JPS62161930A - 自溶炉の操業方法 - 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〕 本発明は銅、ニッケル等の主として硫化物精鉱を溶錬し
て目的とする金属を濃縮して鋏とし、鉱石中の脈石類及
び鉄の一部は暖を形成する自溶炉の操業の制御方法に関
するものである。

〔従来の技術〕

銅鉱石を処理する自溶炉の操業では銅の硫化物精鉱、鋼
滓、煙灰、溶剤など原料の組成を分析して求め、これら
の原料を使用して生産する鋏の目標Ｏｕ金含有を定め、
この値から皺の８％、Ｆｅ％などを推定する。溶剤とし
ては一般に珪酸鉱のみを使用するが、鉄中の珪酸量に対
するＦｅ　ｆｆｉの比率を設定し、物量平衡計算から重
量、鉄量、溶剤量を計算する。また鋏及び暖の生成に必
要なＦｅやＳなどの反応に要する酸素量を算出する。

一方反応温度や鼓と暖の分離や炉からの取り出し等操業
上鏝も望ましいと考えられる目標被温度を設定し、これ
に対応するシャフト部温度を維持するのに必要な補助燃
料のシャフト部への供給量を原料の反応熱、補助燃料燃
焼熱、送風空気その他の顕熱、シャフト部放熱量等の熱
収支を計算して求める。この補助燃料の燃焼に必要な空
気量を算出し、これに原料の反応に必要な空気量を加え
てシャフト部へ送風する理論空気量を算出する。

そしてこれらの計算値を基準としてシャフト部への供給
燃料量及び空気量を制御する。

従って原料装入量の変更、処理鉱石銘柄の変更、調合比
率の変更、産出鍼の目標Ｏｕ％の変更等の計算基礎の変
更があった場合には、これらに対応して送風空気量も変
わり、供給する補助燃料量も変わる。

又、これらの計算根拠の変更がない場合であっでも実操
業においては暖のＦｅ％／ｓ１０％の比や、皺のＣｕ％
、産出する皺の温度が目標値から偏差を生じ、これをそ
のま＼放置すると、自溶炉操業を阻害するようになる。

従って、これらの偏差が生じた場合に目標値に近ずける
ように出願人は、特願昭４９−１７５４６号の自溶炉の
操業における溶剤装入量の調整法を出願し、また生成皺
組成の調節法としては特願昭４９−１３２８７７号を、
更に産出披の温度を調節するための方法として特願昭４
９−１７５４８号の自溶炉の操業におけるシャフト部供
給燃料量の調節法を出願した。

然しなから、これらの調節方法は物質収支と熱収支計算
とを独立に計算を行なっており、また物質収支計算にお
いてもｃｕ、　Ｆｅｓ　ｓ等の被及び暖への分配率や品
位などを過去の操業結果に基すいて一定の値、または一
定の分配率もしくはｍａｕ％の函数として計算を行なっ
ていた。

例えば原料中のＣｕ分は媛中のＣｕを０．８％に一定、
原料中のＳは接電のＳを０．８％に一定、■中のＳは■
中の０１）％の函数、残りのＳは煙灰の発生量と装入量
の差量中のＳを考慮する以外は全部ＳＯとなる。原料中
のＦｅは被中のＦｅ０１Ｆ’ｅ　Ｏの含量は一定、また
接電のＦｅ　Ｏ量もシャフト部温度に拘らず一定として
計算を行なっていた。

近時酸素富化操業が行なわれるようになった為、送風中
の酸素濃度によっても暖中のＦｅ　Ｏの含有量も変化す
るようになった。

また従来における物質収支計算や熱収支計算においては
送風空気中の酸素はほぼその全量が反応に与って、例え
ば補助燃料中の炭素はすべてＣＯ□のみが生成すると仮
定して計算を行なっていた為、原料、反応用空気燃料の
量及び組成が定まると産出物である皺、暖及びガスの量
及び組成並びに反応温度が求められる。このようにして
行なわれる計算方法が実操業の炉に適用できるかは計算
結果と実操業の結果とを比較して判定されるべきである
が、自溶炉操業では鍼のＣｕ％の比較を第一に行なう。

しかしながら上述の仮定による計算には実際上無理があ
り、反応空気中の酸素は完全には反応に与らないので従
来の仮定による計算では実操業で得られる皺のＣｕ％よ
りも更に酸化反応が進んだ状態のＣｕ％の高い皺が得ら
れるような計算値が得られることが多く、またこの反対
に原料中に含有される固体状態の酸素量の推定が極端に
少ないときには、反応空気中の酸素が完全に反応したと
きよりも更に酸素量が多く存在することになって計算上
の鼓Ｃｕ％よりも実操業における銭Ｃｕ％の方が高くな
ることもあり、従来の計算では実操業結果とは一致しな
いことが多かった。又、原料中に含まれている少量の成
分のすべてについてこれらの計算を行なうことは、計算
に必要な熱力学的データーが不足しているため実質上不
可能であり、これらのデーターの既知の成分のみについ
て計算を行なう場合には計算によって求まる劃り媛ｆｆ
ｉが実操業による量よりも少ないと云うような種々の問
題点があった。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明は自溶炉の操業における皺のＣｕ％、シャフト部
温度、媛の組成等を所望の値に保つための操業の諸元を
必要以上の変動を与えることなく、速やかに安定するよ
う、且つ鍼のＣｕ％並びにシャフト部温度についての細
かい偏りを微調整することのできる計算方法を提供しよ
うとするものである。

〔問題点を解決するための手段〕

発明者等は自溶炉シャフト部内の反応における熱バラン
ス、酸素バランスを考えた場合に鉱石や補助燃料がシャ
フト部内で通常考えられる安定な酸化物形態（例えばＣ
！Ｏ，ＨＯ，Ｓｏ）のみになるように燃焼したとして計
算すると、酸素は実操業における送風中の酸素量の方が
ずっと少なく、送風が持ち込む酸素以外にかなりの量の
フリーエヤーが炉内に入ったと考えざるを得ず、またシ
ャフト内の温度は実測値より計算値の方がかなり高いこ
ととなって実操業とかなりのへだたりが生じていたこと
、又一方自溶炉シャフト部出口部におけるシャフト部排
ガス中の酸素濃度の測定からシャフト部出口においては
未反応の酸素が存在すること等の点から、平衡論に基ず
く計算に装入物中の酸素が一部分は不活性成分として全
く反応に寄与しないものがあり、この割合は操業条件そ
の他により若干変動するものであるとの考えを導入して
本発明に到達した。

即ち、本発明は自溶炉の操業を特許請求の範囲に記載し
たような計算方法によって求めた反応気体量、燃料量、
溶剤量等に従って操業し、また目標とするＳ　ＣＵ重量
％、産出皺の温度に偏差を生じたときに修正を行なうよ
うにしたものである。

以下本発明を更に詳細に説明する。

この発明の計算に用いる成分としては装入側としては（
！ｕ　％　Ｆｅ　ｓ　Ｓを主成分とする銅硫化精鉱、鋼
滓類、経返し煙灰、ＳｉＯを主成分とする溶剤、燃料と
して重油あるいは微粉炭、反応用気体として空気又は酸
素富化空気があり、銅硫化精鉱などの固形装入物中には
、その他の不純物又は有価物元素としてＣ＆％　Ｍｇ、
　Ｐｂｓ　Ｚｎｓ　Ａ８％　Ｓｂなどがあるが物質収支
計算上主要な部分を占めるＣｕ）　５ＳＦｅ、０、Ｓｌ
、Ｃ，ＨＸＮの少なくとも８ケの元素を対象として取り
上げたにの他に装入物側に比較的多量に含有される元素
で熱力学的データー等が揃っている場合には計算対象と
して取り上げても良い。

原料装入物及び燃料中のその他の元素の取扱い方として
は前記したＯｕ、　Ｓ、　Ｐａ、　０２Ｓ１、Ｃ！、　
Ｈ，Ｎ以外の不純物又は有価物元素の（！ａＳＭｇ、　
Ｐｂ、　Ｚｎ、Ａｓ５Ｓｂ等は個々の含有量は少ない゛
が、これらその他の元素の合計量としてはかなりの量を
占め、これらの物量を無視しては全体の物量バランスが
とれない。これらその他の元素は計算に必要な熱力学的
データーも少なく、特別に組成の異する鉱石を使用せず
通常の鉱石を使用する場合は、これらその他の元素はガ
ス、銹、皺への分配率はほぼ一定と考えても支障がない
。使用する鉱石の種類によってＰｂ、　Ｚｎ等の揮発成
分を多く含む場合にはガスへの分配率が若干高くなるこ
とも考慮することが必要である。更に熱力学的データー
の揃っている元素については計算対象元素に加えると精
度向上に寄与することは勿論である。

送風空気又は酸素富化空気中の酸素と原料装入物、燃料
中に含まれる酸素の合計即ち、装入物全体に含まれる酸
素が反応に与る割合、即ち酸素効率ηは通常９０〜９５
％であり、未反応の酸素は不活性成分として考えて計算
すると計算によって得られる披Ｃｕ％を目標値に一致さ
せるような平衡計算が可能となり都合が良い。

反応生成物の■、■、ガス中の各々の構成成分は安定に
存在する化合物として鼓はＣｕ　Ｓ、　ＦｅＳ、Ｆｅ０
１ＦｅＯ１原料装入物及び燃料中のその他の元素化合物
の集合体。雛はＯｕ　Ｓ、　Ｆｅ５ｓ　Ｆｅｏ、Ｆｅ　
Ｏ１ＳｉＯＳ（：！ｕ　Ｏ１原料装入物及び燃料中のそ
の他の元素化合物の集合体。ガスは５ＸＳＯ１ＣＯ１Ｃ
０２、ＨＳＨＯ，Ｎ、反応に与ったＯ２、反応に与らな
い０、原料装入物及び燃料中のその他の元素化合物の集
合体を夫々選んだ。これらを選択したのは銅製錬の披、
暖を構成する基本元素はＣ！ｕ　ｓ　Ｓ　Ｎ　Ｆｅ　％
０、Ｓｌの５元素であり、これらの元素によって構成さ
れる化合物中安定に存在するものは冶金熱力学的には前
記したものを取り上げれば十分であり、またガス相の構
成成分としては銅製錬が酸化反応であるため、可燃性元
素については安定な酸化物形態のＨＯ，Ｃｏ、Ｓｏ　　
と次に安定な形態のＨ２，ＣＯ１Ｓ　を取り上げれば十
分である。

次に独立変数の選び方であるが、物質収支計算を対象と
した構成元素の種類と同数（原料装入物及び燃料中のそ
の他の元素を三元素と考え、このうち−元素は鋏のみ、
−元素は鍼のみ、残りの一元素はガスのみへ行くと考え
る）で、且つすべての構成元素を含むように選べば良い
が、好ましくは次のように選ぶのが良い。即ち、鍼、媛
、ガスの複数の相にまたがって分配する例えばＣｕ　Ｓ
Ｓ　％Ｆｅ５０のような元素については、各相において
多量に存在する化合物を各相から一ケ又は二ヶ拾い出し
、その化合物を構成する元素の中から、その化合物を代
表する元素を重複しないように独立変数に選定する。ま
た例えばＮ、　Ｓｉ、Ｃ，Ｈのような元素のうち存在す
る化合物形態が一つしかない単一の相にのみ存在するＮ
、Ｓｉのような元素はその化合物を必ず独立変数に選定
し、更に存在する化合物形態が２種類以上あるＣ、Ｈの
ような元素についてはどちらか一方の化合物を独立変数
に選定する。

このようにすると物質収支計算上対象とした元素の数と
同数で、全ての構成元素を含むような化合物を独立変数
として選定でき、このようにして選んだ化合物が独立変
数として作用することは、以下に述べるように、独立変
数として選んだ以外の反応生成物各相の構成成分として
とり上げた化合物（従属変数となるべきもの）が独立変
数に選んだ化合物のみを用いた反応式で表わされること
で確かめられる。

例えば独立変数として 皺からはＯｕ　Ｓ　Ｎ　ＦｅＳ　ｓ原料装入物、及び燃
料中のその他の元素の化合物の集合体、 暖からはＦｅ０１Ｓ１０、原料装入物、及び燃料中のそ
の他の元素の化合物の集合体、 ガスからはＳｏ、Ｈ，Ｇ！Ｏ，Ｎ、原料装入物、及び燃
料中のその他の元素の化合物の集合体、企選定すると物
質収支計算上対象とした元素Ｃｕ５８％　Ｆ’ｓ、　０
％　Ｓｉ、Ｃｚ　Ｈ％　Ｎ　％その他の元素の化合物の
集合体３元素、合計１）と同数のものが選定できたこと
になる。

前記したように独立変数を選定すると反応生成物を構成
する化合物中の残りの化合物（従属変数）は以下の式に
よって独立変数のみで表現できる。

Ｆｅ０（ｓ）＝　Ｆｅ部ｍｌ　　　　　　　　　　　　
　　　　　　（１＋＋ｏ／３ＦｅＯ（ｓ）＋＋／３　Ｓ
ｏ　　（ｇ）＝Ｆｅ　　Ｏ（ｍ）−）−ｎ／３ＦｅＳ（
ｍ）　　　（２１＋２／３ＦｅＳ（ｓ）十＋／３ＳＯ（
ｇ）＝Ｆｅ　　Ｏ（ｓ）＋＋／ａｐｅｓ（ｍ）　　　（
３１Ｃｕ　Ｓ（ｍ）＋　Ｆｅ０（ｓ）＝　Ｃｕ　０（ｓ
）＋　ＦｅＳ（ｍ）　　　　　　　　　　　（４）Ｃｕ
　　Ｓ（ｍ）＝Ｃｕ　５（ｓ）　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　（５）Ｆｅ　Ｓ　（ｍ）＝　Ｆｅ
　Ｓ　（ｓ）　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　（６）２／３Ｆｅｏ（ｓ）＋２／３Ｓｏ　　（
ｇ）＝Ｏ（ｇ）＋２／３ＦｅＳ（ｍ）　　　　　　（７
）２　　−ヱーー ｎ／３ＦｅＳ（ｍ）＋２／３ＳＯ（ｇ）＝ｎ／３Ｆｅｏ
（ｓ）＋Ｓ　　（ｇ）　　　　　　（８）１／３　Ｆｅ
０（ｓ）−１−１／３　Ｓｏ　　（ｇ）＋　Ｃ！Ｏ（ｇ
）＝　Ｉ／３　ＦｅＳ（ｍ）＋　（！Ｏ（ｇ）　（９）
＋／３ＦｅＯ（ｓ）−１−１／３　Ｓｏ　　（ｇ）＋　
Ｈ（ｇ）＝　ＨＯ（ｇ）十＋／３ＦｅＳ（ｍ）　ＱＯ２
、（１）〜００）式で（ｍ）、（８）、（ｇ）は夫々鋏
、暖、ガス相に含有される化合物を示し、アンダーライ
ンは従属変数となる化合物を示す。

（反応に与らない酸素） 装入物として供給された全酸素、即ち反応用気体中に含
まれる酸素及び固体原料、燃料中等に含有される酸素の
合計量は、反応に与る酸素と反応に与らない酸素とに分
けて計算する。この分は方は平衡計算によって求められ
る鎖中Ｃｕ％が実績値に一致するように行なわれる。

こ＼で反応に与らない酸素は全量ガス相に分配させ、他
の元素とは恰も不活性元素のように全く反応しないもの
として扱うが、その分子量は通常の酸素と同様に３２と
して扱う。

（原料装入物及び燃料中のその他の元素の化合物の集合
体） 物質収支計算を完結させるためには主要元素として採り
上げたＣ！ｕｓ　３％　Ｆ’ｅｓ　０１Ｓ１、Ｏ，Ｈ，
Ｎ以外のその他の元素についても平衡計算に取り入れる
ことが必要となる。この場合、一般にその他の元素の化
合物の集合体はガス、鑑、皺の３相へ分配されるので、
これら各相への分配比を実績値に基づいて計算の前提条
件として定めると共に、各相のその他の元素の含有率の
分析値に基づいて平均原子量を決定すると取扱いが簡単
となる。

換言するとその他の元素の化合物の集合体は３つの仮定
元素ＡＳＢ、Ｏから成るものと見做し、元素Ａは恰も窒
素と同じ挙動をするように全てガス相に入り、元素Ｂは
恰もＳｉＯと同じ挙動をするように全て鉄相へ入り、元
素Ｃは全て波相に入るとして取扱う。低温で蒸気圧の高
い元素が少ない場合には仮定元素Ａの存在はないものと
考えてもよく、又排ガス中にダストとして持去られる各
種元素は夫々皺、暖が固体微粒子として飛散したとして
取扱う。

本発明の実施例ではその他の元素の化合物の集合体のガ
ス、暖、鋏への分配の比率、即ち前記仮定元素Ａ、Ｂ、
Ｃの重量比をＯニア：２として計算を行なっており、こ
のときの仮定元素Ｂ、Ｃの原子量は夫々７１．６９とし
て平衡計算を行なっている。

（物質収支式） 原料装入物、燃料、反応用気体等として自溶炉に供給さ
れた元素は皺、鋳、ガス等からなる反応生成物として炉
から排出されて炉に供給される元素のモル数と排出する
元素のモル数はバランスする〇 一般的に述べると、 １’Ｌ’１　；元素１の装入総モル数 九１（ｓ）　；元素１の鉄中に存在するモル数のように
して表わすと例えばＯｕ　％　Ｆｅについては夫々 筋ｕ　＝　２ｆｔｏｕ８（ｍ）＋２７１ｏｕ８６３）＋
２１）゜。ｏ　（ｓ）　　（＋　’）””Ｆｅ　Ｏ（ｓ
）　　　　　　　　　’　Ｑ２＋反応生成物中ガスにし
か存在しない炭素についてはとして収支計算が行なわれ
る。

（ΔＧ０の計算例） 本発明の計算に用いられる化合物の標帛生成自由エネル
ギーΔＧ０変化弐〇（イ） △ｏ０＝　Ａ　＋　ＢＴｌｏｇＴ　＋　ＣＴ　ｃａ／／
ｍｏｔ（１４）の係数を第１表に示す。

第１表 生成物　　　Ａ　　　Ｅ　　　　Ｃ Ｃ！Ｏ−’−２６７００　０　−２０．９５ｃｏ　　　
−９４２０００−０，２ ＨＯ−５８９０００１３，１ Ｓｏ　　　−８６５７００１７，３０ Ｓｏ　　　−６５５００−１，３５ ＦｅＯ−５４８９００１０，５５ Ｆｅ　Ｏ−２６０８７００７２，２４ ０ｕ　Ｏ−２８９２００８，２６ ＣｕＳ　　−２５４６００３，０ ＦｅＳ　　−２８４７６０９，１４ 第１表の値を使って（２）式のΔＧ０を求める。

Ｆ’ｅ　＋　１／２０　＝　Ｆ’ｅＯα勺ん０α５１＝
　−５４８９０＋　１０．５５　Ｔ　　ｃａｌ／ｍＯ２
、３Ｆｅ＋２０　＝Ｆｅ　ＯＱ６ １△ｏ０Ｑ６）＝　−２６０８７０＋７２．２４　Ｔ　
　ｕ１／２Ｓ　　＋Ｏ＝ＳＯＱ７） ΔＧ０αη＝−８６５７０＋１７．３０Ｔ　　　ｔｔＦ
ｅ　＋　＋／２Ｓ　　＝　ＦｅＳ　　　　　　　Ｑ３）
ΔＧ’Ｑａ＝　−２８４７６＋９．１４　Ｔ　　ｃａｔ
／ｍａｔ（２）式は 一１０／３×（１５）−１／３×０７）＋（１６）＋　
＋／３　Ｘ（１８）従ツ”Ｃ△Ｇ０（２）＝　−１０／
３ＸＭＧ０（ＩＪ　　＋／３Ｘ６Ｇ’（１７１△Ｇ０（
１（ｉ＋＋／３粘Ｇ０（１８）＝　−５８５３９＋　３
４．３５　Ｔ　　　　　（１！ＪＩＴ＝１５７３°Ｋ　
（１３００Ｃ）においては１式はΔＧ’（２１＝　　４
５０６　　ｃａｌ／ｍｏ！　　　　　　　　　　（２０
）こ＼で（２）式の平衡定数Ｋ（２）は次のように表わ
さ′（但しγ１は成分１の活量係数、Ｎ１は成分１のモ
ル分率を表わす） の形で示すと（２３）式が得られる。

−＋ｏ／３　（Ａｎγ＋ｌｎＮ　　）−＋／ａ　ｌｎＰ
　　　（２３）ＦｅＯＦｅＯＳｏ□ こ＼で各成分の活量係数γは第２表に示される。

第　　２　　表 Ｏｕ　Ｓ（ｍ）　１．０ ＦｅＳ（ｍ）　　　０．５４＋１．４Ｎ　　ｌｏｇＮ　
　＋０．５２ＮＦ８ｓＦｅＳ　　　　　Ｆｅ５ ＦｅＯ（ｓ）　　　１．４２　Ｎ、。。−０，０４４（
！ｕ　５（ｓ）　３５０ Ｆｅ５（ｓ）　　１００ 第２表の値から（２３）式中の活量係数の対数は（２４
）　（２５）　（２６）式で示される。

／ｎγ　＝ｌｎ（０，５４＋１．４Ｎ　　ｌｏｇ’Ｎ　
　＋０．５２Ｎ　　）　　（２５）ＦｅＳ　　　　　　
　　　　　　　　　　ＦｅＳ　　　　　ＦｅＳ　　　　
　　　Ｆｅ５ｉｎ　γ＝　Ｉｎ　（１，４２Ｎ　　−０
，０４４）　　　　　　　　（２６）ＦｅＯＦｅ０ （２３）〜（２６）式中でＮＦｅ５ｏ４、ＮＣｕ２Ｓ、
ＮＦｅ５は皺中の各成分Ｆｅ　Ｏｓ　Ｏｕ　Ｓ、　Ｆｅ
Ｓのモル分率、またＮ　は媛３４　　　　　２　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　ＦｅＯ中のＦｅＯのモル分率である。

今、皺及び銑中の各成分のモル数の合計を夫々’ｉｔ　
、（ｍ）、７’ＬＴ（，３）で表わし、又例えば鎖中の
Ｆｅ３Ｏ４のモル数を’ｈ　　　ｈ、）として表わすと
Ｎ　　は、Ｆｅ３０４Ｆｅ３０４ ＮＦｏ３ｏ、　＝’ｒＬＦ、３ｏ、（ｍ）４Ｔ（ｍ）　
　　　　　　　　（２７）′″ｃ／Ｉ示される。又、ガ
ス中の各成分のモル数の合計を′ｒＬＴ（ｇ）、ガス中
のＳＯ□のモル数を礼、。２（ｇ）と表わせば、ガス中
のＳＯの分圧Ｐ　は、 ５Ｏ２ ｐ　　＝’ｉｔ ｓｏ２ｓｏ２（ｇ）／７ｔＴ（ｇ）　　　　　　　　　
　（２８）となる。

又、■、■、ガス中の夫々の各成分のモル数’）”　Ｔ
　（ｍ＞、′ｒＬＴ←）、罫、（ｇ）は各相中の安定に
存在する化合物の定義から、 ’ｎ　、Ｋｍ）　＝ｎ　ｏｕ２Ｓ（ｍ）＋ｌ’ＬＦｅ８
（ｍ狂−８（ｍ）＋ｎ　Ｆ。３ｏ４（ｍ）＋７’ｌ。ｆ
、）’　（２９）１’Ｌ　Ｊ・）＝ｒ１ｃ、２ｓ　（ｓ
）　＋ｎ　Ｆ８Ｓ　（・）十ｎ　Ｆ２Ｏ（・）＋Ｑ　Ｆ
。３ｏ４””＋１ｌｓｉｏ２（ｓ）＋’）’ｌ　ｏｕ、
ｏ（ｓ）＋７′ＩＢ（ｓ）　　　　　　　　　　（３０
）＋）’１　　（ｇ）＋７１（ｇ）＋ｎＤ（ｇ）＋ｎＡ
（ｇ）　　　　　　（３１）Ｎ２ｏ２ 但し、１）（ｍ）、’ｔｌ　（ｓ）、ｒＬ（ｇ）ハ夫々
ソノ他ノ元素ノＣＢ　　　　　Ａ 化合物の集合体のうち■、■、ガスに分配されるその他
の元素の化合物の集合体のモルｉ、ｈ（ｇ）は反応に与
らなかった酸素のガス相中のモル数である。

こくでΔＧ０＝−ＲＴｌｎＫ　　　（３２）Ｒはガス常
数でＲ＝　１９８７　ｃａｌ／ｍｏｌＩ−・０に従って
（２３）式に（２４）　（２５）　（２６）　（２７）
　（２８）　（２９）　（３０）　（３１）（３２）式
を代入すると未知数２３ケのうち式（２９）（３０）　
（３１）の右辺に示された各相中の各成分のモル数を表
わす未知数２２ケとシャフト部温度Ｔで示される未知数
の合計２３ケの未知数の一部若しくは全部を使用した式
が１ケ得られる。

同様な考え方で（１）〜ａＱ式を用いてｌＯケの方程式
が得られる。

又、自溶炉の総装入物即ち原料鉱石類及び実績に基づい
て定めた溶剤量、反応用気体量、燃料量が計算条件とし
て与えられているので次のような各方程式が得られる。

即ち、原料装入物、溶剤、燃料の合計量を１００ｔ／Ｈ
、このうち（！ｕ　２８重量％とすれば？’Ｌ０Ｃｕ　
＝　１００　Ｘ　２８％÷６３．５４−＝　４４０７０
０モル４４０７００　＝　２’ｒＬｏｕ２Ｓ（ｍ）＋　
２’ｎ−（ｓ）　　　（３３）ｕ２Ｓ 同様にしてＳ、Ｆｅ、０１Ｓ１、Ｏ，Ｈ，Ｎ、その他の
元素のうち■、■、ガスに分配されるもの３ケ、合計１
）ケの方程式が得られる。

（熱収支式） 熱収支計算として入熱側は■装入物中の鉱石類溶剤及び
燃料の例えば８０Ｃにおける２５Ｃに対して有する顕熱
、■加熱された送風の保有する顕熱、ノ鋏、暖、ガスを
構成する全ての化合物成分の２５０における標準生成熱
の合計値（この化合物の存在する量は反応温度Ｔによっ
て変化する）＠皺、暖の反応温度で（シャフト部温度）
における生成熱（造暖熱、造鍍熱：温度Ｔの函数となる
）からなり、出熱側は■反応温度でにおける鼓、暖、ガ
スが２５　Ｃを基準として有する顕熱、＠装入物中の鉱
石類、溶剤、燃料、送風中の全ての化合物の２５　ｒに
おける標準分解熱の合計値、の炉体からの放散熱からな
り炉体からの放散熱量は温度Ｔの変化に拘らず一定とし
て扱い、入熱側と発熱側の熱量が一致するように未知数
Ｔを含んだ熱収支式が１ケ得られる。

これらの計算によって得られた皺中Ｏｕ％を実績値と一
致させるために皺中の各成分のモル数の間に一定の制約
を課するηを未知数とする式が１ケ得られる。

かくして合計２３ケの未知数を２３ケの方程式を用いて
、その解を求めることができる。

しかし一般に多元、多次の方程式となり代数計算により
解くことは困難でありＮｅｗｔｏｎ　−Ｒａｐｈｓｏｎ
の方法を用いる。そのため、これらの式の差分関数をテ
ーラ−展開して一次式に直し、独立成分、全モル数に初
期値を与えてその係数を求め、この−次式を解き、更に
この方法によって求められた差分値を用いて初期値を修
正して繰返し計算を行なう。

（実績値に基づいての酸素効率η　の決定）本発明の計
算方法を最初に適用するに当っては先ず過去の操業実績
から装入物の物量、その分析値、送風量、温度等の必要
で且つ既知のデーターを用い、且つ産出波中のＯｕ％が
既知であるので計算によって求められる鎖中Ｃｕ％が実
績値と一致するように未反応の酸素量を求め、これから
酸素効率の実績値を求める。

又、このときに求められたシャフト温度でと実測により
求めたセトラーから抜取った鋏温度との偏差を求めてお
く。

（操業条件の変更に対する計算） 一般に原料装入物としての精鉱、鋼滓類、繰返しダスト
量が定められ、また産出波の目標とするＱｕ％、鉄中の
目標とするＦｅ％／ＳｉＯ２％が定められ、且つ炉の操
業に適するシャフト部目標温度を定めたとき、あるいは
これら目標値を変更したいとき、送風量、燃料量、溶剤
としての珪酸鉱量な知り、これに従って操業を行なうこ
とが必要となる。そこで未知数は前記した２３ケに新た
に送風量、燃料器、溶剤としての珪酸鉱毒の３ケが加わ
り２６ケとなる。これに対して方程式数は物質収支式１
）ケ、（１）〜（１０）の化学反応式から導かれる式１
０ケ、熱収支式１ケの２２ケに加え、実績解析がら求め
られた酸素効率ηを示す式、所定の鍼Ｏｕ％を示す式、 例えばＯｕ　５５％であれば 但しＭ　　、Ｍ　　　・・・・は夫々Ｏｕ　Ｓｃｕ　Ｓ
の分子量をＣｕ　　（１！ｕ２Ｓ　　　　　　　　　　
２示す。

及び暖中のＦ’ｅ重量％／ｓ１ｏ重皿％を示す式、例え
ばこの値が１．１５であれば が新たに成立するため合計２５ケの式が得られ、未知数
のうちシャフト温度については目標鍍温度に前述した計
算温度と抜取った被温度との偏差を加算したもので与え
られるため実質上の未知数は２５ケであり、方程式の数
と等しくなるため送風１、燃料量、溶剤量を求めること
ができる。

本発明で操業条件が与えられ、または変更があったとき
に送風量、燃料量、溶剤量を計算してその値に従って操
業を行なうものであるが、この操業中セトラーから抜取
った皺を分析して、そのＣｕ％が目標値より偏差を生じ
たとき、又は産出競の湿度が目標値より偏差を生じたと
きの細かい調節方法を示したものである。

（披（ｕ％の調節） セトラーから抜取った■中のＣｕ重量％が例えば目標値
より０．３％以上偏差を生じたとき前記計算中酸素効率
η　の値のみを変更して、計算された皺Ｃｕ％が実績値
に合致するようなη　を求め、このη　の値を用いて反
応用気体量、溶剤量、燃料量を計算して、得られた値に
従って操業を行なうようにする。

（シャフト部目標温度の調節〕 セトラーから産出した皺の温度を測定して、この温度が
シャフト部の目標温度から一定の偏差例えば１００Ｃ下
った目標産出被温度よりも予め設定した例えばＩＣ以上
偏差を生じたときは、これまで計算に使用していた酸素
効率ηを変更することなく、産出した皺の温度が目標温
度になるよう、且つ披Ｃｕ％が目標値からずれることの
ないように主として反応用気体量と燃料量を変更して、
得られた値に従って操業を行なうようにする。

〔実施例〕

実施例１ （！ｕ　３１％、３２９％、Ｆｅ　２３％、ＳｉＯ６，
５各重量％の銅精鉱を５３　ｔ／Ｈ及び繰返しダス）　
３．５　ｔ／Ｈを処理するとき、産出皺の目標値Ｃ！ｕ
　５５％、暖の目標値Ｆｅ％／ＳｉＯ２　％比１．１５
、シャット部の目標温度を１３００１？、送風中の酸素
濃度を３０％のものを使用するとしてそれ迄の計算に使
用していた酸素効率９３．０％であったときに、本発明
の計算方法を適用したところ、シャフト部燃料量として
微粉炭１６００　＆９／Ｈ（発熱量６５００　Ｃａｌ／
／に９　）　、送風量２８１００　Ｎｍ　／Ｈ、珪酸鉱
量２．６　ｔ／Ｈ（ｓｌｏ　　９０％）の値が得られこ
の値に基づいて操業した。

実施例２（クレーム２の実施例） 実施例１の計算結果に従って操業を続けていたところ、
抜取った鍼のＣｕ５４．５重量％の値が得られた。目標
Ｏｕ％との差が１０．３％以上あったとさには修正操作
を行なうことに定めてあった。そこで実施例１の銅精鉱
、繰返しダスト、燃料、送風量、溶剤量の物量、分析値
を用いて、計算された被Ｃｕ％が５５．５％となるよう
な酸素効率η　と反応温度を求めたところη　９２．０
％、反応温度１２９８Ｃが得られた。そこでη　＝９２
．０％、反応温度１３００　Ｃとして本発明の計算法を
再適用したところ、微粉炭１６３０　ｋｇ／Ｈ、送風１
ｉ１２８４２０　Ｎｍ　／Ｈ（３０％０）となったので
、この値に基づいて操業を行なつたところやがて抜取被
はＣｕ　’５５．１％、抜取被温度は１２００　Ｃとな
った。

実施例３　（クレーム３の実施例） 実施例２の計算結果に従って操業を続けていたところ、
抜取った鍼の目標温度１２００　Ｃに対し、実測された
被温度は１２０５　Ｃと５０高かった。この温度の偏差
がＩＣ以上あったときには修正操作を行なうことに定め
てあった。

そこで反応温度を、これまでの目標値１３００　Ｃから
鍼の温度偏差５Ｃ分だけ下げて１２９５　Ｃとし、これ
に１００Ｃ加えてシャフト部目標温度を１３９５Ｃとし
、η　はそれ迄の値を用いて９２．０％として本発明の
計算法を適用したところ微粉炭１５９０＆９／Ｈ１送風
量２８２４０　Ｎｍ　／Ｈ（０３０％）となったので、
この値に基づいて操業を行なった。やがて抜取被温度は
１２００　ｔｌ：’となり、ｔｔｉｃｕ品位は５５．０
％であった。

〔発明の効果〕

従来の自溶炉の操業においては装入物の物量バランスや
熱収支などを勘案して％＃Ｏｕ％、鉄中のＦｅ％／Ｓｉ
Ｏ２　　比、抜取被温度が目標値に一致するように送風
量、溶剤量、燃料量を定め、また夫々の測定値が目標値
から偏差を生じたときの送風量、燃料量の調節は夫々別
個に計算されて行なう為、他の計算にも影響を及ぼすこ
とになり、なかなか安定した操業の調節ができなかった
が、本発明によれば目標とする破Ｃｕ％、媛中のＦｅ％
／　ＳｔＯ％、シャフト部目標温度に対応する送風量、
溶剤量、燃料■を一組の計算によって求めることができ
、また送風量についてもフリーエヤーの仮定を設けなく
ても計算値と実績値とがよく一致し、シャフト部温度の
変化によるｌｃｕ％の変動の影響も解消でき、且つ目標
値との偏差に対する微調節も簡単に対応できるので、従
来よりも一層精密な制御がでさるようになった。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）銅自溶製錬炉の原料装入物、燃料、反応用気体及
   び■、■、ガスから成る反応生成物を構成する元素のう
   ち、少なくともＣｕ、Ｓ、Ｆｅ、Ｏ、Ｓｉ、Ｃ、Ｈ、Ｎ
   と、更に原料装入物及び燃料中のその他の元素を各反応
   生成物である■、■、ガスについて夫々一種の元素と見
   做して物質収支計算の対象とし、前記原料装入物、燃料
   、反応用気体等の装入物全体に含まれる酸素のうち反応
   に与る酸素と反応に与らない酸素とに分けて、反応に与
   る酸素の装入物全体に含まれる酸素に対する割合を酸素
   効率η＿０とし、且つ前記原料装入物及び燃料中のその
   他の元素は各反応生成物へ予め定められた比率で分配さ
   れるとし、また反応生成物中 （イ）■はＣｕ＿２Ｓ、ＦｅＳ、ＦｅＯ、Ｆｅ＿３Ｏ＿
   ４、原料装入物、及び燃料中のその他の元素の化合物の
   集合体、（ロ）■はＣｕ＿２ｓ、ＦｅＳ、ＦｅＯ、Ｆｅ
   ＿３Ｏ＿４、ＳｉＯ＿２、Ｃｕ＿２Ｏ、原料装入物及び
   燃料中のその他の元素の化合物の集合体、 （ハ）ガスはＳ＿２、ＳＯ＿２、Ｈ＿２、Ｈ＿２Ｏ、Ｃ
   Ｏ、ＣＯ＿２、反応に与つたＯ＿２、反応に与らないＯ
   ＿２、Ｎ＿２、原料装入物及び燃料中のその他の元素の
   化合物の集合体で示される化合物で少なくとも構成され
   ているとして、該化合物の中から前記の物質収支計算の
   対象とした構成元素の種類と同数で、且つすべての構成
   元素を含むように独立変数を選び、前記独立変数以外の
   化合物は前記独立変数のみを含む反応式で表わし、与え
   られた原料装入物の物量並びに組成及び予め設定した酸
   素効率に基ずいて求められた各元素の物質収支式と、シ
   ャフト部目標温度における前記反応式の標準自由エネル
   ギー変化式から求められた平衡定数に質量作用法則を適
   用することによつて得られた式とを、ダストを■、■の
   一部とした■、■中の各化合物については活量係数の組
   成依存性を考慮し、更に前記目標温度における熱収支式
   をも同時に解くことにより反応生成物各相に存在する各
   化合物のモル数を求め、この値から■中のＣｕ重量％及
   び■中のＦｅ重量％／ＳｉＯ＿２重量％を計算し、計算
   値のＣｕ重量％及びＦｅ重量％／ＳｉＯ＿２重量％が目
   標値に一致するように、且つシャフト部目標温度が得ら
   れるように反応用気体量、溶剤量、燃料量を変化させ、
   得られた反応用気体量、溶剤量、燃料量に従つて操業を
   行なうことを特徴とする自溶炉の操業方法。
2. （２）操業中に■中のＣｕ重量％が目標値より予め設定
   した値以上の偏差を生じたときは前記計算中酸素効率η
   ＿０のみを変更して、計算された■Ｃｕ重量％が実績値
   に合致するようなη＿０を求め、このη＿０値を用いて
   行なう特許請求の範囲（１）項記載の自溶炉の操業方法
   。
3. （３）操業中に産出した■の温度が目標値より予め設定
   した値以上の偏差を生じたときは、前記計算中酸素効率
   η＿０を変化させることなく、産出■の温度が目標値に
   なるようにシャフト部目標温度を設定し且つ■Ｃｕ重量
   ％が目標値からずれることのないように反応用気体量と
   燃料量を計算し、この計算結果を用いて行なう特許請求
   の範囲（１）項に記載の自溶炉の操業方法。