JP2003160821A - 高温部隙間決定方法および高温部隙間決定器具 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】高温部隙間決定方法及び該決定器具に関し、特
に操業炉が炉内点検等のために精鉱の装入を停止する短
時間の停止時において、この送風空気流路の間隙を決定
する器具および方法を提供することを目的とする。 【解決手段】高温部における隙間を決定する方法におい
て、先端部に隙間の間隔に近い測定端子１４を有してい
る測定器具１３を用いて、最適隙間を決定する高温部隙
間決定方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、高温部隙間決定方法及
び該決定器具に関し、特に非鉄金属製錬に用いられる銅
製錬炉反応塔に設置されている精鉱バーナーにおいて、
反応塔天井部の内面に配置されている送風空気の流路と
なる、送風空気管の内壁と送風空気管の中心に配置され
ている精鉱ノズルの外壁との円周方向での間隙を決定す
る技術に係り、特に、その決定方法と決定器具に関す
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
富化空気と共に反応塔に設置した精鉱バーナーを通して
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ＳｉＯ２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。これらはセットラでセットリングす
ることで、比重差で分離し、セットラ内では比重の小さ
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Ｆｅ３Ｏ４に
過酸化（Ｆｅ２＋→Ｆｅ3＋）される。Ｆｅ３Ｏ４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Ｆｅ３Ｏ４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
ｅ３Ｏ４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Ｆｅ３Ｏ４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Ｆｅ３Ｏ４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】精鉱バーナーは中心の
精鉱ノズルとその外側に中心を同じく配置した送風空気
管で構成されており、バーナーの形式によっては送風空
気管は二重管で構成されている。この外側に配置した送
風空気管の中心が精鉱バーナーの中心からずれた場合に
は、送風空気流路の間隙が円周方向で変化し、円周方向
で反応塔内部に吹込まれる空気量も変化する。その場
合、中心を流れる精鉱の円周方向の分布が均一であって
も、炉内に吹込まれた段階で精鉱と反応空気の比率に分
布ができ、局部的に酸素富化空気が銅原料に対して過剰
に供給される部位と、あるいは、その逆の部位が生じ、
不均一な反応状態を助長することになる。従来は、精鉱
バーナーは反応塔天井部に設置されており、その先端は
天井部内面に下向きに配置されているため、精鉱バーナ
ーの周囲に設置されている点検孔からは容易に見ること
ができなかった。そのため、定期修理などで長期に停止
し、炉内を冷却して内部に入って初めて送風空気流路の
状態を確認できるだけであり、操業中に反応塔内の反応
熱等により、送風空気管が歪んで送風空気流路の間隙が
変化していても、これを測定し、最適間隙にすることが
できなかった。本発明は、高温部隙間決定方法及び該決
定器具に関し、特に操業炉が炉内点検等のために精鉱の
装入を停止する短時間の停止時において、この送風空気
流路の間隙を決定する器具および方法を提供することを
目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】即ち本発明は、 （１）高温部における隙間を決定する方法において、先
端部に隙間の間隔に近い測定端子を有している測定器具
を用いて、最適隙間を決定する高温部隙間決定方法。 （２）上記（１）の測定端子が球状で、着脱自在の構造
からなる高温部隙間決定方法。 （３）上記（１）の高温部の隙間が、銅製錬炉反応塔に
設置されている精鉱バーナーの隙間である高温部隙間決
定方法。 （４）上記（１）の高温部の隙間が、銅製錬炉反応塔に
設置されている精鉱バーナーであり、反応塔天井部の内
面に配置されている送風空気の流路となる、送風空気管
の内壁と送風空気管の内側に中心を同じく配置されてい
る精鉱ノズルの外壁との円周方向での隙間である高温部
隙間決定方法。 （５）上記（１）〜（４）の方法を、操業炉が炉内点検
等のために精鉱の装入を停止する短時間の停止時におい
て、精鉱バーナーの周囲に設置されている点検口から測
定する高温部隙間決定方法。 （６）上記（１）〜（５）の方法を実施するに際して、
ガラス製の鏡の使用できない高温雰囲気において、鏡面
仕上げしたステンレス板を鏡として使用する高温部隙間
決定方法。 （７）支持部材の先端部に測定端子を有し、測定端子部
の接続部直下で略９０度屈曲し、ついで前記屈曲部から
数ｃｍのところで、３０〜５０度屈曲した高温部隙間決
定器具。 （８）上記（７）の測定端子が球状の着脱部材であっ
て、数種類の異なる大きさの部材が組をなしている高温
部隙間決定器具。 を提供する。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明は、高温部隙間決定
方法及び該決定器具に関するが、特に本発明に係る操業
炉が炉内点検等のために精鉱の装入を停止する短時間の
停止時において、この送風空気流路の間隙を決定する方
法および器具に関して、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
炉の側面図であり、図１は、前記のような自溶炉の精鉱
バーナーが設置されている反応塔天井部の内面に配置さ
れている送風空気の流路となる、送風空気管の内壁と送
風空気管の内側に中心を同じく配置されている精鉱ノズ
ルの外壁との円周方向での間隙の測定方法の一実施例を
示す断面図及び平面図である。自溶炉は頂部中心に精鉱
バーナ（５）を設置した反応塔（１）と、セットラ
（２）、およびアップテイク（３）の３つの部位で構成
される。いずれの炉においても、精鉱バーナーは反応塔
天井部に設置され、その精鉱バーナーの先端は反応塔天
井部内面に下向きに配置されている。尚、銅製錬炉で使
用されている精鉱バーナーの形式、設置本数、点検孔の
配置は様々である。しかし、本発明の内容は、反応塔天
井部内面に下向きに配置されており、精鉱ノズルと送風
空気管が中心を同じくする複数管構造となっている全て
の精鉱バーナーの送風空気流路の最適な間隙を決定する
場合に対応するものである。

【０００９】以下に、本発明に係る決定器具の構造につ
いて説明する。特に銅製錬における製錬炉における精鉱
バーナーに関する間隙測定に関して説明する。本発明に
係る決定器具は先端に精鉱バーナー（５）の送風空気流
路の間隙の決定に使用する測定端子、測定端子を支持す
る支持棒を含んで構成されている。測定端子を支持する
支持棒は、測定対象である送風空気流路の間隙が反応塔
天井部の内面に配置されているため、測定端子で前記間
隙を測定できるように支持棒を屈曲させた形状を特徴と
するが、例えば、精鉱バーナの間隙を測定する場合、図
１に示すように、測定端子部（１４）の接続部直下で略
９０度屈曲部（１５）を有し、ついで前記屈曲部から数
ｃｍのところで３０〜５０度好ましくは、３５〜４５度
屈曲した屈曲部（１６）を有したものである。この形状
により精鉱バーナーの隙間を用意に測定できる 材質は支持棒を反応塔内部の高温雰囲気内に曝すことか
ら、高温雰囲気に耐え得るものであれば何でもよい。例
えば、鉄、ステンレス製等が挙げられる。

【００１０】また、測定端子は反応塔天井部の内面に配
置されている送風空気流路の間隙を測定するため、高温
雰囲気に耐え得る材質であれば何でもよいが、形状は前
記の間隙に挿入でき得る機構を備えさせる必要があり、
例えば２３ｍｍ〜２８ｍｍの直径が１ｍｍずつ異なった
ものを８つ作ると良い。また例えば球形、例えば等辺三
角形である。例えば前記端子の形状が球形の場合、前記
の間隙の測定には前記の間隙の設計上の値を基準に適当
な変化幅で大きくした複数の前記端子と逆に適当な変化
幅で小さくした複数の前記端子を必要とする。

【００１１】一方、例えば前記端子の形状が等辺三角形
の場合、前記端子は一つで測定できるが、等辺三角形の
底辺が前記の間隙の設計上の値より大きくする必要があ
り、また前記の間隙に対して前記端子を平行に挿入させ
るように前記端子を修正できる機構を有する必要があっ
て、これには前記端子の修正が遠隔でも出来得ることを
含む。前記端子には挿入深さによって前記間隙が測定さ
れるように前記端子自身に目盛を記載されており、この
目盛は反応塔内の高温雰囲気でも認識され得るようにす
る必要がある。

【００１２】以下に、本発明に係る観察器具の構造につ
いて説明する。本発明に係る観察器具の一態様の構造と
しては、先端に研磨によって鏡面仕上げを施したステン
レス製鏡と前記鏡を固定する固定端子、そして前記鏡を
支持する支持棒を含んで構成されている。ステンレス製
鏡を支持する支持棒は、測定対象である送風空気流路の
間隙が反応塔天井部の内面に配置されているため、前記
鏡で前記間隙を観察できるように支持棒を屈曲させた形
状を特徴とするが、材質は支持棒を反応塔内部の高温雰
囲気内に曝すことから、高温雰囲気に耐え得るものであ
れば何でもよい。

【００１３】また、ステンレス製鏡は反応塔内に挿入可
能な大きさのステンレス板で、厚みは高温雰囲気に曝さ
れるため容易に変形しない程度の厚み以上を必要とす
る。前記ステンレス板は研磨によって鏡面仕上げを施す
ことで鏡として使用するものであるが、反応塔内に何回
か曝すことにより鏡面の高温酸化が進行するため、定期
的に鏡面仕上げを施すか、前記鏡の交換を要することか
ら前記ステンレス板は脱着式とする必要がある。但し、
前記ステンレス板の固定方法は前記ステンレス板が落下
したりずれたりしなければどんな方法でもよい。

【００１４】以下に、本発明に係る測定の実施例を示
す。図２は、銅製錬炉の一例であるオートクンプ式自溶
炉の側面図であり、図１は、前記のような自溶炉の精鉱
バーナーが設置されている反応塔天井部の内面に配置さ
れている送風空気の流路となる送風空気管の内壁と送風
空気管の内側に中心を同じく配置されている精鉱ノズル
の外壁との円周方向での間隙の測定方法の一実施例を示
す断面図と平面図である。

【００１５】図１に沿って以下説明する。測定端子が例
えば球形である複数の決定器具と観察器具とを用いた送
風空気流路の間隙の決定の場合、精鉱バーナーの周囲に
設置されている点検口（１０）から反応塔内部に前記間
隙の設計値、例えば精鉱ノズル（６）と内筒間の隙間
（７）を27.5mmと設定している場合、より小さい球径、
例えば27.0mmを測定端子とした決定器具と観察器具とを
入れて前記間隙内に観察器具で挿入位置を確認しながら
前記端子の挿入を試みる。

【００１６】その際、前記端子が前記間隙内に挿入され
た場合、次の段階として適当な変化幅、例えば1.0mmで
球径を大きくした先程挿入された前記端子に近い球径を
もつ前記端子、例えば28.0mmに変えて再び挿入し、この
作業を前記端子が前記間隙に挿入されなくなるまで、例
えば29.0mmまで繰り返す。一方、前記端子が前記間隙内
に挿入されなかった場合、次の段階として適当な変化
幅、例えば1.0mmで球径を小さくした先程挿入された前
記端子に近い球径をもつ前記端子、例えば26.0mmに変え
て再び挿入し、この作業を前記端子が前記間隙に挿入さ
れるまで、例えば25mmまで繰り返す。結果として、挿入
された前記端子の最も大きい球径と挿入されなかった前
記端子の最も小さい球径の間が前記間隙の値となって測
定される。例えば前者の場合、28.0〜29.0mm、後者の場
合、25.0〜26.0mmとなる。

【００１７】測定端子が例えば等辺三角形である測定器
具と観察器具とを用いた送風空気流路の間隙の測定の場
合、精鉱バーナーの周囲に設置されている点検口から反
応塔内部に前記間隙の設計値、例えば27.5mmより大きい
底辺、例えば30.0mmをもつ測定端子とした測定器具と観
察器具とを入れて前記間隙内に観察器具で挿入位置を確
認しながら前記端子の挿入を試みる。

【００１８】

【発明の効果】本発明に係る高温部隙間決定方法におい
て、効率的に隙間の測定が可能であり、適切な隙間を維
持する部所において、適切な隙間の決定を行うことが出
来る。例えば銅製錬炉反応塔に設置されている精鉱バー
ナーにおいて、反応塔天井部の内面に配置されている送
風空気の流路となる、送風空気管の内壁と送風空気管の
内側に中心を同じく配置されている精鉱ノズルの外壁と
の円周方向での間隙を測定する方法によれば、操業炉が
炉内点検等のために精鉱の装入を停止する短時間の停止
時においても、精鉱バーナーの送風空気流路の間隙の不
均一の有無を確認することができる。

【００１９】本発明によって、精鉱バーナーの送風空気
流路の間隙の不均一を確認した場合には、送風空気管ま
たは精鉱ノズルのいずれかの位置を任意の方向に可動で
きる構造とすることによって、その間隙の不均一を是正
することが可能であり、これにより送風空気の円周方向
での流量分布の均一化を達成することができ、それによ
り、スラグ層、中間層中のＦｅ３Ｏ４を還元によって減
少することが出来る。これにより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】は、図２のような自溶炉の精鉱バーナーが設置
されている反応塔天井部の内面に配置されている送風空
気の流路の円周方向での間隙の測定方法の一実施例を示
す断面の模式図であり、上部が断面図であり、下部が平
面図である。

【図２】は、銅製錬炉の一例であるオートクンプ式自溶
炉の側面図である。

【符号の説明】

１．反応塔 ２．セットラ ３．アップテイク ４．錬カン炉 ５．精鉱バーナー ６．精鉱ノズル ７．精鉱ノズルと内筒間隙間 ８．内筒と外筒ジャケット間隙間 ９．内筒 １０．点検口 １１．精鉱バーナーの外筒水冷ジャケット １３．間隙測定器具 間隙測定端子 略９０度屈曲部 略４５度屈曲部

フロントページの続き Ｆターム(参考） 2F062 AA36 BB04 BC80 EE66 GG73 HH10 HH13 HH16 4K001 AA09 DA03 FA14 GA04 GB11 4K056 AA02 BA01 BB01 CA04 FA11

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 高温部における隙間を決定する方法にお
   いて、先端部に隙間の間隔に近い測定端子を有している
   測定器具を用いて、最適隙間を決定することを特徴とす
   る高温部隙間決定方法。
2. 【請求項２】 請求項１の測定端子が球状で、着脱自在
   の構造からなることを特徴とする高温部隙間決定方法。
3. 【請求項３】 請求項１の高温部の隙間が、銅製錬炉反
   応塔に設置されている精鉱バーナーの隙間であることを
   特徴とする高温部隙間決定方法。
4. 【請求項４】 請求項１の高温部の隙間が、銅製錬炉反
   応塔に設置されている精鉱バーナーであり、反応塔天井
   部の内面に配置されている送風空気の流路となる、送風
   空気管の内壁と送風空気管の内側に中心を同じく配置さ
   れている精鉱ノズルの外壁との円周方向での隙間である
   ことを特徴とする高温部隙間決定方法。
5. 【請求項５】 請求項１〜４の方法を、操業炉が炉内点
   検等のために精鉱の装入を停止する短時間の停止時にお
   いて、精鉱バーナーの周囲に設置されている点検口から
   測定することを特徴とする高温部隙間決定方法。
6. 【請求項６】 請求項１〜５の方法を実施するに際し
   て、ガラス製の鏡の使用できない高温雰囲気において、
   鏡面仕上げしたステンレス板を鏡として使用することを
   特徴とする高温部隙間決定方法。
7. 【請求項７】 支持部材の先端部に測定端子を有し、測
   定端子部の接続部直下で略９０度屈曲し、ついで前記屈
   曲部から数ｃｍのところで、３０〜５０度屈曲したこと
   を特徴とする高温部隙間決定器具。
8. 【請求項８】 請求項７の測定端子が球状の着脱部材で
   あって、数種類の異なる大きさの部材が組をなしている
   ことを特徴とする高温部隙間決定器具。