JP5044642B2 - 陽極を冷却する方法および装置 - Google Patents

Description

詳細な説明

本発明は陽極鋳造に関連した陽極を冷却する方法および装置に関するものである。

乾式銅製錬工程の転換工程で生成された粗銅は、粗銅の硫黄含有量を削減するため、陽極炉でさらに精錬される。陽極炉での処理の後、溶融した銅を鋳型に注ぐことによって、銅は銅陽極に鋳造される。鋳造銅陽極は銅電解によって銅含有量99.99%超の銅陰極に精製される。現在、最も広く用いられている陽極鋳造設備は回転鋳造テーブルを含み、テーブルにはいくつかの、しばしば数十の鋳型が円形に配置される。一般に鋳造テーブルは冷却ユニットを備えていて、冷却ユニットで鋳造物はたとえば水によってその鋳型で冷却される。

陽極鋳造設備では、鋳型の陽極鋳造物はその表面が十分に固形化するまでは冷却できない。約1150℃の陽極鋳造物は、鋳型から外せるようにするため、一般に約700〜900℃の温度まで冷却する必要がある。陽極鋳造テーブルの回転中に陽極を冷却する方法が知られていて、そのため鋳造テーブルが停止する個所では、ノズルが陽極上方に配置されて陽極表面に冷却水を噴霧する。さらに、ノズルに関連してフードが配置され、冷却工程で発生する蒸気を取り除く。陽極は、陽極表面が十分に固形化した時にウォータージェットを陽極表面に向けることによって冷却されることが知られていて、陽極に向けられたウォータージェットによって陽極表面が損傷することはない。冷却水の噴霧によって、鋳造テーブルの冷却容量を鋳造容量が瞬間的に変化する間に調節することができ、そのため陽極を引き上げて冷却タンクへ移す前に陽極から所望の熱量を取り去ることができる。水の噴霧は鋳造状況によって制御され、たとえば鋳造工程の中断によって冷却が不要であれば、中断することができる。

冷却水量を増やして陽極の冷却を促進させようとする場合、過剰な冷却水による障害の問題が生じる。もしあまりにも多くの水が第１水冷地点に噴霧されると、沸騰水の影響によって陽極表面に断熱気泡水層が形成される。その後に水が追加されると、形成された気泡水層は冷却水が陽極表面に進行するのを妨げ、噴霧水は気泡水層を維持する役割を果たすだけである。このように問題は、陽極が鋳型にある間、陽極表面にたまった水を鋳型から除去することができずに、冷却工程が阻害されることである。水によって陽極の離脱準備が妨げられる、すなわち陽極を鋳型から持ち上げる時に水が陽極の下に移動するため、冷却後は水を陽極表面に少しも残すべきでない。陽極が再び鋳型内に下ろされた時、陽極底部に残った水によってたとえば視界を妨げる蒸気雲が発生する。

本発明の目的は、従来技術の欠点を除去し、陽極鋳造に関連して陽極冷却をより効果的にする新規な方法を実現することである。本発明の目的は特に、冷却工程間において陽極表面から冷却水を除去することによって冷却をより効果的にすることである。本発明の重要な新しい特長は添付の特許請求の範囲から明らかである。

本発明によって、陽極の冷却はより効果的になる。本発明によれば陽極は鋳造に関連して冷却されるので、溶融した金属は陽極鋳造ホイールの鋳型で鋳造され、陽極鋳造ホイールによって鋳型中の陽極鋳造物を陽極冷却ユニットに移動させ、冷却ユニットでは、少なくとも２つのステップで陽極表面に水を供給することによって陽極を冷却し、冷却後に陽極は離脱ユニットで鋳型から外され、冷却水の陽極表面からの除去は、陽極が冷却ユニットから取り出される前に少なくとも一度は冷却ステップ間の冷却ユニットにおいて行われる。各冷却ステップにおける冷却水の量を追加することができ、そのため陽極の温度は、多量の冷却水が追加されても鋳造工程を阻害することなく安全範囲内に維持される。本発明によれば、冷却水の陽極からの除去は、移動する陽極表面に、ウォータージェット、エアジェットなどの媒体ジェットを少なくとも２つのノズルを用いて、適切な角度、好ましくは陽極表面に対して20〜50度で向けることによって行われる。媒体を陽極表面に向けて加圧することによって、媒体は陽極が陽極鋳造ホイール内を移動する間に陽極表面に存在する過剰な冷却水を剥ぎ取る。本発明の実施形態によれば、媒体ジェットは適切な高さ、好ましくは陽極表面から200〜300ミリメートルの高さから陽極表面に向かって供給される。本発明のある実施形態によれば、冷却ユニットにおいて、陽極表面は５つの冷却ステップで冷却水を陽極表面に供給することによって冷却され、水は陽極表面から少なくとも２度除去される。本発明によれば、冷却水の陽極表面からの除去は、鋳造ホイールの陽極の回転方向とは反対の方向に行われる。したがって、除去された冷却水は陽極鋳造を阻害しない。本発明の好ましい実施形態によれば、水を陽極表面に毎分10〜120リットルの割合で、3〜5バールの圧力で供給して、過剰な冷却水を除去する。本発明によれば、装置には隣接して配置される少なくとも２つのノズルを構成する排水システムが含まれ、陽極表面に水または空気などの媒体を供給する。有利には、排水システムの位置は調節可能である。もし本発明による装置が陽極の水冷却に使用されるのであれば、水を再利用することができ、同じ水を冷却用および陽極剥離用の両方に使用することができるため鋳造設備のコストを増大させることがない。本発明のある実施形態によれば、装置は連続して配置される２つの排水システムを含み、その両方には少なくとも１列のノズルが設けられ、連続して有効なジェット列間の距離は好ましくは50〜200ミリメートルである。

添付図面を参照して、本発明をさらに詳しく説明する。

図１、図２および図３は、陽極冷却のための本発明による装置を示す。陽極鋳造装置1は陽極鋳造ホイール2を含み、陽極鋳造ホイールの鋳型3で陽極4が鋳造される。銅などの溶融した金属が鋳型3で鋳造される時、その温度は約1150℃である。陽極は鋳造された後、陽極鋳造ホイール2の回転とともに次の陽極鋳造ステップ、すなわち冷却ステップに移される。冷却ユニット5では陽極4の表面6を冷却して、陽極4を鋳型から外す前に陽極表面の温度を下げる。冷却ユニット5はフード7を備え、フードを通して冷却プロセスで生じた蒸気が除去される。冷却ユニット5では、陽極上方に位置する上部ウォータージェット9によって陽極4の表面6へ冷却水8が供給される。陽極鋳造ホイール2の回転に伴って陽極は搬送され、必要であれば次の冷却ステップで冷却される。冷却ユニットの後に、陽極は離脱ステップ10に進み、そこで陽極は鋳型３から外され、その時の陽極温度は700〜900度である。陽極4はさらに冷却および精製ステップ21へ移され、必要であればさらに処理される。

本発明によれば、過剰な冷却水は冷却ユニット5で行われる冷却ステップ11〜15の間に少なくとも一度陽極表面6から除去される。１つの冷却ステップとは、冷却水が陽極表面に頂部ウォータージェット9によって必要な時間噴射されるステップと解される。本実施例によれば、鋳造後に陽極は冷却ステップ11へ運ばれ、そこにおいて冷却水を陽極表面6に噴霧して陽極を冷却させる。本実施例によれば、冷却ステップ11の後、過剰な冷却水は次の冷却ステップ12に先立って陽極表面から除去される。冷却水を除去する手段、すなわち排水システム16は、陽極鋳造ホイールに配置された鋳型3の間に残された空間に少なくとも部分的に配置される。冷却水8は、たとえばポンプで水を陽極表面に向けて加圧することによって陽極表面6から除去され、この水によって冷却水を陽極表面から移動させる。本装置に関連して水接続口22が配置され、ここから頂部ウォータージェットおよび排水システム16の両方への水を得ることができる。本実施例によれば、水は陽極4の巾方向に沿って延びる導管17などで加圧され、これを通ってさらにノズル18に供給される。水は、鋳造ホイールを鋳型が１シーケンス、たとえば鋳型1〜2個分進む間に、たとえば扇形ノズルまたは平ノズルなどのノズルによって、好ましくは毎分10リットル（l/min）の割合で、適当な圧力、たとえば3〜5バールの噴流で陽極表面に供給するのが好ましい。同時に、加圧水によって作られた水のカーテン19の効果によって陽極表面にある過剰な水は陽極の進行方向20に対して反対方向に剥がされる。したがって陽極4は次の冷却ステップ12に進む前にほぼ乾燥し、冷却水の追加が可能となり、冷却工程を促進することができる。ある実施例によれば、陽極は５つの別々の冷却ステップ11〜15において冷却され、この場合冷却水は２つのステップ、すなわち第１水冷ステップ11の後および最終冷却ステップ15の後の陽極を冷却ユニット5から取り出す直前に除去される。もちろん本発明の実施形態の範囲内において、各水冷却ステップ11〜15の後に陽極表面から冷却水を除去することもできる。ある実施例によれば、水はある距離C、実施例によれば陽極表面から200〜300ミリメートルの位置から陽極表面に供給され、供給された水のカーテン19によって得られる剥離効果は最も有利である。冷却水の効果的な除去についての１つの有利な解決策は、ノズルを移動する陽極の表面6に対して20〜50度の角度Bに設置することである。

排水システム16に、水を供給するノズル18を数列にわたって配置することも可能であり、その場合導管17の数も２つ以上とすることができる。必要であれば、ノズル18の一部を使用せず、一部の陽極のみに使用することも可能である。図３に、導管17およびノズル18が鋳型3に対してどのように配置されるかを示す。排水システム16と頂部ウォータージェット9との間の角度Dは剥離させる水のカーテン19によって除去される冷却水が導かれる場所によって変わってよい。

当業者には、本発明の多様な実施形態が本実施例に限定されることなく、添付特許請求の範囲内で変更できることは明白である。

陽極鋳型鋳造設備を示す図である。 図１のA方向から見た断面を示す図である。 本発明による陽極冷却を示す図である。

Claims (18)

1. 溶融金属が陽極鋳造ホイールの鋳型で鋳造され、該陽極鋳造ホイールによって該鋳型の陽極は冷却ユニットに運ばれ、該冷却ユニットでは前記陽極は少なくとも２つの冷却ステップで陽極表面に冷却水を供給することによって冷却され、冷却後に陽極は離脱ユニットで前記鋳型から外される、陽極鋳造に関連して陽極を冷却する方法において、前記冷却ユニットでは、前記冷却ステップ間で、前記陽極に媒体が吹き付けられ、冷却水は前記陽極を該冷却ユニットから取り出す前に少なくとも一度、前記陽極表面から除去されることを特徴とする方法。
2. 請求項１に記載の方法において、前記冷却水は前記媒体を移動する陽極の表面に前記陽極表面に対して20〜50度の角度で吹き付けることによって、該陽極表面から除去されることを特徴とする方法。
3. 請求項２に記載の方法において、前記媒体は水であることを特徴とする方法。
4. 請求項２に記載の方法において、前記媒体は空気であることを特徴とする方法。
5. 請求項２、３または４に記載の方法において、前記媒体は前記陽極の表面から200〜300ミリメートルの高さから該陽極表面に対して供給されることを特徴とする方法。
6. 請求項２、３、４または５に記載の方法において、前記媒体は少なくとも２つのノズルから供給されることを特徴とする方法。
7. 請求項１に記載の方法において、前記冷却ユニットで、前記陽極表面は５つの冷却ステップにおいて該陽極表面に冷却水を供給することによって冷却され、冷却水は該陽極表面から少なくとも２度除去されることを特徴とする方法。
8. 請求項１に記載の方法において、前記冷却水は前記陽極鋳造ホイールの陽極の回転方向に対して反対方向に前記陽極表面から除去されることを特徴とする方法。
9. 請求項３、５、６、７または８に記載の方法において、前記媒体は毎分10〜120リットル、圧力3〜5バールで供給されることを特徴とする方法。
10. 陽極鋳造ホイールが溶融金属を鋳造可能な鋳型を含み、陽極をさらに冷却ユニットに移すことができ、該冷却ユニットでは該陽極は少なくとも２つの冷却ステップで冷却水を該陽極表面に噴霧して冷却することができ、その後陽極を前記鋳型から外すことのできる、陽極鋳造に関連して陽極を冷却する装置において、該装置は排水システムを含み、該排水システムは前記冷却ステップ間において前記陽極に媒体を吹き付けて、前記冷却ユニットから前記陽極を取り出す前に前記陽極表面から冷却水を除去することを特徴とする装置。
11. 請求項１０に記載の装置において、前記排水システムは、前記媒体を供給する隣接して配設された少なくとも２つのノズルを含むことを特徴とする装置。
12. 請求項１１に記載の装置において、前記排水システムは前記媒体を前記ノズルに運搬する手段を含むことを特徴とする装置。
13. 請求項１１または１２に記載の装置において、前記排水システムは前記陽極鋳造ホイールに設けられた鋳型の間に存在する空間に少なくとも部分的に配置されることを特徴とする装置。
14. 請求項１１、１２または１３に記載の装置において、前記ノズルは前記陽極表面に対して20〜50度の角度で配置されることを特徴とする装置。
15. 請求項１１または１２に記載の装置において、前記冷却ユニットに設けられた前記排水システムと前記冷却水を供給する冷却水供給システムとの間の角度が水平方向に変更可能であることを特徴とする装置。
16. 請求項１１、１２、１３、１４または１５に記載の装置において、前記ノズルは前記陽極表面から垂直方向において200〜300ミリメートルの距離に配設されることを特徴とする装置。
17. 請求項１０ないし１６のいずれかに記載の装置において、該装置は連続して配置された２つの排水システムを含み、両システムはそれぞれ少なくとも１列のノズルを備え、前記陽極に吹き付けている連続した前記媒体流列間の距離が50〜200ミリメートルであることを特徴とする装置。
18. 請求項１０に記載の装置において、前記媒体は水または空気であることを特徴とする装置。

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