JPS63192827A - 硫化鉱直接溶融法 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、硫化非鉄金属を含有した原料を連続的に直接
溶融する方法に関する。

〔従来の技術〕

例えば鉛、銅、亜鉛、ニッケル、コバルト又はこれらの
混合物の濃縮物又は鉱石等の硫化非鉄金属を含有した原
料の直接溶融では焙焼、還元及び溶融が反応炉内で同時
に行われ、その際金属又はマントのいずれかが生成する
。

かかる方法は、米国特許第３．９４１，５８７号明細書
により知られている。即ち、横に長い反応炉の中にスラ
グ相と非鉄金属に富んだ相とから成る溶湯がある。反応
炉は酸化帯と還元帯とを含み、溶湯に酸素含有ガスを吹
き込む為のノズルが設けられている。原料は酸化帯の溶
融浴に装入され、吹き込んまれた酸素によって酸化され
る。生成した非鉄金属に富んだスラグは還元帯に流入し
、そこで炭素含有還元剤が溶湯に吹き込まれる。還元さ
れた金属は、非鉄金属に富んだ相として再び酸化帯に流
入する。非鉄金属に乏しいスラグ相は還元帯の最後、そ
して非鉄金属に富んだ相は酸化帯の始めの部分で夫々抽
出される。生成目的物が金属でなくマットの場合には、
還元帯で硫黄含有原料、例えばＳ（ｈが溶湯に導入され
る。排ガスは還元帯の最後で抽出される。スラグは湯出
し前に炭素含有物質を吹き込んでブローすることができ
、亜鉛、鉛等の非鉄金属が揮発して、排ガスと共に反応
炉から排出され、これらはその後排ガスから分離するこ
とができる。

米国特許第４，２６６．９７１号明細書によりこの方法
の変形が知られており、そこでは排ガスがスラグ相の流
動方向とは向流的に通され、酸化帯の始めの部分で抽出
される。

を徐々に酸化して溶融鉛とする。鉛分が比較的少なくな
ったスラグは還元帯内で炭化水素を吹き込んでブローさ
れ、亜鉛骨が大部分揮発して排ガスと共に反応炉から排
出される。金属鉛は酸化帯と還元帯との間の反応炉中間
帯域から湯出しされる。

排ガスは酸化帯のほぼ最後の部分で抽出される。

これらの方法では酸化帯の排ガスと還元帯の排ガスとは
一緒に抽出される。

英国特許第１．３５１，９９９号明細書により金属を高
純度で回収する方法が知られており、その行程は、溶湯
側で互いに結合された別々の反応炉内か、又は溶湯上の
ガス空間を隔壁で異なった帯域に仕切り、それらから排
ガスを別々に抽出するようにした一つの縦長反応炉のい
ずれかで行われる。硫化鉱の処理では、酸化溶融帯のＳ
Ｏ□含有ガスが他の処理帯のガスとは別に抽出される。

ドイツ連邦共和国特許出願公開第３６１１１５９号明細
書により、特に硫化亜鉛濃縮物を横型反応炉内で処理す
ることが知られており、そのガス空間は酸化帯と還元帯
との間で隔壁により区切られている。酸化帯の排ガスは
酸化帯の始めの部分で、そして還元帯の排ガスは還元帯
の第一部分から夫々抽出される。酸化帯で生成されるス
ラグ浴は原料の金属分を金属酸化物として含む。スラグ
は次に隔壁の下から還元帯に流入し、そこで石炭をスラ
グ浴に導入して金属酸化物を還元する。

亜鉛と鉛は気化して、排ガスから分離される。

最後の２つの方法では、酸化帯のＳＯ２含有ガスが還元
帯のＳＯｚを含まないガスとは別に抽出される。しかし
隔壁によって１つの帯域のガスは別の帯域を通しては抽
出することができない。この為に、１つの帯域の抽気管
若しくはこの抽気管に後続する機器の修理点検はこの帯
域を冷却することなくしては不可能である。更に、隔壁
の下の流路に支障が生じると酸化帯から還元帯へのスラ
グの流れも隔壁によって妨げられる。隔壁は更に１つの
帯域からの揮発金属が隣接する他の帯域に移るのを妨げ
る。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明の課題は、このような酸化帯と還元帯とから実質
的に別々に排ガスを抽出する硫化原料直接溶融法におい
て、酸化帯と還元帯との隣接部分をガス側で連絡するこ
とができ、酸化帯からスラグを緊急流出させることがで
き、更に一方の帯域から他方の帯域を通して煙道ガスを
抽出することができるようにすることである。

〔課題を解決するための手段〕

上記課題は、本発明により、 ａ）溶融を、酸化帯と還元帯とを並置した反応炉内で行
い、 ｂ）両帯域のスラグ浴を互いに結合し、Ｃ）酸化帯のス
ラグ浴に原料を装入して、このスラグ浴に酸素含有ガス
を吹き込み、 ｄ）非鉄金属酸化物を多く含んだスラグをこの酸化帯か
ら還元帯に導き、 ｅ）還元帯のスラグに還元剤と酸素含有ガスとを、非鉄
金属酸化物が実質的に完全に還元され且つ非鉄金属に富
んだ相が形成されるような量で夫々吹き込み、 ｆ）非鉄金属に乏しいスラグを還元帯から抽出し、ｇ）
酸化帯のガスと還元帯のガスとを別々に吸引し、 ｈ）酸化帯及び還元帯からの吸引管内の負圧を、酸化帯
と還元帯との境界部付近で差圧が零となるように調整す
ることで達成される。

酸化帯は、全非鉄金属分を酸化物の形で含有するスラグ
相のみを生成するように運転することができる。或いは
、それは、スラグ相と非鉄金属に富んだ相とを生成する
ように運転することもできる。この場合には、スラグは
非鉄金属分の一部を酸化物の形で含むにすぎない。非鉄
金属に富んだ相は鉛等の金属若しくは銅マット等のマッ
トから成る。酸素含有ガスとしては、酸素富化空気又は
工業用純粋酸素を使用することができる。還元帯に装入
する還元剤は固体、気体又は液体であってよい。還元帯
内に生成する非鉄金属に富んだ相は亜鉛蒸気、鉛蒸気等
の蒸気状であってよく、或いは金属鉛、銅、銅マット等
の溶融状態であってもよい。溶融相と蒸気相とが共存し
ていてもよい。

非鉄金属に富んだ溶融相は酸化帯の始めから終わりまで
のどの箇所でも、或いは還元帯の始めの部分でも抽出す
ることができる。スラグは還元帯の最後の部分で抽出す
る。溶湯への酸素含有ガス及び還元剤の吹き込みは、周
知の如く、複数の同心管を備えたノズルを通して下から
行うのが好ましく、ノズルを焙焼から保護する為に冷却
剤も一緒に溶湯に吹き込む。両帯域からの排ガスの吸引
は普通酸化帯の始めの部分と還元帯の最後の部分で夫々
行われるが、夫々側の箇所で行うこともできる。冶金学
上の理由から、両帯域の隣接する部分をガス側で互いに
結合する場合には、差圧の零点を適宜にずらす必要があ
る。これにより、例えば高い酸化電位で還元揮発する非
鉄金属を低い酸化電位で還元揮発する非鉄金属から分離
することができる。こうして、例えばスラグの還元帯の
始めの部分でまず選択的に鉛を還元することができ、そ
の際スラグの鉛分の一部が蒸気の形で発生し、適宜な負
圧制御により酸化帯に引き入れられる。

引き続き、スラグは還元帯内で亜鉛に還元することがで
き、この亜鉛は非常に微量の鉛分を含んだ蒸気の形で発
生し、上記とは別に還元帯から吸引される。酸化帯と還
元帯を夫々複数の帯域に区分し、これらを直列に配設す
ることもできる。非鉄金属に富んだ相として銅マット等
のマットを生成する場合には、還元帯に還元剤として硫
化物又はＳＯ□を別の還元剤と一緒に装入することがで
きる。

反応炉はその軸を中心に回転することができるようにす
るのがよく、これによりノズルが移動して溶湯から引き
出すことができる。

本発明の好ましい構成においては、炉内ガス空間の横断
面が酸化帯と還元帯との境界部で狭まっている。この「
狭まっている」という表現は、溶湯表面直上のガス空間
に設けられた開口に連通ずるガス空間横断面積のあらゆ
る形態での縮小をも含む。上記開口は横断面の中央又は
横部分に配設することができる。通常は単に１個の開口
を設ければよいが、選択的には複数個の開口を設けるこ
ともできる。ガス流路の絞り部分は、好適には、ガス導
通孔を１個備えた一つの壁で規定され、この壁は溶湯に
漬かるようになっており、この壁の下に溶湯の為の下通
路が形成される。この絞り部分により差圧零点の位置調
整を格別好適に達成することができる。

本発明の好ましい構成においては、ガス流路の絞り部分
がスラグ浴表面の直上に設けられる。これにより、絞り
部分の下を通るスラグの流れに支障が生じた場合、スラ
グはオーバーフローして酸化帯から還元帯に速やかに移
動する。この速やかな移動により、酸化帯内で高くなっ
たスラグ層により著しく高い静圧の発生することが防止
される。

本発明の好ましい構成においては、スラグ浴の酸化帯と
還元帯との境界部に、スラグ導通孔を有する堰が取り付
けられる。この堰は、好ましくは、その底部に開口を有
する、又はその中央部にスロットを有する隔壁から成る
。この堰はガス空間内の隔壁と一体に構成することが好
ましい。この堰により、酸化帯及び還元帯内での冶金操
作が容易になる。

本発明の更に好ましい構成においては、上記基に、非鉄
金属に富んだ相及びスラグ用の流路が設けられる。金属
相とスラグ用とに共通するこの流路は、より低い温度で
溶融する金属相がこの流路の開口保持を常に確保し、こ
の為、その開口部を通じてスラグが常に流れることがで
きるという利点がある。更に、酸化帯内で生成する一次
金属相を還元帯内で生成する二次金属相と一緒に引き出
すことができる。

本発明の好ましい構成においては、炉の還元帯の少なく
とも一部が酸化帯よりも小径に構成される。これにより
、酸化帯から還元帯へのスラグの良好な流れ、還元帯か
ら酸化帯への非鉄金属に富んだ溶融相の良好な流れが、
両帯域の耐火−ライニングの厚さを相違させることなく
達成される。還元帯の始まり部分は、スラグ浴に堰を配
設した場合、これによって堰の下通路に常に金属浴が存
在するので、炉の大径部分のなお末尾にある。

本発明の好ましい構成においては、ガス流路の絞り部分
の大きさが、煙道ガス吸引時に１５ｍ／秒以下、より好
ましくは４〜８ｍ／秒のガス速度を生じるように設定さ
れる。２つのガス抽出管の一方若しくは後続の機器の一
方を修理点検しなければならないときには、溶湯は加熱
されて溶融保持され、発生した煙道ガスは他方のガス抽
出管を通して排出されるので、炉を空にしたリライニン
グを冷却したりする必要はない。上記のガス速度でもっ
て保温は十分に可能である。

〔実施例〕

本発明を図面に記載した実施例に基づき詳しく説明する
。

第１図において、酸化帯１と還元帯２との間の境界部に
配設された壁３がガス空間内の絞り部分としてガス導通
孔４を有する。壁３は同時にスラグ用６内での堰５とし
ても機能する。ガス導通孔４の下エツジはスラグ用６の
表面の直上にある。

堰５の底部に設けられた流路７はその上エツジがスラグ
用６内にあり、スラグはこの流路７内を流れることがで
きる。酸化帯１内で複数の装入箇所８から原料が溶湯に
装入され、且つ下から酸素９が吹き込まれて、非鉄金属
酸化物に富んだスラグ用６と非鉄金属に富んだ一次相１
０とが夫々生成される。スラグ用６は流路７を通って還
元帯２に流入する。そこで下から酸素及び還元剤１１が
吹き込まれ、スラグの非鉄金属酸化物置が還元されて、
非鉄金属に富んだ二次溶融相１２が生成し、酸化帯１の
方へ流れる。非鉄金属に富んだ一次相１０と非鉄金属に
富んだ二次相１２は１３の箇所で一緒に抽出される。還
元帯内で、非鉄金属に富んだ第二の相を揮発非鉄金属の
形で生成することができ、これはＳＯ８を含まない排ガ
ス１４と一緒に抽出される。非鉄金属に乏しいスラグは
１５の箇所で抽出される。酸化帯１の３０２含有排ガス
は１６の箇所で抽出される。

〔発明の効果〕

本発明の利点は、酸化帯のガスと還元帯のガスとを別々
に抽出するにも拘らず、両帯域の隣接部分をガス側で接
続することができ、従って必要な場合に一方の帯域の隣
接部分から他方の帯域へと気化金属を移すことができる
点にある。これにより、本方法は融通性が増す。更に、
一方の帯域から煙道ガスを他方の帯域に通すことができ
る。これにより、２つの帯域のうちのいずれか一方のガ
ス抽出管若しくは後続の装置の修理点検がライニングや
溶湯を冷却することなく可能である。更に、スラグは、
流路に支障が生じた場合でも酸化帯から還元帯に常に流
れることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例による反応炉の垂直断面図、
第２図は絞り部分を示す同上の要部断面図である。 なお図面に用い°た符号において、 １−−−−−−−−−−−−−−−−−−一〜酸化帯２
−−−−−−−−・−−一−〜−一−・−還元帯３−−
−−−一・−−−−−−−一・−壁４−・・−・−・−
−−−−−−・−ガス導通孔（絞り部分）５−・−・−
・−・・−−−−−−・堰６−・−・・・−・・−・−
・−スラグ７−・・・・・・・・・−・−・−・−流路
１０．１１−溶融相 である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、硫化非鉄金属を含有した原料を連続的に直接溶融す
   る方法において、 ａ）溶融を、酸化帯と還元帯とを並置した反応炉内で行
   い、 ｂ）両帯域のスラグ浴を互いに結合し、 ｃ）前記酸化帯の前記スラグ浴に前記原料を装入して、
   このスラグ浴に酸素含有ガスを吹き込み、ｄ）非鉄金属
   酸化物を多く含んだスラグをこの酸化帯から前記還元帯
   に導き、 ｅ）この還元帯のスラグに還元剤と酸素含有ガスとを、
   非鉄金属酸化物が実質的に完全に還元され且つ非鉄金属
   に富んだ相が形成されるような量で夫々吹き込み、 ｆ）非鉄金属に乏しいスラグをこの還元帯から抽出し、 ｇ）前記酸化帯のガスと前記還元帯のガスとを別々に吸
   引し、 ｈ）前記酸化帯及び前記還元帯からの吸引管内の負圧を
   、前記酸化帯と前記還元帯との境界部付近で差圧が零と
   なるように調整することを特徴とする方法。 ２、炉内ガス空間の横断面を前記酸化帯と前記還元帯と
   の境界部で狭めるようにした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、ガス流路の絞り部分を前記スラグ浴表面の直上に設
   けたことを特徴とする特許請求の範囲第２項に記載の方
   法。 ４、前記酸化帯と前記還元帯との境界部の前記スラグ浴
   内に、スラグ導通孔を備えた堰を設けたことを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項〜第３項のいずれか１項に記載
   の方法。 ５、前記堰に、非鉄金属に富んだ相及びスラグ用の流路
   を設けたことを特徴とする特許請求の範囲第４項に記載
   の方法。 ６、炉の前記還元帯の少なくとも一部を前記酸化帯より
   も小径に構成したことを特徴とする特許請求の範囲第１
   項〜第５項のいずれか１項に記載の方法。 ７、ガス流路の絞り部分の大きさを、煙道ガス吸引時に
   １５ｍ／秒以下のガス速度を生じるように設定すること
   を特徴とする特許請求の範囲第２項〜第６項のいずれか
   １項に記載の方法。