JP4751100B2 - 浮遊選鉱による銅の回収方法 - Google Patents

Description

本発明は、銅製錬を行なう際に用いる転炉（以下、銅転炉という）で発生する転炉からみに含まれる銅を回収する方法に関するものである。

一般に銅製錬においては、図１に示すように、乾燥した銅精鉱を自熔炉１で溶錬してかわ６（いわゆるマット，銅含有量55〜70質量％程度）とからみ５（いわゆるスラグ）に分離し、さらにかわ６を銅転炉２に装入して吹精を行なう。なお自熔炉１で生じるからみ５を、後述する銅転炉で生じるからみと区別するために、自熔炉からみ５と記す。
この自熔炉からみ５は水砕設備へ送給され、水砕からみとして処分される。

自熔炉１で得られた溶融状態のかわ６を銅転炉２に収容して、吹精を行なうにあたって、炉体に設けられた複数の羽口（図示せず）から、空気あるいは酸素富化空気等の酸素含有ガスを吹き込む。このようにして造かん期においてかわ６中の不純物を酸化して、ＳＯ₂ ガス，からみ７および白かわに分離し、さらに造銅期において白かわを精製して粗銅８（銅含有量98〜99質量％程度）が得られる。なお銅転炉２で生じるからみ７を、上記の自熔炉からみ５と区別するために、転炉からみ７と記す。

粗銅８は、精製炉４にてさらに純度を高めた後、鋳銅機（図示せず）にて鋳型に注入されて陽極板となる。
一方、転炉からみ７は、造かん期が終了した後、造銅期の製錬を開始する前に銅転炉２を傾動させて、炉口９から排出される。銅転炉２から排出された転炉からみ７は、選鉱設備３にて浮遊選鉱を行ない、銅精鉱と鉄精鉱に分離される。

選鉱設備３は、液体の浮力を利用して銅精鉱と鉄精鉱を分離する（すなわち浮遊選鉱を行なう）設備である。銅精鉱と鉄精鉱を分離する液体（以下、分離液という）には起泡剤および捕収剤が添加されており、常に気泡が分離液中を浮上している。その分離液に転炉からみ７を投入すれば、捕収剤により硫化銅鉱の粒子は気泡に付着して分離液面に浮上する。一方、それ以外の粒子は分離液底に沈降する。このようにして分離液面に浮上した粒子は銅の含有量が大きい銅精鉱であり、分離液底に沈降した粒子は鉄の含有量が大きい鉄精鉱である。

銅精鉱は、乾燥した後、再び自熔炉１に装入されるので、銅精鉱に含まれる銅は陽極板の原料として有効に回収できる。
ところが鉄精鉱は所外へ販売され、主にセメントの原料として使用されるので、鉄精鉱に含まれる銅は回収できない。
たとえば特許文献１には、起泡剤に加えて捕収剤を添加した分離液を使用する技術が開示されている。この技術によれば、捕収剤によって転炉からみ７の（特にメタル銅）粒子が気泡に付着しやすくなり、銅精鉱の回収量が増加する。しかしながら特許文献１に開示された技術は、原鉱に含まれるメタル銅の抑制は行なっていないことから、浮遊選鉱による銅（特にメタル銅）の回収量の大幅な増加は期待できない。
特開昭52-65104号公報

本発明は上記のような問題を解消し、浮遊選鉱による銅の回収量を著しく増加させる回収方法を提供することを目的とする。

発明者らは、銅転炉における製錬反応について研究し、造かん期後にて排出された転炉からみの冷却によりメタル銅が生成されることを見出した。すなわち、造かん期の製錬反応は下記の (1)式で表わされる。ここで、 Cu₂Ｓ・２FeＳがかわであり、 Cu₂Ｓが白かわである。またＯ₂ は、空気あるいは酸素富化空気等の酸素含有ガスによって供給される。
Cu₂Ｓ・２FeＳ＋３Ｏ₂ →２FeＯ＋２ＳＯ₂ ＋ Cu₂Ｓ ・・・ (1)
この造かん期の製錬反応が終了すると、銅転炉を傾動させて、炉口から転炉からみを排出する。このとき、転炉からみの粘性が低いほど、炉口から容易に排出できる。そのため、造かん期の製錬反応が終了した後さらに酸素含有ガスを供給（以下、オーバーブローという）して酸素を燃焼させ、転炉からみを昇温することによって、転炉からみの粘性を低下させるのが一般的である。

ところがオーバーブローを行なうと、転炉からみにマグネタイトが発生し、下記の (2)式に示すようにマグネタイトと、転炉からみと同時に排出されてしまった一部の白かわとが反応して、メタル銅が生成される。ここで Fe₃Ｏ₄ がマグネタイトである。
Fe₃Ｏ₄ ＋１／２ Cu₂Ｓ→Cu＋３FeＯ＋１／２ＳＯ₂ ・・・ (2)
造かん期の製錬反応が終了した後のオーバーブローによって供給される酸素量を削減すれば、マグネタイトを減少させ、メタル銅の生成を抑制できる。したがってメタル銅が減少するので、転炉からみの浮遊選鉱を行なう際にメタル銅に対して回収能力のある捕収剤を使用しなくても銅の回収量を著しく増加できる。

本発明は、このような知見に基づいてなされたものである。
すなわち本発明は、銅転炉を用いた銅の製錬によって発生する転炉からみに含まれる銅の回収方法において、造かん期にて白かわの生成反応が終了した後、オーバーブローを抑制し、酸素の供給量を削減し、次いで銅転炉を傾動して転炉からみを排出し、転炉からみを選鉱設備へ送給し、選鉱設備にて捕収剤としてドデシルメルカプタンと２−メルカプトベンゾチアゾールとを使用して浮遊選鉱を行なうことによって転炉からみに含まれる銅を回収する回収方法である。

なお、浮遊選鉱によって回収される銅とは、転炉からみから分離された銅精鉱に含有される銅を指す。つまり銅精鉱は乾燥して再び自熔炉に装入されるので、銅精鉱に含有される銅は陽極板の原料として有効に利用される。
本発明の銅の回収方法では、オーバーブローの所要時間を５分以内とすることが好ましい。

さらに転炉からみの浮遊選鉱にて捕収剤として使用するドデシルメルカプタンと２−メルカプトベンゾチアゾールとの混合比率は、ドデシルメルカプタンの使用量Ｍ₁ （kg）と２−メルカプトベンゾチアゾールの使用量Ｍ₂ （kg）の混合比率が、Ｍ₁ ／（Ｍ₁ ＋Ｍ₂ ）の値に換算して、0.25〜0.75の範囲内を満足することが好ましい。

本発明によれば、銅転炉を用いて銅を製錬する際に発生する転炉からみに浮遊選鉱を施して、銅の回収量を著しく増加させることができる。

本発明の銅の回収方法について図１を参照して説明する。
かわ６を収容した銅転炉２に、羽口（図示せず）を介して酸素含有ガスを吹き込む。銅転炉２にて (1)式に示す造かん期の製錬反応が終了した後、さらにオーバーブローを行ない、転炉からみ７を昇温することによって、転炉からみ７の粘性を低下させる。ただしオーバーブローを行なう際には、マグネタイトの生成量を低減することによって (2)式によるメタル銅の生成を抑制するために、酸素の供給量を削減する必要がある。

オーバーブローによって供給される酸素量は、酸素含有ガス中の酸素濃度とオーバーブローの所要時間とによって変化する。したがって下記の (a)または (b)の方法によって、オーバーブローの酸素の供給量を削減することが可能である。
(a) 酸素含有ガス中の酸素濃度を低減し、製錬反応が終了する時に目的温度に達するよう吹精する。
(b) 酸素含有ガス中の酸素濃度は従来と同様にする一方、オーバーブローの所要時間を短縮する。

銅転炉２の操業では、酸素含有ガスの酸素濃度を操業中に変更するのは難しい。もし上記の (a)の方法を行なった場合、造かん期および造銅期においても酸素濃度の低い酸素含有ガスを使用せざるを得なくなる。その結果、銅転炉２における吹精時間が延長され、生産性の低下を招く。
したがって、上記の (b)の方法を採用するのが好ましい。従来は約20分程度のオーバーブローを行なっているが、銅転炉２内の保温性を維持すれば、オーバーブローを５分以内に短縮しても転炉からみ７を炉口９から支障なく排出できる。銅転炉２内の保温性を高い水準で維持できれば、オーバーブローの時間がゼロ（すなわちオーバーブローを行なわない）であっても転炉からみ７を排出することは可能である。

ただし、銅転炉２の操業中に酸素含有ガスの酸素濃度を容易に変更できる場合は、上記の (a)の方法で、オーバーブローによる酸素の供給量を削減しても良い。
このようにして転炉からみ７にマグネタイトが発生するのを抑制すれば、 (2)式の反応によるメタル銅の生成を抑制できる。その転炉からみ７を選鉱設備へ送給して、選鉱設備にて浮遊選鉱を行ない、銅精鉱を回収することによって、従来の捕収剤の使用のみで、銅の回収量を著しく増加できる。つまり、メタル銅の生成を抑制することによって、銅精鉱の銅含有量が増加するのである。

また、浮遊選鉱を行なう際に、分離液に捕収剤を添加すれば、銅精鉱の回収量が増加するので、銅の回収量をさらに増加することが可能である。捕収剤は、ドデシルメルカプタンと２−メルカプトベンゾチアゾールとを併用する。

ドデシルメルカプタンと２−メルカプトベンゾチアゾールとは、下記の (3)式で算出される混合比率が0.25未満あるいは0.75超えの場合、協同効果としての能力が抑制されるため、メタル銅の回収は困難である。したがって、混合比率は0.25〜0.75の範囲内を満足することが好ましい。
混合比率＝Ｍ₁ ／（Ｍ₁ ＋Ｍ₂ ） ・・・ (3)
Ｍ₁ ：ドデシルメルカプタンの使用量（kg）
Ｍ₂ ：２−メルカプトベンゾチアゾールの使用量（kg）
転炉からみ７は、細かく粉砕（いわゆる磨鉱）された後、浮遊選鉱に供される。浮遊選鉱は、
(A) 予選：１次浮選を行なう工程
(B) 粗選：２次浮選を行なう工程
(C) 清掃：３次浮選を行なう工程
の３段階の工程からなる選別法であり、いずれの工程も分離液の浮力を利用する。ドデシルメルカプタンと２−メルカプトベンゾチアロールは、 (A)〜(C) のいずれの工程においても捕収剤として使用できる。

しかし、分離液に添加する捕収剤としてドデシルメルカプタンと２−メルカプトベンゾチアゾールとを併用する場合は、メタル銅の比率が高い清掃工程で使用するのが好ましい。

図１に示す一連の設備を用いて銅製錬を行なった。すなわち、乾燥した銅精鉱を自熔炉１で溶錬してかわ６と自熔炉からみ５に分離し、さらにかわ６を銅転炉２に装入して吹精を行ない、白かわを経て粗銅８を製造した。
自熔炉１で得られた溶融状態のかわ６を銅転炉２に収容して、吹精を行なうにあたって、炉体に設けられた複数の羽口（図示せず）から、酸素富化空気を吹き込んだ。このようにして造かん期においてかわ６中の不純物を酸化して、ＳＯ₂ ガス，転炉からみ７および白かわに分離した。造かん期の吹精を行ないながら、作業員が鉄製のサンプル棒を銅転炉２内に挿入した後、鉄製のサンプル棒を抜き出し、鉄製のサンプル棒に付着した転炉からみ７の色や外観を目視で検査して、造かん期における白かわの生成反応（すなわち (1)式の反応）の終了を判定した。

造かん期の反応が終了した後、さらにオーバーブローを５分間行なった。なお、オーバーブローに用いた酸素富化空気およびその供給条件は、造かん期の吹精と同じである。
次いで、造銅期の製錬を開始する前に銅転炉２を傾動させて、転炉からみ７を炉口９から排出した。この転炉からみ７を選鉱設備３に送給して浮遊選鉱を行ない、鉄精鉱と銅精鉱に分離した。

浮遊選鉱の清掃工程では、捕収剤としてドデシルメルカプタンと２−メルカプトベンゾチアゾールとを添加した。その混合比率（すなわち (3)式で算出した値）は0.50とした。
以上を発明例とする。
一方、比較例として、オーバーブローを20分間行なった。また、捕収剤はドデシルメルカプタンを使用した。その他の手順は、発明例と同様にして銅製錬を行なった。

発明例と比較例の銅製錬によって得られた鉄精鉱の銅含有量を調査したところ、発明例では 0.5質量％，比較例では１質量％であった。このデータは、本発明を転炉からみ７の浮遊選鉱に適用することよって銅の回収量が増加することを示している。

銅製錬の自熔炉，銅転炉，選鉱設備の工程を示すフロー図である。

符号の説明

１ 自熔炉
２ 銅転炉
３ 選鉱設備
４ 精製炉
５ 自熔炉からみ
６ かわ
７ 転炉からみ
８ 粗銅
９ 炉口

Claims (3)

1. 銅転炉を用いた銅の製錬によって発生する転炉からみに含まれる銅の回収方法において、造かん期にて白かわの生成反応が終了した後、オーバーブローを抑制し、酸素の供給量を削減し、次いで前記銅転炉を傾動して転炉からみを排出し、前記転炉からみを選鉱設備へ送給し、前記選鉱設備にて捕収剤としてドデシルメルカプタンと２−メルカプトベンゾチアゾールとを使用して浮遊選鉱を行なうことによって前記転炉からみに含まれる銅を回収することを特徴とする銅の回収方法。
2. 前記オーバーブローの所要時間を５分以内とすることを特徴とする請求項１に記載の銅の回収方法。
3. 前記ドデシルメルカプタンの使用量Ｍ₁ （kg）と前記２−メルカプトベンゾチアゾールの使用量Ｍ₂ （kg）の混合比率が、Ｍ₁ ／（Ｍ₁ ＋Ｍ₂ ）の値に換算して、0.25〜0.75の範囲内を満足することを特徴とする請求項１または２に記載の銅の回収方法。

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