KR20020015665A

KR20020015665A - 황화구리 정광의 제련방법

Info

Publication number: KR20020015665A
Application number: KR1020010050637A
Authority: KR
Inventors: 오지마야스오; 콘도야수히로; 카와나카카즈노리
Original assignee: 아오야기 모리키; 스미토모 긴조쿠 고잔 가부시키가이샤
Priority date: 2000-08-22
Filing date: 2001-08-22
Publication date: 2002-02-28
Also published as: FI119515B2; FI20011691A0; CA2355443C; US20020043133A1; FI20011691A; AU6359001A; JP2002060857A; CA2355443A1; US6843827B2; KR100434161B1; JP3702764B2; AU759721B2; FI119515B

Abstract

본 발명은 구리를 제련하기 위한 고온 야금에 관한 것으로, 황화구리 정광의 제련방법은 필수적으로 용제로 SiO₂원재 와 CaO 원재를 황화구리 정광에 부가하고, 슬래그 및 화이트 슬래그와 조광(粗鑛)상태의 구리의 군에서 선택된 적어도 하나를 생산하기 위해 이 황화구리 정광을 산화 용융하여 황화구리 정광 중 최소한 부수의 철(Fe)이 슬래그로 제거되고, 최소한 부수의 유황(S)이 SO₂의 형태로 제거되어, 구리가 화이트 슬래그 또는 조광(粗鑛)상태의 구리의 군에서 선택된 적어도 하나의 형태로 농축되는 단계로 구성된 제련과정을 포함하는 단계로 구성되고, 여기서 슬래그의 조성물은 CaO/(SiO₂+CaO)의 중량비가 0.6 내지 0.85의 영역을 가지며, 반면 Fe/(FeOx+SiO₂+CaO)의 중량비가 0.5 내지 0.6의 범위로 되도록 조절하는 것을 특징으로 한다.

상기 구성에 따른 본 발명의 제련방법은 황화구리 정광 또는 매트가 연속적으로 산화되어 화이트 슬래그 또는 조광상태의 구리를 생산할 때 마그네타이트의 문제를 야기시키지 않고, SiO₂를함유하는 매트 또는 황화구리 정광의 처리에 적용할 수 있고, 슬래그의 손실이 거의 없으며, 부선에 의해 슬래그로 부터 구리를 회수할 수 있을뿐만 아니라, As, Sb 및 Pb의 슬래그중 제거능이 높고, 내화성 물질의 손상의 거의 없는 황화 구리 정광의 제련방법을 가능하게 된다.

Description

황화구리 정광의 제련방법{Method of Smelting Copper Sulfide Concentrate}

본 발명은 구리의 건식 제련방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 황화구리 정광 또는 황화구리의 농축물로부터 얻은 광피를 산화용융련 제련하여 구리의 조광(粗鑛) 또는 화이트 슬래그(Cu₂S, 극소량의 FeS를 함유하는 화이트 슬래그에 가까운 광피를 포함한다)를 얻는 제련방법. 또는 황화구리로 부터 얻어진 광피를 산화용융 제련하여 조광을 얻는 제련방법에 관한 것이다.

종래의 구리의 용융.제련은 황화구리 정광(精鑛)을 산화.용융하고, 이 구리의 정광중에 있는 Fe의 일부가 산화되어 슬래그(slag)로 제거됨과 동시에 유황(S)의 일부가 SO₂로 되어 제거되고, 구리(Cu)를 FeS 와 Cu₂S의 혼합물인 매트로 농축시키는 매트제련공정과 상기 공정에서 얻어진 매트를 다시 산화시켜 슬래그로 제거한 후, 철을 거의 함유하지 않는 화이트 슬래그(Cu₂S)를 얻는 연속된 화이트 슬래그 제조공정 및 이 화이트 슬래그를 다시 산화시켜 조광(粗鑛)을 얻는 공정으로 이루어진다.

일반적으로 전술한 공정에 이용되는 매트 제련공정은 자생적인 용융로가 사용되어지고, 화이트 슬래그 제조공정과 구리제조공정은 통상적으로 컨버팅로(converter)에서 아루어지며, 이 컨버팅로는 배취(batch)타입이다.

황화구리 정광은 맥석분으로 SiO_2가통상적으로 함유되어 있기 때문에 매트 제련공정에서 철 규산염 슬래그를 형성하여 컨버터나 융제로서 규산광을 첨가하여 철 규산염 슬래그를 형성하게 된다.

매트 제련로에서 제조된 매트의 구리 함량(매트등급 : 이하 "MG"라 한다)은 통상적으로 70중량% 이하이다. 이 매트를 컨버터로에서 화이트 슬래그로, 이어서 조광으로 전환시킨다. 구리 용융제련 플렌트 전공정의 생산성을 높이기 위해서 매트 용융로의 MG를 높히고, 배취타입의 컨버터로의 부하를 감소시키는 것이 바람직하다.

만일, 매트 제련로에서 화이트 슬래그를 생산할때까지 산화를 지속할 수 있다면, 컨버터 내에서 화이트슬래그 제조공정은 불필요하게 된다. 더욱이 구리(粗銅)을 얻을때 까지 산화가 된다면 컨버터공정은 그 자체가 불필요하게 된다.

그러나, 종래의 매트 제련로는 그 산화도를 높히려고 할 때 철.규산염 슬래그에 의한 다음과 같은 문제점이 있다.

(1) 마그네타이트 문제 :

철.규산염 슬래그로서는 3가 철(Fe)의 용해도가 낮다. 이것 때문에 고체 자철광이 석출되어 로의 바닥에 퇴적되는 소위 마그네타이트 문제를 일으킨다. 이런 문제를 피하기 위해 MG를 높이려면, 제련온도를 1300℃ 이상으로 상승시켜야만 한다. 그러나 이와같은 고온에서는 로에 손상을 가중시킨다. 더욱이 구리의 일부를 산화시켜 슬래그중의 구리의 품위를 높히면, 철.규산염 슬래그는 마그네타이트 문제를 피할스는 있으나, 이때에 슬래그중의 구리의 함량은 25%이상이 되고, 조광의 수율은 현저하게 떨어진다.

(2) 구리의 산화와 용해 :

MG의 증가에 따라, 철.규산염 슬리그 내에서 산화물로서 구리의 산화 손실이 현저하게 증가한다.

(3) 불순물의 농도 :

철.규산염 슬래그 와 매트 또는 조광(粗鑛)과의 공존하에서 철.규산염 슬래그의 As, Sb등의 산화물의 용해도가 낮기 때문에 이들 불순물이 매트 또는 조광중에 농축하게 된다. 그 정도는 철.규산염 슬래그와 구리(粗銅)가 공존하는 경우에 특히 높고, 이들 불순물이 많은 구리의 정광으로부터 철.규산염 슬래그와의 공존 하에서 조광을 직접 얻을 수 없는 이유중 하나가 된다.

이런 점으로 철.규산염 슬래그를 사용하는 매트 제련로로는 통상 MG 65∼70%정도를 상한으로 하여 조업이 이루어지고 있다.

더욱이, 이와같은 문제로부터 매트를 S품위가 낮은 조광까지 산화시키는 공정에 서 매트와 철.규산염 슬래그와의 공존하에서 연속화 한다는 것은 불가능하고, 통상적으로 컨버터를 사용하는 배취방식의 처리를 하게된다. 철.규산염 슬래그의 존재하에서 매트로부터 조광을 연속적으로 얻는 보고(일본국 특허공개 소58-224128호)가 있다. 그러나, 이 보고에서는 조광은 슬래그-화이트-구리의 3상의 존재하에서 구리(粗銅)을 얻게되고, 이때에 조동의 S 함량은 1.5%만큼 높아지는 것을 피할수 없고, 이것은 다음 공정인제련로의 조작부하를 현저하게 가중시키게 된다.

이와같은 문제를 피하기 위해 본 발명의 발명자중 한 사람이 일본국 특허공고 평 5-15769호에 매트 용융로에서 화이트슬래그를 제조하는 방법을 제안한바 있다.

이것은 용제로서 석회를 부가하여 광석중의 철분을 칼슘 퍼라이트 슬래그로 황화구리 정광에서 철을 제거하는 방법에 관한 것이다. 이는 칼슘 퍼라이트 슬래그의 사용으로 자철광의 석출을 방지하고, 슬래그내의 As, Sb 등과 같은 불순물의 제거율을 철.규산염 슬래그 보다 높게한다는 이점이 있다. 그러나 아래에 기술된 바와 같은 문제점이 있다.

(1) 황화구리의 정광중에는 통상적으로 약간의 SiO₂를 함유한다. 따라서 가능한 한 칼슘 퍼라이트 슬래그를 순수하게 생산하기 위해 처리되는 황화구리 정광은 낮은 함량의 SiO₂를 갖는 것으로 제한을 받게된다 (3% 이하)

(2) 상기한바와 같이 낮은 함량의 SiO₂를 갖는 황화구리의 정광이라 하더라도 만일 칼슘 퍼라이트 슬래그 내에 적은 SiO₂가 있다면 이는 점도를 나쁘게 하고 거품을 발생시켜 안정한 로의 조작을 어렵게 한다. 따라서 칼슘 퍼라이트 슬래그가 사용될 때 슬래그 내의 SiO₂의 농도는 1% 이하 (슬래그에서 Fe에 대해 중량으로 약 1.7% 이하)로 되도록 조절하여야만 한다. 이 방법으로 주로 황동광으로 구성된 표준 황화구리 정광으로부터 화이트 슬래그를 수득하는 경우에는 황화구리 정광의 SiO₂함량이 실용적 목적을 위해서는 0.4% 이하로 제한한다.

(3) 칼슘 퍼라이트 슬래그에서 Pb의 용해도가 낮기 때문에 Pb가 슬래그중에 분배되어 지기 어렵고, Pb가 화이트 슬래그로 농축된다.

(4) 칼슘 퍼라이트 슬래그에 다량의 구리가 산화물로 용해되므로 이 슬래그의 선광에 의한 구리의 회수율이 떨어진다.

한편, 배취형 방식인 컨버터 과정에서 추가 산화에 의해 매트가 화이트 슬래그 또는 조광 구리로 전환될 때 철.규산염 슬래그에 의해 야기되는 문제를 피하기 위해, 로는 화이트 슬래그와 슬래그의 존재하에서 일시적으로 블로윙(blowing)을 정지하고 기울여져 슬래그를 제거하여 컨버터 내에 화이트 슬래그만을 남게 하여 조광의 구리로 산화시킨다. 배취 타입 방식에 기인된 여러가지 단점을 갖는 이 방법은 컨버터 조작을 번거롭게 한다. 미쓰비시의 연속식 구리 제련법은 컨버터의 로(C로)에서 칼슘 퍼라이트 슬래그를 사용함으로써 자철광의 석출을 피하고 대략적으로 65% MG의 매트부터 조광의 구리를 연속적으로 생산한다. 그러나 칼슘 퍼라이트 슬래그에 기인된 다음과 같은 문제가 있다.

(1) 슬래그중의 구리 함량이 산소 분압에 대해 연속적으로 변하고, 조광의 구리중 S 함량이 낮아질수록 슬래그중의 구리 함량은 높아진다. 실제적으로, 조광의 구리중 S함량이 0.5 내지 1%일 때 슬래그중의 Cu함량은 13 내지 15%이고, 이보다 아래로 S함량을 낮춘다는 것은 구리의 수율면에서 효율적이 아니다.

(2) 칼슘 퍼라이트 슬래그중의 구리 함량은 주로 화학적으로 용해된 산화물이고, 서서히 냉각하더라도 이 슬래그의 선광에 의한 구리의 회수율은 떨어진다.

(3) 앞서 언급한 바와 같이, 칼슘 퍼라이트 슬래그중의 SiO₂가 1내지 3%가 되면 점성은 현저하게 증가하고 거품이 발생한다. 따라서 철.규산염 슬래그를 혼입한 매트는 원료로 사용하는 것이 어렵다. 매트중의 Fe함량이 10% 일때, 매트중의SiO₂의 혼입허용량은 매트에 대해 0.2% 이하이고, 이는 매트 제련공정에서 산출된 매트의 슬래그 혼합방지 에 특히 주의할 필요가 있다.

(4) 칼슘 퍼라이트 슬래그중의 Pb 용해도가 낮기 때문에, Pb는 슬래그 내에서 분배되기 어렵고, 그래서 이 Pb는 조광의 구리에 농축된다. 따라서 종래의 방법으로는 높은 Pb 함량 원료로부터 전기 분해 가능한 양극을 생산하는 것은 곤란하였다.

(5) 칼슘 퍼라이트 슬래그는 실리케이트 슬러그와 동일 온도에서 비교할 경우, 내화성 물질에서 그 침투성이 크기 때문에, 컨버터에서 규산염 슬래그보다 내화성 물질의 침식성이 크다.

철.칼슘 규산염 슬래그에 관해서, 일본국 특허 공개 평 2000-63963호에서 중량비로

CaO/(SiO₂+CaO)가 0.3 내지 0.6의 영역에서, 또한 중량비가 Fe/(FeO_x+SiO₂+CaO)가 0.2 내지 0.5의 영역이 제안되고 있다. 이 영역은 화이트 슬래그 또는 화이트 슬래그에 가까운 매트 또는 조광의 제조 조건으로서, 최고 1,350℃정도의 일반적인 제련온도는 상기 영역으로부터 떨어져 슬래그가 완전 용융되지 않고, 고융점 화합물이 석출되어지기 때문에 이와같이 정하였다.

본 발명의 목적은 황화구리 정광 또는 매트를 연속적으로 산화시켜 화이트 슬래그 또는 조광의 구리를 얻는 것으로, 1280℃ 이하의 구리 제련 온도에서 마그네타이트 문제가 없는 황화구리 정광의 제련방법을 제공함에 있다.

본 발명의 또다른 목적은 SiO₂를 함유하는 황화구리 정광이나 매트의 처리에적용할 수 있고, 슬래그의 량을 적게하고, 슬래그의 구리 손실을 적게하는 황화동의 제련밤법을 제공함에 있다.

더욱이 본 발명의 다른 목적은 As, Sb 및 Pb의 슬래그의 제거능력을 크게 하는 황화구리 정광의 제련방법을 제공함에 있다.

또한 본 발명의 목적은 내화성물질의 손실이 거의 없는 황화구리 정광의 제련방법을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 산화.용융 제련방법의 1태양에 따르면, 황화구리 정광(精鑛)의 용제로서SiO₂원재와 CaO 원재를 황화구리 정광에 부가하고, 슬래그 및 화이트 슬래그 및/또는 조광의 구리로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나를 얻기위해 황화구리 정광을 산화.용융하여 황화구리 정광내의 최소한의 Fe가 슬래그로 제거되고, 최소한의 S가 SO₂의 형태로 제거되어 구리가 화이트 슬래그 및/또는 조광의 구리를 생성하며, 여기서 슬래그의 성분은 중량비로 CaO/(SiO₂+CaO)가 0.6 내지 0.85의 범위가 되도록 하고. 또한 중량비로 Fe/(FeOx+SiO₂+CaO)가 0.5 내지 0.6의 범위가 되도록 한다.

또한, 본발명의 산화.용융 제련방법의 다른 태양으로는, 황화동 정광을 제련하여 얻은 매트에 SiO₂원재와 CaO 원재를 첨가하고, 슬래그와 조광을 생성하고,이때에 슬래그의 성분을 중량비로 CaO/(SiO₂+CaO)가 0.6 내지 0.85의 범위가 되도록 하고. 또한 중량비로 Fe/(FeOx+SiO₂+CaO)가 0.5 내지 0.65의 범위가 되도록 한다.

이와같은 구성에 있어서, 생산된 슬래그는 고체화를 위해 서서히 냉각되고 분쇄되어 구리 회수를 위해 부유선광의 대상이 되고, 얻어진 구리는 제련공정에서 환원된다.

황화구리 정광이 함유하고 있는 SiO₂는 슬래그로 제거되어진 Fe를 참고로 하여 적어도 1.7 중량%이고, 생성된 슬래그의 온도는 1280℃로 조절되어지는 것이 바람직하다.

본 발명의 또 다른 구성에 따르면, 황화구리 정광의 제련방법은 황화구리 정광을 산화.용융하는 매트 제련공정과 여기서 황화구리 정광내의 최소한 부수의 Fe는 슬래그로 제거되고, 반면 최소한 부수의 S는 SO₂의 형태로 제거되며, 이로 인하여 FeS 와 Cu₂S의 혼합물을 구성하는 매트가 생성된다. SiO₂원재와 CuO 원재를 용재로서 매트에 부가하고, 매트를 산화.용융하여 제2의 슬래그와 조광의 구리를 생성하여 황화구리 정광이 함유하는 최소한의 부수의 Fe는 제2의 슬래그로 제거하고, 반면 최소한의 부수의 S는 SO₂의 형태로 제거한다. 이로써 조광의 구리를 얻게되는 제련공정과, 제2의 슬래그 조성이 중량비로 CaO/(SiO₂+CaO)가 0.6 ∼0.85의 영역이고, Fe/(FeOx+SiO₂+CaO)의 중량비가 0.5 ∼ 0.6의 영역이 되도록 조절한다.

본 발명의 이와같은 구성에서, 제1 및 제2 슬래그의 적어도 하나는 고체화때문에 서서히 냉각되어 매트 제련공정으로 환원된다.

제1 및 제2 슬래그의 적어도 하나는 고체화를 위해 서서히 냉각 분쇄되고 구리의 회수를 위하여 부유선광되고, 얻어진 구리는 매트 제련공정으로 환원되는 것과 용융상태에서 제1 및 제2 슬래그의 적어도 하나는 매트 제련공정에 환원되는 것이 바람직하다.

황화구리 정광내의 SiO₂함량이 제2 슬래그로 제거되는 Fe를 참고로 적어도 1.7 중량%인 것과 제2 슬래그의 온도가 1280℃까지 조절됨이 바람직하다.

화이트 슬래그 또는 조광의 구리를 생산할때 높은 산소 분압조건에서 슬래그의 특징을 a : 종래의 구리 제련에 사용된 철.규산염 슬래그.

b : 미쓰비시방법에 사용되는 칼슘 퍼라이트 슬래그.

c : 본 발명에서 사용되는 철.칼슘 규산염 슬래그.

로 비교하여 표1에 나타내었다.

[표 1]

슬래그 특징

	철.규산염슬래그	칼슘 퍼라이트 슬래그	철칼슘. 규산염슬래그
점 도	× 높음	○ 낮음	○ 낮음
매트와 조광과구리의 서스펜션	× 많음	○ 적음	○ 적음
구리의 산화용해	× 많음	× 많음	○ 적음
구리의 황화용해	○ 적음	× 많음	× 많음
Pb의 용해도	○ 높음	× 낮음	○ 높음
As, Sb의 용해도	× 낮음	○ 높음	○ 높음
자철과의 용해도	× 낮음	○ 높음	○ 높음
내화성물질의 손실	○ 적음	× 많음	○ 적음

철.칼슘 규산염 슬래그는 여러가지 이점이 있지만, 본 발명자들에 의해 수행된 실제조사에서 CaO/(SiO₂+CaO)의 중량비가 0.85이상의 저(低) SiO₂측에는 슬래그의 점도가 나빠져 조작이 어렵게 되고, CaO/(SiO₂+CaO)의 중량비가 0.85 이하가 되면, 슬래그는 아무런 문제없이 1280℃ 이하의 온도에서 용융하여 슬래그중의 구리의 산화 용해가 적어졌다. 그 결과, 슬래그의 양이 감소하고, 손실되는 구리가 슬래그의 양×구리의 등급=구리의 손실량으로 평가되며, 종래의 방법 (철.규산염 슬래그 또는 칼슘 퍼라이트 슬래그를 사용하는 고(高)MG의 매트 제련법이나 화이트 슬래그제련 및 직접 구리를 제련하는 방법)은 애당초 일본국 공개특허 특개평 2000-63963호에 기술된 방법보다도 낮음이 밝혀졌다.

본 발명의 CaO/(SiO₂+CaO) 중량비가 0.6 내지 0.85이고, Fe/(FeOx+SiO₂+CaO) 중량비가 0.5 내지 0.65인 영역은 도시된 공지기술로서 일반적으로 알려져 있는 화합물 FeO-SiO₂-CaO계나, FeO·Fe₂O₃-SiO₂-CaO계 및 Fe₂O₃-SiO₂-CaO계의 3원계의 상태도로 나타나며, 1280℃의 용융영역과 구별된다. 달리 말하면, 1280℃와 같은 용융영역은 FeO 나 Fe₂O₃가 훨씬 많은 영역에서만 나타난다.

그러나, 화이트 슬래그 또는 정광의 구리에 가까운 매트의 실질적 생산조건에 있어서, 1280℃와 같은 온도에서의 용융영역은 슬래그 내로 용융되는 구리 산화물에 의존하여 증가된다. 이점을 명확히 하기 위해 화합물 Fe₂O₃(FeO)-CuO-SiO₂-CaO 계의 4 원계 상태도를 확립할 필요가 있다.

이하, 실시예에 따라 본 발명을 상세히 설명한다.

실시예1

황화구리 정광, 실리카 분말 및 석회 분말( 각각 200㎛이하의 사이즈로 분쇄함)의 조성물이 표2에 표시한 비율로 조합. 건조시켜 건조된 광석을 얻었다. 반응탑의 내경 1.5m, 높이 3.5m의 반응기와 내부직경 1.5m, 길이 5.2m의 침전기를 갖는 소형 플래시(flash) 용융로에 앞에서 언급한 건조된 광석을 반응기 내로 50%의 산소부화 공기와 함께 반응기안으로 불어넣고, 매트와 슬래그를 얻었다.

버너로는 중유버너를 사용하고, 반응탑 내부의 열 균형이 이루어지도록 중유의 양을 조절한다. 조작은 3일동안 계속하고, 얻어진 결과는 표2에 나타내었다.

표2로 부터 화이트슬래그에 가까운 등급(75% MG)의 고품위 매트를 안정적으로 얻을수 있었다. 제련조건은 정광버너의 송풍공기량은 454N㎥/h, 산소 농도 50% , 중유량 43 리터/시간 ,생성 슬래그의 평균온도 1250℃, 생성된 조광의 평균온도 1153℃ 이다.

[표2]

(중량 %)

	물량(kg/h)	Cu	Fe	S	SiO₂	CaO
처리	황화구리 정광	1031	32.8	25.0	30.3	5.8	-
	규석	10	-	1.4	-	94.4	-
	석회석	202	-	-	-	-	54.4
생산	용융매트	494	75.8	1.1	20.1	-	-
생산	용융슬래그	630	1.5	43.2	-	10.1	16.6

실시예2

표3에 표시한 조성을 갖는 황화구리 정광, 실리카분말 및 석회분말(각각은 200㎛이하의 사이즈로 분쇄함)을 소정의 비율로 조합. 건조시켜 건광을 얻었다. 반응탑의 내 경 1.5m, 높이 3.5m, 반응기의 내부직경 1.5m, 길이 5.2m의 침전기를 갖는 소형 플래시 용융로에 앞에서 언급한 건조 광석을 반응탑의 천장에 있는 정광버너로부터 산소 50%의 산소부화 공기와 함께 반응탑 내로 불어넣고, 조광과 슬래그를 얻었다. 정광버너로는 중유버너를 사용하고 반응탑의 열균형이 유지되도록 중유의 량을 조절한다. 조작은 3일동안 수행하였다. 얻어진 결과는 표3에 나타내었다.

표3으로 부터 0.98%의 S등급을 갖는 조광의 구리를 안정적으로 얻을 수 있었다. 제련조건은 정광버너에 833N㎥/h의 공기를 송풍하고, 산소 농도 50%, 중유량 25 리터/시간 , 생성된 슬래그의 평균온도 1270℃, 그리고 생성된 조광구리의 평균온도는 1252℃이었다.

[표3]

(중량 %)

	물량(kg/h)	Cu	Fe	S	SiO₂	CaO
처리	황화구리 정광	1053	32.1	25.1	30.4	5.8	-
	규석	1.5	-	1.4	-	94.4	-
	석회석	206	-	-	-	-	54.4
생산	용융구리	310	98.2	-	0.98	-	-
생산	용융슬래그	611	3.9	42.0	-	9.9	16.2

실시예3

반응탑의 내경 1.5m, 높이 3.5m, 내부직경 1.5m와 길이 5.2m의 침전기를 갖는 소형 플래시 용융로를 사용하여, 매트, 실리카 분말 및 석회 분말( 각각은 200㎛이하의 사이즈로 분쇄함)을 소정의 비율로 조합, 건조하여 건조 광석을 얻었다.

반응탑의 천장에 설치된 정광버너로 부터 산소 50%의 산소부화공기와 함께 앞에서 말한 건조된 광석을 반응탑내에 불어 넣고, 조광의 구리와 슬래그를 얻었다.

정광버너로는 중유버너를 사용하고, 반응탑의 열 균형이 유지되도록 중유의 량을 조절하였다. 조작은 3일동안 수행하였다. 얻어진 결과는 표4에 나타내었다.

표 4로부터 S등급 0.05%의 조광 구리를 안정적으로 얻을 수 있었다. 제련조건은 정광버너에 송풍 공기량을 375N㎥/h, 산소농도 50%, 중유량 50 리터/시간, 생성 슬래그의 평균 온도 1257℃ 및 생산된 조광 구리의 평균온도는 1240℃ 이었다.

[표4]

(중량 %)

	물량(kg/h)	Cu	Fe	S	SiO₂	CaO
처리	매트	1034	63.7	12.3	21.2	0.5	-
	규석	17	-	1.4	-	94.4	-
	석회석	78	-	-	-	-	54.4
생산	용융구리	608	98.0	-	0.05	-	-
생산	용융슬래그	311	14.1	41.9	-	6.0	14.0

비교예 1

1300℃로 유지된 마그네시아 도가니에 표5에 나타난 조성의 용융 매트 30g 과 용융 슬래그 40g를 준비하고, 용융욕중에 표 5에 나타나 있는 조성의 황화 구리 정광과 SiO₂(순수 SiO₂97%이상)를 랜스 파이프를 통해 95부피%O₂-5부피%N₂의 가스와 함께 랜스에 불어 넣었다. 랜스에는 침적되지 아니 하였다.

[표5]

(중량 %)

	Cu	Fe	S	SiO₂	CaO
용융매트	76.3	2.8	20.8	-	-
용융슬래그	5.0	42.0	-	30.0	-
황화구리 정광	30.3	29.1	33.5	1.8	-

블로윙에 사용된 랜스 파이프는 산화 알루미늄제품으로, 37.5g/min의 황화구리 정광과 7.6g/min의 SiO_2를9.2 l/min의 95부피%O₂-5부피%N₂가스와 함께 불리어졌다.

시험 개시 5분후에는 매트와 생성 마그네타이트의 혼합물인 용융점이 높은 기질을 형성하기 때문에 공급원료와 용융체 안으로 불어넣는 것은 불가능하게 되고. 특히 고융점 물질 때문에 랜스 파이프가 막혀서 시험을 지속할 수가 없었다.

비교예 2

1300℃로 유지된 마그네시아 도가니에 표6에 나타난 조성의 용융 조광의 구리 60g와 용융 슬래그 40g를 준비하고, 용융욕중에 표6에 나타난 조성의 매트와 CaO(98%이상 순수 CaO함량)를 랜스 파이프를 통해 95부피%O₂-5부피%N₂의 가스와 함께 랜스 파이프에 불어넣었다. 랜스에는 침적이 전혀 없었다.

[표6]

(중량 %)

	Cu	Fe	S	SiO₂	CaO
용융조광구리	97.5	-	1.2	-	-
용융슬래그	16.4	47.6	-	-	17.6
매 트	65.0	9.5	21.2	0.5	-

블로윙에 사용된 랜스 파이프는 산화 알루미늄으로 이를통해 20g/min의 매트 및 0.73g/min의 CaO가 0.20 l/min의 95부피%O₂-5부피%N₂의가스와 함께 불어넣었다.

시험개시 30분 후에는 슬래그의 끓음현상이 발생하여 도가니내의 대부분의 용융물이 도가니 밖으로 넘쳐흘러 시험을 계속할 수가 없었다.

비교예3

1300℃로 유지된 마그네시아 도가니에 표7에 나타난 조성의 용융조광 구리60g와 용융 슬래그 40g를 준비하고, 용융욕중에 표7에 나타난 조성의 매트와CaO(98%이상 순수 CaO함량)를 랜스 파이프를 통해 95부피%O₂-5부피%N₂의 가스와 함께 랜스 파이프에 불어넣었다. 랜스에는 침적이 전혀 없었다.

[표7]

(중량 %)

	Cu	Fe	S	SiO₂	CaO
용융 조광 구리	97.5	-	1.2	-	-
용융슬래그	16.4	47.6	-	-	15.7
매 트	65.3	9.7	21.4	-	-

블로윙에 사용된 랜스 파이프는 산화 알루미늄제품으로, 20g/min의 매트와 0.7g/min의 CaO를 4.2 l/min의 95부피%O₂-5부피%N₂의가스와 함께 불어넣었다.

상기조건으로, 50분간 블로윙을 연속하고 10분간 멈춘 다음, 냉각 응고시켜

조광상태의 구리와 슬래그 상태의 중량 및 조성을 평가하였다. 그리고 나서 조광상태의 구리와 슬래그의 양과 조성으로 부터 최초에 삽입한 조광상태의 구리, 슬래그의 중량과 품위로 부터 각 성분량을 빼서 반응에 의해 생성된 조광 구리의 량과 슬래그의 량 및 품위를 계산한 결과를 표8에 나타내었다.

S품위 0.06%의 조광을 얻을 수 있었으나, 슬래그중의 구리 함량은 높고, 수율은 약 80%이었다.

[표 8]

(중량 %)

	산출중량(g)	Cu	Fe	S	SiO₂	CaO
생성된 조광구리	534	98.3	-	0.06	-	-
생성된 슬래그	290	32.7	32.0	-	-	11.2

본 발명의 제련방법은 황화구리 정광 또는 매트가 연속적으로 산화되어 화이트 슬래그 또는 조광상태의 구리를 생산할 때, 마그네타이트의 문제를 야기시키지 않고, SiO_2를함유하는 황화 구리 정광이나 매트의 처리에도 적용할 수 있고, 슬래그의 손실이 적으며, 또 슬래그 중 구리의 부유선광에 의하여 회수가 가능하고, As, Sb 및 Pb의 슬래그 중 높은 제거능을 가지며, 내화성 물질에 손상을 아주 적게 주는 제련방법을 가능하게 하는 효과를 가진다.

Claims

황화구리의 정광(精鑛)을 산화 용융하여, 화이트 슬래그 및 조광(粗鑛)상태의 구리로 이루어지는 군으로부터 선택된 하나 이상과, 슬래그를 생성하여 이 황화동 정광중의 Fe의 적어도 일부를 슬래그로 제거함과 동시에 S의 적어도 일부를 SO₂로 제거하여, 구리를 화이트 슬래그와 조광상태의 구리로 이루어지는 군으로부터 선택된 하나이상으로 농축하는 제련공정을 갖는 황화동 정광의 제련방법에 있어서,

산화 용융의 용제로 SiO₂원재와 CaO원재를 황화구리 정광에 부가하고, 슬래그를 CaO/(SiO₂+CaO)의 중량비가 0.6 ∼ 0.85의 영역을 가지며, Fe/(FeOx+SiO₂+CaO)의 중량비가 0.5 ∼ 0.6의 영역으로 조절하는 것을 특징으로 하는 황화구리 정광의 제련방법.
제1항에 있어서,

생성된 슬래그를 고체화하기 위해 서서히 냉각. 고화시키고 분쇄한 다음, 부선(浮選), 회수하여 회수된 구리를 다시 제련공정으로 뒤돌려보내는 것을 특징으로 하는 황화구리 정광의 제련방법.
제1항에 있어서,

황화구리 정광중의 SiO₂의 함량이 슬래그로 제거하고자 하는 철(Fe)에 대하여 적어도 1.7중량%인 것을 특징으로 하는 황화구리 정광의 제련 방법.
제1항에 있어서,

생성된 슬래그의 온도가 1,280℃를 넘지않도록 제어함을 특징으로 하는 황화구리 정광의 제련방법.
황화구리정광을 산화용융하고, 이 황화구리 정광중에 있는 Fe의 일부를 슬래그로 제거함과 동시에 S의 일부를 SO₂로 제거하고, FeS 와 Cu₂S의 혼합물로 된 매트를 생성하는 매트 제련공정과 황화구리 정광을 산화.용융하여 조광상태의 구리를 얻는 제련공정을 갖는 황화구리의 제련방법에 있어서,

산화 용융의 용제로 SiO₂원재와 CaO원재를 매트에 부가하고, 슬래그를 (SiO₂+CaO)에 대한 CaO의 중량비가 0.6∼0.85의 영역을 가지며, (FeOx+SiO₂+CaO)에 대한 Fe의 중량비가 0.5∼0.6의 영역으로 조절하는 것을 특징으로 하는 황화구리 정광의 제련방법.
제5항에 있어서,

생성된 슬래그는 서서히 냉각 고화시킨 다음, 이를 분쇄하고 부선한 후, 회수된 구리를 매트제련공정으로 다시 보내는 것을 특징으로 하는 황화구리 정광의 제련방법.
제5항에 있어서,

생성된 슬래그를 용융상태로 유지한체 이를 매트 제련공정으로 다시 뒤돌려 보내는 것을 특징으로 하는 황화구리 정광의 제련방법.
제5항에 있어서,

생성된 슬래그는 냉각되어 고체화된 후, 다시 매트 제련공정으로 다시 뒤돌려 보내는 것을 특징으로 하는 황화구리 정광의 제련방법.
제5항에 있어서, 매트중의 SiO₂함량이 슬래그에서 제거하고자 하는 철 (Fe)에 대하여 적어도 1.7 중량% 인 것을 특징으로 하는 황화구리 정광의 제련방법.
제5항에 있어서,

생성된 슬래그의 온도가 1,280℃를 넘지않도록 제어함을 특징으로 하는 황화구리 정광의 제련방법.