JP2606268B2 - 吹錬炉の温度調節方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発展は、硫化金属鉱等の連続製錬に使用される吹
錬炉の温度調節方法に係り、詳しくは、操業停止時の保
温ないしは昇温方法に関する。

［従来の技術］ 一般に硫化金属鉱の連続製錬においては、粉状あるい
は粒状の精鉱、固体燃料等の固形原料を、空気等の圧力
気体と共に炉本体内の溶体に供給し、酸化反応を進行さ
せ製錬する方法が採られている。

このような方法に用いられる吹錬炉では、通常、第３
図に示すように、炉本体１の天井壁1aに、複数本のラン
スパイプ２を設け、このランスパイプ２から前記圧力気
体及び固形燃料を、炉本体１内に滞留する高温の溶体３
に供給し、溶体を製錬するようになっている。前記ラン
スパイプ２は、炉本体１の天井壁1aに挿入される外管2a
に、内管2bを着脱自在に挿入してなるもので、製錬時
に、前記外管2aからは、酸素富化した空気等の圧力気体
が、また内管2bからは固形原料が供給されるようになっ
ている。そして、内管2bから供給された固形原料は、外
管2aから供給される圧力気体により高速に加速されて溶
体３の場面3aに衝突し、スプラッシュを発生させながら
溶体３中に侵入していくのであり、これにより酸化反応
が進行して製錬される。なお、第３図では内管2bが挿入
されるトランスパイプ２は一本のみであるが、実際には
総てのランスパイプ２に内管2bが挿入されている。

ところで、前述の連続製錬においては、固形原料と酸
素の反応熱により溶体３が一定の高温に保たれるのが理
想であるが、実際には反応熱が炉本体１内のヒートバラ
ンスを保つのに十分でない場合があること、及び操業停
止時には前記ランスパイプ２よりの圧力気体及び固形原
料の供給がなく反応熱が得られないという事情があるた
め、前記吹錬炉にバーナーを設け、このバーナーを製錬
時あるいは操業停止時に燃焼させて溶体３の温度を調節
するということが従来より行われていた。

このようなバーナーを備えた吹錬炉の一例として、第
４図及び第５図に示す特願昭57−221557に記載された吹
錬炉が知られている。この吹錬炉は、第５図に示すよう
に、炉本体１の図示しない天井壁にロングフレームバー
ナー４を設けると共に、炉本体１の炉壁1bに複数のショ
ートフレームバーナー５を設け、これらロングフレーム
バーナー４及びショートフレームバーナー５を互いの長
所短所に応じて使い分けるというものである。

すなわち、前記ロングフレームバーナー４は、第４図
に示すように、バーナーガン4aから噴射される噴霧状の
オイルと、バーナー筒4bから供給される空気をバーナー
孔4cから炉本体１内に噴出させることによって火炎を発
生させるものであり、その火炎が直接溶体３に当たるこ
とから熱効率が高いという長所を持つ反面、連続製錬時
に使用すると、側方に漏れた火炎が前記ランスパイプ２
（第３図参照）から供給される固形原料により発生する
スプラッシュと相俟って、炉壁1bを損傷させるという短
所を有するため、操業開始にあたって溶体３を昇温させ
る必要がある場合にのみ使用されて溶体３を迅速に昇温
させるようになっている。一方、第５図に示すように、
前記ショートフレームバーナー５は、バーナーガン5aか
ら供給される燃料を燃焼室5bで完全燃焼させ、この燃焼
によって生じる高温の燃焼ガスをバーナー孔5cを介して
炉本体１内に排出させるというもので、火炎が直接溶体
３に当たらないために熱効率が劣るという短所を持つ反
面、炉壁1bを損傷させにくいという長所を有するため、
連続製錬時に使用されて反応熱の不足を補い、炉本体１
内のヒートバランスを保つようになっている。

このように、前記吹錬炉にあっては、ロングフレーム
バーナー４及びショートフレームバーナー５の有効な使
い分けにより、炉壁1bの損傷を最小限に抑えると共に、
操業停止時の溶体３の温度調節を迅速に行うことができ
るという優れたものであった。ところが、最近では、前
記ランスパイプ２の内管2b（第３図参照）より固形燃料
を供給し、この固形燃料の燃焼により炉本体１内のヒー
トバランスを保つ技術が開発され、製錬時の無バーナー
操業が可能になった。このため、前記ロングフレームバ
ーナー４及びショートフレームバーナー５は操業停止時
にのみ燃焼させれば良く、このことは、炉壁1bの損傷に
関しては極めて良好な結果を招いている。

［発明が解決しようとする課題］ ところで、上述のように無バーナー操業中においては
バーナーを使用する必要は一切無いが、このことは、以
下に述べる問題を招くものであった。

すなわち、上述のように連続製錬時には、ランスパイ
プ２より絶えず固形原料及び圧力気体が供給されるた
め、炉本体１内には引っ切り無しにスプラッシュが発生
している。このため、炉本体１内部に向けられた各バー
ナー孔4c、5cは総てスプラッシュにより塞がれてしま
い、何等かの理由により製錬が停止されて溶体３を保温
する必要が生じた場合、バーナー孔4c、5c開孔作業が必
要となって直ちにバーナー４、５を焚くことができない
のである。そしてこの開孔作業は、その熱的環境等の悪
さから苦汁作業であると共に多大の労力を有するためそ
の作業時間も長引きがちで、場合によってはバーナー
４、５を焚く前に溶体３の凝固が始まり、後の操業に悪
影響を与えることすらあった。

このような理由から、実際には操業停止時に労力も時
間も要さずにすぐバーナーを４、５を焚くことができる
ように、操業中にオイル流量60〜80/Hrにて一本のバ
ーナーを焚かざるを得ず、このことは、バーナーの燃焼
による炉壁1bの損傷を完全に防止するために開発された
無バーナー操業の目的を損なうものであった。

この発明は、このような背景の下になされたもので、
操業中にバーナーを燃焼させなくても、操業停止後直ち
に溶体を保温することのできる温度調節方法を提供し
て、上述した無バーナー操業を真に達成させることを目
的とする。

［課題を解決するための手段］ 上記課題を解決するためにこの発明は、吹錬炉の天井
壁に取り付けられたランスパイプ自身をバーナーとして
使用するもので、操業停止時に、ランスパイプの内管を
取り外してこの変わりに燃料供給管を挿入し、この燃料
供給管から燃料を炉本体内に向けて噴射させて前記溶体
温度を調節するようにしたものである。そして、ランス
パイプの外管が酸素富化した空気を供給する機能を持つ
ことに着目し、前記燃料供給管からの燃料噴射時に外管
より酸素富化した空気を供給するようにした。

［作用］ 上記方法によれば、ランスパイプ外管に挿入された燃
料供給管から噴射された燃料が、ランスパイプ外管より
供給される高速の空気と混合されて外管先端より高温の
炉本体内部に噴射され着火される。このため、外管先端
に長い火炎が発生し、この火炎が溶体に直接当たって効
率良く溶体の保温、昇温が行われるのである。そして、
ランスパイプ外管は操業時において常に圧力気体を供給
しているためにその先端が閉塞していることもなく、ま
た元々ランスパイプが互いに着脱自在に嵌装された二重
管構造となって、その着脱も比較的容易であるため、操
業停止後の短い時間で保温を開始することができるので
ある。加えて、ランスパイプ外管は、炉本体内に酸素富
化した高速の空気を供給することができるため、前記燃
料供給管の燃料噴射時に、この酸素富化した空気を供給
すれば火炎温度が上昇し、さらに効率的に溶体の温度調
節ができるのである。

［実施例］ 以下、第１図ないし第２図を参照して、本発明の実施
例を説明する。

第１図は本実施例に使用される装置を示すもので、図
において符号６はランスパイプの外管であり、符号７は
高圧オイル噴霧型のバーナーガン（燃料供給管）であ
る。前記外管６は、上述したランスパイプ２の外管2a
（第３図参照）と同様に、炉本体８の天井壁8aに複数配
置されると共に図示しない内管が着脱自在に挿入される
もので、空気供給管6aを介してランスヘッド6bに供給さ
れる酸素富化された空気を排気管6cを介して炉本体８内
に高速で排出して、前記内管から供給された固形原料を
加速するようになっている。前記ランスヘッド6bの上部
には図示しない内管が挿入される貫通孔6dが形成され、
さらに前記内管を固定するための固定部6eが設けられて
いる。また、前記空気供給管6aの上流には圧力計6gが設
けられ、当該外管６内部の圧力を常時検出するようにな
っている。そして、このランスヘッド6bは図示しないラ
ンス支持機構により支持され、排気管6c先端の排気口6f
の位置が、第２図に示すように、炉本体８内部に滞留す
る溶体９の湯面9aから常に一定距離を保つように操作さ
れる。

一方、前記バーナーガン７は、バーナーヘッド7aと接
続された２本のステンレス製フレキシブルホース（以
下、ホースと略称する）10、11より供給される高圧空気
とオイル（燃料）を混合することによってノズル先端7c
より噴霧状のオイルを噴射させるもので、前記バーナー
ヘッド7a下端は前記ランスヘッド6b上部に設けられた固
定部6eと係合可能な形状に形成され、また前記ノズル7b
外径は前記貫通孔6d内径と同一寸法に形成されている。
そして、前記ホース10、11は、カプラ12、13によって空
気供給路14及びオイル供給路15と接続され、ホース10に
はバルブ16を介して空気供給源17から高圧空気が供給さ
れ、またホース11にはバルブ18、ソレノイドバルブ19及
びバルブ20を介してオイル供給源21からオイルが供給さ
れるようになっている。各バルブ16、18、20はいずれも
緊急時遮断用に設けられたものであって、常時開位置に
保持されている。また、空気供給源17及びオイル供給源
21には、いずれも図示しない流量調整手段が設けられ、
バーナーガン７に送る高圧空気及びオイルの流量を、炉
本体８から離間した位置から調整可能である。そして、
前記ソレノイドバルブ19は前記外管６に設置された圧力
計6gと接続され、該圧力計6gの指示が指定値以上を示し
た場合にのみ、前記オイル供給路15を遮断するようにな
っている。これは、バーナーガン７からのオイル噴射時
に外管６の排気口6fが閉塞すると逆火の恐れがあるた
め、このような場合にオイルの供給を停止させるよう設
けられたものである。また、前記オイル供給路15のソレ
ノイドバルブ19前後にはバイパス路22が接続されてお
り、ソレノイドバルブ19故障時にバルブ23を開放するこ
とにより前記バーナーヘッド7aにオイルを供給可能であ
る。

次に、以上の構成からなる装置を用いて炉本体８に滞
留する溶体９（第２図参照）を、操業停止後保温ないし
昇温する場合の手順を説明する。

ランスパイプからの固形原料及び圧力気体の供給が停
止されて操業が停止されたら、まず外管６がスプラッシ
ュ等により閉塞されていないか確認し、ランス支持機構
により排気口6fの位置を炉本体８の天井壁8a近辺まで移
動させる。次に外管６から内管を取り外し、貫通孔6dに
バーナーガン７のノズル7bを挿入してバーナーヘッド7a
下端と固定部6eとを連結する。

以上のようにしてバーナーガン７が外管６に装着され
たら、バーナーガン７に空気供給源17より高圧空気を供
給し、ついでオイル供給源21より少量のオイルを供給し
てノズル先端7cより噴霧状のオイルを炉本体８に向けて
噴射させる。すると、前記炉本体８内部が高温のためノ
ズル先端7cより噴出される噴霧状のオイルが外管先端6f
において着火され、外管先端6fから溶体９に向かって火
炎が発生する。この後、燃焼状態を確認しながら外管６
より空気を供給すると共にバーナーガン７に供給するオ
イル量を増加させれば、外管６より供給される高速の空
気によって火炎が成長し、このようにして得られた長い
火炎が、第２図に示すように溶体９に直接当たって溶体
９が保温されるのである。

そして、操業開始にあたって溶体９の昇温が必要な場
合には、外管６から酸素富化した空気を送り込む。する
と、火炎温度が上昇し溶体９が急速に昇温されるのであ
る。なお、以上の方法により保温あるいは昇温する場
合、溶体９に当たった火炎は側方に漏れて炉壁8bに至る
が、この火炎が炉壁8bを損傷する恐れは皆無である。な
ぜならば、保温、昇温時には製錬が停止され炉本体８内
にスプラッシュが発生していないからである。

以上の温度調節方法においては、外管６は操業時に炉
本体８内部に圧力空気を供給しているため、その先端の
排気口6fが閉塞していることは殆ど無い。しかもランス
パイプそのものが外管６に内管を着脱自在に挿入したも
のであり内管着脱も比較的容易である。このため、操業
停止からバーナーガン７を挿入して火炎を発生させるま
でに要する時間は極めて短く、この間に溶体９凝固が始
まる恐れは全く無い。そして、外管６があらかじめ炉本
体８の天井壁8aに設置されているために、外管６から供
給される高速の空気により成長した火炎が直接溶体９に
当たって熱効率も非常に優れたものとなる。加えて外管
６から酸素富化した空気を供給することも容易にできる
ため、火炎温度を上昇させてより高い熱効率を得ること
も容易である。

従って、本実施例によれば従来のバーナーによる温度
調節は不要となり、このため従来のように操業中バーナ
ーを焚く必要も無くなって製錬時の無バーナー操業を真
に達成することができるのである。そして、吹錬炉から
従来のバーナーが廃止されることから、その設備コスト
も低減されるのである。

なお、本実施例では保温中は通常空気、そして昇温時
には酸素富化された空気を外管６より供給したが、本発
明の温度調節方法はこれに限るものでなく、炉本体８内
のヒートバランスに応じて適宜外管６より供給する空気
量やその組成を変化させることもできる。また、以上の
説明中ではノズル7bの排気管6cへの挿入深さ、すなわ
ち、第１図に示すＬ寸法については特に指定をしなかっ
たが、本実施例の場合では、少なくとも200mm以上挿入
することが燃焼状態を良好に保つ上で好ましいことが確
認されている。

また、以上説明した方法により溶体の温度調節を以下
の３つの場合について実際に行ったので、その結果をこ
こに記す。

製銅炉において操業停止が約２時間あったため、炉本
体に設けられたランスパイプの内３本を選んで内管を取
り外し、各外管に前述のバーナーガンをセットして保温
した。なお、この時外管からは通常の空気を供給した。

上記の場合において、外管より供給する空気に含ま
れる酸素比率を、25％、30％に富化してバーナーを燃焼
させた。

炉補修後のヒートアップ時の後半に、５日間使用して
炉内を昇温させた。

結果：の場合、操業停止から保温開始までの所要時間
は５分であった。また、各バーナーガン及び外管の１本
当たりオイル消費量及び空気消費量は、Ｃ重油が200/
Hr、空気が2100Nm³/Hrであり、火炎が直接溶体に当たり
十分に保温ができることが確認された。また、の場
合、酸素濃度を上昇させるにつれて、火炎自体の長さが
減少するも、火炎温度が上昇して効率良く保温できるこ
とが確認された。そして、の場合には、５日間の使用
で、炉内温度が1000℃以上に上昇していることが確認さ
れた。

以上の結果からも、本実施例の方法によれば、吹錬炉
の温度調節が迅速にかつ効率的に行えるということが明
らかである。

［発明の効果］ 以上説明したように、この発明においては、吹錬炉の
操業停止時にランスパイプ外管に燃焼供給管を挿入し、
この燃料供給管から燃料を噴射させることによって外管
先端に火炎を発生させ、溶体の温度を調節するようにし
たため、以下に述べる効果が得られた。

すなわち、ランスパイプの外管から内管を取り外し燃
料供給管を挿入するという簡単な作業のみで保温を開始
できるため、操業停止から保温開始に至るまでに要する
時間は極めて短時間で済み、この間に溶体凝固が始まる
恐れは皆無である。そして、外管から供給された高速の
空気により成長させられた火炎が直接溶体に当たり、熱
効率も非常に優れたものとなる。加えて外管より酸素富
化した空気を送ることにより、火炎温度を上昇させてよ
り高い熱効率を得ることも可能である。

従って、本発明の温度調節方法によれば、従来のバー
ナーによる温度調節は不要となり、製錬時にバーナーを
焚く必要も無くなって、無バーナー操業を真に達成させ
ることができるのである。そして吹錬炉から従来のバー
ナーを廃止できるので、設備コストを低減させることも
可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例に使用される装置を示す図、第
２図は本発明の実施例における燃料の燃焼状態を示す
図、第３図はランスパイプを示す吹錬炉の垂直断面図、
第４図は従来の吹錬炉に備え付けられたロングフレーム
バーナーを示す吹錬炉の垂直断面図、第５図は従来の吹
錬炉に備え付けられたショートフレームバーナーを示す
吹錬炉の断面図である。 ６……外管（ランスパイプ）、７……バーナーガン（燃
料供給管）、８……炉本体（吹錬炉）、９……溶体。

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】外管に内管を着脱自在に挿入してなる二重
   管構造のランスパイプを備え、炉本体内に滞留する溶体
   に、前記ランスパイプの外管から空気等の圧力気体を供
   給すると共に、ランスパイプの内管から精鉱、固体燃料
   等の固形原料を供給して前記溶体を製錬する吹錬炉の温
   度調節方法であって、前記吹錬炉の操業停止時に、前記
   ランスパイプの内管を取り外すと共に、前記外管に燃料
   供給管を挿入し、この燃料供給管から燃料を炉本体内に
   向けて噴射させることにより前記外管先端に火炎を発生
   させて前記溶体温度を調節するようにしたことを特徴と
   する吹錬炉の温度調節方法。
2. 【請求項２】燃料供給管からの燃料の噴射と共に、ラン
   スパイプの外管から酸素富化した空気を供給するように
   したことを特徴とする第１項記載の吹錬炉の温度調節方
   法。