JP3984165B2 - 懸濁融解炉への固体原料および酸化ガスの供給方法および装置 - Google Patents

Description

【０００１】
本発明は、少なくとも微細に粉砕した硫化金属精鉱を含む微細に砕いた固体原料を酸素添加した酸化ガスとともに懸濁融解炉へ供給する装置に関する。
【０００２】
銅、ニッケルおよび鉛などの、微細に粉砕した硫化金属精鉱からの精錬において、一般には以下に示す構成要素を含む懸濁融解炉が使用される。構成要素は、垂直反応シャフトおよび垂直排気ガス吸上げシャフトであり、これらが水平沈降タンクにより相互に接続されている。金属精鉱は、主に垂直反応シャフト内で融解され、垂直反応シャフトの頂上部から、金属精鉱、酸素添加ガス、スラグ形成剤および循環工程から得られる排煙ダストが供給される。懸濁融解炉の沈降タンクでは、融解した供給原料は、製錬反応の結果として、少なくとも２つの溶融相をもたらす。その溶融相には、スラグ相および硫化マット相がある。さらに、選択した製錬条件次第では、スラグ相の下には硫化マット相の代わりに融解した未加工の金属相を生成することも可能である。
【０００３】
懸濁融解炉に供給される材料の反応、すなわち固体原料、精鉱、スラグ形成剤および排煙ダストと酸素添加ガスとの反応を有利に起こさせるために、固体およびガスを反応させる精鉱バーナが開発されている。このタイプのバーナは、米国特許第4392885号に記載されていて、主に放射状の隔壁によって、ガスが３つ以上の枝流に分かれている。これらの枝流は、装置の中間部に供給される固体原料に向けられ、製錬反応を行うため、側面すべてに実質的に向けられる。他のそのような精鉱バーナが米国特許第5133801号に記載されている。この精鉱バーナは、酸素添加ガスの一部を固体原料循環の中間部に流し、これによって、固体原料は２つの別々のガス流の間で懸濁融解炉に流れる。同様のバーナが、たとえば、米国特許第5358222号, 第5362032号, 第5542361号および第5674310号にも記載されている。これらの精鉱バーナにおいて、固体原料への酸素添加ガスの混合と、燃焼とは、両方とも同じ空間、すなわち懸濁融解炉の反応シャフトで生じる。わずかな程度でも混合が始まると、直ちに燃焼が起こる。すなわち、固体原料が酸素添加ガスと混じり合い、固体原料の発火温度に達すると、燃焼がすぐに開始される。この初期段階では、過剰な酸素量がその反応に提供されるため、強い過酸化が固体原料に生じる。一方、懸濁融解炉における製錬工程の調整は酸素不足に基づくものであるため、精錬工程が終了に向かうと、酸素は不十分にしか残されていず、固体原料の一部は不完全燃焼のままとなってしまう。かかる過酸化燃焼および不完全燃焼の生成物は、反応シャフトの下に位置する融解したスラグ相およびマット相内で反応する。しかしながら、最も微細に粉砕され最も強く酸化された一部の燃焼生成物は、この反応に関与せず、懸濁融解炉の沈降タンクに、そのままの状態でガスとともに存続する。この部分は、とりわけ、銅の揮発成分など、ほとんどの揮発性物質を含む。
【０００４】
微細に粉砕した燃焼生成物の量は懸濁融解炉に供給される全供給重量の約20%であり、燃焼生成物は銅と鉄のほぼすべてを酸化した状態で含む。この燃焼生成物の約半分は、懸濁融解炉の吸上げシャフトを経て、懸濁融解炉に接続した廃熱ボイラに送り、燃焼生成物の残る半分は沈降タンクおよび懸濁融解炉の吸上げシャフトに残り、沈降タンクおよび懸濁融解炉の吸上げシャフトの壁面に設けられたライニングの表面上に残る。壁のライニングからは、沈降タンクに位置する融解したスラグ相の表面に燃焼生成物が流下する。すると融解したスラグ相は、実質的に懸濁融解炉全体にわたって酸化相と平衡状態になる。酸化相は約25〜35重量パーセントの酸化銅を含む。この平衡条件によれば、スラグ相の銅含有量は懸濁融解炉全体にわたって高く保たれ、とりわけ、融解したスラグ相を通常懸濁融解炉から排出する吸上げシャフトの直下で高く保たれる。
【０００５】
たとえば、米国特許第4493732号に記載された方式によって一様でない酸化反応特性を改良する試みがなされている。この試みは、融解される粒子および反応ガスを特殊な混合領域においてある化学量比に混合し、これによって、過圧された懸濁を生成する。そのとき生成した懸濁は、加速ジェットを介して反応空間に供給される。反応空間には、懸濁の供給の外側から反応ガスも供給し、これによって懸濁を発火点に到達させる。しかしながら、そのように過圧された懸濁の使用は、爆発の危険があることから、有効でない。
【０００６】
本発明は、従来技術の欠点をなくし、微細に粉砕した固体および酸素添加ガスを懸濁融解炉に供給する改良した装置を実現することを目的とする。本装置によれば、供給原料の燃焼生成物を従前より一様なものとすることができる。本発明の実質的で新規な特徴は添付した特許請求の範囲に記載する。
【０００７】
本発明による固体および酸化ガスを懸濁融解炉に供給する装置では、懸濁融解炉に供給された酸素添加ガスの少なくとも一部は、懸濁融解炉に供給された微細に粉砕した固体原料と接触させ、これによって、懸濁融解炉の反応室に酸化ガスおよび微細に粉砕した固体が流れる前に実質的に一様な懸濁を生成する。懸濁が発火しないようにするために、懸濁融解炉の反応室に懸濁が到達するとき、懸濁速度を実質的に懸濁の燃焼速度より速く保つ。
【０００８】
本発明による装置に関して、固体および酸化ガスを懸濁融解炉に供給するために、微細に粉砕した固体原料が、精鉱供給管を通して供給される。この固体原料は、少なくともある硫化金属精鉱とスラグ形成剤とを含むが、製錬工程において循環される排煙ダストも含んでよく、場合によっては懸濁融解炉に供給される硫化マットも含んでよい。精鉱供給管は、さらに機械的に懸濁生成室に接続される。精鉱供給管において、懸濁室の接続部近傍に、懸濁融解炉に供給された固体原料を懸濁生成室の壁面に向けて分配する精鉱分配器を設置してもよい。懸濁融解炉には空気、酸素富化空気または酸素を含む酸化ガスが供給され、その少なくとも一部が、懸濁生成室の壁面に設置されたノズルを介して懸濁生成室に案内される。さらに、懸濁生成室は、精鉱供給管の反対側の端部で懸濁融解炉の供給開口部に接続され、これによって固体および酸化ガスの形成した懸濁は懸濁生成室から直接懸濁融解炉の反応室へ自由に流入可能である。
【０００９】
懸濁生成室は一つの部屋を構成し、その壁面には、少なくとも一つのレベルにノズルを設置するが、好ましくは、反応室の開口部から様々な距離にある複数のレベルにノズルを設置する。一様な懸濁を得るために、実質的に懸濁融解炉の反応室の供給開口部から等距離の、懸濁生成室の壁の両側に複数のノズルを設置し、これによって、懸濁融解炉の反応室の開口部から実質的に等距離に配されたノズルは、互いに実質的に等間隔で有利に設置される。懸濁生成室の壁において、ノズルが有利に設置され、その結果、ノズルの用意された領域は少なくとも懸濁生成室の壁の全長の80%であり、有利には少なくとも懸濁生成室の壁の全長の90%である。
【００１０】
懸濁生成室の壁に設置したノズルは、以下のように方向付けられる。すなわち、懸濁流の方向に対するノズル角は、懸濁融解炉の反応室の開口部から実質的に等距離に置かれたノズルについては実質的に等しくするが、懸濁融解炉の反応室の開口部からの距離に応じて懸濁流の方向に対するノズル角の大きさを徐々に小さくし、懸濁融解炉の反応室の開口部に最も近く設置されるノズルにおいてノズル角を最小にする。ノズルは有利には懸濁生成室の壁に設置され、これによってノズルから流れるガスは懸濁生成室の中間部分に向かって実質的に放射状に流れる。またノズルの少なくとも一部は、隣接するノズルに対して接線方向に向けて配置してもよく、その場合、ガスの少なくとも一部は懸濁生成室の壁に向かって流れる。
【００１１】
懸濁生成室の壁に設置したノズルの懸濁流の方向に対するノズル角は、有利には30度〜90度の範囲内で変化する。これにより、ノズル角は、懸濁生成室のうち固体が供給される側の端部で最大であり、懸濁生成室のうち懸濁融解炉の反応室に懸濁を流し込む側の端部で最小となる。有利には懸濁流の方向に対するノズル角は、固体の供給点の近くで最大にする。なぜなら、その場合酸化ガスは有利なことに、懸濁生成室の壁の近傍に流される固体と急速に混合されるからである。懸濁融解炉の反応室に向かって進むにつれてノズル角の大きさを小さくなることにより、懸濁の流速は十分に速く保たれ、これによって、懸濁が懸濁融解炉の反応室に到達する前に発火することはない。
【００１２】
本発明によれば、懸濁融解炉に供給される懸濁の生成室は、有利には実質的に円形の断面を有し、実質的に垂直の姿勢に設置され、これによって、懸濁生成室の上端部に固体が供給され、生成された懸濁は懸濁生成室の下端から除去される。さらに、懸濁融解炉に供給される酸化ガス流の方向に関して、酸化ガスの循環が実質的に全方向から懸濁生成室を囲むように、懸濁生成室は有利に設置される。したがって酸化ガスは、壁の両側に用意したノズルを通す方法であっても、実質的に懸濁生成室に自由に流入可能である。
【００１３】
また使用した懸濁生成室は、実質的に環状の形の部屋にすることができ、その場合、懸濁融解炉に供給された酸化ガスは、２つのバッチとして懸濁生成室に案内される。すなわち、懸濁生成室に供給される酸化ガスの一部は懸濁生成室の内壁に設置したノズルを介して懸濁生成室に案内され、もう一部の酸化ガスは懸濁生成室の外壁に設置したノズルを介して案内される。
【００１４】
本発明を以下に添付した図面を参照しながらより詳細に説明する。
【００１５】
図１によれば、懸濁融解炉の反応室1の頂上部において、懸濁融解炉に固体2および酸化ガス3を供給する管が設置されている。管2からの固体を懸濁融解炉の反応室に案内する前に、固体は機械的に管2に接続された懸濁生成室5に送られ、懸濁生成室5は実質的に円形である。懸濁生成室5の壁には、管3から流入する酸化ガスを懸濁生成室5に案内するノズル6を設置する。懸濁流の方向8に対するノズル6のノズル角は、徐々に小さくして、これにより、ノズル角は懸濁融解炉の反応室1の最も近くに設置されたノズルにおいて最小にする。懸濁生成室5には管2の反対側の端部で懸濁融解炉の反応室1の供給開口部7と接続される。このように懸濁生成室5において生成された懸濁は、懸濁融解炉の反応室1に直接自由に流入可能である。
【００１６】
図２による実施例は、図１に示した装置から派生したものであり、懸濁生成室11の断面を実質的に環状の形にしたものである。その場合、懸濁生成室11は、外壁12と内壁13を有する。外壁12と内壁13の両方には、懸濁融解炉に供給される酸化ガスを懸濁生成室11に供給するように案内するノズル6が用意されている。管3から流れる酸化ガスの一部は、管14に沿って懸濁生成室11の内壁13に案内され、さらに懸濁生成室11にノズル6を介して案内されている。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の好ましい実施例の部分的な断面を示す概略側面図である。
【図２】 本発明の他の好ましい実施例の部分的な断面を示す概略側面図である。

Claims (8)

1. 少なくとも硫化金属精鉱を含む微細に粉砕した固体および酸素添加の酸化ガスを懸濁融解炉に供給し、固体および酸化ガスを前記懸濁融解炉に案内する部材を含み、前記懸濁融解炉の反応室に供給される固体および酸化ガスを供給する前記懸濁融解炉の供給開口部には、固体および酸化ガスを含む懸濁用の懸濁生成室が設置され、該懸濁生成室では、前記固体および前記酸化ガスの少なくとも一部を前記懸濁融解炉の反応室に流す前に混合して懸濁を生成可能であり、前記懸濁生成室は、前記精鉱供給管の反対側の端部で前記懸濁融解炉の前記供給開口部に接続され、前記固体および前記酸化ガスの形成した前記懸濁は、前記懸濁生成室から直接、前記懸濁融解炉の前記反応室に自由に流入し、前記酸化ガスを実質的にすべての方向で前記懸濁生成室に流入させる場合、該懸濁生成室の壁には、前記反応室の前記供給開口部からの距離が異なる複数の位置にそれぞれのノズルが設置される供給装置において、前記懸濁流の方向に対する前記懸濁生成室の壁に設置された前記ノズルのノズル角度は、前記懸濁融解炉の反応室の前記供給開口部からの該ノズルの距離に依存することを特徴とする微細に粉砕した固体の供給装置。
2. 請求項１に記載の装置において、前記懸濁生成室の壁に設置した前記ノズルであって、実質的に前記懸濁融解炉の反応室の前記供給開口部から等距離にあるものは、実質的に互いに等間隔に設置されていることを特徴とする装置。
3. 請求項１または２に記載の装置において、前記懸濁流の方向に対する、前記懸濁生成室の壁に設置された前記ノズルのノズル角度は、30度〜90度の範囲内であることを特徴とする装置。
4. 請求項１に記載の装置において、前記懸濁流の方向に対する、前記懸濁生成室の壁に設置された前記ノズルのノズル角度は、前記懸濁融解炉の前記反応室の前記供給開口部から前記ノズルまでの距離に依存することを特徴とする装置。
5. 請求項１ないし４のいずれかに記載の装置において、ノズルが設けられた前記懸濁生成室の領域は、前記懸濁生成室の壁の全長の少なくとも80%を占めることを特徴とする装置。
6. 請求項１ないし５のいずれかに記載の装置において、ノズルが設けられた前記懸濁生成室の領域は、前記懸濁生成室の壁の全長の少なくとも90%を占めることを特徴とする装置。
7. 請求項１ないし６のいずれかに記載の装置において、前記懸濁生成室は、断面を実質的に円形とすることを特徴とする装置。
8. 請求項１ないし７のいずれかに記載の装置において、前記懸濁生成室は、断面を実質的に環状の形とすることを特徴とする装置。

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