JP3260138B2

JP3260138B2 - 銅の精製炉

Info

Publication number: JP3260138B2
Application number: JP31468290A
Authority: JP
Inventors: 修飯田
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 1990-11-20
Filing date: 1990-11-20
Publication date: 2002-02-25
Anticipated expiration: 2017-02-25
Also published as: JPH04187729A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は、銅の製錬装置において、粗銅をより高い銅
品位の精製銅にするための銅の精製炉に関するものであ
る。

［従来の技術］従来、この種の銅の製錬装置としては、第13図または
第14図に示すような複数炉方式による製錬装置が知られ
ている。

これは、酸素富化空気とともに供給された銅精鉱を熔
解、酸化し、硫化銅および硫化鉄の混合物を主成分とす
るカワＭと、銅精鉱中の脈石や溶剤および酸化鉄等から
なるカラミＳとを生成する熔錬炉１と、この熔錬炉１で
生成されたカワＭとカラミＳとを分離する分離炉２と、
分離されたカワＭをさらに酸化して粗銅Ｃを生成する製
銅炉３と、この製銅炉３で生成された粗銅Ｃを精製し
て、より銅品位の高い精製銅を生成する精製炉４より構
成されている。これら熔錬炉１、分離炉２、および製銅
炉３には、この順に高低差が付けられているとともに溶
湯の流路である樋5A,5Bによって連絡されていて、溶湯
はこの樋5A,5Bを重力によって流下するようになってい
る。

熔錬炉１および製銅炉３には、二重管構造を有するラ
ンス６…がこれらの炉の天井を挿通して昇降自在に設け
られており、このランス６…を介して銅精鉱、酸素富化
空気、溶剤等が各炉内に供給される。分離炉２は、電極
７を備えた電気炉である。

精製炉４は、筒状の胴部とその両端の鏡板から成る炉
体がその軸線を水平にして該軸線を回転中心として回動
自在に支持されて構成されている。この胴部の上方中央
部には、溶銅をクレーンから受け入れるための装入口が
開口して形成され、この胴部には、装入口を直上にした
位置において軸線を含む鉛直面の一方の側に、炉内に酸
化用流体（空気、酸素富化空気）または還元用流体（炭
化水素系燃料と空気の混合物など）を吹き込むための一
または複数の羽口が設けられ、他方の側には溶銅を排出
するための出湯口が外方に突出して設けられている。装
入口の上方には、溶銅の受け入れの際に発生するSO₂お
よび金属フュームを含むガスを吸収するための集塵機の
ダクトが開口して設けられている。

このような銅の製錬装置において、製銅炉３において
連続的に生成された粗銅Ｃは、一旦保温炉８に保持され
た後レードル９に移され、クレーン10によって移送され
て装入口より精製炉４に注入される。このように製銅炉
３までは連続的に製錬が行なわれるが、一方、精製炉４
では銅の最終的成分（銅品位）調整を回分（バッチ）処
理で行っている。そのため、製銅炉と精製炉の間の時間
的緩衝作用をするために保温炉８が配されている。

第14図中の符号Ｌは、保温炉８から精製炉４へ溶湯を
供給するためにレードル９が移動する軌跡の一例を示す
ものである。この精製炉４において粗銅Ｃは、さらに不
純物が酸化、除去されてから酸化の際に生じた酸化銅が
還元され、より銅品位の高い精製銅に精製された後、陽
極板（アノード）に鋳造されて電解処理される。

［発明が解決しようとする課題］しかしながら、このような構成の銅の製錬装置では、
前述のように製銅炉までの工程は連続的であるにもかか
わらず、精製工程がバッチ処理であるから、生成された
粗銅を保温炉によって一旦保持しなけらばならず、その
ため、保温炉はもとより、保温炉から精製炉に粗銅を移
送するためのレードルやクレーン等の設備、またこの間
において溶湯を保温するためのエネルギーの供給が必要
となっている。このため、結果的にこれらの設備の分、
製錬設備の建設費用やランニングコストの低廉化、およ
び製錬設備のコンパクト化が制限されてしまうことにな
る。

さらに、レードルから溶湯を授受する際には、溶湯が
高い位置から落下させられるために、その機械的衝撃、
急激な空気膨張などのために多大な空気の流動とそれに
伴うSO₂および金属フュームを含むガスの発生が起き、
これが環境の悪化の原因となっていた。また、このよう
なガスを吸収するために広い範囲を覆う集煙および集塵
設備が必要となっていた。

そこで、保温炉８を廃し、複数の精製炉４を前記製銅
炉に対して溶湯流路を介して接続し、この溶湯流路を介
して製銅炉３から精製炉４に溶銅を送るようなシステム
が考えられ、それに対応して樋の端部を炉体の鏡板から
装入する構造が考えられる。

しかし、この場合、湯面が低くなって装入量が限定さ
れてしまうこと、装入位置を回転中心から離した場合に
は炉体の鏡板の開口部が大きくなってしまい、その結
果、前記ガスの漏出や炉体の強度の低下などの悪影響を
もたらすことになる。

［課題を解決するための手段］上記課題を解決するために、本発明は、筒状の胴部と
その両端の鏡板から成る炉体をその軸線を水平にして該
軸線を回転中心として回動自在に支持し、この炉体の胴
部に溶銅の受け入れ口を周方向に延びるように形成し、
この受け入れ口の上方位置には溶銅を供給する樋を端部
を受け入れ口に臨ませて設置するとともに、上記受け入
れ口は炉体の排気口を兼用するようにし、炉体の傾動範
囲において上記受け入れ口を覆う排気ダクトを設けたも
のである。

炉体には通常バーナーが一方の鏡板の内側に設けられ
ており、従って、排気口兼受け入れ口はこのバーナーと
反対の側に設けるのが熱効率や燃焼効率の上から好まし
い。

また、上記樋の受け入れ口に臨む端部は水冷ジャケッ
ト構造とするのが好ましい。

［作用］本発明においては、溶銅は樋の端部より炉体の受け入
れ口に流下し、精製炉に供給される。受け入れ口が炉体
の周方向に延びているので、炉体が傾動した状態におい
ても樋から溶銅が流下する。

また、受け入れ口が排気口を兼用しているため、炉体
の開口部が省略され、また、排気の熱風が溶銅の流下樋
を加熱するのでこの部分の加熱が不要となる。

さらに、樋の受け入れ口に臨む端部を水冷ジャケット
構造とした場合には、ジャケットに通水することによ
り、樋の端部が冷却され、耐用性が高められる。

［実施例］第１図ないし第３図は、それぞれ本発明の一実施例を
示す精製炉４の側面図、平面図、および炉体の軸線に垂
直な断面図である。これは、両端部の鏡板21aと胴部21b
とからなる閉塞された円筒状の炉体21を有するものであ
り、その胴部21bに設けられたガイドリング22,22に接す
る複数の支持輪23…により、水平軸線まわりに回動自在
に支持されている。そして、炉体21の一端側に設置され
た傾動歯車24と、この傾動歯車24に接続される駆動装置
25によって傾動されるようになっている。この炉体21の
一方の鏡板21aには炉体21内に向って炉内の溶湯温度を
保持するバーナー26が設置されており、胴部21bには炉
内に空気または酸素富化空気や還元剤を供給するための
羽口27,27と精製された銅をアノードに鋳込む際の出湯
口28がそれぞれ対向する側に設置されている。この精製
炉４の胴部21bの上側略中央には、アノード屑などの塊
状物を炉内に装入するための装入口29が設けられてい
る。胴部21bのバーナー26とは反対側の端部上側には、
第２図および第３図に示すように、炉の通常位置におけ
る頂点から出湯口28側に向けて周方向に沿って、長円状
に延びて開口する煙道口30が形成されている。

精製炉の上方には、煙道口30を覆うように排気ダクト
の末端のカバー31が開口して設けられている。このカバ
ー31は水冷ジャケット構造をなしており、第４図に示す
ように、炉体21の傾動の範囲において煙道口30の全部を
覆うような角度で開口している。そして、粗銅Ｃの流下
する溶湯流路である樋32がカバー31の側面より挿入さ
れ、その端部32Aを上記煙道口30の上方に臨ませて位置
させている。第５図および第６図に示すように、この端
部樋32Aには冷却水流路32Bが形成されており、カバー31
と同様に水冷ジャケット構造となっている。

第７図は、本発明の一実施例を用いた銅の製錬装置を
示すものであり、第13図および第14図と同じ部分には同
一の符号を配して説明を省略する。

製銅炉３と精製炉４とは溶湯流路である樋32により接
続されており、製銅炉３で精製された粗銅Ｃは、この樋
32を通って精製炉４に流下する。精製炉４は２基設けら
れており、これらは互いに並列に配置されている。樋32
は、中途部に設けられた分岐点を経て２流路に分岐する
もので、主樋33とこれから分岐してそれぞれが精製炉4,
4に接続された二つの分岐樋34,34とから成っている。こ
の分岐樋34,34の主樋33との接続箇所近傍は底部がやや
浅くなっており、この部分にキャスタブルまたは塊状の
耐火物を落とし込むことによって溶湯の流れを比較的容
易に遮断することができるようになっている。これらの
樋は、他の炉をつなぐ樋5A,5Bも含めて、上部に蓋等が
設置され、必要箇所にバーナーなどの保温装置や、雰囲
気調整のための設備が備えられて樋内を流下する溶湯を
比較的高い密閉状態に維持するようになっている。

上記のような構成の製錬装置においては、熔錬炉１、
分離炉２および製銅炉３からなる連続製銅設備により溶
融粗銅Ｃが連続的に製造され、製銅炉３から樋32へ流下
する。そして主樋33から分岐点を経て樋34,34の一方に
流下し、端部32Aから煙道口30に流れ込んで精製炉４に
受け入れられる。

通常の受け入れは、炉体21を直立させて第８図に示す
状態で行なわれ、粗銅Ｃの受け入れが終了した後、駆動
装置25によって炉体21を傾動し、第９図に示すように羽
口27,27が溶湯面より下に来るような傾転状態にする。
この状態で、炉体21内に羽口27,27から、まず空気ある
いは酸素富化空気等を供給して粗銅Ｃを所定の時間酸化
させ、銅中の硫黄濃度を目標値に近付ける。さらに炭化
水素と空気との混合体を主成分とする還元剤を供給して
還元処理を行い、銅中の酸素濃度を所定の値に近付け
る。なお、この際発生する排煙ガスは煙道口30、カバー
31を介して排気ダクトに回収され、処理される。また、
カラミＳは装入口29より排出される。

こうして精製炉４内の粗銅Ｃは精製されてより銅品位
の高い精製銅になると、再び駆動装置25を作動して炉体
21をさらに傾動し、第10図に示すような傾転状態にし
て、出湯口28より溶銅を注出して中間取鍋を介してアノ
ード鋳型に注ぎ込み、陽極板（アノード）に鋳造して電
解処理工程へと移送する。

ここで本実施例では精製炉４は２基設けられており、
製銅炉３で生成された粗銅Ｃは、溶湯流路である樋32の
分岐点において一方の分岐樋34を封鎖することにより、
他方の樋34へ導入されてこれら２基の精製炉4,4の一方
に択一的に流下せしめられる。一方の精製炉４に粗銅Ｃ
が受け入れられている間、他方の精製炉４では受け入れ
られた粗銅Ｃを酸化、還元して精製し、アノードとして
鋳造する作業を並行して行っている。

以下、２基の精製炉４によって粗銅を受け入れ、酸
化、還元、鋳造する場合の精製方法について、第11図お
よび第12図を参照して説明する。

第11図に示すのは精製炉の処理能力と製銅炉の処理能
力が等しいときの従来の方法の場合のものである。

一方の精製炉（１）で粗銅Ｃの受け入れが行なわれて
いる間、他方の精製炉（２）では前工程で受け入れられ
た粗銅Ｃの酸化、還元、鋳造及びこれらに伴う付帯作業
が行なわれる。この例では、粗銅Ｃの酸化に２時間、還
元に２時間、および鋳造に４時間を要し、また、粗銅Ｃ
の酸化と還元の間には30分の羽口掃除が、還元と鋳造の
間には１時間の鋳造準備が、そして鋳造から次工程の粗
銅受け入れの間には30分の鋳造片付けが、それぞれ付帯
作業としては行なわれる。すなわち、受け入れられた粗
銅を精製し、アノードとして鋳造して次の粗銅を受け入
れる準備が整うまでには10時間を要し、これは受け入れ
の時間と等しい。従って、精製炉４では鋳造及び片付け
の後、次の受け入れ工程の間にほとんど待ち時間が無
い。

第12図の例は、製銅炉の能力が精製炉の処理能力より
大きい場合を示すもので、精製能力を上げるために、受
け入れ工程の終盤で、粗銅Ｃの受け入れと並行して、炉
内に受け入れられた粗銅Ｃの酸化が行なわれる。すなわ
ち、この例では、製銅炉から精製炉への受け入れは8.5
時間で行なわれるのに対し、酸化から鋳造片付けまでの
作業は10時間を要するので、受け入れ工程と酸化工程を
重複させることによりその時間を節約している。

この受け入れ酸化は、駆動装置25によって炉体21を第
８図の位置から第９図の位置に変えてから行なわれ、精
製炉（１）での粗銅Ｃの受け入れが終了した後も続けら
れる。

このようにすれば、受け入れと酸化とが並行して行な
われ、そのオーバーラップした時間だけ、粗銅の精製時
間が短縮されるから、精製炉自体の処理能力の向上が図
られ、前工程の製錬能力が向上した場合に、これに対応
して設備全体の生産速度を高めることが可能となる。

なお、これらの第11図および第12図に示したタイムテ
ーブルは精製炉の操業サイクルの一例であり、精製炉の
数や容量、精製能力、および各工程の処理時間等の変化
に応じて適宜のものが選択されるべきである。

また、第12図の場合における粗銅の受け入れと酸化処
理とのオーバーラップする時間についても、粗銅の生成
速度や精製炉の酸化処理能力等を検討した上で、適当に
設定されるべきである。

［発明の効果］以上説明したように、本発明においては、受け入れ口
が炉体の胴部に設けられ、これに樋の端部から溶銅を流
下するようにしているので、炉体に形成すべき開口部が
比較的小さくて済み、炉体の構造が簡単で強度の低下も
少ない。また、受け入れ口が周方向に延びていて、炉体
が傾動した状態においても溶銅を受け入れることができ
るので、受け入れながら酸化処理を並行して行うことが
できるなど、操業の自由度が大きくなる。

そして、受け入れ口が排気口を兼用しているため、炉
体の開口部が省略され、一層簡単な構造となる。また、
排気の熱風が溶銅の流下樋を加熱するのでこの部分の加
熱が不要となり、また、樋の中に外気を巻き込ませずに
シール効果をも与えることができる。

また、樋の端部を水冷ジャケット構造とした場合に
は、耐火物などで構成した場合に比較して強度が高く、
従って、設計上の自由度が増すとともに耐用性が高ま
る。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第３図は本発明の一実施例を示すものであ
り、第４図ないし第６図はこの精製炉の煙道口部分を示
す図である。また第７図は本発明を用いた銅の製錬装置
の概要を示す平面図、第８図ないし第10図は精製炉にお
ける粗銅の受け入れ、酸化、還元、およびアノードの鋳
造での傾転状態を示す断面図、第11図は精製炉における
操業の一例を表すタイムテーブル、第12図は操業の他の
例を示すタイムテーブル、第13図および第14図はそれぞ
れ従来の銅の製錬装置の一例を示す側面図および平面図
である。１……熔錬炉、２……分離炉、３……製銅炉、４……精製炉、5A,5B……樋、６……ランス、７……電極、８……保温炉、９……レードル、 10……クレーン、 21……炉体、 21a……鏡板、21b……胴部、 22……ガイドリング、23……支持輪、 24……傾転歯車、25……駆動装置、 26……バーナー、27……羽口、 28……出湯口、29……装入口、30……煙道口、 31……カバー、 32……樋、 32A……樋端部、32B……冷却水流路、 33……主樋、34……分岐樋、Ｍ……カワ、Ｓ……カラミ、Ｃ……粗銅。

フロントページの続き (56)参考文献特開昭59−110716（ＪＰ，Ａ) 実開昭58−15649（ＪＰ，Ｕ) 「講座・現在の金属学製錬編第２巻非鉄金属製錬」社団法人日本金属学会（昭57．７．10）ｐ94−97 (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C22B 15/00

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】筒状の胴部とその両端の鏡板から成る炉体
がその軸線を水平にして該軸線を回転中心として回動自
在に支持され、この炉体の胴部には溶銅の受け入れ口が
周方向に延びるように形成され、この受け入れ口の上方
位置には溶銅を供給する樋が端部を上記受け入れ口に臨
ませて設置されているとともに、上記受け入れ口は炉体
の排気口を兼ねており、炉体の傾動範囲に対応して上記
受け入れ口を覆う排気ダクトが設けられていることを特
徴とする銅の精製炉。
【請求項２】上記樋の上記受け入れ口に臨む端部は水冷
ジャケット構造となっていることを特徴とする請求項１
に記載の銅の精製炉。