JPS62501980A - 有価金属を含有する廃棄物を処理する方法 - 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】 有価金属を含有する廃棄物を処理する方法本発明は有価金属を含有し、かつ主と して有機成分を包含する廃棄物を、その有価金属成分がそれから容易に回収する ことのできる生成物の形態に作り上げる（　ｗｏｒｋ　ｉｎｇ−ｕｐ）処理方法 に関する。

さらに詳しくは、本発明は縦軸の周りに回転でき、かつ一つの同一反応炉の開孔 を通じて装入及び排出する反応炉で前記成分を熱分解及び（又は）燃焼すること による有機成分の放出に関する。

特に、本発明はこれに限られるのではないが、可燃性銅スクラツプ、例えば屡々 他の必要金属有価分、例えば貴金属を含有する電気ケーブルスクラップ及び電子 スクラップ材料を処理（ｗｏｒｋｉｎｇ−ｕｐ）する方法に関する。このような 材料のほかに本発明はまた金属有価分を含有する例えば電池スクラップの如き鉛 スクラップ及びステンレス鋼の如き合金鋼スクラップを含有する他の２次材料を 処理するのに使用されつる。こ＼において、金属有価分とは、主として銅、ニッ ケル、コバルト、鉛、及び貴金属の如き非鉄金属を意味する。存在する有機物質 は屡々プラスチック、ゴム、紙、油、タール、グリースの群より成るものであり 、前述の種類の２次材料を処理するときは経済上及び環境上の観点から損失を低 く保つことが必要である。

１１ｏｌｉｄｅｎによって考え出され、５Ｅ−Ｂ−８１０４４９０−１及び例え ばＵＳ−Ａ−４，４１５，３６０に該当する他め明細書に示された方法によれば 、相当量の有機物質を含有する金属含有廃棄物は本明細書の冒頭の項に示した手 段で、回転反応炉における有機材料の熱分解及び（又は）燃焼によって処理され る。この公知方法を実施するとき、初めの出発材料に存在するすべての有機成分 を除去した後に残留するｆｉｔ　Ｒ金属含有生成物は時には、残留生成物を少く とも部分的に溶着する後の熱分解乃至燃焼方法の完了によって見い出される形態 で反応炉より除去される。この先行技術によれば、反応炉の温度は油−ガスバー ナーの助けで、そこで１０５０〜１１００℃に上昇され、それによってスクラッ プに存在する金属は部分的に溶着される。この部分的に溶解された内容物は次い で反応炉より除かれた、レードルで冷却せしめられて塊状体の底で固体金属層に よって一緒に保たれている多孔塊状体を形成する。熱分解又は燃焼残留材料はそ の後適当な乾式冶金溶錬炉にその時固体の形で移され、そこで処理され、その金 属成分を抽出するか、又は時には溶融炉に装入される前に部分的に溶着、固化さ れて多孔塊状体を形成する。この溶融炉はピアス−スミス−転炉（Ｐｉｅｒｃｅ −３ｍｉシｈ−ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）とすることができ、それでは普通の鋼製造 技術によれば銅マットが粗銅に転化され、−刃鋼マットの鉄成分をスフラッグ化 し、硫黄成分を酸化する。然しなから、銅転炉におけるスクラップ材料の溶練は 、例え普通に遭遇される多くの問題が本出願人のさきの明細書に記載、説明され ている方法を実施することによって実質的に克服できても、多くの問題を生ずる 。この点で遭遇する最も重要な問題の一つは燃焼せるスクラップ残渣が多量の微 細物質を含有することであり、それは転炉で取扱われ、装入されるとき多量のダ ストを生ずる。上述のように、本出願人のさきの明細書のスクラップ燃焼方法を 記述するとき、この問題は燃焼残渣を部分的に溶着することによって大きく克服 できるので、この微細部分は生成する溶融浴に溶着又は吸収される。

然しなから、その重量とサイズのために、前述の公知の方法を実施するとき生成 される多孔塊状体は特に炉装入の魅力のある別の形態を提供しない。例えば、実 際には反応炉のレンガライニングに増大する消耗を生じて、その内部に過度の機 械的衝撃力をかけることなくして、これらの塊状体を装入することは困ｇｔであ る。

塊状体は反応炉で崩壊するのが遅れているのがまた発見された。

概説すると、安全のためにすべてのタイプの燃焼スクラップ残渣は転化が始まる 前に転炉で少くとも１時間予熱されなければならない。固体スクラップ材料は転 化方法の開始に次いで一定時間転炉で冷却せしめられ、その結果、凝固による羽 口の一定の閉塞を防止するために、溶融浴を通じて酸素富有ガスを吹精すること によって必要な高い転炉温度を保つことが必要である。スクラップ溶解に次いで スクラップに存在する例えば鉄及び亜鉛は大量の熱を発生しながら酸化され、そ れ故に反応炉における温度パターンは転化工程中に大きく変る。

従って、燃焼せる銅スクラツプ残渣及び有価金属と相当量の有機物質とを含有す る他の残渣を簡単にして有効な手段、就中、銅マットを粗銅に転化する転炉を組 合せた通常の銅溶練装置でこのような廃棄材料の取扱いを完全にするのが望まし い場合に、処理及び加工するのが方法には必要である。

本発明の目的は、前述の種類のスクラップ材料を処理及び加工するためのこのよ うな簡単な方法を提供することであり、それでは前述の如き回転反応炉において 廃棄物の有機成分を熱分解及び燃焼するとき得られる重要な利点が、燃焼した材 料の残渣の簡単な追加処理と組合わされ、また銅転炉において燃焼したスクラッ プの残渣をさらに加工するとき、予め遭遇する欠点が実質的に排除される。こ＼ における回転反応炉に関しては、本出願人のさきの明細書に記載し、示唆した種 類の回転々炉に限られるものではなくて、単一の共通の炉装入及び排出開口部を 結合し、溶湯を処理することのできる、例えば短筒炉の如き回転炉のような他の 回転反応炉を包含する。

この目的は下記請求の範囲に記載した処理工程を特徴としている本発明方法によ り達成される。

従って、本発明によれば、材料の有機成分はまず本出願人のさきの特許明細書５ Ｅ−Ｂ−８１０４４９，０−１（Ｕ、５−Ａ−４，４１５，３６０）に記載した ような手段で熱分解及び（又は）燃焼される。有機成分の大部分を熱分解及び（ 又は）燃焼によって少くとも除去するのに続いて生成する固体燃焼残渣は金属硫 化物材料の助けで形成される反応炉に存在する溶融浴と密接に接触せしめられる 。溶融浴は浴が生成されるとき金属硫化物材料が固体状態で反応炉に装入される 場合に炉で生成されるか又は廃棄物を反応炉に装入する前のような工程のはじめ の段階において生成されるかのいずれかである。また、生成された溶融浴は、固 体燃焼残渣が溶融浴と密接に接触せしめられるその時に反応炉に装入される。

浴は酸素ガスで自生的に、適当なる共通の炉装入及び排出開口部を通じて反応炉 に挿入された精鉱−酸素ガスバーナーの助けで、金属硫化物をフラッシュ溶練す ることによって生成されるのが好ましい。

然しなから溶融浴はフラッシュ溶練以外の方法でも生成されることは諒解される であろう。例えば、地下燃料を燃焼することによって浴を生成することも本発明 の範囲内であり、その場合精鉱以外の金属硫化物材料が溶着される。前述のよう に、このような材料はまた反応炉の外部で溶着され、廃棄的に少くとも大部分の 有機成分の除去に次いで、液体状態で反応炉に装入され、そこで溶融浴の少くと も一部を形成し、固体燃焼残渣はそれと密接に接触せしめられる。この点におい て、金属硫化物材料が選ばれ、そしてそれは金属硫化物相及び（又は）金属相、 時にはさらに酸化スラグより成る溶融浴を提供し、金属硫化物相は適当に銅マッ ト、即ぢ銅−鉄基硫化物の溶湯より成る。この好ましい生成物を包含する実例に ついては後述する。金属相は相当量の有価金属、他にはスパイス、即ちアンチモ ニー及び（又は）ひ素を結合した実質的に硫黄のない金属合金、就中ｒｅ、　Ｎ ｉ、　Ｃｏ、　Ｓｎ及びＣｕの如き金属を溶解しているスパイスを溶解すること のできる溶融鉛浴より成ることができる。

スラグはフラッシュ溶練相と結合するか又はそれに先立って、例えば熱分解乃至 燃焼相に先立って、廃棄物とともに反応炉に適当なフラックス、好ましくはシリ カを装入することによって所望の組成が与えられる。形成されたスラグは浴に溶 解しているか又はそれから除去されている廃棄物の燃焼残渣の殆んどずべてに次 いで、時には浴より分離される。金属硫化物相及び（又は）金属相に結合される 金属有価分は次いで普通の方法で回収される。

銅マットが形成されるとき、マットは反応炉より、適当なるは時にはスラグを浴 より分離した後に除かれ、普通の銅溶練炉の転化段階に送られ、そこでマットは さらに加工され、その金属有価分は回収される。然しなから、廃棄物が燃焼され て銅マットを白訪即ち純硫化銅又は粗銅に転化し、また白抜又は粗銅を適当な普 通の手段で、さらに加工するために送られる反応炉を使用することもできる。銅 マットは液体状態で、例えばし−ドルの助けで転化段階に移されるか又は固化、 粉砕され、次いで固体の状態で転化段階に移される。これらの両者のマット移動 の可能性は技術的な面から興味があり、又両者の方法はスクラップ燃焼残渣を転 炉に移すとき経験する前述の問題をないものとする。

それらの場合、溶融鉛浴は本方法を実施するとき生成され、形成されるスラグは 浴より適当に分離され、浴は鉛溶練炉における普通の鉛精製炉に移され、そこで 普通の精製工程の過程で金属有価分を回収できるようにする。鉛はもうこれが実 際上可能で望ましいならば液体状態で鉛溶練炉に移され、或はインゴットに鋳造 され、固体状態で溶錬炉に移される。

本発明によれば、金属硫化物相及び（又は）金属相及び時にはスラグ相より成る 溶融浴と固体燃焼残渣との接触は金属硫化物相及びスパイス相に容易に溶解され 、かつ吸収される例えば鉄族の金属の如き高温溶融金属又は例えばバナジウム及 びクロム族よりの金属の如き他の高温溶融成分或は金属硫化物相と金属相との両 者及びその他励時のスラグ相に異なる程度の化学的分布で溶解されかつ吸収され る異なる金属酸化物の存在においてさえ、固体燃焼残渣の溶融状態への転化を容 易にする。

本発明方法をフローシート及び実施例を参照して詳細に説明する。

添付図面は本発明の好ましい実施の態様を示したフローシートであり、こ＼にお いてマットは硫化物精鉱の自生溶練によって形成される。

本方法は多数の工程に分けられ、その大部分は１つの同じ反応炉、例えば回転転 炉又は回転炉で行われ、一方、フローシートに示される最終工程段階の転化段階 は好ましくは普通の銅溶練炉の一部を形成する銅転炉で行なわれることがフロー シートよりわかる。

一般に燃焼スクラップと謂われる形式の銅スクラツプ、即ち相当量の有機成分を 含有するスクラップが回転反応炉に装入され、銅スクラツプの他に、有機材料と 重要な金属有価分とを含有する他の廃棄物もまた処理することができる。炉が高 温であるとき、炉装入物は通常炉に入ると直ちに点火される。然しなから、反応 は少量の油を反応炉に随時装入することによって助けられる。酸素ガスが炉に吹 精され、炉温は速やかに上昇され、存在する有機材料の大部分は炉で揮発され、 生成する燃焼ガスは二次空気の助けでフード温度の」二昇を生じて転炉フードで 燃焼される。揮発は酸素ガスの供給なしで、炉が回転するにつれて自生的に継続 される。フード温度における低下は揮発速度が低減することを示し、次の相、即 ち燃焼段階は炉に酸素ガスを導入することによって、すぐに始められる。

大部分の有機材料の燃焼に次いで、金属硫化物と酸素ガスとが、精鉱の自生溶練 、所謂フラッシュ溶練を得るような割合で炉に供給されて、金属硫化物相と酸化 物スラグ相とを含有する溶融浴を形成する。

正しいスラグの組成を得るためのフラックスはフラッシュ溶練法と同時か又はフ ローシートにおいて破線で示したようにスクラップが炉に装入されるとき、でき るだけ早く供給される。精鉱が供給される速度は炉フードのガス容量に適合させ られる。即ち炉を去るガス全部が炉」二のフードに入ることができ、またガスが そのため炉外部にフードを越えて出ないようにさせられる。全部の有機材料が除 去され、そのためさらに燃焼ガスが発生しないとき、精鉱が供給される速度は当 面の炉について最適のレベル、例えば平均粒度のカルドー転炉の場合には５００ 〜７００　ｋｇ／ｍｉｎに増加される。

炉で発生ずる燃焼ガスはまず炉フードで第２次空気により燃焼され、次いで該ガ スのダスト内容物を抽出するために湿式−清浄系に送られる。

炉で自生的に生成される溶融浴は次第に燃焼相より残る固体スクラップ残渣を溶 解し、この溶解は溶融硫化物と溶融スラグの両者によって助けられる。硫化均温 は通常この種類のスクラクブの主成分である銅、ニッケル、鉄を大きく溶解する ことができる。

存在する貴金属もまた硫化物相に効果的に吸収され、一部の成分はスラグに溶解 される。

自生溶練相は殆んど全部の燃焼残渣材料が溶融浴に溶解されたときに完了される 。溶融浴は完全に、又はフローシートに示すようにそれからスラグ相を分離する のに次いで、転化段階に移される。溶融浴は溶融状態又は固化、粉砕に次いで固 体状態で移される。

ある場合には、転化前に、例えばマットをし一ドル又は回転転炉で精製すること により浴を予備処理することが必要である。この後者の場合、回転転炉はもとの スクラップ材料が燃焼され、自生的に溶練される炉単位より成るか又はそれとは 別の炉単位より成るものである。予備処理方法は相当量のＡｓ％ｓｂ又は［ｌｉ を含有する極めて汚染された材料を処理及び（又は）自生溶練するとき必要であ る。

マット相の試料はニッケルの如きある元素の許容量だけが転炉に送られるのを保 証するように、該相を転化段階に送る前に採用される。

原理的には、同様のフローシートが転化段階を除いて、溶融浴が金属相より成る 処理方法に利用することができる。

実施例１ 一連の３つの試験を、燃焼、溶錬炉がカルド転炉である本発明方法により行った 。これらの試験を下記に示す。

下記の代表的分析値を有するＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃ、“Ｌｅｌｅ”（９３，０及 び“Ｌｕｄｄ”（９３Ｒ）の銅−スクラップの性質を有する各々の３トンが各試 験で処理された： ９３　０　９３　Ｒ Ｃｕ％　２４．４　３１．９ Ａｕ　ｇ／ｌ　６．７　２　Ｊ Ａｇ　ｇ／ｌ　２０７８　８０７ Ｆｅ％　４４．９　５．５ Ｎｉ％　１．３　０．６ Ｚｎ％　２．７　３．１ ｐｂ％　０．３　０．５ ｓｂ％　０．０１　０．０１ Ｓｉ０２　％　？、　４　７．４ Ｍｇ０　％　１１．１　１１．１ スクラツプは先ず約５０分間、熱分解、燃焼される。この期間中、転炉は２〜３ ｒｐｍの速度で回転され、燃焼工程は約５００’ｍ”の全酸素−ガス入力を要し た。

約５０分の時間経過後、タイプＡｉＬｉｋの銅精鉱の自生溶練が約５００　ｋｇ ／分で、１４０ｍ’の酸素ガスが精鉱１トン当り装入される精鉱−酸素ガスバー ナーで始められた。使用する精鉱の代表的分析は下記の通りである。

八４２　ｔｏ　ｓ＋　ＭｇＯ＋ＣａＯ２，４ｇ／Ｌ 精鉱３０トン当り１．２トンのシリカがシリカ−収容ホッパーから回分的に転炉 に装入された。

精鉱の投入は温度点検を行なうために、また全体として転炉を点検するために時 々中断された。約３０）ンの精鉱を転炉に装入したのに続いて、すべての試験に おいてスクラップは溶解されていることが見い出された。生成するマット及びス ラグは１１４０−１２００℃で排出することができた。

各試験は約６トンのスラグと約３８％の銅を含有する２５トンのマットを生成し た。種々の試験におけるスラグとマットの平均組成に関する情報を下記に示す。

マ　ツ　ト　ス　ラ　グ 分析−試験　１２３１２３ ＣＬＩ％　３６．４　３７．１　３６．６　２．６５　０．８８　０．９８ｒｅ ％　３２．３　３１．２　３０．６　４０．３　４１．６　３１．８Ｎ１％　０ ．２８　０．２１　０．２７　０．０２　０．０１　０．０２Ｚｎ％　０．５０ 　０．９０　０．９Ｇ　２．５９　１．３３　１．２０ｐｂ％　２．９　１．８ 　２．５　２．０　０．８　０．３八ｇｇ／ｌ　７６０　７３０　７００　−　 −　−Ａ（１２０ｓ％　５．９　６．９　４．ｌＣａ０％　３．４　２．１　２ ．８ Ｓｉ０２％　２３．４　２６．３　３０．７生成するマット量のうち、約６０％ は液体状態で転炉に送られ、そこで困難なしで転化された。残りの大兄４０％は 固化、粉砕された。マットは多孔質で容易に粉砕され、鉄の析出はなかった。

生成するスラグはさらに処理されることなく捨てられた。

実施例２ ２４トンの電池又は蓄電池スクラップを各約４トンの６ケの装入物に分け、カル ド型転炉に装入した；電池は液はなく、そのもとの形であった。各バッチは次の バッチの装入前に約８０ｍ３酸素−バーナーで燃焼された。最終バッチの装入に 続いて直列的にさらに大兄１００ｍ３の酸素ガスを有機内容物の最終燃焼のため に装融鉛相に集められ、一方電池のケーシングの残渣や不純物は鉛浴で非溶融塊 を形成した。

鉛精鉱はそれから転炉開口部を通って延びているバーナーランスを通じて装入さ れ、鉛精鉱のフラッシュ溶練が酸素ガスの助けで始められた。精鉱は予めフラッ クス及び酸化戻りダストキ混合され、鉛は自生溶練相中に生成され、溶融鉛浴は そこに存在する溶融鉛及びスラグと一緒に転炉で生成された。固体電池残渣は生 成スラグ及び鉛浴に溶解され、この溶練工程中、精鉱混合物は４５０ｋｇ／分の 割合で、２５＋ｕ３／分の空気と６６ｍ’／分の酸素ガスとの添加で一緒に転炉 に装入された。

自生溶練の完了及び電池残渣の生成する液体浴及びスラグにおける溶解によって 、スラグは２５％鉛を含有し、この内容物はコークスでの還元によって３％に還 元され、その後スラグは排出された。鉛相はそれから排出され、普通の鉛精製炉 で処理された。

下表に装入されるＪＡ　Ｉｔ及び排出される生成物の分析及び量を示す。

鉛電池　２４６０　３　２　０．６１ （Ｍ電池） 鉛精鉱　２０５０１８　４　９　５　１　１戻りダスト　６　５０　１０ 石灰　２．２　９Ｑ 鉛　２４　９９　０．３ スラグ　ＩＩ　３　１　１４　１５　２１　２１　２（還元） 有機物質左言有ｆｆ６ｆ１ 国際調査報告

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. １．相当量の有機成分を含有する有価金属−含有廃棄物、これに限られないが特 に銅スクラップを、その縦軸の周囲を回転しかつ共通の炉装入及び排出開口部を 備えた反応炉における熱分解及び（又は）燃焼によって有機成分を除去しながら 、前記有価−金属成分の回収に適する生成物の形に処理する方法において、有機 成分の少くとも大部分を除去するのに続いて反応炉において生ずる残留生成物を 、任意の金属硫化物材料より生成され、残留生成物の少くとも有価−金属成分を 溶解することのできる少くとも金属硫化物相又は金属相を含有する溶融浴と密接 に接触せしめ；かつ反応炉にはじめに装入された実質的にすべての材料を溶融又 は除去するのに続いて金属有価分を適当な通常の手段で金属硫化物相及び（又は ）金属相から回収することを特徴とする上記方法。
2. ２．金属・硫化物材料は酸素ガスで自生的に溶練されて溶融浴を形成する金属− 硫化物精鉱を包含する請求の範囲第１項記載の方法。
3. ３．フラックスを反応炉に装入してスラグ相を形成する請求の範囲第１項又は第 ２項記載の方法。
4. ４．フラックスを廃棄物とともに装入する請求の範囲第３項記載の方法。
5. ５．生成する金属−硫化物相を反応炉より除去し、時には、スラグをそれから分 離後、該金属−硫化物相を通常の銅溶練炉の転化段階に送る請求の範囲第１項乃 至第４項のいずれか１項記載の方法。
6. ６．生成する金属相は鉛相であり、鉛は通常の鉛溶練炉の精製段階に送られる請 求の範囲第１項乃至第４項のいずれか１項記載の方法。