JP5147325B2

JP5147325B2 - Ｐｓ転炉の漏出ガス回収装置

Info

Publication number: JP5147325B2
Application number: JP2007199412A
Authority: JP
Inventors: 真濱本; 慎太郎有働; 正宏若山; 康弘土江
Original assignee: Pan Pacific Copper Co Ltd
Current assignee: Pan Pacific Copper Co Ltd
Priority date: 2007-07-31
Filing date: 2007-07-31
Publication date: 2013-02-20
Anticipated expiration: 2027-07-31
Also published as: JP2009035763A

Description

本発明は、ＰＳ転炉の漏出ガス回収装置に関し、さらに詳しくは、ＰＳ転炉によって粗銅を生成する際に発生する漏出ガスを効果的に回収し、それによって操業効率を高めることを可能としたＰＳ転炉の漏出ガス回収装置に関する。

銅の製錬は、例えば、以下のようにして行われる。まず、乾燥した微粉末の精鉱を酸素富化空気又は高温熱風と同時に精鉱バーナによって自熔炉内に吹き込み、瞬間的に酸化反応を起こさせてマットとスラグに分離する。このとき、酸化反応熱だけでは熱量が不足する場合があるので重油等の燃料によって助燃する。マットには約５０〜７０％の銅が含まれ、これを自熔炉のタップホールから抜き出して回収する。一方、スラグにも約１％前後の銅が含まれるのでさらに錬かん炉で錬かんし、スラグ中の銅をマットとして回収し、自熔炉からのマットとあわせてＰＳ転炉で処理する。

自熔炉で得られたマットをＰＳ転炉に収容し、複数の羽口から空気又は酸素富化空気を吹き込んでマットの処理を行う。操業は回分で造かん期と造銅期に分けられ、造かん期ではマット中の硫化鉄を酸化して溶融状態のカラミ（スラグ）として分離除去する。カラミを排出した後のＰＳ転炉には、新たに自熔炉からのマットが装入され、上記の操業が繰り返される。この造かん期を２〜３回繰り返し、生成したマット（白かわ）が、ある量に達したのち造銅期に入り粗銅を得る。尚、造かん期で得られるスラグには３〜５％の銅を含んでおり、浮遊選鉱により銅分を分離濃縮してさらに銅分の回収を行う。造かん期及び造銅期とも熱源は硫化物の酸化熱を利用し、燃料は全く用いない。特に、造銅期には反応熱が過剰となるため、電解に際して発生するアノード鋳返し材料（電解残基銅）、製錬所内の繰り返し物、銅スクラップ等の冷材を装入して温度上昇を調節する。また、操業中に発生する排ガスにはＳＯ_２が７〜１２％含まれており、硫酸の回収が行われる。

ＰＳ転炉に自熔炉からのマットや冷材を装入する場合、操業を一時停止してＰＳ転炉の正面に設けられた前面フードを開け、装入・排出口が手前側になるようＰＳ転炉を傾倒してマットや冷材の装入が行われる。装入が終了した後は、転炉の装入・排出口が排ガスフード側に位置するように逆方向に回転させ、前面フードを閉めて操業を再開する（例えば、特許文献１（特開平１１−１５８５６４号公報））。

特開平１１−１５８５６４号公報

マットや冷材等の装入のためにＰＳ転炉を傾倒させると装入・排出口が排ガスフードの内側から外側に位置することになるので装入・排出口から立ち上るＳＯ_２を含むガスは排ガスフードの外に漏れ出ることになる。そのため、排ガスフードの上部側にはそのような漏出ガスを吸引捕集する漏出ガス回収装置が設けられている。

しかし、従来の漏出ガス回収装置にあっては、粗銅やカラミを排出する際に発生する排ガスは比較的十分に捕集することができたが、マットや冷材等の装入時に発生する漏出ガスの回収は十分とはいえなかった。なぜなら、マットや冷材等を装入すると炉内の内容物と急激に反応を起こすために発生するガスの量が粗銅やカラミを排出する場合に比べて多量となることに加え、漏出ガス回収装置の吸引部が装入・排出口から遠くに位置していたからである。

そのため、従来はマットや冷材等の装入の際には、発生する漏出ガスの発生を抑えるため装入・排出口の傾倒を頻繁に行う等、装入に長時間を要することとなり操業能率を悪化させる要因となっていた。

さらに、ＰＳ転炉の装入・排出口の近傍は排ガスに含まれるダストが固化成長したいわゆる「べコ」の発生が著しく、その除去にも時間がかかるおそれがあることから装入・排出口の近傍に吸引部を設けることは困難であると考えられていた。

そこで、本発明は、ＰＳ転炉の装入・排出口の近くに吸引部を配置してもそのメンテナンスに負担を与えることなく、これまで十分とはいえなかったマットや冷材装入時等に発生する漏出ガスを確実に回収することが可能な漏出ガス回収装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために請求項１に記載の本発明は、ＰＳ転炉を傾倒させた際に装入・排出口から漏出する漏出ガスを回収するＰＳ転炉の漏出ガス回収装置において、前記ＰＳ転炉の上部側に配置された排ガスフードの一方側の側面であって、当該ＰＳ転炉の装入・排出口の近傍に開口部を設けると共に、水冷ジャケット構造を有する開閉板によって前記開口部を開閉するダンパを備えた第一の吸引部を配置し、前記第一の吸引部によって前記ＰＳ転炉を傾倒させて炉内にマットや冷材等を装入する際に装入・排出口から漏出する前記漏出ガスを前記排ガスフード内に引き込んで排気するように構成したことを特徴とする。

上記課題を解決するために請求項２に記載の本発明は、ＰＳ転炉を傾倒させた際に装入・排出口から漏出する漏出ガスを回収するＰＳ転炉の漏出ガス回収装置において、前記ＰＳ転炉の上部側に配置された排ガスフードの一方側の側面であって、当該ＰＳ転炉の装入・排出口の近傍に設けた開口部を開閉する水冷ジャケット構造を有するダンパを備えた第一の吸引部と、前記排ガスフードの側面近傍に前記装入・排出口から漏出する漏出ガスを回収する第二の吸引部とを設け、炉内にマットや冷材等を装入する際には、前記第二の吸引部からの吸引を停止して前記第一の吸引部によって漏出ガスを回収し、前記ＰＳ転炉からカラミや粗銅を取り出す際には前記第一の吸引部の吸引を停止して第二の吸引部によって漏出ガスを回収するように構成したことを特徴とする。

上記課題を解決するために請求項３に記載の本発明は、請求項１又は２に記載のＰＳ転炉の漏出ガス回収装置において、前記第一の吸引部又は前記第二の吸引部から吸引された前記漏出ガスを排気するための煙道内にさらに煙道を開閉可能に開閉するためのダンパを設けたことを特徴とする。

本発明に係るＰＳ転炉の漏出ガス回収装置によれば、漏出ガス回収装置の吸引部に水冷ジャケット構造を有するダンパを設けることとしたのでＰＳ転炉の装入・排出口の近傍に吸引部を配置することが可能となり、そのため炉体を傾倒させてマットや冷材等を装入した際に発生する漏出ガスを有効に回収することができるという効果がある。そのため、漏出ガスを気にすることなくマットや冷材等を一度に装入することできるので従来よりも操業効率を向上させることができるという効果がある。

以下、本発明に係るＰＳ転炉の漏出ガス回収装置及び回収方法について図面を参照しつつ詳細に説明する。図１は本発明に係るＰＳ転炉の漏出ガス回収装置の一実施形態の概要を示す斜視図、図２はその正面図である。

初めに、ＰＳ転炉１の概要について説明する。ＰＳ転炉１は、概略として円筒横型の炉体２を備えており、その上面部には装入・排出口３が形成されている。炉体２の内部は耐熱材、例えば、マグネサイト又はクロム・マグネサイト煉瓦等によって内張りされている。また、電動機１ｂによって回転するローラ１ａ、１ａが炉体２の側面に接するように配置されており、これによって炉体２が傾倒可能とされている。このような傾倒機構によって炉体２を傾倒させることによりマットや冷材等の装入又はカラミや粗銅等の排出等が行われる。尚、マット等の炉体２内への装入は、炉体２を傾倒させて装入・排出口３を排ガスフード５の外側へ位置させることによって行われ、内容物を炉体２外へ排出する際には炉体２をさらに大きく傾倒させて装入・排出口３から流出させるようにして行われる。一方、炉体２の側面下方には羽口２ａが多数設けられており、ここから酸素富化空気又は加圧空気を直接マットの中に吹き込むようになっている。

ＰＳ転炉１の上方には排ガスフード５が配置されており、排ガスフード５の正面には排ガスフード５に沿うようにスライドしつつ開閉する前面フード６が配置されている。前面フード６の開閉は、前面フード６に取り付けられたワイヤＷを天井側へ引き上げ又は引き下げすることで行われるようになっている。操業中は図３に示すように、炉体２の装入・排出口３が排ガスフード５の内側に位置するように炉体２を回転させると共に、前面フード６を閉じ、炉内で発生するガスを排ガスフード５と繋がった廃熱ボイラ７へ送られるようになっている。廃熱ボイラー７の後方には排ガスフード５内の排ガスを吸引する図示しない吸引口が設けられている。この吸引口は、後述する第一の漏出ガス回収装置１０及び第二の漏出ガス回収装置５０の動作状況に応じて適宜開閉されるようになっている。回収された排ガスは、排ガスフード５から廃熱ボイラ７を経て硫酸工場に運ばれ、硫酸の製造に供せられる。一方、マットや冷材を炉体２内に装入する場合は、前面フード６を開け、炉体２を手前側に傾倒させて装入・排出口３を排ガスフード５の内側から外側に位置させ、レードル９によって炉体２内へ装入する。

ＰＳ転炉１の周囲には炉体２を傾倒させたときに装入・排出口３から発散するガスが四方へ広がらないように排ガスの拡散防止壁８が設けられている。そして、拡散防止壁８の上部はレードル９の移動等のため開放状態となっている。

そして、排ガスフード５の側面側で、且つ、装入・排出口３の近傍設けられた開口部５ａには本発明に係る第一の漏出ガス回収装置１０の吸引部１１が配置されている（図３参照）。第一の漏出ガス回収装置１０の吸引部１１は、図４及び図５に示すように、開口部５ａを開閉するための第一のダンパ１２を備えている。

第一のダンパ１２は、排ガスフード５の側面に形成された開口部５ａを開閉するための開閉板１２ａと、開閉板１２ａを動作させて開口部５ａを開閉する油圧シリンダ１２ｂを備えており、油圧シリンダ１２ｂによって開閉板１２ａを可動させて開口部５ａを開閉するようになっている。また、開閉板１２ａは、図７（ａ）（ｂ）に示すように、その内部には冷却水を流通させるための水路１２ｃが形成されてジャケット構造とされている。水路１２ｃは、供給口１２ｄから導入した冷却水を排出口１２ｅから抜き出すようにして形成されている。また、水路１２ｃは開閉板１２ａの内部に設けられているほか、開口部５ａの周囲に位置する排ガスフード５の側面にも配置されている（図５参照）。このような構成により、高温に曝される開閉板１２ａ及びその周囲は水路１２ｃ内を流れる冷却水によって適度に冷却されて過熱による動作不良が防止される。また、排ガスに含まれるダストの固化により発生するべコの付着が抑制されると共に、付着したベコは脆く容易に除去が可能なので短時間で除去作業を終了することができる。尚、開閉板１２ａは厚さ約５０ｍｍの鉄製とされている。

一方、排ガスフード５の側面に形成された開口部５ａと連通する第一の漏出ガス回収装置１０の煙道２０の途中にはさらに２箇所に煙道２０を密閉するためのダンパ１３、１４が配置されている。煙道２０をダンパ１２、１３、１４によって密閉するのは操業中における排ガスフード５からの排ガスの吸引に影響が出ないようにするためである。すなわち、操業中に排ガスフード５から回収される排ガスを硫酸工場に送るラインと第一の漏出ガス回収装置１０によって漏出ガスを回収するラインとは別ラインとなっており、操業中に第一の漏出ガス回収装置１０のガス回収ラインからフリーエアーが入り込んでしまうと操業中に発生するガスの回収の能力が著しく低下するだけでなく、能力低下に伴って排ガスが排ガスフード５から洩れるおそれがあるからである。従って、操業中は排ガスフード５と連通する煙道２０を含む第一の漏出ガス回収装置１０のガス回収ラインは確実に閉塞できるようにしておく必要がある。また、それとは逆に、第一の漏出ガス回収装置１０によって漏出ガスを回収する場合には、廃熱ボイラ７の後方に設けられた開閉可能な上述の図示しない吸引口を閉じて第一の吸引部１１からの漏出ガスの吸引に影響が出ないようになっている。尚、本実施形態では煙道２０内には２つのダンパを設けたが配置するダンパの数はこれに限定されるものではない。

第一の漏出ガス回収装置１０の煙道２０は、排ガスフード５の側面に形成された開口部５ａから排ガスフード５の側面に対して直交する方向に水平に伸び、そして水平に略直角に曲がった第一の角部２０ａを経て排ガスフード５の側面と平行になる方向に進み、さらに垂直方向に９０°曲がった第二の角部２０ｂによって上方へ向かって伸び、そして、排気ダクト２０ｃを介して回収ダクト６０と連結されている。そして、第一の角部２０ａの近傍には第二のダンパ１３が設けられ、第二の角部２０ｂの近傍には第三のダンパ１４が設けられている。

第二のダンパ１３及び第三のダンパ１４はそれぞれ油圧シリンダ１３ａ、１４ａによって煙道２０を閉塞・開放するように動作するようになっている。第一から第三の各ダンパ１２、１３、１４は、第一のダンパ１２の開閉に連動して開閉するように構成することが好ましいが、もちろん、それぞれ単独で動作するように構成することも可能である。これにより、通常操業の際には第一から第三のダンパ１２、１３、１４を閉じて第一の漏出ガス回収装置１０の動作を停止させ、排ガスフード５による排ガスの回収が行われる。そして、ＰＳ転炉１内にマットや冷材を装入する際には、第一から第三のダンパ１２、１３、１４を開いて第一の漏出ガス回収装置１０の動作を動作させ、装入・排出口３から漏れ出す漏出ガスを吸引部１１によって排ガスフード５内に引き込み、開口部５ａから煙道２０を通り、排気ダクト２０ｃを介して回収ダクト６０によって回収が行われる。

一方、第一の漏出ガス回収装置１０が設置された側とは反対側の排ガスフード５の近傍には第二の吸引部５１が配置された第二の漏出ガス回収装置５０が設けられている。第二の漏出ガス回収装置５０は、従来も配置されていた排ガス回収装置であり、図１に示すように、排ガスフード５の外側に漏れ出した排ガスを第二の吸引部５１によって吸引して回収する装置である。第一の吸引部５１によって回収された排ガスは、排気ダクト５０ａから回収ダクト６０を通って脱硫設備に運ばれるようになっている。但し、第一の漏出ガス回収装置１０の設置に伴い、第二の漏出ガス回収装置５０には第二の吸引部５１から回収ダクト６０に至る所定箇所に従来にはない図示しないダンパを新たに設けられており、第一の漏出ガス回収装置１０の動作中は当該ダンパによって回収ダクト６０との通気性を遮断して第一の漏出ガス回収装置１０の吸引に影響が出ないように両者が連携して動作するようにされている。

第二の吸引部５１は、排ガスフード５の外側でＰＳ転炉１の上部に配置されている。粗銅やカラミの排出の際に装入・排出口３から漏れ出す漏出ガスは排ガスフード５内を経て回収できないのでそのような漏出ガスを排ガスフード５の外部において回収を行うようにしたものである。すなわち、粗銅やカラミの排出の場合に第二の漏出ガス回収装置５０によって漏出ガスの回収を行うようにしたのは炉外への排出の際はマットや冷材を装入する場合よりも炉体２をさらに傾倒させる必要があるので装入・排出口３が排ガスフード５から遠く離れることになり第一の漏出ガス回収装置１０による排ガスフード５を経由しての漏出ガスの回収ができないからである。第二の漏出ガス回収装置５０の第二の吸引部５１から回収された漏出ガスも第一の漏出ガス回収装置１０と同様に回収ダクト６０によって回収されるようになっている。従って、第二の漏出ガス回収装置５０による漏出ガスの吸引に影響が出ないようにするために、粗銅やカラミを排出する場合には第一から第三のダンパ１２、１３、１４を閉じて第一の漏出ガス回収装置１０の動作を停止させて第二の吸引部５１によって漏出ガスの回収を行う。また、マットや冷材を装入する際には、第二の漏出ガス回収装置５０の動作を停止させて第一の漏出ガス回収装置１０による回収を行う。

次に、上述した第一の漏出ガス回収装置１０の動作について説明する。図８は本発明に係るＰＳ転炉の漏出ガス回収方法の好ましい一実施形態のフローチャートである。
初めに、操業中はＰＳ転炉１の装入・排出口３を排ガスフード５内に位置させると共に前面フード６を下げた状態で排ガスの回収を行っている（ステップＳ０）。尚、通常操業の場合は第一の漏出ガス回収装置１０の第一から第三のダンパ１２、１３、１４を閉じてその動作を停止させている。

マットや冷材を装入する場合（ステップＳ１）は、前面フード６を天井側へ引き上げると共に炉体２を手前に傾倒させて装入・排出口３を排ガスフード５の外側に位置させる。そして、第一の漏出ガス回収装置１０の第一から第三のダンパ１２、１３、１４を開いてその動作を開始する（ステップＳ２）。このとき、第二の漏出ガス回収装置５０に設けた図示しないダンパによって回収ダクト６０との連通を遮断すると共に廃熱ボイラ７の後方に設けられた開閉可能な図示しない吸引口を閉じて第一の吸引部１１からの漏出ガスの吸引に影響が出ないようにする。これにより、装入・排出口３から漏れ出す漏出ガスは第一の吸引部１１によって排ガスフード５内に引き込れ、排ガスフード５に設けられた開口部５ａから煙道２０を通り、排気ダクト２０ｃを介して回収ダクト６０によって回収される。そして、ＰＳ転炉１内への装入物の装入が終了したら、装入・排出口３が排ガスフード５内に位置するように炉体２を元の位置に戻し、前面フード６を下げると共に第一から第三のダンパ１２、１３、１４を閉じて第一の漏出ガス回収装置１０の動作を停止させ、通常操業を行う（Ｓ０）。

一方、粗銅やカラミを排出する場合（ステップＳ３）は、前面フード６を天井側へ引き上げると共に炉体２をさらに大きく手前に傾倒して装入・排出口３を排ガスフード５の外側に位置させる。そして、第一から第三のダンパ１２、１３、１４を閉じて第一の漏出ガス回収装置１０の動作を停止させると共に、第二の漏出ガス回収装置５０を動作させて漏出ガスの回収を行う（ステップＳ４）。これにより、装入・排出口３から漏れ出す漏出ガスは第二の吸引部５１によって吸引され、排気ダクト５０ａを介して回収ダクト６０によって回収される。尚、第二の漏出ガス回収装置５０の動作は廃熱ボイラ７の後方の吸引口の開閉に影響されることはない。そして、ＰＳ転炉１外への排出が終了したら、装入・排出口３を排ガスフード５内に位置になるよう炉体２の姿勢を戻し、前面フード６を下げると共に第二の漏出ガス回収装置５０の動作を停止させて通常操業を行う（Ｓ０）。以下、順次これを繰り返すことによりＰＳ転炉１の操業を行う。

ＰＳ転炉へのマットの装入の際に、排ガスフード５の前面に設けられた前面フード６を天井側に引き上げ、装入・排出口３からマットを装入し、第一の漏出ガス回収装置１０により吸引部１１から漏出ガスの吸引を行った。このとき、第二の漏出ガス回収装置５０の第二の吸引部５１と回収ダクト６０との連通は遮断すると共に廃熱ボイラ７の後方に設けられた開閉可能な吸引口は閉じた。装入・排出口３から漏れ出る漏出ガスは排ガスフード５内を経て第一の漏出ガス回収装置１０により吸引されて回収されたので漏出ガスを気にすることなくレードル９による装入を一度に行うことができた。また、水路１２ｃに冷却水を流しながら開閉板１２ａを冷却しつつ操業を行ったため発生したべコは排除しやすく、しかもベコによる第一のダンパ１２の開閉への影響は見られなかった。

比較例

第一の漏出ガス回収装置１０を設けずに装入・排出口３へのマットの装入を行った場合は、装入・排出口３から立ち上る漏出ガスが十分に回収できずレードル９によるＰＳ転炉１内への装入が一度に出来なかった。また、排ガスフード５の内側面部はべコの付着が激しく、その除去にも時間を要することとなった。

以上のように、本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、例えば、第一の漏出ガス回収装置１０と第二の漏出ガス回収装置５０とを排ガスフード５の同じ側面側に設ける等、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能であることはいうまでもない。

本発明に係るＰＳ転炉の漏出ガス回収装置の一実施形態の概要を示す斜視図である。図１に示すＰＳ転炉の漏出ガス回収装置の正面図である。図１に示すＰＳ転炉の漏出ガス回収装置の側面図である。第一の漏出ガス回収装置の概要を示す正面図である。図４に示す第一の漏出ガス回収装置の側面図である。図４に示す第一の漏出ガス回収装置の平面図断面である。（ａ）は第一のダンパの水冷ジャケット構造を示す正面断面、（ｂ）はその側面図である。ＰＳ転炉の漏出ガス回収装置の動作を示すフローチャートである。

符号の説明

Ｗワイヤ
１ＰＳ転炉
２炉体
３装入・排出口
５排ガスフード
５ａ開口部
６前面フード
７廃熱ボイラ
８拡散防止壁
９レードル
１０第一の漏出ガス回収装置
１１第一の吸引部
１２第一のダンパ
１２ａ開閉板
１２ｂ油圧シリンダ
１２ｃ水路
１３第二のダンパ
１４第三のダンパ
２０煙道
２０ａ第一の角部
２０ｂ第二の角部
２０ｃ排気ダクト
５０第二の漏出ガス回収装置
５０ａ排気ダクト
５１第二の吸引部
６０回収ダクト

Claims

ＰＳ転炉を傾倒させた際に装入・排出口から漏出する漏出ガスを回収するＰＳ転炉の漏出ガス回収装置において、
前記ＰＳ転炉の上部側に配置された排ガスフードの一方側の側面であって、当該ＰＳ転炉の装入・排出口の近傍に開口部を設けると共に、水冷ジャケット構造を有する開閉板によって前記開口部を開閉するダンパを備えた第一の吸引部を配置し、前記第一の吸引部によって前記ＰＳ転炉を傾倒させて炉内にマットや冷材等を装入する際に装入・排出口から漏出する前記漏出ガスを前記排ガスフード内に引き込んで排気するように構成したことを特徴とするＰＳ転炉の漏出ガス回収装置。
ＰＳ転炉を傾倒させた際に装入・排出口から漏出する漏出ガスを回収するＰＳ転炉の漏出ガス回収装置において、
前記ＰＳ転炉の上部側に配置された排ガスフードの一方側の側面であって、当該ＰＳ転炉の装入・排出口の近傍に設けた開口部を開閉する水冷ジャケット構造を有するダンパを備えた第一の吸引部と、
前記排ガスフードの側面近傍に前記装入・排出口から漏出する漏出ガスを回収する第二の吸引部と、
を設け、
炉内にマットや冷材等を装入する際には、前記第二の吸引部からの吸引を停止して前記第一の吸引部によって漏出ガスを回収し、前記ＰＳ転炉からカラミや粗銅を取り出す際には前記第一の吸引部の吸引を停止して第二の吸引部によって漏出ガスを回収するように構成したことを特徴とするＰＳ転炉の漏出ガス回収装置。
請求項１又は２に記載のＰＳ転炉の漏出ガス回収装置において、
前記第一の吸引部又は前記第二の吸引部から吸引された前記漏出ガスを排気するための煙道内にさらに煙道を密閉可能に開閉するダンパを設けたことを特徴とするＰＳ転炉の漏出ガス回収装置。