JPS5959844A - 銅の精製炉における不純物の除去方法 - 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】 本発明は銅の精製炉における相場中の不純物特に高＃変
のＳｂおよびＡｓの除去方法に関する。

一般に４１々化銅鉱の製錬には、乾式製錬法が行なわれ
ている。木乾式製＠ｌ！法は銅精鉱を団鉱、乾燥あるい
は焙焼などの予備処理を行い、溶鉱炉、反射炉、自溶炉
などに装入し加熱溶融して輛化銅を主成分とするマット
と鉄、けい酸を主成分とするスラグに分ける溶鉱工程、
マットをさらに転炉で処理しｌｆｌ　ｆ（＝Ｉと転炉ス
ラグに分ける製鋼工程、粗銅をさらに精製炉で陽極型に
Ｕ１込む粗銅精製工程、陽極を１＋４．解して′ｔ■（
銀銅と１−る精測電解工程より構成されている。

上記乾式製煉法において、転炉より生産さｉｔだ粗銅中
には一般にＳｏ、０６％と０２（Ｊ、４〜０．５％カ残
留しＣｕ分も９９％に達Ｌ２てないのが普通である。

又ｐｂ、　ＨＩ＋　Ｓｂ＋　Ｓｅｔ　’ｒｅｖ　ＡＬＩ
Ｉ　Ａｇ等の有価金属すらびに不純物としてＡｓ　′ｆ
ｒも含有している。従って転炉粗銅ケ精製炉において、
空気を吹込み（一般に風掛けと称す）更に酸化を進め、
不純物を揮発させ、あるいは酸化物とし７てカラミ化せ
しめる。

この操作によってＣｕよυ卑の側にある物は除去される
がＡｕ−Ａｇならびに白金属はＣｕと共に残り、Ｃｕけ
僅かながら酸化してＣｕ２Ｑ　、＆なって溶銅湯中に溶
は込み、酸化し易い不純物と反応して、それをカラミ化
すると共に自らは還元される。しかし不純物の量が減少
するに従ってＣｕの酸化が進むので酸化の工程終了後、
生５ｙされたＣｕｔＯを生木、アンモニアガス、しＰ、
　Ｇガス等が分解して生成した炭化水素ガスによシ還元
する。（この操作をポーリングと称す。）還元の終った
鋼湯を流し出して陽極（アノード）に鋳造し電解工程に
供用する。アノード中のＣｕけ９９チ以上となり、Ｓは
０．０１チ以下０！　ｔｉｔ　Ｏ，３チ以下となる。

以上述べた精製炉にお岐る不純物除去法において、不純
物Ｓｂ、Ａｓは風掛けによって成る程ＩＢ′揮発除去さ
れるが、アノード中に残留したｓｂおよびＡｓは、電解
に当って、電気化学的に溶解し易く、かつ電着し易い。

また電気銅に僅かに混入すると銅を脆くし、電導麿を低
下するので最もやっかいな不純物である。電解液中にＡ
ｓが多くなると、カンードに析出するので浄液を行ない
常に一定限度以下に保つことが必要である。Ｓｂは５ｂ
Ｏｉとして溶解し、砒酸と作用して塩基性砒酸アンチモ
ンを沈澱する。従って電気銅中のＳ１３およびＡＪの品
位をｏ、ｏｏｉ％以下とするためには、精製アノード中
のｓｂおよびＡｓの品位を０．０５チ以下にする必要が
ある。

一方従来用いられている銅鉱石中のＳｂおよびＡｓの含
有品位は０，１チ以下であり、この場合は前述の従来精
動方法によって５ｂｓＡｓ夫々０．０５％以下のアノー
ドが得られるが、近年著しく高Ｓｂ、　Ａｓ例えば０．
２〜０．４　％の銅鉱石をも処理する必要が生じ従来の
精製法では脱Ｓｂ＋　Ａｓが充分でなく、高Ｓｂ＋Ａｓ
アノードを電解工程へ供用することを余儀なくされ、前
述の如き電気銅の品質を確保し得ぬばかりでなく１種々
電解工程に於てトラブルを惹起することとなる。

ａち本発明の目的は叙上の問題点を解決するためのもの
であり、高５ｈｔＡｓの鉱石をも処理し従来の醒銀銅品
質を確保しうるアノードをうるための銅精製炉における
不純物の除去法を提供するにある。

また本発明の要旨は粉状の石灰石およびまたはげ違灰等
の溶剤を銅精製炉のに掛は作業に用いられる吹込み９犠
と共に鋼湯中に圧送吹込み＠＠揚湯中不純物特にＳｂお
よびＡｇをスラグとして除去する方法にある。

更にＸ’Ｊ明の詳洲１について添伺図ならびに実施例に
基づいて説明する。第１図は本発明の実絢態様例である
＾（；１ｎを示す模式図、第２図ｔま羽目神の横断面図
であり、第６図乃至１１（Ｊ図は本発明の作用および効
果ｆ説明するだめのグラフである。

銅の精製炉と［２ては一般にＴＰ；風用羽目を廟する回
転炉が多く用いらｉｌ、本発明の実施例と１）ｒ　ｔｉ
ｔ、２本の羽ロケ有する円筒横へり回転炉を精製炉と１
７で用いたが、本実施例には限定されるものでシまない
。

また本発明に使用される溶剤＆；ｔ、　Ｃａ酋と（７て
生石灰（Ｃａｂ）、石灰石（ＣａＣＯｓ　）　２Ｊがあ
り、更にＮａ源としては曽達灰（Ｎａ＊ＣＯｍ　）、　
　諸炭酸ソーダ（ＮａＨＣＯｉ）等があるが、入手し易
くかつ経済的観点から石灰石、情運灰の粉状溶剤を単独
または混合して用いることが好ましい。

次に精製炉において粉状溶剤を鋼湯中に吹込む方法と１
１．てけ、吹込みランスを用いる方式と羽目を用いる方
式とがあり、本実施例では羽目方式を用いた。勿論ラン
ス方式にも、本発明の方法が適用できる。また本発明ｄ
従来の精製炉の風損けを利用して、溶剤を吹込むことを
特徴とする。、＃ＩＪち第１図において精製炉１の鋼湯
２中に羽１］管６（本実施例でりま２ケ）を通じて、二
次９気４と共に粉状のＣａ　Ｃ０３とＮａ２Ｃｏｇ　（
７）溶剤５を吹込む、一方溶剤５は貯槽６に受入れ、背
圧計１０の圧力４　Ｋｇ　／　ｃｍｊ以下にて約Ｉ　Ｎ
Ｊ／ｍｉｎの一次空気７により溶剤５を１０〜４０　Ｋ
Ｐ／ｍｉｎの能力にて輸送ｗ８を経由してに掛は用２次
空気４と合流部９にて合流し羽［コ管６にて加速し鋼湯
２中に吹込む。

斯る構成をとることによって、粉体輸送の弗点である固
気比を大Ｉ＋］に変化し得て、かつ吹込途中で吹込圧を
任意に調整出来るので一次空気との合流部９から羽１コ
９５までの間に圧力計１１ｆ取付け、こｈにより閉塞を
検知し該閉路に対１．吹込圧を任意に調整することによ
″り対応出来る。また粉体輸送配’ｌ１８の途中で閉塞
が生じても、二次空気４が流入するので羽口６からの鋼
湯の逆流会−助止出来％溶剤を使用Ｌ７なくてもよい低
Ｓｂ＋　Ａｓの通常操業時にも同一配管が使用出来る等
多くの利点がある。

本発明に用いる羽目構込は第２図に示す如く曲ｆ５Ｒ１
２の曲率半径Ｒを出来るだけ大きくし、かつ粉状溶剤の
加速のために羽目Ｉ′どのｉｉＷ部１５の畏さｌを充分
にとることが望ましい。

粉体の吹込みに当って＆Ｊ−湯を−レードルにて受入れ
スキミング後加熱し炉に一知籾デし７２次？気４全吹込
み汗から羽［Ｊ　６′ｆ餉湯２の湯面の下ｅこυ漬（−
７、粉体ｍ送５ｔ＝ｔより溶剤粉体５を圧送し羽「１３
より１１２０〜１１５０℃の値、１湯中に吹込みを１５
〜２５分行ない加熱後炉の両端より圧搾空気でスラグを
吹き寄せ炉１コ１４より掻出し、（スギミンクという。

）更に風損は吹込み→力１１熱→スギミンダを同様に繰
返す。その後従来公知のポーリングによる還元（本ヂ施
例ではり、Ｐ、Ｇ、還）し）を行ない、加熱後陽極に鋳
造する。

粉体溶剤の吹込条件＃−を実施例１に示す如く一次空気
７　（７ａ＋　７ｈ）の空気針が０．８〜Ｉ　Ｎｔｒｒ
”／−ｊ、、山口弁開度は６０〜４０′で、その場合の
％４送能力は１０〜３０Ｉ＋９７−であり、固気比は１
０〜６０（−次空気のみの場合）、　０．８〜２（２次
空気を合轟した場合）となり５羽口手前圧１１の圧力は
１．６〜２．２　Ｋｐ／ａｎ”で粉体溶剤を円滑に吹込
むことが出来る。尚、羽目中前圧が５Ｋｐ／ｃｄ以上の
場合は閉塞が生じたことを示す目安となるが、前述の様
な条件においてＩ′ｉ３　ＫＰ　／−を越えることけな
い。

本発明の目的ｆ達成するためにけ１）粉体溶剤中のＣａ
　ＣＯｓ　／Ｎａ２ＣＯｓの比率　２）溶剤添加量６）
風損は時間と粉体送入時間等の因子が重要であり、これ
ら因子と不純物の除去との関係について後述する実施例
によって次の如く明らかと’Ｉ　−Ｉた。

１）粉体溶剤としてのＣａｃｔｓ　／Ｎａｇ　ＣＯｓの
比率について 溶剤中のＣａ　ＣＯｓ　／Ｎ　ａｌ　ＣＯｓの比率以外
の条件を略々同一とした場合（実施例２）第５図に明ら
かな如（ＣａＣＯｓの比率を増すにつれｓｂおよびＡＳ
の除去率は大となるがスラグのｂＷ動性が低下し、スラ
グとメタルの分離が忍ぐなり、メタル流出量が増え、ス
キミングおよび後処理作業に悪影響を与える。またＮ　
ａ２ＣＯｓの比率を増加した場合何。

風損は時間を延長しても効果が薄いので好ましいＣａ　
ＣＯｓ　／Ｎ　ａｔＣＯｓの比率は９〜５：１〜５であ
る。

２）溶剤添加量について 溶剤添加量が不純物除去に与える影響を求めるに肖って
不純物除去成績の数ｉＩσとして除去率と除去量を本明
細書にては採用し次の如く定義する。

不純物除去僻（Ｙ〜／１．アノード）＝１０ｘ（受入鋼
湯Ｘ％−産出鋼湯Ｙチ） 第４図および第５図は溶剤添加（擢とＳｂおよびＡｓ除
去量との関係を示し７？＝ものであり、第４図のＡ曲線
及び第５図の８曲線は溶剤添加量（ｘＫｐＡアノード）
とｓｂ除去ｊｅｔ　（ｙｅｂＫｇ／ｌ、アノード）およ
びＡｓ除去量（ｙＡｓＫｐ／ｂアノード）との間に夫々
次の様な１隻係式が成立する。

ｙｓｂ　　＝　　０．ｏｏｓｒ％ｂ　＋　　０．００７
ｒｓｂ　＋　０．０２！／　Ａｓ　＝０．００４ｒ”Ａ
ｓ＋　　ｏ、ｏ　’１８　ｘＡ８　＋０．１３一方前述
の如く不純物除去隈ｙｓｂ、　ｙ）、Ｂを定義しでいる
ので受入ｉｔ＠Ｉｄｌｙ品位Ｘｅｂ＊　　Ｘ　ＡＳＩ目
挿産出銅湯鋼湯Ｙ＃ｂ０１　ｙＡＢ０が定まると目標不
純物除去ｈｌ’　ｙｓｂ、’　１／）、Ｓが計真でき、
上式に不純物除去１Ｖｅｂ、　３１ＡＳを８え３：８す
・χＡｌｉを求め夫々求めたｙｅｂ、　ｙＡＢの内大き
い溶剤添加量以上を吹込み装入すればよい。

例えばＸ＃ｂ＝０．２０％　ＸＡ＆　＝＋０．２１　％
　ＹＩＩｂｏ　＝０．０５％　ＹＡＳＯ＝　０．０５チ
　とすると　ｙｈｂ＝１．５３”ｓ；１，６　　の目標
除去例となる。

関係式よりｘｓｂ　＝　１６．５　ＫＦ／　ｔ、アノー
ドｒ　　ｘＡＳ＝１７Ｋｙ／ｌ　　アノードが得られ溶
剤添加量としては１７静／ｌアノ一ド以上を添加すれげ
目神アノード品イ〜γ０．０５％以下が得られる。第６
図及び第７図は従軸に不純物除去瞼横軸に受入銅湯中の
Ｓｂ＋Ａｓ不純物チをとり溶剤添加Ｍ・を６，１２゜１
５Ｋｐ／ｌ、　アノードに層別した場合であり、Ｃおよ
びＤＴＩ線はアノード中のＳｔ）およびＡＳｏ、０５チ
の管理線を示すもので、Ａｓｔｊ本実施例中凡て０．０
５チ以下で、　Ｓｂに比較して除去し易いが・５ｂｉｊ
：溶剤添加量６Ｋｐ／ｌアノードにお―て受入銅！％０
．０８チ以上、溶剤添加−１２Ｋｐ／ｌアノードにおい
ては受入＠湯０．１３％ν上の場合はアノード品位は０
，０５％を確保し得ない。

６）風掛は時間及び粉体溶剤吹込み時間について 本発明の特徴として精製炉における風掛は作業を利用し
これに用いる２次空気と共に粉体溶剤を吹込むにある。

第８図は粉体圧送の時間と風掛は時間の比率と不純物特
にｓｂ除去率との関係を示すが送入時間／風損は時間の
比率が高ければ高い程除去率はすぐれており、又、第９
図にけ圧送時間と不純物（Ｓｂ）除去量との関係を示す
が圧送時間が長ければｓｂの除去量が多くなることが明
らかである。第８図および第９図より風掛けと同時にか
つ並行的に粉体圧送を実施することが効果的であり好ま
しい。

実施例でｌＩ：を風掛は及び吹込み作業は２回に分割し
て実施されるが、連続して行なってもよ（、風掛は吹込
み時間は６０〜４０分程度が好ましい。

次に実施例に基いて第１０図に鋼湯中のＳ　ｂ＋　ＡＳ
＋０２、Ｓの不純物濃度の変化をグラフにて示すン６、
風掛け２０分後においてｓｂけ約４０％ｙＡｓは約８５
チ迄低下し、スラグ（スラグ総量の１５〜２０チ）中に
含有除去され、４０分后妃残余の不純物が残余のスラグ
（総量の８０〜８５％）およびスキミングの際に、流出
したメタル中に含有し除去される。

除去された８１）およびＡｓ等の不純物と、粉体溶剤は
８Ｍ炉内で反応しアンチモン酸カルシウム、アンチモン
酸ナトリウム、砒酸カルシウム、砒酸ナトリウムを生成
し更に複雑な合金反応を惹起しスラグ中に含有し除去さ
れるものと推定される。

そのスラグは銅を主が７分としスラグ上部にＳｂ。

ＡＳｏ　Ｃａｔ　Ｎａが濃縮される。本発明方法におけ
るメタル配分率の１例を従来法と比較して示すと次の通
９でおる。

ＣｕＳｂ　　　　　　　Ａ　Ｓ 本発明　従来法　本発明　従来法　本発明　従来法鋼　
　湯　　　９６％　　９８％　　７％　　９５％　　６
チ　　９０％次に本発明方法における分析例を示すと次
の通り。

以下本発明の実施例について鰻亜述べる。

実施例１ 第１図に示す如き配置図に基き銅の精製炉（円筒横型回
転炉、羽口２５Ａ径２本訃カフ０ｔ）に粉体溶剤を吹込
むだめの粉体圧送設備（タンク容１５００を輸送能力１
０〜４０縁／−最大輸送圧力４　Ｋｐ　／ｃｄ　Ｇ　　
）にて羽目に供給する試験を行なった。

粉体吹込み時まず２次エアーのみを吹込む状態にて炉を
傾転し、羽目ｆ鋼湯中に浸漬して、圧力１１１１の値が
Ｉ　Ｋｐ　／　ｃ＃！になるようにｄ−節したのち粉体
輸送を開始した。粉体輸送用の相欠エアー（７ａ　＋　
７　））　）は０．８〜Ｉ　Ｎｒ＋／／分でその時の固
気比は１１〜２８であった。吹込み中の圧力計１１の値
は１．２〜２．２　Ｋｙ　／　ｃｄ　Ｇの範１ノ１１に
あり配管及び羽目端での閉塞は生じることなく吹込みを
行ないえた。

実施例２ 実施例１と同様の装置および配置にて溶剤添加量を約６
Ｋｇ／ｌ−アノードと［７％溶剤中のＣａＣＯ５／Ｎａ
ａ　ＣＯｓ比を１０：０，７：３，５：５の条件にて鋼
湯中に風損は時に吹込みｓｂ及びＡｓの除去成績を試験
した結果を第６図および次表に示す。

ＣａＣＯ５の比１０：０にて＃−１ｓｂｔＡｓの除去効
果は大であるが、スラグの流動性が低下し、スラグ除去
作業が困難でかつメタルの捲き込みが多く９〜５：１〜
５が望ましい結果となった。

実施例６ 実施例１と同様の装礎°および配置にて溶剤のＣａＣＯ
３／Ｎａｇ　ＣＱｌの比を７＝６一定とし、溶剤添加１
（Ｋｐ／ｌ・アノード）のみを変化せしめて実施例２と
同様の試験を行なった結果を次表にまた第４〜第９図に
実施例２および実施例６の除去成績と溶剤添加絹、受入
銅湯中の不純物濃度ならびに送入および風損は時間等の
因子との関係をグラフにて示す。

なお実施例６における試験Ａ１８において鋼湯中の不純
物濃度の経時変化を第１０図に示す。

また、かき出し除去したスラグ量は２０分後け２４０Ｋ
ｐ４０分後は１２１０ＫＦであり、スキミングの際に流
れ出したメタル量は２．６１であった。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施態様例である配置の模式図、第２
図は羽口管の横断面図、第６図は溶剤中のＣａ　ＣＯｓ
　１Ｎａｚ　ＣＯｓ　比と不純物除去亀との関係を示す
グラフ、第４図および第５図は夫々溶剤添加量とｓｂお
ＬびＡｓ除去１との関係を示すグラフ、第６図および第
７図は夫々受入銅湯中ｓｂおよびＡＳ％とｓｂおよびＡ
３除去量を溶剤添加骨別に関係を示すグラフ、第８図お
よび第９図は夫々ｓｂ除去量と送入時間／風折は時間比
と溶剤送入時間との関係を示すグラフ、第１０図は鋼湯
中の不純物濃度の経時変化を示すグラフである。 １：ｎ製炉　　５：羽口管　　４ニ一次孕気６：熔剤圧
送タンク　　７：二次空気　　８：輸送管 代理人　弁理士　木　村　三　朗 ２≧１剤５に、ａｌｌｉ　　　（ｋｇ／１Ｔ）−ト）第
５図 、４ｆｆｌ１４−χＱ（ｋｇ／１７）−Ｆｌ此椅川用動
科椅１射乙イ５） 立　＼竹１１１（分） 第１ｏ図 〃

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）尚濃度のアンチモン（Ｓｂ）および砒素（Ａｓ）等
   を含有する溶銅湯中に粉状の石灰石（ＣａＣＯｓ　）お
   よびまたは鱈達灰（ＮａｚＣＯｓ）等の溶剤を吹込み該
   溶銅湯中の不純物を除去することを特徴とする銅の精製
   炉における不純物の除去方法。 ２）石灰石（ＣａＣＯｓ）およびま＋は傳達灰（Ｎａｚ
   ＣＯｓ）等の粉体溶剤を圧送し、精製炉の羽目を通じて
   、風損は用望気と共に吹込むことを特徴とする特許請求
   の範囲第１項記載の方法。 ３）石灰石／１４達灰の比率が９〜５：１〜５よりなる
   溶剤であること全特徴とする特許請求の範囲第１項バ１
   シ載の方法。 ４）　　Ｓｂ品位がＸ−５ｂ（チ）である溶銅湯中に溶
   剤をｘ＠ｂ　（Ｋ９／　ｔ、アノード）添加し、ｙ　ａ
   ｂ（Ｋ７／ｌ　・アノード）のＳＦ）量を除去しＹａｂ
   （チ）の精製鋼湯を得る方法において ｙｓｂ　　＝　１０（Ｘｓｂ−Ｙｓｂ）＝　（Ｊ、Ｏ［
   ］］５−ｄｓｂ＋０．００７ｒｓｂ＋０００２を満足す
   る溶剤量、を添加することを特徴とする特許請求の範囲
   第１項記載の方法。 ５）　　Ａｓ品ｆｉｔがＸｈｓ　（％）である溶鋼湯中
   に溶剤ｔ　”Ａｓ　（Ｋｐ／ドアノード）添加し−Ｖ’
   Ａ８　（Ｋ９／（、アノード）のＡＳ量を除去しＹＡＳ
   （チ）の精製鋼湯を得る方法において ｙＡｓ　　＝１０（ＸＡｓ−Ｙ＊５）＝０．００４ｙ：
   ２＾ｓ　　＋０．１８ｘＡｓ　→−〇、１６ｆ′ＩＲ足
   する溶剤量を添加すること全特徴とする特許請求の範囲
   第１項記載の方法。 ６）特許請求の範囲第４項および第５項の方法よりそれ
   ぞれイｕられた溶剤添加用ｒ８ｂ、　−ＴＡＳ　　のう
   ち何ｉＬか大の数（＋１６以上の溶剤を添加することを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載の方法。