JPS6156258A - 銅鉛マツトの連続乾式製錬方法及び装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、銅に比べ鉛含有量の高い銅鉛マ・２トの連
続製錬方法及びこの方法を実施するための装置に関する
。

〔発明の概要〕

本発明は、銅に比べ鉛含有量の高い銅鉛マットの連続乾
式製錬方法及びこの製錬方法を行うための装置において
、 適当な条件のもとて液体マットと銅含有鉛合金とを生成
させた後、この液体マットから転炉スラグと粗銅とを生
成させ、この粗銅を精製することにより、 銅に比べ鉛含有量の高い銅鉛マットを経済的に精製し、
環境汚染のない連続精製方法を実施できるようにしたも
のである。

〔従来の技術及び発明が解決しようとする問題点〕銅鉛
マットは銅又は鉛製錬の中間生成物として知られている
。この銅鉛マットの化学組成は使用する一次原料に応じ
てかなりの程度、例えば銅１５〜５０％、鉛１０〜６０
％、鉄０〜３０％、硫黄１０〜２５％の範囲で変化する
。このマツ１−が付加物として例えばヒ素、アンチモン
、スズ、ニッケルを様々な割合で含有する場合もある。

先行技術で一般に行われている製錬法によると銅含有量
３５％以下の、銅に乏しい銅鉛マットが、銅含有量の多
いスラグ等の銅損体と一緒に溶融処理されることにより
４５％前後の銅含有量に濃縮　・される。この操作は一
般に高炉内で行われ、濃縮銅鉛マットの他に例えば粗鉛
も生じる。この粗鉛は粗鉛処理部へ送られる。約１２〜
１８％の鉛を含有した濃縮銅鉛マットはバッチ式にＰｉ
ｅｒｃｅＳｍ　ｉ　ｔｈ型転炉で吹製処理により粗銅に
転化される。

空気中の酸素で酸化した後ケイ酸担体の添加により主に
鉛、鉄が転炉スラグとなる。転炉のダストになるのは鉛
の一部（約２０％）と更に別の揮発物質の一部にすぎな
い。この処理法にともなう決定的欠点として化石エネル
ギー担体、例えば高炉操業に使用するコークスの消費量
が多く、高炉での原料装入の準備に費用がかかり、Ｓｏ
ｔに乏しく硫酸の製造に使用できない廃ガスが発生し、
銅鉛マットの不純物、例えば鉛やヒ素が高炉及び転炉の
各種中間生成物に移行し、転炉の操業が不連続であり、
高炉及び転炉の付近で排出されるダストやガスによる環
境汚染の問題が生じる。

銅製錬において一次原料から粗銅を連続的に製造する方
法が更に各種公知である。これらの方法では銅含有量に
比べて例えば鉛、ヒ素、アンチモン等の不純物の含有量
が極めて少ない硫化銅鉱又はその精鉱が原料として使用
される。経済性、省エネ及び操作技術上の利点の他、環
境汚染の決定的改善も連続操作全体でもって追求される
（工学と採鉱ジャーナル（Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　ａ
ｎｄ　ＭｉｎｉｎｇＪｏｕｒｎａｌ）、１７３（８）、
第６６〜６８頁。金属ジャーナル（Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏ
ｆ　Ｍｅｔａｌｓ）第２４巻第４号第２５〜３２頁）。

硫化鉱石又はその精鉱から銅を乾式製錬する連続法がド
イツ特許公開公報第２９４１２２５号により公知であり
、その場合、鉱石はマットと一層スラグとに溶融され、
マットは粗銅と転炉スラグとに転化される。スラグ、特
に−次スラグでの銅損失を少なくするため過剰の酸素を
用いて溶融操作を行い、銅含有量の比較的高いマット及
び−次スラグを回収し、−次スラグ及び転炉スラグに含
まれた銅を還元により得る。この方法は銅含有量の少な
い鉱石用に開発されたものでなく、特に鉛含有量の多い
銅鉛マットを処理することができない。

硫化銅含有物質から銅を得るドイツ特許公告公報第１９
２２５９９号により公知の方法によれば特にニッケルを
かなりの量含有した溶湯を１３００℃を超える温度で強
力な乱流状態に保ち、不純物の一部を揮発後酸化吹製し
、硫化銅を液状の銅として更に精製する。Ｎｉ含有量が
約１４％以下である点を別として上記刊行物の実施例の
中で不純物Ｓｅ、Ａｓ、　Ｂｉ、　Ｐｂの含有量は最大
で０，２％以下とされている。公知の方法においてはヒ
素を効率的に取除きかつマット液相と混合不可能な金属
相として貴金属を効率的に濃縮できる様にするために銅
対ニッケル比を所定の値に調整することが主要な課題で
ある。又、連続操作法は開示されていす、銅鉛マットは
装入されない。

本発明の目的は、銅に比べ鉛の含有量が高い銅鉛マット
を経済的に精製し、環境を汚染しない連続法を提供する
ことである。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は銅１５〜５０％、鉛１０〜６０％、硫黄１０〜
２５％及び鉄Ｏ〜３０％並びに通常の不純物からなる銅
鉛マットの連続製錬方法に関するものであり、本発明に
よれば前記目的は、連続的に逐次行われる操作工程であ
って、 （ａ）第１の工程で、１２５０℃を超える温度における
還元性、中性又は酸化性条件の下で溶湯の激しい乱流を
ひき起こしながら揮発性鉛成分及び場合によってはその
他の揮発可能な含有物質を蒸発させてダストとし、鉛２
０重量％以下の溶融マット並びに銅含有鉛合金の状態の
金属鉛を精製させること、 （ｂ）第２の工程で、１２５０℃を超える温度で遊離酸
素含有ガスを吹込み又は吹付けて、（ａ）工程で生成し
た溶融マットから酸素含有量の多い転炉スラグと鉛含有
量１重量％以下の粗銅とを共存形成させ、同時にマット
内の揮発可能な不純物を十分にダストに変換させること
、及び（ｃ）第３の工程で、１重量％以下の鉛とその他
のニッケル、ヒ素、アンチモンといった不純物を含有し
た粗銅を遊離酸素含有ガスの吹込み又は吹付けにより精
製し、スラグ形成剤を添加して選択酸化を行うことによ
り不純物をスラグ化し、予備精製銅を得ることから成る
操作工程により達成される。

従って本発明の方法−は銅鉛マットの溶融とその処理、
処理後の銅鉛マットの吹製、生じた粗銅の精製という連
続的逐次工程を含む。

各工程に影響を及ぼす熱力学的量は温度と酸素分圧であ
る。温度は燃料装入量と製錬反応の反応熱とによって決
定される。所要の酸素分圧は燃料対酸素比の設定により
調整される。蒸発速度又は物質の混合を一層向上するた
め特に溶融操作中に浴の攪拌が激しく行われる。

〔実施例〕

本発明の方法の実施にあたってはＣｕ１５〜５０％、Ｐ
ｈ１０〜６０％、８１０〜２５％及びＦｅＯ〜３０％並
びに；ｍ常の不純物からなる銅鉛マットが原料となる。

銅と鉛の重量比は通常１：１〜３：１である。

以下に一例として示す炉の全体の概略図を基に本発明方
法を更に詳細に説明する。

粗砕した例えばＣｕ４２％、Ｐｂ４０％及び３１６％か
ら成る銅鉛マット３を気密装入弁４から第１図に示す溶
融兼揮発炉のシャツｌ〜２に装入する。

銅鉛マットは柱状装入物５として炉床１の床面上に静置
し、勾配をなして炉床室内に入る。

１台以上のバーナー６によって装入物の傾斜部をなす銅
鉛マットを溶融して溶融マット７を生成させる。炉床内
で装入マットが溶融することにより柱状装入物５が連続
的に沈降し、粗砕した銅鉛マットを定常的に補４會する
ことができる。炉床室内の溶融マット７は１台以上のバ
ーナー６により１２５０℃以上の温度に昇温され、揮発
可能な元素、特に鉛やヒ素を揮発させる環境を作り出す
。

空気や不活性ガス等のパージガス８がパージノズル９か
ら溶湯の内部に又は表面に噴射されて溶湯内に強力な乱
流を生成し、蒸発速度が最適化される。

１台以上のバーナー６には還元炎、中性炎又は酸化炎が
使用される。鉄を含まない銅鉛マットの処理時には不活
性パージガスと組合わせて中性又は還元性条件が調整さ
れる。鉄を含み例えばＣｕ４６％、ＰｂｌＢ％、３２０
％及びＦｅｌＯ％からなる銅鉛マットの処理時には中性
又は酸化性パージガスと組合わせて条件が酸化性に調整
される。

溶融工程でスラグが生じる場合にはスラグ取出口１１か
らスラグを抜き取る。鉄含有量の多いマットの場合、装
入した銅鉛マットに酸化カルシウムとして例えば石灰石
を添加してＣａＯを約１０〜２０重量％含む石灰フェラ
イトスラグを形成させる。この組成のスラグは鉛溶解性
に乏しく、鉛の活動性を高めて揮発さＭるために好まし
い。

炉床１の溜めにば銅−鉛−硫黄溶融系に対応してｐｈ含
有量５０％以上の銅含有鉛合金１２かたまり、湯口１３
から押し出される。

処理済みの銅鉛マット１４は銅含有量が約６０％、鉛含
有量が２０％以下であり、マット出口を通って炉から連
続的に流出し、吹製工程に達する。

装入した銅鉛マットに含まれた鉛の６０％以上が溶融操
作中に蒸発し、溶融炉のダストとなり、ＳＯ２含有ガス
１０とともに排出される。このダストは４５重量％以上
の鉛を含む。

処理済みのマット１４は後段の吹製炉において連続的に
粗銅へと転化される。好適な吹製炉の一例を第２図に示
す。

この吹製炉は円形又は矩形断面を有する溝として構築さ
れ、耐火ライニングされた炉体１５からなる。炉体１５
の前面には処理済みの銅鉛マット１４用人口１６と粗銅
１８用出口１７がそれぞれ設けである。粗銅１８用の出
口１７はサイフオン式連続湯口（図示せず）の形状に形
成されている。

この鋼湯口１７からある距離を隔てて前面か又は側面に
転炉スラグ２０用連続式場口１９が設けられている。

吹製炉の炉蓋又は側壁に１個以上のノズル２１が配置さ
れている。このノズルから空気又は酸素富化空気を溶湯
に吹込み又は吹付けて清金的吹製反応を行わせる。揮発
可能な不純物を揮発させる決定的要因は１２５０℃以上
の溶湯温度と激しい浴乱流である。

定常状態での連続運転においては送風２２の流量と溶融
炉からのマット１４の供給量とを相互に調整し、鉛１％
以下の粗銅を吹製炉から連続的に排出するようにする。

それには生成した転炉ガスの銅対鉛の重量比が少なくと
も１でなければならない、すなわち銅の一部を酸化せね
ばならない。

このプロセスは吹製炉内で粗銅１８の他に酸素富化液体
スラグ２０が共存するように送風２２とともに持込む酸
素量を選定して行う。このスラグはマット入口付近で連
続的に流入されるマット１４と反応させる。その際、簡
略化して示すと、下記の反応が自然に起きる。

ａ　）　Ｃｕ２Ｓ　（マット）→−２０（スラグ）−２
Ｃｕ（金属）　＋５Ｏ２ ｂ）ＰｈＳ（マツＩ−）＋３０（スラグ）＝ＰｂＯ（ダ
スト）＋５Ｏ７ ＰｂＳ（マット）＋２０（スラグ） −Ｐｂ（ダスト）　＋５Ｏ２ ＳＯ２ガスの遊離により反応個所の溶湯が激しく乱流を
起こし、反応速度及び蒸発速度が有利な影響を受ける。

この自然反応により、マツＩ−１４に含まれた鉛が粗銅
に移行するのが阻止される。そのかわりに、マットとス
ラグとの自然反応により、残存鉛が速やかに揮発し、そ
の大半が転炉ダストとなる。その他の揮発物は鉛と共に
ダストとして排出される。転炉ダストはＳＯ８富化廃ガ
ス２３と共に排出され、廃ガス洗浄部においてガス気流
から分離される。

反応に必要な送風２２は浴表面に垂直又は斜め方向から
高い運動エネルギーで溶湯に噴射される。

送風は浴面下ノズルから金属浴内に直接導入することも
可能である。

転炉内の揮発条件を改善するため場合によっては石灰２
４を添加して石灰含有転炉スラグを生成させることがで
きる。

生成した粗銅１８は他の不純物の他になお鉛を１重量％
以下含有する。この粗銅は転炉の後段に設けた精製炉で
精製され、その鉛含有量は０．２％以下となる。

好適な精製炉の一例を第３図に示す。

この炉中で鉛、アンチモン等の鋼中の不純物は公知の方
法で空気又は酸素富化空気２７により部分酸化され、ス
ラグ形成剤により酸化物として凝結される。スラグ形成
のためにはケイ酸含有スラグを使用するのが好ましい。

このスラグに酸化ホウ素等適当な添加剤を加えるとスラ
グ中の不純物の活性が低下するので精製効果を著しく高
めることができる。

生成したスラグ２９は別の還元工程において、回収した
不純物例えば鉛、アンチモン等を還元して鉛合金を形成
し、これを精製して粗銅１８精製用の精製スラグ２８と
して再利用することができる。

粗銅１８の処理は連続的に行われる。銅１８に含まれた
不純物の酸化に必要な空気２７は吹込ランス３０から溶
湯に向けて噴射される。生成したスラグ２９は精製炉か
ら湯口３１を通って流出する。精製した粗銅３３は湯口
３４を通って炉から流出する。熱の損失を補うため精製
炉はバーナー３２で加熱される。

本発明は更に本発明による方法を実施する装置に関する
。好適な装置は個々の炉間で材料を連続的に流すことを
確実に行うための好適な手段により結ばれた第１図〜第
３図に示す各炉集成装ＷＥ、■及びＲからなる。即ち本
発明の装置は、ａ）シャフト部２及びこれと結合した炉
床部１とから成り、溶融されるべき銅鉛マット３を連続
的に供給する手段４、少なくとも１台のバーナー６と燃
料、遊離酸素含有ガス及びパージガスを連続的にかつ制
御しながら供給する手段６と９、並びに処理済みの溶融
マット１４、スラグ１１ａ１銅含有鉛合金１２及び廃ガ
ス１０をそれぞれ取出す手段１１．１３及び１０ａを有
する溶融炉Ｅ。

ｂ）溶融炉Ｅからの溶融マツＩ−］、　４を供給する手
段１６、反応物質２２．２４を供給する手段並びに液状
粗銅１８、液状転炉スラグ２０及び廃ガス２３をそれぞ
れ取出す開口１７．１９及び２３ａを有し、処理した溶
融マット１４を吹製処理して粗銅へ転化させる吹製炉■
及び Ｃ）溶融粗銅１８を供給する手段２５、遊離酸素含有ガ
スを供給する手段３０、スラグ及びスラグ形成剤等の反
応物質を供給する手段２８、並びに精製スラグ２９、精
製粗銅３３及び廃ガス３５をそれぞれ取出す開口３１．
３４及び３５ａを有する粗銅用精製炉Ｒ をそれぞれ具備する各炉集成装置からなる。

本発明は次のように要約することができる。

本発明は銅に比べ鉛含有量の多い銅鉛マットの連続乾式
製錬方法に関するものである。経済的で環境汚染のない
操業を行うため、一連の連続作業工程において、 ａ）１２５０℃を超える温度における適当な雰囲気の下
で溶湯の激しい乱流をひき起こしながら揮発性鉛成分を
ダストとし、鉛含有量の減少した液体マットと銅含有鉛
合金の形態で金属鉛とを生成させ、 ｂ）工程ａで生成した液体マットに１２５０℃を超える
温度で遊離酸素含有ガスを吹込み又は吹付けることによ
って酸素含有量の多い転炉スラグと鉛含有量１重量％以
下の転炉銅とを生成させ、マット内の揮発性不純物をダ
ストに変換させ、Ｃ）１重量％以下のＰｂ、　Ｎｉ、＾
ｓ、Ｓｂといった不純物を含有した転炉銅を遊離酸素含
有ガスの吹込み又は吹付けによって精製する。選択酸化
により不純物をスラグ化すると精製粗銅が得られる。

〔発明の効果〕

本発明の方法により銅鉛マットの製錬過程において決定
的改善が達成され、次のような利点が得られる。

１、銅鉛マットの処理が連続的に行われる。

２、銅鉛マットに含まれた揮発可能な成分、特に鉛のダ
スト化が大体において図られる。

３、鉛を多く含んだ合金の形態で粗鉛の一部を工程から
取出し、粗鉛処理部に直接供給することができる。

４、従来のプロセスに比較してスラグ及び中間生成物の
発生量が少ない。

５、ＳＯ□含有廃ガスはすべて硫酸製造に利用すること
ができる。

６、精製した粗銅は鉛含有量０．５％以下、好ましくは
０．２％以下で取出される。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明方法を実施するための炉集成装置の１例を
示し、第１図は溶融炉、第２図は吹製炉、第３図は精製
炉の説明図である。 なお図面に用いた符号において、 Ｅ−・−−−一一−−−−−−−−−−−−溶融炉２−
−−−−−−−−−−−−−−−−−シャフト３−−−
−−−−−−−−−−−−一銅鉛マット６−−−−−−
−−−−−−−−−バーナー７−−−−−−−−−−−
−溶融マット８−−−−−−−−−−一−−−パージガ
ス１４−−−−−−−−−−−一銅鉛マットｖ　−一−
−−−−−−−−−−−−吹製炉１　Ｂ−−−−−−−
−−−−−粗銅 ２２−−−−−−−−−−−−送風 ２４−−−−−・−−−〜−−石灰 Ｒ−−−−−−−−−−−−−−−−−精製炉２７−−
−−−−−−−−−一空気 ２９−−−−−−−−−−−−−一精製スラグ３２−−
−−−−−−−−−−−バーナー３３−−−−−−−−
−−一・−精製粗銅である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、銅１５〜５０％、鉛１０〜６０％、硫黄１０〜２５
   ％及び鉄０〜３０％並びに通常の不純物から成る銅鉛マ
   ットの連続乾式製錬方法において、 連続的に逐次行われる操作工程であって、 （ａ）第１の工程で、１２５０℃を超える温度における
   還元性、中性又は酸化性条件の下で溶湯の激しい乱流を
   ひき起こしながら揮発性鉛成分および場合によってはそ
   の他の揮発可能な成分を蒸発させダストとし、鉛２０重
   量％以下の溶融マット及び銅含有鉛合金の状態の金属鉛
   を生成させること、 （ｂ）第２の工程で、１２５０℃を超える温度で遊離酸
   素含有ガスを吹込み又は吹付けることによって、（ａ）
   工程で生成した溶融マットから酸素含有量の多い転炉ス
   ラグと鉛含有量１重量％以下の粗銅とを共存形成させ、
   同時にマット内の揮発可能な不純物を十分にダスト化さ
   せること及び（ｃ）第３の工程で、１重量％以下の鉛と
   その他のニッケル、ヒ素、アンチモンといった不純物を
   含有した粗銅を遊離酸素含有ガスの吹込み又は吹付けに
   より精製し、その際前記不純物を選択的酸化によってス
   ラグ化し、予備精製銅を得ることを特徴とする方法。 ２、銅鉛マットが鉄を含有する場合、溶解工程の際に遊
   離酸素含有ガスの吹込み又は吹付けにより鉄を酸化させ
   かつＣａＯ担体の添加によりＣａＯ含有量約１０〜２０
   重量％の石灰フェライトスラグに転化することを特徴と
   する特許請求の範囲第１項に記載の方法。 ３、銅鉛マットの鉄分が少ない場合、銅鉛マットの溶融
   及び過熱に使用する燃料が中性又は還元性で燃焼され、
   不活性ガスの吹込み又は吹付けにより不純物の揮発に必
   要な浴乱流が生成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。 ４、溶融工程において銅−鉛−硫黄系状態図の中に存在
   する混合比の間隙に対応する組成を有し一部脱鉛したマ
   ットと、鉛含有量が５０重量％を超え、前記マットと共
   存する金属状合金とをそれぞれ得て、両相を別々に取出
   すことを特徴とする特許請求の範囲第１項〜第３項のい
   ずれかに記載の方法。 ５、粗銅の精製時に生成するスラグにＳｉＯ＿２及びＢ
   ＿２Ｏ＿３といったオキシド化合物を添加することを特
   徴とする特許請求の範囲第１項〜第４項のいずれかに記
   載の方法。 ６、ａ）シャフト部（２）及び、溶融すべき銅鉛マット
   （３）を連続的に供給する手段（４）、少なくとも１台
   のバーナー（６）、燃料並びに遊離酸素含有ガス及びパ
   ージガスをそれぞれ連続的にかつ制御して供給する手段
   （６）及び（９）、処理後の溶融マット（１４）を取出
   す手段、廃ガス（１０）、スラグ（１１ａ）及び鉛富化
   銅合金（１２）をそれぞれ取出す手段（１０ａ）、（１
   １）及び（１３）をそれぞれ具備し、シャフト部（２）
   に連結した炉床部（１）からなる溶融部（Ｅ）、 ｂ）溶融部（Ｅ）から溶融マット（１４）を供給する手
   段（１６）、反応物質（２２）及び（２４）を供給する
   手段、並びに液状粗銅（１８）及び液状転炉スラグ（２
   ０）をそれぞれ取出す開口（１７）、（１９）及び廃ガ
   ス（２３）を取出す開口をそれぞれ具備し、処理した溶
   融マット（１４）を吹製処理して粗銅へと転化する炉（
   Ｖ）、 ｃ）液状粗銅（１８）を供給する手段（２５）、反応物
   質を供給する手段（２８、３０）、精製スラグ（２９）
   及び精製粗銅（３３）をそれぞれ取出す開口（３１）、
   （３４）及び廃ガス（３５）を取出す開口をそれぞれ具
   備する粗銅用精製炉（Ｒ）、をそれぞれ具備することを
   特徴とする銅鉛マットの連続乾式製錬装置。