JPH04147926A

JPH04147926A - 硫化亜鉛精鉱の熔融脱硫方法

Info

Publication number: JPH04147926A
Application number: JP27165490A
Authority: JP
Inventors: Nobumasa Iemori; 伸正家守; Akihiko Akata; 赤田　明彦; Hitoshi Takano; 斉高野; Takeshi Kusakabe; 武日下部
Original assignee: Sumitomo Metal Mining Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Metal Mining Co Ltd
Priority date: 1990-10-09
Filing date: 1990-10-09
Publication date: 1992-05-21
Anticipated expiration: 2010-12-13
Also published as: JPH07116530B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は硫化亜鉛精鉱を用いた製錬法に関する。

［従来の技術〕硫化亜鉛精鉱より金属亜鉛を得る方法には大別して湿式
法と乾式法がある。

湿式法は、硫化精鉱を焙焼して得られた焼鉱を硫酸で溶
解し、［酸亜鉛溶液を得、脱鉄等の浄液を行った後電解
により電気亜鉛を得て、これを電気炉で溶解して金属亜
鉛を得るものである。

乾式法には、焼鉱と４０〜６０重量％の還元粗炭とを混
合し、これを横置式レトルトに挿入してレトルトを外部
より加熱し、亜鉛を還元揮発させ、コンデンサーで凝縮
させる水平蒸溜法や、焼鉱等と粉炭及び粉コークスとを
混練し、団鉱とし、炭化炉で加熱してコークス化して得
た団鉱を立型の外部加熱式レトルトに、加熱しつつ連続
的に供給し、亜鉛を還元揮発させ、レトルト上部に設け
られたコンデンサーで凝縮させる立型藁溜法や、焼鉱と
粉コークスとを混合し焼結して焼結鉱を得、これと粉コ
ークスとを円筒型の炉に装入し、炉の上下に設置しであ
る電極より通電し、この混合層＃Ｉ自体を抵抗体として
電気抵抗加熱を行って還元蒸溜する電熱蒸溜法や、前処
理として硫化精鉱を適当量の溶剤と混合し酸化焼結して
脱硫し、焼結情を得、これをコークスと共に溶鉱炉に装
入し、溶鉱炉で加熱還元し亜鉛を揮発させ、この亜鈴蒸
気に溶融鉛をスプラッシュして亜鈴を銘−亜鉛合金とし
て補足し、次いでこれを冷却して溶解度差により亜鉛熔
体を分離し、要すれば精留して金属亜鉛を得るＩＳＰ法
とかある。

これらの乾式法の中で、ＩＳＰ法は亜鉛と鉛とを同時に
製錬することかできること、生産性が高いこと、不純物
に対する許容量か大きいことから広く採用されている。

［発明か解決しようとする課題］しかし、このＩＳＰ法の前処理である脱硫工程で、酸化
促進のために焙焼温度をあまり高くすると、原料の一部
か熔融し、焙焼設備に融着し、焼成物を該設備より排出
させることか困雛となり、Ｍ、ｌの場合は操業を停止せ
ざるを得なくなるという間Ｕがある。又、一部の原料の
熔融により粒子の凝集か起こり反応粒子の表面積か小さ
くなることから、焙焼温度を１１００℃以下とせざるを
得ないため、脱硫速度が遅くなるという問題がある。

そして、焙焼温度を１１００℃以下にしても、粒子の凝
集を防止するために、焼結機に投入する原料の約４倍蓋
の返し粉か工程内を常に循環するようにせざるを得ない
という問題がある。さらに、焙焼温度か低くなると、脱
硫反応で発生する酸化熱の有効利用か図れないという問
題かある。

従って、本発明の目的は、脱硫速度か早く、かつ熱効率
のよい脱硫方法の提供にある。

［課題を解決するための手段］本発明者らは種々検討した結果、脱硫反応により生成す
る鉄及び亜鉛等の酸化物並びにＳ　ｉ　０２を始めとす
る脈石成分を熔融スラグとすれば、熱移動速度及び物質
移動速度、特に酸素の移動速度が極めて速くなり、焙焼
よりも大きな脱硫速度を得ることができるということを
見出し本発明に至った。

すなわち、本発明の熔融脱硫法は、亜鉛硫化物を主体と
する原料とフラックスとを工業用酸素、酸素富化空気、
空気の何れか一種と反応させ、該原料中の一部の亜鉛を
主として酸化亜鉛よりなる煙灰として回収し、残部の亜
鉛を熔融スラグとして回収し、このとき熔融スラグか、
１２００°Ｃ以上の温度に保持され、鉄酸化物及び硅酸
を含み、その硫黄品位か０．３〜１５重量％（以下％と
して示す、）であるようにする。

本発明の熔融脱硫法では、必要に応じて、重油、微粉炭
、コークスなどの補助燃料を原料及びフラッックスと共
に使用できる。

又、本発明の熔融脱硫法では、原料に対して供給する酸
素址及び／又は添加スラックス量を調節することにより
原料中の亜鉛の煙灰とスラグとへの分配比を調節できる
。そして、好ましくは、原料中の亜鉛の５〜９５％を煙
灰として回収し、残部を熔融スラグとして回収する。

［作用］本発明において、原料中のＺｎＳは酸素と反応し、０式
に従いＺｎＯ粒子とＳＯ２とを生成する。

Ｚ　ｎ　Ｓ　　（ｓ）＋　３／２０　ｘ　ｆ！１１）　
−Ｚ　ｎ　Ｏ（Ｓ）十Ｓ　Ｏ２（Ｑ）　　　　■この反
応の速度は１２００℃以上で著しく増加する、そのため
酸素富化の程度及び／又は補助燃料の添加量を調節して
反応温度やスラグ温度を１２００℃以上となるように調
節する。

前述のように、本発明の熔融スラグは、酸化鉄と硅酸を
含むが、熔融スラグは、原料中に１０％前後含まれる鉄
より生した酸化鉄と、脈石の主成分であるＳｉＯ２と、
フラックスとから形成されるのである。

この熔融スラグの組成は、Ｆ　ｅ　ＯＦ　ｅ　２０３Ｓ
ｉＯ２系スラグを基本とするものであり、必要に応じて
ＣａＯをスラグ成分として追加し、融点を低下させる。

熔融スラグの成分について、次に説明する。

精鉱中のＦｅは通常ＦｅＳとして存在するが、このＦｅ
Ｓは反応性が極めて高く、急速に酸化され、各種の価数
の酸化鉄となる。これらの酸化鉄の中でＦ　ｅ　３０４
は融点が高く、析出しやすい。

Ｆｅ５Ｏ４か析出すると炉底の上昇を招き、最終的には
操業ができなくなる。これを防ぐためには熔融スラグ中
のＦｅ５Ｏ４品位を可能なかぎり下げる必要かある。

本発明は、熔融スラグ中のＦｅ３Ｏ４品位と熔融スラグ
の性質との関係を研究した結果に基づいている。

本発明の方法で生成するスラグ中のＦｅ、０４品位とＳ
品位との間係の調査で得な結果を第１図に示す、第１図
において、縦軸は熔融スラグ中のＦｅ３０−含有量を示
し、横軸は熔融スラグ中のＳ含有量を示す。

第１図によれば、Ｓ品位が０．３％以下となるとＦｅ５
Ｏａ品位か急激に増加することかわかる。

この結果より、Ｆｅ５Ｏ４の析出を防止するためには熔
融スラグ中のＳ品位を０．３％以上とすることが必要で
あることがわかる。また、この熔融スラグにおけるＳの
溶解度の上限値はほぼ１５％である。従って、本発明は
、熔融スラグ中の硫黄含有量か０．３〜１５重量％であ
る。

０式で生成したＺｎＯ粒子はこの熔融スラブに吸収され
、熔体となる。原料と反応する酸素の量が少ないと、Ｚ
ｎＳの一部は■式に従い分解されＺｎ蒸気を生成し、こ
の蒸気はカス処理設備において漏入したフリーエアによ
り、あるいはフリーエアを供給することにより０式に従
いＺｎＯ粒子となり、煙灰として回収される。

Ｚ　ｎ　Ｓ　　（Ｓ）→Ｚ　ｎ　　（’］）　＋　１／
２　Ｓ　２　　　　■Ｚ　ｎ　（ｇ）　＋１／２０ｘ　
（Ｑ）　”Ｚ　ｎ　Ｏ（Ｓ）　　■よって、原料中の精
鉱に対する供給酸素量を変化させることにより容易にＺ
ｎの煙灰への分配率を調節できる。

しかし、供給酸素量を０としても生成したＺｎ蒸気の一
部は■式の逆反応によりＺｎＳとなりスラグ中に取込ま
れるため煙灰へのＺｎの分配率を１００％とすることは
困難である。

逆に、大過剰の酸素を供給し、原料中のＺｎＳを全てＺ
ｎＯ粒子としなとしても、スラグ中への吸収か閘に合わ
す、一部のＺｎＯの粒子は煙灰として飛散することから
、スラグへのＺｎの分配率を１００％とすることも困難
である。なお、スラグ量の調整によるＺｎの煙灰への分
配率の調節か可能であることは言うまでもないことであ
る。

本発明の適用に際し、Ｚｎの煙灰への分配率をどの程度
にするかは、当該熔融脱硫法を実施する製錬所の操業形
態に依存するので、その製錬所のトータルエネルギーコ
ストか最小になるように選択することか好ましい。

本発明の実施に際して使用する装置としては自溶製錬法
やパススメルテインク法か適用できる装置であればよい
、このような装置を用いて本発明の方法を実施した場合
には、■、■式の反応を完了させるに必要な時間は１秒
程度であり、従来の焼結機を用いた場合よりもはるかに
速い。

本発明の方法で得られた煙灰はそのまま次工程である団
鉱工程に供給できる。また、スラグ中のＺｎは、通常行
われているスラグヒューミンク法により容易に回収でき
るか、このスラグヒューミンク法はかなりの高温度を必
要とすることを考えると、１２００℃以上の温度のスラ
グを得る本発明の方法はエネルギー的に極めて有利とな
る。

［実施例−１コ本実施例は、自溶製錬方式の試験用溶錬炉に本発明の方
法を適用したものである。

この試験用溶錬炉は、第２図に示すように、高さ４ｍ、
内径１．５ｍのシャフト１０と、長さ５２５ｍ、内径１
，５ｍのセトラー２０から構成され、シャフト１０の頂
部に、精鉱シュート１２を供えた酸素・燃料バーナー１
４を設け、セトラー２０の一端かシャフト１０に結合さ
れ、他端に廃煙道２２を設けである。

第２図の試験用溶錬炉を用い、第１表に示した組成の原
料を用いて、第２表のＣａ５ｅ−１とＣａ５ｅ−２の条
件で試験操業を行った。その結果を第３表のＣａ５ｅ−
１とＣａ５ｅ−２に示した。

Ｃａ５ｅ−１とＣａ５ｅ−２を比較すると、トータルフ
ラックス率（第２表）か増加するとＺｎの揮発率（第３
表）か低下していることがわかる。

このことより、Ｚｎの煙灰への分配率を大きくするため
にはトータルフラックス率を減少させればよく、小さく
するためにはトータルフラックス率を増加すればよいこ
とがわかる。

［実施例−２コ本実施例は、パススメルティング方式の試験用溶錬炉に
本発明の方法を適用したものである。

この試験用溶錬炉は、第３図に示すように、第２図の酸
素・燃料バーナー１４の代りに吹込みランス１６及び吹
込みタンク１８を設け、側壁に、酸素・燃料バーナー２
４を設け、シャフト１０の高さを２．８ｍとした以外は
実施例−１と同じ構成である。この試験用溶錬炉におい
て、ランス１６より、第１表に示した組成の原料を流送
用空気及び酸素（純度９０％の工業用酸素）と共に炉内
のスラグ層中に吹込む試験操業を行った。

試験操業における条件を第２表のＣａ５ｅ−３、Ｃａ５
ｅ−４に示し、結果を第３表のＣａ５ｅ３、Ｃａ５ｅ−
４に示した。

第３表のＣａ５ｅ−３とＣａ５ｅ−４とを比較するとバ
ス・スメルテイングでも実施例−１と同様の結果か得ら
れている。

［実施例−３］実施例−２と同じ試験用溶錬炉を用いて第２表のＣａ５
ｅ−５に示した条件に従い第１表に示した組成の原料を
流送用空気と共に炉内のスラグ層中に吹込み試験操業を
行った６本実施例はＺｎ精鉱中のＦｅＳの一部を酸化す
るに必要な酸素のみを空気によって供給することを目的
とするものである。この条件に従えば、ＺｎＳのほとん
どが０式に従い分解するはずである。得られた３日間の
平均結果を第３表のＣａ５ｅ−５に示した。

第３表のＣａ５ｅ−５の結果では、スラグ中のＳ品位は
１２．９％となっているか、スポット的には最大１５．
０％のＳ品位か得られている。また、Ｚｎの揮発率か７
２．１％と高い。

この結果、Ｚｎを煙灰として回収するためには反応酸素
量を制限し、トータルフラックス率を低くすればよいこ
とかわかる。

［実施例−４］セトラー２０内のスラグ面に４０ＯＮｍ’／ｈの空気を
吹きつける以外は実施例−３と同一条件で試＠操業を行
った。操業条件を第２表のＣａ５ｅ−６に、得られた結
果を第３表のＣａ５ｅ−６に示した。第３表のＣａ５ｅ
−６の結果よりスラグ中のＳ品位か低下し、Ｚｎがスラ
グより揮発除去され、スラグ中のＺｎ品位も低下したこ
とがわかる。この結果、Ｚｎの揮発率と煙灰発生率とが
、Ｃａ５ｅ−５の値よりさらに大きくなっている。

これは、スラグ表面に空気を吹きつけ、スラグ表面でＺ
ｎと反応する酸素量を増加させたなめである。

よって、酸素の増減をもって煙灰へのＺｎの分配率の調
整が可能と言える。

第１表（この頁以下余白）発明の効果］本発明の方法では、脱硫反応により生成する鉄１び亜鉛
等の酸化物並びに８１０２等の脈石成分ご熔融スラグと
して梢成し、熔融スラグ中に原料ご吹込むため脱流速度
が極めて速く、かつ生成物つ温度が高いため脱流反応熱
を還元工程で有効に１用できる。さらに、Ｚｎを煙灰と
スラグとに任官の比率で分配することが可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の方法で生成するスラグ中の″ｅ、０
１品位とＳ品位との関係を示したグラフて゛ある。第２図は、本発明の実施例に使用した自熔製錬可式の試
験用溶錬炉の断面略図である。第３図は、本発明の実施例に使用したパススメノティン
グ方式の試験用溶錬炉の断面略図である。（この頁以下余白）図中、参照数字は次の要素を示す。】０：シャフト１２：精鉱シュート１４：＃１．素・燃料バーナー１６：吹込みランス１８：吹込みタンク２０：セトラー２２：廃煙道２４二酸素・燃料バーナー特許出願人　住友金属鉱山株式会社Ｕニ二一第図（スラグ中）第２図１゜手続補正書平成２年１０月１１日平成２年１０月９日付掃出の特許願２、発明の名称硫化亜鉛精鉱の熔融脱硫方法３゜補正をする者事件との関係　　特許出願人住　所　　東京都港区新橋５丁目１名　称　　住友金属鉱山株式会社１番３号４、代理人〒１０５住　所　　東京都港区西新橋三丁目５番１号橋場ビル２
階６、補正の対象７．補正の内容別紙の通り第１図（スラグ中）手続補正書平成２年１０月１６日３゜補正をする者事件との関係　　特許出願人住　所　　東京都港区新橋５丁目１名　称　　住友金属鉱山株式会社１番３号４、代理人〒１０５住　所　　東京都港区西新橋三丁目５番１号橋場ビル２
階６、補正の対象明細書の発明の詳細な説明の棚補正の内容明細書第１７頁の第３表を別紙の通り補正する。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）亜鉛硫化物を主体とする原料を脱硫、還元、精製
して金属亜鉛を得る亜鉛製錬法の脱硫工程において、亜
鉛硫化物を主体とする原料とフラックスとを工業用酸素
、酸素富化空気、空気の何れか一種と反応させ、該原料
中の一部の亜鉛を主として酸化亜鉛よりなる煙灰として
回収し、残部の亜鉛を熔融スラグとして回収し、このと
き熔融スラグが、１２００℃以上の温度に保持され、鉄
酸化物及び硅酸を含み、その硫黄含有量が０．３〜１５
重量％であることを特徴とする硫化亜鉛精鉱の熔融脱硫
方法。
（２）重油、微粉炭、コークスの少なくとも一種を前記
原料とフラックスとに加えることを特徴とする請求項１
記載の硫化亜鉛精鉱の熔融脱硫方法。
（３）原料に対して供給する酸素量及び／又はフラック
ス量を調節することにより原料中の亜鉛の煙灰とスラグ
とへの分配比を調節することを特徴とする請求項１又は
２記載の硫化亜鉛精鉱の熔融脱硫方法。