**銅スラグの回収とその課題に関する研究**
銅スラグは、非鉄金属グループからの工業廃棄物であり、銅アノードの生産中に生成される(Nazer et al., 2016)。2020年には、中国で年間2000万トンの銅スラグが報告された(Shi et al., 2020)。近年、銅スラグの処理には高温冶金法が用いられ、その粘度が低下し、スラグの沈降が促進されている(Wang et al., 2024)。これらの高温冶金プロセスでは、酸化カルシウムやシリカなどのフラックスが添加され、複雑な組成を持つ銅スラグが生成される。銅スラグは主に29%〜45%の鉄(Fe)、25%〜40%の二酸化ケイ素(SiO2)、5%〜11%の酸化カルシウム(CaO)、3%〜7%の酸化アルミニウム(Al2O3)、1.1%の銅(Cu)およびその他の非鉄金属を含んでいる(Zhang et al., 2021)。これらのスラグから銅を回収することは、さまざまな鉱物の相互作用によって引き起こされる複雑な構造のため、困難である(Shi et al., 2020)。さらに、スラグには通常、SiO2(10%〜71%)やFeO(0.6%〜62%)の高濃度が含まれ、銅、鉛、亜鉛、ニッケルなどの元素も含まれている(Piatak et al., 2015)。
銅スラグは主にファヤライトとマグネタイトの相で構成され、銅は主にチャルコパイライト(CuFeS2)およびチャルコサイト(Cu2S)として存在する(Nadirov et al., 2020)。しかし、銅スラグは含まれる金属の回収を通じて価値を高めることができ、冶金プロセスの代替手段を提供する可能性がある(Nazer et al., 2016)。いくつかの研究では、銅(Nadirov et al., 2019)、亜鉛(Najera Ibarra et al., 2024)、コバルト(Song et al., 2019)の回収方法が提案されており、これらの金属価値を抽出するために広く使用されている水冶金技術が用いられている。その他の研究者は、金属回収のためにフェリッククロライド(Anand et al., 1980)、塩酸(Nadirov et al., 2020)、過酸化水素(Banza et al., 2002)、アンモニウム酸(Nadirov et al., 2019)、硫酸(Aghajani, 2016)などのさまざまな溶媒の使用を探求している。
研究によると、硫酸で銅スラグを浸出することが銅抽出の最も一般的な方法であることが示されている(Ahmed et al., 2016)。しかし、銅精錬スラグには大量のアルカリ性ガングが含まれているため、浸出プロセスでのアルカリ性ガングの溶解は、より多くの酸を消費するだけでなく、浸出液中の金属イオンの高濃度をもたらす。以前の研究(Huang et al., 2023; Zhao et al., 2016)では、室温で30日間硫酸中でチャルコパイライトを浸出した結果、銅の抽出率は22%を超えず、低い性能であった。しかし、同じ条件下でピリットなどの一部の試薬を使用すると、80%以上の銅回収が達成されることが示されている。対照的に、著者(Joe et al., 2009)は、浸出時間を120日間に延長し、硫酸の濃度を23〜25 g/Lに最適に制御することで、80%以上の銅抽出が得られたと述べている。
現在、銅スラグの回収に向けた取り組みが進められている。