JPS6211054B2

JPS6211054B2 -

Info

Publication number: JPS6211054B2
Application number: JP285079A
Authority: JP
Inventors: Edomondo Bikutaa Baa Harusuto Daaku; Henrii Meisu Robaato; Maaku Honteinasu Ratsuku
Original assignee: Societe Generale Metallurgique de Hoboken SA
Current assignee: Societe Generale Metallurgique de Hoboken SA
Priority date: 1978-01-13
Filing date: 1979-01-13
Publication date: 1987-03-10
Also published as: DE2900676C2; CA1102141A; AU519207B2; IT1117568B; FR2414558B1; NO790105L; GB2013246B; NO154400C; JPS54101702A; AU4330979A; NO154400B; FR2414558A1; GB2013246A; SE7900288L; US4214897A; DE2900676A1; IT7967065A0

Description

【発明の詳細な説明】本発明は非鉄金属を化合物として含有するスラ
グ若しくは他の冶金副生物から非鉄金属を抽出す
る方法において、これら物質を投入形電極を備え
た電気炉中で、固体還元剤の層の下で、電気抵抗
によつて加熱することによつて溶融状態とし、該
物質の有効な撹拌を得るためにこの溶融物質に非
酸化性ガスを吹込むことによる該スラグ若しくは
他の冶金副生物からの非鉄金属の抽出方法に関す
る。

非鉄冶金からの溶融スラグを処理する方法は既
に公知である（ドイツ公開特許第2727618号公報
参照）。

この公知の方法においては、溶融スラグの上面
に層状に分布する固体炭質還元剤が使用され、そ
して非酸化性ガスは、溶融スラグを循環せしめ、
該スラグが炭質還元剤の層を通して突出し、その
層の外部に達するような割合及び速度で送入され
るこの方法によると液体スラグ中に吹込まれる非
酸化性ガスの流量はスラグのメートルトン当り、
好ましくは30ないし100Nm³／ｈである。

この方法の第１の欠点は、ガスを液体スラグ中
に高流量で送入するため、通常は円滑に、多くの
場合連続的に操作され、好ましくは中断すること
なく長時間続けられる投入形電極を有する電気炉
の運転条件と合致しない程の激しい撹拌を生ぜし
むることである。例えばガスを吹込まない操作と
比較すると、運転状態が電気的に不安定となり、
それは電流および炉による瞬間消費電力の急激か
つ大巾な変動となつて現われる。；また力率
（cos）は、通気しない操作において一般的な値
よりずつと低い値になる。結果として、電気的不
安定性を修正するため特殊の装置を備えなければ
ならず及び／またはペナルテイーが結局は配電器
によつて適用されるであろう。一方スラグの激し
い撹拌が、炉のライニング（内装）の摩耗を促進
し、炉の天井および側壁上に液状物を衝突させる
等の全ての因子は炉の耐用年数の減少と長期連続
操作の可能性の制限要素となる。

上記方法の他の欠点は、高ガス流量により操作
温度で高い蒸気圧を有する金属が揮発化してしま
うということである。これは還元溶融操作中ガス
相から得られる粉末中に通常回収されるある種の
金属、例えば亜鉛にとつては利点と考えられ得
る。しかしながらこの揮発化は、好ましくは還元
されるべきスラグから液体状態で直接に回収され
る他の金属例えば鉛にとつては望ましくない、最
少に制限されねばならない。鉛と亜鉛とが還元さ
れるべきスラグ中に同時に存在している場合に
は、両金属の揮発化の間に歩み寄りを見出さなけ
ればならない；この場合には最適条件はしばしば
比較的低い揮発化率に相当することが認められ、
これを上記方法の条件下で実現するのは不可能で
ある。

上記方法の他の欠点は、スラグに吹き込まれた
高流量のガスが高温で浴からはなれ、無視し得な
い量の熱エネルギーを奪い去り、これを効率的に
回収するのは多くの場合困難であるため、炉の電
極に電気エネルギーを追加供給することによつて
埋め合わさなければならないということである。

上記方法の更に他の欠点は、非酸化性ガスを多
く消費し、その結果ガスの費用が合計操作費用中
に占める割合を高め、例えば処理されるべきスラ
グが高価な金属を比較的少量含有する場合または
これら金属の価値が比較的低い場合には操作の採
算を低下させることである。

本発明の目的は、種々の上記欠点を解消するこ
とである。

この目的のため、本発明の場合は、非酸化性ガ
スを処理すべき物質のトン当り、0.5〜10Nm²／
ｈの速度で送入して実質的に溶融物質全体を固体
還元剤の層を通過して逃すことなく該固体還元剤
の層と充分に接触させる。実際本発明者等は処理
物質と還元剤との充分な接触を実現させるために
は、還元剤の層を通過させるほど激しくスラグを
撹拌する事は不必要であり、反対にスラグの各粒
子が還元されるために還元剤と接触する機会を有
するには該スラグの滑らかで規則的な対流を実現
させるだけで充分であることを見出した。このよ
うに流量が処理する物質のトン当り0.5Nm³／ｈ
以下であると撹拌効率は低くなり、一方処理され
る物質のトン当り10Nm³／ｈ以上であると過度の
撹拌が生じ、もはや実質上冶金性能を改善せず、
反対に炉の操作の不安定性の増加と過度のダスト
の生成と過度のエネルギーの消費を生じるという
ことが認められる。

一方本発明者等は、処理される物質のトン当り
0.5ないし10Nm³／ｈの流量の範囲内では、例え
ば一定の金属が還元される速度を指標として測定
した冶金性能の流量に比例した改善は認められ
ず、より低い流量で最大の改善率が得られ、一方
高い流量では、流量をいかに増加しても改善の度
合いが徐々に小さくなるのみであることを見出し
た。また本発明者等は、ガス状で還元され、炉の
ガスによつて運ばれる亜鉛のような金属にとつて
は、一定量のスラグと接触するガスの合計量が重
要な役割を果し、トン当り10Nm³／ｈの流量まで
冶金性能が実質上向上し続けることを見出した。
好ましくは液体状態で還元される鉛のような金属
にとつては、一定量のスラグと接触するガスの合
計量の果す役割は重要性が低くそしてトン当り
2.5Nm³／ｈを越す流量では冶金性能の実質上の
改善はもはや認められない。このように鉛のよう
な金属の場合には、トン当り2.5Nm³／ｈより低
い流量で操作するのが有利である。

処理すべき物質が好ましくは液体状態で抽出さ
れる少くとも２種の金属を含有し、その１種は鉛
のような容易に還元できる金属であり、他のもの
はスズのような還元され難い金属の場合には、容
易に還元できる金属が最初に還元され、還元され
難い金属がその後に還元されるということは公知
である。また還元され難い金属の還元は、該金属
が容易に還元できる金属に対しある程度の溶解性
を示す場合、その化学活性が低下するため容易に
なるということも公知である。しかしながらこの
効果は、容易に還元できる金属が還元され難い金
属の還元中に、処理されるべき物質と充分に接触
する場合にのみ活用することができる。本発明の
方法においては、このような充分な接触は、非酸
化性ガスの吹きこみがスラグの層中で起る場合に
は、金属は炉の底部に停滞し、その上にあるスラ
グとの化学交換が不可能となるため実現されない
ことが認められた。その場合にはスラグの層に金
属を運び、突出させ、及び分散させるために液体
金属層に非酸化性ガスを吹き込むのが有利である
と判明した。またその場合に処理される物質のト
ン当り0.5ないし2.5Nm³／ｈの範囲の非酸化性ガ
スの流量が、炉の操作の良好な安定性を維持しな
がらスラグへの金属の良好な分散を得るために充
分であることが認められる。

このようなスラグの還元によつて容易に還元で
きる金属層を調製する代りに、特にスラグが液体
状態で回収されねばならない還元しがたい金属の
みを含有する場合は、このような金属層の存在下
で還元操作を開始することもできる。

目的がニツケルとコバルトのような鉄に可溶な
還元しがたい金属を回収することである場合は、
非酸化性ガスの吹き込まれるこの金属層は、スラ
グの還元前に加えるかスラグの還元中に形成され
る合金鉄によつて構成すると有利である。

非酸化性ガスとして、窒素ガスのような不活性
ガス、水素ガス、メタンガスまたは天然ガスのよ
うな還元ガスを使用することができる。本発明の
方法には、還元反応に関与し、還元速度に好まし
い影響を与え、固体還元剤の必要量を低下させる
天然ガスまたは水素含有ガスを使用するのが特に
有利である。更に天然ガスは、容易に入手でき、
比較的安価であるという利点を有する。

一方このガスを使用する場合は、射出ノズル中
のガスのクラツキングを避けるため、処理される
物質中への送入速度は、好ましくは５ｍ／秒より
高い値でなければならないことが認められた；ま
たこのような送入速度は、処理される物質の撹拌
効率を高める役割も果す。水素含有ガスとして、
改質天然ガスを使用することができる。

本発明方法の操作においては、多くの場合、適
当な物理的及び化学的性質を有する使い尽したス
ラグを生ぜしめるのに必要なフラツクスを処理さ
れる物質に添加する必要がある。特に金属の良好
な抽出のため、しばしば使い尽したスラグ中に充
分量の酸化カルシウムの存在が必要であることは
公知である。この存在は通常は石灰石または焼成
石灰を添加することによつて確保される。処理す
べき物質を固体状態で供給する場合は、フラツク
スを添加する簡単な方法は、これらを炉への投入
材料と混合することによつて混和することからな
る。処理すべき物質を液体状態で供給する場合
は、この方法を適用することはできない。この場
合にフラツクスは、浴の表面へ単に分布させるこ
とによつて容易に添加することができ、ついには
固体還元剤と混合し、本発明方法を特徴ずける非
酸化性ガスの流量の吹込みは、処理する物質とフ
ラツクスとの良好な接触を確保し、フラツクスの
急速な溶解を確保するのに十分であることが認め
られる。

抽出されるべき金属が好ましくは液体状態で回
収される場合には、金属と使い尽したスラグの融
点が一致する最も低い可能な温度でこの方法の操
作を行なうのが有利である。このことは、抽出さ
れるべき金属、例えば鉛が比較的高い蒸気圧を有
し、比較的強い揮発傾向を有する場合特に重要で
ある。この場合に、1100℃より高く1250℃より低
い温度で充分可融性を示し、操作可能となるスラ
グ組成を選択するのが有利である。

本発明の方法は回分操作並びに連続操作に適用
することができる。連続操作の場合には、しかし
ながら平均還元速度は、同じ投入量で回分的に同
じ炉で操作する場合より遅い。なぜなら処理すべ
き物質は、これが炉に導入されると同時に炉の内
容物によつて稀釈されるからである。使い尽した
スラグの回分操作と同一の還元速度を得るには、
平均還元速度の減少は、炉で処理すべき物質の滞
留時間を増加させることによつて埋合せられる。
結果として還元速度を充分に増加させうる非酸化
性ガスの流量は、処理すべき物質のトン当りの該
ガスの消費量を著しく高め、その結果この方法は
結局は処理すべき物質が価値の高い金属を比較的
少量含有するかまたはこれら金属の価値が比較的
低い場合にはあまり有利ではなくなる。この場合
には処理すべき物質のトン当り好ましくは0.5な
いし1.5Nm³／ｈの比較的低いガスの流量で操作
するのが有利である。一方連続操作においては、
処理すべき物質を一方の端から供給し、使い尽し
たスラグを他方の端でとりだす細長く伸びた形の
炉で操作することによつて炉の内容物による処理
すべき物質の稀釈の影響を減少させることも有利
である。

本発明方法及びその利点は、添付の図面に基ず
いて説明する以下に記載の実施例を参照すればよ
り良く理解されるであろう。

実施例１本発明方法を第１図で説明する炉で実施した。
炉は60KVAの公称動力と約200の有効容積を有
する。この炉は内幅50cm、内長90cmの長方形断面
を有する。この炉は本質的にるつぼ１、電源（図
示せず）に接続する２本の黒鉛電極２、湯出し口
３、投入口４、屋根５、るつぼ１の中央下部に非
酸化性ガスを吹き込む管６及び排ガスの出口ダク
ト７からなる。管６はアルミナ製である；この管
は内径10mmであり、この管の下端はるつぼ１の底
より20cm上に位置している。重量％で鉛30％、ス
ズ1.5％、亜鉛4.6％、酸化カルシウム12％、二酸
化ケイ素15％、鉄12％を含有する液体スラグ850
Kgをこの炉で処理した。浴の高さは50cmである。
天然ガスを1.7Nm³／ｈの流量で管６を通して吹
き込み、８で表示されるコークスを９で表示され
るスラグ浴がコークスの薄層（約１ないし２cm）
で絶えずおおわれるように加えた；この目的のた
め１時間当りコークス約５Kgを加えねばならなか
つた。スラグの温度を約1230℃に保つた；この目
的のため37KWの電力を供給せねばならなかつ
た。スラグ９から抽出される鉛とスズは１０で表
示される金属層を形成する。またスラグから抽出
される亜鉛は、ダクト７を通して還元処理で生成
するガス（CO，CO₂，H₂，H₂O）と共に炉から
でてゆく。操作後５時間たつと、スラグの鉛含有
量は0.5％に、スズ含有量は0.8％にそして亜鉛含
有量は２％に降下する。この時浴の合計高さは42
cmであり、スラグの高さは35cmそして金属の高さ
は７cmであつた。

非酸化性ガスを吹き込まないことを除いては同
一条件で操作した場合に、同じ度合いのスラグの
消耗は、操作の約20時間後にはじめて達成される
ということは注目すべきである。一方実施例の条
件下では浴の表面の撹拌はわずかしか起らず、電
力の変動は規定した値の10％以内であつた；鉛の
揮発化（ダクト７を通して亜鉛と一緒に集めた）
は、出発スラグ中に存在する鉛の８％に相当し
た。

実施例２管６の下端がるつぼ１の底部から５cmに位置す
ることを除き、実施例１に記載したのと同じ炉で
本発明方法を実施した。操作条件は同一である。
操作後５時間たつとスラグの鉛含量は0.5％に、
スズ含量は0.25％に、そして亜鉛含量は２％に低
下した。処理中操作の安定性は良好であり、電力
の変動は規定した値の10％以内であり、鉛の揮発
化は出発スラグ中に存在している鉛の８％に等し
い。

実施例３管６の下端がるつぼ１の底部から５cmに位置す
る前記実施例２に記載したのと同じ炉で本発明方
法を実施した。

重量％で鉛10％、スズ1.8％、亜鉛5.7％、酸化
カルシウム16％、二酸化ケイ素21％、鉄18％含有
する液体スラグ700Kgを炉で処理した。最初に鉛
185Kgを加えた；これらは溶融し、炉の底にたま
り、５cmの高さの層を形成した。それから前記実
施例と同じ操作条件を適用しながら管６を通して
天然ガスを吹き込んだ。

吹き込み後５時間すると、スラグの鉛含量は
0.3％に、スズ含量は0.25％にそして亜鉛含量は
２％に低下した。

鉛185Kgを添加しないことを除いて同一条件で
操作した場合は、吹込み後５時間してのスラグの
組成は、鉛0.3％、スズ1.3％及び亜鉛２％である
ことは注目すべきである。

実施例４本発明方法を第２図で説明する炉で実施した。
炉は内幅50cm、内長130cmの長方形断面を有す
る。この炉は本質的にるつぼ１１、炉の長手方向
で列になつて配置されている３本の黒鉛電極１
２、供給とい１３、上部湯出し口１４及び下部湯
出し口１５、屋根１６、るつぼ１１の下部に非酸
化性ガスを吹き込む２本の管１７及び排ガスダク
ト１８からなる。投入口（図示せず）は、浴の表
面に固体物質を配置させるために屋根１６に備え
てある。管１７はアルミナ製である；この内径は
６mmであり、この下端はるつぼ１１の底から５cm
に位置している。

重量％で鉛40％、スズ2.5％、亜鉛4.5％、酸化
カルシウム3.7％、二酸化ケイ素12％及び鉄11％
含有するスラグを、この炉に45Kg／ｈの速度で供
給とい１３を通して液体状態で供給した。天然ガ
スを各々の管１７を通して0.6Nm³／ｈの流量で
吹き込み、コークスをスラグ浴２０がコークスの
薄層でたえずおおわれるように加えた。石灰も
1.8Kg／ｈの平均速度で加えた。石灰とコークス
を屋根６に備えられている投入口を通して加え
た；浴の表面に分布させたコークスと石灰の混合
物は、１９で表示される。電極１２に18KWの電
力を供給することによつてスラグの温度を約1210
℃に保つた。２０で表示されるスラグから抽出さ
れた鉛とスズは２１で表示される金属層を形成す
る。またスラグから抽出される亜鉛はダクト１８
を通して炉から排出する。

炉が50cmの浴の高さまで満たされた後、スラグ
２０と金属２１を上部湯出し口１４及び下部湯出
し口１５を通してそれぞれ定期的に、スラグ層の
高さが常に約35ないし40cmからなり、金属層の高
さが約７ないし12cmに保持されるような頻度で排
出する。炉に含まれるスラグの重量は、800ない
し915Kgの間で変化する。

炉が約50時間を要して定常操作状態に達した
時、湯出し口１４から排出されるスラグの組成
は、鉛0.36％、スズ0.29％及び亜鉛1.5％に安定す
る。鉛の揮発化は、出発スラグ中に存在する鉛の
10％に等しい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法を実施するのに使用される
炉の第１の型の概略縦断面図を表わし、第２図は
本発明方法を実施するのに使用される炉の第２の
型の概略縦断面図を表わす。図中、１，１１……るつぼ、２，１２……黒鉛
電極、３……湯出し口、４……装入口、５，１６
……屋根、６，１７……管、７……出口ダクト、
８……コークス、９……スラグ浴、１０，２１…
…金属層、１３……供給とい、１４……上部湯出
し口、１５……下部湯出し口、１８……排ガスダ
クト、１９……コークスと石灰の混合物、２０…
…スラグ。

Claims

【特許請求の範囲】１非鉄金属を化合物として含有するスラグ若し
くは他の冶金副生物から非鉄金属を抽出する方法
において、これら物質を投入形電極を備えた電気
炉中で、固体還元剤の層の下で、電気抵抗によつ
て加熱することによつて溶融状態とし、該物質の
有効な撹拌を得るためにこの溶融物質に非酸化性
ガスを吹込むことによつてこれら物質を処理する
にあたり、非酸化性ガスを処理される物質のトン
当り0.5ないし10Nm³／ｈの流量で送入して実質
的に該溶融物質全体を前記固体還元剤の層を通過
して逃すことなく前記固体還元剤の層と充分に接
触させることを特徴とするスラグ若しくは他の冶
金副生物からの非鉄金属の抽出方法。２非鉄金属を液体形で抽出し、非酸化性ガスの
流量が処理される物質のトン当り0.5ないし2.5N
m³／ｈである特許請求の範囲第１項記載の抽出方
法。３少くとも操作の一部を液体金属層の存在下で
実施し該液体金属層中に非酸化性ガスを吹込む特
許請求の範囲第１項または第２項記載の抽出方
法。４液体金属層が、スラグの還元操作中に形成さ
れる特許請求の範囲第３項記載の抽出方法。５スラグの還元操作を液体金属層の存在下で開
始する特許請求の範囲第３項記載の抽出方法。６非酸化性ガスとして水素含有ガスを使用する
特許請求の範囲第１項ないし第５項のいずれかに
記載の抽出方法。７水素含有ガスが改質天然ガスである特許請求
の範囲第６項記載の抽出方法。８非酸化性ガスとして天然ガスを使用する特許
請求の範囲第１項ないし第５項のいずれかに記載
の抽出方法。９処理される物質中への天然ガスの送入速度が
５ｍ／秒以上である特許請求の範囲第８項記載の
抽出方法。１０処理すべき物質を液体形で供給し、フラツ
クスを浴の表面に分布させる特許請求の範囲第１
項ないし第９項のいずれかに記載の抽出方法。１１操作を1100ないし1250℃の温度で実施する
特許請求の範囲第１項ないし第１０項のいずれか
に記載の抽出方法。１２操作を連続的に実施し、非酸化性ガスの流
量が処理される物質のトン当り0.5ないし1.5N
m³／ｈである特許請求の範囲第１項ないし第１１
項のいずれかに記載の抽出方法。１３細長く伸びた形の炉を使用し、処理すべき
物質を一方の端に供給し、一方抽出後のスラグは
反対の端から排出する特許請求の範囲第１２項記
載の抽出方法。