(57)【要約】  本発明は、転炉内での乾式製錬（pyrometallurgical）による銅の生産方法に関する。この方法によれば、全てのステップ（銅を含有している原料融解物を転炉に供給するステップ、この原料溶融物を処理してＣｕ２Ｓとスラグとを得るステップ、スラグを取り出すステップ、Ｃｕ２Ｓを銅に転換するステップ、及び転炉から取り出すステップ）の際に、気体がそれぞれの原料融解物に導入されている。【特許請求の範囲】
【請求項１】
乾式製錬による銅の生産方法であって、
ａ）  銅を含有している溶融物を転炉に充填するステップと、
ｂ）  前記溶融物の大部分がＣｕ２Ｓのみで占められるまで不純物をスラグに転換するように前記溶融物を処理するステップと、
ｃ）  前記転炉から前記スラグを取り出すステップと、
ｄ）  硫黄分を除去することによって非常に純度の高い銅を精製するために、Ｃｕ２Ｓを含有している前記溶融物に気体を吹き付けるステップと、
ｅ）  前記溶融物を転炉から全て取り出して下流のユニットに送るステップと、
を備えており、これによって、
ｆ）  前記ａ）、ｂ）、ｃ）及びｅ）のプロセスステップの際に、それぞれの前記溶融物内に気体も導入するステップと、
を備えていることを特徴とする方法。
【請求項２】
大部分が酸素から成る気体を、前記プロセスステップａ）の際に前記溶融物内に導入するステップを備えていることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
大部分が酸素から成る気体を、前記プロセスステップｂ）の際に前記溶融物内に導入するステップを備えていることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項４】
大部分が酸素から成る気体を、前記プロセスステップｄ）の際に前記溶融物内に導入するステップを備えていることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項５】
大部分が酸素から成る気体を、前記プロセスステップｅ）の際に前記溶融物内に導入するステップを備えていることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項６】
供給される前記気体を、少なくとも前記プロセスステップｅ）の後半において、少なくとも部分的に不活性気体とするステップを備えていることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記気体の導入を複数の気体洗浄装置を介して行い、該気体洗浄装置に、同一の若しくは異なる気体を、事前に選択可能な組み合わせで、及び／若しくは事前に選択可能な圧力で供給するステップを備えていることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記気体の導入を、前記スラグが、前記プロセスステップｃ）において、選択的に取り出し口の開口部の方向に搬送されるように行うステップを備えていることを特徴とする請求項７に記載の方法。
【請求項９】
全ての前記プロセスステップの際に、気体を前記溶融物内に中断することなく導入するステップを備えていることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記気体を、個々の前記プロセスステップの際に、異なる組成、量及び／若しくは異なる気体圧力で導入するステップを備えていることを特徴とする請求項９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、転炉内での乾式製錬（pyrometallurgical）による銅の生産方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
いわゆる粗銅の乾式製錬においては、例えば銅マット（copper matte）及び／若しくは二次原料が原料として使用されている。  その目的とするところは、少なくとも９６重量％以上、好ましくは９９重量％以上の純度のいわゆる粗銅を生産することにある。  もちろん、純度を限りなく１００重量％に近づけるための試みがされている。
【０００３】
このような銅生産の本質的な部分は、いわゆる転炉内での「転換（conversion）」に存している。  そのような転換は、ピアース・スミス・アンド・ホボケン（Pierce Smith and Hoboken）の名前で知られている。
【０００４】
このような転炉処理のために、まず銅を含有している溶融物が転炉内に充填される（転炉内に供給される）。
【０００５】
次の処理ステップにおいては、不純物（foreign components）、特に硫化鉄が可能な限り除去されるか、若しくは、より正確にはスラグに転換される。  このプロセスは「スラッギング（slagging）」とも呼ばれているが、銅の溶融物を、大部分がＣｕ２Ｓ（「ホワイトメタル（white metal）」とも称される）のみで占められるようにまで精製することを目的としている。
【０００６】
スラッギングには、その後に転炉からスラグを除去することも含まれている。
【０００７】
Ｃｕ２Ｓから粗銅を製造するために、二次的な冶金学的方法が知られており、この方法においては、気体（特に酸素）を溶融物に吹き付けている（特許文献１参照）。  これにより硫黄と他の不純物（例えばニッケル）が、可能な限り除去されている。  特許文献１に記載から、ニッケルの含有量が１．０重量％を超えると好ましくないことが推定され得る。
【０００８】
最終的に、そのようにして形成された粗銅は、転炉から取り出される。
【特許文献１】米国特許第４８３０６６７号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
この方法は広く用いられているが、いくつかの欠点を有している。  例えば、スラグは通常、「スラッギング」の際に、炉の供給開口部を通じて取り出されなければならない。  このことにより、貴重な銅の溶融物が失われるリスクが高くなってしまう。  また、この従来の方法では、上述した高純度を得ようとするとかなりの長時間を要してしまう。
【００１０】
本発明の目的は、公知の方法を最適化することにある。  銅の生産は、より短時間に及び／又は高純度で行われなければならない。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は以下の考察から為されてきた：転炉の充填（供給）に際に、反応炉内で如何なる冶金学的な作業も行われないこと。  炉は単に「バッファ（buffer）」若しくは「保持ユニット（holding unit）」として作用している。  このことは、溶融物が転炉から全て取り出される最終のプロセスステップにも適用される。
【００１２】
本発明によれば、これらのプロセスステップは、溶融物の二次的な冶金学的処理のためにも使用される。  換言すると、転炉の充填の際に、処理気体が既に金属溶融物（溶融銅）内に導入されている。  このことによって、いわゆる「スラッギング」ステップは、充填とほぼ同時に時間遅れ無く開始されるという利点がもたらされる。  転炉が溶融物処理の間隔では、最初の瞬間に使用可能とされる。
【００１３】
このことは、溶融物が転炉から取り出される時点まで適用される。
【００１４】
「脱スラッギング（deslagging）」の際の洗浄処理には、不純物を除去すると共にスラグの形成を促進するという利点がある。
【００１５】
このプロセスステップにおいては、気体による精製／洗浄処理は別の効果を得るために使用され得る。  金属浴の選択的な動作によって、スラグを転炉開口部の方向に選択的に案内することができ、スラグは当該開口部から取り出される。  このようにして、一方でのスラグと他方での溶融物との間の一層正確な分離（segregation）が達成され、従来技術で観察された溶融物のロスを回避することができる。
【００１６】
従って、本発明は最も一般的な実施例において、以下の特徴を備えた転炉内での乾式製錬による銅の生産方法に関する：
ａ）  銅を含有している溶融物を転炉に充填するステップと、
ｂ）  溶融物の大部分がＣｕ２Ｓのみで占められるまで不純物をスラグに転換するように溶融物を処理するステップと、
ｃ）  転炉からスラグを取り出すステップと、
ｄ）  硫黄分を除去することによって非常に純度の高い銅を精製するために、Ｃｕ２Ｓを含有している溶融物に気体を吹き付けるステップと、
ｅ）  溶融物を転炉から全て取り出して下流のユニットに送るステップと、
を備えており、これによって、
ｆ）  前記ａ）、ｂ）、ｃ）及びｅ）のプロセスステップの際に、それぞれの溶融物内に気体も導入するステップと、
を備えていることを特徴としている。
【００１７】
上記ａ）、ｂ）、ｃ）及びｅ）のプロセスステップで使用される気体は、プロセスステップｄ）で使用される気体と同様に、大部分若しくは全てが酸素で占められている。  不活性気体を含む他の気体を使用することも可能である。
【００１８】
プロセスステップｄ）の終わりには、一部の酸素（fraction of oxygen）が選択的な方法で還元されて、一部の不活性気体によって置換される。  このプロセスステップの終わりに向かって当該一部の不活性気体は５０％を超える量とされると共に、当該一部の酸素は、初期的には５０％を優に超える量とすることができる。  このようにして一価の酸化銅（copper (I) oxide）が生じることを最小化することができる。  不活性気体により処理は、プロセスステップｅ）においても継続することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
プロセスステップｄ）における実際の転換プロセスを、化学的には以下のように表すことができる：
【００２０】
【化１】
2007515549.tif 000002
【００２１】
【化２】
2007515549.tif 000003
【００２２】
転炉から３００トンの粗銅を取り出すには約１時間を要する。  本発明によれば、金属溶融物には、この取り出し段階の際に反応も生じている（処理されている）。  従って、溶融銅の二次的な冶金学的方法は、全体の転換プロセスに亘って行われている。
【００２３】
（複数の）気体の供給は、複数の気体精製／洗浄装置を介して行われている。  そのような気体精製装置（気体洗浄レンガ（bricks））は、数十年来、特に鉄鋼溶融物の処理の分野では知られている。  本発明によれば、そのような気体精製装置を容易に導入することができる。  気体洗浄装置としては、方向性を有する多孔性の装置（directed porosity）及び方向性の無い多孔性の装置（non-directed porosity）のいずれを使用することもできる。  方向性を有する多孔性の装置のグループには、気体洗浄装置内に形成された気体が搬送されるための略直線状のスリット若しくは通路を備えているものがある。  方向性の無い多孔性の装置は、「スポンジ」状に設計される。  気体は本体内を空隙から空隙へと移動しなければならない。
【００２４】
そのような気体精製装置（若しくはノズル型の洗浄装置でも構わない）を、転炉の底部及び／又は壁部に、個々に若しくはグループで使用することができる。  本発明によれば、気体精製装置が個々に、事前に選択可能なグループで、若しくは、全てが同時に作動されるように準備がされる。  この場合もやはり、個々の気体精製装置若しくはグループの気体精製装置には、異なる気体若しくは異なる気体圧力を供給することができる。
【００２５】
この目的のために適宜な気体レギュレータを備えていることが好ましい。  後者にあっては、金属溶融物の上に浮遊しているスラグが特定の流れ方向、例えば湯出し開口部（tapping opening）の方向に流れるように、金属溶融物の動作を調整することができる。
【００２６】
この方法を、（複数の）気体が全ての処理ステップの際に、中断されることなく溶融物内に（吹き付け、ジェット噴射によって）導入されるように行うことができる。
【００２７】
気体並びに気体量及び／若しくは気体圧力を、個々の処理ステップの際に変更することができる。
【００２８】
例えば３００トンの粗銅を収容することのできる転炉においては、例えば１０台の気体洗浄装置を備え、各々の洗浄率を毎分２００リットルとすることができる。
【００２９】
本方法によれば、少なくとも従来技術レベルの純度に対応でき、９９．５重量％を優に超える純度で、非常に高速化された乾式製錬による銅の生産が可能となる。
【手続補正書】
【提出日】平成17年6月2日(2005.6.2)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
転炉内で乾式製錬によって銅を生産する方法であって、
ａ）  銅を含有している溶融物を転炉に充填するステップと、
ｂ）  前記溶融物の大部分がＣｕ２Ｓのみで占められるまで不純物をスラグに転換するように前記溶融物を処理するステップと、
ｃ）  前記転炉から前記スラグを取り出すステップと、
ｄ）  硫黄分を除去することによって非常に純度の高い銅を精製するために、Ｃｕ２Ｓを含有している前記溶融物に気体を吹き付けるステップと、
ｅ）  前記溶融物を転炉から全て取り出して下流のユニットに送るステップと、
を備えており、これによって、
ｆ）  前記ａ）、ｂ）、ｃ）及びｅ）のプロセスステップの際に、それぞれの前記溶融物内に気体も導入するステップと、
を備えていることを特徴とする方法。
【請求項２】
大部分が酸素から成る気体を、前記プロセスステップａ）の際に前記溶融物内に導入するステップを備えていることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
大部分が酸素から成る気体を、前記プロセスステップｂ）の際に前記溶融物内に導入するステップを備えていることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項４】
大部分が酸素から成る気体を、前記プロセスステップｄ）の際に前記溶融物内に導入するステップを備えていることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項５】
大部分が酸素から成る気体を、前記プロセスステップｅ）の際に前記溶融物内に導入するステップを備えていることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項６】
供給される前記気体を、少なくとも前記プロセスステップｅ）の後半において、少なくとも部分的に不活性気体とするステップを備えていることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記気体の導入を複数の気体洗浄装置を介して行い、該気体洗浄装置に、同一の若しくは異なる気体を、事前に選択可能な組み合わせで、及び／若しくは事前に選択可能な圧力で供給するステップを備えていることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記気体の導入を、前記スラグが、前記プロセスステップｃ）において、選択的に取り出し口の開口部の方向に搬送されるように行うステップを備えていることを特徴とする請求項７に記載の方法。
【請求項９】
全ての前記プロセスステップの際に、気体を前記溶融物内に中断することなく導入するステップを備えていることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記気体を、個々の前記プロセスステップの際に、異なる組成、量及び／若しくは異なる気体圧力で導入するステップを備えていることを特徴とする請求項９に記載の方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、転炉内での乾式製錬（pyrometallurgical）による銅の生産方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
いわゆる粗銅の乾式製錬においては、例えば銅マット（copper matte）及び／若しくは二次原料が原料として使用されている。  その目的とするところは、少なくとも９６重量％以上、好ましくは９９重量％以上の純度のいわゆる粗銅を生産することにある。  もちろん、純度を限りなく１００重量％に近づけるための試みがされている。
【０００３】
このような銅生産の本質的な部分は、いわゆる転炉内での「転換（conversion）」に存している。  そのような転換は、ピアース・スミス・アンド・ホボケン（Pierce Smith and Hoboken）の名前で知られている。
【０００４】
このような転炉処理のために、まず銅を含有している溶融物が転炉内に充填される（転炉内に供給される）。
【０００５】
次の処理ステップにおいては、不純物（foreign components）、特に硫化鉄が可能な限り除去されるか、若しくは、より正確にはスラグに転換される。  このプロセスは「スラッギング（slagging）」とも呼ばれているが、銅の溶融物を、大部分がＣｕ２Ｓ（「ホワイトメタル（white metal）」とも称される）のみで占められるようにまで精製することを目的としている。
【０００６】
スラッギングには、その後に転炉からスラグを除去することも含まれている。
【０００７】
Ｃｕ２Ｓから粗銅を製造するために、二次的な冶金学的方法が知られており、この方法においては、気体（特に酸素）を溶融物に吹き付けている（特許文献１参照）。  これにより硫黄と他の不純物（例えばニッケル）が、可能な限り除去されている。  特許文献１に記載から、ニッケルの含有量が１．０重量％を超えると好ましくないことが推定され得る。
【０００８】
最終的に、そのようにして形成された粗銅は、転炉から取り出される。
【０００９】
この方法は広く用いられているが、いくつかの欠点を有している。  例えば、スラグは通常、「スラッギング」の際に、炉の供給開口部を通じて取り出されなければならない。  このことにより、貴重な銅の溶融物が失われるリスクが高くなってしまう。  また、この従来の方法では、上述した高純度を得ようとするとかなりの長時間を要してしまう。
【００１０】
特許文献２は、溶融銅から硫黄を除去するプロセスを開示している。  それにより、溶融物は、金属浴の深さの半分を超える領域において、酸素を含有している気体で処理されている。  これと同時に、金属浴の深さの半分を下回るかなりの距離にまで循環気体が導入され、酸素の供給が終了した後も、この循環気体の導入が続けられている。
【００１１】
摩耗及び付着の増大につながる飛散を低減するために、特許文献２は、非鉄材料を吹き付けるプロセスについて記載しており、このプロセスによれば、材料は転炉内で溶融され、この溶融物は次いで浴表面下の気体内で吹き付けることによって攪拌されている。
【００１２】
特許文献３は、鉄のマットを転換するためのプロセスに関するものであって、このプロセスによって、溶融物自身は不活性気体によって攪拌されている一方で、酸素が溶融物表面上に吹き付けられている。
【特許文献１】米国特許第４８３０６６７号明細書
【特許文献２】独国特許出願公開第３８０９４７７号明細書
【特許文献３】米国特許第５２１５５７１号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明の目的は、公知の方法を最適化することにある。  銅の生産は、より短時間に及び／又は高純度で行われなければならない。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は以下の考察から為されてきた：転炉の充填（供給）に際に、反応炉内で如何なる冶金学的な作業も行われないこと。  炉は単に「バッファ（buffer）」若しくは「保持ユニット（holding unit）」として作用している。  このことは、溶融物が転炉から全て取り出される最終のプロセスステップにも適用される。
【００１５】
本発明によれば、これらのプロセスステップは、溶融物の二次的な冶金学的処理のためにも使用される。  換言すると、転炉の充填の際に、処理気体が既に金属溶融物（溶融銅）内に導入されている。  このことによって、いわゆる「スラッギング」ステップは、充填とほぼ同時に時間遅れ無く開始されるという利点がもたらされる。  転炉が溶融物処理の間隔では、最初の瞬間に使用可能とされる。
【００１６】
このことは、溶融物が転炉から取り出される時点まで適用される。
【００１７】
「脱スラッギング（deslagging）」の際の洗浄処理には、不純物を除去すると共にスラグの形成を促進するという利点がある。
【００１８】
このプロセスステップにおいては、気体による精製／洗浄処理は別の効果を得るために使用され得る。  金属浴の選択的な動作によって、スラグを転炉開口部の方向に選択的に案内することができ、スラグは当該開口部から取り出される。  このようにして、一方でのスラグと他方での溶融物との間の一層正確な分離（segregation）が達成され、従来技術で観察された溶融物のロスを回避することができる。
【００１９】
従って、本発明は最も一般的な実施例において、以下の特徴を備えた転炉内での乾式製錬による銅の生産方法に関する：
ａ）  銅を含有している溶融物を転炉に充填するステップと、
ｂ）  溶融物の大部分がＣｕ２Ｓのみで占められるまで不純物をスラグに転換するように溶融物を処理するステップと、
ｃ）  転炉からスラグを取り出すステップと、
ｄ）  硫黄分を除去することによって非常に純度の高い銅を精製するために、Ｃｕ２Ｓを含有している溶融物に気体を吹き付けるステップと、
ｅ）  溶融物を転炉から全て取り出して下流のユニットに送るステップと、
を備えており、これによって、
ｆ）  前記ａ）、ｂ）、ｃ）及びｅ）のプロセスステップの際に、それぞれの溶融物内に気体も導入するステップと、
を備えていることを特徴としている。
【００２０】
上記ａ）、ｂ）、ｃ）及びｅ）のプロセスステップで使用される気体は、プロセスステップｄ）で使用される気体と同様に、大部分若しくは全てが酸素で占められている。  不活性気体を含む他の気体を使用することも可能である。
【００２１】
プロセスステップｄ）の終わりには、一部の酸素（fraction of oxygen）が選択的な方法で還元されて、一部の不活性気体によって置換される。  このプロセスステップの終わりに向かって当該一部の不活性気体は５０％を超える量とされると共に、当該一部の酸素は、初期的には５０％を優に超える量とすることができる。  このようにして一価の酸化銅（copper (I) oxide）が生じることを最小化することができる。  不活性気体により処理は、プロセスステップｅ）においても継続することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
プロセスステップｄ）における実際の転換プロセスを、化学的には以下のように表すことができる：
【００２３】
【化１】
2007515549.tif 000004
【００２４】
【化２】
2007515549.tif 000005
【００２５】
転炉から３００トンの粗銅を取り出すには約１時間を要する。  本発明によれば、金属溶融物には、この取り出し段階の際に反応も生じている（処理されている）。  従って、溶融銅の二次的な冶金学的方法は、全体の転換プロセスに亘って行われている。
【００２６】
（複数の）気体の供給は、複数の気体精製／洗浄装置を介して行われている。  そのような気体精製装置（気体洗浄レンガ（bricks））は、数十年来、特に鉄鋼溶融物の処理の分野では知られている。  本発明によれば、そのような気体精製装置を容易に導入することができる。  気体洗浄装置としては、方向性を有する多孔性の装置（directed porosity）及び方向性の無い多孔性の装置（non-directed porosity）のいずれを使用することもできる。  方向性を有する多孔性の装置のグループには、気体洗浄装置内に形成された気体が搬送されるための略直線状のスリット若しくは通路を備えているものがある。  方向性の無い多孔性の装置は、「スポンジ」状に設計される。  気体は本体内を空隙から空隙へと移動しなければならない。
【００２７】
そのような気体精製装置（若しくはノズル型の洗浄装置でも構わない）を、転炉の底部及び／又は壁部に、個々に若しくはグループで使用することができる。  本発明によれば、気体精製装置が個々に、事前に選択可能なグループで、若しくは、全てが同時に作動されるように準備がされる。  この場合もやはり、個々の気体精製装置若しくはグループの気体精製装置には、異なる気体若しくは異なる気体圧力を供給することができる。
【００２８】
この目的のために適宜な気体レギュレータを備えていることが好ましい。  後者にあっては、金属溶融物の上に浮遊しているスラグが特定の流れ方向、例えば湯出し開口部（tapping opening）の方向に流れるように、金属溶融物の動作を調整することができる。
【００２９】
この方法を、（複数の）気体が全ての処理ステップの際に、中断されることなく溶融物内に（吹き付け、ジェット噴射によって）導入されるように行うことができる。
【００３０】
気体並びに気体量及び／若しくは気体圧力を、個々の処理ステップの際に変更することができる。
【００３１】
例えば３００トンの粗銅を収容することのできる転炉においては、例えば１０台の気体洗浄装置を備え、各々の洗浄率を毎分２００リットルとすることができる。
【００３２】
本方法によれば、少なくとも従来技術レベルの純度に対応でき、９９．５重量％を優に超える純度で、非常に高速化された乾式製錬による銅の生産が可能となる。
【国際調査報告】
2007515549.tif 000006
2007515549.tif 000007
2007515549.tif 000008
2007515549.tif 000009
2007515549.tif 000010