JPH06212298A - 銅製錬における微細原料の処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 粉体の銅硫化物またはニッケル硫化物を主体
とする原料から、銅製錬の中間物であるマットを生産す
るための自溶炉の操業において、上記原料が粒度22μｍ
以下の微細なものを高い比率で含むものであっても、別
系統を要することなく処理することができる銅製錬にお
ける微細原料の処理方法の提供。 【構成】 粒度が22μｍ以下の粉体の比率が25％程度の
一般的な銅原料を、精鉱バーナー１０を通して自溶炉９
内で処理してセトラー１２で「カラミ」と「カワ」とに
分離させる一方、乾燥コットレル７で集塵した微細な原
料を全量、自溶炉セトラーを貫通して設けたランスパイ
プ１６を通して炉内の溶体内に反応用空気、酸素および
必要に応じて熱源としての微粉炭の補助燃料と一緒に吹
き込みを行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、銅製錬における微細原
料の処理方法に関し、さらに詳しくは、浮選精鉱として
得られた銅またはニッケルの硫化物を主体とする粉体原
料から、その金属の製錬の中間物であるマットを生産す
るための自溶炉の操業方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】自溶炉製錬は、乾燥した銅精鉱を予熱空
気とともに、炉内に落下、燃焼させる方法であり、高品
位銅精鉱の処理に適しているため、浮選技術の発達した
今日、わが国銅製錬法の主流となっている。

【０００３】銅またはニッケルの硫化物を主体とする精
鉱は、これらの金属の硫化鉱を微粉砕した後浮遊選鉱し
てその品位を向上させることによって得られており、従
来、その粒度は、自溶炉での処理に適することなどか
ら、50μｍ程度のものが高い割合を占めるように製造さ
れていた。しかるに近年、粉砕技術の向上に伴って選鉱
工程で目的金属の回収率向上を図る志向が高まり、粉体
の粒度はより微細化傾向にあり、浮遊選鉱によって得ら
れる精鉱は、より微細な粉鉱の比率が増大している。ま
た、資源回収の観点から煙灰等の二次原料の合理的処理
が必要とされているが、その対象である二次原料の形態
もまた微細なものが多くなっている。

【０００４】上記のような硫化物を主体とする粉体原料
の処理においては、他の溶錬設備と比べて公害防止、省
エネルギー、操業の容易さ等の見地から見て多くの利点
を有する自溶炉が一般的に用いられてきた。ここで、従
来の銅自溶炉製錬について図２を用いて説明する。

【０００５】自溶炉で処理する原料は高品位の銅精鉱で
あるが、まずロータリードライヤー１で一次乾燥され、
ケージミル２で解砕された後、気流乾燥管３にて乾燥さ
れながら炉頂付近に設けられた乾燥鉱庫まで空気輸送さ
れる。次いで、輸送された乾燥原料は回収、集塵のため
乾燥ダストチャンバー４、乾燥一次サイクロン５、およ
び乾燥二次サイクロン６で捕集され乾燥鉱庫に入れられ
る。乾燥サイクロンで捕集されなかったものは更に乾燥
コットレル７（もしくは乾燥バッグフィルター）で集塵
される。

【０００６】上述のように、乾燥ダストチャンバー４、
乾燥一次サイクロン５および乾燥二次サイクロン６で捕
集された原料は、乾燥鉱庫８に一時貯鉱された後、予熱
空気、重油、酸素と共に炉頂の精鉱バーナー１０から自
溶炉９のシャフト１１内に吹き込まれる。シャフト１１
内に吹き込まれた原料は、シャフト１１内において原料
中の可燃成分である硫黄および鉄が高温の予熱空気また
は酸素と反応して溶解し、セトラー１２に落下する。セ
トラー１２に落下した溶体は、比重差によってＣｕ₂ Ｓ
とＦｅＳとの混合物であるマット（カワ）と、２ＦｅＯ
・ＳｉＯ₂ を主成分とするスラッグ（カラミ）とに分離
される。

【０００７】一方、自溶炉９内の高温排ガスは、セトラ
ー１２から出て、アップテイク１７を通って自溶炉ボイ
ラー１３に入り冷却されると共に一部除塵され、さらに
自溶炉サイクロン１４、自溶炉コットレル１５において
集塵が行われる。乾燥コットレル７、自溶炉ボイラー１
３、自溶炉サイクロン１４、自溶炉コットレル１５にて
捕集された中間原料は、繰り返し処理を行うため、粉砕
後もしくはそのままの状態で気流輸送されてケージミル
２で混合される。

【０００８】しかしながら、上述従来の自溶炉による
と、22μｍ以下の微細な原料を処理した場合、以下に示
すような問題点があった。

【０００９】(1) 乾燥された原料は、比重、粒径の大き
いものから順に順次乾燥ダストチャンバー４、乾燥一次
サイクロン５、乾燥二次サイクロン６および乾燥コット
レル７で捕集されるが、各部で捕集される原料の粒度分
布は表１に示す通りである。

【００１０】

【表１】

【００１１】すなわち、表１からも分かるように、各部
で捕集される原料の粒度分布は、後方になるほど粒子径
が小さくなるため、原料がより微細になるほど乾燥二次
サイクロン６、乾燥コットレル７に掛かる負荷が大きく
なり、より大きな設備能力が必要となってしまうのであ
る。また、繰り返し処理に供される乾燥コットレル７で
捕集された中間原料は、繰り返しの工程においても乾燥
ダストチャンバー４から乾燥二次サイクロン６の間では
捕集されにくいため、乾燥コットレル７の負荷が増大す
ることになり、捕集しきれずに逃げてしまうものもでて
くるようになり、有価物の回収率が低下してしまうとい
う結果になっていた。

【００１２】(2) 乾燥装置およびその設備に付随する集
塵装置で捕集された原料は、自溶炉の炉頂にある精鉱バ
ーナー１０から予熱空気、酸素、重油などと共にシャフ
ト１１内に吹き込まれるが、その際、吹き込まれた原料
のうち硫黄または鉄を含む成分は予熱空気あるいは酸素
と反応・燃焼し、溶融液滴となりシャフト１１を落下し
ながら相互に衝突を繰り返し、更に大きな液滴に成長し
てセトラー１２に落下する。原料中の微細な粒子の比率
が高くなると、微細な原料粒子自体は慣性が小さいた
め、シャフト１１およびセトラー１２では衝突、成長し
にくく、ガス流に乗ってボイラー１３以降に飛散するい
わゆるダストを形成しやすくなり、ダスト発生率が増大
してしまっていた。

【００１３】また、自溶炉セトラー１２で捕集されるダ
ストは 100〜 200μｍ程度であるが、自溶炉ボイラー１
３で捕集されるダストは平均22μｍ程度であるため、自
溶炉９から飛散してきたダストは、ボイラー１３に一部
堆積して伝熱を阻害する他、ボイラー１３、自溶炉サイ
クロン１４および自溶炉コットレル１５を繋ぐ煙道に堆
積して通気を阻害してしまう。そのため、これらの弊害
を除くには定期的に自溶炉９の操業を停止し、堆積した
ダストを除去しなければならない。しかしながら、原料
がより微細になるとダスト発生率が増大するため、操業
を停止する頻度が増加し、生産性が低下してしまってい
た。

【００１４】さらに、セトラー１２から飛散してきたダ
ストは、その熱含量が大きいためボイラー１３内の温度
上昇を引き起こし、ボイラー１３の伝熱管の劣化および
付着煙灰の固化の要因となっていた。一方、ボイラー１
３、自溶炉サイクロン１４および自溶炉コットレル１５
で回収されるダストの粒度分布は、表２に示す通りであ
る。

【００１５】

【表２】

【００１６】ボイラー１３、自溶炉サイクロン１４、自
溶炉コットレル１５で回収されるダストは、有価物を含
有しているため繰り返し処理が行われるが、表２からも
分かるように後方になるほど微細な粒子となっているた
め、これらの回収ダストを従来のように精鉱バーナー１
０を通して再処理を行えば、再びそのままダストとして
排ガス中に入り自溶炉９から持ち去られる割合が高く、
ダスト発生率のさらなる増加という悪循環を招いてしま
うのである。そのため、一部の製錬所においては、特に
微細なダストである自溶炉コットレル煙灰は、系外に抜
き出して別処理を行っていた。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述従来の
技術の問題点を解決し、粉体の銅硫化物またはニッケル
硫化物を主体とする原料から、その金属の製錬の中間物
であるマットを生産するための自溶炉の操業において、
上記原料が粒度22μｍ以下の微細なものを高い比率で含
むものであっても、別系統を要することなく処理するこ
とができる銅製錬における微細原料の処理方法を提供す
ることを目的とする。

【００１８】

【課題を解決するための手段】本発明者等は上記課題を
解決するために鋭意研究した結果、集塵設備において捕
集した粒度22μｍ以下の微細な原料およびダストを、自
溶炉内における溶体中に直接吹き込み溶解させることに
より、上記目的が達成されることを見い出し、本発明を
提供することができた。

【００１９】すなわち、本発明は、集塵設備のある空気
輸送系により、炉頂付近の乾燥鉱庫に搬送して蓄えた乾
燥精鉱を、予熱した空気とともにシャフト上部に設けら
れた精鉱バーナーにより自溶炉内に吹き込み、シャフト
部で瞬時に酸化させて溶体化し、生成するカワとカラミ
とをセトラー部で静置分離し、炉内で生成する高温排ガ
スはアップテイク部を経て自溶炉ボイラーに送り、冷却
後、集塵設備を通して大気へ放出することからなる銅の
自溶炉製錬において、前記精鉱空気輸送系および排ガス
処理系のそれぞれに付随する集塵設備で捕集された微粒
粉体の少なくとも一部を、自溶炉に設けたランスパイプ
を通して直接セトラー部の溶体中に、反応用気体および
必要に応じて熱源としての補助燃料と共に吹き込むこと
を特徴とする銅製錬における微細原料の処理方法を提供
するものである。

【００２０】

【作用】本発明法において処理対象とする微細原料は、
粒度が22μｍ以下の粉体を主とするものであるが、本発
明法で処理することにより、乾燥工程のサイクロンで捕
集されなかった微細な原料が、乾燥工程において何度も
繰り返し処理されることがなくなる上、精鉱バーナーか
ら自溶炉内に吹き込まれる原料およびダストの微細な粉
体が、排ガスと共に自溶炉外に飛散することが防止され
るようになり、そのため、煙灰発生率が低下する。

【００２１】また、明細書で実施例として例示した自溶
炉においては、自溶炉セトラー上部にランスパイプを貫
通させているが、このランスパイプは自溶炉セトラーの
天井からのみならず側壁から挿入することにより、該ラ
ンスパイプを通して炉内の溶体中に微細原料を反応用空
気、酸素および必要により熱源として微粉炭等の補助燃
料と共に吹き込むことができる。

【００２２】以下、実施例により本発明をさらに詳細に
説明する。しかし本発明の範囲は以下の実施例により制
限されるものではない。

【００２３】

【実施例１】粒度が22μｍ以下の粉体の比率が25％程度
の一般的な銅原料を、図１に示す自溶炉を用いて処理し
た。まず、銅原料をロータリードライヤー１で一次乾燥
し、ケージミル２で解砕した後、気流乾燥管３にて乾燥
させながら炉頂付近に設けた捕集装置まで空気輸送し
た。次いで、輸送した乾燥原料を乾燥ダストチャンンバ
ー４、乾燥一次サイクロン５、および乾燥二次サイクロ
ン６で捕集した。なお、乾燥サイクロンで捕集されなか
ったものは更に乾燥コットレル７で集塵した。

【００２４】次に、乾燥ダストチャンバー４、乾燥一次
サイクロン５および乾燥二次サイクロン６で捕集した原
料を、乾燥鉱庫８に一時貯鉱した後、予熱空気、重油、
酸素と共に炉頂の精鉱バーナー１０から自溶炉９のシャ
フト１１内に吹き込んだ。シャフト１１内に吹き込んだ
原料は、シャフト１１内において原料中の可燃成分であ
る硫黄および鉄を高温の予熱空気または酸素との反応に
よって溶解させ、セトラー１２に落下させた。次いで、
セトラー１２内において、「カラミ」と「カワ」とに分
離させる一方、乾燥コットレル７で集塵した微細な原料
を全量、自溶炉セトラーを貫通して設けたランスパイプ
１６を通して炉内の溶体内に反応用空気、酸素および必
要に応じて熱源としての微粉炭の補助燃料と一緒に吹き
込みを行った。

【００２５】なお、自溶炉９内の高温排ガスは、セトラ
ー１２を通って自溶炉ボイラー１３に入り冷却されると
共に一部除塵され、さらに自溶炉サイクロン１４、自溶
炉コットレル１５において集塵が行われる。また、自溶
炉ボイラー１３、自溶炉サイクロン１４、自溶炉コット
レル１５にて捕集された中間原料は、繰り返し処理を行
うため、粉砕後もしくはそのままの状態で気流輸送され
てケージミル２で混合された。

【００２６】上記のようにして処理した結果、乾燥設備
の集塵装置の捕集比率は表３に示すように改善された。

【００２７】

【表３】

【００２８】表３からも分かるように、乾燥コットレル
の負荷が低減した他、自溶炉ボイラー１３以降で回収さ
れる煙灰の発生率は、ランスパイプによる直接吹きこみ
実施前には11.2％あったのに対し、実施後には10.0％ま
で低減した。

【００２９】

【実施例２】粒度が22μｍ以下の粉体の比率が55％程度
の比較的微細な粉体の割合が多い銅原料を、実施例１と
同様にして処理した結果、乾燥設備における集塵装置の
捕集比率および自溶炉ボイラー以降の煙灰発生率は、そ
れぞれ表４に示すように改善された。

【００３０】

【表４】

【００３１】本実施例のように微細な粒子の多い原料を
処理する場合においては、実施例１のように微細な粒子
の少ない原料を用いた場合よりもさらに大きな効果を得
ることができた。また、原料における微細な粒子の割合
が増加しても、乾燥工程の設備改造をせずに十分対応で
きることが確認できた。さらに、通常煙灰発生率は微細
な原料を処理することによって大きく増大するが、ラン
スパイプによる吹き込み実施前には15.2％であった発生
率が、本実施例では12.3％まで低減しており、本発明法
の効果が確認できた。

【００３２】

【実施例３】粒度が22μｍ以下の粉体の比率が55％程度
の比較的微細な粉体の割合が多い銅原料を、精鉱バーナ
ー１０を通して自溶炉９内で処理してセトラー１２でカ
ラミとカワとに分離させる一方、乾燥コットレル７で集
塵した微細な原料と二次サイクロン６で捕集したかなり
微細な原料を全量、自溶炉セトラーを貫通して設けたラ
ンスパイプを通して炉内の溶体内に反応用空気、酸素お
よび熱源としての微粉炭の補助燃料と一緒に吹き込みを
行った。この結果、乾燥設備の集塵装置の捕集比率は表
５に示すように改善された。

【００３３】

【表５】

【００３４】煙灰発生率は、ランスパイプによる直接吹
き込み実施前には15.2％あったのに対し、実施後には1
0.2％まで低減しており、本発明法の効果が確認でき
た。

【００３５】

【実施例４】粒度が22μｍ以下の比率が55％程度の比較
的微細な粉体の割合が多い銅原料を用い、乾燥コットレ
ル７で集塵した微細な原料と自溶炉コットレル１５で捕
集したダストを全量、自溶炉セトラーを貫通して設けた
ランスパイプ１６を通して炉内の溶体内に反応用空気、
酸素および熱源としての微粉炭の補助燃料と一緒に吹き
込みを行ったこと以外は実施例２と同様にして処理した
結果、自溶炉ボイラー１３以降の煙灰発生率は表６に示
すように改善された。

【００３６】

【表６】

【００３７】

【発明の効果】本発明法の開発により、従来の自溶炉の
操業上大きな問題となっていた粒径22μｍ以下の微細な
原料粉体およびダストを、ランスパイプを通して直接溶
体中に吹き込み溶解させることができるようになったた
め、ダスト発生率が大幅に低下し、それと共に排ガス中
のダスト量が低減し、ボイラー、各集塵設備およびその
連絡煙道におけるダストトラブルが軽減するようになっ
た。また、従来は精鉱バーナーを経由して処理していた
微細な原料を、ランスパイプを通して溶体中に吹き込む
ことにより、精鉱バーナーを経由して処理できる原料量
を変えないで増処理が可能となった。さらに、処理原料
がより微細になった場合でも、各集塵設備の設備能力を
変えずに十分な対応が可能となった。さらにまた、自溶
炉の排ガスに含まれるダスト量が減少したため、ボイラ
ーの内壁に付着するダストが減少し、付着ダストを除去
するための操業停止時間が減少し、自溶炉の稼働率の向
上、ボイラーでの熱回収量が増加する等の大きな効果を
得ることができるようになった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明法において用いられる自溶炉を示す模式
図である。

【図２】従来の自溶炉を示す模式図である。

【符号の説明】

１‥‥‥ロータリードライヤー ２‥‥‥ケージミル ３‥‥‥気流乾燥管 ４‥‥‥乾燥ダストチャンバー ５‥‥‥乾燥一次サイクロン ６‥‥‥乾燥二次サイクロン ７‥‥‥乾燥コットレル ８‥‥‥乾燥鉱庫 ９‥‥‥自溶炉 １０‥‥‥精鉱バーナー １１‥‥‥シャフト １２‥‥‥セトラー １３‥‥‥自溶炉ボイラー １４‥‥‥自溶炉サイクロン １５‥‥‥自溶炉コットレル １６‥‥‥ランスパイプ １７‥‥‥アップテイク

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松本 政義 東京都千代田区丸の内１丁目８番２号 小 坂製錬株式会社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 集塵設備のある空気輸送系により、炉頂
   付近の乾燥鉱庫に搬送して蓄えた乾燥精鉱を、予熱した
   空気とともにシャフト上部に設けられた精鉱バーナーに
   より自溶炉内に吹き込み、シャフト部で瞬時に酸化させ
   て溶体化し、生成するカワとカラミとをセトラー部で静
   置分離し、炉内で生成する高温排ガスはアップテイク部
   を経て自溶炉ボイラーに送り、冷却後、集塵設備を通し
   て大気へ放出することからなる銅の自溶炉製錬におい
   て、前記精鉱空気輸送系および排ガス処理系のそれぞれ
   に付随する集塵設備で捕集された微粒粉体の少なくとも
   一部を、自溶炉に設けたランスパイプを通して直接セト
   ラー部の溶体中に、反応用気体および必要に応じて熱源
   としての補助燃料と共に吹き込むことを特徴とする銅製
   錬における微細原料の処理方法。
2. 【請求項２】 少なくとも、乾燥コットレルで回収され
   る微粒粉体原料の全量または乾燥コットレルおよび自溶
   炉コットレルの両方で回収される微粒粉体の全量を、ラ
   ンスパイプを通して直接セトラー部の溶体中に吹き込む
   請求項１記載の方法。