JP2004506865A - 融解炉の底部構体 - Google Patents

Abstract

本発明は、融解炉（１）に用いる浮遊融解炉の底部構体に関し、融解炉３の反応空間（２）において銅、ニッケルもしくは鉛などの金属を含有する硫化原料を酸素含有ガスおよびカラミ生成剤の存在する中で溶融して、金属を次の処理に有利な形にし、溶融相の温度が１１５０〜１４５０℃の範囲内にある場合、生成された溶融相（５、６）を融解炉の底部（３）へ沈降させて、溶融相を相互に分離するようにしている。本発明によれば、底部構体は、融解炉の長手方向に傾斜した少なくとも１つのアーチ状ライニング層（７）を含み、溶融相に接触する面の反対側の面（８）の温度が８００℃以下になるようにしている。

Description

【０００１】
本発明は浮遊融解炉の底部構体に関し、この底部構体により、実質的に低融解温度の金属含有コンパウンドが底部構体のさまざまな層へ接近して害を与えることを防ぐ。
【０００２】
一般的に、浮遊融解炉は反応シャフトと、沈降機と、煙路シャフトとを含む。有利には、溶融される金属は硫化金属精鉱として、酸素含有反応ガスと、炉排気ガスの清浄から得られ再循環される煙じんと、カラミ生成剤とともに浮遊融解炉の反応シャフトへ供給される。煙路シャフトにおいて行なわれる反応の結果、少なくとも２つの溶融相、カラミと金属カワが生成され、それらは浮遊融解炉の沈降機に沈降する。ここで、金属が例えば銅である場合、カラミの温度は１２００〜１４５０℃の範囲内であり、カワの温度は１１５０〜１３００℃の範囲内である。高温の溶融相は、沈降機の壁に作られた穴を通して溶融状態で運ばれる。さらに、反応シャフトにおいて行なわれる反応の結果、排気ガスが生成され、それは浮遊融解炉の煙路シャフトへ、さらにガスの清浄へと導かれる。
【０００３】
浮遊融解炉において金属精鉱を用いて例えば銅含有量６０〜７８％以内の銅カワを製造する場合、銅の一部が時々金属カワを形成することがあり、その場合、金属銅の活動度は数値１に近い。その結果、カワから沈降する金属相を生成し始めることがある。金属相の生成は、金属カワが、銅の他に、砒素、アンチモン、ビスマスおよび鉛などのいわゆるスパイス剤を大量に含有する場合にとくに起こりうる。そのような場合、金属銅の活動度値１の付近で作業を行なうと、金属相の一部がその相から、金属銅が生成される前に早くも沈降し始めることがある。上記金属スパイスの融点は低く、最低では約８００℃しかなく、金属銅の融点１０８３℃よりもはるかに低い。その比重量がカワよりも大きいため、上記スパイスは融解炉の底部で底部ライニングとカワ相との間に沈降する。さらに、上記金属スパイスは低粘性であり、浮遊融解炉の底部の耐火材へしみ込む場合、金属スパイスは、底部構体の温度分布に従って、例えば金属銅よりも著しく深く進行する可能性がある。さらにスパイスは、とくに融解炉のライニングレンガの穴に浸透する場合には、レンガの断熱性能を弱め、その結果として、金属材料への浸透性に関連するライニングの温度プロファイルを悪化させる。このため、浮遊融解炉の底部を弱める危険が生じる。なぜならば、生じた金属スパイスが最上部のライニング層と、いくつかのライニング層をも貫通するばかりでなく、そのライニングレンガの接合部も貫通し、さらにセラミックライニング材にも浸透するからである。
【０００４】
金属スパイスが浮遊融解炉の底部構体のさまざまな層へ浸透する場合、そのスパイスにより１つもしくは複数のレンガ層に対して向けられる浮力はアルキメデスの原理に従い、溶融材料とライニング材料間の密度の差が大きいため、ライニングに対して、それより上に配置されている全ライニング構体を浮き上がらせることになる実質的に強力な力が働く。一般に、浮力の作用は、炉底部を低勾配のＵ字型のアーチ状にして底部が所定の曲率半径を一方向に持つようにすることによって準備される。他方、この形のために、生成されたカワを浮遊融解炉から、とくに側壁に配されている湯出口から出す場合、炉底部に回転率の低い永久層が残る。とくに、金属スパイスが生成される場合、浮遊融解炉の底部構体は金属スパイスと長期間接触し、金属スパイスは、ライニングへ浸透するための充分な時間がある。
【０００５】
本発明は、従来技術の欠点のいくつかを解消し、浮遊融解炉の底部構体の改善を達成することを目的とする。この構体は、発生し得る溶融金属スパイスが底部構体のさまざまな層へ浸透することを妨げる。本発明の主たる新規構成要件は上記特許請求の範囲から明らかである。
【０００６】
本発明による浮遊融解炉の底部構体は、銅、ニッケルもしくは鉛などの金属含有の硫化原料金属を溶融して上記金属を後の処理に有利な形にする浮遊融解炉に用いられる。浮遊融解炉の反応空間において生成される溶融カワと、溶融カラミと、発生し得る原料金属相とを浮遊融解炉の底部へ導いて、さまざまな相を相互に分離するようにしている。本発明による浮遊融解炉の底部構体は少なくとも１つのアーチ状ライニング層を有し、ライニング層は、浮遊融解炉の長手方向に傾斜しており、溶融相を溶融相湯出口の方へ導くことができる。アーチ状のライニング層を、同様にアーチ状にした鋼鉄構体でさらに補強している。アーチ状ライニング層と鋼鉄構体との間には、鋼鉄構体に対する熱の影響を低減させる少なくとも１つの追加のライニング層を設けることができる。
【０００７】
本発明による浮遊融解炉の底部構体では、溶融相の湯出口を、溶融相と接触するアーチ状ライニング層の最下部の高さに配設して、溶融相湯出口が実質的にアーチ状底部構体の最下点に配設される。浮遊融解炉内の溶融相と接触するアーチ状ライニング層は、溶融相と接触する面の反対側の面の温度が８００℃以下になるように作られる。これにより、製錬工程で生じる可能性がありかつ低融点の溶融相、すなわちスパイスがライニング層を貫通することを防止する。
【０００８】
本発明による浮遊融解炉の底部構体において、浮遊融解炉の底部構体内に設けられ溶融相と接触するアーチ状ライニング層は、酸化マグネシウム含有レンガなどの焼きレンガから成る材料で作られる。アーチ状ライニング層の材料の熱伝導率は有利には２Ｗ／ｍＫ以上であり、材料の多孔率は有利には２０％以下である。底部構体と接触する溶融相の温度に応じて、ライニング層の厚さは２５０〜７００ミリメートル、有利には３５０〜６００ミリメートルである。これにより、底部構体のライニング層の溶融相と接触する面とは反対側の面の温度は所望の温度、すなわち８００℃以下に保たれる。さらに、底部構体の溶融相と接触するアーチ状ライニング層を水平面に対して傾斜させ、勾配を、浮遊融解炉内の溶融相の粘度に応じて、０．１〜４％、有利には０．２〜３％の範囲内にする。
【０００９】
本発明による浮遊融解炉の底部構体内に設けられ、浮遊融解炉の底部にある溶融相と接触するライニング層および追加可能な１つもしくは複数のライニング層ばかりでなく、底部構体を補強する鋼鉄構体もアーチ状にする。さらに、別個の複数の層は、各層が浮遊融解炉の全幅にわたって実質的に均一な厚さになるように作られる。その結果、温度の影響が上記層の全体に実質的に均一に分布する。さらに、底部構体の補強に用いられると同時に底部構体の外壁として働く鋼鉄構体に対する温度の影響を、空気などの冷却用気体を浮遊融解炉の外側から鋼鉄構体に配設した冷却路へ導くことによって有利に低減することができる。
【００１０】
次に、添付図面を参照して、本発明をさらに詳細に説明する。
【００１１】
図１および図２による実施例において、浮遊融解炉１の反応シャフト２の頂部の中へ銅含有硫化精鉱と、酸素含有ガスと、カラミ生成剤と、浮遊融解炉の排気ガスから分離された煙じんが供給され、それらの材料が反応シャフト１において互いに反応する。反応で生成された溶融相と、カワ相５と、カラミ相６と、発生し得るスパイスとを浮遊融解炉の沈降機３内に沈降させて、相互に分離するようにしている。他方、反応で生じる排気ガスは沈降機３を介して浮遊融解炉の煙路シャフト４へ、さらにガスの清浄へと導かれる。
【００１２】
銅含有硫化精鉱に砒素が含まれている場合、反応シャフト２における反応の結果、スパイスが生成されることがある。スパイスの組成は、図３の状態図によれば、約８３０℃の融点を有するＣｕ_３Ａｓ化合物に実質的に対応する。スパイスは、沈降機３内でカワ相から沈降させることによって作ることもできる。
【００１３】
低融点を有するスパイスの影響を無くすために、浮遊融解炉の沈降機の底部には酸化マグネシウム含有のレンガ材で作ったアーチ状ライニング層７を配設している。ライニング層７のレンガの多孔率は２０％以下であり、熱伝導率は２Ｗ／ｍＫ以上、厚さは４５０ｍｍである。その場合ライニング層７に得られる温度分布は、溶融かわ相に接触する面と反対の面８上でライニング層７の温度が８００℃以下になるようなものである。これにより、生じ得る低溶融温度のスパイスのライニング層７への浸透を防止している。さらに、ライニング層７を溶融相の流れ方向９に水平面に対して２％傾斜させている。ライニング層７の低い方の端部で実質的にアーチ状構体の最も低い箇所において、沈降機３の壁にカワ相５の湯出口１０を設けている。沈降機３の壁には、カワ相５の流出口１０より上にカラミ相６の湯出口１１も設けている。ライニング層７を傾斜させて、カワ相５の流出口１０の位置を調節することによって、発生し得るスパイスのライニングへの浸透がさらに低減される。
【００１４】
沈降機３内のライニング層７の下には、追加のアーチ状ライニング層１２も配設し、ライニング層１２の上面の形がライニング層７の下面、すなわち溶融カワ相と接触する面の反対側の面８と一致する。さらに、追加ライニング層１２は沈降機３全体にわたって実質的に均一な厚さである。ライニング層７および追加ライニング層１２はアーチ状鋼鉄構体１３により補強もされており、鋼鉄構体１３に対しては、冷却用気体として用いることもある空気を鋼鉄構体１３の内部部分へ供給する流路１４を設けている。さらに、鋼鉄構体１３は、少なくとも流路１４を含む部分においては浮遊融解炉の全区域にわたって実質的に均一な厚さである。
【００１５】
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の好ましい一実施例を示し、側方から見た断面を示す。
【図２】図２は、Ａ−Ａ方向に見た図１の実施例である。
【図３】銅と砒素との間の状態図である。

Claims (10)

1. 融解炉（１）の反応空間（２）において銅、ニッケルもしくは鉛などの金属を含有する硫化原料が酸素含有ガスおよびカラミ生成剤の存在する中で溶融されて、該金属は次の処理に有利な形にされ、溶融相（５、６）の温度が１１５０〜１４５０℃の範囲内にある場合、生成された該溶融相は前記融解炉の底部（３）へ沈降して該溶融相が相互に分離される融解炉（１）用浮遊融解炉底部構体において、該底部構体は、前記融解炉の長手方向に傾斜した少なくとも１つのアーチ状ライニング層（７）を含んでおり、前記溶融相に接触する面の反対側の面（８）の温度を８００℃以下になるようにしていることを特徴とする融解炉用浮遊融解炉底部構体。
2. 請求項１に記載の底部構体において、該底部構体の前記溶融相に接触する前記ライニング層の厚さは２５０〜７００ｍｍであることを特徴とする底部構体。
3. 請求項２に記載の底部構体において、該底部構体の前記溶融相に接触する前記ライニング層の厚さは３５０〜６００ｍｍであることを特徴とする底部構体。
4. 請求項１から３までのいずれかに記載の底部構体において、該底部構体の前記溶融相に接触する前記ライニング層の勾配は０．１〜４％であることを特徴とする底部構体。
5. 請求項４に記載の底部構体において、該底部構体の前記溶融相に接触する前記ライニング層の勾配は０．２〜２％であることを特徴とする底部構体。
6. 請求項１から５までのいずれかに記載の底部構体において、該底部構体の前記ライニング層に接触する前記溶融の湯出口（１０）は、該ライニング層のアーチ形状および勾配によって決まる最下点にあることを特徴とする底部構体。
7. 請求項１から６までのいずれかに記載の底部構体において、前記溶融相と接触する前記ライニング層（７）と、該ライニング層を支持している前記鉄鋼構体（１３）との間に少なくとも１つの追加のライニング層（１２）が配設されていることを特徴とする底部構体。
8. 請求項１から７までのいずれかに記載の底部構体において、前記溶融相と接触する前記ライニング層（７）と、該ライニング層を支持している前記鉄鋼構体（１３）と、前記追加のライニング層（１２）はアーチ形状であることを特徴とする底部構体。
9. 請求項１から８までのいずれかに記載の底部構体において、前記溶融相と接触する前記ライニング層（７）と、該ライニング層を支持している前記鉄鋼構体（１３）と、前記追加のライニング層（１２）は、それぞれの層が別個に前記浮遊融解炉の全区域にわたって実質的に均一の厚さであることを特徴とする底部構体。
10. 請求項１から９までのいずれかに記載の底部構体において、該底部構体を支持している前記鋼鉄構体（１３）には冷却路（１４）が設けられていることを特徴とする底部構体。

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