JPH0158257B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は硫黄含有鉛物質から金属鉛を精錬する
方法に関するものであつて、更に詳細には、金属
鉛を硫黄含有鉛物質から横型反応装置中において
直接連続的に精錬する方法であつて、その反応装
置にはスラグ相と鉛相からなる熔融浴が保持さ
れ、そのスラグ相と鉛相とは反応装置中を向流移
動するようになつていて、酸素を鉛がタツプされ
る側に設けられた酸化ゾーン中に下部から調節し
た割合で熔融浴中に吹き込み、硫黄含有物質を調
節した割合で熔融浴に仕込み、還元物質をスラグ
がタツプされる側に設けた還元ゾーンの熔融浴に
導入し、その還元ゾーンのガス空間に追加の熱を
供給し、仕込み材料が熔融して金属鉛と酸化鉛と
を含有するスラグを生成するように酸化ゾーン中
での酸化電位を維持し、そして、還元物質の割合
と還元ゾーン中の温度とを調節して低鉛含有スラ
グを生成する方法において、還元ゾーンの熔融浴
中の温度を追加の熱の供給を調節して一定に維持
し、酸化ゾーンの熔融浴中の温度を、温度上昇の
場合には酸素に対する硫黄の比率をスラグの酸化
鉛含有量が低下するように増加させ、また温度下
降の場合には酸素に対する硫黄の比率をスラグの
酸化鉛含有量が増加するように、酸素に対する酸
化可能な硫黄の比率を調節することによつて一定
に維持し、そして、酸素に対する硫黄の比率の増
減を、還元ゾーンから酸化ゾーンに入つてくるガ
スの熱含量がスラグ中の酸化鉛含有量に応じて変
化するように前以つてある許容度をもつて調節す
ることからなる方法に関するものである。

西ドイツ国特許公開第2807964号公報には、横
長の水平型反応装置中において、SO₂含有ゾーン
を有するガス雰囲気下で、硫黄鉛濃縮物を液体鉛
相とスラグ相に転換する連続方法が記載されてい
る。この公知方法においては、硫化鉛濃縮物とフ
ラツクスは熔融浴に仕込まれる。鉛相と低鉛含有
スラグ相とは、反応装置の互いに相対する端部か
ら排出され、そしてそれらの相は実質的に連続な
層を形成する流れとなつてその出口端部へ互いに
向流的に移動するようになつている。酸素の少く
とも１部は、反応装置の酸化ゾーンの長さに亘つ
て分配されている複数個の互いに独立して調節で
きるノズルを介して下部から熔融浴中に吹き込ま
れる。固体の仕込み材料は、反応装置の実質的長
さに亘つて分配して設けられた複数個の互いに独
立して調節できる供給装置を介して数段階で反応
装置に仕込まれる。酸素および固体を供給する位
置と割合は、熔融浴中の酸素勾配が鉛をタツプす
る端部で鉛生産のための最大の値となりそしてそ
の最大の値から低鉛含有スラグ相生産のための最
少の値に徐々に低下し、そして、その最少の値が
前述したスラグ相をタツプする端部で得られるよ
うに選択される。ガス状および／または液状の保
護流体は、酸素と一緒に調節した割合で熔融浴中
に吹き込まれ、そしてその流体はノズルならびに
周囲のライニングを保護しかつプロセス温度を調
節するのを助けるのに役立つている。ガスを熔融
浴中に吹き込む割合は、得られる乱流が物質伝達
にとつて良好になるように満足のいくものである
が、層状の相の流れならびに酸素活性の勾配を実
質的に阻害しないように調節する。反応装置中の
ガス雰囲気はスラグ相の流れ方向とは向流的に送
られる。廃ガスは鉛相がタツプされる端部で反応
装置から排出される。低鉛含有スラグを生成する
ために、還元物質は還元ゾーンに導入されそして
附加する熱はそのゾーンのガス空間中に供給され
るので、反応中に吸収される熱が供給されそして
スラグが還元ゾーンで加熱される。ガスを熔融浴
中に導入しない静置ゾーンを酸化ゾーンと還元ゾ
ーンとの間、または酸化ゾーンの前または還元ゾ
ーンの後に設けることができる。

酸化ゾーンと還元ゾーン中の熔融浴の温度はで
きるだけ低く保持すべきであつて、それによつて
過熱されたスラグが煉瓦に悪影響を及ぼすことを
避けるようにする。そうしなければ、高温になつ
た煉瓦を冷却する必要が生じ、また金属または金
属化合物が強く蒸発されかつ鉛相が不必要に加熱
されることになる。しかし、余りプロセス温度が
低いと操作の変動中に熔融浴が冷却されすぎると
いう危険がある。

西ドイツ国特許公告第2320548号公報には、微
粒状の硫化鉛および酸素の混合物を上部から点火
しかつ炎を生じさせながら熔融浴に作用させる直
接鉛精錬方法が記載されている。この方法では、
相当の部分の酸化が炉温度ですでに行われる。炎
の温度は1300℃以上であり、熔融浴の温度は1100
℃ないし1300℃である。スラグ相と炉雰囲気とは
炉中を向流的に移動するようになつている。酸化
鉛として少くとも35％の鉛を含有するスラグが炉
からタツプされそして別の還元用炉中で還元され
る。鉛相を生成するためには、硫化鉛を金属鉛に
完全に転換するのに化学量論的に必要と思われる
酸素量の98ないし120％が必要である。炉温度を
調節するためには、約120％の酸素を短期間に添
加することができ、酸化鉛を鉛相に移動するのを
増大させることができる。しかしながら、酸化ゾ
ーンおよび還元ゾーンを含みかつ低鉛含有スラグ
がタツプされる反応装置で実施される前述した方
法では、そのような温度調節をすることができな
い。更にまた、このような温度調節では、熔融浴
が高温になりかつスラグが過熱されることから生
ずる問題を避けることができない。

本発明の目的は従来技術に伴なう困難な点や問
題点を改善もしくは克服することができる直接鉛
連続精錬方法を提供するものであり、その方法で
は熔融浴の温度を最少にしかつ反応装置全体に亘
つて一定に維持すると共に、操作が変動しても熔
融浴の過冷却を防止できる。

本発明の目的は、還元ゾーンの熔融浴中の温度
を追加の熱の供給を調節して一定に維持し、酸化
ゾーンの熔融浴中の温度を、温度上昇の場合には
酸素に対する硫黄の比率をスラグの酸化鉛含有量
が低下するように増加させ、また温度下降の場合
には酸素に対する硫黄の比率をスラグの酸化鉛含
有量が増加するように、酸素に対する酸化可能な
硫黄の比率を調節することによつて一定に維持
し、そして、酸素に対する硫黄の比率の増減を、
還元ゾーンから酸化ゾーンに入つてくるガスの熱
含量がスラグ中の酸化鉛含有量に応じて変化する
ように前以つてある許容度を調節することによつ
て達成される。

酸化ゾーン中における仕込んだ硫化鉛から金属
第１鉛および高PbO含有スラグへの部分酸化は次
の式でほぼ表示することができる。

PbS＋３−ｎ／２O₂＝nPb＋（１−ｎ）PbO＋SO₂ ｎ＝０の場合、鉛はPbOとしてスラグ中に含有
される。ｎ＝１の場合には、全ての鉛が金属鉛と
して得られる。ｎ＝0.5の場合には、鉛の半分が
PbOとしてスラグ中に含まれ、残りの半分が金属
鉛として得られる。説明を簡潔にするために、酸
化可能な硫黄は鉛に結合した硫化物の硫黄だけか
らなつていて、そして、酸素は供給するガス状の
酸素だけからなつているものと仮定する。酸化ゾ
ーン中の温度が所望の値より上昇する時には、酸
化ゾーン中の酸素に対する仕込んだ酸化可能な硫
黄の比率を、金属鉛がより多く生成されそして
PbOがより少くスラグ中に含有されるようにし
て、それに応じて熱がより少く発生するように増
加させる。しかしながら、還元ゾーンに入るスラ
グ中のPbO含有量がより少いのでそこでの還元反
応は少ししか行われないので、酸素に対する硫黄
の比率は温度上昇に応じて増加しない。還元ゾー
ン中の温度が一定に維持されるので、追加の熱の
供給はより少くてすみ、それによつて、ある時間
遅れて還元ゾーンを出ていくガスが酸化ゾーンに
供給する熱もより少なくなる。熱含量の減少は酸
素に対する硫黄の比率の増加の場合に考慮され、
その比率はそれに応じてだけ増加される。逆の方
法は酸化ゾーン中の温度低下に応答して行なわれ
る。還元ゾーン中の温度が一定に維持させずかつ
還元ゾーンから酸化ゾーンへと流れるガスの熱含
量の変化を考慮しない場合には、酸素に対する硫
黄の比率の変化は連続的に温度を変動させること
になる。酸素に対する硫黄の比率がより高くなれ
ばPbSの蒸発を増加させることになり、それによ
つてある程度の付加的冷却が行なわれる。その比
率がより低くなれば逆の効果を有することにな
る。酸素に対する硫黄の比率が酸化ゾーン中の温
度変化に応答して変化する程度は反応装置ならび
に操作条件に依存するであろう。その必要な程度
は計算できるかまたは実験的に決められる。その
調節は段階的に実施することができる。

本発明における好ましい態様では、酸化ゾーン
の熔融浴中の温度を900℃ないし1000℃に維持し
かつ還元ゾーンの熔融浴中の温度を1100℃ないし
1200℃に維持する。これらの温度で、酸化ゾーン
中で満足な反応速度が得られ、そして、還元ゾー
ンでは、低酸素消費と熱消費と共に、低鉛含有ス
ラグが得られ、かつ、温度自動調節によつて熔融
浴の過冷却を確実に避けることができる。更にま
た、蒸発による損失もなお相当に低いものであ
る。

本発明における別の好ましい態様では、酸化ゾ
ーン中のスラグの組成を、鉛を含有しないスラグ
に基づいて、ZnO＋FeO＋Al₂O₃が45％ないし50
％、CaO＋MgO＋BaOが15％ないし20％、およ
びSiO₂が30％ないし35％含有され、そしてPbO
が30％ないし70％含有されるように維持されてい
る。かかるスラグでは、低温度を特によく維持す
ることができ、その処理にもよい結果が得られ
る。

以下、本発明を実施例により説明する。

実施例 １ 73.6％Pbおよび15.8％Ｓを含有するガレナ濃縮
物を微細な硫酸鉛ダスト（62.3％Pb、6.5％Ｓ）
とスラグを生成するフラツクスと混合し、そして
ペレツトにした。このペレツトの組成は次の通り
であつた。

67.9％ Pb 12.3％ Ｓ 0.9％ Zn 4.7％ FeO 1.3％ CaO 0.3％ MgO 3.5％ SiO₂ 6.8％ 水分 これらのPbS含有ペレツトを、内長4.50ｍおよ
び内径1.20ｍの水平型シリンダーからなる耐火物
でライニングした反応装置に連続的に仕込んだ。
その反応装置の前端部には補助バーナーとスラグ
用オーバーフロータツプがそしてその後端部には
廃ガス用アウトレツトが設けられている。仕込用
開口は、廃ガスが排出される端部の壁に近い反応
装置のシエルに設けられている。

このようにして、ガス相およびスラグ相は向流
的に移動される。その反応装置は、並置したゾー
ンで、硫化鉛の酸化と高鉛含有第１鉛の還元とを
同時に行なうには短かすぎた。

各実験の前に、反応装置に2.5トンの金属鉛と
１トンの高鉛含有酸化鉛スラグ（65％Pb）を供
給した。これらの物質をバーナーによつて熔融し
そして950℃に加熱した。次いで、市販の酸素を
反応装置の底部の鉛浴中に、浴中に仕込んだペレ
ツトが反応して金属鉛、高酸化鉛スラグならびに
微細ダストを伴つたSO₂ガスを生成するような速
度で吹き込んだ。

第１の実験では、酸素を150m³/h（常温常圧）
（空気の浸入なしに）の一定割合で供給しそして
ペレツトの速度を変えた。

ペレツトを１時間当り正確に2.1トンの割合で
供給したとき、バーナーを止めたときの熔融浴中
の温度は950℃で一定に維持できた。これらの条
件下で、反応装置から出てくるスラグには平均
63.4％のPbが含有されていた。ペレツト中に含有
されていた鉛の44％は金属相に、40％はスラグ相
にそして16％はガス相に含まれていることが判明
した。そのガス相を冷却すると、その鉛含量が
SO₂とO₂と反応して硫化鉛を生成し、それを微細
ダストとして分離した。

実施例 ２ 第２の実験も始め第１の実験と同様に実施しそ
してペレツトの供給速度を変化させたときの熔融
浴の温度に対する影響を調べた。ペレツト供給速
度を１時間当り2.0トンに減少させると温度が965
℃に上昇すると共に、スラグ中のPb含量は65.1％
に増加した。ペレツト供給速度を１時間当り2.2
トンに増加すると、熔融浴中の温度は940℃に低
下すると共に、スラグのPb含量は59.8％に減少し
た。

実施例 ３ 第３の実験も始め第１の実験と同様に実施し、
酸素の供給速度を150m³/h（常温常圧）に、そし
て、ペレツトの供給速度を１時間当り2.1トンに
維持しそして熔融浴の温度をバーナーによつて
1000℃に上昇させた。

この方法では、より高い温度の仮想還元ゾーン
からスラグ相に向流するガス相による熱の供給が
試験された。

これらの条件下でのスラグには63.7％のPbが含
有されていた。

バーナー出力ならびに酸素供給速度を変えず
に、ペレツト供給速度を注意深く増加した。ペレ
ツトを１時間当り2.7トンの割合で供給したとき
に浴温は950℃に達することが判明した。次いで、
反応装置から出てくるスラグには僅か48.4％のPb
しか含まれてなく、ペレツトに含有されていた鉛
の51％が金属相に、29％がスラグ相にそして20％
がガス相に入つた。

本発明によつて得られる利点は、方法を低温で
行なうことができ、反応装置を冷却する必要がな
く、熱消費ならびに酸素消費が最少ですむにも拘
らず、熔融浴の過冷却が確実に避けることができ
ることにある。

本発明の態様を要約すると次の通りである。ス
ラグ相と鉛相は横長水平型反応装置中を向流的に
移動するようにされ、その反応装置においては、
ガス雰囲気がスラグ相と向流的に移動するように
なつている。熔融浴を一定の温度に維持しそして
できるだけ低い温度で操作を行なうようにしなが
ら、それにも拘らず熔融物の過冷却を防止できる
ように、還元ゾーンの熔融浴中の温度を追加の熱
の供給を調節して一定に維持し、酸化ゾーンの熔
融浴中の温度を、温度の上昇の場合には酸素に対
する硫黄の比率をスラグの酸化鉛含有量が低下す
るように増加させ、また温度下降の場合には酸素
に対する硫黄の比率をスラグの酸化鉛含有量が増
加するように、酸素に対する酸化可能な硫黄の比
率を調節することによつて一定に維持し、そし
て、酸素に対する硫黄の比率の増減を、還元ゾー
ンから酸化ゾーンに入つてくるガスの熱含量がス
ラグ中の酸化鉛含有量に応じて変化するように前
以つてある許容度をもつて調節するようになつて
いる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 金属鉛を硫黄含有鉛物質から横型反応装置中
   において直接連続的に精錬する方法であつて、そ
   の反応装置にはスラグ相と鉛相からなる熔融浴が
   保持され、そのスラグ相と鉛相とは反応装置中を
   向流移動するようになつていて、酸素を鉛がタツ
   プされる側に設けられた酸化ゾーン中に下部から
   調節した割合で熔融浴中に吹き込み、硫黄含有鉛
   物質を調節した割合で熔融浴に仕込み、還元物質
   をスラグがタツプされる側に設けた還元ゾーンの
   熔融浴に導入し、その還元ゾーンのガス空間に追
   加の熱を供給し、仕込み材料が熔融して金属鉛と
   酸化鉛とを含有するスラグを生成するように酸化
   ゾーン中での酸化電位を維持し、そして、還元物
   質の割合と還元ゾーン中の温度とを調節して低鉛
   含有スラグを生成する方法において、還元ゾーン
   の熔融浴中の温度を追加の熱の供給を調節して一
   定に維持し、酸化ゾーンの熔融浴中の温度を、温
   度上昇の場合には酸素に対する硫黄の比率をスラ
   グの酸化鉛含有量が低下するように増加させ、ま
   た温度下降の場合には酸素に対する硫黄の比率を
   スラグの酸化鉛含有量が増加するように、酸素に
   対する酸化可能な硫黄の比率を調節することによ
   つて一定に維持し、そして、酸素に対する硫黄の
   比率の増減を、還元ゾーンから酸化ゾーンに入つ
   てくるガスの熱含量がスラグ中の酸化鉛含有量に
   応じて変化するように前以つてある許容度をもつ
   て調節することを特徴とする方法。 ２ 酸化ゾーンの熔融浴中の温度を900℃ないし
   1000℃に、還元ゾーンの熔融浴中の温度を1100℃
   ないし1200℃に維持することを特徴とする特許請
   求の範囲第１項に記載の方法。 ３ 酸化ゾーン中のスラグの組成を、鉛を含有し
   ないスラグに基づいて、ZnO＋FeO＋Al₂O₃が45
   ％ないし50％、CaO＋MgO＋BaOが15％ないし
   20％、およびSiO₂が30％ないし35％含有され、
   そしてPbOが30％ないし70％含有されるように維
   持することを特徴とする特許請求の範囲第１項ま
   たは第２項に記載の方法。