CN111512108B - 原料供给装置、闪速熔炼炉及闪速熔炼炉的操作方法 - Google Patents

Abstract

原料供给装置向闪速熔炼炉内供给原料，并且至少向所述闪速熔炼炉内供给有助于所述原料的反应的反应用气体，所述原料供给装置具备：原料流路，其设置于喷枪的外侧，向所述闪速熔炼炉内供给所述原料；气体流路，其设置于所述原料流路的外侧，向所述闪速熔炼炉内供给所述反应用气体；以及可动叶片，其以向所述气体流路内突出的方式配置。

Description

原料供给装置、闪速熔炼炉及闪速熔炼炉的操作方法

技术领域

本发明涉及原料供给装置、闪速熔炼炉及闪速熔炼炉的操作方法。

背景技术

闪速熔炼炉是指用于铜、镍等非铁金属的熔炼、以及冰铜处理熔炼的熔炼炉，是在反射炉型的沉淀池上设置反应塔，并通过从反应塔的顶部吹入用于与原料反应的气体而利用原料的氧化热瞬间进行氧化熔融的炉。在闪速熔炼炉中，将原料和反应用气体向炉内供给的装置担负着决定闪速熔炼炉的性能的重要作用。该原料供给装置的性能影响反应塔内的原料的反应效率、反应进行程度，其结果是，对闪速熔炼炉的处理能力及金属回采率产生影响。闪速熔炼炉的反应塔内的反应优选迅速且全部的原料均匀地以相同的反应进行程度来进行。因此，优选为原料与反应用气体被均匀地混合。

为了改善这样的原料与反应用气体的混合，已知有使从原料供给装置向反应塔内供给的主送风回旋的装置(专利文献1)。另外，已知有在管状的精矿溜槽的内侧以包围燃料燃烧器的方式设置氧吹入管，并在该氧吹入管的开口部设置引导叶片而供给回旋流的装置(专利文献2)。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特表2010-538162号公报

专利文献2：日本特开昭60-248832号公报

发明内容

发明要解决的课题

然而，原料供给装置的正下方的区域由于主送风而温度降低，成为难以进行精矿反应的区域。专利文献1、专利文献2不是在这样的原料供给装置的正下方的区域积极地产生回旋流的装置，存在改善的余地。

本发明是鉴于上述的课题而完成的，目的在于积极地促进供给至闪速熔炼炉内的原料与反应用气体的混合，以使反应均匀化。

用于解决课题的方案

本发明的原料供给装置向闪速熔炼炉内供给原料，并且至少向所述闪速熔炼炉内供给有助于所述原料的反应的反应用气体，其中，所述原料供给装置具备：原料流路，其设置于喷枪的外侧，向所述闪速熔炼炉内供给所述原料；气体流路，其设置于所述原料流路的外侧，向所述闪速熔炼炉内供给所述反应用气体；以及可动叶片，其以向所述气体流路内突出的方式配置。

在该情况下，也可以是，所述可动叶片根据通过所述气体流路的每单位时间的气体流量而使姿态变化。另外，也可以是，通过所述气体流路的每单位时间的气体流量越多，则所述可动叶片相对于沿着所述气体流路的轴线方向的方向的角度设定得越大。并且，也可以是，所述可动叶片根据通过所述原料流路向所述闪速熔炼炉内供给的原料的状态而使姿态变化。

也可以是如下结构，所述气体流路具备外侧流路和内侧流路，所述可动叶片至少配置于所述外侧流路和所述内侧流路中的一方。

并且，本发明的另一原料供给装置向闪速熔炼炉内供给原料，并且至少向所述闪速熔炼炉内供给有助于所述原料的反应的反应用气体，其中，所述原料供给装置具备：原料流路，其设置于喷枪的外侧，向所述闪速熔炼炉内供给所述原料；气体流路，其与漏斗状的空气室的下游侧相连设置，并通过筒状部而设置于所述原料流路的外侧，所述气体流路向所述闪速熔炼炉内供给所述反应用气体；以及叶片，其以向所述气体流路内突出的方式配置。在该情况下，也可以是，所述叶片为可动叶片。

本发明的闪速熔炼炉具备本发明的原料供给装置。

在本说明书的闪速熔炼炉的操作方法中，向闪速熔炼炉内供给原料，并且至少向所述闪速熔炼炉内供给有助于所述原料的反应的反应用气体，其中，所述闪速熔炼炉的操作方法包括如下工序：在通过设置于喷枪的外侧的原料流路向所述闪速熔炼炉内供给所述原料的同时，通过设置于所述原料流路的外侧的气体流路向所述闪速熔炼炉供给所述反应用气体，在向所述闪速熔炼炉供给所述反应用气体时，调整以向所述气体流路突出的方式配置的可动叶片的姿态。

发明效果

本发明的原料供给装置及闪速熔炼炉通过根据原料的物性、反应用气体的流量调整可动叶片的姿态以形成适当的回旋流，从而能够积极地促进供给到闪速熔炼炉内的原料与反应用气体的混合，使反应均匀化。

附图说明

图1是概略地示出实施方式的铜熔炼用的闪速熔炼炉的结构的图。

图2是将第一实施方式的原料供给装置的一部分放大后的图。

图3是漏斗状部及筒状部的剖视图。

图4是示出可动叶片相对于沿着气体流路的轴线方向的方向的角度的说明图。

图5是示出可动叶片的驱动部的说明图。

图6的(A-1)及图6的(A-2)是示意性地示出将可动叶片相对于沿着气体流路的轴线方向的方向的角度设为0°的状态的说明图，图6的(A-1)是立体图，图6的(A-2)是从原料供给装置的上方观察到的图。图6的(B-1)及图6的(B-2)是示意性地示出将可动叶片相对于沿着气体流路的轴线方向的方向的角度设为45°的状态的说明图，图6的(B-1)是立体图，图6的(B-2)是从原料供给装置的上方观察到的图。图6的(C-1)及图6的(C一2)是示意性地示出将可动叶片相对于沿着气体流路的轴线方向的方向的角度设为60°的状态的说明图，图6的(C-1)是立体图，图6的(C-2)是从原料供给装置的上方观察到的图。

图7的(A)是示意性地示出反应用气体少的状态下的回旋流及反应火焰的情形的说明图，图7的(B)是示意性地示出反应用气体多的状态下的回旋流及反应火焰的情形的说明图。

图8的(A)是示出在第二实施方式中在内侧流路设置可变叶片的状态的说明图，图8的(B)是在第二实施方式中在外侧流路设置可变叶片的状态的说明图。

图9是示出设置于内侧流路的可变叶片的驱动部的说明图。

具体实施方式

以下，基于图1～图9对实施方式的闪速熔炼炉进行详细说明。图1是概略地示出实施方式的铜熔炼用的闪速熔炼炉100的结构的图。

(第一实施方式)

如图1所示，闪速熔炼炉100具备原料供给装置1和炉体2。原料供给装置1也被称为精矿燃烧器，向炉体2内供给作为原料的精矿(铜精矿(CuFeS₂等))、反应用主送风气体、反应用辅助气体、以及分散用气体(也有助于反应)。炉体2具备供精矿与反应用气体混合的反应塔3、沉淀池4、上升烟道5。需要说明的是，反应用主送风气体及反应用辅助气体是富氧空气，分散用气体是空气或富氧空气。这些反应用气体及分散用气体将精矿分散，同时使精矿氧化，在反应塔3的底部分离为冰铜(matte)及炉渣。需要说明的是，铜精矿中的硫浓度为20质量％～40质量％。在本说明书中，S浓度高是指34质量％～40质量％的范围，S浓度低是指20质量％～25质量％的范围。

图2是将原料供给装置1的一部分放大后的图，且是示出将原料、反应用气体、分散用气体向反应塔3侧投入的投入部10的说明图。

原料供给装置1的投入部10具备喷枪16，在喷枪16内形成有供分散用气体通过的第一通路11、供作为反应用气体的一部分的反应用辅助气体通过的第四通路14。第四通路14设置于喷枪16的中心部分，第一通路11设置于第四通路14的周围。另外，投入部10具备设置于喷枪16的外侧、更具体而言是喷枪16的外周的作为原料流路的第二通路12。投入部10还具备供作为反应用气体的一部分的反应用主送风气体通过的第三通路13，该第三通路13设置于第二通路12的外侧、更具体而言是第二通路12的外周。第三通路13相当于气体流路。第三通路13通过筒状部17b设置于第二流路12的外侧，该筒状部17b与将内侧作为空气室171的漏斗状部17a的下游侧相连设置。第三通路13与设置于其上方的空气室171连通。第三通路13成为与第二通路12被圆筒状的分隔壁21分隔开的状态。

第一通路11向反应塔3内供给分散用气体。第二通路12向反应塔3内供给精矿。第三通路13从空气室17向反应塔3内供给反应用主送风气体。另外，第四通路14向反应塔3内供给反应用辅助气体。

在喷枪16的前端部(下端部)形成有中空圆锥台状的分散锥15。在分散锥15的侧面下部151形成有将通过了第一通路11的分散用气体向反应塔3内喷出的多个供给孔152。供给孔152以气体的喷出方向成为分散锥15的底面圆的法线方向的方式设置。

原料供给装置1具备以向第三通路13内突出的方式配置的可动叶片22。参照图3，可动叶片22设置于筒状部17b的内周壁面17b1。参照图4，可变叶片22以能够使相对于沿着第三通路13的轴线AX方向的方向的角度θ变化的方式，经由轴构件23安装于筒状部17b的内周壁面17b1。参照图5，在一端侧设置有可动叶片22的轴构件23贯通筒状部17b，在另一端侧设置有齿轮24c。该齿轮24c包含于可动叶片22的驱动部24。驱动部24具备马达24a和装配于马达轴的齿轮24b。齿轮24b通过与齿轮24c啮合，从而使轴构件23旋转，使可动叶片22的姿态变化。需要说明的是，本实施方式的可动叶片22具有弯曲形状。因此，角度θ成为由凸侧面22a上的切线、和与轴线AX平行且通过轴构件23的线段所构成的角。

在此，对可动叶片22的尺寸的一例进行说明。本实施方式中的筒状部17b的长度L为大致650mm左右，其内径为大致690mm。考虑到使可动叶片22的姿态以不与这样尺寸的筒状部17b的弯曲的内周壁面17b1接触的方式变化，该可动叶片22的长度设定为大致100mm以下。另外，可动叶片22的宽度W设定为筒状部17b的内周壁面17b1与分隔壁21的间隔的大致50％以上且小于90％。设为内周壁面17b1与分隔壁21的间隔的大致50％以上是为了对通过第三通路13的反应用气体适当地施加回旋成分。另一方面，设为内周壁面17b1与分隔壁21的间隔的大致小于90％是为了在使可动叶片22的姿态变化时，不使可动叶片22与内周壁面17b1、分隔壁21接触。

可动叶片22设置有多个。在本实施方式中，设置有10个，但其数量并不限定于此，能够进行适当变更。

可动叶片22装配于筒状部17b的内周壁面17b1，但若过于接近筒状部17b的下端缘17b2，则认为由于操作中的铸物的附着而对其动作造成影响。因此，设置于距下端缘17b2隔开一定程度的距离的位置。另一方面，若过于远离下端缘17b2，则认为反应用气体的回旋流消失。因此，针对大致650mm左右的长度的筒状部17b，可动叶片22优选设置为轴构件23位于距其下端缘17b2为100mm以上且小于300mm的位置。

需要说明的是，本实施方式的多个可动叶片22设置为距筒状部17b的下端缘17b2的距离相同，但也可以改变距下端缘17b2的距离来设置多个可动叶片22。例如，也可以以距下端缘17b2的距离不同的方式设置多层可动叶片22。

接着，参照图6及图7对可动叶片22的动作进行说明。可动叶片22根据通过第三通路13的每单位时间的气体流量而使姿态变化。更具体而言，通过第三通路13的每单位时间的气体流量越多，可动叶片22相对于沿着第三通路13的轴线AX方向的方向的角度设定得越大。

即，本实施方式的闪速熔炼炉100的操作方法具有如下工序，在通过设置于喷枪16的外侧的第二通路12向闪速熔炼炉100内供给原料的同时，通过设置于第二通路12的外侧的第三通路13向闪速熔炼炉100供给反应用气体。另外，具有如下工序，在向闪速熔炼炉100供给反应用气体时，调整以向第三通路13突出的方式配置的可动叶片22的姿态。

参照图6的(A一1)及图6的(A-2)，示出了可动叶片22相对于沿着第三通路13的轴线AX方向的方向的角度θ被调整为0°的状态。这是通过第三通路13的每单位时间的气体流量比较少的状态下的操作方式。例如，是低负载操作、或使用了低S浓度原料的情况。通过第三通路13的每单位时间的气体流量根据操作条件而变更，但在每单位时间的气体流量少的情况下，能够在不使反应用气体回旋的情况下实现原料与反应用气体的混合状态。在这样的情况下，将可动叶片22相对于沿着第三通路13的轴线AX方向的方向的角度θ设为0°。若不对反应用气体施加回旋成分，则如图7的(A)所示，反应用气体的回旋流f1、反应火焰f2不会扩散。

参照图6的(B-1)及图6的(B-2)，示出了可动叶片22相对于沿着第三通路13的轴线AX方向的方向的角度θ被调整为45°的状态。这是通过第三通路13的每单位时间的气体流量比图6的(A-1)及图6的(A-2)所示的状态多的状态下的操作方式。例如，是高负荷操作、或使用了高S浓度原料的情况。通过增大可动叶片22相对于沿着第三通路13的轴线AX方向的方向的角度θ，从而对通过第三通路13的反应用气体施加回旋成分。由此，促进反应塔3内的原料与反应用气体的混合。若对反应用气体施加回旋成分，则如图7的(B)所示，反应用气体的回旋流f1、反应火焰f2以接近反应塔3的壁部的方式扩散。由此，反应塔3内的原料滞留时间延长，容易在反应塔3内形成易于完成反应的状态。

参照图6的(C-1)及图6的(C-2)，示出了可动叶片22相对于沿着第三通路13的轴线AX方向的方向的角度θ被调整为60°的状态。这是通过第三通路13的每单位时间的气体流量比图6的(B-1)及图6的(B-2)所示的状态多的状态下的操作方式。例如，是更高负荷操作、或使用了更高S浓度原料的情况。通过增大可动叶片22相对于沿着第三通路13的轴线AX方向的方向的角度θ，从而对通过第三通路13的反应用气体施加更大的回旋成分。由此，促进反应塔3内的原料与反应用气体的混合。若对反应用气体施加回旋成分，则反应用气体的回旋流f1、反应火焰f2进一步以接近反应塔3的壁部的方式扩散。由此，反应塔3内的原料滞留时间进一步延长，容易在反应塔3内形成易于完成反应的状态。

需要说明的是，可动叶片22的与内周壁面17b1对置的对置面22b的形状成为可动叶片22相对于沿着第三通路13的轴线AX方向的方向的角度θ为60°时能够与内周壁面17b1紧贴的弯曲形状。由此，在可动叶片22相对于沿着第三通路13的轴线AX方向的方向的角度θ为60°时，对置面22b与内周壁面17b1紧贴，可动叶片22与内周壁面17b1之间的间隙消失。其结果是，能够更有效地对反应用气体施加回旋成分。在想要增大角度θ时，由于是想要对反应用气体高效地施加回旋成分时，因此在将角度θ设定得较大时，使对置面22b与内周壁面17b1紧贴是有效的。

在本实施方式中，通过第三通路13的每单位时间的气体流量越多，则将角度θ设定得越大。但是，若将角度θ设定得过大，则反应火焰f2过于接近反应塔3的壁部，有可能损伤反应塔3的壁部。因此，优选预先对角度θ设置规定的上限值。另外，在操作时，如果反应火焰f2过于扩散，则也可以采用减小角度θ以减弱回旋成分的措施。

根据本实施方式的原料供给装置1，能够积极地促进供给到闪速熔炼炉100内的原料与反应用气体的混合，使反应均匀化。另外，能够抑制对反应塔壁面的过度的热负载。

根据本实施方式的原料供给装置1，随着原料条件、操作条件的变更，反应用气体的量发生变化，因此，针对每个条件，为了维持适当的反应状态而调整可动叶片22的角度θ。另外，作为对由原料组成、粒度引起的反应性的差异的对应，在难反应性原料比率较多的操作中，通过将可动叶片22的角度θ向增大一侧调整来增大回旋流的扩散。由此，能够延长反应塔3内的原料滞留时间，形成容易在轴内完成反应的条件。即，可动叶片22能够成为根据通过第二通路12向闪速熔炼炉100供给的原料的状态使姿态变化的形态。另外，能够调整为适当的回旋模式，以使得不对反应塔3的壁部施加过度的热负载。

例如，在对反应塔3的壁部的热负载过高、或存在局部高的部位的情况下，通过将可动叶片22的角度θ向0度侧调整，从能够降低对反应塔3的壁部的热负载。

需要说明的是，本实施方式的可动叶片22的形状为弯曲形状，但也可以是平滑形状。另外，在本实施方式中，使用了可动叶片22，但也可以替代可动叶片22，采用不使其姿态变化的固定叶片。

(第二实施方式)

接下来，参照图8、图9对第二实施方式进行说明。在第二实施方式中，在第三通路13内设置有圆筒状的分割壁25，第三通路13被分割为外侧流路13a和内侧流路13b。并且，如图8的(A)所示，在分割壁25的内周壁面25as设置有可动叶片26。可动叶片26与可动叶片22共通，因此省略其详细说明。

参照图9，可动叶片26经由轴构件27安装于分割壁25的内周壁面25a。在一端侧设置有可动叶片26的轴构件27将分割壁25及筒状部17b贯通，并在另一端侧设置有齿轮28c。该齿轮28c包含于可动叶片26的驱动部28。驱动部28具备马达28a和装配于马达轴的齿轮28b。齿轮28b与齿轮28c啮合，由此使轴构件27旋转，使可动叶片26的姿态变化。除了图示的利用齿轮的驱动以外，也可以采用借助于链条等的驱动方法。

需要说明的是，在具备外侧流路13a和内侧流路13b的方式的情况下，可动叶片只要设置于外侧流路13a和内侧流路13b中的至少一方即可。在外侧流路13a设置可动叶片22的情况下，如图9的(B)所示，只要在筒状部17b的内周壁面17b1设置可动叶片22即可。可动叶片22的设置与第一实施方式的情况共通，因此省略其详细说明。

即使是这样的第二实施方式，也与第一实施方式同样地，能够积极地促进供给到闪速熔炼炉100内的原料与反应用气体的混合，使反应均匀化。

上述的实施方式是本发明的优选实施例。但是，并不限于此，能够在不脱离本发明的主旨的范围内实施各种变形。

附图标记说明：

1...原料供给装置；

2...炉体；

3...反应塔；

10...投入部；

11...第一通路；

12...第二通路；

13...第三通路；

14...第四通路；

14a...下端部；

16...喷枪；

17a...漏斗状部；

17b...筒状部；

17b1...内周壁面；

22、26...可动叶片；

25...分割壁；

25a...内周壁面；

100...闪速熔炼炉。

Claims (9)

1.一种原料供给装置，其向闪速熔炼炉内供给原料，并且至少向所述闪速熔炼炉内供给有助于所述原料的反应的反应用气体，其中，

所述原料供给装置具备：

原料流路，其设置于喷枪的外侧，向所述闪速熔炼炉内供给所述原料；

气体流路，其设置于所述原料流路的外侧，向所述闪速熔炼炉内供给所述反应用气体；以及

可动叶片，其借助于轴构件以向所述气体流路内突出的方式配置，并设置为能够通过所述轴构件而使相对于沿着所述气体流路的轴线的方向的角度变化，

所述轴构件设置于距所述气体流路的下端缘100mm至小于300mm的位置，

所述可动叶片相对于沿着所述气体流路的轴线的方向的角度能够变化至使所述可动叶片的与形成所述气体流路的筒状部的内周壁面对置的对置面紧贴于所述内周壁面。

2.根据权利要求1所述的原料供给装置，其中，

所述可动叶片根据通过所述气体流路的每单位时间的气体流量而使姿态变化。

3.根据权利要求1或2所述的原料供给装置，其中，

通过所述气体流路的每单位时间的气体流量越多，则所述可动叶片相对于沿着所述气体流路的轴线方向的方向的角度设定得越大。

4.根据权利要求1或2所述的原料供给装置，其中，

所述可动叶片根据通过所述原料流路向所述闪速熔炼炉内供给的原料的状态而使姿态变化。

5.根据权利要求1或2所述的原料供给装置，其中，

所述气体流路具备外侧流路和内侧流路，所述可动叶片至少配置于所述外侧流路和所述内侧流路中的一方。

6.一种原料供给装置，其向闪速熔炼炉内供给原料，并且至少向所述闪速熔炼炉内供给有助于所述原料的反应的反应用气体，其中，

所述原料供给装置具备：

原料流路，其设置于喷枪的外侧，向所述闪速熔炼炉内供给所述原料；

气体流路，其与漏斗状的空气室的下游侧相连设置，并通过筒状部而设置于所述原料流路的外侧，所述气体流路向所述闪速熔炼炉内供给所述反应用气体；以及

可动叶片，其借助于轴构件以向所述气体流路内突出的方式配置，并设置为能够通过所述轴构件而使相对于沿着所述气体流路的轴线的方向的角度变化，

所述轴构件设置于距所述气体流路的下端缘100mm至小于300mm的位置，

所述可动叶片相对于沿着所述气体流路的轴线的方向的角度能够变化至使所述可动叶片的与形成所述气体流路的筒状部的内周壁面对置的对置面紧贴于所述内周壁面。

7.一种原料供给装置，其向闪速熔炼炉内供给原料，并且至少向所述闪速熔炼炉内供给有助于所述原料的反应的反应用气体，其中，

所述原料供给装置具备：

原料流路，其设置于喷枪的外侧，向所述闪速熔炼炉内供给所述原料；

气体流路，其设置于所述原料流路的外侧，向所述闪速熔炼炉内供给所述反应用气体；以及

可动叶片，其以向所述气体流路内突出的方式配置，

所述可动叶片随着通过所述气体流路的每单位时间的气体流量变多，而采取与所述气体流量少的情况相比增大回旋流的扩散、且延长所述闪速熔炼炉所具有的反应塔内的原料对流时间的姿态，

所述可动叶片相对于沿着所述气体流路的轴线的方向的角度能够变化至使所述可动叶片的与形成所述气体流路的筒状部的内周壁面对置的对置面紧贴于所述内周壁面。

8.一种闪速熔炼炉，其中，

所述闪速熔炼炉具备权利要求1至7中任一项所述的原料供给装置。

9.一种闪速熔炼炉的操作方法，在所述闪速熔炼炉的操作方法中，向闪速熔炼炉内供给原料，并且至少向所述闪速熔炼炉内供给有助于所述原料的反应的反应用气体，其中，

所述闪速熔炼炉的操作方法包括如下工序：在通过设置于喷枪的外侧的原料流路向所述闪速熔炼炉内供给所述原料的同时，通过设置于所述原料流路的外侧的气体流路向所述闪速熔炼炉供给所述反应用气体，

所述闪速熔炼炉的操作方法包括如下工序：在向所述闪速熔炼炉供给所述反应用气体时，调整以向所述气体流路突出的方式配置的可动叶片的姿态，

在调整所述可动叶片的姿态的工序中，随着通过所述气体流路的每单位时间的气体流量变多，将所述可动叶片的姿态调整为，与所述气体流量少的情况相比增大回旋流的扩散、且延长所述闪速熔炼炉所具有的反应塔内的原料对流时间，

所述可动叶片相对于沿着所述气体流路的轴线的方向的角度能够变化至使所述可动叶片的与形成所述气体流路的筒状部的内周壁面对置的对置面紧贴于所述内周壁面。

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