JP2002363659A - 銅製錬炉への鉄含有物投入装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】銅製錬炉の中間層、スラグ層に鉄含有物を広い
範囲にほぼ均等に投入する。 【解決手段】銅製錬炉への鉄含有物投入装置２０におい
て、鉄含有物を貯留しておくホッパ２２と、ホッパの下
端部に設置した振動フィーダ２４と、フィーダの出口側
に設置され、該フィーダから送られてきた鉄含有物を複
数に分岐させる分岐管２６と、分岐管に接続され、銅製
錬炉の堆積物発生場所上方の壁面に複数設けられた投入
口部材２８のそれぞれに鉄含有物を供給する接続管３０
と、そして、投入口部材に加圧された不活性ガスを供給
し、投入口部材の鉄含有物投入孔の閉塞を防止する不活
性ガス供給管３２とを含んで構成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、非鉄金属製錬に用いら
れる銅製錬炉セットリング部分で比重分離されるスラグ
(真比重３．５〜４．０)、及びスラグとマットの間に存
在する中間層(真比重４〜５)中のＦｅ_３Ｏ_４を減少させ
る技術に係り、特に、銅製錬炉の中間層、スラグ層に広
い範囲に鉄含有物をほぼ均等に投入する銅製錬炉への鉄
含有物投入装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】銅製錬炉では、主に硫化物精鉱に溶剤と
しての珪酸鉱等を加えた微粉の銅原料を補助燃料、酸素
富化空気と共に炉内反応部に吹き込み、気−固相あるい
は気−液−固相中で酸化反応させる。この酸化反応の生
成物として銅等の有価金属を濃縮したマットと、鉄分が
酸素と反応したＦｅＯとＳｉＯ_２が造かん反応して生成
ずるスラグが融体として得られる。保持容器内でセット
リングすることで、これらを比重差で分離する。この
際、保持容器内では比重の小さいスラグ層が上に、マッ
ト層は下に滞留する。

【０００３】この反応の際、局部的に酸素富化空気が銅
原料に対して過剰に供給されるか、あるいは、その逆の
不均一な反応状態が生じることがある。前者のケースで
は、原料中の鉄の酸化が進行しＦｅＯからＦｅ_３Ｏ_４に
過酸化（Ｆｅ^２＋→Ｆｅ^3＋）される。Ｆｅ_３Ｏ_４は融点
が高い為、スラグ中での濃度が上昇すると、スラグの粘度
を増加させる。

【０００４】またＦｅ_３Ｏ_４は比重が大きく、スラグと
懸濁しだ場合はスラグ層の下層に滞留する。この層のＦ
ｅ_３Ｏ_４含有率が高くなるとスラグ層と明確に区別でき
るようになる。この層を、マット層とスラグ層との間に
存在することになるので中間層と呼ぶ。前記のように不
均一反応の為Ｆｅ_３Ｏ_４の生成が増加すると、中間層も
増大し、スラグ中に懸垂している有価金属の沈降分離を
阻害する。

【０００５】以上より、不均一反応によるＦｅ_３Ｏ_４の
生成は、スラグ中への有価金属ロスやマット、スラグタ
ップ孔の閉塞トラブルを惹起させるとともに、溶湯温
度、マット中の有価金属品位の変動などの要因となり後
工程への操業にも悪影響を与える。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】そこで保持容器内でス
ラグ及び中間層中のＦｅ_３Ｏ_４を何らかの方法でＦｅＯ
に還元し、スラグの粘度低下、中間層中Ｆｅ_３Ｏ_４を減
少させる何らかの方法を検討する必要があった。従来
は、保持容器底部のＦｅ_３Ｏ_４を主成分とした付着物
は、銑鉄のブロック（外形が長さ２８０ｍｍ、幅８０ｍ
ｍ、高さ５０ｍｍで，重量５ｋｇのインゴット，真比重
は７．０〜７．８）を保持容器上部から投入し、底部ま
で沈降させて還元して減少させる手段を用いてきた。し
かし、この方法では銑鉄ブロックがスラグ/中間層で留
まらず底部まで沈んでしまう為、これらを直接還元する
ことが出来なかった。本発明者等は、スラグ層、中間層
で留まるような比重と粒径の関係を見出せば、これらの
直接還元が可能と考え、平成１２年３月３日付けで特許
出願を行った（発明の名称「銅製錬炉の操業方法」：特
願２０００−０５８６１５号）。本発明は、この操業法
を実現するための銅製錬炉への鉄含有物投入装置を提供
することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】即ち本発明は、銅製錬炉
内の中間層、スラグ層に鉄含有物を広い範囲にほぼ均等
に投入する銅製錬炉への鉄含有物投入装置において、鉄
含有物を貯留しておくホッパと、ホッパの下端部に設置
した振動フィーダと、フィーダの出口側に設置され、該
フィーダから送られてきた鉄含有物を複数に分岐させる
分岐管と、分岐管に接続され、銅製錬炉の堆積物発生場
所上方の壁面に複数設けられた投入口部材のそれぞれに
鉄含有物を供給する接続管と、そして、投入口部材に加
圧された不活性ガスを供給し、投入口部材の鉄含有物投
入孔の閉塞を防止する不活性ガス供給管とを含んで構成
されてなる銅製錬炉への鉄含有物投入装置を提供する。

【０００８】鉄含有物は、粉体に直径０．３〜１５ｍｍ
程度の固体が含まれたものであるが、振動フィーダによ
りほぼ一定量を搬送可能となる。かかる鉄含有物は、分
岐管によって所定数に分割される。分割された鉄含有物
は、銅製錬炉の堆積物発生場所上方の天井部に複数設け
られた投入口部材から銅製錬炉内に投入される。これに
より、Ｆｅ_３Ｏ_４を還元し中間層、スラグ層内に懸垂し
ている有価金属の沈降を促進し且つ（スラグ粘度を低下
させて）マットタップ、スラグタップ方向への溶湯の移
動を速やかにする。投入口部材には、また、不活性ガス
供給管を介して加圧された不活性ガスが供給されてい
る。よって、投入口部材の鉄含有物投入孔の閉塞は防止
される。

【０００９】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
の銅製錬炉への鉄含有物投入装置において、鉄含有物
が、メタリック鉄を６０％以上含有し、真比重が３〜８
で、かつ粒径が０．３〜１５ｍｍであることを特徴とす
る。

【００１０】請求項３に記載の発明は、請求項１に記載
の銅製錬炉への鉄含有物投入装置において、前記銅製錬
炉が自溶炉であり、前記複数の投入口部材がセトラー出
口付近に該自溶炉の長手方向に直角に配置されているこ
とを特徴とする。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る自溶炉への鉄
含有物投入装置に関して、図面を参照して詳細に説明す
る。図２は、銅製錬炉の一例であるオートクンプ式自溶
炉と錬かん炉の側面図であり、図１は、そのような自溶
炉に設置する本発明に係る鉄含有物投入装置の一実施例
の斜視図である。自溶炉は頂部中心に精鉱バーナ（９）
１本を設置した反応塔（１）と、セットラ（２）、およ
び排煙ロ（３）の３つで構成される。セットラから抜き
出されるスラグは樋を介して錬かん炉に導かれ、ゼーダ
ーベルグ式電極を使用してスラグを抵抗加熱によって保
温する。セットラおよび錬かん炉は保持容器として機能
し、マット及びスラグを比重差によって分離する。いず
れの炉においても、マットは炉内底部に設置したマット
用タップ孔から、スラグは炉内上部に設置したスラグ用
タップ孔から、それぞれ炉外に抜き出される。尚、銅製
錬炉の種類、方式は上記のような自溶炉十錬かん炉以外
にも多数ある。基本的には銅原料を酸化反応させる反応
部と、生成物をセットリングしてマット、スラグを比重
分離する保持容器の組合せであるが、保持容器内で反応
させる方式も存在する。しかし、本発明の内容は、マッ
ト、スラグを比重分離する保持容器と認められるすべて
の銅製錬炉に対応するものである。

【００１２】自溶炉の場合、精鉱バーナ（９）には銅原
料と酸素富化空気が吹き込まれ、反応塔（１）内を反応
しながら落下していき、この間に硫化物である銅原料は
反応塔下部に位置に達するまでにマット、スラグ、及び
排ガスを生成する。この反応において、生成物の一部が
排ガスの流れに乗って飛散するが、これをダストと呼
ぶ。

【００１３】反応塔で生成したマット及びスラグはセッ
トラにおいて比重差で分離される。ちなみに真比重は、
マットが５．０〜５．５、スラグが３．６〜４．０、中
間層はその間の４．０〜５．０である。

【００１４】この溶体の層の上面から添加される鉄含有
物は、スラグ層、中間層内に捕捉される比重、粒径を有
する還元用物質で、Ｆｅ６０％以上を含有し、真比重が
３〜８，粒径が０．３〜１５ｍｍのものである。添加孔
（５）は、セットラの幅方向に複数ケ所設けるものであ
るが、その長手方向に複数セット設けることもできる。
これらは、自溶炉内のスラグ層、中間層の状態や炉内の
状況に応じて変更することもできる。

【００１５】鉄含有物は真比重が３〜８前後であること
が好ましい。真比重は３より小さいと中間層に充分到達
せず、スラグ層のみの還元となる。また、８より大きい
とマット層あるいは炉底まで達してしまい炉底レンガの
損耗を助長する恐れがある。また、粒径は０．３〜１５
ｍｍとすることでスラグ中に滞留し、中間層に捕捉さ
れ、マット層に達することなくスラグ層中Ｆｅ_３Ｏ_４、
中間層中Ｆｅ_３Ｏ_４を還元する。この還元反応でスラグ
層、中間層内のＦｅ_３Ｏ_４が減少し、スラグの粘度を低
下させ、中間層を減少させることが可能である。

【００１６】次に、図１を参照して本発明に係る自溶炉
への鉄含有物投入装置について詳細に説明する。本発明
に係る自溶炉への鉄含有物投入装置２０は、概略的に、
鉄含有物を貯留しておくホッパ２２と、ホッパ２２の下
端部に設置した振動フィーダ２４と、フィーダ２４の出
口側に設置され、該フィーダから送られてきた鉄含有物
を複数に分岐させる分岐管２６と、分岐管２６に接続さ
れ、自溶炉のセットラ２上方の天井に複数設けられた投
入口部材２８のそれぞれに鉄含有物を供給する接続管３
０と、そして、投入口部材２８に加圧された不活性ガス
を供給し、投入口部材の鉄含有物投入孔の閉塞を防止す
る不活性ガス供給管３２とを含んで構成されている。ホ
ッパ２２には、図示されていないコンベアから鉄含有物
を供給する。ホッパ２２の底部には、供給用の管２２ａ
が取り付けられており、その先端部には鉄含有物の供給
を停止し、及び／又はその量を調節可能な開閉装置（図
示されていない）を設けることができる。フィーダ２４
は、斜めに配置された樋状部材２４ａと、これを支える
一対の支持棒２４ｂ、２４ｂと、一対の支持棒２４ｂ、
２４ｂを上下方向に運動可能に吊り下げ支持する合計４
本のスプリング２４ｃと、そして、樋状部材２４ａ又は
支持棒２４ｂを振動させる従来周知の振動機構（図示さ
れていない）とを含んで構成されている。もちろん、振
動フィーダ２４は、前述したような鉄含有物をほぼ一定
のペースで供給し得る限り、どのような構成であっても
良い。

【００１７】また、このフィーダ２４は、タイマー制御
により運転時間、停止時間を任意に変更することが可能
である。これにより、フィーダ２４は、５〜５０ｋｇ／
分の能力を持つが、例えば、２０ｋｇ／時の投入量を実
施する際には、切り出し量を５ｋｇ／分、フィーダ運転
時間を１分、フィーダ停止時間を１１分にすることで、
４回／時ｘ５ｋｇ／回＝２０ｋｇ／時の投入量に調節す
ることが可能である。

【００１８】フィーダ２４の出口側に設けられた分岐管
２６は、フィーダ２４の出口部分をすっぽりと覆うよう
に構成されている。これにより、鉄含有物が周囲に飛び
散るのを防止することができる。また、分岐管２６の下
方部分は、３つの小管２６ａに分岐している。分岐すべ
き小管２６ａの数は、２以上とされる。セットラ２の幅
方向にほぼ均一に鉄含有物を散布できる数であれば幾つ
でも良い。

【００１９】分岐管２６に接続された接続管３０は、３
つの小管２６ａのそれぞれに接続され、自溶炉のセット
ラ２上方の壁面に複数設けられた投入口部材２８のそれ
ぞれに鉄含有物を供給する。図示された好ましい実施例
では、各接続管３０は、ホッパ２２の下方に配置され
る。これにより、鉄含有物投入装置２０全体の配置をコ
ンパクトとすることができる。接続管３０の下端部に
も、開閉可能な弁（図示されていない）を設けることが
できる。

【００２０】接続管３０が接続されている投入口部材２
８は、自溶炉のセットラ２上方の壁面に複数設けられた
添加孔５に取り付けられものであるが、自溶炉内の加熱
を常に受けることとなる。そこで、投入口部材２８の鉄
含有物投入孔は常に閉塞の危機に晒されていることとな
る。本発明の鉄含有物投入装置２０では、不活性ガス供
給管３２から、投入口部材２８に加圧された不活性ガス
を供給し投入口内を常に正圧に保持する。これにより、
投入口部材２８の鉄含有物投入孔の閉塞を防止してい
る。

【００２１】

【発明の効果】本発明に係る銅製錬炉への鉄含有物投入
装置は、鉄含有物を貯留しておくホッパと、ホッパの下
端部に設置した振動フィーダと、フィーダの出口側に設
置され、該フィーダから送られてきた鉄含有物を複数に
分岐させる分岐管と、分岐管に接続され、銅製錬炉の堆
積物発生場所上方の壁面に複数設けられた投入口部材の
それぞれに鉄含有物を供給する接続管と、そして、投入
口部材に加圧された不活性ガスを供給し、投入口部材の
鉄含有物投入孔の閉塞を防止する不活性ガス供給管とを
含んで構成されているため、銅製錬炉の幅方向に複数設
けられた投入口部材を介して幅方向にほぼ均等に、又
は、必要に応じて集中して鉄含有物を供することができ
る効果を有する。

【００２２】本発明によって、粒状物質の上方からの均
一添加を達成することができ、それにより、スラグ層、
中間層中のＦｅ_３Ｏ_４を還元によって減少することが出
来る。これによりスラグ中に懸垂している銅をはじめと
する有価金属が沈降しやすくなり、これらの回収率が上
昇する。また、中間層によって引き起こされてきたさま
ざまなトラブルが減少し、銅製錬炉のさらなる効率操業
が可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】図２の自溶炉に設置する本発明に係る鉄含有物
投入装置の一実施例の斜視図である。

【図２】銅製錬炉の一例であるオートクンプ式自溶炉と
錬緩炉の側面図である。

【符号の説明】

１．反応塔 ２．セットラ ３．排煙口 ４．錬かん炉 ５．還元材添加口 ６．自溶炉スラグ樋 ７．錬かん炉スラグ樋 ８．ゼーダーベルグ式電極 ９．精鉱バーナ １０．原料投入口 １１．酸素富化空気吹込み口 ２０．鉄含有物投入装置 ２２．ホッパ ２４．フィーダ ２６．分岐管 ２８．投入口部材 ３０．接続管 ３２．不活性ガス供給管

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】銅製錬炉内の中間層、スラグ層に鉄含有物
   を広い範囲にほぼ均等に投入する銅製錬炉への鉄含有物
   投入装置において、鉄含有物を貯留しておくホッパと、
   前記ホッパの下端部に設置した振動フィーダと、前記フ
   ィーダの出口側に設置され、該フィーダから送られてき
   た鉄含有物を複数に分岐させる分岐管と、前記分岐管に
   接続され、銅製錬炉の堆積物発生場所上方の壁面に複数
   設けられた投入口部材のそれぞれに鉄含有物を供給する
   接続管と、そして、前記投入口部材に加圧された不活性
   ガスを供給し、投入口部材の鉄含有物投入孔の閉塞を防
   止する不活性ガス供給管と、を含んで構成されてなる銅
   製錬炉への鉄含有物投入装置。
2. 【請求項２】請求項１に記載の銅製錬炉への鉄含有物投
   入装置において、前記鉄含有物が、メタリック鉄を６０
   ％以上含有し、真比重が３〜８で、粒径が０．３〜１５
   ｍｍで、かつ投入量が５〜５０ｋｇ／分であることを特
   徴とする銅製錬炉への鉄含有物投入装置。
3. 【請求項３】請求項１に記載の銅製錬炉への鉄含有物投
   入装置において、前記銅製錬炉が自溶炉又は錬かん炉で
   あり、前記複数の投入口部材がセトラー出口付近に該自
   溶炉の長手方向に直角に配置されていることを特徴とす
   る自溶炉への鉄含有物投入装置。