JP2012211381A - 鉄、錫含有銅処理炉の炉底堆積物の除去方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】鉄、錫含有銅処理炉において、鉄化合物が炉底に堆積した前記炉を1300℃から1400℃間の温度に昇温させ、次いで、前記炉からスラグ分とメタル分とを除去した後、粒径2〜30mmであって、メタリックFe品位が50〜95mass%、C品位が1〜5mass%、Cu品位が35mass%以下含むものであって、一般廃棄物あるいは、産業廃棄物を溶融還元処理して得られる金属粒を、前記炉底に形成されているFe3O4を主成分とする炉底堆積物に向けて、上方から投入することにより、前記炉底に形成されているFe3O4を主成分とする前記炉底堆積物を効率的に溶解除去する鉄、錫含有銅処理炉の炉底堆積物の除去方法。
【選択図】図5
Description
1)この方法では、インゴット投入口20直下のビルドアップ18が溶解されるのみで、投入口直下から例えば1m程度離れた部分のビルドアップ18を溶解することは、不可能であった。
広範囲のビルドアップ18を溶解するためには、多数の投入口を設ける必要があるが、設けた場合には、投入口からのSO2ガスを含んだ高温ガスの漏洩、投入口付近の機械的強度の低下の問題があった。
上記の課題を解決するために、特許第4096825号公報(特許文献1)が、開示された。
しかしながら、これらは、図1に示すように、スラグ層14、マット層16が有り、その下に、ビルドアップ18が有るものであり、本発明対象のリサイクル品の高品位化の為の炉とは異なり、直ちに、リサイクル炉における炉底の堆積物の処理に関する問題解決に用いることは、出来なかった。
(1)鉄、錫含有銅処理炉において、鉄化合物が炉底に堆積した前記炉を1300℃から1400℃間の温度に昇温させ、次いで、前記炉からスラグ分とメタル分とを除去した後、粒径2〜30mmであって、メタリックFe品位が50〜95mass%、C品位が1〜5mass%、Cu品位が35mass%以下含むものであって、一般廃棄物あるいは、産業廃棄物を溶融還元処理して得られる金属粒を、前記炉底に形成されているFe3O4を主成分とする炉底堆積物に向けて、上方から投入することにより、前記炉底に形成されているFe3O4を主成分とする前記炉底堆積物を効率的に溶解除去する鉄、錫含有銅処理炉の炉底堆積物の除去方法。
(2)上記(1)の炉底堆積物の組成が、鉄:20から40mass%、銅:15から25mass%、SiO2:7から13mass%、CaO:3から8mass%少なくも含むものである鉄、錫含有銅処理炉の炉底堆積物の除去方法。
(3)上記(1)或は(2)のいずれかにおいて、炉内耐火物を保護するため、前記炉底堆積物の全てを除去せず、前記炉底堆積物の一部を前記炉底に残す鉄、錫含有銅処理炉の炉底堆積物の除去方法。
(5)上記(1)から(4)の何れかにおいて、脱鉄、脱錫工程経過後に前記炉底堆積物の処理を行う鉄、錫含有銅処理炉の炉底堆積物の除去方法。
(6)上記(1)から(5)の何れかにおいて、前記金属粒を前記炉の炉装入口から投入する鉄、錫含有銅処理炉の炉底堆積物の除去方法。
(7)上記(3)から(6)の何れかにおいて、前記炉底に残る前記炉底堆積物の一部は、前記炉底から2cmから20cmの厚さを有する鉄、錫含有銅処理炉の炉底堆積物の除去方法。
(1)広範囲の鉄、錫含有銅処理炉の炉底堆積物を効率よく溶解除去することができる。また、金属粒の粒径、かさ比重、投入速度等を適切な条件とすれば、鉄、錫含有銅処理炉の炉底堆積物の除去方法をも効率的に溶解除去できる。さらに、作業環境の悪化を防止できる。
(2)堆積物を効率的に除去することができる。
(3)炉の寿命の短縮を抑制することができる。
(4)鉄、錫含有銅処理炉の炉底堆積物中に含まれる銅の回収を、効率的に行うことができる。
(5)鉄、錫含有銅処理炉の炉底堆積物中に含まれる銅の回収を、効率的に行うことができる。
(6)堆積物を効率的に除去することができる。
(7)炉の寿命の短縮を抑制することができる。
本発明において、対象とする炉は、鉄、錫含有銅を処理する炉である。炉は、例えばリサイクル関連の処理炉等であり、炉底に鉄化合物が堆積する炉である。鉄、錫含有銅とは、鉄と錫とを含有する銅である。
まず、第一工程として、鉄を酸化除去する脱鉄工程を実施する。脱鉄工程では、上記の鉄・錫含有銅を炉内に投入し、溶剤を投入する。溶剤として、例えば、珪砂(SiO2)および石灰石(CaCO3)を投入する。例えば、25トンから30トンの鉄・錫含有銅に対して、硅砂を2.5トンから3トン、石灰石を3.5トンから4.5トン投入する。
脱鉄工程後、炉からスラグを排出する。また、溶融メタルを鋳型に流し込んで冷却することによって鋳造する。この場合、鉄除去用スラグが除去された後に後述の錫除去用スラグが生成されることから、鉄除去用スラグと錫除去用スラグとが混合することが抑制される。それにより、後述の脱錫工程における錫除去効率低下を抑制することができる。
次に、脱錫工程を実施する。まず、上記銅地金および溶剤を再び炉に投入する。脱錫工程における溶剤として、例えば、珪砂および石灰石を投入する。例えば、鉄・錫含有銅25トンから27トンに対して、硅砂を0.8トンから1.5トン、石灰石を1トンから2トン投入する。さらに、錫を効率よく除去するための脱錫剤として、炭酸ソーダ(Na2CO3)を投入する。例えば、鉄・錫含有銅25トンから27トンに対して、炭酸ソーダを2トンから3トン投入する。
鉄は、マグネタイト(Fe3O4)の状態になっている。
これらの堆積物は、例えば、鉄及び錫(Sn)を含む銅を酸化処理し、96〜99mass%とする炉において発生する。
例えばリサイクル処理炉で回収した鉄、錫含有銅150トンから200トンを2回処理した場合は、7トンから10トンの物が炉の底部に堆積する。
一方ある程度堆積した方が、炉体内部レンガを損傷しない効果があり、炉寿命を長くする効果がある。従って、堆積部の一部を炉底に残すことが好ましい。例えば炉底から2cmから20cm程度の厚さ分の堆積物を炉底に残すとよい。
除去の目安は、堆積物が炉空間の15から16体積%を占めると除去を行う。
そこで、本発明においては、例えば、脱鉄工程、鋳造工程、脱錫工程を一工程として、2回以上処理した場合に、本発明の処理を行うことが望ましい。これにより銅の回収を効率的に行い、さらに堆積物の除去を行うことができる。
使用される金属粒は、粒径2〜30mmが好ましい。この粒形であれば、反応性・拡散性が良く、また、運搬・投入の機械化も容易となる。この結果、効率的に堆積物を除去でき、かつ作業環境も改善される。
金属粒を形成する鉄含有物は、メタリックFe品位が50〜95mass%、C品位が1〜5mass%、Cu品位が35mass%以下含むものであることが好ましい。また、一般廃棄物あるいは、産業廃棄物を溶融還元処理して得られる金属粒であることが好ましい。
この範囲の組成であれば、堆積物との反応性に優れているためである。また、ここで炭素を必須としているのは、炭素が入ることにより鉄合金の融点が下がり、鉄、錫含有銅を処理する炉での反応性が高まるからである。
Cu等有価物が含まれる物であれば、有価物の回収に繋がり、更に好適である。
しかし、Cu品位が35mass%以下であることが望ましい。35mass%以上となると、鉄成分、炭素成分が減少し、炉底堆積物への還元効果が弱まるためである。より好ましくは、20mass%以下のものである。これは、炉底堆積物への還元効果を高めるためである。
必要量以上の金属粒の投入は、却って炉底を損傷するおそれがあるからである。通常、投入は、原料投入口(炉装入口)より行う。炉底堆積物が形成される部所は広がっており、該当の部所に金属粒が、的確に被さる様に投入する。広い範囲で反応を生じさせ、効率的に炉底堆積物を除去することが望ましいためである。
金属粒は、炉からスラグ分、及びメタル分を除いた後、炉底の堆積物表面に満遍なく投入する。投入の後、例えばガスバーナー等により、炉を1300℃から1400℃間の温度に昇温させ、堆積物を溶解、溶解分を炉外に排出する。上記の操作は、数回行う。ただし、全ての堆積物を除去することは、炉底耐火物の寿命を縮める可能性がある。このため、堆積物の一部を炉底に残すことが好ましい。例えば、堆積物を炉底から2から20cm程度の厚さを有するように残すとよい。これにより炉の寿命の短縮を抑制できる。残存させる堆積物の厚さは、例えば5から10cm程度でもよい。炉の温度は、例えば1300℃から1350℃間、又は1350℃から1400℃間の温度等としてもよい。
鉄、錫含有銅は、脱鉄工程で、4箇所の羽口24より空気を吹き込み、溶体中の鉄を酸化し、鉄をスラグ化し、スラグと溶体とを分離し、溶体を鋳造し、更に鋳造したインゴットを上記転炉10に投入し、錫を除去するため2箇所の羽口24から空気を吹き込み、錫をスラグ化し、溶体と分離回収し、96から99%粗銅を得た。
この処理を2回行うと上記転炉10内の底部に堆積物であるビルドアップ21が生じ、操業上好ましくない容積の減少が発生した。また、溶体やスラグ等の流動性、排出にも好ましい状態ではなかった。
このような炉堆積物の溶解、除去のための金属粒として、「一般ゴミ直接溶融化・資源プラント」から発生した銑鉄粒を用いる。
銑鉄粒の粒径は2〜30mm、組成はメタリックFe:75mass%、C:2.5mass%、Cu:3.5mass%である。銑鉄粒を、断続的に一回あたり200kgの投入を、60分間で行った。銑鉄粒は、蓋22を取り外した投入口から投入することができる。銑鉄粒の投入速度は、例えば毎秒400〜700gの速度とするが、変更可能である。
鉄銑粒は、転炉10からスラグ分、及びメタル分を除いた後、堆積物表面に満遍なく投入する。投入の後、例えばガスバーナー等により、転炉10を例えば1300℃から1400℃間の温度に昇温させ、堆積物を溶解、溶解分を転炉10外に排出した。上記操作は、数回行った。ただし、全ての堆積物を除去することは炉底耐火物の寿命を縮める可能性があるため、堆積物の一部を、例えば炉底から2から20cmの厚さを有するように残した。
又回収された物には、銅が多く、銅の製錬炉へ投入し、銅を回収した。
炉底の銅も有効に回収できた。
21 ビルドアップ
Claims (7)
- 鉄、錫含有銅処理炉において、鉄化合物が炉底に堆積した前記炉を1300℃から1400℃間の温度に昇温させ、次いで、
前記炉からスラグ分とメタル分とを除去した後、粒径2〜30mmであって、メタリックFe品位が50〜95mass%、C品位が1〜5mass%、Cu品位が35mass%以下含むものであって、一般廃棄物あるいは、産業廃棄物を溶融還元処理して得られる金属粒を、前記炉底に形成されているFe3O4を主成分とする炉底堆積物に向けて、上方から投入することにより、前記炉底に形成されているFe3O4を主成分とする前記炉底堆積物を効率的に溶解除去することを特徴とする鉄、錫含有銅処理炉の炉底堆積物の除去方法。 - 請求項1の前記炉底堆積物の組成が、鉄:20から40mass%、銅:15から25mass%、SiO2:7から13mass%、CaO:3から8mass%少なくも含むものであることを特徴とする鉄、錫含有銅処理炉の炉底堆積物の除去方法。
- 請求項1或は請求項2の何れかにおいて、炉内耐火物を保護するため、前記炉底堆積物の全てを除去せず、前記炉底堆積物の一部を前記炉底に残すことを特徴とする鉄、錫含有銅処理炉の炉底堆積物の除去方法。
- 請求項1から3の何れかにおいて、鉄、錫含有銅処理工程を少なくとも2バッチ以上行った場合に、前記炉底堆積物の処理を行うことを特徴とする鉄、錫含有銅処理炉の炉底堆積物の除去方法。
- 請求項1から4の何れかにおいて、脱鉄、脱錫工程経過後に前記炉底堆積物の処理を行うことを特徴とする鉄、錫含有銅処理炉の炉底堆積物の除去方法。
- 請求項1から5の何れかにおいて、前記金属粒を前記炉の炉装入口から投入することを特徴とする鉄、錫含有銅処理炉の炉底堆積物の除去方法。
- 請求項3から6の何れかにおいて、前記炉底に残る前記炉底堆積物の一部は、前記炉底から2cmから20cmの厚さを有することを特徴とする鉄、錫含有銅処理炉の炉底堆積物の除去方法。
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