KR100725443B1

KR100725443B1 - 동전로 더스트의 처리방법

Info

Publication number: KR100725443B1
Application number: KR20050096324A
Authority: KR
Inventors: 신야 사토; 시게오 가츠라
Original assignee: 닛코 킨조쿠 가부시키가이샤
Priority date: 2005-10-13
Filing date: 2005-10-13
Publication date: 2007-06-07
Also published as: KR20070040862A

Abstract

(과제) 본 발명은, 동전로 더스트로부터 구리를 효율적으로 간단하게 회수하는 방법을 제안하는 것이다.

(해결수단) 동전로 더스트 중에 포함되는 적어도 황화구리를, 입경차에 따라 회수하여, 10㎛ 이상의 조립을 구리 제련로로, 10㎛ 보다 미세한 세립을 다른 공정에서 처리하고, 구리를 구리 제련로로 선택적으로 반복하는 것을 특징으로 하는 동전로 더스트의 처리방법.

Description

동전로 더스트의 처리방법{COPPER CONVERTER DUST TREATMENT METHOD}

도 1 은 동전로 더스트의 희황산 침출 잔사의 입도분포를 나타낸다.

도 2 는 동전로 더스트 중의 조립 (粗粒) 의 SEM 화상을 나타낸다.

도 3 은 동전로 더스트 중의 세립 (細粒) 의 SEM 화상을 나타낸다.

도 4 는 침강분리조의 장치도를 나타낸다.

[특허문헌 1] 특허 제2848003호「동전로 더스트 침출 잔사로부터의 납, 아연의 회수방법」

본 발명은, 동전로 더스트의 처리방법에 관한 것으로, 보다 상세하게 서술하면, 효율적으로 구리의 전로 더스트로부터 구리를 회수하는 방법에 관한 것이다.

구리 제련 공정의 광석을 용해하는 용련 공정의 후공정인 전로 공정 (PS-전로 또는 MI-C로, 플래시 컨버터 등) 에서 배기 가스에 동반되는 더스트는, 일반적으로 보일러나 벌룬 연도, 전기집진기 (핫코트렐) 등으로 포집되어, 용련 공정으로 반복되거나 또는 별도 습식처리된다. 전로 공정에서 배출되는 모든 더스트를 전로 더스트라 한다.

구리 제련에서 배출되는 전로 더스트는, 구리가 5∼20 mass% 정도 함유되어 있고, 산에 의해 침출된 후 황화되거나 하여, 습식 처리 과정에서 구리를 납 등과 분리하여, 제련 공정으로 반복하는 것이 행해진다. 표 1 에 동전로 더스트의 대표적인 조성을 나타낸다.

동전로 더스트의 대표적인 조성 단위: mass%

Cu	Fe	Pb	Bi	As	Cd	Sb	Zn	Sn
13.1	1.73	11.49	2.49	2.64	5.46	0.18	6.90	4.64

그러나, 전로 더스트 중에 구리가 함유된 채로 습식 처리하면, 납 등의 회수 대상 금속에 구리가 혼입되어 악영향을 미친다.

구리 제거법으로서 희황산으로 용해 제거하였지만, 구리량의 약 20 mass% 가 미용해 잔사로서 납, 비스무트 등의 화합물에 혼입된다. 희황산 농도, 온도, 시간 등의 각 조건을 선택하였지만, 이 이상으로 구리를 용해하여 납, 비스무트로부터 분리하는 것은 곤란하였다.

또한, 동전로 더스트를 물 또는 황산에 의해 침출하여, 구리, 카드뮴, 비소의 가용성 염류를 용출하여, 침출 잔사로부터 납, 아연을 회수하는 방법이 개시되어 있다. (특허 제2848003호 : 특허문헌 1)

이 방법에서는, 동전로 더스트의 성분, 입도와의 관계를 인식하고 있지 않기 때문에 단지 잔사 전부를 건식 처리하고 있어, 구리분을 분리 회수하는 방법이 전혀 개시되어 있지 않다.

본 발명은, 동전로 더스트로부터 구리를 효율적으로 간단하게 회수하는 방법을 제안하는 것이다.

본 발명은,

(1) 동전로 더스트를 침출하여 용해시켜 얻어진 침출 잔류물을 언더 플로우와 오버 플로우의 유속에 따라 침강하는 입자를 제어함으로써 분리 회수하고, 10㎛ 이상의 조립 (粗粒) 을 구리 제련로로, 10㎛ 보다 미세한 세립을 다른 공정으로 처리하고, 구리를 구리 제련로로 선택적으로 반복하는 것을 특징으로 하는 동전로 더스트의 처리 방법.

(2) 상기 (1) 에 기재된 분리 회수 수단이, 침강분리조인 것을 특징으로 하는 동전로 더스트의 처리 방법.

(3) 상기 (1) 또는 (2) 에 기재된 제어는, 언더 플로우의 유속을 일정하게 하고, 오버 플로우의 유속을 변화시킴으로써 상기 조립만이 침강되도록 하는 것을 특징으로 하는 동전로 더스트의 처리 방법.

(4) 상기 (1) 또는 (3) 의 어느 하나에 기재된 다른 공정이, 납 제련로인 것을 특징으로 하는 동전로 더스트의 처리 방법.

을 제공한다.

발명을 실시하기 위한 최선의 형태

본 발명의 처리 대상인 동전로 더스트는, 희황산에 용해되지 않는 것으로서 황화구리 (Cu₂S, CuS), 금속구리, 금속철, 철산화물, 황산납 (PbSO₄), 황산비스무트 (BiSO₄) 등을 함유하고 있다.

통상 구리의 전로 더스트는, 희황산 (황산농도 : 10∼20g/L) 에 용해 후, 주로 황산납을 침전시킨 희황산 침출 잔사를 얻는다.

상기의 처리는, 미리 용해되지 않은 황산납을 동전로 더스트로부터 회수하기 위해서이다.

그러나 상기 잔사에는, 납 이외에도 다른 금속인 구리, 비스무트, 안티몬 등이 함유되어 있다.

(입경차를 이용한 구리의 분리법 1)

본 발명의 대상물은, 상기 희황산 침출 잔사도 그 대상물의 하나이지만, 데칸테이션 (공업용수 등에 있어서의, 입경에 의한 침강 속도의 차에 의한 분리법) 에 의한 처리에 있어서는, 동전로 더스트를 그대로 처리하는 방법도 채택한다.

도 2 는 전로 더스트로부터 데칸테이션에 의해 조립 더스트를 분리한 SEM 화상으로, 황화구리, 금속구리, 철산화물, 금속철의 입경이 큰 것을 파악할 수 있다. 당 화합물의 동정 (同定) 에는 병행하여 EPMA 를 사용하고 있다.

도 3 은 동전로 더스트를 데칸테이션에 의해 얻어진 세립의 SEM 화상으로, 불순물인 납, 비스무트 등은 입경이 매우 작은 것이었다. 상기 사항의 지견이 본 발명을 생각해 낸 중요한 점이다.

조립은 동전로의 스플래시에 의해 운반된 구리, 철 화합물이고, 세립은 일단 휘발된 납이나 비스무트 화합물이 온도 저하에 수반되어 고화된 것이다.

전로 더스트 중의 희황산에 용해되지 않는 구리는 황화물 및 금속상 등으로 존재하고 있고, 도 2 에 나타나는 바와 같이 황화구리 등은 입경이 큰 것이 많아 공업용수 등에 침강되기 쉽다.

그 성질을 이용하여 도 1 에 나타내는 바와 같이 데칸테이션이나 습식 사이클론을 사용하여 입경이 큰 입자를 회수함으로써, 구리와, 동일하게 입경이 큰 철만이 농축된 더스트를 얻을 수 있다.

그리고 구리에 관해서는, 입경이 큰 입경 분리 회수물 중에, 원료인 동전로 더스트에 비하여, 2 내지 3배로 농축되어, 구리 품위 (品位) 는 20 내지 30mass% 고품위의 원료로 되었다.

이들 얻어진 입경 분리된 회수물은, 구리의 제련 공정을 반복하여 유효하게 처리된다. 그 중에 함유되는 금속철은 산화되고, 발열되어 열원이 된다.

그 밖의 금속류는, 입경이 작은 더스트로서 분리된다. 단지 납은 비중이 크지만 다행히 입도가 미세한 것을 알아내, 의외로 부유되어 용이하게 분리할 수 있는 것을 파악하였다.

얻어진 구리, 철 이외의 성분을 많이 함유하는 입경 분리 후의 더스트는 구리 함유량이 매우 적어 후처리 공정 등에서 효율적으로 처리된다.

또 황산구리나 산화구리는, 희황산 침출액 중에 용해되지만, 그 용해된 구리는 별도로 액처리에 의해 처리 회수한다.

(입경차를 이용한 구리의 분리법 2)

도 3 에 나타내는 바와 같이 동전로 더스트 중의 구리 화합물 및 메탈구리는 10∼200㎛ 인 데 대하여, 그 밖의 불순물의 입경은 1∼10㎛ 인 것을 발견하였다.

이 입경의 차를 이용하여 도 1 에 나타내는 바와 같이 체로 분리하여 입경이 큰 구리, 황화구리, 철을 회수한다. 철은 비중과 입경 모두 구리와 가까워, 구리와 철을 입경이 큰 더스트로서 회수할 수 있다.

동전로 더스트는 체의 메시가 10㎛ 인 것을 사용한 경우에 최대의 분리 효과가 얻어지지만, 분리 효율을 생각하여 37㎛ 인 것을 사용하였다.

체의 진동 회수는 80∼120회로 실시한다.

체분리 시간은 약 10∼20분이다.

체는 예를 들어 동경스크린사가 제조한 것을 사용하였다.

이 조작에 의해 얻어진 체 위의 더스트는, 상기 입경차를 이용한 구리의 분리법 1 에 의해 얻은 것과 동일하게 구리의 제련 공정에서 효율적으로 제련된다.

체 아래는 구리가 함유되어 있지 않기 때문에 후공정 등에서, 상기 입경차를 이용한 구리의 분리법 1 에 의한 방법과 동일하게 효율적으로 처리가 이루어진다.

(입경차를 이용한 구리의 분리법 3)

도 4 에 나타내는 바와 같이, 상향으로 희황산 침출 잔사의 슬러리를 도입하고, 침강 속도의 차를 이용하여 10㎛ 이상인 조립을 하측으로 빼내어 구리를 분리하여, 10㎛ 이하인 조립을 오버플로우 (OF) 로 상측에서 빼내는 침강분리조를 이용한다.

슬러리를 도입하는 급액의 유속은 40∼250L/min.

오버플로우의 유속은 40∼200L/min.

언더플로우 (UF, 빼내기) 의 유속은 40∼100L/min.

또한 언더플로우의 여과액을 도 4 의 A 로부터 40∼100L/min. 의 유속으로 UF 의 유량과 맞춘다.

UF 의 유속을 일정하게 하고, OF 의 유속을 변화시킴으로써, 침강하는 입자를 제어할 수 있고, 10㎛ 이상인 입자만을 침강시킬 수 있는 장치이다.

실시예

(실시예 1)

데칸테이션의 조건은, 전로 더스트 49.88g 을 200㎖ 의 물에 녹여, 교반 30초 후에 상청을 채취하는 조작을 10회 정도 실시하여, 잔사를 조립으로서 얻는다.

데칸테이션 조작 후의, 구리, 납, 비스무트의 분배를 표 2 에 나타낸다.

데칸테이션의 효과

(전로 더스트 49.88g)	Cu	Pb	Bi
더스트 중 중량 (g)	4.99	6.48	0.80
조립 (g)	1.59	0.39	0.04
세립 (g)	1.28	6.09	0.74
용해 (g)	2.12	0.00	0.02

조립에는, 납, 비스무트가 적어 구리의 제련 공정으로 되돌린 경우이더라도 폐해가 없는 것이었다.

세립은 납이나 비스무트가 고농도로 유지되고, 구리가 적어 납 제련에서도 폐해가 없는 것으로 되었다.

또 황산염으로 되어 있는 구리는, 데칸테이션의 액 중에 용해되었지만, 이것은, 다른 공정에서 용이하게 처리할 수 있었다.

(실시예 2)

습식 사이클론의 조건은, 소정의 수압으로 하부로부터 물을 흘려보내고, 상부로부터 전로 더스트의 희황산 침출 잔사 83.45g 을 물로 녹인 것을 흘려보내, 잔사를 조립으로서 얻는다.

습식 사이클론의 효과로서, 구리, 납, 비스무트의 분배를 표 3 에 나타낸다.

습식 사이클론의 효과

(전로 더스트의 희황산 침출 잔사 83.45g)	Cu	Pb	Bi
더스트 중 중량 (g)	8.18	20.86	4.34
조립 (g)	2.75	2.36	0.51
세립 (g)	2.93	15.75	3.42
용해 (g)	2.50	2.76	0.41

조립은 납, 비스무트가 적어 구리 제련 공정으로 되돌려도 폐해가 없었다.

세립은 납이나 비스무트가 높게 유지되고, 구리가 낮게 억제되어 있기 때문에 납 제련에서도 바람직하게 처리되었다.

대상은 희황산 침출 잔사이었는데, 용해된 구리, 납, 비스무트가 조금 있었으나 문제없이 후공정에서 처리되었다.

(실시예 3)

체분리의 조건은, 전로 더스트의 희황산 침출 잔사 444.95g 을 체의 메시가 37㎛ 인 체를 사용하여 입경의 대소로 분리하였다.

체분리의 효과로서, 구리, 납, 비스무트의 분배를 표 4 에 나타낸다.

체분리의 효과

(전로 더스트의 희황산 침출 잔사 444.95g)	Cu	Pb	Bi
더스트 중 중량 (g)	33.37	111.24	35.15
조립 (g)	7.15	0.00	0.00
세립 (g)	20.46	111.24	35.15
용해 (g)	5.75	0.00	0.00

이 경우도 희황산 침출 잔사를 처리하였는데, 2L 의 물에 리펄프 후, 습식 체로 실행하였기 때문에 구리가 일부 용해되었지만 문제가 되는 양이 아니고, 후공정에서 용이하게 처리할 수 있었다.

특히 세립에서는, 납이 고품위로 유지되었기 때문에 납 제련에서 양호하게 처리되었다.

또한 조립도 다른 불순물이 거의 없었기 때문에 구리 제련 공정에서 양호하게 처리되었다.

구리가 농축되어 불순물이 적은 더스트를 얻을 수 있어, 구리의 제련 공정으로 반복할 수 있다. 또한 철도 함유되지만, 구리 제련로에서는 금속철은 환원제, 발열원이 되어 유효하게 이용된다.

또한, 불순물이 많은 제련 더스트는, 납 제련에서 구리가 함유되지 않기 때문에 유효하게 처리되었다.

(실시예 4)

침강분리조의 유속의 조건은, 급액 47.1L/min., OF 48.2L/min., UF 48.9 L/min., A 50.0L/min. 로 하루 운전하였다.

침강분리조의 효과로서 구리, 납, 비스무트의 분배를 표 5 에 나타낸다.

침강분리조의 결과

(전로 더스트의 희황산 침출 잔사 7.99t)	Cu	Pb	Bi
급액 (t)	1.73	1.23	0.35
OF (t)	0.50	1.08	0.31
UF (t)	1.23	0.15	0.04

특히 OF 에서는 납이 고품위로 유지되고 있기 때문에 납 제련에서 양호하게 처리되었다.

또한 UF 도, 구리의 품위가 높고, 다른 불순물이 적었기 때문에, 구리 제련 공정에서 양호하게 처리되었다.

본 발명에 의하면,

(1) 동전로 더스트로부터 선택적으로 구리를 회수할 수 있다.

(2) 납은 평균입도 2.7㎛ 로 입경이 미세하고 공업수 등에 침강되지 않는 것을 발견하고, 구리만 입경이 10㎛ 이상으로 커 선택적으로 체분리할 수 있거나 침강시킬 수 있다.

Claims

동전로 더스트를 침출하여 용해시켜 얻어진 침출 잔류물을 40∼100ℓ/min 의 언더 플로우와 40∼200ℓ/min 의 오버 플로우의 유속에 따라 침강하는 입자를 제어함으로써 분리 회수하고, 10㎛ 이상의 조립을 용이하게 얻음으로써 고품위의 구리를 얻는 것을 특징으로 하는 동전로 더스트의 처리 방법.
동전로 더스트를 침출하여 용해시켜 얻어진 침출 잔류물을 40∼100ℓ/min 의 언더 플로우와 40∼200ℓ/min 의 오버 플로우의 유속에 따라 침강하는 입자를 제어함으로써 분리 회수하고, 10㎛ 이상의 조립을 구리 제련로로, 10 ㎛ 보다 미세한 세립을 납 제련로로 처리하는 것을 특징으로 하는 동전로 더스트의 처리 방법.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 제어는 언더 플로우의 유속을 일정하게 하고, 오버 플로우의 유속을 40∼200ℓ/min 으로 변화시킴으로써 상기 조립만이 침강되도록 하는 것을 특징으로 하는 동전로 더스트의 처리 방법.
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