JPH021897B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 発明の技術分野 本発明は、硫化鉱、精鉱、および／または二次
源からブリスターおよび／または精錬銅の乾式冶
金的製造の分野に関する。より詳細には、本発明
は、有意量の硫黄、例えば約20％までの硫黄を含
有する銅を、硫黄含量約0.1％未満または0.01％
未満および酸化を受けやすい低含量の不純物を有
する銅金属に効率良く転化する方法に関する。

従来技術および課題の説明 一次銅製錬ユニツトで製造される銅マツト（本
質上可変量のCu₂SおよびFeSおよび微量の酸素
および他の元素を含有する溶液）の通常のバツチ
転化においては、ブリスターへの仕上げは、通常
同じ容器中で行われる数個の転化段階の最後であ
る〔側部吹込転炉（ピアース・スミス、ホボーケ
ン等）または上部吹込回転転炉（TBRC）〕。こ
れらの段階は、下記のように同定できる： (1) 転炉に残る溶湯が本質上ホワイトメタル（主
としてCu₂S）からなるまで、フラツクスで造
滓される酸化鉄として鉄の排除を包含する造
滓、 (2) ホワイトメタルの完全な消失までホワイトメ
タルのセミブリスターへの転化（ホワイトメタ
ルおよびセミブリスターは不混和性である）、
および (3) 陽極炉中での銅の更に他の加工に許容可能な
水準までセミブリスター溶湯中の硫黄の排除に
よるブリスターの製造。或る場合には、最後の
転化段階は、陽極炉で望ましくない残留不純物
の排除を伴う。これは、銅中のニツケル含量が
約１％の量を超える場合である。

すべてのスラグを転炉から完全に除潭すること
は困難であるので、ホワイトメタルを吹込処理し
てセミブリスター、結局ブリスターにすること
は、造滓操作から転炉に残るスラグの存在下で行
われる。転化の最後の段階においては、即ち、セ
ミブリスターからの硫黄の排除においては、スラ
グ層の漸次剛化を生ずる系の酸素ポテンシヤルの
急増がある。この現象は、シリカ質スラグの存在
下でのニツケル汚染銅の転化において悪化する。
その理由は、シリカ質スラグがニツケル排除時に
生成される高融点酸化ニツケルに対して低い溶解
度を有するからである。更に、標準吹込圧力、即
ち、約２気圧（絶対）でTBRC中で操作される
側部吹込転炉中での浴の撹拌は、最適にはほど遠
い。従つて、浴は、通常、平衡ではなく、硫黄標
的を達成しかつ／または望ましくない元素、例え
ば、ニツケルを排除しようとする際に過度の銅酸
化が生ずる。酸化銅は、カユ状スラグに同伴され
るようになり、このように依然として仕上げられ
ていない溶湯と逆反応（back−react）できる可
能性を激しく限定する。ブリスターを最後に鋳造
する時には、主として酸化鉄、酸化銅および他の
酸化物、例えば、酸化ニツケルからなる多量の
「カユ」が、転炉に残る。このカユは、次の転化
サイクルの開始時に炉マツトによつて消化されな
ければならず、このことは製造できる炉マツトの
品質に限定を課す。更に、「カユ」が充填された
転炉への炉マツトの添加は、実質量のSO₂の発生
を生じさせ、重大な作業場の環境問題が生ずる。

約１％よりも多いニツケルを含有する銅の転化
は、特殊な問題を提示する。ブリスター中のニツ
ケル含量は、許容可能な陽極品位銅を生成するた
めには１％未満に低下させなければならない。銅
から排除されたニツケルは、カユ中で濃縮され
る。このカユの周期的処分は、転化容器中のニツ
ケルの蓄積を回避するために必要とされる。カユ
に伝わる転化の最終段階で生成される酸化銅の量
を最小限にすることは、銅回収率を最大限にする
のに特に重要である。

側部吹込容器中での転化の最終段階、即ち、セ
ミブリスターのブリスターへの仕上げは、酸素効
率の実質的損失によつても特徴づけられる。この
ことは、最適の撹拌からほど遠いためだけではな
く、浴の表面に関して羽口の通常より浅い位置の
ためである。この段階での酸素効率は、約50％に
すぎない。

これらの問題の大部分は、ホワイトメタルまた
はホワイトメタルを含むか含まないセミブリスタ
ーを、転化の最終段階を平衡近く実施して酸化銅
の生成および／または或る場合にはカユ状酸化物
沈殿の生成を最小限にすることができる別の容器
に、移すことによつて解決できる。この可能性
は、セミブリスターおよび／またはホワイトメタ
ルが得られるる１段製錬法および／または連続転
化容器の製品において特に開かれている。

出願人は、米国特許第4469513号明細書には、
銅溶湯の上部吹込が溶湯を底からスパージングす
る（sparge）ことを随伴することができること
が開示されていることを知つている。

発明の目的および概要 本発明の目的は、溶融塊を本質上不活性の（非
反応性の）ガスで底部スパージングしながら酸素
含有ガスによつて上部または側部吹込みを行な
い、酸素含有ガスでの吹込を停止した後にスパー
ジングを続けることによつて溶融ホワイトメタル
またはセミブリスター銅を吹込んでブリスターと
する改良法を提供することにある。スパージング
は、浴を撹拌して硫黄および望ましくない微量元
素の排除を高め、酸素効率を増大させ、過剰量の
酸化銅の生成を防止する。

発明の具体的説明 本発明は、Cu₂Sの硫黄含量に等価までの量の
硫黄含量、約５％までの量のニツケルを含有する
溶融銅塊（残部は本質上銅および関連不純物であ
る）から硫黄を除去する方法であつて、(a)銅塊が
製品の硫黄仕様を満たすのに十分な酸素を含有す
るまで、前記溶融銅塊を前記溶融銅塊の深さのほ
ぼ中点またはそれよりも高い点で酸素含有ガスと
接触させるとともに、(b)前記溶融銅塊を前記溶融
銅塊の深さの中点よりも有意に低い点からガスで
スパージングし、(c)前記溶融銅塊と酸素含有ガス
との接触が止んだ後、不活性ガスでの前記スパー
ジングを続けることを特徴とする溶融銅塊から硫
黄を除去する方法を意図する。

前記溶融銅塊は、通常、一次源（鉱石または精
鉱）から得られるホワイトメタルまたはセミブリ
スター銅または両者の混合物であるが、いかなる
源からの銅も含むことができ、または包含でき
る。溶融銅塊は、好適な容器に閉じ込められる。
有利には、溶融銅塊と酸素含有ガスとの接触は、
溶融塊に空気、酸素に富んだ空気または酸素を上
部から吹込むことによつて達成され、全スパージ
ングは、溶融銅塊の底の点またはそれに近い点か
らの不活性ガス、例えば、窒素またはアルゴンで
達成される。

本発明のより有利な態様によれば、同時に不活
性ガスでスパージングしながら酸化ガスを溶湯上
に上部から吹込み、上部吹込が止んだ後にスパー
ジングを続けることによつて、セミブリスター、
ホワイトメタルまたは２つの混合物からなる溶湯
をS100ppm未満を含有する銅に転化する。スパ
ージングは、浴を撹拌して、硫黄の排除並びに不
純物の排除の増大、酸素効率の増大および過剰量
の酸化銅の生成の防止をもたらす。

本発明は、ニツケル約５％まで汚染されたセミ
ブリスターおよび／またはホワイトメタルのブリ
スターへの仕上げで特に有用である。この場合に
は、少量への脱硫は、酸化ニツケル−酸化銅カユ
の過度の生成を回避しながら達成できる。最初
に、不活性ガスでスパージングすることによつて
撹拌しながら、溶融銅を酸素含有ガスと接触させ
る。硫黄仕様を満たすことができるのに十分な酸
素が系内に蓄積した時に、利点は、吹込を停止し
追加の期間スパージングすることによつて浴を単
純に撹拌することによつて生じる。溶湯が鋳造お
よび別の容器への移送に十分な過熱を有する液相
線よりもかなり高い温度に、撹拌溶湯を冷却する
時に、系内の酸素は、酸化ニツケルとしてのニツ
ケルの大部分の溶離を生じさせる。これらの連続
的段階、即ち、撹拌下の酸化、次いで撹拌のみの
実施は、Ｓ約100ppmおよびNi約１％を含有する
ブリスター銅を生成できる。

上部吹込によつて転化しながらの溶湯の不活性
ガススパージングは、平衡への接近を高め、酸素
効率を改良する。更に、撹拌は、吹込と無関係に
行う。それゆえ、過度の銅酸化が観察されるなら
ば、単純な撹拌によつて系を平衡にすることが可
能になる。

より詳細には、Cu−Ni−Ｓ系での熱力学的測
定、概算および計算は、通常の転化温度において
は、硫黄酸化がニツケル酸化と銅酸化との両方に
関してよりも容易であることを示した。このこと
は、平衡条件からの大きい偏差が回避できるなら
ば、有意量のニツケルまたは銅を酸化せずに、ブ
リスター銅をＳ量100ppmに転化することが可能
であることを意味する。このように、ニツケル含
有セミブリスターおよび／またはホワイトメタル
の転化治金の有意な改良は、本発明の方法を使用
することによつて可能となる。

従来技術の銅精錬法と比較して、下記の利点
が、現在開示した方法で達成される。

１ 浴の撹拌は、ガスと溶湯との反応を促進し
て、平衡に近い系を保つ。このことは、有意量
の銅およびニツケル（もし存在するならば）が
酸化される前に、硫黄酸化を進行させる。

２ 最も有利には、本発明の好ましい態様におい
ては、酸化ガスは潜り羽口を通して吹込まず、
その代わりに上部から吹込む。その結果、酸化
ガスの酸素含量は、羽口摩耗によつて課される
制限に無関係である。

３ 酸化ガスの吹込みと同時の非反応性ガスのス
パージングは、上部吹込ガスの酸素効率を増大
させる。

４ 本法は、酸化吹込および撹拌の別個の制御を
可能にする。このように、十分な酸素が浴中に
蓄積した時には、上部吹込を停止し、スパージ
ングを続けて、酸化銅生成を最小限にしなが
ら、所定量への硫黄除去および不純物の排除を
行う。

５ 本法は、多数の転化操作で使用されるような
潜りランス、通常の羽口、鋼工業で常用される
ような多孔プラグ、現在開発されている高圧無
パンチインジエクターなどの好適なガススパー
ジング装置の利点を得ることができる。

本発明は、一次源または二次源のいずれかから
の銅の処理に応用でき、銅転化における最終段階
として使用できる。また、本発明は、通常陽極炉
操作を特徴づける乾式精錬ブリスター銅の酸化
（第一）段階に応用できる。

例 底に多孔セラミツクプラグが設置されたとりべ
中で酸素燃料バーナーを使用して、ニツケル3.1
％および硫黄1.2％と検定される銅３トンを溶銅
した。溶湯の温度を1300℃に調節した。窒素を溶
け落ち時および吹込時にプラグを通して40／分
で吹込んだ。転化を行うために、空気も窒素スパ
ージングによつて調製された浴中で目よりも51cm
上に吊るされた直径3.8cmのスケジユール40パイ
プを通して10m³／分で吹込んだ。燃料消費速度を
調節して熱損失を相殺し、浴温約1300℃を維持し
た。吹込30分後、浴を検定したところ、重量％で
S0.023、Ni1.24、O0.67であつた。吹込を再開し、
１分後、温度を約1300℃に維持しながら、窒素撹
拌を60分間続けた。この期間の終わりに、浴を検
定したところ、重量％でS0.008、Ni1.13、O0.92
であつた。次いで、バーナーを消した。窒素速度
を10／分に調節し、溶湯を冷却させた。45分
後、ブリスター温度は1215℃であり、検定したと
ころ、重量％でS0.005、Ni0.55、O1.02であつた。

冷却の終わりに採取されたカユの試料は、この
材料が酸化物としての銅対酸化物としてのニツケ
ルの比率１よりもはるかに小さいように酸化銅を
ほとんど含有しないことを示した。100％に近い
酸素効率が、最終浴の組成に基づいて計算され
た。

例 例と同様のランにおいて、重量％でS0.7、
Ni2.9、O0.1と検定される銅３トンを20分間吹込
んで、重量％でS0.046、Ni1.47、O0.73と検定さ
れる浴を調製した。試料採取後、吹込を追加の２
分間続け、浴の撹拌は別の60分間進行させた。こ
の時点で、浴を検定したところ、重量％で
Ni1.27、S0.005、O1.22であつた。吹込時および
撹拌時の温度を約1300℃に保持した。次いで、浴
を1190℃に冷却して、S0.004、Ni0.55および
O0.97を含有するブリスター銅およびカユを調製
した。カユの分析は、酸化銅対酸化ニツケルの比
率が約１：３であることを示した。酸素効率は、
約100％であると計算された。

前記例においては、空気が酸化ガスであり、上
部吹込によつて溶融銅浴に導入された。当業者
は、空気を酸素に取り替えるか酸素に富ますこと
ができ、好適な装置が入手できるならば、溶融銅
の表面以下に導入できることを認識するであろ
う。スパージングガスは、有利的には溶融銅金属
を含有する容器の底または正にその付近で導入す
る。しかしながら、本発明の利点は、多分減少さ
れた程度で、スパージングガス用入口が含有容器
の底から離間されるが容器中の溶融銅の高さの中
点以下であるならば、依然として得られるであろ
う。スパージングガスは、好ましくは商業上純粋
な窒素であるが、若干の酸素および他の浴精錬材
料、またはガス状不純物を含有することができ
る。また、酸化ガスと溶融銅との接触停止後、お
よび溶融銅浴が合理的に平衡した後に、窒素を含
むか含まない還元ガスを使用することが可能であ
るが、必ずしも望ましくはない。他の修正および
変形は、本明細書に徴して当業者に明らかになる
であろう。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ Cu₂Sの硫黄含量までの量の硫黄、ニツケル
   約５％までを含有する溶融銅塊（残部は本質上銅
   および関連不純物である）から硫黄を除去する方
   法であつて、 (a) 前記溶融銅塊が製品の硫黄仕様を満たすのに
   十分な酸素を含有するまで、前記溶融銅塊を前
   記溶融銅塊の深さのほぼ中点またはそれよりも
   高い点で酸素含有ガスと接触させるとともに、 (b) 前記溶融銅塊を前記溶融銅塊の深さの中点よ
   りも有意に低い点からガスでスパージングし、 (c) 前記溶融銅塊と酸素含有ガスとの接触が止ん
   だ後、不活性ガスでのスパージングを続ける ことを特徴とする溶融銅塊から硫黄を除去する方
   法。 ２ 工程(b)における前記スパージングガスが、不
   活性ガスである、請求項１に記載の方法。 ３ 不活性ガスでのスパージングの後半において
   溶融銅塊を冷却し、それによつてニツケルを前記
   溶融銅塊から酸化ニツケルとして溶離する、請求
   項１に記載の方法。