JPH0585626B2 - - Google Patents
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- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
Description
〔産業上の利用分野〕
本発明は銅、ニツケル等の主として硫化物精鉱
を溶錬して目的とする金属を濃縮して〓とし、鉱
石中の脈石類及び鉄の一部は〓を形成する自溶炉
の操業の制御方法に関するものである。 〔従来の技術〕 銅鉱石を処理する自溶炉の操業では銅の硫化物
精鉱、銅滓、煙灰、溶剤など原料の組成を分析し
て求め、これらの原料を使用して生産する〓の目
標Cu含有%を定め、この値から〓のS%、Fe%
などを推定する。溶剤としては一般に珪酸鉱のみ
を使用するが、〓中の珪酸量に対するFe量の比
率を設定し、物量平衡計算から〓量、〓量、溶剤
量を計算する。また〓及び〓の生成に必要なFe
やSなどの反応に要する酸素量を算出する。 一方反応温度や〓と〓の分離や炉からの取り出
し等操業上最も望ましいと考えられる目標〓温度
を設定し、これに対応するシヤフト部温度を維持
するのに必要な補助燃料のシヤフト部への供給量
を原料の反応熱、補助燃料燃焼熱、送風空気その
他の顕熱、シヤフト部放熱量等の熱収支を計算し
て求める。この補助燃料の燃焼に必要な空気量を
算出し、これに原料の反応に必要な空気量を加え
てシヤフト部へ送風する理論空気量を算出する。
そしてこれらの計算値を基準としてシヤフト部へ
の供給燃料量及び空気量を制御する。 従つて原料装入量の変更、処理鉱石銘柄の変
更、調合比率の変更、産出〓の目標Cu%の変更
等の計算基礎の変更があつた場合には、これらに
対応して送風空気量も変わり、供給する補助燃料
量も変わる。 又、これらの計算根拠の変更がない場合であつ
ても実操業においては〓のFe%/SiO2%の比や、
〓のCu%、産出する〓の温度が目標値から偏差
を生じ、これをそのまゝ放置すると、自溶炉操業
を阻害するようになる。従つて、これらの偏差が
生じた場合に目標値に近ずけるように出願人は、
特願昭49−17546号の自溶炉の操業における溶剤
装入量の調整法を出願し、また生成〓組成の調節
法としては特願昭49−132877号を、更に産出〓の
温度を調節するための方法として特願昭49−
17548号の自溶炉の操業におけるシヤフト部供給
燃料量の調節法を出願した。 然しながら、これらの調節方法は物質収支と熱
収支計算とを独立に計算を行なつており、また物
質収支計算においてもCu、Fe、S等の〓及び〓
への分配率や品位などを過去の操業結果に基ずい
て一定の値、または一定の分配率もしくは〓Cu
%の函数として計算を行なつていた。 例えば原料中のCu分は〓中のCuを0.8%に一
定、原料中のSは〓中のSを0.8%に一定、〓中
のSは〓中のCu%の函数、残りのSは煙灰の発
生量と装入量の差量中のSを考慮する以外は全部
SO2となる。原料中のFeは〓中のFeO、Fe3O4の
含量は一定、または〓中のFe3O4量もシヤフト部
温度に拘らず一定として計算を行なつていた。 近時酸素富化操業が行なわれるようになつた
為、送風中の酸素濃度によつても〓中のFe3O4の
含有量も変化するようになつた。 また従来における物質収支計算や熱収支計算に
おいては送風空気中の酸素はほぼその全量が反応
に与つて、例えば補助燃料中の炭素はすべてCO2
のみが生成すると仮定して計算を行なつていた
為、原料、反応用空気燃料の量及び組成が定まる
と産出物である〓、〓及びガスの量及び組成並び
に反応温度が求められる。このようにして行なわ
れる計算方法が実操業の炉に適用できるかは計算
結果と実操業の結果とを比較して判定されるべき
であるが、自溶炉操業では〓のCu%の比較を第
一に行なう。 しかしながら上述の仮定による計算には実際上
無理があり、反応空気中の酸素は完全には反応に
与らないので従来の仮定による計算では実操業で
得られる〓のCu%よりも更に酸化反応が進んだ
状態のCu%の高い〓が得られるような計算値が
得られることが多く、またこの反対に原料中に含
有される固体状態の酸素量の推定が極端に少ない
ときには、反応空気中の酸素が完全に反応したと
きよりも更に酸素量が多く存在することになつて
計算上の〓Cu%よりも実操業における〓Cu%の
方が高くなることもあり、従来の計算では実操業
結果とは一致しないことが多かつた。又、原料中
に含まれている少量の成分のすべてについてこれ
らの計算を行なうことは、計算に必要な熱力学的
データーが不足しているため実質上不可能であ
り、これらのデーターの既知の成分のみについて
計算を行なう場合には計算によつて求まる〓量、
〓量が実操業による量よりも少ないと云うような
種々の問題点があつた。 〔発明が解決しようとする問題点〕 本発明は自溶炉の操業における〓のCu%、シ
ヤフト部温度、〓の組成等を所望の値に保つため
の操業の諸元を必要以上の変動を与えることな
く、速やかに安定するよう、且つ〓のCu%並び
にシヤフト部温度についての細かい偏りを微調整
することのできる計算方法を提供しようとするも
のである。 〔問題点を解決するための手段〕 発明者等は自溶炉シヤフト部内の反応における
熱バランス、酸素バランスを考えた場合に鉱石や
補助燃料がシヤフト部内で通常考えられる安定な
酸化物形態(例えばCO2、H2O、SO2)のみにな
るように燃焼したとして計算すると、酸素は実操
業における送風中の酸素量の方がずつと少なく、
送風が持ち込む酸素以外にかなりの量のフリーエ
ヤーが炉内に入つたと考えざるを得ず、またシヤ
フト内の温度は実測値より計算値の方がかなり高
いこととなつて実操業とかなりのへだたりが生じ
ていたこと、又一方自溶炉シヤフト部出口部にお
けるシヤフト部排ガス中の酸素濃度の測定からシ
ヤフト部出口においては未反応の酸素が存在する
こと等の点から、平衡論に基ずく計算に装入物中
の酸素が一部分は不活性成分として全く反応に寄
与しないものがあり、この割合は操業条件その他
により若干変動するものであるとの考えを導入し
て本発明に到達した。 即ち、本発明は自溶炉の操業を特許請求の範囲
に記載したような計算方法によつて求めた反応気
体量、燃料量、溶剤量等に従つて操業し、また目
標とする〓Cu重量%、産出〓の温度に偏差を生
じたときに修正を行なうようにしたものである。 以下本発明を更に詳細に説明する。 この発明の計算に用いる成分としては装入側と
してはCu、Fe、Sを主成分とする銅硫化精鉱、
銅滓類、繰返し煙灰、SiO2を主成分とする溶剤、
燃料として重油あるいは微粉灰、反応用気体とし
て空気又は酸素富化空気があり、銅硫化精鉱など
の固形装入物中には、その他の不純物又は有価物
元素としてCa、Mg、Pb、Zn、As、Sbなどがあ
るが物質収支計算上主要な部分を占めるCu、S、
Fe、O、Si、C、H、Nの少なくとも8ケの元
素を対象として取り上げた。この他に装入物側に
比較的多量に含有される元素で熱力学的データー
等が揃つている場合には計算対象として取り上げ
ても良い。 原料装入物及び燃料中のその他の元素の取扱い
方としては前記したCu、S、Fe、O、Si、C、
H、N以外の不純物又は有価物元素のCa、Mg、
Pb、Zn、As、Sb等は個々の含有量は少ないが、
これらその他の元素の合計量としてはかなりの量
を占め、これらの物量を無視しては全体の物量バ
ランスがとれない。これらその他の元素は計算に
必要な熱力学的データーも少なく、特別に組成の
異なる鉱石を使用せず通常の鉱石を使用する場合
は、これらその他の元素はガス、〓、〓への分配
率はほぼ一定と考えても支障がない。使用する鉱
石の種類によつてPb、Zn等の揮発成分を多く含
む場合にはガスへの分配率が若干高くなることも
考慮することが必要である。更に熱力学的データ
ーの揃つている元素については計算対象元素に加
えると精度向上に寄与することは勿論である。 送風空気又は酸素富化空気中の酸素と原料装入
物、燃料中に含まれる酸素の合計即ち、装入物全
体に含まれる酸素が反応に与る場合、即ち酸素効
率η0は通常90〜95%であり、未反応の酸素は不活
性成分として考えて計算すると計算によつて得ら
れる〓Cu%を目標値に一致させるような平衡計
算が可能となり都合が良い。 反応生成物の〓、〓、ガス中の各々の構成成分
は安定に存在する化合物として〓はCu2S、FeS、
FeO、Fe3O4、原料装入物及び燃料中のその他の
元素化合物の集合体。〓はCu2S、FeS、FeO、
Fe3O4、SiO2、Cu2O、原料装入物及び燃料中の
その他の元素化合物の集合体。ガスはS2、SO2、
CO、CO2、H2、H2O、N2、反応に与つたO2、反
応に与らないO2、原料装入物及び燃料中のその
他の元素化合物の集合体を夫々選んだ。これらを
選択したのは銅製錬の〓、〓量を構成する基本元
素はCu、S、Fe、O、Siの5元素であり、これ
らの元素によつて構成される化合物中安定に存在
するものは治金熱力学的には前記したものを取り
上げれば十分であり、またガス相の構成成分とし
ては銅製錬が酸化反応であるため、可燃性元素に
ついては安定な酸化物形態のH2O、CO2、SO2と
次に安定な形態のH2、CO、S2を取り上げれば十
分である。 次に独立変数の選び方であるが、物質収支計算
を対象とした構成元素の種類と同数(原料装入物
及び燃料中のその他の元素を三元素と考え、この
うち一元素は〓のみ、一元素は〓のみ、残りの一
元素はガスのみへ行くと考える)で、且つすべて
の構成元素を含むように選べば良いが、好ましく
は次のように選ぶのが良い。即ち、〓、〓、ガス
の複数の相にまたがつて分配する例えばCu、S、
Fe、Oのような元素については、各相において
多量に存在する化合物を各相から一ケ又は二ケ捨
い出し、その化合物を構成する元素の中から、そ
の化合物を代表する元素を重複しないように独立
変数に選定する。また例えばN、Si、C、Hのよ
うな元素のうち存在する化合物形態が一つしかな
い単一の相にのみ存在するN、Siのような元素は
その化合物を必ず独立変数に選定し、更に存在す
る化合物形態が2種類以上あるC、Hのような元
素についてはどちらか一方の化合物を独立変数に
選定する。 このようにすると物質収支計算上対象とした元
素の数と同数で、全ての構成元素を含むような化
合物を独立変数として選定でき、このようにして
選んだ化合物が独立変数として作用することは、
以下に述べるように、独立変数として選んだ以外
の反応生成物各相の構成成分としてとり上げた化
合物(従属変数となるべきもの)が独立変数に選
んだ化合物のみを用いた反応式で表わされること
で確かめられる。 例えば独立変数として 〓からはCu2S、FeS、原料装入物、及び燃料
中のその他の元素の化合物の集合体、 〓からはFeO、SiO2、原料装入物、及び燃料
中のその他の元素の化合物の集合体、 ガスからはSO2、H2、CO、N2、原料装入物、
及び燃料中のその他の元素の化合物の集合体、 を選定すると物質収支計算上対象とした元素Cu、
S、Fe、O、Si、C、H、N、その他の元素の
化合物の集合体3元素、合計11と同数のものが選
定できたことになる。 前記したように独立変数を選定すると反応生成
物を構成する化合物中の残りの化合物(従属変
数)は以下の式によつて独立変数のみで表現でき
る。 FeO(s)=FeO(m) (1) 10/3FeO(s)+1/3SO2(g)=Fe3O4(m)+1/
3FeS(m) (2) 10/3FeO(s)+1/3SO2(g)=Fe3O4(s)+1/
3FeS(m) (3) Cu2S(m)+FeO(s)=Cu2O(s)+FeS(m) (4) Cu2S(m)=Cu2S(s) (5) FeS(m)=FeS(s) (6) 2/3FeO(s)+2/3SO2(g)=O2(g)+2/3FeS
(m) (7) 4/3FeS(m)+2/3SO2(g)=4/3FeO(s)+S2(g)
(8) 1/3FeO(s)+1/3SO2(g)+CO(g)=1/3FeS
(m)+CO2(g) (9) 1/3FeO(s)+1/3SO2(g)+H2(g) =H2O(g)+1/3FeS(m) (10) (1)〜(10)式で(m)、(s)、(g)は夫々〓、〓、ガス相に
含有される化合物を示し、アンダーラインは従属
変数となる化合物を示す。 (反応に与らない酸素) 装入物として供給された全酸素、即ち反応用気
体中に含まれる酸素及び固体原料、燃料中等に含
有される酸素の合計量は、反応に与る酸素と反応
に与らない酸素とに分けて計算する。この分け方
は平衡計算によつて求められる〓中Cu%が実績
値に一致するように行なわれる。 こゝで反応に与らない酸素は全量ガス相に分配
させ、他の元素とは恰も不活性元素のように全く
反応しないものとして扱うが、その分子量は通常
の酸素と同様に32として扱う。 (原料装入物及び燃料中のその他の元素の化合
物の集合体) 物質収支計算を完結させるためには主要元素と
して採り上げたCu、S、Fe、O、Si、C、H、
N以外のその他の元素についても平衡計算に取り
入れることが必要となる。この場合、一般にその
他の元素の化合物の集合体はガス、〓、〓の3相
へ分配されるので、これら各相への分配比の実績
値に基づいて計算の前提条件として定めると共
に、各相のその他の元素の含有率の分析値に基づ
いて平均原子量を決定すると取扱いが簡単とな
る。 換言するとその他の元素の化合物の集合体は3
つの仮定元素A、B、Cから成るものと見做し、
元素Aは恰も窒素と同じ挙動をするように全てガ
ス相に入り、元素Bは恰もSiO2と同じ挙動をす
るように全て〓相へ入り、元素Cは全て〓相に入
るとして取扱う。低温で蒸気圧の高い元素が少な
い場合には仮定元素Aの存在はないものと考えて
もよく、又排ガス中にダストとして持去られる各
種元素は夫々〓、〓が固体微粒子として飛散した
として取扱う。 本発明の実施例ではその他の元素の化合物の集
合体のガス、〓、〓への分配の比率、即ち前記仮
定元素A、B、Cの重量比を0:7:2として計
算を行なつており、このときの仮定元素B、Cの
原子量は夫々71、69として平衡計算を行なつてい
る。 (物質収支式) 原料装入物、燃料、反応用気体等として自溶炉
に供給された元素は〓、〓、ガス等からなる反応
生成物として炉から排出されて炉に供給される元
素のモル数と排出する元素のモル数はバランスす
る。 一般的に述べると、 NO i;元素iの装入総モル数 Ni(s);元素iの〓中に存在するモル数 のようにして表わすと例えばCu、Feについては
夫々 NO cu=2NCu2S(m)+2NCu2S(s)+2N Cu2O(s) (11) NO Fe=NFeS(m)+NFeO(m)+3NFe3O4(m)+NFeS(s)+
NFeO(s) +3NFe3O4(s) (12) 反応生成物中ガスにしか存在しない炭素につい
ては NO C=NCO+NCO2 (13) として収支計算が行なわれる。 (△GOの計算例) 本発明の計算に用いられる化合物の標準生成自
由エネルギーΔGO変化式(14) △GO=A+BTlogT+CT cal/mol (14) の係数を第1表に示す。
を溶錬して目的とする金属を濃縮して〓とし、鉱
石中の脈石類及び鉄の一部は〓を形成する自溶炉
の操業の制御方法に関するものである。 〔従来の技術〕 銅鉱石を処理する自溶炉の操業では銅の硫化物
精鉱、銅滓、煙灰、溶剤など原料の組成を分析し
て求め、これらの原料を使用して生産する〓の目
標Cu含有%を定め、この値から〓のS%、Fe%
などを推定する。溶剤としては一般に珪酸鉱のみ
を使用するが、〓中の珪酸量に対するFe量の比
率を設定し、物量平衡計算から〓量、〓量、溶剤
量を計算する。また〓及び〓の生成に必要なFe
やSなどの反応に要する酸素量を算出する。 一方反応温度や〓と〓の分離や炉からの取り出
し等操業上最も望ましいと考えられる目標〓温度
を設定し、これに対応するシヤフト部温度を維持
するのに必要な補助燃料のシヤフト部への供給量
を原料の反応熱、補助燃料燃焼熱、送風空気その
他の顕熱、シヤフト部放熱量等の熱収支を計算し
て求める。この補助燃料の燃焼に必要な空気量を
算出し、これに原料の反応に必要な空気量を加え
てシヤフト部へ送風する理論空気量を算出する。
そしてこれらの計算値を基準としてシヤフト部へ
の供給燃料量及び空気量を制御する。 従つて原料装入量の変更、処理鉱石銘柄の変
更、調合比率の変更、産出〓の目標Cu%の変更
等の計算基礎の変更があつた場合には、これらに
対応して送風空気量も変わり、供給する補助燃料
量も変わる。 又、これらの計算根拠の変更がない場合であつ
ても実操業においては〓のFe%/SiO2%の比や、
〓のCu%、産出する〓の温度が目標値から偏差
を生じ、これをそのまゝ放置すると、自溶炉操業
を阻害するようになる。従つて、これらの偏差が
生じた場合に目標値に近ずけるように出願人は、
特願昭49−17546号の自溶炉の操業における溶剤
装入量の調整法を出願し、また生成〓組成の調節
法としては特願昭49−132877号を、更に産出〓の
温度を調節するための方法として特願昭49−
17548号の自溶炉の操業におけるシヤフト部供給
燃料量の調節法を出願した。 然しながら、これらの調節方法は物質収支と熱
収支計算とを独立に計算を行なつており、また物
質収支計算においてもCu、Fe、S等の〓及び〓
への分配率や品位などを過去の操業結果に基ずい
て一定の値、または一定の分配率もしくは〓Cu
%の函数として計算を行なつていた。 例えば原料中のCu分は〓中のCuを0.8%に一
定、原料中のSは〓中のSを0.8%に一定、〓中
のSは〓中のCu%の函数、残りのSは煙灰の発
生量と装入量の差量中のSを考慮する以外は全部
SO2となる。原料中のFeは〓中のFeO、Fe3O4の
含量は一定、または〓中のFe3O4量もシヤフト部
温度に拘らず一定として計算を行なつていた。 近時酸素富化操業が行なわれるようになつた
為、送風中の酸素濃度によつても〓中のFe3O4の
含有量も変化するようになつた。 また従来における物質収支計算や熱収支計算に
おいては送風空気中の酸素はほぼその全量が反応
に与つて、例えば補助燃料中の炭素はすべてCO2
のみが生成すると仮定して計算を行なつていた
為、原料、反応用空気燃料の量及び組成が定まる
と産出物である〓、〓及びガスの量及び組成並び
に反応温度が求められる。このようにして行なわ
れる計算方法が実操業の炉に適用できるかは計算
結果と実操業の結果とを比較して判定されるべき
であるが、自溶炉操業では〓のCu%の比較を第
一に行なう。 しかしながら上述の仮定による計算には実際上
無理があり、反応空気中の酸素は完全には反応に
与らないので従来の仮定による計算では実操業で
得られる〓のCu%よりも更に酸化反応が進んだ
状態のCu%の高い〓が得られるような計算値が
得られることが多く、またこの反対に原料中に含
有される固体状態の酸素量の推定が極端に少ない
ときには、反応空気中の酸素が完全に反応したと
きよりも更に酸素量が多く存在することになつて
計算上の〓Cu%よりも実操業における〓Cu%の
方が高くなることもあり、従来の計算では実操業
結果とは一致しないことが多かつた。又、原料中
に含まれている少量の成分のすべてについてこれ
らの計算を行なうことは、計算に必要な熱力学的
データーが不足しているため実質上不可能であ
り、これらのデーターの既知の成分のみについて
計算を行なう場合には計算によつて求まる〓量、
〓量が実操業による量よりも少ないと云うような
種々の問題点があつた。 〔発明が解決しようとする問題点〕 本発明は自溶炉の操業における〓のCu%、シ
ヤフト部温度、〓の組成等を所望の値に保つため
の操業の諸元を必要以上の変動を与えることな
く、速やかに安定するよう、且つ〓のCu%並び
にシヤフト部温度についての細かい偏りを微調整
することのできる計算方法を提供しようとするも
のである。 〔問題点を解決するための手段〕 発明者等は自溶炉シヤフト部内の反応における
熱バランス、酸素バランスを考えた場合に鉱石や
補助燃料がシヤフト部内で通常考えられる安定な
酸化物形態(例えばCO2、H2O、SO2)のみにな
るように燃焼したとして計算すると、酸素は実操
業における送風中の酸素量の方がずつと少なく、
送風が持ち込む酸素以外にかなりの量のフリーエ
ヤーが炉内に入つたと考えざるを得ず、またシヤ
フト内の温度は実測値より計算値の方がかなり高
いこととなつて実操業とかなりのへだたりが生じ
ていたこと、又一方自溶炉シヤフト部出口部にお
けるシヤフト部排ガス中の酸素濃度の測定からシ
ヤフト部出口においては未反応の酸素が存在する
こと等の点から、平衡論に基ずく計算に装入物中
の酸素が一部分は不活性成分として全く反応に寄
与しないものがあり、この割合は操業条件その他
により若干変動するものであるとの考えを導入し
て本発明に到達した。 即ち、本発明は自溶炉の操業を特許請求の範囲
に記載したような計算方法によつて求めた反応気
体量、燃料量、溶剤量等に従つて操業し、また目
標とする〓Cu重量%、産出〓の温度に偏差を生
じたときに修正を行なうようにしたものである。 以下本発明を更に詳細に説明する。 この発明の計算に用いる成分としては装入側と
してはCu、Fe、Sを主成分とする銅硫化精鉱、
銅滓類、繰返し煙灰、SiO2を主成分とする溶剤、
燃料として重油あるいは微粉灰、反応用気体とし
て空気又は酸素富化空気があり、銅硫化精鉱など
の固形装入物中には、その他の不純物又は有価物
元素としてCa、Mg、Pb、Zn、As、Sbなどがあ
るが物質収支計算上主要な部分を占めるCu、S、
Fe、O、Si、C、H、Nの少なくとも8ケの元
素を対象として取り上げた。この他に装入物側に
比較的多量に含有される元素で熱力学的データー
等が揃つている場合には計算対象として取り上げ
ても良い。 原料装入物及び燃料中のその他の元素の取扱い
方としては前記したCu、S、Fe、O、Si、C、
H、N以外の不純物又は有価物元素のCa、Mg、
Pb、Zn、As、Sb等は個々の含有量は少ないが、
これらその他の元素の合計量としてはかなりの量
を占め、これらの物量を無視しては全体の物量バ
ランスがとれない。これらその他の元素は計算に
必要な熱力学的データーも少なく、特別に組成の
異なる鉱石を使用せず通常の鉱石を使用する場合
は、これらその他の元素はガス、〓、〓への分配
率はほぼ一定と考えても支障がない。使用する鉱
石の種類によつてPb、Zn等の揮発成分を多く含
む場合にはガスへの分配率が若干高くなることも
考慮することが必要である。更に熱力学的データ
ーの揃つている元素については計算対象元素に加
えると精度向上に寄与することは勿論である。 送風空気又は酸素富化空気中の酸素と原料装入
物、燃料中に含まれる酸素の合計即ち、装入物全
体に含まれる酸素が反応に与る場合、即ち酸素効
率η0は通常90〜95%であり、未反応の酸素は不活
性成分として考えて計算すると計算によつて得ら
れる〓Cu%を目標値に一致させるような平衡計
算が可能となり都合が良い。 反応生成物の〓、〓、ガス中の各々の構成成分
は安定に存在する化合物として〓はCu2S、FeS、
FeO、Fe3O4、原料装入物及び燃料中のその他の
元素化合物の集合体。〓はCu2S、FeS、FeO、
Fe3O4、SiO2、Cu2O、原料装入物及び燃料中の
その他の元素化合物の集合体。ガスはS2、SO2、
CO、CO2、H2、H2O、N2、反応に与つたO2、反
応に与らないO2、原料装入物及び燃料中のその
他の元素化合物の集合体を夫々選んだ。これらを
選択したのは銅製錬の〓、〓量を構成する基本元
素はCu、S、Fe、O、Siの5元素であり、これ
らの元素によつて構成される化合物中安定に存在
するものは治金熱力学的には前記したものを取り
上げれば十分であり、またガス相の構成成分とし
ては銅製錬が酸化反応であるため、可燃性元素に
ついては安定な酸化物形態のH2O、CO2、SO2と
次に安定な形態のH2、CO、S2を取り上げれば十
分である。 次に独立変数の選び方であるが、物質収支計算
を対象とした構成元素の種類と同数(原料装入物
及び燃料中のその他の元素を三元素と考え、この
うち一元素は〓のみ、一元素は〓のみ、残りの一
元素はガスのみへ行くと考える)で、且つすべて
の構成元素を含むように選べば良いが、好ましく
は次のように選ぶのが良い。即ち、〓、〓、ガス
の複数の相にまたがつて分配する例えばCu、S、
Fe、Oのような元素については、各相において
多量に存在する化合物を各相から一ケ又は二ケ捨
い出し、その化合物を構成する元素の中から、そ
の化合物を代表する元素を重複しないように独立
変数に選定する。また例えばN、Si、C、Hのよ
うな元素のうち存在する化合物形態が一つしかな
い単一の相にのみ存在するN、Siのような元素は
その化合物を必ず独立変数に選定し、更に存在す
る化合物形態が2種類以上あるC、Hのような元
素についてはどちらか一方の化合物を独立変数に
選定する。 このようにすると物質収支計算上対象とした元
素の数と同数で、全ての構成元素を含むような化
合物を独立変数として選定でき、このようにして
選んだ化合物が独立変数として作用することは、
以下に述べるように、独立変数として選んだ以外
の反応生成物各相の構成成分としてとり上げた化
合物(従属変数となるべきもの)が独立変数に選
んだ化合物のみを用いた反応式で表わされること
で確かめられる。 例えば独立変数として 〓からはCu2S、FeS、原料装入物、及び燃料
中のその他の元素の化合物の集合体、 〓からはFeO、SiO2、原料装入物、及び燃料
中のその他の元素の化合物の集合体、 ガスからはSO2、H2、CO、N2、原料装入物、
及び燃料中のその他の元素の化合物の集合体、 を選定すると物質収支計算上対象とした元素Cu、
S、Fe、O、Si、C、H、N、その他の元素の
化合物の集合体3元素、合計11と同数のものが選
定できたことになる。 前記したように独立変数を選定すると反応生成
物を構成する化合物中の残りの化合物(従属変
数)は以下の式によつて独立変数のみで表現でき
る。 FeO(s)=FeO(m) (1) 10/3FeO(s)+1/3SO2(g)=Fe3O4(m)+1/
3FeS(m) (2) 10/3FeO(s)+1/3SO2(g)=Fe3O4(s)+1/
3FeS(m) (3) Cu2S(m)+FeO(s)=Cu2O(s)+FeS(m) (4) Cu2S(m)=Cu2S(s) (5) FeS(m)=FeS(s) (6) 2/3FeO(s)+2/3SO2(g)=O2(g)+2/3FeS
(m) (7) 4/3FeS(m)+2/3SO2(g)=4/3FeO(s)+S2(g)
(8) 1/3FeO(s)+1/3SO2(g)+CO(g)=1/3FeS
(m)+CO2(g) (9) 1/3FeO(s)+1/3SO2(g)+H2(g) =H2O(g)+1/3FeS(m) (10) (1)〜(10)式で(m)、(s)、(g)は夫々〓、〓、ガス相に
含有される化合物を示し、アンダーラインは従属
変数となる化合物を示す。 (反応に与らない酸素) 装入物として供給された全酸素、即ち反応用気
体中に含まれる酸素及び固体原料、燃料中等に含
有される酸素の合計量は、反応に与る酸素と反応
に与らない酸素とに分けて計算する。この分け方
は平衡計算によつて求められる〓中Cu%が実績
値に一致するように行なわれる。 こゝで反応に与らない酸素は全量ガス相に分配
させ、他の元素とは恰も不活性元素のように全く
反応しないものとして扱うが、その分子量は通常
の酸素と同様に32として扱う。 (原料装入物及び燃料中のその他の元素の化合
物の集合体) 物質収支計算を完結させるためには主要元素と
して採り上げたCu、S、Fe、O、Si、C、H、
N以外のその他の元素についても平衡計算に取り
入れることが必要となる。この場合、一般にその
他の元素の化合物の集合体はガス、〓、〓の3相
へ分配されるので、これら各相への分配比の実績
値に基づいて計算の前提条件として定めると共
に、各相のその他の元素の含有率の分析値に基づ
いて平均原子量を決定すると取扱いが簡単とな
る。 換言するとその他の元素の化合物の集合体は3
つの仮定元素A、B、Cから成るものと見做し、
元素Aは恰も窒素と同じ挙動をするように全てガ
ス相に入り、元素Bは恰もSiO2と同じ挙動をす
るように全て〓相へ入り、元素Cは全て〓相に入
るとして取扱う。低温で蒸気圧の高い元素が少な
い場合には仮定元素Aの存在はないものと考えて
もよく、又排ガス中にダストとして持去られる各
種元素は夫々〓、〓が固体微粒子として飛散した
として取扱う。 本発明の実施例ではその他の元素の化合物の集
合体のガス、〓、〓への分配の比率、即ち前記仮
定元素A、B、Cの重量比を0:7:2として計
算を行なつており、このときの仮定元素B、Cの
原子量は夫々71、69として平衡計算を行なつてい
る。 (物質収支式) 原料装入物、燃料、反応用気体等として自溶炉
に供給された元素は〓、〓、ガス等からなる反応
生成物として炉から排出されて炉に供給される元
素のモル数と排出する元素のモル数はバランスす
る。 一般的に述べると、 NO i;元素iの装入総モル数 Ni(s);元素iの〓中に存在するモル数 のようにして表わすと例えばCu、Feについては
夫々 NO cu=2NCu2S(m)+2NCu2S(s)+2N Cu2O(s) (11) NO Fe=NFeS(m)+NFeO(m)+3NFe3O4(m)+NFeS(s)+
NFeO(s) +3NFe3O4(s) (12) 反応生成物中ガスにしか存在しない炭素につい
ては NO C=NCO+NCO2 (13) として収支計算が行なわれる。 (△GOの計算例) 本発明の計算に用いられる化合物の標準生成自
由エネルギーΔGO変化式(14) △GO=A+BTlogT+CT cal/mol (14) の係数を第1表に示す。
従来の自溶炉の操業においては装入物の物量バ
ランスや熱収支などを勘案して、〓Cu%、〓中
のFe%/SiO2比、抜取〓温度が目標値に一致す
るように送風量、溶剤量、燃料量を定め、また
夫々の測定値が目標値から偏差を生じたときの送
風量、燃料量の調節は夫々別個に計算されて行な
う為、他の計算にも影響を及ぼすことになり、な
かなか安定した操業の調節ができなかつたが、本
発明によれば目標値とする〓Cu%、〓中のFe
%/SiO2%、シヤフト部目標温度に対応する送
風量、溶剤量量、燃料量を一組の計算によつて求
めることができ、また送風量についてもフリーエ
ヤーの仮定を設けなくても計算値と実績値とがよ
く一致し、シヤフト部温度の変化による〓Cu%
の変動の影響も解消でき、且つ目標値との偏差に
対する微調節も簡単に対応できるので、従来より
も一層精密な制御ができるようになつた。
ランスや熱収支などを勘案して、〓Cu%、〓中
のFe%/SiO2比、抜取〓温度が目標値に一致す
るように送風量、溶剤量、燃料量を定め、また
夫々の測定値が目標値から偏差を生じたときの送
風量、燃料量の調節は夫々別個に計算されて行な
う為、他の計算にも影響を及ぼすことになり、な
かなか安定した操業の調節ができなかつたが、本
発明によれば目標値とする〓Cu%、〓中のFe
%/SiO2%、シヤフト部目標温度に対応する送
風量、溶剤量量、燃料量を一組の計算によつて求
めることができ、また送風量についてもフリーエ
ヤーの仮定を設けなくても計算値と実績値とがよ
く一致し、シヤフト部温度の変化による〓Cu%
の変動の影響も解消でき、且つ目標値との偏差に
対する微調節も簡単に対応できるので、従来より
も一層精密な制御ができるようになつた。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 銅自溶製錬炉の原料装入物、燃料、反応用気
体及び〓、〓、ガスから成る反応生成物を構成す
る元素のうち、少なくともCu、S、Fe、O、Si、
C、H、Nと、更に原料装入物及び燃料中のその
他の元素を各反応生成物である〓、〓、ガスにつ
いて夫々一種の元素と見做して物質収支計算の対
象とし、前記原料装入物、燃料、反応用気体等の
装入物全体に含まれる酸素のうち反応に与る酸素
と反応に与らない酸素とに分けて、反応に与る酸
素の装入物全体に含まれる酸素に対する割合を酸
素効率η0とし、且つ前記原料装入物及び燃料中の
その他の元素は各反応生成物へ予め定められた比
率で分配されるとし、また反応生成物中 ○イ 〓はCu2S、FeS、FeO、Fe3O4、原料装入
物、及び燃料中のその他の元素の化合物の集合
体、 ○ロ 〓はCu2S、FeS、FeO、Fe3O4、SiO2、
Cu2O、原料装入物及び燃料中のその他の元素
の化合物の集合体、 ○ハ ガスはS2、SO2、H2、H2O、CO、CO2、反
応に与つたO2、反応に与らないO2、N2、原料
装入物及び燃料中のその他の元素の化合物の集
合体で示される化合物で少なくとも構成されて
いるとして、該化合物の中から前記の物質収支
計算の対象とした構成元素の種類と同数で、且
つすべての構成元素を含むように独立変数を選
び、前記独立変数以外の化合物は前記独立変数
のみを含む反応式で表わし、与えられた原料装
入物の物量並びに組成及び予め設定した酸素効
率に基ずいて求められた各元素の物質収支式
と、シヤフト部目標温度における前記反応式の
標準自由エネルギー変化式から求められた平衡
定数に質量作用法則に適用することによつて得
られた式とを、ダストを〓、〓の一部とした
〓、〓中の各化合物については活量係数の組成
依存性を考慮し、更に前記目標温度における熱
収支式をも同時に解くことにより反応生成物各
相に存在する各化合物のモル数を求め、この値
から〓中のCu重量%及び〓中のFe重量%/
SiO2重量%を計算し、計算値のCu重量%及び
Fe重量%/SiO2重量%が目標値に一致するよ
うに、且つシヤフト部目標温度が得られるよう
に反応用気体量、溶剤量、燃料量を変化させ、
得られた反応用気体量、溶剤量、燃料量に従つ
て操業を行なうことを特徴とする自溶炉の操業
方法。 2 操業中に〓中のCu重量%が目標値より予め
設定した値以上の偏差を生じたときは前記計算中
酸素効率η0のみを変更して、計算された〓Cu重
量%が実績値に合致するようなη0を求め、このη0
の値を用いて行なう特許請求の範囲1項記載の自
溶炉の操業方法。 3 操業中に産出した〓の温度が目標値より予め
設定した値以上の偏差を生じたときは、前記計算
中酸素効率η0を変化させることなく、産出〓の温
度が目標値になるようにシヤフト部目標温度を設
定し且つ(代)Cu重量%が目標値からずれることの
ないように反応用気体量と燃料量を計算し、この
計算結果を用いて行なう特許請求の範囲1項に記
載の自溶炉の操業方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP167086A JPS62161930A (ja) | 1986-01-08 | 1986-01-08 | 自溶炉の操業方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP167086A JPS62161930A (ja) | 1986-01-08 | 1986-01-08 | 自溶炉の操業方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS62161930A JPS62161930A (ja) | 1987-07-17 |
JPH0585626B2 true JPH0585626B2 (ja) | 1993-12-08 |
Family
ID=11507952
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP167086A Granted JPS62161930A (ja) | 1986-01-08 | 1986-01-08 | 自溶炉の操業方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS62161930A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2571968C2 (ru) * | 2013-10-18 | 2015-12-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Сумма технологий" | Способ автоматического управления процессом плавки медно-никелевого сульфидного сырья в печи ванюкова при переработке сульфидной шихты на штейн |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0196336A (ja) * | 1987-10-08 | 1989-04-14 | Sumitomo Metal Mining Co Ltd | 自溶炉の操業におけるシヤフト部供給燃料量の調節法 |
JP2682637B2 (ja) * | 1988-04-20 | 1997-11-26 | 住友金属鉱山株式会社 | 自熔炉の操業方法 |
JP2679105B2 (ja) * | 1988-04-27 | 1997-11-19 | 三菱マテリアル株式会社 | 硫化金属鉱の溶錬方法 |
WO2011089622A2 (en) * | 2010-01-19 | 2011-07-28 | Aditya Birla Science & Technology Co. Ltd. | A system and method for monitoring and optimizing smelting operations of a furnace. |
-
1986
- 1986-01-08 JP JP167086A patent/JPS62161930A/ja active Granted
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2571968C2 (ru) * | 2013-10-18 | 2015-12-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Сумма технологий" | Способ автоматического управления процессом плавки медно-никелевого сульфидного сырья в печи ванюкова при переработке сульфидной шихты на штейн |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS62161930A (ja) | 1987-07-17 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |