KR0168690B1 - 아연, 납 및 카드뮴과 같은, 황화물 원료에서 휘발이 용이한 금속의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 황화물 원료로부터 고온야금학적으로 아연, 카드뮴, 납 및 그외의 휘발이 용이한 금속을 제조하는 방법에 관한 것이다. 이 방법에서, 황화아연 정광을 1450∼1800℃의 대기압하에서 용융구리에서 공급하여, 아연, 납 및 카드뮴을 휘발시키고 철 및 구리는 용융금속중에 또는 노 중에 생성된 금속 황화물 매트에 남아 있게 한다.

Description

아연, 납 및 카드뮴과 같은, 황화물 원료에서 휘발이 용이한 금속의 제조방법

제1도는 슬래그의 구리함량의 함수로서 슬래그 및 매트중의 납함량의 비율을 나타낸 그래프이다.

제2도는 온도의 함수로서 금속 및 매트중의 아연 함량 및 금속중의 황 함량을 나타낸다.

본 발명은 고온 야금 공정에서 황화물 원료에서 아연, 카드뮴, 납 및 그외의 휘발이 용이한 금속을 제조하는 방법에 관한 것이다.

고온 야금의 야연 제조에서, 널리 알려진 방법은 먼저 광석 황화물 또는 정광(精鑛 : concentrate)을 하소에 의해 산화물 형태로 한 후, 아연 및 그외의 귀금속을 몇가지 탄소질 물질을 사용하여 환원시키는 방법이다.

미합중국 특허 제2,598,745호에는 1450℃미만의 서브머어지드 아아크 노(furnace)중의 구리, 은 및/또는 금을 함유한 산화성 아연 함유 광석을 매트 (matte), 주로 아연이 없는 슬래그 및 금속 아연 증기로 환원시키는 것이 기재되어 있다. 본 특허에 따르면, 공급물은 황화물 황을 함유하거나, 구리, 은 및 금 뿐만 아니라 적어도 일부의 철이 용해되는 매트가 형성될 수 있을 정도로 아황산 물질을 노에 공급한다. 생성된 아연 증기는 큰 용융 금속으로 응축된다.

미합중국 특허 제3,094,411호에는 산화아연 함유 물질과 미세 석탄의 혼합물을 적당한 장치를 사용하여 구리 또는 구리 합금의 용융물에 붓고 잠기게 하는 방법이 기재되어 있다. 용융물의 온도를 1900∼2200°F(약 1038∼1204℃)로 유지시켜, 아연을 환원시키고 구리와 아연을 합금한다.

환원되지 않은 슬래그는 표면으로 떠오르게 하여 걷어낸다. 이어서, 환원 또는 중화 조건하에서, 대기압 또는 감압하에서 합금을 가열하여 대부분의 아연을 휘발시키고 응축시켜 대량의 금속으로서 회수한다.

미합중국 특허 제3,892,559호에는 주로 구리 및 아연 함유 정광, 광석 또는 하소물을 플럭스(flux), 연료 및 산소 함유 기체와 함께 용융 슬래그 바쓰에 주입하는 방법이 기재되어 있다. 형성된 구리 매트는 분리 침강로에서 슬래그로부터 분리한다. 아연금속, 휘발성 황화물 또는 황을 휘발시킨 후에 회수한다. 이 방법에 따르면, 산소함유 기체의 양은 한정되어 있으므로 바쓰중에 함유된 구리는 Cu₂S보다 더 산화되지 않는다. 구리매트는 귀금속을 모이게 한다.

미합중국 특허 제3,463,630호에는 아연, 납 및/또는 카드뮴이 이들금속의 황화물과 금속 구리와의 반응에 의해서 제조되는 방법이 기재되어 있다.

무기 황화물은 금속 추출기 중에서 용융구리에 의해 환원되고, 생성물은 황화물 매트(Cu2S)및 환원된 금속과 구리와의 합금이다. 매트는 컨버터로 보내며, 여기에서 산소 또는 공기를 사용하여 구리 및 이산화황으로 전환시킨다. 구리는 굼속 추출기로 재순환된다.

금속 합금은 금속 추출기로부터 증발기로 이송되며, 여기에서 휘발이 용이한 금속은 용융 구리 합금으로부터 증발되고, 생성된 구리는 컨버터 또는 금속추출기로 이송된다. 증발된 금속은 응축기 중에서 응축되거나 분별 증류되고 ; 아연 및 카드뮴은 별도로 응축된다.

합금은 1∼17%의 아연을 함유할 수 있다. 금속 추출기로부터 배출될 때 합금의 최적온도는 1200℃이다. 합금은 1450℃이하에서 제조할 수 있다. 온도의 상승은 황 함량을 증가시키고 합금의 아연 함량을 감소시킨다.

아연 수율의 감소 현상은 금속 추출기로부터 아연이 기체형태로 휘발되는 것이다. 매트중에 용해되는 아연의 양을 온도를 증가시킴으로써 제한시키는 경우, 기체로 휘발되는 아연의 양은 증가된다. 콘버터로부터 금속 추출기로 가해지는 이산화황 기체, 또는 연료가 연소함으로써 생성되는 배기가스에 의해서도 유사한 결과가 수득된다.

영국 특허 출원 제2,048,309호에는 황화물 광석으로부터 비철 금속을 회수하는 방법이 기재되어 있다. 이 방법에서는, 광석을 구리매트와 같은 용융 황화물 캐리어 조성물에 용융 및 용해시키고, 이를 금속 추출 회로중에 순환시킨다. 이후에 조성물을 예를 들면 콘버터 중에서 산소와 접촉시키고 산화시켜, 적어도 일부의 광석을 산화시킨다. 캐리어 조성물은 생성된 열을 흡수하며 이를 회로중의 흡열부분으로 방출한다.

추출되는 금속은 아연 또는 용융 황화구리 매트 조성물일 수 잇으며, 산화는 매트의 황화구리를 구리로 전환시킨 후, 황화아연 광석을 직접 아연으로 환원시킬 수 있으며, 또는 조성물이 황화철을 함유하고 황화철을 산화철로 전환시키고, 산화철을 금속철로 환원시키는 것을 포함한 추가의 가공 후, 황화아연 광석을 아연으로 환원시킬 수 있다.

상기한 방법은 휘발성 물질을 당해의 금속 또는 황화물로서 회수하거나 불순물을 흡인에 의해 회수하는 감압 용기를 포함함을 특징으로 한다. 회수되는 금속은 주석일 수도 있으며 이 경우에 황화주석은 휘발성 물질로서 회수된다. 용융 조성물은 상기한 흡인에 의해 적어도 일부를 순환시킨다.

조성물의 밀도를 제한적으로 감소키기 위하여 기체를 주입함으로써 조성물을 순환시킬 수 있다.

이 공정은 감압하에서 행해지기 때문에, 공정온도는 1150∼1350℃ 범위이다. 콘텍터 및 감압 용기에서 일어나는 흡열 반응에 필요한 열은 컨버터 중에서 가열되거나 또는 버너에 의해 더욱 가열될 수 있는 과량의 황화물 매트를 컨버터 중에서 순환시킴으로써 수득된다.

본 발명은 대기압에서 전기로 중의 아연 정광으로부터 아연이 직접 휘발되는 한편, 용융 구리가 존재하는 동안의 온도가 1450∼1800℃이고, 아연을 전기로의 배기 가스로부터 응축시킴으로써 용융금속으로서 회수하는, 고온야금으로 아연을 제조하는 방법에 관한 것이다. 이러한 방법을 사용함으로써, 일반적으로 정광에 함유된 그외의 가치 있는 금속, 즉 납, 카드뮴, 구리, 은, 금 및 수은을 회수할 수도 있다. 본 발명의 중요한 신규의 특징은 첨부한 특허청구의 범위로부터 명백하다.

본 방법은 구리가 아연 또는 납보다는 황과 더욱 쉽게 결합할 수 있는 성질을 이용한 것이다. 이러한 성질은 이미 1833년 푸르네트(Fournet)에 의해 기재되어 있는 것이다. 카드뮴, 수은 및 은도 유사한 작용을 한다. 상기 금속의 황화물을 승온하에서 노 중에 존재하는 용융구리와 반응하게 하며, 하기의 반응이 일어난다:

ZnS + 2Cu → Zn + Cu₂S (1)

아연 및 그외의 금속의 환원은 너무 높은 온도에서 수행되므로 휘발성 금속은 기체의 형태로 전기로로부터 배출된다. 생성이 된 반드시 아연이 없는 구리 매트는 노로부터 나와, 산화 반응기로 이송되며, 여기에서는 다시 구리로 산화되며 전기로로 순환된다. 아연 중기만을 함유하는 기체는 여러가지 공지의 방법으로 액체 금속으로 응축된다.

고온때문에, 구리에; 용해되는 아연의 양은 작다. 그러나, 구리가 노로부터 필수적으로 회수되는 것은 아니나, 환원되는 금속 황화물과의 반응에서 소비되므로, 이 방법은 중요하지 않다.

전기로 중의 용융물의 하한은 필요로 하는 아연 수율에 따라 결정된다.

실험에서는, 조중에 존재하는 구리의 아연 함량이 포화점에 이른 후, 기체로의 회수율은 1300℃에서는 약 55%, 1400℃에서는 약 84% 및 1500℃에서는 99%를 넘는다. 결과적으로, 아연의 허용 가능한 회수율은 전기로 중에서 최소 온도 1450℃에서의 용융물을 요한다.

용융물의 상한은 노 구조물질의 내구성에 의해 결정된다. 실제로 라이닝 물질의 온도 내성은 가공 온도를 1800℃ 미만으로 제한한다.

생성된 아연중의 황 함량은 온도에 따라 증가한다. 행하여지는 실험에서, 기체로부터 회수되는 황 함량은 1400℃에서 0.004% 이며 1500℃에서 0.02% 이다.

납은 증기압이 낮기 때문에 아연보다 현저하게 나쁜 용융물로부터 증발된다. 특히, 아연 이외에 납을 함유하는 혼합 정광에서, 납 및 아연 함량의 비율이 매우 클 수 있으므로, 합금에서 납의 함량이 높음에 관계없이, 납의 부분압은 원료와 함께 수득된 납을 증발시키는 데에는 충분하지 않다.

특히 저온에서는 다량의 납이 구리에 용해된 상태로 전기로에 축적된다.

구리의 융점 이상에서, 납 및 구리는 완전히 혼화된다.

전기로 중에 존재하는 매트 및 금속중의 납 함량을 온화한 조작 온도하에서 낮게 유지하기 위하여, 예를 들면 질소와 같은 송풍되는 몇몇 불활성 기체에 의해 노 중에 존재하는 용융금속을 퍼어지시킴으로써 납의 휘발을 더욱 격렬하게 할 수 있다. 따라서 납은 낮은 증기압을 사용하여 캐리어 기체를 따라 용융물로부터 증발될 수 있다. 아연 기체는 납에 대한 캐리어 기체로서의 작용도 한다. 필요한 퍼어지 기체의 양은 정광중에 함유된 납 및 아연의 양에 따라 다르다.

퍼어지 기체의 사용은, 아연만을 함유하는 정광을 처리하는 경우에, 고온에 사용할 필요가 있는 아연을 이미 저온에서 수득하기 때문에 유리하다.

전기로에 구리를 연속적으로 공급하고 황화물 정광을 연속적으로 주입하는 연속공정에서, 매트 및 구리중의 아연 함량은 배치 공정에서보다 높다. 연속 공정에서, 매트는 매트중에 함유된 구리소적이 회수되는 특정한 침강 및 휘발 영역을 통해 전기로로부터 배출될 수 있으며, 매트의 납 및 아연 함량은 불활성 기체와 함께 휘발시킴으로써 감소된다.

상기한 스크러빙(scrubbing)기체가 사용되는 경우, 이를 캐리어 기체로서 사용해도 이로우므로, 광석 또는 정광을 전기로중에 존재하는 용융구리바쓰에 주입한다. 주입되는 기체양의 증가는 황화물 매트 및 구리중의 납 및 아연 함량을 감소시키나, 한편으로는 이를 희석시킴으로써 기체로부터의 금속의 회수를 더욱 어렵게 만든다.

통상적인 고온 야금적 아연의 제조방법은 탄소 또는 몇가지 탄소질 물질을 사용하여 산화 또는 산화적 하소 광석 또는 정광을 환원시키는 것이다. 이러한 방법에서는 아연은 휘발되고 일산화탄소 또는 이산화탄소 함유 기체를 따라 기체의 형태로 반응기로부터 배출된다. 이러한 기체로부터 응축된 아연은 냉각동안에 이산화탄소의 영향에 따라 산화되는 경향이 있으므로 문제가 있다.

이러한 문제점은 기체를 냉각시킴으로써 신속히 해결되므로 반응(6)에 따른 산화는 시간이 걸리지 않는다. 급속한 냉각은 예를들면, 기체에 주입되는 용융 아연, 또는 유리하게는 용융 납에 의해 수행될 수 있으며, 이 경우에 응축된 아연은 납에 용해되고, 그의 활성은 감소된다. 2단계에서 아연은 냉각에 의해 납으로부터 회수될 수 있다.

본 발명의 방법에서, 아연은 아연 증기로서 단독으로 반응기로부터 배출되며, 아연과는 별도로 구리에 의해 환원되는 휘발이 용이한 금속만을 필수적으로 함유한다. 원료가 반응기에 공급되는 한편, 질소와 같은 불활성 캐리어 기체가 사용된다면, 반응기로부터 배출되는 기체도 동일한 기체를 함유하지만, 필수적으로 산소를 함유하는 기체 화합물을 함유하지는 않는다. 따라서, 통상적인 고온야금 공정에서 일반적인 아연 산화의 문제점은 이 방법에서는 나타나지 않는다. 아연 및 그외의 휘발되는 금속은 통상적인 방법에 의해서, 이들을 응축시키기 위해 기체를 냉각시킴으로써 회수될 수 있다.

통상의 고온 야금 아연 제법에서, 생성된 조(crude) 아연은 특히 납 및 카드뮴을 함유하고 있다. 조 아연은 분별 증류에 의해 상기 맥석을 회수 함으로써 세정된다. 뉴저어지법(New Jersey method)에서, 조 아연은 특히, 납, 아연 및 카드뮴이 분리되는 2개의 연속 컬럼에서 증류된다.

아연의 분별 증류에서 에너지 소비는 아연 1t 당 약 7GJ으로서 높다. 에너지의 대부분은 증류 컬럼에서 아연의 증발에 이용된다.

본 발명의 방법에서, 아연은 필수적으로 아연 증기만으로서 존재하거나 불황성 캐리어 기체와 혼합된 증기 형태로 존재하므로, 먼저 액체로 응축되지 않고, 반응기로부터 직접 증류 컬럼으로 가게된다. 증류 컬럼은 산소 또는 산화 화합물을 함유하지 않으므로 아연의 재산화는 일어나지 않는다. 따라서 일반적으로 증류에 필요한 에너지의 대부분은 절약될 수 있다.

불활성 캐리어 기체를 사용하여 주입시킴으로써 환원 반응기 중의 구리 바쓰에 황화아연 물질을 공급하는 실험의 경우에, 황 함량 및 반응기 배출기체로부터 축합된 아연 맥석 함량이 캐리어 기체 없이 행한 실험보다 더 높다.

이는 부분적으로는 캐리어 기체가 미반응 금속 황화물을 포착한 후, 황화물이 이 기체를 따라 아연 응축 반응기로 운반되기 때문이다. 반응기로부터 배출되는 기체의 양이 증가하면 원료 및 매트로부터 기체로서 방사되고 휘발되는 황 및 금속 황화물의 양도 증가한다.

공기의 누출로 인하여 산소는 전기로 또는 기체관으로 운반될 수 있으며, 여기서 금속과 함께 산소는 고융점의 금속 산화물을 형성한다.

아연 응축 반응기에서, 상기한 불순물은 고형의 찌끼 또는 아연의 최상층에 분리된 용융층을 형성한다. 이는 공지의 방법으로 제거될 수 있으며 환원 반응기 또는 컨버터에 재순환될 수 있다.

기체가 환원로로부터 증류 컬럼이 직접 이동된다면, 상기한 불순물은 증류 컬럼의 트레이에서 블로킹되거나 또는 컬럼의 조작을 방해할 수도 있다.

이러한 문제점들을 피하기 위하여, 기체를 증류 컬럼에 보내기 전에, 납 및/또는 아연을 함유하는 용융금속을 주입함으로써 세정시킬 수 있다. 주입실의 온도는 기체중에 함유된 아연이 필수적으로 기체를 응축시키지 않고, 대신에 기체중에 함유된 납의 일부뿐만 아니라 상기한 불순물이 세척중에 순환되는 납 및/또는 아연 흐름과 합류하도록 높아야 한다.

제거된 불순물의 일부는 주입실에 함유된 용융금속의 표면에 고형의 찌끼를 형성하며, 이는 공지의 방법으로 제거된다. 일부는 용융금속중에 용해되거나, 그의 표면상에 금속에 불용성이거나 매우 일부만 용해되는 분리된 용융층을 형성한다. 세정 반응기로부터 세정된 기체는 직접 증류 컬럼으로 이동되며, 여기에서 함유된 납, 아연, 카드뮴 및 그외의 휘발성 금속은 분리된다.

세정실에 함유된 용융금속의 온도를 상승시킴으로써, 세정영역에서 기체로부터 용융물로 이동되는 아연 및 납의 양은 감소될 수 있다. 결과적으로, 증류 컬럼으로부터의 수율은 증가한다. 이는 증류 컬럼으로부터 회수되는 금속은 상기한 세척 반응기로부터 회수되는 것보다 더 순수하기 때문에 이롭다. 금속의 온도는 세척 반응기로 들어가는 기체의 온도까지 상승시킬 수 있다. 온도의 하한선은 아연의 비점, 즉 약 905℃이다.

정광중에 함유된 철 및 구리 황화물은 전기로에서는 반응하지 않으나, 이들은 매트상에서만 용해된다. 황철광은 그의 불안정한 황을 상실하며, 이 황은 구리와 반응하여 황화구리를 생성한다.

따라서, 정광중에 함유된 구리는 공정중에 순환되는 구리에 모이게 된다. 이는 컨버터를 통과한 금속으로서, 또는 전기로부터의 매트로서 순환제거 및 회수될 수 있다.

정광중에 함유된 철은 컨버터 중에서 산화된다. 이는 컨버터 중에 공급되는 적당한 플럭스, 예를 들면 산화 규소와 함께 폐기물로서 제거되는 용융 슬래그를 형성한다.

일반적으로 아연 정광은 소량의 귀금속도 함유한다. 전기로의 온도에서, 은의 증기압은 일반적으로 정광과 함께 모든 은이 증발하기에 충분하다. 그러나, 다량의 금속 및 매트에 용해되면 그의 활성이 어느 정도 감소하여 현저한 양의 은이 증발되지 않은채로 남아 있다. 금의 증기압도 너무 낮아 모든 금곳이 금속 합금 및 매트에 용해된다.

문헌 [S. Sinha, H. Sohn M. Nagamori : Metallurgical Transactions B, March 1985, Vol. 16B] 에는, 1400 K에서의 측정에 따르면 황화물 매트와 평형인 구리중의 금의 함량은 매트중의 함량과 비교하여 약 100배라고 기재되어 있다. 온도상승은 구리중의 함량은 증가시키고 매트중의 함량은 감소시킨다. 동일 문헌에 따르면, 1400K에서 구리중의 은 함량은 황화구리 매트중의 함량과 비교하여 약 2.1배이다.

본 발명에서는, 상기한 귀금속을 전기로중에 존재하는 구리 및 매트에 농축시키고, 때때로 노로부터 소량의 금속 합금을 배출시키고, 이 합금으로부터 공지의 방법으로, 예를 들면 몇몇 구리 제조방법으로 귀금속을 회수하므로 유리하다.

때때로 노중에 함유된 귀금속을 회수하고 노로부터 금속중에 모여진 가능한 불순물을 제거하기 위하여 소량의 금속 합금을 연속적으로 노로부터 배출시키는 것이 유리할 수 있다. 이는 원료중의 귀금속의 함량이 예외적으로 높거나, 정광이 다량의 유해한 불순물을 함유한다면 유리하다. 구리에 농축되는 유해한 불순물 중의 하나는 비소이다.

원료는 흔히 소량의 구리를 함유하기 때문에, 순환액으로부터 금속 합금을 제거하는 것이 꼭 공정중에 순환하는 구리의 양을 부족하게 하는 것은 아니나, 정광중의 구리함량은 공정중에서 제거되고 이용될 수 있다.

매트중에 용해된 귀금속은 매트와 함께 전환 공정으로 가게되며, 여기에서 귀금속의 필수적인 양이 구리로 이동하고 이를 따라 다시 전기로에 들어가는 것으로 공지되어 있다.

어떤 경우에는, 제조 공정으로부터 금속 합금 대신에 황화물 매트를 제거하는 것이 유리할 수 있으며, 이 경우에는 금속 및 불순물을 황화물 매트로부터 회수한다.

이 공정의 조작에서는, 아연의 응축 및 증류를 방지할 수 있으므로, 산소가 전기로 중에서 기체로 수득될 수 있는 화합물 중에 존재하지 않는 것이 유리하다. 공급물 중에 함유된 철은 산화에 의해 소량의 산소가 산화철로서 슬래그에 결합할 수 있으나, 컨버터로부터 수득된 구리는 가능한 한 산소를 함유하지 않는 것이 바람직하다. 한편, 구리는 통상적인 구리제법에서와 같이 황이 없을 필요는 없다. 모든 매트가 컨버터에서 배출되고 구리의 산소 함량이 증가하기 전에 컨버터 송풍은 차단시키는 것이 유리하다.

행하여지는 실험에서, 구리 매트는 공기 송풍을 사용하여 전환되므로, 생성된 구리 기포는 약 1300℃에서 황화물 매트와 평형이다. 생성된 구리기포의 산소함량은 평균 0.07%이며, 별도로 그의 황 함량은 약 1%이다.

전기로로부터 제거되는 황화물 매트는 공지의 방법으로, 예를들면 피어스-스미스컨버터(Pierece-Smith Converter)중에서 전환시킬 수 있으며, 또는 전환 공정을 연속적으로 행하여 전기로로부터 황화물 매트를 연속적으로 공급하고, 금속 구리를 전기로로 연속적으로 제거한다. 전기로에서 제거되는 매트의 양은, 매트가 흡열 반응을 유지하기 위하여 순환될 필요는 없으므로, 노에 공급되는 황화물의 양에 대하여 거의 화학양론적 양이다. 본 방법에서, 컨버터 중에서 발생된 열은 여러가지 목적으로, 예를 들면 오래된 아연 플랜트로부터의 자로 사이트 폐기물을 처리하여 이 폐기물을 생태학적 슬래그로 전환시키는데에 이용할 수 있다.

컨버터 중에 생성된 슬래그의 구리 함량은 최소 6% 이상으로 매우 높으므로 폐기물로서 제거하기 전에 슬래그 세정 단계에서 감소시켜야 한다.

파야라이트 슬래그 대신에 칼슘 페라이트를 사용함으로써, 컨버터 슬래그의 구리 함량은 감소될 수 있다.

공지의 방법은 슬래그 세정에 사용할 수 있으며, 예를 들면 전기로중의 탄소질 환원제를 사용하여 환원시킨다. 이 공정으로부터 수득된 구리 또는 구리함유 매트는 아연 회수 전기로 또는 컨버터에 공급될 수 있다.

황화물 매트는 더욱 완전하게 컨버터 중에서 산화될 수 있으므로, 전환 최종단계에서 반응기중에는 구리기포와 슬래그만이 남아있다. 생성된 구리 기포의 산소함량은 상기한 경우보다 높고 황함량은 보다 낮으며; 슬래그의 구리 함량은 보다 높다. 구리를 아연 회수 전기로에; 재순환시키기 전에, 산소함량은 구리 기포가 탄소질 환원제를 사용하여 환원되는 공지의 애노오드 노 공정에서 환원될 수 있다.

원료가 주로 납을 함유한다면, 납의 낮은 증기압 때문에 정상적(stationary)조작 조건하에서 매트 및 구리의 납 함량은 현저하게 증가한다. 납 함량이 거의 14%인 정광을 처리하는 파일롯트-스케일 실험에서, 매트의 납 함량을 최고 약 4%이며, 금속의 납 함량은 약 14%이다. 납의 수율에 대하여, 매트가 노로부터 회수되어 전환 공정으로 들어가므로 주목할만한 인자는 매트의 납 함량이다.

납의 우수한 수율은 전환공정 및 슬래그 세정을 조절하여 매트중에 용해된 납을 가능한한 많이 구리와 함께 전기로로 되돌릴 것을 요구한다. 이는 예를 들면, 전환 공정중의 칼슘 페라이트 슬래그를 사용함으로써 가능하다.

본 방법을 제1도를 사용하여 예시하였으며, 이는 납 함유 황화구리 매트의 전환 및 슬래그 세정에서 슬래그 및 매트중의 납 함량의 비율을 나타낸 그래프이다.

전환중의 납의 분포는 산화도에 따라 다르다. 수행되는 측정방법에 따라, 컨버터에서 슬래그 및 구리중의 납 함량을 나타내었으며 제1도에 따르면, 슬래그의 구리 함량이 낮은 경우, 구리중의 납 함량은 슬래그 중의 납 함량에 비하여 높으며, 슬래그의 구리함량이 높은 경우는 그 반대이다.

폐기 슬래그중의 납의 손실양을 가능한 한 적게하기 위하여, 전환공정을 제어하여 생성된 슬래그의 구리함량을 가능한한 적게하는 것이 유리하다. 이는 생성된 구리와 슬래그가 모두 황화물 매트와 평형인 상태에서 수행된다.

또한, 컨버터 슬래그의 납 함량이 슬래그 세정 공정에서 슬래그를 효과적으로 감소시켜 최소로 감소시킴으로써, 슬래그중의 구리함량도 낮게할 수 있다. 상기한 실험에서, 폐기 슬래그의 납 함량은 최소한 약 0.3%이다.

본 발명을 첨부한 실시예를 참고로하여 더욱 자세히 설명한 것이며; 온도가 1450℃ 미만인 실시예는 참고예이다.

[실시예1]

800g의 전해질 구리와 500g의 아연 정광을 도가니에 넣고 유도 노를 1300℃ 까지 가열한다. 발생된 기체를 회수하고 이로부터 아연을 응축시키기 위해 냉각시킨다. 실험 후, 도가니와 그안에 함유된 성분을 냉각시키고 분석한다. 결과를 하기의 표에 나타내었다.

동일한 실험을 1400℃에서 반복하여, 하기의 결과를 수득한다 :

[실시예2]

도가니를 1500℃까지 가열하는 것을 제외하고는 상기한 실시예와 같은 실험을 반복한다. 하기와 같은 결과를 수득한다:

[실시예3]

도가니를 1600℃까지 가열하는 것을 제외하고는 실시예1의 실험을 반복한다. 하기와 같은 결과를 수득한다.

금속 및 매트의 아연 함량, 및 금속의 황 함량을 온도의 함수로서 제2도에 나타내었다.

[실시예4]

파일로트 전기로 중에 상기의 실험에서 남은 200kg이외에 300kg의 구리를 공급한다. 구리를 용융시키고 온도를 1380℃로 조정한다. 이후에, 아연 및 납을 함유하는 정광 총 195kg을 주입 란스를 사용하여 57kg/h의 공급속도로 구리에 공급하며, 사용된 캐리어 기체는 정광 1kg 당 87ℓ의 질소가스이다. 주입 후, 노중에 생성된 용융물을 분석한다. 결과는 하기의 표에 나타내었다:

[실시예5]

추가량의 400kg구리를 용융시키고, 온도를 1530℃로 조정하는 것을 제외하고는 실시예4와 동일한 방법으로 실험을 반복한다. 총 210kg의 정광을 41kg/h의 공급속도로 주입하며, 사용된 캐리어 기체는 정광 1kg 당 약 200ℓ의 질소이다. 결과를 하기의 표에 나타내었다:

[실시예6]

파일로트전기로에 300kg의 구리를 공급하고 온도를 1570℃로 조정한다. 총 320㎏의 정광을 60㎏/h의 공급 속도로 주입하며, 캐리어 기체는 정광 1kg 당 약 132ℓ이다. 결과를 하기에 나타내었다:

Claims (5)

1. 황화물 원료에서 고온야금학적으로 야연, 납 및 카드뮴과 같은 휘발성 금속을 제조하고, 또한 원료중에 함유된 기타의 귀금속을 회수하는 방법에 있어서, 대기압에서 조작되고 온도가 1450∼1800℃ 범위인 전기 환원로내에서 구리 용융물에 캐리어 기체를 사용하여 황화 아연 정광을 공급하고, 구리 용융물을 사용하여 상기 정광중의 함유된 아연, 납 및 카드뮴을 금속 형태로 전환시키고, 노로 부터 기체 형태로 휘발된 상기 금속들을 증류 반응기로 이동시켜 증류한 후, 응축 반응기에서 용융 상태로 응축시켜 회수하는 한편, 환원로에서 생성된 황화물 매트를 황화물 공급에 대해 화학양론적 양으로 산화반응기로 보내고, 산화반응기에서 순환시켜 황화구리를 다시 금속 구리로 전환시킨 다음 다시 환원로로 이송시키고, 환원로 또는 산화반응기로부터 용융 금속을 배출시켜 귀금속을 회수하는 것으로 구성된 방법.
2. 제1항에 있어서, 용융금속을 불활성 기체를 불어넣음으로써 퍼어지시킴을 특징으로 하는 방법.
3. 제1항에 있어서, 금속 황화물 매트를 산환 반응기로 제거하기 전에 분활성 기체로 퍼어지시킴을 특징으로 하는 방법.
4. 제1항, 2항 및 제3항중 어느 한 항에 있어서, 사용된 불황성 기체가 질소임을 특징으로 하는 방법.
5. 제1항에 있어서, 휘발된 금속을 증류 반응기로 이동시키기 전에 납, 아연 또는 이들 모두를 함유하는 용융 금속에 주입시킴을 특징으로 하는 방법.