(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
乾式銅製錬の煙灰処理、あるいは排ガス洗浄水処理により発生する重金属含有スラッジの処理方法であって、上記重金属含有スラッジを付着水分１０％以下に乾燥させた後、該乾燥させた重金属含有スラッジを気送管により製銅炉に投入して溶解処理することを特徴とする銅製錬におけるスラッジの処理方法。
【請求項２】
製銅炉に投入する重金属含有スラッジにより銅アノード中の微量成分組成をコントロールすることを特徴とする請求項１記載の銅製錬におけるスラッジの処理方法。
【請求項３】
コントロールする銅アノード中の微量成分組成がヒ素であることを特徴とする請求項２記載の銅製錬におけるスラッジの処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、乾式銅製錬の煙灰処理、あるいは排ガス洗浄水処理により発生する重金属含有スラッジ（金属の水酸化物、硫酸化合物、その他金属塩。ここで、金属としては、金、銀、銅、ヒ素、カルシウム等を含む）の処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、銅精鉱の連続製錬方法において硫化金属鉱を精錬する場合には、まず、溶錬炉において銅精鉱を溶融して、硫化銅及び硫化鉄を主成分とするカワと、原料中の脈石や溶剤や酸化鉄等を主成分とするカラミとを生成し、次いで、分離炉においてカラミとカワとを分離し、続いて、製銅炉においてカワを酸化させて粗銅とし、さらに、精製炉において上記粗銅を精製して、より銅品位の高い精製銅を生成した後、この精製銅を鋳造して銅アノード（陽極板）を製造するようにしている。
ところで、このような銅製錬においては、煙灰、あるいは排ガスが発生するため、煙灰処理、あるいは排ガス洗浄水処理を施す必要がある。そして、これらの処理を施して得られたスラッジ中には、銅、金、銀、カルシウム等の利用価値のある物質が含まれている。そこで、従来、上記スラッジは、銅鉱石、燃料と共に溶錬炉（溶鉱炉、自溶炉、反射炉、Ｓ炉等）に投入して再び溶解処理している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来のスラッジの処理方法においては、スラッジを溶解するための熱源（石炭、コークス、重油等の燃料）が必要であると共に、供給酸素量も増やす必要があるため、排ガス量が増加して、排ガス処理負担が増大し、したがって、溶錬炉での鉱石処理量を圧迫するという問題があった。また、上記スラッジを鉱石と一旦混合して投入するため、スラッジだけの投入量を調整することが困難であり、溶錬炉内の熱コントロールを行いにくいという問題があった。さらに、上記スラッジは鉱石と混合した後で乾燥するため、最適な乾燥処理を行いにくく、過乾燥され易くて、その分無駄なエネルギーを消費しているという問題があった。
そこで、本発明者等が、上記問題を解決しようとして鋭意検討した結果、製銅炉においては反応が活発に行われているため、反応熱が余剰な状態であり、従来、冷剤を投入して熱バランスをとっていることに着目して、新規の銅製錬におけるスラッジの処理方法を開発した。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、スラッジ中に含まれる有用な金属を確実に回収することができると共に、銅製錬工程における各炉の熱バランスを容易にとることができて、エネルギーの有効利用を図ることができる上に、各炉の円滑で効率的な操業を行うことができる銅製錬におけるスラッジの処理方法を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１は、乾式銅製錬の煙灰処理、あるいは排ガス洗浄水処理により発生する重金属含有スラッジの処理方法であって、上記重金属含有スラッジを付着水分１０％以下に乾燥させた後、該乾燥させた重金属含有スラッジを気送管により製銅炉に投入して溶解処理するものである。これにより、重金属含有スラッジの溶解処理が円滑に行われて、有用な金属の回収が確実に行われる。この場合、製銅炉においては、反応が活発に行われており、反応熱が余剰な状態にあるため、重金属含有スラッジを冷剤の代わりに投入して、炉内温度を調整することができ、したがって、冷剤量の削減が図れる一方、カルシウムーフェライト系スラグで操業している場合には、重金属含有スラッジ中に含まれるカルシウム分を溶剤の代わりとして使用できるから、溶剤（石灰石）量の削減が可能となる。ここで、乾燥させる前の重金属含有スラッジは、３０〜８０％の水分を含んでおり、このままの状態で製銅炉内に投入すると、炉内での水蒸気爆発の恐れがあるため、重金属含有スラッジは乾燥させる必要がある。
また、乾燥させた重金属含有スラッジを気送管により製銅炉に供給するものであるので、乾燥処理された重金属含有スラッジが粉状となって外部に飛散することが防止され、円滑に製銅炉内に供給される。この場合、炉内への供給は、炉に設置されているランス等を用いて吹き込み投入すれば良い。また、気送管を通すことにより、未乾燥のスラッジ塊が移送中に激しく流動することで容易に粉砕され、したがって、スラッジの乾燥状態が均一化されると共に、重金属含有スラッジの炉内への投入量の調整が速やかにかつ精度良く行える。
さらに、重金属含有スラッジを付着水分１０％以下に乾燥させることにより、重金属含有スラッジの流動性が増し、気送管が閉塞することを未然に防げる。
さらにまた、本発明の請求項２は、製銅炉に投入する重金属含有スラッジにより銅アノード中の微量成分組成をコントロールするものである。これにより、製銅炉の後工程で製造される銅アノード中に必要な微量成分を効率的に取り入れることができる。
また、本発明の請求項３は、コントロールする銅アノード中の微量成分組成がヒ素であることを特徴としている。ここで、銅アノード中の微量成分のうちヒ素は、次工程の電解精製を行う際に、銅の電解精製を妨げる現象である銅の不動態化を抑制することが知られており、重金属含有スラッジを製銅炉に投入することにより、銅アノードへのヒ素の移行を直接短時間で行えるため、銅アノード中のヒ素濃度の調整が容易に行える。
【０００５】
【発明の実施の形態】
以下、図１を参照して、本発明の実施の形態を説明する。
図１は銅精鉱の連続製錬方法を説明する概略説明図である。図中符号１は溶錬炉（Ｓ炉）であり、この溶錬炉１において銅精鉱を溶融して、硫化銅及び硫化鉄を主成分とするカワと、原料中の脈石や溶剤や酸化鉄等を主成分とするカラミとを生成し、次いで、分離炉（ＣＬ炉）２においてカラミとカワとを分離し、続いて、製銅炉（Ｃ炉）においてカワを酸化させて粗銅とし、さらに、精製炉４において上記粗銅を精製して、より銅品位の高い精製銅を生成した後、この精製銅を鋳造して銅アノード（陽極板）Ａを製造し、この銅アノードＡを電解設備５において電解精製して高品位の電気銅を得るようになっている。
一方、上記溶錬炉１あるいは製銅炉３において発生した硫黄酸化物を含む排ガスＧについては、ガス洗浄処理６が行われ、この処理で生じた洗浄水を排水設備にて排水処理７する。この結果、銅、カルシウム、ヒ素等を含有したスラッジＳが得られる。このスラッジＳは、３０〜８０％の水分を含んでいるから、このままの状態で、製銅炉３中に投入すると、水蒸気爆発の恐れがあるため、まず、乾燥設備８に送って水分が１０％以下になるまで乾燥させる。乾燥させられたスラッジＳは粉状となり、飛散し易いため、気送管９を用いて製銅炉３まで移送し、製銅炉３に設置されているランスを介して炉内に吹き込み投入する。このように、乾燥後のスラッジＳを気送管９によって製銅炉３まで移送しランスから炉内に吹き込むから、粉状のスラッジＳが粉塵として外部に漏れ出すことがなく、作業環境の悪化を招くことがないと共に、スラッジＳが気送管９内で激しく流動することにより、たとえ未乾燥のスラッジ塊があっても、容易に粉砕され、したがって、スラッジの乾燥状態が均一化されると共に、スラッジＳの炉内への投入量の調整が速やかにかつ精度良く行える。ここで、上記スラッジＳの製銅炉３内への投入量は、製銅炉３内の炉内温度、カラミ組成、後工程における銅アノードＡ中の微量成分（ヒ素）の濃度を考慮して、それぞれの目標値に基づいて調整しながら決定される。
【０００６】
このようにして製銅炉３内に投入されたスラッジＳは、その溶解のために大きな熱量を必要としているが、製銅炉３内は反応熱が余剰の状態であるので、この熱によってスラッジＳは円滑に溶解される一方、製銅炉３内に従来投入されていた炉内温度調整用だけのためのムダな冷剤は、その投入量を削減できる。また、スラッジＳを製銅炉３内に投入することにより、銅アノードＡへの微量成分（ヒ素）の移行が直接短時間で行えるため、銅アノードＡ中のヒ素濃度の調整が容易に行える。ここで、従来のように、溶錬炉１にスラッジＳを投入した場合には、分離炉２においてスラッジＳに含まれていたヒ素の大部分がカラミとして分離されてしまい、銅アノードＡにあまり入らないのに対して、製銅炉３においてスラッジＳを投入した場合には、その大部分が銅アノードＡに移行する。したがって、製銅炉３に投入するスラッジＳの量を調整することにより、銅アノードＡ中のヒ素濃度を適正な水準に調整することができ、電解精製時に不動態化の問題が生じることがなく、高品質の電気銅を製造することができる。また、スラッジＳはその発生形態から（硫黄酸化物固定のため）カルシウム分を含有しているのがほとんどであるから、カルシウムーフェライト系スラグで操業している場合には、スラッジＳ中のカルシウム分を利用することができて、カラミ生成のための溶剤（石灰石）量を削減することができる。さらに、従来、スラッジＳを投入していた溶錬炉１にあっては、スラッジＳを投入しない分だけ溶解熱補充のための燃料及び使用酸素量を削減できると共に、排ガス量が削減されるから、それだけ鉱石処理量を増やすことができる。
【０００７】
なお、本実施例においては、製銅炉３としてＣ炉を用いて説明したが、これに限ることなく、ＰＳ転炉、あるいはフラッシュコンバータ等でも良く、特に、銅アノードＡ中の微量成分調整については各種の製銅炉に適用できる。
【０００８】
【発明の効果】
本発明の請求項１によれば、重金属含有スラッジを乾燥させた後、製銅炉に投入して溶解処理することにより、重金属含有スラッジの溶解処理を円滑に行うことができて、有用な金属の回収を確実に行うことができる。この場合、製銅炉においては、反応が活発に行われており、反応熱が余剰な状態にあるため、重金属含有スラッジを温度調整用だけのためのムダな冷剤の代わりに投入して、炉内温度を調整することができ、したがって、無意味な冷剤量の削減を図ることができる一方、溶錬炉においては、燃料及び使用酸素量の削減を図ることができると共に、排ガス量の削減にともない鉱石処理量を増やすことができる。また、カルシウムーフェライト系スラグで操業している場合には、重金属含有スラッジ中に含まれるカルシウム分を溶剤の代わりとして使用できるから、スラグ生成用の溶剤（石灰石）量を削減することができる。さらに、乾燥させた重金属含有スラッジを製銅炉に投入するから、重金属含有スラッジに含まれる水分によって、製銅炉内において水蒸気爆発が発生する恐れがなく、安定した炉の操業を行うことができる。
また、乾燥させた重金属含有スラッジを気送管により製銅炉に供給することによって、乾燥処理された重金属含有スラッジが粉状となって外部に飛散することを防ぐことができ、作業環境の悪化を未然に防止することができて、円滑に製銅炉内に供給することができる。この場合、炉内への供給は、炉に設置されているランス等を用いて吹き込み投入すれば良く、上記気送管を既存のランスに連結するだけで、重金属含有スラッジを製銅炉内まで確実に供給することができる。また、気送管を通すことにより、未乾燥のスラッジ塊が移送中に激しく流動することで容易に粉砕され、したがって、スラッジの乾燥状態を容易に均一化することができると共に、重金属含有スラッジの炉内への投入量の調整を速やかにかつ精度良く行うことができる。
さらに、重金属含有スラッジを付着水分１０％以下に乾燥させることにより、重金属含有スラッジの流動性を増大させることができて、気送管が閉塞することを未然に防止でき、したがって、重金属含有スラッジを製銅炉まで円滑にかつ確実に移送することができる。
さらにまた、本発明の請求項２によれば、製銅炉に投入する重金属含有スラッジにより銅アノード中の微量成分組成をコントロールすることによって、製銅炉の後工程で製造される銅アノード中に必要な微量成分を効率的に取り入れることができて、品質の良好な銅アノードを製造することができる。
また、本発明の請求項３によれば、製銅炉に投入する重金属含有スラッジにより銅アノード中の微量成分組成のうちヒ素の量を調整することによって、銅アノードへのヒ素の移行を直接短時間で行うことができ、銅アノード中のヒ素濃度の調整を容易に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】銅精鉱の連続製錬方法を説明する概略説明図である。
【符号の説明】
１  溶錬炉（Ｓ炉）
３  製銅炉（Ｃ炉）
９  気送管
Ａ  銅アノード（陽極板）
Ｇ  排ガス
Ｓ  （重金属含有）スラッジ
【図１】
0003555424.tif 000002