(57)【要約】【課題】銅転炉ダストの処理において、鉛の分離処理後の残渣中における銅の含有量を低減し、銅の回収コストを下げることを目的とする。【解決手段】銅転炉ダストの処理方法は、硫酸を加え、エアーおよび、または蒸気を吹き込むことにより、銅転炉ダスト中の酸不溶解の金属を除去する酸化、酸浸出処理と、浸出処理後の浸出液を硫化し、銅、及び砒素を回収する硫化処理と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
硫酸を加え、エアーおよび、または蒸気を吹き込むことにより、銅転炉ダスト中の酸不溶解の金属を除去する酸化、酸浸出処理と、
前記浸出処理後の浸出液を硫化し、銅、及び砒素を回収する硫化処理と、
を備えたことを特徴とする銅転炉ダストの処理方法。
【請求項２】
前記酸化、酸浸出処理において、処理溶液にエアーおよび、または蒸気を吹き込み、当該処理溶液の温度を６０℃以上としたことを特徴とした請求項１記載の銅転炉ダストの処理方法。
【請求項３】
前記酸化、酸浸出処理において、処理溶液１Ｌに対し、エアーを０．５Ｌ／ｍｉｎ以上、１０時間以上吹き込むことを特徴とした請求項１乃至２記載の銅転炉ダストの処理方法。
【請求項４】
前記硫化処理は
（銅のモル数）  ＋  ３／２（砒素のモル数）  ≦  （硫黄のモル数）
となるように、硫化水素ナトリウム及び／又は硫酸を添加することを特徴とした請求項１乃至３のいずれか一項記載の銅転炉ダストの処理方法。
【請求項５】
前記硫化処理は溶液のｐＨを２．０以下としたことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項記載の銅転炉ダストの処理方法。
【請求項６】
前記硫化処理は溶液のｐＨを０．２以上としたことを特徴とする請求項４または５記載の銅転炉ダストの処理方法。
【請求項７】
前記硫化工程後の溶液のＯＲＰは９０ｍＶ以上１５０ｍＶ以下の範囲であることを特徴とする、請求項１に記載の銅転炉ダストの処理方法。
【請求項８】
前記硫化処理により得られた溶液を中和し、カドミウム、及び亜鉛を分離する中和処理と、
前記中和処理で分離されたカドミウムと亜鉛とを有機溶媒で分離する分離処理と、
を備えたことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項記載の銅転炉ダストの処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は銅製錬で排出される転炉ダストの処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
銅製錬の操業では、熔錬炉において溶解したマットを転炉へ移し、転炉で粗銅を製錬する。この粗銅の製錬処理において転炉ダストが排出される。この転炉ダストには、銅が５〜２０ｍａｓｓ％程度、砒素が２〜４ｍａｓｓ％程度、カドミウムが２〜１０ｍａｓｓ％程度含まれており、希硫酸で浸出した後、溶け残る鉛などと分離される。この浸出後の液中には、銅、砒素、カドミウム、亜鉛、鉄などが溶解している。この溶液から中和処理と硫化処理とを行い、各金属を分離回収する処理方法が特許文献１に記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平６−２５７６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記特許文献１の処理において、銅、砒素、カドミウムなどの酸溶性金属は浸出液中に溶け出すが、溶け残る浸出滓中にも銅が残存してしまう。このような浸出滓中から銅の分離回収を行うにはコストがかかるという問題があった。
【０００５】
そこで、本発明は、酸不溶解の金属を分離する処理における浸出残渣中の銅の含有量を低減し、銅の回収コストを低下することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
かかる課題を解決する本発明の銅転炉ダストの処理方法は、硫酸を加え、エアーまたは蒸気を吹き込むことにより、銅転炉ダスト中の酸不溶解の金属を除去する酸化、酸浸出処理と、前記浸出処理後の浸出液を硫化し、銅、及び砒素を回収する硫化処理と、を備えたことを特徴とする。
【０００７】
このような処理を行うことにより、酸化、酸浸出処理時の処理溶液に振動を与え、銅、及び砒素の溶解を促し、浸出後液への銅の含有量を増加することができる。このため、浸出残渣から銅を回収するコストを低減できる。また、その後に行われる硫化処理において銅の回収量を増加することができる。なお、酸不溶解の金属は、例えば、鉛、ビスマス、アンチモン等の銅鉱石中に含まれるものである。
【０００８】
また、銅転炉ダストの処理方法は、前記酸化、酸浸出処理において、処理溶液にエアーおよび、または蒸気を吹き込み、当該処理溶液の温度を６０℃以上とすることができる。さらに、この銅転炉ダストの処理方法は、前記酸化、酸浸出処理において、処理溶液１Ｌに対し、エアーを０．５Ｌ／ｍｉｎ以上で１０時間以上吹き込むことができる。吹き込むエアーまたは蒸気の温度が６０℃以上である場合、またはエアー供給量が０．５Ｌ／ｍｉｎ以上で１０時間以上吹き込む場合、処理溶液における酸不溶解の金属と酸溶解の金属の分離が促進される。
【０００９】
また、銅転炉ダストの処理方法では、前記硫化処理は下記（１）式を満たすように、硫化水素ナトリウム及び／又は硫酸を添加することができる。
（銅のモル数）  ＋  ３／２（砒素のモル数）  ≦  （硫黄のモル数）（１）
【００１０】
上記（１）式を満たすことにより、硫化処理において処理溶液中の銅イオン、及び砒素イオンのいずれもが硫化物イオンと結合するため、硫化処理後の溶液中から銅、砒素を漏れなく回収することができる。これにより、銅の回収量を増加できる。また、硫化後液中に銅、砒素が含まれていないため後処理が容易になる。
【００１１】
また、銅転炉ダストの処理方法では、ｐＨが２．０を超えてしまうと十分に硫化処理が行われず、処理後液に銅、砒素が残存してしまうことがある。このため、前記硫化処理は溶液のｐＨを２．０以下とすることができる。
【００１２】
上記、銅転炉ダストの処理方法では、前記硫化処理は溶液のｐＨを０．２以上とすることができる。このようなｐＨを選択することにより、硫化処理後に行われる中和工程での中和剤の使用量を抑制することができる。
【００１３】
また、前記硫化工程後の処理液のＯＲＰは、９０ｍＶ以上１５０ｍＶの範囲になるように処理することができる。硫化工程で銅、砒素、中和工程でカドミウム、亜鉛がうまく分離できるのが好ましい。これらの金属は、銅、砒素、カドミウム、亜鉛の順に硫化しやすいが、１５０ｍＶ以上だと液中に砒素が残り、中和物へ混入してしまい、９０ｍＶ以下だとカドミウムが硫化物に混入してしまう。このため、ＯＲＰ電位を９０ｍＶ以上１５０ｍＶ以下として、分離効率を良好とする。
【００１４】
さらに、上記の銅転炉ダストの処理方法は、前記第２処理により得られた溶液を中和し、カドミウム、及び亜鉛を分離する第３処理と、前記第３処理で分離されたカドミウムと亜鉛とを有機溶媒で分離する第４処理と、を備えることができる。このような処理を行うことにより、硫化に用いる薬剤を減らしコストを低減できる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明は、酸化・酸浸出処理を行うことにより、酸不溶性の金属の分離処理における浸出残渣中の銅の含有量を低減し、銅の回収コストを低下することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】実施例の転炉ダストの処理フローを示した説明図である。
【図２】比較例の転炉ダストの処理フローを示した説明図である。
【図３】実施例の各工程の処理後、分離された残渣と後液とに含まれる各金属の含有量を示した説明図である。
【図４】比較例の各工程の処理後、分離された残渣と後液とに含まれる各金属の含有量を示した説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明を実施するための形態を図面と共に詳細に説明する。
【実施例】
【００１８】
本実施例で処理する銅転炉ダストは、銅、砒素、カドミウム、亜鉛、鉛、ビスマス、アンチモン等の金属を含有している。図１は本実施例における転炉ダストの処理フローを示している。
【００１９】
転炉ダストの処理の第１工程では、酸化・酸浸出処理を行う（ステップＳ１１）。この酸化・酸浸出処理は、硫酸濃度１０ｇ／Ｌ以上の硫酸溶液へ転炉ダストを溶解させた後、溶液中にエアーおよび、または、蒸気を導入して溶液を攪拌しつつ、溶液の温度を６０℃以上に保ち、１０時間以上２５時間以内で維持する。このエアーおよび、または、蒸気は処理溶液１Ｌに対して０．５Ｌ／ｍｉｎ以上１．２５Ｌ／ｍｉｎ以下で吹き込んでいる。この処理により、銅、砒素、カドミウム、亜鉛が硫酸中に浸出し、主に、鉛、ビスマス、アンチモンなどが残渣として分離する。
【００２０】
第２工程では、酸化・酸浸出後液のｐＨが０．２〜２．０となるように調整し、硫化処理を行う（ステップＳ１２）。ここでは、硫化後液の酸化還元電位を約１００（９０〜１５０）ｍＶとなるように調整する。この第２工程において、銅と砒素が硫化物として分離される。ここで、分離された硫化物は、銅の製錬工程へ戻されて熔錬炉へ投入される。一方、硫化脱銅後液には、カドミウム、亜鉛が溶解している。なお、この工程では、硫酸に代えて、硫化水素ナトリウムを加えても良いし、硫酸、及び硫化水素ナトリウムを加えてもよい。また、このとき加える溶液は、上記（１）式を満たすものであれば良い。硫化処理時に加える硫化物イオンの量は処理する液中の銅、砒素の量に依存するが、上記（１）式を満たすならば、溶液中の銅、砒素を漏れなく硫化物として分離できるからである。例えば、硫酸濃度５ｇ／Ｌ（ｐＨ０．９９）としても良い。但し、後述する中和処理における中和剤の使用量を抑制するため、ｐＨの上限は２．０とすることが望ましい。
【００２１】
第３工程では、硫化脱銅後液の中和処理を行う（ステップ１３）。中和処理は、硫化脱銅後液へ炭酸カルシウム、酸化カルシウム、または水酸化ナトリウムの溶液を加え、ｐＨを８．５〜１１．０とする。この処理により、カドミウム、亜鉛が水酸化物として沈殿し、溶液から分離する。中和後液は製錬総合排水処理の工程へ送られる。
【００２２】
一方、中和後のカドミウム、亜鉛の水酸化物は、カドミウム／亜鉛分離処理の工程へ送られる。カドミウム／亜鉛分離処理では、カドミウム、亜鉛の水酸化物へ硫酸等の酸化剤を加え浸出させた後、亜鉛の抽出剤を混合し、亜鉛の溶媒抽出を行う（ステップＳ１４）。亜鉛の抽出剤として有機リン酸エステル、例えば商品名ＰＣ−８８Ａ（大八化学工業社製）が用いられる。この抽出剤を炭化水素系の希釈剤で希釈して調整して用いる。亜鉛抽出時の溶液のｐＨは２〜２．５程度が好ましい。これよりｐＨが高いと亜鉛と同時に溶液中のカドミウムが有機相中へ抽出されてしまうためである。また、これよりｐＨが低いと亜鉛の抽出量が低下してしまう。亜鉛抽出時は抽出剤からプロトンが放出されるため、溶液のｐＨを維持するため水酸化ナトリウム溶液等のアルカリ剤を添加しながら行われる。
【００２３】
次に、比較例を説明する。図３は比較例の処理フローを示した説明図である。まず、転炉ダストを希硫酸（硫酸濃度２０ｇ／Ｌ）に溶解した後、室温で３．５時間維持し、希硫酸浸出する（Ｓ１）。この希硫酸浸出では、残渣として鉛、ビスマス、アンチモン等が分離される。一方、希硫酸浸出後液には、銅、砒素、カドミウム、鉄、亜鉛が溶解している。次に、この希硫酸浸出後液へ炭酸カルシウム、または酸化カルシウムを添加し、水溶液のｐＨを５．２程度に調整する１次中和処理を行う（Ｓ２）。この１次中和処理では、主に砒素及び銅が中和泥として分離される。次に、一次中和後液へ希硫酸（硫酸濃度１０ｇ／Ｌ）、硫化水素ナトリウムを加え、硫化処理を行う（Ｓ３）。硫化処理により、硫化カドミウムが沈殿する。一方、硫化後液に水酸化ナトリウムを加え、ｐＨ９．５程度に調整し２次中和処理を行い、中和泥として亜鉛を分離する（Ｓ４）。中和後液は、製錬総合排水処理へ送られる。
【００２４】
次に、実施例の効果を比較例と比べつつ説明する。図３、図４は、各工程の処理後、分離された残渣と後液とに含まれる各金属の含有量を示した説明図である。図３は本実施例の処理について示し、図４は比較例の処理について示した説明図である。
【００２５】
転炉ダスト処理の最初の工程である酸不溶性の金属である鉛、ビスマス、アンチモンの分離処理について説明する。実施例では、酸化・酸浸出を行う。すなわち、濃度３０ｇ／Ｌの硫酸へ転炉ダストを溶解させた後、溶液中にエアーおよび、または蒸気を導入して溶液を攪拌しつつ、溶液を８５℃に保ち、２５時間維持する。一方、比較例では、希硫酸浸出を行う。すなわち、転炉ダストを濃度２０ｇ／Ｌの希硫酸に溶解させ、室温で３．５時間維持する。
【００２６】
本実施例のように、酸化・酸浸出により、鉛、ビスマス、アンチモン等を残渣として分離する処理を行うことにより、比較例と比べて多くの銅が硫酸中に浸出する。比較例の希硫酸浸出の場合、処理後の残渣の銅品位が６．６％である（図４中Ａ）。一方、転炉ダストを酸化・酸浸出した場合の残渣の銅品位は０．８％である（図３中Ｂ）。したがって、本実施例は比較例よりも鉛滓残渣の銅品位を低減することができる。鉛、ビスマス、アンチモンを含むこの工程の浸出後の残渣は残渣処理工程へ送られ、さらに各金属の分離処理が行われる。酸化・酸浸出処理を行った本実施例は、残渣の銅品位を低減できたことにより、鉛滓の処理工程における鉛と銅の分離回収する際の硫酸等の薬剤費を低減でき、コスト低減に寄与する。
【００２７】
また、本実施例は酸化・酸浸出を行うことにより、希硫酸浸出を行う比較例より多くの銅が硫酸中に浸出する。これにより、浸出後液中の銅が増加するため、その後の処理において分離、回収される銅が増加する。さらに、本実施例では、酸化、酸浸出処理後に硫化処理を行うことにより、処理溶液中のほとんどの銅を硫化泥として回収する。比較例の場合、銅の分離を行う一次中和処理後に回収される銅の重量は年間５４２ｔである（図４中Ｃ）。一方、本実施例の場合、銅の分離を行う硫化処理後に回収される銅の重量は年間６３４ｔである（図３中Ｄ）。ここでの値は、いずれも化合物の重量ではなく、銅単体での重量を示している。従って、年間９２ｔもの銅の増産を図ることができる。これと同量の銅を購入する場合と比較して、銅価、為替の変動にもよるが、３０００万円から４５００万円ほどのコスト削減ができる。
【００２８】
また、本実施例、比較例のいずれの場合においても、この工程で分離した銅成分を含む処理残渣（硫化泥、中和泥）は、残渣中の銅を回収する目的で、銅製錬工程の熔錬炉へ戻される。比較例の場合、中和物として得られる銅は年間４３８０ｔ（図４中Ｅ）と多量であり、その分、熔錬炉へ投入される銅鉱石の投入量を減少させてしまう。本実施例の場合、このような残渣（硫化泥）が年間８７６ｔ（図４中Ｆ）と、比較例の残渣（中和泥）の１／５程度まで減少できるため、銅鉱石の投入量の減少を抑制することができる。
【００２９】
一方、硫化処理後の後液中に銅、砒素がほとんど含まれないため、後続の処理において銅、砒素を除去する作業が不要となり、作業負担が軽減する。
【００３０】
また、本実施例では、硫化工程の処理において硫化水素ナトリウムを用いる分、薬剤費が比較例よりも増加するが、その分、残渣処理工程における銅の処理コストの削減、及び硫化処理における銅の回収量増加による有利な効果が上回る。
【００３１】
また、転炉ダストの処理方法の他の例として、銅、砒素を分離する１次硫化処理をした後、カドミウムと亜鉛とが溶解する１次硫化後液へ２次硫化を行うことにより、カドミウムを分離する転炉ダスト処理方法が提案されている（特開2007-92124）。本実施例では、硫化後液に溶解するカドミウムと亜鉛とを有機リン酸エステルを用いて分離するため、上記２次硫化を行う処理と比較して、硫化に使用する薬剤費を低減することができる。
【００３２】
以上より、本実施例によると、酸浸出後の残渣中の銅の含有量を低減し、回収コストを下げることができる。
【００３３】
上記実施例は本発明を実施するための例にすぎず、本発明はこれらに限定されるものではなく、これらの実施例を種々変形することは本発明の範囲内であり、さらに本発明の範囲内において、他の様々な実施例が可能であることは自明である。
【符号の説明】
【００３４】
Ａ、Ｂ  銅の品位
Ｃ、Ｄ  銅の重量
Ｅ      中和泥の重量
Ｆ      硫化泥の重量
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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