JPS6411697B2 - - Google Patents

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JPS6411697B2
JPS6411697B2 JP27509686A JP27509686A JPS6411697B2 JP S6411697 B2 JPS6411697 B2 JP S6411697B2 JP 27509686 A JP27509686 A JP 27509686A JP 27509686 A JP27509686 A JP 27509686A JP S6411697 B2 JPS6411697 B2 JP S6411697B2
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reduction
flame
coke
oxygen
fuel
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JP27509686A
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Semion Bikutorobitsuchi Gurigori
Edowaado Oniiru Chaaruzu
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Vale Canada Ltd
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Vale Canada Ltd
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  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)

Description

【発明の詳现な説明】
本発明は、銅、ニツケルおよびコバルトの抜出
冶金の分野に関する。曎に詳现には、本発明は、
これらの金属を含有する各皮の原料および䞭間材
料の還元補錬法に関する。 技術の背景および問題点 䞀般に、卑金属を含有する原料および䞭間材料
は、぀の䞻カテゎリヌに分類できる。カテゎ
リヌは、非鉄卑金属および実質量の鉄を含有する
各皮の原料および䞭間材料を衚わす。このような
材料の還元補錬の䞻目的は、非鉄卑金属をこれら
の金属を金属およびたたは硫化物圢で含有する
高濃瞮液盞に分離し、か぀倧郚分の鉄を経枈的に
奜郜合なように非鉄金属を䜎い濃床しか含有しな
い廃棄スラグの圢で排陀するこずにある。 この皮の冶金技術は、ニツケルラテラむト鉱
石、郚分焙焌硫化ニツケル粟鉱、完党焙焌銅粟鉱
〓焌物、および各皮のポリメタリツク原料たた
は䞭間材料ダストを含めおを凊理する際に珟
圚適甚されおいる。非垞に小数の時代遅れの蚭備
を陀いおは、この技術は、珟圚䞻ずしお還元条件
䞋での電気炉䞭で実斜されおいる。 還元電気補錬は、非鉄金属を鉄から分離する点
で党く有効であるこずが立蚌されたずしおも、こ
のプロセスは、倧きい資本支出および操䜜費を䌎
う。曎に、倧抵の堎合に、䟛絊材料の非垞に泚意
深い高䟡な調補を必芁ずする。䟋えば、ニツケル
ラテラむト鉱石は、よく予備還元され、か぀予熱
されなければならず硫化ニツケル粟鉱は郚分的
か぀正確に脱硫され、䞊びに凝集されなければな
らず銅〓焌物はできるだけ少ない硫黄含有を含
有しなければならないなどである。曎に、還元電
気補錬法を䜿甚するこずを遞択する非鉄金属補造
業者は、電力を賌入するか自己の電力ステヌシペ
ンを建蚭するかずいう遞択に盎面する。第䞀の堎
合には、補造業者は電力の䟛絊者に経枈的に䟝存
するようになり、䞀方第二の堎合には、䞀局倧き
い資本支出が必芁ずされる。還元電気補錬テクノ
ロゞヌのもう぀の欠点は、還元炉に䟛絊すべき
材料が最もしばしば埮粉砕であるのに察しお、䟛
絊原料が䟋えば団鉱たたはペレツトの圢の密な䜎
倚孔床材料である時に電気炉の最善の熱性胜が達
成されるずいう事実から起こる。埮粉砕材料が電
気炉で還元補錬される時には、倚数の望たしくな
い珟象、䟋えば䟛絊材料ぞの䞍良の熱䌝達、䞍必
芁な皋高床のスラグ過熱および炉耐火壁ぞの熱流
束、䟛絊材料に添加される固䜓還元剀の時期尚早
の無甚な燃焌、硫黄含有ガスの発生などが生ず
る。最埌に、䟋えばフラツシナ補錬に察立するも
のずしおの電気補錬は、非鉄金属の粟鉱に含有さ
れる硫化物状硫黄sulfidic sulfurの酞化から
の゚ネルギヌを利甚する胜力が限定されおおり、
それ故゚ネルギヌ効率の良い方法ではない。曎
に、還元電気補錬は、特に鉄およびシリカに関し
お䟛絊材料およびスラグ組成の倉動に非垞に敏感
である融通性のない方法である。 非鉄卑金属を含有する材料の他のカテゎリヌ
は、もしあ぀おも実質量の鉄を含有しない各皮の
䞭間補品を衚わす。この堎合の還元補錬の䞻目的
は、実際䞊酞玠を含たず、か぀最終補品ずしお、
たたは曎に他の凊理、䟋えば粟錬たたは他の金属
ずの合金化堎合次第でのための半補品ずしお
奜適である溶湯を調補するこずからなる。このカ
テゎリヌの倚数の材料のうちには、酞化ニツケ
ル、酞化コバルト、酞化銅、硫化銅たたは硫化ニ
ツケルたたはNiCu金属性物質ずこれらの硫化物
ずの混合物䟋えば、埐冷し、次いで粉砕したニ
ツケル―銅転炉マツトの分離からの粟鉱、各皮
の湿匏補錬沈殿、䟋えば郚分酞化された銅セメン
ト、ニツケルおよびコバルトの氎酞化物および
たたは炭酞塩、および倚くの他のものを挙げるこ
ずができる。これらの物質も、倧抵の堎合、党く
埮粉砕状である。それらは倚数の方法で凊理でき
るが、叀いテクノロゞヌ、即ち反射炉補錬たたは
転炉補錬が䜿甚されなければ、最もしばしば、そ
れらも電気炉で還元され、か぀補錬される。硫黄
を排陀する焙焌操䜜が、還元補錬前に時々必芁ず
される。 このように、埮粉砕材料の還元補錬は、非鉄卑
金属の冶金においお広い応甚を有するこずが明ら
かである。還元補錬は、倧抵の堎合、電気炉で実
斜され、このプロセスは前に既述の倚数の重倧な
欠点によ぀お特城づけられる。 非鉄卑金属を含有する材料の新しい還元補錬法
を開発する際の䞻な動機は、資本支出および操䜜
費を䜎枛するこず、䞊びに䞻芁な゚ンゞニアリン
グおよび操䜜倉化を斜す必芁なしに各皮の材料を
凊理する操䜜融通性を䞎えるこずに関する。新し
いプロセスは、゚ネルギヌ効率が良くか぀公害の
ないものであるべきである。同様に、取り扱われ
るべき倧郚分の材料が既に埮粉砕されおいるか必
芁な時には容易に粉砕できるずいう事実の十分な
利点をずるこずができるべきである。 盎接関連する埓来技術 酞化鉱石たたは粟鉱から鉄を補造する倚数の新
しい還元補錬法が、近幎開発されおいる。これら
のうちの最も将来有望な぀の方法が、Journal
of Metals、1982幎月、第39頁〜第48頁に発衚
されたJ.J.ムヌアによる論文「補鉄鋌のための新
しい盎接補錬法の詊隓」においお詊隓されおい
る。これらの各々は、(1)予熱および郚分予備還
元、(2)その埌の最終還元および溶融の連続段法
であり、埗られる補品は高炭玠溶鉄である。 これらの぀の方法のうち、INRED法は、本
発明ず共通の若干の特城を有しか぀非鉄金属を含
有する酞化物状材料を凊理するのにも適しおいる
ず䞻匵されおいるので、特に興味がある。この方
法は、Ironmaking and Steelmaking、1979幎、
第巻第号第235頁〜第244頁に発衚されたH.I.
゚ルバンダヌ、I.A.゚デンりオヌルおよびS.C.J.
ヘレスタムによる論文「埮现粒酞化鉄および粟鉱
のボリヌデン・むンレツド補錬還元法」に前に詳
述され、Iron and Steel Engineer、1982幎
月、第57頁〜第80頁に発衚されたH.I.゚ルバンダ
ヌによる論文「むンレツド法―加熱金属の回転補
法」に埌に詳述されおいる。 この方法においおは、フラツシナ補錬炉および
電気補錬炉は、フラツシナ補錬炉を電気炉の䞊に
蚭眮しお組み合わせお぀の反応噚ずする。この
方法の第䞀段においお、埮粉砕酞化鉄を石炭粉末
およびフラツクスず混合し、それらの混合物をガ
ス状酞玠流䞭でフラツシナ補錬炉に泚入する。石
炭を郚分燃焌しか぀郚分炭化しおコヌクスずし、
䞀方酞化物を溶融しか぀予備還元しおりスタむト
FeOずする。 この方法の第二段においお、生成されおいるコ
ヌクスを含めお予備還元加熱材料を電気炉䞭で捕
集する。溶融FeOおよびコヌクスの粒子は、電気
炉䞭に前に蓄積された装入物の衚面䞊に萜䞋し、
その䞭に倚量の半溶融高粘皠ベヌスト塊を圢成す
る。金属鉄ぞのりスタむトの還元の吞熱反応のた
め、塊は迅速に1450℃に冷华する。電気炉内の装
入物䞊方氎準は、海綿鉄、コヌクス、未還元溶融
物および燃焌石炭からなる。FeOの最終還元およ
び海綿鉄の溶融は、電極の回りの䞋方氎準で行な
われる。加熱金属は、郚分的に沈められた床たた
はコヌクスを含有するスラグ济の䞋に捕集され
る。 フラツシナ補錬垯内での石炭の郚分燃焌から生
ずる廃ガスおよび電気炉から䞊がる䞀酞化炭玠
は、フラツシナ補錬宀の䞊郚䞭の二次および䞉次
酞玠secondary and tertiary oxygenで燃焌
される。その結果、フラツシナ補錬宀を去るガス
の枩床は、玄1900℃である。これらのガスの熱
は、也燥スチヌムを補造するのに利甚され、この
也燥スチヌムは電気炉および酞玠プラントに必芁
ずされる電気゚ネルギヌを発生するのに䜿甚され
る。熱をスチヌムから電気゚ネルギヌに倉換する
効率は、玄35である。 65Fe赀鉄鉱粟鉱を凊理する際の石炭および
酞玠の党消費量は、それぞれ粟鉱の玄40重量お
よび60重量である。これらの倀においお、プロ
セスぱネルギヌ自足できる。 INRED法の぀の重芁な特城、即ち(a)石炭粉
末が燃料ずしおずずもに還元剀ずしおも䜿甚され
る唯䞀の物質であるこず、および(b)粟鉱―石炭―
酞玠ゞ゚ツト䞭の条件が過剰の固䜓炭玠が垞時存
圚するような条件であるこずが、蚘茉されなけれ
ばならない。䟛絊石炭の䞀郚分のみが、燃焌され
る。埓぀お、ゞ゚ツト䞭での曝気比aeration
ratioは、50未満であり、それ故ゞ゚ツト燃
焌ガスはほずんど排他的に䞀酞化炭玠からなるに
ちがいない。これらの状況䞋では、燃焌は非垞に
効率が悪く、ゞ゚ツト火炎枩床は100に合理的
に近い曝気比を有するこずができる枩床よりもは
るかに䜎い。 INRED法の぀の修正法が、米囜特蚱第
4087274号明现曞および第4388110号明现曞に蚘茉
のように黄鉄鉱、磁硫鉄鉱、黄銅鉱、法鉛鉱、ペ
ントランド鉱などを含有する埮粉砕硫化物状材料
の凊理法ずしお提案された。 米囜特蚱第4087274号明现曞によれば、方法は、
䞀方を他方の䞊に垂盎に䜍眮決めされた぀の連
続的に連結された反応垯で行われる連続段階か
らなる。反応噚の最䞊郚である第䞀垯においお、
金属硫化物含有材料を酞玠での燃焌酞化に付
し、それによ぀お補造される加熱金属酞化物含有
材料は䞋方に萜䞋しお第二垯に入る。 第二垯においお、埮粉砕固䜓炭玠質還元剀を酞
玠含有ガス流に導入し、その䞀郚分をコヌクスに
倉換しながら還元剀の郚分燃焌のみを生ずるのに
十分な皋䜎い曝気比で燃焌する。金属酞化物含有
材料をこの垯を通しお䞋方に萜䞋させながらその
䞭で郚分還元し、コヌクス化還元剀ず䞀緒に第䞉
垯に入り、この第䞉垯においお郚分還元物質およ
び固䜓炭玠からなる実質䞊固䜓の生成物焌結
䜓を生成する。 第䞉垯は、前蚘INRED法ず本質䞊同じ電気炉
である。この垯においお、最終還元および焌結䜓
の溶融が起こる。 酞化条件が反応噚の最䞊郚で埗られ、䞀方匷い
還元条件が぀の䞋郚垯で支配的であるこずが明
らかである。これらの぀の䞋郚垯で生成される
いかなる還元ガスも、酞玠を第䞀垯内およびその
盎䞋の反応噚の䞊郚氎準で䟛絊するこずによ぀お
燃焌される。この修正法は、非鉄金属の遞択回収
を䞎えず、硫化鉄粟鉱を凊理するこずのみに䜿甚
できる。曎に、硫化鉱物を燃焌するこずに加え
お、垯およびからの還元ガスもそこで燃焌さ
れるので、倧過剰の熱が第䞀垯内に存圚する。 米囜特蚱第4388110号明现曞に係るINRED法の
別の修正法は、炭玠含有燃料およびたたは還元
剀がINRED反応噚にもはや添加されず、金属酞
化物の予備還元が起こらず、か぀コヌクス含有焌
結䜓の生成が起こり、もしあ぀おも非垞に限定さ
れた量のみの溶融非鉄金属が反応噚内で生成され
るので、前蚘論文および米囜特蚱第4087274号明
现曞に蚘茉の抂念からの䞻な逞脱を衚わす。この
修正法は、単玔に酞玠過剰およびシリカフラツク
スの存圚䞋で硫化物状材料を自溶性炎フラツシ
ナ補錬しお、硫黄が貧匱なシリケヌト溶湯を調
補し、その埌非鉄金属盞が反応噚で圢成されるな
らば、シリケヌト盞からいかなる非鉄金属盞も分
離し、最埌に少なくずも぀の曎に他の炉で以
䞊の段階においお遞択還元によ぀おシリケヌト盞
に存圚する非鉄金属を回収するこずからなる。こ
のように、INRED反応噚に加えお、少なくずも
もう぀の別個の炉が、溶融シリケヌト盞の遞択
還元を行うのに必芁ずされる。この修正法は、単
玔に還元補錬法ではなく、非鉄金属を含有するシ
リケヌトスラグの補造法であり、このスラグは次
いでこれらの金属を遞択的に回収するためにそれ
自䜓既知の方法で還元されなければならないこず
が明らかである。 長い間、冶金者は、燃料の郚分䞍完党燃焌
から生ずる還元炎においお埮粉砕酞化物から溶融
金属を盎接補造する段法を開発する魅力に興味
をそそられおいた。このような興味のあるアむデ
アの䟋は、米囜特蚱第774930号明现曞、第817414
号明现曞、第1847527号明现曞、第4421552号明现
曞、加囜特蚱第864451号明现曞、および゜連の発
明者蚌第86983号明现曞および第199397号明现曞
に芋出すこずができる。特に、米囜特蚱第
4421552号明现曞は、埮粉砕コヌクス、石炭たた
は他の還元剀燃料を䜿甚しお銅金属を完党焙
焌〓焌物の還元フラツシナ炎補錬によ぀お完
党焙焌硫化銅―硫化鉄粟鉱〓焌物から補造す
る方法を意図しおいる。〓焌物を同䞀バヌナヌを
通しおの酞玠および還元剀ずずもに還元フラツシ
ナ補錬垯に装入する。酞玠および還元剀の量は、
〓焌物の銅含量の還元および溶融を行぀お溶鉄シ
リケヌトスラグを調補するのに十分である。スラ
グは、銅含量玄を有するので廃棄前に曎に他
の凊理に付されるべきであり、埐冷―摩砕―浮遞
スラグクリヌニングテクノロゞヌが廃棄スラグを
埗るのに意図される。 䞍幞なこずに、これらの段炎フラツシナ
還元補錬法のいずれも、鉄たたは非鉄金属の補造
甚の工業的応甚法ずはな぀おいない。これらの
段法に䌎う䞻な困難は、以䞋の考慮を包含する。
炎䞭での非鉄金属の埮粉砕酞化物の高床の還元
は、非垞に高還元ポテンシダルを有する燃焌ガス
を䜿甚しおさえ埗るのが極めお困難である。他
方、炎䞭での燃焌ガスの還元ポテンシダルの増倧
は、燃料曝気比が燃料の非垞に䜎床の燃焌のみが
達成されるように枛少されるこずを必芁ずする。
しかし、燃焌が䞍完党になければなる皋、燃料発
熱力calorific powerの利甚の点で効率が䜎
く、理論火炎枩床が䜎い。この盞互関係を䟋ずし
おメタンおよび酞玠を䜿甚する第図に定量的に
図瀺する。第図䞭、燃料曝気比は、所定量のメ
タン圓たり䟛絊される酞玠の実際量÷このメタン
の完党燃焌を生ずるのに必芁ずされる酞玠の理論
量×100である。第図䞭曲線によ぀お衚わさ
れる1600℃で入手できる正味熱は、この枩床で燃
焌の結果ずしお入手できる熱量kcalCH4グラ
ムモルである。第図䞭曲線によ぀お衚わさ
れる燃焌ガスの還元ポテンシダルは、H2CO察
H2OCO2の容量濃床比である。第図䞭曲線
によ぀お衚わされる理論火炎枩床は、酞玠でのメ
タンの燃焌の結果ずしお発珟する枩床である。第
図䞭のすべおのデヌタは、絶察圧力気圧、メ
タンおよび酞玠の初期枩床20℃に察しお䞎えられ
る。䞀般に、第図䞭の盞互関係は、メタン以倖
の燃料、䟋えば油たたは石炭の堎合にも成立す
る。 第図は、燃焌ガスの還元ポテンシダルを匷化
するこずにより、即ち燃料曝気比を枛少するこず
により炎䞭での埮粉砕金属酞化物の還元を高めよ
うずするいかなる詊みも䞍可避的に燃料発熱力の
盎接利甚効率の劇的枛少ず関連づけられるこずを
瀺す。䟋えば、曝気比50でのメタンの燃焌は、
100に近い曝気比で入手できる正味熱の玄20
のみを生ずる。曎に、曝気比50での理論火炎枩
床は、100に近い曝気比によ぀お䞎えられる理
論火炎枩床よりも玄500゜摂氏単䜍䜎い玄2275
℃である。この䜎い理論火炎枩床は、炎からの攟
射によ぀お䌝達される熱の2.2倍だけ䜎䞋する。 このように、莫倧な䞍経枈な量の燃料、䞊びに
酞玠が、米囜特蚱第4421552号明现曞で意図され
る方法、たたは埮粉砕非鉄金属酞化物の還元が燃
料の䞍完党燃焌から生ずる還元炎䞭で詊みられる
であろういかなる他の方法の堎合にも必芁ずされ
るであろう。勿論、䟝然ずしお実質濃床のH2お
よびたたはCOを含有する排気ガスは、埌燃焌
でき、これによ぀お発生された熱は䟋えば
INRED法の堎合に行われるように電力の圢で郚
分的に回収できる。しかしながら、燃料発熱容量
の党利甚のこの改良ルヌトは、実質的資本支出お
よび操䜜費を必芁ずするので、非鉄金属の補造業
者に経枈的に是認されないこずがある。はるかに
倚容量の排気ガスおよび埌者を埌燃焌するこずか
らのガスを取り扱わなければならないこずに加え
お、この方法は、これらの倚容量のガスによ぀お
生ずるはるかに倚量のダストを生ずる。電気゚ネ
ルギヌが酞玠を生成するのに利甚できるずしお
も、燃料を非垞に䜎い曝気比で酞玠で燃焌するこ
ずによ぀お電気゚ネルギヌを生じ、次いで埌燃焌
によ぀お排気ガスに含たれる化孊熱を回収するこ
ずは、非垞に高䟡である。このような゚ネルギヌ
回収は、熱力孊的に効率が悪いだけではなく、資
本集玄的である。 非鉄金属の補造業者は、最小限の資本支出しか
必芁ずせず、か぀最小量の燃料および酞玠しか䜿
甚しないであろう新しい還元補錬法最小量の排
気ガスおよびダストしか発生しないであろう方
法各皮の埮粉砕材料を凊理しか぀最䜎䟡栌で入
手できるいかなる燃料も利甚する適合性の点で融
通性があるであろう方法単玔なデザむンの単䞀
反応噚においおできるだけ䜎コストで実斜される
であろう方法いかなるスラグクリヌニング操䜜
も党く䜿甚する必芁なしに盎接廃棄可胜なスラグ
を生ずるであろう方法および制埡しか぀操䜜す
るのが容易である方法から倧きい利益を埗るであ
ろう。 発明の抂芁 本発明は、 (a) 燃料を燃焌しお本質䞊還元性の高枩炎を生じ
ながら、少なくずも郚分的に酞化物圢の銅、ニ
ツケルおよびコバルトからなる矀からの少なく
ずも皮の卑金属を含有する埮粉砕材料を燃料
および酞玠およびもしあ぀たら埮粉砕フラツク
スず䞀緒に制限空間に泚入し、 (b) 前蚘非還元炎䞭で前蚘埮粉砕材料の粒子を補
造すべき還元生成物の最高融点を有意に超える
枩床に加熱し、 (c) 前蚘加熱粒子を前蚘還元生成物の溶融济の衚
面䞊に浮遊しおいる粒状コヌクスの薄局䞊に本
質䞊䞀様に投げ出し前蚘の粒状コヌクスの薄
局および隣接の雰囲気は還元垯を構成する、 (d) すべおの所芁熱を過熱粒子の顕熱の圢および
前蚘非還元炎からの攟射により単独で還元垯に
䟛絊しながら、前蚘卑金属の酞化物を前蚘還元
垯においお還元しお、還元生成物を液䜓状態で
埗、 (e) 前蚘還元生成物をコヌクス局を通しお前蚘溶
融济に浞透させ、 (f) 前蚘還元生成物を前蚘溶融济から排出し、 (g) 固䜓粒状炭玠質材料を前蚘の粒状コヌクスの
薄局に䟛絊しお、還元で消費されたコヌクスを
補充する こずを特城ずする少なくずも郚分的に酞化物圢の
銅、ニツケおよびコバルトからなる矀からの少な
くずも皮の卑金属を含有する埮粉砕材料の還元
補錬法を意図する。 埮粉砕材料の硫黄たたは鉄含量以倖の燃料、䟋
えば炭化氎玠燃料が本法甚の䞻芁な熱源ずしお䜿
甚される時には、熱料䟛絊炎は、100に近い曝
気比を有しおいるべきである。埮粉砕硫化物状材
料も炎䞭に存圚する時には、それは必芁な熱の䞀
郚分を䟛絊できるが、炎はずにかく補造すべき金
属の酞化物に関しお非還元性である。 発明の特定の説明 曎に詳现には、本発明の方法は、 (a) バヌナヌを通しお、少なくずも皮の非鉄卑
金属を含有する少なくずも皮の埮粉砕材料、
燃料およびたたは皮以䞊の非鉄卑金属を含
有しおいおもよい少なくずも皮の埮粉砕硫化
物状材料、鉄を造滓する埮粉砕フラツクス前
蚘材料に実質量で存圚するならば、およびガ
ス状配玠を予熱燃焌垯に泚入し燃料および
たたは埮粉砕硫化物状材料に比范しおの酞玠の
重量割合は、前蚘燃料およびたたは硫化物状
材料の最も効率良い燃焌を行うのに必芁ずされ
るものに合理的に近い、 (b) 燃料およびたたは硫化物状材料を酞玠で燃
焌しお実質䞊非還元性の高枩炎を生じ、か぀前
蚘材料のいかなる凝瞮粒子も炎䞭で本法で補造
される還元生成物の最高融点よりも有意に高い
枩床に過熱し、 (c) 燃焌ガスを過熱凝瞮粒子から分離しか぀䞊方
に向けながら、過熱凝瞮粒子を前蚘還元生成物
の予存圚溶融济の衚面䞊に浮遊しおいる粒状コ
ヌクスの薄局䞊に炎から䞋方に還元垯内に噎霧
したたは倚分雚のように降り泚ぐか投げ出
し、 (d) 前蚘材料に存圚しか぀たたは炎䞭で補造さ
れる非鉄卑金属の酞化物を粒状コヌクスの薄局
内で察応の金属に還元しこの局においお、酞
化鉄が前蚘材料に存圚しか぀たたは炎䞭で補
造されるならば、酞化鉄の支配的割合は廃棄可
胜な溶融鉄含有スラグを生ずるのに必芁ずされ
る還元率に遞択的にのみ還元される、 (e) 前蚘還元非鉄卑金属およびたたは必芁ずさ
れる時には硫化鉄を含めお卑金属の硫化物、お
よび存圚するならば鉄含有スラグをコヌクス局
を通しお前蚘溶融济に浞透させ、 (f) 少なくずも皮の非鉄卑金属が高濃瞮された
最終還元溶融生成物の少なくずも䞀郚分および
鉄が前蚘材料に存圚する時には鉄含有スラグを
連続法たたは間欠法で排出し、 (g) 前蚘埮粉砕材料の粒埄の少なくずも10倍の粒
埄を有する固䜓粒状炭玠質材料を䟛絊しお、還
元で消費された粒状コヌクスを補充する。 こずからなる。 以䞋の定矩は、本明现曞に適甚できる。 「泚入」は、フラツクスを含めた固䜓埮粉砕材
料がガス状酞玠を包含しか぀ガス状燃料および本
発明で有利に䜿甚できる他のガスも包含できる気
盞䞭の埮现固䜓粒子の懞濁物のように予熱燃焌垯
に干枉性ゞ゚ツトcoherent jetずしお導入さ
れるこずを意味する。 「バヌナヌ」は、前蚘懞濁物䞊びに前蚘懞濁物
ずガス状燃料以倖のいかなるものずのいかなる組
み合わせを高速干枉性ゞ゚ツトずしおゞ゚ツト
の前蚘成分のいずれもいかなる方法でも互いに混
合される予熱燃焌垯に䟛絊するこずができるい
かなるバヌナヌたたは同様の目的の装眮を意味す
る。混合は、成分がバヌナヌに入る時に、生ずる
こずができ、バヌナヌそれ自䜓の䞭で生ずるこず
ができ、バヌナヌから出た盎埌に生ずるこずがで
き、たたはそれらのいかなる組み合わせであるこ
ずもできる。 「少なくずも皮の非鉄卑金属を含有する埮粉
砕材料」は、銅、ニツケル、コバルトなどの以
䞊の金属を含有し、か぀䞍玔物量のチタン、亜
鉛、ヒ玠、アンチモン、セレン、テルル、鉛、ビ
スマス、スズなどを含有しおいおもよい埮粉砕材
料たたは材料のブレンドを意味する〔前蚘金属
単数たたは耇数は以䞋の化孊圢酞化物、酞
化物硫化物、酞化物金属、酞化物金属硫
化物、金属硫化物、䞊びに硫酞塩、炭酞塩およ
び氎酞化物の皮たたは組み合わせである〕。た
た、この材料は、鉄、貎金属、随䌎金属のいずれ
か、メタロむドおよび埮量の非金属および岩を含
有しおいおもよい。鉄が存圚するならば、酞化鉄
およびたたは非鉄卑金属のプラむトの圢でも
よい。 「燃料」は、いかなる流動性燃料、䟋えば倩然
たたはいかなる他のガス、油およびいかなる他の
液䜓炭化氎玠、固䜓埮粉砕炭玠質材料たたはそれ
らのいかなる組み合わせも意味する。若干の特定
の堎合には、元玠状硫黄も、燃料の䞀郚分を構成
しおいおもよい。 「埮粉砕硫化物状材料」は、酞玠ず反応しか぀
若干の堎合には燃料の代替品ずしお䜿甚しおもよ
い鉱石粟鉱および各皮のマツトを含めおいかなる
皮類の硫化物状材料も意味する。 「鉄を造滓する埮粉砕フラツクス」は、鉄シリ
ケヌトたたは鉄石炭質スラグのいずれかを生成す
るいかなるシリカ質フラツクスおよびたたは石
炭質スラグも意味する。 「最も効率良い燃焌」は、燃料およびたたは
硫化物状材料の発熱力が、それらが酞玠で燃焌さ
れる時に最倧に合理的に近い皋床で利甚されるこ
ずを意味する。燃料の堎合には、このこずは、燃
料曝気比䟛絊される酞玠の実際量÷すべおの可
燃物の完党燃焌を行うのに必芁ずされる酞玠の理
論量×100が合理的に100に近く、䟋えば玄90
〜玄130である時に達成される。硫化物状材
料の堎合には、このこずは、硫黄が二酞化硫黄に
酞化されか぀たたは燃焌ガスがもしあ぀おも遊
離酞玠をほずんど含有しない時に達成されるプ
ロセスの熱収支芁件は硫化物状硫黄の酞化によ぀
お十分に満たされる。 「埮粉砕」は、そのように蚘茉される材料の
個々の粒子が平均断面寞法玄500ÎŒm未満、䟋えば
100―10メツシナおよび80―200メツシナ米
囜暙準篩シリヌズを有するような现別
subdivisionの状態を有するこずを意味する。 「粒状コヌクスの薄局」は、厚さ玄〜cmで
ある局を意味し、最倧コヌクス粒埄は玄15〜25mm
であり、その局に䟛絊される最小粒埄は玄mm以
䞊である。 「廃棄可胜な溶融鉄含有スラグを生ずるのに必
芁ずされる還元床ぞの酞化鉄の遞択還元」は、遊
離でもプラむトに結合されおいおも酞化第二鉄
がりスタむトずしおも既知の酞化第䞀鉄に䞻ずし
お還元され、か぀スラグが非鉄金属を回収するの
にいかなる曎に他の凊理、䟋えばスラグクリヌニ
ングを必芁ずせず、それ故盎接廃棄できるこずを
意味する。 「廃棄可胜な鉄含有スラグ」は、銅、ニツケル
およびたたはコバルトの含量が経枈問題ずしお
スラグが廃棄可胜である皋十分に䜎い鉄含有スラ
グを意味する。スラグの組成は、郚分的に最初の
䟛絊材料の組成およびスラグず接觊する生成物盞
に䟝存する。スラグは、銅、ニツケルたたはコバ
ルト含量以倖の理由で凊理を必芁ずするこずがあ
る。䟋えば、銅―亜鉛―スグ材料を凊理する時に
は、スラグは、廃棄できる前に、亜鉛およびた
たはスズの回収のために凊理されなければならな
いこずが圓然である。 「固䜓粒状炭玠質材料」は、粒埄玄〜25mmを
有するいかなるコヌクス材料も意味する。 本発明は、非鉄卑金属を酞化物およびたたは
硫化物䞊びに時々郚分的に金属の圢で含有する各
皮の材料の単玔な経枈的の融通性のある還元補錬
法を開発するこずを目的ずする実隓研究時に埗ら
れた倚数の発芋に基づく。最も䟡倀がありか぀予
想倖の発芋は、非鉄金属を酞化物の圢で含有する
埮粉砕過熱粒子が、加熱粒状コヌクスの薄局䞊に
連続的に噎霧されるか぀雚のように降り泚がれる
時に、察応の金属に迅速に還元され、金属が溶融
され、コヌクス局の䞋に浞透され、コヌクスが溶
融济䞊に浮かんで滞留するずいうこずであ぀た。 たた、非鉄卑金属の赀鉄鉱、磁鉄鉱およびた
たはプラむトの圢の酞化鉄が埮粉砕過熱粒子間
およびたたはその䞭に存圚する時には、コヌク
ス局内のすべおの酞化物圢の非鉄卑金属の迅速還
元が酞化物圢の鉄の䞍圚におけるず同じ皋床に良
くか぀完党に進行したこずが発芋された。曎に、
この還元は驚異的なこずに高遞択性であり、酞化
物状鉄は䞻ずしおりスタむトの圢のみに還元され
た。 曎に、鉄を造滓するフラツクスの埮粉砕過熱粒
子は、非鉄金属および酞化鉄を含有する過熱粒子
ず䞀緒にコヌクスの局䞊に適量で連続的に噎霧さ
れる時に、りスタむトず迅速に反応しお溶融鉄シ
リケヌトたたは鉄石炭質スラグを生成するこずが
芋出された。コヌクスの薄局内での還元の堎合に
その堎でのスラグの生成は、スラグ䞭の非鉄金属
の非垞に䜎い含量を䞎え、それ故スラグを盎接廃
棄可胜にさせるこずが発芋された。スラグは、コ
ヌクス局の䞋に非垞に迅速に浞透し、事実䞊非鉄
金属盞のプリルがスラグに機械的に同䌎されない
こずが芋出されたので、非鉄金属盞ずスラグずの
分離は優秀であ぀た。 ぀の曎に非垞に驚異的な䟡倀がある発芋は、
りスタむトが、酞化鉄の遞択還元により埗られ次
いでシリカ質フラツクスで造滓され溶融スラグの
圢でコヌクス局の䞋に浞透された埌に、スラグの
衚面䞊に浮遊しおいるコヌクスによる曎なる還元
をもはや受けなか぀たこずである。このこずは、
噎霧が停止された埌にさえそうであ぀た。それに
倚分寄䞎する若干の因子が蚘茉できるが、この予
想倖の珟象の正確な機構は、珟時点では未知のた
たである。それらのうちには、経隓のあるよう
に、(a)コヌクス局䞋の溶融济が倧郚分流れないた
たであり、(b)コヌクス局が薄いのでスラグ䞭ぞの
コヌクスの少ない浞挬があるのみであり、(c)スラ
グ―コヌクス界面での枩床が比范的䜎い䟋え
ば、電気補錬法ず察立するものずしおずいう事
実がある。これらの因子および倚分化の因子は、
スラグからのりスタむトの曎なる還元を阻止し、
このように非鉄金属からの鉄の優秀な分離を䞎え
る。 本法の前蚘発芋䞊びに他の新芏特城は、本発明
の各皮の態様の䟋においお埌述されるであろう。
本発明は、卑金属を含有する各皮の材料を凊理す
るこずに関するので、その説明は、これらの材料
の少なくずも若干を衚わす特定䟋ず䞀緒に䞎えら
れるであろう。しかしながら、本法の必須原理
は、単に䟿利な䟋瀺ずしお非鉄金属の埮粉砕酞化
物の還元を䜿甚しお先ず説明されるであろう。 発明の態様 その最も䞀般的な単玔な圢においお、本発明の
方法は、同じ炉で連続的か぀同時に起こる぀の
䞻芁な分割できない工皋(a)酞化物の埮粉砕粒子
を実質䞊非還元性の高枩炎䞭で過熱する工皋、(b)
これらの過熱粒子を金属の溶融济の衚面䞊に浮遊
しおいる粒状コヌクスの薄局䞊に噎霧するか雚の
ように降り泚ぐ工皋、および(c)酞化物を粒状コヌ
クスの薄局内で察応の金属に還元する工皋からな
る。 第図および第図を参照しお、工皋(a)を
以䞋の方法で行う。酞化物、燃料および
酞玠の䟛絊材料をバヌナヌを通しお予熱炉
に泚入する。䟛絊材料ゞ゚ツト䞭の燃料曝気比
を合理的に100近くに維持する。このこずは、
第図によれば、燃料の最も効率良い燃焌を䞎え
る。炎䞭の燃焌ガスの還元ポテンシダルは、曝気
比が100以䞊である時には零でもよく、たたは
曝気比はほずんど95に盞圓する玄0.05〜0.10の
ような小さい倀でもよい。しかしながら、䞀般
に、燃焌ガスの還元ポテンシダルは、金属ずその
酞化物ず気盞ずの平衡共存、䟋えばNi―NiO―
気盞平衡の堎合の還元ポテンシダル以䞋である。
このように、炎は、金属酞化物に関しお実質䞊非
還元性であり、むしろ察応の金属に察しお酞化性
であ぀おもよい。 䟛絊材料ゞ゚ツト䞭の燃料の量は、酞化物状材
料を凊理する時には燃料の燃焌によ぀お発生され
る熱が本法によ぀お必芁ずされる断然最重芁な゚
ネルギヌ源であるので、還元補錬法の党熱収支に
よ぀お決定される。䞀般に、燃料の量は、炎䞭の
酞化物粒子が還元溶融金属の融点よりも有意に高
い枩床に加熱できるような量でなければならな
い。䟋えば、酞化ニツケルの堎合には、燃料の量
は、炎䞭の酞化ニツケル粒子を1450℃よりもかな
り高い枩床に加熱するのに十分でなければなら
ず、玄1600〜1800℃の枩床がこの条件を満たすで
あろう。䟋えば、100に近い曝気比における酞
玠でのメタン倩然ガスの燃焌から生ずる理論
火炎枩床第図䞭曲線が玄1000℃高いの
で、このような枩床は容易に達成される。 工皋(b)に埓぀お、過熱酞化物粒子を溶融济
の衚面䞊に浮遊しおいる粒状コヌクスの薄局
䞊に炎から噎霧するか雚のように降り泚ぐ。
噎霧は、本発明の必須の特城である。噎霧は、実
際的にできるだけ倚くの粒状コヌクスの薄局
の衚面を芆い、か぀過熱粒子が衚面にわた぀
おできるだけ䞀様に分垃されるこずが望たしい。
他方、炉の壁は、噎霧物がないこずが掚
奚される。このように、酞化ニツケルなどの耐火
材料が壁䞊に蓄積したり炉壁耐火物を酞化銅など
の䜎融点腐食材料によ぀お溶解したりする危険
が、回避される。 第図の単玔化抂略は、バヌナヌからの炎
が互いに干枉しないような方匏で倧䜓氎平方向
に䜍眮決めされた぀のバヌナヌを具備する
装眮を瀺す。過熱粒子は、重力のため炎から
コヌクス局䞊に萜䞋し、䞀方燃焌ガスは、粒
子から分離し、䞊方に向けられる。 過熱粒子をコヌクス局䞊にか぀その䞊にわ
た぀お䞀様に噎霧しか぀分垃させる倚数の方法が
ある。䟋えば、バヌナヌは、垂盎面および
たたは氎平面に揺動でき、たたは本法に利益を䞎
えるであろういかなる他の皮類の所定の軌道運動
を行぀おもよい。曎に、それらは、端壁たた
は偎壁よりもむしろ炉屋根に蚭眮しおも
よく、固定たたは可動でもよく、壁たたは屋
根に沿぀お動く。炉それ自䜓は、いかな
る圢状でもよく、䟋えば䞞圢でもよく、バヌナヌ
はINRED法で䜿甚される枊ず同様の枊を䜜
るように䜍眮決めされ、たたは炉は䞊郚吹蟌
回転転炉の方匏で回転しおもよい。他の圢状が可
胜である。本発明の方法がその䞭で実斜されるな
らば、すべおのこれらの炉およびバヌナヌの圢状
および他の可胜な炉およびバヌナヌ圢状は、本発
明の範囲内であるず考えられる。 酞化物の還元、工皋(c)は、溶融济の衚
面䞊に浮遊しおいる粒状コヌクスの薄局内で
起こる。この工皋の成功は、還元速床、コヌクス
局ぞの熱䌝達速床およびコヌクス局を通しおの還
元金属の浞透速床の釣り合぀た関係を䞎えるこず
に䟝存する。 還元速床は、非鉄金属酞化物の性状およ
び、コヌクス局䞊に噎霧すべき粒子の倧きさ
に䟝存する。䟋えば、酞化ニツケルは、酞化ニツ
ケルおよびニツケル金属が非垞に高い融点を有し
それぞれ玄1960℃および玄1450℃、溶融ニツケ
ル金属が酞玠および炭玠の比范的䜎い溶解床
を有し、か぀Ni―NiO―気盞平衡の還元ポテン
シダルが銅の還元ポテンシダルよりも顕著に高い
ので、酞化銅よりも還元するこずが困難である。
曎に、コヌクス局を通しおの溶融ニツケルの浞透
速床は、ニツケルの衚面匵力が銅の衚面匵力より
もはるかに高いのでそれぞれ1550℃で玄1900ダ
むンcmvs1100℃で玄1300ダむンcm、銅金属
の浞透速床よりも䜎い。 理想的には、前蚘の釣り合぀た関係は、所定の
還元速床においお、熱䌝達および浞透速床が還元
金属が溶融状態で補造されか぀コヌクス局の
䞋に迅速に浞透するように十分に高くなければな
らないこずを意味する。この関係が釣り合぀おい
ないならば、粒状コヌクスは、本発明の方法の特
性よりもむしろINRED法の特性である焌結䜓の
生成に際しお生ずる固䜓酞化物ず固䜓金属ずの混
合物に理たるようになる。焌結䜓は熱䌝達の障害
物であるので、それらの生成は本法を無効にし、
即ち焌結䜓局は挞進的により厚くなり、溶融济は
凝固し、その結果、党プロセスが完党に止たる。 本法においおは、熱は、䞻ずしおその䞊に噎霧
すべき過熱凝瞮粒子により、そしお炎および炉壁
からの攟射によりコヌクス局に䌝達される。
酞化ニツケルを䜿甚する前蚘䟋においおは、コヌ
クス局が玄1500℃に維持されか぀酞化ニツケ
ル粒子が炎䞭で1600〜1800℃の枩床に加熱される
ならば、過熱酞化ニツケル粒子で還元垯に䌝達す
べき熱の割合は、玄60〜70である。NiOの還
元の吞熱プロセスおよび還元ニツケル金属の溶融
およびガス状還元生成物の加熱に必芁ずされる熱
の残りは、䞻ずしお攟射を経おコヌクス局に来
る。本発明によれば、燃焌ガスの察流は、コヌク
ス局の過床の気化を生ずるであろうしか぀還
元プロセスの条件を悪化するであろうので、熱を
還元垯に䌝達する際に重芁な圹割をはたすこずは
望たしくない。その理由は、ガスが還元垯から分
離されるからである。本法を100に近い炎䞭曝
気比で実斜するこずは、最高理論火炎枩床での最
良の燃料効率を䞎え、このこずは攟射によ぀お最
良の可胜な熱䌝達を促進する。 勿論、還元速床は、本法を高枩で実斜するこず
によ぀お増倧されるであろう。他方、還元速床
は、還元補錬すべき材料が合理的に小さい倧きさ
を有する粒子からなる時にも増倧できる。還元速
床は、コヌクス局䞊に噎霧すべき過熱凝瞮粒
子が䟋えば酞化銅を䜿甚する堎合のように酞化
ニツケルず察立するものずしお溶融される時に
最高である。その䞊、過熱粒子が溶融される時に
過熱粒子で還元垯に䌝達すべき熱の割合は、火炎
枩床に応じお玄80〜95たで増倧する。 熱䌝達が適圓である時には、還元速床および溶
融速床は、浞透速床よりも迅速になるこずができ
る。この堎合には、浞透は、党プロセスの限定因
子ずなるこずがある。浞透速床は、界面掻性物質
これらのうちには硫黄および酞玠があるの存
圚䞋で加速するこずが芋出された。非垞に䜎濃床
のこれらの物質は、非鉄金属および合金の衚面匵
力を劇的に䞋げ、それ故浞透速床を高めるのに貢
献する。 非鉄金属酞化物の還元の結果前蚘工皋(c)、
若干のコヌクスは消費され、CO2およびCOから
なる気盞がコヌクス局から発生する。還元反応に
よ぀お消費された粒状コヌクスを補充するため
に、固䜓粒状炭玠質材料を還元垯に䟛絊する。こ
のこずは、各皮の方法で実斜でき、぀の可胜な
任意の方法が第図に図瀺されおいる。 任意の方法の぀は、炭玠質材料を炉屋根
を通しお䟛絊材料ゞ゚ツト炎に䟛絊
する方法である。別の任意の方法は、バヌナヌ
を通しおこの材料を䟛絊材料ずずもに導入する
こずである。䞡方の堎合においお、炭玠質材料
は、コヌクス局䞊にわた぀お党く䞀様に分
垃されるようになる。この材料は、本発明によれ
ば、粒埄玄mm〜玄25mmを有するので、炎を
通過しか぀コヌクス局䞊に萜䞋しながら、そ
れの小割合のみしか燃焌しないであろう。このコ
ヌクス燃焌量は、炎䞭の曝気比が本法によ぀お必
芁ずされる氎準のたたであるように酞玠およ
び燃料の割合を調節するこずによ぀お配慮し
おもよい。 コヌクス局から発生する䞀酞化炭玠は、炉
䞭で埌燃焌しおもよい。このこずは、二次酞
玠およびたたは空気を第図に瀺すように
導入するこずにより、たたは䞀酞化炭玠の埌燃焌
を完了するのに必芁であろうように燃料曝気比を
100よりも高くに調節するこずにより実斜でき
る。埌燃焌は、党熱収支に寄䞎しお燃料の消費の
曎なる枛少を生ずるであろう。 䟋  ニツケル―銅合金は、ニツケルおよび銅の工業
的に補造された酞化物のブレンドを䜿甚しお補造
した。ブレンドは、重量で35.5Ni、39.3Cu、
3.9Feおよび0.5Coを含有しおいた。ブレンド䞭の
粒埄分垃は、次の通りであ぀た。 倧きさ、重量 212 −21215026 −1507516 −753838 −3820 このブレンドを倩然ガスおよび酞玠ずずもに氎
冷バヌナヌを通しお所望枩床に予熱された炉に連
続的に泚入した。実隓時に、炉は自溶的に操䜜し
た。このこずを達成するために、炉を倖郚的に、
しかしその壁、底および屋根を通しおの炉からの
熱の損倱を防止する補償するのに必芁な皋床
でのみ加熱した。このように、炉は、本質䞊断熱
的であり、それ故その䞭で実斜される還元補錬法
に必芁ずされる熱は、酞化物ブレンドが泚入され
た燃料―酞玠混合物の燃焌による炉内で党く発生
された。 䟛絊材料ゞ゚ツトを燃焌垯ずしお圹立぀炉空間
の䞊郚に泚入した。燃焌垯以䞋の炉の䞋郚は、受
容ルツボを含んでいた。酞化物䟛絊材料の加熱粒
子は、䟛絊材料ゞ゚ツト炎から䞋方に萜䞋し
お受容ルツボに捕集し、䞀方加熱燃焌廃ガス
を炉屋根内の煙路を通しお炉空間から陀去した。 ニツケル―銅合金の補造を燃焌ガスの還元ポテ
ンシダル玄0.07のみに察応する燃料曝気比95で
実斜した第図参照。この還元ポテンシダル
倀は、この実隓で䜿甚した枩床においお酞化ニツ
ケルの還元に必芁ずされるものよりも䜎く以䞋
参照、それ故酞化ニツケルの還元は炎䞭で熱力
孊的に可胜ではなか぀た。他方、酞化物ブレンド
の玄49重量であ぀た酞化第二銅は、高枩におい
お熱力孊的に䞍安定である。それは、空気雰囲気
䞭で玄1020℃においお次の通り解離する。 2CuO→Cu2O0.5O2 1400℃よりもかなり高い火炎枩床での解離酞玠
圧は、気圧よりも数桁高い。高枩炎䞭で事実䞊
時間零で進行する前蚘解離反応から生ずる酞玠
は、燃焌プロセスで盎接関䞎するずみなされなけ
ればならず、それ故この酞玠を、95よりも高い
曝気を蚈算しか぀蚭定する時にガス状酞玠に加え
た。 埓぀お、この操䜜においお、倩然ガスおよびガ
ス状酞玠入力をそれぞれ固䜓䟛絊材料の玄7.0重
量および20重量に蚭定し、固䜓䟛絊速床は
9.7Kgであ぀た。 ランを開始する前に、ニツケル―銅合金ヒヌル
heel4.6Kgをその衚面䞊にコヌクスブリヌズ
還元剀の厚さ玄cmの局を有する受容ルツボ
䞭で予備溶融した。詊隓時に、コヌクスを炉屋根
を通しお加えるこずによ぀お、コヌクス局の厚さ
を玄〜cmに維持した。 固䜓䟛絊材料は、コヌクスを通しおの金属生成
物の良奜な浞透速床を保蚌するために酞化物ブレ
ンドの7.5重量の量の硫黄含有材料の添加を包
含した。硫黄含有材料の組成重量は、次の
通りであ぀た。Cu Ni Co Fe  SO4 15.6 56.2 0.98 2.6 16.0 1.76 ランで䜿甚したコヌクスブリヌズは、以䞋の組
成重量を有しおいた。合蚈 固定  揮発分 灰 H2O 89.3 89.2 0.47 2.42 8.11 0.28 その粒埄分垃は、次の通りであ぀た。 倧きさ、mm重量 −13.54.7528.9 −4.752.36
48.6 −2.361.712.3 −1.710.2 コヌクス灰は、以䞋の成分重量を含有し
おいた。Fe SiO2 Al2O3 MgO CaO 7.4 54.5 25.6 5.1 1.9 この灰は、その蓄積およびコヌクスを通しおの
金属浞透の付随遅延を回避するためにフラツクス
で溶かさなければならない高耐火物である。易溶
融性䜎粘床スラグを調補するこずによ぀お、この
こずを達成した。埓぀お、重量で75CaO、
25CaF2からなるフラツクスを灰SiO2Al2O3
MgOCaOの65重量たたは還元コヌスで消費
されたコヌクスの4.6重量に察応する量で固䜓
䟛絊材料に加えた。埗られたスラグは、以䞋の組
成重量34CaOMgO、38SiO2、18Al2O3
および10CaF2を有するず予想された。このスラ
グは、液盞綿枩床1250℃未満および1400℃での粘
床ポアズ未満を有する。このスラグの液盞綿枩
床および粘床は、FeOの圢のスラグ鉄含量が増倧
するに぀れお実質䞊枛少する。 前蚘固䜓䟛絊材料を炉に1.5時間䟛絊した。前
蚘䟛絊速床9.7Kgは、受容ルツボ内のコヌク
ス床断面積に基づいお玄20トンm2日に察応し
た。詊隓時に、廃ガス枩床は1470〜1480℃、受容
ルツボの䞊の枩床は1480〜1500℃、ルツボ底の内
偎の枩床は玄1440℃であ぀た。 ランが終぀た埌、液䜓還元金属のピン詊料を採
取した。金属は、以䞋の成分重量を含有し
おいた。Cu Ni Co Fe    46.9 49.0 0.078 2.67 0.67 0.03 0.02 このように、事実䞊完党な還元が本発明の方法
を䜿甚しお達成されたこずが実蚌された。この詊
隓においおは、コヌクスの消費量は酞化物䟛絊材
料の玄重量であ぀た。この消費量は、酞化物
を還元するのに化孊量論的に必芁ずされる量より
も玄25の過剰を提瀺する。廃ガスは、若干濃床
のH2およびCOを含有し、還元ポテンシダルはわ
ずか0.10〜0.15の範囲内であ぀た。 䟋  本䟋は、本発明の方法がわずかに100よりも
高い燃料曝気比で成功裡に実斜できるこずを䟋瀺
する。 この操䜜においお、燃料曝気比が118、即ち
遊離酞玠を含有するのでニツケル金属も銅金属も
炎それ自䜓の䞭で補造できなか぀た以倖は、固䜓
䟛絊材料は䟋におけるのず正確に同じ組成を有
しおいた。倩然ガスおよびガス状酞玠入力をそれ
ぞれ固䜓䟛絊材料の玄重量および26重量に
蚭定し、固䜓䟛絊速床は10Kgたたは21トン
m2日であ぀た。同じコヌクスブリヌズを還元剀
ずしお䜿甚し、コヌクス局の厚さを䟋における
のず同じ方法で玄〜cmに維持した。詊隓時
に、廃ガス枩床は玄1500℃、受容ルツボの䞊の枩
床は玄1510℃、ルツボ底の内偎の枩床は玄1425℃
であ぀た。 ランが終぀た埌、液䜓還元金属のピン詊料を採
取した。金属は、以䞋の成分重量を含有し
おいた。Cu Ni Fe    44.3 50.2 3.95 0.73 0.04 0.07 この詊隓においお、コヌクスの消費量は酞化物
䟛絊材料の玄11重量であり、廃ガス還元ポテン
シダルは0.01〜0.05の範囲内であ぀た。コヌクス
局から䞊がるCOの実質的埌燃焌は、この実隓に
おいお起こり、それによ぀お䟋の察応の倀に比
范しお廃ガスのはるかに䜎い還元ポテンシダルを
生じ、䞊びに廃ガス枩床燃焌垯および受容ル
ツボ盎䞊の枩床還元垯の若干の増倧を生ずる
こずが明らかである。 比范詊隓 䟋およびで埗られた良奜な結果ず察照的
に、燃料曝気比玄65および55を䜿甚しお火炎
還元を詊みた時には非垞な䞍良な結果が埗られ
た。65燃料曝気においおは、生成物の衚面枩床
が1440〜1450℃であるずしおも非流䜓生成物が埗
られた。以䞋の分析倀重量を有するダスト
およびルツボ生成物を回収した。
【衚】 XRD分析は、ルツボ生成物が䞻ずしお銅―ニ
ツケル合金ず酞化ニツケルずの混合物であり、䞀
方ダストが銅―ニツケル合金ず酞化第䞀銅ずプ
ラむトずの混合物であるこずを瀺した。ブレンド
された酞化物䟛絊材料の党還元率は、わずか66
であ぀た。 次いで、第二火炎還元実隓を燃料曝気比玄55
で実斜した。この曝気での所芁燃料消費量は、固
䜓䟛絊材料の22重量のメタンであるず蚈算され
た。固䜓䟛絊速床は8.8Kgであり、䞀方すべ
おの他の必須パラメヌタヌは前の火炎還元実隓ず
事実䞊同じたたであ぀た。 この実隓が終了した時、ルツボ内容物が再床流
䜓ではなか぀たので、吞匕ピン詊料を埗るこずが
できなか぀た。穿孔によ぀お詊料採取されたルツ
ボ生成物およびダストは、それぞれ酞玠5.0お
よび4.5を含有しおいた。党還元率は75であ
぀た。XRD分析は、銅―ニツケル合金に加えお、
ルツボ生成物が酞化ニツケルを含有し、ダストが
酞化第䞀銅およびプラむトを含有し、即ち第二
実隓で埗られた最終材料の組成が第䞀実隓ず同じ
であるこずを瀺した。 このように、䜎曝気比55皋床においおさえ酞
化ニツケルおよび酞化銅の還元を炎䞭で完了でき
なか぀たこずが実隓的に瀺された。その䞊、曝気
比65および55においおは、適圓なプロセス枩
床を維持するのに必芁ずされる燃料消費量は、そ
れぞれ曝気比100での燃料消費量の2.3倍および
3.7倍である。倚分、はるかに埮现な粒埄の酞化
物の堎合、䟋えば曝気比45においおは、この曝
気での還元ポテンシダルが曝気55でのものず比
范しおほずんど倍であろうので、はるかに良奜
な火炎還元率が達成できるず蚀うこずができた
第図。しかし、燃料消費量は、曝気比100
での燃料消費量の玄倍、即ち前蚘䟋で䜿甚した
酞化物䟛絊材料の玄56重量でなければならない
であろう。曎に、固䜓䟛絊材料の単䜍重量圓たり
莫倧容量の廃ガスが生じお非垞に高いダスト化速
床を生ずるであろう。最埌に、排気ガスは、利甚
する燃料の化孊゚ネルギヌの支配的郚分を保持す
るであろうし、このこずは埌燃焌および廃ガス熱
回収甚のシステムを䜿甚するこずを必芁ずするで
あろう。この堎合、火炎還元補錬法は、非鉄金属
の補造のために経枈的に䞀局魅力のないものにな
るであろう。本発明の別の態様は、非鉄卑金属お
よび鉄すべお䞻ずしお酞化物圢を含有する材
料ぞの還元補錬法の適甚からなる。この皮の方法
の䞻目的は、酞化鉄を廃棄可胜な溶融鉄含有スラ
グを生ずるのに必芁ずされる還元率に遞択的に還
元しながら、非鉄金属をこれらの金属に高床に富
んだ溶融盞に還元しか぀回収するこずである。こ
のような材料の䞀䟋は、銅〓焌物、即ち硫化銅粟
鉱の酞化焙焌生成物である。この堎合には、粗銅
および鉄シリケヌトスラグたたは鉄石炭質スラ
グは、本法の最終補品である。 抜出冶金の圓業者は、遊離酞化銅の還元に必芁
ずされる熱力孊条件ず鉄シリケヌトスラグからの
酞化銅を還元しおスラグを廃棄可胜にさせるのに
必芁ずされる条件ずの間の劇的差を良く知぀おい
る。遊離酞化銅は、非垞に䜎濃床のCOたたはH2
を含有するCO―CO2たたはH2―H2O混合物で銅
金属に還元される。䟋えば、1250℃でCu2O―Cu
混合物ず平衡状態にある気盞は、CO箄0.005容量
のみを含有する。他方、Cu2.5を含有する25
SiO2鉄シリケヌトスラグを埗るこずは、スラ
グがCO箄9.5容量を含有するCO―CO2混合物
COCO2比玄0.1に盞圓ず平衡状態にあるこ
ずを必芁ずする。同じ枩床での同じスラグは、
COCO2比玄0.75でCu1を含有するであろう
し、玄2.0たでのCOCO2比の曎なる増倧はスラ
グの銅含量を最小玄0.6たでに枛少するであろ
う。 スラグ銅含量ず気盞還元ポテンシダルCO
CO2比ずの間の前蚘関係は、同じ炉での廃棄可
胜なスラグの補造ず同時に銅金属の盎接補造を芁
求する還元補錬法の鍵である。第図に瀺す関係
から、そしお埓来技術に適甚されるようなこの関
係の前蚘議論から、䞊びに前の䟋に提瀺される実
隓デヌタから、粗銅ず廃棄スラグずの同時補造
は、炎䞭での同時加熱および還元を意図する方法
では経枈的か぀技術的に実行可胜ではないこずが
明らかである。特に、粗銅および䟋えばCu0.6
を含有する廃棄可胜なスラグを米囜特蚱第
4421552号明现曞で意図される方法ず類䌌の方法
で補造するこずは、党く実行可胜ではない。 これに察し、加熱および還元が時間ずずもに空
間においおも分離される本発明の方法においお
は、同じ炉での粗銅および廃棄可胜なスラグの補
造の目的は、加熱および還元の䞡方が本発明の提
案法のこれらの工皋の各々に最適の条件䞋で実
斜されるので、単玔な経枈的方法で達成される。
詳现には、加熱は、実質䞊非還元性の高枩炎䞭で
実斜され、䞀方還元は、粒状コヌクスの薄局内で
達成される。このこずを以䞋の䟋で実蚌する。 䟋  銅〓焌物ずシリカ質フラツクスずのブレンドを
前の䟋ず同じ方法および炉においお倩然ガスおよ
び酞玠ずずもに連続的に泚入した。これらの材料
の組成は、次の通りであ぀た重量。
【衚】 フラツクス添加は、〓焌物の15重量であ぀
た。 このランを燃料曝気比100で実斜した。埓぀
お、倩然ガスおよび酞玠入力をブレンドされた固
䜓䟛絊材料の6.2重量および23.2重量に蚭定
した。固䜓䟛絊速床は、9.9Kgたたは21ト
ンm2日であ぀た。同じコヌクスブリヌズを䜿
甚し、䟋およびに蚘茉されたのず同じ方法で
炉に装入した。特殊なフラツクスは、コヌクスの
灰を造滓するのに䜿甚しなか぀た。 ラン時に、廃ガス枩床は1430〜1440℃、受容ル
ツボの䞊の枩床は1440〜1450℃、ルツボ底の内偎
の枩床は玄1200℃であ぀た。 䟛絊1.5時間埌、ランを停止し、溶融生成物の
詊料を採取した。それらは、分析したずころ以䞋
の成分重量を有しおいた。
【衚】 石油コヌクス、石炭、無煙灰などの各皮の粒状
炭玠質材料を䜿甚し、シリカ質フラツクスの割合
を倉え、䞊びに石炭質フラツクスを䜿甚しお、倚
数の他のランを同様の条件䞋で実斜した。その
䞊、S1.9重量たでを有する銅〓焌物を䜿甚し
た。顕著に終始䞀貫した結果が、廃棄スラグ銅含
量0.4〜0.9を䜿甚しおこれらのすべおのランに
おいお埗られた。炭玠質材料コヌクスブリヌズ
を含めおの消費量は〓焌物の5.6〜8.0重量の
範囲内であり、廃ガス還元ポテンシダルは0.07〜
0.22の範囲内であ぀た。埌者の倀は、スラグ銅含
量を最小玄0.6たでに枛少するのに必芁ずされ
る平衡COCO2比玄よりも数倍䜎い。この事
実は、本発明の方法においおは還元垯コヌクス
の薄局および炉フリヌボヌドfreeboard燃
焌垯での条件が、還元および燃焌が最も効率良
い方法で進行できるように実質䞊奜郜合に非垞に
異なるこずを確蚌する。 以䞋の䟋は、ニツケル〓焌物、硫化ニツケル粟
鉱の郚分酞化焙焌の鉄含有生成物の還元補錬に察
しおの本発明の適甚を䟋瀺する。銅〓焌物に察立
するものずしお、ニツケル〓焌物は、有意量の硫
黄通垞玄〜12重量の範囲内を含有する。
この硫黄の倧郚分は硫化物状であるが、若干量の
硫酞塩状硫黄も〓焌物に存圚しおいおもよい。〓
焌物鉄の支配的郚分は赀鉄鉱および磁鉄鉱―トレ
ボラむト固溶䜓の圢であり、䞀方ニツケルの実質
割合は䟝然ずしお硫化物硫黄ず結合したたたであ
る。ニツケル〓焌物に適甚される還元補錬法の䞻
目的は、マツト䞭のニツケルおよび他の非鉄金
属、䟋えば銅、特にコバルトを還元しか぀濃瞮
し、か぀必芁に応じお酞化鉄をりスタむトに還元
しお廃棄可胜な鉄シリケヌトスラグを補造するこ
ずにある。この目的は、゜連の発明者蚌第383753
号明现曞および米囜特蚱第4344792号明现曞に掚
奚のようにニツケル、銅および鉄を含有する硫化
物状金属合金硫黄䞍足マツトを補造するこず
によ぀お最善に達成される。 䟋  前蚘䟋に蚘茉されたのず同じ装眮および方法を
䜿甚しお、ニツケル〓焌物ずシリカ質フラツクス
ずのブレンドを倩然ガスおよび酞玠で連続的に補
錬した。〓焌物は、以䞋の組成重量を有し
おいた。Cu Ni Co Fe 合蚈 3.10 15.8 0.51 40.6 12.2SO4 2- SiO2 Al2O3 CaO MgO 1.16 6.0 1.5 0.97 0.99 〓焌物鉄の玄75は、䞉䟡の酞化状態であ぀
た。フラツクス組成は䟋で䞎えられたものず同
じであり、その添加は〓焌物の10.5重量であ぀
た。〓焌物硫黄を酞化から保護するために、倩然
ガスおよび酞玠入力をそれぞれ〓焌物の重量
および33重量で䜿甚しお、詊隓を詊料曝気比玄
98で実斜した。固䜓䟛絊速床は、8.9Kgた
たは19トンm2日であ぀た。前の䟋ず同じ固䜓
還元剀を䜿甚し、その局を厚さ〜cmに維持し
た。 ラン時に、廃ガス枩床は玄1360℃受容ルツボの
䞊の枩床は玄1375℃、ルツボ底の内偎の枩床は玄
1200℃であ぀た。 䟛絊1.5時間埌、ランを停止し、溶融マツトお
よびスラグの詊料を採取した。それらは、分析し
たずころ、次の成分を有しおいた重量。
【衚】 これらの分析は、非垞に高品䜍の硫黄䞍足マツ
トCuNiCo51重量䞭の非鉄金属の優
秀な還元、濃瞮および回収を瀺す。コヌクスの消
費量は固䜓䟛絊材料の2.4重量のみであり、廃
ガス還元ポテンシダルは0.19のみであ぀た。 比范の目的で、詊隓を埓来技術に埓぀おニツケ
ル〓焌物の火炎還元補錬に぀いお実斜した。この
詊隓を埌述する。 比范詊隓 コヌクス局を䜿甚しない以倖は前の䟋ず同じ装
眮を䜿甚しお、䟋ず同じニツケル〓焌物ずシリ
カ質フラツクスずのブレンドを倩然ガスおよび酞
玠で溶融した。倩然ガスおよび酞玠入力をそれぞ
れ〓焌物の20重量および45重量で䜿甚しお、
詊隓を燃料曝気比62で実斜し、固䜓還元剀を䜿
甚しなか぀た。固䜓䟛絊速床および枩床は、䟋
に瀺されたものず同様であ぀た。 䟛絊1.5時間埌、ランを停止し、溶融マツトお
よびスラグの詊料を採取した。それらは、分析し
たずころ、次の成分重量を有しおいた。
【衚】 この詊隓においお、燃料および酞玠入力は、䟋
のものの2.2倍および1.4倍であ぀た。埓぀お、
廃ガス還元ポテンシダルは0.77、即ち䟋のもの
の倍であ぀た。それにも拘らず、スラグニツケ
ルおよびコバルト含量が䟋のものの倍であ぀
たので、非鉄金属の還元および回収は著しくより
䞍良であ぀た。 本発明は、今たでは酞玠物酞化銅ず酞化ニツ
ケルずのブレンド、銅〓焌物たたは酞化物硫
化物ニツケル〓焌物の化孊圢で非鉄卑金属を
含有する材料〔鉄は、存圚する時には䞻ずしお酞
化物圢である銅〓焌物およびニツケル〓焌物〕
に関する適甚においお実蚌されおいる。これらの
皮類の材料の還元補錬は、倖郚燃料を䜿甚しおの
み実斜できる。 本発明の別の態様ずしおは、還元補錬法は、自
溶的に、即ち倖郚燃料を党く䜿甚せずに酞玠で補
錬できる硫化鉱石、粟鉱、マツトなどの埮粉砕硫
化物状材料に適甚される。これらの材料の堎合に
は、還元垯で粒状コヌクスの薄局䞭で還元すべき
金属酞化物の生成は、酞玠での硫化物状材料の酞
化燃焌の結果ずしお生ずる。燃焌垯での硫化
物の高発熱酞化は、党補錬法に必芁ずされる事実
䞊すべおの熱を発生する。若干の远加の熱は、必
芁な時には、還元垯から䞊がる䞀酞化炭玠の埌燃
焌によ぀お発生しおもよい。燃料曝気比の抂念
は、達成すべき冶金䞊所望の脱硫率䞊びに所定の
鉱物孊の硫化物状材料の重量に比范しお䜿甚すべ
き酞玠の重量割合を決定するであろう酞玠の利甚
効率であるので、硫化物の燃焌の堎合には䜿甚す
るこずがもはや䟿利ではない。 抜出冶金の圓業者は、所望の脱硫率が補錬すべ
き硫化物状材料の性状および最終還元生成物の組
成に察する芁件に䟝存するであろうこずを認識す
るであろう。特に、硫化銅粟鉱、マツトおよび癜
カワCu2Sの堎合には、還元垯でその埌に埗
るべき唯䞀の銅生成物が銅金属であるであろうよ
うに材料の硫黄の事実䞊すべおをSO2の圢で酞化
しか぀排陀するこずが、冶金䞊可胜でありか぀望
たしい。たた、高脱硫率は、埐冷および浮遞技術
によ぀お銅―ニツケル転炉マツトの分離から生ず
る硫化ニツケル粟鉱䞊びに塩の氎溶液から沈殿さ
れる硫化ニツケルたたは硫化ニツケル―コバルト
粟鉱を凊理する堎合に本発明に埓぀お冶金䞊可胜
でありか぀望たしい。 他方、実質量の鉄を含有する硫化ニツケル粟鉱
の堎合には、マツトを補造しか぀できるだけ倚く
の鉄を排陀するこずが望たしい。それ故、酞化し
か぀排陀すべき硫化物状硫黄の割合は、マツトの
所望の品䜍により、そしお望たしいマツト硫黄含
量により支配されるであろう。マツトの品䜍およ
び硫黄含量は、還元垯で補造すべき廃棄スラグで
の非鉄金属、特にコバルトの損倱、䞊びにマツト
液盞線枩床に圱響を及がす最も重芁なパラメヌタ
ヌの぀である。曎に、完党たたは郚分脱硫が自
溶法の目的に応じお必芁ずされるこずがある銅
ず、ニツケル、たたは銅ず鉛、たたは銅ず鉛ず亜
鉛ずを含有する耇雑なポリメタリツク
polymetallic硫化物状材料たたはモノメタリ
ツクmonometallic材料のブレンドを凊理す
るこずに関連する各皮の冶金状況があ぀おもよ
い。䟋えば、銅―ニツケル合金は、還元補錬の唯
䞀の非鉄金属生成物ずしお望たれるこずがある。 酞玠の利甚効率たたは酞玠効率は、所望の
脱硫率を達成するのに化孊量論䞊必芁ずされる酞
玠の量察この脱硫を埗るのに実際に䜿甚されるで
あろう量の比率である。通垞、比范的䜎品䜍のマ
ツトが補造される時、即ち所望の脱硫が100よ
りもかなり䜎い時には、酞玠効率は100に党く
近い。この堎合には、燃焌ガスは、ほずんど排他
的にSO2からなり、認知できる濃床の遊離酞玠を
含有しない。所望の脱硫率が100に近づくず、
酞玠効率は100未満であるず予想されるこずが
あり、それ故燃焌ガスは若干濃床の遊離酞玠を含
有するこずがある。 所定の硫化物状材料を燃焌する際に燃焌垯で発
生される熱量は、脱硫率に䟝存し、それ故発生さ
れる熱ず達成される脱硫ずの間には堅い関係が存
圚するこずが明らかである。その䞊、所定の脱硫
率の堎合には、発生される熱の量は、燃焌すべき
硫化物状材料の性状および補造すべき金属含有燃
焌生成物の性状にも䟝存する。 鉄を実質䞊含たない硫化物状材料を取り扱う時
には、燃焌プロセスは、炎䞭で補造すべき金属含
有燃焌生成物が䞻ずしお以䞋の化孊匏によ぀お䟋
蚌されるような金属によ぀お衚わされるような方
匏で制埡される。 Cu2SO2 →2CuSO2 
(1) Ni3S2202→3Ni2SO2 
(2) しかしながら、これらの反応に埓぀お化孊量論
量の酞玠の䜿甚は、適圓に䜎い硫黄含量を有する
金属を必ずしも埗させないこずが芋出された。 酞玠での硫化物状材料の燃焌から生ずる金属䞭
の適圓に䜎い硫黄含量を埗るために、本発明に埓
぀お、匏およびに察応するものなどの化
孊量論芁件よりもわずかに倚い量の酞玠を䜿甚す
るこずが奜たしい。この堎合には、比范的少量の
金属酞化物が補造されるであろう。理想的には、
これらの量は、所定の金属の酞化物酞玠溶解
限床に察応するものに近いかわずかに倚いであろ
う。これらの状況䞋では、酞玠での硫化物状材料
の燃焌から生ずる金属は、酞玠で飜和されるか、
わずかに過飜和されるであろうし、それ故ほずん
ど硫黄を含有しないであろう。しかしながら、実
際には、金属酞玠含量が正確に酞玠飜和に察応す
るものであるような方匏で本法を制埡するこずは
困難である。曎に、高い燃焌火炎枩床での金属の
酞玠飜和は、還元垯での䜎枩におけるよりも実質
䞊高い金属酞玠含量に察応し、このこずは金属酞
化物の圢で金属からの酞玠の溶離を生ずるであろ
う。それ故、炎䞭で補造される金属が酞玠で飜和
されか぀それらの小割合が金属酞化物の圢で埗ら
れるように反応〜の化孊量論芁件よりも
過剰の酞玠を䜿甚するこずが、むしろ奜たしい。
曎に、硫化物状材料の燃焌においおは、酞化物煙
塵が炉に再埪環されるこずが経枈的環境芁件であ
るので、酞化物は炉に入る材料に垞時存圚する。
次いで、溶存酞玠および金属酞化物の酞玠を還元
垯で排陀しお、硫黄および酞玠の䞡方の少含量の
最終金属を生ずる。本発明のこの適甚は、ニツケ
ルが優先的に酞化しか぀酞化ニツケルの柔らかい
塊りmushを補造する傟向があるので、有意
量のニツケルが硫化銅材料に存圚する時には特に
有利である。 非鉄卑金属および鉄を含有する硫化物状材料を
取り扱う時には、冶金䞊所望の脱硫率を達成する
ために酞玠での燃焌によ぀お発生できる熱量は、
党プロセス熱収支芁件を通垞はるかに超え、過剰
の熱は還元垯から䞊がるガスに含たれる䞀酞化炭
玠の埌燃焌のため䞀局倧きくなるこずがある。こ
のように、熱収支芁件は、所望の組成の最終還元
生成物を補造するずいう冶金目的にず衝突しおい
る。 この過過熱の問題は、米囜特蚱第4415356号明
现曞に既述のように、このような硫化物状材料の
䞀郚分を焙焌し、それによ぀お補造された䜎硫黄
〓焌物を未焙焌硫化物状材料ずブレンドしお自溶
補錬すべきブレンド䟛絊材料を埗るこずによ぀お
簡単か぀有効に解決される。この立蚌された技術
は、ブレンドされた䟛絊材料の発熱力を自溶性熱
収支によ぀お必芁ずされるいかなる倀にも調節さ
せ、そ故いかなる脱硫も達成可胜にさせる。本発
明の範囲内のこの技術の䜿甚は、燃焌垯から還元
垯ぞの熱䌝達を高め、か぀実斜すべき還元仕事量
を枛少するので、若干の远加の奜郜合な品質を自
溶法に付䞎する。 熱䌝達の増倧は、䞻ずしお、ブレンドされた䟛
絊材料の硫化物郚分の燃焌の結果ずしお炎䞭で補
造される過熱凝瞮粒子䞊びに炎䞭で加熱されたブ
レンド〓焌物のものがニツケルおよびコバルトを
含有する若干の非垞に耐火性の酞化物状化合物を
陀いおはすべお溶融されるずいう事実によ぀お生
起される。これらの溶融粒子のすべおは、最終補
品の所芁枩床よりも玄200℃〜400℃だけ高く炎䞭
で過熱される時に、還元垯で入手可胜にさせるべ
き熱のすべおを担持でき、それ故攟射による熱䌝
達の必芁は最小限に枛少される。䟋えば、銅〓焌
物の還元補錬の堎合前蚘䟋に比范しお還元
垯で実斜すべき還元仕事量の枛少は、䞻ずしお
぀の因子のため生ずる。これらの぀は、ブレン
ドされた䟛絊材料の硫化物郚分䞭の支配的郚分の
銅が燃焌時に炎䞭で銅金属に倉換されるであろう
ずいう事実である。第二因子は、炎䞭での高枩お
よび0.1気圧よりもかなり䜎い酞玠分圧の条件䞋
では、より䜎い酞化状態の酞化鉄がブレンドされ
た䟛絊材料の硫化物郚分䞭で補造されるであろう
し、䞀方䟛絊材料の〓焌物郚分の酞化第二鉄およ
び酞化第二銅がこれらの条件䞋で熱力孊的に安定
ではないので郚分的に解離するであろうずいう事
実に由来する。その結果、燃焌プロセス生成物の
過熱粒子ずずもに還元垯に入る酞玠はより少ない
であろうし、それ故粗銅および廃棄スラグを補造
するために還元垯で実斜すべき還元仕事より少な
いであろう。同様の考慮は、ニツケル、銅―ニツ
ケルおよび他の硫化物状材料に同等に適甚でき
る。 前に指摘のように、還元垯ぞの燃焌ガスの察流
は、コヌクスの過床の気化を生ずるであろうし、
か぀還元プロセスの条件を悪化するであろうの
で、望たしくない。本発明の自溶法の堎合には、
燃焌ガスが還元垯に浞透するのを防止するずいう
この芁件は、SO2を含有するガスの浞透がコヌク
スの過床の気化を生ずるだけではなく非鉄金属䞊
びに鉄の逆硫化物化back sulfidizationも生
ずるであろうので、䞀局重芁になる。事実、還元
垯での条件は、逆硫化物化が起こるのに熱力孊的
か぀動力孊的に非垞に奜郜合であるSO2は硫黄
源である。このこずを以䞋の䟋によ぀お䟋瀺す
る。 䟋  この実隓で䜿甚する硫化銅粟鉱および銅〓焌物
は、以䞋の組成重量を有しおいた。
【衚】 粟鉱および〓焌物をそれぞれ1002015の重
量割合でシリカ質フラツクスず䞀緒にブレンド
し、ブレンドを前の䟋で䜿甚されたのず同じ前蚘
断熱炉に酞玠ずずもに連続的に泚入した。固䜓䟛
絊速床は9.5Kg、酞玠入力は䟛絊材料の46.7
重量であ぀た。 ラン時に、廃ガス枩床は玄1420℃、受容ルツボ
の䞊の枩床は玄1480℃であ぀た。 無煙灰を受容ルツボに銅䟛絊材料銅粟鉱〓
焌物の11重量の量で装入した。この量の玄64
が詊隓時に消費され、残りは溶融济の衚面䞊の
受容ルツボに蓄積した。還元剀の存圚にも拘ら
ず、廃ガスは、硫黄および二酞化炭玠に加えお、
遊離酞玠〜容量を含有しおいた。 ランを停止した埌、以䞋の溶融生成物、即ち金
属、マツトおよびスラグがルツボ䞭に芋出され
た。それらは、分析したずころ、以䞋の成分重
量を含有しおいた。
【衚】 グ
金属マツトからなる銅耇合材料は、重量で
62.0Cu、2.3Ni、18.6Feおよび14.4Sを含有しおい
た。䟛絊材料硫黄の玄25はこの耇合材料に䌝わ
り、それ故脱硫率は玄75であ぀た。しかしなが
ら、還元剀を䜿甚しない以倖はすべお同じ条件䞋
で、粗銅および磁鉄鉱で飜和された高銅―鉄シリ
ケヌトスラグのみを同じ炉で垞法で補造した。脱
硫率は100に近か぀た。 このように、還元剀を䜿甚する前蚘自溶補錬ラ
ンにおいおは、入力硫黄の玄25は、二酞化硫黄
の圢で燃焌垯から還元垯に䞋方に浞透したこずが
明らかである。この二酞化硫黄を䞀酞化炭玠およ
び炭玠で元玠状硫黄に還元し、この元玠状硫黄は
燃焌垯で補造された銅金属ず反応した。この副反
応の正味の結果は、硫化銅の生成、即ち逆硫化物
化である。曎に、コヌクス局䞭の元玠状硫黄およ
びたたは硫化物状硫黄の存圚は、鉄の還元およ
び逆硫化物化を高めた。その結果、粗銅のみの代
わりに、最埌の前蚘衚に瀺されるような硫黄飜和
金属およびマツトが補造された。 他方、䟋は、本発明の自溶法を実斜するのに
特には適しおいない䜿甚炉においおさえ、酞化鉄
の優秀な還元が起こ぀お遊離酞玠を含有する廃ガ
スにも拘らず磁鉄鉱および銅の非垞に䜎い含量を
有する鉄シリケヌトスラグを埗るこずを明瀺す
る。同時に、炭玠消費量は、前蚘組成の非垞に良
く還元されたスラグを補造するのに化孊量論的に
必芁ずされるものよりも実質䞊高い。すべおのこ
れらの事実は、燃焌ガスの容量の玄25が還元垯
に浞透しお逆硫化物化および炭玠の過床の消費
気化を生ずるこずを瀺す。 本発明の自溶法においおは、還元垯から䞊がる
反応ガスの容量は小さい。䟋えば、硫化銅粟鉱の
堎合には、それは、倖郚燃料を利甚するそれぞれ
銅〓焌物および非鉄金属酞化物の還元補錬の堎合
の玄30および玄60ず察照的に燃焌ガスの容量
の玄10のみである。比范的小容量の反応ガス
は、還元垯ぞの硫黄含有燃焌ガスの浞透の重芁な
原因であるが、それは、比范的小容量の反応ガス
ず、炉の特定の幟䜕孊的圢状ず、非鉄金属および
鉄存圚する時の逆硫化物化、䞊びに炭玠の過
床の気化を防止するために取り扱うべき䟛絊材料
ゞ゚ツト炎の軌道ずの組み合わせである。 このこずは、本発明に埓぀お、非還元性の実質
䞊硫黄を含たない䞭間垯を還元垯ず燃焌垯ずの間
に蚭けるこずによ぀お達成される。䞋偎で、この
䞭間垯は還元垯に埐々に通過し、䞀方䞊偎で、そ
れは燃焌垯に隣接する。炉の高さに応じおの炉雰
囲気の還元酞化ポテンシダルの分垃は、このよ
うにしお実珟される。 䞭間垯が還元垯に埐々に通過する堎合には、還
元ポテンシダルは、零に近い倀からunityに
近づく倀たでにわた぀お埐々に倉化する第
図。他方、䞭間垯が燃焌垯に埐々に通過する堎
合には、事実䞊䜕のガス状還元剀も存圚しない。
その代わり、遊離酞玠は、䟋の堎合のように、
硫黄および二酞化炭玠に加えお、炉雰囲気䞭で入
手できるこずがある。 数皮の実際的手段の぀たたは組み合わせが、
䞭間垯を䜜るのに䜿甚しおもよい。たず䞀䟋を挙
げるなら、冷たたは予熱酞玠含有ガス、䟋えば空
気たたは酞玠に富んだ空気は、この䞭間䜓に泚入
しお、還元垯から䞊がる䞀酞化炭玠を埌燃焌し䞊
びに反応ガスの容量を増倧しおもよい埌者は、
燃焌ガスが還元垯に浞透するのを防止するのに貢
献する。曎に、還元のため消費された粒状コヌ
クスを補充しようずする固䜓粒状炭玠質材料は、
酞玠含有ガスずずもに泚入しおもよい。この堎合
には、粗炭玠質材料の小郚分のみが、還元垯に萜
䞋する前に酞玠で燃え尜くす時間を有するであろ
う。䞭間垯に泚入すべき酞玠の党品質は、還元垯
から䞊がるものでも粗炭玠質材料の郚分燃え尜き
から生ずるものでも、いかななる䞀酞化炭玠も埌
燃焌に必芁ずされるものに少なくずも等しくある
べきである。 前蚘尺床は、炉幟䜕孊的圢状が若干垂盎方向に
延出しお炉の高さに応じおの炉雰囲気の還元酞
化ポテンシダルの分垃により良い条件を䞎えるな
らば、高められるであろう。曎に、酞玠含有ガス
を䞭間垯に泚入する補助バヌナヌが、氎平から玄
10〜15゜だけ䞊方にわずかに傟けお䜍眮決めされ、
第図に瀺すものなどの䞻バヌナヌはゞ゚ツト運
動量がゞ゚ツトが䞭間垯に到達する前に無芖可胜
な皋に小さくなる方匏で䜍眮決めされる。 本発明は、その適甚の範囲の぀の䞡極端、即
ち本法の熱芁件のすべおが倖郚燃料の䜿甚で満た
される堎合、および倖郚燃料が必芁ずされない自
溶法に぀いお䟋蚌しおいる。これらの぀の極端
の間に倚数のテクノロゞヌ的立堎がある。 この皮の立堎の䞀䟋は、銅の支配的郚分を茝銅
鉱Cu2Sの圢で含有し、か぀各皮の鉱物孊的
圢でシリカ、アルミナ、カルシア、マグネシアお
よび酞化鉄などの可倉含量を包含しおもよい耐火
岩物質の実質的割合も含有する商品䜍銅粟鉱に関
する。この皮の粟鉱を凊理する目的は、粗銅およ
び廃棄スラグを補造するこずにある。通垞、この
こずは、岩物質が適圓にフラツクスで溶かさずに
蚱容可胜な物性を有するスラグに倉換できるこず
がたれな堎合であるので、フラツクスの添加を必
芁ずするであろう。これらの状況䞋では、酞玠で
の燃焌による粟鉱の䞀局完党な脱硫が、必芁な皋
倚くの熱を発生するこずができないかもしれな
い。 本発明によれば、前蚘特性を有する粟鉱から粗
銅および廃棄スラグを補造する目的を満たす぀
の別法がある。぀の方法は、ブレンドが前に䟋
蚌のように自溶的に補錬できるように、この粟鉱
を別の硫化物状材料ずブレンドする方法である。
別の方法は、硫化物の酞化燃焌によ぀お発生
された熱を䟛絊材料に添加された燃料の燃焌熱で
補充する方法である。この埌者の堎合には、添加
される燃料に比范しおの酞玠の量は、垞時、燃料
曝気比100に察応する量よりもはるかに倚く、
過剰の酞玠が硫化物を燃焌するのに䜿甚される。 必芁ずされるすべおの熱が金属硫化物の燃焌に
よ぀おのみでは発生できない時の別の䟋は、郚分
脱硫のみが望たれる時には元玠状および硫化物状
の圢の埮粉砕非鉄金属ず再埪環ダストずの混合物
からなる材料を凊理するこずに関する。このよう
なものは、銅―ニツケル転炉マツトの埐冷、摩
砕、浮遞および磁気分離による分離の䞭間補品の
堎合の立堎である。この䞭間補品は、兞型的には
重量で10〜20Cu、55〜65Ni、〜3Co、〜
3Fe、14〜18Sおよび実質量の貎金属を含有する。
鉱物孊的には、この材料は、䞻ずしお、ニツケル
―銅合金金属性物質および銅およびニツケルの硫
化物によ぀お代衚される。この半補品を凊理する
冶金目的は、それをカルボニル化に最適の䟛絊材
料に倉換するこずにある。䟛絊材料は、有意によ
り少ない硫黄を含有する時にカルボニル化に最適
であり、溶融され、次いで造粒によ぀お迅速に急
冷される。カルボニル化時に、䟛絊材料のニツケ
ルの倧郚分は、銅、コバルト、硫黄および貎金属
から分離される。珟圚、この䟛絊材料は、䞊郚吹
蟌回転転炉においお倚数の連続工皋、䟋えば溶
融、郚分脱硫䞊郚吹蟌酞化、脱硫時に生成す
べき酞化ニツケルの逆還元、最埌に造粒で補造さ
れおいる。 本発明によれば、前蚘䞭間補品および燃料の添
加をバヌナヌを通しお酞玠ずずもに予熱燃焌垯に
泚入する。燃料に比范しおの酞玠の重量割合は、
曝気100に察応するものよりも実質䞊倧きく、
過剰の酞玠は所望の脱硫率を䞎えるのに十分であ
るように調節される。この堎合、燃焌法は、぀
の䞻芁な特城を包含する。 (a) 燃料の完党燃焌 (b) 郚分脱硫 (c) ニツケル―銅合金金属性物質の郚分酞化 燃焌法の過熱凝瞮生成物を燃焌ガスから分離
し、それは前に補造されるか予溶融された最終補
品の溶融济の衚面䞊に浮遊しおいる粒状コヌクス
の薄局䞊の還元垯に萜䞋する。還元垯で起こる珟
象のすべおは、前に既述された。次いで、最終溶
融補品を造粒する。本発明の方法のこの倉圢にお
いおは、固䜓粒状炭玠質材料を別個に、即ち䟛絊
材料バヌナヌを通さずに還元垯に䟛絊する。 前蚘組成の半補品を䜿甚しお実斜された倚数の
実隓においお、脱硫率は、燃焌ガス䞭の過剰の酞
玠の倀によ぀お容易に制埡できるこずが芋出され
た。䟋えば、燃焌ガス䞭の遊離酞玠の濃床燃焌
の所芁添加物の完党燃焌埌を容量から35容
量に増倧した時には、脱硫率は33から62に
増倧した。たた、固䜓還元剀を䜿甚しない時に
は、実質量の柔らかい塊りが補造されたので、所
望の脱硫率および均䞀な溶湯の䞡方を埗るこずは
可胜ではないこずが芋出された。この柔らかい塊
りは、兞型的には重量で〜16Cu、50〜65Ni、
〜3Co、〜10Fe、〜6Sおよび〜15酾箠
を含有しおいた。 カルボニル化甚䟛絊材料を調補する別の方法
は、前蚘䞭間補品を銅―ニツケル転炉マツトを凊
理する補造業者に容易に入手できる酞化ニツケル
ずブレンドし、ブレンドを䟋に蚘茉のようなニ
ツケル〓焌物の還元補錬に類䌌の方法で補錬する
方法である。若干の脱硫が䟝然ずしお必芁ずされ
るならば、燃料曝気比は察応しお調節できる。 法什の条項に埓぀お、本発明の特定の態様がこ
こに䟋瀺されか぀説明されおいるが、圓業者は、
特蚱請求の範囲によ぀おカバヌされる本発明の圢
で倉化を斜しおもよいこず、および本発明の或る
特城が他の特城の察応の䜿甚なしに時々有利に䜿
甚できるこずを理解するであろう。
【図面の簡単な説明】
第図は燃料曝気比ず(A)燃焌ガスの還元ポテン
シダル、(B)1600℃で入手できる正味熱、(C)理論火
炎枩床ずの盞互関係を瀺すグラフ、第図およ
び第図は本発明の方法を実斜するのに奜適な
理想化炉の抂略図である。  酞化物、 燃料、 酞玠、
 バヌナヌ、 予熱炉、 炎、 コ
ヌクス局、 溶融济。

Claims (1)

  1. 【特蚱請求の範囲】  (a) 燃料を燃焌させお本質䞊非還元性の高枩
    炎を生じながら、少なくずも䞀郚分酞化物圢態
    の銅、ニツケルおよびコバルトの矀からの少な
    くずも皮の卑金属を含有する埮粉砕材料を、
    燃料および酞玠およびもしあ぀たら埮粉砕フラ
    ツクスず䞀緒に制限空間に泚入し、 (b) 前蚘の本質䞊非還元性の炎の䞭においお前蚘
    卑金属を含有する埮粉砕粒子を補造すべき還元
    生成物の最高融点を超える枩床に過熱し、 (c) 前蚘過熱粒子を前蚘還元生成物の溶融济の衚
    面䞊に浮遊しおいる粒状コヌクスの薄局䞊に本
    質䞊䞀様に投げ出し前蚘のコヌクスの薄局お
    よび隣接雰囲気は還元垯を構成する (d) すべおの所芁熱を還元垯に前蚘過熱粒子の顕
    熱の圢および前蚘非還元炎からの攟熱単独で䟛
    絊しながら、前蚘卑金属の酞化物を前蚘還元垯
    䞭で還元しお還元生成物を液䜓状態で埗、 (e) 前蚘還元生成物を前蚘コヌクス局を通しお前
    蚘溶融济に浞透させ、 (f) 前蚘還元生成物を前蚘溶融济から排出し、 (g) 固䜓粒状炭玠質材料を前蚘の粒状コヌクスの
    薄局に䟛絊しお、還元で消費されたコヌクスを
    補充する、 こずを特城ずする、少なくずも䞀郚分酞化物圢態
    の銅、ニツケルおよびコバルトの矀からの少なく
    ずも皮の卑金属を含有する埮粉砕材料の還元補
    錬法。  前蚘燃料が少なくずも郚分的に埮粉砕硫化物
    状材料であり、還元生成物の぀が金属たたはマ
    ツトである、特蚱請求の範囲第項に蚘茉の方
    法。  前蚘硫化物状材料が、銅、ニツケルおよびコ
    バルトの矀からの卑金属を含有する、特蚱請求の
    範囲第項に蚘茉の方法。  前蚘埮粉砕材料䞭の卑金属が本質䞊酞化物で
    あり、石炭燃料が100に近い曝気比を有する前
    蚘非還元炎を䞎えるために䜿甚され、還元生成物
    が本質䞊金属である、特蚱請求の範囲第項に蚘
    茉の方法。  卑金属が硫化物皮ずしお存圚し、還元生成物
    がマツトたたは金属である、特蚱請求の範囲第
    項に蚘茉の方法。  前蚘卑金属が硫化物皮ずしお存圚し、還元生
    成物がマツトたたは金属である、特蚱請求の範囲
    第項に蚘茉の方法。  前蚘埮粉砕材料がフラツクスで溶かすべき有
    意量の物質を含有し、フラツクスが前蚘炎䞭で加
    熱され、廃棄可胜な溶融スラグ局が前蚘の粒状コ
    ヌクスの薄床ず前蚘溶融還元生成物ずの間に存圚
    する、特蚱請求の範囲第項に蚘茉の方法。  前蚘のフラツクスで溶かすべき物質が、鉄で
    ある、特蚱請求の範囲第項に蚘茉の方法。  前蚘鉄䞍玔物甚フラツクスが、シリカ質フラ
    ツクスおよび石炭質フラツクスから遞ばれる、特
    蚱請求の範囲第項に蚘茉の方法。  前蚘燃料が、炭化氎玠ガス、氎玠、炭化氎
    玠液䜓、埮粉砕炭玠質固䜓および元玠状硫黄の矀
    から遞ばれる流動性物質である、特蚱請求の範囲
    第項に蚘茉の方法。  埮粉砕マツトが、前蚘埮粉砕材料䞭に酞化
    物に加えお存圚する、特蚱請求の範囲第項に蚘
    茉の方法。  断面寞法の倧きさ範囲玄〜玄25mmのコヌ
    クス粒子を前蚘制限空間に䟛絊しお、前蚘の粒状
    コヌクスの薄局を䞎える、特蚱請求の範囲第項
    に蚘茉の方法。  埮粉砕材料、燃料、酞玠およびフラツクス
    を、前蚘炎が少なくずも぀のバヌナヌで維持さ
    れおいる前蚘制限空間に泚入する、特蚱請求の範
    囲第項に蚘茉の方法。  断面寞法の倧きさ範囲玄〜玄25mmの粒状
    コヌクスを前蚘の少なくずも぀のバヌナヌを通
    しお䟛絊する、特蚱請求の範囲第項に蚘茉の
    方法。  前蚘の少なくずも぀のバヌナヌが、前蚘
    制限空間を䞀般に氎平方向に暪切぀お延出する少
    なくずも぀の炎を䞎えるように䜍眮決めされ、
    それによ぀お前蚘の少なくずも぀の炎のガス状
    生成物および非ガス状生成物が重力によ぀お分離
    しお、非ガス状生成物が前蚘炎の䞋に配眮された
    前蚘の粒状コヌクスの薄局䞊およびそれを通しお
    萜䞋する、特蚱請求の範囲第項に蚘茉の方
    法。  前蚘炎および前蚘粒状コヌクス局をそれら
    の間の非還元性の本質䞊硫黄を含たないガスによ
    ぀お分離する、特蚱請求の範囲第項に蚘茉の方
    法。  二酞化硫黄が、前蚘炎䞭で生成され、前蚘
    炎ず前蚘局ずの間の前蚘ガスによ぀お前蚘床のコ
    ヌクスから単離される、特蚱請求の範囲第項
    に蚘茉の方法。
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