(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
還元性気体を接触させることによって、砒素酸化物を含む原料を、還元して、単体Ａｓを得る工程、
得られた単体Ａｓを、Ｆｅと接触させて、Ｆｅ−Ａｓ合金を生成する工程、を含む、Ａｓ貯蔵用Ｆｅ−Ａｓ合金の製造方法。
【請求項２】
還元性気体を接触させることによって、砒素酸化物を含む原料を、還元して、単体Ａｓを得る工程、
得られた単体Ａｓを、Ｆｅと接触させて、Ｆｅ−Ａｓ合金を生成する工程、
生成したＦｅ−Ａｓ合金を貯蔵する工程、
を含む、Ａｓの貯蔵方法。
【請求項３】
還元性気体が、一酸化炭素（ＣＯ）を含む気体である、請求項１〜２のいずれかに記載の方法。
【請求項４】
一酸化炭素（ＣＯ）が、次の工程：
炭素を酸素含有気体と反応させて一酸化炭素を生成する工程、
によって生成された一酸化炭素（ＣＯ）である、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
還元性気体を接触させることによって、砒素酸化物を含む原料を、還元して、単体Ａｓを得る工程、が、
一酸化炭素の分圧（Ｐｃｏ）が、Ｐｃｏ＞１０-2.0（ａｔｍ）であり、酸素の分圧（Ｐｏ2）が、Ｐｏ2＜１０-20（ａｔｍ）である気体を接触させることによって、砒素酸化物を含む原料を、還元して、単体Ａｓを得る工程、である、請求項１〜４のいずれかに記載の方法。
【請求項６】
Ａｓを還元する工程が、５００℃〜７００℃の反応温度で行われる、請求項１〜５のいずれかに記載の方法。
【請求項７】
Ｆｅ−Ａｓ合金を生成する工程が、５００℃〜７００℃の反応温度で行われる、請求項１〜６のいずれかに記載の方法。
【請求項８】
一酸化炭素を生成する工程が、５００℃〜７００℃の反応温度で行われる、請求項４〜７のいずれかに記載の方法。
【請求項９】
Ａｓを還元する工程と、Ｆｅ−Ａｓ合金を生成する工程とが、同一の反応炉の中で行われる、請求項１〜８のいずれかに記載の方法。
【請求項１０】
一酸化炭素を生成する工程と、Ａｓを還元する工程とが、同一の反応炉の中で行われる、請求項４〜９のいずれかに記載の方法。
【請求項１１】
砒素酸化物を含む銅鉱石、銅精錬スラグ、製錬ダスト又は製錬排ガスを、還元して、単体Ａｓを得る工程、
得られた単体Ａｓを、Ｆｅと接触させて、Ｆｅ−Ａｓ合金を生成する工程、
を含む、銅鉱石、銅精錬スラグ、製錬ダスト又は製錬排ガスからＡｓを除去分離する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ヒ素の貯蔵方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
銅鉱石中には種々の不純物が混入しており、そのような不純物には砒素（Ａｓ）が含まれる。銅製錬工程において分離・回収された砒素は、環境汚染を引き起こさないように、安定な化合物として固定化される。鉄砒素化合物であるスコロダイト（ＦｅＡｓＯ4・２Ｈ2Ｏ）結晶の形態とすることで、砒素を固定する技術がある（特許文献１、特許文献２、特許文献３、特許文献４）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第５２３２８０６号公報
【特許文献２】特許第５０５９０８１号公報
【特許文献３】特許第４７１７９１７号公報
【特許文献４】特許第４６２０１００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
スコロダイト形態による砒素固定化技術は、優れた技術であるが、Ａｓの貯蔵密度（化合物の密度×Ａｓ含有率）が１．０６ｇ−Ａｓ／ｃｍ3程度であり、比較的に低いという問題がある。Ａｓの貯蔵には密閉した保管が求められるために、Ａｓの貯蔵密度が低いと、保管設備の管理負担が増大する。
【０００５】
そこで、本発明の目的は、より高い貯蔵密度での貯蔵が可能である、Ａｓの貯蔵方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意検討を重ねた結果、砒素酸化物を含む原料を、還元して単体Ａｓを得た後、得られた単体Ａｓを、金属Ｆｅと接触させて、Ｆｅ−Ａｓ合金を生成して、生成したＦｅ−Ａｓ合金を貯蔵すれば、高い貯蔵密度でＡｓを貯蔵できることを見出して、本発明に到達した。
【０００７】
したがって、本発明は次の（１）以下にもある。
（１）
砒素酸化物を含む原料を、還元して、単体Ａｓを得る工程、
得られた単体Ａｓを、Ｆｅと接触させて、Ｆｅ−Ａｓ合金を生成する工程、
を含む、Ａｓ貯蔵用Ｆｅ−Ａｓ合金の製造方法。
（２）
砒素酸化物を含む原料を、還元して、単体Ａｓを得る工程、
得られた単体Ａｓを、Ｆｅと接触させて、Ｆｅ−Ａｓ合金を生成する工程、
生成したＦｅ−Ａｓ合金を貯蔵する工程、
を含む、Ａｓの貯蔵方法。
（３）
砒素酸化物を含む原料を、還元して、単体Ａｓを得る工程、が、
還元性気体を接触させることによって、砒素酸化物を含む原料を、還元して、単体Ａｓを得る工程、である、（１）又は（２）に記載の方法。
（４）
還元性気体が、一酸化炭素（ＣＯ）を含む気体である、（３）に記載の方法。
（５）
一酸化炭素（ＣＯ）が、次の工程：
炭素を酸素含有気体と反応させて一酸化炭素を生成する工程、
によって生成された一酸化炭素（ＣＯ）である、（４）に記載の方法。
（６）
還元性気体を接触させることによって、砒素酸化物を含む原料を、還元して、単体Ａｓを得る工程、が、
一酸化炭素の分圧（Ｐｃｏ）が、Ｐｃｏ＞１０-2.0（ａｔｍ）であり、酸素の分圧（Ｐｏ2）が、Ｐｏ2＜１０-20（ａｔｍ）である気体を接触させることによって、砒素酸化物を含む原料を、還元して、単体Ａｓを得る工程、である、（３）〜（５）のいずれかに記載の方法。
（７）
単体Ａｓを得る工程が、５００℃〜７００℃の反応温度で行われる、（１）〜（６）のいずれかに記載の方法。
（８）
Ｆｅ−Ａｓ合金を生成する工程が、５００℃〜７００℃の反応温度で行われる、（１）〜（７）のいずれかに記載の方法。
（９）
一酸化炭素を生成する工程が、５００℃〜７００℃の反応温度で行われる、（５）〜（８）のいずれかに記載の方法。
（１０）
単体Ａｓを得る工程と、Ｆｅ−Ａｓ合金を生成する工程とが、同一の反応炉の中で行われる、（１）〜（９）のいずれかに記載の方法。
（１１）
一酸化炭素を生成する工程と、単体Ａｓを得る工程とが、同一の反応炉の中で行われる、（５）〜（１０）のいずれかに記載の方法。
【０００８】
さらに本発明は次の（２１）以下にもある。
（２１）
砒素酸化物を含む銅鉱石、銅精錬スラグ、製錬ダスト又は製錬排ガスを、還元して、単体Ａｓを得る工程、
得られた単体Ａｓを、Ｆｅと接触させて、Ｆｅ−Ａｓ合金を生成する工程、
を含む、銅鉱石、銅精錬スラグ、製錬ダスト又は製錬排ガスからＡｓを除去分離する方法。
【０００９】
上記（２１）の本発明の製造方法は、上記（３）〜（１１）に係る特定事項を含む方法にもある。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、高い貯蔵密度でＡｓを貯蔵できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は水平方向に設置した円筒容器中で本発明を実施した一例を示す説明図である。
【図２】図２は鉛直方向に設置した円筒容器中で本発明を実施した一例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明を実施するための実施の形態について説明する。本発明は、以下の実施の形態に限定されるものではない。
【００１３】
［Ａｓの貯蔵］
本発明によれば、砒素酸化物を含む原料を、還元して、単体Ａｓを得る工程、得られた単体Ａｓを、Ｆｅと接触させて、Ｆｅ−Ａｓ合金を生成する工程、生成したＦｅ−Ａｓ合金を貯蔵する工程、を含む方法によって、Ａｓを貯蔵することができる。
【００１４】
この方法によれば、スコロダイト形態による砒素固定化よりも、高い貯蔵密度でＡｓを貯蔵できる。
【００１５】
［砒素酸化物を含む原料］
砒素酸化物を含む原料であれば、特に制限なく原料として使用することができ、Ａｓが砒素酸化物以外の化合物、例えばＡｓの硫化物として存在している場合には、それを砒素酸化物の形態となるように前処理して使用できる。砒素酸化物としては、例えばＡｓ2Ｏ3、Ａｓ2Ｏ5をあげることができる。好適な実施の態様において、Ａｓ2Ｏ3を使用できる。砒素酸化物を含む原料として、例えば、鉱石、スラグ、排ガス、ダストがあり、さらに具体的には非鉄金属の鉱石、非鉄金属精錬のスラグ、好ましくは銅鉱石、銅精錬のスラグをあげることができる。これらの原料は、乾式で効率よく還元させることができるよう、固体の場合は微細な粉末とすることが好ましい。
【００１６】
［還元］
還元は、原料からＡｓを揮発可能な還元手段であれば使用することができ、例えば、還元性気体を、砒素酸化物を含む原料の粉末中へ流して、固相−気相の反応によって、還元反応を進行させることができる。もしくは、揮発した砒素酸化物を含む気体と還元性気体を混合し、気相−気相の反応によって還元反応を進行させることが出来る。還元されて得られた単体Ａｓが揮発して気体となる温度で本発明は実施される。
【００１７】
［還元性気体］
還元は、還元性の気体によって行うことができる。還元性気体としては、例えば、一酸化炭素（ＣＯ）、ＬＰＧ、ＬＮＧ等の炭化水素ガス、水素等を含む気体をあげることができる。好ましくは、一酸化炭素（ＣＯ）を含む気体を使用できる。
【００１８】
［一酸化炭素分圧］
好適な実施の態様において、還元性気体は、一酸化炭素の分圧（Ｐｃｏ）が、Ｐｃｏ＞１０-2.0（ａｔｍ）、好ましくはＰｃｏ＞１０-1.5（ａｔｍ）とすることができる。一酸化炭素の分圧（Ｐｃｏ）の上限に特に制限はないが、例えば１０-0.1（ａｔｍ）＞Ｐｃｏとすることができる。
【００１９】
［酸素分圧］
好適な実施の態様において、還元性気体は、酸素の分圧（Ｐｏ2）が、Ｐｏ2＜１０-20（ａｔｍ）、好ましくはＰｏ2＜１０-22（ａｔｍ）とすることができる。酸素の分圧（Ｐｏ2）の下限に特に制限はないが、例えば１０-30（ａｔｍ）＜Ｐｏ2とすることができる。
【００２０】
［ＣＯ発生］
一酸化炭素（ＣＯ）の発生は、公知の手段によって行うことができる。好適な実施の態様において、炭素を酸素含有気体と反応させて一酸化炭素を生成することができる。酸素含有気体としては、例えば、空気をあげることができる。
【００２１】
［Ｆｅ−Ａｓ合金］
還元によって得られたＡｓは、金属Ｆｅと接触して、Ｆｅ−Ａｓ合金を生成する。このＦｅ−Ａｓ合金は、３．０７〜５．３８ｇ−Ａｓ／ｃｍ3という高いＡｓ密度で、Ａｓを貯蔵することができる。
【００２２】
［保管］
本発明によるＦｅ−Ａｓ合金は、高いＡｓ密度でＡｓを貯蔵できるために、外部と遮断して、密閉した保管が求められるＡｓの保管に、好適に使用することができる。保管に際しては、公知の遮断手段及び密閉手段を適宜使用することができる。
【００２３】
［反応炉］
本発明において、還元して単体Ａｓを得る工程とＦｅ−Ａｓ合金を生成する工程とは、異なる反応炉を流路で接続して行ってもよく、同一の反応炉で行ってもよい。また、本発明において、一酸化炭素を生成する工程と還元して単体Ａｓを得る工程とは、異なる反応炉を流路で接続して行ってもよく、同一の反応炉で行ってもよい。また、本発明においては、一酸化炭素を生成する工程と、還元して単体Ａｓを得る工程と、Ｆｅ−Ａｓ合金を生成する工程とを、それぞれ異なる反応炉を流路で接続して行ってもよく、同一の反応炉で行ってもよい。
【００２４】
好適な実施の態様において、反応炉を同一の反応炉として、円筒状反応炉を使用することができ、好ましくは円筒状反応炉を鉛直方向に設置して使用することができる。鉛直方向に設置した円筒状反応炉を使用する場合、例えば、反応炉の下側から順に還元性気体発生層（例えば活性炭等の炭素層）、鉄層を順に設けて、下側から空気及び砒素酸化物を供給して、所定の反応温度を維持して、本発明の各工程を行わせてもよい（図２参照）。
【００２５】
［反応温度］
好適な実施の態様において、Ａｓを還元揮発させる工程が、５００℃〜８００℃、好ましくは６００℃〜７００℃の反応温度で行われる。好適な実施の態様において、Ｆｅ−Ａｓ合金を生成する工程が、５００℃〜７００℃、好ましくは５５０℃〜６５０℃の反応温度で行われる。好適な実施の態様において、一酸化炭素を生成する工程が、５００℃〜１０００℃、好ましくは６００℃〜９００℃の反応温度で行われる。反応温度に関し、同一の反応炉で反応を行う場合には、これを踏まえて適宜反応温度を選択することができる。
【００２６】
［Ａｓ貯蔵用Ｆｅ−Ａｓ合金の製造］
本発明は、上記工程によって生成されたＡｓ貯蔵用Ｆｅ−Ａｓ合金の製造方法にもある。
【００２７】
［鉱石又はスラグ又は製錬ダスト又は製錬排ガスからのＡｓ除去分離］
本発明は、上記工程によって鉱石又はスラグ又は製錬ダスト又は製錬排ガスからＦｅ−Ａｓ合金の形態でＡｓを除去分離する方法にもある。鉱石又はスラグとして、好ましくは非鉄金属鉱石又は非鉄金属精錬スラグ、さらに好ましくは銅鉱石又は銅精錬スラグを使用できる。
【実施例】
【００２８】
以下、実施例により本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００２９】
［実施例１］
図１に示す円筒状の反応容器（直径５０ｍｍ、長さ８００ｍｍ、材質石英製）内の流路上流側に、活性炭を充填した領域を設け、流路下流側に、鉄粉(和光純薬工業株式社  電解鉄粉)とダスト中のＡｓを模したＡｓ2Ｏ3粉末(関東化学株式社  特級試薬)をアルミナボートに入れて設置した。
容器内の温度を６００℃に維持して、流路上流側から空気を２時間流した後に、アルミナボートに残った残渣をＸＲＤによって分析したところ、Ｆｅ−Ａｓ合金とＦｅの酸化物（マグネタイト）が生成していた。
【００３０】
［実施例２］
図２に示す円筒状の反応容器（直径５０ｍｍ、長さ８００ｍｍ、材質石英製）内の流路上流側に、活性炭（太平化学産業  ヤシコール）を充填した領域を設け、流路下流側に、スチールウールを充填した領域を設けた。
容器内の温度を６００℃に維持して、流路上流側から空気と共にダスト中のＡｓを模したＡｓ2Ｏ3粉末(関東化学社製特級試薬)を３０分流した後に、スチールウールを回収し、ＸＲＦ、ＸＲＤによって分析したところ、Ｆｅ−Ａｓ合金が生成していた。ＸＲＦの結果を表２に示す。
【００３１】
【表１】
0006529802.tif 000002
【００３２】
【表２】
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【産業上の利用可能性】
【００３３】
本発明によれば、高い貯蔵密度でＡｓを貯蔵できる。本発明は産業上有用な発明である。
【図１】
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【図２】
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