JP2002317229A - 金属製錬炉 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 （１）操業を一時中断することなく、（２）
別に分離用の炉を設けることなく、（３）製錬反応によ
って生成した、マットおよびメタルのうちの少なくとも
１種およびスラグの各々を別々に分離性よく分離するこ
とができる金属製錬炉を提供する。 【解決手段】 （１）製錬反応を起こさせる反応床部と
連通し、（２）熔体を静置してマット相およびメタル相
のうちの少なくとも１種およびスラグ相に分離し、
（３）該分離した各相を回収・排出する回収口・排出口
を該反応床部の撹拌作用が及ばない場所に有する熔体静
置部が、設けられていることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、金属製錬炉に関
し、さらに詳しくは金属製錬炉の構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】金属の製錬プロセスとして、アイザスメ
ルト（Isasmelt）法やオースメルト（Ausmelt）法が実
用化されている。これらの製錬プロセスでは、マット
（メタルまでの製錬過程で生成する硫化物形態の中間生
成物）およびメタルのうちの少なくとも１種、およびス
ラグからなる熔体の中に浸漬した先端から製錬反応用ガ
スを吹き込むランスを用いて、該熔体の中で原料鉱石と
該製錬反応用ガスとに製錬反応を起こさせる。そして、
上記製錬反応によって生成した反応生成ガスを含む排ガ
スを炉外へ排出する。それとともに、同じく生成した、
マットおよびメタルのうちの少なくとも１種を回収し、
スラグを排出する。これらはそれぞれ、各処理工程で適
宜処理する。

【０００３】このようにランスを熔体中に浸漬する方式
は、ランスを熔体中に浸漬しない方式、すなわち製錬反
応用ガスを熔体表面に吹き付ける方式と比較して、反応
効率が高いことが知られている。反応効率が高いのは、
熔体中に吹き込まれた製錬反応用ガスによって熔体がよ
り激しく撹拌され、該ガスが該熔体中により拡散しやす
くなるためである。

【０００４】図５は、上記製錬プロセスで用いる金属製
錬炉の一例の概略透視図である。図５において、金属製
錬炉は、炉体が縦型円筒状であり、原料装入口１１とラ
ンス挿入口１２と排気口１３とを炉頂部１０に有し、さ
らに反応床部２０を有する。ここで、原料装入口１１
は、マットおよびメタルのうちの少なくとも１種、およ
びスラグからなる熔体２１に供給できるように原料鉱石
を装入するためのものである。また、ランス挿入口１２
からは、熔体２１の中に浸漬した先端３１ａから製錬反
応用ガスを吹き込むランス３１を挿入し、排気口１３か
ら上記排ガスを炉外へ排出する。さらに、反応床部２０
では、熔体２１を蓄えるとともに、熔体２１に供給され
た原料鉱石と吹き込まれた製錬反応用ガスとに製錬反応
を起こさせる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記製錬反
応によって生成した、マットおよびメタルのうちの少な
くとも１種およびスラグは、回収・排出後の処理工程が
それぞれ異なるため、これらを別々に分離性よく分離し
て回収・排出する必要がある。なお、上記反応生成物
は、比重差などを利用して上下に分離させる。そのため
に、従来は、次の（１）、（２）の方法がとられてい
た。

【０００６】（１）ランスによる吹き込みを停止したり
ランスを熔体中から引き上げたりして熔体の撹拌を一時
止め（操業を一時中断し）、適当な時間該熔体を静置す
る。その後、静置して分離した各相を別々に炉外に回収
・排出する。

【０００７】（２）操業を中断することなく、すなわち
混合している上記反応生成物を分離することなく、炉外
に別に設けた分離用の炉に移し、該分離用炉で熔体を静
置する。

【０００８】なお、上記（１）の方法によりマット相あ
るいはメタル相を回収するために回収口２２を、同じく
スラグ相を排出するために排出口２３を、図５の金属製
錬炉に示した。回収口２２の場所は、マット相あるいは
メタル相に相当する反応床部２０の側面で、炉底近傍の
位置である。また、排出口２３の場所は、反応床部２０
の側面で、スラグ相に相当する位置である。

【０００９】しかしながら、上記従来の方法のうち、
（１）の方法（操業を一時中断する方法）は、始動・停
止操作に伴う様々な問題や、生産性の低下という問題を
引き起こす。また、（２）の方法（操業を中断せず連続
して行う方法）は、金属製錬炉とは別に上記分離用炉が
必要になるので、金属製錬炉および分離用炉を含めた全
体の操業管理が繁雑になるとともに、該全体のエネルギ
ー効率が低下するという問題がある。

【００１０】本発明の目的は、上記問題を解消し、
（１）操業を一時中断することなく、（２）別に分離用
の炉を設けることなく、（３）製錬反応によって生成し
た、マットおよびメタルのうちの少なくとも１種および
スラグの各々を別々に分離性よく分離することができる
金属製錬炉を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明者は、上記課題を
解決するため鋭意研究を行った結果、従来の金属製錬炉
では、製錬反応によって生成した、マットおよびメタル
のうちの少なくとも１種およびスラグが混合してしまっ
て、これらを別々に分離する手段がないことに着目し、
本発明を完成するに至った。

【００１２】すなわち、本発明の金属製錬炉は、その第
１〜３発明によれば次の通りである。 第１（２）発明
の金属製錬炉は、マット（メタル）およびスラグからな
る熔体に供給するために原料鉱石を装入する原料装入口
と、該熔体を蓄えるとともに、該熔体に供給された該原
料鉱石と該熔体の中に吹き込まれた製錬反応用ガスとに
製錬反応を起こさせる反応床部と、該熔体の中に浸漬し
た先端から該製錬反応用ガスを吹き込むランスを挿入す
るランス挿入口と、該製錬反応によって生成した反応生
成ガスを含む排ガスを炉外へ排出する排気口とを有する
金属製錬炉において、（１）該反応床部と連通し、
（２）該熔体を静置してマット相（メタル相）およびス
ラグ相に分離し、（３）該分離されたマット相（メタル
相）を回収する回収口および該分離されたスラグ相を排
出する排出口を該反応床部の撹拌作用が及ばない場所に
有する熔体静置部が、設けられていることを特徴とす
る。

【００１３】第３発明の金属製錬炉は、マット、メタル
およびスラグからなる熔体に供給するために原料鉱石を
装入する原料装入口と、該熔体を蓄えるとともに、該熔
体に供給された該原料鉱石と該熔体の中に吹き込まれた
製錬反応用ガスとに製錬反応を起こさせる反応床部と、
該熔体の中に浸漬した先端から該製錬反応用ガスを吹き
込むランスを挿入するランス挿入口と、該製錬反応によ
って生成した反応生成ガスを含む排ガスを炉外へ排出す
る排気口とを有する金属製錬炉において、（１）該反応
床部と連通し、（２）該熔体を静置してマット相、メタ
ル相およびスラグ相に分離し、（３）該分離されたマッ
ト相を回収するマット回収口、該分離されたメタル相を
回収するメタル回収口、および該分離されたスラグ相を
排出する排出口を該反応床部の撹拌作用が及ばない場所
に有する熔体静置部が、設けられていることを特徴とす
る。

【００１４】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の金属製錬炉（第
１、２発明）の一実施例を示す概略透視図である。図１
に示す金属製錬炉は、縦型円筒状の製錬反応部４０と、
熔体静置部５０とを有する。ここで、製錬反応部４０
は、原料装入口１１とランス挿入口１２と排気口１３と
を天井部に、そして反応床部２０を有する。また、熔体
静置部５０は、（１）反応床部２０と連通するように、
反応床部２０を水平横方向に延長して形成され、（２）
熔体２１を静置（セトリング）してマット相（あるいは
メタル相）およびスラグ相に分離し、（３）該分離され
たマット相（あるいはメタル相）を回収する回収口５１
および該分離されたスラグ相を排出する排出口５２を反
応床部２０の撹拌作用が及ばない場所に有する（熔体面
の位置を鎖線で示した）。

【００１５】本発明の金属製錬炉は、例えば次のように
用いる。すなわち、まず、製錬反応部の反応床部と熔体
静置部に熔体を蓄える。次に、製錬反応ガスを吹き込む
ためのランスをランス挿入口から炉内に挿入し、ランス
の先端を上記熔体に浸漬する。この後、製錬反応に必要
な固体原料鉱石を、通常は溶剤とともに原料装入口から
炉内に装入する。それと同時に、ランスの先端から製錬
反応用ガスを吹き込む。そうすることにより、反応床部
で製錬反応が起こる。そして、この製錬反応によって生
成した反応生成ガスを含む排ガスを排気口から炉外へ排
出するとともに、同じく生成した熔体を熔体静置部で静
置する。すると、マット相およびメタル相のうちの少な
くとも１種、およびスラグ相が分離される。マット相
（あるいはメタル相）およびスラグ相が分離される場合
（第１、２発明）は、マット相（あるいはメタル相）を
回収口から回収し、スラグ相を排出口から排出する。ま
た、マット相、メタル相およびスラグ相が分離される場
合（第３発明）は、マット相をマット回収口から、メタ
ル相をメタル回収口から回収し、スラグ相を排出口から
排出する。

【００１６】本発明の金属製錬炉の形状や各部所の位置
は、金属製錬炉の立地条件や操業形態などによって適宜
選択される。

【００１７】本発明の金属製錬炉は上記した通りである
ため、（１）操業を一時中断することなく、（２）別に
分離用の炉を設けることなく、（３）製錬反応によって
生成した、マット相およびメタル相のうちの少なくとも
１種およびスラグ相の各々を別々に分離性よく分離する
ことができる。上記（３）の分離性に関しては、例えば
銅マットを金属銅まで製錬する場合、金属銅の硫黄含有
量が０．０５質量％以上の領域で、スラグ中の銅（スラ
グ中に懸濁混入した銅）の含有量が２０質量％以下でか
つ安定する。

【００１８】

【実施例】［実施例１］図２は、本発明の一実施例（試
験用小型金属製錬炉）の概略透視図である。なお、図２
には寸法を併記した。この金属製錬炉は、製錬反応部４
０と熔体静置部５０とを有する。製錬反応部４０は、原
料装入口１１とランス挿入口１２とを天井部に、そして
反応床部２０を有する。また、熔体静置部５０は、図１
と同様に、（１）反応床部２０と連通し、（２）熔体２
１（熔体面の位置を鎖線で示した）を静置（セトリン
グ）してマット相（あるいはメタル相）およびスラグ相
に分離し、（３）回収口５１および排出口５２を有す
る。排気口５３は、熔体静置部５０の天井部に設けた。

【００１９】この金属製錬炉を用いて、銅マットを金属
銅まで製錬する試験を行った。主な試験条件は、次の
（１）〜（６）の通りである。

【００２０】（１）銅製錬工程で生じ固化した後に粉砕
された銅マット（銅品位６０質量％、平均粒径２０ｍ
ｍ）を、装入速度７５０ｋｇ／ｈで原料装入口１１から
溶剤とともに装入する。

【００２１】（２）製錬反応用ガスに酸素を用いる。

【００２２】（３）酸素を吹き込むランス先端３１ａの
位置を熔体中のスラグ層内になるようにする。

【００２３】（４）反応床部２０と熔体静置部５０に銅
マット熔体を蓄えて試験を開始し、金属銅およびスラグ
を連続的に生成させる。

【００２４】（５）銅マット・溶剤装入および酸素吹き
込みを継続したまま、金属銅を回収口５１から回収し、
スラグを排出口５２から排出する。

【００２５】（６）金属銅回収およびスラグ排出を間欠
的にかつ同時に行い、その都度、金属銅の硫黄含有量お
よびスラグ中の銅含有量を分析する試料を採取する。

【００２６】金属銅の硫黄含有量とスラグ中の銅含有量
との関係を図３に示す。なお、図３には、比較のために
後述の従来例１、２の結果（図４）も示した。

【００２７】［従来例１］縦型円筒形（内径７００ｍ
ｍ、高さ２３００ｍｍ）で基本的に図５と同じ試験用小
型金属製錬炉（熔体静置部を有しない）を用いて、銅マ
ットを金属銅まで製錬する試験を行った。主な試験条件
は、次の（１）〜（３）以外は上記実施例１と同様であ
った。

【００２８】（１）銅マットの装入速度は２５０ｋｇ／
ｈとする。

【００２９】（２）反応床部２０に銅マット熔体を蓄え
て試験を開始し、金属銅およびスラグを連続的に生成さ
せる。

【００３０】（３）銅マット・溶剤装入および酸素吹き
込みを一旦中断し、反応床部２０内の熔体を５分間以上
静置した後、分離した金属銅を回収口２２から回収し、
スラグを排出口２３から排出した。

【００３１】金属銅の硫黄含有量とスラグ中の銅含有量
との関係を図４に示す。

【００３２】［従来例２］従来例１と同じ金属製錬炉を
用い、銅マット・溶剤装入および酸素吹き込みを継続し
たまま金属銅の回収およびスラグの排出を行った。試験
条件は、上記以外は上記従来例１と同様であった。

【００３３】金属銅の硫黄含有量とスラグ中の銅含有量
との関係を図４に示す。

【００３４】図３、４から次の（１）〜（４）のことが
分かる。

【００３５】（１）実施例１の金属製錬炉によれば、銅
マット・溶剤装入および酸素吹き込みを継続したまま金
属銅およびスラグを回収・排出しても、後記（４）に記
載と同等あるいはより以上の顕著な効果が得られる。

【００３６】（２）従来の金属製錬炉を用い熔体を静置
した場合（従来例１）には、金属銅の硫黄含有量が０．
０５質量％以上の領域で、スラグ中の銅（スラグ中に懸
濁混入した銅）の含有量が低く安定している。

【００３７】（３）これに対して、従来の金属製錬炉を
用い熔体を静置しない場合（従来例２）には金属銅の硫
黄含有量の全領域（０．０〜１．２質量％）に亘ってス
ラグ中の銅含有量が高くかつバラついている。

【００３８】（４）上記（２）、（３）から、熔体を静
置することにより、金属銅とスラグとの分離が促進さ
れ、金属銅の硫黄含有量およびスラグ中の銅含有量が低
く安定するという顕著な効果が得られる。

【００３９】

【発明の効果】本発明によれば、（１）操業を一時中断
することなく、（２）別に分離用の炉を設けることな
く、（３）製錬反応によって生成した、マットおよびメ
タルのうちの少なくとも１種およびスラグの各々を別々
に分離性よく分離する金属製錬炉を提供することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の金属製錬炉の一実施例を示す概略透視
図である。

【図２】実施例１で用いた金属製錬炉の概略透視図であ
る。

【図３】金属銅の硫黄含有量とスラグ中の銅含有量との
実施例１における関係を示すグラフである。

【図４】金属銅の硫黄含有量とスラグ中の銅含有量との
従来例１、２における関係を示すグラフである。

【図５】従来の金属製錬炉の概略透視図である。

【符号の説明】

１０ 炉頂部 １１ 原料装入口 １２ ランス挿入口 １３、５３ 排気口 ２０ 反応床部 ２１ 熔体 ２２、５１ 回収口 ２３、５２ 排出口 ３１ ランス ３１ａ ランス先端 ４０ 製錬反応部 ５０ 熔体静置部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 川中 一哲 愛媛県新居浜市磯浦町17−５ 住友金属鉱 山株式会社新居浜研究所内 (72)発明者 藤田 敬二 愛媛県新居浜市磯浦町17−５ 住友金属鉱 山株式会社新居浜研究所内 Ｆターム(参考） 4K001 AA09 CA01 DA05 GA01 GB02 KA00 4K045 AA03 BA03 GD04 GD08 RC00

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 マットおよびスラグからなる熔体に供給
   するために原料鉱石を装入する原料装入口と、該熔体を
   蓄えるとともに、該熔体に供給された該原料鉱石と該熔
   体の中に吹き込まれた製錬反応用ガスとに製錬反応を起
   こさせる反応床部と、該熔体の中に浸漬した先端から該
   製錬反応用ガスを吹き込むランスを挿入するランス挿入
   口と、該製錬反応によって生成した反応生成ガスを含む
   排ガスを炉外へ排出する排気口とを有する金属製錬炉に
   おいて、（１）該反応床部と連通し、（２）該熔体を静
   置してマット相およびスラグ相に分離し、（３）該分離
   されたマット相を回収する回収口および該分離されたス
   ラグ相を排出する排出口の両方または一方を該反応床部
   の撹拌作用が及ばない場所に有する熔体静置部が、設け
   られていることを特徴とする金属製錬炉。
2. 【請求項２】 メタルおよびスラグからなる熔体に供給
   するために原料鉱石を装入する原料装入口と、該熔体を
   蓄えるとともに、該熔体に供給された該原料鉱石と該熔
   体の中に吹き込まれた製錬反応用ガスとに製錬反応を起
   こさせる反応床部と、該熔体の中に浸漬した先端から該
   製錬反応用ガスを吹き込むランスを挿入するランス挿入
   口と、該製錬反応によって生成した反応生成ガスを含む
   排ガスを炉外へ排出する排気口とを有する金属製錬炉に
   おいて、（１）該反応床部と連通し、（２）該熔体を静
   置してメタル相およびスラグ相に分離し、（３）該分離
   されたメタル相を回収する回収口および該分離されたス
   ラグ相を排出する排出口の両方または一方を該反応床部
   の撹拌作用が及ばない場所に有する熔体静置部が、設け
   られていることを特徴とする金属製錬炉。
3. 【請求項３】 マット、メタルおよびスラグからなる熔
   体に供給するために原料鉱石を装入する原料装入口と、
   該熔体を蓄えるとともに、該熔体に供給された該原料鉱
   石と該熔体の中に吹き込まれた製錬反応用ガスとに製錬
   反応を起こさせる反応床部と、該熔体の中に浸漬した先
   端から該製錬反応用ガスを吹き込むランスを挿入するラ
   ンス挿入口と、該製錬反応によって生成した反応生成ガ
   スを含む排ガスを炉外へ排出する排気口とを有する金属
   製錬炉において、（１）該反応床部と連通し、（２）該
   熔体を静置してマット相、メタル相およびスラグ相に分
   離し、（３）該分離されたマット相を回収するマット回
   収口、該分離されたメタル相を回収するメタル回収口、
   および該分離されたスラグ相を排出する排出口のうち少
   なくとも一つを該反応床部の撹拌作用が及ばない場所に
   有する熔体静置部が、設けられていることを特徴とする
   金属製錬炉。