載の非鉄製錬スラグの処理方法。
- 非鉄製錬スラグがPb及びZnの少なくとも一方を更に含有し、前記溶融処理時にこれらを揮発除去することを含む請求項1〜8の何れか一項記載の非鉄製錬スラグの処理方法。
- 請求項1〜9の何れか一項に記載の非鉄製錬スラグの処理方法を含む製鉄原料の製造方法。
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