JPH05117774A

JPH05117774A - 銅屑の溶解方法

Info

Publication number: JPH05117774A
Application number: JP30853591A
Authority: JP
Inventors: Takashi Nakamura; 村崇中; Kenji Osumi; 隅研治大; Kiyomasa Oga; 賀清正大; Motohiro Arai; 井基浩新; Ryukichi Ikeda; 田隆吉池; Eiji Yoshida; 田栄次吉; Hirofumi Okada; 田裕文岡; Ryusuke Hamanaka; 中龍介浜
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1991-10-28
Filing date: 1991-10-28
Publication date: 1993-05-14
Anticipated expiration: 2011-12-11
Also published as: JP2561987B2

Abstract

(57)【要約】【構成】銅屑を何の前処理選別を行うことなく溶解原料
の一部もしくは全部として反射炉または誘導炉を使用し
て大気溶解を行い、この溶湯中にＦｅ、Ｆｅ酸化物、Ｍ
ｎ、Ｍｎ酸化物の１種または１種以上を添加し、同時に
不活性ガスを吹き込み、または、吹き込むことなく、溶
湯を短時間保持し、生成した滓を除滓剤を使用し、また
は、使用することなく、溶湯表面から除去し、さらに、
溶湯を固体還元剤と不活性ガス吹き込みを併用すること
により還元を行った後、鋳造する銅屑の溶解方法であ
る。【効果】銅屑を再利用する場合において、銅屑に混入し
ている不純物元素を選別するという繁雑な作業を行う必
要がなく、そのままの状態の銅屑を溶解することによ
り、成分不良となる全不純物元素を同時に除去すること
ができるものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は銅屑の溶解方法に関し、
さらに詳しくは、選別を行わない銅屑から不純物元素を
同時に除去することが可能な銅屑の溶解方法に関するも
のである。

【０００２】

【従来技術】一般に、銅は優れた熱伝導性および電気伝
導性を有しており、熱交換器や電気・電子部品用材料と
して広く、かつ、多量に使用されてきている。そして、
このような優れた特性を有する銅は、資源保護等のた
め、或いは、加工後に発生する屑または使用済み銅屑を
回収して再利用を促進している。しかし、現状において
は、異種材料、ハンダ、めっき、絶縁物等が混入してい
るので、溶解した場合には成分的に不適格となるので使
用が制限されている。

【０００３】従って、銅屑に混入してくる不純物の混入
防止対策として、銅屑の溶解前に人手により選別してか
ら、磁力選別等を行って不純物を除去している。しか
し、このような方法では、人手に依存しているため選別
能力、処理量等に問題があり、さらに、これらの作業は
所謂３Ｋ作業と呼ばれているもので技術継承が困難であ
り、今後は上記の原料処理法は実施することができなく
なることが予想される。さらに、現在行われている銅の
代表的な溶解方法は、還元溶解であり不純物元素を除去
することはできない。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記に説明し
た従来の銅屑の再利用に際しての、銅屑の選別および溶
解方法等の種々の問題点に鑑み、鋭意研究を行い、検討
を重ねた結果、銅屑を再利用する場合において溶解原料
の銅屑の前処理を全然行うことなく、成分不良の原因と
なる不純物元素を同時に除去することが可能な溶解方法
を開発したのである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明に係る銅屑の溶解
方法は、銅屑を前処理選別を行うことなく溶解原料の一
部または全部として反射炉または誘導炉により大気溶解
を行い、溶解後の溶湯中にＦｅ、Ｆｅ酸化物、Ｍｎ、Ｍ
ｎ酸化物の１種または１種以上を添加してから溶湯を保
持し、溶湯表面に浮遊している滓の除去を行い、次い
で、この溶湯を固体還元剤および不活性ガスの吹き込み
を併用して還元を行った後、鋳造することを特徴とする
銅屑の溶解方法を第１の発明とし、銅屑を前処理選別を
行うことなく溶解原料の一部のたは全部として反射炉ま
たは誘導炉により大気溶解を行い、溶解後の溶湯中に不
活性ガスを吹き込みながらＦｅ、Ｆｅ酸化物、Ｍｎ、Ｍ
ｎ酸化物の１種または１種以上を添加してから溶湯を保
持し、溶湯表面に浮遊している滓を除滓剤を使用して除
去を行い、次いで、この溶湯を固体還元剤および不活性
ガスの吹き込みを併用して還元を行った後、鋳造するこ
とを特徴とする銅屑の溶解方法を第２の発明とし、銅屑
を何ら前処理選別を行うことなく溶解原料の一部または
全部として反射炉または誘導炉により大気溶解を行い、
溶解後の溶湯中に不活性ガスを吹き込みながらＦｅ、Ｆ
ｅ酸化物、Ｍｎ、Ｍｎ酸化物の１種または１種以上を添
加し、溶湯表面に浮遊している滓の除去を行い、次い
で、この溶湯を固体還元剤および不活性ガスの吹き込み
を併用して還元を行った後、鋳造することを特徴とする
銅屑の溶解方法を第３の発明とし、銅屑を何の前処理選
別を行うことなく溶解原料の一部または全部として反射
炉または誘導炉により大気溶解を行い、溶解後の溶湯中
に不活性ガスを吹き込みながらＦｅ、Ｆｅ酸化物、Ｍ
ｎ、Ｍｎ酸化物の１種または１種以上を添加し、溶湯表
面に浮遊している滓を除滓剤を使用して除去を行い、次
いで、この溶湯を固体還元剤および不活性ガスの吹き込
みを併用して還元を行った後、鋳造することを特徴とす
る銅屑の溶解方法を第４の発明とする４つの発明よりな
るものである。

【０００６】本発明に係る銅屑の溶解方法について、以
下詳細に説明する。即ち、本発明に係る銅屑の溶解方法
において、従来の銅屑の溶解方法において成分不良を発
生するという事実から、銅屑を溶解原料として使用する
場合に、必ず除去しなければならない元素としては、少
なくとも、Ｆｅ、Ｓｎ、Ｐｂ、ＮｉおよびＺｎ等が挙げ
られる。これらの各元素の除去について説明する。

【０００７】上記に説明したＦｅ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｎｉお
よびＺｎの中で、Ｆｅ、ＳｎおよびＺｎは銅屑を溶解し
た溶湯中において酸化する傾向が大であり、溶湯中のＯ
₂と反応して酸化物を形成して、溶湯から容易に除去す
ることができる。

【０００８】即ち、ＦｅおよびＺｎを除去する場合につ
いて説明すると、３ｔ高周波誘導炉において、Ｃｕ−１
ｗｔ％Ｆｅ−１ｗｔ％Ｓｎ−１ｗｔ％Ｐｂ系合金を１２
００℃の温度で大気溶解を行い、空気吹き込みによりＯ
₂量を調整した。図１に結果を示すが、ＦｅおよびＺｎ
は溶湯中のＯ₂濃度が６００ｐｐｍを越える近傍におい
て、１０ｐｐｍ以下に減少しているが、溶解炉として高
周波誘導炉を使用した場合、Ｓｎは除去が不充分であっ
た（因にＯ₂濃度６００ｐｐｍ以上においてＳｎは略１
０００ｐｐｍ程度である。）。

【０００９】しかし、溶解炉として反射炉を使用した場
合には（使用した銅屑の成分は図１と同じである。）、
図２に示すように、Ｓｎは酸化処理前には１００００ｐ
ｐｍあったものが、反射炉において酸化処理を行ったと
ころ１０ｐｐｍにまで減少していることがわかる。

【００１０】即ち、溶湯中のＳｎは溶湯中において酸化
して、ＳｎＯまたはＳｎＯ₂となっており、実測による
とこれらの酸化物のサイズは、数μ以下であって非常に
細かいため、高周波誘導炉のように溶湯の撹拌が激しい
場合には、溶湯表面に浮上して浮遊することが困難であ
り、常に溶湯中を撹拌されている状態で存在している。
そのため、溶湯を短時間保持し、静止させると簡単に浮
上し、浮遊するので除去できることを確認した。従っ
て、Ｓｎに関しては高周波誘導炉等の溶湯撹拌の激しい
溶解炉を使用する場合には、溶解後短時間溶湯を静止さ
せて保持することが望ましい。

【００１１】なお、ＰｂおよびＮｉは、上記に説明した
通常の溶湯中に酸素を吹き込む溶解方法においては、酸
化が極めて困難であり除去することができないので、以
下説明する方法によって除去するのである。

【００１２】Ｐｂの除去について説明すると、３ｔ高周
波誘導炉において、Ｃｕ−１ｗｔ％Ｆｅ−１ｗｔ％Ｓｎ
−１ｗｔ％Ｐｂ系合金を１２００℃の温度で大気溶解を
行い、空気吹き込みによりＯ₂量を調整した。そして、
図３にＰｂ除去におよぼす溶湯中の濃度の影響を示して
あるが、Ｐｂは上記に説明したＦｅおよびＺｎの除去
できるＯ₂濃度では全く酸化することがなく、溶湯中の
Ｏ₂濃度が３０００ｐｐｍ以上になると酸化を開始す
る。そして、Ｏ₂濃度が略１００００ｐｐｍを越えると
Ｐｂは１０ｐｐｍ程度にまで減少している。しかし、Ｎ
ｉは除去することはできなかった。

【００１３】従って、銅屑の溶解方法において、Ｆｅ、
Ｓｎ、ＺｎおよびＰｂ等の不純物元素を銅溶湯から除去
するためには、溶湯中のＯ₂濃度は３０００ｐｐｍ以上
とすることにより可能であることがわかる。

【００１４】また、銅屑を再利用する場合、Ｎｉめっき
銅線、Ｃｕ−Ｎｉ系合金（白銅系屑）等が混在すること
があり、従って、Ｎｉを除去することが必要となってく
るのが一般的であり、上記に説明した溶解方法において
は除去できなかったＮｉをＰｂと同時に除去する銅屑の
溶解方法について説明する。

【００１５】銅屑（ＮｉおよびＰｂ含有）を大気溶解を
行った場合、溶湯表面に浮遊している滓を分析したとこ
ろ、ＣｕＯ₂等と共にＦｅ−Ｎｉ−Ｏ系酸化物、Ｆｅ−
Ｐｂ−Ｏ系酸化物の形態、即ち、Ｆｅとの複合酸化物と
して存在していることが認められた。従って、銅溶湯か
らＮｉ、Ｐｂを除去するためにはＦｅとの複合酸化物を
生成させれば良いのである。

【００１６】しかして、Ｏ₂濃度が８０００ｐｐｍと一
定であるＣｕ−１００ｐｐｍＰｂ−１００ｐｐｍＮｉ系
溶湯中に、Ｆｅとして電解鉄をＦｅ濃度２０００ｐｐｍ
以上添加した場合について図４により説明する。この図
４からＰｂ５０ｐｐｍ、Ｎｉ６０ｐｐｍまで同時に除去
することができることがわかる。従って、銅溶湯からＰ
ｂおよびＮｉを除去するには、Ｆｅを添加することが有
効であることがわかる。なお、Ｆｅとしは、電解鉄、冷
間圧延鋼板、Ｃｕ−Ｆｅ母合金、鋳鉄等が挙げられ
る。

【００１７】銅溶湯にＦｅ添加した場合、生成した滓中
には酸化物（Ｆｅ₃Ｏ₄）が多量に含まれていることが認
められた。これは、Ｆｅ₂Ｏ₃→Ｆｅ₃Ｏ₄＋Ｏ₂の反応を
したものと推定され。さらに、Ｆｅ₃Ｏ₄は非常に浮上し
易いという事実を示している。

【００１８】そのため、Ｆｅを銅溶湯中に添加する代わ
りに、Ｆｅ酸化物の１例としてＦｅ₂Ｏ₃を添加して酸化
を促進し、生成した複合酸化物のＦｅ₃Ｏ₄により浮上の
促進をも目的とした。図５にＣｕ−１００ｐｐｍＰｂ
−１００ｐｐｍＮｉ系溶湯を１２００℃の温度におい
て、溶湯中のＯ₂濃度８０００ｐｐｍで、Ｆｅ₂Ｏ₃を溶
湯重量の２％添加による銅溶湯からＰｂおよびＮｉを除
去について説明すると、Ｆｅ₂Ｏ₃を溶湯に添加する前に
はＰｂおよびＮｉが共に１００ｐｐｍのものが、Ｆｅ₂
Ｏ₃添加後には、５０ｐｐｍまで減少していることが
わかる。従って、Ｆｅ₂Ｏ₃の添加は銅溶湯からＰｂお
よびＮｉを除去するためには有効である。

【００１９】なお、銅溶湯に対するＦｅ₂Ｏ₃を添加する
方法として、銅溶湯表面にＦｅ₂Ｏ₃を散布する。銅溶湯表面にＦｅ₂Ｏ₃を散布＋Ａｒガス吹き込み。銅溶湯中にＦｅ₂Ｏ₃を吹き込む。（キャリアガス；Ａ
ｒガス）銅溶湯表面にＦｅ₂Ｏ₃散布＋銅溶湯中にＦｅ₂Ｏ₃吹き
込む。（キャリアガス；Ａｒガス）等が挙げられる。なお、上記Ｆｅ₂Ｏ₃の代わりに、Ｆ
ｅ、Ｍｎ、ＭｎＯ、ＭｎＯ₂、Ｆｅ₃Ｏ₄、ＦｅＯ等を使
用することが可能である。

【００２０】そして、銅溶湯表面に散布したＦｅ₂Ｏ
₃は、Ｆｅ₂Ｏ₃→Ｆｅ₃Ｏ₄＋Ｏ₂となって、銅溶湯中において分解し、Ｏ₂ガスを発生し、Ｐｂお
よびＮｉの酸化を促進する。銅溶湯中のＰｂおよびＮｉ酸化物の浮上を促進する。銅溶湯表面に滓層を作成し、浮上したＰｂ酸化物、Ｎ
ｉ酸化物を捕捉する。という作用を行う。なお、銅溶湯中に吹き込んだＡｒガ
スは、銅溶湯中に気泡として存在し、Ｐｂ酸化物および
Ｎｉ酸化物の浮上を促進する。

【００２１】以上説明したように、銅溶湯からＰｂおよ
びＮｉを除去することについては、銅溶湯に対してＦ
ｅ、Ｆｅ₂Ｏ₃またはＦｅ＋Ｆｅ₂Ｏ₃を添加することが有
効である。従って、従来行われていた原料前処理は、上
記に説明した酸化を利用する溶解方法においては、不純
物元素の除去に対して、Ｆｅは残しておいた方がＰｂお
よびＮｉの除去には有効であり、Ｆｅ、Ｓｎ、Ｚｎは容
易に除去されるという事実から、原料前処理は行わない
方が有利であり、省略することができる。なお、同様の
効果はＭｎ、Ｍｎ酸化物を用いても得られた。

【００２２】しかして、今までに説明した不純物元素の
除去は、銅溶湯表面に浮上し、かつ、浮遊している不純
物元素の酸化物を、除滓剤を使用することなく除去して
いたのであるが、除滓剤を使用する場合は、除滓剤（フ
ラックス）を銅溶湯表面に散布して、さらに、撹拌する
ことにより、フラックスに銅溶湯表面に浮遊している滓
を付着させると共に、滓の一部を安定な固体酸化物に変
化させて、銅溶湯表面から除去することができる。

【００２３】この除滓剤（フラックス）としては、例え
ば、ＳｉＯ₂−Ａｌ₂Ｏ₃系を主体とするフラックスであ
り、ＳｉＯ₂７０〜９０％、Ａｌ₂Ｏ₃ ３０〜１０％を主
成分とするものであり、このフラックスは銅溶湯重量の
０.００５〜０.１０％添加するのが良い。

【００２４】この除滓剤（フラックス）を使用しても、
除滓によるメタルロスは４％以下であり、また、除滓性
も良好であり、フラックスを使用しない場合には、メタ
ルロスが１０％程度あることからみて、除滓剤の使用は
除滓性を良好にするのである。

【００２５】上記に説明したような溶解方法により、溶
解を行い不純物元素を滓として除去した後の、銅溶湯中
におけるＯ₂濃度は少なくとも１０００ｐｐｍ以上にな
っており、そのまま鋳造を行うとＪＩＳ規格を満足しな
いことは明らかであるから、この銅溶湯を還元すること
によりＯ₂を除去して低減する必要がある。

【００２６】しかしながら、従来行われてきている銅溶
湯の還元においては、Ｏ₂濃度は高々数百ｐｐｍ程度の
レベルであり、銅溶湯のＯ₂濃度が１０００ｐｐｍ以上
と非常に高い溶湯をそのまま還元を行うと、還元時間が
極めて長くなり実用的ではない。因に、具体的には銅溶
湯中のＯ₂濃度が１００００ｐｐｍの場合に、還元によ
り少なくとも２００ｐｐｍ程度にまで低下させる必要が
あり、かつ、略３０分以内で行うものである。

【００２７】即ち、具体的に銅屑の溶解方法における還
元方法について説明すると、例えば、還元剤として木炭
を溶湯表面に満遍なく散布し還元すると、Ｏ₂、ＣＯ₂、
ＣＯ等のガスが生成し、溶湯中に存在するため、溶湯中
にランスにより不活性ガス等の溶湯中のＯ₂、ＣＯ₂、Ｃ
Ｏガス分圧より低いＯ₂、ＣＯ₂、ＣＯ分圧を有するガス
を吹き込み、この吹き込んだガス気泡中のＯ₂ガス分圧
と溶湯中のＯ₂、ＣＯ₂、ＣＯガス分圧との分圧差を利用
して、溶湯中に吹き込んだ不活性ガス気泡中に拡散・捕
集して溶湯中を浮上させて、溶湯表面から吹き込んだガ
スと共にＯ₂、ＣＯ₂、ＣＯガスを放出させるものであ
る。

【００２８】また、銅溶湯表面に、固体還元剤として、
例えば、木炭を満遍なく散布してから、溶湯中にランス
により不活性ガス等の溶湯中のＯ₂、ＣＯ₂、ＣＯガス分
圧より低いＯ₂、ＣＯ₂、ＣＯガス分圧を有するがを吹き
込み、この吹き込んだガス気泡中のＯ₂、ＣＯ₂、ＣＯガ
ス分圧と溶湯中のＯ₂、ＣＯ₂、ＣＯガス分圧との分圧差
を利用して、溶湯中に吹き込んだガス気泡中に拡散・捕
集して溶湯中を浮上させて、溶湯表面から吹き込んだガ
スと共にＯ₂、ＣＯ₂、ＣＯガスを放出させ、そして、こ
の放出されたＯ₂、ＣＯ₂、ＣＯガスが再び溶湯中に溶解
しないように、不活性ガス等の溶湯表面のＯ₂、ＣＯ₂、
ＣＯガス分圧（濃度）より低いＯ₂ガス分圧を有するガ
スを、溶湯表面に吹き付け、溶湯から放出されたＯ₂ガ
スを除去する。即ち、還元を促進するのである。

【００２９】さらに、銅溶湯表面に固体還元剤として、
例えば、木炭を満遍なく散布とてから、溶湯中にランス
により不活性ガス等の溶湯中のＯ₂、ＣＯ₂、ＣＯガス分
圧より低いＯ₂、ＣＯ₂、ＣＯガス分圧を有するガスを吹
き込み、同時に溶湯表面に溶湯表面のＯ₂、ＣＯ₂、ＣＯ
ガス分圧より低いＯ₂、ＣＯ₂、ＣＯガス分圧を有するガ
スを吹き付けることにより、この吹き込んだガス気泡中
のＯ₂、ＣＯ₂、ＣＯガス分圧と溶湯中のＯ₂、ＣＯ₂、Ｃ
Ｏガス分圧との分圧差を利用して、溶湯中に吹き込んだ
ガス気泡中に拡散・捕集して溶湯中を浮上させて、溶湯
表面から吹き込んだガスと共にＯ₂、ＣＯ₂、ＣＯガスを
放出させ、そして、この放出されたＯ₂、ＣＯ₂、ＣＯガ
スが再び溶湯中に溶解しないように、上記に説明したよ
うなガスを溶湯に吹き付けることにより、溶湯から放出
されたＯ₂、ＣＯ₂、ＣＯガスを除去することができ、即
ち、還元が促進されるのである。

【００３０】しかして、従来における銅溶湯の還元方法
は、通説として溶湯中のＯ₂ガスの含有されている状態
として、酸化物（Ｃｕ₂Ｏ）およびその他、および、
溶湯中に溶解という２種類があり、還元剤として、例
えば、木炭が溶湯に添加されると、下記の通り（木炭は
Ｃとして示す。）、酸化物として存在するＯガスは、Ｃｕ₂Ｏ＋Ｃ→Ｃｕ＋
ＣＯ↑ ガスとして溶湯に溶解しているＯ₂ガスは、Ｏ₂＋Ｃ→Ｃ
Ｏ↑ の反応式に示すように、溶湯中のＣｕ₂ＯおよびＯ₂ガス
が木炭（Ｃ）により還元され、ＣＯガスとして放出され
ている。

【００３１】そして、銅屑の溶解方法における還元方法
で溶湯中に溶解しているＯ₂ガスの挙動を実測すること
により、従来とは異なった結果が得られた。即ち、銅溶
湯中に含有されている溶解しているＯ₂ガスを分解平衡
法を使用した測定法｛特願昭６２−２７２３８０号（特
開平０１−１１３６２５号公報参照）｝により実測し
た。

【００３２】この実測結果によると、還元反応前に溶湯
中に含有されているＯ₂ガスの殆どはは全て酸化物（Ｃ
ｕＯ、Ｃｕ₂Ｏその他）であり、溶湯中には溶解したＯ₂
ガスは非常に少ししか含有されていないことを確認し
た。従って、この実測値より還元反応は以下示す通りで
あり、即ち、溶湯表面に木炭等の還元剤が散布されると、Ｃｕ₂Ｏ＋Ｃ→Ｃｕ＋Ｏ₂↑ Ｃ＋Ｏ₂→ＣＯ₂↑ のように、主として溶湯中のＣｕＯ、或いは、Ｃｕ₂Ｏ
が木炭（Ｃ）により還元される反応が生成され、この反
応より生じたＯ₂ガスおよびＯ₂ガスが木炭（Ｃ）と反応
したＣＯ₂ガスとして存在するのである。これを裏付け
るために溶湯を上記の方法により改めて測定を行った結
果、従来において通説とされていたＣＯガスに代わり、
Ｏ₂ガスおよびＣＯ₂ガスが認められた。また、この状態
は溶湯表面においても同様であった。

【００３３】このようなことから、銅屑の溶解方法にお
いて還元を行う場合、所期の目的とする効果が得られな
い主な原因は、還元反応において新たに発生したＯ₂、
ＣＯ₂、ＣＯガスが溶湯内または溶湯表面直上に残存す
るため、丁度Ｏ₂、ＣＯ₂、ＣＯガスにより溶湯を被覆す
る状態となり、新たに発生したＯ₂、ＣＯ₂、ＣＯガス等
のガスを放出するのを妨害するためである。

【００３４】上記に説明したような場合の変化を図６、
図７、図８および図９により説明すると、図６において
は、ガスクロマトグラフにより溶湯表面直上のガス濃度
の変化を示しており、木炭（Ｃ）を溶湯表面に添加した
時はＯ₂ガスおよびＣＯ₂ガスが急激に発生し、時間が経
過してもこれらのガスの発生量には変化がなく、ＣＯガ
スは木炭添加後殆ど発生しておらず、時間が経過しても
発生量には変化がない。

【００３５】図７は分圧平衡法による溶湯中のガス濃度
変化を示しており、木炭（Ｃ）添加後、急激にＯ₂ガス
およびＣＯ₂ガスが発生し、時間が経過してもこれらガ
ス後、にはあまり変化はなく、ＣＯガスは木炭添加後に
おいても殆ど発生しておらず、時間が経過しても発生量
には全然変化はない。

【００３６】図８は溶湯表面に木炭（Ｃ）の散布を行う
前においては、溶湯表面にはＯ₂ガスとＮ₂ガスが存在し
ており、溶湯中にはＣｕ₂Ｏ等の酸化物が多量に存在し
ている。しかし、図９においては、溶湯表面に木炭
（Ｃ）を散布・被覆した場合であり、溶湯表面はＯ₂ガ
スおよびＣＯ₂ガス濃度が大であり、また、溶湯内にお
ける溶湯表面近傍においても、Ｏ₂ガスおよびＣＯ₂ガス
の溶解量が大であることがわかる。そして、溶湯内には
Ｃｕ₂Ｏ等の酸化物の量は少なくなっていることがわか
る。

【００３７】以上説明したように、銅屑の溶解方法にお
いて還元を行う場合、還元反応により発生したＯ₂ガス
およびＣＯ₂ガスを溶湯内および溶湯表面直上から速や
かに系外に放出する必要があり、この放出手段として
は、不活性ガス等の溶湯中に新たに発生したＯ₂ガス分
圧より低いＯ₂ガス分圧のガスを吹き込み、この分圧差
により吹き込んだガス中に溶湯中のＯ₂ガスを拡散・捕
集して、系外に放出するのである。

【００３８】

【実施例】本発明に係る銅屑の溶解方法の実施例を
説明する。

【００３９】

【実施例１】原料市販銅屑１００％配合（ＪＩＳ・２号線屑レベル）原料前処理無し溶解条件溶解炉５ｔ・重油焚反射炉溶解量４ｔ溶解温度１２００℃±２０℃ 溶解雰囲気大気溶湯中Ｏ₂濃度４０００ｐｐｍＦｅ添加溶湯重量の０.１ｗｔ％不活性ガス吹き込み無し除滓剤無し還元木炭を溶湯重量の１ｗｔ％、溶湯表面に添加した後、イソライト製ポーラスプラグ（ＭＰ−７０）２０ｍｍφ３本でＡｒガス１０ｌ／分× ３０分吹き込み。溶湯品質不純物元素（Ｆｅ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｎｉ、Ｚｎ）各２０ｐｐｍ以下Ｏ₂濃度１９０ｐｐｍ除滓性メタルロス率３％公害無し総合判定合格

【００４０】

【実施例２】原料市販銅屑１００％配合（ＪＩＳ・２号線屑レベル）原料前処理無し溶解条件溶解炉５ｔ・重油焚反射炉溶解量４ｔ溶解温度１２００℃±２０℃ 溶解雰囲気大気溶湯中Ｏ₂濃度４０００ｐｐｍＦｅ添加溶湯重量の０.１ｗｔ％不活性ガス吹き込み無し除滓剤ＳｉＯ₂ ８０％、Ａｌ₂Ｏ₃ ２０％還元木炭を溶湯重量の１ｗｔ％、溶湯表面に添加した後、イソライト製ポーラスプラグ（ＭＰ−７０）２０ｍｍφ３本でＡｒガス１０ｌ／分× ３０分吹き込み。溶湯品質不純物元素（Ｆｅ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｎｉ、Ｚｎ）各２０ｐｐｍ以下Ｏ₂濃度１９０ｐｐｍ除滓性メタルロス率２％公害無し総合判定合格

【００４１】

【実施例３】原料市販銅屑１００％配合（ＪＩＳ・２号線屑レベル）原料前処理無し溶解条件溶解炉５ｔ・重油焚反射炉溶解量４ｔ溶解温度１２００℃±２０℃ 溶解雰囲気大気溶湯中Ｏ₂濃度４０００ｐｐｍＦｅ添加溶湯重量の０.１ｗｔ％不活性ガス吹き込みＡｒ４分ランスにより１５ｌ／分×１０分除滓剤無し還元木炭を溶湯重量の１ｗｔ％、溶湯表面に添加した後、イソライト製ポーラスプラグ（ＭＰ−７０）２０ｍｍφ３本でＡｒガス１０ｌ／分× ３０分吹き込み。溶湯品質不純物元素（Ｆｅ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｎｉ、Ｚｎ）各２０ｐｐｍ以下Ｏ₂濃度２００ｐｐｍ除滓性メタルロス率３％公害無し総合判定合格

【００４２】

【実施例４】原料市販銅屑１００％配合（ＪＩＳ・２号線屑レベル）原料前処理無し溶解条件溶解炉５ｔ・重油焚反射炉溶解量４ｔ溶解温度１２００℃±２０℃ 溶解雰囲気大気溶湯中Ｏ₂濃度４０００ｐｐｍＦｅ添加溶湯重量の０.１ｗｔ％不活性ガス吹き込みＡｒ４分ランスにより１５ｌ／分×１０分除滓剤ＳｉＯ₂ ８０％、Ａｌ₂Ｏ₃ ２０％還元木炭を溶湯重量の１ｗｔ％、溶湯表面に添加した後、イソライト製ポーラスプラグ（ＭＰ−７０）２０ｍｍφ３本でＡｒガス１０ｌ／分× ３０分吹き込み。溶湯品質不純物元素（Ｆｅ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｎｉ、Ｚｎ）各２０ｐｐｍ以下Ｏ₂濃度２００ｐｐｍ除滓性メタルロス率２％公害無し総合判定合格また、上記実施例１〜実施例４において、ＦｅをＭｎに
変更しても同様の効果が得られた。

【００４３】

【実施例５】原料市販銅屑１００％配合（ＪＩＳ・２号線屑レベル）原料前処理無し溶解条件溶解炉５ｔ・重油焚反射炉溶解量４ｔ溶解温度１２００℃±２０℃ 溶解雰囲気大気溶湯中Ｏ₂濃度４０００ｐｐｍＦｅ₂Ｏ₃（工業用原料）添加溶湯重量の２ｗｔ％不活性ガス吹き込み無し除滓剤無し還元木炭を溶湯重量の１ｗｔ％、溶湯表面に添加した後、イソライト製ポーラスプラグ（ＭＰ−７０）２０ｍｍφ３本でＡｒガス１０ｌ／分× ３０分吹き込み。溶湯品質不純物元素（Ｆｅ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｎｉ、Ｚｎ）各２０ｐｐｍ以下Ｏ₂濃度２００ｐｐｍ除滓性メタルロス率３％公害無し総合判定合格

【００４４】

【実施例６】原料市販銅屑１００％配合（ＪＩＳ・２号線屑レベル）原料前処理無し溶解条件溶解炉５ｔ・重油焚反射炉溶解量４ｔ溶解温度１２００℃±２０℃ 溶解雰囲気大気溶湯中Ｏ₂濃度４０００ｐｐｍＦｅ₂Ｏ₃（工業用原料）添加溶湯重量の２ｗｔ％不活性ガス吹き込み無し除滓剤ＳｉＯ₂ ８０％、Ａｌ₂Ｏ₃ ２０％還元木炭を溶湯重量の１ｗｔ％、溶湯表面に添加した後、イソライト製ポーラスプラグ（ＭＰ−７０）２０ｍｍφ３本でＡｒガス１０ｌ／分× ３０分吹き込み。溶湯品質不純物元素（Ｆｅ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｎｉ、Ｚｎ）各２０ｐｐｍ以下Ｏ₂濃度２００ｐｐｍ除滓性メタルロス率２％公害無し総合判定合格

【００４５】

【実施例７】原料市販銅屑１００％配合（ＪＩＳ・２号線屑レベル）原料前処理無し溶解条件溶解炉５ｔ・重油焚反射炉溶解量４ｔ溶解温度１２００℃±２０℃ 溶解雰囲気大気溶湯中Ｏ₂濃度４０００ｐｐｍＦｅ₂Ｏ₃（工業用原料）添加溶湯重量の２ｗｔ％不活性ガス吹き込みＡｒ・４分ランスにより１５ｌ／分×１０分除滓剤無し還元木炭を溶湯重量の１ｗｔ％、溶湯表面に添加した後、イソライト製ポーラスプラグ（ＭＰ−７０）２０ｍｍφ３本でＡｒガス１０ｌ／分× ３０分吹き込み。溶湯品質不純物元素（Ｆｅ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｎｉ、Ｚｎ）各２０ｐｐｍ以下Ｏ₂濃度１８０ｐｐｍ除滓性メタルロス率３％公害無し総合判定合格

【００４６】

【実施例８】原料市販銅屑１００％配合（ＪＩＳ・２号線屑レベル）原料前処理無し溶解条件溶解炉５ｔ・重油焚反射炉溶解量４ｔ溶解温度１２００℃±２０℃ 溶解雰囲気大気溶湯中Ｏ₂濃度４０００ｐｐｍＦｅ₂Ｏ₃（工業用原料）添加溶湯重量の２ｗｔ％不活性ガス吹き込みＡｒ・４分ランスにより１５ｌ／分×１０分除滓剤ＳｉＯ₂ ８０％、Ａｌ₂Ｏ₃ ２０％還元木炭を溶湯重量の１ｗｔ％、溶湯表面に添加した後、イソライト製ポーラスプラグ（ＭＰ−７０）２０ｍｍφ３本でＡｒガス１０ｌ／分× ３０分吹き込み。溶湯品質不純物元素（Ｆｅ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｎｉ、Ｚｎ）各２０ｐｐｍ以下Ｏ₂濃度１８０ｐｐｍ除滓性メタルロス率２％公害無し総合判定合格（実施例１〜実施例８は反射炉を使用した場合である。）また、実施例５〜実施例８において、Ｆｅ₂Ｏ３をＦｅ₃
Ｏ₄、ＦｅＯ、或いは、ＭｎＯ、ＭｎＯ₂に変更しても同
様の効果が得られた。

【００４７】

【実施例９】原料市販銅屑１００％配合（ＪＩＳ２号焼線屑レベル）原料前処理無し溶解条件溶解炉３ｔ・高周波溝型誘導炉溶解量２ｔ溶解温度１２００℃±２０℃ 溶解雰囲気大気溶湯中Ｏ₂濃度８０００ｐｐｍＦｅ添加溶湯重量の０.１ｗｔ％不活性ガス吹き込み無し除滓剤無し還元木炭を溶湯重量の１ｗｔ％、溶湯表面に添加した後、イソライト製ポーラスプラグ（ＭＰ−７０）２０ｍｍφ２本でＡｒガス８ｌ／分× ３０分吹き込み。溶湯品質不純物元素（Ｆｅ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｎｉ、Ｚｎ）各２０ｐｐｍ以下Ｏ₂濃度１９０ｐｐｍ除滓性メタルロス率２％公害無し総合判定合格

【００４８】

【実施例１０】原料市販銅屑１００％配合（ＪＩＳ２号焼線屑レベル）原料前処理無し溶解条件溶解炉３ｔ・高周波溝型誘導炉溶解量２ｔ溶解温度１２００℃±２０℃ 溶解雰囲気大気溶湯中Ｏ₂濃度８０００ｐｐｍＦｅ添加溶湯重量の０.１ｗｔ％不活性ガス吹き込み無し除滓剤ＳｉＯ₂ ８０％、Ａｌ₂Ｏ₃ ２０％還元木炭を溶湯重量の１ｗｔ％、溶湯表面に添加した後、イソライト製ポーラスプラグ（ＭＰ−７０）２０ｍｍφ２本でＡｒガス８ｌ／分× ３０分吹き込み。溶湯品質不純物元素（Ｆｅ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｎｉ、Ｚｎ）各２０ｐｐｍ以下Ｏ₂濃度１９０ｐｐｍ除滓性メタルロス率１.５％公害無し総合判定合格

【００４９】

【実施例１１】原料市販銅屑１００％配合（ＪＩＳ２号焼線屑レベル）原料前処理無し溶解条件溶解炉３ｔ・高周波溝型誘導炉溶解量２ｔ溶解温度１２００℃±２０℃ 溶解雰囲気大気溶湯中Ｏ₂濃度８０００ｐｐｍＦｅ添加溶湯重量の０.１ｗｔ％不活性ガス吹き込みＡｒ・４分ランスにより１０ｌ／分×１０分除滓剤無し還元木炭を溶湯重量の１ｗｔ％、溶湯表面に添加した後、イソライト製ポーラスプラグ（ＭＰ−７０）２０ｍｍφ２本でＡｒガス８ｌ／分× ３０分吹き込み。溶湯品質不純物元素（Ｆｅ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｎｉ、Ｚｎ）各２０ｐｐｍ以下Ｏ₂濃度２００ｐｐｍ除滓性メタルロス率２％公害無し総合判定合格

【００５０】

【実施例１２】原料市販銅屑１００％配合（ＪＩＳ２号焼線屑レベル）原料前処理無し溶解条件溶解炉３ｔ・高周波溝型誘導炉溶解量２ｔ溶解温度１２００℃±２０℃ 溶解雰囲気大気溶湯中Ｏ₂濃度８０００ｐｐｍＦｅ添加溶湯重量の０.１ｗｔ％不活性ガス吹き込みＡｒ・４分ランスにより１０ｌ／分×１０分除滓剤ＳｉＯ₂ ８０％、Ａｌ₂Ｏ₃ ２０％還元木炭を溶湯重量の１ｗｔ％、溶湯表面に添加した後、イソライト製ポーラスプラグ（ＭＰ−７０）２０ｍｍφ２本でＡｒガス８ｌ／分× ３０分吹き込み。溶湯品質不純物元素（Ｆｅ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｎｉ、Ｚｎ）各２０ｐｐｍ以下Ｏ₂濃度２００ｐｐｍ除滓性メタルロス率１.５％公害無し総合判定合格また、実施例９〜実施例１２において、ＦｅをＭｎに変
更しても同様の効果が得られた。

【００５１】

【実施例１３】原料市販銅屑１００％配合（ＪＩＳ２号焼線屑レベル）原料前処理無し溶解条件溶解炉３ｔ・高周波溝型誘導炉溶解量２ｔ溶解温度１２００℃±２０℃ 溶解雰囲気大気溶湯中Ｏ₂濃度８０００ｐｐｍＦｅ₂Ｏ₃（工業用原料）添加溶湯重量の２ｗｔ％不活性ガス吹き込み無し除滓剤無し還元木炭を溶湯重量の１ｗｔ％、溶湯表面に添加した後、イソライト製ポーラスプラグ（ＭＰ−７０）２０ｍｍφ２本でＡｒガス８ｌ／分× ３０分吹き込み。溶湯品質不純物元素（Ｆｅ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｎｉ、Ｚｎ）各２０ｐｐｍ以下Ｏ₂濃度２００ｐｐｍ除滓性メタルロス率２％公害無し総合判定合格

【００５２】

【実施例１４】原料市販銅屑１００％配合（ＪＩＳ２号焼線屑レベル）原料前処理無し溶解条件溶解炉３ｔ・高周波溝型誘導炉溶解量２ｔ溶解温度１２００℃±２０℃ 溶解雰囲気大気溶湯中Ｏ₂濃度８０００ｐｐｍＦｅ₂Ｏ₃（工業用原料）添加溶湯重量の２ｗｔ％不活性ガス吹き込み無し除滓剤ＳｉＯ₂ ８０％、Ａｌ₂Ｏ₃ ２０％還元木炭を溶湯重量の１ｗｔ％、溶湯表面に添加した後、イソライト製ポーラスプラグ（ＭＰ−７０）２０ｍｍφ２本でＡｒガス８ｌ／分× ３０分吹き込み。溶湯品質不純物元素（Ｆｅ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｎｉ、Ｚｎ）各２０ｐｐｍ以下Ｏ₂濃度２００ｐｐｍ除滓性メタルロス率１.５％公害無し総合判定合格

【００５３】

【実施例１５】原料市販銅屑１００％配合（ＪＩＳ２号焼線屑レベル）原料前処理無し溶解条件溶解炉３ｔ・高周波溝型誘導炉溶解量２ｔ溶解温度１２００℃±２０℃ 溶解雰囲気大気溶湯中Ｏ₂濃度８０００ｐｐｍＦｅ₂Ｏ₃（工業用原料）添加溶湯重量の２ｗｔ％不活性ガス吹き込みＡｒ・４分ランスにより１０ｌ／分×１０分除滓剤無し還元木炭を溶湯重量の１ｗｔ％、溶湯表面に添加した後、イソライト製ポーラスプラグ（ＭＰ−７０）２０ｍｍφ２本でＡｒガス８ｌ／分× ３０分吹き込み。溶湯品質不純物元素（Ｆｅ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｎｉ、Ｚｎ）各２０ｐｐｍ以下Ｏ₂濃度１９０ｐｐｍ除滓性メタルロス率２％公害無し総合判定合格

【００５４】

【実施例１６】原料市販銅屑１００％配合（ＪＩＳ２号焼線屑レベル）原料前処理無し溶解条件溶解炉３ｔ・高周波溝型誘導炉溶解量２ｔ溶解温度１２００℃±２０℃ 溶解雰囲気大気溶湯中Ｏ₂濃度８０００ｐｐｍＦｅ₂Ｏ₃（工業用原料）添加溶湯重量の２ｗｔ％不活性ガス吹き込みＡｒ・４分ランスにより１０ｌ／分×１０分除滓剤ＳｉＯ₂ ８０％、Ａｌ₂Ｏ₃ ２０％還元木炭を溶湯重量の１ｗｔ％、溶湯表面に添加した後、イソライト製ポーラスプラグ（ＭＰ−７０）２０ｍｍφ２本でＡｒガス８ｌ／分× ３０分吹き込み。溶湯品質不純物元素（Ｆｅ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｎｉ、Ｚｎ）各２０ｐｐｍ以下Ｏ₂濃度１９０ｐｐｍ除滓性メタルロス率１.５％公害無し総合判定合格（実施例９〜実施例１６は高周波溝型誘導炉を使用した場合である。）また、実施例１３〜実施例１６において、Ｆｅ₂Ｏ３を
Ｆｅ₃Ｏ₄、ＦｅＯ、もしくは、Ｍｎ酸化物に変更しても
同様の効果が得られた。

【００５５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る銅屑
の溶解方法は上記の構成であるから、銅屑を再利用する
場合において、銅屑に混入している不純物元素を選別す
るという繁雑な作業を行う必要がなく、そのままの状態
の銅屑を溶解することにより、成分不良となる全不純物
元素を同時に除去することができるという優れた効果を
有するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】銅溶湯中のＯ₂量と溶湯中の不純物元素の濃度
との関係を示す図である。

【図２】酸化溶解におけるＳｎ除去におよぼす溶解炉の
種類と溶湯中のＳｎ濃度との関係を示す図である。

【図３】銅溶湯中のＯ₂濃度と溶湯中のＰｂ濃度との関
係を示す図である。

【図４】銅溶湯中のＦｅ濃度と溶湯中の不純物元素の濃
度との関係を示す図である。

【図５】銅溶湯の酸化法によるＰｂおよびＮｉ除去にお
よぼすＦｅ₂Ｏ₃の効果を示す図である。

【図６】銅溶湯表面直上のガス濃度と時間との関係を示
す図である。

【図７】銅溶湯中のガス濃度と時間との関係を示す図で
ある。

【図８】銅溶湯表面に木炭を散布・被覆する前の溶湯内
と溶湯表面の状態を示す模式図である。

【図９】銅溶湯表面に木炭を散布・被覆した後の溶湯内
と溶湯表面のガスの分布状態を示す図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者新井基浩兵庫県神戸市垂水区千鳥ケ丘２−２−50 (72)発明者池田隆吉山口県下関市長府紺屋町１−32 (72)発明者吉田栄次山口県下関市長府黒門東町３番Ｆ−301 (72)発明者岡田裕文山口県下関市長府紺屋町１−32 (72)発明者浜中龍介山口県下関市長府黒門東町３番Ｆ−303

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】銅屑を前処理選別を行うことなく溶解原料
の一部または全部として反射炉または誘導炉により大気
溶解を行い、溶解後の溶湯中にＦｅ、Ｆｅ酸化物、Ｍ
ｎ、Ｍｎ酸化物の１種または１種以上を添加してから溶
湯を保持し、溶湯表面に浮遊している滓の除去を行い、
次いで、この溶湯を固体還元剤および不活性ガスの吹き
込みを併用して還元を行った後、鋳造することを特徴と
する銅屑の溶解方法。
【請求項２】銅屑を前処理選別を行うことなく溶解原料
の一部または全部として反射炉または誘導炉により大気
溶解を行い、溶解後の溶湯中にＦｅ、Ｆｅ酸化物、Ｍ
ｎ、Ｍｎ酸化物の１種または１種以上を添加してから溶
湯を保持し、溶湯表面に浮遊している滓を除滓剤を使用
して除去を行い、次いで、この溶湯を固体還元剤および
不活性ガスの吹き込みを併用して還元を行った後、鋳造
することを特徴とする銅屑の溶解方法。
【請求項３】銅屑を前処理選別を行うことなく溶解原料
の一部または全部として反射炉または誘導炉により大気
溶解を行い、溶解後の溶湯中に不活性ガスを吹き込みな
がらＦｅ、Ｆｅ酸化物、Ｍｎ、Ｍｎ酸化物の１種または
１種以上を添加し、溶湯表面に浮遊している滓の除去を
行い、次いで、この溶湯を固体還元剤および不活性ガス
の吹き込みを併用して還元を行った後、鋳造することを
特徴とする銅屑の溶解方法。
【請求項４】銅屑を前処理選別を行うことなく溶解原料
の一部または全部として反射炉または誘導炉により大気
溶解を行い、溶解後の溶湯中に不活性ガスを吹き込みな
がらＦｅ、Ｆｅ酸化物、Ｍｎ、Ｍｎ酸化物の１種または
１種以上を添加し、溶湯表面に浮遊している滓を除滓剤
を使用して除去を行い、次いで、この溶湯を固体還元剤
および不活性ガスの吹き込みを併用して還元を行った
後、鋳造することを特徴とする銅屑の溶解方法。