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（国内銅）製錬技術の現状と今後（国内銅）製錬技術の現状と今後
パンパシフィック・カッパーパンパシフィック カッパ
佐藤 啓一
２００９年１０月２９日
■乾式製錬と湿式製錬■乾式製錬と湿式製錬
乾式大規模製錬可能 コスト的に優位大規模製錬可能：コスト的に優位採収率が高い低品位、高不純物精鉱に不向き
湿式湿残渣処理、反応条件から、単一山元立地小規模 EW電力高から コスト的に劣位小規模、EW電力高から、コスト的に劣位採収率は比較的低い微量有価物の回収可能微量有価物の回収可能
湿式製錬 精鉱leaching湿式製錬 精鉱leaching
浸出 加圧、常圧、アルカリ、酸（硫酸浴、塩化浴）
Ｓ
不純物除去・濃縮
ＳＬ
不純物除去・濃縮
中和、硫化、イオン交換、溶媒抽出
ＳＬ
回収 電解、置換、吸着
湿式製錬粗鉱leaching電解採希硫酸 微生物 電解採取
リ チング
希硫酸 微生物
リーチング銅カソード酸化鉱硫化銅鉱
溶媒抽出溶媒抽出
乾式法乾式法
粗鉱 Cu 0.5～1.0% 電気銅 Cu 99.99%up
選鉱 粗鉱Cu0.5～1.0% → 銅精鉱Cu25～30%
製錬 銅精鉱Cu25～30% → 粗銅（ｱﾉｰﾄﾞ）Cu99.5%
＜自溶炉炉内反応＞＜自溶炉炉内反応＞
CuFeS2 + SiO2 + O2 → Cu2S・FeS + 2FeO･SiO2 + SO2 + 反応熱銅精鉱 珪酸 鈹 鍰 ガス
＜転炉炉内反応＞
Cu2S・FeS + SiO2 + O2 → Cu + 2FeO･SiO2 + SO2 + 反応熱鈹 珪酸 粗銅 鍰 ガス
電解 粗銅（ｱﾉｰﾄﾞ）Cu99.5% → 電気銅Cu99.99%up
陽極（粗銅） Cu → Cu2+ + 2e- 陰極（電気銅） Cu2+ + 2e- → Cu陽極（粗銅） Cu → Cu + 2e 陰極（電気銅） Cu + 2e → Cu
炭材C F S銅精鉱 珪酸鉱
SiOCuFeS2 SiO2
硫酸工場
酸 素サイクロン
酸素プラント
調合鉱舎
［ＥＰ］
硫酸
給鉱装置
酸素プラント
廃熱ボイラ.... ... .. .......
......
ドライヤー
マット スラグ（水砕） スラグ
ボイラー自 溶 炉
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磁 選 精 鉱鍰 銅 精 鉱C F S +SiO +O C S F S+2F O SiO +SO +反応熱
［ＥＰ］［廃熱ボイラー］ 銅電解工場
（＋）（－）精 製 粗 銅転 炉 粗 銅
アノード
鍰 選 鉱転炉ｽﾗｸﾞ
CuFeS2+SiO2+O2→Cu2S・FeS+2FeO・SiO2+SO2+反応熱
アノードスライム
（＋）
転 炉 精 製 炉アノード鋳造機
鍰 選 鉱
電気銅A Pt Pd S 等
スライム処理
転 炉 精 製 炉 鋳造機鉄精
鉱 Cu2S・FeS+SiO2+O2→Cu+2FeO・SiO2+SO2+反応熱
自溶炉法の銅製錬フローAu,Pt,Pd,Se等
銅製錬は乾式が主流銅製錬は乾式が主流
硫化銅精鉱から 乾式製錬が ト 採収率• 硫化銅精鉱からの乾式製錬がコスト、採収率において湿式法よりすぐれている
• 日本は副産物である硫酸のマーケットもあったためＳＯ２ガスの回収もできた回収も き
• スラグも不純物を安定的に排出する手段として有効でしかもセメント用 サンドブラスト用材て有効でしかもセメント用、サンドブラスト用材として販売できた
以上から環境面 不純物面(ある程度なら）で• 以上から環境面、不純物面(ある程度なら）でも対応ができた
乾式製錬技術の変遷
技術の特徴・優位性技術の特徴・優位性
乾式製錬技術の変遷
1940’s 1950’s 1960’s 1970’s 1980’s 1990’s 2000’s
溶鉱炉
反射炉反射炉
電気炉
自溶炉
Noranda炉
Teniente炉
MI-S
Isasmelt
Ausmelt
過去：溶鉱炉法、反射炉法、電気炉法など溶融のみを行うプロセスが主流現在
過去：溶鉱炉法、反射炉法、電気炉法など溶融のみを行うプロセスが主流現在現在選鉱技術が発達し原料が粉鉱化→反応が効率的な、フラッシュ溶錬法、バス溶錬法が主流
現在選鉱技術が発達し原料が粉鉱化→反応が効率的な、フラッシュ溶錬法、バス溶錬法が主流
自溶炉
技術の特徴・優位性技術の特徴・優位性
自溶炉
エネルギーコストの高騰、ＳＯ２ガスによる公害が問題になった1970年代に本及び世界各地 20千ト C ク 大型炉が採用されるようにな日本及び世界各地で120千トンCuクラスの大型炉が採用されるようになっ
た。乾燥された銅精鉱・溶剤はシャフト頂上部から酸素富化空気とともに装入される。
技術の特徴・優位性技術の特徴・優位性
ＭＩ
銅精鉱からアノードを連続して生産できる唯一の連続製錬プロセス(1974年直島で最初の商業炉）(天井クレーンが無く、設備・建屋が非常にコンパクトＰＳ転炉のような傾炉操作による漏煙がなく、レードル移送も無いの
でＳＯ２漏煙が少ないでＳＯ２漏煙が少ない
Teniente ConverterTeniente Converter
送風用と原料吹き込み用の２種類の羽口を装備送風酸素濃度は35-38%上部に繰り返し物、珪酸鉱を装入するGarr Gunを装備Gar gun側エンドプレートに白カワ用、反対側にスラグ用のタップホー
ルを装備
Isasmelt Ausmelt炉Isasmelt, Ausmelt炉
CSIROで開発された技術をベースにIsasmelt:MIM社,Ausmelt:Ausmelt社が商業化,円筒縦型の密閉型炉で、炉頂のランスから燃料、酸素、空気を吹き込むランスの先端はスラグ層に浸漬するようセットされ、ランスは固化したスラグ
で保護されるで保護される原料も炉頂から装入(溶体の中に入ればよいので、塊状でもＯＫ、乾燥不要）コンパクトで建設費が安い。
主な乾式銅製錬プロセスの導入例
自溶炉法 佐賀関、東予、玉野、温山自溶炉法 佐賀関、東予、玉野、温山
直島ＭＩ法 直島、温山、Gresik、Dahej
Ｉｓａ法 Ilo，Sterlite
プロセスの違いによるプ セスの違いによるTotal sulfur capture ratio (%) 比較
100
708090
ecti
on(%
)
良い
30405060
ulf
ur
colle
0102030
Tota
l Su
0自溶炉 MI-S Teniente炉 反射炉 Ausmelt型炉
製錬所数 17 3 11 5 4
データ出典：Brook Hunt Copper smelter 2006 edition
プロセスの違いによるの違 よるEnergy consumption (MJ/t conc) 比較
7,000
8,000
conc
)
5,000
6,000
tion
(MJ/
t c
3,000
4,000
cons
umpt
良い
0
1,000
2,000
Ener
gy
0自溶炉 MI-S Teniente炉 反射炉 Ausmelt型炉
製錬所数 17 3 11 5 4
データ出典：Brook Hunt Copper smelter 2006 edition
プロセスの違いによるプ セスの違いによるTotal direct cash cost ($/t-conc)比較
120
130
onc
100
110
120
h c
ost
$/t
-c
70
80
90
dire
ct c
ash
良い
50
60
自溶炉 MI-S Teniente炉 反射炉 Ausmelt型炉
Tota
l d
自溶炉 MI S Teniente炉 反射炉 Ausmelt型炉
製錬所数 17 3 11 5 4
データ出典：Brook Hunt Copper smelter 2006 edition
国内スメルターの収益構造変化国内スメルターの収益構造変化
銅価はそこそこ高水準なれど銅価はそこそこ高水準なれど
• 劣悪ＴＣＲＣ• 硫酸、スラグの販売環境の悪化• 円高
銅事業の収益は鉱山側にあり、製錬だけでは儲から銅事業の収益は鉱山側にあり、製錬だけでは儲からなくなった
• 製錬は鉱山事業の付属的立場か製錬は鉱山事業の付属的立場か
• 鉱山事業に進出しようにも莫大な費用が必要
これからの製錬事業これからの製錬事業
• 乾式製錬は低コストとは言えこのＴＣＲＣではやって行けない
• 中国、インド等がそれでも鉱石を買い製錬するる
• 中国への電気銅輸出はいつまで続けられるか疑問
これからの製錬事業これからの製錬事業
• サバイバルを賭けコストダウン追及は続けるがが
• 従来の銅精鉱対象の乾式製錬だけでは限界対象鉱石を広げる 乾式製錬では処理不可• 対象鉱石を広げる～乾式製錬では処理不可であった–低品位、不純物鉱石–多種の有価金属を含む鉱石
• 湿式法の導入（乾式との組み合わせ）湿式法 導入（乾式 組 合わ ）
主な湿式プロセスのフロー主な湿式プ セスのフ
ＣＥＳＬ Ｐｒｏｃｅｓｓ
特徴
浴組成 硫酸浴（塩化物添加） 銅精鉱浴組成 硫酸浴（塩化物添加）
浸出条件 １４気圧 １４０～１５０℃
酸化剤 空気
銅精鉱
加圧浸出 Cu抽出
銅回収 硫酸浴で電解採取
（ＳＸ／ＥＷ）
金浸出 できない
酸浸出 Cu抽出
金浸出 できない
その他 オートクレーブが必要
Ｃｌ－：１２ｇ/Ｌ
逆抽出
電解採取１段目の加圧浸出で
ＣｕＳＯ４・２Ｃｕ（ＯＨ）２
電解採取
浸出残渣 電気銅
10,000tpa．試運転中
主な湿式プロセスのフロー主な湿式プ セスのフ
日鉱塩化法(N-Chlo)( )特徴 浴組成 塩化浴
浸出条件 大気圧 ＞７０℃
銅回収 硫酸浴での電解採取（EW銅）金浸出 回収率が９５％以上
酸化剤 空気 その他 装置が簡便、操業が容易
100tpa Pilot plant稼働中
銅精鉱 空気
Ag抽出
Cu浸出 酸化 Cu抽出
Au浸出 Au回収 逆抽出 Ag回収
電解採取
浸出残渣 回収金 EW銅 回収銀
主な湿式プロセスのフロー主な湿式プ セスのフ
Ｉｎｔｅｃ法
特徴
浴組成 塩化浴
銅精鉱
浴組成 塩化浴
浸出条件 大気圧 ＞８０℃
酸化剤 Ｈａｌｅｘ、空気
Cu浸出 Cu置換
Ag除去
銅回収 塩酸浴での電解採取
（デンドライト銅）
金浸出 能
Au回収 Au浸出 中和精製
金浸出 可能
その他 電解槽が特殊な形状
電解採取
Halex(BrCl2)
1tpd plant稼動浸出残渣 デンドライト銅
主な湿式プロセスのフロー主な湿式プ セスのフ
Ｈydro Copper(Ｏｕｔｏｋｕｍｐｕ)y pp ( )
特徴
浴組成 塩化浴
銅精鉱
Cl2
浴組成 塩化浴
浸出条件 大気圧 ８５～９５℃
酸化剤 塩素ガス、空気
Cu浸出 酸化
Cu還元
銅回収 Ｃｕ２Ｏで回収後
水素還元 銅粉
金浸出 きな
中和精製 NaOH
金浸出 できない
その他 食塩水電解で
水素と塩素を製造
Cu沈殿回収 食塩水電解
N Cl水素と塩素を製造
Pilot plant
NaCl
H2還元
H2
浸出残渣 銅粉
主な湿式プロセスのフロー主な湿式プ セスのフ
住友 Ｐｒｏｃｅｓｓ特徴
浴組成 塩化浴 銅回収 塩化浴で電解採取
浸出条件 大気圧
酸化剤 塩素ガス、空気
デンドライト銅
金浸出 別工程で行う
その他 鉄電解採取をもつ銅精鉱 塩素ガス
Cu浸出
その他 鉄電解採取をもつ
Cu抽出 浸出残渣
逆抽出 浄液 貴金属回収
電解採取 電解採取電解採取 電解採取
デンドライト銅 鉄メタル 貴金属サイ 硫黄
これからこれから
• 従来の銅精鉱の乾式製錬のみでは限界• 従来の銅精鉱の乾式製錬のみでは限界• リサイクル
タ イク– レアメタルリサイクル– 発生元が中国・東アジアに移行– 集荷競争
• 製錬技術を駆使し何でもありの鉱石製錬– 乾式、湿式、既存プロセス活用、組み合わせの妙でCuの他、各種有価金属を回収～日本の技術で差別化可能
– 山元製錬も当然視野
湿式 乾式組み合わせ製錬湿式ー乾式組み合わせ製錬
浸出 加圧、常圧、アルカリ、酸（硫酸浴、塩化浴）
Ｓ 乾式製錬
不純物除去・濃縮
ＳＬ 乾式製錬
不純物除去・濃縮
中和、硫化、イオン交換、溶媒抽出
ＳＬ 乾式製錬
回収 電解、置換、吸着
終• 終わり
