JPH09143586A

JPH09143586A - 溶鉄中の銅の除去方法

Info

Publication number: JPH09143586A
Application number: JP33116695A
Authority: JP
Inventors: Ryokichi Shinpo; 良吉真保; Osamu Ogawa; 修小川; Takehiro Ishikawa; 剛弘石川
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1995-11-28
Filing date: 1995-11-28
Publication date: 1997-06-03

Abstract

(57)【要約】【課題】鉄スクラップに随伴する不純物の銅の除去、
回収を効率的かつ経済的に行い、従来鉄スクラップを原
料とすることができなかった鋼材への鉄スクラップの利
用範囲を拡大する。【解決手段】本発明の溶鉄中の銅の除去方法は、銅を
含む溶鉄に、アルミニウム硫化物および鉄硫化物を含む
溶剤を接触させて、該溶鉄中に含まれる銅を該溶剤に抽
出し、次に、該溶剤と該溶鉄とを分離し、次に、前記抽
出した銅を該溶剤中から回収し、該銅を回収した溶剤
を、前記溶鉄中に含まれる銅の抽出に繰り返して用いる
ことを特徴とする。また、前記溶鉄と分離させた溶剤か
らの銅の回収は、金属アルミニウム等を該溶剤に加えて
行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、鉄スクラップ中に
混入する銅を効率的に除去し、鉄および回収した銅を再
利用するための方法に関し、更には、従来鉄スクラップ
を原料とすることができなかった鋼材の鉄スクラップの
利用を可能にし、鉄スクラップが使用できる鋼材の適用
範囲を拡大するための効率的かつ経済的な溶鉄中の銅の
除去、回収方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】鉄スクラップは、主に電炉によって溶融
され、いわゆる電炉鋼として再利用されている。この鉄
スクラップには、通常銅を始めとする種々の不純物が含
まれる。主な鉄スクラップの不純物である銅は、鉄スク
ラップの溶融前に人間が手選別によって除去していた。
しかし、手選別では銅は完全に除去しきれず、除去しき
れない銅は、溶融後、溶鉱炉銑鉄や、より不純物の少な
い鉄スクラップと混合して、規格内の濃度に希釈して用
いられていたので、利用可能な鋼材の種類が限られてし
まった。

【０００３】これまで、鉄スクラップより銅を除去する
方法として、鉄スクラップをアンモニア溶液に浸漬して
銅を抽出する方法（例えば、「廃車スクラップの脱銅
−アンモニア浸出法によるスクラップの脱銅（第２報）
−」資源と素材Ｖｏｌ．１１１、ｐ．５５〜５８
（１９９５））、高温下で銅を気化させる方法（例え
ば、「真空下の脱銅」循環性元素分離部会中間報告
書Ｖｏｌ．１、ｐ．５〜１０（１９９３）日本鉄鋼
協会特基研究会循環性元素分離部会）、溶融アルミニ
ウムと接触させ銅をアルミニウムに溶解させて除去する
方法（例えば、「アルミ浴による脱銅」循環性元素分
離部会中間報告書Ｖｏｌ．１、ｐ．４３〜４９（１
９９３）日本鉄鋼協会特基研究会循環性元素分離部
会、「熱化学的手法による鉄スクラップからの脱銅法の
探索」日本金属学会シンポジウム予稿ｐ．１３〜１
６（１９９０））、鉄およびアルカリ金属の硫化物を主
体とする溶剤に銅を移行させる方法（例えば、「ＦｅＳ
フラックスと炭素飽和溶鉄間の銅分配に及ぼすアルカリ
及びアルカリ土類金属硫化物添加の影響」鉄と鋼Ｖ
ｏｌ．７７、ｐ．６４４〜６５１（１９９１））等が提
案されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記のこれま
で提案された鉄スクラップからの銅の除去方法は経済性
が低く、実用には至っていなかった。そこで本発明は、
鉄スクラップを溶融した溶鉄中から、銅をより効率的か
つ経済的に除去、回収する方法を提案し、従来、鉄スク
ラップを原料とすることができなかった鋼材の鉄スクラ
ップの利用を可能にし、鉄スクラップが使用できる鋼材
の適用範囲を拡大するための溶鉄中の銅の回収方法を提
供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の第１の溶鉄中の
銅の除去方法は、銅を含む溶鉄に、アルミニウム硫化物
および鉄硫化物を含む溶剤を接触させて、該溶鉄中に含
まれる銅を該溶剤に抽出し、次に、該溶剤と該溶鉄とを
分離し、次に、前記抽出した銅を該溶剤中から回収し、
該銅を回収した溶剤を、前記溶鉄中に含まれる銅の抽出
に繰り返して用いることを特徴とする。

【０００６】また、本発明の第２の溶鉄中の銅の除去方
法は、上記本発明の第１の溶鉄中の銅の除去方法を前提
としてさらに、前記溶鉄と分離させた溶剤からの銅の回
収を、金属アルミニウム、アルミニウム合金、アルミニ
ウムを含むスクラップ、もしくは、アルミニウムドロス
（以下、「含アルミニウム還元剤」という。）を該溶剤
に加えて行うことを特徴とする。

【０００７】

【発明の実施の形態】本発明は、アルミニウム硫化物
（Ａｌ₂Ｓ₃）および鉄硫化物（ＦｅＳ）を含む溶剤（以
下、「Ａｌ₂Ｓ₃−ＦｅＳ系フラックス」、または、単に
「フラックス」という。）が、溶鉄からの高い脱銅能力
を有すること、また、そのフラックスに強還元剤を加え
てＦｅＳを還元すると、銅も還元され、フラックスより
銅を分離、回収できることを利用したものである。

【０００８】Ａｌ₂Ｓ₃−ＦｅＳ系フラックスと銅を含む
溶鉄を共存させると、銅はフラックス中のＦｅＳにより
硫化され、Ｃｕ₂Ｓとしてフラックス中に移行し、反応
にあずかったＦｅＳは金属鉄に還元され溶鉄中に入る。
この脱銅反応の能力は、一般的に平衡分配比により評価
される。この平衡分配比とは、反応平衡時におけるフラ
ックス中の銅の重量％を、溶鉄中に残っている銅の重量
％で除した値である。

【０００９】Ａｌ₂Ｓ₃−ＦｅＳ系フラックスと炭素飽和
溶鉄を１４００℃の温度で平衡させた場合、フラックス
中のＦｅの割合が約２３重量％の条件で、平衡分配比は
約２８である。つまり、脱銅反応後にフラックス中に存
在する銅の重量％を、溶鉄中に残っている銅の重量％の
２８倍とすることができる。フラックスの組成がこれよ
りずれる場合は、平衡分配比の値はこれより低下する。
従って、フラックスの組成は、Ｆｅ、Ａｌ、Ｓ、および
Ｃｕを加えた組成が７０重量％以上、Ｆｅの割合が５〜
４０重量％であることが望ましい。

【００１０】この脱銅反応において溶鉄は必ずしも炭素
飽和である必要はないが、炭素を多く含むほうが、平衡
分配比を高くすることができ、また溶鉄の融点が低くな
るため、脱銅反応を起こさせる温度を低くすることがで
き、さらに、溶鉄中のイオウ濃度を低下させ、フラック
スと溶鉄との相分離性を高める効果もある。この脱銅の
反応温度としては、１２００〜１７００℃の範囲内が望
ましい。

【００１１】抽出した銅を含有させたＡｌ₂Ｓ₃−ＦｅＳ
系フラックスを溶鉄より分離した後、含アルミニウム還
元剤をフラックスに加えてゆくと、金属アルミニウムが
フラックス中に入って硫化して硫化アルミニウム（Ａｌ
₂Ｓ₃）となり、かわりにフラックス中の硫化鉄（Ｆｅ
Ｓ）が還元されて金属鉄（Ｆｅ）となり、フラックスよ
り分離される。そのフラックスに、さらに含アルミニウ
ム還元剤を加えると、次にフラックス中の硫化銅（Ｃｕ
₂Ｓ）が還元されて金属銅（Ｃｕ）となり、フラックス
より分離される。従って、含アルミニウム還元剤を、フ
ラックスに段階的に加えれば、始めに金属鉄を主体とす
る合金を、次に金属銅を主体とする合金を得ることがで
き、銅をフラックスより分離、回収することが可能とな
る。

【００１２】銅を回収した後のフラックスは、繰り返し
溶鉄からの銅除去に用いることができるため、本発明に
よる方法は、より効率的かつ経済的に溶鉄中の銅の除去
を行うことができる。ここで、溶鉄からの銅抽出に繰り
返されるフラックス中のＦｅＳが不足するが、それにつ
いては、黄鉄鉱（ＦｅＳ₂）あるいは磁硫鉄鉱（Ｆｅ
Ｓ）などを加えて不足のＦｅＳを補えばよい。

【００１３】溶鉄からＡｌ₂Ｓ₃−ＦｅＳ系フラックスへ
の銅の抽出Ａｌ₂Ｓ₃−ＦｅＳ系フラックスに用いられるＡｌ₂Ｓ
₃は、酸化アルミニウム（Ａｌ₂Ｏ₃、アルミナ）を、炭
素源（例えばコークス）とイオウ源（例えば、黄鉄鉱な
いしは単体イオウ）と混合し、窒素ガスなどの不活性雰
囲気中で、１５００℃以上に加熱して作成することがで
きる。

【００１４】また、より簡便には、含アルミニウム還元
剤と、黄鉄鉱または／及び磁硫鉄鉱を１２００℃以上の
温度で反応させればよい。この時、含アルミニウム還元
剤と、黄鉄鉱または／及び磁硫鉄鉱との比率を調節する
ことにより、目的の組成のＡｌ₂Ｓ₃−ＦｅＳ系フラック
スを作成することができる。

【００１５】なお、一旦このフラックスを作成して、本
発明の溶鉄からの銅除去プロセスを稼働させたならば、
このフラックスは繰り返し使用され、しかもその中のＡ
ｌ₂Ｓ₃の量はやや余剰となってゆくため、フラックスの
新たな作成を頻繁に行う必要はない。

【００１６】脱銅の対象とする鉄スクラップは、電気炉
を用いて溶解して溶鉄とし、炭素源（例えばコークス）
を加える。この溶鉄にＡｌ₂Ｓ₃−ＦｅＳ系フラックスを
接触させることにより、溶鉄中の銅をフラックスに抽出
するが、ここで銅除去をより効率的に行うため、溶鉄と
このフラックスの接触を数段に分け、各段の溶鉄とフラ
ックスを向流方式で移動させ、溶鉄中の銅を段階的にフ
ラックスに抽出してゆく。つまり、最終段の溶鉄からの
銅の抽出には、銅の回収工程を終えた新たなフラックス
を用いる。そして、これまで最終段の銅抽出を行ってい
たフラックスを、次にはその前段の抽出に用いるという
ように、各段のフラックスをそれぞれ前段へ順送りす
る。このようにすることで、最終段で得られる溶鉄中の
銅濃度を効率良く低下させることができ、しかも初段の
フラックス中の銅濃度を高くすることができる。初段に
おいて銅を濃縮したフラックスは、銅の回収工程へ廻
す。銅抽出の段数は３段程度が適切である。

【００１７】Ａｌ₂Ｓ₃−ＦｅＳ系フラックスの組成とし
て、Ｆｅの割合が５重量％〜４０重量％のものを用いる
ことができるが、フラックス中のＦｅの割合が大きい場
合は、溶鉄中のイオウ濃度が高くなるため、脱銅後の溶
鉄を脱硫する工程での負荷が大きくなり、さらにフラッ
クスから銅を回収する工程で必要となる含アルミニウム
還元剤の量が増加する。また、フラックス中のＦｅの割
合が小さい場合は、フラックスに濃縮可能な銅の量が低
減し、脱銅能力が低下する。

【００１８】そのため、溶鉄からの銅抽出の最終段で
は、フラックス中のＦｅ濃度を例えば１５重量％以下と
低くし、それ以外の段では、フラックス中のＦｅ濃度を
１５重量％〜２５重量％程度とすることが望ましい。こ
のフラックス中のＦｅ濃度の調整は、フラックスと溶鉄
が接触している状態で黄鉄鉱、あるいは磁硫鉄鉱、ある
いは単体イオウを加えることにより行う。

【００１９】なお、このＡｌ₂Ｓ₃−ＦｅＳ系フラックス
は、固体状態の鉄スクラップに付随する銅を除去するの
にも有効である。従って、銅抽出の前段側（初段、第２
段など）において、溶鉄のかわりに固体鉄スクラップの
ままで銅抽出を行い、その後、その固体鉄スクラップに
炭素源を加えて加熱して溶鉄とし、さらにその後段で、
溶鉄からの銅抽出を行うこともできる。固体鉄スクラッ
プとフラックスを接触させる温度は、１２００〜１５０
０℃の範囲が適切である。

【００２０】また、溶鉄をこのＡｌ₂Ｓ₃−ＦｅＳ系フラ
ックスと接触させることにより、溶鉄中の不純物である
スズの一部を、硫化物（ＳｎＳなど）の形で揮発除去さ
せることができる。固体鉄スクラップとこのフラックス
を接触させた場合は、ＳｎＳの揮発を促進させることが
できる。

【００２１】このＡｌ₂Ｓ₃−ＦｅＳ系フラックスは酸素
あるいは水蒸気などとの反応性が高いため、常に、窒素
あるいはアルゴンなどの不活性なガスにより、フラック
スの置かれている雰囲気を保護しておく必要がある。雰
囲気に酸素が混入した場合は、亜硫酸ガス（ＳＯ₂）
が、水蒸気が混入した場合は硫化水素（Ｈ₂Ｓ）が発生
する恐れがあるため、雰囲気ガスは吸引して、廃ガスの
無毒化処理を行う必要がある。また、通常の製鋼プロセ
スと同様に一酸化炭素（ＣＯ）の発生もあるので、廃ガ
ス処理により併せて一酸化炭素も無毒化の処理を行う。
廃ガスの処理法としては、イオウを含むガスはＳＯ₃と
なるまで酸化した後、硫酸あるいは石膏として回収し、
一酸化炭素も酸化して二酸化炭素（ＣＯ₂）とする。

【００２２】銅抽出の最終段を終了した溶鉄は、一般的
な銑鉄の脱硫工程と同様な工程へ送り、溶鉄中のイオウ
濃度を低下させ、さらに、溶鉄中の炭素、アルミニウム
その他の不純物含有量を調節した後、一般的な鉄鋼の製
造工程へ送る。なお、溶鉄中の炭素およびアルミニウム
量は、酸化処理により容易に低減させることができる。

【００２３】Ａｌ₂Ｓ₃−ＦｅＳ系フラックスからの銅の
回収溶鉄からの銅抽出の初段を終えたＡｌ₂Ｓ₃−ＦｅＳ系フ
ラックスは、銅の回収工程へ送る。そこではまず、フラ
ックスを１３００〜１６００℃程度の温度に保持しなが
ら、含アルミニウム還元剤をフラックスに加えて、フラ
ックス中のＦｅ量の７０％程度を還元して、金属鉄を主
体とする溶融合金を析出、分離させる。この時、フラッ
クスにあらかじめ炭素を多く含有した溶鉄を小量共存さ
せておき、含アルミニウム還元剤とともに粉コークスや
微粉炭のような炭剤を加えて、析出する金属鉄の溶融を
助けると良い。含アルミニウム還元剤を多く加え過ぎる
と、フラックス中のＦｅの割合が低くなりすぎて、フラ
ックス中の銅がこの段階で溶融合金相に多く移行してし
まうため、好ましくない。フラックスより分離させた金
属鉄を主体とした溶融合金は、脱銅前の溶鉄に合流させ
る。

【００２４】Ｆｅの割合を低減させたフラックスは、さ
らに含アルミニウム還元剤を加え、フラックス中の残り
のＦｅと、Ｃｕを還元し、金属銅を主体とする溶融合金
としてフラックスより分離させる。反応の温度は１２０
０〜１６００℃の範囲が適切である。ここで加える含ア
ルミニウム還元剤の量は、フラックス中のＦｅＳおよび
Ｃｕ₂Ｓを化学量論的に還元する量よりも過剰に加え、
金属銅を主体とする溶融合金中に、残ったアルミニウム
が入るようにする。この操作により、フラックス中に残
存するＣｕの割合を１重量％以下とする。

【００２５】なお、このフラックスよりＣｕを還元回収
する操作を数段に分け、各段のフラックスとアルミニウ
ムを残存させた溶融合金を向流方式で移動させ、フラッ
クス中のＣｕを段階的に溶融合金に抽出してゆくと効率
的である。つまり、最終段のフラックスからの銅の回収
には、金属アルミニウムを含む新たな還元剤を用い、そ
こで生じた、アルミニウムを残存させた溶融合金は、そ
の前段のフラックスからの銅の回収に用い、同様に、各
段のアルミニウムを残存させた溶融合金をそれぞれ銅回
収の前段へ順送りする。

【００２６】最終的に得られる、銅、鉄、およびアルミ
ニウムを含んだこの溶融合金は、フラックスより分離
し、凝固させた後、銅精練所などへ送る。

【００２７】銅を回収した後のフラックスは、再び溶鉄
からの銅抽出の最終段へ送り、溶鉄からの脱銅を繰り返
す。ここで、フラックス中のＦｅＳが不足する場合は、
フラックスを溶鉄と共存させた条件で、黄鉄鉱、磁硫鉄
鉱、あるいは単体イオウなどを加えて、不足のＦｅＳを
補う。

【００２８】このフラックスの繰り返し使用によって、
フラックス中のＡｌ₂Ｓ₃の量がやや余剰となってゆく場
合がある。その場合は、フラックスからの銅回収が終了
した時点で、余剰のフラックスを分離する。余剰フラッ
クスの処理法としては、冷却、凝固させた後、ロータリ
ーキルンなどを用いて酸化して酸化アルミニウムとす
る。なおこの方法では、亜硫酸ガス含む廃ガスが生じる
ため、廃ガス処理を行って、亜硫酸ガスを石膏あるいは
硫酸として固定する。

【００２９】また、冷却した余剰フラックスを水溶液中
へ投じ、硫化水素（Ｈ₂Ｓ）と水酸化アルミニウムの製
造に用いることもできる。

【００３０】また、余剰フラックスを１２００〜１６０
０℃の温度で溶鉄と共存させ、塩素ガス（Ｃｌ₂）を含
むガスを反応させて、塩化アルミニウム（ＡｌＣｌ₃）
とＦｅＳを生成させ、塩化アルミニウムは揮発分離させ
て回収し、ＦｅＳは再び、溶鉄からの脱銅に用いること
もできる。

【００３１】

【実施例】鉄スクラップを溶融させた溶鉄より、Ａｌ₂
Ｓ₃−ＦｅＳ系フラックスへの銅抽出を３段の向流方式
で、フラックスから溶融合金へ銅の回収を２段の向流方
式で行う本発明の実施例を示す。

【００３２】予備処理鉄スクラップとして、初期銅濃度が約１重量％のものを
用いた。この鉄スクラップを粉コークスとともにアーク
溶解炉に入れて溶融し、炭素を３重量％以上含む溶鉄と
した。

【００３３】初期のＡｌ₂Ｓ₃−ＦｅＳ系フラックスは、
１２００〜１４００℃の温度に保持した溶鉄の入ったア
ーク溶解炉に、スクラップアルミニウムと黄鉄鉱を少し
づつ装入してゆき、溶鉄相の上面に生成させた。なおこ
れ以後の工程で、スクラップアルミニウムは、金属アル
ミニウムを９０重量％以上含む組成のものを用いた。フ
ラックスの組成は、スクラップアルミニウムと黄鉄鉱の
比率を調整することにより、Ｆｅの割合が約１５重量％
となるようにした。この時、アーク溶解炉中に窒素ガス
を流入させ、生成したフラックスの分解を防いだ。生成
したフラックスは、アーク溶解炉より取り出し、次に示
す溶鉄からの銅抽出工程へ送った。

【００３４】なお前述のように、一旦このＡｌ₂Ｓ₃−Ｆ
ｅＳ系フラックスを作成したならば、フラックスは繰り
返し使用され、しかもその中のＡｌ₂Ｓ₃の量はやや余剰
となってゆくため、フラックスの新たな作成を頻繁に行
う必要はない。

【００３５】Ａｌ₂Ｓ₃−ＦｅＳ系フラックスへの銅の抽
出工程溶鉄からの銅抽出の初段では、まずＡｌ₂Ｓ₃−ＦｅＳ系
フラックスを初段の専用の電炉に入れた。このフラック
スは既に、第２段目の銅抽出において銅をある程度含有
させたものである。なお、プロセスの立ち上げ時では、
前出の予備処理で合成したフラックスを用いた。

【００３６】電炉の形は釜状で、気密性が保てるように
蓋を有しており、内壁は耐火レンガ製で、炭素電極より
融体内に通電することにより温度を保持する。また、炉
内を予熱するためのガスバーナーも備えている。フラッ
クスの酸化を防止するため、電炉はランスより窒素また
はアルゴンガスを導入できる構造になっており、また電
炉中に導入したガスおよび電炉中より発生するガスを処
理設備へ送るためのダクトを備えている。

【００３７】予備処理において溶融させ、溶鉄とした銅
を含んだスクラップは、蓋部の溶鉄の装入口より電炉中
に導入し、電炉底部でフラックスと溶鉄を撹拌させ、溶
鉄中の銅をフラックスへ移行させた。反応温度は約１４
００℃とし、フラックスと溶鉄の割合は重量比で、およ
そ１：５とした。この時点で、フラックスの目標組成
は、Ｆｅ含有量を約１５重量％とし、それよりＦｅ含有
量が小さい場合は、黄鉄鉱を電炉中に加えた。続いてラ
ンスより、窒素またはアルゴンガスをフラックスおよび
溶鉄に吹き付けて撹拌し、反応を促進させた後、静置
し、フラックスと溶鉄を分離した。両相の分離後、電炉
を傾けてフラックスと小量の溶鉄を流し出し、それをフ
ラックスからの銅の回収工程に送った。次に、電炉より
残りの溶鉄を流し出し、第２段目の銅の抽出工程へ送っ
た。

【００３８】初段での反応終了後のフラックス中の銅濃
度は、およそ６重量％、溶鉄中の銅濃度は、およそ０．
３重量％となった。

【００３９】溶鉄からの銅抽出の第２段目では、まず、
終段である第３段目の銅抽出を終えたフラックスを第２
段目の専用の電炉に入れた。なお、プロセスの立ち上げ
時では、前出の予備処理で合成したフラックスを用い
た。第２段目の電炉の形態は、初段のものと同様であ
る。

【００４０】次に、電炉の蓋部の溶鉄の装入口より、初
段の銅抽出を終えた溶鉄を導入し、初段での銅抽出と同
様にして、溶鉄中の銅をフラックスへ移行させた。反応
温度は約１４００℃とし、フラックスと溶鉄の割合は重
量比で、およそ１：５とした。この時点で、フラックス
の目標組成は、Ｆｅ含有量を約２１重量％とし、それよ
りＦｅ含有量が小さい場合は、黄鉄鉱を電炉中に加え
た。第２段目についても、初段と同様、ランスより、窒
素またはアルゴンガスをフラックスおよび溶鉄に吹き付
けて撹拌し、脱銅反応を促進させた後、静置した。フラ
ックスと溶鉄の分離後、電炉を傾けてまずフラックスを
流し出し、それを初段の銅の抽出工程に送った。次に、
溶鉄を流し出し、第３段目の銅の抽出工程へ送った。

【００４１】第２段目の反応終了後のフラックス中の銅
濃度は、およそ２重量％、溶鉄中の銅濃度は、およそ
０．１重量％であった。

【００４２】溶鉄からの銅抽出の第３段目では、まず、
銅の回収工程を終えたフラックスを第３段目の専用の電
炉に入れた。なお、プロセスの立ち上げ時では、前出の
予備処理で合成したフラックスを用いた。第３段目の電
炉の形態も、初段および第２段目のものと同様である。

【００４３】次に、電炉の蓋部の溶鉄の装入口より、第
２段目の銅抽出を終えた溶鉄を導入し、初段および第２
段目の銅抽出と同様にして、溶鉄中の銅をフラックスへ
移行させた。反応温度は約１４００℃とし、フラックス
と溶鉄の割合は重量比で、およそ１：５とした。この時
点で、フラックスの目標組成は、Ｆｅ含有量を約１１重
量％とし、それよりＦｅ含有量が小さい場合は、黄鉄鉱
を電炉中に加えた。第３段目についても、初段および第
２段目と同様、ランスより、窒素またはアルゴンガスを
フラックスおよび溶鉄に吹き付けて撹拌し、脱銅反応を
促進させた後、静置した。フラックスと溶鉄の分離後、
電炉を傾けてまずフラックスを流し出し、それを第２段
目の銅の抽出工程に送った。次に、脱銅を終了した溶鉄
を流し出し、一般的な脱硫プロセスへ送った。なお、脱
硫プロセスでは、石灰、ソーダ灰（Ｎａ₂ＣＯ₃）などを
加えて、溶鉄中のＳを除き、その後、転炉で酸素を吹き
込んで溶鉄の炭素量およびアルミニウム量を低減させた
後、溶鉄を一般的な鋼の製造工程へ送った。

【００４４】第３段目の反応終了後のフラックス中の銅
濃度は、およそ１．２重量％、溶鉄中の銅濃度は、およ
そ０．０７重量％となった。

【００４５】Ａｌ₂Ｓ₃−ＦｅＳ系フラックスからの銅の
回収工程溶鉄からの銅抽出の初段を終えたＡｌ₂Ｓ₃−ＦｅＳ系フ
ラックスは、小量の溶鉄とともに、銅の回収工程へ送っ
た。

【００４６】まず、フラックスと小量の溶鉄を、フラッ
クスからの脱鉄用電炉に装入し、スクラップアルミニウ
ムと粉コークスを少しづつフラックスに添加し、フラッ
クス中のＦｅＳを還元して金属鉄とし、溶鉄相へ移行さ
せた。フラックス中のＦｅ濃度が５〜１０重量％程度と
なった時点で、スクラップアルミニウムと粉コークスの
添加を終了し、静置後、電炉を傾けてフラックスを流し
出し、それをフラックスからの銅回収第１段の電炉へ送
った。続いて、溶鉄相を流し出し、それは予備処理にお
ける銅抽出を行う前の溶鉄に合流させた。なおこの反応
における炉内温度は１５００℃とし、熱量が不足する場
合は、炭素電極からの通電を行った。また、電炉内には
不活性ガスとして窒素を導入して、フラックスの酸化を
防ぎ、廃ガスはダクトを通して処理設備へ送った。

【００４７】脱鉄用電炉からのフラックスは、銅回収の
第１段の電炉へ装入し、次にそこに銅回収の第２段で得
られた溶融合金を装入した。この溶融合金は、アルミニ
ウムおよび銅回収の第２段でフラックスより回収された
銅および鉄などより構成されている。なお、プロセスの
立ち上げ時では、この溶融合金に代わって新たなスクラ
ップアルミニウムを用いた。

【００４８】銅回収の第１段の電炉の温度設定は約１４
００℃とし、温度がこれより低下する場合は、炭素電極
からの通電により熱量を補った。ランスを用いて窒素を
フラックスおよび溶融合金に吹き付け、両者を撹拌し、
フラックス中のＦｅＳおよびＣｕ₂Ｓを溶融合金中のア
ルミニウムで還元し、金属鉄および金属銅として溶融合
金に移行させた後、静置した。廃ガスはダクトを通じて
処理設備へ送った。フラックスと溶融合金が分離した
後、電炉を傾けてフラックスを流し出し、銅回収の第２
段の電炉へ送った。次に、電炉より溶融合金を流し出
し、凝固させた後、その合金を銅精練所へ送った。

【００４９】ここで得られた溶融合金の組成は、銅が約
３０重量％、鉄が約４５重量％、アルミニウムが約２５
重量％であった。

【００５０】銅回収の第２段では、まず銅回収の第１段
からのフラックスを、続いてスクラップアルミニウム
を、銅回収の第２段の電炉へ装入した。スクラップアル
ミニウムの装入量は、脱鉄用電炉から銅回収の第１段の
電炉へ送られる時点でのフラックス中のＦｅＳおよびＣ
ｕ₂Ｓを、化学量論的に還元できるアルミニウム量の
１．３〜２．５倍となるようにした。

【００５１】銅回収の第２段の電炉の温度設定も第１段
と同様に約１４００℃とし、温度がこれより低下する場
合は、炭素電極からの通電により熱量を補った。ランス
を用いて窒素をフラックスおよびスクラップアルミニウ
ムに吹き付け、両者を撹拌し、フラックス中に残存する
ＦｅＳおよびＣｕ₂Ｓをアルミニウムで還元し、金属鉄
および金属銅として、残ったアルミニウムとともに溶融
合金を形成させた。その後、静置し、フラックスと溶融
合金相を分離した。なお、両相の分離が不十分となった
場合は、小量の溶鉄または鉛を含む合金を電炉中へ装入
し、溶融合金の比重を高めた。廃ガスはダクトを通じて
処理設備へ送った。フラックスと溶融合金の分離後、電
炉を傾けてフラックスを流し出した。次に、電炉より溶
融合金を流し出し、それを第１段の銅回収の電炉へ送っ
た。

【００５２】この銅回収工程により、フラックス中のＣ
ｕ含有量は１重量％以下、Ｆｅの含有量も１重量％以下
となった。このフラックスは、溶鉄からの銅抽出の第３
段目に繰り返した。なお、フラックスが余剰となった場
合は、この時点でフラックスの一部を取り出し、それを
ロータリーキルンを用いて酸化し、酸化アルミニウムと
して無害化した。またその廃ガスはダクトを通じて処理
設備へ送り、発生した亜硫酸ガスを石膏として固定して
無害化した。

【００５３】本プロセスにより鉄スクラップ中の不純物
銅の濃度を約１重量％より０．１重量％以下に低減する
ことができ、銅の回収率は９０％以上となった。使用し
たスクラップアルミニウムおよび黄鉄鉱の量は、鉄スク
ラップ１トン当り、平均で各々約２０ｋｇおよび約５５
ｋｇであった。

【００５４】なお、フラックスを繰り返し用いない溶鉄
中の銅の除去プロセスでは、使用するスクラップアルミ
ニウムおよび黄鉄鉱の量は、鉄スクラップ１トン当り、
各々約４５ｋｇおよび約２４０ｋｇとなる。従って、フ
ラックスを繰り返し用いる本発明による方法は、フラッ
クスを繰り返し用いない方法に比べ、スクラップアルミ
ニウムの消費量を１／２以下、黄鉄鉱の消費量を１／４
以下に減らすことができ、より経済的である。

【００５５】

【発明の効果】本発明によれば、鉄スクラップ中の銅の
除去および回収がより効率的かつ経済的に行え、従来、
鉄スクラップを原料とすることができなかった鋼材の鉄
スクラップ利用を可能にし、鉄スクラップが使用できる
鋼材の適用範囲を拡大することができる。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】銅を含む溶鉄に、アルミニウム硫化物お
よび鉄硫化物を含む溶剤を接触させて、該溶鉄中に含ま
れる銅を該溶剤に抽出し、次に、該溶剤と該溶鉄とを分
離し、次に、前記抽出した銅を該溶剤中から回収し、該
銅を回収した溶剤を、前記溶鉄中に含まれる銅の抽出に
繰り返して用いることを特徴とする溶鉄中の銅の除去方
法。
【請求項２】溶鉄と分離させた溶剤からの銅の回収
を、金属アルミニウム、アルミニウム合金、アルミニウ
ムを含むスクラップ、もしくは、アルミニウムドロスを
該溶剤に加えて行うことを特徴とする特許請求の範囲１
に記載の溶鉄中の銅の除去方法。