JPH059613A - 自熔製錬炉の操業方法と精鉱バーナー - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 煙灰の発生量を少なくできる自熔製錬炉の操
業方法及びその精鉱バーナーを提供すること。 【構成】 酸素吹込管又は重油パイプの外周面と精鉱シ
ュート下端内周面との間に形成された直管状通路の断面
の平均半径が６０ｍｍ以下で、該直管状通路の半径方向
幅が２０ｍｍ以上に形成されている精鉱バーナーを用
い、バーナー本体内に供給した反応用空気をベンチュリ
ー部を通して反応塔内に吹込みつつ、製錬原料の精鉱シ
ュートの前記直管状通路での供給量を、単位時間当た
り、直管状通路断面積当たり２.０〜３.５ｋｇ／ｃｍ²
／分として反応塔内に供給する自熔製錬炉の操業方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、銅やニッケルの硫化精
鉱を製錬するための自熔製錬炉の操業方法及びその精鉱
バーナーに関する。

【０００２】

【従来の技術】銅やニッケルを製錬するために使用され
ている自熔製錬炉１は、図３に示すようにセトラー６
と、その両端に立ち上がり設けられた反応塔５と排煙道
７とを備え、反応塔５の頂部に設けた１〜４個の精鉱バ
ーナー４から、粉状の精鉱と、繰り返しダスト、溶剤な
どの配合物である製錬原料２を、反応用空気３と共に反
応塔５内に吹込み、瞬間的に酸化熔融して銅又はニッケ
ルの有価金属をマットとして濃縮し、鉄分の一部はケイ
酸鉱物等の熔剤と反応してスラグとする。これらは反応
塔５の下に落下してセトラー６で比重差により下層のマ
ット９と上層のスラグ１０とに分離する。分離したマッ
ト９はマット抜口１１から取出して転炉へ移され、スラ
グ１０はスラグ抜口１２から電気スラグ処理炉に導かれ
る。精鉱中の硫黄分の一部はＳＯ₂ガスとなり、ＣＯ₂ガ
スなどの排ガスと共に反応塔５からセトラー６の上部を
通り、排煙道７を上昇して廃熱ボイラー８に導かれ冷却
された後、ガス精製系及び硫酸製造工場に導かれる。

【０００３】反応塔５に吹き込まれた製錬原料２は、反
応用空気３と良く混合し反応塔５を落下する極めて短時
間内に充分に反応熔融を進行させることが重要である。
この混合及び酸化反応が不充分であると、未反応の粒子
や、酸化しすぎた粒子が生じ、これらの細かい粒子が排
ガスによりセトラー６や排煙道７を通って廃熱ボイラー
８に至る間にセトラー６に落下して炉底を隆起させ、セ
トラー６の容積を減少してマツト抜口１１からのマツト
９の抜き出しを難しくする。

【０００４】また、排煙道７の内面に煙灰が多量に付着
していわゆるベコとなり、排ガスの流路を狭めたり閉塞
する事故を生ずる。このベコは融点の高い物質を含んで
いるので、熔解除去するには多量の燃料を必要とする。
更に廃熱ボイラーの水管外周に付着した煙灰は、水管の
熱交換率を低下させ廃熱の回収を妨げる。排煙道７の内
面に付着したベコを除去するために用いた燃料の燃焼熱
は一方で廃熱ボイラー８の水管外周に付着した煙灰を軟
化させ、厚い塊となって落下して水管を破損したりガス
流路を閉じたりする等の事故が生ずる。

【０００５】廃熱ボイラー８を通過した煙灰は、電気集
塵装置に導かれ気体と分離して回収されるが、このよう
な煙灰には銅やニッケルのような有価金属が１５〜２０
重量％含有されているので、これらの有価金属を回収す
るために、精鉱バーナーを通して自熔製錬炉に繰り返し
処理することが行われる。煙灰は硫黄分が少なく自燃し
ないので、これを反応させ熔解するための重油や工業用
酸素を必要とする。以上のような事情から自熔製錬炉で
の操業に際しては、煙灰の発生ができるだけ少なくなる
ようにして操業することが望まれる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、煙灰の発生
量を少なくできる自熔製錬炉の操業方法及びその精鉱バ
ーナーを提供することを課題とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明による課題を解決
するための手段は、バーナー本体の中央に位置して、バ
ーナー本体のベンチュリー部に延長して設けられた精鉱
シュートと、精鉱シュート内に同心円状に配置され精鉱
シュート下端よりバーナーコーン内に延長して設けられ
た酸素吹込管又は重油パイプとを有する精鉱バーナーを
反応塔頂部に有する自熔製錬炉において、酸素吹込管又
は重油パイプの外周面と精鉱シュート下端内周面との間
に形成された直管状通路の断面の平均半径が６０ｍｍ以
下で、該直管状通路の半径方向幅が２０ｍｍ以上に形成
されている精鉱バーナーを用い、バーナー本体内に供給
した反応用空気をベンチュリー部を通して反応塔内に吹
込みつつ、精錬原料の精鉱シュートの前記直管状通路で
の供給量を、単位時間当たり、直管状通路断面積当たり
２.０〜３.５ｋｇ／ｃｍ²／分として反応塔内に供給す
る自熔製錬炉の操業方法。

【０００８】及びバーナー本体の中央に位置して、バー
ナー本体のベンチュリー部に延長して設けられた精鉱シ
ュートと、精鉱シュート内に同心円状に配置され精鉱シ
ュート下端よりバーナーコーン内に延長して設けられた
酸素吹込管又は重油パイプとを有する自熔製錬炉の反応
塔頂部に設けられる精鉱バーナーであって、酸素吹込管
又は重油パイプの外周面と精鉱シュート下端内周面との
間に形成された直管状通路の断面の平均半径が６０ｍｍ
以下で、該直管状通路の半径方向幅が２０ｍｍ以上であ
り、該精鉱シュートの下端に形成された直管状通路より
上方の精鉱シュート内径が、該直管状通路の内径よりも
大径に形成されている自熔製錬炉の精鉱バーナーにあ
る。

【０００９】

【作用】精鉱シュート内に同心円状に配置する酸素吹込
管又は重油パイプは、精鉱シュートに供給される製錬原
料に配合されるケイ酸鉱物や煙灰の反応を補助するため
に酸素や重油を供給するために設けられるものである。
操業条件により酸素吹込管だけでもよいし、重油パイプ
だけでもよい。両者を設ける場合には、一般に酸素吹込
管の中に重油パイプが設けられる。重油パイプで重油を
供給する場合は、通常１５ｋｇ／ｃｍ²程度に加圧した
重油を、毎時５００リットル程度吹込むことが要求され
るので少なくとも内径１５ｍｍ、外径２０ｍｍ程度の鋼
管を用いる必要がある。

【００１０】自熔製錬炉の反応塔を落下する粒子を採取
して顕微鏡で観察すると、未反応のままで粒径が大きく
なっていない粒子、酸化は進んでいるが粒子同士の衝突
の機会に恵まれず、粒子径が大きくなっていない粒子が
見られ、これらが煙灰となるものと考えられる。その対
策として、製錬原料が反応塔の高い位置、即ち精鉱バー
ナーから反応塔に吹き込まれた直後に、反応が起こるよ
うにすることと、その中での粒子同士の接触の機会を高
めるために製錬原料の密度を高めることが重要である。
そのためには、反応用空気の中に吹き込む製錬原料を精
鉱バーナーの出口で出来るだけ中心に集めて反応塔に供
給することと、その吹き込み密度を高くすることが必要
である。

【００１１】本発明では、自熔製錬炉の反応塔の頂部に
取り付けた精鉱シュートの、酸素吹込管又は重油パイプ
の外周面と精鉱シュート下端内周面との間に形成された
直管状通路の断面の平均半径が６０ｍｍ以下で、該直管
状通路の半径方向幅が２０ｍｍ以上とすることで、製錬
原料を精鉱バーナーの出口で出来るだけ中心に集めて反
応塔に供給するようにしたものである。直管状通路の断
面の平均半径を６０ｍｍ以下とするのは、平均半径が６
０ｍｍを超えるようになると、製錬原料を精鉱バーナー
の出口で中心に集めることが難しくなり、煙灰の発生量
を小さくすることが難しくなるためである。又、直管状
通路の半径方向幅を２０ｍｍ以上としたのは、２０ｍｍ
より小さくなると、精鉱シュートで製錬原料が詰まった
り、排出が断続的になったりして製錬原料を円滑に排出
しにくくなるからである。

【００１２】製錬原料の精鉱シュートの前記直管状通路
での供給量を、単位時間当たり、直管状通路断面積当た
り２.０〜３.５ｋｇ／ｃｍ²／分とするのは、２.０ｋｇ
／ｃｍ²／分未満では、反応塔に吹き込まれた直後の製
錬原料の単位空間当たりの密度が低く原料粒子同士の接
触の機会が少なくなり、煙灰発生量を従来よりも低下出
来ない。３.５ｋｇ／ｃｍ²／分を超えると、原料粒子同
士の接触の機会は多くなるが、一方で原料粒子同士が接
触しないものも増え、結果として反応塔直下のセトラー
に未反応堆積物であるヒープを形成する望ましくない状
態となるからである。

【００１３】精鉱シュートによる反応塔内への製錬原料
の供給は、ベンチュリー部からの反応用空気の吹き込み
により、精鉱シュートに負圧が掛からない状態で自然落
下により行うのがよい。負圧が掛かっても負圧のために
大量の空気を精鉱シュート内に引き込み製錬原料の精鉱
シュート通過速度が大きくなり過ぎない範囲であれば差
し支えない。

【００１４】単位製錬原料供給量（製錬原料の直管状通
路での単位時間当たり、直管状通路断面積当たり供給
量、以下同じ）を増加する手段の一つとして、精鉱シュ
ートの断面積を小さくすることが挙げられるが、このよ
うにすると精鉱シュートが長いため、製錬原料が精鉱シ
ュートの途中で詰まる問題がある。この問題を無くする
ためには、精鉱シュートの下端のみ内径を小さくし、そ
れより上方では大径にして製錬原料を通過し易くしてや
ればよい。この大径部での単位時間当たり、断面積当た
り製錬原料の通過量は、下端の直管状通路での通過量の
１／２以下であることが望ましい。また下端を直管状通
路とするのは、下端を漏斗状にしただけでは、反応塔に
供給された製錬原料が反応塔の上部で分散してしまい、
精鉱バーナーから反応塔に入った直後の製錬原料の密度
を高く出来ないからである。

【００１５】反応塔に入った直後の製錬原料の密度を高
くするためには、精鉱シュート下端外周に沿い上下に位
置を調整可能な流速調節コーンを設け、精鉱シュート下
端のベンチュリー部における反応用空気の流速を特開昭
６０−２４８８３２号公報に記載されているような、８
０〜２４０ｍ／ｓｅｃとすることが望ましい。

【００１６】

【実施例】本発明による精鉱バーナーの一実施例の説明
図を図１に、図１の一部拡大図を図２に示す。反応塔５
への入り口に当たるバーナーコーン２３の上部にバーナ
ーコーン２３側に小径となる円錐状の反応用空気３の通
路をなすバーナー本体２２があり、その上部側面に反応
用空気３の送風管１３が接続されている。バーナー本体
２２内部中心に上部から精鉱シュート１４が挿入されベ
ンチュリー部１８の近くに伸びている。バーナー本体２
２の上部外側に延長した精鉱シュート１４の部分に導管
１５が接続され導管１５から精鉱シュート１４に製錬原
料２が供給されるようになっている。

【００１７】精鉱シュート１４内には同心円状に酸素吹
込管１６が配置され、精鉱シュート１４の下端よりバー
ナーコーン２３内に延長して設けられている。精鉱シュ
ート１４の下端内周面と酸素吹込管１６の外周面との間
は直管状通路１７が形成されており、精鉱シュート１４
の内面はこの直管部２０の上で拡大部２１を経て直管部
２０より上方が大径に形成されている。精鉱シュート１
４の下端外周には流速調節コーン２４がベンチュリー部
１８に面して配置されている。流速調節コーン２４はバ
ーナー本体２２の頂面から吊り下げられ位置を上下に調
節でき、調節によりベンチュリー部１８での反応用空気
３の流速を調節できるようになっている。

【００１８】上記の構造の外径９００ｍｍ、高さ２６０
０ｍｍの精鉱バーナーを、反応塔の外径６ｍ、高さ６
ｍ、セトラーの幅７ｍ、長さ２０ｍ、高さ３ｍ、排煙道
の幅７ｍ、奥行３ｍ、高さ６ｍの自熔製錬炉の頂部に４
個取り付け、酸素吹込管及び重油パイプの外径、精鉱シ
ュートの下端の直管部の内径の異なるものを用いて試験
操業を３０日実施した。その条件及び結果を表１に示
す。試験Ｎo.１〜３、６〜９は精鉱シュート内に酸素吹
込管を設けた精鉱バーナーを、試験Ｎo.４、５、１０、
１１では酸素吹込管の代わりに、重油パイプを設けた精
鉱バーナーを使用した。これらの精鉱シュートの上部の
内径は何れも２００ｍｍで、ベンチュリー部での反応用
空気の流速は２２０ｍ／ｓｅｃとした。

【００１９】

【表１】 試験Ｎo. １ ２ ３ ４ ５ ａ精鉱シュート下端の 直管部内径 ｍｍ 151.0 151.0 126.6 151.0 126.6 ｂ酸素吹込管外径 ｍｍ 89.1 89.1 76.3 − − ｃ重油パイプ外径 ｍｍ − − − 21.7 21.7 ｄ直管状通路平均半径 ｍｍ 60.0 60.0 50.7 43.2 37.1 ｅ直管状通路半径方向幅 ｍｍ 31.0 31.0 25.2 64.7 52.5 ｆ直管状通路断面積 ｃｍ² 116.7 116.7 80.2 175.3 121.2 ｇ製錬原料処理量 ｋｇ／分 250 360 275 350 338 ｈ単位製錬原料供給量 ｋｇ／ｃｍ²／分 2.1 3.1 3.4 2.0 2.8 ｉ製錬原料の詰まり 無 無 無 無 無 ｊ発生煙灰率 重量％ 4.8〜5.6 4.4〜5.2 4.5〜5.5 5.0〜6.3 4.6〜5.5 ｋボイラー付着煙灰 つつき落とし 回／月 1 0 2 3 3 ｌセトラーの堆積物を熔解 するに用いた燃料 ｌ／時 0 0 0 100 0 ｍ総合判定 良 良 良 良 良 ────────────────────────────────── ６ ７ ８ ９ １０ １１ ａ 151.0 126.6 180.1 180.1 151.0 180.1 ｂ 114.3 76.3 139.8 89.1 − − ｃ − − − − 21.7 21.7 ｄ 66.3 50.7 80.0 67.3 43.2 50.5 ｅ 18.4 25.2 20.2 45.5 64.7 79.2 ｆ 76.4 80.2 101.2 192.3 175.3 250.9 ｇ 273 338 250 363 245 350 ｈ 3.6 4.2 2.5 1.9 1.4 1.4 ｉ 詰まり 詰まり 無 無 無 無 ｊ − − 6.8〜7.8 6.6〜7.9 5.8〜7.2 6.5〜7.6 ｋ − − 8 10 4 9 ｌ − − 250 250 100 250 ｍ 操業不可 操業不可 操業可 操業可 操業可 操業可 ────────────────────────────────── 試験Ｎo.１〜５は本発明の実施例、試験Ｎo.６〜１１は
比較例である。発生煙灰率は、廃熱ボイラーから回収し
た煙灰と、廃熱ボイラーを出た排ガスを電気集塵装置で
処理して回収した煙灰との合計量の、装入製錬原料に対
する重量割合。試験Ｎo.６では２時間で、試験Ｎo.７で
は１時間で製錬原料が精鉱シュートに詰まり操業出来な
くなった。

【００２０】表１から、本発明によれば、比較例よりも
煙灰の発生量が少なく、それに応じて、ボイラーの煙灰
つつき落とし回数、セトラーの堆積物を熔解するに用い
た燃料も少なくなることが判る。また本発明では排ガス
のボイラー出口温度も比較例より１０〜２０℃低く、煙
灰の発生量が少ない分だけボイラーでの排ガスの熱の回
収がよかった。

【００２１】

【発明の効果】本発明によれば自熔精錬炉の操業におい
て生ずる煙灰の発生量を少なくして、煙灰から生ずる操
業上の種々の支障を低減できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による精鉱バーナーの一実施例の説明図
である。

【図２】図１の一部拡大図である。

【図３】自熔精錬炉の説明図である。

【符号の説明】 １ 自熔製錬炉 ２ 製錬原料 ３ 反応用空気 ４ 精鉱バーナー ５ 反応塔 ６ セトラー ７ 排煙道 ８ 廃熱ボイラー ９ マット １０ スラグ １１ マット抜口 １２ スラグ抜口 １３ 送風管 １４ 精鉱シュート １５ 導管 １６ 酸素吹込管 １７ 直管状通路 １８ ベンチュリー部 １９ 重油パイプ ２０ 直管部 ２１ 拡大部 ２２ バーナー本体 ２３ バーナーコーン ２４ 流速調節コーン

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 バーナー本体の中央に位置して、バーナ
   ー本体のベンチュリー部に延長して設けられた精鉱シュ
   ートと、精鉱シュート内に同心円状に配置され精鉱シュ
   ート下端よりバーナーコーン内に延長して設けられた酸
   素吹込管又は重油パイプとを有する精鉱バーナーを反応
   塔頂部に有する自熔製錬炉において、酸素吹込管又は重
   油パイプの外周面と精鉱シュート下端内周面との間に形
   成された直管状通路の断面の平均半径が６０ｍｍ以下
   で、該直管状通路の半径方向幅が２０ｍｍ以上に形成さ
   れている精鉱バーナーを用い、バーナー本体内に供給し
   た反応用空気をベンチュリー部を通して反応塔内に吹込
   みつつ、製錬原料の精鉱シュートの前記直管状通路での
   供給量を、単位時間当たり、直管状通路断面積当たり
   ２.０〜３.５ｋｇ／ｃｍ²／分として反応塔内に供給す
   る自熔製錬炉の操業方法。
2. 【請求項２】 バーナー本体の中央に位置して、バーナ
   ー本体のベンチュリー部に延長して設けられた精鉱シュ
   ートと、精鉱シュート内に同心円状に配置され精鉱シュ
   ート下端よりバーナーコーン内に延長して設けられた酸
   素吹込管又は重油パイプとを有する自熔製錬炉の反応塔
   頂部に設けられる精鉱バーナーであって、酸素吹込管又
   は重油パイプの外周面と精鉱シュート下端内周面との間
   に形成された直管状通路の断面の平均半径が６０ｍｍ以
   下で、該直管状通路の半径方向幅が２０ｍｍ以上であ
   り、該精鉱シュートの下端に形成された直管状通路より
   上方の精鉱シュート内径が、該直管状通路の内径よりも
   大径に形成されている自熔製錬炉の精鉱バーナー。