JPS6121353B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

この発明は、反射炉における熱効率を改善する
改良技術に関する。 この種の反射炉においては、第１図および第２
図に示すように、炉の一端に燃焼バーナ１が設け
られ、またこの燃焼バーナ１側に近い炉の両側に
給鉱部が設けられており、この給鉱部２から装入
された材料３を炉内において熔錬するようになさ
れている。 このような反射炉において燃焼バーナ１の燃焼
炎１ａによつて材料（原料）３を熔錬する場合、
燃焼のエネルギーが材料３に伝わる機構はきわめ
て複雑で、それを完全に把握することは困難であ
る。しかし、熱源（燃焼炎１ａ）から材料３に伝
わる熱移動の基本的な原理は対流伝熱にしろ、輻
射にしろ結局は材料３と熱源の温度差によつて決
まるものである。 ここで、材料（原料）３の加熱について考察す
ると、加熱当初は材料の温度が低いため伝熱に及
ぼす温度差が大きく、熱源から材料３の表面に伝
わる熱の移動は最大である。しかし、表面に伝わ
つた熱が材料の内部に伝わる速度は、熱伝導のた
め、非常に遅く（融金属は速いが）、したがつて
上方の熱源から次々に伝えられた熱は材料３の表
面に滞留することになり、結果的に材料３表面の
温度を異常に高めることになる。そしてこれによ
り、熱源と材料３との間の温度差が小さくなるた
め、熱源からの熱移動速度は遅くなる一方とな
る。 他方、加熱がさらに進み、材料３が融解し、そ
の融体に熱が供給されるようになると、熱膨張と
比重の関係から最も温度の高い部分が融体の上面
に浮き、したがつて融体内の上下の対流混合は起
き難く、湯上部からの大部分の熱移動は速度の遅
い熱伝導によることになる。この結果、熱源から
伝えられた熱は上面に滞留し、湯面を必要以上に
高温とし、熱効率を悪化させることになる。この
場合、金属のような不透明なものの場合とは異な
り、ガラスや水のような透明で良く光を通す物質
の場合でも、温度が高くなると、内部の原子の運
動が活発になるため、次第に不透明となり、一般
のガラス融解炉等の高温炉では融体が輻射熱をほ
とんど通さなくなる。 以上のように、上面から直接加熱熔錬する型式
の反射炉にあつては、受熱材料自体の熱伝達の機
構が熱源から伝えられる熱移動の速度より遅いた
めに、熱が局部的に滞留し、そのことが熱源から
の熱移動を妨げ、炉の融解（伝熱）効率を大幅に
下げていることが判明した。 しかもまた、従来一般に反射炉については、融
体の比重分離を考慮してか、炉内の材料３を撹拌
することは何ら行なわれていないが、燃焼バーナ
１に近い側、（それも融体の表面に近い部分）を
撹拌するならば、その撹拌を行なつたとしても前
記比重分離に何ら悪影響を及ぼさないということ
も判明した。 この発明は以上の点を考慮してなされたもの
で、反射炉の内部に挿入した回転撹拌子により、
加熱融解時、炉内の固体材料を混合撹拌し、受熱
体自体の局部的な温度勾配を取り除き、熱源と受
熱体との温度差を大きくすることによつて熱効率
を改善するようにした改良技術を提供するもので
ある。 以下第３図〜第５図を参照しながら、この発明
の内容について詳細に説明する。 ここでは銅熔錬用反射炉への適用例について主
に述べるが、その炉自体の主構成については前記
した第１図および第２図のものと同様である。た
だ、この発明にあつては、第３図および第４図に
示すように、回転撹拌子４，４０，４００を炉内
に挿入し、湯面を混合撹拌するようにした点に特
徴がある。炉内の温度分布を考慮した場合、第３
図に示すように、回転撹拌子４を炉の上部から挿
入するよりも、第４図に示すように回転撹拌子４
０，４００を炉の側部から挿入するようにするの
が望ましい。 ここで、各回転撹拌子４，４０，４００は、そ
れぞれ第５図に示すような構成とされることによ
り、操業時における安全性が計られている。すな
わち、そこにおける回転撹拌子４，４０，４００
は回転プロペラ５とそれを支持する支持パイプ部
材６とからなり、この支持パイプ部材６は内パイ
プ６ａと外パイプ６ｂとからなる２重パイプ構造
で、この内パイプ６ａと外パイプ６ｂとの間に霧
化した水を含む空気Awが導入される。この場
合、霧化した水を含む空気Awについては、いわ
ゆる霧吹きの原理を利用して、水ｗと空気Ａとを
強制的に混合することによつて得ることができる
が、このように水を導入せずに、霧化した水を含
む空気Awを導入するのは、パイプが焼損あるい
は破損した場合を考慮して炉内に水が入つたとき
の爆発の危険性を避けるためからである。なお、
パイプ内に導入された霧化した水を含む空気Aw
は、内パイプ６ａと外パイプ６ｂとの空間部分を
通り、下方の回転プロペラ５の内部空間に至り、
ついで内パイプ６ａの内側空間を通り矢印Ｐのよ
うに外部に排出されるが、この間に空気Aw中の
水分が蒸発し、回転撹拌子４，４０，４００はそ
の蒸発潜熱によつて効率良く冷却されることにな
る。なおまた、第５図中、７は外パイプ６ｂを固
定するためのチヤツク、８は回転の動力源たるモ
ータ、９はシールパツキンである。 ここで以上のようなこの発明による銅熔錬用反
射炉によつて焼鉱（カルサイン）を融解した際の
各種データを次表に示す。

【表】 この表の結果からも理解されるように、この発
明にあつては次のような種々の効果を得ることが
できる。 (イ) 高温冶金炉などの融解熱効果率を大幅に向上
させて燃料原単価を低減することができる。 (ロ) 設備が簡単で、同一燃料では増産となる。 (ハ) 固体材料を同量処理するとすれば、燃料を低
減することができ、それにより、たとえば炉内
温度が下がるため炉体（煉瓦など）の浸食が減
少し、炉の寿命が長くなり、また燃焼排ガス量
が減少し、その処理が容易となるなどの他の効
果をも得ることができる。 (ニ) 金属製錬反射炉の場合、未融解物が減少する
のでカラミ中の有用物のロスが減少する。 (ニ) 撹拌子を効率良く冷却することができて長期
に使用することができ、しかも使用時の安全性
に優れる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図はこの種の反射炉を示し、
第１図が正断面図、第２図がその−線に沿う
側断面図、第３図および第４図はそれぞれこの発
明の実施例を示す側断面図、第５図は回転撹拌子
の詳細を示す図である。 ４，４０，４００……回転撹拌子、５……回転
プロペラ、６……支持パイプ部材、６ａ……内パ
イプ、６ｂ……外パイプ、Aw……霧化した水を
含む空気。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 炉内の固体材料を上方から直接加熱する型式
   の反射炉において、炉内の固体材料中に、回転プ
   ロペラとそれを支持する支持パイプ部材とからな
   り、この支持パイプ部材は内パイプと外パイプと
   から形成されてそれぞれの先端部において上記回
   転プロペラの内部空間に連通する２重パイプ構造
   で、この内パイプと外パイプとの間に霧化した水
   を含む空気が導入される回転撹拌子を挿入し、加
   熱融解時、この回転撹拌子によつて前記固体材料
   を混合撹拌するようにしたことを特徴とする反射
   炉。