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JP2861479B2 - 亜鉛製錬法 - Google Patents
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JP2861479B2 - 亜鉛製錬法 - Google Patents

亜鉛製錬法

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JP2861479B2
JP2861479B2 JP3133556A JP13355691A JP2861479B2 JP 2861479 B2 JP2861479 B2 JP 2861479B2 JP 3133556 A JP3133556 A JP 3133556A JP 13355691 A JP13355691 A JP 13355691A JP 2861479 B2 JP2861479 B2 JP 2861479B2
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JP
Japan
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zinc
raw material
oxygen
smelting method
air
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伸正 家守
武 日下部
明彦 赤田
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Sumitomo Metal Mining Co Ltd
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00Technologies related to metal processing
    • Y02P10/20Recycling

Landscapes

  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
  • Electrolytic Production Of Metals (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、硫化亜鉛精鉱を用いた
亜鉛の製錬法に関し、特に希硫酸で浸出することにより
そのまま電解液としうる浸出液が得られる煙灰を製造す
る製錬法に関する。
【0002】
【従来の技術】現在の亜鉛製錬法には大別して湿式法と
乾式法とがある。
【0003】世界的に見た場合、湿式法が主流となって
いる。この湿式法では、硫化亜鉛精鉱をスラリーとして
流動焙焼炉で酸化焙焼し、酸化亜鉛を含む焼鉱を得る。
そして、できるだけ鉄を浸出しないようにするため、該
焼鉱を希硫酸で浸出して硫酸亜鉛溶液を得、該溶液中に
浸出された微量の鉄、銅、コバルト、ニッケル、カドミ
ウムと言った不純物を除去して亜鉛電解液とし、不溶性
アノードを用いて電解して電気亜鉛を得ている。
【0004】しかし、上記方法では、焙焼工程で流動焙
焼炉を用いるために、鉛を多く含む亜鉛精鉱は焙焼中に
一部溶融する。従って、焙焼炉中の流動化が困難とな
り、脱硫が十分進まないため処理できないという欠点が
ある。
【0005】また、この工程で生成した亜鉛フェライト
(ZnFe2 4 )は浸出工程で溶解せず、焼鉱中の亜
鉛量の十数〜20重量%(以下、「%」と示す。)の亜
鉛が浸出残渣中に残留し、低実収率しか得られない。
【0006】さらに、この残渣からZnを回収する方法
が検討され、ジャロサイト法やヘマタイト法等が開発さ
れてはいるものの、この処理により生成する澱物の処理
も公害対策上不可欠であり、コストを押し上げると言う
問題点を含んでいる。
【0007】また、浸出工程から得られた浸出液からの
上記不純物の除去のためには、多段の浄液工程が必要と
され、かつ浄液剤として高純度の亜砒酸が必要とされ
る。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、各種
の硫化亜鉛精鉱を処理でき、かつ鉄を除くための浸出工
程や、浸出された微量の鉄や銅やニッケルやコバルトを
除去するための工程を簡素化しうる亜鉛製錬法の提供に
ある。
【0009】
【課題を解決するための手段】このような課題を解決す
るために、本発明の亜鉛製錬法では、硫化鉄と亜鉛硫化
物と脈石成分を含有する原料と、珪酸及び石灰を含有す
るフラックスと、酸素を含有する反応性気体とを反応さ
せて、Zn蒸気とFeOとSO2 とを発生すると共に、
温度が1200℃以上で、少なくとも鉄酸化物と珪酸を
含み、硫黄品位が0.3〜15%である溶融スラグを生
成する。そして、FeO及び前記原料中の脈石成分を前
記溶融スラグに分離し、一方Zn蒸気を酸化用空気と接
触させてZnOとすることにより、前記原料中の亜鉛の
大部分を主として酸化亜鉛からなる煙灰として回収し、
該煙灰を硫酸で溶解して硫酸亜鉛溶液とし、該硫酸亜鉛
溶液を電解して亜鉛を金属亜鉛として回収する。
【0010】本発明の亜鉛製錬法では、反応性気体が、
工業用酸素、酸素富化空気、空気からなる群より選ばれ
た一種で、原料中の硫化鉄をFeOとSO2とに酸化す
るの必要な酸素と、燃料の燃焼に必要な酸素とを含む。
【0011】また、補助燃料として重油、微粉炭を必要
に応じて原料及びフラックスに混合する。
【0012】さらに、フラックスとしてシリカ系及びラ
イム系酸化物の少なくとも一種を用いて、溶融スラグ中
のFe/SiO2 を0.6〜2.0として、CaOを2
0%以下に調整する。
【0013】
【作用】本願発明では、1200℃以上の炉内に原料と
反応用気体とを吹き込み、原料中の酸化し易い硫化鉄を
FeOとSO2 とに酸化し、FeOを原料中の脈石と共
にスラグとする。そして、硫化鉄より酸化し難いZnS
をZn蒸気と硫黄蒸気とに分解し、該蒸気に新たな反応
用気体を混合することにより、Zn蒸気と硫黄蒸気をそ
れぞれZnOとSO2 に転換し、ZnOを煙灰として回
収する。
【0014】本発明の方法において、生成するスラグの
組成は、ZnS−ZnO−FeO−SiO2 系を基本と
する。そして、原料中に含まれる銅やニッケルやコバル
ト等はスラグに溶解する。
【0015】本発明においてスラグ温度を1200℃以
上とするのは、スラグの流動性を確保するためばかりで
なく、炉内での原料の燃焼性の悪化を防止し、炉内に未
溶解物が多量に生成することを防止するためである。
【0016】スラグ中のS品位を0.3%以上に保つの
は、炉底隆起の原因となるFe3 4 の析出を抑制する
ためである。逆に、スラグ中のS品位を15%以下とす
るのは、これ以上S品位が高くなると、スラグ中への亜
鉛の分配率が高くなり、煙灰として回収される量が大幅
に低減するからである。
【0017】また、スラグ中のFe/SiO2 の比を
0.6〜2.0とするのは、炉底隆起の原因となるFe
3 4 の析出を抑制するためである。
【0018】さらに、このスラグのCaOを20%以下
とするのは、この割合で添加すると、スラグの溶融温度
が低下し、スラグ中へのFe3 4 の溶解量を増加させ
ることができるからであり、逆に20%を超えるとスラ
グの融点が高くなるからである。
【0019】なお、CaOには、スラグ中に溶解した亜
鉛分を炭素質の還元剤で還元し、揮発して回収する際に
Znの活量を増加させるという効果がある。
【0020】精鉱中にPbが含まれる場合は、通常Pb
Sとして存在するが、このPbSは1200℃以上では
蒸気圧が高く、Znと同様に揮発する。
【0021】ZnとPbの蒸気は前記反応用気体と別系
統で供給された酸化用空気と接触し、ZnOやPbSO
4 を生成する。
【0022】この別系統で酸化用空気を供給する位置
は、原料と反応用気体との反応位置より後方で、煙灰回
収設備以前であれば、炉内でもよく、排煙道内でもよ
い。しかし、例えば、炉内へ吹き込む場合には、好まし
くはスラグ層に当たらないように平行に吹き込むことが
望ましい。
【0023】吹き込む反応用気体中の酸素の量は、少な
くともガス中のZn、S、Pbをそれぞれ酸化物や硫酸
塩とするのに必要な量とされる。
【0024】生成したZnO、SO2 、PbSO4 を含
む排ガスは排熱ボイラーを通過させた後、電気集塵機、
あるいはバックフィルター等を通過させ、煙灰とSO2
ガスとに分離する。
【0025】本発明において、反応用気体として空気を
用いるか、酸素富化空気を用いるか、工業用酸素を用い
るかは、生成する排ガス中のSO2 濃度に、言い換える
と、SO2 ガスの除外方法や設備能力に依存する。
【0026】このようにして回収された煙灰は、ZnO
やPbSO4 が主体となるが、希硫酸に溶解することに
より鉛を硫酸鉛として沈澱除去することができ、亜鉛電
解用の硫酸亜鉛溶液を得ることができる。得た硫酸亜鉛
溶液より電解亜鉛を回収する方法は従来法による。
【0027】
【実施例】以下、実施例を用いて本発明を更に説明す
る。
【0028】最初に、本発明の亜鉛精錬法を実施する試
験用熔錬炉を説明する。
【0029】図1に示す試験用熔錬炉は、高さ2.8
m、内径1.5mの反応塔10と長さ5.25m、内径
1.5mのセトラー20を有し、セトラー20の一端が
反応塔10に結合され、他端が排煙道22に結合されて
いる。
【0030】反応塔10の上部より直径25cmの吹き
込みランス15が挿入されている。吹き込みランス15
には酸素原料混合器16が接続され、この酸素原料混合
器16が原料流送設備18に接続されている。
【0031】また、セトラー20の相対した側壁には、
酸素・重油バーナー24と保温用重油バーナー25が設
置されている。
【0032】さらに、保温用重油バーナー25の下に
は、スラグホール28が設けられ、スラグ30を流出で
きるようになっている。
【0033】[実施例1]表1に示した組成の原料を用
いて、表2の実施例1の条件で、図1の試験用熔錬炉に
おいて試験を行った。
【0034】
【表1】
【0035】
【表2】 * :反応塔(酸素・重油バーナー)側からの吹き込み **:スラグホール(保温用重油バーナー)側からの吹
き込み
【0036】試験は、初めに通常の自熔製錬炉と同様に
して、Zn精鉱とフラックスと補助燃料と反応用空気と
を反応塔10の頂部より反応塔10内部に吹き込み、熔
融スラグを製造した。
【0037】次いで、図1に示すように、スラグ上面よ
り300mmの位置に吹き込みランス15の吹き込み口
15aがくるように設置し、このランス15よりZn精
鉱とフラックスとをスラグ中に吹き込んだ。精鉱とフラ
ックスは酸素原料混合器16で補助燃料と反応用空気に
混合した。
【0038】精鉱溶解に必要とされる熱、及びセトラー
等よりの放散熱の補償は、セトラー20の相対した側壁
に設置した保温用重油バーナー26と酸素・重油バーナ
ー24とを用いて行った。
【0039】排ガス中の金属成分及び硫黄等を酸化する
ための反応用気体として、フリーエアーの流入量を調節
した。
【0040】得られた結果を表3の実施例1に示した。
【0041】表3より、実施例1で得られた煙灰は、F
eとCu品位が低く、FeとCuはスラグ中にほとんど
分配されたことがわかる。
【0042】
【表3】
【0043】[実施例2]実施例1と同様にして表2の
実施例2に示す条件で試験を行った。
【0044】実施例2が実施例1と異なる点は、酸素・
重油バーナー24が設けられている反応塔側壁側よりガ
ス中の金属成分及び硫黄等を酸化するための空気をセト
ラー20内に吹き込むことである。
【0045】得られた結果を表3の実施例2に示した。
【0046】表3より、実施例2の条件で得られるスラ
グ中のS品位とZn品位が低いことがわかる。このこと
はZnの揮発率の向上を示している。
【0047】なお、スラグ中のマグネタイトがわずかに
増加しているが、操作上の問題はない。
【0048】[実施例3]実施例1と同様にして表2の
実施例3の条件で試験をした。
【0049】実施例3では、ガス中の金属成分及び硫黄
を酸化するための反応用空気を、保温用重油バーナー2
6を設置したスラグホール側壁側より炉内に吹き込ん
だ。得られた結果を表3の実施例3に示した。
【0050】表3の結果より、実施例3で最もZn揮発
率が高く、得られる煙灰のZn品位も良好であることが
わかる。しかし、実施例3では、スラグ中のマグネタイ
トが増加しており、このマグネタイトの増加は炉底の上
昇に結びつき、いずれ操業の中止が余儀なくされること
は明らかである。
【0051】[実施例4]実施例1、2、3で得られた
煙灰500gづつをそれぞれ11容器内の0.5N硫酸
溶液に添加し、液温を50〜60℃に維持しつつ攪拌
し、溶解してZnを浸出した。
【0052】得られたスラリーをろ過して浸出液を得
た。それぞれの浸出液のZn濃度は100〜120g/
lであった。
【0053】ついで、それぞれの浸出液にZn粉末を加
え、Zn濃度を130g/lとし、遊離硫酸濃度を15
0g/lに調整し、電解液を得た。そして、Pb−Ag
合金電極を陽極とし、Al板を陰極として該電解液中の
Znを電解採取した。
【0054】得られた電着物の純度は4〜5Nであっ
た。
【0055】
【発明の効果】本発明の方法は、以上のように構成され
ているので、Fe、Cu等の不純物が少なく、ZnOを
主とする煙灰(原料に鉛を含む場合はPbSO4 を含
む)が得られ、これを希硫酸で浸出することにより、そ
のまま電解液としうる浸出液がえられる。このため、従
来煩雑であった浸出液からの不純物の分離が不要とな
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例に用いたバススメルティング方
式の熔錬炉の概略断面図である。
【符号の説明】
18 原料流送設備 16 酸素原料混合器 10 反応塔 20 セトラー 24 酸素・重油バーナー 26 重油バーナー 28 スラグホール
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) C22B 19/32 C22B 19/34 C25C 1/16

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 硫化鉄と亜鉛硫化物と脈石成分を含有す
    る原料と、珪酸及び石灰を含有するフラックスと、酸素
    を含有する反応性気体とを反応させて、Zn蒸気とFe
    OとSO2 とを発生すると共に、温度が1200℃以上
    で、少なくとも鉄酸化物と珪酸を含み、硫黄品位が0.
    3〜15%である溶融スラグを生成し、FeO及び前記
    原料中の脈石成分を前記溶融スラグに分離し、一方、Z
    n蒸気を酸化用空気と接触させてZnOとすることによ
    り、前記原料中の亜鉛の大部分を主として酸化亜鉛から
    なる煙灰として回収し、該煙灰を硫酸で溶解して硫酸亜
    鉛溶液とし、該硫酸亜鉛溶液を電解して亜鉛を金属亜鉛
    として回収する亜鉛製錬法。
  2. 【請求項2】 反応性気体が、工業用酸素、酸素富化空
    気、空気からなる群より選ばれた一種で、原料中の硫化
    鉄をFeOとSO2 とに酸化するの必要な酸素と、燃料
    の燃焼に必要な酸素とを含む請求項1記載の亜鉛製錬
    法。
  3. 【請求項3】 重油、微粉炭の補助燃料を原料及びフラ
    ックスに混合する請求項1記載の亜鉛製錬法。
  4. 【請求項4】 フラックスとしてシリカ系及びライム系
    酸化物の少なくとも一種を用いて、溶融スラグ中のFe
    /SiO2 を0.6〜2.0として、CaOを20%以
    下とする請求項1記載の亜鉛製錬法。
  5. 【請求項5】 硫化鉄と亜鉛硫化物と脈石成分を含有す
    る原料と、珪酸及び石灰を含有するフラックスと、酸素
    を含有する反応性気体とを反応させて、Zn蒸気とFe
    OとSO2 とを発生すると共に、温度が1200℃以上
    で、少なくとも鉄酸化物と珪酸を含み、CaOを20%
    以下で硫黄品位が15%以下である溶融スラグを生成
    し、FeO及び前記原料中の脈石成分を前記溶融スラグ
    に分離し、一方Zn蒸気を酸化用空気と接触させてZn
    Oとすることにより、前記原料中の亜鉛の大部分を主と
    して酸化亜鉛からなる煙灰として回収し、該煙灰を硫酸
    で溶解して硫酸亜鉛溶液とし、該硫酸亜鉛溶液を電解し
    て亜鉛を金属亜鉛として回収する亜鉛製錬法。
  6. 【請求項6】 反応性気体が、工業用酸素、酸素富化空
    気、空気からなる群より選ばれた一種で、原料中の硫化
    鉄をFeOとSO2 とに酸化するの必要な酸素と、燃料
    の燃焼に必要な酸素とを含む請求項5記載の亜鉛製錬
    法。
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