(57)【要約】【課題】  平均粒径１〜１０ｍｍ、水分１〜１５mass％の含水微粒状鉄含有物を、銅のPS転炉において、効率的に溶解処理する方法の提供を目的とするものである。【解決手段】  平均粒径１〜１０ｍｍ、水分１〜１５mass％の含水微粒子状鉄含有物を、粒径３〜５０ｍｍの珪酸鉱と１：０.５〜１の割合で混合した混合物を、粗銅排出後の銅のPS転炉に装入し、混合物に対して重量比で５〜１５倍のPS転炉残留物と混合する含水微粒子状鉄含有物の溶解処理方法。【選択図】図2
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
平均粒径１〜１０ｍｍ、水分１〜１５mass％の含水微粒子状鉄含有物を、粒径３〜５０ｍｍの珪酸鉱と１：０.５〜１の割合で混合した混合物を、粗銅排出後の銅PS転炉に装入し、混合物に対して重量比で５〜１５倍のPS転炉残留物と混合することを特徴とする含水微粒子状鉄含有物の溶解処理方法。
【請求項２】
請求項１記載のPS転炉残留物の温度が、６００〜１１００℃であることを特徴とする含水微粒子状鉄含有物の溶解処理方法。
【請求項３】
請求項１〜２記載の含水微粒子状鉄含有物が金属鉄、金属銅を合計で１５mass％以上を含む含水微粒子状鉄含有物であることを特徴とする請求項１〜２記載の含水微粒子状鉄含有物の溶解処理方法。
【請求項４】
請求項１〜３記載の含水微粒子状鉄含有物が、一般廃棄物あるいは、産業廃棄物を溶融処理して得られる微粒子状物であることを特徴とする請求項１〜３記載の含水微粒子状鉄含有物の溶解処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、非鉄金属製錬に用いられる銅PS転炉で、含水微粒子状鉄含有物を溶解処理する技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
自溶炉に代表される銅製錬炉では、硫化物精鉱を酸化し、硫化銅と硫化鉄を含むカワと、酸化鉄とSiO2を含むカラミとに溶融分離している。カワは、次工程の銅PS転炉で処理される。
【０００３】
溶融状態のカワを装入した銅PS転炉では、２段階の処理が行われる。第１段階では、溶剤として珪酸鉱を添加し、羽口から酸素富化空気を吹き込み、硫化鉄を酸化して溶融状態のカラミとして分離排出する段階で造カン期と呼ばれる。第２段階は、さらに酸化を行って、硫化銅を粗銅とする段階で造銅期と呼ばれる。生成した粗銅は、PS転炉から排出され、次工程に送られる。排出後の銅PS転炉には、新たにカワが装入され、上記の操業が繰り返される。
【０００４】
自溶炉工程では、平均粒径５０〜１００μｍ  水分８〜１１mass％の粉状の銅鉱石を水分０.５mass％以下に乾燥後、反応シャフトへ酸素富加空気とともに吹き込まれ、カワとカラミに溶融分離される。
銅製錬において、乾燥後の銅鉱石は、一般的に気流輸送されており、粒径３ｍｍ以上の粒状物は、この気流輸送により運搬できず、処理されていない。
【０００５】
次工程の銅PS転炉では、温度約１２００℃の溶融状態のカワを装入し、図１に示すように羽口から酸素富加空気を吹き込み、酸化処理を行う。また、珪酸鉱、レードルスカルなどは、一般的には、粒径３〜５０ｍｍ、水分３mass％以下に調整され、酸素富加空気の吹き込み中に、シュートより、転炉内に装入される。
【０００６】
平均粒径３ｍｍより小さい微粒状物を図１に示す方法で、転炉内に装入すると、ガス流により炉外に吹き飛ばされる割合が多く、ガス道でのダスト堆積、電気集塵機での固着トラブルが発生していた。このため、銅PS転炉では、一般的に、平均粒径３ｍｍより小さい微粒状物は処理されていなかった。
たとえば、粒径１〜１０ｍｍの粒状物が集まった原料は、自溶炉では３ｍｍ以上の粒状物を含むために処理が困難である。一方、PS転炉では３ｍｍより小さい粒状物を含むために処理が困難であり、自溶炉、PS転炉のいずれでも処理されていないのが実情であった。
【０００７】
また、PS転炉では、平均粒径が３ｍｍ以上であっても水分が、３mass％以上のものを吹錬中に装入すると水蒸気爆発を起こしやすく好ましくない。
なお水分が、３mass％未満であっても平均粒径が３ｍｍ未満であれば同様な爆発現象が起る。
一方、平均粒形が３ｍｍ以上であっても、水分が３mass％以上であると、PS転炉内に装入すると水蒸気爆発が起こりやすい。
【０００８】
近年、一般廃棄物あるいは産業廃棄物の溶融炉が、日本各地で稼動を開始した。特に還元タイプの熔融炉からは、金属鉄、金属銅を主成分とするメタルが発生し、資源回収の観点から、銅製錬での溶融処理が期待されていた。（特開２００２−１８０１４３）
しかし、一般的に、溶融炉から発生するメタルはスラグとともに水砕処理された後、磁力選別される。このため、粒径１〜１０ｍｍの粒状物の割合が多く、銅製錬では、篩別処理を行った場合を除き、自溶炉工程、銅転炉工程ともに処理されていなかった。また、水砕処理のために、含水分が１〜１５mass％と高く、PS転炉処理は非常に困難であった。
【特許文献１】特開２００２−１８０１４３
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、平均粒径１〜１０ｍｍ、水分１〜１５mass％の含水微粒状鉄含有物を、銅PS転炉において、効率的に溶解処理する方法の提供を目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
そこで、以下の発明を提案する。
（１）平均粒径１〜１０ｍｍ、水分１〜１５mass％の含水微粒子状鉄含有物を、粒径３〜５０ｍｍの珪酸鉱と１：０.５〜１の割合で混合した混合物を、粗銅排出後の銅のPS転炉に装入し、混合物に対して重量比で５〜１５倍のPS転炉残留物と混合する含水微粒子状鉄含有物の溶解処理方法。
（２）上記（１）記載の銅製錬に於けるPS転炉残留物の温度が、６００〜１１００℃である含水微粒子状鉄含有物の溶解処理方法。
【００１１】
（３）上記（１）〜（２）記載の含水微粒子状鉄含有物が金属鉄、金属銅を合計で１５mass％以上を含む含水微粒子状鉄含有物である上記（１）〜（２）記載の含水微粒子状鉄含有物の溶解処理方法。
（４）上記（１）〜（３）記載の含水微粒子状鉄含有物が、一般廃棄物あるいは、産業廃棄物を溶融処理して得られる微粒状物である上記（１）〜（３）記載の含水微粒子状鉄含有物の溶解処理方法。
【発明の効果】
【００１２】
本発明は以下の効果を有する。
（１）従来、銅製錬工程で処理することが困難であった  平均粒径１〜１０ｍｍ、水分１〜１５mass％の含水微粒子状鉄含有物を、銅のPS転炉で効率的に溶解処理することが可能となった。
【００１３】
（２）一般廃棄物または産業廃棄物の溶融炉から発生した  平均粒径１〜１０ｍｍ  水分１〜１５mass％の含水微粒子状鉄含有物を銅のPS転炉で処理することにより、含有されるCuなどの再資源化を、より低コストで実現できる。
【００１４】
以下、本発明の構成を詳しく説明する。
本発明において、対象とする炉は、銅製錬における銅PS転炉である。
本発明の対象処理物は、平均粒径１〜１０ｍｍ、水分１〜１５mass％の含水微粒子状鉄含有物である。
対象処理物の組成は、Fe  １〜４０mass％、Cu  ０.５〜５０mass％である。
又更に通常のものは、金属鉄、金属銅を合計で１５mass％以上含有する。
該対象処理物を粒径３〜５０ｍｍの珪酸鉱と１：０.５〜１の割合で予め混合する。該処理は、６００〜１１００℃のPS転炉内における水蒸気爆発の防止のためである。経験的に、前記の割合より含水微粒子状鉄含有物が多くなると、水蒸気爆発が起こりやすく、少なくなると、含水微粒子状鉄含有物溶融処理の生産性が低下する。
【００１５】
この混合物を、粗銅排出後の銅PS転炉に装入する。粗銅排出後の銅PS転炉内には、Fe3O4,Cu2Oを主成分とする６００〜１１００℃の半凝固状態の残留物があり、図２に示すように、珪酸鉱と含水微粒子状鉄含有物の混合物と半凝固状態の残留物を、炉を傾転することにより混合する。該目的は、珪酸鉱と含水微粒子状鉄含有物との混合物中の水分の蒸発と、酸素富加空気吹き込み中の含水微粒子状鉄含有物の飛散防止である。経験的に、珪酸鉱と含水微粒子状鉄含有物の混合物と残留物を炉の傾転により混合することにより、飛散を防止できることが見出されている。
６００〜１１００℃の銅のPS転炉残留物は、混合物に対して重量比で５〜１５倍が適当である。５倍より少ないと、水分の蒸発が不十分になりやすく、水蒸気爆発のおそれが増大する。１５倍より大きいと、含水微粒子状物の溶解処理の生産性が低下する。
【００１６】
残留物の保有熱を利用した水分の蒸発後、溶融状態のカワを装入する。溶剤として珪酸鉱を添加し、羽口から酸素富化空気を吹き込み、硫化鉄を酸化してカラミとして分離する段階である造カン期操業が行われる。この時、PS転炉内は、１２８０〜１３２０℃に達し、含水微粒子状鉄含有物の溶融処理が完了する。
Cuなどの有価物はカワ中に回収され、Fe,SiO2などはカラミ中に移行する。
【００１７】
本発明により、平均粒径１〜１０ｍｍ、水分１〜１５mass％の含水微粒子状鉄含有物を、銅のPS転炉で効率的に溶解処理することが可能となる。含水微粒子状鉄含有物に含まれるCuなどの有価物はPS転炉内で粗銅中に移行し、回収される。
【実施例】
【００１８】
本実施例は、レンガ内径３.４ｍ胴体長さ１０.７ｍの銅のPS転炉において実施した。
【００１９】
まず、組成  Cu  ２６mass％、Fe  ３０mass％、SiO2  ２１mass％を含有し、平均粒径６.３ｍｍ 水分７mass％の  産業廃棄物ガス化溶融炉から発生した含水微粒子状鉄含有物５４ｔと粒径３〜５０ｍｍの珪酸鉱４５ｔをペイローダーにより混合した。
【００２０】
Fe3O4,Cu2Oを主成分とする約１０００℃の残留物が約２０ｔ存在するPS転炉内に、珪酸鉱と含水微粒子状鉄含有物の混合物３ｔを装入した。この直後、PS転炉を図２に示すように、傾転角約８０°にしてローリングを５回行い、充分に混合を行った。
【００２１】
その後、Cu６５.３mass％  約１２００℃のカワを１６２ｔ装入し、羽口より酸素濃度３０.５vol％の送風を平均６５５Nm3/minで吹込み、４２分で送風を完了した。
この一連の操業により、組成  Cu  ２６mass％、Fe  ３０mass％、SiO2  ２１mass％、平均粒径６.３ｍｍ、 水分７mass％の含水微粒子状鉄含有物
１.６ｔの溶融処理を完了し、水蒸気爆発、送風による飛散などの支障は見られなかった。
（比較例１）
【００２２】
本比較例１は、実施例と同じ、レンガ内径３.４ｍ胴体長さ１０.７ｍの銅PS転炉において実施した。
【００２３】
実施例と同じく、組成  Cu  ２６mass％、Fe  ３０mass％、SiO2  ２１mass％、を同様に含有し、平均粒径６.３ｍｍ、水分７mass％の産業廃棄物ガス化溶融炉から発生した含水微粒子状鉄含有物５４ｔと  粒径３〜５０ｍｍの珪酸鉱４５ｔをペイローダーにより混合した。この混合物３ｔを、図１に示すように、Cu６５.１mass％約１２００℃のカワを１６５ｔ装入し、羽口より酸素濃度３０.５VOl％の送風を平均６４８Nm3/minで吹込みを行っているPS転炉に、シュートにより装入した。
【００２４】
その結果、微粒状物の飛散が確認され、電気集塵機で微粒状物が固着した  径５０〜１５０ｍｍの塊状物が約３０個発生し、電気集塵機での集塵ダスト排出に支障をきたした。
【００２５】
（比較例２）
本比較例２は、実施例と同じ、レンガ内径３.４ｍ、胴体長さ１０.７ｍの銅PS転炉において実施した。
【００２６】
対象処理物は、組成  Cu  ２６mass％、Fe  ３０mass％、SiO2  ２１mass％、からなり、平均粒径６.３ｍｍ、水分７mass％の産業廃棄物ガス化溶融炉から発生した含水微粒子状鉄含有物１.５ｔを単独で、Fe3O4,Cu2Oを主成分とする約１０００℃の残留物が約２０ｔ存在するPS転炉内に装入した。
傾転角約８０°にして、ローリングを開始したところ、PS転炉内で水蒸気の小爆発が確認され、好ましい現象ではなかった。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】銅のPS転炉における酸素富加空気吹き込み中の珪酸鉱などの装入状況
【図２】粗銅排出後のPS転炉内残留物と含水微粒子状鉄含有物の混合状況
【図１】
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【図２】
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