JP4736226B2 - Non-ferrous metal smelting furnace - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、非鉄金属製錬炉に関し、さらに詳しくは非鉄金属製錬炉の構造に関する。
【0002】
【従来の技術】
非鉄金属の製錬プロセスとして、アイザスメルト(Isasmelt)法やオースメルト(Ausmelt)法が実用化されている。これらの製錬プロセスでは、マット(メタルまでの製錬過程で生成する硫化物形態の中間生成物)およびメタルのうちの少なくとも1種およびスラグからなる熔体中で、原料鉱石と製錬反応用ガスとに製錬反応を起こさせる。そして、上記製錬反応によって生成した反応生成ガスを含む排ガスを炉外へ排出する。それとともに、同じく生成した、マットおよびメタルのうちの少なくとも1種を回収し、スラグを排出する。これらはそれぞれ、各処理工程で適宜処理する。
【0003】
図5は、上記製錬プロセスで用いる非鉄金属製錬炉の概略透視図である。図5において、非鉄金属製錬炉は、炉体が縦型円筒状であり、原料装入口11とランス挿入口12と排気口13とを炉頂部10に有し、さらに反応床部20を有する。ここで、原料装入口11は、マットおよびメタルのうちの少なくとも1種およびスラグからなる熔体21に落下・供給できるように原料鉱石を装入するためのものである。また、ランス挿入口12からは、熔体21の中に浸漬した先端31aから製錬反応用ガスを吹き込むランス31を挿入し、排気口13から上記排ガスを炉外へ排出する。さらに、反応床部20では、熔体21を蓄えるとともに、熔体21に供給された原料鉱石と吹き込まれた製錬反応用ガスとに製錬反応を起こさせる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
図5に示す非鉄金属製錬炉では、用いる原料鉱石が微細な場合には、該原料鉱石の一部が排ガスとともに排気口13に吸引され煙灰となる。このため、製錬反応効率が低下したり、煙灰の付着によって煙道閉塞のトラブルが起きるという問題点があった。この問題点に対しては、従来、原料鉱石を装入前に予めペレタイザーなどで造粒して粒径を大きくしたり、炉内水平断面積を大きくして排ガスの流速を遅くしたりすることにより原料鉱石を排気口13に飛散しにくくするなどの対策が取られていたが、充分な解決には至らなかった。
【0005】
また、原料装入口11やランス挿入口12から排ガスの一部が吹き出したり、原料装入口11やランス挿入口12が煙灰の付着により閉塞される恐れがあるという問題点があった。この問題点に対しては、炉頂部10付近の負圧を大きめにして操業するなどの対策が取られていたが、排ガスの量が多くなり排ガス処理の負荷が増大するという別の問題点が生じる。
【0006】
本発明の目的は、上記問題点を解消し、すなわち原料鉱石を造粒したり、排ガスの流速を遅くしたり、炉頂部付近の負圧を大きめにしたりしなくても、つまり通常の操業条件で、(1)原料鉱石が煙灰となりにくい、従って製錬反応効率も優れる、(2)原料装入口やランス挿入口から排ガスが吹き出しにくい、(3)原料装入口やランス挿入口が煙灰で閉塞されにくい非鉄金属製錬炉を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、上記課題を解決するため鋭意研究を行った結果、従来の非鉄金属製錬炉では原料鉱石と排ガスとが炉内で実質的に向流接触することに着目し、本発明を完成するに至った。
【0008】
すなわち、本発明の非鉄金属製錬炉は、その第1、2発明によれば次の通りである。
【0009】
第1発明の非鉄金属製錬炉は、マットおよびメタルのうちの少なくとも1種、およびスラグからなる熔体に落下・供給するために原料鉱石を装入する原料装入口と、該熔体を蓄えるとともに、該熔体に供給された該原料鉱石と該熔体の中に吹き込まれた製錬反応用ガスとに製錬反応を起こさせる反応床部と、該熔体の中に浸漬した先端から該製錬反応用ガスを吹き込むランスを挿入するランス挿入口と、該製錬反応によって生成した反応生成ガスを含む排ガスを炉外へ排出する排気口とを有し、炉内を負圧とした従来の非鉄金属製錬炉において、該非鉄金属製錬炉は、前記原料装入口と前記ランス挿入口が設けられた天井部および反応床部を備え、該原料挿入口からの前記原料鉱石の落下経路および前記ランスが存在する製錬反応部と、該反応床部が水平横方向に延長して形成されており、かつ、前記製錬反応部から離間して前記排気口が設けられた天井部を備える熔体静置部とを有し、安定した流れとなった前記排ガスが、該熔体静置部を通じて、前記排気口に流れ、前記製錬反応部における前記原料装入口からの前記原料鉱石の落下経路および前記ランスが存在する空間と相違する空間を経路とし、前記原料鉱石と炉内で接触することなく、炉外に排出されるように構成されていることを特徴とする。なお、上記「相違する」とは、安定した流れとなった排ガスの経路が原料鉱石の上記落下経路およびランスが存在する空間と相違することを意味する。
【0010】
第2発明の非鉄金属製錬炉は、原料装入口と、ランスと、ランス挿入口と、排気口とが天井部に設けられている、炉内を負圧にした、従来の縦型円筒状の非鉄金属製錬炉において、前記天井部から上下方向に伸長し、前記原料装入口からの前記原料鉱石の落下経路および前記ランスが存在する空間と、前記排ガスが前記排気口へと流れる経路とを隔てる隔壁が設けられ、安定した流れとなった前記排ガスが、前記原料鉱石と炉内で接触することなく、炉外へ排出されるように構成されていることを特徴とする。この場合も、安定した流れとなった排ガスの経路が原料鉱石の上記落下経路およびランスが存在する空間と相違することとなる。
【0011】
【発明の実施の形態】
第1発明の非鉄金属製錬炉は、製錬反応によって生成した反応生成ガスを含む排ガスが、原料装入口からの原料鉱石の落下経路およびランスが存在する空間と相違する空間を経路として流れるように、原料装入口とランス挿入口が形成されている天井部とは異なる天井部もしくは同じ天井部でも離隔された部分に排気口が設けられている。また、第2発明の非鉄金属製錬炉は、排ガスが上記のように流れるように、原料装入口からの原料鉱石の落下経路およびランスが存在する空間と排ガスが排気口へと流れる経路とを隔てる隔壁が天井部から上下方向に伸長するように設けられている。
【0012】
本発明の非鉄金属製錬炉(第1、2発明)の具体的な実施態様には例えば次のものが挙げられる。なお、これらの具体的な実施態様は、非鉄金属製錬炉の設置場所や他設備を含めたレイアウトなどの条件によって適宜選択される。
【0013】
(1)図1は、第1発明の第1実施態様の非鉄金属製錬炉を示す概略透視図である。図1に示す非鉄金属製錬炉は、縦型円筒状の製錬反応部40と熔体静置部50とを有する。ここで、製錬反応部40は、原料装入口11およびランス挿入口12を天井部に、そして反応床部20を有し、原料鉱石と製錬反応用ガスとに製錬反応を起こさせる。また、熔体静置部50は、反応床部20を水平横方向に延長して形成し、排ガスを炉外へ排出する排気口51を天井部に有する。そして、製錬反応を終了した熔体を熔体静置部50で静置する(熔体面の位置を鎖線で示した)。そのため、原料装入口11からの原料鉱石の落下経路Smおよびランス31が存在する空間Sl と相違する空間を経路Seとして排ガスが排気口51に流れる。
【0014】
(2)図2は、第1発明の第2実施態様の非鉄金属製錬炉を示す概略透視図である。図2に示す非鉄金属製錬炉は、製錬反応部60と熔体静置部70とを有する。ここで、製錬反応部60は、原料装入口11およびランス挿入口12を天井部に、そして反応床部20を有し、図1における製錬反応部40と同様に原料鉱石と製錬反応用ガスとに製錬反応を起こさせる。また、熔体静置部70は、製錬反応部60を水平横方向に延長して形成し、排ガスを炉外へ排出する排気口71を天井部に有する。そして、製錬反応を終了した熔体(熔体面の位置を鎖線で示した)を熔体静置部70で静置する。そのため、原料装入口11からの原料鉱石の落下経路Smおよびランス31が存在する空間Sl と相違する空間を経路Seとして排ガスが排気口71に流れる。
【0015】
(3)図3は、第2発明の一実施態様の非鉄金属製錬炉を示す概略透視図である。図3に示す非鉄金属製錬炉は、図5と同様の非鉄金属製錬炉において、原料装入口11からの原料鉱石の落下経路Smおよびランス31が存在する空間Slと排ガスが流れる経路Seとを隔てる隔壁81が天井部から上下方向に伸長するように設けられている。そのため、上記経路Smおよび上記空間Sl と相違する空間を経路Seとして排ガスが排気口13に流れる。なお、熔体面の位置を図3に鎖線で示した。
【0016】
本発明の非鉄金属製錬炉は、例えば次のように用いる。すなわち、まず、製錬反応部の反応床部に(熔体静置部があれば必然的に熔体静置部にも)熔体を蓄える。次に、製錬反応ガスを吹き込むためのランスをランス挿入口から炉内に挿入し、ランスの先端を上記熔体に浸漬する。この後、製錬反応に必要な固体原料鉱石を、通常は溶剤とともに、原料装入口から炉内に装入する。それと同時に、ランスの先端から製錬反応ガスを吹き込む。そうすることにより、反応床部で製錬反応が起こる。そして、この製錬反応によって生成した反応生成ガスを含む排ガスを排気口から炉外へ排出する。それとともに、同じく生成した、マットおよびメタルのうちの少なくとも1種を回収し、スラグを排出する。
【0017】
本発明の非鉄金属製錬炉は上記した通りであるため、排ガスが原料鉱石と炉内で実質的に向流接触しない。従って、通常の操業条件でも、(1)原料鉱石が煙灰となりにくく、製錬反応効率も向上する、(2)原料装入口やランス挿入口から排ガスが吹き出しにくい、(3)原料装入口やランス挿入口が煙灰で閉塞されにくい。
【0018】
【実施例】
[実施例1]
図4は、基本的に図1と同じ非鉄金属製錬炉に寸法を示したものであるが、この小型非鉄金属製錬炉を用いて、銅マットを金属銅まで製錬する試験を行った。
【0019】
深さ600mmの熔体(銅マット。熔体面の位置を鎖線で示した)を反応床部20と熔体静置部50に蓄えて試験を開始し、4日間以上中断することなく製錬した。そして、反応床部20と熔体静置部50に金属銅およびスラグからなる熔体を生成させた。この際、原料鉱石である銅マットは、平均粒度が20mmのものを溶剤とともに連続的に装入した。銅マットの装入速度や、製錬反応部40の天井部付近の負圧などの試験条件は従来と同様とした。
【0020】
試験中において、原料装入口11およびランス挿入口12からのガスの吹き出しや、原料装入口11およびランス挿入口12の煙灰による閉塞は観察されなかった。また、試験後において、排気口51の内径はほとんど変わっていなかった。
【0021】
【発明の効果】
本発明によれば、通常の操業条件で、(1)原料鉱石が煙灰となりにくい、従って製錬反応効率も優れる、(2)原料装入口やランス挿入口から排ガスが吹き出しにくい、(3)原料装入口やランス挿入口が煙灰で閉塞されにくい非鉄金属製錬炉を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1発明の非鉄金属製錬炉の第1実施態様の概略透視図である。
【図2】第1発明の非鉄金属製錬炉の第2実施態様の概略透視図である。
【図3】第2発明の非鉄金属製錬炉の一実施態様の概略透視図である。
【図4】実施例1で用いた非鉄金属製錬炉の概略透視図である。
【図5】従来の非鉄金属製錬炉の概略透視図である。
【符号の説明】
10 炉頂部
11 原料装入口
12 ランス挿入口
13、51、71 排気口
20 反応床部
21 熔体
31 ランス
31a ランス先端
40、60 製錬反応部
50、70 熔体静置部
81 隔壁
Sm 原料装入口からの原料鉱石の落下経路
Sl ランス近傍の空間
Se 排ガスの経路[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a non-ferrous metal smelting furnace, and more particularly to the structure of a non-ferrous metal smelting furnace.
[0002]
[Prior art]
As a smelting process for non-ferrous metals, the Isasmelt method and the Ausmelt method have been put into practical use. In these smelting processes, raw materials ores and smelting reactions are used in slag, a mat (intermediate product in the form of sulfides generated in the smelting process up to metal) and at least one of metals. Cause smelting reaction with gas. And the exhaust gas containing the reaction product gas produced | generated by the said smelting reaction is discharged | emitted out of a furnace. At the same time, at least one of the mat and metal produced in the same manner is recovered and the slag is discharged. Each of these is appropriately processed in each processing step.
[0003]
FIG. 5 is a schematic perspective view of a non-ferrous metal smelting furnace used in the smelting process. In FIG. 5, the nonferrous metal smelting furnace has a vertical cylindrical furnace body, has a
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
In the nonferrous metal smelting furnace shown in FIG. 5, when the raw material ore used is fine, a part of the raw material ore is sucked into the
[0005]
In addition, there is a problem that a part of the exhaust gas blows out from the
[0006]
The object of the present invention is to solve the above problems, that is, without granulating the raw ore, slowing the exhaust gas flow rate, or increasing the negative pressure near the top of the furnace, that is, normal operating conditions. (1) Raw material ore is unlikely to become smoke ash, so smelting reaction efficiency is excellent, (2) Exhaust gas is difficult to blow out from the raw material inlet and lance insertion port, and (3) Raw material inlet and lance insertion port are blocked with smoke ash It is to provide a non-ferrous metal smelting furnace that is difficult to be performed.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
As a result of intensive studies to solve the above problems, the present inventor has paid attention to the fact that the raw ore and exhaust gas are substantially countercurrently contacted in the furnace in the conventional non-ferrous metal smelting furnace, It came to be completed.
[0008]
That is, the nonferrous metal smelting furnace of the present invention is as follows according to the first and second inventions.
[0009]
A non-ferrous metal smelting furnace according to a first aspect of the present invention stores at least one of a mat and a metal, and a raw material charging port for charging raw material ore to drop and supply the molten metal comprising slag, and stores the molten material. And a reaction bed for causing a smelting reaction between the raw ore supplied to the melt and a smelting reaction gas blown into the melt, and a tip immersed in the melt. a lance insertion opening for inserting a lance for blowing the formulation smelting reaction gas, possess an exhaust port for discharging exhaust gas containing the reaction product gas produced by the formulation smelting reaction out of the furnace, and the furnace negative pressure In a conventional non-ferrous metal smelting furnace, the non-ferrous metal smelting furnace includes a ceiling part provided with the raw material inlet and the lance insertion port and a reaction bed, and the falling of the raw material ore from the raw material insertion port. and smelting reaction portion that exists route and the lance, the reflected Floor portion is formed to extend in the horizontal transverse direction, and, and a熔体static part comprising a roof portion of the exhaust port is provided apart from the smelting reaction unit, stable flow The exhaust gas thus formed flows through the melt stationary part to the exhaust port, and is a space different from the space where the raw ore falling path from the raw material charging inlet and the lance exist in the smelting reaction part. was a path without contacting with the ore and the furnace, characterized in that it is configured to be discharged out of the furnace. In addition, the above “differing” means that the path of the exhaust gas having a stable flow is different from the space where the raw ore falls and the lance exists.
[0010]
The non-ferrous metal smelting furnace of the second invention is a conventional vertical cylindrical shape in which a raw material charging inlet, a lance, a lance insertion opening, and an exhaust opening are provided in the ceiling , and the furnace has a negative pressure. In the non-ferrous metal smelting furnace, a space extending in the vertical direction from the ceiling part, the space where the raw ore falls from the raw material inlet and the lance exists, and the path through which the exhaust gas flows to the exhaust port A partition wall is provided , and the exhaust gas in a stable flow is configured to be discharged outside the furnace without contacting the raw material ore in the furnace . Also in this case, the path of the exhaust gas having a stable flow is different from the space where the above-described dropping path of the raw ore and the lance exist.
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Ferrous metal smelting furnace of the first invention, exhaust gas containing the reaction product gas produced by the smelting reactions, flows through the space to space and the phase differences which exist dropping path and lance ore from the raw material charging hole as a path Thus, the exhaust port is provided in the ceiling part different from the ceiling part in which the raw material loading inlet and the lance insertion port are formed or in a part separated by the same ceiling part . In addition, the non-ferrous metal smelting furnace of the second aspect of the present invention has a path where the raw ore falls from the raw material inlet and a space where the lance exists and a path where the exhaust gas flows to the exhaust port so that the exhaust gas flows as described above. A partition wall is provided so as to extend vertically from the ceiling .
[0012]
Specific embodiments of the non-ferrous metal smelting furnace of the present invention (first and second inventions) include, for example, the following. These specific embodiments are appropriately selected depending on conditions such as the installation location of the nonferrous metal smelting furnace and the layout including other equipment.
[0013]
(1) FIG. 1 is a schematic perspective view showing a non-ferrous metal smelting furnace according to a first embodiment of the first invention. The nonferrous metal smelting furnace shown in FIG. 1 has a vertical cylindrical
[0014]
(2) FIG. 2 is a schematic perspective view showing the non-ferrous metal smelting furnace of the second embodiment of the first invention. The nonferrous metal smelting furnace shown in FIG. 2 has a
[0015]
(3) FIG. 3 is a schematic perspective view showing a non-ferrous metal smelting furnace of one embodiment of the second invention. The non-ferrous metal smelting furnace shown in FIG. 3 is the same non-ferrous metal smelting furnace as in FIG. 5, the path S m of the raw ore from the
[0016]
The nonferrous metal smelting furnace of the present invention is used, for example, as follows. That is, first, the melt is stored in the reaction bed portion of the smelting reaction portion (necessarily also in the melt stationary portion if there is a melt stationary portion). Next, a lance for blowing the smelting reaction gas is inserted into the furnace through the lance insertion port, and the tip of the lance is immersed in the melt. Thereafter, the solid raw material ore necessary for the smelting reaction is usually charged into the furnace together with the solvent from the raw material inlet. At the same time, smelting reaction gas is blown from the tip of the lance. By doing so, a smelting reaction takes place in the reaction bed. And the exhaust gas containing the reaction product gas produced | generated by this smelting reaction is discharged | emitted from an exhaust port outside a furnace. At the same time, at least one of the mat and metal produced in the same manner is recovered and the slag is discharged.
[0017]
Since the non-ferrous metal smelting furnace of the present invention is as described above, the exhaust gas does not substantially counter-contact with the raw material ore in the furnace. Therefore, even under normal operating conditions, (1) the raw ore is less likely to become smoke ash and the smelting reaction efficiency is improved, (2) the exhaust gas is difficult to blow out from the raw material inlet and the lance insertion port, (3) the raw material inlet and lance The insertion slot is not easily blocked by smoke ash.
[0018]
【Example】
[Example 1]
FIG. 4 shows the dimensions of the same non-ferrous metal smelting furnace as in FIG. 1, but using this small non-ferrous metal smelting furnace, a test was conducted to smelt copper matte to metallic copper. .
[0019]
A 600 mm deep melt (copper mat. The position of the melt surface is indicated by a chain line) is stored in the
[0020]
During the test, no gas was blown out from the raw
[0021]
【The invention's effect】
According to the present invention, under normal operating conditions, (1) the raw material ore is unlikely to become smoke ash, and thus the smelting reaction efficiency is excellent, (2) the exhaust gas is difficult to blow out from the raw material charging port or the lance insertion port, (3) the raw material It is possible to provide a non-ferrous metal smelting furnace in which the charging port and the lance insertion port are not easily blocked by smoke ash.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic perspective view of a first embodiment of a non-ferrous metal smelting furnace of the first invention.
FIG. 2 is a schematic perspective view of a second embodiment of the non-ferrous metal smelting furnace of the first invention.
FIG. 3 is a schematic perspective view of one embodiment of a non-ferrous metal smelting furnace of the second invention.
4 is a schematic perspective view of the non-ferrous metal smelting furnace used in Example 1. FIG.
FIG. 5 is a schematic perspective view of a conventional non-ferrous metal smelting furnace.
[Explanation of symbols]
10
Claims (2)
該非鉄金属製錬炉は、前記原料装入口と前記ランス挿入口が設けられた天井部および反応床部を備え、該原料挿入口からの前記原料鉱石の落下経路および前記ランスが存在する製錬反応部と、該反応床部が水平横方向に延長して形成されており、かつ、前記製錬反応部から離間して前記排気口が設けられた天井部を備える熔体静置部とを有し、
安定した流れとなった前記排ガスが、該熔体静置部を通じて、前記排気口に流れ、前記製錬反応部における前記原料装入口からの前記原料鉱石の落下経路および前記ランスが存在する空間と相違する空間を経路とし、前記原料鉱石と炉内で接触することなく、炉外に排出されるように構成されていることを特徴とする非鉄金属製錬炉。At least one of a mat and a metal, and a raw material inlet for charging raw ore for dropping and supplying to the melt consisting of slag, and the raw material supplied to the melt while storing the melt Insert a reaction bed that causes a smelting reaction between the ore and the smelting reaction gas blown into the melt, and a lance that blows the smelting reaction gas from the tip immersed in the melt. A non-ferrous metal smelting furnace having a lance insertion port and an exhaust port for exhausting exhaust gas containing the reaction product gas generated by the smelting reaction to the outside of the furnace,
The non-ferrous metal smelting furnace includes a ceiling part and a reaction bed part provided with the raw material inlet and the lance insertion port, and a smelting process in which the raw ore dropping path from the raw material insertion port and the lance exist. A reaction section, and a melt stationary section provided with a ceiling section in which the reaction bed section is formed to extend in a horizontal and lateral direction and is spaced apart from the smelting reaction section and provided with the exhaust port. Have
The exhaust gas became steady stream, through該熔body static portion, flows into the exhaust port, a space in which the dropping path and the lance of the ore from the raw material charging hole in the smelting reaction unit is present A non-ferrous metal smelting furnace, characterized in that it is configured so that a different space is used as a path and is discharged outside the furnace without contacting the raw ore in the furnace.
該非鉄金属製錬炉は、前記原料装入口と、前記ランス挿入口と、前記排気口とが設けられた天井部、および、反応床部を備え、
前記天井部から上下方向に伸長し、前記原料装入口からの前記原料鉱石の落下経路および前記ランスが存在する空間と、前記排ガスが前記排気口へと流れる経路とを隔てる隔壁が設けられ、安定した流れとなった前記排ガスが、前記原料鉱石と炉内で接触することなく、炉外へ排出されるように構成されていることを特徴とする非鉄金属製錬炉。At least one of a mat and a metal, and a raw material inlet for charging raw ore for dropping and supplying to the melt consisting of slag, and the raw material supplied to the melt while storing the melt Insert a reaction bed that causes a smelting reaction between the ore and the smelting reaction gas blown into the melt, and a lance that blows the smelting reaction gas from the tip immersed in the melt. A vertical cylindrical nonferrous metal smelting furnace having a lance insertion port for discharging and an exhaust port for discharging exhaust gas containing the reaction product gas generated by the smelting reaction to the outside of the furnace. In
The non-ferrous metal smelting furnace includes the raw material charging inlet, the ceiling portion provided with the lance insertion port, and the exhaust port, and a reaction bed portion,
A partition that extends in the vertical direction from the ceiling and separates a path where the raw ore falls from the raw material inlet and a space where the lance exists and a path through which the exhaust gas flows to the exhaust port is provided , and is stable. The non-ferrous metal smelting furnace is configured such that the exhaust gas that has flowed is discharged outside the furnace without contacting the raw material ore in the furnace.
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