JPS6196044A - 固体とガスとの点火可能な懸濁物を製造するための装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、固体と１次ガスとの懸濁物（サスペンション
）を略鉛直方向に供給するための供給手段と、この供給
手段を同心的に囲繞する２次ガス通路と、上記懸濁物と
２次ガスとを混合する混合ステージとをそれぞれ具備し
た固体とガスとの点火可能な懸濁物（サスペンション）
を製造するための装置に関する。

〔発明の概要〕

本発明は、固体とガスとの点火可能な）甑濁物を製造す
るための装置において、 固体と１次ガスとの懸濁物を供給するための供給手段を
圧力リリーフ容器として構成し、この圧力リリーフ容器
に、上記固体と１次ガスとの懸濁物を供給するためにこ
の圧カリリ・−フ容器の接線方向に延び且つ略水平方向
の出口開口を有する供給導管を設け、各々がヘンチュリ
・ディフューザから成り且つ互いに直列に接続された２
つの混合ステージを上記圧力リリーフ容器に後続して設
け、第１の上記混合ステージにおいて、２次ガス通路が
ディフューザを同心的に囲繞するように構成し、第２の
上記混合ステージに、冷却室を備えたディフューザ出口
の領域でこの出口をリング状に取り巻き且つ交互に燃料
ガスと酸素とのノズルを有する炎保持型ガスバーナを設
けることにより、簡単な構造で安全且つ確実に運転可能
な懸濁物の製造装置を提供するものである。

〔従来の技術〕

燃焼技術分野においてのみならず冶金プロセスにおいて
も、燃焼されるか或いは化学的に反応させられる固体物
質を、懸濁物つまりサスペンションの形で実際の燃焼室
もしくは反応器に供給することが屡々必要とされる。

この種のサスペンションを生せしめるための屡々バーナ
と称される公知の装置は、均等に入れ子式配置された一
部は不動で一部は可動な供給装置を有しており、この供
給装置は先ず燃料と１次空気との混合物を生ぜしめ、次
いでその混合物を２次空気と合流きせる（ドイツ連邦共
和国特許第８９１　、５９７号明細書）。特に炭塵と空
気とを効果的に混合するため、この公知の装置における
一実施態様では、炭塵の装入に先立って、１次空気パイ
プ内の挿入体により１次空気に旋回運動が与えられ、こ
の旋回によって炭塵装入後に炭塵と空気とのサスペンシ
ョンが形成される。然し乍ら実際には、後から装入され
る炭塵の質量が空気に比して高いために、空気の旋回運
動は著しく軽減されるか或いは殆ど消滅せしめられるの
で、全ての成分を所望の如く有効に混合することは出来
ない。

ガス状の担体内で固体粒子を混合するためのドイツ連邦
共和国特許出願公告第１２９２６３１号明細書から公知
となっている装置においては、対数螺旋の横断面輪郭形
状とアウトレフト開口より大きなインレ・ノド開口とを
有する渦流室が設けられている。極に対して同軸的に延
びアウトレット開口のほぼ横断平面内で終る固体用供給
導管は、このインレフト開口を通って案内される。然し
この装置を使用する場合には、固体が高い鉛直方向運動
成分をもって燃焼乃至反応室内に達し、反応終了前にそ
の室壁に接触するという欠点が生ずる。

処理温度で溶融性の生成物を生せしめる微粒状の固体を
酸素に冨むガス及び場合によりエネルギー担体と共にサ
イクロン室を用いて加熱冶金処理するためのドイツ連邦
共和国特許出願公告第２２５３０７４号明細書から公知
となっている方法においては、硫化物を含む非鉄金属鉱
石又は金属鉱石濃縮物（精鉱）と酸素に冨むガスと場合
によってはエネルギー担体とが、反応温度を下回る温度
でサスペンションとして混合され、逆火を生ぜしめない
速度で鉛直な燃焼区間内に装入され、そこで反応せしめ
られる。このようにして生成され主として溶融性の粒子
を含むサスペンションは、サイクロン室内に装入される
。

特に硫化物を含有する非鉄金属濃縮物の冶金プロセスを
実施するためのドイツ連邦共和国特許出願公開筒３２１
２１００号明細書から公知となっている装置においては
、ガスと固体との混合装置とバーナノズルによりリング
状に囲繞された加速ノズルとを有する略鉛直に配置され
たランスが設けられている。この場合、バーナノズルに
は燃料及び点火混合物用の供給装置が装着されている。

この公知の装置における小型のノズル内では、固体と溶
融物とガスとの異種混合物が精錬炉内の溶融物上に向っ
て音速で供給される。噴射流内における固体の滞留時間
は極めて短いので、充分に反応しなかった粒子流は浴内
で激しく反応し、強力な浴乱流を惹起させめる。この装
置における欠点は、ガスと固体とのサスペンションの混
合が充分に行われない場合があり、又ガス流内での固体
粒子の滞留時間が極端に短いのでこの装置は溶融浴を備
えた反応器においてのみ稼動されうる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明の課題とするところは、点火可能な固体とガスと
のサスペンション、例えば硫化物を含む鉱石濃縮物（精
ｔ）を生せしめるための装置に改良を加えて、特に上述
した如き公知の装置における欠点を除き、簡単な構造で
安全且つ確実な運転が行われうるようにすることにある
。

〔問題点を解決するための手段〕

上記の課題を解決すべく提案された本発明の措置によれ
ば、冒頭に述べた形式の装置において、例えば第１図に
示すように、供給手段が圧力リリーフ容器（２）として
構成され、この圧力リリーフ容器（２）が、固体と１次
ガスとの懸濁物を供給するために上記圧力リリーフ容器
（２）の接線方向に延び且つ略水平方向の出口開口を有
する供給導管（１）を具備しており、各々がベンチュリ
・ディフューザから成り且つ互いに直列に接続された２
つの混合ステージ（Ｉ、ＩＩ）が上記圧力リリーフ容器
（２）に後続しており、第１の上記混合ステージ（Ｉ）
において、２次ガス通路（８）がディフューザ（５，６
，７）を同心的に囲繞しており、第２の上記混合ステー
ジ（ＩＩ）が、冷却室（１８）を備えたディフューザ出
口の領域でこの出口をリング状に取り巻き且つ交互に燃
料ガスと酸素とのノズル（１４，１４ａ）を有する炎保
持型ガスバーナ（Ｇ）を具備している。

点火可能な固体とガスとのサスペンションを生せしめる
のに必要な１次ガス及び２次ガスは、当然のこと乍ら酸
素を含有している。この場合、ガスとして、空気又は酸
素付加された空気もしくは工業的な純酸素を用いること
が可能である。

本発明による装置を用いるならば、この装置内に装入さ
れたガスと固体との点火可能なサスペンションを混合ス
テージで完全に均質化し、第２の混合ステージの出口で
、確実な点火が行なえ且つ固体粒子を燃焼噴射流内で事
実上完全に溶融状態にすることができる。特に炎保持型
ガスバーナは、主として燃料噴射流を自発的に発火させ
、炎を保持し、逆流令頁域で熱エネルギーを強制移送す
るために用いられる。このようにバーナを構成すること
によって、点火プロフィールの円錐を実質的に平坦化す
ることができる。

第１図に示すように、本発明による装置においては、固
体と１次ガスとのサスペンション、例えば複雑な硫化物
を含有する鉱石濃縮物が、供給導管である人口管（１）
を介して例えばサイクロン状の圧力リリーフ容器（２）
内に導入される。この圧力リリーフ容器は、好ましくは
、セラミ・７り例えばコンクリートからなる摩耗防護用
の内層を有している。４０μｍ以下及び４０μｍ乃至１
１０μｍまでの粒度を有する固体が圧力リリーフ容器内
に空気力式に搬入され、この容器内で回転運動（螺旋運
動）が生ぜしめられることによって、固体はサイクロン
状の圧力リリーフ容器（２）を後にする時に、成る程度
の旋回せしめられた状態で接続管（４）から混合ステー
ジ（１）内に投入される。例えばガスと固体とのサスペ
ンションは、毎秒約１５ｍの流動速度で第１の混合ステ
ージのベンチュリ・ディフューザ内に流入する。ベンチ
ュリ・ディフューザとして構成されたこの第１の混合ス
テージ（１）は、好ましくは、収斂した入口開口部（５
）と円筒形の混合区間（６）とディフューザ部分（７）
とから成っている。混合ステージ（Ｉ）のベンチュリ・
ディフューザはフランジ継手を介してサイクロン状の圧
力リリーフ容器（２）に着脱可能に接続されるのが好ま
しい。ベンチュリ・ディフューザにおける収斂した入口
開口部（５）内では、例えばＩ−当たり約１７〜２７ｋ
ｇの固体が装荷されたガス流が加速され、円筒形の混合
区間（６）内では高い乱流度が得られる。本発明による
装置の第１混合ステージ（１）における混合区間（６）
は、例えば直径の約４倍乃至６倍の長さを有しているの
が好ましく、その場合、レイノルズ数Ｒｅ＝１．５〜１
．７　Ｘ　１０’の乱流度が得られる。ディフューザ部
分（７）の開放角度乃至傾斜角度は約３°〜７°である
のが好ましく、この傾斜角度を５°にしておくと最も効
果的であることが実証されている。混合ステージ（１）
における装置部分（５，６，７）は、旋回運動を伴って
装入される固体とガスとのサスペンションを均質化し、
且６つ上記旋回運動を減少させるために用いられる。高
い乱流度は流動軸線に対して横方向への流体粒子運動を
生ぜしめるので、滞留時間を適正なものにし且つガスと
固体との間及び細かい固体粒子と粗い固体粒子との間の
残留相対運動を適宜潤整するならば、混合物流の効果的
な均質化が達成される。混合区間（６）の長さを例えば
その直径の４倍乃至５倍にしておくことによって、収斂
した入口開口部（５）で生ずる渦流乃至噴流分離は、こ
の噴流がディフューザ（７）内に達する前に消滅せしめ
られる。又ディフューザの傾斜角度を小さなものに抑え
てお（ことによって、噴流のひいては密度の不規則性が
回避される。

２次ガス通路（８）は、有利には、ペンドパイプとして
構成されており、その鉛直な部分はディフューザ（７）
を同心的に囲繞する。ディフューザ（７）の出口範囲で
は、好ましくは、２次ガス通路（８）がより小さな直径
を有する円筒形の部分（１０）に移行しており、この場
合、この小さな直径は実質的にディフューザ出口の直径
に等しい。２次ガス通路（８）は、例えば酸素付加され
た空気流のような反応ガス流を導入するために用いられ
る。

混合区間（１０）内への２次ガス通路（８）の横断面移
行部（９）は、好ましくは、横断面寸法の飛躍的な変化
が生じないように、例えば曲面状（凹面乃至凸面状）も
しくは円錐状に構成されている。このような構成様式が
とられているならば、不安定な特性による装荷の不規則
性もしくは不規則な材料流密度を惹起するような固体沈
積が回避される。混合区間（１０）の直径は、顕著な乱
流度、即ちＲｅ＝３〜７Ｘ１０’が得られるように設定
されるのが好ましい。混合区間（１０）の長さを例えば
その直径の５倍乃至８倍に設計し、この混合区間（１０
）を例えば２．５°の小さな勾配で後続のディフューザ
（１１）にスムーズに移行させるという措置は、バーナ
開口（１２）における分離乃至渦流形成を阻止するため
に役立つ。渦流が形成されると、噴流点火における規則
性、例えばディフューザ内への完全な又は選択的に限定
された逆火が惹起され、ひいては燃えのこりのような極
めて不都合な障害が生ずることになる。従って本発明に
よる装置においては、横断面積の移行とテーパ度とディ
フューザ部分（７）の開口直径とを互いに調整して、両
流体つまり２次ガス流と固体及びガスのサスペンション
流とが完全に混合され、混合ステージ（ＩＩ）内での均
質な固体分布が達成されるようにするのが好ましい。本
発明による装置は、有利には、固体とガスとのサスペン
ション流の速度より高い２次ガス流の速度で運転され、
この場合、相対速度が毎秒５〜１５ｍに調節されるのが
好ましい。

本発明による装置においては、好ましくは、第２のベン
チュリ・ディフューザ（１１）が第１のベンチュリ・デ
ィフューザ（７）の後方に鉛直に接続されており、両デ
ィフューザはフランジ部（１０ａ）によって結合されて
いる。この第２のベンチュリ・ディフューザ（１１）は
第２の混合ステージ（ＩＩ）を形成しており、ディフュ
ーザの傾斜角度は好ましくは１．５〜４°、更に好まし
くは２〜３°に設計され、特に効果的な傾斜角度は２．
５°である。ベンチュリ・ディフューザ（１１）の端部
もしくはその出口領域には、このディフューザ出口をリ
ング状に取り囲む炎保持型ガスバーナが設けられている
。リング状に配置されたこのバーナは、燃焼ガス及び酸
素のためのそれぞれ独立した別個の分配パイプ（１６）
を有している。

燃焼ガスと酸素とのためのそれぞれ別個のノズル（１４
，１４ａ）は交互に且つ好ましくは約４０龍のピンチ間
隔をおいて１つのリング円上に同心的に配置されており
、その端縁（１７）に対する距離は約３５〜４０龍であ
るのが好ましい。各ノズルヘッドは供給部材（１５，１
５ａ）にねじにより着脱可能に結合されて良い。供給部
材（１５，１５ａ）は、例えば冷却室（１８）を貫通す
るように延出しており、バーナの上下両面で圧力水に対
して液密に溶接されている。内蔵されたガイドリング（
１９）が、冷却水を均等に分配するために用いられて良
い。リング状の冷却室の高さは、−ｉには１０〜３０ｃ
＋ｎであり、より有利には１５〜２０口である。炎保持
型ガスバーナの材料としては、クロム及びニッケルを含
有する特殊な高級鋼、例えば材料ナンバー４５７１の高
級鋼を用いることができる。このような材料を使用し且
つディフューザ（１１）に冷却室を装備することによっ
て、材料のスケーリング損失に対する十全の防護が達成
される。ベンチュリ・ディフューザ（１１）の出口には
、好ましくは、バーナ開口（１２）の開口平面範囲で且
つこの平面を越えて突出するナイフ・エッジ状の端縁（
１７）が設けられている。

１０〜２０ｍの高さを有するこの突出端縁（１７）は、
バーナ開口の外部のすぐ近くにおける点火開始点を正確
に規定するために用いられる。このような措置がとられ
ることにより、逆流する高温の燃焼ガスと固体及びガス
から成る混合流とが互いに鋭角的にぶつかるので、炎保
持型ガスバーナのリング状底面が固体混合物の堆積作用
を受けることは実質的にない。更に前記の突出端縁（１
７）は、流体が渦流によって乱された場合にベンチュリ
・ディフューザ（１１）からの出口の手前で生じうる不
規則な点火を阻止する。このような点火の不規則性は、
早期の反応及びオーバーヒート並びに燃えのこりなどに
よってディフューザの内面に著しい負荷をかける。

然し乍ら、バーナ開口（１２）の面、バーナの下底面及
び冷却室（１８）のジャケット面のような特に高い熱に
さらされる範囲では、炎保持型ガスバーナの構成要素を
付加的に保護する措置がとられると有利である。この場
合に効果的な保護層の材料としては、例えばコバルト又
はシリコニウムが挙げられ、これらの材料は、例えば銅
又は鉛のように本発明による装置の運転温度でスケーリ
ングを生じたり、固体サスペンションの溶融した成分と
合金を形成したりする傾向を示さない。本発明による装
置の他の構成部品と同じように、突出した端４ｉ（１７
）も全体的に又は部分的にクロム・ニッケル鋼から製作
すると有利である。耐用期間を一層長くするためにこの
端縁（１７）の外部範囲、つまりエツジを、例えばコバ
ルト又はジルコニウムをベースにした材料から成る融解
乃至焼結コーティングで保護しておくと有利である。

なおこれらの材料の選定は、反応噴流内における固体及
び流体成分の熔解能に応じて行われる。

以上のような有利な構成様式においては、材料が本発明
による装置の運転条件、例えば高い運転温度及び毎秒約
１９〜２８ｍの混合物流流出速度のもとでも損傷を受け
ることなく使用される。

本発明の更に好ましい実施態様によれば、炎保持型ガス
バーナ又はその装置全体が、それ自体は公知の鉛直な燃
焼室（１３）の上縁部にフランジ継手（１３ａ）を介し
て飛躍的な移行部を形成するように着座している一方、
この燃焼室の下縁部は公知の形式により水平な溶融サイ
クロン室上に固定的に着座している。燃焼室（１３）の
長さは、所謂「濃縮物バーナ」のサイズ如何によって決
まり、その値は最高炎温度の点からバーナ開口までの距
＃Ｘが小さければ小さいほど短かくされる。

なおこの距離Ｘは次の関・係式によって決まる。

なお式中、 ｆ：関数 −Ａ　＝バーナ開口における流出速度 ｄ＾　：バーナ開口の直径 ｋ　：バーナ係数 である。

例えば所定の銅濃縮物が毎時約８を装入される場合には
、燃焼室の長さは約１８０ａｎとされる。

生産単位が大きくなる（即ち、濃縮物バーナが大きくな
る）につれて、ｄＡの値は大きくなり、炎長さＸと燃焼
室長さとは小さくなる。サイクロン室は、通常約１ｍの
長さで約９５ｃ＋ｎの直径を有する。

本発明の更に別の実施態様によれば、第２図に示すよう
に、燃焼室（１３）の入口開口範囲に点火バーナとして
水平なサイクロン室（２ｏ）内に作用するそれ自体は公
知の２字型予混合バーナが設けられる。この点火バーナ
は、水平に位置するサイクロン室の底面内、又は有利に
はそのサイクロンのジャケット内に取付けられており、
その噴射軸線はサイクロン室の下位内壁に向けられる。

この点火バーナ（２３）を点火するために、不定形耐火
物から成るフードの内部に点火プラグ（２９）が設けら
れる。このフードから流出する安定した炎の噴流は、飛
躍的に拡開している円筒形の燃焼通路（２４）内に案内
される。

本発明の特に有利な実施態様によれば、２字型予混合バ
ーナ（２３）が点火通路（２４）内に軸線方向の高圧全
噴射ノズル（２５）を有している。

この高圧全噴射ノズル（２５）内には、例えばオイルの
ような還元作用のある液状媒体が装入され、これが予混
合バーナ（２３）のガス燃焼流を貫通してサイクロン室
内に噴射される。還元剤は発生したスラグを公知の方法
で還元するために用いられ、この場合、特に有利には、
スラグがサイクロン室からの溶融物排出前に、通常形式
で後接続された中間容器内で還元される。このようにノ
ズルが配されているならば、ノズルを、まだ点火されて
いないガスと空気との流れによって冷却し、分解プロセ
スによるノズルの損傷を回避することが出来る。炎の監
視は中央の接続管（２８）に光学装置を設けることによ
って行われ得る。更に点火バーナ（２３）は、確実な溶
融作用を補償するために他の全てのバーナと関連して作
動するように制御することが可能である。

サイクロンの内壁に沿って形成される溶融物薄膜は、そ
れ自体公知の様式で再処理される。即ち、補集された溶
融物薄膜はサイクロン室の出口に沿って出口スリットか
ら噴流として２次処理室内に送られ、次いで鉛直なシュ
ートを介して前置炉内に達する。この前置炉内では、例
えば石及びスラグのような異なる比重の溶融成分が分離
され、別個に排出される。

本発明による装置は多数の固形物質を処理するのに用い
ることが可能であり、特に、硫化物を含む非鉄金属又は
非鉄金属濃縮物及び硫化物を含む鉄鉱石又は鉄鉱石濃縮
物を処理するのに適している。本発明による装置が最も
適しているのは、酸化物を含む、場合によっては予還元
された鉄鉱石又は鉄鉱石濃縮物の処理、並びに冶金プロ
セスにおける中間生成物の処理である。

〔実施例〕

次に添付図面に示した実施例につき本発明を更に詳細に
説明する。

第１図に示す装置において、使用される固体とガスとの
サスペンションは入口管１から圧力リリーフ容器２内に
装入される。この圧力リリーフ容器２・は円錐部分３と
接続管である円筒部分４とを有しており、接続管部分４
はフランジ部４ａを介して混合ステージＩに接続されて
いる。この混合ステージＩは、収斂部分５と円筒形の混
合区間６とディフューザ部分７とを有するベンチュリ・
ディフューザから構成されており、このベンチュリ・デ
ィフューザは２次ガス通路８によって同心的に囲繞され
ている。２次ガス通路８は、移行部９を経て減径された
円筒形の混合区間１０に結合されたペンドパイプとして
構成されている。混合ステージＩはフランジ部１０ａを
介して混合ステージＨに接続されている。ベンチュリ・
ディフューザ１１はその出口部分にリング状の炎保持型
ガスバーナＧを備えている。この炎保持型ガスバーナＧ
は、燃焼ガスと酸素とのためのそれぞれ別個の分配パイ
プ１６を有しており、分配パイプ１６は矢張り燃焼ガス
と酸素とに用いるそれぞれ別個の供給パイプ１５．１５
ａに接続されている。各供給パイプ１５．１５ａは、そ
の出口において、ノズル１４．１４ａにねじを介して交
換可能に接続されている。符号１７はリング状の端縁を
示す。冷却室１８は、圧力下にある冷却水を均等に分配
するための内蔵されたガイドリング１，９を有している
。バーナはフランジ部１３ａを介して燃焼室１３上に着
座しており、バーナ開口１２は移行部なしに燃焼室１３
内に開口している。

第２図に、水平状のサイクロン室２０内への燃焼室１３
の移行部乃至出口開口を示す。この出口開口の範囲で、
点火通路２４を有する２家型予混合バーナ２３がサイク
ロン室２１のシリンダ状底部２２内に組込まれている。

このバーナ２３の噴射流方向２７はサイクロン室の下位
内壁に向けられている。点火プラグ２９は、ガス混合物
２８と、全噴射ノズル２５を経て流出する液状燃料流２
６との点火を行う。

具体例 ７．０００　ｋｇ／　ｈの銅濃縮物を、前接続されたバ
ンカー、乾燥、配量及び混合プラントから担体ガスとし
ての３９０ｎ？の１次空気と共に搬送パイプラインを介
し、て圧力リリーフ容器２の入口管ｌに供給した。

濃縮物は、重量％で、 Ｃｕ＝２１〜２３％ Ｆｅ＝２２〜２５％ ５＝３０〜３３％ Ｚｒ＋−７〜ｌＯ％ Ｐｂ＝６〜９％ ５ｉ０２＝１％ の組成を有し、０．５〜１００μｍの粒度で且つその５
３％の部分が１５〜ｌＯＯμｍの範囲内にあり、０．１
〜０．３％の残留湿度を有していた。

スラグ形成材料として、砂の形のＳｉＯ□が、入口管１
内へ装入される前の濃縮物と空気との流れに毎時１．３
ｔの割合で供給され、生成され６ＦｅＯがスラグ内で結
合される。このために、０．１％の残留湿度と０．７ｍ
ｍまでの粒度とを有する砂が用いられた。

７．０００　ｋｇ／　ｈの濃縮物と１，３００　ｋｇ／
　ｈの砂と３５Ｏｎ？／ｈの搬送空気とから成る流体は
、人口管１を介して圧力リリーフ容器２内に達し、そこ
から収斂部分５を経て混合ステージ■の混合区間６に流
入し、噴流はそこで毎秒３９ｍの速度に加速された。こ
の場合に選定された混合区間６の直径では、乱流度の値
（レイノルズ数）　Ｒｅが１．６７Ｘ１０’に達した。

混合区間の長さ対直径の比（Ｌ：Ｄ）は５であった。次
いでこの噴流は、半径１００ｎで無段構成された移行部
を経て混合区間６からディフューザ７へ移行された。デ
ィフューザ７の傾斜角度は５°であり、最大直径は９５
ｍであった。

均質化された流体噴流はベンチュリ・ディフューザ７か
ら例えば毎秒１５．９ｍの速度で流出し、２次ガス通路
８内の６００ｍ／ｈの空気と１，８００　ｒｒｒ／ｈの
酸素とから成る２次流混合物と共にベンチュリ混合ステ
ージ■の混合区間１０における捕捉部分内に流入された
。

ディフューザ７から流出する噴流と２次ガス通路８内で
この噴流を取巻く２次流との間の相対速度は、毎秒９．
３ｍであった。

両流体の混合は、７０．５ｍ／ｓの平均噴流速度、アス
ペクト比Ｌ：Ｄ＝５．４　、Ｒｅ＝６Ｘ１０’の当初乱
流度で、混合区間１０内において行われた。

次いでこの噴流混合物は、混合ステージＨのディフュー
ザ１１内と移行された。噴流の分離を回避するため、デ
ィフューザ１１は２．５°の傾斜角度を有していた。バ
ーナ開口１２からはまだ点火されていない流体噴流が毎
秒１８．５ｍの平均速度で渦流なしに流出した。

バーナ開口１２では２３０鶴である直径が燃焼室１３で
は５００鉗の直径に飛躍的に増大し、均質化されて流出
する噴流が軸方向に方向づけられることに基いて、高温
の燃焼生成物とガスとの外部逆流が生じ、このことが端
縁１７のすぐ近くに位置する炎保持装置１４．１４ａの
作用と相俟って流体噴流の完全な点火を捉す。

炎保持のために用いられる燃料は天然ガスであり、その
量は、６，０００〜１０，０００ｋｇ／　ｈの濃縮物装
入量につき約３０ｒｒｒである。バーナ開口１２の範囲
では、均質化された流体噴流が渦流を生ずることなく端
縁１７から流出し、その際ディフューザ１１の端部にお
けるディフューザ内壁の境界層範囲で分離乃至渦流形成
が生ずることはない。

方向づけられた噴流は鋭角的に端縁１７を越え且つ炎保
持バーナにより強化された端縁周辺の反応性の高い逆流
に対して相対的に移動しながら、燃焼室１３内に自由に
進入する。バーナ開口における毎秒１８．５ｍの噴流流
出速度と固体反応物の飛躍とを考慮するならば、第３図
に示すような燃焼室１３内への入口範囲における点火プ
ロフィールが生ずるであろう。バーナ開口１２から燃焼
室１３への移行部横断面の飛躍的増大と燃焼反応とに基
いて、反応性固体粒子の一部は、冷却された燃焼室壁の
方向に偏向され、本実施例による装置構成において略完
全に反応して溶融した状態で燃焼室壁に衝突する。燃焼
室壁に沿って流れる溶融物薄膜は凝固して、燃焼室壁の
冷却パイプへの伝熱に依存した厚さにまで達し、冷却パ
イプジャケット上に保護層を形成する。縁部を通る溶融
物は残らずこの凝固した層に沿って流れ、所望の安定度
でサイクロン容器方向に移動する。

完全に燃え尽きるまでの燃焼（所謂バーンアップ）は、
第４図のダイアグラムに示すように燃焼室内で行われる
が、この場合、噴流は短い行程Ｘで１　、６４０°Ｃの
最高温度に達し、その直後にガス相と溶融相との分離の
ために接線方向でサイクロン室２０内に進入する。

上述した例では点火−燃焼プロセスが自動的に行われる
が、僅かな反応熱しか持たない混合物を処理する場合に
は、入口管１から付加的に、例えば炭塵のような燃料が
供給される。

反応プラントの冷却された壁を介して放出される反応熱
は、１ｔの濃縮物につき約０．９〜１ｔの蒸気（６０バ
ール）を発生するのに用いられる。

サイクロン容器２０から放出された生成物は以下の通り
であった。

銅鍍組成（重量％） Ｃｕ＝７３．５％ Ｐｂ　＝　２．０　％ Ｆｅ＝２．０　％ Ｓ　＝２１．６％ Ｚｎ＝０．９％ スラグ組成物（重量％） Ｃｕ＝１．９％ Ｐｂ＝１．８％ Ｚｎ　−８，０％ Ｆｅ−３７，０％ ５ｉＯｚ＝３１．０％ 銅鍍−及びスラグは共に１　、３００℃の溶融温度で横
型サイクロン容器の下部範囲から排出された。

サイクロン容器２０から軸方向に流出する廃ガスは、１
　、３２０℃の温度を有し、５６％のＳＯ，と５％の残
留酸素とを含んでいた。

酸化物及び硫化物を含む煙道ダストはこの廃ガスに連行
されて排出され、その組成（重量％）は次の通りであっ
た。

Ｃｕ＝６％ Ｐｂ＝１６％ Ｚｎ＝２４％ ５＝１４％ Ｆｅ＝４％ サイクロン容器壁２２内に配置された炎監視用のパイロ
ットバーナ２３は、溶融工程中における溶融装置全体の
点火及び炎の状態を申分ないものに維持するため、並び
に１　、２００℃の炉室温度にまで加熱される加熱工程
中における天然ガス炎の点火及び監視のために用いられ
る。加熱を行う際には、炎保持型ガスバーナＧのガスノ
ズルが酸素を含まない１５０ｒ／／ｈまでの天然ガスで
稼動される。その際に必要とされる酸素は、２次ガス通
路８と混合区間１０とディフューザ１１とを介して空気
の形で燃焼室１３に供給される。

２家型予混合バーナ２３は高圧全噴射ノズルを備えてお
り、このノズルはサイクロン２０の溶融領域での還元を
行うために、例えばオイルのような還元剤で作動される
。

〔発明の効果〕

本発明による装置は、特に硫化物を含む非鉄金属鉱石又
は硫化物を含む非鉄金属鉱石濃縮物を加熱冶金処理する
のに適している。本発明による装置を用いるならば、バ
ーナ開口から短い距離をおいて小さな炎長さ及び高い炎
温度で、混合ステージから流出する混合物流の迅速かつ
完全な点火を実施することが出来る。従って、毎秒３０
ｍを下回る従来公知の噴射流速度範囲内でも、固体粒子
は事実上完全に溶融状態に移行せしめられる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例による装置の概略縦断面図、
第２図は上記装置の下部構造としての燃焼室及びサイク
ロン室を示す拡大縦断面図、第３図は上記装置における
点火ケロフィールを示す概略図、第４図は燃焼室内にお
ける燃焼経過を示すグラフである。 なお図面に用いた符号において、 ２−−−−−−−−−−−−−−−−−−一圧カリリー
フ容器６−−−−−−−−−−−−−−−−一混合区間
？−−−−−−−−−−−−−一一一−ベンチュリ・デ
ィフューザ８−−−−−−−〜−−−−２次ガス通路１
０−−−−−−−・−一−−−・−混合区間１１−・−
−−−−−ｍ−−−−−・−ベンチュリ・ディフューザ
１２−−−−−・・・・・−−一−−−−・バーナ開口
１３−−−−−−・−・−・・・・・・燃焼室１７−・
・−・−一−−−−−−・一端縁２０−−−−−−−・
・・・−−−−−−−サイクロン室である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、固体と１次ガスとの懸濁物を略鉛直方向に供給する
   ための供給手段と、この供給手段を同心的に囲繞する２
   次ガス通路と、上記懸濁物と２次ガスとを混合する混合
   ステージとをそれぞれ具備した固体とガスとの点火可能
   な懸濁物を製造するための装置において、 上記供給手段が圧力リリーフ容器（２）として構成され
   、この圧力リリーフ容器（２）が、上記固体と１次ガス
   との懸濁物を供給するために上記圧力リリーフ容器（２
   ）の接線方向に延び且つ略水平方向の出口開口を有する
   供給導管（１）を具備しており、 各々がベンチュリ・ディフューザから成り且つ互いに直
   列に接続された２つの混合ステージ（ I 、II）が上記
   圧力リリーフ容器（２）に後続しており、 第１の上記混合ステージ（ I ）において、上記２次ガ
   ス通路（８）がディフューザ（５、６、７）を同心的に
   囲繞しており、 第２の上記混合ステージ（II）が、冷却室（１８）を備
   えたディフューザ出口の領域でこの出口をリング状に取
   り巻き且つ交互に燃料ガスと酸素とのノズル（１４、１
   ４ａ）を有する炎保持型ガスバーナ（Ｇ）を具備するこ
   とを特徴とする装置。 ２、圧力リリーフ容器（２）及び各混合ステージ（ I
   、II）がフランジ部（４ａ、１０ａ）を介して互いに接
   続されていることを特徴とする特許請求の範囲第１項に
   記載の装置。 ３、２次ガス通路（８）が供給手段のディフューザ出口
   （７）の範囲でより小さな直径を有する円筒形の部分（
   １０）に移行しており、その直径が実質的に上記ディフ
   ューザ出口（７）の直径に等しいことを特徴とする特許
   請求の範囲第１項又は第２項に記載の装置。 ４、第２の混合ステージ（II）におけるディフューザ出
   口が、バーナ開口の範囲でその開口平面から突出するナ
   イフ・エッジ状の端縁（１７）を具備していることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項〜第３項のいずれか１項
   に記載の装置。 ５、バーナ（Ｇ）もしくはバーナ装置全体がフランジ継
   手（１３ａ）により鉛直な燃焼室（１３）の上縁部に着
   座されていることを特徴とする特許請求の範囲第１項〜
   第４項のいずれか１項に記載の装置。 ６、燃焼室（１３）の下縁部が水平な溶融サイクロン室
   （２０）の上に着座されていることを特徴とする特許請
   求の範囲第１項〜第５項のいずれか１項に記載の装置。 ７、燃焼室（１３）の出口開口範囲で、水平なサイクロ
   ン室（２０）の底面ジャケット内に２室型予混合バーナ
   （２３）が組み込まれており、そのバーナ軸線が上記サ
   イクロン室（２０）の下位の内壁に向けられていること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項〜第６項のいずれか
   １項に記載の装置。 ８、予混合バーナ（２３）が点火通路（２４）の内部に
   高圧全噴射ノズル（２５）を付加的に備えていることを
   特徴とする特許請求の範囲第７項に記載の装置。