特開 2025-151098 鉛の回収方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2025151098

(43)【公開日】2025-10-09

(54)【発明の名称】鉛の回収方法

(51)【国際特許分類】

   C22B 13/02 20060101AFI20251002BHJP

   C22B 1/00 20060101ALI20251002BHJP

【ＦＩ】

C22B13/02

C22B1/00 101

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2024052342

(22)【出願日】2024-03-27

(71)【出願人】

【識別番号】502362758

【氏名又は名称】ＪＸ金属株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100087480

【弁理士】

【氏名又は名称】片山 修平

(72)【発明者】

【氏名】横田 拓也

【テーマコード（参考）】

4K001

【Ｆターム（参考）】

4K001AA20

4K001BA11

4K001CA01

4K001CA03

(57)【要約】

【課題】 メタル成分の直行率を高くすることができる、鉛の回収方法を提供する。
【解決手段】 鉛の回収方法は、鉛原料を溶融する溶融工程と、前記溶融工程で得られたスパイスを、凝固後に破砕する破砕工程と、前記破砕工程で得られた破砕物を軽量物と重量物とに分離する分離工程と、前記重量物を前記溶融工程に繰り返す工程と、を含む。
【選択図】 図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

鉛原料を溶融する溶融工程と、
前記溶融工程で得られたスパイスを、凝固後に破砕する破砕工程と、
前記破砕工程で得られた破砕物を軽量物と重量物とに分離する分離工程と、
前記重量物を前記溶融工程に繰り返す工程と、を含む、鉛の回収方法。

【請求項2】

前記スパイスは、Ｐｂ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｂｉの少なくともいずれか１つを含み、
前記スパイスに含まれるＰｂ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｂｉの少なくともいずれか１つの濃度が、前記スパイスよりも前記重量物において高い、請求項１に記載の鉛の回収方法。

【請求項3】

前記スパイスは、Ｆｅ、Ａｓの少なくともいずれか１つを含み、
前記スパイスに含まれるＦｅ、Ａｓの少なくともいずれか１つの濃度が、前記スパイスよりも前記軽量物において高い、請求項１に記載の鉛の回収方法。

【請求項4】

前記分離工程において、比重選別機を用いる、請求項１に記載の鉛の回収方法。

【請求項5】

前記破砕工程において、凝固した前記スパイスを３０ｍｍ以下の粒径になるように破砕する、請求項１に記載の鉛の回収方法。

【請求項6】

前記鉛原料は、銅製錬の過程で得られる鉛を含む、請求項１に記載の鉛の回収方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は鉛の回収方法に関する。

【背景技術】

【0002】

銅製錬などで得られた鉛原料は、電気炉で溶融還元して粗鉛を生成し、当該粗鉛から鉛を精製し、これを原料として鉛アノードを作製し、電解精製することで、鉛を回収する方法が知られている(例えば、特許文献１参照)。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１３－２３４３５６号公報

【発明の開示】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

電気炉では、溶融還元の過程で、メタル相とスラグ相との間にスパイスが生成する。スパイスは、メタル相とともに電気炉から抜き出される。スパイスは高い粘性を有しているため、スパイスにメタル成分が巻き込まれることがある。そこで、スパイスを銅製錬工程に繰り返すことが考えられる。しかしながら、この場合、メタル成分の直行率が低くなるおそれがある。また、銅製錬の操業に影響を及ぼすおそれがある。

【0005】

本発明は上記の課題に鑑み、メタル成分の直行率を高くすることができる、鉛の回収方法を提供すること目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明に係る鉛の回収方法は、鉛原料を溶融する溶融工程と、前記溶融工程で得られたスパイスを、凝固後に破砕する破砕工程と、前記破砕工程で得られた破砕物を軽量物と重量物とに分離する分離工程と、前記重量物を前記溶融工程に繰り返す工程と、を含む。

【0007】

前記スパイスは、Ｐｂ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｂｉの少なくともいずれか１つを含み、前記スパイスに含まれるＰｂ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｂｉの少なくともいずれか１つの濃度が、前記スパイスよりも前記重量物において高くてもよい。前記スパイスは、Ｆｅ、Ａｓの少なくともいずれか１つを含み、前記スパイスに含まれるＦｅ、Ａｓの少なくともいずれか１つの濃度が、前記スパイスよりも前記軽量物において高くてもよい。前記分離工程において、比重選別機を用いてもよい。前記破砕工程において、凝固した前記スパイスを３０ｍｍ以下の粒径になるように破砕してもよい。前記鉛原料は、銅製錬の過程で得られる鉛を含んでいてもよい。

【発明の効果】

【0008】

メタル成分の直行率を高くすることができる、鉛の回収方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】鉛の回収方法を例示する図である。

【図2】Ｐｂ電気炉を例示する図である。

【図3】エアテーブルを例示する図である。

【図4】分配率を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

本実施形態において対象とする鉛原料は、少なくとも鉛（Ｐｂ）を含み、スズ（Ｓｎ）、アンチモン（Ｓｂ）、ビスマス（Ｂｉ）、鉄（Ｆｅ）、ヒ素（Ａｓ）、銅（Ｃｕ）、硫黄（Ｓ）、ケイ素（Ｓｉ）などを含んでいてもよい。鉛原料は、銅製錬工程における電解精製で生じた銅殿物（アノードスライム）を処理して得られる還元銀を酸化炉で酸化処理する際に生じる密陀や、電子部品などのリサイクル原料の溶融炉もしくは産業廃棄物を溶融処理する乾式炉で発生する乾式煙灰を硫酸浸出して得られた鉛滓（硫酸鉛）、硫酸鉛を炭酸ナトリウムにより処理して得られた炭酸鉛、などが挙げられる。鉛原料は、例えば、Ｐｂを２０ｍａｓｓ％以上４０ｍａｓｓ％以下、Ｓｎを５ｍａｓｓ％以上１５ｍａｓｓ％以下、Ｓｂを１ｍａｓｓ％以上１０ｍａｓｓ％以下、Ｂｉを５ｍａｓｓ％以上１５ｍａｓｓ％以下、Ｆｅを５ｍａｓｓ％以上１５ｍａｓｓ％以下、Ａｓを１ｍａｓｓ％以上１０ｍａｓｓ％以下含有する。鉛原料は、その他、貴金属などを含んでいてもよい。

【0011】

図１は、本実施形態に係る鉛の回収方法を例示する図である。図１で例示するように、まず、鉛原料に対して、電気炉（Ｐｂ電気炉）で溶融還元を行う。還元剤として、例えば、コークスなどを用いる。溶剤として、例えば、ソーダ灰（炭酸ナトリウム）などを用いる。

【0012】

図２は、Ｐｂ電気炉１００を例示する図である。図２で例示するように、Ｐｂ電気炉１００には、鉛原料を投入するための投入口１が設けられている。鉛原料は、投入口１から炉２に投入される。鉛原料は、複数の電極３からの電力によって加熱されて溶融する。溶融還元によって、鉛原料は、メタル相４と、スラグ相５とに分離する。メタル相４の比重よりもスラグ相５の比重の方が小さいため、メタル相４上にスラグ相５が浮く。メタル相４は、Ｐｂ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｂｉ、貴金属などを含んでいる。スラグ相５は、Ｆｅ、Ｃｕ、Ａｓ、Ｓ、Ｓｉなどを含んでいる。メタル相４とスラグ相５とに分離する過程で、ＦｅやＡｓの一部が合金となり、メタル相４とスラグ相５との間に中間層としてスパイス６が生じる。

【0013】

炉２の側壁には、メタル抜出口７と、スラグ抜出口８とが設けられている。メタル抜出口７の方がスラグ抜出口８よりも低い位置に設けられている。それにより、メタル抜出口７からメタル相４を抜き出すことができ、スラグ抜出口８からスラグ相５を抜き出すことができる。なお、スパイス６は、メタル抜出口７からメタル相４とともに抜き出される。

【0014】

メタル抜出口７から抜き出されたメタル相４およびスパイス６は、冷却して凝固させた後に斫りを行い、メタル相４とスパイス６とに分離する。

【0015】

しかしながら、メタル相４から分離されたスパイス６は、メタル相４の一部のメタル成分を含んでいる。例えば、スパイス６は、メタル成分として、Ｐｂ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｂｉの少なくともいずれか１つを含んでいる。また、スパイス６は、スパイス成分として、Ｆｅ、Ａｓの少なくともいずれか１つを含んでいる。そこで、メタル相４から分離されたスパイス６を銅製錬炉に繰り返し物として繰り返すことが考えられる。しかしながら、この場合、スパイス６に含まれるメタル成分の直行率が低くなる。直行率とは、Ｐｂ電気炉に投入されたうち、繰り返されることなく一度の処理で次の工程へ進む率のことである。また、これらのメタル成分は、銅製錬工程において製錬阻害物質であって銅製錬の操業に影響を及ぼすおそがある。特に、近年では銅製錬炉に投入される原料に占めるリサイクル原料の比率が高くなってきたため、銅製錬炉への繰り返し物の量を減らすことが望まれている。

【0016】

そこで、メタル相４から分離されたスパイス６をＰｂ電気炉１００に繰り返すことが考えられる。しかしながら、スパイス６に含まれるＦｅ、Ａｓなどのスパイス成分は、Ｐｂ電気炉１００に繰り返さないことが好ましい。スパイス成分がＰｂ電気炉１００に繰り返されると、発生するスパイス量が増えてしまうためである。そこで、スパイス６を、Ｐｂ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｂｉなどのメタル成分と、Ｆｅ、Ａｓなどのスパイス成分とに分離することが考えられる。しかしながら、Ｐｂ電気炉１００において溶融しているスパイス６は、高い粘性を有しているため、スパイス６で懸垂するメタル粒子の沈降速度が遅くなり、メタル成分を巻き込んでいることがある。したがって、スパイス６を、Ｐｂ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｂｉ、貴金属などのメタル成分と、Ｆｅ、Ａｓなどのスパイス成分とに分離することは困難である。

【0017】

そこで、本発明者らによる鋭意研究により、スパイス６を凝固させた後に破砕した場合に、Ｐｂ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｂｉなどのメタル成分が比較的大きい比重を有し、Ｆｅ、Ａｓなどのスパイス成分が比較的小さい比重を有していることを突き止めた。そこで、本実施形態においては、スパイス６を破砕した後に、比重選別を行う。破砕の際には、例えば、３０ｍｍ以下の粒径となるように破砕することが好ましい。なお、破砕に用いる破砕機は特に、限定されないが、例えば、ハンマークラッシャーなどを用いることができる。例えば、ハンマークラッシャーにスクリーンを取り付けることで目的粒度まで破砕することができる。また、ここでの粒径とは、各粒における最大径のことを意味する。

【0018】

比重選別には、比重選別機を用いる。例えば、比重選別機として、２軸エアテーブルを用いることができる。図３に、エアテーブル１０を例示する。エアテーブル１０は、例えば、傾斜角度θ１（＞０°）および分離角度θ２（＞０°）を有する２軸エアテーブルである。エアテーブル１０は、板状のテーブル１１を備える。テーブル１１は、台形であり、上流側端縁１１ａの幅寸法よりも下流側端縁１１ｂの幅寸法の方が大きくなっている。テーブル１１には、スリット状のエア吹き出し部１２が設けられている。エア吹き出し部１２からは矢示１２ａのようにエアが吹き出し、テーブル１１上に供給された分離対象物に浮力を与える。また、テーブル１１には、振動が付与されるようになっている。

【0019】

テーブル１１は、傾斜角度θ１（＞０°）と分離角度θ２（＞０°）とを有するように設置されている。傾斜角度θ１は、上流側端縁１１ａの第１端部１１ａ１と下流側端縁１１ｂの第１端部１１ｂ１とを結ぶ辺の水平面に対する角度である。また、分離角度θ２は、下流側端縁１１ｂの水平面に対する角度である。本実施形態では、傾斜角度θ１＞０°、分離角度θ２＞０°として分離工程を行うため、下流側端縁１１ｂの第１端部１１ｂ１が最も低い位置に配置されることとなる。

【0020】

このようなエアテーブル１０の上流側端縁１１ａの近傍に矢示１３のように分離対象物を供給し、エアテーブル１０を稼働させると、軽量物が矢示１４で示すように移動し、重量物が矢示１５で示すように移動する。これによって、比重分離が行われる。本実施形態では、スパイス６０の破砕物が分離対象物として矢示１３のようにエアテーブル１０に供給され、エアテーブル１０を稼働させることで、Ｐｂ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｂｉ、貴金属などのメタル成分と、Ｆｅ、Ａｓなどのスパイス成分とに分離される。Ｆｅ、Ａｓなどのスパイス成分は軽量物であるため、矢示１４のように移動する。一方、Ｐｂ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｂｉなどのメタル成分は比較的重いため、重量物として矢示１５のように移動する。したがって、スパイス６に含まれるＰｂ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｂｉの少なくともいずれか１つの濃度が、スパイス６よりも重量物において高くなる。また、スパイス６に含まれるＦｅ、Ａｓの少なくともいずれか１つの濃度が、スパイス６よりも軽量物において高くなる。このようにして、Ｐｂ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｂｉなどのメタル成分と、Ｆｅ、Ａｓなどのスパイス成分とが分離されるようになる。

【0021】

再度図１を参照して、分離された重量物は、Ｐｂ電気炉１００に繰り返す。分離された軽量物は、Ｐｂ電気炉１００以外の工程へと供する。例えば、銅製錬の自溶炉へ繰り返す。

【0022】

メタル相４は、含有している各金属元素を個別に回収するための工程へと供する。例えば、Ｐｂ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｂｉを個別に回収するための工程へと供する。例えば、Ｐｂについては、精製して鉛アノードを作製し、電解精製することで、鉛を回収することができる。

【0023】

本実施形態によれば、スパイス６を破砕して比重選別することで、スパイス６がメタル成分を巻き込んでいても、Ｐｂ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｂｉなどのメタル成分を比較的多く含む重量物と、Ｆｅ、Ａｓなどのスパイス成分を比較的多く含む軽量物とに分離することができる。それにより、Ｐｂ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｂｉなどのメタル成分を銅製錬炉に繰り返すのではなく、Ｐｂ電気炉１００に繰り返すことができるようになる。その結果、Ｐｂ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｂｉなどのメタル成分の直行率を高くすることができる。

【実施例0024】

（実施例）
Ｐｂ電気炉で発生したスパイスを回収した。回収したスパイスの比重選別前の組成を表１に示す。表１に示すように、スパイスには、Ｆｅ、Ａｓの他に、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｐｂ、およびＢｉも含まれていた。このスパイスを破砕して粒径を３０ｍｍ以下とした。

【0025】

その後、破砕物を２軸エアテーブルで比重選別し、重量物と軽量物とに分離した。２軸エアテーブルの傾斜角度θ１を６．５°とし、分離角度θ２を２．７５°とした。

【0026】

重量物に含まれる成分量と軽量物に含まれる成分量を測定した。その結果、表１の成分量および図４に示す分配率が得られた。表１および図４に示すように、Ｐｂ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｂｉは重量物に多く含まれ、Ｆｅ、Ａｓは軽量物に多く含まれていた。この結果から、スパイスの破砕物を比重選別して重量物と軽量物とに分離することで、スパイスをＰｂ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｂｉなどのメタル成分と、Ｆｅ、Ａｓなどのスパイス成分とに分離することができることが確認された。

【表1】

【0027】

以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明は係る特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

【0028】

本発明の一実施形態によれば、Ｐｂ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｂｉなどのメタル成分の直行率を高くすることができる。このため、本発明の一実施形態は、廃棄物の再利用の促進や資源利用効率の向上を通じて、国連が主導する持続可能な開発目標（ＳＤＧｓ）の目標９「強靭（レジリエント）なインフラ構築、包摂的かつ持続可能な産業化の促進及びイノベーションの推進を図る」や目標１２「持続可能な生産消費形態を確保する」に貢献する可能性がある。

【符号の説明】

【0029】

１ 投入口
２ 炉
３ 電極
４ メタル相
５ スラグ相
６ スパイス
７ スラグ抜出口
８ メタル抜出口
１０ エアテーブル
１１ テーブル
１１ａ 上流側端縁
１１ｂ 下流側端縁
１１ｂ１ 第１端部
１２ エア吹き出し部
θ１ 第１傾斜角
θ２ 第２傾斜角
１００ Ｐｂ電気炉

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】