JPS6373084A - タンク炉 - 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】 に関する。たとえば鉛、亜鉛、銅のような非鉄金属の冶
金処理は主としてこれら金属の無機硫化物に関係する処
理であって、このような硫化物を酸化して酸化物または
硫酸塩またはその両方とする工程を包含する。これに引
続いて一連の非常に複雑な反応によりこれら酸化物、硫
酸塩を還元して粗金属状態にする。これは、非鉄金属鉱
石が殆んど常に互いに関連し合っているという事実およ
び技術的および経済的な配慮をその分離回収に当って必
要とするという事実によってさらに複雑なこととなる。

実際の冶金的処理段階に先立って、鉱石は所要粒径にな
るように破砕調製され、母岩から分離されかつ各種の互
いに関連する鉱石をそれぞれに分離（たとえば浮選によ
る）し、次いで湿分を減じせしめる。

上述の工程によって粗製状態の金属を生産する各 限り冶金段階はへ別の炉内かまたは最近の製法で−は単
一の炉内かのいずれかにおいて従来法により実施せしめ
られる。しかしいずれの場合においても層状溶融状態で
操業され、その下相は粗製金属から成り、上相は１層ま
たは多層の溶融スラグから成り、この中で粗製金属への
反応が生じている。

溶融相の上方では、酸化還元反応によって生じたガス相
が存在する。

温度は非常に高く、一般にスラグを溶融状態に維持して
各種溶融相間のマストランスファーに資するという要求
によって決定されている。この温度は１４００℃ないし
１５００℃に達するものである。

それゆえこれらの炉がさらされる機械的、熱的応力のき
びしさは明らかである。

府ｇ市７ー７ゲ土（上ｒに一？ｆプ珀（十−力几狸，島
庁において構造体材料に対して極端に攻撃的で、このた
め処理流体に接触する耐火材料および金属材料は周期的
に修理するか交換しなければならない。

従って、炉のすべての部品をその隣接部分に影響を及ぼ
すことなく交換できるように製作するか、またはこれら
の構造部品を、冷却流体によって処理温度よりはるかに
低い温度に維持するようにすることが明らかに必要であ
る。

粗金属および溶融スラグは共に非常に大きい比重を有し
、従ってたとえばわずかに２メートルの液体相ヘッドで
も平方メートル当り１０〜２０メートルトンに等しい負
荷を炉床に加えるのである。

高温度は重大な膨張および密封の問題を生ずる。

何故ならば、液体相は非常に流動性に富み、耐火構造部
材の下を通り抜けることができ、また高密度ゆえにこれ
らを浮き上がらせて炉床や壁面ライニングを乱すのであ
る。従って、このような構造部材をコンパクトで不浸透
性のものとして製作することが必須である。ガス相のこ
の毒性および侵食性ゆえに、炉は優秀な密封特性を有す
るものてなくてはならず、また若干の負圧の下で稼動し
ガス放出を制御してガスは処理プラントへ運び去らねば
ならない。

これらの機械的、化学的および熱的な応力のきびしさは
、非鉄金属処理用の炉はその寸法に可成りの制約があり
、このためのその単位製造能力にも制約があることにつ
ながる。

また、これらの応力のきびしさの結果、炉寿命が短く、
度々の保守点検、更新の作業を必要とする。これらの作
業は、プラントを可成りの期間休止させることを必要と
する。炉の停止および全負荷運転への再起動は非常にゆ
っくりと行なわねばならないからである。

以下、添付図面に例示した本発明の好適な実施例につい
て詳述する。

第１図および第２図において示す支持フレームｌは水平
および垂直の鋼ビームから成る剛性の格子構造体である
。

Ａ　炉床 炉床は横方向に配設した一連のサドル２から成る。この
上に長手方向の冷却ダクト４をそなえた金属製の逆アー
チ形の構造体３が乗っている。冷却ダクト４には冷却流
体を流して、これにより炉床構造体をその上の溶融金属
の温度以下の温度に維持する。

この流体としては強制循環の空気を用いることができる
。金属の構造体３の上にはグラファイトれんがの恒久層
５を敷設する。このグラファイトれんがの上には金属の
密封板６があり、これは上部の逆アーチ形の消耗層７の
ためのエプロンとして作用する。

層５および６および密封板６は、以下に記述する周辺仮
構体内に延在している。

消耗層７はたとえばクロム−マグネシア型の耐火れんが
から成るものとする。この層はアーチのささえのくさび
として振舞う。

好適な実施例においては、層７の耐火れんかにはひとつ
またはそれ以上の側部突出部８を形成しである。これら
の側部突出部は隣接するれんがの対向面に形成したひと
つまたはそれ以上の補形をな（＜ぼみに係合している。

層７のれんが間のすきまは耐火性のモルタルで密封され
る。このすきまにれんが面の精度に依存して生ずるもの
である。

Ｂ　周辺仮構体 実質的にＣ字形の断面を有する厚さの厚い金属ビームの
形とした４つの仮構体９が炉の４つの垂直壁の基部に配
置しである。

各仮構体は一体構造の乙のとするか、または多数の同形
の長さ部分から形成するものとすることができる。

ビームのウェブの中には長手方向に延びるダク）１０が
設けてあり、これらのダクト１０に加圧水を循環させて
仮構体を冷却する。

仮構体９は複数の丁番止めした棒１１によりフレームｌ
の基部に接続してあり、これらの棒１１は炉床の膨張の
スラストにより、ことに消耗層７の膨張のスラストによ
り第１図の而に水平に仮構体を動かすことを可能として
いる。グラファイトれんがの恒久層５は、仮構体６が恒
久層に付着するように曲げられるので、仮構体の内面に
近い位置に至るまで要素１２により延ばされている。

消耗層７の続きには要素１３および１４があり、これら
の要素の上にまで仮構体６が曲げ込んである。

モルタルセメントグラウトを層７のれんがの間に施す場
合には、このグラウトは好適には要素１３のところには
及ばないようにして、熱膨張時にこの要素１３と消耗層
７の最後の要素１５との間ですべりが生じ得るようにし
なければならない。要素１５はその上面がわずかに押さ
れて、熱膨張の効果のため後述する金属ベルトの下のす
べりを許容する。

仮構体９は複数の弾性要素または反動ばね１６によって
炉床に対して強く押し付けられ、フレーム！の長手方向
部材に当接する。処理条件下の炉床の振舞いは若干の考
察に値する。

温度変化のために炉床は膨張及び収縮するが、しかし反
動ばね１６のスラスト効果により消耗層７の構成材料は
常に圧縮されて適当に一緒に固着されている。反動ばね
１６は、いかなる隙間の形成を許容することなしに炉床
の熱収縮及び膨張を吸収する。もし他方において液体状
態の粗金属が消耗層７の切れ目間の隙間を見つけた場合
にはこの隙間はラビリンス型式の更に他のシールを作る
側部突出部８によってふさがれる。

状゛ もし液体金属が板６に到達した場合には、層７のアーチ
形状と側部突出部８とによって生じた抵抗のために、層
７のれんがをたてることはできない。

更に恒久層５が熱の良好な伝導体でありかつ空気冷却鋼
構造により冷却される黒鉛であることにより保証が得ら
れ、板６は、金属の凝固温以下の温度に維持され、それ
故凝固して層７のれんかに更に他の上向きのスラストを
及ぼすことはない。

要素１３及び１４における周囲浸潤は板６及び仮構体９
に接触して凝固し、これらの板６及び仮構体９はダクト
１０を通して水冷却される。図面に示されるように、耐
火れんが炉床の逆立冠部分は第１及び２図に示される位
置に直交する位置のふたつの仮構体９上に担持されてい
ない。これらの仮構体９は、炉の端壁の基部を形成する
。

金属含有ベルトと炉床との間にさらされているルーネッ
トは、充填されて耐火れんがを保護し、炉床上に横たわ
っている垂直壁を形成する。

この構造は、第３及び４図において参照符号５０によっ
てみることができる。

コーナシールについて説明する。

車・ 床の４つの周辺側に位置した金属板構体９は、熱膨張に
よって外向きに動くことができる。これらの外向き移動
において、金属板構体は四隅部に開口を作って隙間を形
成し、これらの隙間を通して液状金属が漏れる。第３図
に示されるように、溶融金属に対してのシールを提供す
るために、４つの水冷却の鋼製の角要素１７が、炉床の
四隅部に設置されて、支持フレームｌにしっかりと固定
されている。

消耗層７を形成する耐火れんがの最後の段及び固定コー
ナ要素のところにおいて、膨張空間１８が、これらの固
定要素に対して発生させられるスラストを防止するため
に残されている。好適な実施例によれば、これらのスペ
ースは膨張を吸収するミネラルウールガスケットによっ
て占拠される。

Ｃ処理液状相のための金属含有ベルト 仮構体９の上方に横たわる金属含有ベルトは、金属を導
く化学還元反応が生じる極凝集相を形成する液状スラグ
にベルトが接触するという化学的見地からと、液状スラ
グが高熱伝達のシートであって、横水圧スラスト及び熱
応力のための構造的見地から、炉の最も重きが置かれる
領域を表す。

金属含有ベルトは、中空平行六面体またはボックスパネ
ルの形の鋳造金属ブロック１９から形成され、再び符号
ｌＯによって示されている冷却ダクトを備え、これらの
ダクトを通して水が圧力の下で供給されろ。

第１図は、鋳造ブロック１９の単一の段を示す。

しかし、金属含有ベルトは、互いに垂直に結合された１
段以上のブロックにより形成することができる。複数の
ブロック１９は、それらの間にシールガスケットを介在
してナツト及びボルト２０により一緒にしっかりと結合
されて、堅固な平行六面体を形成する。この平行六面体
は、炉周間の荷重支路ｈ１！；告ｌｋ九番膚帥１で　十
■プ→７−）、１−面りクＡ−鋳造ブロック１９は、フ
レーム１に固定した例えばスチールヂャネルセクション
の形の一連のスペーサ２１によって適所に維持され、こ
れにより水平面に固定されているブロック１９により形
成されている金属含有ベルトを維持するが、しかしこれ
らのブロックの一定な自由の動きを許容して板組立体９
の垂直な動きに追随できるようにしている。

鋳造ブロック１９は、ガスケット２２を介装して仮構体
９に乗っている。

り 本発明な好適な実施例によれば、このガスケット２２は
、溶融バスのためのシールを提供するのみならず、（固
定し続ける）金属含有ベルトと、熱膨張のための炉床膨
張により動く金属板構体との間に適当な相対的滑りを許
容する金属コアを具備する黒鉛により構成される。

また、好適な実施例によれば、ブロック１９は銅又は銅
を主成分とした金属合金により構成される。

金属バスに面するブロック１９の外側面において、ブロ
ック１９は例えばあり継ぎ形状の一連の突出体及びスロ
ット２３を包含する。スロット２３の中に入れられてこ
のスロットと対応する内方輪郭を有する耐火タイル２４
は、液状スラグによる化学襲撃に対して高い抵抗を有す
る相２５を形成するよう係合する。金属含有ベルトの高
さは、少なくとも処理液状相のために予想される最大レ
ベルに一致する。

Ｄ　垂直壁及び冠■北 炉側壁は、前述した金属含有ベルト上のクロム−マグネ
シアれんかにより構成されている。このれんがは一連の
水平棚２６により支持されている。

これらの棚は、全体の炉側にわたって水平に延びている
が、しかし金属含有ベルトを押してはいない。これらの
棚は、支持構造体ｌに固定されている金属チャネル又は
角セクションから構成されている。取付物２７はれんが
構体を適所に維持する。

棚２６は、好適には、ブロック１９の冷却ダクトに類熱
を取り除き、棚２６の温度を制限レベルに維持する。

符号２８はれんがを示す。

金属含有ベルトと棚２６との間のスペースは、金属含有
ベルトとれんが２９との間にガスケット３０を介装した
後にクロムーマグネンアれんが２９によった要素の解体
及び取替えをできるようにするために、容易に取除くこ
とができる。

垂直壁を形成する棚２６上の横れんがは、絶縁れんが３
１によって外部側が覆われ、それから鋼外装ブレーティ
ングで囲まれる。

冠部分はクロム−マグネシアのれんがで構成され、膨張
を部分的に吸収するよう横連結部によって各種断面のも
のに分割される。更に、冠部分の熱膨張は周囲に配置さ
れたばねによって吸収される。

本発明によるタンク炉の特徴および利点をわかりやすく
示すため、第４図を参照して以下に給鉱石を処理する一
実施例を述べる。第４図は本発明による炉の縦断面およ
び３ケ所の横断面を示している。

炉は縦に移動できるふたつの垂直バッフル３２゜３３に
よって区切られる３つの領域に分割される。

液相の最大レベルは最大値が金属含有ベルトのレベルに
相当する破線によって表され、溶融鉛の縦断面の左から
右へ進めて、３つの炉領域は次のように処置される。

領域３６は鉱物の焙焼および還元によって生じたガスを
排出するのに使用され、排出ガスの徂は垂直バッフル３
２のレベルによって調整される。反応ガスの速度を調整
することによりダスト含景および熱損失を＾＾らすこと
ができる。

領域３７は鉱石の焙焼および主還元のために使用される
。反応を維持し溶滓材料を作るための給鉱、本質的には
、方給鉱、炭素および酸素は開口３８を通して供給され
る。

溶融槽は酸化物、硫化物、溶剤、およびその投入物を焙
焼およびユ元することによって生じた還元材料から成り
、その温度は１２００〜１４００°Ｃを変化する。

液体溶滓の成分は以下のとおりである。

ＣａＯ１３〜２０重景％ 支 ＦｅＯ２５〜３５　ｋｍ％ ５ｉ０２２５〜３５重量％ ＰｂＯ１〜６重量％ Ｚｎ０　　　　４〜１５重量％ 領域３６および３７の溶融槽上におけるガスおよび蒸気
の成分は以下のとおりである。

Ｓｏｌ　　　　　３５〜４５重１２　％Ｃｏ、　　　　
　１８〜２８重量％ ＰｂＯ１４〜２０重量％ ０２　　　３〜７　重量％ Ｎ、　　　　　４〜１２重量％ 作動圧力は外気圧力よりわずかに低く、真空度１０１組
１．０までである。

領域３９は還元反応を完了させるのに使用されるところ
で、電流が供給される電極４０によって熱を与えること
により推持されている。

領域３９のガス外包部は溶融槽に没入されたままのバッ
フル３３によって領域３６および３７とは隔離されてい
る。この主ガス相の成分は以下のとおりである。

ＣＯ＋ＣＯｔ　　　ｌｂ〜２５重量％ Ｐｂ＋ＰｂＯ１０〜２０重量％ Ｚｎ＋Ｚｎ０　　２０〜３０重量％ Ｎ、３０〜４０重量％ ことによって回収される。放出部４２は液体溶滓の通常
の放出のために使用され、放出部４３はその緊急放出の
ために使用される。

本発明の好適な実施例においては、領域３６および３７
の上の溶銑炉区域でのれんがは、好ましくは銅の金属要
素４４を挿入し、冷却管には冷却液を循環させることに
よって冷却される。

炉の構成に使用された材料は ４５がクロム−マグネサイト、 上 ４６が耐火粘度、 ４７がパネル石綿、 ４８がクロマイト−ペリクレース、 ４９がグラファイト である。

ライニング５０は金属含有ベルトと耐火炉床との間のル
ーネットを保護する耐火壁を示している。

重電発明にによるタンク炉の利点は前の記載から明白で
ある。

主な利点を以下に述べる。

然のままの元素金属の生産をすることができる。

溶融槽の金属含有構造体はこれが炉の荷重軸受はフレー
ムに固定されているので溶融槽および液体金属の剛性お
よびシール性を確実にしている。

金属含有ベルトを形成する鋳造銅ブロックは敷いている
れんがを破壊しないで容易に除去される。

炉の上部を成すれんがは固定されている鋼製支持構造体
とは関係なく伸ばすことができる。

処理側面における銅ブロックの耐火ライニングは化学的
作用に対する保護および熱損失の実質的低減を確実にし
ている。

炉床の構成は、これ亀が膨張補償ばねによって圧縮され
ているので、コンパクトであるが、起動および退転時に
縦および横の両方に膨張するのには自由である。

運転条件の下で非常に低い粘性を有する液体金属の浸出
に対するシールは炉床の形状、その圧縮、および永久炉
床層の冷却によって行なわれる。

炉床の圧縮冷却空気用管及び構造金属要素の加圧冷却水
用管は炉の部分ごとの温度制御を行う。

炉床、仮構体、金属含有ベルトおよびかぶせたれんがは
共に結合されていないので、独立して拡げることができ
、完全なシールおよび長寿命を保証する。

れんがは炉製造運動を中断させることなく小さな修理作
業のために外側から近づくことができる。

反応室、すなわち領域３７はガス蒸発室、すなわち領域
３６から物理的に隔離され、独立して大きくなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は炉の側部部分の断面図、第２図は第１図のＡ−
Ａ線に沿う拡大断面図、第３図は炉のコーナ領域の一部
分の断面図、第４図は装置の全体的なレイアウトを示す
断面図、第４Ａ図は第４図のＡ−Ａ線に沿う断面図、第
４Ｂ図は第４図のＢ−Ｂ線に沿う断面図、第４Ｃ図は第
４図のＣ−Ｃ線に沿う断面図、第４Ｄ図は炉の製作に用
いキ←る材料を説明する図である。 ｌ・・支持フレーム、２・・サドル、３・・金属逆アー
チ形構体、４・・冷却ダクト、５・・恒久層、６・・密
封板、７・・消耗層、８・・側部突出部、９・・仮構体
、ｌＯ・・長手方向ダクト、１１・・棒、１２・・要素
、１３．１４・・耐火れんが、１７・・水冷の鋼角要素
、１８・・膨張空間、１９・・金属ブロック、２２・・
ガスケット、２３・・スロツスケッｌ−１３２，３３・
・バッフル、３６．３７・・ｆｆｉ　域、３８・・開口
、３９・・領域、４１・・サイホン、４２゜４３・・放
出ボート、４４・・金属要素、４５・・クロム−マグネ
サイト、４６・・耐火粘土、４７・・ノくネル石綿、４
８・・クロマイト−ペリクレース、４９・（ほか１名）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　金属含有ベルトを形成する金属構造体を載せる周辺
   の金属板構体上に載る逆アーチ形の方形の炉床と、側壁
   と、耐火石の冠部とから成る非鉄金属の冶金処理用のタ
   ンク炉において、前記逆アーチ形の炉床が載る前記周辺
   の金属板構体が炉床膨張方向に水平に動くことができ、
   炉の外部支持フレームを形成する格子構造の垂直要素に
   当接する一連の弾性要素または反動ばねによって前記炉
   床に対して圧縮され続けるようにしたことを特徴とする
   タンク炉。 ２　特許請求の範囲第１項記載のタンク炉において、前
   記板構体を前記外部フレームの基部に丁番止めした棒に
   よって支持したことを特徴とするタンク炉。 ３　特許請求の範囲第１項または第２項記載のタンク炉
   において、前記炉床が一連の横方向サドルの上に載って
   おり、この炉床がその底部から述べて、金属の逆アーチ
   形構体、グラファイトれんがの恒久層、金属密封板、耐
   火れんがの消耗層から成ることを特徴とするタンク炉。 ４　特許請求の範囲第３項記載のタンク炉において、前
   記金属の逆アーチ形構体は長手方向の冷却ダクトをそな
   え、この冷却ダクトに冷却流体、好適には強制循環空気
   、を流すようにしたことを特徴とするタンク炉。 ５　特許請求の範囲第１項記載のタンク炉において、前
   記金属含有ベルトを形成する金属構造体が、剛性の平行
   六面体を形成するように剛性に合体せしめた中空の平行
   六面体または箱形パネルの金属ブロックから成ることを
   特徴とするタンク炉。 ６　特許請求の範囲第５項記載のタンク炉において、前
   記中空の平行六面体金属ブロックに、加圧水を流す冷却
   ダクトを設けたことを特徴とするタンク炉。 ７　特許請求の範囲第５項記載のタンク炉において、前
   記収容ベルトを形成する金属構造体を、好適にはグラフ
   ァイトガスケットにより、前記板構体に対し水平方向に
   滑動できるように前記周辺の板構体に載せ、前記金属含
   有ベルトを、炉のための外部支持フレームを形成する格
   子構造体に固定したスペーサにより正規位置に維持せし
   めるようにしたことを特徴とするタンク炉。 ８　特許請求の範囲前記各項に記載のタンク炉において
   、前記側壁を前記支持フレームの構造に接続した棚で支
   持した耐火石で形成し、この耐火石を前記金属含有ベル
   ト上には担持せしめず自由に膨張できるようにしたこと
   を特徴とするタンク炉。 ９　特許請求の範囲前記各項記載のタンク炉において、
   炉を３つの領域に分割し、第１の領域はガスの排除に、
   第２の領域は鉱石の焙焼および還元に、第３の領域は酸
   化物還元の電気−熱的な完了に、それぞれ用い、これら
   ３つの領域を高さ調節のできる垂直バッファによって分
   離し、第１のバッファで前記の始めのふたつの領域を分
   離してガス相の流れを制御し、第２のバッファであとの
   ふたつの領域を分離せしめるとともに溶融浴中に浸漬せ
   しめて第１の領域の上方のガス雰囲気を第３の領域の上
   方のガス雰囲気から分離するようにしたことを特徴とす
   るタンク炉。