(57)【要約】【課題】従来と比較して操業時間を大きく短縮でき、かつ、省エネルギー化された粗鉛の精製方法を提供する。【解決手段】ＩＳＰ法の熔鉱炉より得られ、不純物として銅を含む粗鉛を、０．８〜１．３℃／ｍｉｎの昇温速度で加熱熔解し、その後の工程にわたって、熔湯温度を３５０〜４１０℃の範囲内に維持しつつ、２．０〜２．２ｋＷ／ｍ3の攪拌動力にて、熔湯を攪拌することにより、空気と前記銅を含む不純物とを接触させてドロスを形成させ、該ドロスを前記熔湯から分離回収して、前記粗鉛の銅品位を０．１％以下とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
不純物として銅を含む粗鉛を加熱熔解し、その後の工程にわたって、熔湯温度を３５０〜４１０℃の範囲内に維持しつつ、２．０ｋＷ／ｍ3以上２．５ｋＷ／ｍ3未満の攪拌動力にて、熔湯を攪拌することにより、空気と前記銅を含む不純物とを接触させて、ドロスを形成させ、該ドロスを前記熔湯から分離回収して、前記粗鉛の銅品位を０．１％以下とする、粗鉛の精製方法。
【請求項２】
前記攪拌動力を２．２ｋＷ／ｍ3以下とする請求項１に記載の粗鉛の精製方法。
【請求項３】
前記加熱熔解に際して、前記粗鉛の熔解後における熔体の昇温速度を０．８〜１．３℃／ｍｉｎとする請求項１または２に記載の粗鉛の精製方法。
【請求項４】
前記不純物として銅を含む粗鉛が、鉛・亜鉛同時製錬法の熔鉱炉より得られる請求項１〜３のいずれか一項に記載の粗鉛の精製方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電解精製により純度９９．９９％以上の高純度鉛を得るために、鉛・亜鉛同時製錬法（ＩＳＰ法）の熔鉱炉より得られる粗鉛を精製し、銅品位が０．１％未満の粗鉛を得る粗鉛の精製方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
鉛と亜鉛とを含有する原料より、鉛と亜鉛とを回収する製錬方法の一つに、ＩＳＰ法がある。かかるＩＳＰ法では、原料を熔鉱炉で還元剤とともに熔解し、鉛を粗鉛として回収し、得られた粗鉛を電解精製により純度９９．９９％以上の電気鉛とし、製品としている。
【０００３】
熔鉱炉から得られる粗鉛中には、銅を主として多くの不純物が含まれており、電解精製に先立ち、不純物を除去することが必要となる。特に銅は、粗鉛中に通常２〜３％含まれるが、銅は、電解精製に悪影響を及ぼすため、残存する銅品位を０．１％程度まで、減少させておくことが必要となる。
【０００４】
粗鉛から、銅を含む各種不純物の除去方法としては、粗鉛を、たとえば粗鉛鍋と称される外熱式の鍋に投入し、鍋を加熱して、鍋中の粗鉛を熔解し、得られた熔湯を３５０〜４００℃に維持しつつ攪拌することにより、空気と接触させ、不純物を粉状酸化物（ドロス）として濃縮し、熔湯表面に浮遊させ、該ドロスを熔湯から分離回収する方法がある。
【０００５】
この方法において初期段階で発生するドロスは、熔湯との分離性が悪く、流動性も低い。また、融点も高く、ある一定量のドロスが生成すると、粗鉛鍋の表面の縁から凝固し始め、攪拌状況を著しく悪化させる。このため、この方法の終盤では、熔湯温度を５００〜６００℃まで上昇させて、凝固したドロスを熔解させて、攪拌を続け、ドロスを回収する。
【０００６】
ところで、熔湯中に残存する銅品位と熔湯温度とには、図１に示したような関係がある。この関係によれば、粗鉛中の銅品位を０．１％以下とするためには、熔湯の温度を３５０〜４１０℃とすることが必要である。しかしながら、前述の方法では、熔湯との分離性を高めるために、終盤に熔湯温度を５００〜６００℃に上昇させざるを得ないため、得られる粗鉛中の銅品位は、０．５％程度になってしまう。
【０００７】
そこで、５００〜６００℃の熔湯温度において攪拌により生成したドロスをいったん回収し、その後、熔湯温度を３５０〜４１０℃まで下げて、熔湯を攪拌し、再び、銅等の不純物をドロスとして分離回収することが必要となる。この方法では、熔解に９時間程度、攪拌精製に９時間、鋳造に６時間という計２４時間の連続操業となり、不測の事態に対応する時間的余裕が全くないという問題があった。
【０００８】
かかる問題を解消する方法として、特許文献１には、温度約５００℃未満の液体金属鉛を収容しているサーモスタット式の釜に、釜の壁の温度と、釜の壁から５ｃｍの距離に位置する鉛の温度との間の温度差が、２０℃未満となるように撹拌しつつ、粗鉛を約１０００℃の熔湯として導入し、不純物をドロスに転換させて回収し、その後、３２０〜３４０℃に冷却させた後、表面に蓄積した粉状物質を回収するという粗鉛の精製方法が記載されている。３２０〜３４０℃に温度を下げるには、同一の釜を用いても、別の釜で行ってもよい。
【０００９】
特許文献１に記載された方法では、ドロスの生成開始時の温度が、１０００℃のように極めて高いため、ドロス自体の流動性も高く、初期に発生するドロスは、熔湯との分離性において問題はない。しかしながら、１０００℃のように極めて高い温度で粗鉛を熔解することは、省エネルギーという観点から奨励することはできず、また、この方法からは、操業時間を短縮させる効果をもたらす要因を窺うことはできない。
【特許文献１】特開昭６０−２３４９２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、従来と比較して操業時間を大きく短縮でき、かつ、省エネルギー化された粗鉛の精製方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に係る粗鉛の精製方法は、不純物として銅を含む粗鉛を加熱熔解し、その後の工程にわたって、熔湯温度を３５０〜４１０℃の範囲内に維持しつつ、２．０ｋＷ／ｍ3以上２．５ｋＷ／ｍ3未満の攪拌動力にて、熔湯を攪拌することにより、空気と前記銅を含む不純物とを接触させて、ドロスを形成させ、該ドロスを前記熔湯から分離回収して、前記粗鉛の銅品位を０．１％以下とする。
【００１２】
さらに、前記攪拌動力を２．２ｋＷ／ｍ3以下とすることが好ましい。
【００１３】
また、前記加熱熔解に際して、前記粗鉛の熔解後における熔体の昇温速度を０．８〜１．３℃／ｍｉｎとすることが好ましい。
【００１４】
また、本発明の一態様では、前記不純物として銅を含む粗鉛が、ＩＳＰ法の熔鉱炉より得られる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の方法によれば、精製の終盤で熔湯温度を５００〜６００℃まで上昇させ、かつ、４１０℃以下に冷却させる工程が不要となるため、必要とされる操業時間を大幅に短縮することができる。
【００１６】
また、熔湯を極めて高温で導入する必要もないことから、操業時間の短縮も相まって、操業における省エネルギー化が達成される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明の粗鉛の精製方法では、不純物として銅を含む粗鉛を加熱熔解した後、ドロスの除去までの工程にわたって、熔湯温度を３５０〜４１０℃に維持する。該工程において、熔湯を攪拌するための攪拌動力を２．０ｋＷ／ｍ3以上２．５ｋＷ／ｍ3未満、好ましくは２．２ｋＷ／ｍ3以下とする。熔湯の攪拌により、空気と不純物とが接触し、不純物がドロスとなる。
【００１８】
熔湯温度を３５０〜４１０℃に維持するのは、最終的に得られる粗鉛中の銅品位を０．１％以下とするためである。４１０℃を超えると、かかる銅品位を０．１％以下にすることができない。一方、３５０℃以下でも、銅をドロスとして分離回収できるが、後工程のアノード鋳造においてメタルの流動性を考慮して熔湯温度を４１０℃付近に設定することから、熔湯温度を下げすぎることは、加熱に要するエネルギーと時間のロスに繋がるため、好ましくない。
【００１９】
攪拌動力を２．０ｋＷ／ｍ3以上とするのは、攪拌動力が２．０ｋＷ／ｍ3より下回ると、初期段階で発生したドロスが粗鉛鍋の表面の縁から凝固し始めてしまい、その熔解のために熔湯温度を前記範囲を超えて上昇させる必要が生ずる。
【００２０】
一方、攪拌動力に上限を設けるのは、粗鉛鍋から熔湯が溢れたり、熔湯が飛散したりして、操業上の安全性の問題があるからである。粗鉛鍋に構造的な対策を施さない場合には、攪拌動力の上限は、２．２ｋＷ／ｍ3程度である。初期段階で発生するドロスが粗鉛鍋の縁に固着することを防止する効果の観点からは、これ以上攪拌動力を上げる必要はない。ただし、攪拌機の羽根周りのガイド（振れ止め）の構造を工夫するなど、熔湯のオーバーフローに対する構造的対策を施すことにより、２．５ｋＷ／ｍ3程度まで、攪拌動力を上げることは可能である。
【００２１】
本発明では、加熱熔解に際して、前記粗鉛の熔解後における熔体の昇温速度を０．８〜１．３℃／ｍｉｎとすることが望ましい。熔体の昇温速度が０．８℃／ｍｉｎより小さいと、時間がかかりすぎ、操業時間短縮の効果を損なう。一方、熔体の昇温速度が１．３℃／ｍｉｎを超えると、均一な熔解が損なわれたり、炉寿命の短縮を招いたりする可能性があり、かつ、操業の安全性に支障が出る可能性もある。なお、熔体は、すべての粗鉛が熔解している必要はなく、ほとんどの粗鉛が熔解している状態を含むものである。
【００２２】
本発明では、初期段階で発生するドロスを粗鉛鍋の縁に固着させることなく、その後の工程にわたって、３５０〜４１０℃という、粗鉛中の銅品位を０．１％以下に規制できる範囲内に、熔湯温度を維持できる。かかる熔湯温度で攪拌により生成したドロスを熔湯から分離回収することにより、不純物除去後の粗銅における銅品位を０．１％以下とすることができる。該粗銅は鋳造によって鉛アノードとされ、電解精製工程に導入される。
【００２３】
本発明の方法は、ＩＳＰ法の熔鉱炉より得られる粗鉛に適用すると、特に有効である。
【実施例】
【００２４】
（実施例１）
ＩＳＰ法で操業している熔鉱炉から産出され、銅品位２．５％の粗鉛６０ｔを、実効容量８０ｔ、攪拌機付きの外熱式粗鉛鍋に受け入れ、粗鉛の熔解後に、熔体を１℃／ｍｉｎの昇温速度で、３５０℃まで９時間かけて昇温させた。
【００２５】
熔湯温度を３５０〜４１０℃に維持し、攪拌機の攪拌動力を２．１ｋＷ／ｍ3として、熔湯を攪拌し、空気と不純物とを接触させて、ドロスを生成させた。この状態を５時間維持して、その間に生成したドロスを熔湯から分離回収した。
【００２６】
その後、熔湯を４時間保温し、熔湯全量を鋳造して鉛アノードを得た。なお、保温時間を含めて鋳造の終了までに６時間を要した。粗鉛中の不純物を除去する工程（熔解および攪拌精製）は１４時間であり、鋳造工程を含めた工程全体では２０時間であった。特に、攪拌精製工程に要する時間が従来と比較して半分程度となり、全体として、従来の２４時間と比較して大幅な操業時間の短縮が達成されたことが理解される。
【００２７】
得られた鉛アノード中の銅品位は、０．０８２％であった。また、得られた鉛アノードを用いた電解精製により、純度９９．９９％の電気鉛が得られた。
【００２８】
（実施例２）
攪拌機の攪拌動力を２．０ｋＷ／ｍ3としたこと以外は、実施例１と同様にして鉛アノードを得た。得られた鉛アノード中の銅品位は、０．０８５％であった。また、得られた鉛アノードを用いた電解精製により、純度９９．９９％の電気鉛が得られた。なお、操業時間は、実施例１と同程度であった。
【００２９】
（実施例３）
攪拌機の攪拌動力を２．２ｋＷ／ｍ3としたこと以外は、実施例１と同様にして鉛アノードを得た。得られた鉛アノード中の銅品位は、０．０８０％であった。また、得られた鉛アノードを用いた電解精製により、純度９９．９９％の電気鉛が得られた。なお、操業時間は、実施例１と同程度であった。
【００３０】
（比較例１）
実施例１と同様に、粗鉛を熔体化させ、熔体を３５０℃まで昇温させた。
【００３１】
熔湯温度を３５０〜４１０℃に維持し、攪拌機の攪拌動力を１．８ｋＷ／ｍ3として、熔湯を攪拌し、空気と不純物とを接触させて、ドロスを生成させた。工程の初期段階で発生したドロスは、粗鉛鍋の縁に固着したため、攪拌の開始直後から、１℃／ｍｉｎの昇温速度で、５２０℃まで２時間かけて熔湯を昇温させ、粗鉛鍋の縁から分離したドロスを除去した後、１℃／ｍｉｎの降温速度で、４１０℃まで２時間かけて降温し、その後、この状態を５時間維持して、その間に生成したドロスを熔湯から分離回収した。かかる攪拌精製の工程全体の所要時間は、９時間であった。
【００３２】
その後、熔湯を４時間保温し、熔湯全量を鋳造して鉛アノードを得た。なお、保温時間を含めて鋳造の終了までに６時間を要した。粗鉛中の不純物を除去する工程（熔解および攪拌精製）は１８時間であり、鋳造工程を含めた工程全体では２４時間であった。
【００３３】
なお、得られた鉛アノード中の銅品位は、０．１％であり、品位的には問題がなかった。
【００３４】
（比較例２）
攪拌機の攪拌動力を２．５ｋＷ／ｍ3としたこと以外は、実施例１と同様にして操業を行ったところ、熔湯が粗鉛鍋よりオーバーフローして危険となったため、操業を中止した。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】熔湯中に残存する銅品位と熔湯温度との関係を示したグラフである。
【図１】
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