JP2002038223A

JP2002038223A - 銅製錬炉の操業方法及びそれに用いる送風ランス

Info

Publication number: JP2002038223A
Application number: JP2000226650A
Authority: JP
Inventors: Yuushiro Hirai; 祐史郎平井
Original assignee: Nippon Mining and Metals Co Ltd; Nippon Mining Co Ltd
Current assignee: Nippon Mining Holdings Inc; Eneos Corp
Priority date: 2000-07-27
Filing date: 2000-07-27
Publication date: 2002-02-06
Anticipated expiration: 2020-07-27
Also published as: JP4422305B2

Abstract

(57)【要約】【課題】ＰＳ転炉等を使用しない銅製錬法の開発【解決手段】溶錬炉から産出されたCu品位５０〜７０
％の溶融状態のマットをCu品位９６〜９９％の粗銅に吹
錬する炉において、マットに浸漬された耐火物に設置さ
れた、内径１０〜３０ｍｍ、角度下向き４〜３５°の
羽口から、羽口湯深を２００〜５００ｍｍに保持しなが
ら、酸素濃度１８〜６０％の送風を羽口先端風速３０
０〜７００Nm/secで、溶湯中に吹込む銅製錬炉の操業方
法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、自溶炉等の溶錬炉にお
いて産出されたCu品位５０〜７０％の溶融マットをCu
品位９６〜９９％の粗銅に吹錬する銅製錬炉の技術に関
する。

【０００２】

【従来の技術】銅製錬では、自溶炉等において産出され
たCu品位５０〜７０％の溶融マットをCu品位９６〜９９
％の粗銅に製錬する炉として、PS転炉が広く使用されて
いる。操業はバッチ操業であり、構造は図４に示す如く
円筒回転炉である。マット中のＳ，Ｆｅ，Ｐｂ，Ｚｎ等
の不純物を酸化除去するための酸素（空気）を溶湯内へ
吹込むための送風羽口を備えている。また、マット装
入、反応排ガス排出、粗銅排出のための開口部を設けて
いる。

【０００３】PS転炉は、バッチ操業であることから、操
業管理が容易である。また、溶湯内に空気を吹込み溶湯
が攪拌されることから、銅、貴金属を含有する種々雑多
な成分、形状のリサイクル原料を効率的に溶融処理でき
る利点があり、これら金属のリサイクルに大きく貢献し
ている。一方、炉体の側部に設けた羽口から溶湯内に空
気を吹き込む構造であるため、送風を行っていない場合
は、溶湯の羽口への逆流を防止するため、炉を回転し、
羽口を溶湯面の上に位置しなければならない。このた
め、反応によって発生するガスを導く排ガス道と炉体の
接続部は、摺動可能な方式となっており、密閉構造では
なく、ガス漏洩又はフリーエア侵入の原因となってい
る。

【０００４】また、送風は、耐火煉瓦に設けた羽口を経
由して溶湯に吹き込まれる。羽口近傍では、酸化に依る
発熱反応と溶湯の攪拌がおこり、この羽口煉瓦が損傷す
る。通常この羽口煉瓦の損傷によって転炉の耐用限界と
なり、炉全体の煉瓦を更新しなければならないと言う問
題がある。また、羽口は送風中に、Fe3O4を主成分とす
る凝固物の成長を主原因として、閉塞する事がある。羽
口閉塞は送風を阻害し、炉の操業効率を悪化させる。従
って、これを回避するために、鉄製ロッドによる羽口開
口操作を行わなければならない欠点がある。

【０００５】羽口を有しない銅製錬炉としては、三菱マ
テリアル（株）が開発したＭＩ法のC炉がある。この方
式は、固定の製錬炉において、溶湯上面（浸漬していな
い。）から、ランスで空気・酸素を溶湯に吹込み、不純
物を酸化除去する方法である。MI法は、マットを連続的
に装入し連続的に粗銅を生産できる、また、固定炉であ
るので排ガス道との密着を完全に行える等の利点があ
る。一方、バッチ方式であるPS転炉と比較すると、この
炉はマットを連続的に装入しているため酸素ポテンシャ
ルが低く、粗銅中のＰｂが０．２〜０．４％（ＰＳ転炉
では、約０．０３％程度）と高い。このため、Ｐｂ含有
量の多い原料処理が制限されている。また、粗銅中のS
が０．５〜０．７％（ＰＳ転炉では、約０．０３％程
度）と高く、後工程の精製炉でのS除去負荷が大きくな
っている。

【０００６】PS転炉と同様のバッチ操業を、MI法と同様
の上吹きランスで行った場合、溶湯のマット→白カワ→
粗銅の進展に従い、湯面のＦｅ_３Ｏ_４が増加し、粘性が
増加する。このため、ランス先端の鋳付き成長による送
風流の乱れ、送風流の溶湯への侵入の阻害による酸素反
応効率の悪化、等の問題を生ずる。このため、従来、PS
転炉と同様のバッチ操業を固定炉方式で行う製錬炉は開
発されていない。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記の欠点のない銅
製錬炉を構築するためには、 PS転炉と同様に溶湯内に
浸漬できる機構の羽口をそなえ、かつ送風中の羽口閉塞
が発生しない「浸漬ランス」を開発できれば良い。

【０００８】

【課題を解決するための手段】PS転炉では羽口先端にFe
3O4を主体とする凝固物が成長し、羽口が閉塞するた
め、炉体外から鉄製ロッドでこの凝固物を突き落として
いる。しかし、本発明者が考案した「浸漬ランス」では
ロッドでの突き落としは不可能である。そこで、凝固物
が羽口を閉塞しないような羽口条件・送風条件の設定が
必要となる。

【０００９】本発明者は、種々検討の結果以下の発明を
提供する。（１）溶錬炉から産出されたCu品位５０〜７０％の溶
融状態のマットをCu品位９６〜９９％の粗銅に吹錬する
炉において、耐火物に設置された、内径１０〜３０ｍ
ｍ、角度下向き４〜３５°の羽口から酸素濃度１８〜
６０％の送風を羽口先端風速３００〜７００Nm/secで
溶湯中に吹込むことを特徴とする銅製錬炉の操業方法。（２）上記（１）において、羽口湯深を２００〜５００
ｍｍとする銅製錬炉の操業方法。（３）溶湯に浸漬された直径３００〜６００ｍｍの円柱
状の耐火物に設置された、内径１０〜３０ｍｍ、角度
下向き４〜３５°の羽口から酸素濃度１８〜６０％の送
風を羽口先端風速３００〜７００Nm/secで溶湯中に吹
込む銅製錬炉用の送風ランス。

【００１０】

【作用】以下本発明について詳細に説明する。本発明に
用いる炉は、定置炉である。ただ、PS転炉のような回転
炉であっても、ランス装入機構を設置すれば、本発明に
適用できることは言うまでもない。

【００１１】本発明の対象処理物は、銅品位が５０〜７
０％の溶融状態のマットである。該マットは、自溶炉等
により処理された硫化銅を主体とした組成物である。他
の成分としては、Ｓが１８〜２３％、Ｆｅが８〜３０％
等である。

【００１２】該ランスは、マットに酸素を吹き込み、酸
化製錬をする工程で使用される。吹込み酸素濃度は、１
８〜６０％である。ただ、６０％より高い酸素濃度では
反応において問題は無いが、コスト、耐火物損傷で望ま
しいものでない。また１８％より低くては、処理速度が
遅くなり望ましくない。ただ空気の酸素濃度２０．８％
より低くする場合として、造銅期に溶湯が高温に成った
場合の対策としてＮ_２ガスを冷剤として、使用するため
希釈される場合もある。

【００１３】溶湯中への吹込みは、羽口先端風速３００
〜７００Ｎｍ／ｓｅｃで行う。下限を３００Ｎｍ／ｓｅ
ｃとしたのは、これ以下では、羽口先端の凝固物により
羽口が閉塞する恐れが大きいためである。上限を７００
Ｎｍ／ｓｅｃとするのは、余りに速いと送風圧の上昇に
よりコスト増加、スプラッシュ増加等の問題があるから
である。

【００１４】吹き込み用のランスは、図１のごとくマッ
トに浸漬され、外径は、３００〜６００ｍｍの円柱状の
耐火物製である。円柱状とするのは、熱応力、熱伝達が
より均等となり耐火物寿命の面から好ましいからであ
る。下限を３００ｍｍとするのは、この程度の径は、耐
火物損傷により決定されるランス寿命を考慮すると必要
だからである。また、上限を６００ｍｍとするのは、
径が大きくなると送風経路が長くなり、送風抵抗増とな
るからである。上記の耐火物としては、例えば、ハイア
ルミナ系（Al2O3 ６０〜７０％ SiO2 ２７〜３５％）等
が使用される。ランスは、図３に示すように、５０〜１
００ｍｍφの送風管の先端に１０〜３０ｍｍφのノズル
を１〜８本取り付けた構造である。送風管にはランス湾
曲防止のために２５〜４０ｍｍ幅のリブを２〜６本取り
付けている。また、耐火物の脱落防止のために、スタッ
ドを適宜使用する。送風管、ノズル、リブ、スタッド
は、SS材、SGP材等が使用される。吹き込みランスは１
炉に１本以上用いる。例えば１炉にランスを５〜１２本
程度である。

【００１５】図２に示す羽口内径は、１０〜３０ｍｍが
好ましい。下限を１０ｍｍとしたのは、実操業において
一定の送風量を確保するには必要な口径だからである。
また、上限を３０ｍｍとしたのは、余りに口径が大きく
なると、安定した送風流の形成が困難となり、また、溶
湯が羽口内に侵入しやすくなるためである。

【００１６】図２に示す羽口角度は、下向きで４〜３５
°である。下向きとするのは、羽口への溶湯の侵入を防
止するためである。下限を４°とするのは、羽口への溶
湯の侵入を防止するために最低必要な角度だからであ
る。上限を３５°とするのは、送風圧の上昇防止、スプ
ラッシュ抑制には、この程度の角度が望ましいからであ
る。

【００１７】図２に示す羽口の湯深は、２００〜５００
ｍｍが望ましい。下限を２００ｍｍとするのは、酸素反
応効率をほぼ１００％を維持するための送風と溶湯の接
触時間を考慮すると、この程度は必要であるからであ
る。また、上限を５００ｍｍとするのは、余りに深くし
たのでは、送風圧の上昇、羽口へ湯が侵入しやすくなる
等の問題があるからである。尚、湯深は羽口の中心線の
位置から、湯上面までの距離を言う。

【００１８】

【実施例】（実施例１）表１の試験ランスの項目の条件
で、 Cu品位６５〜９０％のカワ〜白カワに「浸漬ラン
ス」を使用して送風を行ったところ、羽口は全く閉塞せ
ず好ましい操業が出来た。

【００１９】

【表１】

【００２０】（実施例２）この操業条件は、自溶炉で製
造されたマット５トン（Ｃｕ品位６７％、Ｆｅ品位８
％、Ｓ品位２１％）を定置炉に装入し、下記のランス吹
き込み条件で処理した。〈ランス吹き込み条件〉ランスは、図３の羽口数を６本
にしたものを使用した。羽口本数：６本、羽口内径：１２ｍｍφ 、羽口角度下
向き１５°、羽口湯深：３００ｍｍ、羽口先端風速：４
５０Nm/sec、送風圧：２．８〜２．９kg/cm2、吹き込み
ガスの酸素濃度：４０％で、２時間の送風を行った。ラ
ンスの耐火物として、プレキャスタブル（組成；Ａｌ_２
Ｏ_３６５％、ＳｉＯ_２３２％：日本特殊炉材製 TM-65A
E）を使用した。発生するカラミは、カラミ排出口から
抜き出した。この結果、得られた粗銅の品位は、Ｃｕ：
９８．５％、Ｏ：０．８％、Ｓ：０．０３％，Ｐｂ：
０．０３％の好ましい粗銅が得られた。羽口の閉塞は無
く、好適な操業が可能であり、粗銅中のS品位・Ｐｂ品位
はPS転炉での粗銅と同レベルとなった。また、PS転炉と
同じく、送風時間２時間のうち後半の１時間は、全湯面
にわたってFe3O4を主成分とする凝固物が存在していた
が、操業への支障はなかった。

【００２１】

【発明の効果】（１）本発明によって、PS転炉と同じ反
応を固定炉（定置炉）で行うことが可能となり、排ガ
ス道と炉を密着させ、侵入フリーエアの大幅な減少、
ガス漏洩の大幅な減少が可能となる。（２）本発明によって、送風と溶湯の反応ゾーンが炉体
レンガから離れ、炉体レンガ損耗の大幅な抑制が可能と
なる。

【００２２】（３）本発明によって、PS転炉と同じ反応
を固定炉（定置炉）で行うことが可能となり、固定炉
（定置炉）で種々雑多な成分、形状のリサイクル原料の
効率的な処理が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一態様である全体図を示す。

【図２】本発明の一態様であるランスに設置された羽口
の位置関係を示す。

【図３】本発明の一態様であるランスの具体的形状を示
す。

【図４】従来技術の一態様を示す。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】溶錬炉から産出された Cu品位５０〜７０
％の溶融状態のマットをCu品位９６〜９９％の粗銅に吹
錬する炉において、マットに浸漬された耐火物に設置さ
れた内径１０〜３０ｍｍ、角度下向き４〜３５°の羽
口から酸素濃度１８〜６０％の送風を羽口先端風速３
００〜７００Nm/secで溶湯中に吹込むことを特徴とする
銅製錬炉の操業方法。
【請求項２】請求項１において、羽口湯深２００〜５０
０ｍｍとすることを特徴とする銅製錬炉の操業方法。
【請求項３】溶湯に浸漬された直径３００〜６００ｍ
ｍの円柱状の耐火物に設置された、内径１０〜３０ｍ
ｍ、角度下向き４〜３５°の羽口から酸素濃度１８〜
６０％の送風を羽口先端風速３００〜７００Nm/secで
溶湯中に吹込むことを特徴とする銅製錬炉用の送風ラン
ス。