JP2001335856A - 連続銅製錬炉及び連続銅製錬方法 - Google Patents

連続銅製錬炉及び連続銅製錬方法

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JP2001335856A JP2000153946A JP2000153946A JP2001335856A JP 2001335856 A JP2001335856 A JP 2001335856A JP 2000153946 A JP2000153946 A JP 2000153946A JP 2000153946 A JP2000153946 A JP 2000153946A JP 2001335856 A JP2001335856 A JP 2001335856A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 硫化銅精鉱から連続的に直接粗銅を得ること
ができる実用的な連続銅製錬炉と、その連続銅製錬炉を
用いた連続銅製錬方法を提供する。 【解決手段】 排煙道8に接続し且つ互いに連通した上
部連通空間7を有する第一炉室1と第二炉室2を備えた
連続銅精錬炉を用い、第一炉室1に硫化銅精鉱を装入し
て空気又は酸素富化空気を吹き込み、第二炉室2からオ
ーバーフローした過酸化スラグ10と共に反応させて銅
分に富むマット11を生成させ、このマット11を粉粒
状にしてフラックスと共に第二炉室2に装入し、空気又
は酸素富化空気を吹き込んで粗銅14を得ると同時に、
生成する過酸化スラグ10を上部連通空間7を通して第
一炉室1にオーバーフローさせる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、連続直接精銅法、
即ち硫化銅精鉱から連続的に直接粗銅を得る連続銅製錬
方法に用いる連続銅製錬炉、及びその方法に関する。
【0002】
【従来の技術】硫化銅精鉱から粗銅を製造するには、自
熔炉に代表される酸化熔錬炉を用いて精鉱原料中の銅分
をマットに濃縮し、マットを熔体のまま前記熔錬炉から
転炉に移し、更にマットを酸化してマット中の鉄分をス
ラグとすると共に、硫黄分をガスとして除去する方法が
現在主として用いられている方法である。そして、転炉
から得られる粗銅は精製炉で更に不純物が除去され、最
終的に電解精製を行うことにより電気銅が製造されてい
る。
【0003】上記方法による銅の製造方法は現在では世
界的に主流となっている方法であるが、マットを熔錬炉
から転炉に移す際には熔体のまま搬送する必要があり、
この熔体搬送の作業が生産性の向上を阻害するうえ、熔
体を炉外で搬送するために搬送時に発生するガスの処理
の問題等がある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】このような銅の製造方
法における問題を解消するため、硫化銅精鉱から直接粗
銅を得る直接精銅法の研究が世界的に開発検討されてい
る。しかしながら、前記した現在の世界の主要な銅製錬
所が操業している熔錬炉と転炉を用いる方法を凌ぐ実用
的な商業炉となるものは開発されていない現状である。
【0005】本発明は、このような従来の事情に鑑み、
硫化銅精鉱から直接粗銅を得ることができる実用的な連
続銅製錬炉を提供すること、及びその連続銅製錬炉を用
いた連続銅製錬方法を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明が提供する連続銅製錬装置は、硫化銅精鉱を
製錬して直接粗銅を得る直接精銅法に使用する連続銅製
錬炉であって、硫化銅精鉱から銅分に富むマットを生成
する第一炉室と、そのマットを熔錬して粗銅を得る第二
炉室と、第一炉室の下部に連接したマット抜き出し用の
第一静置室と、第二炉室の下部に連接した粗銅抜き出し
用の第二静置室とを備え、第一炉室と第二炉室は互いに
隣接して配置されていて、排煙道に接続し且つ互いに連
通した上部連通空間を有すると共に、第二炉室で生成す
る過酸化スラグが上部連通空間を通して室にオーバーフ
ローするようになっていることを特徴とする。
【0007】また、本発明が提供する連続銅製錬方法
は、排煙道に接続し且つ互いに連通した上部連通空間を
有する第一炉室と第二炉室を備えた連続銅精錬炉を用
い、第一炉室に硫化銅精鉱を装入して空気又は酸素富化
空気を吹き込み、第二炉室からオーバーフローした過酸
化スラグと共に反応させて銅分に富むマットを生成さ
せ、このマットを粉粒状にしてフラックスと共に第二炉
室に装入し、空気又は酸素富化空気を吹き込んで粗銅を
得ると同時に、生成する過酸化スラグを上部連通空間を
通して第一炉室にオーバーフローさせることを特徴とす
るものである。
【0008】
【発明の実施の形態】本発明においては、硫化銅精鉱を
製錬して粗銅を直接高濃度で得るため、硫化銅精鉱の熔
錬によって銅分に富むマットを得る第一炉室と、このマ
ットを高濃度に精製して粗銅とする第二炉室とを連続さ
せ、この第二炉室での粗銅プロセスで生成する過酸化ス
ラグを第一炉室に移して硫化銅精鉱で還元しながら、同
時に第一炉室で上記のごとくマットを精製するものであ
る。
【0009】本発明の連続銅製錬装置は、図1に示すよ
うに、硫化銅精鉱から銅分に富むマットを得る第一炉室
1と、このマットを精製して粗銅とする第二炉室2とを
連続させた構造を有する。第一炉室1の下部にはマット
抜き出し用の第一静置室3が連接してあり、第二炉室2
の下部には粗銅抜き出し用の第二静置室4が連接して設
けてある。また、第一炉室1と第二炉室2の頂部には、
原料装入口5a、5bと、空気あるいは酸素富化空気と
補助燃料をスラグ層に直接吹き込み可能であるランス6
a、6bが設けてある。尚、原料装入口5a、5bと、
ランス6a、6bとを一体化させて、原料と空気と補助
燃料の同時吹き込みが可能なバーナーを第一炉室1と第
二炉室2にそれぞれ備えることも可能である。
【0010】このように互いに隣接して配置された第一
炉室1と第二炉室2の上部は互いに連通した上部連通空
間7を形成し、更に第一炉室1の上部は排煙道8を経て
通常の廃熱ボイラー(図示せず)に連通している。尚、
図1では個別の炉である第一炉室1と第二炉室2が排ガ
スの煙道を共有するように上部連通空間7で結ばれた形
態を図示したが、一つの炉の炉底部分に隔壁を設けて第
一炉室1と第二炉室2の2つの部分に分割したものであ
ってもよい。また、第一炉室1と第二炉室2には、空気
あるいは酸素富化空気と補助燃料を吹き込むランス6
a、6bとは別に、補助バーナーを設けることもでき
る。
【0011】次に、本発明の上記連続銅製錬装置を用い
た操業方法について説明する。第一炉室1には、原料装
入口5aから硫化銅精鉱と、所定のフラックスと、場合
によっては後述する第二静置室4から産出される精製ド
ブ15と、必要に応じて炭材を装入すると共に、後述す
るように第二炉室2から過酸化スラグ10がオーバーフ
ローして供給される。この第一炉室1にランス6aから
空気又は酸素富化空気を吹き込み、熱バランスを取りな
がら硫化銅精鉱を熔錬すると共に、硫化銅精鉱を還元剤
として過酸化物スラグ10の還元を行う。
【0012】このようにして、第一炉室1では銅分に富
むマット11が生成され、同時に過酸化スラグ10が還
元されて過酸化物を含まない通常のスラグ12となる。
上記マット11はスラグ12と共に第一静置室3に連続
的又は間欠的に抜き出され、第一静置室3内でマット1
1が下方に及びスラグ12が上方に分離される。尚、第
一静置室3にはマット11のみを抜き出し、スラグ12
は第一静置室3よりも上部に設けた排出口から別途抜き
出すこともできる。
【0013】スラグ12から分離されたマット11は、
その全部又は一部を回収し、圧力水で冷却及び破砕して
粒状ないし粉状若しくはこれらの混合状態とした後、第
二炉室2に供給される。一方、スラグ12はマット11
から廃棄可能なスラグとして分離して取り出され、通常
の固化あるいは圧力水で冷却と破砕を行い粒状の水砕ス
ラグとする。また、通常の錬カラミ炉等に移し、更にス
ラグ中に含まれる銅分を回収した後、通常の固化あるい
は水砕スラグとしてもよい。
【0014】第二炉室2には、上記のごとく第一炉室1
から回収された粉粒状のマットを所定のフラックスと混
合して原料装入口5bから投入し、ランス6bから空気
又は酸素富化空気等を吹き込んで酸化製錬する。このと
き、必要に応じて、硫化銅精鉱を同時に装入することも
できる。第二炉室2での反応は発熱反応であるので、大
量の燃料は不要であるが、不足する場合には熱源として
重油や石炭等を補給してやれば良い。
【0015】この第二炉室2では、銅分に富むマットを
粗銅まで製錬すると同時に、過酸化スラグが生成され
る。即ち、第二炉室2では、上部に過酸化スラグ10の
層、下部に粗銅14の層、その中間部に白カワ13の層
(マット中の鉄分が酸化されスラグ中に移行した後の硫
化銅を主成分とするもので、マットから粗銅になる中間
状態)が形成され、3層に分かれる。第二炉室2で生成
された粗銅14は、炉底近くに設けた排出口から連続的
又は間欠的に第二静置室4に抜き出される。
【0016】第二静置室4では、主として粗銅14中に
懸濁しているスラグが浮上し、粗銅14の上に分離して
精製ドブ15となる。この精製ドブ15は銅分を多く含
むため、第一炉室1又は第二炉室2に繰り返す。一方、
第二炉室2で生成するスラグは、ランス6bからの空気
吹き込みによるフォーミング(泡状になって沸き上がる
状態)や波動などにより、過酸化スラグ10として自然
発生的に上部連通空間7からオーバーフローさせて第一
炉室1に移動させることができる。
【0017】第一炉室2からオーバーフローする過酸化
スラグ10は、オーバーフローする際に第一炉室1と第
二炉室2のオーバーフロー口や隔壁に付着して固化し、
上部連通空間7を狭め又は閉塞させる危険がある。この
過酸化スラグ10の付着固化による不具合は、第一炉室
1に粉状又は粒状の炭材等の還元剤を投入することによ
って防ぐことができるが、本発明では原料として第一炉
室1に装入する硫化銅精鉱そのものが還元剤として作用
し、過酸化スラグ10を還元して付着固化を防止する。
【0018】第一炉室1と第二炉室2で発生する排ガス
は、上部連通空間7を通して下流側の第一炉室1に設け
た排煙道8に流れ、一括して排ガス処理工程に導かれ
る。通常、この排煙道8は廃熱ボイラーに直結し、廃熱
を回収した後、通常の方法に従って硫黄分を硫酸として
回収する。
【0019】尚、第一炉室1と第二炉室2への精鉱原
料、フラックス、マット、スラグ、精製ドブ、必要に応
じて炭材、雑原料、繰り返しダスト等の投入は、それぞ
れの炉頂に設けた原料装入口5a、5bから投入する。
また、製錬反応を行わせる酸素を含んだ空気又は酸素富
化空気と、各炉室の熱収支をバランスさせるための補助
燃料は、それぞれの頂部を貫通したランス6a、6bを
介して供給する。必要に応じて、空気と補助燃料を吹き
込む補助バーナーを設置してもよい。
【0020】第二炉室2から排出する粗銅14は、第二
静置4で懸濁しているスラグを精製ドブ15として除去
し、その後必要に応じて精製を行う。粗銅14の精製
は、通中の酸化工程によって更に不純物を除去した後、
銅アノードとして電解精製を行うのが経済的である。ま
た、第二静置室4から排出される精製ドブ15は、なお
銅分を多く含むため、上記のごとく第一炉室1又は第二
炉室2に投入して銅分を回収する。
【0021】
【実施例】図1の連続銅製錬炉を用いて、試験操業を行
った。ただし、この実施例においては、図1に示す連続
銅製錬炉の第二炉室2の側壁に、更に空気と補助燃料を
吹き込む補助バーナーを設置した。
【0022】第1炉室1に、2000kg/hrの銅精
鉱と、フラックスとして硅石306kg/hrを原料装
入口5aより連続的に装入した。また、空気423Nm
と酸素306Nmを、補助燃料としてのLPG5N
/hrと共にランス6aより吹き込んだ。
【0023】また、第2炉室2には、第1炉室1から産
出され、冷却後粉砕されたマット1042kg/hr
と、フラックスとしての硅石10kg/hrと石灰石7
0kg/hr、更に第2静置室2から産出された精製ド
ブ20kg/hrを原料装入口5bから装入した。ま
た、空気282Nmと酸素205Nmを、補助燃料
としてのLPG10Nm/hrと共にランスより吹き
込んだ。更に、補助バーナーから、燃料としてA重油2
0リットル/hrと、空気200Nm/hrを第2炉
室2に吹き込んだ。
【0024】このとき、第2炉室2から第1炉室1にオ
ーバーフローする過酸化スラグ10は、288kg/h
rであった。第1炉室1から排出される排ガスは、20
00Nm/hrであり、そのSO濃度は約20%で
あった。また、第1炉室1内のマット温度は1230
℃、スラグ温度は1240℃、及び第2炉室2内の粗銅
温度は1250℃であり、また第1炉室1から排出され
る排ガス温度は1100℃であった。この操業において
装入した原料及び産出物の物量と品位を下記表1にまと
めて示す。
【0025】
【表1】
【0026】
【発明の効果】本発明によれば、硫化銅精鉱から直接粗
銅を得ることができる実用的な連続銅製錬炉を提供し、
及びその連続銅製錬炉を用いた連続銅製錬方法を提供す
ることができる。しかも、直接製銅を行う第二炉室で生
成する過酸化スラグを自然発生的に且つ連続的に第一炉
室に移送して還元処理でき、更には吹き込み熔錬を行う
ため炉底のビルドアップの懸念や煙灰発生が少なく、増
熔に適している。また、直接製銅を行う第二炉室と過酸
化スラグの還元を行う第一炉室と廃熱ボイラーを一列に
並べることが可能であり、コンパクトで高性能な設備と
することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の連続銅製錬炉の一具体例を示す概略の
説明図である。
【符号の説明】
1 第一炉室 2 第二炉室 3 第一静置室 4 第二静置室 5a、5b 原料装入口 6a、6b ランス 7 上部連通空間 8 排煙道 10 過酸化スラグ 11 マット 12 スラグ 13 白カワ 14 粗銅 15 精製ドブ

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 硫化銅精鉱を製錬して直接粗銅を得る直
    接精銅法に使用する連続銅製錬炉であって、硫化銅精鉱
    から銅分に富むマットを生成する第一炉室と、そのマッ
    トを熔錬して粗銅を得る第二炉室と、第一炉室の下部に
    連接したマット抜き出し用の第一静置室と、第二炉室の
    下部に連接した粗銅抜き出し用の第二静置室とを備え、
    第一炉室と第二炉室は互いに隣接して配置されていて、
    排煙道に接続し且つ互いに連通した上部連通空間を有す
    ると共に、第二炉室で生成する過酸化スラグが上部連通
    空間を通して第一炉室にオーバーフローするようになっ
    ていることを特徴とする連続銅製錬炉。
  2. 【請求項2】 排煙道に接続し且つ互いに連通した上部
    連通空間を有する第一炉室と第二炉室を備えた連続銅精
    錬炉を用い、第一炉室に硫化銅精鉱を装入して空気又は
    酸素富化空気を吹き込み、第二炉室からオーバーフロー
    した過酸化スラグと共に反応させて銅分に富むマットを
    生成させ、このマットを粉粒状にしてフラックスと共に
    第二炉室に装入し、空気又は酸素富化空気を吹き込んで
    粗銅を得ると同時に、生成する過酸化スラグを上部連通
    空間を通して第一炉室にオーバーフローさせることを特
    徴とする連続銅製錬方法。
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