JPS5941494B2 - 硫化金属鉱の溶錬方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、炉内溶体に対し、粉状あるいは粒状の硫化
金属鉱および溶剤を主成分とした溶解原料を燃料空気と
ともに吹き込むことによって冶金反応を進行させる溶錬
方法、特に、同一処理量に対する排ガス量を低減するこ
とができる改良技術に関する。

溶錬炉や転炉等を連続操業で用いるため、硫化金属鉱の
製錬にあっても、一連の工程を連続７貫して処理するこ
とが行なわれている。

たとえば銅の製錬の場合、その工程は、け）鉱石の予備
処理、（２）カワの製造、（３廂銅の製造、（４）電解
精製の４つに分けられるが、連続製錬では、（１）〜（
３）の工程が溶錬炉→分離槽→製銅炉と続く一連の炉中
において進行する。

これを既提案の特公昭５４−４３１１号公報に記載の技
術にみると、第１の溶錬工程では、硫化金属鉱および溶
剤を主成分とした溶解原料に燃料空気を適宜配合して予
め設定された反応条件に適合する割合としたものを、溶
錬炉の反応生成物である溶体中に単位時間当り所定の供
給量をもって直接かつ連続的に装入して溶解させてカワ
とカラミとを生成させ、またその際、後工程での製錬炉
で生成する製錬炉カラミを固化粉砕し、これを前記溶錬
炉の溶体中に実質的に連続的に吹送してその製錬炉カラ
ミ中に含まれた目的金属の大部分を前記カワに吸収させ
、ついで、第２の分離工程では、溶錬工程における生成
物の全量を分離槽に送り、そこでカワとカラミとに分離
し、さらに、第３の製錬工程では、分離工程からのカワ
に空気、溶剤および冷剤を適宜配合し、これを連続的に
製錬炉に装入して、カワ中の鉄および硫黄分の酸化反応
により目的金属と前記製錬炉カラミとを連続的に生成さ
せている。

さて、この発明は第１の溶錬工程での処理に関係するの
であるが、従来、前記溶解原料および燃料空気は、添付
図に示すように、複数あるランスパイプ１を通して炉２
内の溶体３中に吹き込まれている。

そしてその場合、吹き込むべき各材料等の物量について
は、コンピュータによって適切な量関係を保つようにな
されているのは勿論である。

しかし、適切なカワ品位を得るためには、そのような物
量の而の管理のほかに、溶体３の温度管理がきイつめて
重要であることが知られている。

従来、そのような溶体１の温度管理については、炉２に
溶体温度コントロール用の補助燃料バーナ４を設け、そ
のバーナ４のオイルの焚き量を変えることによって溶体
１の温度を適正値に保つようになされている。

しかし、そのような従来の温度管理方法にあっては、オ
イル燃焼による排ガスの処理が問題となり、たとえば硫
化金属鉱を増処理するような場合には、既存の排ガス処
理設備（すなわち、硫酸工場）を増強しなければならず
、また、バーナ４による加熱方式では炉内ガスゾーン５
を介して溶体３を加熱するので、溶体３の加熱効率の点
でも、炉２の寿命の点でも不利であるなどの欠点が否め
ない。

この発明は以上の点を考慮してなされたもので、排ガス
量を増すことなく硫化金属鉱を増処理、あるいは同一量
の硫化金属鉱を処理する場合には、排ガス量を低減する
ことができるようにすることを主目的とするものである
。

また、この発明は、炉内溶体の加熱効率を高めるととも
に、炉の寿命を延長することをも目的とする。

まず、この発明の特徴について述べると、この発明によ
る溶錬方法にあっては、溶錬声に補助的に用いられる補
助燃料バーナのオイルの焚き量を皆無あるいは一定にし
、その代わり燃料空気の酸素濃度および合計送風量を変
えることによって溶体の温度およびカワ品位をコントロ
ールするようにした点に大きな特徴がある。

また、そのように燃料空気の酸素濃度および合計送風量
を変えるようにした場合、何らかの原因でランスパイプ
を通しての吹き込み量が減ることによって各ランスパイ
プ当りの空気通過スピードが減少し、溶体の反応効率が
悪化することが懸念される。

したがって、この発明ではその問題の発生を回避するた
め、前記のコントロール系から複数あるランスパイプの
うち一部のものを分離し、その分離したランスパイプを
通しての吹き込み量については溶錬時一定にするように
した点にも特徴がある。

分離したランスパイプを通しての吹き込み量については
、他のものより小（たとえば、ランスパイプが溶損しな
い送風量に制限する。

）に設定することもできるし、逆に他のものより太（溶
体の攪拌を充分に行なうことができ、反応効率の低下を
きたさないような送風量）に設定することができる。

つぎに、この発明の実施例を挙げることによって、上の
ような特徴をより明らかにする。

なお、各実施例では、前述した従来のものと同様の溶錬
炉を用いているが、囚従来と同一の鉱石処理量で、排ガ
ス量を低減した例と、旧従来と同様の排ガス量で、鉱石
処理量を増大した例との二種類のものがある。

〔（Ａ）の従来と同一の鉱石処理量で、排ガス量を低減した例〕

下記の第１表に示すような品位（％）の硫化銅鉱石（銅
精鉱） ２７ ＋−ン／時間、繰返し製錬炉カラミ３．
０６トン／時間、繰返し煙灰０．８１トン／時間および
粉炭９５５ ｋｇ／時間を酸素富化した空気とともに吹
錬し、カワ品位６５％を目標にして空気の送り量を１．
９．７００ Ｎｍ１時間から１３，１００Ｎｒｒｒ”７
時間、また８４．７５％酸素濃度の酸素の送り量を２，
９５０ Ｎｍ１時間から４，４０ＯＮｍ／時間まで変え
た。

すると、酸素濃度が３７％のところで、当初５２０１７
時間焚いていたオイル（重油）がゼロとなり、それに対
応して排ガス量は４７０ Ｎｍ３／分から２９ＯＮｍ３
／分となった。

この重油がゼロとなった時点で、酸素濃度をそれ以上に
上昇させると溶体温度の上昇を伴なうので、排ガス量も
その時点で同−給鉱量での最小値となる。

ここで、繰返し製錬炉カラミとは、前述した製錬工程に
おける生成物の一つであり、また繰返し煙灰とは、排ガ
ス中の煙灰を電気集塵機等で除塵採取した煙灰のことで
ある。

また第２表は、前記の状態における、つまりオイルを停
止した状態における溶体温度およびカワ品位のコントロ
ール例を示すものである。

ただし、この表は酸素濃度９７％の酸素を使用すること
で計算した。

すなわち、吹き込むべき酸素量および空気量は、溶体の
温度およびカワ品位に基づいてコントロールされること
になる。

この場合、カワ品位が適正（Ｃｕ６５％）であるときに
は、その適正な状態を変えないようにしなければならな
い。

したがって、たとえばカワ品位か適正で、溶体温度が低
い（１１８０°Ｃ）ときには、酸素を＋２８ＯＮｍ／時
間増加させると同時に、その酸素中に含有している純酸
素量に相当する分だけ（ここでの酸素は純度９７．０％
であるので、空気では２８０Ｘ０．９７１０２１Ｎｍ／
時間−１２９３キ１３０ＯＮｍ／時間）の空気を減らす
ことになる。

一方、カワ品位が不適正であるときには、カワ品位を適
正にするために炉に供給すべき純酸素量自体も変えるこ
とが必要である。

たとえば、適正値からカワ品位が６８％に、溶体温度が
１１８０℃になった場合には、酸素を３６ＯＮｍ／時間
増加させるとともに空気を２３０ＯＮｍ３／時間減少さ
せることによって、カワ品位および溶体温度をそれぞれ
適正値に近づけることになる。

これを詳細に説明すると、酸素を増加させることで溶体
温度を上昇させ、又３６０ ＸＯ９７＜２３００×０２
１であるのでトータル酸素量を減少させることでカワ品
位を低下させることになる。

これを従来のコントロール例と比較してみると、まず従
来ではコンピュータオンライン操業されており、溶錬炉
に供給される銅精鉱の品位、溶剤の品位および溶錬炉で
生成するカワおよびカラミの品位に基づいて、銅精鉱ト
ン当りの反応必要酸素量および必要溶剤量が計算され、
そしてそのような物量データの収集後、送風量計算およ
び温度制御計算がなされて、送風量およびバーナの重油
量が決定されていた。

従来では、溶体の温度は専ら重油バーナの焚き量によっ
てコントロールされていたのであるが、この発明では、
溶体温度のコントロールに重油バーナを使用しない。

そこでこの発明では、たとえば、炉出口に設置されてい
る自動輻射温度計により検出された温度をコンピュータ
が読み取り、１２００°Ｃを適正値にして、従来と同様
の物量データの収集、カワの品位、カラミの品位、送風
空気量および酸素量に基づいて反応効率の計算および熱
バランスの計算をなした後、従来のオイル１００１／時
間相当分に酸素２８ＯＮ ｍ ７時間を対応させること
によって溶体温度のコントロールをなす。

たとえば、従来におけるオイル１００１／時間を増す場
合には、酸素２８ＯＮ ｍ ７時間を増し、逆にオイル
１００１／時間を減らす場合には、酸素２ｓｏＮｍ７時
間を減らすのである。

また、この例では７本のランスパイプを用いているが、
そのうちの１〜２本は前記コントロール系から分離し、
その分離したランスパイプを通しての吹き込み量を、ラ
ンスパイプが溶損しない送風量５０ＯＮｍ／時間に制限
した。

これにより、そのような１〜２本のランスパイプ以外の
ものは、たとえコンＩ・ロールされてもたとえば２５０
ＯＮ？７１”７時間以上の送風量を保っているので、溶
体の攪拌も充分に行なわれ何ら通常の操業と変わらない
。

さらに、この発明では、原料が自らの反応熱によって溶
解するので、従来のバーナ加熱方式に比べて溶体への熱
伝達も良く、その温度コントロールの応答性もきわめて
良く、したがって溶体の温度１７１−ｏ−ルカ容易であ
った。

〔（Ｂ）の従来と同様の排ガス量で、鉱石処理量を増大した例〕

ここでは、■銅精鉱の乾燥設備の最大能力が３３．５ト
ン／時間であること、＠酸素としては、気体たる工場酸
素のみならず液体酸素をも使用することができるが、作
業性などの而からすると、液体酸素の使用量をできるだ
けおさえる方が良いと考えられること、■鉱石の品位が
限られていたこと、などの点から、バーナの重油使用量
をゼロとせずにある一定値に保った状態でテストを行な
った。

すなわち、銅精鉱の処理量を３３５トン／時間とし、発
生する排ガスが既存の排ガス処理設備の処理量を越えな
いようにし、また一度設定したバーナ焚き量は変えない
という前提で実験を行なったのである。

具体的には、下記の第３表に示すような品位の銅精鉱、
硅砂、返し製錬炉カラミおよび返し煙灰をそれぞれ下記
に示す量装入し、同時に空気］、６，４７８Ｎｍ７時間
および８６％酸素５２１２Ｎ ｍ ７時間をランスパイ
プを通して供給し、またバーナの重油焚き量を６００１
／時間としたところ、６５％Ｃｕのカワ品位、溶体温度
１２００°Ｃが達成できた。

そしてバーナの重油焚き量を６００１／時間に固定し、
ランスパイプを通しての酸素と空気との各吹き込み量を
変えることによってカワの品位および溶体温度のコント
ロールを行なったところ、充分に満足できる結果が得ら
れ、そのとき溶錬炉の排ガス量は４３０湿潤Ｎｍ／分で
あった。

またこの場合、製錬炉には６５％Ｃｕ品位のカワが１４
．１１−７７時間の割合で連続的に移送され、ランフ、
／々イブを通しての吹き込み量は空気１１ｌ１０７４Ｎ
時間、８６％酸素９０ＯＮｍ／時間、またバーナの重油
焚き量７８１／時間で、９９％Ｃｕの粗銅が連続的に生
産された。

このとき溶体温度も１２２０℃に保たれ、排ガス量は２
１ＯＮｍ／分であった。

したがって、溶錬炉と製錬炉との合計排ガス量は６４０
（＝４３０＋２１０ ）Ｎｍ１分におさえることがで
きた。

ここで比較のために従来例を挙げると、従来にあっては
、鉱石の処理量が２７トン／時間のときの排ガス量は６
５ＯＮｍ３／分（溶錬炉で４ｓｏＮｍ７分、製錬炉で２
０ＯＮｍ３７分）であった。

り上のように、この発明の溶錬方法にあっては、溶錬炉
に関連する設備を特別に増強することなく、既存のもの
と同一の炉で、しかも原料とともに炉内溶体中に吹錬す
る酸素濃度を上昇させることにより、排ガス量を減少さ
せることができ、バーナの重油使用量がゼロの場合でも
酸素と空気との混合比を変化させることによりカワ品位
および溶体温度をコントロールすることができる。

しかもまた、ランスパイプの一部を上のようなコントロ
ール系から分離しているので、ランスパイプ１本当りの
最低送風量たとえば２５０ＯＮｍ／時間が最大本数得ら
れ、給鉱量が減少したような場合にも、操業を安全にか
つ確実に行なうことができる。

したがって、この発明によれば、同一炉で既存の排ガス
量を増大させることなく硫化金属鉱の処理量を増大させ
ることができ、また既存の硫化金属鉱の処理量を変えず
に排ガス量を確実に減少させることができるという優れ
た効果が得られる。

またこの発明にあっては、原料が自らの反応熱によって
溶解するため、従来のバーナ加熱方式に比べて溶体への
熱伝達がよくなり、しかも溶体の攪拌も充分に行なわれ
るため、原料の溶解能力が向上し、と同時に攪拌により
カワとカラミとの接触が充分に行なわれる。

したがって、溶体中に懸遊しているカワ粒子は容易に粗
粒子化して沈降するので、カラミ中の銅損失は少ない。

さらにこの発明にあっては、バーナ自体のオイル（重油
）焚き量を激減できるので、バーナフレームによる炉壁
の溶損などの弊害も少なくなり、炉の寿命は著しく延び
る。

また同じ理由から、炉内雰囲気（炉内ガスゾーン）の温
度を溶体温度よりも低下させることができ、ランスパイ
プの寿命の向上および炉からの放射熱の減少などの効果
も得られる。

【図面の簡単な説明】

図面はこの発明で用いる溶錬炉の概略的な構成を示す図
である。 １・・・・・・ランスパイプ、２・・・・・・溶錬炉、
３・・・・・・溶体、４・・・・・・バーナ、５・・・
・・・炉内ガスゾーン。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 炉内溶体に対し、粉状あるいは粒状の硫化金属鉱お
   よび溶剤を主成分とした溶解原料を燃料空気とともに複
   数のランスパイプを通して吹き込み、これらを溶錬する
   方法において、溶錬時に補助的に用いられる補助燃料バ
   ーナのオイルの焚き量を皆無あるいは一定にし、前記燃
   料空気の酸素濃度および合計送風量を変えることによっ
   て前記溶体の温度およびカワ品位をコントロールし、し
   かもこのコントロール系から前記複数あるランスパイプ
   のうち一部のものを分離し、その分離したランスパイプ
   を通しての吹き込み量については溶錬時一定にしたこと
   を特徴とする硫化金属鉱の溶錬方法。 ２ 前記分離したランスパイプを通しての吹き込み量を
   、ランスパイプが溶損しない範囲での最低値としたこと
   を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の硫化金属鉱の
   溶錬方法。