[发明专利]废铁中共存的元素的分离·回收方法

说明书

技术领域

本发明涉及废铁中与铁共存的元素、特别是杂质元素(tramp element)等金属元素的分离·回收方法。

背景技术

日本国内的废铁的蓄积量在年年增加，可预想2020年达到约18亿吨，每年产生5,000万吨的废铁。市售废铁中大多包含难以从铁去除、又对钢材的品质或制造过程造成不良影响的微量的除了铁以外的杂质成分，具体例示出Cu、Ni、Cr、Sn、Zn、Sb、As、Bi、Pb以及Mo(以下称为“杂质元素”)。因此，作为日本国制铁业所擅长的高级钢材的原料的使用受到制约。

另外，近来，除了铁资源以外还呈现有用稀有金属的价格高涨以及枯竭的问题。从这一观点来看的情况下，在废铁中除了上述的铜、铬之外还包含有用的金属(W、Mo、C o、Ni、V、Nb等)。因此，如果可将废铁中包含的微量的除了铁以外的成分有效率地分离并将其回收，那么可以不出口日本国内所产生的废铁，扩大在日本国内的有效利用。

作为从废铁去除铜的方法，存在有利用铜在铁-碱金属及碱土金属系的硫化物与碳饱和铁之间的分配，从铁水(molten iron)去除铜的技术(非专利文献1)。

在此方法中能够以100kg/吨金属的助熔剂(flux)单位消耗量来达成65～75％的脱铜率，但是此脱铜效率不充分。为了进一步提高脱铜率而需要增加助熔剂的量，因此从经济的观点考虑存在问题。

另外，由于利用大量的包含碱金属的硫化物助熔剂，因而脱铜处理后的助熔剂的处理也成为问题。

在专利文献1中报告有使用氯气相对于铁选择性地使铜反应，将其作为气体去除的方法。此方法使用氯气，因此需要将反应容器制成完全密闭型。进一步需要由不与氯反应的材质形成反应容器。

还提出有在真空下的将铜选择性蒸发的蒸发精炼法。然而，为了提高蒸发速度而需要1873K以上的高温以及至少100Pa的高真空。另外，根据蒸发速度估算出的足以实用化的反应界面面积很大，因此难以在实际工艺中开展(非专利文献2)。

在专利文献2中提出有将废铁中的铜暂时转移到铅合金中，然后将铅合金中的铜转移到包含铝的金属熔体中从而去除铜的技术。

然而，在此技术中需要对于熔融铁分别实施铜从废铁中向铅合金的转移和铜从铅合金中向包含铝的金属熔体的转移。由此，无法连续进行铜的去除。

另外，在铜从废铁向铅合金的转移方面，铜在铅合金与铁之间的分配(铜的平衡分配比＝[质量％Cu]_in Pb/[质量％Cu]_in Fe-C、此处，[质量％Cu]_in Pb意为铅中的铜浓度，[质量％Cu]_in Fe-C意为铁中的铜浓度。)为2∶1左右之小。因此，为了从铁中去除铜就需要大量的铅合金。

如上所述，以往提出的从废铁去除铜的去除方法从其效率、经济的观点考虑存在问题，未能达到实用化。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平6-248364号公报

专利文献2：日本特开平10-110224号公报

非专利文献

非专利文献1：王潮、长坂彻也、日野光、万谷志郎：鉄と鋼(铁和钢)、77(1991)、644-651.

非专利文献2：H.Ono-Nakazato，K.Taguchi，Y.Seike and T.Usui：ISIJ International，43(2003)，1691-1697.

发明内容

发明要解决的课题

本发明的目的在于提出将废铁中共存的铜等元素有效率且经济性地分离·回收的方法，扩大废铁的利用。

用于解决问题的方案

本发明人等进行了研究，结果获得了如下见解：废铁中共存的元素之中，即使在通常的氧化精炼中不易从铁水分离的元素，也可通过将在废铁的熔融物中的溶解度特别低的熔融Ag作为介质来间接地氧化去除上述元素，从而解决上述课题。

作为比Fe难以氧化并且在以往的氧化精炼中难以从铁水分离的元素的实例，有Cu。以下，将此Cu用作具体实例来详细说明该见解。介由在废铁的熔融物中的溶解度特别低的熔融Ag，将氧气吹到没有与废铁的熔融物相接的熔融Ag表面，从而可将Cu氧化去除而回收。

在Fe相中含有Cu的情况下，Fe相对于Cu优先被氧化。由此，通常无法进行下述式(2)的反应。

[数学式1]