特表 2023-546943 炭素排出量を低減し、精鉱生産者および製錬所の環境パフォーマンスを改善する方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2023-11-08

(54)【発明の名称】炭素排出量を低減し、精鉱生産者および製錬所の環境パフォーマンスを改善する方法

(51)【国際特許分類】

   C22B 5/02 20060101AFI20231031BHJP

【ＦＩ】

C22B5/02

【審査請求】有

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2023524845

(86)(22)【出願日】2021-10-20

(85)【翻訳文提出日】2023-06-20

(86)【国際出願番号】 US2021055742

(87)【国際公開番号】W WO2022087063

(87)【国際公開日】2022-04-28

(31)【優先権主張番号】63/104,467

(32)【優先日】2020-10-22

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】523143028

【氏名又は名称】ワールド・リソースィズ・カンパニー

(74)【代理人】

【識別番号】100180275

【弁理士】

【氏名又は名称】吉田 倫太郎

(74)【代理人】

【識別番号】100161861

【弁理士】

【氏名又は名称】若林 裕介

(74)【代理人】

【識別番号】100194836

【弁理士】

【氏名又は名称】長谷部 優一

(72)【発明者】

【氏名】ハルピン、ピーター・ティー．

(72)【発明者】

【氏名】シュネック、デイル

(72)【発明者】

【氏名】シュリーゲル、ウルリッヒ・アール．

【テーマコード（参考）】

4K001

【Ｆターム（参考）】

4K001AA07

4K001AA09

4K001AA19

4K001AA30

4K001BA04

4K001CA09

4K001CA29

(57)【要約】

炭素排出量を低減し、エネルギ利用を高め、消費効率を改善し、作業者の安全性を改善することにより、一次非鉄金属製錬所の環境パフォーマンスを改善するプロセス。製錬所は、ニッケル、銅、および亜鉛を製錬するものを含む。このプロセスは、主成分として糖類を含む製品調整溶液を添加する前に、原料を乾燥させるステップを含む。スクロースおよびフルクトースが好ましい糖類である。ベースの糖類溶液は、２０から３０ブリックスの、より好適には２５ブリックスのシロップを生成する濃度まで、濃縮糖類シロップ（７５から８５ブリックス）を希釈することによって、または、乾燥粉末糖類を、水に溶解することによって調製され得る。ブリックスは、糖液のブリックスを測定できる任意の市販の屈折計で測定できる。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

炭素排出量を低減し、製錬所の環境パフォーマンスを改善するプロセスであって、前記プロセスは、原料を前記製錬所へ供給するステップを備え、前記原料は糖類を備える、プロセス。

【請求項2】

前記糖類は、フルクトース、マルトース、スクロース、ガラクトース、およびデキストロースなどの１つまたは複数の糖類を含み得る、請求項１に記載のプロセス。

【請求項3】

前記原料はさらに、界面活性剤を備える、請求項１に記載のプロセス。

【請求項4】

非鉄金属製錬炉のための原料を調製するプロセスであって、糖類を非鉄金属化合物と混合するステップを備える、プロセス。

【請求項5】

前記糖類は、フルクトース、マルトース、スクロース、ガラクトース、デキストロース、および／または他の糖類から選択される、請求項４に記載のプロセス。

【請求項6】

界面活性剤を、前記糖類および前記非鉄金属化合物と混合するステップをさらに備える、請求項４に記載のプロセス。

【請求項7】

前記糖類は、水中に、２０から３０ブリックスの濃度で存在する、請求項４に記載のプロセス。

【請求項8】

前記糖類は、代わりに、金属含有使用済みめっき溶液、または他の非鉄金属含有溶液中に、２０から３０ブリックスの濃度で存在する、請求項４に記載のプロセス。

【請求項9】

非鉄金属製錬炉のための原料であって、糖類および非鉄金属化合物を備える、原料。

【請求項10】

選択された糖類が、フルクトース、マルトース、スクロース、ガラクトース、およびデキストロースなどの１つまたは複数の糖類である、請求項９に記載の原料。

【請求項11】

界面活性剤をさらに備える、請求項９に記載の原料。

【請求項12】

前記原料はさらに、殺菌剤、殺生物剤、または殺菌剤と殺生物剤との両方を備える、請求項１に記載のプロセス。

【請求項13】

前記糖類および前記非鉄金属化合物を、殺菌剤、殺生物剤、または殺菌剤と殺生物剤との両方と混合するステップをさらに備える、請求項４に記載のプロセス。

【請求項14】

殺菌剤、殺生物剤、または殺菌剤と殺生物剤との両方をさらに備える、請求項９に記載の原料。

【請求項15】

製錬炉のための原料の水分レベルを低下させ、前記製錬炉の前記原料の均一性を改善し、製錬および関連する材料の取扱いにおける安全性を高め、前記原料は糖類を備える、プロセス。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の技術分野は、産業活動およびプロセスからの炭素排出量の低減、およびそれによる地球温暖化の低減である。本発明の技術分野は、産業プロセスの環境パフォーマンスの改善でもある。本発明の技術分野は、産業プロセスを実行する企業の財務評価の改善でもあり、これによって投資家は、企業が環境規制の増加に対応し、収益性を維持できることをより確信できる。製錬所の１つの環境問題は、気候変動の原因となる炭素排出である。輸送中、製錬中、および関連する環境排出捕捉機器中の化石燃料の消費を低減することにより、炭素の排出量を低減する方法は、環境パフォーマンスを改善する。本発明の分野は、特に、ニッケル、コバルト、銅および亜鉛など、非鉄金属の製錬所、およびそれらの環境パフォーマンスの改善を含む。

【背景技術】

【0002】

製錬炉への投入物は、中間体を含む。これら中間体は、冶金プロセスの副産物である。副産物は、リバートと同じ製錬炉独自のスラグ（すなわち、再溶解のために炉に戻される、知られている化学組成のスプル、ゲート、ランナ、ライザ、および廃鋳物の形態の金属）を含む場合がある。副産物はまた、他の製錬炉から得られた、外部供給物または外部投入物と呼ばれ得る、金属含有スラグを含む場合がある。これら外部供給物は、不十分にまたは非効率的に製錬された回収可能な金属をまだ含んでいるため、再処理が必要なスラグである可能性がある。

【0003】

これら中間体は、プロセスラインのさらに下流で生成される副産物、または金属製錬炉によって下流で生成される副産物も含む場合がある。これら中間体は、大気放出の処理から、または冶金生産サプライチェーン内部の廃棄物処理プロセスから回収された粉塵／物質を含む場合がある。

【0004】

これら中間体は、製錬業者の仕様に合わせて生成され、様々な産業によって生成される外部のリサイクル供給物からの契約上指定された投入物であるため、二次濃縮物と呼ばれる濃縮物のクラスも含む。これら二次濃縮物は、金属含有金属仕上作業だけでなく、産業用冶金副産物のリサイクル業者によって生成された最終製品である。

【0005】

中間体は、短期と長期両方の製錬所の操業計画および材料管理の重要な要素である。これら中間体には、地元および世界の取引およびプロセス市場があり、鉱業会社の操業から生成されるか、金属加工業者／生産者だけでなく、他の鉱業会社から取得される可能性がある。

【0006】

製錬炉への投入物は、強化原料を含む場合もある。

【0007】

製錬所はこれら中間体を大量に消費する。この消費は、市場の状況や製錬業者のニーズに応じて、定期的または不定期になる場合がある。したがって、これら中間体の冶金学的および取扱上の特徴は、これら中間体の輸送および取扱い、製錬所の効率、ならびに、製錬所の操業の経済的および環境的側面に大きな影響を与える可能性がある。

【発明の概要】

【0008】

本発明は、炭素排出量を低減し、エネルギ利用を高め、消費効率を改善し、作業者の安全性を改善することにより、一次非鉄金属製錬炉の環境パフォーマンスを改善するプロセスを含む。主な非鉄金属製錬炉は、ニッケル、銅、および亜鉛を製錬するものを含む。

【0009】

本発明は、製錬炉用の二次濃縮物原料の水分レベルを低下させ、製錬炉における原料の均質性を改善し、製錬および関連する材料の取扱いにおける安全性を高めるプロセスを含む。材料の取扱いは、原料の敷詰、ブレンド、および配合を含む。本発明の方法は、
（１）エネルギ消費量を低減し、
（２）追加の容量利用を生み出し、
（３）原料、産業からの材料、およびそれによって製錬されるフラックスの追加のリサイクルを可能にし、金属生産を増加させ、
（４）強化された原料を製錬プロセスの複数のポイントに導入できるようにし、操業効率および柔軟性を高め、
（５）最終製錬ステップの前に、原料との追加の混合および／またはブレンドにより、強化原料をより効率的に製錬プロセスに導入可能とし、
（６）原料の均一性を高め、それによって新たな操業効率およびエネルギ消費効率を生み出し、
（７）サンプリング効率を高め、それによって金属回収アカウンタビリティプロセスの効率を高め、
（８）飛散性粉塵の放出を大幅に低減し、材料取扱いにおける作業者の安全性を高め、金属回収アカウンタビリティを改善し、操業上のおよび品質の管理を改善し、
（９）（ａ）リサイクル操業容量の向上と、（ｂ）二次濃縮物のリサイクル生産施設から一次製錬所までの物流チェーンにおけるエネルギ消費量の低減とを含む、サプライチェーン全体のエネルギおよび金属回収の操業効率を強化および増加させる。

【0010】

本発明は、製品調整溶液を添加する前に原料を乾燥させるステップを含む。たとえば、金属水酸化物物質の場合、この物質は、固形分５０～９０％（水分５０％～１０％）、好ましくは固形分６０％～９０％（水分４０％～１０％）の水分含有率まで乾燥され得る。望ましい水分含有量は、製錬炉の製品仕様に部分的に依存する。

【0011】

製品調整溶液は、主成分として糖類を含む。糖類は、一般に、砂糖としても知られている。糖類は、フルクトース、マルトース、スクロース、ガラクトース、デキストロースなどの多くの化合物として入手できる。任意の容易に入手可能な糖類が、本発明のプロセスにおいて利用され得る。しかしながら、スクロースおよびフルクトースが通常は好まれ、通常はスクロースがより好ましい。溶液中の糖類は、粘着性および付着性を示す傾向があり、これは、乾燥した細かい粒子を、空気中を浮遊する能力の低い、より大きな粒子へ凝集することを促進する。糖類は、乾燥すると、結晶構造を形成し、製品粒子の凝集性および粉塵抑制性を保持する。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】図１は、ニッケル製錬炉のための本発明の実施形態の概略図である。

【図2】図２は、銅製錬炉のための本発明の実施形態の概略図である。

【図3】図３は、本発明の実施形態による貯蔵の概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

本発明の実施形態では、ベースの糖類溶液は、２０から３０ブリックスの、より好適には２５ブリックスのシロップを生成する濃度まで、濃縮糖類シロップ（７５から８５ブリックス）を希釈することによって、または、乾燥粉末糖類を、水に溶解することによって調製される。ブリックスは、Ｍｉｌｗａｕｋｅｅ ＭＡ ８７１ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｂｒｉｘ Ｒｅｆｒａｃｔｏｍｅｔｅｒなど、糖液のブリックスを測定できる任意の市販の屈折計で測定できる。

【0014】

本発明の実施形態では、ベースの糖類溶液は、代わりに、濃縮糖類シロップ（７５から８５ブリックス）を希釈することによって、または、乾燥粉末糖類を、金属含有使用済みめっき溶液、または他の非鉄金属含有溶液に溶解することによって調製される。これにより、金属含有非鉄濃縮物の全体的な金属含有量を増加させ、糖類成分のブリックスを調整するために必要な水の量を最小化すると同時に、製品調整溶液の望ましいブリックス濃度を達成するために必要な糖類の総量を低減する（金属含有使用済めっき溶液は、ブリックスが０の水と比較して、約１０の開始ブリックス濃度を示す場合がある）。それに加えて、より粒状で粉塵のない製品を同時に産み出しながら、同伴する水分の量の低減に役立つことによって、完成濃縮製品を改善する。

【0015】

本発明の実施形態では、製品調整溶液の乾燥原料材料への分散は、界面活性剤、好ましくは、陰イオン／中性界面活性剤の添加によって強化される。界面活性剤は、０．２５体積％から１体積％の範囲の濃度で、より好ましくは０．５％濃度で有効であることが見出された。

【0016】

本発明の実施形態では、殺生物剤および／または殺菌剤を製品調整溶液に添加して、溶液または最終処理原料が長期間保存される場合に、細菌の増殖および／またはカビの可能性を低減または排除する。ソルビン酸またはソルビン酸カリウムが好ましいが、様々な殺生物剤／殺菌剤が利用可能である。ソルビン酸カリウムは、水溶液への溶解度が高く、低濃度、好ましくは０.０２％から０.１０％、より好ましくは０.０２５％で有効であるため、より好ましい。

【0017】

本発明の実施形態では、機械式乾燥機または天日乾燥容器を含む乾燥機から放出される金属水酸化物原料物質または他のタイプの物質は、いくつかのタイプの連続ブレンダおよび機械式バルクバッチ混合デバイスのいずれかを使用することによって、製品調整溶液で凝集され、製品調整溶液は、調整可能な供給ポンプ機構によって製品に注入される。乾燥製品と製品調整溶液との混合および凝集は、機械的作用によって達成され、粒状で、粉塵がなく、均一で、さらさらとした最終製品が得られる。

【0018】

本発明の実施形態では、製品調整溶液の適用は、ばら積み中間コンテナへの排出中、または鉄道車両または海上コンテナに積み込むばら積み荷役機器作業から、無塵最終製品を達成するように調整される。製品調整溶液の適用率は、個々の原料の物理的および化学的特性に応じて大きく異なる可能性があるが、適用率は、好ましくは、１ショートトン（２０００ポンド）あたり５ガロンから４０ガロンの間、より好ましくは、乾燥製品の１ショートトンあたり１０ガロンから１５ガロンの間である。

【0019】

本発明の精神から逸脱することなく、本明細書に記載された本発明に対して、様々な変更および修正を行うことができることは、当業者には明らかであろう。

【0020】

図１は、ニッケル製錬炉のための本発明による方法の実施形態を示す。製法および配合によって、原料、またはカスタム原料を調製する中間体または原料生産施設１（ａ）を含み得る外部供給物１は、二次生成物／フラックス、濃縮物とともに、一次製錬所ブレンドハウス、製法／配合３に投入され、ここでは、エネルギ源９からエネルギを受け取る原料物流／輸送２を介して、ソース４からエネルギを受け取る。一次製錬所ブレンドハウス３の産出物は、エネルギ源４からエネルギを受け取る流動床乾燥装置５に供給される。加圧濾過装置３からの産出物は、炉製錬装置６に供給される。炉製錬装置６からの産出物は、エネルギ源９からエネルギを受け取る、スラグの変換および洗浄のための装置８に供給される。炉および他の製錬炉設計の製錬装置６からの産出物はまた、廃棄用のスラグ７を含み得る。スラグの変換および洗浄のための装置８からの産出物は、廃棄用のスラグ１０であり得るか、またはエネルギ源９からエネルギを受け取る、鋳造装置１１に供給され得る。鋳造装置１１からの産出物は、エネルギ源９からエネルギを受け取ることができる破砕装置１２に供給され得る。破砕装置１２からの産出物は、エネルギ源１４からエネルギを受け取ることができる粉砕装置１３に供給され得る。

【0021】

粉砕装置１３からの産出物は、マットプロセスの一部として磁気分離装置１５に供給され得る。磁気分離装置１５は、エネルギ源１６からエネルギを受け取ることができる。磁気分離装置１５からの産出物は、金属１７および非金属を含むことができる。非金属は、エネルギ源１４からエネルギを受け取ることができる浮選装置１８に供給され得る。浮選装置１８からの産出物は、流動床焙煎装置１９に供給され得る。流動床焙焼装置からの産出物は、おそらく酸化ニッケル２０である。

【0022】

ニッケル製錬炉２１は、金属と同様に酸化ニッケル２０を受け取り、ニッケル、銅、貴金属、白金族金属、およびコバルトなどの金属２２を生成できる。

【0023】

炉および他の製錬炉設計の製錬装置６、ならびにスラグの変換および洗浄のための装置８は、オフガス２３を生成することができ、これは、硫酸２５を生成できる硫酸プラント２４に供給され得る。

【0024】

図２は、銅製錬炉のための本発明による方法の実施形態を示す。原料生産施設２０１は、製法および配合によって原料またはカスタム原料を調製する。エネルギ源２０２からのエネルギは、原料を準備する際に、および原料を一次製錬所ブレンドハウス２０４に輸送２０３する際に使用され、一次製錬所ブレンドハウス２０４では、追加の製法や、二次生成物、フラックスおよび／または濃縮物との配合が行われ得る。輸送２０３はまた、気流乾燥機２０５、および／または転炉２０６への輸送であり得る。一次製錬所ブレンドハウス２０４は、気流乾燥機２０５および／または一次製錬炉２０７に産出物を提供できる。

【0025】

一次製錬炉および他の製錬炉設計の製錬装置２０７は、スラグ洗浄炉２０８に産出物を提供できる。一次製錬炉および他の製錬炉設計の製錬装置２０７と、スラグ洗浄炉２０８との両方が、排出部２０９に産出物を提供できる。一次製錬炉および他の製錬炉設計の製錬装置２０７は、マット２１０に産出物を提供でき、マット２１０は転炉２０６に産出物を提供する。転炉２０６は、排出部２０９および／または陽極炉２１１に産出物を提供できる。陽極炉２１１は、排出部２０９および／または陽極２１２に産出物を提供できる。陽極２１２は、精製所２１３に産出物を提供する。精製所２１３は、排出部２０９および／または陽極スライム２１４に産出物を提供できる。陽極スライム２１４は、スライム処理プラント２１５に産出物を提供できる。スライム処理プラント２１５は、排出部２０９に産出物を産出できる。エネルギ源２１６からのエネルギは、気流乾燥機２０５、一次製錬炉および他の製錬炉設計の製錬装置２０７、スラグ洗浄炉２０８、転炉２０６、陽極炉２１１、精製所２１３、およびスライム処理プラント２１５に提供され得る。

【0026】

図３は、本発明の実施形態による貯蔵の概略図である。エネルギブロック３０１は、貯蔵３０２および排出ブロック３０３をもたらす。

【図1】

【図2】

【図3】

【手続補正書】

【提出日】2023-06-20

【手続補正1】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２０

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0020】

図１は、ニッケル製錬炉のための本発明による方法の実施形態を示す。製法および配合によって、原料、またはカスタム原料を調製する中間体または原料生産施設１（ａ）を含み得る外部供給物１は、二次生成物／フラックス、濃縮物とともに、一次製錬所ブレンドハウス、製法／配合３に投入され、ここでは、エネルギ源９からエネルギを受け取る原料物流／輸送２を介して、エネルギ源９からエネルギを受け取る。一次製錬所ブレンドハウス３の産出物は、エネルギ源４からエネルギを受け取る流動床乾燥装置５に供給される。流動床乾燥装置５からの産出物は、炉製錬装置６に供給される。炉製錬装置６からの産出物は、エネルギ源９からエネルギを受け取る、スラグの変換および洗浄のための装置８に供給される。炉および他の製錬炉設計の製錬装置６からの産出物はまた、廃棄用のスラグ７を含み得る。スラグの変換および洗浄のための装置８からの産出物は、廃棄用のスラグ１０であり得るか、またはエネルギ源９からエネルギを受け取る、鋳造装置１１に供給され得る。鋳造装置１１からの産出物は、エネルギ源９からエネルギを受け取ることができる破砕装置１２に供給され得る。破砕装置１２からの産出物は、エネルギ源１４からエネルギを受け取ることができる粉砕装置１３に供給され得る。

【国際調査報告】