JPS6156255A - 非鉄金属鉱石または精鉱からの金属回収精錬方法 - 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】

１週の背■ 発明の分野 本発明は非鉄金属酸化物の鉱石または精鉱から、そして
／または微粒の非鉄金属硫化物の鉱石または精鉱、特に
非鉄重金属硫化物の鉱石または精鉱から、金属を回収す
る精錬法であって、硫化物が空気および／または酸素の
供給で以て酸化される方法、おにびその方法を実施する
装置に関するものである。 更米達に関する記述 そのような非鉄金属酸化物の鉱石は粒状または塊状で入
手できるようになるかもしれないが、一般には、酸化溶
焼法によって硫化物鉱から製造される。この焙焼は大部
に二酸化硫黄の生成をもたらし、それは例えば硫酸を製
造するよう別途処理されねばならない。塊状の酸化物出
発物質の乾式冶金法は一般的には、粗銅または有泡銅を
生成させるのに使用する低い直立炉中において従来は実
施されてきた。還元条件下の低直立炉中で形成されるガ
スは一般には窒素、二酸化炭素、および各種の硫黄化合
物例えばＳＯ２，Ｈ２Ｓ、ＣＯ８゜およびＣ８２から成
る。この種の排ガスのＣＯ含量はほとんどの場合比較的
低く、従ってその排ガスは低発熱量値しかもたない。非
鉄重金属酸化物鉱石は酸化鉄鉱石より一般的にはるかに
容易に還元することができる。 米国特許第３，９４８，６３９号明１ｌ１書は精錬炉を
出るガスと硫化物鉱石または精鉱とが合体して予備処理
帯へ供給され、そこから、冷却されたガスが精錬炉反応
帯の上端へ供給されて硫黄および予熱された硫化物鉱石
または精鉱を回収する方式の、硫化物鉱石または精鉱を
精錬する方法と装置を述べている。 フランス特許明ＩＭ＠第２．１２８．０５３号は金属、
特にニッケルを鉱石から回収する方法と装置を述べてお
り、その中で、金属は空気と低水素撚お１例えばコーク
スとの燃焼によって流動床中で凝離される。 安価な燃料の助

【ノによる鉄鉱石の還元については、ス
ポンジ鉄の形の予備還元した鉄鉱石を熔融ガス化器へ直
接に供給し、その中で比較的低級の石炭の流動床を保ち
残留する酸化物を分解しかつ精錬に必要とする熱を発生
させるのに使用する、ことが既に提唱されてきた。 銅の冶金においては、硫化物精鉱を熔融バーナー中で高
割合のエネルギーを発生させながら直接に酸化させる多
数の方法が提唱されている。その固体火熱バーナーは精
鉱の同時的な焙焼と熔融とが鍼を形成させるのに役立つ
。続く沈降湯溜において、鋏はスラグから分離される。 その方法の欠点はＳＯ２がガス状燃焼生成物として利用
できるようになり例えば硫酸製造用プラントにおいて利
用せねばならない点にある。その上、金属は高い割合で
スラグ中で損失となり、なぜならば、金属の大きな割合
が熔融槽中で支配的である酸化条件の下でスラグ中にＣ
ｕ２Ｏとして溶解するからである。非鉄金属を処理する
その伯の方法は出発物質として酸化物鉱石を必要とし、
還元条件下で作動する低直立炉がその目的に最も広く用
いられる精錬設備である。 懸濁熔融法に続く還元工程段階を運転することもまた提
唱されたが、ただし、そのような配列は排気ガスのため
の複雑な径路を含む。なぜならば、サイクロンからの酸
化性排気ガスと続く熔融室または炉からの還元性排気ガ
スとが別々の配管の中を誘導されねばならないからであ
る。 発明の総括 本発明の一つの目的は、非鉄金属鉱石、特に非鉄重金属
鉱石の処理に特別に有利にまた使用できるような方式で
既知の技法を改良することである。 本発明のもう一つの目的は、硫化物鉱石から元素状硫黄
と高品位熔融金属とを低いエネルギー消費とスラグ中の
損失の最低とで以て生成させることである。 この目的は本発明によると、本質的には、鉱石または精
鉱を塊状および／または粒状で熔融ガス化器中における
石炭流動床へ供給するということにおいて達成される。 本発明による方法の要請事項は、はじめ微粒または塊状
である鉱石が一般的には適切に凝集化されねばならない
ということであり；このことは例えばペレット化、団塊
化あるいは焼結によって行なうことができる。この種の
出発物質を用いるどきには、・工程は処理されるべき鉱
石とそれの各種濃度および組成に適応させて容易に制御
できる。供給されるべき鉱石または精鉱の粒径は通常は
１１ｒｖｎと５０ｍｍの間、好ましくは３Ｍと３０ｍｍ
の間にある。鉄鉱石の処理においては、既知の方法との
相違は、酸化物物質を直接に熔融ガス化器へ供給できる
こと、おｊ：び石炭流動床の存在のために空気または酸
素と石炭との供給割合を還元されるべき鉱石に急速に適
応させて制御できること、である。本発明による方法で
使用される熔融ガス化器は還元用直立炉または異なる還
元装置（ロータリーキルン）を前に置いてもよく、そし
てその還元装置に直接に熔融ガス化器からの排出ガスの
一部を供給してよい。既知設備との差違は、熔融ガス化
器において形成したガスが強い還元性でありかつ高い発
熱吊値をもち、従って予備的還元にきわめて適している
ということにある。その上、熔融ガス化器中の炉雰囲気
の条ｆ［は、そのガス化器を二酸化硫黄の元素状硫黄へ
の還元に使用し、その硫黄を排出ガスから凝縮によって
回収することができるよう、制御することができる。 石炭流動床中の石炭は１喘と５０１１１ＩＩｌの間、好
ましくは１ｍと２５胴との間の粒径をもつことが適当で
ある。 所望の方式においては、石炭流動床へ供給する前に、酸
化物鉱石を５００℃と９００℃の間の温　１１一 度へ予熱するか、あるいは必要ならば約７００℃と９０
０℃の間の温度へ焙焼するか、のいずれがである。出発
物質が比較的高含量の硫化物を右する場合には焙焼が特
に必要である。微粒鉱石は焙焼する前に凝集化させねば
ならない。 塊状鉱石が流動床中を通過するとき、流動床中で生成さ
れる熱ガスと石炭粒子とは金属酸化物と反応し、その金
属酸化物は石炭あるいは一酸化炭素と反応して金属、−
酸化炭素、および／または二酸化炭素を形成する。流動
床中で発生さけることができる高温においては、式ＣＯ
２＋Ｃ−２ＧＯによって表現される平衡は還元性排出ガ
スが形成されるように一酸化炭素生成の方向へずらすこ
とができる。その実際においては、炭素の流動床は関心
のある非鉄重金属の大部分の信頼性のある精錬が確保さ
れるように、１２００℃と１８００℃の間、好ましくは
１３００℃と１７００℃の間の温度に維持するのが望ま
しい。 その工程具体化は銅、鉛、亜鉛、ニッケル、コバルトお
よび錫の鉱石、およびそれらの複合化合物の回収に特に
適している。そのような処理においては、低温で沸とう
あるいは揮発する元素の一部はガス相中に除去され得る
。 エネルギーバランスは、熔融ガス化器から抜出される還
元性ガスが原料物質の予備的還元と予熱に使用されると
いう点で、改良することができる。 その場合において、石炭流動床の温度は熔融ガス化器の
羽目面において熱空気および／または酸素を制御して注
入することによって特に調節できる。 熔融ガス化器中で形成されるガス状反応生成物は一般的
には高発熱量値をもち、高温サイクロン中で精製できる
。 酸化物出発物質が硫化物鉱石から酸化焙焼法において製
造された場吾には、本発明による方法は焙焼から生ずる
ガスを酸化物鉱石と一緒に熔融ガス化器へ供給すること
を可能とし、その中で、生成されたＳＯ２含有ガスは熔
融ガス化器中に含まれる還元性雰囲気および炭素と接触
せしめられて元素状硫黄を形成する。同様に、焙焼から
生ずるガスは熔融ガス化器中の反応によって生成される
排出ガスへ混合してもよく、なぜならば、その反応によ
って生成される排出ガスは元素状硫黄への所望反応をな
おも実施し得るような高温にあるからである。 熔融ガス化器中の石炭の流動床には１から２０ｍｍの粒
径範囲の石炭を供給することが好ましい。 ガス化器中の高温において、石炭は突然乾燥され、脱ガ
ス化され、従ってコークス化される。揮発した生成物は
炭素と反応して一酸化炭素および水素ガスを形成し、こ
れらは流動床を出る一酸化炭素と混合し、ガス化器から
取り出される。コークス化した石炭粒子の主要部が流動
床を構成する。きわめて微細な］−クスが低い割合でガ
スに随伴される。燃焼支持剤は熔融ガス化器下部に設け
た羽目を通して流動床の中へ注入される。流動床の羽目
面における温度は一般には流動床の残りの部分におＣノ
るよりも高く、流動床からの灼熱状微粒］熱風からの窒
素のほかに、−酸化炭素ガスが流動床中を流れる。その
−酸化炭素ガスは羽目近傍で生成するＣｏ２とＣとの反
応によって生成される。 そのガスはその熱の一部をコークス粒子へ送り流動床を
加熱する。流動床は一般には約２から４′ｒｒＬの高さ
をもち、１４００℃と１７００℃の間の温度におりる灼
熱微粒コークスの激しく撹拌された層を構成する。非鉄
金属酸化物鉱石は熔融ガス化器の中へその頂部において
直接に装填され、流動床を下降して還元および精錬され
るようになる。 その液状またはベスト状の成分はコークス床とスラグ浴
とのＷ面において均質化され、スラグがそこで形成され
それは鉱石、石炭灰および何らかのフラックスから成る
。このようにして形成される金属小滴はスラグ中を動く
ときに追加の熱を吸収する。酸化物鉱石はその熱コーク
スによりそして上昇ガスによって一酸化炭素および二酸
化炭素を形成しながら還元されることができる。しかし
１、　　　　そのような還元は、いくつかの非鉄金属鉱
石あるいは非鉄重金属鉱石の場合のように鉱石が容易に
還元することができる場合にのみ実施することができ、
一方、酸化鉄のそのような）！元は過度に大ぎいエネル
ギーを必要とするものである。 流動床上面において出るガスは流動床へ供給されるべき
炭素質物質のコークス化のための熱を供給する。脱ガス
化は石炭の温度上昇、水の蒸発、揮発性成分の放出、お
よび−酸化炭素と水素を形成するそれら揮発性成分の反
応、をもたらす。高品位燃料ガスがこれらガス状反応生
成物と一緒に熔融ガス化器を出る。石炭の揮発性成分含
量に応じて、ガスは通常は５０％と９０％の間のＣＯ２
と１０％と４０％の間の水素との組成をもっている。Ｃ
０２含量はガス渇とともに変り、ガス温の上昇とともに
減少する。 鉄の乾式冶金と比較して銅鉱石処理において提供される
利点は、熔融をより低い温度において実施することがで
きかつより少ないエネルギーでできることにある。 硫化物の鉱石または精鉱の処理のために、前記の熔融バ
ーナーが備りられ、その懸垂バーナーからの火焔ジェッ
トは石炭の流動床」二へ向（Ｊられ、一方、熔融生成物
は石炭床の下方で抜き取られる。 熔融バーナー中で生成される液状またはペースト状の生
成物は石炭の流動床の中へ落下する。熔融バーナーには
微粒状硫化物鉱石または精鉱、スラグ形成物質および循
環原料、並びに予熱された空気、酸素−空気混合物ある
いは純酸素が供給される。この燃焼空気の温度は硫化物
鉱石あるいは精鉱が少なくとも部分的に酸化されるよう
に３００℃から１０００℃の範囲で選ばれる。例えば銅
の回収においておこる反応は以下の式によって表現でき
る： Ｃｕ２Ｆｅ５３＝ＦｅＳ＋ｃＵ２ｓ＋ｓ（吸熱工程） Ｓ＋０２−８０２　　　　　　　（発熱工程）ＦｅＳ＋
３／２０２＝ＦｅＯ＋ＳＯ２（発熱工程）Ｃｔ＋、Ｓ＋
３／２０２＝Ｃｕ２０＋ＳＯ２（発熱工程） 発熱反応が優勢であるために発生する熱は粒状鉱石精鉱
の精錬にとって十分である。工程は通常は１１００℃を
こえる温度において実施される。 熔融バーナー中のその反応の後、形成された反応生成物
は石炭の流動床の中へ投入される。ジェットは石炭流動
床の上面上へ直接にあたる。熔融バーノー一工程と石炭
流動床中で実施される還元工程との直接的な結合はエネ
ルギー面からもまた重要な利点を提供する。熔融バーナ
ー中で形成される熔融生成物は主として金属硫化物、酸
化物およびスラグ生成物であり、これらは小滴の形で微
粒石炭床の中へ導入され、この石炭は酸素と熱空気の混
合物あるいは空気と酸素の熱混合物の注入ににつて流動
化される。石炭流動床中で、酸素と炭素の燃焼はまずＣ
ｏ２、そして−酸化炭素の形成をもたらし、これは気泡
を形成して微粒石炭床を上昇して床の撹拌を促進する。 石炭流動床の高さは制御した割合で石炭を供給すること
によって一定に保たれる。熔融バーナー中で形成される
熔融生成物とＳＯ２含有ガスは流動床の上面へ直接にあ
たる。熔融物質は流動床中をちょろちょろ流れて熔融槽
の底に集められて金属および／または披およびスラグか
ら成る溶融物質の溜りを形成する。 式Ｓ　Ｏ２＋　２０　＝　Ｓ　−ｔ−２Ｇ　Ｏあるいは
ＳＯ，、−１−２ＣＯ＝Ｓ＋２ＧＯによると、ＳＯ２含
有ガスは流動床の炭素あるいは流動床を出た一酸化炭素
あるいはガス流に随伴する微細炭素粒子のいずれかと反
応する。その結果、二酸化硫黄の硫黄は元素状硫黄へ還
元され、凝縮によってガス相から分離することができる
。 流動床を離れるガスは熔融バーナーからのガスと反応し
て主として硫黄蒸気、−酸化炭素、水素および窒素を生
成する。この排出ガスの顕熱は硫化物精鉱を予熱するの
に使用できる。その場合、熱いガス状反応生成物は石炭
流動床上方で好ましくは抜出され、熔融用バーナーへ供
給されるべき出発物質を予熱するのに用いられる。 強烈な反応を確実とするために、本発明による方法は、
石炭流動床を熔融ガス化器中で形成し、熱空気おＪ：び
／または熱酸素および１から５０ＩｎＩｎ１好ましくは
３から２０ｍｍの粒径の石炭粒子を供給することににつ
て維持するような方式で実施することが好ましい。 ガス相中で元素状硫黄を生成する定量的反応を確実とす
るためには、炭素流動床の温度を好ましくは熱空気温度
の調節によって制御し、還元性ガスの割合を熱空気の割
合の調節によって制御する。 還元性ガスが熔融ガス化器中で生成される割合は、ＳＯ
２のＳへの完全還元が保証されかつその硫黄がガス相か
ら凝縮によって全く分離され得るような方式で制御され
る。 本発明による方法は、重要な諸因子を正確に制御するこ
とができかつ１０失例えば銅の損失を既知の懸濁溶融法
と比べて大いに減らづ−ことができるという事実にＪ：
って際立っている。特に１２００℃と１６００℃の間の
温度、好ましくは約１４、　Ｏ０℃の温度を石炭流動床
中で維持することは、銅の鈑あるいは約８０％の銅を含
む鋏を硫化鉄を含まない熔融物質として回収すること、
あるいは、硫化銅をほとんど含まない粗銅を回収するこ
とすら、可能にする。同様に、本発明による方法はまた
ニッケル、鉛、亜鉛、およびコバルトの精鉱のような仙
の硫化物鉱およびそれらの複合化合物の処理に使用でき
る。 本発明に従う方法を実施するために提唱される装置は熔
融バーナーから成り、本質的には、その熔融バーナーを
直接に熔融ガス化器の頂部へ連結し、熔融ガス化器へ熱
空気を注入し炭素粒子を供給しこのガス化器からのガス
状反応生成物を抜き出す１〔めの各配管をこのガス化器
へ連結する、ことを特徴としている。上記ガス状反応生
成物は酸化されるべき出発物質を予熱するのに用いるこ
とが望ましい。この目的のために、気密槽を設けること
が好ましく、これは熔融バーナー上方に置き遠心式粉塵
捕集器から成る。熱いガス状反応生成物を切線的にその
槽の中に導入し回転ガス流を構成させる。鉱石粒子をそ
のガス流へ供給し、熱ガスとの接触状態において加熱す
る。それらの粒子は遠心力によって槽の壁へ向番）では
り出され、サイクロンの底で捕集され、そこから下方に
ある熔融用バーナーの中のｆｆｉ量装置によって抜き出
される。その予熱の後、ガス状反応生成物は浸漬された
パイプによる単純な方式で槽から抜き出すことができ、
そして次に乾式ガス精製器へ供給される。 予熱はいかなる場合においても反応からのガスが硫黄が
凝縮される温度まで冷却されるような温度まで行えばよ
い。ガスが精製されると、硫黄含量は排出ガスからそれ
を冷却して凝縮ににって除去する。 金属、鈑およびスラグから成る熔融生成物は熔融設備か
ら連続的にあるいは間けっ的な抜き出し操作によって取
出すことができる。 本発明による精錬法は、鉄鉱石のみが追加的に供給され
る操作において低炭素含量のフェロアロイの単純直接回
収に用いることができる。フェロクロムはその方式にお
いて、 ４６．０４％の　　　　Ｃｒ２ｏ３ ５０．５２％の　　　　Ｆｅ０ ０．２６％の　　　　Ｆｅ２ｏ３ ０．３０％の　　　　ＣａＯ ９，５８％の　　　　ＭＯＯ １４，５８％の　　　　Ａｆ１２０３ ４．１０％の　　　　Ｓ　ｔ　Ｏ２ ０．００２％の　　　５０３ ０．０２３％の　　　Ｐ２Ｏ５ 残りの酸化物不純物およびアルカリ性物から構成される
クロム鉱からつくることができ二フェロマンガンは ７８から８５％の　　　ＭｎＯ２ ２から４％の　　　　Ｆｅ ６％までの　　　　　Ｍｎ３０４ １から４％の　　　　Ｓ　ｉ　Ｏ２ １から５％の　　　　Ａ、ｉ！２ｏ３ ０．２％までの　　　Ｐ から構成されるインディアン・マンガン鉱からつくるこ
とができる。 本発明による方法は裂開の例証的具体化を参照してさら
に詳細にここに解説するが、その装置は図に示され末法
実施に特に適するものであり、本発明はまた実施例およ
び熱バランスを参照して解説される。 【図面の簡単な説明】 第１図は熔融バーナー法と熔融ガス化器との組合せを示
す線図であり、第２図は元素状硫黄回１反のための拡張
プラン１−を示し、 第３図は酸化物鉱石処理に特に適するプラントを示す。 好ましい具体化の詳細説明 第１図によると、熔融バーナー２はｍ融ガスイ１−器１
の頂部に備えられ、炉の垂直軸の中にのびている。精鉱
は囲いのある供給用ビン３からフィーダー５を経て供給
され、そのビンの中で反応器ｈ＼ら配管４を通って供給
されるυ１出熱ガスにｊ；つて予熱される。熔融ガス化
器１において形成しｌこ熱いガス状反応生成物は供給ビ
ン３の中へ切線方向で供給され、そして供給ビン中を流
れ抜＋１燃焼されるべき物質を加熱したのち、浸漬管６
を通して取り出され、熱ガスサイクロン７へ供給される
。 熔融バーナー２の灼熱空間において、予熱されｌこ出発
物質は切線方向で流入する酸素あるｔ７）ｌま切線方向
で流入する酸素と熱空気の混合物の中１こ懸濁され、そ
こで灼熱される。燃焼によって（１已成１”る高温にお
いて、精鉱は間もなく小さい溶融滴をＭｅ成し、これは
ＳＯ２火焔と一緒に炭素流動床の上面に衝突する。その
操作において、石炭は別途、好ましくは連続式に装填さ
れる。 石炭流動床８の温度は羽口９を通して注入される熱空気
あるいは熱空気と酸素の混合物の熱含量によって調節す
ることができる。石ｒＡ流動床はＣｕ　　ＯおよびＦｅ
３Ｏ４をＣｕおよびＦｅＯへ還元し、石炭を脱ガス化し
、熔融生成物の温度を所望最終値へ調節し、ＳＯ２の一
部を硫黄へ還元し、流動床を出る窒素含有およびＣＯ含
有ガスを約１４００℃へ加熱する、役割を果たす。ＳＯ
２の還元を除外すると、上記の物理的および化学的工程
は寸べて比較的少ない熱しか必要とせず、従ってそれら
のための燃料潤費はさほど大きくない。 石炭は主要部分がＳＯ２の還元に使われる。流動床から
発生する気泡は鎮静空間１０の中で流動床の上方で泉の
ように吹き出し、その中で、熔融バーナーから来てかつ
ＳＯ２と熔融生成物から成る懸濁体は自流するＣＯガス
または窒素ガスによって速度を下げられ、加熱されそし
て還元される。 鎮静空間１０ど排出ガス配管の中において、利用できる
ようになつＩＣ８Ｏ２の大部分はＣＯによりそして流動
床から随伴されるコークス粉塵の炭素含量によって還元
されるはずである。ガス温度は平均して約１３００℃に
あり、その目的には十分である。ガスの還元力は微粉コ
ークスが流動床中で燃焼される速度の調節によって制御
することができる。排出ガス配管中での炭素との８０２
の反応は随伴粉塵中の炭素のロスを実質的に減少させ、
かつ反応が吸熱的であるためにガス温の低下をもたらす
。 上記の反応によって生成されるガスの顕熱含量は精鉱を
予熱するのに用いられる。 熱ガスザイクロンから成るガス精製段階において、随伴
固体は捕集され、次いで粉塵として配管１１中で？８融
バーナーへ供給することができる。 ライン１２は加熱空気と酸素を熔融バーナーへ供給する
。 粗銅または鍜およびスラグ１４はタップ間口１３を通し
て熔融ガス化器の下部から抜き出づことができる。 この方法において、ガスの組成は反応条件の変化の結果
として、特にＳＯ２をＣで以て還元してＣＯと８２を形
成させる流動床中の反応に基づいて、連続的に変えられ
る。流動床上方の空間の中で形成されるガス雰囲気は主
として硫黄、−酸化炭素、水素、懸濁炭素粉塵、ＳＯ２
および窒素から成る。排出ガス配管中の一酸化炭素、水
素および炭素による残留二酸化硫黄の完全反応は、硫黄
、−酸化炭素、水素および窒素を含むガスの形成をもた
らす。ガスを強く冷却するほど、ｌ−１２３゜ＣＯＳ、
およびＣ８２の形成がよりおこりやすい。 上記化合物からの元素状硫黄の生成は当業において知ら
れている。硫黄を分離してしまうとその排出ガスは主と
してＣｏ、ＨおよびＮ２並びに少量のＣＯ２を含み、従
ってその排出ガスは高い発熱量値をもち例えば空気の予
熱に、あるいは高品位のエネルギー伝達媒体として、使
用できる。 フラッシュ・スメルテイングとしてまた知られている懸
濁精錬法と石炭流動床中での精錬との組合せによって提
供される特別な利点は、酸化工程と還元■稈とが単−設
備の中で組合わされ、高エネルギーガスが同時に生成さ
れるという点にある。 銅の１１１１においては、特別の利点は彼から粗銅にい
たる全生成物をスラグ中での銅の大きい損失を伴なうこ
となく製造し得るという事実に基づく。 エネルギーの供給は熔融バーナーと石炭流動床の下方に
配置した空気羽口とによって、精鉱品質が工程上はんの
少ししか影響をもたないように調節することができる。 制御変数として使用できる因子は酸素供給割合、熱空気
温度と割合、流動床の高さ、鋏のＩＶ１度、および燃料
消費である。精鉱を構成する原料物質と石炭の品質は特
に高い基準を満たす必要はない。鉛、亜鉛、アンチモン
などのような望ましくない付随元素は高い反応温度にお
いて蒸発させることができ、ガス相から分離することが
できる。 製造コストは元素状硫黄、高品位の鋏または粗銅、およ
び高エネルギーガスが同時に、低品位無煙炭の助りで以
て製造されるという事実によって大いに下げられる。 第２図は元素状硫黄回収に必要な追加設備をさらに詳細
に示している。熔融ガス化器はここでも１と命名されて
いる。熔融バーナー２は熔融ガス化器１と同軸的である
。供給ビンはここでも３の２号である。この場合、酸素
と空気は熔融バーナー２へ別々の配管１５と１６におい
て供給される。 予熱段１＄ｉ１７において、空気を排出ガスのエネルギ
ーによって予熱する。予熱ビン３から抜き出されるガス
は配管６中で第一の高温サイクロン７へ流れ、その中で
固体が捕集される。捕集された固体は配管１１中で熔融
バーナー２へ循環される。 第二の高温サイクロンが設けられている。その第二高温
サイクロンを出るガスは熱交換器１９を経て工程からの
廃熱回収のために導かれる。冷却用ガスはｌｊｉ！管２
０中２０中され、硫黄が凝縮装置２１において凝縮され
る。凝縮室２１にはクラウス法プラント２２が続き、そ
れにガス洗浄器２３が続く。クラウス法プラント２２の
中で、硫化水素は酸化されて硫黄を形成する。この目的
のために、クラウス法プラントには燃焼室２４が続く。 クラウス法炉中の反応は次のとおり表現できる：ＳＯ＋
２１−Ｉ　　Ｓ→３Ｓ＋２１−１２０゜熱空気は予熱器
１７中で予熱され、配管６中で燃焼室２４へそして熔融
ガス化器１０羽口９へ供給される。もう一つの熱交換器
あるいは廃熱ボイラー２５が排出ガス用流路の中に組込
まれる。残りの排出ガスは固体乾燥段階２６の中で原料
物質を乾燥するのに使用できる。その乾燥段階２６を出
るガスはもう一度粉塵捕集器２７を通過し、捕集固体は
配管２８中で精鉱ビン２９へ供給される。 この場合、石炭は別途、好ましくは連続方式で石炭ビン
３ｏから装填される。 本発明は以後は、実施例へを参照してより詳ｍ１ｌｌに
説明する。９０％の銅パイライト （ＣＬＩＦｅＳ２　）と１０％の脈石（ＳＯ２）とから
成る銅精鉱を使用した。その精鉱を乾燥し６００℃へ予
熱した。最終生成物は８０％の銅と２０％の硫黄を含む
高品位鍍から成り立っていた。 ４０％のＦｅを含むスラグも生成した。供給石炭は次の
組成をもっていた： Ｎ２０　　　　３％ 灰分　　　　　１２％ 揮発物　　　　２５％ 固定炭素　　　６０％ ０　　　　　　８．５％ ｈｌ　　　　　　　　３．７％ Ｎ　　　　　　　１．４％ ８　　　　　　１．２％ 全炭素　　　　８５．２％ 正味発熱量　６０００キロカロリー ＝２５．１００キロジユール 石炭の２０％は粉塵としてロスされる。 非ガス化炭素全体はＳＯ２と反応する。 液状生成物は約１２００℃の温度にあり、流動焼支持剤
は純酸素から成り立っていた。流動床中のコースは熱空
気で以て５００℃においてガス化した。 石炭は３ｍと２５ｍの間の粒径で供給した。最も細かい
粒子の割合はＳＯ２の完全反応を確実にするよう変動さ
せた。以下に報告するエネルギー収支はＣ０１１」２、
Ｎ２、およびＳから成る最終ガス組成を仮定して実現さ
れる。熱収支は各種の段階について計算し、そして、熔
融バーナー中の精錬、？、動床表面におけるＳＯ２の部
分還元、並びに流動床、について特定的に計算した。鎮
静空間についてのガス収支、粉化石炭の反応後のガス収
支、および鎮静空間および精鉱予熱器を含む領域の熱収
支もまた確定された。この検問により次の値が得られた
： バーナー中の精錬おＪ：び流動床中のＳＯ２の部分還元
： １０００Ｋｇの精錬は９００　ＫＨの銅パイライトと１
００Ｋｇの脈石から成り立っている。 ９００　Ｋｇの銅パイライトは３８７　Ｋｙの高品位鈑
（Ｃｕ２）　、４３２ＫｇのＦｅＳおよび８１　Ｋｇの
Ｓへ転化された。 ２２２５ｍ　　の０２がＦｅＳと８２を３５２　Ｋｇの
ＦｅＯと１６７５ｍ　　のＳＯ２へ酸化するのに必要と
された。４２８　Ｋｇのフラックスの添加は合計量８８
０　Ｋｇのスラグ形成をもたらした。 残留ＳＯは多分水素と反応してＳとＨ２Ｓを形成する（
Ｓｏ２＋Ｈ２＝１Ｓ＋２Ｈ２０）。 テール・ガスは次の組成であった： Ｓ２　　ＣＯ１」２　Ｎ２　Ｎ２０ 硫黄と水の凝縮後は、最終組成は ＣＯＮ２　Ｎ２　ダ ５ｍ３４７８．８　６２．６　３３６　８７７．４％　
　　　　　　　５４．６　７．２　　３８．３であった
。 ガ、１ｔ１８７０Ｋｃａｌ／５ｍ３（＝７８３５ｋＪ）
の発熱量をもっていた。テール・ガス全体で１．６００
，０ＯＯＫｃａｌ（＝６．７００．０００ｋＪ）の熱量
をもっていた。 記述のケースにおいて、以下の量が精鉱１００に９につ
いて必要とされた： ３１７Ｋｇ（７）石炭（正味発熱ｆｆ１＝６０００Ｋｃ
ａｌ＝２５．１００ｋＪ） ４３０　Ｋｇの７ラツクス ２２２５ｍ３の０ ４２６ＳＴｒＬ３の熱空気 総括的エネルギー収支は次のとおりである：熱入力　　
　　　　　　　ｋｃａ　Ｉ　　　　　ｋＪ空気予熱　　
　　　　　　６４，８００　　　２７１．５００６００
０ｋｃａｌ＝２５，１００’ｋＪ／Ｎｇの正味発熱量を
もつ 石炭３１７　Ｋ９　　　　１，９０２，０００　　７，
９６９，４００１０績んの精鉱　　　１，００３，２０
０　　４，２０３，４００熱出力　　　　　　　　　ｋ
ｃａｌ　　　　　ｋＪ鍍の顕熱含量　　　　　　６７．
８００　　　２８４，１００スラグの顕熱含量　　　２
８＆、６００　　１，２６９，２００フθチ ガスの顕熱含量　　　　２１５，８００　　　　嗣今、
２００ガスの化学的熱含量　１，６００，０００　　　
Ｂ、７０４，０００元素状硫黄の 化学的熱含量　　５２４．０００　　２，１９７，７０
０損失　　　　　　　　　２７３．３００　　１　、１
４５．１００合計　　　　　　　　２，９７０，０００
　　１２，４４４，３００化石エネルギーの７．９６Ｇ
Ｊから成るエネルギー人力と高品位ガス熱の形の１．６
ＧＪ＝６．７ＧＪの熱出力とが存在するので、精鉱の１
メ一トル屯あたりのエネルギー正味消費量は僅かに約３
００、０００Ｋｃａｌ　（＝１，２５７，０ＯＯＫＪ　
）にしか達しない。 このことは、銅金属の１メ一トル屯あたりで約Ｉ　Ｇｃ
ａｌ　（＝　４．　、２　Ｇ、Ｉ）を必要とすることを
意味する。追加の４００　、　ＯＯＯＫｃａｌ　（＝　
１，６７６、ＯＤＤにＪ）が酸素生成に必要とされ、従
って５から６ＧＪの合計エネルギーが管状鋼１メートル
屯についても必要とされる。 第３図は流動床焙焼炉３１を示し、これには鉱石とフラ
ックスとが例えば粒状形態で供給される。 鉱石が酸化物のみから成る場合には、それは希なケース
ではあるが、その装置の中で装填されるべき物質を予熱
するだけで十分である。硫化物鉱の処理においては、酸
化はＳＯ２含有ガスを形成しながら実施され、このガス
は流りＪ床焙焼炉から抜出されるかあるいは焙焼された
精鉱と一緒に配管３２と適当なフィーダー３３および３
４を通して熔融ガス化器３５へ供給することができる。 熔融ガス化器３５のガス化器のヘッドは３７の記号をも
っている。石炭は配管３６中で熔融ガス化器３５へ供給
される。比較的安い石炭をその目的に使用できる。石炭
の適当な流動床３８が熔融ガス化器の下部において形成
される。この目的のために、熱空気および／または熱酸
素を羽口３９を通して熔融ガス化器の中へ注入する。熔
融ガス化器にはその底近くにタップ間口４０が設けられ
、これを通し金属とスラグを抜出すことができる。還元
性反応器ガスは排出ガス配管４１の中で熔融ガス化器か
ら抜出され、配管４２を経て流動床焙焼炉から取出され
る二酸化硫黄含有ガスと一緒に供給される。溶媒ガス化
器からの排出ガスはなおも十分に高い混同にあり、そし
て石炭流動床からの随伴微粒物質あるいは粉塵のために
ＳＯ２の元素状硫黄への反応にとって十分に高い割合で
炭素を含んでいる。反応器からのり１出ガスは高温サイ
クロンへ供給され、その中で、固体がガスから分離され
る。粉塵は配管４４中で取出され、熔融ガス化器３５へ
石炭と一緒に供給されるか、あるいは暇焼物へ混和され
てもよい。精製された排出ガスは一般には、炭素、硫黄
、−酸化炭素、二酸化炭素、窒素、Ｃｏ５１Ｃ８２、Ｈ
２Ｓおよび少量のＳＯ２を含む。硫黄は上記ガスから凝
縮により、そしてクラウス法プラント中の処理によって
回収することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は熔融バーナー法と熔融ガス化器との組合せを示
す線図であり、第２図は元素状硫黄回収のための拡大プ
ラントを示し、第３図は酸化物鉱石の処理に特に適する
プラントを示している。 １・・・熔融ガス化器、　　２・・・熔融バーナー、３
・・・供給ビン、　　　　５・・・フィーダー、７・・
・熱ガスサイクロン、８・・・石炭流動床、９・・・羽
口、１０・・・鎮静空間、１３・・・タップ開口。

Claims (19)

【特許請求の範囲】
1. （１）非鉄金属酸化物の鉱石または精鉱からおよび／ま
   たは微粒状の非鉄金属硫化物、特に非鉄重金属硫化物の
   鉱石または精鉱から金属を回収し、その際硫化物鉱石を
   空気および／または酸素の供給によって酸化する、精錬
   方法であって； 鉱石または精鉱を塊状および／または粒状の形態で熔融
   ガス化器（１、３５）の中で石炭の流動床（８、３８）
   へ供給することを特徴とする、方法。
2. （２）硫化物鉱石を熔融バーナー（２）へ供給し、フレ
   ームジェットが石炭の流動床（８）へ向けられかつ熔融
   生成物が石炭の床の下方で抜き出されることを特徴とす
   る、特許請求の範囲第１項に記載の方法。
3. （３）供給する鉱石または精鉱の粒径が１ｍｍと５０ｍ
   ｍの間、好ましくは３ｍｍと３０ｍｍの間に選ばれるこ
   とを特徴とする、特許請求の範囲第１項に記載の方法。
4. （４）流動床中の炭素質粒子の粒径が１ｍｍと５０ｍｍ
   、好ましくは１ｍｍと２５ｍｍの間に選ばれることを特
   徴とする、特許請求の範囲第１項、第２項または第３項
   に記載の方法。
5. （５）鉱石を５００℃と９００℃の間の温度へ加熱し、
   必要ならば７００℃と９００℃の間の温度で焙焼しその
   後に石炭の流動床（８、３８）へ供給することを特徴と
   する、特許請求の範囲第１項、第３項または第４項に記
   載の方法。
6. （６）石炭の流動床（８、３８）を１２００℃と１８０
   ０℃の間の温度、好ましくは１３００℃と１７００℃の
   間の温度に保つことを特徴とする、特許請求の範囲第１
   項および第３項から第５項のいずれか１項に記載の方法
   。
7. （７）熔融ガス化器（１、３５）から抜き出される還元
   性ガスを原料物質の前還元と予熱に用いることを特徴と
   する、特許請求の範囲第１項および第３項から第５項の
   いずれか１項に記載の方法。
8. （８）石炭流動床の温度を熱空気および／または熱酸素
   の注入によって制御することを特徴とする、特許請求の
   範囲第１項および第３項から第５項のいずれか１項に記
   載の方法。
9. （９）熔融ガス化器（１、３５）中で形成されるガス状
   反応生成物を高温サイクロン（７、１８、４３）中で精
   製することを特徴とする、特許請求の範囲第１項および
   第３項から第８項のいずれか１項に記載の方法。
10. （１０）焙焼からのガスを熔融ガス化器（１、３５）中
    で形成されるガス状反応生成物に添加し、この添加を、
    必要ならば、石炭の流動床の中で行ない、そして形成さ
    れたＳＯ＿２をすべてＳへ還元することを特徴とする、
    特許請求の範囲第１項および第３項から第９項のいずれ
    か１項に記載の方法。
11. （１１）熔融ガス化器（１、３５）の中で形成された熱
    いガス状反応生成物を炭素の流動床（８、３８）の上方
    で抜き取り、熔融バーナー（２）へ供給されるべき出発
    物質を予熱するのに用いることを特徴とする、特許請求
    の範囲第１項または第２項に記載の方法。
12. （１２）石炭の流動床の温度を熱空気の温度の制御によ
    って調節し、還元用ガスの速度を熱空気速度、空気−酸
    素速度および石炭供給速度によって調節することを特徴
    とする、特許請求の範囲、第１項から第１１項のいずれ
    か１項に記載の方法。
13. （１３）石炭の流動床において１２８０℃と１６００℃
    の間の温度、好ましくは約１４００℃を維持することを
    特徴とする、特許請求の範囲第１項、第２項、第１１項
    および第１２項のいずれか１項に記載の方法。
14. （１４）熔融ガス化器中（１、３５）で形成される還元
    性ガスの速度と温度を制御して、熔融バーナー（２）に
    おいて形成されたＳＯ＿２のＳへの完全還元を保証しか
    つその硫黄が特に凝縮によってガス相から分離されるよ
    うにする、ことを特徴とする、特許請求の範囲第１項、
    第２項、第１１項、第１２項および第１３項のいずれか
    １項に記載の方法。
15. （１５）炭素質物質を、必要ならば予熱した酸素含有ガ
    スと一緒に注入することを特徴とする、特許請求の範囲
    第１項から第１４項のいずれか１項に記載の方法。
16. （１６）鉄鉱石を非鉄金属鉱石に添加してフェロクロム
    あるいはフェロマンガンのようなフェロアロイを形成す
    る直接精錬を可能にすることを特徴とする、特許請求の
    範囲第１項から第１５項のいずれか１項に記載の方法。
17. （１７）熔融バーナー（２）から成り、その熔融バーナ
    ー（２）が熔融ガス化器（１）の頂部へ直接的に連結さ
    れ、かつ、炭素粒子の供給、必要ならば予熱した酸素含
    有ガスの供給、およびガス状反応生成物の抜き出し、の
    ための配管（４、９、３６、３９、４１）が熔融ガス化
    器（１、３５）へ連結されていることを特徴とする、特
    許請求の範囲第１項、第２項および第１１項から第１６
    項のいずれか１項に記載の方法を実施する装置。
18. （１８）熔融バーナー（２）をガス気密ハウジングの下
    部に配置し、熔融ガス化器（１）からガス状反応生成物
    を抜き出すための配管（４）を上記ハウジングへ連結し
    その中へ好ましくは切線方向で開放させ、そして、ガス
    精製器（７、１８）へ通ずる配管（６）もまた上記ハウ
    ジングへ連結する、ことを特徴とする、特許請求の範囲
    第１７項に記載の装置。
19. （１９）固体を抜き出すための配管（１１）をガス精製
    器（７、１８）と熔融用バーナーへ連結することを特徴
    とする、特許請求の範囲１７項または第１８項に記載の
    装置。