JPH0125815B2 - - Google Patents

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JPH0125815B2
JPH0125815B2 JP55039617A JP3961780A JPH0125815B2 JP H0125815 B2 JPH0125815 B2 JP H0125815B2 JP 55039617 A JP55039617 A JP 55039617A JP 3961780 A JP3961780 A JP 3961780A JP H0125815 B2 JPH0125815 B2 JP H0125815B2
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tuyere
pressure
air
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blowing
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JP55039617A
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JPS55138029A (en
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Kiisu Burimakuumu Jei
Oo Heeheru Enriku
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KANADEIAN RIKITSUDO EAA Ltd
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KANADEIAN RIKITSUDO EAA Ltd
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Publication date
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Publication of JPH0125815B2 publication Critical patent/JPH0125815B2/ja
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B23/00—Obtaining nickel or cobalt
    • C22B23/02—Obtaining nickel or cobalt by dry processes
    • C22B23/025—Obtaining nickel or cobalt by dry processes with formation of a matte or by matte refining or converting into nickel or cobalt, e.g. by the Oxford process
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B15/00—Obtaining copper
    • C22B15/0026—Pyrometallurgy
    • C22B15/0028—Smelting or converting
    • C22B15/003—Bath smelting or converting
    • C22B15/0041—Bath smelting or converting in converters
    • C22B15/0043—Bath smelting or converting in converters in rotating converters
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B5/00—General methods of reducing to metals
    • C22B5/02—Dry methods smelting of sulfides or formation of mattes
    • C22B5/12—Dry methods smelting of sulfides or formation of mattes by gases

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  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
  • Muffle Furnaces And Rotary Kilns (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は非鉄金属〓の金属または金属硫化物へ
の転化に関する。
ピアース・スミス（Pierce−Smith）転炉は20
世紀の変り目以来この目的に広く用いられている
ので、以下この炉中での転化を本発明の説明に用
いる。この装置の作用はJ.ボルトおよびP.クエニ
ユー（J.Boldt and R.Queneau）編「硫化鉱の
抽出冶金学（Extractive Metallurgy of Sulfide
Ores）」中のニユートン（Newton）著「銅の抽
出冶金学（Extractive Metallurgy of Copper）」
の第５章転化（converting）中にある程度詳しく
記載されており、転化工程のさらに詳細は1975年
８月カナダ国アルバータ州エドモントン市で開か
れた第14回冶金学者年会（14th Annual
Conference of Metallurgists）における発表の
ために用意された論文“トンプソン溶融炉中の転
化工程の冶金学（Metallurgy of the
Converting Process in the Thompson
Smelter）”のような論文中に記載されており、
これら刊行物の記載は参照文として本明細書に含
まれるものとする。
基本的に、ピアース・スミス転炉は円筒形側壁
と円形端壁とを有する、細長い、耐火物でライニ
ングした密閉室をその内部に備えている水平シリ
ンダーから成る。側壁には、一方の側で耐火物ラ
イニングを通じて密閉室中に入つている１列の注
入管すなわち羽口と端壁との間に配置されている
仕込および排出用のフード付き開口がある。この
炉は、開口に接近でき且つその側から仕込みがで
きる仕込み位置と仕込用開口が上に向き、フード
され且つオフガス出口を形成する吹込み位置との
間で回転される。炉が吹込み位置の場合、空気ま
たは僅かに酸素で富化した空気を低圧、典型的に
は1.0545Kg／cm2ゲージ圧（15psig）で羽口を通し
て吹込んで〓中の鉄および硫黄を酸化し、かくし
て〓から分離させてスラグを生成させ且つオフガ
スすなわち二酸化硫黄を放出させる。鉄は酸化鉄
に転化され、シリカによつてフラクシング
（flux）され、スラグとして除去されるが、硫黄
は二酸化硫黄に転化され、オフガスとして転炉か
ら排出される。ピアース・スミス転炉の転化作業
のさらに詳細は上記参考文献中に記載されてお
り、複雑な化学反応、熱交換および他の比較的複
雑な条件の変化の幾つかが記載されている。長年
にわたるこの型の転炉の作業を通して開発された
作業方式は過去数年間ほとんど変化していない。
この転炉の使用には絶えず問題となる幾つかの
欠点がある。例えば、羽口がすぐ詰まるので、定
期的に金属棒でつついて棒を羽口中に押入れて掃
除しなければならない。もう一つの問題は羽口ラ
インに沿つて、羽口より上方の後壁および端壁に
ひどい耐火物損耗が起こることである。この耐火
物損耗は十分に過度であるので、転炉は典型的に
は４ケ月中３ケ月間しか作動せず、残りの１ケ月
は耐火物の修繕に必要となる。このため、保守費
用が高くなり、溶解炉作業中過剰の転炉容量が所
要となる。さらにもう１つの問題は、オフガス中
に連行された粒子の蓄積によつて生じ、空気流の
１つの機能である。転炉口におけるアクリーシヨ
ン累積（accretion buld−up）である。この累積
はしばしば清掃を必要とする。これらの問題はピ
アス・スミス転炉を用いる非鉄金属転化では実際
の寿命として受入れられて来たように思われる。
耐火物寿命を改良しようという試みは、例えば
1968年にニユーヨークで開かれた“銅耐火物シン
ポジウム（The Copper Refractory
Symposium）”で討論されたようにより良好で、
より耐摩耗性の耐火物を使用する領域でなされて
来た。上記シンポジウムにおいて、耐火物寿命に
悪影響を与え且つ制御しなければならない種々の
因子、例えば広範囲の急速な温度変化、大きなス
ラグ容量を生じる低級〓、微細なあるいは極度に
粗大なフラツクス、パンチングおよびフラクシン
グ方法、低い吹込み速度、転炉口の清掃方法およ
び正規の転炉加熱期間の修正が示された。
このような技術の状態に面して、本出願人らは
今回、羽口の目詰まりおよび耐火物損耗が羽口か
らのガスジエツト放出の挙動に関係があることを
見いだした。非鉄金属転炉中へ通常空気を吹込む
圧力、すなわち0.8436〜1.0545Kg／cm2ゲージ圧
（12〜15psig）では、空気は羽口先から10〜12／
秒の頻度で個々の気泡の形で出て来る。気泡は羽
口からおよそ垂直に上昇し、小気泡にこわれ、背
壁耐火物にぶつかつてこれを洗い、一方酸化性ガ
スの注入によつて促進され且つ硫黄と鉄の酸化に
よつて生じる発熱酸化反応が耐火物壁のすぐ近く
で起こる。その上、熱と上昇する気泡のポンプ作
用とが組み合わさつて背壁領域に急激な損耗が生
じ、端壁にも急激な損耗が生じる。相隣る羽口で
生成する気泡がかなり重なるので背壁耐火物損耗
は羽口上方軸方向に比較的一様である。この気泡
の重なりは十分な空気流量を得るために所要な、
通常の近接羽口間隔、例えば15.24〜17.78cm（６
〜７インチ）によつて生じる。
与えられた羽口における次々の気泡の生成の間
で、浴は羽口の口を洗い、局部的な凍結とマグネ
タイト生成のためアクリーシヨンの生成を促進す
る。アクリーシヨンの逐次付着により羽口は急激
に詰まり、パンチングが必要となる。アクリーシ
ヨン自体が耐火物に付着するので、パンチング棒
によつてアクリーシヨンを急激且つ強制的に除去
することによつて耐火物がアクリーシヨンと一緒
に破片となつて取れてしまう。また、反復する気
泡生成のために羽口ラインで急速な熱サイクルが
生じ、耐火物に応力を与え、局部的損耗を促進す
ることになる。
本出願人らは、以下の説明から明らかなよう
に、これらの欠点を克服する方法を開発した。仕
込み位置において、転炉に非鉄溶融金属〓を吹込
みレベルまで仕込む。羽口を開放されたまゝにし
ておくために十分な空気を導入しながら、流量を
制御しつゝ、羽口が浸漬されるまで転炉を回転さ
せる。次に、全空気供給を調節して、空気が膨張
不十分な状態で、羽口先からある距離だけ下方へ
伸びる個々の定常ジエツトの形で水平に浴に入つ
た後に気泡にこわれるような数および個々の断面
積の数個の羽口を通して、転炉の容量以内の温度
および通常の包囲圧力で、過熱することなく、自
生転化反応を行うのに有効な量の空気を供給する
ようにする。本出願人らは、ジエツトの合併を防
ぐように隔置した望ましくは３〜６個の羽口から
の好ましい注入圧が3.515〜10.545Kg／cm2ゲージ
圧（50〜150psig）であることを発見した。羽口
は端壁から隔置され且つ転炉の口から隔置された
１群３〜６個の羽口であつてもよい。別法では、
羽口が２〜３個の羽口の２つの群に分けられ、各
群が端壁および転炉の口から隔置されていてもよ
い。望ましくは、羽口は断面積が6.452〜19.356
cm2（１〜３平方インチ）であり、20.32cm（８イ
ンチ）〜60.96cm（24インチ）隔置されている。
端壁に最も近い羽口は端壁から91.44cm（36イン
チ）以上隔置されていなければならない。転炉の
口から離して羽口を隔置することにより、この領
域の擾乱が減少し且つ転炉の口のアクリーシヨン
生成が減少する。
かくして、本発明によれば、十分に膨張し、す
なわち局部的浴圧と等しい羽口の口の圧力で羽口
から出る低圧ガスの使用と比較して、膨張不十分
な条件が羽口で得られるような圧力で、空気また
は酸素で富化した空気を注入することが見られ
る。膨張不十分な条件を創り出すための増加した
圧力の効果は、羽口の口の圧力を局部的浴圧より
高く上げて、羽口から出る空気が脈動ジエツトで
なく定常ジエツトとして挙動し、羽口先で気泡が
規則的に生成せず、その代わりに羽口先から下流
のある距離の所で生成するようにすることであ
る。ジエツトはさらに浴中に浸入し、羽口先は絶
えずガスで包囲されている。この高圧は、水平に
置かれた羽口からのガスの運動量が圧力増加と共
に非常に増加するのでジエツトが背壁からさらに
押されることを確実にする。高圧注入はガスジエ
ツトをさらに浴中へ強制送入することによつて背
壁耐火物侵食の問題を少なくする。羽口の口に絶
えずガスが存在するためアクリーシヨンの生成を
も防止する。さらに、生成するアクリーシヨンは
ジエツトの作用で破壊除去される。従つて、羽口
ラインにおける耐火物損耗が少なくなるので羽口
パンチングの頻度は減少されあるいは全くパンチ
ングしなくてよくなる。
通常のピアース・スミス転炉の実際から考え
て、当業者は空気の導入圧力を増加するとはね散
り（splashing）が増加し、転炉口のアクリーシ
ヨン累積が増加すると期待するであろう。このこ
とは、圧力を最高10.545Kg／cm2ゲージ圧
（150psig）に限定することおよび少ない数の羽口
を転炉口から離して置き、吹込みによつて噴出さ
れた物質が転炉口に達する前に浴中に落下して戻
るようにすることによつて克服することができ
る。通常の吹込みの当業者は、やはり、少ない数
の羽口にガスを集中させることが羽口領域で生じ
る高温により局部的耐火物損耗を促進することお
よび水平に向けられた羽口より上方の背壁上の液
体の流れが大きくなることを期待するであろう。
しかし、本出願人らは、定常ジエツトを背壁から
離れた浴中にさらに侵入させると、発生した余分
の熱が背壁ではなく浴中で消費されることを発見
した。常圧で多数の羽口を使用する当業者は、や
はり、空気を少数の羽口から、気泡に分割せずに
ジエツトの形で注入すると、ガスと液体との間の
干渉が少なくなるため酸素の効率が低下すると期
待するであろう。しかし、溶融金属中への有効な
羽口の浸漬が保証されるならば、高圧ジエツトが
極めて活性であり且つ良好なガス−液体接触を与
えることがわかつた。羽口先は溶融金属表面より
45.72〜約91.44cm（18〜36インチ）下のレベルで
なければならない。
圧力を3.515〜10.545Kg／cm2ゲージ圧（50〜
150psig）に上げることによる、膨張不十分のジ
エツト方式での本出願人らの操作は、常圧より小
さい圧力増加、例えばL.M.シヤリギンおよびV.
B.メイエロビツチ（L.M.Shalygin and V.B.
Meyerovich）（Tsvet.Metal，1960，vol.33，No.
７，16−19頁）が提案している例えば0.703〜
1.0545Kg／cm2ゲージ圧（10〜15psig）までの小圧
力増加における膨張ジエツト方式の操作と混同し
てはならない。本出願人らが説明した結果を得る
ためには、ジエツトの数を通常用いられる数より
減少し且つジエツトの断面積を適当な限界内に保
つことによつて全酸化性ガス量を冶金操作のため
に所要な範囲内に保ちながら、ジエツトが低圧で
生成するジエツトと異なる、膨張不十分のジエツ
ト方式を与えるのに十分な高さの圧力でなければ
ならない。このため少なくとも3.515Kg／cm2ゲー
ジ圧（50psig）の圧力が所要である。
本発明の方法は、28.12Kg／cm2ゲージ圧
（400psig）以上の高圧で生じるジユール・トムソ
ン効果を用いることによつて純酸素注入の苛酷な
結果からインゼクターを保護するための非鉄金属
分野での提案とも混同すべきではない。本出願の
圧力範囲は、全酸化性ガス注入量は非鉄操作の通
常の限界内に保ちながら、単にジエツト生成条件
を十分膨張から不十分膨張へ変化させることに向
けられる。
以上、一般的に本発明を説明したので、以下添
付図面に関して本発明を詳しく説明する。添付図
面は本発明の好ましい実施態様を例示するものと
考えるべきである。
図面中に示したピアース・スミス転炉は下部構
造（図には示してない）に適当に軸承されたロー
ル１７上に載つている、隔置された円形支持リン
グ１５が付いている円筒形容器Ａから成る。レー
ル１５の一方に隣接する歯付リング１９は適当な
駆動源によりシヤフト２３で駆動されるピニオン
２１と係合し、容器Ａがその軸の周りに、仕込み
位置と吹込み位置の間で回転できるようになつて
いる。
容器Ａには耐火物でライニングした側壁２５と
耐火物ライニングした端壁２７とを有する内部円
筒形室がある。側壁２５にはスカート３１で包囲
され且つフード３３が付いている仕込み用開口２
９が付いている。
多数の羽口Ｂが側壁２５を通して室中に入り、
この羽口Ｂへは、適当な酸化性ガス源と連結して
いる空気導入管３７からの圧縮空気または他の酸
化性ガスの供給を受けるヘツダー３５から酸化性
ガスが供給される。
各羽口Ｂは側壁２５を通して突出し、耐火物の
表面の先で終わつている。羽口Ｂには羽口パンチ
ヤーが付いていてもよい。
本発明によれば、羽口の数は通常用いられる数
と比較してかなり減少される。１つの好ましい配
置を第２図に示す。ここでは２〜３個の羽口の２
群があり、各群は端壁２７および転炉の口から隔
置されている。もう１つの好ましい配置を第３図
に示すが、ここでは単一の群の４〜６個の羽口が
転炉の口の一方の側に、一方の端壁から隔置され
ている。
羽口Ｂは側壁に対して垂直になつていて水平吹
込み位置で作動するようにすることができる。別
法では、羽口を傾斜させることによつて特殊の効
果が得られ、容器の耐火物壁に対する垂線から約
15゜までの角度で定常ジエツトが注入されるよう
にすることができる。例えば、下方注入は酸化性
ガスの効率を増加する。端壁から離れた角度で注
入すると端壁から離れたジエツトの加熱効果が除
去される。容器の口から離れた角度での注入によ
り容器の口の領域での擾乱が減少し、従つてアク
リーシヨンが減少する。
以上、本発明を特徴づけるためピアース・スミ
ス転炉について説明したが、本発明は空気または
酸素富化空気の羽口側面注入を用いる非鉄炉にも
適用することができる。
典型的な転炉は、外側寸法が直径3.965〜
4.575m（13〜15フイート）、長さ9.15〜10.725m
（30〜35フイート）であり、厚さ2.54cm（１イン
チ）の外側鉄シエル、厚さ2.54〜3.81m（１〜１1/
２インチ）のマグネサイト（MgO）断熱層、38.1
cm（15インチ）のクロムマグネサイト（MgO−
35％Cr2O3）耐火レンガから成り、但し、羽口付
近は同一材料で厚くなり、例えば約45.72cm（18
インチ）になつている。
インゼクターすなわち羽口は基本的には現行の
ものと同じものを用い、鉄製であり、真直ぐな孔
を有する。典型的なインゼクターは内径が3.81〜
5.08cm（１1/2〜２インチ）で、鋼シエル、断熱
用レンガおよびクロムマグネサイトレンガを貫通
して容器の外側へある距離だけ突出するように
45.72cm（18インチ）より長くなつている。転炉
が吹込み位置にある場合、インゼクターは水平で
ある。通常の転炉では、通常２組のインゼクター
が炉口の両側にあり、例えば40個の羽口があり、
おのおのが約17.78cm（７インチ）隔置された20
個の羽口の２組である。すべてのインゼクターは
同じである。本発明では、活性な羽口の数は少な
くし、好ましい範囲は３〜６個であり、少なくと
も約38.1cm（15インチ）離して隔置される。
数個の羽口が共通のマニホルドに連結してい
て、各羽口が同量の空気を吹込むことができる。
流速を既述の範囲内に保つならば、各羽口に別個
の制御を与えて、浴に沿つて流速を変化させるよ
うにすることが好ましい。それぞれの羽口は直径
が異なつていてもよく、また転炉中のそれぞれの
位置も変えることができる。本発明を先行技術で
通常用いられるよりも少数の羽口を備えた炉を関
して説明したが、炉は多数の別々に制御できる羽
口を備え、一時に数個を使用し、他は休止させて
おくようにすることもできる。これは、もし１つ
の活性羽口あるいは１組の羽口の領域で最終的に
耐火物損耗が問題になつた場合、その羽口または
羽口の組を外から塞ぎ、別の組を作動させること
ができるという利点がある。この方法でライニン
グの寿命を実質的に長くすることができる。
本発明によれば、羽口の浸漬は少なくとも
45.72cm（18インチ）でなければならない。
羽口配列パターンは羽口を端壁から離しておい
て耐火物損耗を最少にすることおよび炉口から離
しておいて使用する高いガス注入速度でのはね散
り（splashing）問題とアクリーシヨン累積とを
最少にすることである。
羽口を通る流量の制御は羽口における圧力およ
び（または）浴の温度に基づいている。圧力測定
を用いるフイードバツク制御を用いて、必要と認
めた場合羽口パンチヤーを作動させることができ
る。
被処理原料は銅と鉄の硫化物およびニツケルと
鉄の硫化物の混合物である非鉄〓である。共通の
基準は硫黄の二酸化硫黄ガスとしての除去および
鉄のフエイヤライト（fayalite）（FeO）x・SiO2
（ここで１＜ｘ＜２）型の珪酸質液体スラグとし
ての除去であり、このスラグは種々の量のFe3O4
をも含む。〓は、サイクル中、FeおよびＳが酸
化され、且つ次に〓から除去されるにつれて、組
成が変化する。浴の圧力範囲は常圧である。
本発明によつて処理できる１つの非鉄金属は銅
〓であり、これは通常20〜60％の銅（Cu2Sとし
て）、２〜６％の酸素（鉄の酸化物として）を含
み、残りはFeSと少量の不純物である。もう１つ
の非鉄金属はニツケル〓であり、これは通常10〜
50％のニツケル（Ni3S2）と通常少量の銅（Cu2S
として）、２〜６％の酸素（鉄の酸化物として）
を含み、残りはFeSと少量の不純物である。
好ましいフラツクスは珪酸質フラツクスで、熱
収支を改良するため80％以上のSiO2を含む。65
％のような低濃度のSiO2を含むフラツクスも使
用できる。
酸化性ガスは空気または約40％まで酸素で富化
した空気でよい。酸素による富化は工程の自生性
を保つためおよび仕込んだ冷原料を溶融し且つ熱
収支を調節するために使用することができる。ガ
スは、羽口内で膨張不十分の条件を与えるのに有
効な圧力、3.515〜10.545Kg／cm2ゲージ圧（50〜
150psig）および0.9マツハ以上の線速度で注入さ
れる。全速度は、上記寸法の炉で約25000〜
30000SCFMの範囲内である。酸化性ガスジエツ
トは遮蔽されず、脈動ジエツトではなく膨張不十
分な定常ジエツトの形で流体仕込物中へ投射され
る。“膨張不十分なジエツト”とは次のようにも
説明することができる。羽口を通してガスを低圧
で注入するとき、羽口に沿つて流れの方向に圧力
が減少し、逐に羽口先では包囲圧（常圧＋浴の高
さによる圧）に等しくなる。かくしてガスジエツ
トは十分に膨張する。駆動圧力を増加すると、ガ
スは加速し、羽口に沿つた圧力降下はより急激に
なる。しかし、ガスが真直ぐな孔の羽口内で得る
ことができる速度には限界があり、すなわち音速
（マツハ１）である。かくして、十分に高い背圧
では、ガスは終端速度（通常、羽口の摩擦の影響
のためマツハ１以下）に達する。これらの条件下
では、羽口内の圧力はガスの一層の加速により解
放されず、羽口先の圧力は包囲圧力より大きくな
る。かくして、ガスは包囲圧力に対して十分に膨
張しない（不十分膨張）。過剰の圧力はガスの多
方向膨張により羽口外部で解放される。
例示した型および寸法の炉内における吹込み中
の炉内条件は次の通りである。本発明による転炉
の作動温度範囲は1100〜1300℃である。吹込み時
間は〓の等級により、６〜20時間である。投入量
は、〓の等級により、約100〜200メートルトンの
〓、20〜60メートルトンのフラツクス（これもま
た〓の等級による）の範囲でよい。この供給速度
で、酸化のために必要な酸素は酸化性ガス中の酸
素4000〜8000SCFMである。生産量は１サイクル
につき銅約70〜約120メートルトンであり、スラ
グは１サイクルにつき30〜80メートルトンであ
る。通常の方法ではパンチング頻度は15〜60秒毎
である。本出願の方法によれば、吹込み終了まで
パンチングは通常不要である。
大部分の転炉サイクル中パンチングは通常不要
であるが、サイクルの終り頃に所要になることが
あり、特に銅の場合、ガス流、従つて温度が下が
るときに所要になることがあるので装置内に通常
のパンチヤーを備えておくことが望ましい。
本発明の高圧注入により、全ガス流速を約
30000SCFMまで増加することができ、この場合
には、サイクル時間の短縮が流速の増加にほぼ比
例する。
炉を仕込み位置から吹込み位置へ、所望の浸漬
に達するまで回転させるとき、羽口を通して圧力
を0.703〜1.406Kg／cm2ゲージ圧（10〜20psig）、好
ましくは1.0545Kg／cm2ゲージ圧（15psig）に保つ
ことが望ましい。その後で、圧力を所望のレベル
まで上げることができる。
以下、本発明の好ましい方法の次の実施例によ
つて本発明をさらに詳しく説明する。
サイクルの長さを決定する重要な因子は出発原
料の等級であるということを心に止めて置かねば
ならない。等級は（銅の場合）約20％のCuから
約60％のCuまでにわたる。このことはまた転炉
の作動にも影響を与える。従つて、両方の場合の
作動サイクルを説明する。
高含量のカルコサイト（chalcocite）（Cu2S）
のため精鉱が銅に富む場合および（あるいは）フ
ラツシユ溶融法を用いて固体精鉱を溶融させる場
合に高い等級の〓が得られる。かかる場合には例
えばCu含量55％の〓を得ることが通常である。
高含量のCuは〓中の低含量のFeを意味するので、
少量のスラグを生成し、転炉の容積は大きな程度
まで有効金属すなわちCu2S（銅転化サイクルの第
１段階で得られる）で占められるであろう。かか
る場合には、新鮮な〓（すなわち出発原料）の添
加回数は少なくなり（55％Cu〓では２回）、転化
の第１段階で酸化されるべきFeSが少ないのでサ
イクルの長さが短くなる。
実施例 １ 長さ10.675m（35フイート）、直径3.965m（13フ
イート）のピアース・スミス転炉を用い、内径
1.27cm（1/2インチ）の羽口６個を用いた。供給
原料は銅〓（Cu55％）であつた。フラツクスは
85％のSiO2を含有していた。酸化性ガスは酸素
であつた。
処理サイクルは下記の通りである。
第１段階 １ 転炉は熱く、丁度前のサイクル中に空になつ
ている。
２ クレーンで移動する取鍋を用いて炉口から80
〜100トンの〓を入れる。転炉への仕込みには
４〜５個の満杯な取鍋が所要であつた。〓の温
度は1100〜1150℃であつた。
３ 転炉を装填位置にしたまま（羽口が浴に浸漬
していない）、羽口から空気を1.0545Kg／cm2ゲ
ージ圧（15psig）以下の低圧で吹込む。
４ 転炉を、羽口が溶融〓中に45.72cm（18イン
チ）浸漬される吹込み位置に達するまで回転さ
せる。
５ 転炉が吹込み位置に達した直後に吹込み圧力
を8.436Kg／cm2ゲージ圧（120psig）に増加す
る。
６ 空気流を約25000SCFMの速度で約45分間流
し続ける。この時点で、転炉温度は、出発〓温
度によるが約1200℃である。
７ 吹込み圧を1.0545Kg／cm2ゲージ圧（15psig）
に下げ、転炉を装填位置へ回転させ、空気流を
停止させる。
８ 転炉口から15〜20トンの珪酸質フラツクスを
入れる。
９ 再び吹込みを開始し、上の３，４，５記載の
工程と同工程を行う。
10 20〜30分間吹込みを行つた後、工程７に従つ
て空気を停止させる。
11 この時点での転炉の温度は1220〜1240℃であ
る。〓の等級はCu72〜75％である。約35トン
のスラグが生成される。
12 約30トンのスラグ（取鍋２個）をすくい取
る。
13 工程11での転炉の温度が例えば1230℃より高
い場合には、約10トンの冷仕込物（固体再循環
原料）を転炉中へ入れる。
14 転炉へ40〜60トン（取鍋２〜３個）の新しい
〓（Cu55％）を入れる。
15 この時点で、通常10〜20トンのフラツクスを
入れる。
16 吹込みを開始し、工程３，４，５の操作を行
う。
17 工程６を繰返す。
18 工程15を行つたかどうかにより、工程８およ
び９は必要な場合も必要でない場合もある。
19 60〜80分間の吹込み（工程16以後）後、工程
７に従つて空気を停止させる。
20 この時点で、転炉温度は約1220〜約1240にな
る。〓の等級は78〜80％であり（全部ではない
としてもほとんどのFeSが酸化され、約30トン
のスラグが生成している）、このスラグを取鍋
中にすくい取る。
21 第１段階の終了：炉中には80〜110トンの
Cu2Sが生成物として残る。
第２段階 基本的にはCu2Sが出発原料である。第１段階
と同じFeSおよび（または）フラツクスが存在し
ていてもよい。
22 第１段階終了時の温度が高過ぎた（1240℃以
上）の場合および（または）比較的純粋な銅再
循環物（reverts）（Cu80％以上）が入手可能な
場合、約10トンの再循環物を加える。
23 第１段階の工程３，４，５に従つて吹込みを
開始する。
24 8.436Kg／cm2ゲージ圧（120psig）、約
25000SCFMで空気流を流し続ける。通常、第
２段階では中断はない。温度は徐々に約1180℃
から約1220℃に上がる。吹込み時間は第２段階
の初めに存在していたCu2Sの量によつて異な
るが、３〜４時間であると期待される（サイク
ルのための全吹込み時間は約５〜８時間）。
注：これは吹込み時間である。サイクルに要す
る全時間は、仕込み、クレーン待ちなどを
含むので、１〜２時間長くなる。
25 浴が銅97〜98％に達した時（熟練工員ならば
正確な時点がわかる）、圧力を1.0545Kg／cm2ゲ
ージ圧（15psig）以下に下げる。
26 約５分後、転炉を装填位置に回転し、ガスを
止める。存在しているかも知れない酸化鉄を考
慮して少量のフラツクスを加えてもよい。
27 最終生成物は粗銅（Cu98.5〜99.5％）60〜90
トンである。
精鉱が黄銅鉱に富み、反射炉中で溶融された場
合、低級の〓が得られる。かかる場合には、通常
例えばCu含量30％の〓が得られる。このことは
〓中に多量のFeSがあることを意味し、炉中で多
量のスラグが生成し且つ少量のCu（Cu2Sとして）
が得られることになる。
この問題を克服するため、第１吹込み段階中、
新しい〓を転炉に数回（Cu30％の〓の場合には
多分５回）加え、それに対応してフラツクスの仕
込量およびスラグ生成量が変化する。しかし、転
炉は同じ原則に従つて作動され：温度は1250℃よ
り高くならないようにし、吹込み中、〓の等級に
ついて良好な概算をする。
実施例 ２ この場合、Cu30％の等級の〓を実施例１の転
炉と同様な転炉中で、同じフラツクスと酸化性ガ
スとしての空気を用いて処理する。
サイクルは次の通りであつた。
工程１，２，３，４は実施例１と同じであつ
た。
工程５および６では、吹込み時間が長いため、
転炉の温度は1250℃を越える。これは６個の羽口
からの吹込み圧を約5.624Kg／cm2ゲージ圧
（80psig）に下げ且つ全流速を20000SCFM以下に
低下させることによつて避けられる。別法では、
吹込み圧は8.436Kg／cm2ゲージ圧（120psig）にす
ることができるが、４個の羽口を用い、全流速は
やはり20000SCFM以下に低下させる。
高温を避けるもう一つの方法は、84.36Kg／cm2
ゲージ圧（120psig）の吹込み圧、25000SCFMの
全空気注入および６個の羽口を用い、多量の冷再
循環物を用いることである。これは、より頻繁に
吹込みの中断が所要となるので望ましくない可能
性がある。この方法は、冷再循環物が多量に入手
できないときも実行不可能である。
これらの例外を別にして、操作は実施例１と同
様に続行する。但し、吹込み時間は長くなる（す
なわち約60分）。
７ 実施例１と同じ。
８ 30トンのフラツクスが所要である。
９ 実施例１と同じ。
10 吹込み時間30〜45分。
11 実施例１と同じ。但し、〓等級はCu45％で
ある。
12 60トンのスラグが生成される。
13 10〜20トンの冷仕込み物を加える。
14 新しい〓（Cu30％）60トンを加える。
15 フラツクス30トンを加える。
16 実施例１と同じ。
17 上記低級〓の工程６と同じ。
18 実施例１と同じ。
19 60分間。〓はCu55〜60％である。
20 上の工程12から19までを繰返す。但し次のよ
うに変わる。
12 約40トンのスラグが生成する。
13 約10トンの冷仕込み物を加える。
14 〓約40トンを加える。
15 フラツクス20トンを加える。
16および17 実施例１と同じ。
19 60分間。〓はCu約70％である。
20 工程12〜15を繰返す。但し次のように変わ
る。
12 約30トンのスラグが生成する。
13 10トンのスラグ冷再循環物を加える（必要で
ないこともありうる）。
14 20トンの新しい〓を加える。
15 10トンのフラツクスを加える（その他工程16
〜21は第１段階の終了まで実施例１と同じであ
る）。
第２段階は実施例１と同じである。
操作に影響を与える変数を下に示す。
酸素富化空気の使用は熱収支を改良し、サイク
ルの長さを短縮する。これは次の場合に有用とな
る。
(a) 〓の等級が50％以上であり、従つて、新しい
〓中のFeS含量が低いため第１段階で大きな熱
発生が起こらない（冷〓）場合； (b) 低級〓が入手可能であるが、多量の冷原料
（再循環仕込み物）あるいは精鉱さえをも溶融
する必要がある場合； (c) 第２段階中、特に１個の羽口についての高流
速が、高い圧力のため、羽口領域で溶融物の一
部の凍結を起こさせる場合： 高いガス流速（30000SCFM以上）の使用はO2
濃度の増加と同様な効果を生じる。すなわち熱収
支を改良する。しかし、それ以外に、過剰量の物
質をオフガスで浴から搬送させる可能性がある。
高流速使用はサイクルの長さをも短縮する。高ガ
ス流速の使用は次の場合に有利である。
(a) 羽口が炉の一端近くに位置し、炉口が他端付
近にある場合； (b) 酸素富化空気の使用に関して上記したように
大きな熱収支が所要な場合； (c) 炉中に微細物（精鉱のような）が無い場合。
以上、銅転化サイクルの第１段階について説明
した。そこまでは、銅がCu2Sとして存在し、ニ
ツケルがNi3S2として存在することを考慮に入れ
て、CuをNiに変えることができる。どちらの場
合も操作は基本的に同じである。
しかし、全部の鉄がスラグとして除去されてし
まうと、それぞれの金属を得る方法は異なる。銅
の場合には、空気（または酸素富化空気）でさら
に吹込みを行うことによつて酸化されてCuが得
られる。しかし、ニツケルの場合には、このこと
は、NiをNi酸化物に酸化させる（このことはよ
り高温では避けられるが、それには異なる反応炉
が所要であるので本発明にとつて主要なものでは
ない）ので行うことができない。それ故、ニツケ
ルの場合には、本発明による最終生成物はNi3S2
（硫化ニツケル）であり、このものは後に全く異
なる方法でNiに転化される。銅の場合には、純
粋な硫化銅Cu2Sの生成は転化の第１段階の終了
を意味し、第２段階でCuが得られることになる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明によつて装備したピアース・ス
ミス転炉の概略の斜視図であり、第２図は耐火物
中にセツトした本発明による羽口の好ましい配置
を示す転炉内部の概略図であり、且つ第３図は本
発明による羽口のもう１つの配置を示す概略図で
ある。 図面の番号、Ａ…円筒形容器、Ｂ…羽口、１５
…円筒形支持リング、レール、１７…ロール、２
３…シヤフト、２５…側壁、２６…耐火物ライニ
ング、２７…端壁、２９…仕込み用開口、３１…
スカート、３７…空気導入管。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ 耐火物ライニングを有する円筒形金属製側壁
    と円形端壁とによつて形成された細長い密閉室で
    あつて、側壁を仕込み口とオフガススタツクとを
    備え、複数の金属製羽口が側壁を通して密閉室へ
    耐火物で包囲されている暴露先端まで伸びてお
    り、容器の外部にあつて空気又は酸化富有空気を
    圧力下で羽口へ供給する手段および仕込み位置と
    羽口先端が浴中に浸漬されている吹込み位置との
    間で回転のために容器をその水平軸で支持する手
    段を有する転炉容器内で非鉄溶融金属〓の浴を転
    化し、耐火物の損耗を低減し而も羽口を閉塞しな
    いようにする方法において、 初めに容器に溶融〓を仕込みかつ上記仕込み位
    置と吹込み位置との間で前後に回転している容器
    で複数回の逐次吹込みを行ない、而も〓を金属又
    はその硫化物に転化するのに有効な時間、調整吹
    込み、フラツクスの仕込み、スラグの除去及び仕
    込み物の補充のためにガスを羽口を通じて導入し
    たり、或はそれに応じて停止し、かつ転化した金
    属を容器から回収する回分処理サイクルを含む方
    法であつて、 1100℃〜1300℃の範囲内の自生転化温度を保持
    するのに有効な空気又は酸素富有空気の全流を
    個々の断面積が6.452cm2（１平方インチ）〜
    19.356cm2（３平方インチ）で、20.32cm（８イン
    チ）〜60.96cm（24インチ）隔置されかつ端壁よ
    り少くとも91.5cm（３フイート）隔置されている
    ３〜６個の羽口を通して羽口先端から離れた位置
    に継続する個々の膨脹不十分な定常ジエツトを与
    えるのに有効な圧力でガスを浴中に入れさせるの
    に有効な3.515〜10.545Kg／cm2ゲージ圧（50〜
    150psig）の範囲内の圧力で注入し、 ジエツトが溶融仕込物の表面より少くとも
    45.72cm（18インチ）下で浴中に入る吹込みサイ
    クルを行なうこと より成る方法。 ２ 吹込み位置における容器では、空気又は酸素
    富有空気は3.515〜10.545Kg／cm2ゲージ圧（50〜
    150psig）の範囲内の圧力で注入され、而も容器
    が仕込み位置と吹込み位置との間にある間、空気
    又は酸素富有空気1.406Kg／cm2ゲージ圧（20psig）
    を超えない圧力で各羽口を通じて注入される特許
    請求の範囲第１項記載の方法。
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