JP4478637B2

JP4478637B2 - Copper converter dust treatment method

Info

Publication number: JP4478637B2
Application number: JP2005281026A
Authority: JP
Inventors: 晋哉佐藤; 滋男桂
Original assignee: Nippon Mining and Metals Co Ltd
Current assignee: Nippon Mining Holdings Inc
Priority date: 2004-09-29
Filing date: 2005-09-28
Publication date: 2010-06-09
Anticipated expiration: 2025-09-28
Also published as: JP2006124828A

Description

本発明は、銅転炉ダストの処理方法に関するものであり、より詳しく述べるならば、効率的に銅の転炉ダストから銅を回収する方法に関するものである。 The present invention relates to a method for treating copper converter dust, and more particularly, to a method for efficiently recovering copper from copper converter dust.

銅製錬工程の鉱石を溶解する溶錬工程の後工程である転炉工程（PS-転炉やMI-C炉、フラッシュコンバーターなど）で排ガスに同伴するダストは、一般的にボイラーやバルーン煙道、電気集塵機(ホットコットレル）などで捕集されて、溶錬工程に繰返されるかあるいは別途湿式処理される。転炉工程で排出される全てのダストを転炉ダストとする。 The dust accompanying the exhaust gas in the converter process (PS-converter, MI-C furnace, flash converter, etc.), which is the subsequent process of the smelting process for melting the ore in the copper smelting process, is generally boiler or balloon flue It is collected by an electric dust collector (hot cot rel) or the like and repeated in the smelting process or separately wet-processed. All dust discharged in the converter process is used as converter dust.

銅製錬で排出される転炉ダストは、銅が5〜20mass％程度含まれており、酸で浸出後、硫化するなどして、湿式処理の過程で銅を鉛などと分離し、製錬工程へ繰り返すことが行われる。表1に銅転炉ダストの代表的な組成を示す。
The converter dust discharged by copper smelting contains about 5 to 20 mass% of copper. After leaching with acid and sulfidation, copper is separated from lead in the process of wet processing, and the smelting process Is repeated. Table 1 shows the typical composition of copper converter dust.

しかしながら、転炉ダスト中に銅が含まれたまま湿式処理を行うと、鉛等の回収対象金属に銅が混入し、悪影響を及ぼす。
銅の除去法として希硫酸での溶解除去を行っていたが、銅量の約20mass％が未溶解残渣として鉛、ビスマス等の化合物に混入する。希硫酸濃度、温度、時間等の各条件を選択したが、これ以上に銅を溶解して鉛、ビスマスから分離することは困難であった。 However, if wet processing is performed with copper contained in the converter dust, copper is mixed into the metal to be collected such as lead, which has an adverse effect.
As a method for removing copper, dissolution removal with dilute sulfuric acid was performed, but about 20 mass% of the amount of copper is mixed into a compound such as lead or bismuth as an undissolved residue. Although various conditions such as dilute sulfuric acid concentration, temperature, and time were selected, it was difficult to further dissolve copper and separate it from lead and bismuth.

また、銅転炉ダストを水または硫酸により浸出し、銅、カドミウム、砒素の可溶性塩類を溶出し、浸出残渣から鉛、亜鉛を回収する方法が開示されている。（特許第2848003号：特許文献１）
この方法では、銅転炉ダストの成分、粒度との関係を認識していないため単に残渣全てを乾式処理しており、銅分を分離回収する思想がまったく開示されていない。 Also disclosed is a method of leaching copper converter dust with water or sulfuric acid to elute soluble salts of copper, cadmium and arsenic and recovering lead and zinc from the leaching residue. (Patent No. 2848003: Patent Document 1)
In this method, since the relationship between the components and the particle size of the copper converter dust is not recognized, all the residue is simply dry-processed, and the idea of separating and recovering the copper content is not disclosed at all.

特許第2848003号「銅転炉ダスト浸出残渣からの鉛、亜鉛の回収方法」Patent No. 2848003 "Recovery method of lead and zinc from copper converter dust leaching residue"

本発明は、銅転炉ダストから銅を効率よく簡易に回収する方法を提案するものである。 The present invention proposes a method for efficiently and simply recovering copper from copper converter dust.

：
本発明は、
（１）銅転炉ダスト中に含まれる少なくとも硫化銅を、希硫酸浸出後、分離回収手段を用いて、前記ダストの浸出残渣のスラリーを前記分離回収手段の中央部へ下から上に噴出するように導入し、前記分離回収手段のアンダーフローのろ液を再び、前記分離回収手段のアンダーフローの出口部に投入し、アンダーフローの流速を調整し、前記ダスト中の銅分の多い10μｍ以上の粗粒をアンダーフローへ分離回収し、前記粗粒を銅製錬炉へ、10μｍより細かい細粒をオーバーフロー側に回収し、他の工程にて処理し、銅を銅製錬炉へ選択的に繰返すことを特徴とする銅転炉ダストの処理方法。（２）上記（１）記載の分離回収手段が、デカンテーション或いは、湿式サイクロン或いは、篩別或いは、沈降分離槽である銅転炉ダストの処理方法。（３）上記（１）から（２）の何れかに記載の銅転炉ダストが、希硫酸浸出後の希硫酸浸出残渣である銅転炉ダストの処理方法。

（４）上記（１）〜（３）何れかに記載の他の工程が、鉛製錬炉である銅転炉ダストの処理方法。
を提供する。
:
The present invention
(1) After at least copper sulfide contained in copper converter dust is leached with dilute sulfuric acid, a slurry of the leaching residue of the dust is spouted from the bottom to the center of the separation and recovery means using a separation and recovery means. introduced as the separation and recovery means underflow filtrate again, the separation was placed in the outlet portion of the underflow of the recovery means to adjust the flow rate of the underflow, often 10μm or more of copper content in the dust The coarse particles are separated and recovered into an underflow, the coarse particles are collected in a copper smelting furnace, the fine particles finer than 10 μm are collected on the overflow side, processed in other steps, and copper is selectively repeated to the copper smelting furnace. A method for treating copper converter dust characterized by the above. (2) A method for treating copper converter dust, wherein the separation and recovery means according to (1) is decantation, wet cyclone, sieving, or sedimentation separation tank. (3) A method for treating copper converter dust, wherein the copper converter dust according to any one of (1) to (2) is a dilute sulfuric acid leaching residue after dilute sulfuric acid leaching.

(4) The processing method of the copper converter dust whose other process in any one of said (1)-(3) is a lead smelting furnace.
I will provide a.

本発明によれば、
（１）銅転炉ダストから選択的に銅を回収できる。
（２）鉛は、平均粒度2.7μｍと粒径が細かく、工業水等に沈降しないことを見出し、銅のみが粒径が、10μｍ以上と大きく選択的に篩別できること或いは沈降することができる。 According to the present invention,
(1) Copper can be selectively recovered from copper converter dust.
(2) Lead has a mean particle size of 2.7 μm and a fine particle size, and it is found that it does not settle in industrial water. Only copper can be selectively screened or settled with a particle size of 10 μm or more.

本発明の処理対象である銅転炉ダストは、希硫酸に溶解しないものとして硫化銅（Cu₂S、CuS）、金属銅、金属鉄、鉄酸化物、硫酸鉛（PbSO₄）、硫酸ビスマス（BiSO₄）等を含有している。
通常銅の転炉ダストは、希硫酸（硫酸濃度：10〜20ｇ/L）に溶解後、主に硫酸鉛を沈殿させた希硫酸浸出残渣を得る。
上記の処理は、予め未溶解な硫酸鉛を銅転炉ダストから回収するためである。しかしながら上記残渣には、鉛以外にも他の金属である銅、ビスマス、アン
チモン等が含まれている。
（粒径差を利用した銅の分離法１）
本発明の対象物は、上記の希硫酸浸出残渣もその対象物のひとつであるが、
デカンテーション（工業用水等における、粒径による沈降速度の差による分離法）による処理においては、銅転炉ダストをそのまま処理する方法もとる。
図２は、転炉ダストからデカンテーションによって粗粒ダストを分離したSEM画像であり、硫化銅、金属銅、鉄酸化物、金属鉄の粒径が大きいことが把握できる。当化合物の同定には、並行してEPMAを用いている。 The copper converter dust which is the object of treatment of the present invention is copper sulfide (Cu ₂ S, CuS), metallic copper, metallic iron, iron oxide, lead sulfate (PbSO ₄ ), bismuth sulfate (not soluble in dilute sulfuric acid) contains a BiSO ₄₎ and the like.
Usually, copper converter dust is dissolved in dilute sulfuric acid (sulfuric acid concentration: 10 to 20 g / L), and then a dilute sulfuric acid leaching residue in which lead sulfate is mainly precipitated is obtained.
The above treatment is for recovering undissolved lead sulfate from copper converter dust in advance. However, the above residue contains copper, bismuth, antimony and the like other than lead.
(Copper separation method 1 utilizing particle size difference)
The object of the present invention is one of the objects of the dilute sulfuric acid leaching residue,
In the treatment by decantation (separation method based on the difference in sedimentation speed depending on the particle size in industrial water or the like), a method of treating copper converter dust as it is is used.
FIG. 2 is an SEM image obtained by separating coarse dust from converter dust by decantation, and it can be understood that the particle sizes of copper sulfide, metallic copper, iron oxide, and metallic iron are large. EPMA is used in parallel for the identification of this compound.

図３は、銅転炉ダストをデカンテーションによって得られた細粒のSEM画像であり、不純物である鉛、ビスマス等は、粒径が非常に小さいものであった。上記事項の知見が、本発明を生み出した重要な点である。
粗粒は、銅転炉のスプラッシュによって運ばれた銅、鉄化合物であり、細粒は一旦揮発した鉛やビスマス化合物が、温度の低下に伴い固化したものである。 FIG. 3 is a fine SEM image obtained by decanting copper converter dust, and impurities such as lead and bismuth have a very small particle size. Knowledge of the above matters is an important point that has produced the present invention.
Coarse grains are copper and iron compounds carried by the splash of the copper converter, and fine grains are those in which lead and bismuth compounds once volatilized are solidified as the temperature decreases.

転炉ダスト中の希硫酸に未溶解な銅は、硫化物及び金属状などで存在しており、図２に示されるように硫化銅などは、粒径の大きいものが多く、工業用水等に沈降しやすい。
該性質を利用して、図１に示すように、デカンテーションや湿式サイクロンを用いて粒径の大きい粒子を回収することにより、銅と、同じく粒径の大きい鉄のみが濃縮されたダストを得ることができる。
因みに銅に関しては、粒径の大きい粒径分離回収物中に、原料の銅転炉ダストに比べて、２から３倍に濃縮され、銅品位は、20から30mass%高品位の原料となった。
これら得られた粒径分離した回収物は、銅の製錬工程に繰り返し有効に処理が成される。その中に含有する金属鉄は酸化し、発熱し熱源となる。 Copper undissolved in dilute sulfuric acid in converter dust is present in the form of sulfides and metals, and as shown in FIG. 2, many of the copper sulfides have a large particle size and are used for industrial water, etc. Easy to settle.
Utilizing this property, as shown in FIG. 1, by collecting particles having a large particle size using decantation or wet cyclone, a dust enriched with only copper and iron having a large particle size is obtained. be able to.
By the way, with regard to copper, it was concentrated 2 to 3 times in the large particle size separated recovered material compared to the raw copper converter dust, and the copper quality became 20 to 30 mass% high quality raw material. .
These obtained separated particles are effectively treated repeatedly in the copper smelting process. The metallic iron contained therein oxidizes, generates heat, and becomes a heat source.

その他の金属類は、粒径の小さいダストとして分離される。ただ鉛は比重が大きいが、粒度が幸いなことに細かいことを知見し、意外にも浮遊し、容易に分離できることを把握した。
得られた銅、鉄以外の成分を多く含む粒径分離後のダストは、銅含有量が、きわめて少なく後処理工程等において、効率よく処理が成される。 Other metals are separated as dust having a small particle size. However, lead has a large specific gravity, but fortunately, it was found that the particle size was fine, and it was surprising that it floated and could be easily separated.
The obtained dust after particle size separation containing a large amount of components other than copper and iron has an extremely small copper content and is efficiently processed in a post-treatment process or the like.

又硫酸銅や酸化銅は、希硫酸浸出液中に溶解するが、該溶解した銅は、別に液処理で処理回収する。 Copper sulfate and copper oxide are dissolved in the dilute sulfuric acid leachate, and the dissolved copper is separately treated and recovered by liquid treatment.

（粒径差を利用した銅の分離法２）
図３に示すごとく、銅転炉ダスト中の銅化合物及びメタル銅は10〜200μmであるのに対して、その他の不純物の粒径は1〜10μmであることを知見した。
この粒径の差を用いて、図１に示すように、篩分けを行い、粒径の大きい銅、硫化銅、鉄を回収する。鉄は、比重と粒径ともに銅と近く、銅と鉄を粒径の大きいダストとして回収できる。 (Copper separation method 2 utilizing particle size difference)
As shown in FIG. 3, it was found that the copper compound and metal copper in the copper converter dust were 10 to 200 μm, while the particle size of other impurities was 1 to 10 μm.
Using this difference in particle size, as shown in FIG. 1, sieving is performed to recover copper, copper sulfide, and iron having a large particle size. Iron is close to copper in both specific gravity and particle size, and copper and iron can be recovered as dust having a large particle size.

銅転炉ダストは、篩目が10μmのものを使用した場合に最大の分離効果が得られるが、分離効率を考え37μmのものを使用した。
篩の振動回数は、80〜120回で行う。
篩別時間は、約10〜20分である。
篩は、例えば東京スクリーン社製のものを使用した。 Although the maximum separation effect was obtained when copper sieve dust having a sieve mesh of 10 μm was used, a copper converter dust of 37 μm was used in consideration of separation efficiency.
The vibration frequency of the sieve is 80 to 120 times.
The sieving time is about 10-20 minutes.
For example, a sieve manufactured by Tokyo Screen was used.

この操作により得られた篩上のダストは、上記粒径差を利用した銅の分離法１により得たものと同様に銅の製錬工程において、効率よく製錬される。
篩下は、銅が含有していないため後工程等において、上記粒径差を利用した銅の分離法１による方法と同様に効率よく処理が成される。
（粒径差を利用した銅の分離法３） The dust on the sieve obtained by this operation is efficiently smelted in the copper smelting step, similar to that obtained by the copper separation method 1 using the particle size difference.
Since sieving does not contain copper, it can be efficiently processed in the post-process and the like in the same manner as the method using the copper separation method 1 utilizing the particle size difference.
(Copper separation method 3 utilizing particle size difference)

図４に示すごとく、上向きに希硫酸浸出残渣のスラリーを導入し、沈降速度の差を利用して10μｍ以上の粗粒を下側に抜き出して銅を分離し、10μｍ以下の細粒をオーバーフロー（ＯＦ）で上側から抜き出す沈降分離槽を利用する。
スラリーを導入する給液の流速は40〜250L/min.
オーバーフローの流速は40〜200L/min.
アンダーフロー(ＵＦ、底抜き)の流速は40〜100L/min.
さらにアンダーフローのろ液を図4のＡから40〜100L/min.の流速で、ＵＦの流量と合わせる。 As shown in FIG. 4, slurry of dilute sulfuric acid leaching residue is introduced upward, coarse particles of 10 μm or more are extracted downward using the difference in sedimentation rate, copper is separated, and fine particles of 10 μm or less overflow ( OF), a sedimentation tank extracted from the upper side is used.
The flow rate of the feed liquid for introducing the slurry is 40 to 250 L / min.
The overflow flow rate is 40 to 200 L / min.
The flow rate of underflow (UF, bottomed out) is 40-100 L / min.
Furthermore, the underflow filtrate is combined with the flow rate of UF at a flow rate of 40 to 100 L / min. From A in FIG.

ＵＦの流速を一定にし、ＯＦの流速を変化させることで、沈降する粒子を制御することができ、１０μｍ以上の粒子のみを沈降させることができる装置である。 By making the flow rate of UF constant and changing the flow rate of OF, it is possible to control the particles that settle, and to settle only particles of 10 μm or more.

（実施例1）
デカンテーションの条件は、転炉ダスト49.88gを200mlの水に溶かし、撹拌30秒後に上澄みを取る操作を10回程度行い、残渣を粗粒として得る。
デカンテーションの操作後の、銅、鉛、ビスマスの分配を表２に示す。
粗粒には、鉛、ビスマスが少なく銅の製錬工程に戻した場合であっても平画の無いものであった。
細粒は、鉛やビスマスが高濃度で維持され、銅が少なく鉛製錬においても弊害の無いものと成った。
また硫酸塩となっていた銅は、デカンテーションの液中に溶解したが、これは、他の工程で容易に処理が出来た。 (Example 1)
Decantation conditions are as follows: 49.88 g of converter dust is dissolved in 200 ml of water, and the supernatant is removed about 10 times after 30 seconds of stirring to obtain the residue as coarse particles.
Table 2 shows the distribution of copper, lead and bismuth after the decantation operation.
The coarse grains had few lead and bismuth, and even when they were returned to the copper smelting process, there was no flat print.
The fine grains were maintained at a high concentration of lead and bismuth, had less copper, and had no harmful effects in lead smelting.
Also, the copper that was sulfate was dissolved in the decantation solution, but this could be easily processed in other steps.

(実施例２)
湿式サイクロンの条件は、所定の水圧で下部から水を流し、上部から転炉ダストの希硫酸浸出残渣83.45gを水で溶かしたものを流し、残渣を粗粒として得る。
湿式サイクロンの効果として、銅、鉛、ビスマスの分配を表３に示す。
粗粒は、鉛、ビスマスが少なく銅製錬工程に戻しても弊害がなかった。
細粒は、鉛やビスマスが高く維持され、銅が低く抑えられているため鉛製錬においても好適に処理が成された。
対象は、希硫酸浸出残渣であったが、溶解した銅、鉛、ビスマスが少しあったが、問題なく後工程で処理が成された。 (Example 2)
The wet cyclone conditions are such that water is flowed from the lower part at a predetermined water pressure, and 83.45 g of dilute sulfuric acid leaching residue of converter dust is dissolved from the upper part, and the residue is obtained as coarse particles.
Table 3 shows the distribution of copper, lead, and bismuth as an effect of the wet cyclone.
Coarse grains were low in lead and bismuth and were not harmful even when returned to the copper smelting process.
Since the fine grains were kept high in lead and bismuth and copper was kept low, the fine grains were suitably processed even in lead smelting.
The subject was a dilute sulfuric acid leaching residue, but there was a little dissolved copper, lead, and bismuth, but the treatment was done in the subsequent process without any problems.

（実施例３）
篩分けの条件は、転炉ダストの希硫酸浸出残渣444.95gを篩目が37μmの篩を用いて粒径の大小で分離した。
篩分けの効果として、銅、鉛、ビスマスの分配を表４に示す。
この場合も、希硫酸浸出残渣を処理したが、2Lの水にリパルプ後、湿式篩にて行ったため銅が一部溶解したが、問題となる量でなく、後工程で容易に処理が出来た。
特に細粒では、鉛が高品位で維持されているため鉛製錬において、良好に処理が成された。
また粗粒も、他の不純物が殆ど無かったため銅製錬工程において、良好に処理された。 (Example 3)
As the sieving conditions, 444.95 g of dilute sulfuric acid leaching residue of converter dust was separated using a sieve having a sieve size of 37 μm according to the particle size.
Table 4 shows the distribution of copper, lead, and bismuth as an effect of sieving.
In this case as well, the dilute sulfuric acid leaching residue was treated, but after repulping in 2 L of water, it was done with a wet sieve, so some copper was dissolved, but it was not a problem amount and could be easily treated in the subsequent process. .
Particularly in the case of fine grains, since lead was maintained at a high quality, the treatment was performed well in lead smelting.
The coarse particles were also well treated in the copper smelting process because there were almost no other impurities.

銅が濃縮され不純物の少ないダストを得ることができ、銅の製錬工程に繰り返すことができる。また鉄も含有されるが、銅製錬炉では、金属鉄は、還元剤、発熱源となり有効利用される。
更に、不純物の多い製錬ダストは、鉛製錬において銅が含まれないため有効に処理された。 Copper can be concentrated and dust with less impurities can be obtained, and can be repeated in the copper smelting process. Iron is also contained, but in a copper smelting furnace, metallic iron is effectively used as a reducing agent and a heat source.
Furthermore, smelting dust with a lot of impurities was effectively treated because it does not contain copper in lead smelting.

(実施例４)
沈降分離槽の流速の条件は、給液47.1L/min.、OF48.2L/min.、UF48.9L/min.、Ａ50.0L/min.で、1日運転した。
沈降分離槽の効果として、銅、鉛、ビスマスの分配を表５に示す。
特にOFでは、鉛が高品位で維持されているため鉛製錬において、良好に処理が成された。
またUFも、銅の品位が高く、他の不純物が少なかったため、銅製錬工程において、良好に処理された。 Example 4
The sedimentation tank was operated for 1 day under conditions of flow rate of 47.1 L / min., OF48.2 L / min., UF48.9 L / min., A50.0 L / min.
Table 5 shows the distribution of copper, lead, and bismuth as the effect of the settling tank.
Especially in OF, since lead was maintained at a high grade, it was successfully processed in lead smelting.
UF was also well processed in the copper smelting process because of its high copper grade and few other impurities.

銅転炉ダストの希硫酸浸出残渣の粒度分布を示す。The particle size distribution of the dilute sulfuric acid leaching residue of copper converter dust is shown. 銅転炉ダスト中の粗粒のSEM画像を示す。The SEM image of the coarse grain in copper converter dust is shown. 銅転炉ダスト中の細粒のSEM画像を示す。The SEM image of the fine grain in copper converter dust is shown. 沈降分離槽の装置図を示す。The apparatus figure of a sedimentation tank is shown.

Claims

At least copper sulfide contained in copper converter dust is leached with dilute sulfuric acid, and then separated and collected by means of separating and collecting means so that the slurry of the leaching residue of dust is ejected from the bottom to the center of the separating and collecting means. and, wherein the filtrate of the underflow of the separation and recovery means again, was charged into the outlet portion of the underflow of the separation and recovery means to adjust the flow rate of the underflow, copper content-rich 10μm or more coarse particles in the dust Is separated and recovered into an underflow, the coarse particles are collected in a copper smelting furnace, fine particles finer than 10 μm are collected on the overflow side, processed in another process, and copper is selectively repeated in the copper smelting furnace. A processing method for copper converter dust.

The method for treating copper converter dust, wherein the separation and recovery means according to claim 1 is decantation, wet cyclone, sieving, or sedimentation separation tank.

The copper converter dust according to claim 1, wherein the copper converter dust is a dilute sulfuric acid leaching residue after leaching with dilute sulfuric acid.

The other process in any one of Claims 1-3 is a lead smelting furnace, The processing method of the copper converter dust characterized by the above-mentioned.