JP2014196550A - リサイクル原料の転炉への装入方法 - Google Patents

Abstract

【課題】リサイクル原料の処理量を増加させる。【解決手段】リサイクル原料の転炉への装入方法は、リサイクル原料を焼却する工程（Ｓ１２）と、前記焼却したリサイクル原料を散水により冷却する工程（Ｓ１４）と、前記冷却したリサイクル原料を水切りする工程（Ｓ１６）と、前記水切りしたリサイクル原料を、所定の速度で吹精中の転炉に連続的に装入する工程と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、リサイクル原料の転炉への装入方法に関する。

非鉄金属製錬たとえば銅製錬においては、自溶炉で得られたカワを転炉に装入して吹精を行い、カワに含まれる鉄、硫黄等を酸化除去して粗銅を製造する。吹精中においては、カワに含まれる鉄、硫黄等の酸化反応熱によって転炉内の熔体の温度が上昇する。転炉内の熔体の温度が上昇すると、転炉の内張り耐火物が溶損するため、転炉の耐用性の低下を防止するために、熔体の温度上昇を抑制する必要がある。そこで、従来から、熔体の温度上昇を抑制することを目的として、低品位故銅やダライ粉等のリサイクル原料を冷却剤として装入している。

たとえば、特許文献１では、あらかじめ小片に破砕した故銅、アノード残基銅等を、振動フィーダー、可動式振動シュート等の装入装置により転炉内へ装入している。特許文献２では、磁選精鉱と電子部品屑等とを予め混合した混合物を転炉内へ装入している。また、特許文献３では、粉状の故銅を収容した金属容器をプレス成形し、当該金属容器とともに粉状の故銅を転炉に装入している。

特開昭５０−７９４２１号公報 特開昭６３−１１６２７号公報 特開２００４−３２３８８６号公報

転炉に装入される低品位故銅やダライ粉が油脂分を有していると、完全燃焼せずに炭化水素が発生し、当該炭化水素が銅精錬時に発生するガス(ＳＯ_２)に混合される。この炭化水素は、後工程のガス処理において、硫酸を茶色に変色させ、硫酸の品質を低下させる原因となっていた。

硫酸の品質低下を抑制するため、転炉に装入される前に低品位故銅やダライ粉を焼却処理し、低品位故銅やダライ粉の油脂分を取り除くことが考えられる。この場合、冷却および飛散防止のために、低品位故銅やダライ粉の焼却灰に対し散水を行うのが好ましい。

しかしながら、散水後の焼却灰は水分を多く含む（例えば、１０〜１５質量％）ため、散水後の焼却灰をそのまま転炉に装入することはできない。水分量が多い焼却灰を転炉に装入すると、水蒸気爆発を起こしやすく、水蒸気爆発により転炉内の熔体や供給した原料が炉外に噴出してしまうおそれがあるからである。したがって、水蒸気爆発が起こらない程度に焼却灰を乾燥させる必要があり、この乾燥時間によりリサイクル原料の処理量が低下することが懸念される。

本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、リサイクル原料の処理量を増加させることが可能なリサイクル原料の転炉への装入方法を提供することを目的とする。

本発明のリサイクル原料の転炉への装入方法は、リサイクル原料を焼却する工程と、前記焼却したリサイクル原料を散水により冷却する工程と、前記冷却したリサイクル原料を水切りする工程と、前記水切りしたリサイクル原料を、所定の速度で吹精中の転炉に連続的に装入する工程と、を備えている。これによれば、リサイクル原料は所定速度で連続的に転炉に装入されるため、リサイクル原料が転炉内の熔体に到達する前に、リサイクル原料に付着しているほとんどの水分が蒸発する。したがって、大量の水分が熔体と接触することによる、水蒸気爆発の発生が抑制される。また、本方法を用いれば、リサイクル原料にある程度水分が付着していてもよいため、散水された焼却灰を水切り（乾燥）する期間を短縮することができ、これにより、リサイクル原料の処理量を増加させることができる。さらに、吹精中の転炉においてリサイクル原料を装入できることから、転炉の操業を中断させなくてよい。したがって、この点からも、リサイクル原料の処理量を増加させることができる。

この場合において、前記水切りしたリサイクル原料は、毎分５００ｋｇ以上１０００ｋｇ以下の装入速度で前記転炉に装入されこととしてもよい。かかる場合には、装入速度を毎分５００ｋｇ以上１０００ｋｇ以下とすることで、リサイクル原料の処理量を一定以上確保しつつ、水蒸気爆発の発生を抑制することができる。また、前記水切りしたリサイクル原料の水分量は、４．５質量％以下であることとしてもよい。このような水分量とすることで、水蒸気爆発の発生を抑制しつつ、リサイクル原料の水切りに要する期間を短縮することができる。

本発明のリサイクル原料の転炉への装入方法は、リサイクル原料の処理量を増加させることができるという効果を奏する。

転炉への装入前に実施されるリサイクル原料の処理の一例を示すフローチャートである。 一実施形態に係るリサイクル原料の転炉への装入方法を説明するための図である。 比較例に係るリサイクル原料の転炉への装入方法を説明するための図である。

以下、一実施形態に係るリサイクル原料の転炉への装入方法について、図１および図２を用いて詳細に説明する。

（リサイクル原料の装入前処理）
まず、転炉への装入前に実施されるリサイクル原料の処理について図１のフローチャートに沿って説明する。リサイクル原料は、例えば、低品位故銅やダライ粉であり油脂分を有している。ここで、転炉に装入される低品位故銅やダライ粉が油脂分を有していると、完全燃焼せずに発生した炭化水素が銅精錬時に発生するガス(ＳＯ_２)に混入し、後工程のガス処理において、硫酸を茶色に変色させてしまう。そこで、転炉への装入前のリサイクル原料に対して図１に示す処理を行うこととしている。

図１に示す処理では、まず、ステップＳ１０において、リサイクル原料（低品位故銅、ダライ粉）を、例えば、４０ｍｍの篩目で篩分けする。

次いで、ステップＳ１２では、例えばロータリーキルンで篩下を８００〜８５０℃で焼却する。

次いで、ステップＳ１４では、ステップＳ１２で焼却されたリサイクル原料の焼却灰に散水し、焼却灰を冷却する。

次いで、ステップＳ１６では、散水後の焼却灰の水切りを行う。具体的には、散水後の焼却灰を大気中に放置して乾燥する。放置期間については、後述する。

次いで、ステップＳ１８では、水切り後の焼却灰を５〜７ｍｍの篩にかけることにより、その粒度（直径）を５〜７ｍｍにして、図１の処理が終了する。

（リサイクル原料の転炉への装入方法）
次に、一実施形態に係るリサイクル原料の転炉への装入方法について説明する。本実施形態では、図２に示す装入装置１００を用いて、装入前処理済みのリサイクル原料を吹精中の転炉２００に装入する。

装入装置１００は、図２に示すように、炉頂ビン１０と、振動フィーダ２０と、ベルトコンベヤ３０と、装入シュート４０と、を備える。

炉頂ビン１０は、装入前処理（図１）を行ったリサイクル原料を収容するためのものである。

振動フィーダ２０は、振動により、リサイクル原料を炉頂ビン１０から一定速度で切り出し、ベルトコンベヤ３０に搬送する。ベルトコンベヤ３０は、一定速度で切り出されたリサイクル原料を転炉２００付近まで運搬し、装入シュート４０へ供給する。なお、本実施形態では、振動フィーダ２０とベルトコンベヤ３０により、転炉２００へのリサイクル原料の装入速度が約１０００ｋｇ／分となるように調整されている。

装入シュート４０は、転炉２００の装入口２０１から、リサイクル原料を吹精中の転炉２００に装入する。より具体的には、装入シュート４０は、造銅期の炉の温度が上昇しているときに、リサイクル原料を転炉２００に装入する。

上記の装入装置１００を用いて、装入前処理を行ったリサイクル原料を、装入速度約１０００ｋｇ／分で転炉２００へ装入することにより、リサイクル原料が少量ずつ転炉２００に装入される。これにより、リサイクル原料が転炉内の熔体に到達するまでにそのほとんどの水分が蒸発するため、大量の水分が熔体と接触することによる水蒸気爆発の発生が抑制されている。また、リサイクル原料が転炉熔体に到達するまでに蒸発する程度の水分量であれば、転炉挿入前のリサイクル原料に付着していてもよいため、図１のステップＳ１６において散水後の焼却灰を水切りする期間を短縮することができる。ここで、本実施形態にかかる装入方法を用いれば、炉頂ビン１０に投入されたリサイクル原料の水分量が約４〜４．５質量％以下であれば、水蒸気爆発が起こりにくいことが確認されている。また、散水後の焼却灰を大気中におよそ１日（２４時間程度）放置して水切りを行うことで、リサイクル原料の水分量を約４〜４．５質量％以下にすることができることが確認されている。したがって、焼却灰に散水を行った後、１日程度水切りすれば、リサイクル原料は転炉２００へ投入できる状態となる。

また、上記の装入装置１００を用いて装入前処理を行ったリサイクル原料を転炉２００へ装入する方法を用いることで、転炉を傾転させる必要がなくなるので、転炉の操業を中断することなく、リサイクル原料の装入を行うことが可能となる。

（比較例）
ここで、図１で説明した装入前処理を行ったリサイクル原料を、装入ボートにて転炉に装入する場合（比較例）について説明する。図３は、比較例に係る転炉へのリサイクル原料の装入方法を説明するための図である。

リサイクル原料を装入ボートにて転炉に装入する場合、転炉の操業を中断して、図３に示すように傾転装置２０２にて転炉２００を傾転させ、ボート４００によりリサイクル原料を装入口２０１から装入する。このとき、リサイクル原料装入のために転炉の操業を中断しなければならないことを考慮すると、ボート４００にできる限りリサイクル原料を充填し、転炉２００に短時間で装入することが好ましい。したがって、本比較例では、転炉２００の容積にもよるが、一例として、１ボートあたり２〜３ｔのリサイクル原料が積み込まれ、１分以内にその全量を転炉２００に装入することとしている。

上記の場合において、散水後に十分に乾燥を行っていないリサイクル原料をボート４００を用いて一気に装入すると、リサイクル原料に付着した水分が転炉２００内の熔体に接触するため、水蒸気爆発が起こりやすい。これについて、本発明者が実際に実験を行ったところ、水蒸気爆発を発生させにくくするためには、散水後にリサイクル原料を約１０日間天日で乾燥させる必要があることが確認された。すなわち、比較例にかかる装入方法を用いる場合、図１のステップＳ１６で散水後の焼却灰を大気中に放置する期間はおよそ１０日間となり、本実施形態（およそ１日）と比較して、リサイクル原料の処理速度が非常に遅くなることが分かった。さらに、比較例では、リサイクル原料を転炉２００に装入するために転炉２００の操業が１０分程度中断されるため、この点からも、本実施形態と比較して、転炉における熔体処理の処理速度が低下することが分かった。

具体的には、本実施形態に係る装入方法を用いた場合、比較例と比べ、低品位故銅およびダライ粉の年間処理量を、１年間に約１００００ｔ程度増加させることができることが分かった。また、本実施形態の装入方法を用いた場合、比較例と比べ、転炉粗銅の生産速度を、約１．６質量％向上させることができることが分かった。

以上のように、本実施形態では、焼却、散水による冷却、散水後の水切りを行ったリサイクル原料を、装入速度約１０００ｋｇ／分で吹精中の転炉に連続的に少量ずつ装入するので、炉頂ビン１０に投入されたリサイクル原料に水分がある程度付着していてもよくなる。これにより、散水後の焼却灰を水切りする期間を短縮することができ、リサイクル原料の処理量を増加させることができる。また、リサイクル原料を焼却してから転炉２００に投入するまでの時間を短くできるため、リサイクル原料の投入計画を立てやすくなる。さらに、リサイクル原料を転炉２００に装入する際に、転炉２００の操業を中断させる必要がないので、この点からも、リサイクル原料の処理量を増加させることができる。

なお、上記実施形態においては、転炉２００へのリサイクル原料の装入速度を約１０００ｋｇ／分としていたが、これに限られるものではない。転炉２００へのリサイクル原料の装入速度としては、経済性などを考慮して、例えば約５００〜１０００ｋｇ／分の範囲で適切な速度を選択するようにすればよい。

上述した実施形態は本発明の好適な実施の例である。但し、これに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変形実施可能である。

１０ 炉頂ビン
２０ 振動フィーダ
３０ ベルトコンベヤ
４０ 装入シュート
１００ 装入装置
２００ 転炉
２０１ 装入口

Claims (3)

1. リサイクル原料を焼却する工程と、
   前記焼却したリサイクル原料を散水により冷却する工程と、
   前記冷却したリサイクル原料を水切りする工程と、
   前記水切りしたリサイクル原料を、所定の速度で吹精中の転炉に連続的に装入する工程と、
   を備えるリサイクル原料の転炉への装入方法。
2. 前記水切りしたリサイクル原料は、毎分５００ｋｇ以上１０００ｋｇ以下の装入速度で前記転炉に装入されることを特徴とする請求項１に記載のリサイクル原料の転炉への装入方法。
3. 前記水切りしたリサイクル原料の水分量は、４．５質量％以下であることを特徴とする請求項１または２に記載のリサイクル原料の転炉への装入方法。

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