JPWO2020191504A5 - - Google Patents

Claims (15)

1. 鉄または鋼スラグから目的金属を回収するための方法であって、前記方法は、
   約０．５～約５の範囲の酸対鉄または鋼スラグ粒子質量比で鉄または鋼スラグ粒子と酸を共に混合して混合物を生成するステップと、
   約１００℃～約６００℃の温度で前記混合物を焼成して前記混合物を温浸し、過剰な水および酸を除去し、かつ熱分解ガスおよび少なくとも１つの可溶性金属塩を含む乾燥混合物を生成するステップと、
   約５０ｇ／Ｌ～約２５０ｇ／Ｌの範囲の密度を得るように水を加えることにより前記乾燥混合物を浸出して前記目的金属に富む水性浸出液および固体残渣を含む水溶液を生成するステップと、
   前記固体残渣から前記目的金属に富む前記水性浸出液を分離するステップと
   を含み、
   前記方法は、任意選択で連続モードで行われる、
   方法。
2. 前記目的金属は、チタン、ニオブ、マンガン、クロム、鉄、スカンジウム、ネオジム、イットリウム、ランタン、セリウム、サマリウム、ガドリニウム、ジスプロシウム、プラセオジム、ユーロピウム、テルビウム、エルビウム、カルシウム、マグネシウム、アルミニウム、銅、ケイ素、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、オスミウム、イリジウム、および白金の少なくとも１つである、または、前記目的金属は、チタン、ニオブ、スカンジウムもしくはネオジムである、請求項１に記載の方法。
3. 前記鋼スラグは、電気アーク炉スラグである、または、前記鉄スラグは、高炉スラグである、
   前記鉄または鋼スラグ粒子は、約２００メッシュ未満の大きさを有する、および／または
   前記鉄または鋼スラグ粒子の直径は、約１μｍ～約１３０μｍの範囲である、
   請求項１または２に記載の方法。
4. 混合する前に前記鉄または鋼スラグ粒子を粉砕するステップ、ここで、前記粉砕は、任意選択でボールミリングにより行われる、
   大きさにより前記鉄または鋼スラグ粒子を画分へと分類および分離するステップ、
   混合する前に前記鉄または鋼スラグ粒子を乾燥するステップ、ここで、前記乾燥は、好ましくは、約５０℃～約８０℃の範囲の温度で、および／または約１２時間～約２４時間の範囲内の期間に行われる、
   熱分解ガスをリサイクルするステップ、ここで、前記熱分解ガスをリサイクルすることは、任意選択で、前記混合において前記熱分解ガスを再利用することを含む、
   前記目的金属に富む前記水性浸出液および前記固体残渣を含む前記水溶液を撹拌するステップ、ここで、前記撹拌は、好ましくは約１５０ｒｐｍ～約６５０ｒｐｍの撹拌速度で行われる、および、
   前記目的金属に富む前記水性浸出液を精製するステップ、ここで、前記精製ステップは、任意選択で、選択的沈殿、溶媒抽出、およびイオン交換の少なくとも１つにより行われる、
   の少なくとも１つをさらに含む、請求項１～３のいずれか１項に記載の方法。
5. 前記混合および前記焼成は、同時に行われる、
   前記混合および前記焼成は、高温処理装置中で行われ、前記高温処理装置は、好ましくはロータリーキルンである、
   前記焼成は、約１００℃～約５００℃もしくは約２００℃～約６００℃の温度で行われる、および／または、
   前記焼成は、約３０分～約１２０分の範囲内の期間行われる、
   請求項１～４のいずれか１項に記載の方法。
6. 前記酸は、
   濃酸である、
   ９５％～９９．９９９％の範囲の濃度を有する、および／または
   硫酸、塩酸、硝酸、およびそれらの少なくとも２つの混合物からなる群から選択され、好ましくは、前記酸は、硫酸を含む、
   請求項１～５のいずれか１項に記載の方法。
7. 前記浸出は、周囲温度で行われる、
   前記浸出は、約３０分～約３６０分の範囲内の期間行われる、および／または、
   前記分離ステップは、前記目的金属に富む前記水性浸出液および前記固体残渣を含む前記水溶液を濾過することを含む、
   請求項１～６のいずれか１項に記載の方法。
8. （ｉ）前記目的金属はニオブであり、前記酸対鉄または鋼スラグ粒子質量比が約２．５～約３．５の範囲であり、前記焼成は約３７５℃～約４２５℃の温度で行われ、前記焼成は好ましくは約３０分～約２４０分の範囲内の期間行われ、前記撹拌ステップは、存在する場合、約１５０～約６００ｒｐｍの撹拌速度で行われ、かつ、前記乾燥混合物の密度は約１７５ｇ／Ｌ～約２２５ｇ／Ｌの範囲である、
   （ｉｉ）前記目的金属はチタンであり、前記酸対鉄または鋼スラグ粒子質量比は約２～約３の範囲であり、前記焼成は約２００℃～約４００℃の温度で行われ、前記焼成は好ましくは約３０分～約１２０分の範囲内の期間行われ、前記撹拌ステップは、存在する場合、約１５０～約６００ｒｐｍの撹拌速度で行われ、かつ、前記乾燥混合物の密度は約５０ｇ／Ｌ～約２００ｇ／Ｌの範囲である、
   （ｉｉｉ）前記目的金属はスカンジウムであり、前記酸対鉄または鋼スラグ粒子質量比は約１．５～約２．５の範囲であり、前記焼成は約１７５℃～約２２５℃の温度で行われ、前記焼成は好ましくは約６０分～約１２０分の範囲内の期間行われ、前記撹拌ステップは、存在する場合、約６００ｒｐｍの撹拌速度で行われ、かつ、前記乾燥混合物の密度は約５０ｇ／Ｌ～約７０ｇ／Ｌの範囲である、または、
   （ｉｖ）前記目的金属はネオジムであり、前記酸対鉄または鋼スラグ粒子質量比は約１．５～約２．５の範囲であり、前記焼成は、約１７５℃～約２２５℃の温度で行われ、前記焼成は好ましくは約３０分～約６０分の範囲内の期間行われ、前記撹拌ステップは、存在する場合、約６００ｒｐｍの撹拌速度で行われ、かつ、前記乾燥混合物の密度は約５０ｇ／Ｌ～約７０ｇ／Ｌの範囲である、
   請求項１に記載の方法。
9. 前記酸は、硫酸、塩酸、硝酸、およびそれらの少なくとも２つの混合物からなる群から選択され、好ましくは、前記酸は硫酸を含む、請求項８に記載の方法。
10. 前記目的金属はチタンであり、
    （ｉ）前記鋼スラグは、電気アーク炉スラグであり、前記酸対鋼スラグ粒子質量比は、２．７～３．３の範囲であり、前記焼成は、３６０℃～４４０℃の範囲の温度で行われかつ前記乾燥混合物の前記密度は、１８０ｇ／Ｌ～２２０ｇ／Ｌの範囲である、または、
    （ｉｉ）前記鉄スラグは、高炉スラグであり、前記酸対鉄スラグ粒子質量比は、１．８～２．２の範囲であり、前記焼成は、１８０℃～２２０℃の範囲の温度で行われかつ前記乾燥混合物の前記密度は、５５．８ｇ／Ｌ～６８．２ｇ／Ｌの範囲内である、
    請求項８または９に記載の方法。
11. 鉄または鋼スラグから目的金属を回収するための方法であって、
    鉄または鋼スラグ粒子、約０．０６～約０．１２の範囲の還元剤対鉄または鋼スラグ粒子質量比の少なくとも１つの還元剤、および０～約０．１の範囲の融剤対鉄または鋼スラグ粒子質量比の少なくとも１つの融剤を混合して混合物を生成するステップと、
    約１３００℃～約１８００℃の温度で前記混合物を製錬して目的元素を含む金属相およびスラグ層を形成するステップと、
    前記スラグ相から前記目的元素を含む前記金属相を分離して前記目的元素を含む金属相およびスラグ層を生成するステップと
    を含む、方法。
12. 前記目的金属は、鉄、マンガン、クロム、およびニオブの少なくとも１つであり、好ましくは、前記目的金属は鉄である、
    前記鋼スラグは、電気アーク炉スラグである、
    前記還元剤は、炭素源を含む、ここで、前記炭素源は、好ましくは、冶金用石炭、木炭、石油コークス（ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ ｃｏｋｅ）、石油コークス（ｐｅｔ ｃｏｋｅ）、天然ガス、およびそれらの少なくとも２つの組み合わせからなる群から選択され、より好ましくは、前記炭素源は、褐炭である、
    前記融剤は、シリカ、アルミナ、およびそれらの混合物からなる群から選択される、および／または、
    前記鉄または鋼スラグ粒子は、約２００メッシュ未満の大きさを有する、
    請求項１１に記載の方法。
13. 混合する前に前記鉄または鋼スラグ粒子を粉砕するステップ、ここで、前記粉砕は、任意選択で、ジョークラッシャおよびディスクミルの少なくとも１つを使用して行われる、
    大きさにより前記鉄または鋼スラグ粒子を画分へと分類および分離するステップ、
    混合する前に前記鉄または鋼スラグ粒子を乾燥するステップ、ここで、好ましくは、前記乾燥は、少なくとも約５０℃の温度もしくは約５０℃～約８０℃の範囲の温度で行われ、および／または少なくとも約２４時間の期間行われる、
    前記製錬の前に前記混合物をペレット化するステップ、
    前記スラグ相を粉砕してスラグ粒子を得、任意選択で、大きさにより前記スラグ粒子を画分へと分類および分離するステップ、
    前記スラグ相中の前記目的金属含有量を低減して目的金属枯渇スラグを生成するステップ、ここで、前記スラグ相中の前記目的金属含有量を低減するステップは、磁気分離により行われる、および、
    前記目的金属枯渇スラグを高温湿式製錬プロセスにかけて第２の目的金属を回収するステップ、ここで、前記高温湿式製錬プロセスは、好ましくは請求項１～１０のいずれか１項に定義されるような方法である、
    の少なくとも１つをさらに含む、請求項１１または１２に記載の方法。
    
14. 前記分離ステップは、機械的分離法により行われる、
    前記分離ステップは、手動で行われる、
    前記製錬は、約１５００℃～約１６００℃の範囲の温度で行われる、および／または
    前記鉄または鋼スラグ粒子および前記還元剤は、化学エネルギーを放出する酸化還元（レドックス）反応を経る、
    請求項１１～１３のいずれか１項に記載の方法。
15. 前記鉄または鋼スラグは、製鉄または製鋼プロセスの副産物であり、好ましくは、前記製鉄または製鋼プロセスは前記鉄または鋼スラグに熱エネルギーを提供し、より好ましくは、前記鉄または鋼スラグ粒子は、前記混合の前に上昇された温度である、請求項１１～１４のいずれか１項に記載の方法。