JPH08504480A

JPH08504480A - 硫化物精鉱を処理する方法と装置

Info

Publication number: JPH08504480A
Application number: JP6509686A
Authority: JP
Inventors: マルムストローム、ロルフ
Original assignee: アールエムメタルコンサルティングケーワイ
Priority date: 1992-10-21
Filing date: 1993-10-19
Publication date: 1996-05-14
Anticipated expiration: 2014-11-02
Also published as: DE69421686T2; DE69421686D1; EP0675265A4; KR100189314B1; WO1995008701A1; EP0675265B1; US5704316A; EP0675265A1; JP2969951B2; KR950704596A

Abstract

(57)【要約】耐火材裏打ちの液槽反応炉、例えば転換炉で溶融マットの酸化処理と同時に硫化物精鉱を直接、溶解する方法において、転換炉の中へ酸化用空気がその液槽の表面より下に導入される。熱平衡または能力増大を達成するためにエネルギーを追加供給するために、硫化物精鉱を液槽反応炉の気相の中へ酸素ガスまたは酸素濃縮ガスとともに精鉱バーナによって導入する。

Description

【発明の詳細な説明】硫化物精鉱を処理する方法と装置本発明は、耐火材を裏打ちした冶金液槽反応炉、例えば転換炉で、その中へ酸化用空気を液槽の表面より下に導入して、溶融マットを酸化処理し、同時に硫化物精鉱を直接溶解する方法と装置に関するものである。本発明は、例えば硫化物原鉱から銅を生成するのに用いることができる。したがって、本発明は硫化物原鉱または硫化物原精鉱から金属を生成し、その場合、通常、その精鉱を先ず溶解炉、例えば反射炉で処理し、これによって溶融マットを生成し、その後、このように生成された溶融マットを液槽反応炉、例えば転換炉で酸化溶解によって金属を生成する方法に関するものである。過去数10年間に開発され、それ自体よく知られ制御しやすい従来の転換炉工程において、溶融マットを液槽反応炉で処理すると、余剰の熱が生成されるが、この熱は、例えばスクラップを溶解するのに用いることができる。最近の数10年間、この余剰熱を利用する試みが、未加工硫化物精鉱を液槽反応炉で直接酸化溶解するいくつかの溶鉱施設で行なわれている。硫化物精鉱、例えば通常の浮選精鉱を、例えばシャフト炉型の液槽反応炉、転換炉または同様の溶解手段であって予熱空気を用いないものにおいて直接酸化溶解する場合、エネルギーの平衡に問題が発生する。なぜならば、酸化反応が転換炉工程全体に十分な熱を供給しないからである。外部からのエネルギーをその工程に供給する必要がある。このエネルギーは、 − 既溶解マット、 − 化石燃料、または − 酸素ガス、または酸素濃縮空気を追加することで供給することができる。従来の転換炉でマットの酸化溶解のために、溶融マットの供給量と非常におおざっぱに同じ量の湿った硫化物精鉱を直接溶解することが知られている。そこで、この溶融マットによって、精鉱の直接溶解に必要な追加エネルギーが供給される。溶融マットより多い量の精鉱の溶解には、外部源から他のエネルギーの供給が必要である。酸素ガス、例えば35〜60％酸素ガスにより濃縮した空気を外部エネルギー源として用いることは簡単で効率的、かつ近代的方法である。しかし、酸素濃縮空気を転換炉内の液槽の下に配置されている従来の羽口によって注入すると、過度の熱が羽口の周囲に生成されるため、その裏打ちと羽口の両方を損傷することになる。したがって、それらの耐久性によって空気の酸素濃縮度が制限される。転換炉における空気ブラスト中の酸素含有量は、今日では 30％O₂を越えてはならないが、このことは精鉱の自生溶解が酸素濃縮空気の注入によって達成できないことを意味している。裏打ちへの損傷を防ぐため、羽口の周囲の裏打ちを水で冷やすことはもちろん可能である。しかし、これによって熱損失が著しく増大し、さらにO₂の必要量が増す。さらに、槽の表面より下を水で冷やすと、安全を損なう可能性がある。もちろん、化石燃料を用いて転換炉での熱を増加し、熱平衡を達成することができる。しかし、こうすると、排気ガスの流れが大きくなり、希釈SO₂含有ガスが増加し、これによって硫酸設備で硫酸としてイオウを回収する経費が増大する。本発明は、上述の欠点を最少限度にした方法と装置を提供することを目的とする。本発明は、とくに硫化物精鉱を直接溶解する融通性のある方法を提供することを目的とする。溶融マットの酸化処理と同時に硫化物精鉱を直接溶解する本発明による方法は、液槽反応炉における熱平衡と能力増加を達成するためにエネルギーを追加供給するために、少なくとも硫化物精鉱の一部を液槽反応炉の気相へ酸素ガスまたは酸素濃縮空気とともに精鉱バーナを通して導入し、マットまたは金属を生成することを特徴としている。溶融マットの酸化処理と同時に硫化物精鉱を直接溶解する本発明による装置は、同様に、精鉱および酸素ガスまたは酸素濃縮空気を液槽の表面より上に導入する精鉱バーナが液槽反応炉の中に配置されていることを特徴としている。精鉱バーナは、転換炉の屋根または、例えば水平転換炉の一方の端部に配置することができる。従来の液槽反応炉において、精鉱を直接溶解する際に発生する上述の欠点を解消するために、本発明によれば、精鉱バーナは反応炉の気相に適用するものを用いる必要があることを提唱する。精鉱バーナは、酸素ガス、酸素濃縮空気あるいは予熱空気を用いて、熱平衡を達成するために通常、補助溶解炉から得られるマットに相当するマットを生成する。本発明による転換炉では、少なくとも転換炉に直接、供給された硫化物精鉱が大部分、精鉱バーナを通して導入されるが、精鉱は、実質的に酸素ガスと反応する時間があり、液槽に達する前に溶解する。精鉱バーナは、ここでは、それにより乾燥精鉱（おそらくは、硫化銅鉱の浮選精鉱）をガス含有酸素気体と混合して、できるだけ均質な混合物を達成する装置を意味する。この混合物は直ちに反応することになり、これによってマットとスラグの溶解粒子、および二酸化イオウが生成される。この反応は、したがって、迅速かつ完全に行なわれ、これによって燃焼ガス中の酸素について高い効率が達成される。余剰の酸素は液槽から降下するガスと混合する。反応生成物、すなわちマットとスラグの溶解粒子の排気ガスに乗せられてゆく傾向は、微粉精鉱よりずっと小さい。熱間溶融原料の追加は、溶解物へエネルギーを追加するのと同時に行なわれる。反応空気の酸素による十分な濃縮は、精鉱の直接溶解における熱平衡のために必要であるが、酸素ガスを羽口を通して液槽より下に注入される空気に添加することによって、欠点なくして行なうことができないので、必要量の酸素ガスは、本発明によれば、精鉱バーナを通して高濃縮空気として供給される。もちろん反応炉、すなわち転換炉において自生条件を達成することは必要でないが、この方法を用いて既存の溶解能力だけを改善することができる。熱平衡が酸素ガスによる高濃縮ガスによってさえも達成できない場合、追加燃料を精鉱バーナを通して供給することができる。 40〜70％酸素ガスによる酸素濃縮空気または純粋酸素ガスでさえも、欠陥なく精鉱バーナで用いることができる。酸素ガスによる濃縮度は、転換炉における熱平衡に応じて調整することができる。転換炉には、好ましくは空気またはいくらかの酸素ガスだけによって濃縮した空気が液槽より下の羽口を通して供給されるが、精鉱バーナには高濃度のO₂を有する空気が供給される。本発明による精鉱バーナは、精鉱を反応炉のガス空間で自由に燃焼させるので、高濃度のO₂でも裏打ちの耐久性に影響を与えることがない。精鉱バーナに供給される精鉱から生成されるマット中の銅含有量もまた、精鉱バーナを通して供給される空気中の酸素ガスの量によって調整することができる。酸素ガス量が多くなればなるほど、銅の含有量が高くなる。したがって、酸素ガスによる濃縮により、２つの供給精鉱流、すなわち精鉱バーナへの精鉱流と、液槽へ直接、供給される精鉱流とを調整することができる。本発明を添付図面を参照してさらに説明する。添付図面は、溶融マットを処理し、精鉱を直接溶解する転換炉を概略的に示す。図はエル・テニエンテ式の転換炉10を示し、これは、溶融マット用の転換炉開口部12、精鉱投入口14、溶解物排出口16、およびスラグの第２排出口18を含む。この転換炉は液槽20を有し、これは、マットおよび金属からなる溶融物22と、スラグ層24とを含む。スラグ面25と反応炉の屋根部27との間には、ガス空間23が形成されている。空気注入用の羽口26が液槽よりも下に配置されている。精鉱を転換炉へ投入口14を通して、また投入口12を通して前処理済みのマットとして導入する。精鉱32および酸素濃縮空気34を直接供給する本発明による精鉱バーナ30が転換炉の屋根部27に配置されている。この精鉱バーナは、所望に応じて、転換炉の一方の端部に配置してもよい。必要ならば、均一の精鉱の供給についていくつかのバーナを設けてもよい。排気ガスは溶融マット用の投入口12を通して除去する。エル・テニエンテ式転換炉は、精鉱の一部を転換炉へ直接導入し、初期の熱平衡を既溶融マットの供給で達成したものであり、したがって本発明によれば、酸素ガスまたは酸素濃縮空気による精鉱バーナを設けることができる。これによって、既溶融マットの必要量は増加するか、または完全になくなる。本発明によれば、熱平衡に必要な量の溶融マットを、精鉱バーナで精鉱を溶解することによって直接、生成することができる。転換炉の総熱平衡は、マットの含有量に左右されるが、精鉱バーナに供給される反応空気中の酸素ガス含有量によって調整することができる。銅およびニッケルを多く含む硫化物精鉱を、本発明によって、精鉱バーナにより導入し、転換炉式溶解炉で直接溶解することができる。これによって、金属相を、例えば純粋酸素ガスで直接、火炎溶解して形成する。そこで、液槽の底部吹付けが金属相の残留イオウ量の酸化のみに必要になる。本発明による方法によれば、マットを溶解する通常の炉を最大限に利用すると、溶解施設の能力を容易に増加することもできる。溶融マットを精鉱バーナを通して追加供給することによって、精鉱の総供給量を容易に増加することができる。本発明によって精鉱を溶融状態で精鉱バーナを通して供給すると、更なる利点が達成される。それによれば、生成された溶融物は液槽の中へ落下し、そこに滞留する。精鉱の通常の直接導入の場合、大量の精鉱が排気ガスとともに微粉塵の形で排出され、これによって金属の収率が減少し、ガス洗浄の必要性が増大する。本発明は、説明した図示の実施例に限定されることなく、添付の請求の範囲に明記された発明の概念の範囲内ですべての実施例を含むものと解釈される。

【手続補正書】特許法第１８４条の８【提出日】１９９４年１２月１９日【補正内容】請求の範囲１．耐火材裏打ちの液槽反応炉（10）、例えば転換炉で、その中へ酸化用空気を該液槽の面より下に導入して、溶融マットを酸化処理し、同時に硫化物精鉱を直接溶解する方法において、該方法は、前記液槽反応炉（10）の熱平衡または能力増大を達成するためにエネルギーを追加供給するために、少なくとも硫化物精鉱の一部を前記液槽反応炉の気相の中へ酸素または酸素濃縮空気とともに精鉱バーナ（30）を介して導入し、精鉱が前記液槽に到達する前に該精鉱をすでにガス空間中で燃焼させ、溶解させることを特徴とする方法。２．請求の範囲第１項記載の方法において、前記転換炉（10）へ直接導入される精鉱はすべて、精鉱バーナによって、転換能力の増大を達成するために導入されることを特徴とする方法。３．請求の範囲第１項記載の方法において、酸素濃縮空気を前記液槽反応炉（10 ）に対して前記精鉱バーナ（30）を通して供給することを特徴とする方法。４．請求の範囲第１項記載の方法において、酸素ガスを前記液槽反応炉（10）に対して前記精鉱バーナ（30）を通して供給することを特徴とする方法。５．請求の範囲第１項記載の方法において、転換炉（10）の中の溶解生成物より下の空気羽口を通るよりも高濃縮の酸素ガスを有する酸化用ガスを前記転換炉へ供給することを特徴とする方法。６．請求の範囲第５項記載の方法において、約40〜70%の酸素ガス濃度を有する酸素濃縮空気を前記転換炉（10）へ前記精鉱バーナ（30）を通して供給することを特徴とする方法。７．請求の範囲第１項記載の方法において、前記精鉱バーナ（30）を通して導入され、転換炉（10）における酸化溶解に供給される精鉱から得られたマットの銅含有量を、前記転換炉へ前記精鉱バーナを通して供給される空気中の酸素ガス量の調節によって調整することを特徴とする方法。８．請求の範囲第１項記載の方法において、転換炉（10）における追加能力は、前記精鉱バーナ（30）を通して供給される精鉱の量を増加することによって得られることを特徴とする方法。９．空気を注入する羽口（26）が液槽反応炉内で該液槽の表面より下に配置され、溶融マット用の投入口（12）および硫化物精鉱用の投入口（14）が前記液槽の表面より上に配置され、溶融マットを酸化処理し、同時に硫化物精鉱を直接溶解する転換炉などの液槽反応炉（10）において、前記液槽の表面より上に精鉱を導入する精鉱バーナ（30）が前記液槽反応炉の気相に配置され、精鉱が前記液槽に到達する前に該精鉱をすでにガス空間中で燃焼させ、溶解させることを特徴とする液槽反応炉（10）。 10．請求項９に記載の液槽反応炉において、精鉱バーナ（30）が転換炉（10）の屋根部に配置されていることを特徴とする液槽反応炉。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＴ，ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＨＵ，ＪＰ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＧ，ＭＮ，ＭＷ，ＮＬ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＫ，ＵＡ，ＵＳ，ＶＮ

Claims

【特許請求の範囲】１．耐火材裏打ちの液槽反応炉（10）、例えば転換炉で、その中へ酸化用空気を該液槽の面より下に導入して、溶融マットを酸化処理し、同時に硫化物精鉱を直接溶解する方法において、該方法は、前記液槽反応炉（10）の熱平衡または能力増大を達成するためにエネルギーを追加供給するために、少なくとも硫化物精鉱の一部を前記液槽反応炉の気相の中へ酸素または酸素濃縮空気とともに精鉱バーナ（30）を介して導入し、マットまたは金属を生成することを特徴とする方法。２．請求の範囲第１項記載の方法において、前記転換炉（10）へ直接導入される精鉱はすべて、精鉱バーナによって、転換能力の増大を達成するために導入されることを特徴とする方法。３．請求の範囲第１項記載の方法において、酸素濃縮空気を前記液槽反応炉（10 ）に対して前記精鉱バーナ（30）を通して供給することを特徴とする方法。４．請求の範囲第１項記載の方法において、酸素ガスを前記液槽反応炉（10）に対して前記精鉱バーナ（30）を通して供給することを特徴とする方法。５．請求の範囲第１項記載の方法において、転換炉（10）の中の溶解生成物より下の空気羽口を通るよりも高濃縮の酸素ガスを有する酸化用ガスを前記転換炉へ供給することを特徴とする方法。６．請求の範囲第５項記載の方法において、約40〜70％の酸素ガス濃度を有する酸素濃縮空気を前記転換炉（10）へ前記精鉱バーナ（30）を通して供給することを特徴とする方法。７．請求の範囲第１項記載の方法において、前記精鉱バーナ（30）を通して導入され、転換炉（10）における酸化溶解に供給される精鉱から得られたマットの銅含有量を、前記転換炉へ前記精鉱バーナを通して供給される空気中の酸素ガス量の調節によって調整することを特徴とする方法。８．請求の範囲第１項記載の方法において、転換炉（10）における追加能力は、前記精鉱バーナ（30）を通して供給される精鉱の量を増加することによって得られることを特徴とする方法。９．空気を注入する羽口（26）が液槽反応炉内で該液槽の表面より下に配置され、溶融マット用の投入口（12）および硫化物精鉱用の投入口（14）が前記液槽の表面より上に配置され、溶融マットを酸化処理し、同時に硫化物精鉱を直接溶解する転換炉などの液槽反応炉（10）において、前記液槽の表面より上に精鉱を導入する精鉱バーナ（30）が前記液槽反応炉の気相に配置されていることを特徴とする液槽反応炉（10）。 10．請求項９に記載の液槽反応炉において、精鉱バーナ（30）が転換炉（10）の屋根部に配置されていることを特徴とする液槽反応炉。