(57)【要約】  還元剤である鉄とフラックスである炭酸ナトリウムの再生と再利用を伴う直接還元によって、金属を含有する硫化鉱物の精鉱から金属を抽出するための方法が開示される。本方法は乾式製錬法と湿式製錬法の組合せである点において従来の方法と異なる。硫化鉱物の精鉱を予め焙焼することを要さず、また、金属の抽出と、補完的工程における製錬供給材料の再生と再利用に単一の反応炉を使用して、金属の正の酸化状態を直接ゼロに還元する、高速であることを特徴とする化学反応機構と、スラグや汚染ガスを発生させない点において、本方法は現在利用されている方法に比べて技術的にも経済的にもより有利である。金属は、より低コストかつ環境的に持続的な方法で抽出され得る。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属を含有する、結合鉄を伴うまたは伴わない硫化鉱物から、該金属を連続して抽出するための方法であって、前記方法は、関連する工程に由来するスラグ及び液体状排出物及びガス状排出物からの還元剤としての鉄及びフラックスとしての炭酸ナトリウムの再生と再利用を伴って、抽出対象の特定の単数または複数の前記金属を直接還元することを特徴とし、前記方法は、
‐製錬炉において金属を抽出するステップであって、限定されないが、鉛、銀、亜鉛、銅、モリブデン、アンチモン、ヒ素など、結合鉄を伴うまたは伴わない、かつ、一定の場合には金及び銀含有物を伴う、抽出対象金属を含有する鉄類及び／または非鉄の硫化鉱物の精鉱を、鉄を該非鉄金属の還元剤として使用し、かつ炭酸ナトリウムをフラックスとして使用して製錬することにより、抽出された溶融または粉末状の金属と、制御されて滑らかな、酸化第一鉄及び硫化ナトリウムからなるスラグと、二酸化炭素のガス状排出物を生ずるステップと、
‐２種類の中間生成物である、固体の前記酸化第一鉄とろ過された硫化ナトリウム溶液を得るために、スラグから硫化ナトリウムを選択的に水に溶解し、かつ、廃棄物をろ過するステップと、
‐前記ろ過された硫化ナトリウム溶液を炭酸ナトリウムの過飽和溶液と混合することによって再利用のために溶液の反応炉内で炭酸ナトリウムを再生させるステップであって、直接還元による前記非鉄金属の抽出工程から前記二酸化炭素のガス状排出物が捕捉され、かつ再利用され、かつ、前記混合液に吹き込まれることにより、再生炭酸ナトリウムと、中間生成物としての硫化水素ガスと水が生ずるステップと、
‐硫化水素ガスを除去し、かつ硫黄を得るステップであって、前記ガス状排出物を捕捉し、かつ固体／ガスの反応炉に導くことにより、該ガス状排出物が水和酸化鉄と反応して硫化鉄と水が得られ、適切な換気により、これらの生成物が、元素硫黄と水に変換され、再利用のための水和酸化鉄に再生するステップと、
‐酸化第一鉄を焼結するステップであって、ろ過により得られた固形廃棄物をまず凝集させてから１１００〜１３００℃の制御された温度で加熱し、その後いくらかのスラグを溶解させて、前記還元剤である鉄を再生する次段階において要求される物理特性である加圧強度を有する酸化第一鉄のペレットを得るステップと、
‐石炭、冶金用コークスまたは天然ガスを燃料として使用することによって燃焼炉内で得られる還元ガスである一酸化炭素と水素を生成させるステップであって、必要な空気と水蒸気が、本ステップが行われる該炉に吹き込まれ、前記還元剤である鉄が再生される前記還元炉から取り込まれる残留二酸化炭素と残余の一酸化炭素等の再利用ガスも吹き込まれるステップと、
‐再利用のための還元剤としての鉄を酸化第一鉄に含有される該金属を還元することによって再生するステップであって、該酸化第一鉄の残留物は、前記燃焼炉で生成される前記還元ガスである一酸化炭素と水素との適切な反応のために凝集されて焼結されたスラグの溶解に由来し、金属鉄は、硫化鉱物の精鉱の前記製錬炉において得られ、かつ再利用されるものであるステップ
を含むことを特徴とする、方法。
【請求項２】
卑金属及び貴金属を含有する鉄類及び／または非鉄の硫化鉱物から、該卑金属及び貴金属を抽出する方法であって、還元剤としての鉄とフラックスとしての炭酸ナトリウムを使用して、精鉱形態の抽出対象の単数または複数の金属であって、黄鉄鉱、硫ヒ鉄鉱、黄銅鉱中の、限定されないが、鉛、銀、亜鉛、銅、モリブデン、アンチモン、ヒ素などと、金及び／または銀が存在する場合はこれらとを製錬することによって、抽出された、溶融または粉末固体状態の単数または複数の金属と、制御されて滑らかな、酸化第一鉄及び硫化ナトリウムからなるスラグと、二酸化炭素のガス状排出物とを生ずることを特徴とする、方法。
【請求項３】
酸化第一鉄及び硫化ナトリウムからなるスラグを処理することにより金属鉄を得る方法であって、
‐スラグの化合物である硫化ナトリウムを水に溶解させるステップと、
‐固形廃棄物から酸化第一鉄をろ過するステップと、
‐酸化第一鉄の化合物のペレット形成のために、該化合物を凝集させて焼結するステップと、
‐石炭、冶金用コークスまたは天然ガスを酸素、水蒸気及び／または二酸化炭素と共に使用して、燃焼炉において得られる還元ガスである一酸化炭素及び／または水素を発生させるステップであって、該特定のステップは、任意に、前記還元ガスである一酸化炭素及び／または水素が生成されるのではなく獲得されることを条件として、省略されてもよい、ステップと、
‐一酸化炭素及び／または水素ガスを還元剤として使用して、酸化第一鉄のペレットに含有される鉄を還元するステップと、
を含むことを特徴とする、方法。
【請求項４】
二酸化炭素ガスから炭酸ナトリウムを得て、かつ、酸化第一鉄及び硫化ナトリウムからなるスラグを製錬する方法であって、
‐スラグの化合物である硫化ナトリウムを水に溶解させるステップと、
‐硫化ナトリウムの水への前記溶解から生ずる溶液をろ過して分離するステップと
‐ろ過された前記硫化ナトリウム溶液を二酸化炭素ガスと炭酸ナトリウムの過飽和溶液とを用いて処理するステップと、
‐炭酸ナトリウム結晶に変換するために、得られた重炭酸ナトリウム結晶をろ過して加熱するステップと、
‐固体／ガスの反応炉において水和酸化鉄結晶と反応させるために、前記ろ過された前記硫化ナトリウム溶液の処理において発生する硫化水素ガスを除去するステップと、
‐前記固体／ガスの反応炉において硫化鉄結晶と水を得るステップと、
‐水和酸化鉄を再利用のために再生すると同時に元素硫黄と水を生産するために、硫化鉄結晶と水に空気を通すステップと
を含むことを特徴とする、方法。
【請求項５】
鉄の硫化鉱物中の含有物として存在する金及び銀、及び／またはそれらの硫化物中に含有される該銀を抽出するために、炭酸ナトリウムをフラックスとして使用し、該当する場合には鉄を還元剤として使用し、及び追加の凝集体として、反応物質である、前記貴金属の抽出から得られる最終製品における金属鉛、金及び銀の担体も一緒に使用して、限定されないが、硫ヒ鉄鉱、黄鉄鉱、白鉄鉱、磁硫鉄鉱、黄銅鉱、輝銀鉱または針銀鉱などの鉱物の精鉱を製錬することを特徴とする、請求項２に記載の方法。
【請求項６】
限定されないが、磁硫鉄鉱及び硫ヒ鉄鉱の一硫化物、白鉄鉱及び黄鉄鉱の二硫化物などの、鉄の硫化鉱物の精鉱から金属鉄を抽出する方法であって、炭酸ナトリウムをフラックスとして使用し、及び適宜追加の鉄を還元剤として使用して前記精鉱を製錬することによって生ずる、酸化第一鉄及び硫化ナトリウムからなるスラグから金属鉄を抽出する方法において、当該製錬投入材料は、
‐炭酸ナトリウムをフラックスとして使用し、かつ、追加の鉄を還元剤または反応物質として適宜使用して、鉄の硫化鉱物の精鉱を製錬するステップと、
‐スラグの化合物である硫化ナトリウムを水に溶解させるステップと、
‐固形廃棄物から酸化第一鉄をろ過するステップと、
‐酸化第一鉄の化合物のペレット形成のために、該酸化第一鉄を凝集させて焼結するステップと、
‐石炭、冶金用コークスまたは天然ガスを酸素、水蒸気及び／または二酸化炭素と共に使用して、燃焼炉において得られる還元ガスである一酸化炭素及び水素を発生させるステップであって、該ステップは、前記還元ガスである一酸化炭素及び／または水素が獲得されることを条件として省略されてもよい、ステップと、
‐一酸化炭素及び／または水素ガスを還元剤として使用して、酸化第一鉄のペレットを含有する鉄を還元するステップを行うことによって再生され、かつ再利用されるものであること
を特徴とする、方法。
【請求項７】
金属を含有する鉄類及び非鉄の硫化鉱物の精鉱から該金属を直接還元する方法において、１種の金属の非鉄の硫化鉱物について、還元剤としての鉄とフラックスとしての炭酸ナトリウムの必要量を決定する方法であって、該方法は、
‐抽出対象の単数または複数の前記金属を含有する鉱物学的化合物の化学式中に含まれる全ての硫黄原子を加算することにより得られる数を決定することによって、金属を直接還元する前記方法において還元剤または反応物質間の原子交換の促進剤として要求される、鉄のグラム原子数または重量におけるその当量を設定するステップであって、該ステップにおいて、前記鉄のグラム原子数または重量におけるその当量のうち、前記鉱物学的化合物における原子化合物と考えられるものが控除される、ステップと、
‐抽出対象の単数または複数の前記金属を含有する鉱物学的化合物の化学式中に含まれる全ての硫黄原子を加算することにより得られる数を決定することによって、金属を直接還元する前記方法においてフラックスとして要求される、炭酸ナトリウムのモル数または重量におけるその当量を設定するステップと、
‐前記方法におけるスラグ中の生成物として得られる、酸化第一鉄のモル数または重量におけるその当量が、前記方法における反応物質中の、還元剤として要求される鉄原子の総数に等しいことを設定するステップと、
‐前記方法におけるスラグとガス状排出物の両方における生成物として得られる、硫化ナトリウムと二酸化炭素のモル数または重量におけるその当量が、前記方法における反応物質中のフラックスとして要求される炭酸ナトリウムの総モル数と等しいことを設定するステップとを有するものであって、
‐以上のステップは、抽出対象の単数または複数の前記金属を含有する硫化鉱物の精鉱が、前記方法のために考慮された前記製錬炉において適宜製錬される場合に適用されるものであって、その場合において、鉄が還元剤として、かつ、炭酸ナトリウムがフラックスとして使用されて、前記金属の物理的性質に依存して溶融または粉末状の金属と、該当する場合には酸化第一鉄及び硫化ナトリウムからなる制御された組成のスラグと、二酸化炭素のガス状排出物を生成するものであって、前記還元剤とフラックスの再生と再利用を可能にするために不可欠である、前記スラグの組成にわたり効果的な制御を行うために、下記の一般的定義、即ち、
・Feは、ゼロ酸化状態の反応物質元素であって、主反応炉に添加されると、還元剤としてまたは、場合により、硫黄とナトリウムの間の原子交換の促進剤として作用すること、
・Na2CO3は、炭酸ナトリウムと呼ばれる化学反応物質の化合物であって、主反応炉にフラックスとして添加されること、
・Na2Sは、硫化ナトリウムと呼ばれる一方のスラグ成分であって、前記一般的化学反応の生成物として得られ、かつ、水に高溶解性であること、
・FeOは、酸化第一鉄と呼ばれる他方のスラグ成分であって、前記一般的化学反応の生成物として得られ、かつ、水に不溶性であること、及び
・CO2は、二酸化炭素と呼ばれる前記ガス状排出物であって、前記一般的化学反応の生成物として得られること
を考慮して、下記の一般的反応、即ち、
１種の金属の非鉄の硫化鉱物について：
【化１】
2018532047.tif 000041
ここで、
‐Mは、鉛、銀、亜鉛、銅、モリブデン、アンチモンなどの抽出対象の非鉄金属であるが、これに限定されない、
‐MxSyは、そこから金属Mが抽出される前記硫化鉱物の化学式であり、かつ
‐x及びyは、それぞれ、MxSyから抽出される金属M及び硫黄の原子数を示し、前記方法におけるその他の反応物質の化学量論係数と得られる前記生成物の化学量論係数は、これらの値に依存する
場合について設定されることを特徴とする、方法。
【請求項８】
金属を含有する鉄類及び非鉄の硫化鉱物の精鉱から該金属を直接還元する方法において、１種の金属の鉄類の硫化鉱物について、還元剤としての鉄とフラックスとしての炭酸ナトリウムの必要量を決定する方法であって、該方法は、
‐抽出対象の単数または複数の前記金属を含有する鉱物学的化合物の化学式中に含まれる全ての硫黄原子を加算することにより得られる数を決定することによって、金属を直接還元する前記方法において還元剤または反応物質間の原子交換の促進剤として要求される、鉄のグラム原子数または重量におけるその当量を設定するステップであって、該ステップにおいて、前記鉄のグラム原子数または重量におけるその当量のうち、前記鉱物学的化合物における原子化合物と考えられるものが控除される、ステップと、
‐抽出対象の単数または複数の前記金属を含有する鉱物学的化合物の化学式中に含まれる全ての硫黄原子を加算することにより得られる数を決定することによって、金属を直接還元する前記方法においてフラックスとして要求される、炭酸ナトリウムのモル数または重量におけるその当量を設定するステップと、
‐前記方法におけるスラグ中の生成物として得られる、酸化第一鉄のモル数または重量におけるその当量が、前記方法における反応物質中の、還元剤として要求される鉄原子の総数に等しいことを設定するステップと、
‐前記方法におけるスラグとガス状排出物の両方における生成物として得られる、硫化ナトリウムと二酸化炭素のモル数または重量におけるその当量が、前記方法における反応物質中のフラックスとして要求される炭酸ナトリウムの総モル数と等しいことを設定するステップとを有するものであって、
‐以上のステップは、抽出対象の単数または複数の前記金属を含有する硫化鉱物の精鉱が、前記方法のために考慮された前記製錬炉において適宜製錬される場合に適用されるものであって、その場合において、鉄が還元剤として使用され、かつ、炭酸ナトリウムがフラックスとして使用されて、前記金属の物理的性質に依存して溶融または粉末状の金属と、該当する場合には酸化第一鉄及び硫化ナトリウムからなる制御された組成のスラグと、二酸化炭素のガス状排出物を生成するものであって、前記還元剤とフラックスの再生と再利用を可能にするために不可欠である、前記スラグの組成の効果的な制御を行うために、下記の一般的定義、即ち、
・Feは、ゼロ酸化状態の反応物質元素であって、前記主反応炉に添加されると、還元剤としてまたは、場合により、硫黄とナトリウムの間の原子交換の促進剤として作用すること、
・Na2CO3は、炭酸ナトリウムと呼ばれる化学反応物質の化合物であって、前記主反応炉にフラックスとして添加されること、
・Na2Sは、硫化ナトリウムと呼ばれる一方のスラグ成分であって、前記一般的化学反応の生成物として得られ、かつ、水に高溶解性であること、
・FeOは、酸化第一鉄と呼ばれる他方のスラグ成分であって、前記一般的化学反応の生成物として得られ、かつ、水に不溶性であること、及び
・CO2は、二酸化炭素と呼ばれる前記ガス状排出物であって、前記一般的化学反応の生成物として得られること
を考慮して、下記の一般的反応、即ち、
１種の金属の鉄類の硫化鉱物について：
【化２】
2018532047.tif 000042
ここで、
‐Mは、銅、ヒ素、鉛、亜鉛などの抽出対象の非鉄金属であるが、これに限定されない、
‐MxFeySzは、そこから金属Mが抽出される、鉄類の硫化鉱物の化学式であり、かつ
‐x、y、zは、それぞれ、MxFeySzから抽出される金属M、鉄及び硫黄の原子数を示し、その他の反応物質の化学量論係数と前記方法において得られる前記生成物の化学量論係数は、これらの値に依存する
場合について設定されることを特徴とする、方法。
【請求項９】
金属を含有する鉄類及び非鉄の硫化鉱物の精鉱から該金属を直接還元する方法において、金及び／または銀を含む、１種の金属の鉄類及び／または非鉄の硫化鉱物について、還元剤としての鉄とフラックスとしての炭酸ナトリウムの必要量を決定する方法であって、該方法は、
‐抽出対象の単数または複数の前記金属を含有する鉱物学的化合物の化学式中に含まれる全ての硫黄原子を加算することにより得られる数を決定することによって、金属を直接還元する前記方法において還元剤または反応物質間の原子交換の促進剤として要求される、鉄のグラム原子数または重量におけるその当量を設定するステップであって、該ステップにおいて、前記鉄のグラム原子数または重量におけるその当量のうち、前記鉱物学的化合物における原子化合物と考えられるものが控除される、ステップと、
‐抽出対象の単数または複数の前記金属を含有する鉱物学的化合物の化学式中に含まれる全ての硫黄原子を加算することにより得られる数を決定することによって、金属を直接還元する前記方法においてフラックスとして要求される、炭酸ナトリウムのモル数または重量におけるその当量を設定するステップと、
‐前記方法におけるスラグ中の生成物として得られる、酸化第一鉄のモル数または重量におけるその当量が、前記方法における反応物質中の、還元剤として要求される鉄原子の総数に等しいことを設定するステップと、
‐前記方法におけるスラグとガス状排出物の両方における生成物として得られる、硫化ナトリウムと二酸化炭素のモル数または重量におけるその当量が、前記方法における反応物質中のフラックスとして要求される炭酸ナトリウムの総モル数と等しいことを設定するステップとを有するものであって、
‐以上のステップは、抽出対象の単数または複数の前記金属を含有する硫化鉱物の精鉱が、前記方法のために考慮された前記製錬炉において適宜製錬される場合に適用されるものであって、その場合において、鉄が還元剤として使用され、かつ、炭酸ナトリウムがフラックスとして使用されて、前記金属の物理的性質に依存して溶融または粉末状の金属と、該当する場合には酸化第一鉄及び硫化ナトリウムからなる制御された組成のスラグと、二酸化炭素のガス状排出物を生成するものであって、前記還元剤とフラックスの再生と再利用を可能にするために不可欠である、前記スラグの組成の効果的な制御を行うために、下記の一般的定義、即ち、
・Feは、ゼロ酸化状態の反応物質元素であって、前記主反応炉に添加されると、還元剤としてまたは、場合により、硫黄とナトリウムの間の原子交換の促進剤として作用すること、
・Na2CO3は、炭酸ナトリウムと呼ばれる化学反応物質の化合物であって、前記主反応炉にフラックスとして添加されること、
・Na2Sは、硫化ナトリウムと呼ばれる一方のスラグ成分であって、前記一般的化学反応の生成物として得られ、かつ、水に高溶解性であること、
・FeOは、酸化第一鉄と呼ばれる他方のスラグ成分であって、前記一般的化学反応の生成物として得られ、かつ、水に不溶性であること、及び
・CO2は、二酸化炭素と呼ばれる前記ガス状排出物であって、前記一般的化学反応の生成物として得られること
を考慮して、下記の一般的反応、即ち、
金及び／または銀を含む、１種の金属の鉄類及び／または非鉄の硫化鉱物について：
【化３】
2018532047.tif 000043
ここで、
‐Mは、銅、ヒ素、鉛、亜鉛などの抽出対象の非鉄金属であるが、これに限定されない、
‐MxFeySzは、そこから結合金属M及び貴金属が抽出される、鉄類及び非鉄の硫化鉱物（y=0の場合）について設定される化学式であり、
‐x、y、zは、それぞれ、MxFeySzから抽出される金属M、鉄及び硫黄の原子数を示し、その他の反応物質の化学量論係数と前記方法において得られる前記生成物の化学量論係数は、これらの値に依存し、
‐(Au, Ag)mは、鉱物マトリックスMxFeySz内の、数「m」で示される金（Au）、銀（Ag）及びエレクトラム（Au／Ag）の含有物を表し、
‐Pbは、量「n」で反応物質と共に加えられて金及び銀の最終担体となる、金属鉛を示す
場合について設定されることを特徴とする、方法。
【請求項１０】
金属を含有する鉄類及び非鉄の硫化鉱物の精鉱から該金属を直接還元する方法において、１種の金属の鉄類及び／または非鉄のいくつかの硫化鉱物の組み合わせについて、還元剤としての鉄とフラックスとしての炭酸ナトリウムの必要量を決定する方法であって、該方法は、
‐抽出対象の単数または複数の前記金属を含有する鉱物学的化合物の化学式中に含まれる全ての硫黄原子を加算することにより得られる数を決定することによって、金属を直接還元する前記方法において還元剤または反応物質間の原子交換の促進剤として要求される、鉄のグラム原子数または重量におけるその当量を設定するステップであって、該ステップにおいて、前記鉄のグラム原子数または重量におけるその当量のうち、前記鉱物学的化合物における原子化合物と考えられるものが控除される、ステップと、
‐抽出対象の単数または複数の前記金属を含有する鉱物学的化合物の化学式中に含まれる全ての硫黄原子を加算することにより得られる数を決定することによって、金属を直接還元する前記方法においてフラックスとして要求される、炭酸ナトリウムのモル数または重量におけるその当量を設定するステップと、
‐前記方法におけるスラグ中の生成物として得られる、酸化第一鉄のモル数または重量におけるその当量が、前記方法における反応物質中の、還元剤として要求される鉄原子の総数に等しいことを設定するステップと、
‐前記方法におけるスラグとガス状排出物の両方における生成物として得られる、硫化ナトリウムと二酸化炭素のモル数または重量におけるその当量が、前記方法における反応物質中のフラックスとして要求される炭酸ナトリウムの総モル数と等しいことを設定するステップとを有するものであって、
‐以上のステップは、抽出対象の単数または複数の前記金属を含有する硫化鉱物の精鉱が、前記方法のために考慮された前記製錬炉において適宜製錬される場合に適用されるものであって、その場合において、鉄が還元剤として使用され、かつ、炭酸ナトリウムがフラックスとして使用されて、前記金属の物理的性質に依存して溶融または粉末状の金属と、該当する場合には酸化第一鉄及び硫化ナトリウムからなる制御された組成のスラグと、二酸化炭素のガス状排出物を生成するものであって、前記還元剤とフラックスの再生と再利用を可能にするために不可欠である、前記スラグの組成の効果的な制御を行うために、下記の一般的定義、即ち、
・Feは、ゼロ酸化状態の反応物質元素であって、前記主反応炉に添加されると、還元剤としてまたは、場合により、硫黄とナトリウムの間の原子交換の促進剤として作用すること、
・Na2CO3は、炭酸ナトリウムと呼ばれる化学反応物質の化合物であって、前記主反応炉にフラックスとして添加されること、
・Na2Sは、硫化ナトリウムと呼ばれる一方のスラグ成分であって、前記一般的化学反応の生成物として得られ、かつ、水に高溶解性であること、
・FeOは、酸化第一鉄と呼ばれる他方のスラグ成分であって、前記一般的化学反応の生成物として得られ、かつ、水に不溶性であること、
・CO2は、二酸化炭素と呼ばれる前記ガス状排出物であって、前記一般的化学反応の生成物として得られること
を考慮して、下記の一般的反応、即ち、
１種の金属の鉄類及び／または非鉄のいくつかの硫化鉱物の組み合わせについて：
【化４】
2018532047.tif 000044
またはこれに等しい以下の式：
【化５】
2018532047.tif 000045
ここで、
‐M1及びM2は、銅、ヒ素などの抽出対象の非鉄金属であるが、これに限定されない、
‐(M1)aFebSc及び(M2)xFeySzは、そこから非鉄金属M1及びM2が抽出される、鉄類及び／または非鉄の硫化鉱物（y=0の場合）について設定される化学式であり、かつ
‐下付き文字a、b、c及びx、y、zは、(M1)aFebSc及び(M2)xFeySzにおける、金属M1及びM2と、鉄及び硫黄の原子数を示し、その他の反応物質（還元剤及びフラックス）の化学量論係数と前記方法において得られる前記生成物（溶融金属、スラグ、及びガス状排出物）の化学量論係数は、それらの値に依存する
場合について設定されることを特徴とする、方法。
【請求項１１】
金属を含有する鉄類及び非鉄の硫化鉱物の精鉱から該金属を直接還元する方法において、鉄類及び／または非鉄の２種の金属から成る硫化鉱物について、還元剤としての鉄とフラックスとしての炭酸ナトリウムの必要量を決定する方法であって、該方法は、
‐抽出対象の単数または複数の前記金属を含有する鉱物学的化合物の化学式中に含まれる全ての硫黄原子を加算することにより得られる数を決定することによって、金属を直接還元する前記方法において還元剤または反応物質間の原子交換の促進剤として要求される、鉄のグラム原子数または重量におけるその当量を設定するステップであって、該ステップにおいて、前記鉄のグラム原子数または重量におけるその当量のうち、前記鉱物学的化合物における原子化合物と考えられるものが控除される、ステップと、
‐抽出対象の単数または複数の前記金属を含有する鉱物学的化合物の化学式中に含まれる全ての硫黄原子を加算することにより得られる数を決定することによって、金属を直接還元する前記方法においてフラックスとして要求される、炭酸ナトリウムのモル数または重量におけるその当量を設定するステップと、
‐前記方法におけるスラグ中の生成物として得られる、酸化第一鉄のモル数または重量におけるその当量が、前記方法における反応物質中の、還元剤として要求される鉄原子の総数に等しいことを設定するステップと、
‐前記方法におけるスラグとガス状排出物の両方における生成物として得られる、硫化ナトリウムと二酸化炭素のモル数または重量におけるその当量が、前記方法における反応物質中のフラックスとして要求される炭酸ナトリウムの総モル数と等しいことを設定するステップとを有するものであって、
‐以上のステップは、抽出対象の単数または複数の前記金属を含有する硫化鉱物の精鉱が、前記方法のために考慮された前記製錬炉において適宜製錬される場合に適用されるものであって、その場合において、鉄が還元剤として使用され、かつ、炭酸ナトリウムがフラックスとして使用されて、前記金属の物理的性質に依存して溶融または粉末状の金属と、該当する場合には酸化第一鉄及び硫化ナトリウムからなる制御された組成のスラグと、二酸化炭素のガス状排出物を生成するものであって、前記還元剤とフラックスの再生と再利用を可能にするために不可欠である、前記スラグの組成の効果的な制御を行うために、下記の一般的定義、即ち、
・Feは、ゼロ酸化状態の反応物質元素であって、前記主反応炉に添加されると、還元剤としてまたは、場合により、硫黄とナトリウムの間の原子交換の促進剤として作用すること、
・Na2CO3は、炭酸ナトリウムと呼ばれる化学反応物質の化合物であって、前記主反応炉にフラックスとして添加されること、
・Na2Sは、硫化ナトリウムと呼ばれる一方のスラグ成分であって、前記一般的化学反応の生成物として得られ、かつ、水に高溶解性であること、
・FeOは、酸化第一鉄と呼ばれる他方のスラグ成分であって、前記一般的化学反応の生成物として得られ、かつ、水に不溶性であること、及び
・CO2は、二酸化炭素と呼ばれる前記ガス状排出物であって、前記一般的化学反応の生成物として得られること
を考慮して、下記の一般的反応、即ち、
鉄類及び／または非鉄の２種の金属から成る硫化鉱物について：
【化６】
2018532047.tif 000046
ここで、
‐M1及びM2は、アンチモン、亜鉛、銅、銀、ヒ素、コバルトなどの抽出対象の非鉄金属であるが、これに限定されない、
‐(M1)a(M2)bFeySzは、そこから非鉄金属M1及びM2が抽出される、鉄類及び／または非鉄の硫化鉱物（y=0の場合）について設定される化学式であり、かつ
‐下付き文字a、b及びy、zは、それぞれ、(M1)a(M2)bFeySzにおける金属M1及びM2、鉄及び硫黄の原子数を示し、その他の反応物質（還元剤及びフラックス）の化学量論係数と前記方法において得られる前記生成物（溶融金属、スラグ、及びガス状排出物）の化学量論係数は、それらの値に依存する
場合について設定されることを特徴とする、方法。
【請求項１２】
金属を含有する鉄類及び非鉄の硫化鉱物の精鉱から該金属を直接還元する方法において、鉄類及び非鉄の２種の金属から成る硫化鉱物の組み合わせについて、還元剤としての鉄とフラックスとしての炭酸ナトリウムの必要量を決定する方法であって、該方法は、
‐抽出対象の単数または複数の前記金属を含有する鉱物学的化合物の化学式中に含まれる全ての硫黄原子を加算することにより得られる数を決定することによって、金属を直接還元する前記方法において還元剤または反応物質間の原子交換の促進剤として要求される、鉄のグラム原子数または重量におけるその当量を設定するステップであって、該ステップにおいて、前記鉄のグラム原子数または重量におけるその当量のうち、前記鉱物学的化合物における原子化合物と考えられるものが控除される、ステップと、
‐抽出対象の単数または複数の前記金属を含有する鉱物学的化合物の化学式中に含まれる全ての硫黄原子を加算することにより得られる数を決定することによって、金属を直接還元する前記方法においてフラックスとして要求される、炭酸ナトリウムのモル数または重量におけるその当量を設定するステップと、
‐前記方法におけるスラグ中の生成物として得られる、酸化第一鉄のモル数または重量におけるその当量が、前記方法における反応物質中の、還元剤として要求される鉄原子の総数に等しいことを設定するステップと、
‐前記方法におけるスラグとガス状排出物の両方における生成物として得られる、硫化ナトリウムと二酸化炭素のモル数または重量におけるその当量が、前記方法における反応物質中のフラックスとして要求される炭酸ナトリウムの総モル数と等しいことを設定するステップとを有するものであって、
‐以上のステップは、抽出対象の単数または複数の前記金属を含有する硫化鉱物の精鉱が、前記方法のために考慮された前記製錬炉において適宜製錬される場合に適用されるものであって、その場合において、鉄が還元剤として使用され、かつ、炭酸ナトリウムがフラックスとして使用されて、前記金属の物理的性質に依存して溶融または粉末状の金属と、該当する場合には酸化第一鉄及び硫化ナトリウムからなる制御された組成のスラグと、二酸化炭素のガス状排出物を生成するものであって、前記還元剤とフラックスの再生と再利用を可能にするために不可欠である、前記スラグの組成の効果的な制御を行うために、下記の一般的定義、即ち、
・Feは、ゼロ酸化状態の反応物質元素であって、前記主反応炉に添加されると、還元剤としてまたは、場合により、硫黄とナトリウムの間の原子交換の促進剤として作用すること、
・Na2CO3は、炭酸ナトリウムと呼ばれる化学反応物質の化合物であって、前記主反応炉にフラックスとして添加されること、
・Na2Sは、硫化ナトリウムと呼ばれる一方のスラグ成分であって、前記一般的化学反応の生成物として得られ、かつ、水に高溶解性であること、
・FeOは、酸化第一鉄と呼ばれる他方のスラグ成分であって、前記一般的化学反応の生成物として得られ、かつ、水に不溶性であること、
・CO2は、二酸化炭素と呼ばれる前記ガス状排出物であって、前記一般的化学反応の生成物として得られること
を考慮して、下記の一般的反応、即ち、
鉄類及び非鉄の２種の金属から成る硫化鉱物の組み合わせについて：
【化７】
2018532047.tif 000047
ここで、
‐M1、M2、M3及びM4は、アンチモン、亜鉛、銅、銀、ヒ素、コバルトなどの抽出対象の非鉄金属であるが、これに限定されない、
‐(M1)a(M2)bFecSd及び(M3)w(M4)xFeySzは、そこから非鉄金属M1、M2、M3及びM4が抽出される鉄類及び非鉄の硫化鉱物の化学式であり、かつ
‐下付き文字a、b、c、d及びw、x、y、zは、それぞれ、(M1)a(M2)bFecSd及び(M3)w(M4)xFeySzにおける、金属M1、M2、M3及びM4、鉄及び硫黄の原子数を示し、その他の反応物質（還元剤及びフラックス）の化学量論係数と前記方法において得られる前記生成物（溶融金属、スラグ、及びガス状排出物）の化学量論係数は、それらの値に依存する
（ただし、前記化学量論的式は、下記のいずれか（または全て）の場合
・２種の金属から成る硫化鉱物の化学式が共通の非鉄金属を含むとき、即ち、（M1, M2）が部分的に（M3, M4）に等しいとき、及び
・２種の金属から成る硫化鉱物の組み合わせにおいて、前記硫化鉱物の一方が鉄類の硫化鉱物であり、かつ、他方が非鉄の硫化鉱物であるとき
であっても有効であることに留意が必要であり、
この点に関して、上記２つの場合が同時に存在するときは、下記の化学量論的式：
【化８】
2018532047.tif 000048
が成り立ち、式中、M4 = M2、かつ、y = 0である。）
場合について設定されることを特徴とする、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
技術分野
本発明の応用に関連する技術分野は鉱業及び冶金であり、改良された直接還元法を適用することにより、二酸化硫黄を排出せず、かつ従来の乾式製錬プラントで一般的に発生するスラグを生ずることなく、従って環境汚染を最小化して、鉄類及び非鉄金属を含む硫化鉱物からこれらの金属の抽出を可能にすることを目的とするものである。加えて、ここに提案する還元剤としての鉄とフラックスとしての炭酸ナトリウムの再生と再利用（リサイクル）を通して、該方法の運転コストが大幅に減少する。
【０００２】
技術水準（または発明の背景）
Aranguren F & Mallol A.（１）によれば、いくつかの冶金還元法が既に知られており、金属の抽出作業に応用されるようになって久しい。そのうち、酸化鉄鉱物（主に、赤鉄鉱及び磁鉄鉱）の還元は、適用する技術次第で銑鉄または直接還元された鉄や、鋼が得られる冶金製品を得られるため、特に際立って関連性がある。これらの場合、石炭または冶金用コークス及び／または一酸化炭素及び／または水素ガス及び／または天然ガスが還元剤として必要であり、石灰石及びドロマイトがアルカリ性のフラックスとして必要であるが、ここでは主工程と同時に、同一炉内で他の元素、とりわけケイ素、チタン、マンガン、クロム、バナジウム等の元素の、その酸化化合物からの還元も常に起こる。酸化鉄鉱物に適用される還元法における確立した重要な化学反応は以下の通りである。
【０００３】
【化１】
2018532047.tif 000002
【０００４】
同様に、Aranguren & Mallol（２）が示すように、鉄鉱物加工のための最初の炉が１６２０年に米国で建設された。その後、銑鉄及び冶金用コークスの生産を含む総合的プラントが誕生するまでの数世紀の間、鉄鋼業では一般に、加熱剤と還元剤の両方の二元的機能を果たす発生炉ガスを燃料に使用していた。発生炉ガスの生産は、空気のみで、または空気及び水蒸気で、あるいは酸素及び水蒸気でもガス化させることができる瀝青炭、無煙炭、褐炭、またはそのコークス等の固体燃料の完全なガス化によって行われた。ガスを燃料とする反応炉で生ずる基礎反応を以下に示す。
【０００５】
【化２】
2018532047.tif 000003
【０００６】
鉄鉱物の既知の還元法を改良し、かつ、一酸化炭素を還元剤として使用して、１９１８年に、ウィーバー（３）は、鉄鉱物の還元から生ずる、主に二酸化炭素と還元剤として使用した一酸化炭素の残留物を含むガスを石炭の燃焼を行う他の反応炉に導くことを提案した。これは、より多くの一酸化炭素を同じ再利用の二酸化炭素と石炭から発生させ、後者（石炭）の消費を減少させ得るものである。
【０００７】
上記の改良された方法では、加熱電力の高さゆえに還元剤として注目に値する量の水素ガスの使用が要求され、還元ガスの百分率組成において水素ガスは２０％〜３５％の範囲で存在しなければならないが、天然ガスを補完的に使用すれば、高温で以下のように水蒸気と反応させることで達成可能であり、
【０００８】
【化３】
2018532047.tif 000004
【０００９】
これにより、以下の基礎反応を利用して水素ガスで酸化鉄鉱物の還元が実行可能になる。      
【００１０】
【化４】
2018532047.tif 000005
【００１１】
一方、一般的な非鉄金属（鉛、銅、亜鉛、アンチモン等）をそれらの硫化鉱物から抽出する際に現在利用されている従来技術は、まずそれらを焼成してその酸化化合物を得て、次いで、鉛、銅、亜鉛、アンチモン等を抽出するために乾式製錬法を適用するか、または代替的に、亜鉛抽出の場合のように、湿式電気製錬法を適用するが、その一般的な非鉄金属の乾式製錬抽出における基礎反応は以下のものである（４）：
【００１２】
【化５】
2018532047.tif 000006
【００１３】
これらの最新のプロセスを実施するプラントの特徴の１つは、そこで発生する二酸化硫黄の大量の排出物（そのためこれらのプラントでは環境汚染を最小化するために高価な硫酸の製造プラントの併設を余儀なくされている）と、製錬プラント付近に山積みされて影響を受ける地域の環境を汚染する大量のスラグである。
【００１４】
同様に、石炭ガス（溶鉱炉のコークスの副産物）が、その使用前に取り除くべきである成分の１つである硫化水素ガスを含むことも知られている。代替手段は、水和酸化鉄の塊に硫化水素ガスを通して以下の反応を得ることであるが（５）、
【００１５】
【化６】
2018532047.tif 000007
【００１６】
その結果、水和酸化鉄の塊が硫黄で飽和されると、生成される化合物が空気に曝されて、元素硫黄（S）を得るだけでなく、酸素と水の存在によって起こる以下の反応により水和酸化鉄も再生する。
【００１７】
【化７】
2018532047.tif 000008
【００１８】
１８２３年になってやっと、ニコラ・ルブラン（６）が生み出した方法（これは１８８５年頃まで使用されていた）を応用して、最初の工業的規模の炭酸ナトリウム生産プラントが英国に建設されたことが知られている。その方法の主な化学反応を以下に示す。
【００１９】
【化８】
2018532047.tif 000009
【００２０】
１８６１年にエルネスト・ソルベー（７）が開発した方法は彼の名前が名称となり、急速に世界中に広まり炭酸ナトリウムを製造する方法の主流となった。この方法を応用した最初の工業用プラントは、１８６５年にベルギーに建設された。その後、１８７４年に、他のプラントが英国に建設され、また、１８８２年には当時最大のプラントが米国に建設された（これは現在も操業を続けている）。そして、１９８８年には、世界最大の炭酸ナトリウムの工業生産プラントがフランスに建設されてソルベー法を利用した。同法の主な化学反応を以下に示す。
【００２１】
【化９】
2018532047.tif 000010
【００２２】
ペルーでは、１９５５年以来（８）、炭酸ナトリウムプラント建設の可能性を分析する研究が行われていた。しかしながら、炭酸ナトリウムプラント建設が構想されたのは１９７８年（９）であり、それが実施され操業を開始したのは１９８８年（１０）のことである。この技術は、ソーダ・二酸化炭素ガス法（Proceso Soda - Gas Carbonico）として知られたものであり、以下の化学反応に基づく。
【００２３】
【化１０】
2018532047.tif 000011
【発明の概要】
【００２４】
発明の説明
開発した本技術革新は、結合鉄を伴うまたは伴わない、及び場合によっては含有物として含まれ得る金を伴い、鉄の他に、限定されないが、鉛、銀、亜鉛、銅、モリブデン、アンチモン、ヒ素等の金属を含有する硫化鉱物からそれらの金属を抽出することを可能にする。この目的のため、改良直接還元法が抽出対象の金属に適用され、従来の乾式製錬プラントで共通して一般的に発生していた二酸化硫黄の排出もスラグの生成もなく達成され、環境汚染が最小限になる。加えて、ここに提案する還元剤としての鉄とフラックスとしての炭酸ナトリウムの再生と再利用を通して、この方法の運転コストが大幅に減少する。
【００２５】
また、この技術は、各種鉄類及び非鉄金属の硫化物を含有する、尾鉱の堆積物の汚染改善にも応用することができる。現在、世界中の冶金鉱業マトリックスは、選鉱プラントが選択浮選工程を通して、銀含有方鉛鉱（Agを含むPbS）、黄銅鉱（Auを含むCuFeS2）や閃亜鉛鉱（ZnS）のような商業的価値のある金属硫化物を回収することを企図するに過ぎず、鉱床から抽出された非金属鉱物（主に石英（SiO2）、及び他のケイ酸塩）と共に浮選セル内に沈んだ大量の黄鉄鉱、磁硫鉄鉱、硫ヒ鉄鉱等の硫化鉄を尾鉱に残し、多くの場合それらは不適切な条件下で尾鉱の堆積物に山積みされる。これは、上記の尾鉱の堆積物がその中にヒ素や硫化鉄を大量に含むことに起因して、雨季にヒ素含有水や酸性水等の汚染物質を発生させやすくなっていることの主な理由の１つである。
【００２６】
鉱業環境賠償責任として主張されているこれら選鉱プラントの尾鉱の汚染改善は、黄鉄鉱、磁硫鉄鉱、硫ヒ鉄鉱等の廃棄された金属鉱物種の回収を主眼として、上記尾鉱に存在する大部分の鉱物種を経済利用する場合にのみ実現可能となるであろう。なぜなら、環境への影響が最小限であるこの低コストの技術革新を利用することによって、主な汚染物質種を構成するこれらの鉱物が金や銀の重要な価値を持ち得るからだけでなく、金属鉄を得るための原料としての役割を果たしうるからでもある。このようにして、鉄は大きな商業的価値を有する冶金製品となり、そこから建設業や金属機械業に用いる鋼が得られ得るのである。
【００２７】
加えて、他の商業的価値を有する残留金属硫化物も、尾鉱の堆積物に含まれていれば、選択浮選を通して回収される可能性がある。それらを考慮に入れることが重要である理由は、開発した本技術革新を通してそれら硫化鉱物から抽出され得る非鉄金属の売り上げが収益の増加に役立ち得るからだけではなく、本発明を応用することにより、建設業において骨材（細かい砂）または白煉瓦製造の原料として利用され得る、真にクリーンな固形廃棄物を最終的に得ることが可能になり得るからでもある。
【００２８】
この工程のために考慮された製錬炉において、単数または複数の抽出対象の金属を含む硫化鉱物の精鉱が、それぞれの場合に従い、製錬される。この目的のため、還元剤として鉄が、フラックスとして炭酸ナトリウムが使用されて、製錬されたまたは粉になった単数または複数の金属と、それぞれの金属の物理的性質次第で、酸化第一鉄及び硫化ナトリウムによって形成される制御された組成のスラグと、二酸化炭素のガス状排出物が生ずる。スラグの組成の効果的な制御が還元剤とフラックスの再生と再利用に必須であるが、これを達成するために、下記の一般的定義を考慮した一般的化学反応が後述する各場合について設定される。
‐Feは、ゼロ酸化状態の反応物質元素であって、主反応炉に添加されると、還元剤としてまたは、場合により、硫黄とナトリウムの間の原子交換の促進剤として作用する。
‐Na2CO3は、炭酸ナトリウムと呼ばれる化学反応物質の化合物であって、主反応炉にフラックスとして添加される。
‐Na2Sは、硫化ナトリウムと呼ばれる一方のスラグ成分であって、一般的化学反応の生成物として得られ、かつ、水に高溶解性である。
‐FeOは、酸化第一鉄と呼ばれる他方のスラグ成分であって、一般的化学反応の生成物として得られ、かつ、水に不溶性である。
‐CO2は、二酸化炭素と呼ばれるガス状排出物であって、一般的化学反応の生成物として得られる。
【００２９】
ａ．１種の金属の非鉄の硫化鉱物について、
【００３０】
【化１１】
2018532047.tif 000012
【００３１】
式中、
‐Mは、鉛、銀、亜鉛、銅、モリブデン、アンチモンなどの抽出対象の非鉄金属であるがこれに限定されない、
‐MxSyは、そこから金属Mが抽出される硫化鉱物の化学式であり、
‐x及びyは、それぞれ、MxSyに存在し抽出される金属M及び硫黄の原子数を示し、本方法におけるその他の反応物質の化学量論係数と得られる生成物の化学量論係数は、これらの値に依存する。
【００３２】
ｂ．１種の金属の鉄類の硫化鉱物について、
【００３３】
【化１２】
2018532047.tif 000013
【００３４】
式中、
‐Mは、銅、ヒ素、鉛、亜鉛などの抽出対象の非鉄金属であるがこれに限定されない、
‐MxFeySzは、そこから金属Mが抽出される、鉄類の硫化鉱物の化学式であり、
‐x、y、zは、それぞれ、MxFeySzに存在し抽出される金属M、鉄及び硫黄の原子数を示し、その他の反応物質の化学量論係数と本方法において得られる生成物の化学量論係数は、これらの値に依存する。
【００３５】
ｃ．金及び／または銀を含む、１種の金属の鉄類及び／または非鉄の硫化鉱物について、
【００３６】
【化１３】
2018532047.tif 000014
【００３７】
式中、
‐Mは、銅、ヒ素、鉛、亜鉛などの抽出対象の非鉄金属であるが、これに限定されない、
‐MxFeySzは、そこから金属M及びこれに伴う他の貴金属が抽出される、鉄類及び非鉄の硫化鉱物（y=0の場合）について設定される化学式であり、
‐x、y、zは、それぞれ、MxFeySzに存在し抽出される金属M、鉄及び硫黄の原子数を示し、その他の反応物質の化学量論係数と本方法において得られる生成物の化学量論係数は、これらの値に依存し、
‐(Au, Ag)mは、鉱物マトリックスMxFeySz内の、数「m」で示される金（Au）、銀（Ag）及びエレクトラム（Au／Ag）の含有物を表し、
‐  Pbは、量「n」で反応物質と共に加えられて金及び銀の最終担体となる、金属鉛を示す。
【００３８】
ｄ．１種の金属の鉄類及び／または非鉄のいくつかの硫化鉱物の組み合わせについて、
【００３９】
【化１４】
2018532047.tif 000015
【００４０】
または以下の式で表現することもでき、
【００４１】
【化１５】
2018532047.tif 000016
【００４２】
式中、
‐M1及びM2は、銅、ヒ素などの抽出対象の非鉄金属であるが、これに限定されない、
‐(M1)aFebSc及び(M2)xFeySzは、非鉄金属M1及びM2が抽出される、鉄類及び非鉄の硫化鉱物（y=0の場合）について設定される化学式であり、
‐下付き文字a、b、c及びx、y、zは、それぞれ、(M1)aFebSc及び(M2)xFeySzに存在する、金属M1及びM2と、鉄及び硫黄の原子数を示し、その他の反応物質（還元剤及びフラックス）の化学量論係数と本方法において得られる生成物（溶融金属、スラグ、及びガス状排出物）の化学量論係数は、それらの値に依存する。
【００４３】
ｅ．鉄類及び／または非鉄の２種の金属から成る硫化鉱物について、
【００４４】
【化１６】
2018532047.tif 000017
【００４５】
式中、
‐M1及びM2は、アンチモン、亜鉛、銅、銀、ヒ素、コバルトなどの抽出対象の非鉄金属であるが、これに限定されない、
‐(M1)a(M2)bFeySzは、非鉄金属M1及びM2が抽出される、鉄類及び非鉄の硫化鉱物（y=0の場合）について設定される化学式であり、
‐下付き文字a、b、及び y、zは、それぞれ、(M1)a(M2)bFeySzに存在する金属M1及びM2、鉄及び硫黄の原子数を示し、その他の反応物質（還元剤及びフラックス）の化学量論係数と本方法において得られる生成物（溶融金属、スラグ、及びガス状排出物）の化学量論係数は、それらの値に依存する。
【００４６】
ｆ．鉄類及び／または非鉄の２種の金属から成る硫化鉱物の組み合わせについて、
【００４７】
【化１７】
2018532047.tif 000018
【００４８】
式中、
‐M1、M2、M3及びM4は、アンチモン、亜鉛、銅、銀、ヒ素、コバルトなどの抽出対象の非鉄金属であるが、これに限定されない、
‐(M1)a(M2)bFecSd及び(M3)w(M4)xFeySzは、非鉄金属M1、M2、M3及びM4が抽出される鉄類及び非鉄の硫化鉱物について設定される化学式であり、
‐下付き文字a、b、c、d及びw、x、y、zは、それぞれ、(M1)a(M2)bFecSd及び(M3)w(M4)xFeySzに存在する金属M1、M2、M3及びM4、ならびに鉄及び硫黄の原子数を示し、その他の反応物質（還元剤及びフラックス）の化学量論係数と本方法において得られる生成物（溶融金属、スラグ、及びガス状排出物）の化学量論係数は、それらの値に依存する。
【００４９】
前記化学量論的式は、下記のいずれか（または全て）の場合であっても有効であることに留意が必要である：
・２種の金属から成る硫化鉱物の化学式が共通の非鉄金属を含むとき、即ち、（M1, M2）が部分的に（M3, M4）に等しいとき、
・２種の金属から成る硫化鉱物の組み合わせにおいて、硫化鉱物の一方が鉄類の硫化鉱物であり、かつ、他方が非鉄の硫化鉱物であるとき。
【００５０】
この点に関して、上記２つの場合が同時に存在するときは、下記の化学量論的式：
【００５１】
【化１８】
2018532047.tif 000019
【００５２】
が成り立ち、式中、M4 = M2、かつ、y = 0である。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
図面の簡単な説明
【図１】図１は、冶金抽出の工程を示す。  ‐１ａ  場合により金を含有する、鉄類及び非鉄の硫化鉱物の精鉱  ‐１ｂ  還元剤（Fe）  ‐１ｃ  フラックス（Na2CO3）  ‐１ｄ  スラグ（FeO及びNa2S）  ‐１ｅ  溶融金属  ‐１ｆ  CO2再利用のための二酸化炭素ガス  ‐１ｇ  製錬炉
【図２】図２は、スラグ成分の溶解及びろ過を示す。  ‐２ａ  水（H2O）  ‐２ｂ  スラグ（FeO及びNa2S）  ‐２ｃ  焼結（FeO）  ‐２ｄ  ろ過された溶液（Na2S + H2O）  ‐２ｅ  溶解及びろ過
【図３】図３は、再利用のための炭酸ナトリウムの再生を示す。  ‐３ａ  硫化水素ガスまたは硫化水素（H2S）  ‐３ｂ  ろ過された溶液（Na2S + H2O）  ‐３ｃ  再利用二酸化炭素ガス（CO2）  ‐３ｄ  炭酸ナトリウムの過飽和溶液（Na2CO3 + H2O）  ‐３ｅ  炭酸ナトリウム（Na2CO3）または再生フラックス  ‐３ｆ  精鉱の製錬炉  ‐３ｇ  水（H2O）  ‐３ｈ  溶液の反応炉（Na2S + H2O + Na2CO3）：過飽和、かつ、ろ過された溶液
【図４】図４は、硫化水素ガスの除去及び元素硫黄の抽出を示す。  ‐４ａ  水（H2O）  ‐４ｂ  空気（O2）  ‐４ｃ  硫化水素ガス（H2S）  ‐４ｄ  固体／ガスの反応炉（水和酸化鉄（Fe2(OH)6）及び硫化水素（H2S））  ‐４ｅ  再生水和酸化鉄（Fe2(OH)6）  ‐４ｆ  元素硫黄（S）  ‐４ｇ  硫化鉄と水（Fe2S3 + H2O）
【図５】図５は、焼結を示す。  ‐５ａ  酸化第一鉄（FeO）の残留物  ‐５ｂ  酸化第一鉄（FeO）のペレット  ‐５ｃ  焼結炉
【図６】図６は、還元ガスの生成を示す。  ‐６ａ  還元ガス（CO + H2）  ‐６ｂ  空気中の酸素及び水蒸気（O2及びH2O）  ‐６ｃ  石炭（C）または冶金用コークス（脱硫C）または天然ガス（CH4）  ‐６ｄ  再利用ガス（CO2及びCO）  ‐６ｅ  燃焼炉
【図７】図７は、再利用用の還元剤としての鉄の再生を示す。  ‐７ａ  還元ガス（CO + H2）  ‐７ｂ  金属鉄（Fe）  ‐７ｃ  酸化第一鉄（FeO）のペレット  ‐７ｄ  還元炉
【図８】図８は、鉄類及び非鉄の金属、並びに場合により含有されている金をそれらを含む硫化鉱物の精鉱の製錬を通して抽出するための、製錬投入材料の再生と再利用を伴う包括的プロセスを示す。  ‐８ａ  場合により金を含有する、金属を含む硫化鉱物の精鉱  ‐８ｂ  還元剤としての再利用鉄（Fe）  ‐８ｃ  フラックスとしての再利用炭酸ナトリウム（Na2CO3）  ‐８ｄ  スラグとしての酸化第一鉄及び硫化ナトリウム（FeO + Na2S）  ‐８ｅ  溶融金属  ‐８ｆ  再利用する二酸化炭素ガス（CO2）  ‐８ｇ  精鉱の製錬炉  ‐８ｈ  水（H2O）  ‐８ｉ  溶解及びろ過   ‐８ｊ  酸化第一鉄（FeO）の残留物  ‐８ｋ  溶液の反応炉（Na2S + H2O）  ‐８ｌ  水（H2O）  ‐８ｍ  調製された溶液（Na2CO3 + H2O）  ‐８ｎ  再生炭酸ナトリウム（Na2CO3）  ‐８n  硫化水素ガス（H2S）  ‐８ｏ  焼結炉  ‐８ｐ  酸化第一鉄（FeO）のペレット  ‐８ｑ  金属鉄または直接還元された鉄（Fe）  ‐８ｒ  再利用ガス（CO2及びCO）  ‐８ｓ  還元炉  ‐８ｔ  燃焼炉  ‐８ｕ  石炭（C）または冶金用コークス（脱硫C）または天然ガス（CH4）  ‐８ｖ  空気及び水蒸気（O2及びH2O）  ‐８ｗ  還元ガス（CO及びH2）  ‐８ｘ  固体／ガスの反応炉。水和酸化鉄（Fe2(OH)6）及び硫化水素（H2S）  ‐８ｙ  硫化鉄 + 水（Fe2S3+ H2O）  ‐８ｚ  元素硫黄（S）  ‐８ａａ  水和酸化鉄（Fe2(OH)6）  ‐８ａｂ  水（H2O）  ‐８ａｃ  空気（O2）
【００５４】
図面の詳細な説明
本発明は、７つの段階の新規な技術工程を含んでおり、それは以下に説明する図において詳細に図式化されている。
【００５５】
図１は、金属（限定されないが、鉛、銀、亜鉛、銅、モリブデン、アンチモン、ヒ素、鉄など、場合に応じて含まれる金）を該金属を含む非鉄及び／または鉄類の硫化鉱物の精鉱（１ａ）の製錬を通して抽出するための冶金工程を示す図である。この工程は、製錬炉（１ｇ）において、３種類の反応物質（即ち、場合により金を含む非鉄及び／または鉄類の鉱物精鉱（１ａ）と、還元剤としての鉄（Fe）（１ｂ）と、フラックスとしての炭酸ナトリウム（Na2CO3）（１ｃ））を加えることにより、この冶金工程の結果として、場合により金を含む非鉄及び／または鉄類の鉱物精鉱（１ｅ）に含有される金属元素が形成する単数または複数の溶融金属と、後の工程で捕捉されて再利用に供される、酸化第一鉄（FeO）及び硫化ナトリウム（Na2S）から成るスラグ（１ｄ）と二酸化炭素（CO2）のガス状排出物（１ｆ）を得るために行われる。
【００５６】
図２は、前工程で述べた、硫化及び／または非硫化鉱物の精鉱の製錬炉において生成される、スラグの成分の溶解工程を示す図であるが、このスラグは、酸化第一鉄（FeO）及び硫化ナトリウム（Na2S）から形成され（２ｂ）、これに水（H2O）（２ａ）を溶解反応炉において添加してからろ過をする（２ｅ）と、２種類の生成物、即ち、ろ過された溶液（硫化ナトリウム（Na2S）及び水（H2O））（２ｄ）と、酸化第一鉄（FeO）の固体の残留物（２ｃ）が得られ、後者は凝集されてから焼結される。
【００５７】
図３は、フラックスとしての炭酸ナトリウムの再生工程を示す図である。この工程は溶液の反応炉（３ｈ）において行われ、ろ過された硫化ナトリウム溶液（Na2S + H2O）（３ｂ）と、炭酸ナトリウムと水の過飽和溶液（Na2CO3 + H2O）（３ｄ）とを該反応炉に添加し、この混合物に二酸化炭素ガス（CO2）を吹き込み（３ｃ）、３種類の生成物、即ち、その後の処理のために捕捉される硫化水素ガス（H2S）（３ａ）と、水（H2O）（３ｇ）と、再生炭酸ナトリウム（Na2CO3）（３ｅ）を得る。該再生炭酸ナトリウム（Na2CO3）は、本工程において再利用され、その大部分が精鉱の製錬炉において利用され（３ｆ）、ごく一部が炭酸ナトリウムと水の過飽和溶液（Na2CO3 + H2O）の調製（３ｄ）に利用される。
【００５８】
図４は、硫化水素ガスの除去と硫黄抽出の工程を示す図である。この目的のため、硫化水素ガス（H2S）（４ｃ）が水和酸化鉄（Fe2(OH)6）（４ｅ）の結晶を含む固体／ガスの反応炉（４ｄ）に吹き込まれる。両化合物が反応し硫化鉄（Fe2S3）と水（H2O）（４ｇ）を生成する。その後、酸素（O2）を含有する空気（４ｂ）をこれらの生成物に添加すると、３種類の生成物、即ち、水（H2O）（４ａ）と、元素硫黄（S）（４ｆ）と、同一工程に再利用される水和酸化鉄（Fe2(OH)6）（４ｅ）を生成する反応を生ずる。
【００５９】
図５は、スラグの成分を溶解させてろ過することにより得られた酸化第一鉄（FeO）の固体残留物（５ａ）を焼結する工程を表している。焼結に先立って上記の固体残留物は凝集されて（５ｂ）、焼結炉（５ｃ）における制御された温度での加熱に適するように準備され、そこで成形され冷却により硬化されて、鉄を還元剤として再生するのに必要な加圧耐性を有する「ペレット」を形成する。
【００６０】
図６は、還元ガスである一酸化炭素と水素を生成するための、石炭、冶金用コークスまたは天然ガスの燃焼工程を表す図であり、これらのガスは、燃焼炉（６ｅ）において、石炭もしくは冶金用コークスまたは天然ガス（６ｃ）、空気及び水蒸気（O2及びH2O）（６ｂ）と、二酸化炭素（CO2）の再利用ガス（鉄の還元工程からの残留物）及び一酸化炭素（CO）（非反応性還元ガスからの残留物）（６ｄ）を添加することにより得られ、水蒸気（H2O）と天然ガス（CH4）、後者が使用されていれば、燃焼炉から再び還元ガスである一酸化炭素（CO）と水素（H2）（６ａ）が得られる。
【００６１】
図７は、酸化第一鉄に含まれる鉄の還元を通して還元剤を再生する工程を示す図である。この目的のため、還元ガスである一酸化炭素と水素が使用される。本工程において、酸化第一鉄（FeO）のペレット（７ｃ）が還元炉（７ｄ）に供給され、次いで還元ガスである一酸化炭素（CO）と水素（H2）（７ａ）が注入されて、酸化第一鉄の酸化状態を＋２からゼロに還元することによって金属鉄（Fe）（７ｂ）が得られる。このようにして、非鉄金属が抽出される硫化鉱物の精鉱の製錬炉での再利用のために還元剤の再生が達成されるが、ガス状排出物の二酸化炭素（CO2）（７ｅ）と共に、この工程で反応しなかった残留還元ガスである一酸化炭素（CO）も生成されることも示している。
【００６２】
図８は、最後に、上記の図を全て連続的に統合した図であり、これにより、非鉄金属及び鉄類をそれらを含む硫化鉱物（８ａ）から抽出するための新規な金属精錬法が確立される。これは、還元剤としての鉄（Fe）（８ｂ）とフラックスとしての炭酸ナトリウム（Na2Co3）（８ｃ）を再生しかつ再利用する結果、直接還元法の乾式製錬工程の応用を従来よりも少ない運転コストで、かつ環境汚染を最小化して行うことを意味するので、技術水準を改善する。
【発明を実施するための形態】
【００６３】
好ましい実施例（または発明の好ましい実施形態）
上述した本技術革新の実際の応用の好ましい実施例を以下に示す。
【００６４】
１．第１の好ましい実施例：銅と金、またはコバルト、ヒ素及び鉄などのその他の該当する金属を含有する、黄銅鉱、輝銅鉱、斑銅鉱、硫ヒ銅鉱、カロライト（カロライト（Carrotite））及びヒ四面銅鉱等の硫化鉱物の精鉱を製錬することによる該金属の抽出
銅、含有物としての金及びその他の金属を含有する硫化鉱物（黄銅鉱（CuFeS2）、輝銅鉱（Cu2S）、斑銅鉱（Cu5FeS4）、硫ヒ銅鉱（Cu3AsS4）、カロライト（CuCo2S4）及びヒ四面銅鉱（Cu12As4S13））（当該金属は硫化鉱物に結合しうる）からの当該金属の抽出は、還元剤である鉄（Fe）とフラックスである炭酸ナトリウム（Na2CO3）を適量使用することに基づき、前記反応物質との間で起こる化学反応の生成物は以下の通りである：金属銅（Cu）（金が含有物であれば金も共に溶融）と、酸化第一鉄（FeO）及び硫化ナトリウム（Na2S）から構成されるスラグと、二酸化炭素（CO2）のガス状排出物。
【００６５】
黄銅鉱の場合においては、銅（Cu）が抽出されるこの硫化鉱物の化学式（即ち、CuFeS2）が使用されるが、この硫化鉱物の精鉱の製錬は、銅（Cu）の直接還元のためだけではなく、生成されるスラグの組成を制御するためにも、還元剤としての鉄（Fe）とフラックスとしての炭酸ナトリウム（Na2CO3）についても、両者の再生と再利用が後続の各従属工程において可能になるように、化学量論的に適切な量を考慮して行われるべきであるが、このことは、反応炉における化学反応の生成物が、下記の反応式に従って、（金が含有されている場合には金含有の）高密度の溶融銅（Cu）と、アルカリ性かつ低密度の流体スラグと、ガス状排出物の二酸化炭素（CO2）になるように、銅（Cu）の直接還元法のスラグが、３以上の化合物ではなく２化合物だけから構成され、かつ該化合物の１つが水に可溶性であるべきこと、即ち、不溶性の化合物の酸化第一鉄（FeO）と高溶解性の化合物の硫化ナトリウム（Na2S）によって構成されていなければならないことを暗示する。
【００６６】
【化１９】
2018532047.tif 000020
【００６７】
反応炉に添加されなければならないフラックスの配合量は、硫化第一鉄（FeS）がスラグに現れないようにするために適切な量にすべきことが規定される。化学熱力学によれば、上記反応は１１００℃から始まり、好ましくは１３５０℃で完了すべきである。
【００６８】
銅を含む硫黄鉱物（黄銅鉱、輝銅鉱、斑銅鉱、硫ヒ銅鉱、カロライト（Carrotite）及びヒ四面銅鉱）から銅を直接還元する工程に関わる反応メカニズムに起因して、鉄（Fe）のグラム原子数または重量におけるその当量は、前記工程における還元剤反応物質として考慮されなければならないが、これは、硫化銅鉱物に含まれる硫黄（S）原子の数及び前記銅硫化鉱物（例えば黄銅鉱や斑銅鉱）に含まれる鉄のグラム原子またはその質量における当量に直接関連があり、該当する場合には、得られる量に対して減じなければならない。一方、炭酸ナトリウム（Na2CO3）のモル数または重量におけるその当量は、上記工程における反応物質のフラックスとして考慮されなければならないが、これもまた、以下に特定する対応する化学反応式に従って、黄銅鉱またはその他の銅を含有する硫化鉱物（輝銅鉱、斑銅鉱、硫ヒ銅鉱、カロライト（Carrotite）及びヒ四面銅鉱等）の化学式において存在する硫黄原子の量に直接関連する。
【００６９】
【化２０】
2018532047.tif 000021
【００７０】
２．第２の好ましい実施例：方鉛鉱等の鉛の硫化鉱物の精鉱や硫銀鉱等の銀の硫化鉱物の精鉱を製錬することによる、鉛と銀の単体または両者の抽出
この工程においては、方鉛鉱（PbS）または鉛金属を含有する硫化鉱物から鉛金属の抽出は、還元剤としての鉄（Fe）とフラックスとしての炭酸ナトリウム（Na2CO3）の両者の適切な使用に基づいており、かつ、上記反応物質の間で起こる化学反応の生成物は、鋳造金属鉛と、酸化第一鉄（FeO）及び硫化ナトリウム（Na2S）で形成されるスラグと、二酸化炭素（CO2）のガス状排出物である。スラグ形成中の効果的な制御が最も重要な段階であることから、その制御を行うために、金属鉛が抽出される硫化鉱物である方鉛鉱または硫化鉛のための確立した化学式（即ち、PbS）が使用される。本改良直接還元法の応用には、適切な化学量論的割合の還元剤とフラックスの使用が関わっており、これによりこれらの製錬投入材料の再生と再利用が後続の各工程で実行可能となることに留意すべきである。この目的のため、スラグについて必要不可欠なことは、３以上の化合物ではなく２化合物だけから形成され、かつ該化合物の１つが水に可溶性であることである。この点に関して、製錬炉における金属鉛の抽出から得られるスラグは、不溶性の化合物である酸化第一鉄（FeO）及び水溶性化合物である硫化ナトリウム（Na2S）だけからなるようにすべきであり、そのためにはスラグにおける硫化第一鉄（FeS）の形成の完全な制御を要するが、これは、鉄（Fe）を還元剤として使用し、かつ炭酸ナトリウム（Na2CO3）をフラックスとして使用する直接還元工程の主反応が下記の通りであれば達成され得る。
【００７１】
【化２１】
2018532047.tif 000022
【００７２】
化学熱力学によれば、上記反応は、９５０℃で開始し、好ましくは１４００℃までに完了すべきである。
【００７３】
同様に、銀を含有する硫化鉱物（例えば硫銀鉱（Ag2S）であるがこれに限定されない。なお、１７７℃を超える温度では輝銀鉱）から銀を抽出するが、鉄（Fe）を還元剤として、炭酸ナトリウム（Na2CO3）をフラックスとして両者が適切に使用されるべきであり、かつ、上記反応物質間の化学反応の生成物は、鋳造金属銀と、酸化第一鉄（FeO）及び硫化ナトリウム（Na2S）によって形成されるスラグと、二酸化炭素（CO2）のガス状排出物である。スラグに関しては、その確認のために同一の基準と技術的基盤が適用されるので、硫化鉱物の精鉱が鋳造される炉の内部で起こる化学反応は、以下のものである必要がある。
【００７４】
【化２２】
2018532047.tif 000023
【００７５】
化学熱力学によれば、上記反応は７７５℃で始まり、好ましくは１４２５℃までに完了すべきである。
【００７６】
しかしながら、一般的に、方鉛鉱（PbS）は、硫銀鉱（Ag2S）等の各種硫化銀鉱物に関連するので、反応物質は、下記の化学反応を行うために製錬炉内で扱われなければならない。
【００７７】
【化２３】
2018532047.tif 000024
【００７８】
硫銀鉱（Ag2S）からもう１つ硫黄（S）原子が反応物質に与えられるので、このことが、添加しなければならない還元剤である鉄とフラックスである炭酸ナトリウムの量に反映されるべきことに留意すべきである。化学熱力学によれば、上記反応は９５０℃で始まり、好ましくは１１５０℃までに完了すべきである。なお、該反応は９５０℃で完全に起こることが実験的に確認された。
【００７９】
以上に鑑みれば、鉛を含有する硫化鉱物から鉛を直接還元する工程中に、該工程における反応物質であるフラックスとして考慮されるべき炭酸ナトリウム（Na2CO3）のモル数または重量におけるその当量が、抽出対象の金属鉛を含有する鉱物学的化合物である方鉛鉱または硫化鉛（PbS）の化学式中に存在する硫黄原子に直接関係していると結論づけられる。同様に、該工程における反応物質である還元剤として考慮されるべき鉄（Fe）のグラム原子数または重量におけるその当量が、得られる酸化第一鉄（FeO）のグラムモル数に直接関係し、かつ、それが化学反応中に放出される酸素（O2）のグラムモル数に依存するので、鉄（Fe）原子のグラム原子の要求される量は、フラックスとして考慮される炭酸ナトリウム（Na2CO3）のモル数に依存し、かつ、方鉛鉱または硫化鉛（PbS）中に含まれる硫黄原子（S）の数にも依存すると推定される。
【００８０】
３．第３の好ましい実施例：閃亜鉛鉱等の亜鉛の硫化鉱物の精鉱や硫銀鉱等の銀の硫化鉱物の精鉱を製錬することによる、亜鉛と銀の単体または両者の抽出
この工程においては、閃亜鉛鉱（ZnS）または亜鉛を含有する硫化鉱物からの金属亜鉛の抽出が、還元剤としての鉄（Fe）とフラックスとしての炭酸ナトリウム（Na2CO3）の両者の適切な使用に基づく本改良直接還元法を適用することにより行われ、かつ、反応物質間で起こる化学反応の生成物として、ガス状の金属亜鉛（後に凝縮によって液化される）と、酸化第一鉄（FeO）及び硫化ナトリウム（Na2S）によって形成される流体の軽スラグと、二酸化炭素（CO2）のガス状排出物を生成する。直接還元法においてスラグ形成中に効果的な制御を行うことも、その重要性を考慮して必要である。これを行うために、製錬炉内が閃亜鉛鉱の精鉱で満たされると、鉄（Fe）が還元剤として、また炭酸ナトリウム（Na2CO3）がフラックスとして添加されるが、化学反応から得られる生成物からの還元剤とフラックスの両者の再生と再利用が可能になるように、これら製錬投入材料の使用が化学量論的な比率で行われなければならないことを規定して添加される。これは、スラグの主成分が３以上の化合物でなく２化合物だけから形成され、かつ、該化合物の１つが水に可溶性である場合に達成され得るものである。この点に関して、製錬炉における金属亜鉛の抽出から得られるスラグは、不溶性化合物である酸化第一鉄（FeO）及び水溶性化合物である硫化ナトリウム（Na2S）だけからなるようにすべきであり、これはスラグ中に硫化第一鉄（FeS）を形成しない完全な制御を行うことを暗示するが、そのためには、その工程の化学反応が下記の式に適合することを要する。
【００８１】
【化２４】
2018532047.tif 000025
【００８２】
化学熱力学によれば、上記反応は、１０００℃で開始し、１８５０℃で完了するのが好ましい。
この意味において、閃亜鉛鉱（ZnS）が硫銀鉱（Ag2S）等の硫化銀鉱物に結合している場合は、下記の化学反応が製錬炉で起こる。
【００８３】
【化２５】
2018532047.tif 000026
【００８４】
銀が硫銀鉱（Ag2S）の形態の硫化亜鉛に伴って存在する場合は、硫黄原子（S）がもう１つ反応物質に与えられるので、還元剤の鉄とフラックスの炭酸ナトリウムから要求される量に影響することに留意すべきである。化学熱力学によれば、上記反応は９５０℃で始まり、好ましくは１１５０℃で完了すべきである。
【００８５】
以上に鑑みれば、亜鉛を含有する硫化鉱物から亜鉛を直接還元する工程において、該工程中の反応物質であるフラックスとして考慮されるべき炭酸ナトリウム（Na2CO3）のモル数または重量におけるその当量が、抽出対象の金属亜鉛を含有する鉱物学的化合物である閃亜鉛鉱（ZnS）の化学式中に存在する硫黄原子に直接関係していると結論づけられる。同様に、該工程における反応物質である還元剤として考慮されなければならない鉄（Fe）のグラム原子数または重量におけるその当量が、生成物として得られる酸化第一鉄（FeO）のグラムモル数に直接関係し、かつ、それが化学反応中に放出される酸素（O2）のグラムモル数に依存するので、要求される鉄（Fe）のグラム原子は、フラックスとして考慮される炭酸ナトリウム（Na2CO3）のモル数に依存し、かつ、閃亜鉛鉱（ZnS）中に含まれる硫黄原子（S）の数にも依存すると推定される。
【００８６】
４．第４の好ましい実施例：限定されないが、黄鉄鉱、磁硫鉄鉱及び白鉄鉱等などの金-鉄硫化鉱物の精鉱を製錬することによる、金、銀及び鉄の抽出
この工程においては、金（Au）、銀（Ag）及び鉄（Fe）の抽出は、黄鉄鉱（FeS2）、磁硫鉄鉱（FeS）、白鉄鉱（FeS2）等の後者の硫化鉱物に含まれるものについて、炭酸ナトリウムのフラックスを適切な方法で使用して、かつ鉄を鉱物学的種に依存する相補的な方法で原子交換の促進剤として使用して、本改良直接還元法を適用することにより行われる。単硫化鉄鉱物（磁硫鉄鉱）の場合、この硫化鉱物における鉄の含有量は、反応物質間に金と銀の抽出を可能にする化学反応を起こすのに十分である。二硫化鉄鉱物の場合は、反応物質中に硫黄原子が２倍存在していることを考慮すれば、鉄が化学反応において原子交換の促進剤として効率よく作用するように、化学量論的に必要な量の鉄を反応物質として添加することが常に必要になる。しかしながら、この金と銀という貴金属の効果的な抽出のためには、製錬炉に、追加の炭酸ナトリウムと鉄のフラックス（必要であれば）と共に硫化鉄の精鉱を導入するだけでなく、貴金属である金と銀と共に高密度の鋳造金属生成物を形成する金属鉛も導入する必要があり、そうすることにより、この高密度の鋳造金属生成物をふるいにかけて、酸化第一鉄（FeO）及び硫化ナトリウム（Na2S）を主成分とするために低密度かつ低粘度の、スラグと呼ばれる他の生成物から容易に分離することができるようになり、また、第３の生成物である二酸化炭素（CO2）のガス状排出物を生成する。
【００８７】
また、上記の、反応物質と共に製錬炉に添加されるものと同じ金属鉛が、金属の金と銀（これ自体も鋳造である）を含む鋳造金属生成物として得られることを規定するのは重要なことである。一方、スラグの形成中に効果的な制御を行うためには、金の黄鉄鉱の場合と同様に、要求される追加の鉄（Fe）とフラックスとして不可欠の炭酸ナトリウム（Na2CO3）と共に炉に導入される、硫化鉄の精鉱の製錬が、これらの製錬投入材料の適切な化学量論量を考慮して行われる必要があるが、これは、金と銀を最大限回収するためだけでなく、生成されるスラグの組成を制御されたものにするという要求に応えて、後続の工程において還元剤の鉄（Fe）とフラックスの炭酸ナトリウム（Na2CO3）の両方の再生と再利用を可能にするためである。これは、金（Au）の抽出工程からのスラグが３以上の化合物ではなく２化合物だけから形成され、かつ該化合物の１つが水に可溶性であるように注意が払われなければならならないことを暗示しており、これにより、下記の反応式に従って製錬炉において起こる化学反応による３つの生成物として、第１に、金、銀及び鉛からなる高密度の鋳造金属生成物、第２に、酸化第一鉄及び硫化ナトリウム（FeO及びNa2S）によって形成される低密度の流体スラグ、そして最後に、ガス状排出物である二酸化炭素（CO2）が生成する。
【００８８】
【化２６】
2018532047.tif 000027
【００８９】
化学熱力学に従い、かつ関連するエネルギーコストも考慮すると、反応が起こる好ましい温度範囲は、７７５℃〜９５０℃である。なお、上記の化学反応は、銀に含まれる鉱物学的種は黄鉄鉱に含まれるパーセント量よりもずっと少ない量（トンに対するオンス）であることが知られているので、単なる例示である。
【００９０】
銀は硫銀鉱（Ag2S）（輝銀鉱は１７７℃より高温）の形態の硫化鉄に伴うものであり、それゆえ、硫黄原子（S）がもう１つ反応物質に与えられるので、要求される還元剤の鉄とフラックスの炭酸ナトリウムの量に影響することに留意すべきである。同様に、反応炉に添加されなければならないフラックスの量は、スラグ（FeS）中に硫化第一鉄が形成されないように、適切でなければならない。
【００９１】
以上に鑑みれば、銀の硫化鉱物が黄鉄鉱（FeS2）に伴わない場合であって、かつ、後者が金の黄鉄鉱のみであるときは、製錬炉内で下記の化学反応が起こると推定できる。
【００９２】
【化２７】
2018532047.tif 000028
【００９３】
化学熱力学に従い、かつエネルギーコストも考慮すると、反応が起こる好ましい温度範囲は、７５０℃〜９５０℃であり、また、金の黄鉄鉱または二硫化鉄（FeS2）から金を抽出する工程は、一方で、鉄（Fe）のグラム原子数または重量におけるその当量によって特徴づけられ、それがこの工程において反応物質の還元剤として考慮される必要があり、黄鉄鉱または二硫化鉄（FeS2）に含まれる硫黄原子（S）の数に直接関係すること、及び例外的に金の黄鉄鉱に含まれる鉄のグラム原子または重量におけるその当量がこの計算において控除されなければならないことが規定されるべきである。そして、上記工程は他方で、金の抽出工程における反応物質のフラックスとして考慮されるべき炭酸ナトリウム（Na2CO3）のモル数または重量におけるその当量によっても特徴づけられ、これもまた、黄鉄鉱または二硫化鉄（FeS2）の化学式中に存在する硫黄原子の量に直接関係する。
【００９４】
なお、スラグの一部（可溶性の硫化ナトリウム（Na2S）に係る部分）を溶解し、固形廃棄物（FeO）をろ過し、酸化第一鉄（FeO）のペレットを凝集させて焼結し、そしてFeOのペレットから鉄を還元する等の補完的な精錬工程の方法により、還元ガス（一酸化炭素と水素）を使用して、金属鉄が最終的に得られることに留意すべきである。
【００９５】
５．第５の好ましい実施例：輝安鉱、ステファナイト及び安四面銅鉱の精鉱を製錬することによる、アンチモンと銀の抽出
この工程においては、金属アンチモンを含有する硫化鉱物からの金属アンチモンの抽出が、使用される製錬投入材料の再生と再利用が関わる本改良直接還元法を適用することにより行われるが、これは、還元剤としての鉄（Fe）とフラックスとしての炭酸ナトリウム（Na2CO3）の両者の適切な使用に基づいており、かつ、反応物質間の化学反応の生成物として、金属アンチモンと、不溶性化合物である酸化第一鉄（FeO）及び水溶性化合物の硫化ナトリウム（Na2S）によって主に形成されるスラグと、主に二酸化炭素（CO2）によって形成されるガス状排出物を生成する。スラグの形成を効果的に制御するために、金属アンチモンが抽出される硫化鉱物である輝安鉱（または三硫化アンチモン（Sb2S3））の精鉱を製錬炉内に入れる。次いで、還元剤である鉄（Fe）とフラックスである炭酸ナトリウム（Na2CO3）が、上述の後続の各工程における製錬投入材料の再生と再利用を可能にする化学量論的比率で反応炉に添加されるが、その目的のためには、スラグの形成を制御すべきであり、後者（スラグ）が３以上の化合物でなく２化合物だけから構成され、かつ、該化合物の１つが水に可溶性であるように考慮する。この点に関して、金属アンチモン抽出中の製錬炉から得られるスラグは、酸化第一鉄（FeO）及び硫化ナトリウム（Na2S）だけからなるようにすべきであり、これはスラグ中における硫化第一鉄（FeS）の形成が制御されなければならないことを暗示するが、そのためには、還元剤としての鉄（Fe）とフラックスとしての炭酸ナトリウム（Na2CO3）を使用する直接還元工程の反応が以下の通りであることを要する。
【００９６】
【化２８】
2018532047.tif 000029
【００９７】
この場合、化学熱力学によれば、上記反応は、３００℃で開始し、好ましくは６２５℃で完了すべきである。
【００９８】
以上に鑑みれば、アンチモンを含有する硫化鉱物からアンチモンを直接還元する工程において、該工程中の反応物質であるフラックスとして考慮されなければならない炭酸ナトリウム（Na2CO3）のモル数または重量におけるその当量が、抽出対象の金属アンチモンを含有する鉱物学的化合物である輝安鉱（または三硫化アンチモン（Sb2S3））の化学式中に存在する硫黄原子に直接関係していると結論づけられる。同様に、該工程における反応物質である還元剤として考慮される必要がある鉄（Fe）のグラム原子数または重量におけるその当量が、生成物として得られる酸化第一鉄（FeO）のグラムモル数に直接関係し、かつ、それが化学反応中に放出される酸素（O2）のグラムモル数に依存するので、要求される鉄（Fe）原子のグラム原子は、フラックスとして考慮される炭酸ナトリウム（Na2CO3）のモル数に依存し、かつ、輝安鉱（または三硫化アンチモン（Sb2S3））の精鉱中に含まれる硫黄原子（S）の数にも依存する、と結論づけられる。
【００９９】
ステファナイト（Ag5SbS4）からの銀とアンチモンの抽出については、２種類の多原子金属の非鉄の硫化鉱物のための確立した手順が適用される。
【０１００】
【化２９】
2018532047.tif 000030
【０１０１】
銀含有安四面銅鉱 （Ag3SbS3 + x（Fe, Zn）6Sb2S9）からのアンチモンと銀の抽出については、この場合、x = 1であり、かつ、硫塩（sulfosal）における銅が銀に置換されていることを考慮すると、鉄類及び非鉄の２種の金属から成る硫化鉱物の組合せのための確立した手順が適用される。
【０１０２】
【化３０】
2018532047.tif 000031
【０１０３】
６．第６の好ましい実施例：輝水鉛鉱の精鉱を製錬することによる、モリブデンの抽出
この工程においては、モリブデン金属を含有する硫化鉱物（輝水鉛鉱（MoS2））からのモリブデン金属の抽出が、本改良直接還元法を適用することにより行われるが、これは、還元剤としての鉄（Fe）とフラックスとしての炭酸ナトリウム（Na2CO3）の両者の適切な使用に基づいており、また、両反応物質の間で起こる化学反応の生成物として、その高い溶融点のために粉末状の金属モリブデンと、酸化第一鉄（FeO）及び硫化ナトリウム（Na2S）によって形成される流体の軽スラグと、二酸化炭素（CO2）のガス状排出物を生成する。本改良直接還元法の上述の工程中において、スラグの形成を効果的に制御することも、その重要性を考慮して必要である。この目的のために、製錬炉内が輝水鉛鉱の精鉱で満たされると、還元剤としての鉄（Fe）とフラックスとしての炭酸ナトリウム（Na2CO3）が、これらの製錬投入材料の使用が適切な化学量論的比率において行われなければならないことを規定して添加されるが、これにより化学反応から得られる生成物からの還元剤とフラックスの両者の再生と再利用が可能になる。これは、スラグの主成分が３以上の化合物でなく２化合物だけから形成され、かつ、該化合物の１つが水に可溶性である場合に達成され得るものである。この意味において、製錬炉におけるモリブデン金属の抽出から得られるスラグは、不溶性化合物である酸化第一鉄（FeO）及び水溶性化合物である硫化ナトリウム（Na2S）だけからなるようにすべきであり、これは、同時にスラグ中に硫化第一鉄（FeS）を形成しないように制御しなければならないことを暗示するが、そのためには、主工程において下記の化学反応が必要である。
【０１０４】
【化３１】
2018532047.tif 000032
【０１０５】
化学熱力学に従い、かつ関連するエネルギーコストも考慮すると、上記反応は１１７５℃で開始し、かつ好ましくは１３７５℃で完了すべきである。
【０１０６】
以上より、モリブデンを含有する硫化鉱物からモリブデンを直接還元する工程において、反応物質であるフラックスとして考慮されなければならない炭酸ナトリウム（Na2CO3）のモル数または重量におけるその当量が、輝水鉛鉱（二硫化モリブデン（MoS2））の化学式中に存在する硫黄原子に直接関係していると結論づけられる。同様に、該工程における反応物質である還元剤として考慮する必要がある鉄（Fe）のグラム原子数または重量におけるその当量が、生成物として得られる酸化第一鉄（FeO）のグラムモル数に直接関係し、かつ、それが化学反応中に放出される酸素（O2）のグラムモル数に依存するので、要求される鉄（Fe）のグラム原子は、フラックスとして考慮される炭酸ナトリウム（Na2CO3）のモル数に依存し、かつ、輝水鉛鉱（二硫化モリブデン（Molibdenita）（MoS2））の精鉱中に含まれる硫黄原子（S）の数にも依存すると推定される。
【０１０７】
７．第７の好ましい実施例：金含有硫ヒ鉄鉱、及び／または淡紅銀鉱の精鉱をそれぞれ製錬することによる、ヒ素と金、及び／またはヒ素と銀の抽出
金含有硫ヒ鉄鉱（Auを含むAsFeS）に含まれるヒ素（As）と金（Au）の金属を抽出する工程中に下記の化学反応が起こる。
【０１０８】
【化３２】
2018532047.tif 000033
【０１０９】
化学熱力学によれば、合理的なエネルギーコストを考慮すると、前記の反応は８２５℃で開始し、かつ、好ましくは１３２５℃で完了しなければならない。
【０１１０】
金含有硫ヒ鉄鉱が黄鉄鉱（FeS2）に伴う場合は、上記の化学反応は下記のように置き換えなければならない。
【０１１１】
【化３３】
2018532047.tif 000034
【０１１２】
化学熱力学に従い、かつエネルギーコストも考慮すると、前記の反応は７７０℃で開始し、かつ、好ましくは９００℃で完了しなければならない。
【０１１３】
一定の場合には、金含有硫ヒ鉄鉱は、黄鉄鉱（FeS2）に伴うだけでなく、黄銅鉱（CuFeS2）に伴うこともあるので、これを考慮した対応する化学反応は下記の通りである。
【０１１４】
【化３４】
2018532047.tif 000035
【０１１５】
化学熱力学によれば、上記反応は８７５℃で開始し、かつ、合理的なエネルギーコストを考慮すると好ましくは９７５℃で完了しなければならないが、最も適切な化学量論的条件かつ温度１０００℃において前記金含有硫ヒ鉄鉱精鉱に含まれる全てのヒ素の抽出が可能であることが確認された。
【０１１６】
金の回収については、金属ヒ素の沸点が比較的低いため、前記の各反応における追加の反応物質として、反応の生成物において最終的に金の担体となり得るように、金属鉛を使用することを考慮することが不可欠であるが、その理由は、これら２つの金属間に親和性が存在するからだけではなく、鉛と金とが一緒になると、適切な鋳物を得るために硫化ナトリウム及び酸化第一鉄から構成されるスラグから容易に分離される、比重の大きい鋳造金属生成物を形成するからでもある。
【０１１７】
また、これまでの好ましい各実施例におけるのと同様に、スラグの形成を効果的に制御するために、硫ヒ鉄鉱（AsFeS）、黄鉄鉱（FeS2）及び黄銅鉱（CuFeS2）のための確立した化学式を使用し、これらの鉄類の硫化鉱物の精鉱の製錬が、還元剤である鉄（Fe）とフラックスであるナトリウムの炭酸塩（Na2CO3）を伴って、後者の適切な化学量論量を考慮して行われるべきことを規定する。それは、対象となるヒ素（As）、金（Au）及び銅（Cu）の高回収を実現するためだけではなく、後続の各工程において還元剤である鉄（Fe）とフラックスである炭酸ナトリウム（Na2CO3）の還元と再利用を可能にするためでもあるが、このことは、ヒ素（As）及び金（Au）及び／または銅（Cu）の抽出工程からのスラグが、３以上の化合物によってではなく、酸化第一鉄（FeO）及び水溶性の硫化ナトリウム（Na2S）の２化合物のみによって構成されるべきであって、硫化第一鉄（FeS）がスラグの成分となることは常に避けるべきことを暗示している。上記化学反応の第３の生成物は、対応する化学量論量の二酸化炭素のガス状排出物である。
【０１１８】
淡紅銀鉱（AgAsS3）に含有される金属ヒ素（As）と銀（Ag）の抽出工程については、２種類の多原子金属の非鉄の硫化鉱物のための確立した一般に参照される化学反応が適用され、かつ、この意味において、上記工程は下記の化学反応：
【０１１９】
【化３５】
2018532047.tif 000036
を有し、これまでに述べた技術的基準が全ての目的について優先的に適用される。
【０１２０】
８．第８の好ましい実施例：磁硫鉄鉱、黄鉄鉱及び白鉄鉱等の鉄の硫化鉱物の精鉱を製錬することによる、鉄の抽出
例えば磁硫鉄鉱（FeS）、黄鉄鉱及び白鉄鉱（いずれもFeS2）であるがこれに限定されない、硫化鉱物に含まれる鉄（Fe）を抽出するこの工程中、原子交換（化学反応の化学量論的均衡がそれを要求するならば）の促進剤としての鉄（Fe）と、フラックスとしての炭酸ナトリウム（Na2CO3）の両方を適切な方法で使用して、これにより鋳造され得るスラグが該工程の生成物として得られるようにするが、そのスラグは酸化第一鉄（FeO）及び硫化ナトリウム（Na2S）によって形成される低密度かつ低粘度のものでなければならならず、また、第２の生成物として、二酸化炭素（CO2）によって形成される対応するガス状排出物も生成しなければならない。また、同様にスラグの形成を効果的に制御するために、黄鉄鉱の場合はFe2S等の鉄の硫化鉱物のための確立した化学式を使用するが、その際、反応物質として二硫化鉄を有する場合は、後の工程で添加されるべき炭酸ナトリウム（Na2CO3）と鉄（Fe）のフラックスの両方の還元と再利用が可能となるように、１グラムモルの黄鉄鉱の製錬が、鉄（Fe）のグラム原子と１グラムの炭酸ナトリウム（Na2CO3）のフラックスで、生成されるスラグの組成を完全に制御するために適切な化学量論的量を考慮して、行われなければならないことを規定する。これは、鉄（Fe）の抽出工程からのスラグが３以上の化合物ではなく２化合物のみから主に形成され、該化合物の１つが水に可溶性（硫化ナトリウム）で、他方の化合物（酸化第一鉄）は水に可溶性でないように考慮をしなければならないことと、スラグ中の硫化第一鉄（FeS）の形成も下記の反応で避けるべきであることを暗示する。
【０１２１】
【化３６】
2018532047.tif 000037
【０１２２】
化学熱力学によれば、合理的なエネルギーコストを考慮して、上記の反応は７５０℃で開始し、かつ、好ましくは９５０℃で完了すべきである。
【０１２３】
スラグの組成を制御することにより、硫化ナトリウム（Na2S）の水（H2O）への高い溶解性を利用することができるが、酸化第一鉄（FeO）化合物を唯一の固体残留物にするためには、硫化鉄の精鉱用の製錬炉内で得られるスラグを溶液の反応炉内で、下記の電気化学的分離反応が起こるように硫化ナトリウム（Na2S）の溶解度を考慮して必要な量の液体水と混合することが不可欠である。
【０１２４】
【化３７】
2018532047.tif 000038
【０１２５】
そうして得られた溶液をろ過すると、酸化第一鉄（FeO）により形成される固形廃棄物だけが分離される。次に、該固形廃棄物の凝集と、続いて焼結を各炉において制御された温度で行うことにより、適切に焼結され、かつ「ペレット」に変換された、凝集した酸化第一鉄（FeO）の生成物が、FeOの「ペレット」が最終的に送られる場所である鉄還元炉内で要求される加圧耐圧の機械特性を獲得する。酸化第一鉄の「ペレット」に含まれる鉄の還元を実現するためには、還元ガス（一酸化炭素と水素）が生成される燃焼炉内に、石炭、冶金用コークスまたは天然ガス燃料が必要であり、かつ、それらに鉄の還元炉から再利用（リサイクル）されるガス状排出物である二酸化炭素（残留CO2）と一酸化炭素（残余CO）等を空気及び／または水蒸気（場合により要求される）と共に吹き込むと、９００℃〜１０００℃の温度で、適宜下記の化学反応を起こす。
【０１２６】
【化３８】
2018532047.tif 000039
【０１２７】
焼結された「ペレット」は、必要な期間、適切な流量の燃焼炉からの一酸化炭素（CO）と水素（H2）の還元ガスに曝されるように、鉄還元炉内に導かれて蓄積され、これにより、鉄の酸化状態を＋２からゼロに還元し、これにより下記の化学反応を利用して金属鉄（Fe）の抽出を可能にする。
【０１２８】
【化３９】
2018532047.tif 000040
【０１２９】
以上より、黄鉄鉱及び白鉄鉱（いずれも二硫化鉄（FeS2））、磁硫鉄鉱（硫化鉄（FeS））またはその他の硫化鉄から鉄を抽出する工程において、該工程における反応物質として考慮されなければならなくなる鉄（Fe）のグラム原子数または重量におけるその当量は、鋳造され得る黄鉄鉱及び／または白鉄鉱に含まれる鉄のグラム原子または重量におけるその当量がこの計算から控除されなければならないことを例外として、黄鉄鉱及び／または白鉄鉱（FeS2）に含まれる硫黄原子（S）の数に直接関係すると結論づけられる。また、一方で、鉄の抽出工程における反応物質であるフラックスとして考慮されなければならない炭酸ナトリウム（Na2CO3）のモル数または重量におけるその当量もまた、黄鉄鉱及び／または白鉄鉱（二硫化鉄（FeS2））の化学式中に存在する硫黄原子の量に直接関係する。１モルグラムの磁硫鉄鉱（FeS）が望まれる場合は、炭酸ナトリウムは１モルグラムだけがフラックスとして必要であることが規定される。酸化第一鉄（FeO）及び硫化ナトリウム（Na2S）から構成されていなければならないスラグの組成が制御できるように、上記に示したことを考慮する必要がある。これらの場合には、更なる生成物として二酸化炭素（CO2）のガス状排出物が得られる。既に述べたように、スラグの組成について適切な制御をすることにより、硫化ナトリウムの水に対する高い溶解性を利用することができ、その結果、対応するろ過を行った後には、酸化第一鉄（FeO）を唯一の固体残留物として得ることが可能になり、その固体残留物を凝集させ、次いで焼結することにより酸化第一鉄の「ペレット」が得られる。鉄の硫化鉱物からの抽出対象であった金属鉄は、このペレットから得られる。
【０１３０】
参考文献
（1） Aranguren F. & Mallol A. （1963）.Siderurgia, Madrid, Editorial Dossat.
（2） Aranguren F. & Mallol A. （1963）.
（3） Aranguren F. & Mallol A. （1963）.
（4） Bray J. （1968）. Metalurgia Extractiva de los Metales o Ferreos, Madrid. Ediciones Interciencia.
（5） Aranguren F. & Mallol A. （1963）.
（6） Zambrano C. （1988）. Apoyo a la puesta en marcha de la Planta de Carbonato de Sodio en solucion de Quimica del Pacifico S.A. Informe de Practicas. Facultad de Quimica e Ingenieria Quimica de la Universidad Nacional Mayor de San Marcos.
（7） Choppin G. & Jaffe B. （1970）.
（8） Costa A. （1955）. Breve estudio sobre la posibilidad de instalar una Planta de Carbonato de Sodio en el Peru. Tesis de Grado para optar el titulo de Ingeniero Quimico por la Universidad Nacional Mayor de San Marcos, Lima.
（9） Fung C. & Lujan R. （1978）.  Proyecto para la Instalacion de una Planta de Carbonato de Sodio en Quimica del Pacifico S.A.  Informe de Practicas en la Escuela Academico Profesional de Ingenieria Quimica. Facultad de Quimica e Ingenieria Quimica. Universidad Nacional Mayor de San Marcos, Lima. 
（10） Zambrano C. （1988）.
【図１】
2018532047.tif 000049
【図２】
2018532047.tif 000050
【図３】
2018532047.tif 000051
【図４】
2018532047.tif 000052
【図５】
2018532047.tif 000053
【図６】
2018532047.tif 000054
【図７】
2018532047.tif 000055
【図８】
2018532047.tif 000056
【手続補正書】
【提出日】平成30年5月18日(2018.5.18)
【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】
金属を含有する、結合鉄を伴うまたは伴わない硫化鉱物から、該金属を連続して抽出するための方法であって、前記方法は、関連する工程に由来するスラグ及び液体状排出物及びガス状排出物からの還元剤としての鉄及びフラックスとしての炭酸ナトリウムの再生と再利用を伴って、抽出対象の特定の単数または複数の前記金属を直接還元することを特徴とし、前記方法は、
‐製錬炉において金属を抽出するステップであって、限定されないが、鉛、銀、亜鉛、銅、モリブデン、アンチモン、ヒ素など、結合鉄を伴うまたは伴わない、かつ、一定の場合には金及び銀含有物を伴う、抽出対象金属を含有する鉄類及び／または非鉄の硫化鉱物の精鉱を、鉄を該非鉄金属の還元剤として使用し、かつ炭酸ナトリウムをフラックスとして使用して製錬することにより、抽出された溶融または粉末状の金属と、制御されて滑らかな、酸化第一鉄及び硫化ナトリウムからなるスラグと、二酸化炭素のガス状排出物を生ずるステップと、
‐２種類の中間生成物である、固体の前記酸化第一鉄とろ過された硫化ナトリウム溶液を得るために、スラグから硫化ナトリウムを選択的に水に溶解し、かつ、廃棄物をろ過するステップと、
‐前記ろ過された硫化ナトリウム溶液を炭酸ナトリウムの過飽和溶液と混合することによって再利用のために溶液の反応炉内で炭酸ナトリウムを再生させるステップであって、直接還元による前記非鉄金属の抽出工程から前記二酸化炭素のガス状排出物が捕捉され、かつ再利用され、かつ、前記混合液に吹き込まれることにより、再生炭酸ナトリウムと、中間生成物としての硫化水素ガスと水が生ずるステップと、
‐硫化水素ガスを除去し、かつ硫黄を得るステップであって、前記ガス状排出物を捕捉し、かつ固体／ガスの反応炉に導くことにより、該ガス状排出物が水和酸化鉄と反応して硫化鉄と水が得られ、適切な換気により、これらの生成物が、元素硫黄と水に変換され、再利用のための水和酸化鉄に再生するステップと、
‐酸化第一鉄を焼結するステップであって、ろ過により得られた固形廃棄物をまず凝集させてから１１００〜１３００℃の制御された温度で加熱し、その後いくらかのスラグを溶解させて、前記還元剤である鉄を再生する次段階において要求される物理特性である加圧強度を有する酸化第一鉄のペレットを得るステップと、
‐石炭、冶金用コークスまたは天然ガスを燃料として使用することによって燃焼炉内で得られる還元ガスである一酸化炭素と水素を生成させるステップであって、必要な空気と水蒸気が、本ステップが行われる該炉に吹き込まれ、前記還元剤である鉄が再生される前記還元炉から取り込まれる残留二酸化炭素と残余の一酸化炭素等の再利用ガスも吹き込まれるステップと、
‐再利用のための還元剤としての鉄を酸化第一鉄に含有される該金属を還元することによって再生するステップであって、該酸化第一鉄の残留物は、前記燃焼炉で生成される前記還元ガスである一酸化炭素と水素との適切な反応のために凝集されて焼結されたスラグの溶解に由来し、金属鉄は、硫化鉱物の精鉱の前記製錬炉において得られ、かつ再利用されるものであるステップ
を含むことを特徴とする、方法。
【請求項２】
卑金属及び貴金属を含有する鉄類及び／または非鉄の硫化鉱物から、該卑金属及び貴金属を抽出する方法であって、還元剤としての鉄とフラックスとしての炭酸ナトリウムを使用して、精鉱形態の抽出対象の単数または複数の金属であって、黄鉄鉱、硫ヒ鉄鉱、黄銅鉱中の、限定されないが、鉛、銀、亜鉛、銅、モリブデン、アンチモン、ヒ素などと、金及び／または銀が存在する場合はこれらとを製錬することによって、抽出された、溶融または粉末固体状態の単数または複数の金属と、制御されて滑らかな、酸化第一鉄及び硫化ナトリウムからなるスラグと、二酸化炭素のガス状排出物とを生ずることを特徴とする、方法。
【請求項３】
酸化第一鉄及び硫化ナトリウムからなるスラグを処理することにより金属鉄を得る方法であって、
‐スラグの化合物である硫化ナトリウムを水に溶解させるステップと、
‐固形廃棄物から酸化第一鉄をろ過するステップと、
‐酸化第一鉄の化合物のペレット形成のために、該化合物を凝集させて焼結するステップと、
‐石炭、冶金用コークスまたは天然ガスを酸素、水蒸気及び／または二酸化炭素と共に使用して、燃焼炉において得られる還元ガスである一酸化炭素及び／または水素を発生させるステップであって、該特定のステップは、任意に、前記還元ガスである一酸化炭素及び／または水素が生成されるのではなく獲得されることを条件として、省略されてもよい、ステップと、
‐一酸化炭素及び／または水素ガスを還元剤として使用して、酸化第一鉄のペレットに含有される鉄を還元するステップと、
を含むことを特徴とする、方法。
【請求項４】
二酸化炭素ガスから炭酸ナトリウムを得て、かつ、酸化第一鉄及び硫化ナトリウムからなるスラグを製錬する方法であって、
‐スラグの化合物である硫化ナトリウムを水に溶解させるステップと、
‐硫化ナトリウムの水への前記溶解から生ずる溶液をろ過して分離するステップと
‐ろ過された前記硫化ナトリウム溶液を二酸化炭素ガスと炭酸ナトリウムの過飽和溶液とを用いて処理するステップと、
‐炭酸ナトリウム結晶に変換するために、得られた重炭酸ナトリウム結晶をろ過して加熱するステップと、
‐固体／ガスの反応炉において水和酸化鉄結晶と反応させるために、前記ろ過された前記硫化ナトリウム溶液の処理において発生する硫化水素ガスを除去するステップと、
‐前記固体／ガスの反応炉において硫化鉄結晶と水を得るステップと、
‐水和酸化鉄を再利用のために再生すると同時に元素硫黄と水を生産するために、硫化鉄結晶と水に空気を通すステップと
を含むことを特徴とする、方法。
【請求項５】
鉄の硫化鉱物中の含有物として存在する金及び銀、及び／またはそれらの硫化物中に含有される該銀を抽出するために、炭酸ナトリウムをフラックスとして使用し、該当する場合には鉄を還元剤として使用し、及び追加の凝集体として、反応物質である、前記貴金属の抽出から得られる最終製品における金属鉛、金及び銀の担体も一緒に使用して、限定されないが、硫ヒ鉄鉱、黄鉄鉱、白鉄鉱、磁硫鉄鉱、黄銅鉱、輝銀鉱または針銀鉱などの鉱物の精鉱を製錬することを特徴とする、請求項２に記載の方法。
【請求項６】
限定されないが、磁硫鉄鉱及び硫ヒ鉄鉱の一硫化物、白鉄鉱及び黄鉄鉱の二硫化物などの、鉄の硫化鉱物の精鉱から金属鉄を抽出する方法であって、炭酸ナトリウムをフラックスとして使用し、及び適宜追加の鉄を還元剤として使用して前記精鉱を製錬することによって生ずる、酸化第一鉄及び硫化ナトリウムからなるスラグから金属鉄を抽出する方法において、当該製錬投入材料は、
‐炭酸ナトリウムをフラックスとして使用し、かつ、追加の鉄を還元剤または反応物質として適宜使用して、鉄の硫化鉱物の精鉱を製錬するステップと、
‐スラグの化合物である硫化ナトリウムを水に溶解させるステップと、
‐固形廃棄物から酸化第一鉄をろ過するステップと、
‐酸化第一鉄の化合物のペレット形成のために、該酸化第一鉄を凝集させて焼結するステップと、
‐石炭、冶金用コークスまたは天然ガスを酸素、水蒸気及び／または二酸化炭素と共に使用して、燃焼炉において得られる還元ガスである一酸化炭素及び水素を発生させるステップであって、該ステップは、前記還元ガスである一酸化炭素及び／または水素が獲得されることを条件として省略されてもよい、ステップと、
‐一酸化炭素及び／または水素ガスを還元剤として使用して、酸化第一鉄のペレットを含有する鉄を還元するステップを行うことによって再生され、かつ再利用されるものであること
を特徴とする、方法。
【請求項７】
金属を含有する鉄類及び非鉄の硫化鉱物の精鉱から該金属を直接還元する請求項1に記載の方法であって、１種の金属の非鉄の硫化鉱物についての下記一般反応： 
【化１】
2018532047.tif 000057
（ここで、
‐Mは、鉛、銀、亜鉛、銅、モリブデン、アンチモンなどの抽出対象の非鉄金属である
が、これに限定されない、
‐MxSyは、そこから金属Mが抽出される前記硫化鉱物の化学式であり、
‐x及びyは、それぞれ、MxSyから抽出される金属M及び硫黄の原子数を示し、前記方法におけるその他の反応物質の化学量論係数と得られる前記生成物の化学量論係数は、これらの値に依存する）
を通して、前記方法に必要な鉄（還元剤）及び炭酸ナトリウム（フラックス）の必要量を決定することによって、前記還元剤及びフラックスの再生と再利用を可能にする、前記スラグの組成の制御を行うことを特徴とする、方法。
【請求項８】
金属を含有する鉄類及び非鉄の硫化鉱物の精鉱から該金属を直接還元する請求項１に記載の方法であって、１種の金属の鉄類の硫化鉱物についての下記一般反応： 
【化２】
2018532047.tif 000058
（ここで、
‐Mは、銅、ヒ素、鉛、亜鉛などの抽出対象の非鉄金属であるが、これに限定されない、
‐MxFeySzは、そこから金属Mが抽出される、鉄類の硫化鉱物の化学式であり、
‐x、y、zは、それぞれ、MxFeySzから抽出される金属M、鉄及び硫黄の原子数を示し、
その他の反応物質の化学量論係数と前記方法において得られる前記生成物の化学量論係数は、これらの値に依存する）
を通して、前記方法に必要な鉄（還元剤）及び炭酸ナトリウム（フラックス）の必要量を決定することによって、前記還元剤及びフラックスの再生と再利用を可能にする、前記スラグの組成の制御を行うことを特徴とする、方法。
【請求項９】
金属を含有する鉄類及び非鉄の硫化鉱物の精鉱から該金属を直接還元する請求項１に記載の方法であって、金及び／または銀を含む、１種の金属の鉄類及び／または非鉄の硫化鉱物についての下記一般反応：
【化３】
2018532047.tif 000059
（ここで、
‐Mは、銅、ヒ素、鉛、亜鉛などの抽出対象の非鉄金属であるが、これに限定されない、
‐MxFeySzは、そこから結合金属M及び貴金属が抽出される、鉄類及び非鉄の硫化鉱物（y=0の場合）について設定される化学式であり、
‐x、y、zは、それぞれ、MxFeySzから抽出される金属M、鉄及び硫黄の原子数を示し、その他の反応物質の化学量論係数と前記方法において得られる前記生成物の化学量論係数は、これらの値に依存し、
‐(Au, Ag)mは、鉱物マトリックスMxFeySz内の、数「m」で示される金（Au）、銀（Ag）及びエレクトラム（Au／Ag）の含有物を表し、
‐Pbは、量「n」で反応物質と共に加えられて金及び銀の最終担体となる、金属鉛を示す）
を通して、前記方法に必要な鉄（還元剤）及び炭酸ナトリウム（フラックス）の必要量を決定することによって、前記還元剤及びフラックスの再生と再利用を可能にする、前記スラグの組成の制御を行うことを特徴とする、方法。
【請求項１０】
金属を含有する鉄類及び非鉄の硫化鉱物の精鉱から該金属を直接還元する請求項１に記載の方法であって、１種の金属の鉄類及び／または非鉄のいくつかの硫化鉱物の組み合わせについての下記一般反応：
【化４】
2018532047.tif 000060
またはこれに等しい以下の式：
【化５】
2018532047.tif 000061
（ここで、
‐M1及びM2は、銅、ヒ素などの抽出対象の非鉄金属であるが、これに限定されない、
‐(M1)aFebSc及び(M2)xFeySzは、そこから非鉄金属M1及びM2が抽出される、鉄類及び／または非鉄の硫化鉱物（y=0の場合）について設定される化学式であり、
‐下付き文字a、b、c及びx、y、zは、(M1)aFebSc及び(M2)xFeySzにおける、金属M1及びM2と、鉄及び硫黄の原子数を示し、その他の反応物質（還元剤及びフラックス）の化学量論係数と前記方法において得られる前記生成物（溶融金属、スラグ、及びガス状排出物）の化学量論係数は、それらの値に依存する）
を通して、前記方法に必要な鉄（還元剤）及び炭酸ナトリウム（フラックス）の必要量を決定することによって、前記還元剤及びフラックスの再生と再利用を可能にする、前記スラグの組成の制御を行うことを特徴とする、方法。
【請求項１１】
金属を含有する鉄類及び非鉄の硫化鉱物の精鉱から該金属を直接還元する請求項１に記載の方法であって、鉄類及び／または非鉄の２種の金属から成る硫化鉱物についての下記一般反応：
【化６】
2018532047.tif 000062
（ここで、
‐M1及びM2は、アンチモン、亜鉛、銅、銀、ヒ素、コバルトなどの抽出対象の非鉄金属であるが、これに限定されない、
‐(M1)a(M2)bFeySzは、そこから非鉄金属M1及びM2が抽出される、鉄類及び／または非鉄の硫化鉱物（y=0の場合）について設定される化学式であり、
‐下付き文字a、b及びy、zは、それぞれ、(M1)a(M2)bFeySzにおける金属M1及びM2、鉄及び硫黄の原子数を示し、その他の反応物質（還元剤及びフラックス）の化学量論係数と前記方法において得られる前記生成物（溶融金属、スラグ、及びガス状排出物）の化学量論係数は、それらの値に依存する）
を通して、前記方法に必要な鉄（還元剤）及び炭酸ナトリウム（フラックス）の必要量を決定することによって、前記還元剤及びフラックスの再生と再利用を可能にする、前記スラグの組成の制御を行うことを特徴とする、方法。
【請求項１２】
金属を含有する鉄類及び非鉄の硫化鉱物の精鉱から該金属を直接還元する請求項１に記載の方法であって、鉄類及び非鉄の２種の金属から成る硫化鉱物の組み合わせについての下記一般反応：
【化７】
2018532047.tif 000063
（ここで、
‐M1、M2、M3及びM4は、アンチモン、亜鉛、銅、銀、ヒ素、コバルトなどの抽出対象の非鉄金属であるが、これに限定されない、
‐(M1)a(M2)bFecSd及び(M3)w(M4)xFeySzは、そこから非鉄金属M1、M2、M3及びM4が抽出される鉄類及び非鉄の硫化鉱物の化学式であり、
‐下付き文字a、b、c、d及びw、x、y、zは、それぞれ、(M1)a(M2)bFecSd及び(M3)w(M4)xFeySzにおける、金属M1、M2、M3及びM4、鉄及び硫黄の原子数を示し、その他の反応物質（還元剤及びフラックス）の化学量論係数と前記方法において得られる前記生成物（溶融金属、スラグ、及びガス状排出物）の化学量論係数は、それらの値に依存する
（ただし、前記化学量論的式は、下記のいずれか（または全て）の場合
・２種の金属から成る硫化鉱物の化学式が共通の非鉄金属を含むとき、即ち、（M1, M2）が部分的に（M3, M4）に等しいとき、及び
・２種の金属から成る硫化鉱物の組み合わせにおいて、前記硫化鉱物の一方が鉄類の硫化鉱物であり、かつ、他方が非鉄の硫化鉱物であるとき
であっても有効であることに留意が必要であり、
この点に関して、上記２つの場合が同時に存在するときは、下記の化学量論的式：
【化８】
2018532047.tif 000064
が成り立ち、式中、M4 = M2、かつ、y = 0である。））
を通して、前記方法に必要な鉄（還元剤）及び炭酸ナトリウム（フラックス）の必要量を決定することによって、前記還元剤及びフラックスの再生と再利用を可能にする、前記スラグの組成の制御を行うことを特徴とする、方法。
【国際調査報告】
2018532047.tif 000065
2018532047.tif 000066
2018532047.tif 000067
2018532047.tif 000068