JPH05500555A - シュラウド付きランスによる先端サブマージド注入 - Google Patents

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】 シュラウド付きランスによる先端サブマージド注入この発明は改良された先端サ ブマージドランシングシステムおよび乾式冶金工程における流体の先端サブマー ジド注入のための改良された方法を提供する。

先端サブマージドランシングは、ガスが流れる内部ダクトとガスが放出される放 出端とを有するランスを通してガスが注入される乾式冶金バスへガスを注入する 方法を提供する。このような方法は１９８１年２月１７日フロイドに与えられた 米国特許第４，２５１゜２７１号に開示されている。フロイドによって開示され た方法は、ランスの放出端をスラグの溶けたバスに突き出し、ランスを通るガス によりランスの放出端を冷却し、かつ、溶融したスラブの飛沫で被覆させ、そし てこのように被覆されたランスの放出端を乾式冶金バスに注入するステップによ って特徴付けられる。さらに開示されたのは液相乾式冶金バスに沈めてガスを注 入するための、縦方向にガスが流れるダクトを有するランスであって、ダクトの 外壁がランスの外壁を形成する長い管によって作られ、管の中にダクトを通るガ スに旋回運動を生じさせるためのガス流うず巻き手段を有することを特徴として いる。

米国特許第４．２５１，２７１号に開示されたランス（以下シロスメルトランス という）は、スラブバスをサブマージド燃焼および冶金工程反応のための熱およ び質量輸送媒体として使用し、広範囲の冶金工程の発展を可能にした０例えば鉱 石、精鉱、スラグ、フユームおよびずり材料からすず、鉛、亜鉛、ニッケル、銅 、貴金属およびその他の価値ある金属を回収するための溶解、フユーム化、およ びスラグ処理の各工程が実際に、シロスメルト　ランスの使用はその他の冶金工 程より優れた多くの利益をもたらし、その結果、シロスメルト　ランスを用いる システムは有効かつ経済的であるとして受け入れられてきた。しかしながらシロ スメルト　ランスの使用にはその使用が作業者に与える問題から一定の限界があ る。ランスの先端は消耗の対象であり、ランスの先端を取替えるために時折ラン スを交換する必要があった。寿命を延ばすために先端には高温銅あるいは他の特 種な材料の使用が有効であろうが、先端の修理はシロスメルト　ランスを用いる システムの保守の本質的部分を占める。この先端侵食の基本的理由は、ランスを 通るガスが余りに高温になるためランスの材料とバスの内容物あるいは注入ガス との間の反応を避けることができないことである。

ある条件のもとでは、先端の消耗は作業の各段階で、継続的にいくつかのランス の使用を必要とするほど厳しいものとなり得る。

鋼製のランス先端については、多数回の使用に対して消耗を避けるにはガスの温 度を約４００℃以下に保つ必要があることが分かっている。ある状況下では、ラ ンスを通って流れるガスの量に対し、ランスの外壁を通って伝達される熱量が大 き過ぎるためにガスの温度を４００℃以下に保つことができない、ランス壁を通 って流れる熱量は、スラブの被覆とランス壁を通る熱伝達率に比例し、またラン スの外部表面積にも比例する。ランスを通過するガス量は工程上の要件から決定 される。従って、特定の用途に対するランスの設計は、ランス先端の消耗を防ぐ ためには、与えられた作業条件と外部表面の総面積に対するガスの流量によって 拘束される。

ランス先端の消耗問題をもたらすランスの作業形態は次のようである。

１、バス上方の大きな高さが必要とされかつガスの流量が制限されることが必要 な炉におけるランスの使用。

この−例は炉の堆積物を取り去るためのアウトクンブフラッシュ炉中でのランス の使用である。利用可能なガス流量は、スラグが跳ねて接触する設計にはなって いない炉頂部耐火材の不都合な消耗を引き起こすことなく許容し得る飛散の程度 によって制限されよう。

従フてガス温度が４００℃を超えランスが急速な消耗にさらされることなくスラ グ層を凝固させるためにランスを冷却するのに十分なガスを注入することにはな らない。

２、第１の形態に類似の任務のためであるが、炉の余裕高が極めて高い場合のラ ンスの使用、この場合は、ランスが長いためにガスに向かって熱を通す表面積が 極端に大きくなることがあり得る。この関係の問題は、放出されたガスが炉の中 で燃焼し、放出された高価金属を送気管のガスと共に放出する前に酸化してしま うときには特に重要になろう。

３、ガスの過度の高温を引き起こすことな（採用できる範囲を超えてランスの外 径を増大させることとなる高度の酸素濃度およびあるいは粉末供給材または反応 材の供給用内部注入管のような特徴を伴うランスの使用。

４、スラグの被覆のない、バスの上方における長期間のランスの作業、特にラン スを通して注入されるガスの流量が小さい場合の作業、むき出しの鋼の外管を通 る熱の伝達率はスラグの被覆が形成されたときよりもはるかに大きく、それ故ガ スに移る熱量は大要大きく、ランス先端が消耗を受ける。

５、スラグの液相線温度を著しく超えた温度にあるスラグバス内でのランスの作 業、これによりランスにζよすらぐの薄い層が形成されるだけである。従って熱 の伝達率はより厚いスラグの層があるときよりも大きく、ランス先端の消耗が問 題になる。

６、第５の形態の困難さは、炉の温度が非常に高いときに特に問題となる８例え ば、鉄ケイ酸塩のスラグは代表的に１１５０〜１２５０℃の液相線温度を有し、 １３００〜１４．　Ｏ０℃での作業では１０−２０ｍｍの厚さのスラグを生じ、 これは受容可能な熱伝達率をもたらす、工程上の理由から温度を１５００〜１６ ００℃に上げることがめられると、簡単なシロスメルトランスの作業は急速な先 端消耗のために非常に難しくランスには一般に作業が可能とされる注入ガス流量 の範囲がある。その上限は一定の供給圧力における最高許容値として確立され、 通常、旋回機構とランスからなる構成の場合３００〜４００ｋＰａである。範囲 の下限は適当な冷却によるスラグ層の被覆の保守のための最低値として定められ る。しかしながら、この範囲より低い流量が、ある場合にはターンダウン比を高 めるために望ましい０例えば、代表的に空気の最大流量的３００　ＯＮｍ３　／ ｈ　ｒに対して設計されたランスは、ランス先端の消耗が問題とならない所要最 低流量が約１２０　ＯＮｍ３　／ｈ　ｒとされる。しかし、ある用途では約６０ ＯＮｍ３／ｈｒのような低い流量が望まれる場合もある。

本発明は上述した問題の少なくともいくつかを克服し、または軽減する改良され たランスを提供する０本発明はまた、このような改良されたランスを用いる液相 乾式冶金バスに流体を注入する改良された方法とこの改良されたランスを有する 改良された先端サブマージドランス炉設備を提供する。

本発明に従うランスは少なくとも、液相乾式冶金バス中への先端サブマージド注 入のためランスを通して流体を流すためのダクトが形成された第１の長い管と、 第１の管と関連を持って取付けられ、その中に第１の管が延び、第１の管との間 に冷却用流体の流れる通路が形成された管状のシュラウドとからなり、シュラウ ドは第１の管の下端部分の上方で終わっている。このシュラウドは適当な取付具 と接続具、すなわち、ランス技術における周知の方法により、冷却ガスを上述の 通路に供給するための適当なファン、ブロワ−あるいはコンプレッサに接続され 得る。ランスの使用に当り、流体のバスに注入されるガスは、最初に第１の管を 通し、管の下端部分をバスの表面の上方に位置して注入される。これはランスの 下端部分を飛沫によって被覆させるためである。冷却ガスは同時にシュラウドと 第１の管の間の流体通路を通して注入され、バスの上方に放出される。ランスは それから降下され、スラグが被覆された第１の管の下端部分はバスの中に挿入さ れ、一方シュラウドの下端はバス表面の上方に保持され、冷却ガスはバス上方の ガス空間に放出される。

改良されたランスは米国特許第４．２５］、、２７１号に開示されたランスと同 一の全体形状の第１の管を有することが望ましい、すなわち第１の管は棒または 内側の第２の管のような中心部を有し、棒または第２の管のまわりにはらせん状 に巻かれた旋回板が延びており、バスの中への先端サブマージド注入のため第１ の管を通り注入されるガスが通るらせん状通路を提供する。バスの熱損失、吸熱 性反応あるいは加熱を埋め合わせるため燃料を供給する必要があるときは、燃料 は内部の第２の管内の中央管を通し、または内部の第２管の内孔を通して注入す ることができる。

シュラウドの設置およびシュラウドと第１の管の間での冷却ガスの注入は、前述 の諸問題を解決するためにランスの十分な追加的冷却を可能にする。この構成は 第１の管を通して注入されるガスに対する熱伝導のためのランスの表面積を効果 的に制限する１本発明のランスはこのように用途の範囲を拡大し、先端を沈めて 行うバスの中元のガスの注入が最小の先端消耗のもとて効果的に行われることを 可能にした。すなわち、本発明のランスは、第１の管を通じて注入されるガスの 温度が異状な先端消耗を予防する程度に保たれるので、シロスメルトランスが使 用不能か、あるいは、異状な先端消耗を起こしがちである。より極端な条件下で も使用することができる。

冷却ガスはここでは、主としてランスに関連する意図された利益との関連におい てのみ、冷却ガスと称する。それは空気、空気と酸素との混合物、または窒素の ような不活性ガスからなる。それは最も典型的に空気からなる。

指摘したように、シュラウドは冷却ガスがバス上方のガス空間に放出されるよう に第１の管の下端部分の上方で終端されている。このような放出は注入された燃 料および反応物と同時にも、バスへの酸素含有ガスの注入と同時にも起る。冷却 がガスが空気か、または空気と酸素の混合物の場合は、そのガス空間への放出は バス中で行われている乾式冶金作業に顕著な効果を与えることができる０例えば 、亜鉛はスラグから煙霧となって発散するとき、亜鉛元素、−酸化炭素および水 素がバスから発生するように作業することができる。

作業の燃料効率を高めるためには、これらの発生ガスがバスの上方で燃焼し、そ れらの酸化亜鉛（Ｚ、Ｏ）、二酸化炭素および水（Ｈ２Ｏ）への酸化による熱が 効率よくバスに回収され、一方バス自体は再び酸化されないことが望ましい、こ のバランスはこのような酸化を可能とする冷却ガスの酸素含有度とともに、冷却 ガスの供給量および放出レベルを制御することによって達成することができる。

本発明はまたスラグからなる、あるいはその表面にスラグを有する液相乾式冶金 バスの中に流体を注入する方法を提供する。その方法は次のステップからなって いる。

（ａ）本発明によるランスの第１の管を通り、第１の管の下方の放出端を経て、 放出する液体を通す。

（ｂ）ステップ（ａ）と同時に、そのランスの第１の管とシュラウドの間の通路 を通りシュラウドの下方の放出端から放出する冷却ガスを通す。

（ｃ）第１の管の放出端がスラグ表面の近傍にあり第１の管から放出される流体 がスラグの飛沫を生じさせる第１の位置にランスを降下させる。

（ｄ）ランスをその位置に保持し、スラグの飛沫が第１の管およびシュラウドの 外表面に堆積する。

（ｅ）冷却ガスが流体との組合わせでランスを冷却し、ランスに堆積したスラグ の飛沫を固めて固形の保護被覆を形成するように、通路を通る冷却ガスの十分な 流れを維持する。

（ｆ）第１の管の放出端をバスの中に挿入して流体を放出するための第２の位置 にランスを降下させ、第２のランスの位置においてシュラウドの放出端はバスの 上方にあり、このため、冷却ガスはスラグの表面への放出に先立ってランスの冷 却を継続する。

本発明はさらに、スラブからなる、あるいはその表面にスラグを有する液相乾式 冶金バスの中に流体を注入するのに用いる先端サブマ・−シトランス炉装置を提 供する。その装置は次のちのからなっている。

（ａ）下方部分に液相バスが必要なレベルで形成される炉 （ｂ）本発明に従う少なくとも一つのランス（Ｃ）ランスを炉中に降下させる手 段であって、その降下手段はランスを、第１の管の放出端がスラグ表面の近傍に ある第１の位置に降下させ、ランスを第１の位置に保持した後、さらに、第１の 管の放出端がバス中に挿入されシュラウドの放出端がバスの上方にある第２の位 置にまで、ランスを降下させるように作業することが可能である。

ランスの第１の管は、その上端が加圧流体の供給源に接続可能であり、加圧流体 はランスの降下中および降下後に第１の管を通り、第１の管から放出され、ラン スの第１の位置において、スラブの飛沫が生じ、第１の管およびシュラウドの外 面にスラブが堆積し、ランス上の飛沫は保護被覆を形成し、第２の位置において 放出された流体はバス中に注入される。シュラウドは、その上端は加圧された冷 却ガスの供給源に接続可能であり、冷却ガスはランスの降下中および降下後にシ ュラウドと第１の管の間の通路を通り、流体との組合せでランスを冷却し、ラン スの第１の位置において、スラブの飛沫は固まって保護被覆を形成し、ランスの 第２の位置において冷却ガスはバスの上方で炉に放出されランスの冷却を継続す る。

本発明に従うランスは個別の用途に応じて変えることができる。上述したように 、ランスの第１の管は全般形状として米国特許第４，２５１，２７１号に開示さ れたランスに一致する。その最小の形状では、第１の管は典型的に長さが約２ｍ で外径は約２５〜３５ｍｍである。その場合シュラウドは典型的に内径３０〜４ ０ｍｒｎで環状の間隔は約２．５〜５　ｍ　ｍである。

本発明に従う中形サイズのランスは典型的に第１の管の長さは約７ｍ、その外径 は約７５ｍｍである。そのような第１の管に対しシュラウドは環状の間隙が約４ 〜１０ｍｍとなる内径を持つであろう。

本発明に従う最大の典型的ランスは、適当な例として銅を精練し１時間当り１０ ０トンまたはそれ以上の生産能力を有する場合のもので、長さが約１０ｍ以上で 外径が２００〜４００ｍｍの第１の管を有する。この場合シュラウドは典型的に 環状間隙を５〜２０ｍｍまたはそれ以上とする内径を有するであろう。

第１の管およびシュラウドの壁厚は小型のランスで約２ｍｍから、大型のランス で４〜６ｍｍまたはそれ以上の範囲をとり得る。

本発明に従うランスの使用では、その上方でシュラウドが終端される第１の管の 下端部分は、典型的に第１の管をバス中に１ｍまで挿入することができる長さを 有する。従ってシュラウドは典型的にランスの下端から少なくとも１５００ｍｍ の距離で終端される。しかしシュラウドから出る冷却ガスが酸素を含有し、バス への熱入力を最大にするため発生ガスをバス表面の近傍で燃焼させることを可能 とするものであるような場合には、シュラウドは第１の管の下端かられずか３０ ０〜１０００ｍｍで終端されることになろう、そのとき冷却ガスはそのような燃 焼のためバス表面の近くに放出され得る。

重要な要件はシュラウドが、第１の管の下端部分をバスの中に入れることができ るようにするためその下端部分の十分上方で終端されていることである。上述の ように、シュラウドは上記下端部分の上方短い距離で終端されることもあろう、 しかし、一方でその部分より上方かなりの距離で、例えば大形のランスではラン スの下端からその長さの約１／４から１／３で終端されることもあろう、後者に 関し、要件はバスが使用される精練工程上の要件と調和するようなバス上の高さ でシュラウドが冷却ガスを放出することである。

本発明のランスの使用において、一般的には、冷却ガスは第１の管を通して注入 される場合のように十分な圧力のもとで注入される必要はない、事実、一般的に 冷却ガスはファンまたはブロワ−の作用のもとで放出すれば十分である０発生ガ スの燃焼が必要でない場合は、典型的には、冷却ガスは毎秒２５〜７５ｍの速度 で、１時間当たり約１００〜１０００ｍ３の容量を達成できるように放出されれ ば十分である。バスが、バス上方の炉内空間に低い酸素分圧が維持されつつ、非 常な高温にさらされる場合は、冷却ガスとしては窒素が用いられるのが望ましい 、しがし、発生ガスの燃焼が必要な場合は酸素含有ガスが用いられ、典型的には 上述よりも十分多い時間当り量で、ただし必要とされる燃焼の程度で用いられる 。

添付の図面には本発明に従う改良されたランスが本発明に従う炉装置に関連して 示されている。

図の装置１０は耐熱性に整えられた炉１２を有し、炉１２の中にはランス１４が 備えられている。炉には乾式冶金作業中にスラグからなり、またはその表面にス ラグ層を有する流体バスが形成されるチャンバー１６がある０作業中に放出され たガスはバス１８上のチャンバー１６のガス空間を通り、そして排気管２０を通 って排出される。炉１２はまた補給バルブのコントロールの下に補給材または固 形反応材をバス１８に投入するための補給シュート２２と、処理済みのスラブや 金属相のものを炉から取出すための栓２６を有する。

ランス１４は第１の管２８と、管２８がその中を延びる長い管状のシュラウド３ ０を有する。ランス１４はバス１８の上で行われる作業のために必要な最も低い 位置に図示されている。ランス１４は、クレーンのような、それによって炉１２ の屋根にある開口３４を通って上昇および下降される高架の機構３２によって上 述の位置に保持されている。

ランス１４の上端では管２８は加圧された流体源と可撓管のようなもので接続さ れるようになっている。

また、そこではシュラウド３０は管２８のまわりを閉じ、側方にコネクタ３６が 設けられ、それによりシュラウド３０は加圧冷却用ガス源と接続されるようにな っている。このようにして、加圧流体は管２８の内孔３８を経て下方に通り、そ の下端から放出される。また冷却用ガスは管２８とシュラウド３０の間の通路４ ０を経て下方に通り、シュラウド３０の下端で放出される０図示のように、シュ ラウド３０はその下端は管２８の下端の上方で終わっている。シュラウド３０が その下端を管２８の下端の上方で終端される程度は、ここに述べるように、変化 させることができるが、それは、管２８の下端がバス１８に必要な深さまで挿入 され、シュラウド３０の下端はバス１８の表面の上方にあるような関係である。

従って、ランス１４が図示のような最も低い位置にあって、管２８から放出され る流体がバス１８に注入される一方で、冷却ガスは通路４０からバス１８の上方 のチャンバー１６の空間に放出される。

ランス１４は機構３２の作動によりバス１８から離れた高い位置から最も低い位 置に移動させられる。ランス１４は管２８を下に通る流体と共に、また通路４０ を下に通る冷却ガスと共に下降させられる。ランス１４の下降は、管２８の下方 の放出端がバス１８の表面の近傍にある第１の位置に達したときに停止される。

このとき管２８の下端から流体が放出されるとバス１８からスラグがはね散り、 飛散したスラブが管２８のシュラウド３０より下の部分およびシュラウド３ｏに 堆積する０通路４０を通る冷却ガスの流れは、その流量が管２８を通る流体の流 れとの組合せで、ランス１４の温度がスラブのばねが固まってシュラウド１４の 保護被覆を形成するように保たれる。ランス１４はそれから構成される装置に相 当する第２の位置まで降下される。

第２の位置にあるランス１４においては、図示するように、管２８を通った流体 はバス１８に注入を継続する。また、通路１８を通った冷却ガス流はシュラウド ３０の下端が溶融物１８の上方にあってガスはバス１８の上方の空間に放出され るように継続する。しがしながら、冷却ガスの流れはそれによって管２８が冷却 され、管２８がバス１８からの伝導によって加熱されても、バス１８は放出され る流体が管２８の先端の消耗を最小限とし得る約４００℃以下のような比較的低 い温度に保てる水準に維持される。

バス１８で行うことができる作業範囲は容易に理解できるので、ここでは詳述し ない、しかし、典型的には、管２８を経てバス１８に注入される流体は空気のよ うな、酸素を含有するガスであろう、流体は粒子状の例えば石炭のよ）な燃料を 含んでもよく、あるいは内孔３８の中の別の管を通し、石油のような液体燃料を 注入してもよい、全般配置としては、例えば、管２８の下端の近傍に燃焼ゾーン を発生させ、少なくともバス１８の表面に広がる還元ゾーンを伴うようであれば よい１作動中、ランス１４の温度は保護被覆４２が維持される程度であり、実際 は、保護被覆は、さらにスラブのはね４４が発生することによりバス１８の上方 では増大しよう。

ランス１４において、その管２８は米国特許４，２５１．２７１号の図１または 図２のランスと一致し、この特許における開示は本文に参照され本発明の一部分 として読むことができる。それゆえ管２８はまわりに旋回板がらせん状についた 丸棒を中にいれた管であってもよい、このような構成は管２８を通る流体がガス またはガスが石炭のような微細な含有物を伴うときに適切である９代案として、 管２８はその中に第２の管を有し、その第２の管のまわりに旋回板がついていて もよい、その代案では管２８を通る流体はガスまたは微粒子状原料を含むガスが らなり、一方策２の管は燃料油をバスに注入するために用いることができる。

オイルは単に内側の管あるいはその中の別の管を通してもよく、内側の管あるい は別の管はその下端が霧吹きのノズルに接続させることが望ましい。

シュラウド３０は、冷却ガスを供給し、先端消耗の減少または除去を可能にする 他、バス１８上方の管２８を炉の高温ガスに直接さらすことを防いでいる。従っ て、シュラウド３０は管２８が加熱に対し物理的に弱くなる温度水準から防ぐこ とができる。従前の装置では、ランスが湾曲する程に弱くなり、そのためランス を引き上げるのが困難で破裂することもあり得ることが分っている。

詳述したように、冷却ガスは酸素を含むガスからなることもある、このような場 合は、バス１８から発するヒユームの燃焼のために必要な酸素の供給に利用する こともできる。このような構成は炉１２の周辺でバス１８の上方に、酸素含有ガ スを供給するガスポートを備える代案よりも有効である。このようなボートは飛 散したスラブによってブロックされやすく、ブロックを解くことは困難である。

しかし、冷却ガスは、必要に応じ、炉１２のガスの燃焼を必要としない場合は窒 素のような不活性のガスとすることもできる。

ランス１４は、一つには炉１２の大きさにより、またバス１８を用いる作業によ って、全体寸法を変えることができる。しかし、ランス１４は典型的には、管２ ８は２から少なくとも１０ｍの長さを有し、シュラウド３ｏは管２８の下端から 上に０．３〜１ｍで終端される。管２８のシュラウド３０の下端から下方に突き 出た下の部分は別として、炉１２内の管２８の全長はランス３０の最低の位置に おいてシュラウド３０の中にある。しかし、図示のように、ランス１４が上述の 位置にあるとき、管２８とシュラウド３０はともに炉１２の上端よりも上に突き 出ていることが望ましい。

シュラウド３０の下端は、例えば、管２８の下端からランス１４の長さの約１／ ４〜１／３位の位置にあるだろう。

典型的に、管２８の直径および通路４０の半径方向の大きさはランス１４の全長 とともに変化する０例えば長さ２〜５ｍ、管２８の管壁の厚さ約２ｍｍの小形の ランスの場合、管２８の外径および通路４０の半径方向の幅はそれぞれ約２５〜 ３５ｍｍおよび２．５〜５　ｍ　ｍの間にあろう、管２８の外径は、長さ４〜８ ｍの中形ランスでは約３５〜１００ｍｍ、長さ８ｍ以上約１０ｍあるいはそれ以 上の大形ランスでは２００〜４００ｍｍのように１００ｍｍを超える８通路４０ の幅は、これに対応して、中形ランスで４〜ＩＱｍｍ、長いランスでは５〜２０ ｍｍまたはそれ以上になる。

管２８の管壁の厚さは、中形および長いランスに対し４〜６ｍｍあるいはそれ以 上になる。シュラウド３０の厚さは本質的に管２８の厚さに対応する。

流体を管２８に供給するのには従来からの方法が好んで用いられるが、通路４０ に供給する冷却ガスについては一般により小さな加圧が好まれる。冷却ガスを供 給するのに、コンプレッサを使用することはできるが、ファンかブロワ−を使用 する方が好まれる。

例１ アウトクンブ自溶精練炉において、バスにおける堆積物の生長に起因する炉のバ スからのスラグの流出について困難が経験された。以前にはそのシステムにおい て米国特許第４，２５１，２７１号によるシロスメルト　ランスが試みられたが 、堆積の形成を防ぐ場合および一旦形成された堆積を溶かす場合のいずれのとき も経験された極端なランス先端の消耗のために成功しなかった。すなわち、その 場合、シロスメルト　ランスは極端な先端消耗が許容されるべきものとしたとき にバスにおける十分な熱伝導をもたらす条件下で作動できるのみであった８本発 明に従うランス装置はそのような熱伝導と堆積の溶融をもたらす作動を可能とし 、かつシュラウドと第１の管の間の通路を通して注入されバスに放出される冷却 用空気によってランスを冷却することにより、堆積が再形成されることなしに効 率的な作業を継続することができる。

例２ 図示の装置と本質的に一致するパイロットプラントが高温下でスラグから亜鉛が 発煙する条件下で、米国特許第４，２５１，２７７号に従う従前からのシロスメ ルト　ランスを用いて作動された。ランス先端が急速に消耗し作業は継続できな いことが分かった。そのシロスメルト　ランスは本発明によるランスに置き換え られ、作業再開され、冷却用空気がシュラウドと第１の管との間の通路を通して スラグの上方の空間に放出された。置き換えたランスは先端消耗の問題がないこ とが分かった。その上１発煙作動中に放出されるガスの燃焼から得られる熱の８ ０％が炉のバスに取り戻され１発煙作動の全体的エネルギー効率を大きく向上さ せつつあることが確認されている。

シロスメルト　ランスの使用が制限され、あるいは使用できない用途における作 業可能性に加え、本発明のランスは与えられた用途において形状あるいは使用法 を変化させることができる１例えば冷却ガスの組成や流量を、例をあげれば溶融 物の上方の空間に放出する酸素の量を、必要に応じて変えることができる。また 、シュラウドの直径を、冷却ガスの流量と単位時間当りの量の間のバランスをと るために与えられた炉の要求に適合するように選ぶことも可能である。また。

シュラウドが第１の管の下端より上方で終わる高さを、与えられた炉の作業上か らの要求に合わせて選択することができる。さらに、もし必要あれば、環状のっ ぽあるいは方向変更板を第１の管のシュラウドの下端の下方に取付け、冷却ガス がバスの表面に直接当らないようにし、冷却ガスがランスからバスの上方の空間 に横方向に向かうようにすることもできる。このようなつばは、シュラウドの下 端より下方で、第１の管の外面につけた方向変更板の形にもすることができよう 。

その他の案として、シュラウドはその下端に溶接した環状の円板により部分的に 閉じ、冷却ガス放出の方向と強さを制御するため環状円板あるいはシュラウドに 適当な冷却ガスの通路を設けることもできる。

本発明のランスはシロスメルト　ランスの有するいくつかの制限を克服すること ができる０例えば、シュラウドと第１の管との間に放出される冷却ガスによるラ ンスの冷却は、アウトクンブ自熔炉における堆積を溶解するために必要な一定の ガス流量を可能にする。

また、熱を通す広い表面積を有するランスがより広く用いられることも可能であ り、一方、より極端な炉作動温度が適用可能である。スラグ被覆は作動温度およ びガス流量のより広い範囲にわたってより容易に維持され、それによりランス先 端の消耗および先端の交換のための作動停止時間を最小ならしめる０本発明のラ ンスはランスメルト　ランスに許容できるものよりはるかに低い注入ガス流量を 適用し、その結果従来のランスに比しターンダウン比を全般に増大することが可 能である。

色々な代案、変更、あるいは追加等が、前述の構成や各部の組立に、本発明の精 神あるいは範囲から離脱することなしに導入可能であることが理解されよう。

国際調査報告 ＋１１を譬ｒｘａＮｅ＊＋１Ａ６６１１ｅｌｌ唱ｅｎ１６．ｔｃｒ／ｍ９０／” ”Ａ、〜Ｎｌ：×マｒＴｊＨＥ−ＩＮＩＦ：ＲＮＡＴｌＣ１，ｌＡＬ？ヒ公ｐｃ ｌ＝’＋５ＰＯＰＴ（！Ｎ”””　”””　””Ｘｋｕ二に％’　ｌＩ−＼’　 ｑン１支

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．スラグからなりまたは表面にスラグを有する液相乾式冶金バスに流体を注入 するためのうンスであって、上のようなバスへ先端サブマージド注入を行うため にランスを通して前記流体を流すためのダクトを形成する少なくとも１個の第１ の細長い管と、第１の管と関連をもって設置され、かつそれを通して第１の管が 延び、第１の管との間に冷却流体の通路が形成された細長い管状のシュラウドと 、を有し、前記シュラウドは第１の管の下端部分の上方で終端しているランス。 ２．前記第１の管が、長さが少なくとも２ｍあり、かつ前記シュラウドが前記第 １の管の下端より少なくとも３００ｍｍ上方で終端している請求項１に従うラン ス。 ３．前記第１の管が、長さが少なくとも２ｍあり、かつ前記第１の管の前記下端 部分が前記ランスの全長の１／４から１／３の長さである請求項１または２に従 うランス。 ４．前記第１の管は外径が２５〜４００ｍｍで、前記環状の通路は半径方向の幅 が２．５ｍｍから少なくとも２０ｍｍあり、前記第１の管および前記シュラウド はそれぞれ壁厚が２ｍｍから少なくとも６ｍｍである請求項１ないし３のいずれ か一項に従うランス・５．前記ランスは長さが約２〜５ｍあり、前記第１の管が 外径約２５〜３５ｍｍで前記通路が幅約２．５〜５ｍｍである請求項４に従うラ ンス。 ６．前記ランスは長さが約４〜８ｍあり、前記第１の管が外径３５〜１００ｍｍ で、前記通路が幅約４〜１０ｍｍである請求項４に従うランス。 ７．前記ランスは長さが８ｍを超え、前記第１の管が直径１００ｍｍを超え、か つ前記通路の幅が５ｍｍから少なくとも２０ｍｍである請求項４に従うランス。 ８．前記棒が前記第１の管の内側に延び、前記棒の囲リに延びるらせん状の旋回 板が、前記第１の管を通リ抜ける流体に旋回運動を与えるためのうず巻き構造体 を提供している請求項１ないし７のいずれか一項に従うランス。 ９．前記第１の管の内側に第２の管が延び、前記第２の管の囲りにらせん状の旋 回板があって、前記第１の管を該管と第２の管との間で通り抜ける流体に旋回運 動を与えるためのうず巻き構造体を提供している請求項１ないし７のいずれか一 項に従うランス。 １０．前記第２の管が、燃料オイルをバスに注入するため、燃料オイルを通すよ うにつくられた請求項９に従うランス。 １１．スラグからなりまたは表面にスラグを有する液相乾式冶金バスに流体を注 入する方法であって、次の（ａ）請求項１ないし１０のいずれか一項に従うラン スの第１の管内に、第１の管の下部の放出端を通して放出するために液体を通す （ｂ）ステップ（ａ）と同時に、ランスの第１の管とシュラウドとの間を通しシ ュラウドの下部の放出端で放出するために冷却ガスを通す （ｃ）ランスを、第１の管の放出端がスラグ表面の近傍にある第１の位置に降下 させ、それによって第１の管から放出された流体がスラグをはね散らす（ｄ）ラ ンスをその位置に保持し、スラグの飛沫が第１の管およびシュラウドの外面に堆 積する（ｅ）通路を通す冷却ガスの流れを十分に保持し、冷却ガスが流体との組 合わせにおいてランスを冷却することによりランスに堆積したスラグの飛沫を凝 固させ、固まったスラグの保護被覆を形成する （ｆ）ランスを、第１の管の放出端をバスに挿入してバスに流体を放出する第２ の位置に降下させ、シュラウドの放出端はランスの第２の位置においてバスの上 方にあり、それによって冷却ガスはスラグの表面に放出されるのに先立ってラン スの冷却を継続する各ステップよりなる液相乾式冶金バスに流体を注入する方法 。 １２．スラグからなりまたは表面にスラグを有する液相乾式冶金バスに流体を注 入するために用いる先端サブマージドランス炉装置であって、 （ａ）その下部領域に流体バスが必要なレベルに形成され得る炉 （ｂ）少なくとも一つの、請求項１ないし１０のいずれか一項に従うランス （ｃ）炉の中にランスを降下させる手段であって、その降下手段はランスを第１ の管の放出端がスラグ表面の近傍にある第１の位置に降下させ、ランスをその第 １の位置に保持した後、さらにランスを、第１の管の放出端がバスの中に挿入さ れシュラウドの放出端がバスの上方にある第２の位置にまで降下させることがで きる手段よりなり、 　ランスの第１の管はその上端が加圧した流体源に接続可能であり、その流体は ランスの降下中および降下後に第１の管を通リ抜け、第１の管から放出されてス ラグをはね散らし、スラグは第１の管およびシュラウドの外表面に堆積し、ラン スの第１の位置でランス表面へのスラグの飛沫が保護被覆を形成することが可能 で、それによって放出された流体はランスの第２の位置でバス中に注入され、シ ュラウドはその上端が加圧した冷却ガス源に接続可能であり、冷却ガスは、ラン スの降下中および降下後にシュラウドと第１の管の間を通り抜け、それにより冷 却ガスは流体との組合わせでランスを冷却し、したがってランスの第１の位置で スラグの飛沫が固まって保護被覆を形成するようにさせ、さらにそれにより冷却 ガスは、ランスの第２の位置においてバス上方で炉中に放出され、ランスの冷却 を継続する先端サブマージドランス炉装置。