KR0150009B1 - 연속동제련방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 연속동제련방법을 개시한다.

우선, 용련로와 분리로와 전환로와 용련로, 분리로, 전환로를 직렬로 접속하는 용탕홈통과 복수의 양극로와 양극로와 전환로를 접속하는 조동홈통을 설치한 후 용련로내의 동정광을 도입하여 동정광을 용해, 산화하여 매트와 슬래그의 혼합물을 생성하고 그 혼합물을 분리로에 수용하여 슬래그로부터 매트를 분리한다. 이어서 슬래그로부터 분리된 매트를 산화하여 조동을 생성한 다음에 조동홈통을 통해 한족의 양극로내로 조동을 유동시켜서, 양극로내에서 보다 고품위의 동으로 정제한다.

양극로에서의 정제처리시에, 조동수용공정과 산화공정은 적어도 부분적으로 중복하는 방식으로 행해진다.

Description

연속동제련방법

제1도는 종래의 동제련장치의 계략단면도.

제2도는 제1도의 장치의 계략평면도.

제3도는 본발명에 따른 연소공제련방법을 실시하기 위한 장치의 평면도

제4도는 제3도의 장치에 사용되는 양극로의 확대평면도.

제5도는 제4도의 양극로의 확대측면도.

제6도는 제4도의 VI-VI선에 따른 제4도의 양극로의 단면도.

제7도는 제5도의 VIII-VII선에 따른 제4도의 양극로의 단면도.

제8도 내지 제 10도는 조동의 수용공정, 산화공정, 및 환원공정의 각각에 대응하는 희동된 양극로의 단면도.

제11도는 제4도의 양극로에서 정제공정시의 조업순서를 나타내는 개략도.

제12도는 제 11도와 유사한 도면이지만, 가장 바람직한 정체공정을 나타내는 도면.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 용련도 2 : 분리로

3 : 전환로 4 : 양극로

7A, 7B : 홈통 11 : 조동홈통

11A : 주홈통 11B : 분기홈통

12 : 절환장치 21 : 노체

21a : 단판 21b : 동체부

30 : 연도구 31 : 후드

M : 매트 S : 슬래그

C :조동 J : 수냉재킷

본 말명은, 동(銅)을 추출하기 위해 황화동정광(黃化銅精鑛)을 제련하는 방법에 관한 것이다.

종래, 이러한 종류의 동제련장치로서는, 제1도 및 제2도에 나타내는 바와같은 복수로(複數爐)방식에 의한 제련장차가 알려져 있다.

이 제련장치는, 산소부화공기(酸素富化空氣)와 함께 공급된 동정광을 용해, 산화해서, 매트(matte)(M)와 슬래그(slag)(S)의 혼합물을 생성하는 용련로(熔鍊爐)(1)와, 슬래그(S)로부터 매트(M)를 분리하는 분리로(2)와 분리된 매트(M)를 산화하여 조동(粗銅)(C) 및 슬래그를 생성하는 콘버터(converter)또는 전환로(轉換爐)(3)와 이와같이 얻어진 조동(C)을 정제하여 고순도의 동을 양성하는 양극로(陽極爐)(4)로 구성되어 있다.

용련로(1) 및 전환로(3) 각각에는 2중관구조를 보유하는 랜스(lance)(5)가 이들 노(爐)의 천정을 통해 삽입되어 승강자재하게 설치되어 있으며, 이 랜스(5)를 통해 동정광, 산소부화공기, 용제(flux)등이 각 노내로 공급된다.

분리로(2)는 전극(6)을 구비한 전기로이다.

그리고, 제1도에 표시된 바와같이, 이들 용련로(1), 분리로(2) 및 전환로(3)는 이 순서로 고저차(高低差)를 보유하도록 배치됨과 아울러, 홈통(7A)(7B)에 의해 직렬로 연결되어서, 용량이 이들 유로(7A)(7B)를 중력에 의해 흘러내리도록 되어있다.

전환로(3)에서 연속적으로 생성된 조동(C)은 일단 보온로(8)에 비촉된 후 레이들(9)로 옮겨져서, 크레인(10)에 의해 이송되어 양극로(4)의 상부벽에 형성된 장입구를 통해 그 내부로 주입된다.

그러나 이와같은 구성의 종래 동제련장치에서는 전환로(3)까지의 공정이 연속적으로 행해짐에도 불구하고, 양극로(4)에서의 정련공정이 배치처리로 행해지므로, 전환로(3)에서 생성된 조동(C)을 보온로(8)내에 일단 저장해야 한다.

따라서, 보온로(8)는 물론, 보온로(8)로부터 양극로(4)로 조동(C)을 이송하기 위한 레이들이나 크레인 등의 설비, 또 이 공정중의 조동(C)의 온도를 충분히 높게 유지하기 위해 다량의 에너지가 필요하게 되어있다.

이 결과, 제련설비의 건설비용이나 운정비용이 높고, 제련장치의 설치면적의 감소 기회가 제한된다.

따라서, 본 발명의 주요한 목적 및 특징은, 양극로에서의 정재에 앞서서, 조동용량을 일단 보존유지할 필요가 없어, 양극로에서의 정제공정까지의 전체공정이 매우 효과적인 방법으로 연속해서 이루어질 수 있는 신규한 연속동제련방법을 제공하는 것이다. 본 발명의 다른 목적 및 특징은 고도로 개선된 조동정제공정을 포함하며, 지나치게 큰 정제능력을 필요로 하지 않는 연속동제련방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적 및 특징을 양극로에서 정제하는 조동에 따라 조동의 양이 적더라도 산화를 효율적으로 수행할 수 있는 연속동제련방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 주요한 실시예에 의하면, 용련로와, 분리로와, 전환로와, 용련로 및 분리로 및 전환로를 직렬로 접속하는 용탕홈통과, 복수위 양극로와 양극로 및 전환로를 접속하는 조동홈통을 설치하는 공정과, 용련로 내에 동정광을 도입하여 동정광을 용해, 산화하여 매트와 슬래그의 혼합물을 생성하는 공정과, 매트와 슬래그의 혼합물을 분리로에 수용하여 슬래그로부터 매트를 분리하는 공정과, 슬래그로부터 분리된 매트를 전환로에 수용하여 그 매트를 산화하여서 조동을 생성하는 공정과, 조동홈통을 통해 한 폭의 양극로내로 조동을 유동시키는 공정과, 조동을 양극로에서 보다 고품위이 동으로 정제하는 공정으로 이루어진 연속동제련방법이 제공된다.

본 발명의 다른 실시예에 의하면 조동홈통을 통해 흘러내린 조동을 양극로내에 수용하는 공정과, 산화가스를 양극로내로 취입하는 것에 의하여 양극로내의 조동을 산화하는 공정과 양극로내에서 산화된 동을 보다 고품위의 동으로 환원하는 공정과 양극로로부터 고품위의 동을 배출하는 공정으로 이루어지면, 조동수용공정과 산화공정이 적아도 부분적으로 중복하는 방식으로 행해지는 연속동제련방법이 제공된다.

본발명의 또 다른 실시예의 의하면, 양극로는 수평하게 배치되는 축선주의에 회동 자재하게 지지되며 바람구멍을 보유하는 노체로 구성되고, 산화공정은 노체를 회동시키는 것에 의해 양극로내의 용탕면으로부터의 바람구멍의 깊이를 조정하면서 산화가슬 양극로내로 취입하는 것을 포함한다.

산화가스는 바람직하게 산소부화공기로 이루어진다.

이하, 본발명의 바람직한 실시예에 대하여 첨부도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

제3도는 본 발명에 의한 동제련방법을 실시하개 위한 연속동제련장치를 나타내는 것으로서, 제1도 및 제2도와 동일부분 또는 부재에는 동일한 부호를 사용한다.

종래의 제련장치의 경우와 바찬가지로 연속동제련장치는 동정광을 용해, 산화하여 매트(M)와 슬래그(S)의 혼합물을 생성하는 용련로(1)와 슬래그(S)로부터 매트(M)를 산화하여 조동을 생성하는 전환로(3)와 이와같이 전환로(3)에서 생성된 조동을 보다 고품위의 동으로 정련하는 복수의 양극로(4)로 구성되어 있다.

그리고 이들 용련로(1), 분리로(2), 및 전환로(3)는 이 순서로 고저차가 설치되어 있음과 아울러, 이들 노사이에는 용탕의 유로를 형성하는 홈통(7A)(7B)가 설치되어 있다. 따라서, 용탕은 용련로(1)로부터 홈통(7A)을 통해 분리로(2)로 흘러내리고, 분리로(2)로부터 홈통(7B)을 통해 전환로(3)로 흘러내린다.

또, 용련로(1)와 전환로(3)에는 이들의 천정을 통해 2중관구조로 이루어져 있는 복수의 랜스(5)가 삽입되어 승강자재하게 고정되어서 이들 랜스(5)를 통해 동정광, 산소부화공기, 용재등이 공급된다.

그리고, 분리로(2)는 복수의 전극(6)이 구비된 전기로로 이루어져 있다.

상기한 실시예에서 2개의 양극로(4)(4)는 서로 병렬로 배치되고 전환로(3)는 조동용탕유로를 한정하는 홈통(11)을 통해 이들 양극로(4)에 접속된다.

전환로(3)에서 생성된 조동이 통과하여 양극로(4)로 이송될 때 통과하는 홈통(11)은 그 한쪽 끝이 전환로(3)의 출구에 접속되고 전환로(3)으로부터 멀어지는 방향으로 하향경사하는 상류측 주홈통(11A)과 주홈통(11A)으로부터 멀어지는 방향으로 하향경사지도록 주홈통(11A)으로부터 분기되어서 양극로(4)(4)에 각각 그 끝부분이 접속된 한쌍의 하류측 분기홈통(11B)(11B)으로 이루어져 있다.

또, 주험통(11A)과 분기홈통(11B)사이의 접합부에는 주홈통(11B)을 한쪽 분기홈통(11B)에 선택적으로 유체연통시키는 절환장치(12)가 설치되어 있다.

이 장치(12)는 어떤 구조이어도 좋다.

가장 간단한 형태로서는 주홈통(11A)과의 접합부 근방의 각 분기홈통(11B) 부분의 저부(底部)를 약간 얕게 하여서, 사용되지 않는 분기홈통(11B)의 얕은 부분에 캐스터블(castable)내화물 또는 괴상(塊狀)의 내화물을 위로부터 끼워지도록 형성할 수 있다.

또한 이들 홈통은 다른 홈통(7A)(7B)도 포함해서, 상부에 덮개등이 설치되어 있음과 아울러, 버너 등의 보온장치나 분위기조정응ㄹ 위한 설비가 구비되어 있으며, 이것에 의해 홈통내를 흘러내리는 용탕은 비교적 높은 밀폐상태로 유지되도록 되어있다.

제4도 내지 제6도에 표시된 바와같이 각 양극로(4)는 동체부(21b)와 동체부(21b)의 양단에 장착된 한쌍의 단판(端板)(21a)을 보유하는 원통형상의 노체(21)로 구성되어 있으며, 동체부(21b)에는 한쌍의 타이어(22)(22)가 고정설치되어 있다. 베이스위에는 타이어(22)를 떠받치도록 복수위 지지륜(23)이 설치되어서, 노체(21)의 한쪽 끝부분에는 둘레치차(girth gear)(24a)가 설치되어 노체(21)에 인접배치되는 구동장치(25)에 의해 회전되도록 되어 있다. 또 제4도 및 제5도에 표시된 바와같이 양쪽 단판(21a)중 한쪽에는 노내의 용탕의 온도를 고온으로 유지하기 위한 버너(26)가 설치되어 있으며 동체부(21b)에는 노내의 공기 또는 산소부화공기를 공급하기 위한 한쌍의 바람구멍(tuyere)(27)(27)이 설치되어 있다. 그리도 동체부(21b)에는 한쪽 바람구멍(27)의 반대쪽에 출탕구(28)가 설치되어서 양극로에서 정제된 동이 출탕구(28)를 통해 동이 양극판에 주입되는 주조장치내로 배출된다. 또 이 양극로의 동체부 위쪽 중앙부에는 양극스크랩(scrap) 등의 괴상물(塊狀物)을 노내로 장입하기 위한 장입구(29)가 설치되어 있으며 제6도에 표시된 바와같이 버너(26)의 반대쪽 동체부(21b)의 상부에는 대체로 타원형상인 연도구(煙道口)(30)가 형성되어 있다.

연도구(30)는 노가 통사위치에 위치되었을 때 노의 상부를 한정하는 위치로부터 동체부(21b)의 둘레방향으로 뻗어있다.

배기덕트의 끝부분에 설치되어 있는 후드(31)는 이 연도구(30)를 덮도록 설치되어 있다. 특히 제 7도에 잘 표시되어 있는 바와같이 후드(31)는 노체(21)가 회전함에 따라 각운동하는 연도구(30)의 각 위치에 대응하는 전둘레영역을 덮도록 뻗어있다.

또 조동용량이 유동하는 각 분기홈통(11B)은 홈통(11B)의 끝부분(11C)이 연도구 (30)위쪽에 위치되는 방식으로 후드(31)의 축판을 통해 삽입되어 있다.

후드(31)와 홈통(11B)의 끝부분(11C)에는 각각 수냉재킷(J)이 설치되어 있다. 이하, 상술한 연속동제련장치를 사용하여 본발명에 의한 동제련방법을 설명한다. 우선, 동정광 등의 분립체를 산소부화공기와 함께 랜스(5)를 통해 용련로(1)내에 취입(吹入)한다. 이와같이 노(1)내에 취입된 동정광은 일부가 산화되어 그 산화시에 발열에 의해 용해되어서 황화동 및 황화철을 주성분으로 함유하며 비중이 큰 매트(M)와 맥석(gangue mineral)용제, 및 산화철동으로 이루어지는 비중이 작은 슬레그(S)와의 혼합물로 된다. 이들 매트(M)와 슬래그(S)의 혼합물은 용련로(1)와 유출구(1A)로부터 오버플로우(overflow)하여서 용탕유로인 홈통(7A)을 통해 분리로(2)로 흘러내린다. 불리로(2)로 장입된 매트(M)와 슬래그(S)의 혼합물은 비중차에 의해 매트(M)층과 슬래그(S)층의 2층으로 분리된다. 이와같이 분리된 매트(M)는 분리로(2)의 유출구에 설치된 사이펀(2A)을 통해 오버플로우하여서 홈통(7B)을 거쳐 전환로(3)로 흘러내린다. 한편 슬래그(S)는 별도의 유출구멍(2B)으로부터 빠져 나가서, 수쇄(水碎)된 후 제련시스템의 외부로 제거된다. 전환로(3)로 장입된 매트(M)는 랜스(5)를 통해 산소부화공기에 의해서 더욱 산화되어 슬래그(S)가 분리된다. 이렇게하여 매트(M)는 동픔위가 약 98.5%인 조동(C)으로 변환되어서, 유출고(3A)로부터 조동주홈통(11A)으로 흘러내린다. 도 이전환로(3)에서 분리된 슬래그(S)는 비교적 동함유량이 높으므로 유출구(3B)로부터 배출되어 수쇄된 후, 건조되어서 용련로(1)로 되돌려져 다시 제련공정을 공급된다.

이와같이 해서 주홈통(11A)으로 흘러내린 조동(C)은 미리 다른쪽 분기통로 내에 캐스터블내화물을 끼워서 주홈통(11A)과 유체연통되어 있는 분기통로(11B)(11B)의 한족을 통해 유동하여서, 대응하는 한쪽을 양극로(4)내로 연도구(30)를 통해 수용된다. 제8도는 수용공정중에 유지되는 양극로(4)의 회전위치를 나타낸다. 조동(C)의 수용공정이 완료된 후에, 구동장치(25)에 의해 노체(21)를 제9도에 표시된 바와 같이 바람구멍(27)이 용탕면보다 아래에 위치하는 바와 같은 위치로 소정각도만큼 회전시킨다. 이 상태에서 노체(21)내의 바람구멍(27)(27)으로부터 우선 공기 혹은 바람직하게는 산소부화공기 등을 공급하여 조동(C)을 소정기간 산화시켜서 동중이 유황농도를 소정의 목표치에 접근시킨다.

또한 탄화수소와 공기와의 혼합체를 주성분으로 하는 환원제를 노체(21)에 공급하여 환원처리를 행하여서, 동중의 한소농도를 소정의 목표치에 접근시킨다. 그리고 이때 발생하는 배기가스는 연도구(30), 후드(31)를 통해 배기덕트로 회수되어서, 적절히 처리된다. 또 슬래그(S)는 장입구(29)로부터 배출된다.

이렇게 해서 전환로(3)로부터 유입된 조동(C)이 양극로(4)내에서 보다 고품위의 동으로 정제되면 다시 구동장치(25)를 작동하여 노체(21)를 제10도에 표시된 바와 같이 소정각도 만큼 회전시켜서 출탕구(28)로부터 용융동을 배출한다. 이와같이 얻어진 용융동을 양극홈통을 사용하여 양극주형(anode casting mold)에 주입해서 양극판으로 주조하여 다음의 전기정련설비로 이송한다.

이하 2기의 양극로(4)(4)에 조동(C)을 수용하는 공정, 산화, 환원, 및 주조공정을 포함하는 양극로에서의 정제공정의 조업유형을 제11도 및 제12도에 표시된　 시간계획표를 참조하여 상세히 설명한다. 제11도에 나타내는 예는 양극로의 처리능력과 전환로의 처리능력이 거의 동일한 경우의 것이다.

한쪽의 양극로(a)에서 조동의 수용이 행해지고 있는 사이에 다른 쪽의 양극로(b)에서는 전공정에서 수용되었던 조동(C)의 산환, 환원, 주조 및 이들에 수반하는 부대작업이 행해진다.

이 예에서는 조동(C)의 산화에 2시간, 환원에 2시간, 및 주조에 4시간을 요하고 또 조동(C)의 산화와 환원사이에는 30분간의 바람구멍청소가, 환원과 주조사이에는 1시간의 주조준비가 그리고 주조로부터 다음 공정의 수용과의 사이에는 30분간의 주조정리가, 각가 부대작업으로서 행하여 진다. 따라서, 산화, 환원, 주조작업, 및 바람구멍청소, 주조준비, 주조정리 등의 부대작업에 요하는 시간의 합계는 10시간이고, 양극로에의 수용시간도 10시간이므로 주조정리와 다음 공정의 수용과의 사이에는 대기시간이 없다. 제 12도의 예는 양극로의 능력이 전환로의 능력보다 작은 경우에 채용될 수 있는 바람직한 유형이다. 이 경우에는 정제능력을 올리기 위해, 수용공정의 종반에는 조동(C)의 수용과 병행해서 조동(C)의 산화가 행하여진다. 즉, 이 예에서는 양극로에의수용을 8.5시간으로 행해지는 것에 대해서 산화로부터 주조정리까지의 작업은 10시간을 요하므로 수용공정과 산화공정을 중복시키는 것에 의해 그 시간을 절약하고 있다. 이들 수용 및 산화공정은 노체(21)를 제8도의 위치로부터 제9도의 위치로 이동시킨 후에 행해져서, 조동의 수용이 완료된 후에도 계속된다. 이와같이 하면 수용과 산화가 서로 동시에 행하여져서 그 중복시간만큼 조동의 정제시간이 단축되므로 양극로의 처리능력이 결과적으로 향상되어서 전공정에서의 제련능력이 향상되었을 경우에, 이것에 대응하여 총생산속도가 높게 된다.

전술한 바와 같이 제 11도 및 제12도에 표시된 시간계획표는 양극로에서의 조업의 한가지 예일뿐으로 양극로의 수나 용량, 정제 능력, 및 각 공정의 처리시간 등에 따라서 적당한 유형이 선택될 수 있다.

또 제12도의 경우에 있어서 조동의수용과 산화공정의 중복시간에 대해서도 조동의 생산속도나 양극로의 산화처리능력 등을 고려하여 적당하게 설정되어야 한다.

상술한 바와 같이 본발명의 연속동제련방법에서는 전환로(3)로부터 한쪽 양극로(4)로의 조동(C)의 이송을 조동용탕유로를 한정하는 홈통(11)을 통해 직접적으로 행하므로, 보온로가 불필요하게 되고 그에 따라서 보온로에서 행하여지던 가열공정등도 불필요하게 된다.

또한 레이들이나 크레인등과 같은 이송설비도 불필요하게 되어서, 동제련장치의 전체설치면적을 실질적으로 축소시킬 수가 있다. 그리고, 보온로, 레이들, 크레인등의 설비가 불필요하게 되므로, 이들 설비의 설치비용 및 운전비용을 절감할 수 있다.

또 전환로(3)로부터 양극로(4)로의 조동(C)의 이송을 조동홈통(11)에 의해 직접적으로 행하므로 이송중에 조동(C)을 밀봉상태로 유지하기가 비교적 용이하다. 따라서 용탕의 이송에 따라 이산화항(SO2) 및 급속연기를 함유하는 가스의 발생이 적고 이들 가스가 설비바깥으로 누출하여 주위의 환경에 악영향을 미치는 것을 미연에 방지할 수 있음과 아울러, 조동(C)의 온도변화가 최소한으로 억제될 수 있다.

또 양극로에서의 정제처리시에 수용공정과 산화공정을 서로 병행하여 수행하면 결과적으로 양극로에서의 정제처리능력이 증대되므로, 처리능력이 일정하더라도 양극로는 전공정의 처리능력의 변화에 유연하게 대처할 수 있다.

더욱이, 양극로에서의 산화공정시에 노체를 회동시켜 용탕면으로부터의 바람구멍의 깊이를 조절하면서 노내에 산화가스를 취입히므로 산화가스가 동용탕과 효과적으로 반응할 수 잇어서, 동용탕의 양이 소량인 초기공정에도 산화가 효율적으로 행해질 수 있다. 또한 산화가스로서 산호부화공기를 사용하면, 산화반응도를 최적하게 제어할 수 있으므로 생산성을 현저하게 향상시킬 수 있다.

상술한 바와 같은 설명을 고려하여 번발명에 대한 여러 가지 변경 및 수정이 이루어질수 있음이 명백하므로 본 발명은 첨부한 청구범위에 기재된 범위내에서 상술한 바와 달리 실시될 수 있음을 이해하여야 한다.

Claims (3)

1. 조동을 생성하는 전환로(3)와, 전기한 전환로(3)에서 생성된 조동(C)을 보다 고품위의 동으로 정제하는 복수의 양극로(4)와, 전기한 양극로(4) 및 상이한 전환로(3)를 접속하는 조동홈통(11)과, 전기한 조동홈통(11)을 통해 흘러내린 조동(C)을 전기한 양극로(4)내에 수용하는 공정과, 산화가스를 전기한 양극로(4)내로 취입하는 것에 의하여 전기한 양극로(4)내의 조동을 산화하는 공정과 전기한 양극로(4)내에서 산화된 동을 보다 고품위의 동으로 환원하는 공정과 전기한 양극로(4)로부터 전기한 고품위의 동을 배출하는 공정으로 이루어지며, 전기한 조동수용공정과 전기한 산화공정이 적어도 부분적으로 중복하는 방식으로 행해지며, 전기한 전환로에 연결된 한족끝을 갖는 주홈통과 전기한 주홈통의 다른쪽 끝에 연결된 한쪽끝과 전기한 양극로의 각각의 하나에 연결된 다른쪽끝을 갖는 다수의 분기홈통을 갖는 전기한 조동홈통과, 전기한 전환로(3)로부터 전기한 조동홈통(11)을 통해 전기한 양극로(4)중의 한 개에 조동을 유입시켜서, 전기한 조동(C)을 전기한 양극로에서 보다 고품위의 동으로 정제하도록 구성된 것을 특징으로 하는 연속동제련방법.
2. 제1항에 있어서 전기한 양극로(4)는, 수평하게 배치되는 축선주위로 회동자재하게 지지되며 바람구멍(27)을 보유하는 노체(21)로 이루어지고 전기한 산화공정은 전기한 노체를 회동시키는 것에 의해 전기한 양극로내의 용탕면으로부터의 전기한 바람구멍의 깊이를 조정하면서 전기한 산화가스를 전기한 양극로내로 취입하는 것으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 연속동제련방법.
3. 제 1항에 있어서, 전기한 산화가스는 산소부화공기로 이루어지는 것을 특징으로 하는 연속동제련방법.