(57)【要約】【課題】  金属含有スラッジから金属を回収する改善された方法の提供。【解決手段】  この課題は、液化された金属含有スラッジを少なくとも一つのアーク炉（１，２）において加熱することによって、金属含有スラッジから金属を採取する方法において、金属含有スラッジを交流式−または直流式電気炉として形成された第一の炉（１）で加熱しそして第一の炉からの溶融物を直流式電気炉として形成された第二の炉（２）に導入することを特徴とする、上記方法によって解決される。
2008527168.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液化された金属含有スラッジを少なくとも一つのアーク炉（１，２）において加熱することによって、金属含有スラッジから金属を採取する方法において、金属含有スラッジを交流式−または直流式電気炉として形成された第一の炉（１）で加熱しそして第一の炉からの溶融物を直流式電気炉として形成された第二の炉（２）に導入することを特徴とする、上記方法。
【請求項２】
第一の炉（１）が交流式電気炉として形成されている、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
採取すべき金属が、銅含有スラッジ中に存在する銅（Ｃｕ）である、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
採取すべき金属がスラッジ中に存在する鉛（Ｐｂ）、亜鉛（Ｚｎ）、白金（Ｐｔ）またはニッケル（Ｎｉ）である、請求項１または２に記載の方法。
【請求項５】
交流式電気炉として形成された第一の炉（１）中でスラッジの第一の予備還元及び金属マットの析出、特に銅マットの析出を行いそして直流式電気炉として形成された第二の炉（２）では更なるスラッジ還元及び内包物の除去を行う、請求項１〜４のいずれか一つに記載の方法。
【請求項６】
直流式電気炉として形成された第二の炉（２）で、回収すべき金属を電気分解で析出を行う、請求項１〜５のいずれか一つに記載の方法。
【請求項７】
直流電気炉として形成された第二の炉（２）において金属を採取する間に溶融物を電磁的に攪拌する、請求項１〜６のいずれか一つに記載の方法。
【請求項８】
電磁的攪拌を生じさせるために、第二の炉（２）中に存在する溶融物に少なくとも１つの電磁石（３）を作用させる、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
電磁的攪拌を生じさせるために、第二の炉（２）中に存在する溶融物に少なくとも１つの永久磁石を作用させる、請求項７に記載の方法。
【請求項１０】
少なくとも１つの磁石が５０〜１０００ガウスの磁場を生じそしてその磁場が溶融物の断面の少なくとも一部及び第二の炉（２）の電極（４，５）の領域に亙っている，請求項８または９に記載の方法。
【請求項１１】
第一の炉（１）において加熱する間に還元剤、特にコークスを添加する、請求項１〜１０のいずれか一つに記載の方法。
【請求項１２】
第二の炉（２）中の溶融物表面上に炭素含有材料、特にコークスを、該炭素含有材料の層が実質的に一定の厚みで形成されるように適用し、その際にアノード（４）として作用する該層を電気的コネクタ（６）と接触させる、請求項１〜１１のいずれか一つに記載の方法。
【請求項１３】
第二の炉（２）中の溶融物の下の底部領域に金属マット、特に銅マットよりなる層が実質的に一定の厚さに維持されており、その際にカソード（５）として作用する該層が電気的コネクタ（７）と接続されている、請求項１〜１２のいずれか一つに記載の方法。
【請求項１４】
請求項１〜１３のいずれか一つに記載の方法を実施するための金属含有スラッジから金属を採取する装置において、交流式−または直流式電気炉として形成された第一の炉（１）及び直流式電気炉として形成された第二の炉（２）があり、第一の炉（１）と第二の炉（２）との間に溶融物用の連結手段（８）が存在していることを特徴とする、上記装置。
【請求項１５】
第一の炉（１）が交流式電気炉である、請求項１４に記載の装置。
【請求項１６】
第一の炉（１）が、第一の炉（１）中に存在する溶融物中に浸漬されておりそして交流源（１１）に接続されている二つの電極（９，１０）を有している、請求項１４または１５に記載の装置。
【請求項１７】
第二の炉（２）が、第二の炉（２）中に存在する溶融物の上部領域及び下部領域に水平に伸びて配置されそして直流源（１２）に接続されている二枚の板状に形成された電極（４，５）を有している、請求項１４〜１６のいずれか一つに記載の装置。
【請求項１８】
上部領域に存在する電極（４）が、電気的コンタクト（６）、特にグラファイト電極と接続されているコークスベッドとして形成されている、請求項１７に記載の装置。
【請求項１９】
下部領域に存在する電極（５）が、電気的コンタクト（７）、特にグラファイト電極と接続されている金属マット、特に銅マットよりなる層として形成されている、請求項１７または１８に記載の装置。
【請求項２０】
第二の炉（２）が溝状炉として形成されている、請求項１４〜１９のいずれか一つに記載の装置。
【請求項２１】
第二の炉（２）の側方領域に磁石、特に電磁石（３）が配置されており、その磁石の磁力線が少なくとも若干の導電要素（４，５）での電流導電方向に対して少なくとも部分的に直角をなす、請求項１４〜２０のいずれか一つに記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液化した金属含有スラッジを少なくとも一つのアーク炉で加熱することによって、金属含有スラッジから金属を採取する方法に関する。さらに、本発明は金属含有スラッジから金属を採取する装置にも関する。
【背景技術】
【０００２】
銅濃縮物を溶融する際に銅マット及びスラッジが得られる。スラッジは銅を溶解した状態で並びに機械的に変化したマット内包物（Steieinschluessen）の状態で含んでいる。スラッジを精錬(Reinigung)する方法は実質的に二種類ある：即ち、急冷、破砕及び粉砕後のスラッジ浮選と液状スラッジの乾式冶金的還元とである。
【０００３】
乾式冶金的スラッジ精錬は少なくとも３つの変法で行われる。即ち、
１）  交流(AC)式アーク炉においてコークス及び電極での還元、スラッジ予備加熱及び沈殿；
２）  水平円筒状回転炉における還元剤の噴射導入、例えば紐状（Teniente）スラッジ精錬炉でのそれ;
３）  還元剤、例えばTBRCまたはIsasmeltを噴射導入する手段を備えた縦型転炉。
【０００４】
スラッジ精錬は、懸濁した内包物を遊離させそしてそれの沈殿を可能としそして銅様酸化物を還元させるために、マグネタイトを還元することが必要である。
【０００５】
最もよく使用される、交流式アーク炉での銅スラッジ精錬は、必要とされる３〜８時間の還元時間及び沈殿時間のために比較的に大きな炉を必要とする。この炉は、熱損失の強い特別の影響のために比較的に多大の特別なエネルギー消費量の原因となる。アーク炉でのスラッジ精錬はバッチ法または半連続法として実施される。温度制御のもとでのアーク炉のフレキシビリティーは真のスラッジ予備加熱を可能とする。しかしながら、銅様酸化物の還元生成物として分散した金属銅内包物を一部の小さな銅マット内物と一緒に生成することが、相分離及び十分な銅回収を制限する。
【０００６】
溶融炉において金属含有スラッジ、特に鉄―銅スラッジから金属を回収する方法は、米国特許第４，１１０，１０７号明細書から公知である。溶融したスラッジをアーク炉に導入し、そこで溶融が行われる。炭素を溶融浴の底部域に導入するために、炭素噴入装置が使用される。スラッジ化剤、例えばＣａＯも同様に浴中に導入される。還元の後に金属は炉から取り出される。
【０００７】
スラッジ溶融物からニッケル及びニッケル・銅−混合物を回収する同様な方法が米国特許第４，０３６，６３６号明細書から公知である。この方法では、スラッジ中のマグネタイトが炭素含有材料で還元される。その際に、スラッジの混合が機械的攪拌機で行われ、他方、スラッジの還元が行われる。
【０００８】
国際特許出願公開第０１／４９８９０  Ａ１号明細書からは、硫酸銅濃縮物から直接的に粗銅を製造する方法が公知であり、この場合には細かく粉砕されそして冷却された銅マットから銅が酸素リッチの反応容器中で回収される。酸素リッチ化は酸素リッチにした空気を供給することによって行われ、その際に酸素含有量は少なくとも５０％である。粗銅（ブリスタ銅とも言う）は未精錬の泡立った銅である。銅は溶融液状では固体金属よりもガスを多量に溶解する能力を有している。固体状態の場合にはガスは小さな気泡（ブリスタ）として銅中にある。
【０００９】
米国特許第４，０６０，４０９号明細書は、物質を溶融状態で含有していてもよい乾式冶金システムを開示している。このシステムは材料を収容する容器を有しており、該容器内部には沢山の同じ大きさのセルが形成されている。さらに、溶融した材料を攪拌することができるように、沢山の機械的攪拌機が配備されている。
【００１０】
米国特許第6，４３６，１６９号明細書には、銅溶融炉を運転する方法が開示されており、この場合には８０重量％より多く鉄を含む３．０〜８．０の密度を有する鉄含有物質が添加され、その際のその粒子の直径は０．３〜１５ｍｍである。鉄含有物質は鉄含有銅スラッジに添加される。次いでＦｅ３Ｏ４からＦｅＯへの還元が実施される。
【００１１】
連続的に銅冶金する装置はヨーロッパ特許第０，４８７，０３２  Ｂ１号明細書から公知である。この装置は、マットとスラッジとの混合物を回収するために、銅濃縮物を溶融及び酸化するための溶融炉を備えている。更に、マットをスラッジから分離するための分離炉も備えている。転炉において、粗銅を回収するために、スラッジから分離されたマットが酸化している。溶湯用溝が溶融炉、分離炉及び転炉を連結している。転炉で得られる銅を精錬するためにアノード炉が配備されている。転炉とアノード炉との間の連結は粗銅用溝で行われる。
【００１２】
ヨーロッパ特許第０，４８７，０３２  Ｂ１号明細書からは、銅を連続溶融する法が提案されている。この場合にも溶融炉、分離炉及び転炉が設けられており、これらは流動式連結手段によって互いに連結されている。更に、転炉と流動連結されているアノード炉も装備している。銅濃厚物は溶融炉に供給され、そこにおいて粗マットとスラッジとの混合物を製造するために濃厚物の溶融及び酸化が行われる。次いで粗マットとスラッジとの混合物を分離炉に供給し、そこにおいて粗マットがスラッジから分離される。次いでスラッジから分離された粗マットを転炉に導入し、そこで該粗マットは粗銅を製造するために酸化される。粗銅はアノード炉の一つに流入され、そこで銅が製造される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
金属含有スラッジから金属を回収する以前公知の方法は、その効率について更に改善する必要がある。それ故に本発明は、特にスラッジから銅を回収する改善された方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明によるこの課題の解決法は、金属含有スラッジを交流式−または直流式電気炉として形成された第一の炉で加熱しそして第一の炉からの溶融物を直流式電気炉として形成された第二の炉に導入することを特徴としている。
【００１５】
第一の炉は交流式電気炉として形成されているのが特に有利である。回収すべき金属が、銅含有スラッジ中に存在する銅であるのが有利である。
【００１６】
それによると、本発明は、銅スラッジを溶融しそして銅スラッジを交流式アーク炉及び好ましくは電磁的攪拌機を有する（後記で説明する様な）直流式還元−溝状炉中での二段階スラッジ還元で転化及び沈殿を行うことによって銅を回収することに関する。
【００１７】
上述の方法は鉛、亜鉛、白金またはニッケルの様な金属をそれのそれぞれのスラッジから回収するために使用することもできる。
【００１８】
交流式電気炉として形成された第一の炉においては、スラッジの予備還元及び金属マットの析出、特に銅マットの析出を行うのが有利である。その際に直流式電気炉として形成された第二の炉では次に更なるスラッジ還元及び内包物の除去が行われる。
【００１９】
直流式電気炉として形成された第二の炉では、回収すべき金属を電気分解的に析出させるのが有利である。
【００２０】
この回収法の本質的改善は、更に、直流炉として形成された第二の炉において金属を回収する間に溶融物を電磁的に攪拌する場合に達成される。電磁的攪拌を生じさせるためには、第二の炉中に存在する溶融物に少なくとも１つの電磁石を作用させてもよい。この目的のために、代わりに少なくとも１つの永久磁石を準備してもよい。少なくとも１つの磁石は有利には５０〜１０００ガウスの磁場を生じさせるべきである。その際に磁場は溶融物の切断面の及び第二の炉の電極領域の少なくとも一部に亙っている。
【００２１】
第一の炉に、加熱する間に還元剤、特にコークスを添加する。
【００２２】
第二の炉中の溶融物表面上に炭素含有材料、特にコークスを、該炭素含有材料の層が実質的に一定の厚みで形成される程に適用する。その際にアノードとして作用する該層が電気的コネクタと接触していてもよい。
【００２３】
本発明の方法を実施するために特別に形成されている装置は、交流式−または直流式電気炉として形成された第一の炉及び直流式電気炉として形成された第二の炉があり、第一の炉と第二の炉との間に溶融物用の連結手段、特に流動用溝が存在していることを特徴とする。
【００２４】
第一の炉は交流式電気炉であるのが有利である。この炉は、第一の炉に存在する溶融物中に浸漬されておりそして交流源に接続されている二つの電極を有していてもよい。第二の炉は、第二の炉中に存在する溶融物の上部領域及び下部領域に水平に伸びて配置されそして直流源に接続されている二つの板状に形成された電極を有していてもよい。上部領域に存在する電極は、電気的コンタクト、特にグラファイト電極と接続されているコークスベッドとして形成されている。下部領域に存在する電極は、電気的コンタクト、特にグラファイト電極と接続されている金属マット、特に銅マットよりなる層として形成されていてもよい。第二の炉は好ましくは溝状炉として形成されている。結局、この装置は、磁力線が少なくとも若干の導電要素においける電流導電方向に対して少なくとも部分的に直角をなす第二の炉の側方領域に磁石、特に電磁石があるのが有利である。従って、電磁的な攪拌効果を得るローレンツ力(Lorenzkraft)を得ることができる。
【００２５】
本発明は二段階スラッジ還元及び二つのアーク炉での銅の除去も提案している。回転流アーク炉の第一の炉はスラッジの予備還元及び銅マットの析出に役立ち、次に、電磁的攪拌機を備えた直流式還元用溝状炉中で更なるスラッジの還元及び内包物の除去が行われる。還元表面への物質移動及び内包物の合体を改善する電磁的攪拌を用いることが、スラッジ電解及び電気力学的現象と一緒に、効果的なスラッジ精錬及び高い銅回収率を可能とする。
【００２６】
本発明の実施例を図面で示す。
図１は回転流アーク炉及び後続の直流式還元用溝状炉の概略図でありそして
図２ａ及び
図２ｂは電極としてコークスベッド及び液状銅マットの使用下での更なるスラッジ還元及び内包物の除去のための、直流式還元用溝状炉の正面断面図及び側面断面図である。
【００２７】
図１には、交流式炉の形態の第一の炉（１）が図示されており、該炉は直流式炉の形態の第二の炉（２）に連結されている。第一の炉（１）には予め準備された銅スラッジ溶融物が溶融物用溝の形態の連結手段（８）を通して第二の炉（２）に導かれている。
【００２８】
第一の炉（１）中に、即ち、この炉中に存在するスラッジ溶融物中に、交流源（１１）に接続されているグラファイト電極の状態の二枚の電極（９及び１０）が浸漬されている。
【００２９】
第二の炉（２）はスラッジ（１５）のためのスラッジ入口（１６）並びにスラッジ出口（１７）を有している。第二の炉（２）中には、板状に形成されている二つの電極（４）及び（５）が存在している。両方の電極（４）及び（５）はグラファイト−コンタクト電極（６）あるいは（７）の電気的コンタクトを介して直流源（１２）に接続されている。上部に水平配置された電極（６）は直流源（１２）のプラス極に接続され、従ってアノードとして役立つ。相応して、同様に下部に水平配置された電極（５）は電流源（１２）のマイナス極に接続され、従ってカソードとして役立つ。電解法によって銅が得られる。
【００３０】
図２から判る通り、第二の炉は溝状炉として形成されている。側部では、金属製コアの回りに電気コイル（１３）及び（１４）が配置されており、従って該コアは電磁石（３）を形成している。この磁石で電磁的な攪拌効果がもたらされ、それが第二の炉（２）中の溶融物を攪拌する。
【００３１】
本発明の方法に従って液状スラッジは交流式アーク炉（１）（交流式炉）で実質的に加工される。スラッジ中のマグネタイト及び銅様酸化物はグラファイト電極（９，１０）の炭素及び添加されたコークスと次式に従って反応する：
Ｆｅ３Ｏ４  ＋  ＣＯ  ＝  ３ＦｅＯ  ＋  ＣＯ２
Ｃｕ２Ｏ  ＋  ＣＯ  ＝  ２Ｃｕ  ＋  ＣＯ２
ＣＯ２  ＋  Ｃ  ＝  ２ＣＯ
銅含有酸化物の還元はマグネタイトの共還元によって制限される。共還元の条件はこの反応の平衡によって決まる：
（Ｃｕ２Ｏ）スラッジ＋３（ＦｅＯ）スラッジ←→２（Ｃｕ）金属＋（Ｆｅ３Ｏ４）スラッジ
溶融法及び得られるマット品質次第で、溶融スラッジ中の銅含有量は２〜１０％でありそしてマグネタイト含有量は１０〜２０％である。
【００３２】
交流式アーク炉（１）でのスラッジ処理の第一段階は７〜８％の値にマグネタイト還元してそして０．８〜１．２％の銅含有量に濃縮する。これは、元のスラッジ組成次第で５０〜７０ｋＷｈ／ｔの装置電力消費量を必要とする。上記の程度のスラッジ還元は約５０％程還元時間を短縮することを可能とし、これは炉処理能力を二倍向上させるのに相当する。スラッジは連続的にまたは規則的間隔をおいて第二の直流式還元用溝状炉（２）（直流式炉）に湯出しする。
【００３３】
スラッジ表面上のコークスベッド（４）はアノードの機能を有しそしてグラファイトのブロック（７）と接触する液状マット（５）は直流式還元溝状炉（２）におけるカソードである。ただし、グラファイト電極（６）がコークスベッド（４）と直流源（１２）と接触している。
【００３４】
炉の入口側に二つの永久磁石ブロックが炉容器の窓に配置されており、しかもスラッジ層の半分の高さに配置されている。均一でなく水平の磁場と均一でなく垂直の一定の電場との共同作用がスラッジへ作用するローレンツ力に傾斜を誘発する。
【００３５】
導電性液体、例えば液状スラッジの各要素容積において、交差した一定の電場及び永久磁場で作用するローレンツ力は、液体の相対的密度を明らかに変える：
γＡ  ＝  γ±ｊ×Ｂ
式中、γＡは見掛け相対密度（Ｎｍ−３）であり、
γは相対密度（Ｎｍ−３）であり、
ｊは液体中の電流密度（Ａｍ−２）であり、
Ｂは磁気誘導率（Ｔ）である。
【００３６】
２００〜２０００Ａ／ｍ２の電流密度及び０．００５〜０．１テスラの磁場強度でのローレンツ力では、スラッジ速度は自然な対流速度に比較して1〜２倍大きい速度の範囲にある。これが磁石の領域のスラッジを強い回転状態に置き、それによってコークス表面でマグネタイト移行が改善されそして還元が促進される。スラッジ還元の高い温度（１２００〜１３００℃）のもとでは、マグネタイトの還元および銅様酸化物の共還元での反応が物質移動によって制御され、スラッジの攪拌が反応速度を本質的に速める。
【００３７】
更に、スラッジの攪拌が静止液の発生を防止しそしてスラッジを均一化する。内包物を除去する本方法の第一段階でのスラッジの攪拌は好ましく、それによって内包物同士の衝突及び内包物同士の凝集の確率が高められる。
【００３８】
スラッジの運動はマット内包物及び金属の銅が衝突する確率を高め、それによってそれらの凝集及び沈殿が改善される。溝状炉（２）の第二の部分では強いスラッジ運動は生じず、内包物の静かな沈殿が可能である。
【００３９】
液状スラッジのイオン構造のために、直流がスラッジ電解を激しくさせる。カソード還元及びアノード酸化は、電極の所で次の反応式に相応するマグネタイトの還元、銅の析出及び一酸化炭素の生成をもたらす：
カソード：    Ｆｅ３＋＋ｅ＝Ｆｅ２＋
Ｃｕ＋＋ｅ＝Ｃｕ０
アノード：    ＳｉＯ４４−＋２Ｃ＝ＳｉＯ２＋２［ＣＯ］＋４ｅ
Ｏ２−＋Ｃ＝［ＣＯ］＋２ｅ
マグネタイトのカソード分解及び銅の析出は、マグネタイト還元及び銅の除去の全体的速度を早める。アノード生成物としてのＣＯの分離がマグネタイト還元の別の焦点である。
【００４０】
スラッジの相対的な密度の外見上の変化及び金属中の電流及び磁場の相互作用の結果としての、金属内包物に追加的な作用をする力は以下の通りである：
ＦＥＭＢ  ＝  ２πｊＢｒ３
式中、ＦＥＭＢ  は浮力（Ｎ）であり；
ｊ  は電流密度（Ａ／ｍ２）であり；
Ｂ  は磁場のインダクタンス（Ｔ）であり：
ｒ  は内包物の半径（ｍ）である。
【００４１】
磁場と内放物表面の表面電荷との相互作用が金属小滴を磁力線に沿って動かさせ、電気毛管運動（Elektrokapillaritaetsbewegung）の現象として知られるその移動速度はレビッヒ(Levich)の式で表せる:
【００４２】
【数１】
2008527168.tif 000003
式中、ｖＥＭ  は移動速度（ｍｓ−１）であり；
ε  は表面電荷（ｃｏｕｌ  ｍ−２）であり；
Ｅ  は電場の強さ（Ｖ  ｍ−１）であり；
ηｓはスラッジ粘度（Ｐａ  ｓ）であり；
κ  はスラッジの比電導率であり；
ｗ  は金属／スラッジ−界面の抵抗（Ωｍ２）である。
【００４３】
電荷密度を規準として金属またはマット内包物の移動速度は上記の式に従って小滴の半径に半比例して減少する。移動速度は小さい内包物の場合には重力による沈降よりも実質的に早い。
【００４４】
交差する電場及び磁場でのスラッジのこの処理は、スラッジの精錬工程を非常に強くかつ効果的にする一連の現象を利用している。スラッジの電磁的攪拌は物質移動を早め、それによってスラッジの還元反応が促進されそして内包物の凝集が促進される。マグネタイト及び酸化銅のカソードでの還元及び追加的還元剤としての一酸化炭素のアノードでの生成と同時にスラッジの電解が行われる。内包物の電気毛管運動は該内包物の凝集を促進させそしてスラッジから内包物を除かせる。
【００４５】
実施例：
フラッシュ溶融装置中での濃厚物の溶融でのスラッジは４％のＣｕ及び１５％のＦｅ３Ｏ４を含有している。このスラッジを全部で３時間流し出しそして溝を通して９．５ＭＶＡ−回転流式アーク炉（１）に移す。スラッジ産出量は３０ｔ／時であり、これは各サイクルで９０ｔの加工に相当する。コークス消費量は約８ｋｇ／ｔとなりそしてエネルギー消費量は約７０ｋＷｈ／ｔになる。これは６．３ＭＷの平均電力消費量に相当する。１時間後に、２時間に亙るアーク炉からのスラッジの流し出し開始する。１．１％のＣｕ含有量及び７％のＦｅ３Ｏ４を含有するスラッジを溝（８）を通して、長さ４ｍで幅１ｍの部屋のある直流式アーク炉（２）に移送する。半連続的にスラッジを精錬するための還元溝状炉（２）は図２に図示してある。スラッジは還元溝状炉（２）を２時間の間に連続的に流す。１ｍのスラッジ液面の場合には平均滞留時間は約３０分である。１ＧＪ／時の炉熱損失量の場合には、単位電流消費量は約３５ｋＷｈ／ｔでありそして必要とされる電力消費量は１ＭＷである。１００Ｖの算定電圧の場合には電流強度は１０ｋＡの程度である。算定コークス消費量は約２ｋｇ／ｔである。完成スラッジは０．５％のＣｕ及び４％のマグネタイトを含有している。全エネルギー消費量は１０５ｋＷｈ／ｔに達しそしてコークス消費量は１０ｋｇ／ｔに達する。
【００４６】
本発明の方法を実施例に従ってアーク炉で２段階の銅スラッジ精錬としても実施する。
【００４７】
第一のアーク炉（１）にスラッジを周期的にまたは連続的に充填する。この炉（１）にグラファイトあるいは炭素電極を溶融スラッジ中に導入しそしてこの電極を通して電流供給を実施した。スラッジ表面にコークスまたは他の還元剤を添加する。スラッジ精錬炉でのスラッジ温度の制御を電力消費量を制御することによって行う。次に、得られた金属を銅マット及び金属銅の状態で流し出す。
【００４８】
直流式溝状炉（２）においてもスラッジを周期的にまたは連続的に流し出す。直流電流をスラッジ表面の所でアノードとして機能するコークス層とカソードとして機能する液状マットとの間に印加する。電磁石または永久磁石によって発生する、局所に限定された覆った磁場を、スラッジを動かすために利用する。コークス層の層圧を一定に維持しそしてグラファイトまたは炭素電極との良好な電気的接触条件を維持するために、スラッジの表面にコークスを装填する。ここでも精錬された完成スラッジを連続的にまたは周期的に流し出すことができる。同様に銅マットまたは銅マットと金属銅の流し出しを周期的に行うことができる。更に銅マット（銅）層を液状カソードとして炉底部に保持する。その際にカソードがグラファイトブロックと接触している。
【００４９】
銅スラッジは、銅濃厚物から銅マットまたは直接的に粗銅に溶融することによって得られるスラッジであっても、銅マットを転化することによって得られるスラッジでもよい。
【００５０】
第一のアーク炉（１）として古典的な交流式回転流アーク炉または直流式アーク炉を使用することができる。
【００５１】
永久磁石または電磁石によって発生する磁場の誘導は好ましくは５０〜１，０００ガウスの範囲内にある。その際に永久磁場は、電極またはコークスベッドに接触する電極の領域の液体スラッジの断面積の一部を覆っている。
【００５２】
電極としてはグラファイト電極または炭素電極を使用するのが特に有利である。電極の位置は電流ラインを磁場ラインに交差させる。電極の最適な位置は電流ラインを磁場ラインに対して垂直に走らせるようにする。
【００５３】
上述の通り、液状金属あるいは金属マットの層はスラッジの下で、カソードの機能を有するグラファイト−または他の電極と接触している。スラッジ表面の所の炭素あるいはコークス層はアノードの機能を有するグラファイトまたは他の電極と接触している。
【００５４】
直流の強さは、スラッジの精錬装置、スラッジ量及び温度の程度に依存して５００〜５０，０００Ａの間にあるのが特に有利である。
【００５５】
提案した方法は銅を得るのに特に有利であるが、他の金属、例えば鉛（Ｐｂ）、亜鉛（Ｚｎ）、白金（Ｐｔ）またはニッケル（Ｎｉ）にも使用できる。
【００５６】
第一の回転流式アーク炉をスラッジの予備還元及び銅マットの排除のために使用し、次いで更なるスラッジ還元及び内包物の除去を電磁的攪拌機を備えた直流式還元溝状炉で行う、二段階スラッジ還元及び２つのアーク炉での銅の除去によって達成される。還元表面上での物質移動及び内包物の凝集を改善する電磁的攪拌機をスラッジ電解及び電気力学的現象と一緒に使用することが効果的なスラッジ精錬及び銅の高回収率を可能とする。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】は回転流式アーク炉及び後続の直流式還元溝状炉の概略図である。
【図２】図２ａ及び
【図３】図２ｂは更なるスラッジ還元及び電極としてコークスベッド及び液状銅マットの使用下での内包物の除去のための直流式還元溝状炉の正面断面図及び側面断面図である。
【符号の説明】
【００５８】
１・・・第１の炉（交流式炉）
２・・・第２の炉（直流式炉）
３・・・電磁石
４・・・電極（アノード）
５・・・電極（カソード）
６・・・電気的コンタクト（グラファイト電極）
７・・・電気的コンタクト（グラファイト電極）
８・・・連結手段
９・・・電極
１０・・・電極
１１・・・交流電源
１２・・・直流電源
１３・・・コイル
１４・・・コイル
１５・・・スラッジ
１６・・・スラッジ入口
１７・・・スラッジ出口
【図１】
2008527168.tif 000004
【図２ａ】
2008527168.tif 000005
【図２ｂ】
2008527168.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】平成18年10月13日(2006.10.13)
【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】
液化された金属含有スラッジを少なくとも一つのアーク炉（１，２）において加熱することによって、金属含有スラッジから金属を採取する方法において、金属含有スラッジを交流式電気炉として形成された第一の炉（１）で加熱しそして第一の炉からの溶融物を直流式電気炉として形成された第二の炉（２）に導入することを特徴とする、上記方法。
【請求項２】
採取すべき金属が、銅含有スラッジ中に存在する銅（Ｃｕ）である、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
採取すべき金属がスラッジ中に存在する鉛（Ｐｂ）、亜鉛（Ｚｎ）、白金（Ｐｔ）またはニッケル（Ｎｉ）である、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
交流式電気炉として形成された第一の炉（１）中でスラッジの第一の予備還元及び金属マットの析出、特に銅マットの析出を行いそして直流式電気炉として形成された第二の炉（２）では更なるスラッジ還元及び内包物の除去を行う、請求項１〜３のいずれか一つに記載の方法。
【請求項５】
直流式電気炉として形成された第二の炉（２）で、回収すべき金属を電気分解で析出を行う、請求項１〜４のいずれか一つに記載の方法。
【請求項６】
直流電気炉として形成された第二の炉（２）において金属を採取する間に溶融物を電磁的に攪拌する、請求項１〜５のいずれか一つに記載の方法。
【請求項７】
電磁的攪拌を生じさせるために、第二の炉（２）中に存在する溶融物に少なくとも１つの電磁石（３）を作用させる、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
電磁的攪拌を生じさせるために、第二の炉（２）中に存在する溶融物に少なくとも１つの永久磁石を作用させる、請求項６に記載の方法。
【請求項９】
少なくとも１つの磁石が５０〜１０００ガウスの磁場を生じそしてその磁場が溶融物の断面の少なくとも一部及び第二の炉（２）の電極（４，５）の領域に亙っている、請求項７または８に記載の方法。
【請求項１０】
第一の炉（１）において加熱する間に還元剤、特にコークスを添加する、請求項１〜９のいずれか一つに記載の方法。
【請求項１１】
第二の炉（２）中の溶融物表面上に炭素含有材料、特にコークスを、該炭素含有材料の層が実質的に一定の厚みで形成されるように適用し、その際にアノード（４）として作用する該層を電気的コネクタ（６）と接触させる、請求項１〜１０のいずれか一つに記載の方法。
【請求項１２】
第二の炉（２）中の溶融物の下の底部領域に金属マット、特に銅マットよりなる層が実質的に一定の厚さに維持されており、その際にカソード（５）として作用する該層が電気的コネクタ（７）と接続されている、請求項１〜１１のいずれか一つに記載の方法。
【請求項１３】
請求項１〜１２のいずれか一つに記載の方法を実施するための金属含有スラッジから金属を採取する装置において、交流式電気炉として形成された第一の炉（１）及び直流式電気炉として形成された第二の炉（２）があり、第一の炉（１）と第二の炉（２）との間に溶融物用の連結手段（８）が存在していることを特徴とする、上記装置。
【請求項１４】
第一の炉（１）が、第一の炉（１）中に存在する溶融物中に浸漬されておりそして交流源（１１）に接続されている二つの電極（９，１０）を有している、請求項１３に記載の装置。
【請求項１５】
第二の炉（２）が、第二の炉（２）中に存在する溶融物の上部領域及び下部領域に水平に伸びて配置されそして直流源（１２）に接続されている二枚の板状に形成された電極（４，５）を有している、請求項１３または１４のいずれか一つに記載の装置。
【請求項１６】
上部領域に存在する電極（４）が、電気的コンタクト（６）、特にグラファイト電極と接続されているコークスベッドとして形成されている、請求項１５に記載の装置。
【請求項１７】
下部領域に存在する電極（５）が、電気的コンタクト（７）、特にグラファイト電極と接続されている金属マット、特に銅マットよりなる層として形成されている、請求項１５または１６に記載の装置。
【請求項１８】
第二の炉（２）が溝状炉として形成されている、請求項１３〜１７のいずれか一つに記載の装置。
【請求項１９】
第二の炉（２）の側方領域に磁石、特に電磁石（３）が配置されており、その磁石の磁力線が少なくとも若干の導電要素（４，５）での電流導電方向に対して少なくとも部分的に直角をなす、請求項１３〜１８のいずれか一つに記載の装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
ヨーロッパ特許第０，４８７，０３２  Ｂ１号明細書からは、銅を連続溶融する法が提案されている。この場合にも溶融炉、分離炉及び転炉が設けられており、これらは流動式連結手段によって互いに連結されている。更に、転炉と流動連結されているアノード炉も装備している。銅濃厚物は溶融炉に供給され、そこにおいて粗マットとスラッジとの混合物を製造するために濃厚物の溶融及び酸化が行われる。次いで粗マットとスラッジとの混合物を分離炉に供給し、そこにおいて粗マットがスラッジから分離される。次いでスラッジから分離された粗マットを転炉に導入し、そこで該粗マットは粗銅を製造するために酸化される。粗銅はアノード炉の一つに流入され、そこで銅が製造される。
部分的に類似する種類の別の解決法が、米国特許第５，７６５，４８９号明細書から、ドイツ特許出願公開第２,７０７,５７８  Ａ１号明細書から及び米国特許第５，４７９，４３３号明細書から公知である。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
本発明によるこの課題の解決法は、金属含有スラッジを交流式電気炉として形成された第一の炉で加熱しそして第一の炉からの溶融物を直流式電気炉として形成された第二の炉に導入することを特徴としている。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
回収すべき金属が銅含有スラッジ中に存在する銅であるのが有利である。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２３】
本発明の方法を実施するために特別に形成されている装置は、交流式電気炉として形成された第一の炉及び直流式電気炉として形成された第二の炉があり、第一の炉と第二の炉との間に溶融物用の連結手段、特に流動用溝が存在していることを特徴とする。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２４】
第一の炉は、第一の炉に存在する溶融物中に浸漬されておりそして交流源に接続されている二つの電極を有していてもよい。第二の炉は、第二の炉中に存在する溶融物の上部領域及び下部領域に水平に伸びて配置されそして直流源に接続されている二つの板状に形成された電極を有していてもよい。上部領域に存在する電極は、電気的コンタクト、特にグラファイト電極と接続されているコークスベッドとして形成されている。下部領域に存在する電極は、電気的コンタクト、特にグラファイト電極と接続されている金属マット、特に銅マットよりなる層として形成されていてもよい。第二の炉は好ましくは溝状炉として形成されている。結局、この装置は、磁力線が少なくとも若干の導電要素においける電流導電方向に対して少なくとも部分的に直角をなす第二の炉の側方領域に磁石、特に電磁石があるのが有利である。従って、電磁的な攪拌効果を得るローレンツ力(Lorenzkraft)を得ることができる。
【国際調査報告】
2008527168.tif 000007
2008527168.tif 000008
2008527168.tif 000009
2008527168.tif 000010