JPS6045694B2 - 硫化物精鉱から金属鉛を生成する方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、懸濁精錬法によつて硫化物精鉱から実質的に
１段階で鉛を生成する方法に関するものである。

硫化鉛精鉱から始まる従来の金属鉛生成法は、焼結焙焼
およびそうして得た生成物の高炉精錬から成つている。

この方法は鉛生成業において５時以上も支配的てあり、
今日ても世界の金属鉛生成の約８０％はなおこの方法に
よつて行なわれていフる。焼結焙焼の目的は、原料に含
まれている硫黄を分離して、高炉に供給するのに適した
多孔性酸化物を得ることである。

高炉において、この集塊物をコークスおよび適当なフラ
ックスととともに還元条件下て精錬し従つて、鉛および
貴金属は金属に還元し、亜鉛および鉄は酸化物の形で存
在し、脈石および添加フラックスとともにスラグを構成
する。両工程段階において希薄な硫黄同伴ガスおよびフ
ル−ダストが形成する。多くの技術的改良にもかかわら
ず、前述の２段階方法にはいくつかの欠点がある。

この方法は熱の節約に関して不利である。焼結段階にお
いて、焙焼反応は強度に発熱性であり、従つて、焼結温
度を制限し低いＳ含有量（約１％）および適当なＰｂ含
有量（４０〜５０％）で焼結物を生成するために、鉛精
鉱および残りの供給原料を循環低温焼結物と混合しなけ
ればならない。豊富な精鉱によつて生じる困難を避ける
ため、循環物質の割合は供給原料の２１３までである。
これによつて原鉱選鉱が無用になることがある。高炉に
おいて、脈石を融解するのに熱が必要であり、よつてコ
ークスは燃料として、かつ還元剤として必要である。焼
結焙焼／高炉処理の他に、直接生成法が１９６０年代か
ら開発されてきた。該方法において目的は、下記の式に
従つて鉛精鉱を直接金属鉛およびスラグに融解すること
である。すなわち直接処理法は焼結焙焼法より著しく有
利である。

すなわち（１）焼結工程における高い循環負荷を５避け
ることができる。（２）精鉱中の硫化物の熱含量を利用
することができるのて直接処理の熱の節約はより有利て
ある。（３）直接法には純粋な酸素を使用できる。（４
）該方法からのＳＯ２ガスは焼結法のＳＯ２ガスより濃
度が高い。（５）汚染焼結相が排除さ５れて作業および
環境衛生状態がより良好になる。直接鉛生成法は主に懸
濁精錬あるいは注入精錬に基づいている。注入精錬にお
いて、一般に精錬装置として転炉式の炉が使用される。

精鉱は好ましくは、酸素もこそうであるように融成物表
面下でペレット状で供給する。１つの代用例では、精鉱
を反射炉式の炉の屋根からペレット状で供給することが
可能であるが、使用しなければならない酸素は融成物に
注入する。

スラグの鉛含有量は石炭粉を注入するこ４とによつて低
くなる。注入精錬において、酸素および精鉱間の反応は
融解相で生じる。Ｌｕｒｇｉによつて開発された方法は
部分的に直接法である。

すなわち精鉱を部分的に焙焼してその中のＰｂＳ／Ｐｂ
Ｏ比が約１になるようにする。この生成物を回転炉で精
錬する。その結果、約０．４％の硫黄を含有している金
属鉛および１５〜３０％の鉛を含有しているスラグが得
られる。スラグ中の鉛は、融成物に石炭を注入すること
によつて同じ炉装置で還元して、スラグ中に残つている
鉛含有量が１〜２％になるようにする。ＢＯｌｊｄｅｎ
の方法においては、精錬は電気炉で行ない該電気炉には
部分的に予備焼結した鉛焼結物フを電極間で空気ととも
に懸濁液の形で導入する。

生成されたスラグの鉛含有量は約４％であり、鉛の硫黄
含有量は３％である。硫黄含有量が高いため、鉛は精製
前に転炉でさらに処理する。電気炉において鉛の約４０
％は揮発し、これを再循環させ二 る。出願人会社（０
ｕｔ０ｋｕｍｐｕ）によつて１９６＠．代に開発された
方法においては、鉛精鉱は空気とともに懸濁液の形でフ
ラッシュ◆スメルチング炉の反応シャフト中に供給する
。

十分高い温度を維持するため炉中でさらに燃料を使用す
る。こうして生成された鉛は高い硫黄含有量を有するが
、これは転化させず代わりにＰｂＳの偏折のため冷却し
、このＰｂＳをスラグのＰｂＯと反応させて金属鉛を得
る。鉛の３０％以上はフラッシュ・スメルチング炉中で
揮発する。Ｋｉｖｃｅｔの方法においては、鉛精鉱を酸
化し、サイクロンで鉛の大部分をスラグ中の酸化物の形
にするのにはるかに十分なだけ精錬する。

酸化鉛は、懸濁精錬炉に隣接する電気炉で金属状態に還
元する。ＣＯｍｉｎｃＯの方法（米国特許第３８４７５
９５号）においては、精鉱および酸素に富むガスの懸濁
液ノズルを介して融解スラグの表面上および表面下に吹
込む。

炉は硫化鉛および酸素間の反応が気相で生じる実際の反
応シャフトを有していないが、明らかに部分酸化はここ
でも気相で生じる時間がある。反応は融成物表面下で継
続し、従つてその結果、鉛に富むスラグおよび硫黄をほ
とんど含有していない鉛が得られる。炉から酸化物の形
で鉛を含有しているスラグのみを回収するように、精鉱
中の全鉛量を酸化してもよく、その場合それは電気炉で
別個に還元しなければならない。またＷＯＲＣＲＡは懸
濁精錬式の鉛生成法について開発作業を行なつた。

しかしながらこの方法においては、酸素の一部はランス
を介して融成物中に供給する。その結果、硫黄を含有し
ている鉛および鉛を含有しているスラグが得られる。金
属およびスラグは反対方向に流れるようにし、よつてそ
れらは互いに接触しており金属中の硫化鉛はスラグの酸
化鉛と反応し、よつて金属鉛を生成する。出願人会社（
０ｕｔ０ｋｕｍｐｕ０ｙ）は最近さらに２つの新しい懸
濁精錬法を開発した。

一方の方法においては、精鉱の全鉛含有量を燻蒸する。
懸濁精錬／燻蒸は還元あるいは酸化によつて行なうこと
ができる。還元精錬／燻蒸法からはＰｂＳ蒸気が得られ
、この蒸気を冷却し酸化して金属鉛を生成する。酸化条
件下ではこの方法からＨＯ蒸気が得られ、これをさらに
還元によつて処理して金属鉛融成物を得る。他方の懸濁
精錬法は、まず第一に、多量のスラグ形成物質を含有し
ている極めて少ない精鉱の場合を意図している。

この方法において、条件は、懸濁精錬炉においてただ１
つの融解相が得られるように選択し、これを電気炉でさ
らに処理する。フル−ダストの処理には注意を払い、フ
ル−ダスト中の酸化鉛の大部分は懸濁精錬炉の吸上げシ
ャフト中に供給したスラグ形成物質の助けによつて融解
状態て炉に戻すことができる。多量の鉛を含有している
高品位精鉱に対して、かつ鉄およびスラグ形成物質の割
合を低くして、懸濁精錬法に基いた単段階方法が開発さ
れた。

この方法においては、実質的に純粋な酸素または酸素に
富むガスを使用し、懸濁精錬炉から得た金属鉛は硫黄が
少なく従つて中間処理無しで精製することができる。最
小量のスラグ形成物質の結果、生成されるスラグの量は
極めて少ない。最も有利な場合、スラグ中の鉛の量は最
小であるので生成されるスラグは廃スラグである。従つ
て本発明の目的は、懸濁精錬法によつて実質的に１段階
て硫化物精鉱から金属鉛を生成する方法を提供すること
である。

本発明の好適な実施態様を添付図面を参照して以下説明
する。

精鉱および酸素または酸素に富む空気を、フラツシユス
メルチングまたは懸濁精錬炉の屋根から精鉱バーナー１
を介して懸濁液の形で反応シャフトすなわち懸濁精錬区
域２中に供給する。

精鉱および酸素は、精鉱中の鉛の主要部分が金属鉛の形
で得られるような割合で供給する。 フラツシユスメル
チング炉中の懸濁液の方向を９０度転換した際、懸濁液
中の融解／固体物質の主二 要部分はガスから分離して
沈降タンク３の座に沈降する。沈降タンク３で懸濁液か
ら分離した２酸化硫黄同伴ガスは、機械的ダストおよび
溶滴（例えば鉛化合物）を含有している。 吸上げシャ
フトすなわち上昇流区域４は、実際ｌ は融解ダスト
セパレータすなわち高温サイクロンから成り、ここから
無塵ガスが開口５を介して発生する。

ガスを接線運動させ、これによつてガスに含まれた溶滴
はサイクロンの壁に投げつけられ通路６を介して沈降ク
ンクに流入する。通路６は融成物表面７の下で終わつて
いるため、通路６は下方に流れる溶滴がガスに接触しな
いように配設した。ガスをサイクロン４に入れるための
接線入口開口８は、融成物液面より上に設け、ガスが適
度な圧力損失で可能な最高速度を有するような寸法にし
た。気相中に存在する蒸気の化合物の実質的な部分をサ
イクロンの助けによつて分離するために、ガスをサイク
ロンの前に点９で冷却剤例えば水の助けによつて冷却し
てもよい。第４図は、例えは酸素圧力１０−７てガスを
１２００′Ｃから１１００゜Ｃに・冷却した場合、鉛の
化合物は３００ｆ／Ｎイを越えて凝縮されることを示す
。これらは気相中に小滴状て残り、サイクロンの助けに
よつて分離することができる。 融成物はスラグおよび
その下の金属鉛層から成フる。

スラグの量は少なく、最も有利な場合は廃棄することが
できる。しかしながら、しばしばスラグは、価値金属を
回収するため電気炉でさらに処理しなければならない。
沈降タンク３から得た金属鉛は精製するのに適している
。５ 従来の焼結工程の鉛生成法においては、硫化鉛を
下記の式に従つて完全酸化する。

すなわち前述のように、直接鉛生成法においては部分酸
化Ｏのみを目的としている。すなわち ＡＫ八Ｊ 噸Ｖ
Ｚ番 ■Ｉ − 一乙 Ｐｂ−Ｓ−０系においては、ＳＯ２分圧が１気圧より低
い場合金属鉛は１１００゜Ｃ以上の温度で安定てある。

形成された鉛融成物はいくらかの硫黄を含有しており、
鉛融成物上のＰｌＯを含有しているスラグと平衡状態に
ある。スラグ中のＰｂＯの量は、スラグの組成およびス
ラグ上方のガスの酸素ポテンシャルに基く。直接鉛生成
法によつて精製に適した金属鉛を得たい場合、鉛の硫黄
含有量が０．１〜０．５％程度であれば有利である。

硫黄含有量０．５％の金属鉛と平衡状態にあるスラグは
、１２００℃でＨＯの形で約２５％の鉛を含有している
。

スラグ中の鉛の量は工程技術の手段によつて調節するこ
とができる。すなわち、１工程中の温度の変化によつて
スラグの鉛含有量が変化し、従つて鉛含有量は温度が増
加するとともに低下し、スラグは同じ硫黄含有量を有す
る金属鉛となお平衡状態にある（第３図）。

２ スラグの組成を変えることによつて、特にＣａＯ＋
ＦｅＯ／ＳｉＯ２比を増加させることによつて、スラグ
中の鉛の量を低下させることが可能である。

スラグ中の酸化鉛をけい酸塩（ＰｂＯ．ＳｉＯ２）に結
合させる。石炭（ＣａＯ；ＭｇＯの量もＣａＯとして計
算した）は円Ｏより強度に塩基性であるため、スラグに
石灰を添加することは、石灰をけい酸塩（ＣａＯ．Ｓｉ
Ｏ２）に結合させ酸化塩を遊離させるという効果がある
。反応シャフトから来る懸濁液はなお少量の硫化鉛を含
有しており、これは遊離酸化鉛を金属状態に還元する。
ＣａＯ／ＳｊＯ２比は約１が好都合である。３ スラグ
中の鉛量は酸化度の変化によつて左右することができる
。

精製に対する金属鉛の適性は、硫黄含有量の他に金属の
銅含有量によつても影響される。精製段階て金属鉛中の
硫黄は硫化銅（ＣＬｌ２Ｓ）として偏析する。精鉱中に
銅がある場合、懸濁清錬における酸化度は銅の大部分が
金属鉛に入るように調節することができる。硫黄含有量
も高いままになるが、精製段階で除去することができる
のでこれによつて損害は生じない。酸化度が低い場合、
鉛の小部分はＰｌＯに酸化されスラグになり、よつて鉛
の大部分は金属鉛として回収することができる。上述の
スラグの鉛含有量を調節する方法に加えて、沈降タンク
中のスラグを、強力な還元剤、例えば石炭粉の助けによ
つて、かつ（または）還元ガスの助けによつて還元する
ことができる。

またスラグは鉛、および亜鉛等の他の非鉄金属を回収す
るため電気炉で処理してもよい。電気炉で処理するスラ
グの量、特にその中の鉛の量は少なく、鉛の実質的な部
分は懸濁精錬炉の沈降タンクで金属鉛の形で既に得られ
たので、この方法は経済的７である。 沈降タンク中の
スラグの鉛含有量が低い場合、吸熱還元反応において必
要な熱量は小さく還元は沈降タンクで行なうことができ
る。

沈降タンク中のスラグの鉛含有量が高い場合、電気炉で
還元をク行なうのがより有利である。フラツシユスメル
チング炉の沈降タンクにおいても電気炉においても、還
元はスラグ相あるいは金属鉛相に注入することによつて
行なう。電気炉を使用する場合、十分な還元剤を注入し
て酸化鉛を含有しているスラ７グの電極に対する腐食効
果を防止する。電気炉は継続して動作しており、炉から
廃スラグを流出させこれを粒状にし、金属鉛を例えばサ
イホンで流出させる。 鉛生成工程の動作温度で、鉛化
合物、特に硫化ｌ鉛（沸点１３３７温）および酸化鉛（
沸点１５３７塩）は高い蒸気圧を有する。

鉛化合物の蒸気圧は、温度とは別に気相の酸素圧力にも
基いている。この方法に従つて、フラツシユスメルチン
グ炉中の酸素圧力を、気体鉛化合物の量が１１００〜１
３００゜Ｃの温度範囲内で最小になる範囲内になるよう
に調節するよう努める。第４図によれば、これは酸素圧
力を気相で１０−５〜１０−７内になるように調節する
ことを示す。その場合、精鉱中の鉛の可能な最小部分が
フル−ダストとともに吸上げシャフト中に逃れる。 ま
た、フラツシユスメルチング炉の吸上げシャフトで融解
ダストセパレータを使用することによつて、工程中のフ
ル−ダスト損失を低減するよう努めた。

ガスが融解ダストセパレータすなわち高３ 温サイク
ロンを通過する際、ガスを接線運動させる。これによつ
て融解状態でガス中に存在するダストはサイクロンの壁
に投げつけられ、そこでダストは粘着性になり壁に沿つ
て流れ落ちる。高温サイクロンを通過する排ガス、およ
びダストをボ４ イラに導入し、そこでガスを冷却す
る。ダストはボイラおよびボイラの後に下方に続く電気
フィルタから除去し、空気作用でダストピンに送り、そ
こからダストをフラツシユスメルチング炉の反応シャフ
ト中に供給する。本方法に従つて循環させなければなら
ないフル−ダストによつて構成される循環負荷は低く、
その中の化合物（例えば硫酸塩）は工程の熱平衝および
酸化条件にさほどの影響を及ぼさない。

試験運転を行なつたところ、本発明の方法によつて精鉱
のほぼ全鉛含有量（９０％以上）がフラツシユスメルチ
ング炉の沈降タンクから回収されることがわかつた。本
発明を１実施例を挙げてさらに説明する。

実施例１０００ｋ９の精鉱をフラツシユスメルチング炉
中に供給し、該精鉱のＰ暗有量は７２．７％であつた。

精鉱１トン当たり１０７Ｎイの酸素および２８．５ｋｇ
のフラックス物質を供給し、フルーグストを循環させた
。６９４ｋ９の金属鉛がフラツシユスメルチング炉から
流出し、Ｐｂ２５．６％を含む１８２ｋ９のスラグが生
成された。

スラグ温度は１２５０′Ｃであつた。電気炉からの金属
鉛の硫黄含有量は０．１％を下回り、スラグの鉛含有量
は２．８％であつた。精鉱中に含まれた鉛のうち９３．
５％を精製のためフラツシユスメルチング炉で回収する
ことができ、フラツシユスメルチング炉および電気炉の
総合収量は９７．２％であつた。損失は廃スラグになつ
た鉛および電気炉で揮発した鉛から成つた。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の方法と関連して使用する炉装置の、
第２図の線Ｂ−Ｂに沿つた縦断面図、第２図は第１図の
線Ａ−Ａに沿つた断面図、第３図は異なる温度で金属鉛
の硫黄含有量とスラグの鉛含有量との関係を示し、第４
図は異なる温度で気相の酸素圧力と気相中の鉛化合物の
量との関係を示す。 １・・・・・・精鉱バーナー、２・・・・・・反応シャ
フト、３・・・・沈降タンク、４・・・・・・吸上げシ
ャフト、５・・・開口、６・・・・・・通路、７・・・
・・・融成物表面、８・・・・・・入口開口。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 硫化鉛精鉱から懸濁精錬法によつて実質的に１段階
   で金属鉛を生成する方法において、（イ）微細に分散し
   た硫化鉛精鉱および酸素または酸素に富む空気およびフ
   ラックスを懸濁精錬区域２の上部に供給して、懸濁液を
   形成した硫化鉛を硫黄含有量が０．１〜０．５重量％の
   金属鉛に酸化し、（ロ）沈降タンク３で形成するスラグ
   の鉛含有量を、温度、スラグ中のＦｅＯ＋ＣａＯ／Ｓｉ
   Ｏ＿２の比率および酸化度を共にまたは別個に調節する
   ことによつて調節し、かつ（または）スラグを還元し、
   （ハ）気相の酸素圧力を、ガスの鉛含有量が最小になる
   範囲内になるように調節し、（ニ）上昇流区域４におい
   て、フルーダストおよび溶滴を含有しているガスに対し
   てサイクロン分離を行なつて、フルーダストおよび融解
   鉛を沈降タンク３に戻して、沈降タンクから得られる金
   属鉛の量が精鉱中に含まれた鉛量の実質的な部分になる
   ようにすることを特徴とする上記方法。 ２ スラグあるいは金属鉛相に石炭粉を注入することに
   よつて、スラグ中の酸化鉛を沈降タンク３で還元するこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の方法。 ３ スラグ中の酸化鉛の還元は、スラグあるいは金属鉛
   相に石炭粉を注入することによつて電気炉で行なうこと
   を特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の方法。 ４ 気相の酸素圧力は、温度が１１００〜１３００℃で
   あるとき１０＾−＾５〜１０＾−＾７の範囲内になるよ
   うに調節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。 ５ 沈降タンクから得られる鉛の量は、精鉱中に含まれ
   た鉛量の約９０重量％であることを特徴とする前記特許
   請求の範囲のいずれかに記載の方法。