JPH021899B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は自熔製錬炉のセトラー部から炉内に挿
入されたランスパンプを経て鉱石、溶剤、燃料等
の粉体製錬原料を反応用気体と共に吹き込むこと
により、自熔製錬炉の処理量を増大させるための
自熔製錬炉の操業方法に関するものである。

〔従来の技術〕

従来より、非鉄金属の吹錬方法として、ランス
パイプを用いた方法がある。これは、そのランス
パイプより鉱石、溶剤、燃料等の粉体製錬原料と
共に反応用気体を炉内の溶湯中に吹き込むことに
より高反応効率を得ようとするものである。

製錬原料と共に反応用気体を炉内の溶湯中に吹
き込む場合、炉内の溶湯表面に存在するスラグ層
は粘性が高く、吹き込みに対しバリヤー層として
働くので、高反応効率を得る為には吹き込む速度
を早くし、製錬原料と共に反応気体をスラグ層を
突き抜けさせマツト層に到達させることが必要と
なる。

ランスパイプよりの吹き込み速度の開示例とし
ては特公昭61−5409があり、150ｍ／sec以上が望
ましいとしている。

ランスパイプを用いて製錬原料と共に反応用気
体を吹き込む自熔製錬炉では、溶湯中に存在する
スラグ層の厚さは350mm以下であり、通常操業時
にはマツトやスラグの間欠抜き出しにより50〜
300mmの範囲で変動する。このようなスラグ層の
厚さの変動は直接的に反応効率に影響を与えるば
かりでなく、例えば最適状態よりスラグ層の厚さ
が薄くなれば溶湯の撹はんが強くなりすぎ、炉床
直上の溶湯温度が上昇しすぎ、炉床煉瓦を保護し
ているマグネタイトを中心とするコーテイング層
を溶解し、炉床煉瓦の目地への溶湯の浸透や炉床
煉瓦の損傷をもたらす。また、発生するスプラツ
シユの量も増加し、天井煉瓦や側壁煉瓦の損傷も
激しくなる。

このような問題点を解決する方法として、サイ
ホンタツプ方式によるスラグとマツトの同時抜き
出し等を採用し、常に炉内のスラグ層の厚さを一
定に維持することも考えられるが、スラグとマツ
トの同時抜き出しは次工程の転炉操業がバツチ操
業である場合にはマツトの保持炉を必要とすると
いう問題点がある。

また、溶湯の撹はんによる煉瓦の損傷の防止策
として炉体の水冷等があるが、これは複雑な装置
と制御が必要とされ、かつエネルギー的にも不利
となるという問題点がある。

なお、操業炉における炉床より湯洩れは重大事
故につながる上、その補修にも長時間を要するた
め、非常に重要な管理項目の一つである。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明の目的は前記した問題点を解消し、炉床
煉瓦、天井煉瓦および側壁煉瓦の損傷を防止でき
る自熔製錬炉の操業方法を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明はこの目的を達成するために、自熔製錬
炉のセトラー部から炉内に挿入されたランスパイ
プを経て鉱石、溶剤、燃料等の粉体製錬原料を反
応用気体と共に吹き込む自熔製錬炉の操業方法に
おいて、炉内に存在する溶湯中のスラグ層の厚さ
が薄い時にはランスパイプよりの吹き込み速度を
低下させ、厚いときには吹き込み速度を増加させ
ることにより反応効率を低下させることなく、不
必要なスプラツシユの増加や溶湯の撹はんを避
け、炉床煉瓦、天井煉瓦及び側壁煉瓦の損傷を防
止する方法である。

以下本発明に付いて図面を参照して説明する。

第１図はランスパイプを使用して吹錬を行つて
いる時と、いない時の炉内の溶湯の垂直方向の温
度分布の１例を示したものである。

Ａは鉱石処理量60t／Ｈのみで操業している時
の状態を示したものであり、Ｂはランスパイプを
用いて、吹き込み量2t／Ｈ、ランスパイプ先端位
置をランスパイプよりの吹き込みを行わない場合
の湯面より１ｍ上とし、反応空気量1500Nｍ３／
Ｈ、ランスパイプからの吹き込み速度を150ｍ／
ｓとして吹き込みを行つた時の状態を示したもの
である。

ランスパイプを用いて吹き込みを行つていない
時は、炉内底部の溶湯温度と最も高温のスラグ層
の温度とは140℃前後の差があるが、吹き込みの
ある時は溶湯が撹はんされ、溶湯上部と下部との
温度差は大幅に減小し、炉内底部の溶湯温度が上
昇することが明らかである。

第２図は炉床直上溶湯温度（炉床より100mm上
の溶湯温度）と炉床煉瓦温度（炉床煉瓦上面より
約900mm下の温度）上昇速度との関係を示した１
例で、前記溶湯温度が上昇すると、炉床煉瓦温度
は上昇することを示している。この例では炉床直
上溶湯温度を1150℃以下に保てば炉床煉瓦の温度
上昇が防止できることになり、炉床直上溶湯温度
が1150℃を越えると炉床煉瓦上部を保護している
マグネタイトを中心とするコーテイング層は溶解
し、炉床煉瓦の損傷、煉瓦の目地よりの湯洩れの
危険が大きくなることがわかる。

第３図はランスパイプより製錬原料と共に反応
用気体を炉内に吹き込んだ時の炉内の状態を模式
的に示した１例である。

ランスパイプ１より吹き込まれ、スプラツシユ
７を発生させながらスラグ層３を突き抜け、マツ
ト層４に達した製錬原料及び反応気体２は容易に
マツト層４に捕捉され、反応する。

吹き込み速度が早いと、吹き込みにより生じた
撹はんにより炉床直上溶湯温度は大きく上昇し、
炉床煉瓦６を保護しているマグネタイトを中心と
するコーテイング層５は溶解し、炉床煉瓦６は損
傷される。

第４図はスラグ層の厚さと、ランスパイプから
の吹き込み速度との関係を示した１例である。

この例は、自熔炉のセトラー天井部を貫通し、
セトラー内の溶湯上面上方１ｍに吹き込み口が位
置するように設置されたランスパイプをもち、高
さ８ｍのシヤフト、煉瓦内側寸法で巾７ｍ、長さ
20ｍのセトラーをもつ自熔炉において、シヤフト
から鉱石を60t／Ｈの割合で装入溶解しつつ、上
記ランスパイプより煙灰を2t／Ｈの割合で反応用
気体と共に吹き込んだ時のスラグ層の厚さと、ラ
ンスパイプからの吹き込み速度との関係を示した
ものである。

領域Ｃではスプラツシユの発生量は少なく、炉
床直上溶湯温度は1120℃未満と低く煉瓦の損傷は
防止できるものの、吹き込み物の飛散率は５％を
越え、撹はん状態は不良で十分な反応効率が得ら
れない。

領域Ｅでは吹き込み物の飛散率も低く、撹はん
状態も激しく反応効率は十分得られているもの
の、スプラツシユの発生は激しく、炉床直上溶湯
温度も1150℃を越え、煉瓦の損傷は増大する。

領域Ｄでは吹き込み物の飛散率は５％以下、炉
床直上溶湯温度1120〜1150℃であり、撹はん状態
も良好であり、十分な反応効率が得られ、かつ過
度のスプラツシユの発生もなく、炉床煉瓦や天井
煉瓦、そして側壁煉瓦の損傷を防止することがで
きる。

この場合、第４図より、スラグ層とランスパイ
プよりの吹き込み速度との関係において得られる
最適範囲Ｄはスラグ層の厚さをｙmmとし、ランス
パイプよりの吹き込み速度をｘｍ／secとした時
に以下の、、、式で囲まれた領域とな
る。

ｙ＝3.66x−16 ……式 ｙ＝2.78x−67 ……式 ｙ＝０ ……式 ｙ＝350 ……式 ここで、式、式は第４図より求めた式であ
り、式、式は炉内に存在するスラグ層の厚さ
の上、下限値である。

これらの式は使用する炉の諸元や吹き込むラン
スパイプの先端位置、スラグの組成、温度等の操
業条件により変化するので、本発明の方法を適用
する時はあらかじめ適用すべき製錬炉について最
適条件を求めておく必要がある。

以上の結果以下のことがわかつた。

すなわち、反応効率を低下させることなく過剰
の溶湯の撹はんや過剰のスプラツシユの発生を抑
え炉床煉瓦や天井煉瓦、そして側壁煉瓦の損傷を
防止するためには、必要に応じ検尺棒を炉の天井
部より炉床まで挿入し、検尺棒に付着したスラグ
層の厚さを測定し、その結果に基づきランスより
の吹き込み速度を予め定められた吹き込み速度の
範囲内になるように調整しなければならない。

なお、本発明の本法以外に炉床煉瓦温度を測定
し吹き込み速度を調整する方法、あるいは炉床直
上溶湯温度を測定し吹き込み速度を調整する方法
も考えられるが、前者は炉床煉瓦の温度変化が遅
く、溶湯の撹はん状況の変化に追随できず、後者
は溶湯の撹はん状況をつかむために撹はん状態の
溶湯中に温度計を挿入せざるを得ず、温度計の消
耗が激しくなり経済的に不利である。

実施例 １ 高さ８ｍのシヤフト、煉瓦内側寸法で巾７ｍ、
長さ20ｍのセトラーをもち、シヤフトから鉱石を
60t／Ｈの割合で装入溶解している自熔炉のセト
ラー天井部を貫通しセトラー内の溶湯上面上方１
ｍの吹き込み口が位置するように設置されたラン
スパイプを用い、スラグ層の厚さを250〜280mmに
維持しながら煙灰を2t／Ｈの割合で吹き込み速度
を変化させて吹き込み、炉床直上溶湯温度を測定
した。

次いで、スラグ層の厚さを90〜120mmに維持し
ながら上記ランスパイプを用い、煙灰を2t／Ｈの
割合で吹き込み速度を変化させて吹き込み、炉床
直上溶湯温度を測定し、この結果を第５図に示し
た。

第５図の結果により、ランスパイプよりの吹き
込み速度が50ｍ／sec、スラグ層の厚さが90〜120
mmの場合には炉床直上溶湯温度は1145℃となり十
分な撹はんが得られているが、スラグ層の厚さが
増加し、250〜280mmになると炉床直上溶湯温度は
1100℃まで低下し、十分な撹はんは得られなくな
つていることがわかる。また、この時、ランスパ
イプよりの吹き込み速度を110ｍ／secまで上げれ
ば炉床直上溶湯温度は1145℃まで回復することが
わかる。

実施例 ２ 高さ８ｍのシヤフト、煉瓦内側寸法で巾７ｍ、
長さ20ｍのセトラーをもち、シヤフトから鉱石を
60t／Ｈの割合で装入溶解している自熔炉のセト
ラー内の溶湯中のスラグ層の厚さを測定したとこ
ろ100mmであつた。また炉床直上溶湯温度は1100
℃、炉床煉瓦温度は710〜730℃であつた。

次にこの自熔炉にセトラー天井部を貫通しセト
ラー内の溶湯上面上方１ｍに吹き込み口が位置す
るように設置されたランスパイプを用い、煙灰を
2t／Ｈの割合で、吹き込み速度を60ｍ／secとし
吹き込んだところ、炉床直上温度は1155℃に上昇
し、炉床煉瓦温度は780〜800℃まで上昇し、更に
上昇する傾向を示した。この時、炉内を点検した
ところ撹はん状態は非常に良い状態であつた。そ
の後、炉床温度が上昇したため、吹き込みを中断
した。20時間後、炉床温度が低下したため、再度
吹き込みを同条件で再開した。この時、スラグ層
の厚さは200mmとなつていた。

吹き込み再開後炉床直上溶湯温度を測定したと
ころ1120℃であつた。また、炉内を観察したとこ
ろランスパイプ直下の撹はん状態はかなり悪化し
ていた。

次に、吹き込み速度110ｍ／secに変更したとこ
ろ炉床直上溶湯温度は1160℃になり、炉床煉瓦温
度は780〜800℃まで上昇し、更に上昇する傾向を
示した。

また、この間、過剰のスプラツシユの発生は観
察されなかつた。

〔発明の効果〕

以上詳細に説明したように本発明の方法に従え
ば、カラミ層の厚さに応じ吹き込み速度を変化さ
せるため、反応効率を低下させることなく、過剰
な溶湯の撹はんを行なうことがないので炉底レン
ガの冷却設備等の特別な設備を用いることなく炉
床煉瓦の保護ができ、また過剰にスプラツシユを
発生させることがないので天井煉瓦、そして側壁
煉瓦の損傷を防止することができる。

また、本発明の方法によれば常に炉内のスラグ
層の厚さを一定に維持する必要がなく、この為の
サイホンタツプ等の特別な設備も必要としない。

【図面の簡単な説明】

第１図はセトラー部の溶湯の垂直方向の温度分
布の一例を示す図、第２図は炉床直上の溶湯温度
と炉床煉瓦温度上昇温度との関係を示す図、第３
図はランスパイプにより製錬原料と共に反応用気
体が吹き込まれた時の炉内の状態を示す図、第４
図はランスパイプ吹き込み速度とスラグ層の厚さ
との関係を示す図、第５図は実施例１の結果を示
す図である。 １……ランスパイプ、２……製錬原料と反応気
体、３……スラグ層、４……マツト層、５……コ
ーテイング層、６……炉床煉瓦、７……スプラツ
シユ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 自熔製錬炉のセトラー部から炉内に挿入され
   たランスパイプを経て鉱石、溶剤、燃料等の粉体
   製錬原料を反応用気体と共に吹き込む自熔製錬炉
   の操業方法において、炉内に存在するスラグ層の
   厚さを測定し、その厚さに応じ定められた吹き込
   み速度の範囲内になるようにランスパイプよりの
   吹き込み速度を調整することを特徴とする自熔製
   錬炉の操業方法。