JPS58161734A - 硫化物精鉱から金属鉛を生成する方法 - Google Patents

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】 本発明は、懸濁糟錬与法にょ９て侃化物稽鉱から実質的
に１段階で鉛を生成する方法に関するものである。

硫化鉛精鉱から始まる従来の金属鉛生成法は、焼結焙焼
およびそうして得た生成物の高炉精錬から成っている。

この方法は鈴生成業においてｓＯ年以上も支配的であり
、今日でも世界の金属鉛生成の約８０％はなおこの方法
によって行なわれている。

焼結焙焼の目的は、原料に含まれている硫黄を分離して
、高炉に供給するのく適した多孔性酸化物を得ることで
ある。高炉において、この集塊物をコークスおよび適当
なフラックスとともに還元条件下でｎ練し従って、鉛お
よび貴金属は金属に還元し、亜鉛および鉄は酸化物の形
で存在し、脈石および添加フラックスとともにスラグを
構成する。両工楊段階において希薄な硫黄同伴ガスおよ
びクルーダストが形成する。

多くの技術的改良にもかかわらず、前述の２段階方法に
はいくつかの欠点がある。この方法は熱の節約に関して
不利である。焼結段階においＣ１度を制限し低いＳ含有
量（約１％）および適尚なｐｂ含有量（４０〜５０％）
で焼結物を生成するために、鉛精鉱および残りの供給原
料を循環低温焼結物と混合したけれはならない。豊富な
精鉱によって生じる困−を避けるため、循環物質の割合
は供給原料の２／３までである。これによって原鉱選鉱
が無用になることがある。高炉において、脈石を融解す
るのに熱が必翼であり、よってコークス紘燃料として、
かつ還元剤として必要である。

焼結焙焼／高炉処理の他に、直接錯生成法が１ｓ＠ｏ年
代から開発されてきた。該方法において目的は、下記の
式に従って姶精鉱を直接金属鉛およびスラグに融解する
ことである。すなわちｐｈｉ　＋　ｏ、　　→ｐｂ　＋
ｇｏ。

直接１６理法は焼結焙焼法より看しく有利である。

すなわち（１）焼結工程における高い循環負荷を避ける
ことかできる。（２）精鉱中の硫化物の熱含量を利用す
ることができるので直接処理の熱の節約はより有利であ
る。（３）直接法には純粋な酸素を使用でざる。（４）
該方法からのＳＯ！ガスは焼結法のＳＯ，ガスより濃度
が高い、（５）汚染焼結相が排除されて作業および環境
衛生状態がより良好になる。直接錯生成法は主に１ｍ濁
精錬あるいは注入精錬に基づいている。

注入ｎ＆Ｉ１１において、一般に精錬装置として転炉式
の炉が使用される。精鉱は好ましくは、酸素もそうであ
るように融成物表面下でベレット状で供給する。１つの
代用例では、精鉱を反射炉弐の炉の屋根からペレット状
で供給することが可能であるが、使用しなければならな
い酸素は融成物に注入する。スラグの鉛含有量は石炭粉
を注入することによって低くなる。注入精錬において、
酸素および精鉱間の反応は融解相で生じる。

Ｌｕｒｇｉ　Ｋよって開発された方法は部分的に直接法
である。すなわち精鉱を部分的に焙焼してその中のＰｂ
８／ＰｂＯ比が約ＩＫなるようにする。この生成物を回
転炉で精錬する。その結果、約０．４％の硫黄を含有し
ている金属鉛および１５〜３０ｙ、の鉛を含有している
スラグが得られる。スラグ中の鉛は、融成物に右脚な注
入することによって同じ炉装置で還元して、スラグ中ｉ
ｃ残っている鉛含有量が１〜２％になるようＫする。

Ｂｏｌｉムｎｏ方法においては、精練は電気炉で行ない
腋電気炉には部分的に予備焼結した鉛焼結物を電極間で
空気とともに懸濁液の形で導入する。

生成されたスラグの鉛含有量は約４％であり、鉛＼ の硫黄含有量は３％である。硫黄含有蓋が高いため、鉛
は精製前に転炉でさらに処理する。電気炉において鉛の
約４０％は揮発し、これを再循環させる。

出願人会社（Ｏｕｔｏｋｕｍｐｕ　）　Ｋよって１９６
０年代に開発された方法においては、鉛檀鉱は空気とと
もにａｍ液の形でフラッシュ・スメルチング炉の反応シ
ャフト中に供給する。十分萬い温度を維持するため炉中
でさらに燃料を使用する。こ５して生成された鉛は高い
硫黄含有量を有するが、これは転化させず代わりにＰｂ
Ｓの偏析のため冷却し、このＰｂ８をスラグのＰｂＯと
反応させて金属鉛を得る。鉛の３ａ％以上はフラッシュ
ースメルチング炉中で揮発する。

Ｋｉマ０・ｔの方法においては、鉛精鉱を酸化し、サイ
クロンで鉛の大部分をスラグ中の酸化物の形にするのに
はるかに十分なだけ精錬する。酸化鉛は、懸濁精錬炉に
隣接する電気炉で金属状態に還元する。

００ｍ１ｎｏｏの方法（米国特許第３．１１４７．Ｓ　
Ｓ　５号）においては、精鉱および酸素に富むガスのＩ
！濁液をノズルを介して融解スラグの表面上および表面
下に吹込む。炉は硫化鉛および酸素間の反応が気相で生
じＬ実際の反応シャフトを有していないが、明らかに部
分酸化はここでも気相で生じる時間がある０反応は融成
物表面下で継続し、従ってその二／′ 結果、鉛に富むスラグおよび硫黄を＃１とんど含有して
いない鉛が得られる。炉から酸化物の形で鉛を含有して
いるスラグのみを回収するように、精鉱中の全鉛蓋を酸
化してもよく、その場合それは電気炉で別個に還元しな
ければならない。

またＷＯＲＣＲムは懸濁精錬式の錯生成法について開発
作業を行なった。しかしながらこの方法にお゛いては、
酸素の一部は５／スを介して融成物中に供給する。その
結果、硫黄を含有している鉛および鉛を含有しているス
ラグが得られる。全域およびスラグ社反対方向に流れる
ようにし、よってそれらは互いに接触してお多金属中の
硫化鉛はスラグの酸化鉛と反応し、よって金属鉛を生成
する。

出願人会社（Ｏｕｔｏ＆ＱＩ１１ｐｕＯｙ）は最近さら
に２つの新しい懸濁精錬法を開発した。一方の方法にお
いては、精鉱の全鉛含有量を燻蒸する。懸／ｉＩｌ棺疎
／燻蒸は還元あるいは坂化によって行なうことができる
。還元精錬／燻蒸法からはＰ＝８蒸気が得られ、この蒸
気を冷却し酸化して金属鉛を生成する。

酸化条件下ではこの方法からＰｂＯ蒸気が得られ、これ
をさらに還元によりて処理して金属鉛融成物を得る。

他方の懸濁ｎ線法は、まず第一に、多電のスラグ形成物
質を含有している極めて少ない精鉱の場合を意図してい
る。この方法において、条理は、懸濁精錬炉においてた
だ１つの融解相が得られるように選択し、これを電気炉
でさらに処理する。

フルーダストの処理には注意を払い、゛フルーダスト中
の酸化鉛の大部分は懸濁ｎ錬炉の吸上げシャフト中に供
給したスラグ形成物質の助けＫよって融解状態で炉に戻
すことができる。

多電の鉛を含有している高品位精鉱に対して、かつ鉄お
よびスラグ形成物質の割合を低くして、懸濁精錬法に基
いた単段階方法が開発された。この方法においては、実
質的に純粋な酸素または酸素に富むガスを使用し、懸濁
精錬炉から得た金属鉛は硫黄が少なく従って中間処理無
しで精製することができる。最小量のスラグ形成物質の
結果、生成されるスラグの量は極めて少ない。最も有利
な場合、スラグ中の鉛の量は最小であるので生成される
スラグは廃スラグである。

従って本発明の目的は、懸濁精練法によりて実質的に１
段階で諺化物精鉱から金属鉛を生成する方法を提供する
ことである。

本発明の好適な実施態様を添付図面を参照して以下説明
する。

精鉱および酸素または酸素に富む空気を、７ラツシ具ス
メルテングまたＦｉ懸濁精錬炉の屋根から精鉱バーナー
１を介して一層液の形で反応シャフトすなわち懸濁Ｎ疎
区域２中に供給する。精鉱および酸素は、精鉱中の鉛の
主要部分が金属鉛の形で得られるような割合で供給する
。

７ラツシエスメルチング炉中の懸濁液の方向を１１０度
転換した際、懸濁液中のｍ解／固体物質の主１ＩＩＩＩ
Ｉ分はガスから分離して沈降タンク３０座に沈降する。

沈降タンク３で懸濁液から分離した２酸化硫黄同伴ガス
は、機械的ダストおよび溶滴（例えば鉛化合物）を含有
している。

吸上げシャフトすなわち上昇流区域４は、実際は融解ダ
ストセパレータすなわち高温サイクロンから成シ、ここ
から無塵ガスが開口５を介して発生する。ガスを接線運
動させ、これによってガスに含まれた溶ｍＦｉサイクロ
ンの壁に投げつけられ通路６を介して沈降タンクに流入
する。通路６は融成物表面１の下で終わっているため、
通路６Ｆｉ下方に流れるｒｔｔｔｍがガスに接触しない
ように配役し九。ガスをサイクロン４に入れるための接
巌入口開口８は、融成物液面よシ上に設け、ガスが適灰
な圧力損失で可能な最高速度を有するような寸法にした
。気相中に存在する蒸気の化合物の実質的な部分をサイ
クロンの助けによって分離するために、ガスをサイクロ
ンの前に点９で冷却剤例えば水の助けによって冷却して
もよい。第４図は、例えば酸素圧力１０−７　でガスを
１２００　℃から１１００℃に冷却した場合、鉛の化合
物は３００ｆ／Ｎｍ３を越えて凝縮されることを示す、
これらは気相中に小渦状で残り、サイクロンの助けによ
って分離することができる。

融成物はスラグおよびその下の金属鉛層から成る。スラ
グの閂は少なく、最も有利な場合は廃棄することができ
る。しかしながら、しばしばスラグは、価値金属を回収
するため電気炉でさらに処堆しなければならない。沈降
タンク３から得た金属鉛は精製するのに適している。

従来の決結工程の錯生成法においては、硫化鉛を下記の
式に従って完全酸化する。すなわちＰＩ）十−Ｔｏ、耐
ＰｂＯ＋８０　ｍ 前述のように、直接錯生成法においては部分酸化のみを
目的としている。すなわち ＰＩ）８　＋　Ｏｘ　　→ｐｂ　十ｓｏ。

ｐｂ−ｇ−ｏ系においては、Ｓ偽分圧が１気圧よシ低い
場合金属鉛は１０００℃以上の温度で安定である。

形成された鉛融成物はいくらがの硫黄を含有しておシ、
鉛融成物上のＰｂＯを含有しているスラグと平衡状態に
ある。スラグ中のＰｂＯの童は、スラグの組成およびス
ラグ上方のガスの酸素ポテンシャルに基く。

直接錯生成法によって精製に適し九全域鉛を得たい一合
、鉛の硫黄含有量が０，１〜０．５％程度であれば有利
である。

硫黄含有量Ｑ、５％の金属鉛と平衡状態にあるスラグは
、１２００℃でＰｂＯ０形で約２５％の鉛を含有してい
る。スラグ中の鉛の量は工程技術の手段によりて調節す
ることができる。すなわち、１、　工程中の温度の変化
によってスラグの鉛含有量が変化し、従って鉛含有量は
温度が増加するとともに低下し、スラグは同じ硫黄含有
量を有する金属鉛となお平衡状態にある（第３図）・２
、　スラグの組成を変えることによって、特にＯａＯ十
ｙ・Ｏ／ａＬｏ、比を増加させることによって、スラグ
中の鉛の量を低下させることが可能である。スラグ中の
酸化鉛をけい酸塩（ｐｂｏ、　ａｔｏ、　）に結合させ
る。石灰（ＯａＯ；　ＭｇＯの量もＣＡＯとして計算し
た）はＰｂＯより強度に塩基性であるため、スラグに石
灰を添加することは、石灰をけい酸塩（Ｃａｂ、　ａｉ
ｏｔ　）に結合させ酸化塩を遊離させるという効果があ
る。

反応シャフトから来る懸濁液はなお少量の硫化鉛を含有
しており、これは遊離酸化鉛を金属状態に還元する。Ｏ
ａＯ／　Ｓｉｎ、比鉱約１が好都合である・λ　ス５／
中の鉛を仲酸化度の変化によって左右することができる
。精製に対する金属鉛の適性は、硫黄含有量の他に金属
の銅含有量によっても影響される。精製段階で金属船中
の硫黄は硫化鋼（Ｏｕ、８）七して偏析する。精鉱中に
鋼がある場合、懸濁清錬における酸化度は銅の大部分が
金属鉛に入るように調節することができる。硫黄含有量
も高いままになるが、精製段階で除去ヂることかできる
のでこれによって損害は生じない、ｍ化度が低い場合、
鉛の小部分はＰｂＯに酸化されスラグになシ、よって鉛
の大部分は金属鉛として回収することができる。

上述のスラグの鉛含有量を調節する方法に加えて、沈降
タンク中のスラグを、強力な還元剤、例えば石炭粉の助
けによって、かつ（または）還元ガスの助けによって還
元することができる。またスラグは鉛、および亜鉛等の
他の非鉄金属を回収するため電気炉で処理してもよい。

電気炉で処理するスラグの量、特にその中の鉛の量に少
なく、鉛の実質的な部分は懸濁精練炉の沈降タンクで金
属鉛の形で既に得られたので、この方法は経済的である
。

沈降タンク中のスラグの鉛含有量が低い場合、吸熱還元
反応において必賛な熱量は小さく還元は沈降タンクで行
なうことができる。沈降タンク中のス？グの鉛含有量が
高い場合、電気炉で還元を行なうのがよシ有利である。

フラッシュスメルチング炉の沈降タンクにおいても電、
気炉においても、還元はスラグ相あるいは金属鉛相に注
入することによって行なう。電気炉を使用する場合、十
分な還元剤を注入して酸化鉛を貧有しているスラグの電
極に対する腐食効果を防止する。電気炉は継続して動作
しておシ、炉から廃スラグを流出させこれを粒状にし、
金属鉛を例えばサイホンで流出させる。

鉛生成工根の動作温度で、鉛化合物、特に硫化鉛（沸点
１３３７　’）および酸化鉛（沸点１５３１つは高い蒸
気圧を有する。鉛化合物の蒸気圧は、温度とは別に気相
の酸素圧力にも基いている。この方法に従って、７ラツ
シ具スメルチング炉中の酸素圧力を、気体鉛化合物の量
が１１００〜１３００℃の温度範囲内で、ｉＩ／に小に
なる範囲内になるように調節するよう努める。第４図に
よれば、これは酸素圧力を気相で１０”−ｊ〜１ｏ−７
内になるように調節することを示す。その場合、精鉱中
の鉛の可能な最小部分がフルーダストとともに吸上げシ
ャフト中に逃れる。

また、フラッシュスメルチング炉の吸上はシャつて、工
程中のフルーグ２ト損失を低減するよう努めた。ガスが
融解ダストセパレータすなわち高温サイクロンを通過す
る際、′ガスを接線運動させる。これによって融解状態
でガス中に存在するダストはサイクロンの壁に投げつけ
られ、そこでダストは粘着性にな）壁に沿って流れ落ち
る。高温サイクロンを通過する排ガス、およびダストを
ボイラに導入し、そこでガスを冷却する。ダストはボイ
ラおよびがイラの後に下方に続く電気フィルタから除去
し、空気作用でダストピッに送り、そこからダストを７
ラツシエスメルチング炉の反応シャフト中に供給する。

本方法に従って循環させなければならないフルーダスト
によって構成される循環負荷は低く、その中の化合物（
例えば硫酸塩）は工程の熱平衝および酸化条件にさほど
の影譬を及はさない。試験運転を行なったところ、本発
明の方法によって精鉱のほぼ全鉛含有量（９０％以上）
がフンッシースメルチング炉の沈降タンクから回収され
ることがわかった。

本発明を１実施例を挙けてさらに説明する。

実施例 １０００ｋｇの精鉱をフックシ凰スメルチング炉中に供
給し、該精鉱のＰｂｔ有量は１２．１％であった。精鉱
１トン当たシ１０７Ｎｎｔ”Ｏ酸素および２８．５ｋｇ
のフシックス物質を供給し、フルーダストを循環させ友
。６９４ｋｇの金属鉛が７ラツシ為スメルチング炉から
流出し、ＰｂＺ５．６％を含む１１１２ｋｇのスラグが
生成された。スラグ温度は１２５０℃であった。電気炉
からの金属鉛の硫黄含有量はＱ、１％を下回シ、スラグ
の鉛含有量は２．８％であった。精鉱中に含まれ九鉛の
うち９本５％を精製のためフラッシェスメルチング炉で
回収することができ、７ラツシエスメルチング炉および
電気炉の総合収量は９１．２％であった。損失は廃スラ
グになった鉛および電気炉で揮発した鉛から成った。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の方法と関連して使用する炉装置の、
第２図の−Ｂ　−Ｂに沿った縦断面図、第２図はＭ１図
の線ムームに沿った断面図、第３図は異なる温度で金属
鉛の硫黄含有量とスラグの鉛含有量との関係を示し、第
４図は異なる温度で気相の酸素圧力と気相中の鉛化合物
の量との関係を示す。 １・・・・・・・・・精鉱バーナー ２・・・・・・・・・反応シャフト ３・・・・・・・・・沈降タンク ４・・・・・・・・・吸上げシャフト ５・・・・・・・・・開口 ６・・・・・・・・・通路 ｌ・・・・・・・・・融成物表向 ８・・・・・・・・・入口開口。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）硫化鉛糟鉱少ら懸濁精錬法によって実質的に１段
   階で金属鉛を生成する方法芥おいて、ビ）微細に分散し
   た硫化鉛精鉱および酸素または酸素に富む空気およびフ
   ラックスを懸濁、精錬区域（２）の上部に供給して、懸
   濁液を形成した硫化鉛を硫黄含有量が０．１〜０．５重
   量％の金属鉛に酸化し、幹）沈降タンク（３）で形成す
   るスラグの鉛含有量を、１ｉｉ１．ｔ、　ラｆ　中ｏ　
   ＦｅＯ＋０ＩＬＯ／８１０ｔ（Ｄ比率および酸化度を共
   にまたは別個に調節することによって調節し、かつ（ｔ
   たは）スラ！ｆを還元し、（ハ）気相のｉＩ２Ｉ２方圧
   力ガスの鉛含有量が最小になる範囲内になるように調節
   し、に）上昇流区域（４）ニおいて、フルーダストおよ
   び溶滴を含有しているガスに対してサイクロン分離を行
   なって、フルーダストおよび融解鉛を沈降夕／り（３）
   に戻して、沈降タンクから得られる金属鉛の量が精鉱中
   に含まれた鉛量の実質的な部分になるよ５にすることを
   特徴とする上記方法。
2. （２）スラグあるいは金属鉛相に石炭粉を注入すること
   和よって、スラグ中の酸化鉛を沈降タンク（３）で還元
   することを特徴とする特許請求のＩｉ！囲第１項に記載
   の方法。
3. （３）スラグ中の酸化鉛の還元は、スラグあるいは金属
   鉛相に石真粉を注入することによって電気炉で行なうこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の方法。
4. （４）　気相の敵方圧力は、温度が１１００〜１３００
   ｃであるとき１「ｌ′〜１０−の範囲内になるように調
   節することを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の
   方法。
5. （５）　　沈降タンクから得られる鉛の量は、精鉱中に
   含まれた鉛量の約８０重量％であることを特徴とする特
   許 方法。