JP7220102B2 - Bismuth purification method - Google Patents
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Description
本発明はビスマスの精製方法に関する。 The present invention relates to a method for purifying bismuth.
熔鉱炉から得られる粗鉛に電解処理および塩化処理などを行うことでビスマスを精製する方法が知られている(特許文献1など)。 A method of refining bismuth by subjecting crude lead obtained from a blast furnace to electrolytic treatment and chlorination treatment is known (Patent Document 1, etc.).
塩化処理においては、ビスマス溶湯に塩素ガスを吹き込むことで鉛などの不純物を除去し、ビスマスアノードを精製する。ビスマスアノードの生産能力を向上させるためには、塩化処理において塩素ガスとビスマス溶湯との反応効率を高めることが重要である。 In the chlorination treatment, impurities such as lead are removed by blowing chlorine gas into molten bismuth to refine the bismuth anode. In order to improve the production capacity of bismuth anodes, it is important to increase the reaction efficiency between chlorine gas and molten bismuth in the chlorination process.
本発明は上記の課題に鑑み、塩化処理における反応効率の向上が可能なビスマスの精製方法を提供すること目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a method for purifying bismuth that can improve reaction efficiency in chlorination.
本発明に係るビスマスの精製方法は、塩化物を形成する不純物を含有するビスマス溶湯に塩素ガスを吹き込むことで前記ビスマス溶湯を塩化処理する工程を有し、前記ビスマス溶湯を溶解温度として400℃以上に加熱した後、前記溶解温度から30℃以上下げることで、前記ビスマス溶湯の表面に固体の塩化物を形成し、前記塩素ガスは、表面が前記固体の塩化物で覆われた前記ビスマス溶湯に吹き込まれることを特徴とする。
A method for purifying bismuth according to the present invention includes the step of chlorinating the molten bismuth by blowing chlorine gas into the molten bismuth containing impurities that form chlorides, and the melting temperature of the molten bismuth is 400 ° C. or higher. and then lowering the melting temperature by 30° C. or more to form a solid chloride on the surface of the molten bismuth, and the chlorine gas is supplied to the molten bismuth whose surface is covered with the solid chloride. It is characterized by blowing .
この場合において、前記塩素ガスは、表面が塩化物で覆われた前記ビスマス溶湯に吹き込まれてもよい。 In this case, the chlorine gas may be blown into the bismuth melt whose surface is covered with chloride.
また、前記塩化物は前記塩素ガスの吹き込み位置の上を覆ってもよい。 Also, the chloride may cover the location of the chlorine gas blowing.
また、前記塩化物は、前記ビスマス溶湯の表面積の33%以上を覆ってもよい。 Also, the chloride may cover 33% or more of the surface area of the bismuth melt.
また、塩化物を形成する不純物が、鉛、銀、亜鉛、およびマグネシウムの少なくとも1種以上でもよい。 In addition, the chloride-forming impurity may be at least one of lead, silver, zinc, and magnesium.
また、前記塩素ガスは、前記ビスマス溶湯の表面を基準として200mm以上の深さから前記ビスマス溶湯に吹き込まれてもよい。前記ビスマス溶湯が貯留される炉の中央にランスを配置し、前記ランスの端部を前記ビスマス溶湯の表面を基準として200mm以上の深さに沈め、前記ランスから前記塩素ガスを前記ビスマス溶湯に吹き込んでもよい。
Further, the chlorine gas may be blown into the molten bismuth from a depth of 200 mm or more on the basis of the surface of the molten bismuth. A lance is placed in the center of the furnace in which the molten bismuth is stored, the end of the lance is submerged to a depth of 200 mm or more based on the surface of the molten bismuth, and the chlorine gas is blown into the molten bismuth from the lance. It's okay.
本発明に係るビスマスの精製方法によれば、塩化処理における反応効率の向上が可能である。 According to the method for purifying bismuth according to the present invention, it is possible to improve the reaction efficiency in the chlorination treatment.
本発明における塩化物を形成する不純物を含有するビスマス溶湯は、ビスマスを多く含む原料であって塩化物を形成する不純物を含有するものであれば、限定はされないが、1例として、鉛電解殿物から塩化物を形成する不純物を含有するビスマス溶湯ができる工程を以下に説明する。 The bismuth molten metal containing impurities that form chlorides in the present invention is not limited as long as it is a raw material containing a large amount of bismuth and contains impurities that form chlorides. The process by which a bismuth melt containing impurities that form chlorides from metals is produced is described below.
図1はビスマスの精製方法を例示する図である。図1に示すように、ビスマスの精製方法は、鉛電解工程、還元炉による還元処理、揮発炉による揮発工程、塩化炉による塩化処理、ビスマス電解工程および溶解炉による処理を順に行う。塩化処理のために、溶融して得られるものが、ビスマス溶湯である。そして、鉛電解殿物には、鉛をはじめとして塩化処理によって塩化物を作る不純物が含まれている。このような工程における塩化物を形成する不純物を含有するビスマス溶湯の組成の例としては、ビスマス(Bi)70~95%、その他の不純物が5~30%であり、その中でも、鉛(Pb)は5~20%である。本発明における塩化物を形成する不純物としては、鉛(Pb)、銀(Ag)、マグネシウム(Mg)および亜鉛(Zn)などがあげられる。なお、塩化処理後のビスマス(Bi)から溶湯を鋳造し、電解工程、および溶解炉による製品のインゴットが得られる。 FIG. 1 is a diagram illustrating a method for purifying bismuth. As shown in FIG. 1, the method for purifying bismuth includes, in order, a lead electrolysis process, a reduction treatment in a reduction furnace, a volatilization process in a volatilization furnace, a chlorination treatment in a chlorination furnace, a bismuth electrolysis process, and a treatment in a melting furnace. A molten bismuth is obtained by melting for chlorination. The lead electrolytic precipitates contain impurities such as lead that form chlorides by chlorination. An example of the composition of the bismuth melt containing impurities that form chlorides in such a process is bismuth (Bi) 70-95%, other impurities 5-30%, among which lead (Pb) is 5-20%. Impurities that form chlorides in the present invention include lead (Pb), silver (Ag), magnesium (Mg) and zinc (Zn). Molten metal is cast from chlorinated bismuth (Bi), and a product ingot is obtained through an electrolysis process and a melting furnace.
鉛電解工程では、熔鉱炉から得られる粗鉛を電解処理することで、鉛電解殿物が得られる。一般に鉛電解殿物には、銅鉱石などに由来する鉛(Pb)分、ビスマス分、アンチモン(Sb)分、および貴金属などが含まれる。電解液として例えばスルファミン酸溶液を用い、アノード電極に粗鉛板、カソード電極にSUS板を用いる。 In the lead electrolysis step, lead electrolytic precipitates are obtained by electrolytically treating crude lead obtained from the blast furnace. In general, lead electrolytic precipitates contain lead (Pb), bismuth, antimony (Sb) and precious metals derived from copper ore. A sulfamic acid solution, for example, is used as the electrolytic solution, a crude lead plate is used as the anode electrode, and a SUS plate is used as the cathode electrode.
鉛電解殿物を乾燥炉で乾燥させる。乾燥後の鉛電解殿物を還元炉で還元し、メタルにする。還元の条件として、例えばコークスを鉛電解殿物に添加する。 The lead electrolytic precipitate is dried in a drying oven. The dried lead electrolytic deposits are reduced in a reducing furnace to form metal. As a reduction condition, for example, coke is added to the lead electrolytic precipitate.
メタルを揮発炉に投入し、ソーダ処理を行うことでメタル中の砒素を砒酸ナトリウム(Na3AsO4)として除去する。ソーダ処理後、メタルを例えば630~680℃の溶湯とする。溶湯の表面の滓に空気を吹き付けることで、アンチモンをSb2O3として揮発させ、回収する。 The metal is put into a volatilization furnace and treated with soda to remove arsenic in the metal as sodium arsenate (Na 3 AsO 4 ). After the soda treatment, the metal is melted at, for example, 630-680.degree. Antimony is volatilized as Sb 2 O 3 by blowing air onto the slag on the surface of the molten metal and recovered.
メタルを塩化炉に投入し、塩素ガスをビスマス溶湯に吹き込むことで塩化処理を行う。 The metal is put into a chlorination furnace, and chlorine gas is blown into the molten bismuth for chlorination.
図2(a)は炉を例示する断面図であり、図2(b)は炉を例示する平面図である。塩化炉10はこの形状に限定されるものではなく、平面が楕円または矩形などでもよい。また、塩化炉10の大きさも限定されず、例えば円形の炉では直径が0.5mから数m、深さが1mから数mである。このような大きさの塩化炉10にビスマス溶湯12が貯蔵される。
FIG. 2(a) is a cross-sectional view illustrating the furnace, and FIG. 2(b) is a plan view illustrating the furnace. The
ランス14の一端はビスマス溶湯12内に沈められ、ランス14を通じてビスマス溶湯へと塩素ガスが吹き込まれる。ランス14の直径は例えば7mmである。ランス14は例えば塩化炉10の中央に位置する。ランス14の端部の位置、すなわち塩素ガスの吹き込み位置はビスマス溶湯の表面から深さ200mm以上、300mm以下の位置である。
One end of the
塩化処理において、ビスマス溶湯中の鉛が塩素と反応し塩化物(塩化鉛(PbCl2)16)が発生する。塩化鉛16は膜状であり、ビスマス溶湯の表面を覆う。ビスマス溶湯の表面積(上面の面積)のうち33%以上が塩化鉛16に覆われる。また、塩化鉛16は、ランス14の周囲に形成され、塩素ガスの吹き込み位置の上側を覆う。
In the chlorination treatment, lead in the molten bismuth reacts with chlorine to generate chloride (lead chloride (PbCl 2 ) 16). The
塩化処理においてはビスマス溶湯の温度を制御する。例えば塩化鉛16の固体が発生した後、温度を溶解温度として400℃以上など塩化鉛16の融点以上まで上昇させる。これにより塩化鉛16が液状化してビスマス溶湯12の表面に膜を形成する。その後、温度を溶解温度から30℃以上下げることで、図2(a)および図2(b)のように、膜状で固体の塩化鉛16がビスマス溶湯の表面に形成される。塩化鉛16はビスマス溶湯を覆う蓋として機能するため、塩素ガスがビスマス溶湯12から外部へと拡散しにくくなり、塩化処理の反応効率が向上する。
The temperature of the molten bismuth is controlled in the chlorination process. For example, after the
塩化処理により塩化滓およびビスマス(Bi)アノードが得られる。塩化滓は鉛および銀などを含み、Biアノードから除去される。BiアノードにBi電解工程を行うことで、Biの電着物およびAgの殿物が得られる。 The chlorination treatment yields slag and a bismuth (Bi) anode. Chloride slag contains lead, silver, etc., and is removed from the Bi anode. By subjecting the Bi anode to the Bi electrolysis step, an electrodeposit of Bi and precipitates of Ag are obtained.
電着物を溶解炉に投入し、Biのインゴットを製造する。以上の工程によりビスマスを精製することができる。また、殿物は、公知の方法で有価金属として回収される。 The electrodeposit is put into a melting furnace to produce a Bi ingot. Bismuth can be purified by the above steps. Also, precipitates are recovered as valuable metals by a known method.
本実施形態によれば、塩化処理において、ビスマス溶湯12を溶解温度として400℃以上に加熱した後、溶解温度から30℃以上下げる。これによりビスマス溶湯12の表面を覆う塩化鉛16を形成する。塩化鉛16が蓋となり、塩素ガスがビスマス溶湯12中にとどまることで、塩化処理の反応効率が向上する。
According to this embodiment, in the chlorination treatment, the
塩化鉛16は塩素ガスの吹き込み位置の上を覆うことが好ましい。例えば塩化鉛16がランス14の周囲45mmの幅を覆う。これによりランス14から吹き込まれる塩素ガスの拡散が塩化鉛16により抑制され、反応効率がより上昇する。
The
塩化鉛16はビスマス溶湯12の表面積の33%以上を覆うことが好ましい。塩素ガスがビスマス溶湯12から離脱しにくくなり、反応効率が向上する。塩化鉛16がビスマス溶湯12の表面すべてを覆うことで、反応効率はより上昇する。
The
複数の塩化鉛16がビスマス溶湯12の表面に浮いてもよいし、1つの塩化鉛16が形成されてもよい。図2(a)および図2(b)に示すように、大型かつ穴の少ない塩化鉛16が形成されることが好ましい。塩素ガスの離脱をより効果的に抑制し、反応効率がさらに向上する。塩化処理におけるビスマス溶湯12の温度を500℃以上から500℃未満へと変化させることで、図2(a)および図2(b)のような塩化鉛16を形成することができる。ビスマス溶湯12の溶融状態を維持するため、温度は330℃以上に維持する。
A plurality of
塩素ガスの吹き込み位置、すなわちランス14の端部は、ビスマス溶湯12の表面を基準として例えば深さ200mm以上に位置することが好ましい。塩素ガスとビスマス溶湯12との接触が促進され、反応効率が上昇する。
The chlorine gas injection position, that is, the end of the
ビスマス溶湯12はビスマス以外に鉛などの成分を含む。例えば、鉛電解処理から揮発処理までの工程で残存する鉛がビスマス溶湯12に含有される。また、ビスマス溶湯12は、鉛以外に、例えば銀、亜鉛(Zn)およびマグネシウム(Mg)などを含有することがある。これらの不純物は塩化滓などとして除去される。
The
ビスマス溶湯12の原料としては鉛電解殿物以外でもよい。ビスマス溶湯12の鉛含有量が小さい場合、または鉛を含有しない場合、ビスマス溶湯12に鉛を添加してもよい。これらの鉛が塩素ガスと反応して塩化鉛16を形成する。
The raw material of the
本発明の実施例として、鉛電解澱物から得られたビスマス溶湯の例について説明する。本実施例のビスマス溶湯には、ビスマスが80%、鉛が19%、その他が1%の組成のものを用いた。 As an example of the present invention, an example of a bismuth melt obtained from a lead electrolytic precipitate will be described. The bismuth melt used in this example had a composition of 80% bismuth, 19% lead, and 1% other.
塩化処理において、ビスマス溶湯12を510~530℃に加熱した後、490℃としたことによりビスマス溶湯12の表面を覆う塩化鉛16が形成された。塩化鉛16が蓋となり、塩素ガスがビスマス溶湯12中にとどまることで、塩化処理の反応効率が向上する。なお、塩素ガスの吹き込み位置、すなわちランス14の端部は、ビスマス溶湯12の表面を基準として深さ300mmに位置させた。
In the chlorination treatment, the
塩化鉛16は塩素ガスの吹き込み位置の上をランス14の周囲45mmの幅を覆っていた。これによりランス14から吹き込まれる塩素ガスの拡散が塩化鉛16により抑制され、反応効率がより上昇する。
The
また、塩化鉛16はビスマス溶湯12の表面積の約50%を覆っていた。その結果、塩素ガスがビスマス溶湯12から離脱しにくくなり、反応効率が覆わない操業と比べて2割程度向上した。
Also, the
以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明は係る特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。 Although the embodiments of the present invention have been described in detail above, the present invention is not limited to such specific embodiments, and various modifications and variations can be made within the scope of the gist of the present invention described in the scope of claims. Change is possible.
10 塩化炉
12 ビスマス溶湯
14 ランス
16 塩化鉛
10
Claims (6)
前記ビスマス溶湯を溶解温度として400℃以上に加熱した後、前記溶解温度から30℃以上下げることで、前記ビスマス溶湯の表面に固体の塩化物を形成し、
前記塩素ガスは、表面が前記固体の塩化物で覆われた前記ビスマス溶湯に吹き込まれることを特徴とするビスマスの精製方法。 A step of chlorinating the molten bismuth by blowing chlorine gas into the molten bismuth containing impurities that form chlorides;
After heating the molten bismuth to a melting temperature of 400° C. or higher, the melting temperature is lowered by 30° C. or higher to form a solid chloride on the surface of the molten bismuth,
A method for purifying bismuth, wherein the chlorine gas is blown into the molten bismuth having a surface covered with the solid chloride .
前記ランスの端部を前記ビスマス溶湯の表面を基準として200mm以上の深さに沈め、 immersing the end of the lance to a depth of 200 mm or more based on the surface of the molten bismuth;
前記ランスから前記塩素ガスを前記ビスマス溶湯に吹き込む請求項1から5のいずれか一項に記載のビスマスの精製方法。 The method for purifying bismuth according to any one of claims 1 to 5, wherein the chlorine gas is blown into the molten bismuth from the lance.
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