JPH04183827A

JPH04183827A - 銅の製錬装置

Info

Publication number: JPH04183827A
Application number: JP31467190A
Authority: JP
Inventors: Mitsuo Goto; 後藤　需夫; Nobuo Kikumoto; 菊本　伸夫
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 1990-11-20
Filing date: 1990-11-20
Publication date: 1992-06-30
Anticipated expiration: 2017-07-02
Also published as: JP3297045B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】「産業上の利用分野］本発明は、硫化銅精鉱を精錬するための銅の製錬装置に
関するものである。

［従来の技術］従来、この種の銅の製錬装置としては、第１２図または
第１３図に示すような複数炉方式による製錬装置が知ら
れている。

これは、酸素富化空気とともに供給された銅精鉱を熔解
、酸化し、硫化銅および硫化鉄の混合物を主成分とする
カワＭと、銅精鉱中の脈石や溶剤、および酸化鉄等から
なるカラミＳとを生成する熔錬炉ｌと、この熔錬炉ｌで
生成されたカワＭとカラミＳとを分離する分離炉２と、
カワＭをさらに酸化して粗銅Ｃを生成する製銅炉３と、
この製銅炉３で生成された粗銅Ｃを精製して、より銅品
位の高い銅を生成する精製炉４，４　より構成されてい
る。熔錬炉１および製銅炉３には、二重管構造を有する
ランス５・・・がこれらの炉の天井を挿通して昇降自在
に設けられており、このランス５・・を介して銅精鉱、
酸素富化空気、溶剤等が各炉内に供給される。分離炉２
は、電極６を備えた電気炉である。

そして、これら熔錬炉１１分離炉２、および製銅炉３は
、この順に高低差が付けられているとともに、溶湯の流
路である樋７Ａ、７Ｂ　　によって連絡されていて、溶
湯はこの樋７Ａ、７Ｂ　を重力によって流下するように
なっている。

製銅炉３において連続的に生成された粗銅Ｃは、−旦保
温炉８に保持された後、レードル９に移され、クレーン
１０によって移送されて精製炉４の上面に開口する装入
口より精製炉４に注入される。

すなわち、製銅炉３までは連続的な過程であり、一方、
精製炉４は銅の最終的成分（銅品位）調整を行うもので
あるから、回分（バッチ）処理である必要があり、その
間のタイミングの緩衝作用をするために保温炉８が配さ
れている。

第１３図中の符号りは、保温炉８から精製炉４へ溶湯を
供給するためにレードル９が移動する軌跡の一例を示す
ものである。この精製炉４において粗銅Ｃは、さらに不
純物が酸化、除去されてから、酸化の際に生じた酸化銅
が還元され、より銅品位の高い銅に精製された後、陽極
板（アノード）に鋳造されて電解処理される。

［発明が解決しようとする課題］しかしながら、このような構成の銅の製錬装置では、前
述のように製銅炉までの工程は連続的であるにもかかわ
らず、精製工程がバッチ処理であるから、生成された粗
銅を保温炉によって一旦保持しなければならず、そのた
め、保温炉はもとより、保温炉から精製炉に粗銅を移送
するためのし一ドルやクレーン等の設備、またこの間に
おいて溶湯を保温するためのエネルギーの供給が必要と
なっている。この結果、これらの設備の分、製錬設備の
建設費用やランニングコストの低廉化、および製錬設備
のコンパクト化が制限されてしまうことになる。

さらに、レードルから溶湯を授受する際には、溶湯が高
い位置から落下させられるために、その機械的衝撃、急
激な空気膨張などのために多大な空気の流動とそれに伴
うＳＯｌおよび金属フユームを含むガスの発生が起き、
これが環境の悪化の原因となるとともに、このようなガ
スを吸収するために広い範囲を覆う集煙および集塵設備
が必要となっていた。

［課題を解決するための手段］本発明は、前記の課題を解決するためになされたもので
、銅精鉱を熔解、酸化してカワとカラミとを生成する熔
錬炉と、前記カワをカラミから分離する分離炉と、分離
された前記カワをさらに酸化して粗銅を生成する製銅炉
とを、溶湯流路により直列的に接続し、前記粗銅をより
銅品位の高い銅に精製する複数の精製炉を゛前記製銅炉
に対して溶湯流路を介して接続するとともに、この溶湯
流路に前記製銅炉を精製炉の一つに択一的に連通せしめ
る切換装置を設（Ｊたものである。

［作用］本発明では、銅精鉱を製錬して連続的に生成された粗銅
が、保温炉などの中間保持炉を介在させることなく、溶
湯流路を介して直接に精製炉に送られる。精製炉は、−
基の製銅炉に対して複数、通常２基が設備され、一定時
間製銅炉からの粗銅を受は入れた後、酸化処理、次いで
還元処理を行い、精製された銅を鋳造装置への払い出し
を行う。

この間の製銅炉からの粗銅の受は入れは他方の精［”が
受は持つ。このため、本発明では、保温炉は必要でなく
、また、製銅炉と精製炉との間においては、溶湯は樋な
どの流路を介して移送されるので、レードルやクレーン
も不要である。

製銅炉からの溶湯の移送先の切換は、溶湯流路に設けら
れた切換装置によって行なわれ、これは、例えば分岐樋
の一方を耐火物で選択的に閉塞させることにより行うか
、溶湯を受ける樋を回転させて移送先を変えるようにす
る。

［実施例］第１図は、本発明の一実施例を示す銅の製錬装置の平面
図であり、第１２図および第１３図と同じ部分には同一
の符号を配しである。

本実施例の銅の製錬装置は、前記従来例と同様、供給さ
れた銅精鉱からカワＭとカラミＳとを生成する熔錬炉ｌ
と、このカワＭとカラミＳとを分離する分離炉２と、こ
の分離炉２でカラ＝Ｓから分離されたカワＭをさらに酸
化して粗銅Ｃを生成する製銅炉３と、この粗銅Ｃを精製
してより銅品位の高い銅に精製する精製炉４より構成さ
れている。

そして、これら熔錬炉１、分離炉２、および製銅炉３は
ごの順に高低差が設けられているとともに、これらの炉
の間には溶湯の流路を形成する樋７Δ。

７Ｂが設けられており、溶湯はこれらの樋７Ａ。

７Ｂを重力に従って流下する。また、熔錬炉ｌおよび製
銅炉３には、これらの天井部に垂下して二重管構造を有
するランス５・が設けられており、このランス５・・・
を介して銅精鉱、酸素富化空気、溶剤等が各炉内に供給
される。さらに、分離炉２には電極６が設けられている
。

製銅炉３と精製炉４とは溶湯流路である樋１１により接
続されており、製銅炉３で精製された粗銅Ｃは、この樋
１１を通って精製炉４に流下する。

精製炉４は２基設けられており、これらは互いに並列に
配置されている。樋１１は、中途部に設けられた分岐点
を経て２流路に分岐するもので、主樋１１Ａとこれから
分岐してそれぞれが精製炉４゜４に接続された二つの分
岐樋１１８．ＩＩＢ　　とから成っている。この分岐樋
１１３．ＩＩＢ　　の主樋１１Ａとの接続箇所近傍は底
部がやや浅くなっており、この部分にキャスタブル、ま
たは塊状の耐火物を落とし込むことによって、一方の分
岐樋ＩＩＢへの溶湯の流れを遮断し、他方の分岐樋１１
Ｂへと溶湯を流下せしめる溶湯流路の切換装置１２をな
している。なお、これらの樋は、他の炉をつなぐ樋７Ａ
、７Ｂ　　も含めて、上部に蓋等が設置されているとと
もに、必要箇所にバーナーなどの保温装置や、雰囲気調
整のための設備か備えられており、これらによって樋内
を流下する溶湯は、比較的高い密閉状態に維持されるよ
うになっている。

精製炉４は、第２図ないし第４図に示すように、両端部
の鏡板２１ａと胴部２１ｂとからなる閉塞された円筒状
の炉体２１を有するものであり、その胴部２１ｂに設け
られたガイドリング２２．２２に接する複数の支持輪２
３・・・により、軸線を水平にして軸線まわりに回動自
在に支持され、炉体２１の一端側に設置された傾動歯車
２４と、この傾動歯車２４に接続される駆動装置２５に
よって傾動＝８− されるようになっている。また、この炉体２１の一方の
鏡板２１ａには炉体２１内に向って炉内の溶湯温度を保
持するバーナー２６が設置されており、胴部２１ｂには
炉内に空気または酸素富化空気や還元剤を供給するため
の羽ｌコ２７．２７　　と精製された銅をアノードに鋳
込む際の出湯口２８がそれぞれ対向する側に設置されて
いる。さらに、この精製炉４の胴部の上側はぼ中央には
、アノード屑などの塊状物を炉内に装入するための装入
口２９が設けられている。また、胴部２１ｂのバーナー
２６とは反対側の端部」二側には、第４図に示すように
、炉の通常位置における頂点から出湯口２８側に向けて
周方向に沿って長円状に延びて開口する煙道口３０が形
成されている。

この煙道口３０を覆うように排気ダクトの末端のカバー
３１が開口して設けられている。これは、第５図に示す
ように、炉体２１の傾動の範囲において煙道口３０を覆
うような角度で開口している。

そして、粗銅Ｃの流下する溶湯流路である樋ｌＩＢがカ
バー３１の側面より挿入され、その端部１１Ｃを上記煙
道口の上方に臨ませて位置させている。

本実施例の構成の銅の製錬装置によって、銅精鉱を精錬
してより銅品位の高い銅を得るには、まず、熔錬炉ｌ内
に、ランス５・・を通して銅精畔等の粉粒体を、酸素富
化された空気とともに吹き込む。炉内に吹き込まれた銅
精鉱は、一部が酸化されてその酸化の際の発熱により熔
解し、硫化銅、および硫化鉄を主成分とする比重の大き
いカワＭと、銅精鉱中の脈石や溶剤、および酸化鉄等か
らなる比重の小さいカラミＳとの混合物となる。これら
カワＭとカラミＳは混合状態のまま、ともに熔錬炉ｌの
流出口ｌＡよりオーバーフロー口、溶湯流路である樋７
Ａを通って分離炉２へと流下する。

分離炉２に装入されたカワＭとカラミＳは、電極加熱に
より保温されて保持され、比重差によってカワＭの層と
、カラミＳの層に分離する。ここで沈降分離されたカワ
Ｍは、分離炉２の流出口に設けられたサイフオン２Ａよ
り溢流し、樋７Ｂを通って製銅炉３に流下する。一方、
カラミＳは別の流出孔２Ｂから抜き出され、水砕された
後、水砕カラミとして系外に出される。

製銅炉３に装入された力、ワＭは、ランス５から供給さ
れる酸素富化空気により、さらに酸化されてカラミＳが
分離される。こうしてカワＭは銅品位的９８５％の粗銅
Ｃへと生成され、流出口３Ａから樋１１Ａに流下する。

なお、この製銅炉３で分離されたカラミＳは比較的銅含
有量が高いので、流出口３Ｂから抜き出され、水砕後、
乾燥してから熔錬炉目′こ戻され、再び製錬工程に供さ
れる。

このようにして、樋１１Ａに流下した粗銅Ｃは、分岐樋
１１の切換装置１２によって樋１１Ｂ、ＩＩＢのいずれ
か一方に流下して煙道口３０より精製炉４に受は入れら
れる。通常の受は入れは第６図に示す状態で行なわれる
。

こうして、粗銅Ｃの受は入れが終了した後、駆動装置２
５によって炉体２■を傾動し、第７図に示すように羽口
２７，２７　　が溶湯面より下に来るような傾転状態に
する。この状態で、炉体２１内に羽口２７，２７　　か
ら、まず空気あるいは酸素富化空気等を供給して粗銅Ｃ
を所定の時間酸化させ、鋼中の硫黄濃度を目標値に近付
ける。さらに炭化水素と空気との混合体を主成分とする
還元剤を供給して還元処理を行い、鋼中の酸素濃度を所
定の値に近付ける。なお、この際発生ずる排ガスは煙道
口３０、カバー３１を介して排気ダクトに回収され、処
理される。また、カラミＳは装入口２９より排出される
。

こうして精製炉４内の銅Ｃは精製されて、より銅品位の
高い銅になると、再び駆動装置２５を作動して炉体２１
をさらに傾動し、第８図に示すような傾転状態にして、
出湯口２８より溶鋼を注出して中間取鍋を介してアノー
ド鋳型に注ぎ込み、陽極板（アノード）に鋳造して電解
処理工程へと移送する。

このように、本実施例の装置では、製銅炉と精製炉との
間の粗銅の移送を溶湯流路を介して直接的に行うので、
保温炉が不要となり、それに伴い、保温炉で行なわれて
いたバーナーによる加熱なども不要となる。さらに、レ
ードルやクレーンなどの移送手段も不要となり、製錬設
備全体の規模を縮小したり省略したりすることができる
。そして、保温炉、レードル、クレーン等、これらの設
備が不要となることにより、これらの設備を設置、稼動
するための経費を節減することができる。また、これら
の設備が省略された分、製錬設備の設置面積の縮小を図
ることが可能となる。

さらに、製銅炉から精製炉への粗銅を移送する手段とし
て流路を用いる場合では、移送中の粗銅を密閉状態、ま
たは密閉状態に近い状態に維持することが比較的容易で
あるので、溶湯の移送に伴うＳＯ２および金属フユーム
を含むガスの発生が少なく、これらのガスが設備外へ漏
出して周囲の環境に影響を及ぼすことを未然に防止する
ことが可能であるとともに、粗銅の温度変化が最小限に
抑えられる。

また、この装置では、溶湯流路である樋１１Ｂの排出口
＋１０は、精製炉４の煙道口３０に臨んで配設されてお
り、この煙道口３０が、炉体２Ｉ内からの排煙ガスの排
出口と、粗銅Ｃの注入口とを兼ねている。そして、この
煙道口３０は、精製炉４の傾転に伴う移動範囲すべてを
カバー３１により覆われており、さらにこのカバー３１
には煙道が接続されている。すなわち、必要な煙道口に
注入口を設けているので構造が簡単であり、また、樋１
１Ｂの排出口＋１Ｃは、バーナー２６の燃焼により発生
した高温の排煙ガスにより加熱されて保温されるので、
新たな保温装置を設ける必要がない。

さらに、煙道口３０は胴部２１ｂの周方向に延びて形成
されているので、溶湯の注入は精製炉４が傾動している
状態においても可能であり、これは、樋１１Ｂを例えば
鏡板２１ａから装入した場合に比較して炉体２１の開口
面積を小さくでき、炉体２Ｉの傾動に対して樋１１Ｂと
炉体２１の干渉が無いなどの多くの利点を備えている。

なお、本実施例では精製炉４は２基設けられており、製
銅炉３で生成された粗銅Ｃは、溶渦流路である分岐樋１
１に設けられた切換装置１２によって、これら２基の精
製炉４．４　の一方に択一的に流下せしめられる。この
ため、一方の精製炉４に粗銅Ｃが受は入れられている間
、他方の精製炉４では受は入れられた粗銅Ｃを酸化、還
元して精製し、アノードとして鋳造する作業を並行して
行うことができる。また、本実施例では、これらの精製
炉４，４　は互いに並列に設置されており、このような
配置にすることにより、例えば予備の精製炉を設ける場
合にも、これらに並列に設置して樋をさらに分岐すれば
よく、設置が比較的容易で、設置面積の増加を最小限に
抑えることができるという利点を有する。

また、本実施例では、精製炉４を２基設けてこれらの精
製炉４．４　で交互に粗銅Ｃの受（′Ｉ入れを行ったが
、このような精製炉４が３基以」二設置されていても構
わない。この際には、溶湯流路を精製炉の数に応じた流
路に分岐する切換装置を設けるか、あるいはこの実施例
のように溶湯流路を２流路に分岐する切換装置を複数設
けて、溶湯流路を各精製炉に分岐させればよい。

以下、２基の精製炉４．４によって粗銅を受は入れ、酸
化、還元、鋳造する場合の操業タイムテーブルの類型に
ついて、第９図ないし第１１図を参照して説明する。

これらの類型の選択は、連続製錬工程の処理能力、すな
わち製銅炉の処理能力と、精製炉の収容能力及び精製炉
の処理能力のバランスにより決められる。

第９図に示す例は、精製炉の処理能力が製銅炉の処理能
力を上回る場合のものである。

一方の精製炉（１）で粗銅Ｃの受は入れが行なわれてい
る間、他方の精製炉（２）では前工程で受は入れられた
粗銅Ｃの酸化、還元、鋳造及びこれらに伴う付帯作業が
行なわれる。この例では、粗銅Ｃの酸化に２時間、還元
に２時間、および鋳造に４時間を要し、また、粗銅Ｃの
酸化と還元の間には３０分の羽口掃除が、還元と鋳造の
間には１時間の鋳造準備が、そして鋳造から次工程の受
は入れとの間には３０分の鋳造片付けが、それぞれ付帯
作業として行なわれる。すなわち、受は入れられた粗銅
を精製し、アノードとして鋳造して、次の粗銅を受は入
れる準備が整うまでには１０時間を要することになる。

一方、受は入れの時間は１２時間であるから、精製炉で
の処理時間が受は入れの時間より短く、精製炉では鋳造
終了後、次の受は入れまでに充分な待ち時間が存在する
。

第１Ｏ図の例は、両者の処理能力がほぼ等しい場合、す
なわち、製銅炉以前の能力が第９図に比べて大きい場合
のもので、酸化、還元、鋳造作業、およびその他の付帯
作業（羽目掃除、鋳造準備、鋳造片付け）に要する時間
の合計は、第９図のタイムテーブルの例と同様に１０時
間、また、精製炉への受は入れの時間も１０時間であり
、精製炉における待時間は無い。

第１１図の例は、精製炉の能力が製銅炉の能力より小さ
い場合に採用されるもので、精製能力を上げるために、
受は入れ工程の終盤で、粗銅Ｃの受は入れと並行して、
炉内に受は入れられた粗銅Ｃの酸化が行なわれる。すな
わち、この例では、精製炉への受は入れは８５時間で行
なわれるのに対し、酸化から鋳造片付けまでの作業は９
．５〜ｌＯ時間を要するので、受は入れ工程と酸化工程
を重複させることによりその時間を節約している。

この受は入れ酸化は、駆動装置２５によって炉体２Ｉを
第６図の位置から第７図の位置に変えてから行なわれ、
精製炉（１）での粗銅Ｃの受は入れが終了した後も続け
られる。

このようにすれば、受は入れと酸化とが並行して行なわ
れ、そのオーバーラツプした時間だけ、粗銅の精製時間
が短縮されるから、精製炉自体の処理能力の向上が図ら
れ、前工程の製錬能力が向上した場合に、これに対応し
て設備全体の生産速度を高めることが可能となる。

なお、これらの第９図ないし第１１図に示したタイムテ
ーブルは精製炉の操業サイクルの一例であり、精製炉の
数や容量、精製能力、および各工程の処理時間等の変化
に応じて適宜のものが選択されるべきである。

また、第１１図の場合における粗銅の受は入れと酸化処
理とのオーバーラツプする時間についても、粗銅の生成
速度や精製炉の酸化処理能力等を検討した上で、適当に
設定されるべきである。

［発明の効果コ本発明の銅の製錬装置によれば、銅精鉱を熔解、酸化し
てカワとカラミとを生成する熔錬炉と、前記カワをカラ
ミから分離する分離炉と、分離された前記カワをさらに
酸化して粗銅を生成する製銅炉とを、溶湯流路により直
列的に接続し、前記粗銅をより銅品位の高い銅に精製す
る複数の精製炉を前記製銅炉に対して溶湯流路を介して
接続するとともに、この溶湯流路に前記製銅炉を精製炉
の一つに択一的に連通せしめる切換装置を設けたもので
あるので、銅精鉱を製錬して連続的に生成された粗銅が
、保温炉などの中間保持炉を介在させることなく、溶湯
流路を介して直接に精製炉に送られるので、保温炉は必
要でなく、また、レードルやクレーンも不要となり、こ
れらの設備を設置するためのスペースやコスト、稼動す
るためのエネルギーコストなどを大幅に削減することが
でき、これより、鉱石から鋳造までの銅製錬の完全自動
化に大きく寄与するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例を示す平面図であり、第２
図ないし第５図はこのような製錬装置に用いられる精製
炉の一例を示すものである。また、第６図ないし第８図は、このような精製炉におけ
る粗銅の受は入れ、酸化、還元、およびアノードの鋳造
での傾転状態を示す炉体の断面図であり、第９図ないし
第１１図はそれぞれ、このような精製炉における操業サ
イクルの一例を表すタイムテーブルである。なお、第１２図および第１３図は、それぞれ従来の銅の
製錬装置の一例を示す側面図および平面図である。１・・・熔錬炉、２・・・分離炉、３・・・製銅炉、Ｉ　Ａ、２　Ａ、３　Ａ・・・溶湯流出口、２Ｂ、３Ｂ
　　・カラミ流出口、４・・精製炉５・・ランス、６・・・電極、７　Ａ、７　Ｂ・・・樋
、８・・保温炉、９・・・レードル、１０・・・クレー
ン、１１・・・分岐樋、＋１Ａ・・・主樋、ＩＩＢ・・・分岐樋、１１Ｃ・・・
υｌ’　Ｉ−１，ｔ　ＩＴＩ、１２　切換装置、２１・・炉体、２２・・・ガイドリング、２３・・・支
持輪、２４・・・傾転歯車、２５・・駆動装置、２６・
・・バーナー、２７　・羽目、２８・・出湯口、２９・
・装入口、３０・煙道口、３１・・カバー、Ｍ・カワ、Ｓ・・・カラミ、Ｃ・・・粗銅、Ｉ７・・・
し−ドルの移動軌跡。

Claims

【特許請求の範囲】銅精鉱を熔解、酸化してカワとカラミとを生成する熔錬
炉と、前記カワをカラミから分離する分離炉と、分離さ
れた前記カワをさらに酸化して粗銅を生成する製銅炉と
が、溶湯流路により直列的に接続され、前記粗銅をより銅品位の高い銅に精製する複数の精製炉
が前記製銅炉に対して溶湯流路を介して接続されている
とともに、この溶湯流路には前記製銅炉を精製炉の一つ
に択一的に連通せしめる切換装置が設けられていること
を特徴とする銅の製錬装置。