JPS6040500B2 - 金属回収方法 - Google Patents

金属回収方法

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JPS6040500B2
JPS6040500B2 JP17858280A JP17858280A JPS6040500B2 JP S6040500 B2 JPS6040500 B2 JP S6040500B2 JP 17858280 A JP17858280 A JP 17858280A JP 17858280 A JP17858280 A JP 17858280A JP S6040500 B2 JPS6040500 B2 JP S6040500B2
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靖弘 岡島
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は金属を硫化物態で含有する物質を、直接脱硫還
元して金属を回収する方法に関するものである。
金属を硫化物態で含有する物質(以下金属硫化物含有物
質という)には種々のものがある。
例えば硫化鉱の選鉱濃縮物(いわゆる糟鉱)、精鉱中の
交雑物を製錬手段によって除去した製錬濃縮物〔いわゆ
るマット(鍍)〕、酸化鉱を還元硫化裾糠して得た硫化
物、廃水中の金属イオンを硫イQ沈殿せしめたいわゆる
硫化殿物等である。このような金属硫化物含有物質を直
接脱硫還元して金属を得る方法の一つに水素による還元
法があり、Trans.Met.Soc.MME245
(1969)1727に銅、ニッケル、コバルト及び鉄
の硫化物の水素還元法が報告されている。この研究は反
応系にCa0を共存せしめMeS+日2こMe+舷S
・・・・・・{1}で生成する日2S
をCa0によって効果的に除去し、○}式の反応を右方
向に円滑に進行せしめるようにしたものである。
しかしながらこの反応によって効率良く金属を析出させ
るためには加熱するのと同時に多量の水素ガス導入によ
る強還元性雰囲気が必要である。
この加熱に重油燃焼ガスのような非還元性ガスを用いれ
ば当然水素ガス使用量も増大することとなり、これは経
済的でないため現在まで実用されるに至っていない。本
発明の目的は金属硫化物含有物質を直接脱硫還元して金
属を回収するための経済的方法の提供にある。
この目的を達成するため本発明者らは、水素ガスのよう
な高価な還元剤の代りに安価な石炭、コークス等の炭素
質還元剤、硫黄の固定のために上記のCa○を用い、M
eS十Ca0十1/次こMe十CaS+1/本02.・
…・‘2’の反応について種々研究した。
然るに窒素等の中性ガスを導入しつつ加熱した場合は良
好な金属化率を得たが、重油燃焼ガスにより直接加熱し
た場合は金属化率は極めて低く、実用化は困難と思われ
た。所が更に研究した結果、少量のナトリウム塩を共存
せしめることにより、非還元性ガスによる直接加熱によ
っても良好な金属化率が得られることを見出し、本発明
に到達したものである。即ち本発明は金属硫化物含有物
質に炭素質還元剤、カルシウム酸化物とカルシウム酸化
物生成物質とのうちの一方又は両方及びナトリウム塩を
添加混合し、該混合物を非還元性ガスにより750qo
以上に直接加熱する工程を含むことを特徴とする。ナト
リウム塩は酸化ナトリウム又は分解、反応によりNa2
0を生成するものが使用できる。例えば炭酸塩、亜硫酸
塩、硫酸塩、ハロゲン化物等を使用できる。ナトリウム
塩の添加率は金属硫化物合有物質10の重量部当りNa
20換算で0.5重量部以上とするのが好ましく、1重
量部以上であれば一層好ましい。1重量部以上では金属
化率は殆んど飽和するのであまり多くする必要はない。
炭素質還元剤として石炭、コークス、木炭等を使用でき
、場合により液状の炭素買物質(例えばピッチ、重油等
)を用いても良い。
炭素質還元剤の添加量は【2ー式から硫理論計算される
量の1.2倍以上とするのが適当である。カルシウム酸
化物生成物質とは、熱分解してCa○を生成する物質を
いう。
このような物質として例えば石灰石、消石灰などが適当
である。もちろん生石灰も使用でき、これら併用しても
良い。カルシウム酸化物やカルシウム酸化物生成物質の
添加量は■式から理論計算される量の1.2倍以上とす
るのが適当である。但しあまり多過ぎると回収金属の分
離効率を悪化するので1.2〜2.3音の範囲が適当で
ある。金属硫化物含有物質は20メッシュ以下好ましく
は48メッシュ以下に粉砕して用いる。
又、炭素質還元剤、カルシウム酸化物やカルシウム酸化
物生成物質、ナトリウム塩の固形のものは適宜粉砕した
ものを用いると良い。この場合粉砕しながら混合するよ
うにすれば一層混合は良くなる。混合物はそのまま加熱
しても良いし、ベレット状又は団塊状に形成してから加
熱に供しても良い。成形の利点は主に粉塵が減少するこ
とである。該混合物の加熱には回転炉、多段炉、シャフ
ト炉など種々の形式の炉を使用できるが、特に熱効率の
点で環状堅型炉が優れている。
この炉にべレット状や団塊状に成形した混合物を適用す
れば加熱に要する非還元性ガス量が少なくて済み、より
還元性の雰囲気が該混合物充填層中で形成されることに
なって一層好ましい。加熱に用いる非還元性ガスは重油
等の液体燃料の燃焼ガスとして容易に得られる。
このようなガスは他の固体や気体燃料によっても得られ
る。この非還元性ガスは酸素濃度1容量%以下とするの
が好ましい。これ以上では生成した金属の酸化、復硫反
応が活発化し、生成金属の硫黄及び酸素濃度が上昇し、
炭素質還元剤を浪費することにもなるからである。本発
明における金属硫化物含有物質の直接脱硫還元反応は次
のようにして起ると考えられる。
先ず炭素質還元剤は所要の温度で燃焼ガス中の仏○、C
02と水性ガス反応、ブルドワ反応等によって日2,C
O等の還元性ガスを生成し、この還元性ガスが金属硫化
物と反応して日2S,COS等の硫化物ガスを生成しつ
つ脱硫還元反応を進行せしめ、且つ雰囲気を還元性とし
て生成金属の復硫反応を防止する。馬S,COS等の硫
化物ガスはカルシウム酸化物と反応して硫黄分がカルシ
ウムで固定化される。上記遼元性ガスの生成反応は約6
00℃以上で進行し、又ニッケル、コバルト、鋼硫化物
の脱硫還元反応は約60000以上で進行するので、こ
の温度以上に加熱すればニッケル、コバルト、銅につい
ては■式の反応を右方向へ進行させることは可能である
が、実用的な反応速度を得るには750oo以上にする
必要がある。脱硫還元反応の最適温度は金属の種類につ
て異なり、又還元性ガス生成反応の最適温度は使用する
炭素質還元剤により異なるので、この組合せと温度は適
宜選定すれば良い。例えば多量の熱分解ガスを発生する
経青炭、褐炭は750〜900ooに適しており、コー
クスは900〜1200ooで使用するのに適している
。脱硫還元反応の進行と共に炭素費還元剤が消費される
が、残留炭素分が低下すると生成する還元ガス量も低下
し、還元性雰囲気が弱くなって復硫反応が起るようにな
る。残留炭素が1.5重量%以下になると復硫反応は顕
著となるので、残留炭素は1.5重量%以上、好ましく
は2.0重量%以上にすると良い。これは加熱処理後の
産出物を分析することにより知ることができ、その値に
よって炉内の滞留時間が過大とならないように調節する
と良い。上記の直接脱硫還元法は還元性ガスで還元可能
な金属すべてに適用できる。
沸点が比較的低い金属(例えば亜鉛)の場合は、加熱炉
排出ガス中に同伴されて炉外へ出るので、凝縮して回収
すれば良い。沸点の高い金属の場合は脱硫還元した産出
物中に残留し、該産出物中にCaS,Ca○残留炭素、
灰分等を含有する。この産出物を種々の方法で処理して
金属を回収することができる。例えば金属を他の含有物
と分離するには浮選、磁選、比重選鉱、静電選鉱等の選
鉱手段が有効である。又CaS、Ca○を除去するには
塩酸、硝酸、酢酸等による酸洗が有効である。実際上は
先ず選鉱によって金属を回収し、尚残留するCaS,C
a○を酸洗して除去するのが現実的である。本発明法は
特に酸化鉱の還元硫化焔焼法と併用すると硫黄を有効に
利用できるので有効である。
例えばNi,Coを酸化物として含有するラテラィト鉱
、ガーニェィト鉱などの酸化鉱を還元硫化燈暁し、樽焼
鉱を還元熔解して得た含鉄ニッケルマット及びこれを脱
鉄したニッケルマットに本法を適用した場合、マットの
直接脱硫還元産出物から分離されたCaS,Ca○、残
留炭素は再び酸化鉱の還元硫化焔焼、還元溶解の硫化剤
、還元剤として再利用できる。以上説明したように、本
発明法は高価な水素ガス導入を要せず、加熱も重油燃焼
ガスのような容易に得られるガスで直接加熱できるため
実用的で且つ経済的な方法である。
本発明による還元法は、選択還元性を有しないため硫化
物含有物質に含まれる金属成分は殆んど還元することに
なるので、予めマットのように所要金属を濃縮したもの
に適用するのが良い。
例えばニッケルマットから金属ニッケルを得るには従来
マットの直接電解法、ニッケルマットを一旦酸化婚焼し
てからガス還元や電気炉還元する方法、又は湿式酸化抽
出後ガス還元や電解還元する方法が行なわれているが、
このニッケルマットを本法で処理すると更に低コストで
金属ニッケルを得ることができる。以下に本発明の実施
例を示す。
実施例 1 Ni77.5重量%、S20.5重量%からなる硫化ニ
ッケルを100メッシュ以下に粉砕し、これを2当量の
生石灰と2当量のコークスで1000〜11000Cで
還元してニッケル金属粉を生成せしめる試験を行なった
ナトリウム塩の添加量をNa20換算で硫化ニッケル1
00重量部当り0,0.5,1,1.5,2,3重量部
として金属化率で比較した。ナトリウム塩の添加量と塩
の種類及び金属化率を第1表に示す。第1表 この表からナトリリウム塩を硫化ニッケル100重量部
当りNa20換算で0.5重量部以上添加すれば金属化
率90%以上を容易に実現できることが分る。
実施例 2 ガーニェラィト鉱の乾式溶錬によって得られたニッケル
マット(Nj77.0、Coo.0 Feo.4、S2
1.0各重量量%)を48メッソュ以下(100メッシ
ュ以下が約9の重量%)に粉砕し、これに65メッシュ
以下のコークス(全炭素95重量%)、生石灰及び炭酸
ナトリウムを該マット10の重量部当りそれぞれ15。
64,2各重量部添加し、混合した。この混合物を重油
燃焼ガス(日2012容量%、C0215容量%、02
0.&容量%)による直接加熱方式の横型回転炉(内径
50弧、長さ4m)に袋入した。炉内の最高温度は95
000で全滞留時間60分のうち80o○以上の温度経
過時間を3び分に設定した。得られた頬糠産物の残留炭
素は2.母重量%であった。これを常温まで冷却後水中
に投入してスラリーとし、塩酸を添加してPH4に保持
しながら30分間縄拝してCaS,Ca○などを完全に
溶出せしめた。この残澄を吏に浮選処理して残留コーク
スと分離した結果、Nj97.9Coo.7、Feo.
4CO.3 SO.2各重量%を含有する金属ニッケル
粉を得た。Niの実収率は99%であった。この金属ニ
ッケルの品質はステンレスなど各種ニッケル含有鉄合金
製造用として好適である。尚浮選で回収された残留コー
クスは再度脱硫還元焔隣工程に繰り返して使用でき、実
質上金属分の損失を皆無にすることができる。実施例
3実施例2と同じ粉砕ニッケルマットを用い、これに6
5メッシュ以下の轟音炭(全炭素65重量%)、消石灰
、炭酸ナトリウムをマット10の重量部当りそれぞれ1
5,60 1.5各重量部を添加混合し、直径約3伽の
団塊に成形した。
この団塊を環状堅型炉の上部から供給し、一方炉下部か
らは重油燃焼ガスを炉排ガスと混合して850二0、酸
素濃度0.1容量%に調節して吹き込むようにした。団
塊の滞留時間は4流ごで、850q0以上の温度経過時
間は2■ンであった。炉からの産出団塊は引続きロータ
リ−クーラーで冷却後水中に投入した。産出団塊の残留
炭素は平均1.$重量%であった。水冷した団塊は湿式
ボールミルで100メッシュ以下に粉砕し、このスラリ
ーを1000ガウスの緑式磁選機で処理した結果、Ni
94.8Cal.3、SI.2、CO.2各重量%のニ
ッケル金属粉が得られた。このニッケル金属粉を更に水
でスラリー化し、塩酸を添加してPH3.5とし30分
間洗浄した。得られた金属粉はN■SI、Coo.7、
Feo.4CO.2、SO.1各重量%であった。ニッ
ケル及びコバルトの実収率はそれぞれ933%、97.
5%であった。実施例 4 C&Sを主成分とする銅硫化物(Cu79.2、S20
.5各重量%)を100メッシュ以下に粉砕し、100
メッシュ以下のコークス、生石灰、硫酸ナトリウムを該
硫化物100重量部当りそれぞれ13,45,3各重量
部添加混合し、実施例2と同一の条件で塔擬した。
福暁産物の残留炭素は1.7重量%であった。曙鱗産物
を常温に冷却後水でスラリー化し、CaS,Ca○、灰
分等をデカンテーションで分離除去し、更に浮選によっ
てコークスと分離して金属鋼粉を回収した。得られた金
属鋼粉は、Cu99.0SO.1各重量%を有し、銅実
収率は99%であった。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 Ni,CO,Cuのうちの何れか一つ以上の金属硫
    化物含有物質に炭素質還元剤、カルシウム酸化物とカル
    シウム酸化物生成物質のうちの一方または両方、及びナ
    トリウム塩を添加混合し、該混合物を非還元性ガスによ
    り750℃以上に直接加熱して金属粉を生成せしめる工
    程を含むことを特徴とする金属回収方法。 2 ナトリウム塩の添加率をNa_2O換算で金属硫化
    物含有物質100重量部当り0.5重量部以上とするこ
    とを特徴とする特許請求の範囲1項記載の金属回収方法
    。 3 混合物をペレツト状又は団塊状に成形して加熱する
    ことを特徴とする特許請求の範囲1項又は2項記載の金
    属回収方法。 4 混合の加熱に環状堅型炉を用いることを特徴とする
    特許請求の範囲3項記載の金属回収方法。
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FR2496125A1 (fr) 1982-06-18
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