JP2619254B2 - Operating method of nonferrous smelting furnace - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ 非鉄製錬炉において生成する鉄，スパイス等の高融点
炉鉄の生成を防止し、炉の安定操業，有価物の回収を効
果的に行うように工夫した非鉄製錬炉の操業方法に関す
る。[Detailed description of the invention] <Industrial application fields> Prevents the production of high melting point iron such as iron and spices generated in non-ferrous smelting furnaces, and stably operates the furnace and effectively recovers valuable resources. The present invention relates to a method of operating a non-ferrous smelting furnace devised as described above.

＜従来の技術＞ 亜鉛，鉛等の乾式製錬工程においては、熔鉱炉，アー
ク炉等を反応容器として用い、電熱又は石炭，コーク
ス，ガス等の燃料を使用して1000℃以上の高温を得、金
属の酸化物，硫化物等の原料と石炭，コークス等の還元
剤とを反応させて所望の金属を製錬するものが多い。そ
して、原料中の鉄，砒素等の目的外金属は1000〜1300℃
の融点の中に固定し、流動的な として炉外へ連続的又は間欠的に排出している。この 中に目的金属が排出されることは収率の低下を意味し、
また、 をセメント等の原料として使用する場合の二次原料規格
としても不味である。したがって、製錬工程において
は、 中の有価金属の含有率を低下せしめることが望ましい。<Prior art> In the smelting process of zinc, lead, etc., smelting furnaces, arc furnaces, etc. are used as reaction vessels, and high temperatures of 1000 ° C. or higher using electric heat or fuel such as coal, coke, gas, etc. In many cases, a desired metal is smelted by reacting a raw material such as a metal oxide or sulfide with a reducing agent such as coal or coke. Non-target metals such as iron and arsenic in the raw materials are 1000-1300 ℃
Fixed within the melting point of the fluid Are discharged continuously or intermittently outside the furnace. this Emission of the target metal during production means a decrease in yield,
Also, It is also unsatisfactory as a secondary raw material standard when using as a raw material for cement or the like. Therefore, in the smelting process, It is desirable to reduce the content of valuable metals in the material.

＜発明が解決しようとする課題＞ しかしながら、亜鉛の製錬において、 中の亜鉛の含有率を低下させようとすると、酸化鉄が鉄
に還元されるようになり、実操業的には 中の亜鉛含有率を数％になるようにすると鉄への還元が
開始する。また、この際、鉄の一部は原料中の砒素と化
合して難溶性の鉄スパイスが形成される。<Problems to be solved by the invention> However, in smelting zinc, If you try to lower the zinc content in the iron, iron oxide will be reduced to iron, When the zinc content in the mixture is reduced to several percent, reduction to iron starts. At this time, a part of iron is combined with arsenic in the raw material to form hardly soluble iron spice.

これら鉄や鉄スパイスは、半流動性の炉鉄となり反応
容器に堆積して反応を阻害するので、従来の製錬操業に
おいては、鉄の析出がない程度に亜鉛を 中に残すような条件とし、 を別の炉に導いてさらに高温域で還元剤とともに処理し
て亜鉛を還元揮発回収する方法をとったり、炉鉄の生成
をおそれず、 中の亜鉛含有率を小さくする還元条件とし、 中に生成した炉鉄を強制的にすくい上げる方法を採用し
ているのが現状である。また、このようにして得た炉鉄
中には金，銀，銅その他の有価金属も多量に含有される
が、かかる炉鉄は難破砕性，高融点のため二次処理が困
難であるという問題もある。Since these iron and iron spices become semi-fluid furnace iron and accumulate in the reaction vessel and hinder the reaction, in the conventional smelting operation, zinc is reduced to the extent that iron does not precipitate. And leave them inside, To another furnace and further processing with a reducing agent in a high temperature range to reduce and volatilize and recover zinc, without fear of furnace iron production, And reducing conditions to reduce the zinc content in At present, a method of forcibly scooping the furnace iron generated therein is adopted. In addition, the furnace iron obtained in this way contains a large amount of gold, silver, copper and other valuable metals, but it is said that such furnace iron is difficult to be secondarily treated due to its friability and high melting point. There are also problems.

本発明はこのような現状に鑑み、非鉄製錬炉において
生成する 中の有価金属含有率を低下させるとともに流動性の悪い
炉鉄の生成を防止する非鉄製錬炉の操業方法を提供する
ことを目的とする。In view of such a situation, the present invention generates in a non-ferrous smelting furnace. It is an object of the present invention to provide a method of operating a non-ferrous smelting furnace which reduces the content of valuable metals in the steel and prevents the production of furnace iron having poor fluidity.

＜課題を解決するための手段＞ 前記目的を達成するために種々検討を重ねた結果、例
えば、亜鉛製錬炉において、炭材・酸素ランスにより炉
内に局部的超高温域を形成すると、炉鉄が流動化される
とともに酸化されて 化され、且つ 中に残留する亜鉛が還元揮発されることを知見した。<Means for Solving the Problems> As a result of repeated studies to achieve the above-described object, for example, in a zinc smelting furnace, when a local ultra-high temperature region is formed in a furnace with a carbonaceous material and an oxygen lance, the furnace Iron is fluidized and oxidized And It was found that the zinc remaining therein was reduced and volatilized.

かかる知見に基づく本発明の非鉄金属炉の操業方法
は、非鉄製錬炉において生成する炉鉄を処理するに際
し、炉内を局部的に加熱することにより炉鉄を溶融する
とともに酸化して として炉外へ排出することを特徴とする。The method of operating a non-ferrous metal furnace of the present invention based on such knowledge, when treating furnace iron generated in a non-ferrous smelting furnace, melts and oxidizes the furnace iron by locally heating the inside of the furnace. And discharged outside the furnace.

本発明は亜鉛製錬炉において、局部的にでも必要かつ
十分な温度条件とするとともにZnOが存在する条件とす
れば生成した鉄が直ちに 成分としてのFeOになるという作用による。ここで、必
要かつ十分な温度条件は1300〜1350℃である。一般にこ
の種の製錬炉において炉底全体をこのような高温に保持
するのは難かしいが、本発明では例えば炭材・酸素ラン
スを用いることにより局部的に温度条件を満足できるよ
うにしたものである。In the present invention, in a zinc smelting furnace, if the temperature condition is necessary and sufficient even locally, the generated iron is immediately It is due to the effect of becoming FeO as a component. Here, the necessary and sufficient temperature condition is 1300 to 1350 ° C. Generally, it is difficult to maintain the entire furnace bottom at such a high temperature in this type of smelting furnace, but in the present invention, for example, a carbon material and an oxygen lance are used to locally satisfy the temperature conditions. It is.

また、このような炭材・酸素ランスを用いると、供給
する炭材，酸素の比率を変えて一定比率で量を変え、ま
た、これらとともに製錬原料等を供給することにより、
炉況に応じた対応が可能となり、 中の有価金属の含有率を数％以下に抑えるとともに残留
炉鉄の生成を防止する操業が可能となる。Also, if such a carbon material / oxygen lance is used, the ratio of the supplied carbon material and oxygen is changed to change the amount at a fixed ratio, and by supplying smelting raw materials and the like together with these,
It is possible to respond according to the furnace conditions, The operation of suppressing the content of valuable metals in the steel to several percent or less and preventing the generation of residual furnace iron becomes possible.

ISP方式による亜鉛製錬を例として本発明による操業
のバリエーションを説明する。A variation of the operation according to the present invention will be described using zinc smelting by the ISP method as an example.

この場合の の基本的タイプはZnOを含有する鉱石と用材及びコーク
スとからもたらされるSiO₂−CaO−FeO系の である。このようなZnOが存在する炉底をランスから炭
材及び酸素を供給して局部的にでも上述したような1300
〜1350℃に加熱すると、 ZnO（ｌ）＋Fe（ｌ）Zn（ｇ）＋FeO（ｌ） が生じて炉鉄が 化されるとともに流動化され、例えば50mm径の流出口か
ら円滑に抽出できるようになる。In this case The basic type of SiO ₂ -CaO-FeO system resulting from the ore and timber and coke containing ZnO of It is. The furnace bottom where such ZnO is present is supplied with carbonaceous material and oxygen from a lance, and the
When heated to ~ 1350 ° C, ZnO (l) + Fe (l) Zn (g) + FeO (l) It is fluidized and fluidized so that it can be extracted smoothly from an outlet having a diameter of, for example, 50 mm.

また、過還元状態の と炉鉄が存在する場合には、ランスより酸素を過剰にし
て供給することにより、 2Fe＋O₂→2FeO が生じ、炉鉄が 化される。In addition, the over-reduction state When iron is present, by supplying excess oxygen from the lance, 2Fe + O ₂ → 2FeO is generated, and the iron Be transformed into

還元不足状態の が存在する場合には、過剰の炭材と、これに適量の酸素
とを供給し、 ZnO（ｌ）＋CO（ｇ）→Zn（ｇ）＋CO₂（ｇ） の反応により過剰に溶解残留したZnOがZnに還元され
る。Under reduction Is present, an excess carbon material and an appropriate amount of oxygen are supplied thereto, and ZnO (l) + CO (g) → Zn (g) + CO ₂ (g) is dissolved and excessively dissolved by the reaction of ZnO (l) + CO ₂ (g). Is reduced to Zn.

さらに、過還元状態の場合には、上述したように過剰
の酸素を供給するとともに、Zn又はZnOを含む製錬原料
を直接炭材に混合して酸素とともにランスから供給する
と、 Ｃ（ｇ）＋O₂（ｇ）→CO₂（ｇ） CO₂（ｇ）＋Ｃ（ｇ）→2CO 2Zn（ｓ）＋O₂（ｇ）→2ZnO（ｌ） ZnO（ｌ）＋CO（ｇ）→Zn（ｇ）＋CO₂（ｇ） ZnO（ｌ）＋Fe（ｌ）→Zn（ｇ）＋FeO（ｌ） の反応により、炉鉄が 化されるとともにZnOがZnに還元される。Further, in the case of an over-reduced state, as described above, when excess oxygen is supplied and a smelting raw material containing Zn or ZnO is directly mixed with carbonaceous material and supplied from a lance together with oxygen, C (g) + O ₂ (g) → CO ₂ (g) CO ₂ (g) + C (g) → 2CO 2 Zn (s) + O ₂ (g) → 2ZnO (l) ZnO (l) + CO (g) → Zn (g) + CO ₂ (G) The reaction of ZnO (l) + Fe (l) → Zn (g) + FeO (l) And ZnO is reduced to Zn.

このように、本発明によると、小型の製錬炉にあって
は、昇温，酸化，還元，揮発等の各種の工程を単一の設
備で構成することができる。また、大型の製錬炉にあっ
ては、炉底平面における反応の不均一を調整して全体の
反応を所望の条件に保持するとともに、不可避的に生成
した炉鉄を 化したり流動性を与えて抽出を容易にすることが可能と
なり、また、これにより、鉛，金，銀，銅等の有価金属
が炉鉄に含まれて損失するのを防止することができる。
さらに、この炉鉄処理の過程に、生産量増加の要因とも
なる原料そのものを供給することができる点においても
有用である。As described above, according to the present invention, in a small smelting furnace, various processes such as heating, oxidation, reduction, and volatilization can be configured by a single facility. In the case of large smelting furnaces, while adjusting the non-uniformity of the reaction on the bottom surface of the furnace to maintain the entire reaction at desired conditions, the furnace iron generated inevitably is produced. Thus, extraction can be facilitated by forming a liquid or imparting fluidity, and thereby, valuable metals such as lead, gold, silver, and copper can be prevented from being lost by being included in furnace iron.
Further, it is also useful in that the raw material itself, which causes an increase in the production amount, can be supplied in the process of the furnace iron treatment.

＜実 施 例＞ 実施例１ アーク電極を備えた電気炉でFeO−CaO−SiO₂各42,12,
18％,Zn7％で構成される ２トンを溶融し、1250℃に保持した。これに、Fe,As各6
5,10％を含有する炉鉄200kgを供用した。<Implementation Example> Example 1 in an electric furnace provided with arc electrodes FeO-CaO-SiO ₂ each 42,12,
Consists of 18% and Zn 7% Two tons were melted and kept at 1250 ° C. Fe, As each 6
200 kg of furnace iron containing 5,10% was used.

電流を遮断して電極をひき上げた後、微粉コークス16
kg/Hrと当量（21kg/Hr）の酸素とをランスで供給し、 の表面近くで燃焼させた。これにより 温度は局部的に急上昇し、1350℃に達した。このように
して1300〜1350℃を5Hr維持した後、ランスを停止し、 を抽出したところ、流動性に富んだ が流出し、半熔融状態の炉鉄は炉内に残留しなかった。
なお、抽出した 中のZnは3.5％であり、この は水砕により容易に粒状にできた。After cutting off the current and lifting the electrode, fine coke 16
kg / Hr and the equivalent (21 kg / Hr) of oxygen are supplied by a lance, Burned near the surface. This The temperature spiked locally and reached 1350 ° C. After maintaining 1300-1350 ° C for 5 hours in this way, stop the lance, Extracted, rich in fluidity Flowed out, and the iron in a semi-molten state did not remain in the furnace.
In addition, extracted Zn in 3.5% Could be easily granulated by water granulation.

実施例２ 実施例１と同様な成分、量の 、炉鉄をアーク炉に溶融し、実施例１と同じ方法で、微
粉コークス16kg/Hrと当量の３倍（63kg/Hr）の酸素とを
ランスで供給し、1300〜1350℃の温度を2Hr保持した。
その後、 抜きしたところ、炉内には炉鉄は残留しなかった。な
お、 中のZnは３％であった。Example 2 The same components and amounts as in Example 1 were used. Then, the furnace iron was melted in an arc furnace, and in the same manner as in Example 1, fine powder coke 16 kg / Hr and oxygen equivalent to three times the equivalent (63 kg / Hr) were supplied by a lance, and the temperature of 1300 to 1350 ° C was changed to 2Hr. Held.
afterwards, Upon removal, no furnace iron remained in the furnace. In addition, The content of Zn was 3%.

実施例３ 中のZn含量が12％とする以外は実施例１と同様とした。
そして、ランスより炭材が過剰となる酸素（炭材16kg/H
r、酸素32kg/Hr）を供給し、1300〜1350℃に2Hr保持し
た。その後、 抜きしたところ、Zn含量４％の が得られた。また、炉内の残留炉鉄は見られなかった。
さらに排ガスから製錬用二次原料となる粗酸化亜鉛150k
gが得られた。Example 3 It was the same as Example 1 except that the Zn content therein was 12%.
And oxygen (carbon material 16kg / H
r, oxygen 32 kg / Hr), and maintained at 1300 to 1350 ° C for 2 hours. afterwards, When extracted, Zn content 4% was gotten. No residual furnace iron was found in the furnace.
In addition, crude zinc oxide 150k, which becomes secondary material for smelting from exhaust gas
g was obtained.

実施例４ 実施例１と同様な条件で炭材16kg/Hr、酸素21kg/Hrを
ランスより供給しながら、炭材中にメタリックZn40％を
含むトータルZn60％の粉末原料を5kg/Hrで混入し、1300
〜1350℃を保持して5Hr操業したところ、製錬用二次原
料となる粗酸化亜鉛15kgを得た。また、 中のZnは3.8％であり、炉内の炉鉄は見られなかった。Example 4 While supplying 16 kg / Hr of carbon material and 21 kg / Hr of oxygen from a lance under the same conditions as in Example 1, a powder material of 60% total Zn containing 40% metallic Zn was mixed into the carbon material at 5 kg / Hr. , 1300
When the operation was performed for 5 hours while maintaining the temperature at 〜1350 ° C., 15 kg of crude zinc oxide as a secondary raw material for smelting was obtained. Also, The Zn content was 3.8%, and no furnace iron was found in the furnace.

実施例５ 亜鉛、鉛を同時製錬するISP方式の溶鉱炉において、
炉底外周部に設置された羽口と同レベルにランスを並設
した。Example 5 In an ISP-type blast furnace for simultaneous smelting of zinc and lead,
Lances were arranged side by side at the same level as the tuyere installed on the outer periphery of the furnace bottom.

この溶鉱炉の炉底反応は連続して抽出される 中のZn濃度により切断される。The bottom reaction of this blast furnace is continuously extracted It is cleaved by the Zn concentration inside.

中のZn濃度が４％に低下し、炉鉄生成が予測されたとき
にランスより16kg/Hrのコークスと当量（21kg/Hr）の酸
素とを供給したところ、 中のZnは４％に維持され、また炉鉄の生成は見られなか
った。 When the Zn concentration in the furnace was reduced to 4% and the production of furnace iron was predicted, 16 kg / Hr of coke and an equivalent (21 kg / Hr) of oxygen were supplied from the lance. The Zn content was maintained at 4%, and no furnace iron was formed.

実施例６ 実施例５と同様にして 中のZn濃度が４％に低下したときに、ランスより16kg/H
rのコークスと過剰（63kg/Hr）の酸素とを供給したとこ
ろ、同様の結果が得られた。Example 6 In the same manner as in Example 5, 16kg / H from the lance when the Zn concentration in the medium drops to 4%
Similar results were obtained when r coke and excess (63 kg / Hr) oxygen were supplied.

実施例７ 実施例５と同様な炉において、 中のZnが５％に低下して炉内が過還元状態と判断された
ときに、亜鉛を含む副原料30部を含有するコークスを30
0kg/Hrと酸素21kg/Hrとを供給したところ、 中のZnは５％のままで推移するとともに炉鉄の生成もな
かったが、揮発亜鉛量は70kg/Hr増量した。Example 7 In a furnace similar to that of Example 5, When the Zn content in the furnace was reduced to 5% and the inside of the furnace was judged to be in an over-reduced state, coke containing 30 parts of zinc-containing auxiliary material was removed.
When 0 kg / Hr and oxygen 21 kg / Hr were supplied, The Zn content remained unchanged at 5% and no furnace iron was generated, but the amount of volatile zinc increased by 70 kg / Hr.

＜発明の効果＞ 以上、実施例とともに具体的に説明したように、本発
明方法は、炉鉄の発生を防止するとともに採収率を向上
させるという従来では両立できなかった効果を奏するこ
とができ、また、炉床反応が均一化されるので、炉の操
業がさらに安定化し、成績が向上するという効果も奏す
る。<Effects of the Invention> As described above in detail with the examples, the method of the present invention can achieve the conventionally incompatible effects of preventing the generation of furnace iron and improving the yield. In addition, since the hearth reaction is made uniform, the operation of the furnace is further stabilized, and the effect of improving the performance is exhibited.

また、炉内を局部的に加熱するのにランスを用いる
と、上記効果を得ながら従来の製錬炉では処理が困難で
あった粉体原料を処理することも可能となり、炉を改造
することなく生産能力の向上を図ることができる。In addition, if a lance is used to locally heat the inside of the furnace, it is possible to process powder raw materials that were difficult to process in a conventional smelting furnace while obtaining the above effects, and it was necessary to modify the furnace. And the production capacity can be improved.

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項１】非鉄製錬炉において生成する炉鉄を処理す
るに際し、炉内を局部的に加熱することにより炉鉄を溶
融するとともに酸化して として炉外へ排出することを特徴とする非鉄製錬炉の操
業方法。(1) When treating furnace iron produced in a non-ferrous smelting furnace, the furnace iron is melted and oxidized by locally heating the inside of the furnace. The method of operating a non-ferrous smelting furnace, wherein the method is discharged outside the furnace. 【請求項２】過還元性状態の 及び炉鉄に対して、炭材に対して過剰となる酸素を供給
する特許請求の範囲第１項記載の非鉄製錬炉の操業方
法。2. The method of claim 2, wherein 2. The method for operating a non-ferrous smelting furnace according to claim 1, wherein oxygen is supplied to furnace iron in excess of carbon material. 【請求項３】還元不足状態の に対して、過剰の炭材と適量の酸素とを供給する特許請
求の範囲第１項記載の非鉄製錬炉の操業方法。3. The method of claim 2, wherein 2. The method for operating a non-ferrous smelting furnace according to claim 1, wherein an excess amount of carbon material and an appropriate amount of oxygen are supplied to the furnace. 【請求項４】過還元性状態の 及び炉鉄に対して製錬原料を炭材に混合するとともに炭
材に対して過剰となる酸素を供給する特許請求の範囲第
１項記載の非鉄製錬炉の操業方法。4. An overreduced state The method for operating a non-ferrous smelting furnace according to claim 1, wherein the smelting raw material is mixed with the carbonaceous material with respect to the furnace iron, and oxygen that is excessive with respect to the carbonaceous material is supplied.