(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
硫化銅精鉱を溶錬して得られる銅マットに対し、ＣａＯを含む溶剤を用いた酸化溶錬を行うことにより、カルシウムフェライト系スラグを生じさせるとともに粗銅を得る硫化銅精鉱の溶錬方法であって、
前記カルシウムフェライト系スラグ中のＣａＯとＣｕ２Ｏの成分量が、前記酸化溶錬温度における溶銅共存下でのＣａＯ−ＦｅＯＸ−Ｃｕ２Ｏ三元系状態図（但し、１≦ｘ≦１．５）からＣａＯ−Ｃｕ２Ｏの二成分のみで表した二成分状態図における均一溶融範囲内になるように、前記銅マットに添加する前記溶剤の量、又は前記酸化溶錬における酸素分圧を調整することを特徴とする硫化銅精鉱の溶錬方法。
【請求項２】
前記均一溶融範囲は、前記酸化溶錬温度１１５０℃のときの前記三元系状態図からＣａＯ−Ｃｕ2Ｏ二成分のみを表した二成分状態図において、
１７≦（％Ｃｕ2Ｏ）≦６６の場合に、
式１：
％ＣａＯ＝−２.８０×１０-1×（％Ｃｕ2Ｏ）＋２３.１
かつ、式２：
％ＣａＯ＝−５.３３×１０-5×（％Ｃｕ2Ｏ）3＋８.２９×１０-3×（％Ｃｕ2Ｏ）2−４.０９×１０-1×（％Ｃｕ2Ｏ）＋２３.２
で囲まれる領域で規定されることを特徴とする請求項１記載の硫化銅精鉱の溶錬方法。
【請求項３】
前記均一溶融範囲は、前記酸化溶錬温度１２００℃のときの前記三元系状態図からＣａＯ−Ｃｕ2Ｏ二成分のみを表した二成分状態図において、
１１≦（％Ｃｕ2Ｏ）≦５０の場合に、
式３：
％ＣａＯ＝−２.７１×１０-1×（％Ｃｕ2Ｏ）＋２２.０
かつ、式４：
％ＣａＯ＝６.６６×１０-2×（％Ｃｕ2Ｏ）＋１８.４
で囲まれる領域と、
２.５≦（％Ｃｕ2Ｏ）≦５.２の場合に、
式５：
％ＣａＯ＝９.４０×１０-1×（％Ｃｕ2Ｏ）＋１５.９
かつ、式６：
％ＣａＯ＝−２.２８×ｌｎ（％Ｃｕ2Ｏ）＋２４.７
で囲まれる領域と
で規定されることを特徴とする請求項１記載の硫化銅精鉱の溶錬方法。
【請求項４】
前記均一溶融範囲は、前記酸化溶錬温度１２５０℃のときの前記三元系状態図からＣａＯ−Ｃｕ2Ｏ二成分のみを表した二成分状態図において、
２.５≦（％Ｃｕ2Ｏ）≦３５の場合に、
式７：
％ＣａＯ＝−６.１１×１０-5×（％Ｃｕ2Ｏ）4＋５.３１×１０-3×（％Ｃｕ2Ｏ）3−１.６４×１０-1×（％Ｃｕ2Ｏ）2＋１.８６×（％Ｃｕ2Ｏ）＋１１.１
かつ、式８：
％ＣａＯ＝３.７４×１０-5×（％Ｃｕ2Ｏ）4−３.５３×１０-3×（％Ｃｕ2Ｏ）3＋１.２１×１０-1×（％Ｃｕ2Ｏ）2−１.５３×（％Ｃｕ2Ｏ）＋２９.６
で囲まれる領域で規定されることを特徴とする請求項１記載の硫化銅精鉱の溶錬方法。
【請求項５】
前記均一溶融範囲は、前記酸化溶錬温度１３００℃のときの前記三元系状態図からＣａＯ−Ｃｕ2Ｏ二成分のみを表した二成分状態図において、
３≦（％Ｃｕ2Ｏ）≦２３の場合に、
式９：
％ＣａＯ＝２.０７×１０-3×（％Ｃｕ2Ｏ）3−１.０８×１０-1×（％Ｃｕ2Ｏ）2＋１.６９×（％Ｃｕ2Ｏ）＋７.０４
かつ、式１０：
％ＣａＯ＝−１.１８×１０-3×（％Ｃｕ2Ｏ）3＋６.０３×１０-2×（％Ｃｕ2Ｏ）2−７.５４×１０-1×（％Ｃｕ2Ｏ）＋３０.８
で囲まれる領域で規定されることを特徴とする請求項１記載の硫化銅精鉱の溶錬方法。
【請求項６】
前記均一溶融範囲は、前記酸化溶錬温度１３５０℃のときの前記三元系状態図からＣａＯ−Ｃｕ2Ｏ二成分のみを表した二成分状態図において、
４≦（％Ｃｕ2Ｏ）≦１８.７の場合に
式１１：
％ＣａＯ＝３.９１×１０-3×（％Ｃｕ2Ｏ）3−１.７４×１０-1×（％Ｃｕ2Ｏ）2＋２.５１×（％Ｃｕ2Ｏ）＋１.１９
かつ、式１２：
％ＣａＯ＝−２.５７×１０-3×（％Ｃｕ2Ｏ）3＋１.３８×１０-1×（％Ｃｕ2Ｏ）2−２.１５×（％Ｃｕ2Ｏ）＋４３.５
で囲まれる領域で規定されることを特徴とする請求項１記載の硫化銅精鉱の溶錬方法。
【請求項７】
前記均一溶融範囲は、前記酸化溶錬温度１４００℃のときの前記三元系状態図からＣａＯ−Ｃｕ2Ｏ二成分のみを表した二成分状態図において、
５.４≦（％Ｃｕ2Ｏ）≦３０の場合に、
式１３：
％ＣａＯ＝１.２７×１０-3×（％Ｃｕ2Ｏ）3−９.００×１０-2×（％Ｃｕ2Ｏ）2＋２.０２×（％Ｃｕ2Ｏ）−４.３５
かつ、式１４：
％ＣａＯ＝６.２８×１０-4×（％Ｃｕ2Ｏ）3−４.０８×１０-2×（％Ｃｕ2Ｏ）2＋４.９７×１０-1×（％Ｃｕ2Ｏ）＋３５.９
で囲まれる領域で規定されることを特徴とする請求項１記載の硫化銅精鉱の溶錬方法。
【請求項８】
前記均一溶融範囲は、前記酸化溶錬温度が１１５０℃を超え１２００℃未満において、
１７≦（％Ｃｕ2Ｏ）≦５０の場合に、
前記酸化溶錬温度１１５０℃で適用される式１：
％ＣａＯ＝−２.８０×１０-1×（％Ｃｕ2Ｏ）＋２３.１
と、前記酸化溶錬温度１２００℃で適用される式３：
％ＣａＯ＝−２.７１×１０-1×（％Ｃｕ2Ｏ）＋２２.０
とを用い、１１５０℃を超え１２００℃未満の所定の温度に対する内挿法により％ＣａＯと％Ｃｕ2Ｏの値の組を複数求め、各値の組をＣａＯ−Ｃｕ2Ｏ座標上で結んだ一本の曲線を得るとともに、
前記酸化溶錬温度１１５０℃で適用される式２：
％ＣａＯ＝−５.３３×１０-5×（％Ｃｕ2Ｏ）3＋８.２９×１０-3×（％Ｃｕ2Ｏ）2−４.０９×１０-1×（％Ｃｕ2Ｏ）＋２３.２
と、前記酸化溶錬温度１２００℃で適用される式４：
％ＣａＯ＝６.６６×１０-2×（％Ｃｕ2Ｏ）＋１８.４
とを用い、１１５０℃を超え１２００℃未満の所定の温度に対する内挿法により％ＣａＯと％Ｃｕ2Ｏの値の組を複数求め、各値の組をＣａＯ−Ｃｕ2Ｏ座標上で結んだ一本の曲線を得、
前記三元系状態図からＣａＯ−Ｃｕ2Ｏ二成分のみを表した二成分状態図において前記各曲線で囲まれる領域で規定され、
さらに、１１＜（％Ｃｕ2Ｏ）＜１７の場合に、
前記式１と前記式３とを用い、各式において％Ｃｕ2Ｏ＝１７としたとき、１１５０℃を超え１２００℃未満の所定の温度に対する内挿法により％ＣａＯと％Ｃｕ2Ｏの値の組を１つ求めるとともに、
前記式１と、前記式３とを用い、前記式１において％Ｃｕ2Ｏ＝１７とし前記式３において％Ｃｕ2Ｏ＝１１としたとき、１１５０℃を超え１２００℃未満の所定の温度に対し内挿法により％ＣａＯと％Ｃｕ2Ｏの値の組を１つ求め、
前記式２と、前記式４とを用い、各式において％Ｃｕ2Ｏ＝１７としたとき、１１５０℃を超え１２００℃未満の所定の温度に対する内挿法により％ＣａＯと％Ｃｕ2Ｏの値の組を１つ求めるとともに、
前記式２と、前記式４とを用い、前記式２において％Ｃｕ2Ｏ＝１７とし前記式４において％Ｃｕ2Ｏ＝１１としたとき、１１５０℃を超え１２００℃未満の所定の温度に対し内挿法により％ＣａＯと％Ｃｕ2Ｏの値の組を１つ求め、
前記三元系状態図からＣａＯ−Ｃｕ2Ｏ二成分のみを表した二成分状態図において前記各点を頂点とする四角形の領域で規定され、
さらに、５０＜（％Ｃｕ2Ｏ）＜６６の場合に、
前記式１と前記式３とを用い、各式において％Ｃｕ2Ｏ＝５０としたとき、１１５０℃を超え１２００℃未満の所定の温度に対する内挿法により％ＣａＯと％Ｃｕ2Ｏの値の組を１つ求めるとともに、
前記式１と前記式３とを用い、前記式１において％Ｃｕ2Ｏ＝６６とし前記式３において％Ｃｕ2Ｏ＝５０としたとき、１１５０℃を超え１２００℃未満の所定の温度に対し内挿法により％ＣａＯと％Ｃｕ2Ｏの値の組を１つ求め、
前記式２と前記式４とを用い、各式において％Ｃｕ2Ｏ＝５０としたとき、１１５０℃を超え１２００℃未満の所定の温度に対する内挿法により％ＣａＯと％Ｃｕ2Ｏの値の組を１つ求めるとともに、
前記式２と前記式４とを用い、前記式２において％Ｃｕ2Ｏ＝６６とし前記式４において％Ｃｕ2Ｏ＝５０としたとき、１１５０℃を超え１２００℃未満の所定の温度に対し内挿法により％ＣａＯと％Ｃｕ2Ｏの値の組を１つ求め、
前記三元系状態図からＣａＯ−Ｃｕ2Ｏ二成分のみを表した二成分状態図において前記各点を頂点とする四角形の領域で規定されることを特徴とする請求項１記載の硫化銅精鉱の溶錬方法。
【請求項９】
前記均一溶融範囲は、前記酸化溶錬温度が１２００℃を超え１２５０℃未満において、
２.５≦（％Ｃｕ2Ｏ）≦５.２の場合に、
前記酸化溶錬温度１２００℃で適用される式５：
％ＣａＯ＝９.４０×１０-1×（％Ｃｕ2Ｏ）＋１５.９
と、前記酸化溶錬温度１２５０℃で適用される式７：
％ＣａＯ＝−６.１１×１０-5×（％Ｃｕ2Ｏ）4＋５.３１×１０-3×（％Ｃｕ2Ｏ）3−１.６４×１０-1×（％Ｃｕ2Ｏ）2＋１.８６×（％Ｃｕ2Ｏ）＋１１.１
とを用い、１２００℃を超え１２５０℃未満の所定の温度に対する内挿法により％ＣａＯと％Ｃｕ2Ｏの値の組を複数求め、各値の組をＣａＯ−Ｃｕ2Ｏ座標上で結んだ一本の曲線を得るとともに、
前記酸化溶錬温度１２００℃で適用される式６：
％ＣａＯ＝−２.２８×ｌｎ（％Ｃｕ2Ｏ）＋２４.７
と、前記酸化溶錬温度１２５０℃で適用される式８：
％ＣａＯ＝３.７４×１０-5×（％Ｃｕ2Ｏ）4−３.５３×１０-3×（％Ｃｕ2Ｏ）3＋１.２１×１０-1×（％Ｃｕ2Ｏ）2−１.５３×（％Ｃｕ2Ｏ）＋２９.６
とを用い、１２００℃を超え１２５０℃未満の所定の温度に対する内挿法により％ＣａＯと％Ｃｕ2Ｏの値の組を複数求め、各値の組をＣａＯ−Ｃｕ2Ｏ座標上で結んだ一本の曲線を得、
前記三元系状態図からＣａＯ−Ｃｕ2Ｏ二成分のみを表した二成分状態図において前記各曲線で囲まれる領域で規定され、
さらに、１１≦（％Ｃｕ2Ｏ）≦３５の場合に、
前記酸化溶錬温度１２００℃で適用される式３：
％ＣａＯ＝−２.７１×１０-1×（％Ｃｕ2Ｏ）＋２２.０
と、前記式７とを用い、１２００℃を超え１２５０℃未満の所定の温度に対する内挿法により％ＣａＯと％Ｃｕ2Ｏの値の組を複数求め、各値の組をＣａＯ−Ｃｕ2Ｏ座標上で結んだ一本の曲線を得るとともに、
前記酸化溶錬温度１２００℃で適用される式４：
％ＣａＯ＝６.６６×１０-2×（％Ｃｕ2Ｏ）＋１８.４
と、前記式８とを用い、１２００℃を超え１２５０℃未満の所定の温度に対する内挿法により％ＣａＯと％Ｃｕ2Ｏの値の組を複数求め、各値の組をＣａＯ−Ｃｕ2Ｏ座標上で結んだ一本の曲線を得、
前記三元系状態図からＣａＯ−Ｃｕ2Ｏ二成分のみを表した二成分状態図において前記各曲線で囲まれる領域で規定され、
さらに、５.２＜（％Ｃｕ2Ｏ）＜１１の場合に、
前記式５と前記式７とを用い、各式において％Ｃｕ2Ｏ＝５.２としたとき、１２００℃を超え１２５０℃未満の所定の温度に対する内挿法により％ＣａＯと％Ｃｕ2Ｏの値の組を１つ求めるとともに、
前記式３と、前記式７とを用い、各式において％Ｃｕ2Ｏ＝１１としたとき、１２００℃を超え１２５０℃未満の所定の温度に対し内挿法により％ＣａＯと％Ｃｕ2Ｏの値の組を１つ求め、前記各値の組をＣａＯ−Ｃｕ2Ｏ座標上で結んだ一本の直線を得るとともに、
前記式６と前記式８とを用い、各式において％Ｃｕ2Ｏ＝５.２としたとき、１２００℃を超え１２５０℃未満の所定の温度に対する内挿法により％ＣａＯと％Ｃｕ2Ｏの値の組を１つ求めるとともに、
前記式４と、前記式８とを用い、各式において％Ｃｕ2Ｏ＝１１としたとき、１２００℃を超え１２５０℃未満の所定の温度に対し内挿法により％ＣａＯと％Ｃｕ2Ｏの値の組を１つ求め、前記各値の組をＣａＯ−Ｃｕ2Ｏ座標上で結んだ一本の直線を得、
前記三元系状態図からＣａＯ−Ｃｕ2Ｏ二成分のみを表した二成分状態図において前記各直線で囲まれる領域で規定され、
さらに、３５＜（％Ｃｕ2Ｏ）＜５０の場合に、
前記式３と前記式７とを用い、各式において％Ｃｕ2Ｏ＝３５としたとき、１２００℃を超え１２５０℃未満の所定の温度に対する内挿法により％ＣａＯと％Ｃｕ2Ｏの値の組を１つ求めるとともに、
前記式３と前記式７とを用い、前記式３において％Ｃｕ2Ｏ＝５０とし前記式７において％Ｃｕ2Ｏ＝３５としたとき、１２００℃を超え１２５０℃未満の所定の温度に対する内挿法により％ＣａＯと％Ｃｕ2Ｏの値の組を１つ求め、
前記式４と前記式８とを用い、各式において％Ｃｕ2Ｏ＝３５としたとき、１２００℃を超え１２５０℃未満の所定の温度に対する内挿法により％ＣａＯと％Ｃｕ2Ｏの値の組を１つ求めるとともに、
前記式４と前記式８とを用い、前記式４において％Ｃｕ2Ｏ＝５０とし前記式８において％Ｃｕ2Ｏ＝３５としたとき、１２００℃を超え１２５０℃未満の所定の温度に対する内挿法により％ＣａＯと％Ｃｕ2Ｏの値の組を１つ求め、
前記三元系状態図からＣａＯ−Ｃｕ2Ｏ二成分のみを表した二成分状態図において前記各点を頂点とする四角形の領域で規定されることを特徴とする請求項１記載の硫化銅精鉱の溶錬方法。
【請求項１０】
前記均一溶融範囲は、前記酸化溶錬温度が１２５０℃を超え１３００℃未満において、
３≦（％Ｃｕ2Ｏ）≦２３の場合に、
前記酸化溶錬温度１２５０℃で適用される式７：
％ＣａＯ＝−６.１１×１０-5×（％Ｃｕ2Ｏ）4＋５.３１×１０-3×（％Ｃｕ2Ｏ）3−１.６４×１０-1×（％Ｃｕ2Ｏ）2＋１.８６×（％Ｃｕ2Ｏ）＋１１.１
と、前記酸化溶錬温度１３００℃で適用される式９：
％ＣａＯ＝２.０７×１０-3×（％Ｃｕ2Ｏ）3−１.０８×１０-1×（％Ｃｕ2Ｏ）2＋１.６９×（％Ｃｕ2Ｏ）＋７.０４
とを用い、１２５０℃を超え１３００℃未満の所定の温度に対する内挿法により％ＣａＯと％Ｃｕ2Ｏの値の組を複数求め、各値の組をＣａＯ−Ｃｕ2Ｏ座標上で結んだ一本の曲線を得るとともに、
前記酸化溶錬温度１２５０℃で適用される式８：
％ＣａＯ＝３.７４×１０-5×（％Ｃｕ2Ｏ）4−３.５３×１０-3×（％Ｃｕ2Ｏ）3＋１.２１×１０-1×（％Ｃｕ2Ｏ）2−１.５３×（％Ｃｕ2Ｏ）＋２９.６
と、前記酸化溶錬温度１３００℃で適用される式１０：
％ＣａＯ＝−１.１８×１０-3×（％Ｃｕ2Ｏ）3＋６.０３×１０-2×（％Ｃｕ2Ｏ）2−７.５４×１０-1×（％Ｃｕ2Ｏ）＋３０.８
とを用い、１２５０℃を超え１３００℃未満の所定の温度に対する内挿法により％ＣａＯと％Ｃｕ2Ｏの値の組を複数求め、各値の組をＣａＯ−Ｃｕ2Ｏ座標上で結んだ一本の曲線を得、
前記三元系状態図からＣａＯ−Ｃｕ2Ｏ二成分のみを表した二成分状態図において前記各曲線で囲まれる領域で規定され、
さらに、２.５＜（％Ｃｕ2Ｏ）＜３の場合に、
前記式７と前記式９とを用い、各式において％Ｃｕ2Ｏ＝３としたとき、１２５０℃を超え１３００℃未満の所定の温度に対する内挿法により％ＣａＯと％Ｃｕ2Ｏの値の組を１つ求めるとともに、
前記式７と前記式９とを用い、前記式７において％Ｃｕ2Ｏ＝２.５とし前記式９において％Ｃｕ2Ｏ＝３としたとき、１２５０℃を超え１３００℃未満の所定の温度に対し内挿法により％ＣａＯと％Ｃｕ2Ｏの値の組を１つ求め、
前記式８と前記式１０とを用い、各式において％Ｃｕ2Ｏ＝３としたとき、１２５０℃を超え１３００℃未満の所定の温度に対する内挿法により％ＣａＯと％Ｃｕ2Ｏの値の組を１つ求めるとともに、
前記式８と前記式１０とを用い、前記式８において％Ｃｕ2Ｏ＝２.５とし前記式１０において％Ｃｕ2Ｏ＝３としたとき、１２５０℃を超え１３００℃未満の所定の温度に対し内挿法により％ＣａＯと％Ｃｕ2Ｏの値の組を１つ求め、
前記三元系状態図からＣａＯ−Ｃｕ2Ｏ二成分のみを表した二成分状態図において前記各点を頂点とする四角形の領域で規定され、
さらに、２３＜（％Ｃｕ2Ｏ）＜３５の場合に、
前記式７と前記式９とを用い、各式において％Ｃｕ2Ｏ＝２３としたとき、１２５０℃を超え１３００℃未満の所定の温度に対する内挿法により％ＣａＯと％Ｃｕ2Ｏの値の組を１つ求めるとともに、
前記式７と前記式９とを用い、前記式７において％Ｃｕ2Ｏ＝３５とし前記式９において％Ｃｕ2Ｏ＝２３としたとき、１２５０℃を超え１３００℃未満の所定の温度に対し内挿法により％ＣａＯと％Ｃｕ2Ｏの値の組を１つ求め、
前記式８と前記式１０とを用い、各式において％Ｃｕ2Ｏ＝２３としたとき、１２５０℃を超え１３００℃未満の所定の温度に対する内挿法により％ＣａＯと％Ｃｕ2Ｏの値の組を１つ求めるとともに、
前記式８と前記式１０とを用い、前記式８において％Ｃｕ2Ｏ＝３５とし前記式１０において％Ｃｕ2Ｏ＝２３としたとき、１２５０℃を超え１３００℃未満の所定の温度に対し内挿法により％ＣａＯと％Ｃｕ2Ｏの値の組を１つ求め、
前記三元系状態図からＣａＯ−Ｃｕ2Ｏ二成分のみを表した二成分状態図において前記各点を頂点とする四角形の領域で規定されることを特徴とする請求項１記載の硫化銅精鉱の溶錬方法。
【請求項１１】
前記均一溶融範囲は、前記酸化溶錬温度が１３００℃を超え１３５０℃未満において、
４≦（％Ｃｕ2Ｏ）≦１８.７の場合に、
前記酸化溶錬温度１３００℃で適用される式９：
％ＣａＯ＝２.０７×１０-3×（％Ｃｕ2Ｏ）3−１.０８×１０-1×（％Ｃｕ2Ｏ）2＋１.６９×（％Ｃｕ2Ｏ）＋７.０４
と、前記酸化溶錬温度１３５０℃で適用される式１１：
％ＣａＯ＝３.９１×１０-3×（％Ｃｕ2Ｏ）3−１.７４×１０-1×（％Ｃｕ2Ｏ）2＋２.５１×（％Ｃｕ2Ｏ）＋１.１９
とを用い、１３００℃を超え１３５０℃未満の所定の温度に対する内挿法により％ＣａＯと％Ｃｕ2Ｏの値の組を複数求め、各値の組をＣａＯ−Ｃｕ2Ｏ座標上で結んだ一本の曲線を得るとともに、
前記酸化溶錬温度１３００℃で適用される式１０：
％ＣａＯ＝−１.１８×１０-3×（％Ｃｕ2Ｏ）3＋６.０３×１０-2×（％Ｃｕ2Ｏ）2−７.５４×１０-1×（％Ｃｕ2Ｏ）＋３０.８
と、前記酸化溶錬温度１３５０℃で適用される式１２：
％ＣａＯ＝−２.５７×１０-3×（％Ｃｕ2Ｏ）3＋１.３８×１０-1×（％Ｃｕ2Ｏ）2−２.１５×（％Ｃｕ2Ｏ）＋４３.５
とを用い、１３００℃を超え１３５０℃未満の所定の温度に対する内挿法により％ＣａＯと％Ｃｕ2Ｏの値の組を複数求め、各値の組をＣａＯ−Ｃｕ2Ｏ座標上で結んだ一本の曲線を得、
前記三元系状態図からＣａＯ−Ｃｕ2Ｏ二成分のみを表した二成分状態図において前記各曲線で囲まれる領域で規定され、
さらに、３＜（％Ｃｕ2Ｏ）＜４の場合に、
前記式９と前記式１１とを用い、各式において％Ｃｕ2Ｏ＝４としたとき、１３００℃を超え１３５０℃未満の所定の温度に対する内挿法により％ＣａＯと％Ｃｕ2Ｏの値の組を１つ求めるとともに、
前記式９と前記式１１とを用い、前記式９において％Ｃｕ2Ｏ＝３とし前記式１１において％Ｃｕ2Ｏ＝４としたとき、１３００℃を超え１３５０℃未満の所定の温度に対し内挿法により％ＣａＯと％Ｃｕ2Ｏの値の組を１つ求め、
前記式１０と前記式１２とを用い、各式において％Ｃｕ2Ｏ＝４としたとき、１３００℃を超え１３５０℃未満の所定の温度に対する内挿法により％ＣａＯと％Ｃｕ2Ｏの値の組を１つ求めるとともに、
前記式１０と前記式１２とを用い、前記式１０において％Ｃｕ2Ｏ＝３とし前記式１２において％Ｃｕ2Ｏ＝４としたとき、１３００℃を超え１３５０℃未満の所定の温度に対し内挿法により％ＣａＯと％Ｃｕ2Ｏの値の組を１つ求め、
前記三元系状態図からＣａＯ−Ｃｕ2Ｏ二成分のみを表した二成分状態図において前記各点を頂点とする四角形の領域で規定され、
さらに、１８.７＜（％Ｃｕ2Ｏ）＜２３の場合に、
前記式９と前記式１１とを用い、各式において％Ｃｕ2Ｏ＝１８.７としたとき、１３００℃を超え１３５０℃未満の所定の温度に対する内挿法により％ＣａＯと％Ｃｕ2Ｏの値の組を１つ求めるとともに、
前記式９と前記式１１とを用い、前記式９において％Ｃｕ2Ｏ＝２３とし前記式１１において％Ｃｕ2Ｏ＝１８.７としたとき、１３００℃を超え１３５０℃未満の所定の温度に対し内挿法により％ＣａＯと％Ｃｕ2Ｏの値の組を１つ求め、
前記式１０と前記式１２とを用い、各式において％Ｃｕ2Ｏ＝１８.７としたとき、１３００℃を超え１３５０℃未満の所定の温度に対する内挿法により％ＣａＯと％Ｃｕ2Ｏの値の組を１つ求めるとともに、
前記式１０と前記式１２とを用い、前記式１０において％Ｃｕ2Ｏ＝２３とし前記式１２において％Ｃｕ2Ｏ＝１８.７としたとき、１３００℃を超え１３５０℃未満の所定の温度に対し内挿法により％ＣａＯと％Ｃｕ2Ｏの値の組を１つ求め、
前記三元系状態図からＣａＯ−Ｃｕ2Ｏ二成分のみを表した二成分状態図において前記各点を頂点とする四角形の領域で規定されることを特徴とする請求項１記載の硫化銅精鉱の溶錬方法。
【請求項１２】
前記均一溶融範囲は、前記酸化溶錬温度が１３５０℃を超え１４００℃未満において、
５.４≦（％Ｃｕ2Ｏ）≦１８.７の場合に、
前記酸化溶錬温度１３５０℃で適用される式１１：
％ＣａＯ＝３.９１×１０-3×（％Ｃｕ2Ｏ）3−１.７４×１０-1×（％Ｃｕ2Ｏ）2＋２.５１×（％Ｃｕ2Ｏ）＋１.１９
と、前記酸化溶錬温度１４００℃で適用される式１３：
％ＣａＯ＝１.２７×１０-3×（％Ｃｕ2Ｏ）3−９.００×１０-2×（％Ｃｕ2Ｏ）2＋２.０２×（％Ｃｕ2Ｏ）−４.３５
とを用い、１３５０℃を超え１４００℃未満の所定の温度に対する内挿法により％ＣａＯと％Ｃｕ2Ｏの値の組を複数求め、各値の組をＣａＯ−Ｃｕ2Ｏ座標上で結んだ一本の曲線を得るとともに、
前記酸化溶錬温度１３５０℃で適用される式１２：
％ＣａＯ＝−２.５７×１０-3×（％Ｃｕ2Ｏ）3＋１.３８×１０-1×（％Ｃｕ2Ｏ）2−２.１５×（％Ｃｕ2Ｏ）＋４３.５
と、前記酸化溶錬温度１４００℃で適用される式１４：
％ＣａＯ＝６.２８×１０-4×（％Ｃｕ2Ｏ）3−４.０８×１０-2×（％Ｃｕ2Ｏ）2＋４.９７×１０-1×（％Ｃｕ2Ｏ）＋３５.９
とを用い、１３５０℃を超え１４００℃未満の所定の温度に対する内挿法により％ＣａＯと％Ｃｕ2Ｏの値の組を複数求め、各値の組をＣａＯ−Ｃｕ2Ｏ座標上で結んだ一本の曲線を得、
前記三元系状態図からＣａＯ−Ｃｕ2Ｏ二成分のみを表した二成分状態図において前記各曲線で囲まれる領域で規定され、
さらに、４＜（％Ｃｕ2Ｏ）＜５.４の場合に、
前記式１１と前記式１３とを用い、各式において％Ｃｕ2Ｏ＝５.４としたとき、１３５０℃を超え１４００℃未満の所定の温度に対する内挿法により％ＣａＯと％Ｃｕ2Ｏの値の組を１つ求めるとともに、
前記式１１と前記式１３とを用い、前記式１１において％Ｃｕ2Ｏ＝４とし前記式１３において％Ｃｕ2Ｏ＝５.４としたとき、１３５０℃を超え１４００℃未満の所定の温度に対し内挿法により％ＣａＯと％Ｃｕ2Ｏの値の組を１つ求め、
前記式１２と前記式１４とを用い、各式において％Ｃｕ2Ｏ＝５.４としたとき、１３５０℃を超え１４００℃未満の所定の温度に対する内挿法により％ＣａＯと％Ｃｕ2Ｏの値の組を１つ求めるとともに、
前記式１２と前記式１４とを用い、前記式１２において％Ｃｕ2Ｏ＝４とし前記式１４において％Ｃｕ2Ｏ＝５.４としたとき、１３５０℃を超え１４００℃未満の所定の温度に対し内挿法により％ＣａＯと％Ｃｕ2Ｏの値の組を１つ求め、
前記三元系状態図からＣａＯ−Ｃｕ2Ｏ二成分のみを表した二成分状態図において前記各点を頂点とする四角形の領域で規定され、
さらに、１８.７＜（％Ｃｕ2Ｏ）＜３０の場合に、
前記式１１と前記式１３とを用い、各式において％Ｃｕ2Ｏ＝１８.７としたとき、１３５０℃を超え１４００℃未満の所定の温度に対する内挿法により％ＣａＯと％Ｃｕ2Ｏの値の組を１つ求めるとともに、
前記式１１と前記式１３とを用い、前記式１１において％Ｃｕ2Ｏ＝１８.７とし前記式１３において％Ｃｕ2Ｏ＝３０としたとき、１３５０℃を超え１４００℃未満の所定の温度に対し内挿法により％ＣａＯと％Ｃｕ2Ｏの値の組を１つ求め、
前記式１２と前記式１４とを用い、各式において％Ｃｕ2Ｏ＝１８.７としたとき、１３５０℃を超え１４００℃未満の所定の温度に対する内挿法により％ＣａＯと％Ｃｕ2Ｏの値の組を１つ求めるとともに、
前記式１２と前記式１４とを用い、前記式１２において％Ｃｕ2Ｏ＝１８.７とし前記式１４において％Ｃｕ2Ｏ＝３０としたとき、１３５０℃を超え１４００℃未満の所定の温度に対し内挿法により％ＣａＯと％Ｃｕ2Ｏの値の組を１つ求め、
前記三元系状態図からＣａＯ−Ｃｕ2Ｏ二成分のみを表した二成分状態図において前記各点を頂点とする四角形の領域で規定されることを特徴とする請求項１記載の硫化銅精鉱の溶錬方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は銅の乾式製錬法に関し、特に、硫化銅精鉱から得られたマットを酸化溶錬して粗銅を得る溶錬方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、銅の溶融製錬法は、１）硫化銅精鉱を酸化溶融し、鉱石中のＦｅの一部を酸化しスラグとして除去するとともに、Ｓの一部をＳＯ2として除去し、一方でＣｕをＦｅＳとＣｕ2Ｓの混合物であるマットとして濃縮するマット溶錬工程、２）次いで得られたマットをさらに酸化してＦｅをスラグとして除去し、Ｆｅをほとんど含まない白カワ（Ｃｕ2Ｓ）を得る白カワ製造工程、３）白カワをさらに酸化して粗銅を得る造銅工程、からなっている。マット溶錬炉としては一般的に自溶炉が用いられ、白カワ製造工程と造銅工程は通常、転炉で行われる。
【０００３】
転炉工程では、通常、溶剤として珪酸鉱を添加して鉄シリケートスラグを形成するようになっているが、マットをさらに酸化して白カワや粗銅とする際、上記鉄シリケートスラグが酸化されて固体マグネタイトが析出し、スラグの流動性が低下するという問題がある。そこで、工程をバッチ式とし、白カワとスラグの共存状態下で吹錬を一旦中断して炉を傾転させてスラグを排出し、白カワのみを転炉内に残した後、粗銅になるまで酸化を行うようになっている。但し、この方法では、バッチ式に伴う生産効率の低下や操業の煩雑化を招くという問題がある。
【０００４】
このようなことから、三菱連続製銅法やフラッシュコンバータ法では、転炉工程でカルシウムフェライト系スラグを形成させることで上記マグネタイトの析出を回避してスラグの流動性を確保し、銅品位６５〜７０重量％のマットから粗銅の連続製造を可能としている。これらの方法では、スラグの流動性を確保できる操業条件を経験的に求め、その条件を維持するような操業を行っている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記したカルシウムフェライト系スラグはＣｕを含んでいるが、転炉工程で処理するマットの量やマット中銅品位の変化により、スラグ中のＣｕ濃度は変動し、又、酸化の過不足によってもスラグ中のＣｕ濃度は変動する。そして、それに伴ってスラグの組成が変化すると、スラグ中にマグネタイト、ＣａＦｅ2Ｏ4、あるいはＣａ2Ｆｅ2Ｏ5が混在し、以下の問題が生じる。
（１）スラグの粘性、あるいは見かけ上の粘性が増大し、転炉の排出口からのスラグ流出が妨げられたり、フォーミング（泡立）を起こして操業が阻害される。
（２）増大したスラグの粘性を低下させるため、通常の条件より高温で操業する必要が生じ、エネルギーコストが増大したり炉体レンガの損耗が促進される。
（３）スラグ中に固体マグネタイトが混在すると、マグネタイトが炉体へ付着して炉の有効容積を減少させる。
（４）スラグ中にＣａＦｅ2Ｏ4、あるいはＣａ2Ｆｅ2Ｏ5が混在すると、溶剤であるＣａＯ源（ＣａＣＯ3等）が溶解せず、スラグ流出口から排出されて無駄になる。
【０００６】
そして、このようなトラブルが生じた場合、その原因が判明するまで操業を中断する必要が生じるので、生産効率の低下等を招く。
【０００７】
本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、カルシウムフェライト系スラグを用いて銅を溶錬する際に、スラグの粘性増大やスラグ中の固体析出に伴うトラブルがなく、安定した連続製錬が可能な硫化銅精鉱の溶錬方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記した目的を達成するために、請求項１記載の硫化銅精鉱の溶錬方法は、硫化銅精鉱を溶錬して得られる銅マットに対し、ＣａＯを含む溶剤を用いた酸化溶錬を行うことにより、カルシウムフェライト系スラグを生じさせるとともに粗銅を得る硫化銅精鉱の溶錬方法であって、前記カルシウムフェライト系スラグ中のＣａＯとＣｕ２Ｏの成分量が、前記酸化溶錬温度における溶銅共存下でのＣａＯ−ＦｅＯＸ−Ｃｕ２Ｏ三元系状態図（但し、１≦ｘ≦１．５）からＣａＯ−Ｃｕ２Ｏの二成分のみで表した二成分状態図における均一溶融範囲内になるように、前記銅マットに添加する前記溶剤の量、又は前記酸化溶錬における酸素分圧を調整することを特徴とする。
【０００９】
前記均一溶融範囲は、前記酸化溶錬温度１１５０℃のときの前記三元系状態図からＣａＯ−Ｃｕ2Ｏ二成分のみを表した二成分状態図において、１７≦（％Ｃｕ2Ｏ）≦６６の場合に、式１：％ＣａＯ＝−２.８０×１０-1×（％Ｃｕ2Ｏ）＋２３.１かつ、式２：％ＣａＯ＝−５.３３×１０-5×（％Ｃｕ2Ｏ）3＋８.２９×１０-3×（％Ｃｕ2Ｏ）2−４.０９×１０-1×（％Ｃｕ2Ｏ）＋２３.２で囲まれる領域で規定されることが好ましい。
【００１０】
前記均一溶融範囲は、前記酸化溶錬温度１２００℃のときの前記三元系状態図からＣａＯ−Ｃｕ2Ｏ二成分のみを表した二成分状態図において、１１≦（％Ｃｕ2Ｏ）≦５０の場合に、式３：％ＣａＯ＝−２.７１×１０-1×（％Ｃｕ2Ｏ）＋２２.０かつ、式４：％ＣａＯ＝６.６６×１０-2×（％Ｃｕ2Ｏ）＋１８.４で囲まれる領域と、２.５≦（％Ｃｕ2Ｏ）≦５.２の場合に、式５：％ＣａＯ＝９.４０×１０-1×（％Ｃｕ2Ｏ）＋１５.９かつ、式６：％ＣａＯ＝−２.２８×ｌｎ（％Ｃｕ2Ｏ）＋２４.７で囲まれる領域とで規定されることが好ましい。
【００１１】
前記均一溶融範囲は、前記酸化溶錬温度１２５０℃のときの前記三元系状態図からＣａＯ−Ｃｕ2Ｏ二成分のみを表した二成分状態図において、２.５≦（％Ｃｕ2Ｏ）≦３５の場合に、式７：％ＣａＯ＝−６.１１×１０-5×（％Ｃｕ2Ｏ）4＋５.３１×１０-3×（％Ｃｕ2Ｏ）3−１.６４×１０-1×（％Ｃｕ2Ｏ）2＋１.８６×（％Ｃｕ2Ｏ）＋１１.１かつ、式８：％ＣａＯ＝３.７４×１０-5×（％Ｃｕ2Ｏ）4−３.５３×１０-3×（％Ｃｕ2Ｏ）3＋１.２１×１０-1×（％Ｃｕ2Ｏ）2−１.５３×（％Ｃｕ2Ｏ）＋２９.６で囲まれる領域で規定されることが好ましい。
【００１２】
前記均一溶融範囲は、前記酸化溶錬温度１３００℃のときの前記三元系状態図からＣａＯ−Ｃｕ2Ｏ二成分のみを表した二成分状態図において、３≦（％Ｃｕ2Ｏ）≦２３の場合に、式９：％ＣａＯ＝２.０７×１０-3×（％Ｃｕ2Ｏ）3−１.０８×１０-1×（％Ｃｕ2Ｏ）2＋１.６９×（％Ｃｕ2Ｏ）＋７.０４かつ、式１０：％ＣａＯ＝−１.１８×１０-3×（％Ｃｕ2Ｏ）3＋６.０３×１０-2×（％Ｃｕ2Ｏ）2−７.５４×１０-1×（％Ｃｕ2Ｏ）＋３０.８で囲まれる領域で規定されることが好ましい。
【００１３】
前記均一溶融範囲は、前記酸化溶錬温度１３５０℃のときの前記三元系状態図からＣａＯ−Ｃｕ2Ｏ二成分のみを表した二成分状態図において、４≦（％Ｃｕ2Ｏ）≦１８.７の場合に式１１：％ＣａＯ＝３.９１×１０-3×（％Ｃｕ2Ｏ）3−１.７４×１０-1×（％Ｃｕ2Ｏ）2＋２.５１×（％Ｃｕ2Ｏ）＋１.１９かつ、式１２：％ＣａＯ＝−２.５７×１０-3×（％Ｃｕ2Ｏ）3＋１.３８×１０-1×（％Ｃｕ2Ｏ）2−２.１５×（％Ｃｕ2Ｏ）＋４３.５で囲まれる領域で規定されることが好ましい。
【００１４】
前記均一溶融範囲は、前記酸化溶錬温度１４００℃のときの前記三元系状態図からＣａＯ−Ｃｕ2Ｏ二成分のみを表した二成分状態図において、５.４≦（％Ｃｕ2Ｏ）≦３０の場合に、式１３：％ＣａＯ＝１.２７×１０-3×（％Ｃｕ2Ｏ）3−９.００×１０-2×（％Ｃｕ2Ｏ）2＋２.０２×（％Ｃｕ2Ｏ）−４.３５かつ、式１４：％ＣａＯ＝６.２８×１０-4×（％Ｃｕ2Ｏ）3−４.０８×１０-2×（％Ｃｕ2Ｏ）2＋４.９７×１０-1×（％Ｃｕ2Ｏ）＋３５.９で囲まれる領域で規定されることが好ましい。
【００１５】
前記均一溶融範囲は、前記酸化溶錬温度が１１５０℃を超え１２００℃未満において、１７≦（％Ｃｕ2Ｏ）≦５０の場合に、前記酸化溶錬温度１１５０℃で適用される式１：％ＣａＯ＝−２.８０×１０-1×（％Ｃｕ2Ｏ）＋２３.１と、前記酸化溶錬温度１２００℃で適用される式３：％ＣａＯ＝−２.７１×１０-1×（％Ｃｕ2Ｏ）＋２２.０とを用い、１１５０℃を超え１２００℃未満の所定の温度に対する内挿法により％ＣａＯと％Ｃｕ2Ｏの値の組を複数求め、各値の組をＣａＯ−Ｃｕ2Ｏ座標上で結んだ一本の曲線を得るとともに、前記酸化溶錬温度１１５０℃で適用される式２：％ＣａＯ＝−５.３３×１０-5×（％Ｃｕ2Ｏ）3＋８.２９×１０-3×（％Ｃｕ2Ｏ）2−４.０９×１０-1×（％Ｃｕ2Ｏ）＋２３.２と、前記酸化溶錬温度１２００℃で適用される式４：％ＣａＯ＝６.６６×１０-2×（％Ｃｕ2Ｏ）＋１８.４とを用い、１１５０℃を超え１２００℃未満の所定の温度に対する内挿法により％ＣａＯと％Ｃｕ2Ｏの値の組を複数求め、各値の組をＣａＯ−Ｃｕ2Ｏ座標上で結んだ一本の曲線を得、前記三元系状態図からＣａＯ−Ｃｕ2Ｏ二成分のみを表した二成分状態図において前記各曲線で囲まれる領域で規定され、さらに、１１＜（％Ｃｕ2Ｏ）＜１７の場合に、前記式１と前記式３とを用い、各式において％Ｃｕ2Ｏ＝１７としたとき、１１５０℃を超え１２００℃未満の所定の温度に対する内挿法により％ＣａＯと％Ｃｕ2Ｏの値の組を１つ求めるとともに、前記式１と、前記式３とを用い、前記式１において％Ｃｕ2Ｏ＝１７とし前記式３において％Ｃｕ2Ｏ＝１１としたとき、１１５０℃を超え１２００℃未満の所定の温度に対し内挿法により％ＣａＯと％Ｃｕ2Ｏの値の組を１つ求め、前記式２と、前記式４とを用い、各式において％Ｃｕ2Ｏ＝１７としたとき、１１５０℃を超え１２００℃未満の所定の温度に対する内挿法により％ＣａＯと％Ｃｕ2Ｏの値の組を１つ求めるとともに、前記式２と、前記式４とを用い、前記式２において％Ｃｕ2Ｏ＝１７とし前記式４において％Ｃｕ2Ｏ＝１１としたとき、１１５０℃を超え１２００℃未満の所定の温度に対し内挿法により％ＣａＯと％Ｃｕ2Ｏの値の組を１つ求め、前記三元系状態図からＣａＯ−Ｃｕ2Ｏ二成分のみを表した二成分状態図において前記各点を頂点とする四角形の領域で規定され、さらに、５０＜（％Ｃｕ2Ｏ）＜６６の場合に、前記式１と前記式３とを用い、各式において％Ｃｕ2Ｏ＝５０としたとき、１１５０℃を超え１２００℃未満の所定の温度に対する内挿法により％ＣａＯと％Ｃｕ2Ｏの値の組を１つ求めるとともに、前記式１と前記式３とを用い、前記式１において％Ｃｕ2Ｏ＝６６とし前記式３において％Ｃｕ2Ｏ＝５０としたとき、１１５０℃を超え１２００℃未満の所定の温度に対し内挿法により％ＣａＯと％Ｃｕ2Ｏの値の組を１つ求め、前記式２と前記式４とを用い、各式において％Ｃｕ2Ｏ＝５０としたとき、１１５０℃を超え１２００℃未満の所定の温度に対する内挿法により％ＣａＯと％Ｃｕ2Ｏの値の組を１つ求めるとともに、前記式２と前記式４とを用い、前記式２において％Ｃｕ2Ｏ＝６６とし前記式４において％Ｃｕ2Ｏ＝５０としたとき、１１５０℃を超え１２００℃未満の所定の温度に対し内挿法により％ＣａＯと％Ｃｕ2Ｏの値の組を１つ求め、���記三元系状態図からＣａＯ−Ｃｕ2Ｏ二成分のみを表した二成分状態図において前記各点を頂点とする四角形の領域で規定されることが好ましい。
【００１６】
前記均一溶融範囲は、前記酸化溶錬温度が１２００℃を超え１２５０℃未満において、２.５≦（％Ｃｕ2Ｏ）≦５.２の場合に、前記酸化溶錬温度１２００℃で適用される式５：％ＣａＯ＝９.４０×１０-1×（％Ｃｕ2Ｏ）＋１５.９と、前記酸化溶錬温度１２５０℃で適用される式７：％ＣａＯ＝−６.１１×１０-5×（％Ｃｕ2Ｏ）4＋５.３１×１０-3×（％Ｃｕ2Ｏ）3−１.６４×１０-1×（％Ｃｕ2Ｏ）2＋１.８６×（％Ｃｕ2Ｏ）＋１１.１とを用い、１２００℃を超え１２５０℃未満の所定の温度に対する内挿法により％ＣａＯと％Ｃｕ2Ｏの値の組を複数求め、各値の組をＣａＯ−Ｃｕ2Ｏ座標上で結んだ一本の曲線を得るとともに、前記酸化溶錬温度１２００℃で適用される式６：％ＣａＯ＝−２.２８×ｌｎ（％Ｃｕ2Ｏ）＋２４.７と、前記酸化溶錬温度１２５０℃で適用される式８：％ＣａＯ＝３.７４×１０-5×（％Ｃｕ2Ｏ）4−３.５３×１０-3×（％Ｃｕ2Ｏ）3＋１.２１×１０-1×（％Ｃｕ2Ｏ）2−１.５３×（％Ｃｕ2Ｏ）＋２９.６とを用い、１２００℃を超え１２５０℃未満の所定の温度に対する内挿法により％ＣａＯと％Ｃｕ2Ｏの値の組を複数求め、各値の組をＣａＯ−Ｃｕ2Ｏ座標上で結んだ一本の曲線を得、前記三元系状態図からＣａＯ−Ｃｕ2Ｏ二成分のみを表した二成分状態図において前記各曲線で囲まれる領域で規定され、さらに、１１≦（％Ｃｕ2Ｏ）≦３５の場合に、前記酸化溶錬温度１２００℃で適用される式３：％ＣａＯ＝−２.７１×１０-1×（％Ｃｕ2Ｏ）＋２２.０と、前記式７とを用い、１２００℃を超え１２５０℃未満の所定の温度に対する内挿法により％ＣａＯと％Ｃｕ2Ｏの値の組を複数求め、各値の組をＣａＯ−Ｃｕ2Ｏ座標上で結んだ一本の曲線を得るとともに、前記酸化溶錬温度１２００℃で適用される式４：％ＣａＯ＝６.６６×１０-2×（％Ｃｕ2Ｏ）＋１８.４と、前記式８とを用い、１２００℃を超え１２５０℃未満の所定の温度に対する内挿法により％ＣａＯと％Ｃｕ2Ｏの値の組を複数求め、各値の組をＣａＯ−Ｃｕ2Ｏ座標上で結んだ一本の曲線を得、前記三元系状態図からＣａＯ−Ｃｕ2Ｏ二成分のみを表した二成分状態図において前記各曲線で囲まれる領域で規定され、さらに、５.２＜（％Ｃｕ2Ｏ）＜１１の場合に、前記式５と前記式７とを用い、各式において％Ｃｕ2Ｏ＝５.２としたとき、１２００℃を超え１２５０℃未満の所定の温度に対する内挿法により％ＣａＯと％Ｃｕ2Ｏの値の組を１つ求めるとともに、前記式３と、前記式７とを用い、各式において％Ｃｕ2Ｏ＝１１としたとき、１２００℃を超え１２５０℃未満の所定の温度に対し内挿法により％ＣａＯと％Ｃｕ2Ｏの値の組を１つ求め、前記各値の組をＣａＯ−Ｃｕ2Ｏ座標上で結んだ一本の直線を得るとともに、前記式６と前記式８とを用い、各式において％Ｃｕ2Ｏ＝５.２としたとき、１２００℃を超え１２５０℃未満の所定の温度に対する内挿法により％ＣａＯと％Ｃｕ2Ｏの値の組を１つ求めるとともに、前記式４と、前記式８とを用い、各式において％Ｃｕ2Ｏ＝１１としたとき、１２００℃を超え１２５０℃未満の所定の温度に対し内挿法により％ＣａＯと％Ｃｕ2Ｏの値の組を１つ求め、前記各値の組をＣａＯ−Ｃｕ2Ｏ座標上で結んだ一本の直線を得、前記三元系状態図からＣａＯ−Ｃｕ2Ｏ二成分のみを表した二成分状態図におい���前記各直線で囲まれる領域で規定され、さらに、３５＜（％Ｃｕ2Ｏ）＜５０の場合に、前記式３と前記式７とを用い、各式において％Ｃｕ2Ｏ＝３５としたとき、１２００℃を超え１２５０℃未満の所定の温度に対する内挿法により％ＣａＯと％Ｃｕ2Ｏの値の組を１つ求めるとともに、前記式３と前記式７とを用い、前記式３において％Ｃｕ2Ｏ＝５０とし前記式７において％Ｃｕ2Ｏ＝３５としたとき、１２００℃を超え１２５０℃未満の所定の温度に対する内挿法により％ＣａＯと％Ｃｕ2Ｏの値の組を１つ求め、前記式４と前記式８とを用い、各式において％Ｃｕ2Ｏ＝３５としたとき、１２００℃を超え１２５０℃未満の所定の温度に対する内挿法により％ＣａＯと％Ｃｕ2Ｏの値の組を１つ求めるとともに、前記式４と前記式８とを用い、前記式４において％Ｃｕ2Ｏ＝５０とし前記式８において％Ｃｕ2Ｏ＝３５としたとき、１２００℃を超え１２５０℃未満の所定の温度に対する内挿法により％ＣａＯと％Ｃｕ2Ｏの値の組を１つ求め、前記三元系状態図からＣａＯ−Ｃｕ2Ｏ二成分のみを表した二成分状態図において前記各点を頂点とする四角形の領域で規定されることが好ましい。
【００１７】
前記均一溶融範囲は、前記酸化溶錬温度が１２５０℃を超え１３００℃未満において、３≦（％Ｃｕ2Ｏ）≦２３の場合に、前記酸化溶錬温度１２５０℃で適用される式７：％ＣａＯ＝−６.１１×１０-5×（％Ｃｕ2Ｏ）4＋５.３１×１０-3×（％Ｃｕ2Ｏ）3−１.６４×１０-1×（％Ｃｕ2Ｏ）2＋１.８６×（％Ｃｕ2Ｏ）＋１１.１と、前記酸化溶錬温度１３００℃で適用される式９：％ＣａＯ＝２.０７×１０-3×（％Ｃｕ2Ｏ）3−１.０８×１０-1×（％Ｃｕ2Ｏ）2＋１.６９×（％Ｃｕ2Ｏ）＋７.０４とを用い、１２５０℃を超え１３００℃未満の所定の温度に対する内挿法により％ＣａＯと％Ｃｕ2Ｏの値の組を複数求め、各値の組をＣａＯ−Ｃｕ2Ｏ座標上で結んだ一本の曲線を得るとともに、前記酸化溶錬温度１２５０℃で適用される式８：％ＣａＯ＝３.７４×１０-5×（％Ｃｕ2Ｏ）4−３.５３×１０-3×（％Ｃｕ2Ｏ）3＋１.２１×１０-1×（％Ｃｕ2Ｏ）2−１.５３×（％Ｃｕ2Ｏ）＋２９.６と、前記酸化溶錬温度１３００℃で適用される式１０：％ＣａＯ＝−１.１８×１０-3×（％Ｃｕ2Ｏ）3＋６.０３×１０-2×（％Ｃｕ2Ｏ）2−７.５４×１０-1×（％Ｃｕ2Ｏ）＋３０.８とを用い、１２５０℃を超え１３００℃未満の所定の温度に対する内挿法により％ＣａＯと％Ｃｕ2Ｏの値の組を複数求め、各値の組をＣａＯ−Ｃｕ2Ｏ座標上で結んだ一本の曲線を得、前記三元系状態図からＣａＯ−Ｃｕ2Ｏ二成分のみを表した二成分状態図において前記各曲線で囲まれる領域で規定され、さらに、２.５＜（％Ｃｕ2Ｏ）＜３の場合に、前記式７と前記式９とを用い、各式において％Ｃｕ2Ｏ＝３としたとき、１２５０℃を超え１３００℃未満の所定の温度に対する内挿法により％ＣａＯと％Ｃｕ2Ｏの値の組を１つ求めるとともに、前記式７と前記式９とを用い、前記式７において％Ｃｕ2Ｏ＝２.５とし前記式９において％Ｃｕ2Ｏ＝３としたとき、１２５０℃を超え１３００℃未満の所定の温度に対し内挿法により％ＣａＯと％Ｃｕ2Ｏの値の組を１つ求め、前記式８と前記式１０とを用い、各式において％Ｃｕ2Ｏ＝３としたとき、１２５０℃を超え１３００℃未満の所定の温度に対する内挿法により％ＣａＯと％Ｃｕ2Ｏの値の組を１つ求めるとともに、前記式８と前記式１０とを用い、前記式８において％Ｃｕ2Ｏ＝２.５とし前記式１０において％Ｃｕ2Ｏ＝３としたとき、１２５０℃を超え１３００℃未満の所定の温度に対し内挿法により％ＣａＯと％Ｃｕ2Ｏの値の組を１つ求め、前記三元系状態図からＣａＯ−Ｃｕ2Ｏ二成分のみを表した二成分状態図において前記各点を頂点とする四角形の領域で規定され、さらに、２３＜（％Ｃｕ2Ｏ）＜３５の場合に、前記式７と前記式９とを用い、各式において％Ｃｕ2Ｏ＝２３としたとき、１２５０℃を超え１３００℃未満の所定の温度に対する内挿法により％ＣａＯと％Ｃｕ2Ｏの値の組を１つ求めるとともに、前記式７と前記式９とを用い、前記式７において％Ｃｕ2Ｏ＝３５とし前記式９において％Ｃｕ2Ｏ＝２３としたとき、１２５０℃を超え１３００℃未満の所定の温度に対し内挿法により％ＣａＯと％Ｃｕ2Ｏの値の組を１つ求め、前記式８と前記式１０とを用い、各式において％Ｃｕ2Ｏ＝２３としたとき、１２５０℃を超え１３００℃未満の所定の温度に対する内挿法により％ＣａＯと％Ｃｕ2Ｏの値の組を１つ求めると���もに、前記式８と前記式１０とを用い、前記式８において％Ｃｕ2Ｏ＝３５とし前記式１０において％Ｃｕ2Ｏ＝２３としたとき、１２５０℃を超え１３００℃未満の所定の温度に対し内挿法により％ＣａＯと％Ｃｕ2Ｏの値の組を１つ求め、前記三元系状態図からＣａＯ−Ｃｕ2Ｏ二成分のみを表した二成分状態図において前記各点を頂点とする四角形の領域で規定されることが好ましい。
【００１８】
前記均一溶融範囲は、前記酸化溶錬温度が１３００℃を超え１３５０℃未満において、４≦（％Ｃｕ2Ｏ）≦１８.７の場合に、前記酸化溶錬温度１３００℃で適用される式９：％ＣａＯ＝２.０７×１０-3×（％Ｃｕ2Ｏ）3−１.０８×１０-1×（％Ｃｕ2Ｏ）2＋１.６９×（％Ｃｕ2Ｏ）＋７.０４と、前記酸化溶錬温度１３５０℃で適用される式１１：％ＣａＯ＝３.９１×１０-3×（％Ｃｕ2Ｏ）3−１.７４×１０-1×（％Ｃｕ2Ｏ）2＋２.５１×（％Ｃｕ2Ｏ）＋１.１９とを用い、１３００℃を超え１３５０℃未満の所定の温度に対する内挿法により％ＣａＯと％Ｃｕ2Ｏの値の組を複数求め、各値の組をＣａＯ−Ｃｕ2Ｏ座標上で結んだ一本の曲線を得るとともに、前記酸化溶錬温度１３００℃で適用される式１０：％ＣａＯ＝−１.１８×１０-3×（％Ｃｕ2Ｏ）3＋６.０３×１０-2×（％Ｃｕ2Ｏ）2−７.５４×１０-1×（％Ｃｕ2Ｏ）＋３０.８と、前記酸化溶錬温度１３５０℃で適用される式１２：％ＣａＯ＝−２.５７×１０-3×（％Ｃｕ2Ｏ）3＋１.３８×１０-1×（％Ｃｕ2Ｏ）2−２.１５×（％Ｃｕ2Ｏ）＋４３.５とを用い、１３００℃を超え１３５０℃未満の所定の温度に対する内挿法により％ＣａＯと％Ｃｕ2Ｏの値の組を複数求め、各値の組をＣａＯ−Ｃｕ2Ｏ座標上で結んだ一本の曲線を得、前記三元系状態図からＣａＯ−Ｃｕ2Ｏ二成分のみを表した二成分状態図において前記各曲線で囲まれる領域で規定され、さらに、３＜（％Ｃｕ2Ｏ）＜４の場合に、前記式９と前記式１１とを用い、各式において％Ｃｕ2Ｏ＝４としたとき、１３００℃を超え１３５０℃未満の所定の温度に対する内挿法により％ＣａＯと％Ｃｕ2Ｏの値の組を１つ求めるとともに、前記式９と前記式１１とを用い、前記式９において％Ｃｕ2Ｏ＝３とし前記式１１において％Ｃｕ2Ｏ＝４としたとき、１３００℃を超え１３５０℃未満の所定の温度に対し内挿法により％ＣａＯと％Ｃｕ2Ｏの値の組を１つ求め、前記式１０と前記式１２とを用い、各式において％Ｃｕ2Ｏ＝４としたとき、１３００℃を超え１３５０℃未満の所定の温度に対する内挿法により％ＣａＯと％Ｃｕ2Ｏの値の組を１つ求めるとともに、前記式１０と前記式１２とを用い、前記式１０において％Ｃｕ2Ｏ＝３とし前記式１２において％Ｃｕ2Ｏ＝４としたとき、１３００℃を超え１３５０℃未満の所定の温度に対し内挿法により％ＣａＯと％Ｃｕ2Ｏの値の組を１つ求め、前記三元系状態図からＣａＯ−Ｃｕ2Ｏ二成分のみを表した二成分状態図において前記各点を頂点とする四角形の領域で規定され、さらに、１８.７＜（％Ｃｕ2Ｏ）＜２３の場合に、前記式９と前記式１１とを用い、各式において％Ｃｕ2Ｏ＝１８.７としたとき、１３００℃を超え１３５０℃未満の所定の温度に対する内挿法により％ＣａＯと％Ｃｕ2Ｏの値の組を１つ求めるとともに、前記式９と前記式１１とを用い、前記式９において％Ｃｕ2Ｏ＝２３とし前記式１１において％Ｃｕ2Ｏ＝１８.７としたとき、１３００℃を超え１３５０℃未満の所定の温度に対し内挿法により％ＣａＯと％Ｃｕ2Ｏの値の組を１つ求め、前記式１０と前記式１２とを用い、各式において％Ｃｕ2Ｏ＝１８.７としたとき、１３００℃を超え１３５０℃未満の所定の温度に対する内挿法により％ＣａＯと％Ｃｕ2Ｏの値の組を１つ求めるとともに、前記式１０と前記式１２��を用い、前記式１０において％Ｃｕ2Ｏ＝２３とし前記式１２において％Ｃｕ2Ｏ＝１８.７としたとき、１３００℃を超え１３５０℃未満の所定の温度に対し内挿法により％ＣａＯと％Ｃｕ2Ｏの値の組を１つ求め、前記三元系状態図からＣａＯ−Ｃｕ2Ｏ二成分のみを表した二成分状態図において前記各点を頂点とする四角形の領域で規定されることが好ましい。
【００１９】
前記均一溶融範囲は、前記酸化溶錬温度が１３５０℃を超え１４００℃未満において、５.４≦（％Ｃｕ2Ｏ）≦１８.７の場合に、前記酸化溶錬温度１３５０℃で適用される式１１：％ＣａＯ＝３.９１×１０-3×（％Ｃｕ2Ｏ）3−１.７４×１０-1×（％Ｃｕ2Ｏ）2＋２.５１×（％Ｃｕ2Ｏ）＋１.１９と、前記酸化溶錬温度１４００℃で適用される式１３：％ＣａＯ＝１.２７×１０-3×（％Ｃｕ2Ｏ）3−９.００×１０-2×（％Ｃｕ2Ｏ）2＋２.０２×（％Ｃｕ2Ｏ）−４.３５とを用い、１３５０℃を超え１４００℃未満の所定の温度に対する内挿法により％ＣａＯと％Ｃｕ2Ｏの値の組を複数求め、各値の組をＣａＯ−Ｃｕ2Ｏ座標上で結んだ一本の曲線を得るとともに、前記酸化溶錬温度１３５０℃で適用される式１２：％ＣａＯ＝−２.５７×１０-3×（％Ｃｕ2Ｏ）3＋１.３８×１０-1×（％Ｃｕ2Ｏ）2−２.１５×（％Ｃｕ2Ｏ）＋４３.５と、前記酸化溶錬温度１４００℃で適用される式１４：％ＣａＯ＝６.２８×１０-4×（％Ｃｕ2Ｏ）3−４.０８×１０-2×（％Ｃｕ2Ｏ）2＋４.９７×１０-1×（％Ｃｕ2Ｏ）＋３５.９とを用い、１３５０℃を超え１４００℃未満の所定の温度に対する内挿法により％ＣａＯと％Ｃｕ2Ｏの値の組を複数求め、各値の組をＣａＯ−Ｃｕ2Ｏ座標上で結んだ一本の曲線を得、前記三元系状態図からＣａＯ−Ｃｕ2Ｏ二成分のみを表した二成分状態図において前記各曲線で囲まれる領域で規定され、さらに、４＜（％Ｃｕ2Ｏ）＜５.４の場合に、前記式１１と前記式１３とを用い、各式において％Ｃｕ2Ｏ＝５.４としたとき、１３５０℃を超え１４００℃未満の所定の温度に対する内挿法により％ＣａＯと％Ｃｕ2Ｏの値の組を１つ求めるとともに、前記式１１と前記式１３とを用い、前記式１１において％Ｃｕ2Ｏ＝４とし前記式１３において％Ｃｕ2Ｏ＝５.４としたとき、１３５０℃を超え１４００℃未満の所定の温度に対し内挿法により％ＣａＯと％Ｃｕ2Ｏの値の組を１つ求め、前記式１２と前記式１４とを用い、各式において％Ｃｕ2Ｏ＝５.４としたとき、１３５０℃を超え１４００℃未満の所定の温度に対する内挿法により％ＣａＯと％Ｃｕ2Ｏの値の組を１つ求めるとともに、前記式１２と前記式１４とを用い、前記式１２において％Ｃｕ2Ｏ＝４とし前記式１４において％Ｃｕ2Ｏ＝５.４としたとき、１３５０℃を超え１４００℃未満の所定の温度に対し内挿法により％ＣａＯと％Ｃｕ2Ｏの値の組を１つ求め、前記三元系状態図からＣａＯ−Ｃｕ2Ｏ二成分のみを表した二成分状態図において前記各点を頂点とする四角形の領域で規定され、さらに、１８.７＜（％Ｃｕ2Ｏ）＜３０の場合に、前記式１１と前記式１３とを用い、各式において％Ｃｕ2Ｏ＝１８.７としたとき、１３５０℃を超え１４００℃未満の所定の温度に対する内挿法により％ＣａＯと％Ｃｕ2Ｏの値の組を１つ求めるとともに、前記式１１と前記式１３とを用い、前記式１１において％Ｃｕ2Ｏ＝１８.７とし前記式１３において％Ｃｕ2Ｏ＝３０としたとき、１３５０℃を超え１４００℃未満の所定の温度に対し内挿法により％ＣａＯと％Ｃｕ2Ｏの値の組を１つ求め、前記式１２と前記式１４とを用い、各式において％Ｃｕ2Ｏ＝１８.７としたとき、１３５０℃を超え１４００℃未満の所定の温度に対する内挿法により％ＣａＯと％Ｃｕ2Ｏの値の組を１つ求めるとと��に、前記式１２と前記式１４とを用い、前記式１２において％Ｃｕ2Ｏ＝１８.７とし前記式１４において％Ｃｕ2Ｏ＝３０としたとき、１３５０℃を超え１４００℃未満の所定の温度に対し内挿法により％ＣａＯと％Ｃｕ2Ｏの値の組を１つ求め、前記三元系状態図からＣａＯ−Ｃｕ2Ｏ二成分のみを表した二成分状態図において前記各点を頂点とする四角形の領域で規定されることが好ましい。
【００２０】
【発明の実施の形態】
本発明者らは、カルシウムフェライト系スラグの粘性増大や固体析出が生じない操業条件を広範囲にわたって求めることで、上記したカルシウムフェライト系スラグの流動性低下に伴うトラブルを回避し、又トラブルが生じた場合であっても直ちにトラブルの生じない操業条件に移行させることを可能としたものである。
【００２１】
そして、上記操業条件を求めるため、スラグ中のＣｕ２Ｏ濃度に着目して、溶銅共存下でのＣａＯ−ＦｅＯＸ−Ｃｕ２Ｏ三元系状態図を初めて作成し、この三元系状態図を二成分状態図で示すことにより、カルシウムフェライト系スラグの組成がこの二成分状態図の均一溶融範囲内になる領域を操業条件に定めたものである。
【００２２】
以下、本発明の硫化銅精鉱の溶錬方法を図面を参照して説明する。図１は、本発明の溶錬方法に用いる精錬装置を示し、図２は１２５０℃における均一溶融範囲を表した溶銅共存下でのＣａＯ−ＦｅＯＸ−Ｃｕ２Ｏの三元系状態図を示す。なお、本発明において、％表示はすべて重量％とする。
【００２３】
図１において、原料となる硫化銅精鉱とＳｉＯ2系フラックス（溶剤）を、酸素富化空気とともにランス５を用いて溶錬炉１に吹き込む。硫化銅精鉱は、主成分がＣｕ、Ｆｅ、Ｓからなり、銅の含有割合が３０％程度である。そして、溶錬炉１では溶錬が行われ銅マットＭとスラグＳが生じるが、両者は樋７を経て分離炉２にて比重差により分離される。銅マットＭは主にＣｕ2ＳとＦｅＳからなり、スラグＳは主に２ＦｅＯ・ＳｉＯ2からなる。分離炉２ではスラグＳが除去され、銅マットＭが樋７’を経て製銅炉３に送られる。
【００２４】
製銅炉３での溶錬工程が本発明にかかる部分である。つまり、銅マットＭにＣａＯ源（溶剤）を酸素富化空気とともにランス５’を用いて吹き込む酸化溶錬を行い、カルシウムフェライト系スラグＳ’を生じさせるとともに粗銅Ｃを得る。得られた粗銅Ｃは約９９％の銅を含み、後工程へ送られる。又、カルシウムフェライト系スラグＳ’は銅を１５％程度含んでいるので、水砕して溶錬炉１に戻され、銅回収が行われる。このようにして、銅の連続製錬が行われる。
【００２５】
製銅炉３で生じるカルシウムフェライト系スラグＳ’の主成分はＣａＯ−ＦｅＯx−Ｃｕ2Ｏであり、図２の三元系状態図を用いてその特性を知ることができる。この図において、ハッチ領域が１２５０℃におけるＣａＯ−ＦｅＯx−Ｃｕ2Ｏ系の均一溶融範囲となるので、１２５０℃においてこの範囲内で操業を行えば、スラグＳ’の粘性増大やスラグ中の固体析出に伴う流動性低下といったトラブルがなく、銅の連続製錬を安定して行うことができる。なお、１≦ｘ≦１．５である。
【００２６】
そして、上記三元系状態図は、操業によって変動するＣｕ2Ｏを成分の１つとしているので、実際の操業条件やスラグの状態を反映したものとなる。従って、上記三元系状態図における均一溶融範囲を維持するようにして操業すれば、スラグに起因するトラブルを有効に回避できる。従来、このような三元系状態図は存在せず、そのため上記均一溶融範囲から安定操業条件を導くことも不可能となっていた。
【００２７】
一方、操業の途中で上記均一溶融範囲を外れた場合には、直ちに均一溶融範囲内になるよう、操業条件を制御する。制御方法としては、銅マットＭに添加する溶剤（ＣａＯ源）の量、又は酸化溶錬における酸素分圧を制御すればよい。なお、酸素分圧を制御するとそれに伴ってスラグ中のＣｕ2Ｏの濃度も変化するので、本発明においては、酸素分圧を制御することとＣｕ2Ｏの濃度を制御することは同一である。
【００２８】
ところで、実際の操業においては、三元系状態図を見ながら操業を行うのは煩雑である。そこで、前記三元系状態図からＣａＯ−Ｃｕ2Ｏ二成分のみを表した二成分状態図を作成し、その二成分状態図を参照しながら操業を行う方が容易である。図３〜図８はそれぞれ所定温度における二成分状態図を示す。
【００２９】
図３において、式１と式２で囲まれるクロスハッチ領域が上記スラグＳ’の均一溶融範囲である。ここで、式１は、％ＣａＯ＝−２.８０×１０-1×（％Ｃｕ2Ｏ）＋２３.１、式２は、％ＣａＯ＝−５.３３×１０-5×（％Ｃｕ2Ｏ）3＋８.２９×１０-3×（％Ｃｕ2Ｏ）2−４.０９×１０-1×（％Ｃｕ2Ｏ）＋２３.２である。又、各式は、酸化溶錬温度１１５０℃、１７≦（％Ｃｕ2Ｏ）≦６６の場合に適用される。
なお、本発明において、所定の２つの式や曲線で「囲まれる領域」という場合、各式（曲線）、及びこれらの式（曲線）が適用される範囲を表す直線で囲まれる閉空間を示すものとする。例えば、上記図３の場合、式１と、式２と、式１及び式２の横軸（％Ｃｕ2Ｏ）の適用範囲を示す、％Ｃｕ2Ｏ＝１７、６６なる２つの直線（図の縦の線）とからなる４つの線分により、閉空間（クロスハッチ）が構成される。
【００３０】
図４において、式３と式４、並びに式５と式６で囲まれる領域が上記スラグＳ’の均一溶融範囲である。ここで、式３は、％ＣａＯ＝−２.７１×１０-1×（％Ｃｕ2Ｏ）＋２２.０、式４は、％ＣａＯ＝６.６６×１０-2×（％Ｃｕ2Ｏ）＋１８.４であり、各式は、１１≦（％Ｃｕ2Ｏ）≦５０の場合に適用される。又、式５は、％ＣａＯ＝９.４０×１０-1×（％Ｃｕ2Ｏ）＋１５.９、式６は、％ＣａＯ＝−２.２８×ｌｎ（％Ｃｕ2Ｏ）＋２４.７であり、各式は、２．５≦（％Ｃｕ2Ｏ）≦５．２の場合に適用される。さらに、式３〜６は酸化溶錬温度１２００℃で適用される。
【００３１】
図５において、式７と式８で囲まれる領域が上記スラグＳ’の均一溶融範囲である。ここで、式７は、％ＣａＯ＝−６.１１×１０-5×（％Ｃｕ2Ｏ）4＋５.３１×１０-3×（％Ｃｕ2Ｏ）3−１.６４×１０-1×（％Ｃｕ2Ｏ）2＋１.８６×（％Ｃｕ2Ｏ）＋１１.１、式８は、％ＣａＯ＝３.７４×１０-5×（％Ｃｕ2Ｏ）4−３.５３×１０-3×（％Ｃｕ2Ｏ）3＋１.２１×１０-1×（％Ｃｕ2Ｏ）2−１.５３×（％Ｃｕ2Ｏ）＋２９.６である。又、各式は、酸化溶錬温度１２５０℃、２.５≦（％Ｃｕ2Ｏ）≦３５の場合に適用される。
【００３２】
図６において、式９と式１０で囲まれる領域が上記スラグＳ’の均一溶融範囲である。ここで、式９は、％ＣａＯ＝２.０７×１０-3×（％Ｃｕ2Ｏ）3−１.０８×１０-1×（％Ｃｕ2Ｏ）2＋１.６９×（％Ｃｕ2Ｏ）＋７.０４、式１０は、％ＣａＯ＝−１.１８×１０-3×（％Ｃｕ2Ｏ）3＋６.０３×１０-2×（％Ｃｕ2Ｏ）2−７.５４×１０-1×（％Ｃｕ2Ｏ）＋３０.８である。又、各式は、酸化溶錬温度１３００℃、３≦（％Ｃｕ2Ｏ）≦２３の場合に適用される。
【００３３】
図７において、式１１と式１２で囲まれる領域が上記スラグＳ’の均一溶融範囲である。ここで、式１１は、％ＣａＯ＝３.９１×１０-3×（％Ｃｕ2Ｏ）3−１.７４×１０-1×（％Ｃｕ2Ｏ）2＋２.５１×（％Ｃｕ2Ｏ）＋１.１９、式１２は、％ＣａＯ＝−２.５７×１０-3×（％Ｃｕ2Ｏ）3＋１.３８×１０-1×（％Ｃｕ2Ｏ）2−２.１５×（％Ｃｕ2Ｏ）＋４３.５である。又、各式は、酸化溶錬温度１３５０℃、４≦（％Ｃｕ2Ｏ）≦１８.７の場合に適用される。
【００３４】
図８において、式１３と式１４で囲まれる領域が上記スラグＳ’の均一溶融範囲である。ここで、式１３は、％ＣａＯ＝１.２７×１０-3×（％Ｃｕ2Ｏ）3−９.００×１０-2×（％Ｃｕ2Ｏ）2＋２.０２×（％Ｃｕ2Ｏ）−４.３５、式１４は、％ＣａＯ＝６.２８×１０-4×（％Ｃｕ2Ｏ）3−４.０８×１０-2×（％Ｃｕ2Ｏ）2＋４.９７×１０-1×（％Ｃｕ2Ｏ）＋３５.９である。又、各式は、酸化溶錬温度１４００℃、５.４≦（％Ｃｕ2Ｏ）≦３０の場合に適用される。
【００３５】
次に、上記二成分状態図を用いて操業を行う方法について、図９を参照して説明する。なお、図９は図５と同様、１２５０℃における二成分状態図である。
図９において、通常は均一溶融範囲内で操業していたのが、操業条件の変動によってＡ点での操業を余儀なくされたとする。現在の操業条件がＡ点にあることは、スラグ分析による％Ｃｕ2Ｏ（酸素分圧Ｐｏ2に相当）、及び％ＣａＯによってわかる。
【００３６】
この操業条件Ａではマグネタイトが析出してスラグの流動性が低下し、トラブルの発生の恐れがあるので、均一溶融範囲内にあるよう操業を操作するわけであるが、図９を参照することにより、スラグの％Ｃｕ2Ｏ（Ｐｏ2）を維持したまま操業条件を上方Ａ’に持ってゆく、つまりＣａＯを多く添加すればよいことがわかる。一方、現在の操業条件がＢ点になった場合は、図９を参照することにより、スラグの％Ｃｕ2Ｏ（Ｐｏ2）を維持したまま操業条件を下方Ｂ’に持ってゆく、つまりＣａＯの添加を減らすもしくは停止すればよいことがわかる。このように、スラグの％Ｃｕ2Ｏ（Ｐｏ2）を維持してＣａＯの添加を制御することは、実操業上も簡易であるので、％Ｃｕ2Ｏ（Ｐｏ2）をグラフの一軸とするＣａＯ−Ｃｕ2Ｏ二成分状態図が有効である。
【００３７】
この二成分状態図を用いると、ＣａＯの添加量を変動させずに、スラグの％Ｃｕ2Ｏ（Ｐｏ2）を変動させて操業条件を均一溶融範囲内に持ってゆくことも可能である（操業条件Ａ”）。この場合には、スラグの％Ｃｕ2Ｏ（Ｐｏ2）を変動させることができるので、操業の自由度が向上するという利点がある。
【００３８】
又、操業条件Ｃで操業していて、操業条件の変動によってＢ点での操業を余儀なくされた場合、従来は変動原因を特定してＣ点に直接戻るルートを取っていたが、このようにすると、変動原因が特定されるまで、操業を停止する等の問題がある。一方、二成分状態図を用いれば、まず、Ｂ点から均一溶融範囲内のＢ’点に操業条件を持ってゆき、スラグ流動に伴うトラブルを回避した後、均一溶融範囲内でＢ’点からＣ点へ移行することにより、操業を停止させずに操業条件を元に戻すことができ、生産効率の低下等を招くことがない。
【００３９】
ところで、上記二成分状態図は、所定の温度で三元系状態図を求め、それに基づいて得られるものである。従って、任意の温度での二成分状態図が得られないという問題がある。そこで、このような場合は、希望する温度の前後の温度での二成分状態図から内挿法によって所望の二成分状態図を得ることができる。以下、図１０〜図１２を参照して、二成分状態図を得るための内挿法について説明する。なお、１２００、１２５０℃の二成分状態図が用意され、その間の１２４０℃での二成分状態図を得る場合を例として考える。
【００４０】
図１０において、１２００℃と１２５０℃の二成分状態図を横軸のＣｕ2Ｏ％を同一として併記する。ここで１２００℃においては、均一溶融範囲を規定する式３，４及び式５，６が切り離れており、５.２＜（％Ｃｕ2Ｏ）＜１１の区間では均一溶融範囲を規定する式が存在しない。そのため、この区間の内外では内挿法も異なっている。
【００４１】
まず、均一溶融範囲を規定する式が、％Ｃｕ2Ｏの所定区間（２.５≦（％Ｃｕ2Ｏ）≦５.２）において、いずれの温度でも存在する場合の内挿法について、図１１に示す。この図において、各温度での均一溶融範囲の下限を示す式５、７に対して内挿法を適用する。つまり、％Ｃｕ2Ｏ、％ＣａＯ、及び（酸化溶錬）温度からなる３次元座標系において、所定の％Ｃｕ2Ｏ値に対する式５、７上のＣａＯ％値をそれぞれ求める。得られた％ＣａＯと％Ｃｕ2Ｏの値の組はそれぞれ座標５１、７１で表される。
【００４２】
そして、各座標５１、７１を結ぶ直線が温度１２４０℃の平面に投影される座標（つまり内挿法で温度１２４０℃に対して求められる座標）は５７ａとなる。以下同様にして、区間内のすべての％Ｃｕ2Ｏに対して％ＣａＯを求め（座標５２、７２）、それらの座標を結ぶ直線が上記平面に投影される座標（５７ｂ）を得、各投影座標を結ぶと、温度１２４０℃における式５７（曲線）が得られる。さらに、図１０において、各温度での均一溶融範囲の上限を示す式６、８に対しても同様に内挿法を適用し、温度１２４０℃における式（曲線）を得る。そして、二成分状態図において各曲線で囲まれる領域を、１２４０℃での均一溶融範囲とする。
【００４３】
図１３は、１２４０℃で内挿法により得られた二成分状態図を示し、上記区間内で各曲線で囲まれる領域がＴで表記されている。
【００４４】
次に、均一溶融範囲を規定する式が、％Ｃｕ2Ｏの所定区間（５.２＜（％Ｃｕ2Ｏ）＜１１）において、いずれかの温度で存在しない場合の内挿法について図１２に示す。この図において、１２５０℃での均一溶融範囲の下限を示す式７と、１２００℃で上記区間の境界（％Ｃｕ2Ｏ＝５.２、１１）において存在する下限式５、３とを用いて内挿法を適用する。つまり、％Ｃｕ2Ｏ、％ＣａＯ、及び（酸化溶錬）温度からなる３次元座標系において、上記境界の％Ｃｕ2Ｏ値に対する各式上の％ＣａＯ値をそれぞれ求める。得られた％ＣａＯと％Ｃｕ2Ｏの値の組は、％Ｃｕ2Ｏ＝５．２の場合、１２００℃で座標５３（式５）、１２５０℃で座標７３で表される。同様に、％Ｃｕ2Ｏ＝１１の場合、１２００℃で座標３１（式３）、１２５０℃で座標７４で表される。
【００４５】
そして、対応する各座標５３、７３を結ぶ直線が温度１２４０℃の平面に投影される座標は３５７ａとなる。同様に、対応する各座標３１、７４を結ぶ直線が温度１２４０℃の平面に投影される座標は３５７ｂとなる。さらに、各投影座標３５７ａ、３５７ｂを結ぶと、温度１２４０℃における式３５７（直線）が得られる。
【００４６】
さらに、図１０において、１２５０℃での均一溶融範囲の上限を示す式８と、１２００℃で上記区間の境界（％Ｃｕ2Ｏ＝５.２、１１）において存在する上限式６、４とを用いて、同様に内挿法を適用し、温度１２４０℃における式（直線）を得る。そして、二成分状態図において各直線で囲まれる領域を、１２４０℃での均一溶融範囲とする。
【００４７】
図１３において、上記区間内で各曲線で囲まれる領域がＴ’で表記されている。他の区間についても、いずれかの内挿法を適用して１２４０℃での均一溶融範囲を求めることにより、１２４０℃での二成分状態図が完成する。以上のようにして、任意の温度での二成分状態図を内挿法で得ることが可能となる。
【００４８】
【実施例】
１．ＣａＯ−ＦｅＯx−Ｃｕ2Ｏ三元系状態図の作成
Ｃｕ2Ｏを含有するカルシウムフェライト系スラグを試薬より調製し、温度１１５０〜１４００℃の間の所定温度でマグネシアルツボ内で銅と共に保持した。これにより、Ｃｕ2Ｏ重量０〜１００％、ＣａＯ重量０〜５０％、残部実質上酸化鉄（ＦｅＯx、１≦ｘ≦１．５）からなる組成範囲のカルシウムフェライト系スラグを得た。このカルシウムフェライト系スラグの各組成を化学分析で求めるとともに溶融状態にあるかを固相分離法で判定し、ＣａＯ−ＦｅＯx−Ｃｕ2Ｏ三元系状態図の均一溶融範囲を求めた。得られた結果を表１〜６に示す。
なお、固相分離法は以下のようにして行われる。まず、融体中に少量の固相が共存する場合、充分に鎮静しておくと融体と固相の密度差に応じて、固相が上又は下に濃縮する。従って、この凝固試料を上下に２分割して化学分析すれば上下に組成差を生じ、融体中に固相が共存するときの融体組成が化学分析だけにより比較的簡単に決定できる。この方法は、カルシウムフェライト系スラグのように粘性や界面張力の低い場合に効果的である。
【００４９】
【表１】
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【表２】
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【表３】
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【表４】
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【表５】
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【表６】
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【００５０】
なお、上記した式１〜式１４は、表１〜６に示す各データをプロットして得られたものである。
【００５１】
２．実操業実験
三菱連続製銅法における商業用の転炉（Ｃ炉）において、カルシウムフェライト系スラグの目標管理温度を１２５０℃として操業を行いながら、３０分間隔で消耗型熱電対によるスラグの温度測定、及び蛍光Ｘ線分析装置によるスラグのＣｕ2Ｏ、ＣａＯ分析を実施した。ここで、スラグの％Ｃｕ2Ｏ（酸素分圧に相当）は、粗銅の酸化程度の変化やＣ炉に流入する銅マット量の増減によって約８〜３０の範囲で変動することがある。例えば、スラグの％ＣａＯが１７．５の場合、％Ｃｕ2Ｏが１７においてスラグは十分に均一溶融範囲内にあるが、スラグの％Ｃｕ2Ｏが１０になると、スラグ中に固体マグネタイトが析出する。又、スラグの％ＣａＯが２３．５の場合、％Ｃｕ2Ｏが２０においてスラグは十分に均一溶融範囲内にあるが、スラグの％Ｃｕ2Ｏが１０になると、スラグ中にＣａＦｅ2Ｏ4、あるいはＣａ2Ｆｅ2Ｏ5が析出する。
【００５２】
このように、操業中にスラグの％Ｃｕ2Ｏが１０程度まで低下して均一溶融範囲外になった際に溶剤（ＣａＯ源）を多く添加し、あるいは溶剤の添加を低減させる制御を行った結果、％Ｃｕ2Ｏが一時的に変化してもマグネタイト、ＣａＦｅ2Ｏ4、あるいはＣａ2Ｆｅ2Ｏ5が析出することがなく、スラグの粘性は低くて良好な流動性を示した。さらに、炉のスラグ排出口や樋にスラグの固着、マグネタイトの堆積などは見られなかった。
【００５３】
なお、スラグの温度は消耗型熱電対で、酸素分圧はＣａＯで安定化したＺｒＯ2固体電解質を用いた酸素センサで、％Ｃｕ2Ｏ、％ＣａＯは上記蛍光Ｘ線分析装置でそれぞれ短時間で測定可能である。
【００５４】
【発明の効果】
本発明によれば、酸化溶錬で生じるカルシウムフェライト系スラグの主成分であるＣａＯ−ＦｅＯＸ−Ｃｕ２Ｏの溶銅共存下での三元系状態図からＣａＯ−Ｃｕ２Ｏ二成分のみを表した二成分状態図を用い、その均一溶融範囲内で操業を行うよう、溶剤の量又は酸素分圧を調整して、カルシウムフェライト系スラグ中のＣａＯとＣｕ２Ｏの成分量を制御するようにしたので、前記スラグの粘性増大やスラグ中の固体析出に伴う流動性低下といったトラブルがなく、連続製錬を安定して行うことができる。又トラブルが生じた場合であっても直ちにトラブルの生じない操業条件に移行させることができる。
【００５５】
また、前記三元系状態図からＣａＯ−Ｃｕ２Ｏ二成分のみを表した二成分状態図を用いるので、現在の操業条件と均一溶融範囲との関係を把握し易く、前記スラグに伴うトラブルを回避するための制御が容易となる。例えば、二成分状態図では％Ｃｕ２Ｏを一方の軸にとっているので、％Ｃｕ２Ｏに対応して求まるＰＯ２を維持してＣａＯの添加を制御する場合に、ＣａＯの添加の度合を二成分状態図上で把握し易いという利点がある。
【００５６】
請求項８乃至１２記載の本発明によれば、前記請求項２乃至７記載の本発明における酸化溶錬温度とは異なる温度での二成分状態図を内挿法により得ることができ、任意の温度での操業に二成分状態図を役立てることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の硫化銅精鉱の溶錬方法に用いる製錬装置を示す構成図である。
【図２】  １２５０℃における均一溶融範囲を表したＣａＯ−ＦｅＯx−Ｃｕ2Ｏ三元系状態図を示す図である。
【図３】  １１５０℃における三元系状態図からＣａＯ−Ｃｕ2Ｏ二成分のみを表した二成分状態図を示す図である。
【図４】  １２００℃における三元系状態図からＣａＯ−Ｃｕ2Ｏ二成分のみを表した二成分状態図を示す図である。
【図５】  １２５０℃における三元系状態図からＣａＯ−Ｃｕ2Ｏ二成分のみを表した二成分状態図を示す図である。
【図６】  １３００℃における三元系状態図からＣａＯ−Ｃｕ2Ｏ二成分のみを表した二成分状態図を示す図である。
【図７】  １３５０℃における三元系状態図からＣａＯ−Ｃｕ2Ｏ二成分のみを表した二成分状態図を示す図である。
【図８】  １４００℃における三元系状態図からＣａＯ−Ｃｕ2Ｏ二成分のみを表した二成分状態図を示す図である。
【図９】  二成分状態図を用いて操業を行う方法を示す図である。
【図１０】  二成分状態図を得るための内挿法を示す図である。
【図１１】  二成分状態図を得るための内挿法を示す別の図である。
【図１２】  二成分状態図を得るための内挿法を示すさらに別の図である。
【図１３】  内挿法で得られた二成分状態図を示す図である。
【符号の説明】
Ｍ                  銅マット
Ｓ’                カルシウムフェライト系スラグＳ’
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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