JP7037419B2

JP7037419B2 - Metal smelting furnace and its operation method

Info

Publication number: JP7037419B2
Application number: JP2018072627A
Authority: JP
Inventors: 竜也本村; 博春岡村; 栄治遠嶋; 友也川崎
Original assignee: Pan Pacific Copper Co Ltd
Current assignee: Pan Pacific Copper Co Ltd
Priority date: 2018-04-04
Filing date: 2018-04-04
Publication date: 2022-03-16
Anticipated expiration: 2038-04-04
Also published as: JP2019184102A

Description

本発明は金属製錬炉及びその操業方法に関する。 The present invention relates to a metal smelting furnace and a method for operating the same.

金属製錬における金属製錬炉、例えば、銅製錬における自溶炉２００は、図１０に示すように、反応シャフト２０１、セットラ２０２及びアップテイク２０３から構成され、反応シャフト２０１には１～３本の精鉱バーナ２０４が設けられている。そして、精鉱（製錬原料）を酸素富化空気あるいは高温熱風と同時に吹き込んで瞬間的に化学反応を起こさせ、比重差によってマットとスラグに分離する。自溶炉２００は精鉱の酸化反応熱を利用するため他の方法より燃料消費率が低いという特徴がある。処理する原料の品位、組成によっては、酸化反応熱だけでは熱量が不足することもあるため、精鉱バーナ２０４、２０４から重油等で助燃することもある。 As shown in FIG. 10, a metal smelting furnace in metal smelting, for example, a flash smelting furnace 200 in copper smelting is composed of a reaction shaft 201, a settler 202 and an uptake 203, and the reaction shaft 201 has 1 to 3 pieces. The concentrate burner 204 of the above is provided. Then, the concentrate (smelting raw material) is blown at the same time as oxygen-enriched air or high-temperature hot air to cause a chemical reaction instantaneously, and the mat and slag are separated by the difference in specific gravity. Since the flash smelting furnace 200 utilizes the heat of oxidation reaction of the concentrate, it is characterized in that the fuel consumption rate is lower than that of other methods. Depending on the grade and composition of the raw material to be treated, the amount of heat may be insufficient only by the heat of oxidation reaction, so the concentrate burners 204 and 204 may be used for fueling with heavy oil or the like.

マットには、通常、銅が６０～７０％含まれており、このマットは自溶炉２００の底部近傍に複数連設して設けられたマットタップホール２０５，２０５から抜き出される。一方、スラグにも１％前後の銅が含まれているため、アップテイク２０３の下部側に設けられたスラグタップホール２０６からスラグを抜き出して錬かん炉２２０へ送って錬かんし、スラグに含まれる銅をマットとして回収し、自溶炉２００から抜き出されたマットとあわせて転炉で処理する。そして、電解精製によってさらに品位の高い電気銅が製造される。 The mat usually contains 60 to 70% of copper, and this mat is extracted from mat tap holes 205 and 205 provided in a row near the bottom of the flash smelting furnace 200. On the other hand, since the slag also contains about 1% copper, the slag is extracted from the slag tap hole 206 provided on the lower side of the uptake 203 and sent to the smelting furnace 220 for smelting and contained in the slag. Copper is recovered as a mat and processed in a converter together with the mat extracted from the flash smelting furnace 200. Then, even higher quality electrolytic copper is produced by electrolytic refining.

この自溶炉２００のセットラ２０２の炉壁には熱的負荷がかかるため、炉壁に水冷ジャケットを配置して炉壁を構成する耐火物を冷却し、それによって耐火物の熱負荷の抑制を図ることが提案されている（特許文献１、２等を参照）。 Since a thermal load is applied to the furnace wall of the settler 202 of the flash smelting furnace 200, a water-cooled jacket is placed on the furnace wall to cool the refractories constituting the furnace wall, thereby suppressing the heat load of the refractory. It has been proposed to try (see Patent Documents 1, 2, etc.).

特許第５４４１５９３号公報Japanese Patent No. 5441593 特許第５５１１６０１号公報Japanese Patent No. 551601

昨今の銅製錬原料中のＣｕ％の低下、Ｆｅ％、Ｓ％の増加に起因して、これまでと同量の銅製錬原料を自溶炉で処理しても生産量が低下するとともに、炉内での反応熱量は増加する傾向にある。また、Ｆｅ％の増加により、生成するスラグ量の増加、スラグの滞留時間の低下が生じ、自溶炉内でのスラグとマットの分離時間が不足する可能性がある。そのため、スラグ中に懸垂するマット粒子が多い状態でスラグが炉外へ排出され、マット回収率の低下が生じ、製錬所の収益性を著しく悪化させる要因となることが懸念されている。例えば、これまではカワ品位が６５％で自溶炉を操業した場合にスラグ中に懸垂あるいは溶解状態で排出されて回収できないＣｕ分（以下、「スラグロス」という。）は０．８％未満であったが、今後処理量が増加した場合には、カワ品位が６３％と低い場合であってもスラグ滞留時間が不足し、スラグロスが０．９％にまで悪化し得ることが確認されている。したがって、今後はＣｕ生産量を維持しつつ、スラグロスを維持、改善するためにスラグ滞留時間を確保、或いは増加させることが望まれるが、滞留時間確保のために炉体を単に拡大するというのでは建屋自体の改造や付帯設備の大掛かりな改造が必要となり、非現実的である。 Due to the recent decrease in Cu% and the increase in Fe% and S% in copper smelting raw materials, even if the same amount of copper smelting raw materials as before is processed in a flash smelting furnace, the production volume will decrease and the furnace will also decrease. The amount of heat of reaction inside tends to increase. Further, the increase in Fe% causes an increase in the amount of slag produced and a decrease in the residence time of the slag, which may result in a shortage of separation time between the slag and the mat in the flash smelting furnace. Therefore, there is concern that the slag will be discharged to the outside of the furnace with a large amount of mat particles suspended in the slag, resulting in a decrease in the mat recovery rate, which will significantly deteriorate the profitability of the smelter. For example, until now, when the flash smelting furnace was operated with a Kawa grade of 65%, the Cu content (hereinafter referred to as "slag loss") that could not be recovered because it was suspended or discharged into the slag in a molten state was less than 0.8%. However, it has been confirmed that if the amount of treatment increases in the future, the slag residence time will be insufficient even if the Kawa grade is as low as 63%, and the slag loss may deteriorate to 0.9%. .. Therefore, in the future, it is desired to secure or increase the slag residence time in order to maintain and improve the slag loss while maintaining the Cu production amount. It is unrealistic because it requires remodeling of the building itself and major remodeling of incidental equipment.

そこで、本発明は、かかる問題点に鑑みなされたもので、従来の炉体外郭サイズを変更することなく炉内溶湯保持容積を拡大することが可能な金属製錬炉を提供することを目的とする。また、本発明は、スラグ滞留時間の確保が容易であり、スラグロスの悪化を防止して、これまでのカワ品位を少なくとも維持又は改善を図ることができる金属製錬炉の操業方法を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention has been made in view of such a problem, and an object of the present invention is to provide a metal smelting furnace capable of expanding the holding volume of the molten metal in the furnace without changing the size of the outer shell of the conventional furnace body. do. Further, the present invention provides a method for operating a metal smelting furnace, which can easily secure a slag residence time, prevent deterioration of slag loss, and at least maintain or improve the quality of the slag so far. With the goal.

上記課題を解決するため請求項１に記載の本発明は、金属製錬炉の炉内壁面側における熱負荷に応じて冷却能力の異なる水冷ジャケットを配置することにより炉体の外郭サイズを変えることなく炉内容積の拡大を可能としたことを特徴とする金属製錬炉を提供する。 In order to solve the above problem, the present invention according to claim 1 is to change the outer size of the furnace body by arranging water cooling jackets having different cooling capacities according to the heat load on the inner wall surface side of the metal smelting furnace. Provided is a metal smelting furnace characterized by being able to expand the internal volume of the furnace.

上記課題を解決するため請求項２に記載の本発明は、請求項１に記載の金属製錬炉において、炉内壁面側における熱負荷に応じてフィンの長さが異なる水冷ジャケットを配置したことを特徴とする。 In order to solve the above problem, in the present invention according to claim 2, in the metal smelting furnace according to claim 1, a water-cooled jacket having different fin lengths depending on the heat load on the inner wall surface side of the furnace is arranged. It is characterized by.

上記課題を解決するため請求項３に記載の本発明は、請求項２に記載の金属製錬炉において、炉内壁面側における熱負荷の低い箇所に設置する水冷ジャケットのフィンの長さは熱負荷の高い箇所に設置するフィンの長さよりも相対的に短くしたことを特徴とする。 In order to solve the above problems, the present invention according to claim 3 has the fin length of the water-cooled jacket installed at a place where the heat load is low on the inner wall surface side of the furnace in the metal smelting furnace according to claim 2. It is characterized by being relatively shorter than the length of the fins installed in a place with a high load.

上記課題を解決するため請求項４に記載の本発明は、請求項１から３のいずれか１項に記載の金属製錬炉において、前記水冷ジャケットは、炉外側に耐火層を設けることなく剥き出しの状態としたことを特徴とする。 In order to solve the above problems, the present invention according to claim 4 is the metal smelting furnace according to any one of claims 1 to 3, wherein the water-cooled jacket is exposed without providing a refractory layer on the outside of the furnace. It is characterized by being in the state of.

上記課題を解決するため請求項５に記載の本発明は、金属製錬炉の炉内壁面側における熱負荷分布を測定するステップと、測定された熱負荷分布に基づいて熱負荷の異なる２以上のエリアに前記炉内壁面側を区分するステップと、区分されたエリアの熱負荷に応じて冷却能力の異なる水冷ジャケットを配置するステップとを含み構成されていることを特徴とする金属製錬炉の操業方法を提供する。 In order to solve the above problems, the present invention according to claim 5 has a step of measuring a heat load distribution on the inner wall surface side of a metal smelting furnace and two or more having different heat loads based on the measured heat load distribution. A metal smelting furnace characterized in that the area includes a step of dividing the inner wall surface side of the furnace and a step of arranging water-cooled jackets having different cooling capacities according to the heat load of the divided area. Providing a method of operation.

本発明に係る金属製錬炉によれば、従来の炉体外郭サイズを変更することなく炉内溶湯保持容積を拡大することができるという効果がある。また、本発明に係る金属製錬炉の操業方法によれば、スラグ滞留時間の確保が容易であり、スラグロスの悪化を防止して、これまでのカワ品位を少なくとも維持又は改善を図ることができるという効果がある。 According to the metal smelting furnace according to the present invention, there is an effect that the holding volume of the molten metal in the furnace can be expanded without changing the size of the outer shell of the conventional furnace body. Further, according to the operation method of the metal smelting furnace according to the present invention, it is easy to secure the slag residence time, prevent the deterioration of the slag loss, and at least maintain or improve the conventional Kawa quality. There is an effect.

本発明に係る金属製錬炉の一実施形態である自溶炉の概略正面断面図である。It is a schematic front sectional view of the flash smelting furnace which is one Embodiment of the metal smelting furnace which concerns on this invention. 水冷ジャケットの部分斜視図である。It is a partial perspective view of a water-cooled jacket. 水冷ジャケットを自溶炉に配置した状態の側面断面図である。It is a side sectional view of a state where a water-cooled jacket is arranged in a flash smelting furnace. 水冷ジャケットの炉外側を示す背面図である。It is a rear view which shows the outside of the furnace of a water-cooled jacket. 水冷ジャケットの平面図である。It is a top view of a water-cooled jacket. 比較例における熱負荷の分布を説明する図である。It is a figure explaining the distribution of a heat load in a comparative example. （Ａ）は熱負荷の異なるエリアを説明する図であり、（Ｂ）はエリアごとの冷却フィンの長さを説明する図である。(A) is a diagram for explaining areas having different heat loads, and (B) is a diagram for explaining the length of cooling fins for each area. 冷却フィンが千鳥配置された状態を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the state which the cooling fins are staggered arrangement. 熱電対による温度監視の説明図である。It is explanatory drawing of the temperature monitoring by a thermocouple. 銅製錬における自溶炉の一例を示す概略正面断面図である。It is a schematic front sectional view which shows an example of the flash smelting in copper smelting.

以下、本発明に係る金属製錬炉及びその操業方法について、好ましい実施形態に基づいて詳細に説明する。本実施形態では、金属製錬における金属製錬炉の一例として銅製錬における自溶炉及びその操業方法について説明する。 Hereinafter, the metal smelting furnace and the operating method thereof according to the present invention will be described in detail based on a preferred embodiment. In this embodiment, as an example of a metal smelting furnace in metal smelting, a flash smelting furnace in copper smelting and an operation method thereof will be described.

［自溶炉の構成］
図１は本発明に係る金属製錬炉の一実施形態である自溶炉の概略正面断面図である。図示された自溶炉１は、概略として、一端側に設けられた反応シャフト２と、他端側に設けられたアップテイク４と、反応シャフト２とアップテイク４の中間部に位置するセットラ３を備えて炉体が構成されており、自溶炉１の炉体全体は鋼材等の金属製材料によって形成されたシェル（缶体）によって形成されている。反応シャフト２は、略円筒形状とされ、その上部に精鉱バーナ７が配置されている。そして、精鉱バーナ７には酸素富化空気の供給部８が設けられている。反応シャフト２に精鉱バーナ７から酸素富化空気あるいは高温熱風と同時に精鉱（製錬原料）が吹き込まれると、瞬間的に化学反応が生起し、反応した精鉱（製錬原料）は比重差によってセットラ３の炉低部１ａ上でマット（下層）とスラグ（上層）とに分離される。セットラ３のマットレベルには不図示のマットタップホールが設けられ、セットラ３のスラグレベルには不図示のスラグタップホールが設けられる。スラグタップホールは不図示の錬かん炉に連結されており、スラグに含まれていた銅はマットとして回収される。一方、アップテイク４は、スラグ上層の排ガスを廃熱ボイラへ誘導して廃熱の回収を行い、冷却された排ガスは硫酸工場に送られる。なお、セットラ３の周壁には、図１に示すとおり、互いに連結された複数の水冷ジャケット１０が配置されており、これら複数の水冷ジャケット１０の周囲にはジャケットを保持するための複数のバックステイ２ａが配置されている。本実施形態では、セットラ３の周壁に配置された水冷ジャケット１０を主として説明するが、反応シャフト２の周壁にも適当な水冷ジャケットが配置されている。 [Structure of flash smelting furnace]
FIG. 1 is a schematic front sectional view of a flash smelting furnace according to an embodiment of the metal smelting furnace according to the present invention. The illustrated self-melting furnace 1 is roughly described as a reaction shaft 2 provided on one end side, an uptake 4 provided on the other end side, and a setler 3 located between the reaction shaft 2 and the uptake 4. The whole furnace body of the flash smelting furnace 1 is formed of a shell (can body) made of a metal material such as a steel material. The reaction shaft 2 has a substantially cylindrical shape, and a concentrate burner 7 is arranged on the reaction shaft 2. The concentrate burner 7 is provided with an oxygen-enriched air supply unit 8. When the concentrate (smelting raw material) is blown into the reaction shaft 2 from the concentrate burner 7 at the same time as oxygen-enriched air or high-temperature hot air, a chemical reaction occurs instantaneously, and the reacted concentrate (smelting raw material) has a specific density. Due to the difference, the mat (lower layer) and the slag (upper layer) are separated on the lower part 1a of the smelter 3. The mat level of the settler 3 is provided with a mat tap hole (not shown), and the slag level of the settler 3 is provided with a slag tap hole (not shown). The slag tap hole is connected to a slag furnace (not shown), and the copper contained in the slag is recovered as a mat. On the other hand, in the uptake 4, the exhaust gas in the upper layer of the slag is guided to the waste heat boiler to recover the waste heat, and the cooled exhaust gas is sent to the sulfuric acid factory. As shown in FIG. 1, a plurality of water-cooled jackets 10 connected to each other are arranged on the peripheral wall of the setler 3, and a plurality of backstays for holding the jackets are arranged around the plurality of water-cooled jackets 10. 2a is arranged. In the present embodiment, the water-cooled jacket 10 arranged on the peripheral wall of the settler 3 will be mainly described, but an appropriate water-cooled jacket is also arranged on the peripheral wall of the reaction shaft 2.

［水冷ジャケットの構成］
図２は、水冷ジャケット１０の部分斜視図、図３は、水冷ジャケット１０を自溶炉１に配置した状態の側面断面図、図４は、水冷ジャケット１０の炉外側を示す背面図、図５は、水冷ジャケット１０の平面図である。
図示された水冷ジャケット１０は、概略として、内部に冷却水路１１を備えたジャケット本体２０と、ジャケット本体２０の表面から炉内側へ突出するようにして形成された複数の冷却フィン３０を備えて形成されている。ジャケット本体２０と冷却フィン３０は、ジャケット本体２０の内部に冷却水路１１となる金属パイプを内装した状態で一体鋳造することによって形成されている。また、互いに隣接する冷却フィン３０の間隙（スペース）３２には耐火物層（後述）が充填される。ジャケット本体２０と冷却フィン３０及び冷却水路１１は熱伝導性が高い金属、例えば銅によって形成すると、冷却フィン３０やジャケット本体２０が冷却水路１１内を流通する冷却水によって耐火物層を効率的に冷却することができる。 [Composition of water-cooled jacket]
2 is a partial perspective view of the water-cooled jacket 10, FIG. 3 is a side sectional view of the water-cooled jacket 10 arranged in the self-melting furnace 1, and FIG. 4 is a rear view showing the outside of the water-cooled jacket 10. FIG. Is a plan view of the water-cooled jacket 10.
The illustrated water-cooled jacket 10 is generally formed by including a jacket body 20 having a cooling water channel 11 inside, and a plurality of cooling fins 30 formed so as to project from the surface of the jacket body 20 to the inside of the furnace. Has been done. The jacket body 20 and the cooling fins 30 are formed by integrally casting a metal pipe serving as a cooling water channel 11 inside the jacket body 20. Further, the refractory layer (described later) is filled in the gap (space) 32 of the cooling fins 30 adjacent to each other. When the jacket body 20, the cooling fins 30, and the cooling water channel 11 are formed of a metal having high thermal conductivity, for example, copper, the cooling fins 30 and the jacket body 20 efficiently form a fireproof layer by the cooling water flowing in the cooling water channel 11. Can be cooled.

また、図４に示すように、複数の水冷ジャケット１０の各々は、３つのパーツ（以下、水冷ジャケット１０ａ，１０ｂ，１０ｃという。）を横方向に相互に連結することによって構成されている。水冷ジャケット１０ａについて説明すると、この水冷ジャケット１０ａには複数の冷却フィン３０が多段状に配置されていると共に、ジャケット本体２０ａの図４における右側の側縁部にはジャケット本体２０ａの縦方向（図４における上下方向）に沿って平面状の取付部２１（図２）が形成されている。また、冷却フィン３０が設けられた側とは反対側（炉外側）の上部にはジャケット本体２０ａの内部に配置した冷却水路１１へ冷却水を供給するための供給口１２及び冷却水路１１からの冷却水を排出するための排出口１３とが配置されている。冷却水路１１は、ジャケット本体２０ａの上部側に設けられた供給口１２から内部を通って下へ伸びた後、略直角に折り曲げられてジャケット本体２０ａの底部側近傍を幅方向に進み、さらに略直角に折り曲げられてジャケット本体２０ａの上部へ至り、最後に排出口１３に至るように配管されている。 Further, as shown in FIG. 4, each of the plurality of water-cooled jackets 10 is configured by connecting three parts (hereinafter, referred to as water-cooled jackets 10a, 10b, 10c) to each other in the lateral direction. Explaining the water-cooled jacket 10a, a plurality of cooling fins 30 are arranged in a multi-stage shape in the water-cooled jacket 10a, and the jacket body 20a is located at the right side edge of FIG. 4 in the vertical direction of the jacket body 20a (FIG. 4). A planar mounting portion 21 (FIG. 2) is formed along the vertical direction in 4. Further, from the supply port 12 for supplying cooling water to the cooling water channel 11 arranged inside the jacket main body 20a and the cooling water channel 11 on the upper portion on the side opposite to the side where the cooling fins 30 are provided (outside the furnace). A discharge port 13 for discharging the cooling water is arranged. The cooling water channel 11 extends downward from the supply port 12 provided on the upper side of the jacket body 20a, then is bent at a substantially right angle and advances in the width direction near the bottom side of the jacket body 20a, and further omitted. It is bent at a right angle to reach the upper part of the jacket body 20a, and finally to the discharge port 13.

一方、水冷ジャケット１０ｃは、水冷ジャケット１０ａと左右対称の形状に形成されており、ジャケット本体２０ｃの図４における左側の側縁部にはジャケット本体２０ｃの縦方向（図４における上下方向）に沿って平面状の取付部２１（図２）が水冷ジャケット１０ａと同様に形成されている。そして、ジャケット本体２０ｃの内部に配置した冷却水路１１へ冷却水を供給排出するための供給口１２と排出口１３が配置されている。 On the other hand, the water-cooled jacket 10c is formed in a shape symmetrical to the water-cooled jacket 10a, and the left side edge portion of the jacket body 20c in FIG. 4 is along the vertical direction (vertical direction in FIG. 4) of the jacket body 20c. The flat mounting portion 21 (FIG. 2) is formed in the same manner as the water-cooled jacket 10a. A supply port 12 and a discharge port 13 for supplying and discharging the cooling water to the cooling water channel 11 arranged inside the jacket main body 20c are arranged.

さらに、水冷ジャケット１０ｂは水冷ジャケット１０ａと水冷ジャケット１０ｃとの間に配置され、図４における左側の側縁部に水冷ジャケット１０ａの取付部２１と密着される取付部２２がジャケット本体２０ｂの縦方向（図４における上下方向）に沿って形成されており、取付部２１に複数穿設された図示しない孔部を介してボルトなどの締着部材１４によって両者が連結されている。同様にして、水冷ジャケット１０ｂは水冷ジャケット１０ｃに対しても、図４における右側の側縁部に水冷ジャケット１０ｃの取付部２１と密着される取付部２２がジャケット本体２０ｂの縦方向（図４における上下方向）に沿って形成されており、ボルトなどの締着部材１４によって両者が連結されている。これにより水冷ジャケット１０ａ，１０ｂ，１０ｃは一体化され、水冷ジャケット１０を構成している。このように、水冷ジャケット１０を３分割して構成するのは、水冷ジャケット１０の設置及び更新工事等の施工時におけるハンドリング及び冷却水路１１のレイアウト等を考慮したためである。具体的な幅サイズとしては水冷ジャケット１０ａ，１０ｃが約４００ｍｍで、水冷ジャケット１０ｂが６００ｍｍ程度、すなわち４００～６００ｍｍ程度とすることができる。また、溶湯の湯深に合わせて高さは１，０００～１，３００ｍｍ程度とすることができる。 Further, the water-cooled jacket 10b is arranged between the water-cooled jacket 10a and the water-cooled jacket 10c, and the mounting portion 22 in close contact with the mounting portion 21 of the water-cooled jacket 10a is located at the left side edge portion in FIG. It is formed along (vertical direction in FIG. 4), and both are connected by a fastening member 14 such as a bolt via a plurality of holes (not shown) bored in the mounting portion 21. Similarly, the water-cooled jacket 10b has a mounting portion 22 in close contact with the mounting portion 21 of the water-cooled jacket 10c at the right side edge portion in FIG. 4 with respect to the water-cooled jacket 10c in the vertical direction of the jacket body 20b (in FIG. 4). It is formed along the vertical direction), and both are connected by a fastening member 14 such as a bolt. As a result, the water-cooled jackets 10a, 10b, and 10c are integrated to form the water-cooled jacket 10. In this way, the reason why the water-cooled jacket 10 is divided into three parts is that the handling and the layout of the cooling water channel 11 at the time of installation and renewal work of the water-cooled jacket 10 are taken into consideration. As a specific width size, the water-cooled jackets 10a and 10c can be about 400 mm, and the water-cooled jacket 10b can be about 600 mm, that is, about 400 to 600 mm. Further, the height can be set to about 1,000 to 1,300 mm according to the depth of the molten metal.

水冷ジャケット１０ａ～１０ｃのジャケット本体２０ａ，２０ｂ，２０ｃには複数の冷却フィン３０がそれぞれ所定の間隔で多段状に配置されている。冷却フィン３０の配列、本数、長さ及び形状は特に限定されるものではないが、例えば、耐火物層３１（図３）を接合保持しやすく、且つ、耐火物層３１が溶損したときに同時にスラグコーティングが可能なレイアウト、長さ及び形状（断面等）とする。 A plurality of cooling fins 30 are arranged in multiple stages at predetermined intervals on the jacket bodies 20a, 20b, and 20c of the water-cooled jackets 10a to 10c. The arrangement, number, length and shape of the cooling fins 30 are not particularly limited, but for example, when the refractory layer 31 (FIG. 3) is easily joined and held and the refractory layer 31 is melted and held. The layout, length and shape (cross section, etc.) can be slag coated at the same time.

［耐火物層の構成］
次に、水冷ジャケット１０の炉内側に位置する耐火物層について説明する。冷却フィン３０の相互間（図２のスペース３２）及び最上部及び最下部の冷却フィンの片側の隙間には、図３に示すように、耐火物層３１が形成されている。自溶炉１はその稼働時に下側からマットレベル（Ｍレベル）１０１、スラグレベル（Ｓレベル）１０２及びガスレベル（Ｇレベル）１０３の３つのレベルが形成される。一例を示すと、自溶炉１におけるマットホールレベルを０ｍｍとした場合、マットレベルが６００～８００ｍｍ、スラグレベルが７００～１，３００ｍｍである。また、マット抜きの際の溶湯レベルはマットレベルが５００～７００ｍｍ、スラグレベルが７００～１，２００ｍｍであり、スラグ抜きの際の溶湯レベルはマットレベルが６００～８００ｍｍ、スラグレベルが７００～１，０００ｍｍである。反応シャフト２の直下のスラグレベル１０２及びガスレベル１０３はマットレベル１０１に比べてより高温に晒されること、ならびに溶湯レベルの変動によりガスと溶湯界面が移動する範囲であり負荷変動が大きいために溶損し易く、このスラグレベル１０２及びガスレベル１０３に焼成マグネシアクロミア耐火煉瓦を用いた場合、スラグレベル１０２及びガスレベル１０３の耐火煉瓦は６カ月程度で溶損しはじめるおそれがある。 [Construction of refractory layer]
Next, the refractory layer located inside the furnace of the water-cooled jacket 10 will be described. As shown in FIG. 3, a refractory layer 31 is formed between the cooling fins 30 (space 32 in FIG. 2) and in the gaps on one side of the uppermost and lowermost cooling fins. When the flash smelting furnace 1 is in operation, three levels, a mat level (M level) 101, a slag level (S level) 102, and a gas level (G level) 103, are formed from the lower side. As an example, when the matt hole level in the flash smelting furnace 1 is 0 mm, the matt level is 600 to 800 mm and the slag level is 700 to 1,300 mm. The molten metal level when removing the mat is 500 to 700 mm for the mat level and 700 to 1,200 mm for the slag level, and the molten metal level when removing the slag is 600 to 800 mm for the mat level and 700 to 1, for the slag level. It is 000 mm. The slag level 102 and gas level 103 directly under the reaction shaft 2 are exposed to higher temperatures than the mat level 101, and the interface between the gas and the molten metal moves due to fluctuations in the molten metal level. When fired magnesia chromia refractory bricks are used for the slag level 102 and the gas level 103, the refractory bricks of the slag level 102 and the gas level 103 may start to be melted in about 6 months.

そこで、図３に示すように、ガスレベル１０３及びスラグレベル１０２に対向する冷却フィン３０の相互間（上下方向の両側の隙間）に耐火煉瓦を充填し、さらに該冷却フィン３０の先端面を所定の厚み（例えば１００ｍｍ）に覆うようにしてＣｒ_２Ｏ_３（クロミア）を多く（例えば、６０～８０％（通常の耐火物層のＣｒ_２Ｏ_３含有量は１５％程度）含んだ耐火物層３１（不定型耐火物）が形成される。その一方、スラグレベル１０２及びガスレベル１０３よりも負荷が低いマットレベル１０１に対向する冷却フィン３０の相互間には焼成煉瓦（例えば、焼成マグネシアクロミア耐火煉瓦）による耐火物層３１（定型耐火物）を介在させている。 Therefore, as shown in FIG. 3, refractory bricks are filled between the cooling fins 30 facing the gas level 103 and the slag level 102 (gap on both sides in the vertical direction), and the tip surface of the cooling fins 30 is predetermined. A refractory layer containing a large amount of Cr ₂ O ₃ (chromia) (for example, the Cr ₂ O ₃ content of a normal refractory layer is about 15%) so as to cover the thickness (for example, 100 mm). 31 (atypical refractory) is formed, while the refractory bricks (eg, calcined magnesia chromia refractory) are formed between the cooling fins 30 facing the mat level 101, which has a lower load than the slag level 102 and the gas level 103. A refractory layer 31 (standard refractory) made of bricks) is interposed.

［水冷の方法］
次に、水冷ジャケット１０による水冷の方法について説明する。自溶炉１においては冷却水路１１の供給口１２から所定の流速で冷却水を流し、それを排出口１３から排出することによって耐火物層３１を積極的に冷却して自溶炉の安定操業を行うことが出来る。また、冷却水路１１への冷却水の流量を適宜調整することで冷却の強弱を調整することが出来る。この場合、熱電対４０による常時監視のデータを利用して測定温度が上昇した場合には冷却水の流量を増やし、温度が安定してきたら冷却水の流量を減らす等の調整をコンピュータ管理によって行わせることも出来る。 [Water cooling method]
Next, a water cooling method using the water cooling jacket 10 will be described. In the flash smelting furnace 1, the refractory layer 31 is positively cooled by flowing cooling water from the supply port 12 of the cooling water channel 11 at a predetermined flow velocity and discharging it from the discharge port 13, so that the flash smelting furnace operates stably. Can be done. Further, the strength of cooling can be adjusted by appropriately adjusting the flow rate of the cooling water to the cooling water channel 11. In this case, use the data of constant monitoring by the thermocouple 40 to increase the flow rate of the cooling water when the measured temperature rises, and reduce the flow rate of the cooling water when the temperature stabilizes. You can also do it.

［冷却フィンの形状］
次に、冷却フィン３０の形状について説明する。図２に示すように、水冷ジャケット１０の冷却フィン３０は、略水平な姿勢で上面及び底面を有した概略板状のフィンであって、略鉛直方向にかけて略等ピッチで複数配列されている。上面及び底面が非水平となるように冷却フィン３０の姿勢を変更することも可能であるが、耐火物層３１が溶損した後に形成されるスラグコーティングの保持の観点から、略水平とされること好ましい。また、冷却フィン３０の形状及びサイズは、設置部の熱負荷条件において、耐火物層を安定維持し、且つ適切な厚みのコーティングを形成するために必要な冷却能力に応じて決定される。尚、ジャケット本体２０は冷却水によって冷却されているので、ジャケット本体２０と一体鋳造で形成される冷却フィン３０は熱伝導により冷却され、冷却フィン３０の相互間に充填された耐火物層３１が溶損したときに、冷却フィン３０の相互間をジャケット本体２０に向かって進行してくる溶湯は冷却されて凝固し、スラグコーティングとして冷却フィン３０の相互間に保持されるので、冷却フィン３０が残存している状態であればジャケット本体２０が直接溶湯と接触することはない。 [Cooling fin shape]
Next, the shape of the cooling fin 30 will be described. As shown in FIG. 2, the cooling fins 30 of the water-cooled jacket 10 are substantially plate-shaped fins having an upper surface and a bottom surface in a substantially horizontal posture, and are arranged in a plurality of substantially equal pitches in a substantially vertical direction. It is possible to change the posture of the cooling fins 30 so that the upper surface and the bottom surface are non-horizontal, but it is made substantially horizontal from the viewpoint of retaining the slag coating formed after the refractory layer 31 is melted. That is preferable. The shape and size of the cooling fins 30 are determined according to the cooling capacity required to stably maintain the refractory layer and form a coating having an appropriate thickness under the heat load conditions of the installation portion. Since the jacket body 20 is cooled by the cooling water, the cooling fins 30 formed by integral casting with the jacket body 20 are cooled by heat conduction, and the refractory layer 31 filled between the cooling fins 30 is provided. When the cooling fins are melted, the molten metal traveling between the cooling fins 30 toward the jacket body 20 is cooled and solidified, and is held between the cooling fins 30 as a slag coating, so that the cooling fins 30 are formed. If it remains, the jacket body 20 will not come into direct contact with the molten metal.

［水冷ジャケットの寸法］
次に、水冷ジャケット１０の寸法について説明する。水冷ジャケット１０の厚さは、約１００～２００ｍｍに設定され、冷却フィン３０の厚さは、約３０～８０ｍｍに設定され、冷却フィン３０の間隔（スペース３２の厚さ）は、冷却フィン３０の厚さと同様の約３０～８０ｍｍに設定される。自溶炉１の通常の操業状態において、スラグの厚さは約４００～７００ｍｍ、マットの厚さは約６００～８００ｍｍ、スラグとマットを合わせた最大湯深は約１，４００ｍｍであるので、これに適合するよう水冷ジャケット１０の高さ（冷却フィン３０の配列数）が設定される。また、自溶炉１の通常の操業状態において、スラグ及びマットの温度は約１，２００～１，３００℃であるので、これに適合するよう冷却フィン３０の幅サイズや突出長さが設定される。ここで、冷却フィン３０の突出長さは、ジャケット本体２０ａ～２０ｃの表面から例えば約１００ｍｍ～約２００ｍｍに設定することができる。 [Dimensions of water-cooled jacket]
Next, the dimensions of the water-cooled jacket 10 will be described. The thickness of the water-cooled jacket 10 is set to about 100 to 200 mm, the thickness of the cooling fins 30 is set to about 30 to 80 mm, and the distance between the cooling fins 30 (thickness of the space 32) is set to that of the cooling fins 30. It is set to about 30 to 80 mm, which is the same as the thickness. Under normal operating conditions of the flash smelting furnace 1, the thickness of the slag is about 400 to 700 mm, the thickness of the mat is about 600 to 800 mm, and the maximum depth of the combined slag and mat is about 1,400 mm. The height of the water-cooled jacket 10 (the number of arrangements of the cooling fins 30) is set so as to match the above. Further, since the temperature of the slag and the mat is about 1,200 to 1,300 ° C. in the normal operating state of the flash smelting furnace 1, the width size and the protruding length of the cooling fin 30 are set to match this. To. Here, the protruding length of the cooling fin 30 can be set to, for example, about 100 mm to about 200 mm from the surface of the jacket main body 20a to 20c.

［自溶炉の熱負荷分布］
ここで、図６は比較例における熱負荷の分布を説明する図である。比較例は、本実施形態の自溶炉１と同様の構成を有した自溶炉であるが、セットラ（溶湯保持部）の周壁の全周に亘り水冷ジャケット１０の冷却性能が一様である点において本実施形態の自溶炉１と相違する。図６において符号３で示すのは、比較例のセットラを水平面で切断してできる概略断面であり、図６において符号２で示すのは反応シャフトの直下に位置する領域であり、図６のグラフは、セットラの炉内壁面にかかる熱負荷分布を示すグラフである。図６に示す４つのグラフは、セットラの周壁である４つの炉内壁面の水平方向における熱負荷分布をそれぞれ示している。グラフの縦軸は熱負荷（Ｍｃｌ／ｈ）であり、グラフの横軸は水平方向の位置である。なお、熱負荷の値は、冷却水抜熱量に基づき計測することができる（後述する熱電対を用いてもよい）。 [Heat load distribution of flash smelting furnace]
Here, FIG. 6 is a diagram illustrating the distribution of the heat load in the comparative example. A comparative example is a flash smelting furnace having the same configuration as the flash smelting furnace 1 of the present embodiment, but the cooling performance of the water-cooled jacket 10 is uniform over the entire circumference of the peripheral wall of the settler (molten metal holding portion). It differs from the flash smelting furnace 1 of the present embodiment in that. In FIG. 6, reference numeral 3 is a schematic cross section formed by cutting the settler of the comparative example in a horizontal plane, and in FIG. 6, reference numeral 2 is a region located directly below the reaction shaft, and is a graph of FIG. Is a graph showing the heat load distribution applied to the inner wall surface of the setra. The four graphs shown in FIG. 6 show the heat load distribution in the horizontal direction of the four inner wall surfaces of the furnace, which are the peripheral walls of the setler. The vertical axis of the graph is the heat load (Mcl / h), and the horizontal axis of the graph is the horizontal position. The value of the heat load can be measured based on the amount of heat removed from the cooling water (a thermocouple described later may be used).

図示されたとおり、反応シャフトの直下では熱負荷が５０Ｍｃａｌ／ｈ以上のエリアが存在しているが、反応シャフトから離れるに従って熱負荷が低くなり、熱負荷が２Ｍｃａｌ／ｈ程度と低いエリアも存在している。操業条件によって熱負荷の絶対値は変化するものの、セットラの炉内壁面における熱負荷の分布自体は、図６に示すような分布又はこれに近い分布になると考えられる。 As shown in the figure, there is an area where the heat load is 50 Mcal / h or more directly under the reaction shaft, but the heat load decreases as the distance from the reaction shaft increases, and there is also an area where the heat load is as low as about 2 Mcal / h. ing. Although the absolute value of the heat load changes depending on the operating conditions, it is considered that the distribution of the heat load itself on the inner wall surface of the setra is as shown in FIG. 6 or close to the distribution.

［エリア毎の水冷ジャケット］
次に、本実施形形態に係る自溶炉１の特徴的な構成（比較例との相違点）を自溶炉１の操業方法と共に説明する。 [Water-cooled jacket for each area]
Next, the characteristic configuration (difference from the comparative example) of the flash smelting furnace 1 according to the present embodiment will be described together with the operating method of the flash smelting furnace 1.

先ず、自溶炉１の操業者（又は管理者）は、比較例のセットラ（溶湯保持部）の炉内壁面側における熱負荷分布（図６）を測定し、測定された熱負荷分布（図６）に基づいて、当該炉内壁面側を、熱負荷の異なる２以上のエリアに区分する（図７（Ａ））。自溶炉１の操業者（又は管理者）は、図７（Ａ）に示すとおり、セットラ３の幅方向に対向する２つの炉内壁面を、例えば、熱負荷が５０Ｍｃａｌ／ｈ以上となり得る高負荷エリアＡ_Ｈと、熱負荷が２５Ｍｃａｌ／ｈ以上５０Ｍｃａｌ／ｈ未満に収まる中負荷エリアＡ_Ｍと、熱負荷が２５Ｍｃａｌ／ｈ未満に収まる低負荷エリアＡ_Ｌの３つに区分する。図７（Ａ）に示すとおり、高負荷エリアＡ_Ｈは、反応シャフト２の下方に位置するエリアであり、低負荷エリアＡ_Ｌは、アップテイク４（図１参照）の下方に位置するエリアであり、中負荷エリアＡ_Ｍは、高負荷エリアＡ_Ｈと低負荷エリアＡ_Ｌとの間に位置するエリアである。そして、自溶炉１の操業者（又は管理者）は、それぞれ区分されたエリアＡ_Ｈ、Ａ_Ｍ、Ａ_Ｌの熱負荷に応じて冷却能力の異なる水冷ジャケット１０をそれぞれ配置し、セットラ３の周壁を形成する。中負荷エリアＡ_Ｍに配置される水冷ジャケット１０の冷却能力は、高負荷エリアＡ_Ｈに配置される水冷ジャケット１０の冷却能力よりも低く設定され、低負荷エリアＡ_Ｌに配置される水冷ジャケット１０の冷却能力は、中負荷エリアＡ_Ｍ及び高負荷エリアＡ_Ｈに配置される水冷ジャケット１０の冷却能力よりも低く設定される。 First, the operator (or manager) of the flash smelting furnace 1 measures the heat load distribution (FIG. 6) on the inner wall surface side of the settler (molten metal holding portion) of the comparative example, and the measured heat load distribution (FIG. 6). Based on 6), the inner wall surface side of the furnace is divided into two or more areas having different heat loads (FIG. 7 (A)). As shown in FIG. 7A, the operator (or manager) of the flash smelting furnace 1 has a height at which, for example, a heat load of 50 Mcal / h or more can be obtained on the inner wall surfaces of the two furnaces facing each other in the width direction of the settler 3. It is divided into three categories: a load area A _H , a medium load area A _M in which the heat load is 25 Mcal / h or more and less than 50 Mcal / h, and a low load area A _L in which the heat load is less than 25 Mcal / h. As shown in FIG. 7A, the high load area _AH is an area located below the reaction shaft 2, and the low load area A _L is an area located below the uptake 4 (see FIG. 1). The medium load area _AM is an area located between the high load area A _H and the low load area A _L. Then, the operator (or manager) of the flash smelting furnace 1 arranges water-cooled jackets 10 having different cooling capacities according to the heat load of the divided areas A _H , _AM , and AL, respectively, and _setstlers 3 have different cooling capacities. Form a peripheral wall. The cooling capacity of the water-cooled jacket 10 arranged in the medium load area _{AM is set lower than the cooling capacity of the water-cooled jacket 10 arranged in the high load area A H} _, and the water-cooled jacket 10 arranged in the low load area A _L is set. The cooling capacity of the water cooling jacket 10 is set lower than the cooling capacity of the water cooling jackets 10 arranged in the medium load area A _M and the high load area A _H.

ここで、３つのエリアＡ_Ｈ、Ａ_Ｍ、Ａ_Ｌの間で水冷ジャケット１０の冷却能力に差を設けるためには、３つのエリアＡ_Ｈ、Ａ_Ｍ、Ａ_Ｌの間で水冷ジャケット１０のパラメータに差異を設ければよい。差異を設けるべきパラメータとしては、ジャケット本体２０の厚さ、冷却フィン３０の材質、冷却フィン３０の突出長さ、冷却水の水量などが挙げられる。特に、本実施形態では、図７（Ｂ）に示すとおり、３つのエリアＡ_Ｈ、Ａ_Ｍ、Ａ_Ｌの間で冷却フィン３０の突出長さに差異を設けている。 Here, in order to provide a difference in the cooling capacity of the water-cooled jacket 10 _among the three areas A _H , _AM , and _AL , the parameters of the water-cooled jacket 10 among the three areas A _H , _AM , and AL are used. It is sufficient to make a difference in. The parameters for which the difference should be made include the thickness of the jacket body 20, the material of the cooling fins 30, the protruding length of the cooling fins 30, the amount of cooling water, and the like. In particular, in the present embodiment, as shown in FIG. 7B, there is a difference in the protruding length of the cooling fin 30 among the three areas _AH , _AM , and _AL .

自溶炉１の操業者（又は管理者）は、図７（Ｂ）に示すとおり、例えば、高負荷エリアＡ_Ｈに設置される冷却フィン３０の突出長さを最長の２００ｍｍに設定し、中負荷エリアＡ_Ｍに設置される冷却フィン３０の突出長さを中程度の１５０ｍｍに設定し、低負荷エリアＡ_Ｌに設置される冷却フィン３０の突出長さを最短の１００ｍｍに設定する。なお、３つのエリアＡ_Ｈ、Ａ_Ｍ、Ａ_Ｌの間では、冷却フィン３０の突出長さを除いて水冷ジャケット１０の各種寸法は共通である。 As shown in FIG. 7B, the operator (or manager) of the flash smelting furnace 1 sets, for example, the protruding length of the cooling fins 30 installed in the high load area _AH to the maximum length of 200 mm, and is medium. The protruding length of the cooling fins 30 installed in the load area _{AM is set to a medium 150 mm, and the protruding length of the cooling fins 30 installed in the low load area A L} _is set to the shortest 100 mm. It should be noted that the various dimensions of the water-cooled jacket 10 are common among the three areas A _H , _AM , and _AL except for the protruding length of the cooling fin 30.

このように、セットラ３の周壁のうち熱負荷の低いエリアほど冷却フィン３０の突出長さを短く設定すれば、セットラ３の全周に亘って突出長さを最長に設定した比較例（図６）と比較して、突出長さを短くした分だけ溶湯保持容積が拡大される（図７（Ａ））。従って、本実施形態の自溶炉１は、炉体外郭サイズが従来と同じであっても溶湯保持容積を拡大することが可能となる。 In this way, if the protruding length of the cooling fin 30 is set shorter in the area of the peripheral wall of the settler 3 where the heat load is lower, the protruding length is set to the longest over the entire circumference of the settler 3 (FIG. 6). ), The molten metal holding volume is expanded by the amount that the protrusion length is shortened (FIG. 7 (A)). Therefore, the flash smelting furnace 1 of the present embodiment can expand the molten metal holding volume even if the outer shell size of the furnace body is the same as the conventional one.

［水冷ジャケットの炉外面］
また、本実施形態の自溶炉１では、少なくともセットラ３の周壁に配置された水冷ジャケット１０は、図３に示すとおり、炉外側に耐火層（不定形耐火物、定型耐火物などの耐火物層）を設けることなく剥き出しの状態とされる。よって、耐火物層を備えない分だけ水冷ジャケット１０を自溶炉１の炉体外郭サイズの限界位置まで下げて配置することができるのでその分だけ溶湯保持容積の増大を図ることができる。また、水冷ジャケット１０の炉外面（背面）に耐火物層を設けなかったことで、水冷ジャケット１０の炉外面（背面）からの直接的な放熱が可能となり、熱拡散効率の向上、省エネルギ化を図ることができる。 [Outer surface of water-cooled jacket]
Further, in the flash smelting furnace 1 of the present embodiment, at least the water-cooled jacket 10 arranged on the peripheral wall of the setler 3 has a refractory layer (a refractory material such as an amorphous refractory material and a standard refractory material) on the outside of the furnace as shown in FIG. It is left exposed without providing a layer). Therefore, since the water-cooled jacket 10 can be lowered to the limit position of the outer shell size of the flash smelting furnace 1 by the amount that does not have the refractory layer, the molten metal holding volume can be increased by that amount. Further, since the refractory layer is not provided on the outer surface (rear surface) of the water-cooled jacket 10, it is possible to directly dissipate heat from the outer surface (rear surface) of the water-cooled jacket 10, improving the heat diffusion efficiency and saving energy. Can be planned.

［実施形態の効果］
以上説明したとおり、本実施形態に係る自溶炉１は、セットラ３の炉内壁面側における熱負荷に応じて冷却能力の異なる水冷ジャケット１０を配置しているので（図７参照）、熱負荷の低いエリアにおける過剰な冷却（除熱）が抑制されることとなり、これによって当該エリアにおける過剰な炉内コーティング（鋳付き）の生成が防止され、ひいては炉内溶湯保持容積の縮小（炉内埋り）を防止することが可能である。よって、自溶炉１の炉体外郭サイズを変更することなく溶湯保持容積を拡大することができるという効果がある。 [Effect of embodiment]
As described above, in the flash smelting furnace 1 according to the present embodiment, the water cooling jackets 10 having different cooling capacities are arranged according to the heat load on the inner wall surface side of the settler 3 (see FIG. 7). Excessive cooling (heat removal) in the low area is suppressed, which prevents the formation of excessive in-core coating (casting) in the area, which in turn reduces the holding volume of the molten metal in the furnace (filling in the furnace). It is possible to prevent this. Therefore, there is an effect that the molten metal holding volume can be expanded without changing the outer shell size of the flash smelting furnace 1.

また、本実施形態に係る自溶炉１は、セットラ３の炉内壁面側における熱負荷に応じて冷却フィン３０の突出長さが異なる水冷ジャケット１０を配置しているので（図７参照）、熱負荷が低いエリアについては冷却フィン３０の突出長さを積極的に短くすることができ、その分だけ自溶炉１の炉内溶湯保持容積を拡大することができる。また、冷却フィン３０の突出長さを短くした分だけフィン材料（主に銅）の過剰な使用を抑制し、軽量化も可能なので施工面で有利である。 Further, in the flash smelting furnace 1 according to the present embodiment, the water cooling jacket 10 having different protrusion lengths of the cooling fins 30 according to the heat load on the inner wall surface side of the settler 3 is arranged (see FIG. 7). In the area where the heat load is low, the protruding length of the cooling fin 30 can be positively shortened, and the molten metal holding volume in the flash smelting furnace 1 can be expanded by that amount. Further, the shortened protrusion length of the cooling fin 30 suppresses the excessive use of the fin material (mainly copper), and the weight can be reduced, which is advantageous in terms of construction.

また、本実施形態に係る自溶炉１は、セットラ３の炉内壁面側における熱負荷の低い箇所に設置する水冷ジャケット１０の冷却フィン３０の突出長さは熱負荷の高い箇所に設置する冷却フィン３０の長さよりも相対的に短くしたので（図７参照）、炉内壁面の各箇所を過不足なく効率的に冷却できると共に、自溶炉１の外郭サイズを変更することなく炉内溶湯保持容積を拡大できるという効果が確実に得られる。 Further, in the flash smelting furnace 1 according to the present embodiment, the protrusion length of the cooling fin 30 of the water cooling jacket 10 installed at a place where the heat load is low on the inner wall surface side of the settler 3 is a cooling place where the heat load is high. Since it is relatively shorter than the length of the fins 30 (see FIG. 7), each part of the inner wall surface of the furnace can be efficiently cooled without excess or deficiency, and the molten metal in the furnace without changing the outer size of the flash smelting furnace 1 can be used. The effect that the holding volume can be expanded is surely obtained.

また、本実施形態に係る自溶炉１において、少なくともセットラ３の周壁に位置する水冷ジャケット１０は、炉外側に耐火層を設けることなく剥き出しの状態であるので（図３参照）、水冷ジャケット１０の炉外面（背面）からの直接的な放熱が可能となり、熱拡散効率の向上、省エネルギ化を図ることができる。 Further, in the flash smelting furnace 1 according to the present embodiment, the water-cooled jacket 10 located at least on the peripheral wall of the setler 3 is exposed without providing a refractory layer on the outside of the furnace (see FIG. 3), so that the water-cooled jacket 10 is exposed. Direct heat dissipation from the outer surface (rear surface) of the furnace is possible, and heat diffusion efficiency can be improved and energy can be saved.

また、本実施形態に係る操業方法は、セットラ３の炉内壁面側における熱負荷分布を測定するステップと、測定された熱負荷分布に基づいてセットラ３の炉内壁面側を熱負荷の異なる２以上のエリアＡ_Ｈ、Ａ_Ｍ、Ａ_Ｌに区分するステップと、区分されたエリアＡ_Ｈ、Ａ_Ｍ、Ａ_Ｌの熱負荷に応じて冷却能力の異なる水冷ジャケット１０を配置するステップとを含むので、自溶炉１の炉体外郭サイズを変更することなく炉内溶湯保持容積を拡大することが可能である。また、炉内溶湯保持容積の拡大によってスラグ滞留時間を長く確保できるので、スラグロスの維持又は改善を図ることができる。例えば、本実施形態の自溶炉１は、セットラ３の熱負荷が相対的に低いエリアにおける冷却フィン３０の突出長さを図７（Ｂ）に示すとおり積極的に短縮したものであり、フィン長さに相当する炉内容積を確保できることに加え、冷却能力の適正化により過剰な炉内面のコーティング形成を抑制し、適正なコーティング厚みを維持可能となり、当該突出長さを何ら短縮しなかった比較例（図６）と比較して、１５％ほど炉内溶湯保持容積を増加させることができた。このように、炉内溶湯保持容積の増加が可能となればスラグ滞留時間を適切に確保できることに加え、マットとスラグの界面積を大きく維持でき、一定量生成する中間層の厚みを増大させることなく操業が可能となるので、例えば、原料装入量２２０ｔ／ｈ、カワ品位６５％の条件下であってもスラグロスを０．８％以下に維持することができる。 Further, in the operation method according to the present embodiment, there are two steps in which the heat load distribution on the inner wall surface side of the setra 3 is measured and the heat load on the inner wall surface side of the setra 3 is different based on the measured heat load distribution. Since it includes the steps of _dividing into the above areas A _H , _AM , and _AL , and the steps of arranging the water cooling jackets 10 having different cooling capacities according to the heat load of the divided areas A _H , _AM , and AL. It is possible to expand the holding volume of the molten metal in the furnace without changing the size of the outer shell of the self-melting furnace 1. Further, since the slag residence time can be secured for a long time by expanding the holding volume of the molten metal in the furnace, it is possible to maintain or improve the slag loss. For example, in the self-heating furnace 1 of the present embodiment, the protruding length of the cooling fin 30 in the area where the heat load of the settler 3 is relatively low is positively shortened as shown in FIG. 7B, and the fins are In addition to being able to secure an internal volume equivalent to the length, by optimizing the cooling capacity, it was possible to suppress excessive coating formation on the inner surface of the furnace, maintain an appropriate coating thickness, and did not shorten the protruding length at all. Compared with the comparative example (FIG. 6), the holding volume of the molten metal in the furnace could be increased by about 15%. In this way, if the holding volume of the molten metal in the furnace can be increased, the slag residence time can be appropriately secured, the boundary area between the mat and the slag can be maintained large, and the thickness of the intermediate layer generated in a certain amount can be increased. The slag loss can be maintained at 0.8% or less even under the conditions of, for example, a raw material charge of 220 t / h and a Kawa grade of 65%.

［冷却フィンのレイアウトについて］
上述した実施形態において、水冷ジャケット１０ｂの各冷却フィン３０は、図８に示すように、両側の水冷ジャケット１０ａ，１０ｃの冷却フィン３０に対し設置位置が異なる千鳥配置になるように高さをずらして配置してもよい。このような千鳥配置を実現するために水冷ジャケット１０ｂの最上部に位置する冷却フィン３０と最下部に位置する冷却フィン３０の厚さは他の冷却フィン３０の厚さのほぼ２倍の厚さにすることができる。これにより冷却フィン３０と耐火物層３１が挟み込まれる空間部が千鳥配置となり、耐火物層３１は上下左右方向に位置する冷却フィン３０及びジャケット本体２０の表面の５方向から効率的に冷却されることになる。また、ジャケット本体２０は冷却フィン３０と耐火物層３１によって溶湯とは直接接触しないのでジャケット本体２０の溶損が効果的に抑制され、それによって水漏れトラブルから守られることになる。尚、水冷ジャケット１０の分割形状は上述した構造に限るものではなく、水冷ジャケット１０ａ，１０ｂを一つのユニットとして左右に連続配置することも可能である。 [About the layout of cooling fins]
In the above-described embodiment, as shown in FIG. 8, the cooling fins 30 of the water-cooled jacket 10b are staggered so that the installation positions are different from those of the cooling fins 30 of the water-cooled jackets 10a and 10c on both sides. May be placed. In order to realize such a staggered arrangement, the thickness of the cooling fins 30 located at the top and the cooling fins 30 located at the bottom of the water cooling jacket 10b is almost twice as thick as the thickness of the other cooling fins 30. Can be. As a result, the space where the cooling fins 30 and the refractory layer 31 are sandwiched is arranged in a staggered manner, and the refractory layer 31 is efficiently cooled from the five directions of the surfaces of the cooling fins 30 and the jacket body 20 located in the vertical and horizontal directions. It will be. Further, since the jacket body 20 does not come into direct contact with the molten metal due to the cooling fins 30 and the refractory layer 31, the melting damage of the jacket body 20 is effectively suppressed, whereby the water leakage trouble is protected. The divided shape of the water-cooled jacket 10 is not limited to the above-mentioned structure, and the water-cooled jackets 10a and 10b can be continuously arranged on the left and right as one unit.

［エリア数について］
また、上記実施形態では、冷却能力の異なるエリアの数（区分数）を「３」としたが（図７参照）、区分数は「３」に限定されることはなく「４以上」にすることもできるし、「２」にすることもできる。 [About the number of areas]
Further, in the above embodiment, the number of areas (number of divisions) having different cooling capacities is set to "3" (see FIG. 7), but the number of divisions is not limited to "3" and is set to "4 or more". It can be done or it can be set to "2".

［エリア最小単位について］
また、冷却能力の異なるエリアのサイズは、上記実施形態におけるそれに限定されることはない。例えば、エリアの最小単位は、水冷ジャケット一つ分（又はこれを構成するパーツ一つ分）としてもよいし、冷却フィン一つ分としてもよい。 [Regarding the minimum area unit]
Further, the size of the areas having different cooling capacities is not limited to that in the above embodiment. For example, the minimum unit of the area may be one water-cooled jacket (or one part constituting the water-cooled jacket) or one cooling fin.

［区分パターンについて］
また、上記実施形態では、セットラ３の周壁を横方向（水平方向）にかけて区分したが、縦方向（鉛直方向）にかけて区分してもよい。 [About division pattern]
Further, in the above embodiment, the peripheral wall of the settler 3 is classified in the horizontal direction (horizontal direction), but it may be classified in the vertical direction (vertical direction).

［フィンの厚さについて］
また、上記実施形態では、セットラ３の周壁における熱負荷冷却フィン３０の厚さを均一としたが、熱負荷の低いエリアほど厚さを小さくしてもよい（耐火物層を厚くしてもよい）。 [About fin thickness]
Further, in the above embodiment, the thickness of the heat load cooling fins 30 on the peripheral wall of the settler 3 is made uniform, but the thickness may be smaller in the area where the heat load is lower (the refractory layer may be thicker). ).

［対象となる壁面について］
また、上記実施形態では、冷却能力に分布を設ける壁面を、セットラ３の巾方向（図７の上下方向）に並ぶ１対の壁面としたが、セットラ３の長さ方向（図７の左右方向）に並ぶ１対の壁面としてもよいし、セットラ３の全ての周壁としてもよい。また、自溶炉１の他の壁面（反応シャフト２の周壁など）としてもよい。例えば、反応シャフト２の周壁の熱負荷分布に応じて、当該周壁に配置される水冷ジャケットの冷却能力を設定してもよい。 [About the target wall surface]
Further, in the above embodiment, the wall surface for providing the distribution in the cooling capacity is a pair of wall surfaces arranged in the width direction of the settler 3 (vertical direction in FIG. 7), but the length direction of the settler 3 (horizontal direction in FIG. 7). ) May be a pair of wall surfaces, or all the peripheral walls of the setra 3 may be used. Further, it may be used as another wall surface of the flash smelting furnace 1 (such as a peripheral wall of the reaction shaft 2). For example, the cooling capacity of the water-cooled jacket arranged on the peripheral wall may be set according to the heat load distribution of the peripheral wall of the reaction shaft 2.

［温度監視について］
また、水冷ジャケット１０には冷却フィン３０の溶損進行度を把握するために３つの熱電対４０が配置されている。図９は熱電対による温度監視の説明図である。３つの熱電対４０によって測定された温度データは、図９に示すコンピュータ５０を用いて解析することによって冷却フィン３０の溶損進行度を常時監視するようになっている。３つの熱電対４０は、水冷ジャケット１０ａ～１０ｃに設けられた所定の冷却フィン３０の基端部に取り付けられており、この部分で測定された温度が図示しない制御室に設置されたコンピュータ５０に常時取り込まれて監視される。この温度によって冷却フィン３０の溶損の進行状態を把握することができる。コンピュータ５０は測定温度に基づいて冷却フィン３０の寿命を推定し、音や光（ランプ）による警報、プリントアウト等により保安要員等に警告及び通知する。これを基に保安要員等は、予め交換の必要な水冷ジャケット１０を準備しておくことにより、長時間の操業停止等を回避することが可能になる。また、予めコンピュータ５０に所定の温度を設定しておき、熱電対４０による測定温度がその設定温度になったときに水冷ジャケット１０の交換を促す警報を行うように構成することも可能である。尚、熱電対４０の数は３つとしたが、これに限るものではなく、１又は複数を設けることも可能である。 [About temperature monitoring]
Further, three thermocouples 40 are arranged on the water-cooled jacket 10 in order to grasp the progress of melting of the cooling fins 30. FIG. 9 is an explanatory diagram of temperature monitoring by a thermocouple. The temperature data measured by the three thermocouples 40 is analyzed using the computer 50 shown in FIG. 9 to constantly monitor the progress of melting of the cooling fins 30. The three thermocouples 40 are attached to the base end portions of predetermined cooling fins 30 provided in the water cooling jackets 10a to 10c, and the temperature measured in these portions is attached to the computer 50 installed in a control room (not shown). It is constantly captured and monitored. From this temperature, it is possible to grasp the progress state of melting damage of the cooling fin 30. The computer 50 estimates the life of the cooling fins 30 based on the measured temperature, and warns and notifies the security personnel and the like by sound, light (lamp) alarm, printout, or the like. Based on this, security personnel and the like can avoid long-term suspension of operations by preparing the water-cooled jacket 10 that needs to be replaced in advance. It is also possible to set a predetermined temperature in the computer 50 in advance and give an alarm prompting the replacement of the water-cooled jacket 10 when the temperature measured by the thermocouple 40 reaches the set temperature. The number of thermocouples 40 is set to 3, but the number is not limited to this, and one or a plurality of thermocouples may be provided.

［その他の実施の形態］
本発明は各実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、各実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素からいくつかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態の構成要素を適宜組み合わせてもよい。 [Other embodiments]
The present invention is not limited to each embodiment, and the components can be modified and embodied without departing from the gist thereof. In addition, various inventions can be formed by appropriately combining the plurality of components disclosed in each embodiment. For example, some components may be removed from all the components shown in the embodiments. Further, the components of different embodiments may be combined as appropriate.

また、金属製錬炉の一例として自溶炉及びその操業方法に係る実施形態について説明したが、本発明は自溶炉に限らず水冷ジャケットを備えた炉の全般に採用可能である。また、銅以外の金属の製錬にも適用が可能である。 Further, although the flash smelting furnace and the embodiment related to the operation method thereof have been described as an example of the metal smelting furnace, the present invention can be applied not only to the flash smelting furnace but also to all furnaces provided with a water-cooled jacket. It can also be applied to the smelting of metals other than copper.

１自溶炉
１ａ炉底部
２反応シャフト
２ａバックステイ
３セットラ
４アップテイク
７精鉱バーナ
８酸素富化空気供給部
１０水冷ジャケット
１０ａ水冷ジャケット
１０ｂ水冷ジャケット
１０ｃ水冷ジャケット
１１冷却水路
１２供給口
１３排出口
１４締着部材
２０ジャケット本体
２０ａジャケット本体
２０ｂジャケット本体
２０ｃジャケット本体
２１取付部
２２取付部
３０冷却フィン
３２スペース
３１耐火物層
３４スペーサ
４０熱電対
５０コンピュータ
１０１マットレベル
１０２スラグレベル
１０３ガスレベル
２０１ａジャケット本体
２０１ｂジャケット本体
２００自溶炉
２０１反応シャフト
２０２セットラ
２０５マットタップホール
２０６スラグタップホール
２０３アップテイク
２０４精鉱バーナ
２２０錬かん炉 1 Flash smelting furnace 1a Furnace bottom 2 Reaction shaft 2a Backstay 3 Set slag 4 Uptake 7 Concentrate burner 8 Oxygen-enriched air supply unit 10 Water-cooled jacket 10a Water-cooled jacket 10b Water-cooled jacket 10c Water-cooled jacket 11 Cooling water channel 12 Supply port 13 Outlet 14 Tightening member 20 Jacket body 20a Jacket body 20b Jacket body 20c Jacket body 21 Mounting part 22 Mounting part 30 Cooling fin 32 Space 31 Refractory layer 34 Spacer 40 Thermoelectric pair 50 Computer 101 Matte level 102 Slag level 103 Gas level 201a Jacket body 201b Jacket body 200 Flash smelting furnace 201 Reaction shaft 202 Setra 205 Matt tap hole 206 Slag tap hole 203 Uptake 204 Precision burner 220 Alchemy furnace

Claims

By arranging water-cooled jackets with different cooling capacities according to the heat load on the inner wall surface side of the metal smelting furnace, it is possible to expand the inner volume of the furnace without changing the outer size of the furnace body. Metal smelter.

In the metal smelting furnace according to claim 1,
A metal smelting furnace characterized by arranging water-cooled jackets with different fin lengths according to the heat load on the inner wall surface side of the furnace.

In the metal smelting furnace according to claim 2.
A metal smelting furnace characterized in that the length of the fins of the water-cooled jacket installed in a place with a low heat load on the inner wall surface side of the furnace is relatively shorter than the length of the fins installed in a place with a high heat load.

In the metal smelting furnace according to any one of claims 1 to 3.
The water-cooled jacket is a metal smelting furnace characterized in that it is exposed without providing a refractory layer on the outside of the furnace.

Steps to measure the heat load distribution on the inner wall surface side of the metal smelting furnace,
A step of dividing the inner wall surface side of the furnace into two or more areas having different heat loads based on the measured heat load distribution, and
The step of arranging water-cooled jackets with different cooling capacities according to the heat load of the divided area,
A method of operating a metal smelting furnace, which is characterized by including.