JPS586946A - 硫化銅鉱石材料からブリスタ銅を製造する方法 - 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、硫化銅鉱石材料からのプリスタ鋼の製造と関
係があり、そして製錬工程から転化工程ヲ通して、ホワ
イトメタルのような、鋼マントまたは類似の硫化物材料
の処理に関するものである。

プリスタ鋼を製造する通常の方法は、反射炉のような、
製錬器から溶融マットをとりべ内へ放出して転炉へ輸送
することである。マットはその溶融状態で転炉に送入さ
れ、マット中に沈没された朝日から９気が吹き通される
ようにする。転炉にシいて、９気が溶融マット中に吹き
込まれ、鉄と硫黄を酸化して鉄含有スラグおよび二酸化
硫黄ガスを生成する。転化工程の最終異品はプリスタ鋼
である。とりべに入れた溶融マットの輸送様、硫黄酸化
物ガスの避は難い損失があり、これはプラントの作業雰
囲気を汚染する。このようなとりべからの逃亡ガスを制
御するための効果的な方法はまだ見出されていない、別
の重大な逃亡放出物源は転炉自体のまわりからである。

転炉は回転炉であるから、転炉とガス！６理煙道間の擬
装は機械的に複雑でありガスが漏れないようにすること
が困難である。　　　　い転炉の筐わりからの放出物は
硫黄酸化物を除去するために収集処理されうるが、それ
を行なう手段は機械的に僚雑であり、建造費および操業
費が高くなる。

逃亡ガスをできるだけ制御する目的で製錬炉と転炉のＶ
接結合が採用されてきた。かくして、製錬炉から溶融マ
ットを密接結合転炉へｆ４ｊために煙霧捕捉フッドでお
おわれた樋（１ａｕｎｄｅｒ　）　ｔたはシートコート
が使用されてきた。しかしながら、このような！！Ｆ接
結合炉の制御は困難であり、かつシステムのどれかの部
分に機械的故障を生じた場合には修理中システム全体の
操業を停止しなければならなり′Ｏ 製錬と転化の両方を単一の連鋳した操作で実施するため
に多くの提案やいくつかの実際の試みがめったが、今ま
でのところでは、そのような試みは商業的観点から実施
不可能であることが判明しまたは従来の別個の炉におけ
る製錬および転化を置換することを不利にする種々の欠
点があった。

溶融マットは凝固させられかつ後続処ｓＫ処瑠に備えて
粉砕操作を通過させられうろことが従来認められて自だ
。歴史的には、後硬処理は細分されたマット固体を焙焼
し、ついで焙焼されたマットを浸出することを含むもの
であった。さらに、硫化鋼マット固体は焙焼または爆ψ
）焼されて酸化銅固体を生成し、この戯化銅固体はつい
で、小部分の硫化鋼マット固体の存在または不在におい
て、炉中でｍＷｓされて浴融プリスタ鋼とスラグを生成
した。このような手段は、反射炉またはフラッシュ製錬
炉のような、製錬操作からの溶融硫化鋼マットの、標準
転炉における、通常の転化に長い間取って代わられ【い
る。

いわゆる「酸化−還元法（ｏｘｉｄａｔｉｏｎｒｅｄｕ
ｃｔｉｏｎｐｒｏｃｅａｓ月によるフィンランドのＯｕ
ｔｏｋｕｍｐｕ　Ｏｙの比較的最近の研死（Ｎｅｒｍｅ
ｓらの米国峙軒第３．８９２，５６０号およびＩＩｇ　
３，９４８，６３９号］では、粒状硫化鋼マットおよび
／または粒状硫化鉄マットを利用して嵩温焙焼ガスを生
成し、これをフラッジＪＬＪ１１１錬炉の反応ゾーンに
送入し℃フラッシュ製錬法における酸化容量と棗錬容量
間の関係を制御した。プリスタ鋼は、単一７うχシ＆製
錬炉において、炉内の反応をＩＩＫＩＩｌシて製錬と転
化の両方を達成するととくよる製錬・転化結合手順にお
ける、連装操作の生成物として生成されうろことが最近
の文献に主張されてｉるが、プリスタ鋼は該フィンラン
ド法の生成物ではない。

それはもちろんフラッシュ製錬炉へのツイード＠科とし
て硫化鋼＊ａｉ−を意図した鴨のであり単一炉で実行さ
れるすべての製錬・転化結合法の場合と同様に、炉内に
存在する金属鋼が炉ツイードからヒ素、ビスマスおよび
アンチ峰ンのような不純物を優先的に吸収すると−う欠
点を有する。これらの不純物はグリス／＃ＩＫ持ち込ま
れる。また、多くの場合に、高−銅含量を有する大量の
スラグがあり、このスラッグは鋼を回収するためにさら
に処理されなければならない。

この発明の方法に従つ工、硫化鋼ａｍ物または他の硫化
銅鉱石材料が通常の方法のうちのどれかで製錬されて、
プリスタ鋼の生成用の転炉ルのよりな溶融マットまたは
ａ似硫化物材料（以後単にマットという）を生成する。

しかしながら、通常の手段な追従する代りに、本発明に
従ってｉｌ融材料は得られた＃滴の造粒、噴霧および凝
固および製錬炉例えばフラッシュ製錬炉に送入するのに
適応した粒度に粉砕することによつ″Ｃ凝固１ットの微
粒子に成形される。これは転化工程に先立つマットの処
理における広い寛容度をａ］能にしかつ逃亡ガスに対す
る通常の懸念を解消する。さら忙、それは任意の特定の
プラントサイトに存在するすべての環境下でプラントレ
イアウトが最へ有利くなされることを可能にする。丁な
わち、９関的観点または操業的観点からの製錬デと転炉
の密接結合に対する要件が存−在しなり。マットの固体
粒子は硫化鋼ａｍ愉が製錬デに挿入される方法とａ似の
方法で、すなわち、酸素富化キャリヤーガスによって適
切量の７ラツクスと共に転炉に挿入される。その結果と
して、マットの転化が異常に高ａ度のＳＯ■ガス発生を
伴なって起ζｐ、このＳＯ■ガスは容易に収集されかつ
硫ｒＩＩｉまたは元素硫黄の製造に使用されうる。通常
の銅転化で生成されるものに実質的に等しい純度の溶融
プリスタ鋼が転炉の生成物として適切量のスラｆと共に
生成される。ある程度の熱が溶融１ツトの凝固に失なわ
れるが、凝固１ット中の硫黄と鉄を酸化する関に発生さ
れる熱は凝固材料′４を再溶融するのに必要な実質的に
全部の熱を与えるのに十分であることが見出された。さ
らに、低温マットは転炉において実質的に純粋なＩｌ素
または高度Ｋ１１ｉ素富化した空気の使用を可能にし、
しかも通常は過熱の危険性がな−。これは炉から得られ
る８０ｍカスカス上最鳩にする。

次に添付回向を参照し【本発明の実、ｍ１ｌｌｌＫつい
て説明する。硫化鋼材料、通常は硫化鋼浮選濃綱物の実
線は任意の適鳴な方法および設備で実施され、図示のよ
うに、硫化鋼１１１ｍ物と７ラツクスが製錬炉、実温的
には反射炉に導入され、製錬炉は通常のバーナーを介す
る燃料および９気および／オたはｗＲ素の導入によって
点火されか２製錬炉からスラグが周期的に取出されかつ
発生ガスが廃棄所へまたは使用のために導かれる。

ホロイトメタルまたは類似物であシうるが、Ａ層重には
硫化鋼マットであるところの、溶融硫化鋼材料が炉から
引出されかつ凝固および粉砕のために任意の便宜な方法
で処理される。任意の実行手段が使用されて引出しＳ融
１ットの細分固体粒子を生成する。そのような溶１Ｉｖ
ｌｉ−ｆットは水中へ放出して粒状化してもよくまたは
微小滴形！！ＩＫ噴霧し【直接に凝固させて微粒子にし
てもよく、または過橋な容器空へ！たは過桶な表面上へ
注いで冷却し、そして、凝固したとき、その目的のため
の標準破砕、粉砕鉄量を利用して細分粒子形態に破壊、
破砕および粉砕してもよい。

マットは鋼、鉄、ｉｌ黄および種々の量の金属および非
金属小成分を含有する。細分粒子形態にされた１ツトは
プロセスにおける次の使用のために通常貯蔵される。す
なわち、適切な供給量を保貿し、プリスタ鋼の生成用転
炉へ連続的かつ効率よ（送入することがｆａましい。

図示のように、乾燥１鵬へ送給するために最初にマット
の細分粒子を貯蔵することが有利である。乾燥工程は回
転乾燥機、流動床乾燥機、フラッシュドライヤー轡のよ
うな任意の適蟻な装置で実施されうる。乾燥材料は、通
常３Ｊｌ量％以下、しばしば０．１−０．２または以下
の範囲内の含水層を有し、次に、転炉へ純酸素または酸
素富化突気およびフラックスと共に直接送給するために
第二の針鼠設備に貯蔵される。

転炉は固体マットの溶融および所要の転化反応が起こる
ところの任意のタイプのものでよ−。

固体マットおよびフラックスが純酸素または酸素富化空
気の流れ中に懸濁されかつ最初に予熱された炉に導入さ
れ、転化反応が自生的にＳ続するところの、いわゆる［
フラックス製錬（ｆ１烏畠ｈ　ｓｍｅｌｌｊｎｇ月抛の
炉を利用することが埃在では好まし−と認められている
。しかしながら、懸濁流は固体粒子を受入れるように改
変された従来の酸素吹入れ器（１ａｎｃｅ　）に−よっ
て１ツトの溶拳浴中へ導入されうる。

プリスタ鋼は転炉からプロセスの最終製品とし【引出さ
れ、かつ異常に高い濃度のＳＯ鵞ガスが通常の方法で硫
酸に転化するためＫｔたは必畳に応じた他の処理のため
に連絣的に引出される。スラグは従来の方法で引出され
かつ所望ならば再循環させられる。

本質的に純粋の酸素ガスが利用されるときには、プロセ
スの熱要件、すなわち、団体マットの溶融、スラグおよ
びプリスタ鋼の形成および炉の操作温度を維持しかつ炉
からの熱損失を実質的に補うのに十分な熱の供給を満た
すのに十分な熱が発生される。プロセスのある適用にお
−ては、熱要件を満たすのに必要な熱よりも多量の熱が
発生される。フィードマットの銅含量　　　パ・１が低
−はど、上記の正常熱要件を超過する熱量が大きくなる
ことが見出された。同様に、転炉の処理容量が増大する
にしたがって、炉の壁。

１１部および底Ｓを通して失なわれる熱量は処暑される
マットのトン＠ｐ発生される熱の比較的によシ小さめ量
になる。したがって、同一のマット組成および酸化体ガ
ス組成が与えられて−るならば、大容量のデは小容量の
炉よｐ４グロ令スで要求される熱を超過する多量の熱を
持つととになる。

フィードマットの品質等級および酸化体ガスの＃票含量
を制御するととにより、−わゆる「不活性（Ｉｒ＋Ｃｒ
ｔ月鋼含有材料の実質的により太きｉ量がフィード１ク
トに加えて処理されうろことが見出された。これらの「
不活性」冷却材料はマットの酸化からの過剰熱を効果的
に利用してそれらｔ−溶解する。これらの「不活性」冷
却ＩＦ５科を選択する規準は、該材料中に酸化形態で存
在する硫黄、鉄その他の元素の酸化から発生される熱よ
りも、該材料が多量ａ篇′を要求してそれらを溶解しか
つそれらのスラグ形成成分からスラグを形成しなければ
ならなりｋｃとである。この規準を満たす「不活性」材
料の例としては、沈ｌＲまたは七メント鋼、鋼富化、煙
じん、鋼含有スラグの処理から得られる銅含有製履物、
湿式冶金プロセスからの鋼残貿智、鋼富化酸化物スラグ
等がある。

正常熱４に件な超過する熱を発生するマットを処理する
関、炉を過熱しないでプロセスの操作を可能にするため
に使用されうる他の技術がある。１つの１効な技術は炉
に水の微細な噴霧を導入することである。水噴射速度は
水を蒸発するために要求される熱が転炉内で発生される
過剰熱く等しくなるように選択される。水蒸気は転化操
作で発生された二酸化硫黄ガスと共に炉から排出される
。あるいは、気体または液体形態の二酸化硫黄は転化操
作中転化器に導入されかつ操作ｉ！曳に加熱されてから
転化器から排出される。

転炉内の過剰熱を制御する別の有効な技術は転炉スラグ
を冷却してその一部分を転炉に戻すことである。スラグ
は再溶融し、過剰熱の一部を消費して不活性冷却材の役
割をする。

任意の特定プラントにおける製錬炉から得られたマット
の処理を可能くし、しかもこれらのマットは異なる組成
を有しうるものである・異なる製錬炉からの細分された
固体マットは配合されて単一の転炉ツイードを生成し、
このツイードはプロセスへの単一組成インプットとして
処理される。これは転炉の配置および操作に大幅の自由
さを可能にする。遠隔場所にある１つまたはそれ以上の
製錬炉からマットを供給される中央転化プラントを持つ
こと％着たはじめて可能である。これは鋼製錬・転化設
備の理想的配置によって従来得られなかった経済的利点
を与える。

プロセスの操作性を指示するデー／を得るために多数の
小規模試験が行なわれた。これらは下記の実施例に要約
されて−る。

実施Ｉ’１１ ７６　Ｘ　Ｏａ、　２．６％Ｔｈ、　２０．４％８ｔ−
含有する固体鋼マットが、全粒子が３２５メツシユナイ
ズの標準タイラー（Ｔｙｌｅｒ）スクリーンを通過する
ａｆｆＫ破砕かつ粉砕された。ｆｆフット制御速度で送
給するた４ｅｌＫ使用される装置内に置かれた。この装
置は可変速度スクリューフィーｆ−を備えた耐圧ホッパ
ーからなるものであった。スクリューフィー／−からの
放出物はアスピレータ−内へ落下し、ここで酸素とマッ
トが混合された。

この混合物は内径が％インチのフレキシブルホースな通
して試験炉へ輸送され、ついで試験炉の頂部を通して挿
入された直径２インチ、長さ１０インチのアキシアルバ
ーナーを通して試験炉に導入された。試験炉はムインチ
の内径およびあインチの内高を有する、耐火内優りされ
た、円筒形容−であった。炉は６インチ厚の酸化クロム
−酸化マグネシウムで内張すされた吃のであった。

試験は最ｖＪＫＩＩ累−燃料バーナーを使用して冷炉な
２３００〜２５００’Ｆ　Ｃ１２６０〜１３７１’Ｃ）
の操作温度に加熱することによって行なわれた。このバ
ーナーは炉を予熱した鰻に除去され、ついで酸素バーナ
ーでｔ、為され、この中へ細分固体マットが送給された
。マットは毎分２．Ｏｆ）標準立方フィートで流れる純
酸素の流れの中へ毎時４５．＠ポンドの割合で送給され
た。マット−酸素の混合物が炉に入ったとき、燃焼する
１ツト寧安定火炎が設定された。

ガス試料が火炎から抽出され、それらは酸素の本質的に
１（Ｘ１％の利用を示した。典履的な火炎生成物ガスは
ｓＯ１％Ｏ１％Ｎ、、ＣＯ，ｖ含有した。

ガス試料中の窒素は炉ガスの避はｍ−希釈による４ので
あり、小塵試験炉の典厘的なものである。

火炎温度は使用測定装置の限界である２８００　？（１
！５３８℃）を超えた。

火炎からの生成物は冷却試料採取器上に収集され、ｗＡ
ｇＩＬ鏡で検査された。生成物は王として鋼金属と小量
の酸化鋼および硫化鋼とからなるものであった。

実ＩＩＡ例　２ 例示の目的で特定の材料および熱収支を利用する、商業
的実ｊｌｌＫおける本グロ令スの典型的な適用は下記の
ように真体化されるが、プロセスの適用性を制限するも
のとみなされるべきではない。

団体１ツトからのプリスタ鋼は硫化銅濃縮物を通常の方
法で展線することによって得られた硫化鋼マットから本
発明に従つ工連鋳的に生成される。この実ＩＩＡ例のた
めに、製錬炉は、ノラｙ　／　（Ｎｏｒａｎｄａ　）　
マット法により、２６．４％の銅、２６．７％の鉄、３
１．０％の硫黄および１４％の他の成分を含有する銅濃
縮物を日当り１４２０米トン処理する商業的１ランｆ反
応儲であるとみなされる。

マットはノランｆ反応器から通常の方法でほぼ２１５０
１　（１１７７℃）の液体として出湯される。

通常行なわれるように、加熱金属とリベによって通常の
Ｐｅ１ｒｃｅ　−ａｍ目り転炉へ輸送される代りに、マ
ットはそれを水流中で粒状化することによつ℃冷却され
る。湿式冶金処理に備えて、溶融マットを粒状化するこ
とは周知技術であることが認められるべきである、この
実ｊｍｆｌＫ＞いて、冷却粒状マットはボール建ルへ運
搬されそこでそのナイズが縮小されてその全部がＩイラ
ースクリーンサイズシステムで嘔メッシェよりも小さく
なるようＫされる。細分されたマットはり−で乾燥され
て実質的に全部の遊−水分を除去し、残留水分含量が自
然重量基準で前記の０．１〜０．２Ｘの範日円になる。

乾ｆＩｋ″ｆットは１つまたはそれ以上のドライフィー
ドビンへ輸送され、固体１ツトー酸素転炉の前方に貯蔵
される。

転化プ■セスは最初に通常の燃料バーナーを使用して転
炉を２１００−２５００″Ｆ（１１４９〜１：Ｉ７１’
Ｃ）のその正規操作温度に加熱することによって一始さ
れる。炉がその操作温度に到達すると、通常バーナーは
除去され、１ツ）−１１１にパー？−がその代ｐに設置
される。

′Ｖタトはフィードビンから精密に劃−された速度で引
出される。転炉用のフラックス好適には乾燥した、粉砕
石灰石がマツートの鉄および他の小成分含量によって指
定される割合でマットに１ｌＳ１ＸＪされる。この実施
例でマットに添加される。この実施例では、マットのト
ン尚９０．０２５トンの５２！ｖの（２）含有石灰石フ
ラックスを必要とする。１ツトとフラックスの混合物は
マット−酸素バーナーまで運搬され、そこで本質的に純
粋の酸素がフィードと混合される。得られる酸素とマッ
トの混合物は炉に吹込まれ、そこで点火する。マットは
燃焼して鋼金属、スラグおよび二酸化硫黄ガスを形成す
る。鋼およびスラグの溶融滴は炉の底にある溶融浴やへ
落下しかつ２つの相に分離する。

酸素の流量はマットフィード速度とその組成の関数とし
て制御され、所望の硫架および酸素含量の鋼を与える。

石灰石７ラツクスはマット中の鉄および小量の鋼と結合
して流動スラグを形成する。マットの燃焼から放出され
る熱はフィードの固体マツ　　　　、１．１ト粒子を溶
融するのに十分であって、スラグを形成しかつ２耐大物
からの通常の熱損失を補う。

この実施例の物質収支は下記の通りである。

百　　分　　率 インプット　　　コＰ生　　　Ｓ顕　　１穎　　　　Ｓ
　　　　ＣａＯ−ＳｐＬマットフィード　　５０３　　
　７５　　２６　　　２０．４　　　−　　秦−７ラツ
クス　１２．４　　　０　０　　　０　　５２　４４酸
　　素　　　　１０１Ｂ　　　　−−−−一−アウトプ
ット プリスタ銅　３７２　９９．５　　０．０　０．５０−
−ス　　９　　　グ　　　３３　　　１５　　３０．３
　　０．０　　１５．０　　　−オフガス　２０６　−
　　−　４８．８　　−　３．２より通常の単位で表現
されたオフガスの体積および組成は毎分１６５１標準立
方ツイートであり、９４．８　＊　８０．．０．４Ｎ　
ＮｈＬ６　Ｘ　ＨｓＯｋ　ヨＵ　３ＪＸ■電を含有する
。この実ＩＩＡｆＩｌにおけるプロ七スは自主的である
が、熱条件の広−範囲にわたって操作されうる。

グロ七スは、ここでは本発明を実施する最良態様と堤在
みなされるＩＩ＃定手順に関して説明されたが、本文中
で開示されかつ一特許請求の範８に規定された発明概念
から離脱することなしに、種々の変化がなされかつ他の
手順が採用されうろことが理解されるべ自である。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の好適実施態様を示すフローシートである
。 ・：）１、 代理人弁場士　斎　藤　　　侑′、・）外１名

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）　　硫化銅鉱石材料からプリスタ鋼を製造する方
   法にお−て、鉱石材料を製錬し″ｃｗｉｌ！？ｆットを
   形成すること： マットの細分された固体粒子を形成すること：マットの
   固体粒子をｓＩ票またはｗｉｔ素富化空気および流動ス
   ラグを形成するための遍尚量の７ラツクスと共に転化反
   応器内へ送給すること；転化反応を開始するのに十分な
   熱を反応器内へ最ｖＪＫ供給すること；マットの転化の
   結果として生成された前記反応器内のＳＳプリスＩ鋼を
   収集すること；前記プリスＩ鋼を反応器から引出すとと
   ：反応器からスラグをり１出丁こと；転化反応から実質
   的に希釈されな一形態で発生された８０．ガス１ｋＩｉ
   応器から引出して収集するとと；か′らなることな特徴
   とする前記方法。 悸）　転化器の場所から遠隔の場所におい℃鉱石材料が
   製錬されかつ溶融マットが細分された固体粒子に形成さ
   れる特許請求の範囲第１項記載の方法。 （３）　　′Ｒ錬が複数の場所において行なわれかつ得
   られるマットがそれぞれ異なる組成を有する特ｆｆＷＩ
   求の範囲第２項記載の方法。 （４）　　転化操作中転化器から過剰熱を除去する追加
   工Ｓを含む４１ＨＦｆ晴求の範囲第１項記載の方法。 （５）過剰熱が、転化操作中液体形態のＨＩＯを転化器
   に４人し、前記Ｈ，０が蒸発して水蒸気を形成し、水蒸
   気を転化器から排出することによって除去される特許請
   求の範囲第４項記載の方法。 （６）過剰熱が、転化操作中二酸化硫黄を転化器に導入
   し、二酸化硫黄が前記転化器の操作温度まで加熱された
   後、前記二酸化硫黄を転化器から排出することによって
   除去される特訂請求の範囲第４項記載の方法。 、（η　過剰熱が、転化器から引出されたスラグを冷却
   し、前記スラグな前、記転化器に再導入することによっ
   て除去される特許請求の範囲第４項記載の方法。 （８）　　転化操作中転化器内の超過温度が、熱消費材
   料を酸素およびマットのフィードと共に前記転化器に導
   入することによって防止される特許請求の範囲第１項記
   載の方法。 （９）　　熱消費材料が鋼含１！＠科である％ＩＦＦｍ
   求の範囲第８項記載の方法。 （イ）転化器内の熱が必要に応じて燃料および燃焼支持
   酸素をフィードと共和転化器に導入することによって増
   加される特許請求の範囲第１項記載の方法。