JP2003253349A

JP2003253349A - 銅転炉の操業方法

Info

Publication number: JP2003253349A
Application number: JP2002053516A
Authority: JP
Inventors: Hiromi Tamauchi; 博美玉内; Kosuke Inoguchi; 康祐井野口; Koji Yamada; 耕司山田
Original assignee: Dowa Mining Co Ltd
Current assignee: Dowa Holdings Co Ltd
Priority date: 2002-02-28
Filing date: 2002-02-28
Publication date: 2003-09-10
Anticipated expiration: 2022-02-28
Also published as: JP3921511B2

Abstract

(57)【要約】【課題】転炉操業の造カン期に、溶体温度を上昇させ
ることにより、カワとカラミの分離効率を向上させる。【解決手段】銅製錬工程の転炉操業時に金属鉄を含む
添加剤を添加する。前記転炉操業時が転炉の造カン期で
あり、前記金属鉄を含む添加剤は、鉄スクラップ、産業
廃棄物処理炉から産出され金属鉄を６０％以上含有する
溶融・固化金属、又は金属鉄分を６０％以上含有する材
料のいずれか１種以上であり、前記金属鉄を含む添加剤
の添加時期は、転炉の造カン期の始めである。また、前
記金属鉄を含む添加剤の添加量は、カワに対して金属鉄
換算量として２０〜１００ｋｇ／ｔ（カワ）となるよう
に添加する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、銅製錬の転炉操業
に関するものである。詳細には、転炉操業の造カン期
に、溶体温度を上昇させることにより、カワとカラミの
分離効率を向上させる技術に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】銅精鉱を、例えば、自溶炉や反射炉を用
いて製錬すると、通常、硫化銅と硫化鉄を含むカワと、
酸化鉄と酸化珪素等を含むカラミとに分離されて産出さ
れる。カワは、次工程の転炉で処理される。カラミは普
通水で冷却され、水砕カラミとしてセメント原料等に用
いられたり、別な用途に用いられる。

【０００３】ところで、転炉でカワを処理するさいに
は、通常、次の２段階の操業が行われる。第１段階は、
溶剤として硅石等を添加して羽口から酸素富化空気を吹
き込み、硫化鉄を酸化させてカラミとして分離する段階
で造カン期と呼ばれる。第２段階は、さらに酸化反応を
行って硫化銅を粗銅とする段階で造銅期と呼ばれる。

【０００４】近年、生産性をあげるため、転炉で受け入
れるカワの銅品位を高める傾向にあり、不純物である鉄
品位は下げる傾向にある。また、転炉の造銅期には、熱
負荷低減のために、例えば黄銅のような故銅類の処理量
が増えてきている。そのため、故銅に含まれる不純物が
スラグを形成する。このようなスラグは、別途処理され
る。上記スラグを転炉から抜き出す際に用いたレードル
に付着したスラグは、銅分を回収するため造カン期に繰
返し処理されるので、冷材類の添加量としても増えるこ
とになる。

【０００５】ところで、造カン期の反応や炉の温度維持
に必要な熱エネルギーは、カワ中の鉄の酸化反応、すな
わち、カワ中の硫化鉄が酸化するさいの反応熱によって
まかなわれている。ところが、カワ中の鉄品位が低くな
っていることと、冷材類の繰返し量が増えていることか
ら、転炉操業の造カン期には熱不足となりやすい。

【０００６】熱不足のために転炉の温度が下がると、造
カン期終了後に転炉からカラミを排出するさいにカワと
カラミとの分離不良が生じる。そのため、カラミ中への
銅ロス分が増加することと、カラミが造銅期へ持越され
ることにより、操業度が低下するといった生産性の悪化
を招いていた。

【０００７】このような問題に対処するため、従来技術
では以下のような方法がとられていた。（１）転炉に吹込む空気の酸素濃度を高める、いわゆる
酸素富化率を向上させることにより、吹込み空気や排ガ
スの顕熱による熱ロスを低減させる。（２）転炉に吹込む空気量を増やし、カワの酸化反応に
よる単位発熱量を増加させることにより発熱量を確保す
る。（３）冷材を直接転炉に添加しないで、例えば転炉の前
工程の自溶炉で処理することにより転炉温度の低下を防
ぐ。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】前記従来技術の対処方
法により造カン期の熱不足は解消できる。ところが、転
炉の空気吹込み用羽口周辺の熱負荷が増加して、羽口周
辺のレンガの溶損速度が速まって修理に要する手間と時
間が増えたため、逆に転炉稼働率が低下する問題点が生
じた。

【０００９】本発明者らは、上記の問題点に対処すべく
様々な検討を行った。その結果、造カン期の熱不足、お
よびカワとカラミとの分離不良については、次のことが
原因であろうと考えられた。（１）カワ中の鉄品位が低下して発熱量不足になるこ
と。（２）発熱量不足による溶体温度低下にともなってカラ
ミの粘性が増加すること。（３）転炉造カン期に、いわゆる空気吹込みオーバー
（吹き過ぎ操業）となったため、カラミ成分中のマグネ
タイト（分子式：Ｆｅ₃Ｏ₄あるいはＦｅＯ・Ｆｅ₂Ｏ₃）
生成量が増加すること。

【００１０】マグネタイトは、通常の操業では３０％程
度含有されている。ところが、過酸化の状況となると生
成しやすくなり、生成量が増す傾向にある。カラミ中の
マグネタイト量が増えてカラミの粘性が高くなり、カワ
とカラミの分離が不充分となる。

【００１１】本発明は、上記原因の検討結果によるもの
であり、次に示す方法を採用することにより問題点を解
決することができる。すなわち、造カン期に不足する鉄
分は金属鉄を含有する冷材を添加する。金属鉄を含有す
る冷材を用いることにより、造カン期のマグネタイト生
成を抑制できる、また、添加した鉄の酸化反応熱により
溶体温度を上げることができる。

【００１２】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明の第１の態様は、銅製錬工程の転炉操業時に
金属鉄を含む添加剤を添加して処理すること特徴とする
転炉の操業方法である。

【００１３】本発明の第２の態様は、前記転炉操業時が
転炉の造カン期であることを特徴とする転炉の操業方法
である。

【００１４】本発明の第３の態様は、前記金属鉄を含む
添加剤は、鉄スクラップ、産業廃棄物処理炉から産出さ
れ金属鉄を６０％以上含有する溶融・固化金属、又は金
属鉄分を６０％以上含有する材料のいずれか１種以上で
あることを特徴とする転炉の操業方法である。

【００１５】本発明の第４の態様は、前記金属鉄を含む
添加剤の添加時期は、転炉の造カン期の始めであること
を特徴とする転炉の操業方法である。

【００１６】本発明の第５の態様は、前記金属鉄を含む
添加剤の添加量は、カワに対して金属鉄換算量として２
０〜１００ｋｇ／ｔ（カワ）となるように添加すること
を特徴とする転炉の操業方法である。

【００１７】

【実施の形態】硫化鉱精鉱を乾式製錬して銅を得る方法
は、おおまかに、自溶炉、反射炉等を用いて鉱石を溶解
する溶錬工程と、溶錬工程で産出された銅を主体とした
カワを転炉で処理する製銅工程とからなる。転炉でカワ
を処理するさいには、通常、次の２段階で操業が行われ
る。

【００１８】第１段階は、溶剤として硅石等を添加して
羽口から酸素富化空気を吹き込み、硫化鉄を酸化させて
カラミとして分離する段階で造カン期と呼ばれる。第２
段階は、さらに酸化反応を行って硫化銅を粗銅とする段
階で造銅期と呼ばれる。本発明は、上記転炉の製銅工程
造カン期の改良技術に関するものである。

【００１９】本発明では、転炉造カン期に金属鉄を用い
る。本発明に用いる金属鉄は、例えば、以下のようなも
のが挙げられる。（１）金属加工業者、金属スクラップ処理業者等から回
収される、鉄スクラップを用いることができる。（２）産業廃棄物を焼却処理するさいに発生する、鉄を
６０％以上含む溶融金属の冷却固化金属を用いることが
できる。（３）その他、鉄を６０％以上含む材料を用いることが
できる。

【００２０】金属鉄は、鉄を６０％以上含んでおれば良
い。鉄以外の成分は、安定した状態、例えば、酸化物で
あることが望ましいが、限定される必要はない。鉄の含
有率を６０％以上とした理由は、必要な発熱量を確保す
る為である。なお、マグネタイトを多く含むものは害と
なるので、例えば鉄酸化物が含まれるものは好ましくな
い。

【００２１】金属鉄の添加量としては、カワに対して、
２０〜１００ｋｇ／t(カワ)とする。望ましくは、カワ
に対して３０〜７０ｋｇ／t（カワ）とする。添加量が
少なすぎると、必要な発熱量が確保できず、必要な効果
が得られない。添加量が多すぎると、鉄の酸化による発
熱量が多くなって過熱状態となる。そのため、転炉の耐
火物等の損傷を早めるので、経済的に不利である。

【００２２】金属鉄を含む添加剤は、転炉の造カン期の
始めにあらかじめ添加しておくことが望ましい。あらか
じめ添加しておくことで、転炉内のカラミに銅が懸垂す
ることを防ぎ、また効率よく鉄が酸化され、同時に鉄不
足とならないため、マグネタイトの生成を抑制でき、熱
量を確保できる。あらかじめ添加するさいの転炉の温度
は、例えば、炉が空の状態か、繰り返し冷材類（故銅
等）と一緒に入れる。

【００２３】前記金属鉄を含む添加剤は、前記造カン期
を第１造カン期とした場合に、前記第１の造カン期の終
了後に転炉からカラミを排出し、カラミを排出した転炉
内に、さらにカワを再添加して造カンする第２の造カン
期の初めに添加することでさらに効果が期待できる。

【００２４】第２造カン期に金属鉄を添加すると、第１
造カン期で生成したカラミ中のマグネタイトを還元し
て、カラミの粘度が増加することを抑えることができ
る。また、添加する金属鉄に応じて、例えば硅石も（鉄
量の１/2程度）添加することが望ましい。

【００２５】金属鉄の添加量としては、カワに対して、
２０〜１００ｋｇ／t(カワ)とする。望ましくは、カワ
に対して３０〜７０ｋｇ／t（カワ）とする。添加量が
少なすぎると、必要な発熱量が確保できず、必要な効果
が得られない。添加量が多すぎると、鉄の酸化による発
熱量が多くなって過熱状態となる。そのため、転炉の耐
火物等の損傷を早める。

【００２６】その他、転炉操業時の条件として、酸素吹
きこみ量、酸素吹込み時間などは従来の操業条件そのま
までよい。

【００２７】

【実施例】（実施例１）転炉の造カン期初期に鉄スクラ
ップ３．７ｔを添加し、自溶炉から９２ｔのカワを受け
入れて吹錬を行った。すると、造カン期当初の転炉中の
溶体温度が１１７６℃であったものが、造カン期終了時
には１２４９℃となった。この時の転炉カラミ中の銅品
位は８．７重量％であり、マグネタイト品位は２５重量
％となった。なお、転炉からカラミを抜き出すさいのカ
ラミの流れは良好であった。なお、鉄スクラップの鉄含
有量を調べたところ、６０〜９９重量％であった。

【００２８】（実施例２）転炉の造カン期初期に鉄スク
ラップ５．２tを添加し、自溶炉から８８tのカワを受け
入れて吹錬を行った。すると、造カン期当初の転炉中の
溶体温度が１１６８℃であったものが、造カン期終了時
には１２３８℃となった。この時の転炉カラミ中の銅品
位は６．８重量％であり、マグネタイト品位は１８重量
％となった。なお、転炉からカラミを抜き出すさいのカ
ラミの流れは良好であった。

【００２９】（実施例３）転炉の造カン期初期に産業廃
棄物処理炉から産出され金属鉄を６０％以上含有する溶
融・固化金属（以下溶融炉メタル）３ｔを添加し、自溶
炉から９５tのカワを受け入れて吹錬を行った。する
と、造カン期当初の溶体温度が１２００℃であったもの
が、造カン期終了時には１２７８℃となった。この時の
転炉カラミ中の銅品位は５．７重量％であり、マグネタ
イト品位は１４重量％となった。なお、転炉からカラミ
を抜き出すさいのカラミの流れ良好であった。

【００３０】（実施例４）転炉の造カン期初期に溶融炉
メタル５．６tを添加し、自溶炉から８６tのカワを受け
入れて吹錬を行った。すると、造カン期当初の溶体温度
が１１８５℃であｔｔものが、造カン期終了時には１２
８０℃となった。この時の転炉カラミ中の銅品位は３．
８％であり、マグネタイト品位は１０重量％となった。
なお、転炉からカラミを抜き出すさいのカラミ流れは良
好であった。

【００３１】（比較例）転炉の造カン期に鉄を含むもの
を添加せず、通常のまま自溶炉からカワを９０ｔ受け入
れて吹錬を行った。すると、造カン期当初の転炉中の溶
体温度が１２２８℃であったものが、造カン期終了時に
は１２４４℃となった。この時の転炉カラミ中の銅品位
は１０．５％であった。転炉カラミ中のマグネタイト品
位は３０重量％であった。また、転炉からカラミを抜き
出すさいのカラミの流れは非常に悪かった。

【００３２】

【発明の効果】銅精錬の転炉造カン期に不足する鉄分は
金属鉄を含有する添加剤を添加する。金属鉄を含有する
添加剤を添加することにより、鉄の酸化反応熱により溶
体温度を上げることができる。そのため、転炉内のカラ
ミに銅が懸垂することを防ぎ、また効率よく鉄が酸化さ
れ、同時に鉄不足とならないため、マグネタイトの生成
を抑制でき、熱量を確保できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１として示した表１であり、本発明の実施例
および比較例結果である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者山田耕司東京都千代田区丸の内１丁目８番２号同和鉱業株式会社内Ｆターム(参考） 4K001 AA09 BA06 BA22 BA23 DA05 GA06

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】銅製錬工程の転炉操業時に金属鉄を含む
添加剤を添加すること特徴とする転炉の操業方法。
【請求項２】前記転炉操業時が転炉の造カン期である
ことを特徴とする請求項１に記載の転炉の操業方法
【請求項３】前記金属鉄を含む添加剤は、鉄スクラッ
プ、産業廃棄物処理炉から産出され金属鉄を６０％以上
含有する溶融・固化金属、又は金属鉄分を６０％以上含
有する材料のいずれか１種以上であることを特徴とする
請求項１または２に記載の転炉の操業方法。
【請求項４】前記金属鉄を含む添加剤の添加時期は、
転炉の造カン期の始めであることを特徴とする請求項１
〜３の何れか１項に記載の転炉の操業方法。
【請求項５】前記金属鉄を含む添加剤の添加量は、カ
ワに対して金属鉄換算量として２０〜１００ｋｇ／ｔ
（カワ）となるように添加することを特徴とする請求項
１〜４のいずれか１項に記載の転炉の操業方法。