JPH09316562A - 銅の乾式製錬法 - Google Patents
銅の乾式製錬法Info
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- JPH09316562A JPH09316562A JP8133922A JP13392296A JPH09316562A JP H09316562 A JPH09316562 A JP H09316562A JP 8133922 A JP8133922 A JP 8133922A JP 13392296 A JP13392296 A JP 13392296A JP H09316562 A JPH09316562 A JP H09316562A
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- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
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- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
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- C22B15/0026—Pyrometallurgy
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 銅の乾式製錬に使用する自溶炉を高負荷状
態で操業する場合においても、自溶炉、特に反応塔への
熱負荷を増加させることなく炭材を自溶炉に装入するこ
とにより、良好な操業状態を維持する。 【解決手段】 自溶炉に添加する炭材の少なくとも一部
を炉内酸素による燃焼を防ぎ、かつ反応塔２からの落下
物により捕捉させセットラー４内のスラグ中に侵入する
ように炉内酸素分圧の低い自溶炉反応塔下部から吹込み
管３によりに吹き込む。
態で操業する場合においても、自溶炉、特に反応塔への
熱負荷を増加させることなく炭材を自溶炉に装入するこ
とにより、良好な操業状態を維持する。 【解決手段】 自溶炉に添加する炭材の少なくとも一部
を炉内酸素による燃焼を防ぎ、かつ反応塔２からの落下
物により捕捉させセットラー４内のスラグ中に侵入する
ように炉内酸素分圧の低い自溶炉反応塔下部から吹込み
管３によりに吹き込む。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は銅の乾式製錬法に関
するものであり、さらに詳しく述べるならば、炭材の添
加方法を改良した銅の乾式製錬法に係るもので、本出願
人の特願平７−３３１００３号（以下「先願」と言う）
の発明を改良したものである。
するものであり、さらに詳しく述べるならば、炭材の添
加方法を改良した銅の乾式製錬法に係るもので、本出願
人の特願平７−３３１００３号（以下「先願」と言う）
の発明を改良したものである。
【０００２】
【従来の技術】銅製錬操業においては、装入原料中の鉄
の一部が過酸化物であるマグネタイト（Ｆｅ3 Ｏ4 ）ま
で酸化される。このＦｅ3 Ｏ4 の生成量が多くなると、
炉底や炉壁へのＦｅ3 Ｏ4 の析出が過剰になり炉内容積
を減少させ、さらにはスラグやマットのタップホールを
埋めてタップ操業を困難とし、加えてスラグとマットの
分離を阻害したり、スラグの粘性を高くしてスラグ中の
銅品位を上昇させる。このため銅の自溶炉製錬において
は、上述の過剰なＦｅ3 Ｏ4 を還元して操業を安定化さ
せるとともに排出スラグ中の含銅品位を低下させかつ燃
料費の低減を図るために銅精鉱および重油とともに粉コ
ークスまたは粉コークスと微粉炭を自溶炉の反応塔に吹
き込むことが公知である（特開昭５８−２２１２４１号
公報）。
の一部が過酸化物であるマグネタイト（Ｆｅ3 Ｏ4 ）ま
で酸化される。このＦｅ3 Ｏ4 の生成量が多くなると、
炉底や炉壁へのＦｅ3 Ｏ4 の析出が過剰になり炉内容積
を減少させ、さらにはスラグやマットのタップホールを
埋めてタップ操業を困難とし、加えてスラグとマットの
分離を阻害したり、スラグの粘性を高くしてスラグ中の
銅品位を上昇させる。このため銅の自溶炉製錬において
は、上述の過剰なＦｅ3 Ｏ4 を還元して操業を安定化さ
せるとともに排出スラグ中の含銅品位を低下させかつ燃
料費の低減を図るために銅精鉱および重油とともに粉コ
ークスまたは粉コークスと微粉炭を自溶炉の反応塔に吹
き込むことが公知である（特開昭５８−２２１２４１号
公報）。
【０００３】一般に、自溶炉を用いた銅製錬操業では、
自溶炉反応塔において熱補償用の補助燃料として重油、
粉コークス、微粉炭などを鉱石とともに吹き込み燃焼さ
せている。この熱補償の目的に加えて、先願の発明では
粉コークスや微粉炭の一部を反応塔で燃焼させずに反応
塔下の溶体上を覆うほど添加するか、もしくはこれらの
炭材の粒度を細かくすることによって反応塔下の溶体中
に侵入させることによってＦｅ3 Ｏ4 を還元する目的で
自溶炉の反応塔で粉コークスや微粉炭などの固体の炭材
を装入している。
自溶炉反応塔において熱補償用の補助燃料として重油、
粉コークス、微粉炭などを鉱石とともに吹き込み燃焼さ
せている。この熱補償の目的に加えて、先願の発明では
粉コークスや微粉炭の一部を反応塔で燃焼させずに反応
塔下の溶体上を覆うほど添加するか、もしくはこれらの
炭材の粒度を細かくすることによって反応塔下の溶体中
に侵入させることによってＦｅ3 Ｏ4 を還元する目的で
自溶炉の反応塔で粉コークスや微粉炭などの固体の炭材
を装入している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】炭材を添加して自溶炉
で行なう銅の乾式製錬法において、自溶炉への送風の酸
素濃度を高めることにより鉱石装入速度を増加させた
り、自溶炉での操業を維持するための燃料の主体である
原料中のＳ品位の高い鉱石を処理することがある。これ
らの場合には、自溶炉への熱負荷が大きくなり、特に反
応塔への熱負荷が増大してくるため、熱補償用の補助燃
料は少なくなるかあるいは不要となる。このため、上記
のような条件で自溶炉を操業する場合には反応塔で添加
できる粉コークスや微粉炭の量も制限され、過剰に生成
したＦｅ3 Ｏ4 の還元に寄与する炭材量が減ってスラグ
中のＦｅ3O 4は増加してくる。このＦｅ3 Ｏ4 量が多く
なってくると上述のように操業上のトラブルやスラグ中
に損失する銅量を増加させるなど種々のトラブルを引き
起こす。
で行なう銅の乾式製錬法において、自溶炉への送風の酸
素濃度を高めることにより鉱石装入速度を増加させた
り、自溶炉での操業を維持するための燃料の主体である
原料中のＳ品位の高い鉱石を処理することがある。これ
らの場合には、自溶炉への熱負荷が大きくなり、特に反
応塔への熱負荷が増大してくるため、熱補償用の補助燃
料は少なくなるかあるいは不要となる。このため、上記
のような条件で自溶炉を操業する場合には反応塔で添加
できる粉コークスや微粉炭の量も制限され、過剰に生成
したＦｅ3 Ｏ4 の還元に寄与する炭材量が減ってスラグ
中のＦｅ3O 4は増加してくる。このＦｅ3 Ｏ4 量が多く
なってくると上述のように操業上のトラブルやスラグ中
に損失する銅量を増加させるなど種々のトラブルを引き
起こす。
【０００５】したがって、本発明は自溶炉を高負荷状態
で操業する場合においても、自溶炉、特に反応塔への熱
負荷を増加させることなく炭材を自溶炉に装入すること
により、良好な操業状態を維持できる銅の乾式製錬方法
を提供することを目的とする。
で操業する場合においても、自溶炉、特に反応塔への熱
負荷を増加させることなく炭材を自溶炉に装入すること
により、良好な操業状態を維持できる銅の乾式製錬方法
を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明に係る方法は、自溶炉に炭材を添加して銅を乾式製錬
する方法において、前記炭材の少なくとも一部を炉内酸
素での燃焼を防ぎ、かつ反応塔からの落下物により捕捉
させセットラー内のスラグ中に侵入するように酸素分圧
の低い自溶炉の反応塔下部に吹き込むことを特徴とする
銅の乾式製錬法であり、より好ましくは、前記炭材を１
００μｍアンダーの粒度が６５％以上でかつ４４μｍア
ンダーの粒度が３０％以上とする銅の乾式製錬法であ
る。
明に係る方法は、自溶炉に炭材を添加して銅を乾式製錬
する方法において、前記炭材の少なくとも一部を炉内酸
素での燃焼を防ぎ、かつ反応塔からの落下物により捕捉
させセットラー内のスラグ中に侵入するように酸素分圧
の低い自溶炉の反応塔下部に吹き込むことを特徴とする
銅の乾式製錬法であり、より好ましくは、前記炭材を１
００μｍアンダーの粒度が６５％以上でかつ４４μｍア
ンダーの粒度が３０％以上とする銅の乾式製錬法であ
る。
【０００７】以下、本発明を詳しく説明する。先願の方
法においては、１００μｍアンダーの粒度が６５％以上
で且つ１００μｍから４４μｍの粒度が２５％以上であ
る粒度を有しかつ固定炭素含有率が８０％以上の炭材を
自溶炉の反応塔頂部から予め銅精鉱などの主装入物に添
加混合して精鉱バーナーから装入するか、あるいは専用
バーナーから装入する銅の乾式製錬方法である。この方
法では、装入された炭材が４０〜８０％が反応塔で燃焼
するものの、燃焼しなかった炭材はその粒径が小さく、
これらの微細な未燃の炭材粒子は反応塔から同時に落下
してくる溶融した銅精鉱粒子に衝突し捕捉され、そのま
ま反応塔下部のスラグ浴面に侵入し、次に浮上してくる
までの間に炭材とＦｅ3 Ｏ4 との接触還元が起こり、こ
の接触還元を積極的に起こさせることによって、スラグ
浴面に未燃の炭材が浮遊、滞留し過剰還元を起こした
り、排熱ボイラーに飛散してアフターバーンするなどの
トラブルを招くことなく有効にＦｅ3Ｏ4 を還元するこ
とができる。
法においては、１００μｍアンダーの粒度が６５％以上
で且つ１００μｍから４４μｍの粒度が２５％以上であ
る粒度を有しかつ固定炭素含有率が８０％以上の炭材を
自溶炉の反応塔頂部から予め銅精鉱などの主装入物に添
加混合して精鉱バーナーから装入するか、あるいは専用
バーナーから装入する銅の乾式製錬方法である。この方
法では、装入された炭材が４０〜８０％が反応塔で燃焼
するものの、燃焼しなかった炭材はその粒径が小さく、
これらの微細な未燃の炭材粒子は反応塔から同時に落下
してくる溶融した銅精鉱粒子に衝突し捕捉され、そのま
ま反応塔下部のスラグ浴面に侵入し、次に浮上してくる
までの間に炭材とＦｅ3 Ｏ4 との接触還元が起こり、こ
の接触還元を積極的に起こさせることによって、スラグ
浴面に未燃の炭材が浮遊、滞留し過剰還元を起こした
り、排熱ボイラーに飛散してアフターバーンするなどの
トラブルを招くことなく有効にＦｅ3Ｏ4 を還元するこ
とができる。
【０００８】しかし、この方法においては炭材を自溶炉
の反応塔頂部から装入するため、装入された炭材の４０
〜８０％は反応塔で燃焼し、熱補償のための補助燃料と
して寄与しているため、銅精鉱の装入速度の上昇などに
より必要な補助燃料の量が減少した場合には、反応塔頂
部から装入する炭材の量も減少せざるを得ず、従って反
応塔下部でのＦｅ3 Ｏ4 還元量が減少してスラグ中のＦ
ｅ3 Ｏ4 が増加し、種々のトラブルを招くことになる。
の反応塔頂部から装入するため、装入された炭材の４０
〜８０％は反応塔で燃焼し、熱補償のための補助燃料と
して寄与しているため、銅精鉱の装入速度の上昇などに
より必要な補助燃料の量が減少した場合には、反応塔頂
部から装入する炭材の量も減少せざるを得ず、従って反
応塔下部でのＦｅ3 Ｏ4 還元量が減少してスラグ中のＦ
ｅ3 Ｏ4 が増加し、種々のトラブルを招くことになる。
【０００９】上述の粉コークスの反応塔内での燃焼につ
いて考察した結果を説明する。反応塔で添加された炭材
の燃焼速度は反応塔内の雰囲気酸素分圧、粒子温度、ガ
ス流速等に影響される。これら要因の反応塔内における
変化を計算モデル（自溶炉モデル）により予測した例を
図１に示すが、反応塔内の酸素分圧は炭材とともに装入
される自燃性の銅精鉱の量が圧倒的に多いためこの燃焼
により支配され反応塔下部に向かって急激に低下するこ
とが分かる。なお、図中ＰＯ2 は酸素分圧、Ｕｐ／Ｕｇ
はそれぞれ粒子／ガス流速（ｍ／ｓｅｃ）、Ｔｐは粒子
温度（Ｋ）、ｔｐは粒子落下時間（ｓｅｃ）である。そ
こで図２に示す３種類の粒度分布の粉コークスについて
反応塔内における燃焼挙動につき検討した。図２におい
て各粉コークスの粒度分布は次のとおりである。
いて考察した結果を説明する。反応塔で添加された炭材
の燃焼速度は反応塔内の雰囲気酸素分圧、粒子温度、ガ
ス流速等に影響される。これら要因の反応塔内における
変化を計算モデル（自溶炉モデル）により予測した例を
図１に示すが、反応塔内の酸素分圧は炭材とともに装入
される自燃性の銅精鉱の量が圧倒的に多いためこの燃焼
により支配され反応塔下部に向かって急激に低下するこ
とが分かる。なお、図中ＰＯ2 は酸素分圧、Ｕｐ／Ｕｇ
はそれぞれ粒子／ガス流速（ｍ／ｓｅｃ）、Ｔｐは粒子
温度（Ｋ）、ｔｐは粒子落下時間（ｓｅｃ）である。そ
こで図２に示す３種類の粒度分布の粉コークスについて
反応塔内における燃焼挙動につき検討した。図２におい
て各粉コークスの粒度分布は次のとおりである。
【００１０】
【表１】 １００μｍアンダー １００μｍ〜４４μｍ 粉コークス１ ７８％ ６３％ 粉コークス２ ４９％ ４１％ 粉コークス３ ７％ ５％
【００１１】図２に示す３種の粒度分布の異なる粉コー
クスの反応塔内における燃焼率を図１に示した各種要因
の挙動をベースに次式で予測した結果を表２に示す。燃
焼後の炭材粒子の粒径は次式で計算できる。 ｒ＝ｒo −（Ｍｃ／ρｃ）×ｋｔ×Ｃ（Ｏ2 ）×θ ｒ ：炭材粒子の燃焼後半径 （ｍ） ｒo ：炭材粒子の初期半径 （ｍ） Ｍｃ：炭素の分子量 ０．０１２ｋｇ／ｍｏｌ ρｃ：炭材粒子の密度 １，０００ｋｇ／ｍ3 ｋｔ：総括反応速度定数（ｍ／ｈｒ） Ｃ（Ｏ2 ）：酸素濃度（ｍｏｌ／Ｎｍ3 ） θ ：反応時間（ｈｒ） 総括反応速度定数（ｋｔ）は製錬化学工学演習（鞭巌編
著、昭和４９年１月１５日、養賢堂発行、第１版）第２
５〜３１頁、特に２８〜３１頁の計算方法により求め
た。この計算方法は焼結過程における炭素粒子の燃焼速
度を推算するためのものであり、単一炭素粒子、灰分層
による最初の外径保持、灰分層内の拡散抵抗無視可能
（すなわち、ガス境膜内拡散抵抗と化学反応抵抗のみを
考える）仮定を措いているが、これらの仮定は自溶炉内
における炭素粒子燃焼推算においても実際に妥当である
と考えられる。なお粒径（ｒ）の式は前掲製錬化学工学
演習第３０頁による。
クスの反応塔内における燃焼率を図１に示した各種要因
の挙動をベースに次式で予測した結果を表２に示す。燃
焼後の炭材粒子の粒径は次式で計算できる。 ｒ＝ｒo −（Ｍｃ／ρｃ）×ｋｔ×Ｃ（Ｏ2 ）×θ ｒ ：炭材粒子の燃焼後半径 （ｍ） ｒo ：炭材粒子の初期半径 （ｍ） Ｍｃ：炭素の分子量 ０．０１２ｋｇ／ｍｏｌ ρｃ：炭材粒子の密度 １，０００ｋｇ／ｍ3 ｋｔ：総括反応速度定数（ｍ／ｈｒ） Ｃ（Ｏ2 ）：酸素濃度（ｍｏｌ／Ｎｍ3 ） θ ：反応時間（ｈｒ） 総括反応速度定数（ｋｔ）は製錬化学工学演習（鞭巌編
著、昭和４９年１月１５日、養賢堂発行、第１版）第２
５〜３１頁、特に２８〜３１頁の計算方法により求め
た。この計算方法は焼結過程における炭素粒子の燃焼速
度を推算するためのものであり、単一炭素粒子、灰分層
による最初の外径保持、灰分層内の拡散抵抗無視可能
（すなわち、ガス境膜内拡散抵抗と化学反応抵抗のみを
考える）仮定を措いているが、これらの仮定は自溶炉内
における炭素粒子燃焼推算においても実際に妥当である
と考えられる。なお粒径（ｒ）の式は前掲製錬化学工学
演習第３０頁による。
【００１２】
【表２】 反応塔内における粉コークスの燃焼率予測結果（単位：％） 反応塔内における燃焼率 計算値 測定値 粉コークス１ ７４ ５５〜８０ 粉コークス２ ５９ ４０〜６７ 粉コークス３ １７ １０〜３０
【００１３】表２には反応塔側壁の最下端部に設置した
サンプリング用孔から採取した反応塔内落下物の炭素分
析値から求めた燃焼率測定値と計算値とを併せて示して
いるが両者とも良く一致しており、これより添加粉コー
クスの粒度分布が粗い程燃焼率は低くなり未燃分が多く
なることが分かった。このようにモデルによる計算値と
測定値は良く一致していたので、次に計算モデルによ
り、反応塔内で未燃となり炉内に残るコークスの粒度分
布ついて考察した。
サンプリング用孔から採取した反応塔内落下物の炭素分
析値から求めた燃焼率測定値と計算値とを併せて示して
いるが両者とも良く一致しており、これより添加粉コー
クスの粒度分布が粗い程燃焼率は低くなり未燃分が多く
なることが分かった。このようにモデルによる計算値と
測定値は良く一致していたので、次に計算モデルによ
り、反応塔内で未燃となり炉内に残るコークスの粒度分
布ついて考察した。
【００１４】図１に示す自溶炉の反応塔内における酸素
分圧の変化を計算モデルにより予測した結果、反応塔内
の酸素分圧は頂部から２ｍ程度までは変化も小さく、酸
素分圧も高いため、炭材を反応塔頂部から装入する限
り、反応塔内での炭材の燃焼を防止することはできない
が、逆に反応塔の下部では酸素分圧は急激に低下してい
ること、さらに反応塔内で燃焼しなかった粒径の小さい
炭材は反応塔内を落下している溶融した銅精鉱粒子に衝
突して捕捉されて反応塔下部のスラグ浴面に侵入し、ス
ラグ中のＦｅ3 Ｏ4 を還元していることに着目して本発
明に到達した。
分圧の変化を計算モデルにより予測した結果、反応塔内
の酸素分圧は頂部から２ｍ程度までは変化も小さく、酸
素分圧も高いため、炭材を反応塔頂部から装入する限
り、反応塔内での炭材の燃焼を防止することはできない
が、逆に反応塔の下部では酸素分圧は急激に低下してい
ること、さらに反応塔内で燃焼しなかった粒径の小さい
炭材は反応塔内を落下している溶融した銅精鉱粒子に衝
突して捕捉されて反応塔下部のスラグ浴面に侵入し、ス
ラグ中のＦｅ3 Ｏ4 を還元していることに着目して本発
明に到達した。
【００１５】即ち、酸素分圧の極く低い反応塔下部で溶
融した銅精鉱粒子が落下しているゾーンに炭材を吹き込
めば反応塔での炭材の燃焼を防止しでき、かつ溶融した
銅精鉱粒子に捕捉させて反応塔下部のスラグ浴面に侵入
させ、炭材のほとんどすべてをスラグ中のＦｅ3 Ｏ4 の
還元に寄与させることが可能になるため、炭材の添加量
を減少させてもスラグ中のＦｅ3 Ｏ4 の過剰生成を防止
して自溶炉を操業することが可能となる。
融した銅精鉱粒子が落下しているゾーンに炭材を吹き込
めば反応塔での炭材の燃焼を防止しでき、かつ溶融した
銅精鉱粒子に捕捉させて反応塔下部のスラグ浴面に侵入
させ、炭材のほとんどすべてをスラグ中のＦｅ3 Ｏ4 の
還元に寄与させることが可能になるため、炭材の添加量
を減少させてもスラグ中のＦｅ3 Ｏ4 の過剰生成を防止
して自溶炉を操業することが可能となる。
【００１６】図４は本発明方法を実施するための自溶炉
の反応塔下部に挿入された炭材吹込管の位置を示した説
明図である。図において、自溶炉の反応塔２の下部のセ
ットラーコーナー部の天井に設けられた孔から、吹込管
３が反応塔下の溶融した銅精鉱粒子が落下しているゾー
ンに向くように挿入され、炭材はガスによって吹き込ま
れる。ガスは実質的に、炭材を燃焼させずかつ反応塔内
で燃焼をもたらさないことが必要であり、好ましくは、
窒素ガスなどの非酸化性ガスを吹き込み用の気体とす
る。
の反応塔下部に挿入された炭材吹込管の位置を示した説
明図である。図において、自溶炉の反応塔２の下部のセ
ットラーコーナー部の天井に設けられた孔から、吹込管
３が反応塔下の溶融した銅精鉱粒子が落下しているゾー
ンに向くように挿入され、炭材はガスによって吹き込ま
れる。ガスは実質的に、炭材を燃焼させずかつ反応塔内
で燃焼をもたらさないことが必要であり、好ましくは、
窒素ガスなどの非酸化性ガスを吹き込み用の気体とす
る。
【００１７】炭材の吹き込み位置は、原理的には酸素分
圧が低くなっている反応塔下部の側面でも良いので、吹
込管先端と反応塔下部側壁内面と一致させるように配設
された吹込管から炭材を吹込んでも良い。しかしなが
ら、反応塔の内壁は１，２００℃以上の高温であり、か
つ炉壁に付着した溶融した鉱石粒子が炉壁を流下して反
応塔の側壁にあけた孔を閉塞させるため、長時間に亙っ
て炭材の吹き込みができないので、反応管は、先端が反
応塔内に突入させる配置法が好ましい。
圧が低くなっている反応塔下部の側面でも良いので、吹
込管先端と反応塔下部側壁内面と一致させるように配設
された吹込管から炭材を吹込んでも良い。しかしなが
ら、反応塔の内壁は１，２００℃以上の高温であり、か
つ炉壁に付着した溶融した鉱石粒子が炉壁を流下して反
応塔の側壁にあけた孔を閉塞させるため、長時間に亙っ
て炭材の吹き込みができないので、反応管は、先端が反
応塔内に突入させる配置法が好ましい。
【００１８】また、炭材を吹き込む孔は数を多くしてな
るべく分散して吹き込む方が有利であり、反応塔の円周
方向で均等に配置することも考えられる。しかし、自溶
炉内では反応塔２の上部から下部に向かい、さらにセッ
トラー４からアップテイク５に向うガス流れがある。こ
のため、反応塔２のアップテイク５側から炭材を吹き込
んだ場合には自溶炉内のガス流れに逆らうことになり、
炭材の溶融銅精鉱粒子による捕捉を妨げる恐れがある。
図４に示した吹込管３の位置は反応塔２の直下から外れ
ており、かつセットラー天井から吹込管３を挿入してい
るため、上記の問題は生じない。図４では吹き込み位置
は２カ所であるが、上記の問題を回避できるならば吹き
込み位置あるいは数を限定するものではない。
るべく分散して吹き込む方が有利であり、反応塔の円周
方向で均等に配置することも考えられる。しかし、自溶
炉内では反応塔２の上部から下部に向かい、さらにセッ
トラー４からアップテイク５に向うガス流れがある。こ
のため、反応塔２のアップテイク５側から炭材を吹き込
んだ場合には自溶炉内のガス流れに逆らうことになり、
炭材の溶融銅精鉱粒子による捕捉を妨げる恐れがある。
図４に示した吹込管３の位置は反応塔２の直下から外れ
ており、かつセットラー天井から吹込管３を挿入してい
るため、上記の問題は生じない。図４では吹き込み位置
は２カ所であるが、上記の問題を回避できるならば吹き
込み位置あるいは数を限定するものではない。
【００１９】炭材の組成については、反応塔頂部から装
入される補助燃料の量を、自溶炉の熱バランス上、減ら
す必要がない場合には特に限定する必要はない。しか
し、自溶炉への鉱石装入速度を増加させるなどにより補
助燃料の量が制限されあるいは全く使用しない場合に
は、還元に必要な固定炭素分が高く、揮発して燃焼し還
元には寄与しない揮発分の低い炭材が好ましい。
入される補助燃料の量を、自溶炉の熱バランス上、減ら
す必要がない場合には特に限定する必要はない。しか
し、自溶炉への鉱石装入速度を増加させるなどにより補
助燃料の量が制限されあるいは全く使用しない場合に
は、還元に必要な固定炭素分が高く、揮発して燃焼し還
元には寄与しない揮発分の低い炭材が好ましい。
【００２０】次に炭材の粒度についてであるが、炭材を
反応塔下に吹き込む場合にも、反応塔内を落下している
溶融した銅精鉱粒子に捕捉させてスラグ層中に侵入させ
て効率的なＦｅ3 Ｏ4 の還元を行う必要がある。炭材の
粒径が大きい場合にはスラグ層上に浮上、滞留して炉内
に強力な還元雰囲気を形成し、炉耐火物コーティングを
消滅させ耐火物を溶損するなどのトラブルを招くため好
ましくない。本発明者等が先願で考案したように上記の
トラブルを招くことなく有効にＦｅ3 Ｏ4 を還元できる
炭材の反応塔下部での未燃の炭材の粒度分布予測結果を
図５に示す。この結果より、反応塔下部で吹き込む炭材
の粒度は１００μｍアンダーの粒度が６５％以上でかつ
４４μｍアンダーの粒度が３０％以上を有し、好ましく
は１００μｍアンダーの粒度が８０％以上でかつ４４μ
ｍアンダーの粒度が５０％以上である。
反応塔下に吹き込む場合にも、反応塔内を落下している
溶融した銅精鉱粒子に捕捉させてスラグ層中に侵入させ
て効率的なＦｅ3 Ｏ4 の還元を行う必要がある。炭材の
粒径が大きい場合にはスラグ層上に浮上、滞留して炉内
に強力な還元雰囲気を形成し、炉耐火物コーティングを
消滅させ耐火物を溶損するなどのトラブルを招くため好
ましくない。本発明者等が先願で考案したように上記の
トラブルを招くことなく有効にＦｅ3 Ｏ4 を還元できる
炭材の反応塔下部での未燃の炭材の粒度分布予測結果を
図５に示す。この結果より、反応塔下部で吹き込む炭材
の粒度は１００μｍアンダーの粒度が６５％以上でかつ
４４μｍアンダーの粒度が３０％以上を有し、好ましく
は１００μｍアンダーの粒度が８０％以上でかつ４４μ
ｍアンダーの粒度が５０％以上である。
【００２１】
【作用】反応塔下の溶融した銅精鉱粒子が落下している
ゾーンに吹き込まれた図５に示した如き粒度分布を持つ
炭材粒子は溶融した銅精鉱粒子と衝突、捕捉され、反応
塔下のスラグ層中に侵入し、炭材がスラグ浴面に浮上す
る間における接触還元によりＦｅ3 Ｏ4 を効率的に還元
できる。
ゾーンに吹き込まれた図５に示した如き粒度分布を持つ
炭材粒子は溶融した銅精鉱粒子と衝突、捕捉され、反応
塔下のスラグ層中に侵入し、炭材がスラグ浴面に浮上す
る間における接触還元によりＦｅ3 Ｏ4 を効率的に還元
できる。
【００２２】反応塔下での炭材の吹き込みはセットラー
の上流側から反応塔下へ向かって行うため、ガス相中で
溶融した銅精鉱粒子に捕捉されなかった場合でも、炭材
はスラグ層上に落下、浮上し、反応塔下を移動する間に
反応塔から落下してくる銅精鉱粒子によりスラグ層中に
侵入することが可能であり、吹き込まれた炭材はそのほ
とんどすべてがＦｅ3 Ｏ4 の還元に寄与することができ
る。
の上流側から反応塔下へ向かって行うため、ガス相中で
溶融した銅精鉱粒子に捕捉されなかった場合でも、炭材
はスラグ層上に落下、浮上し、反応塔下を移動する間に
反応塔から落下してくる銅精鉱粒子によりスラグ層中に
侵入することが可能であり、吹き込まれた炭材はそのほ
とんどすべてがＦｅ3 Ｏ4 の還元に寄与することができ
る。
【００２３】これにより、炭材を自溶炉の反応塔頂部か
ら予め銅精鉱などの主装入物に添加混合して精鉱バーナ
ーから装入し、反応塔で燃焼せずに反応塔下部のスラグ
層に侵入した未燃の炭材によるＦｅ3 Ｏ4 の還元効果と
同様の効果を得ることができる。以下、実施例により本
発明をさらに詳しく説明する。
ら予め銅精鉱などの主装入物に添加混合して精鉱バーナ
ーから装入し、反応塔で燃焼せずに反応塔下部のスラグ
層に侵入した未燃の炭材によるＦｅ3 Ｏ4 の還元効果と
同様の効果を得ることができる。以下、実施例により本
発明をさらに詳しく説明する。
【００２４】
【実施例】鉱石および溶剤などの主装入物の装入速度６
５ｔ／ｈ、原料中のＳ品位の上昇により補助燃料として
必要な炭材量が２４０ｋｇ／ｈで操業している自溶炉に
おいて、図６に炭材Ａで示す粒度分布を持つ固定炭素含
有率９３％の炭材を図４に示した反応塔下のセットラー
コーナー部の吹込管２本からそれぞれ１２０ｋｇ／ｈ、
合計２４０ｋｇ／ｈの炭材添加量で吹き込み用の気体と
して窒素ガスを用いて反応塔下部に向けて吹き込んだ。
この時、自溶炉での装入鉱石量に対する炭材の重量添加
率としては０．３７％に相当する。
５ｔ／ｈ、原料中のＳ品位の上昇により補助燃料として
必要な炭材量が２４０ｋｇ／ｈで操業している自溶炉に
おいて、図６に炭材Ａで示す粒度分布を持つ固定炭素含
有率９３％の炭材を図４に示した反応塔下のセットラー
コーナー部の吹込管２本からそれぞれ１２０ｋｇ／ｈ、
合計２４０ｋｇ／ｈの炭材添加量で吹き込み用の気体と
して窒素ガスを用いて反応塔下部に向けて吹き込んだ。
この時、自溶炉での装入鉱石量に対する炭材の重量添加
率としては０．３７％に相当する。
【００２５】試験操業の結果、還元効果を示す指標であ
るスラグ中のＦｅ3 Ｏ4 含有率は３〜６％で十分な還元
力が得られており、スラグ中の銅ロスは０．６％、炉内
観察の結果セットラ内の浴面上に浮遊している未燃の炭
材の存在は殆ど認められず、操業の良否を示す指標であ
るボイラーでの炭材のアフターバーントラブルも全く発
生しなかった。
るスラグ中のＦｅ3 Ｏ4 含有率は３〜６％で十分な還元
力が得られており、スラグ中の銅ロスは０．６％、炉内
観察の結果セットラ内の浴面上に浮遊している未燃の炭
材の存在は殆ど認められず、操業の良否を示す指標であ
るボイラーでの炭材のアフターバーントラブルも全く発
生しなかった。
【００２６】比較のために鉱石および溶剤などの主装入
物の装入速度６５ｔ／ｈ、原料中のＳ品位の上昇により
補助燃料として必要な炭材量が２４０ｋｇ／ｈで操業し
ている自溶炉において、図６に炭材Ｂで示す粒度分布を
持つ固定炭素含有率８２％の炭材を重量添加率０．４％
で予め主装入物に添加混合し、精鉱バーナーを介して自
溶炉反応塔に装入した。炭材の装入量としては２６０ｋ
ｇ／ｈである。その結果、スラグ中の含有率は８〜１０
％に上昇し、スラグ中の銅ロスも０．６５〜０．７５％
に上昇した。
物の装入速度６５ｔ／ｈ、原料中のＳ品位の上昇により
補助燃料として必要な炭材量が２４０ｋｇ／ｈで操業し
ている自溶炉において、図６に炭材Ｂで示す粒度分布を
持つ固定炭素含有率８２％の炭材を重量添加率０．４％
で予め主装入物に添加混合し、精鉱バーナーを介して自
溶炉反応塔に装入した。炭材の装入量としては２６０ｋ
ｇ／ｈである。その結果、スラグ中の含有率は８〜１０
％に上昇し、スラグ中の銅ロスも０．６５〜０．７５％
に上昇した。
【００２７】
【発明の効果】以上説明したように、特許請求の範囲に
記載した方法で自溶炉反応塔下部において炭材を添加す
ることにより、自溶炉への炭材添加量は自溶炉反応塔頂
部から添加する場合に比較して大幅に削減でき、自溶炉
を高負荷状態で操業する場合においても、自溶炉、特に
反応塔への熱負荷を増加させることなくスラグ中のＦｅ
3 Ｏ4 の過剰生成を防止し、自溶炉での良好な操業状態
を維持できる。
記載した方法で自溶炉反応塔下部において炭材を添加す
ることにより、自溶炉への炭材添加量は自溶炉反応塔頂
部から添加する場合に比較して大幅に削減でき、自溶炉
を高負荷状態で操業する場合においても、自溶炉、特に
反応塔への熱負荷を増加させることなくスラグ中のＦｅ
3 Ｏ4 の過剰生成を防止し、自溶炉での良好な操業状態
を維持できる。
【図１】各要因の反応塔内における変化を計算モデルに
より予測した例を示すグラフである。
より予測した例を示すグラフである。
【図２】燃焼率予測を行った粉コークスの粒度分布を示
すグラフである。
すグラフである。
【図３】反応塔最下端部における未燃コークスの粒度分
布を示すグラフである。
布を示すグラフである。
【図４】実施例で使用した自溶炉の説明図である。
【図５】反応塔最下端部における未燃炭材の粒度分布予
測結果を示すグラフである。
測結果を示すグラフである。
【図６】実施例で使用した炭材の粒度分布を示すグラフ
である。
である。
１ 精鉱バーナー ２ 反応塔 ３ 吹込管 ４ セットラー ５ アップテイク ６ スラグ ７ マット
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成８年１１月２０日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００７】以下、本発明を詳しく説明する。先願の方
法においては、１００μｍアンダーの粒度が６５％以上
で且つ１００μｍから４４μｍの粒度が２５％以上であ
る粒度を有しかつ固定炭素含有率が８０％以上の炭材を
自溶炉の反応塔頂部から予め銅精鉱などの主装入物に添
加混合して精鉱バーナーから装入するか、あるいは専用
バーナーから装入する銅の乾式製錬方法である。この方
法では、装入された炭材の４０〜８０％が反応塔で燃焼
するものの、燃焼しなかった炭材はその粒径が小さく、
これらの微細な未燃の炭材粒子は反応塔から同時に落下
してくる溶融した銅精鉱粒子に衝突し捕捉され、そのま
ま反応塔下部のスラグ浴面に侵入し、次に浮上してくる
までの間に炭材とＦｅ3 Ｏ4 との接触還元が起こり、こ
の接触還元を積極的に起こさせることによって、スラグ
浴面に未燃の炭材が浮遊、滞留し過剰還元を起こした
り、排熱ボイラーに飛散してアフターバーンするなどの
トラブルを招くことなく有効にＦｅ3Ｏ4 を還元するこ
とができる。
法においては、１００μｍアンダーの粒度が６５％以上
で且つ１００μｍから４４μｍの粒度が２５％以上であ
る粒度を有しかつ固定炭素含有率が８０％以上の炭材を
自溶炉の反応塔頂部から予め銅精鉱などの主装入物に添
加混合して精鉱バーナーから装入するか、あるいは専用
バーナーから装入する銅の乾式製錬方法である。この方
法では、装入された炭材の４０〜８０％が反応塔で燃焼
するものの、燃焼しなかった炭材はその粒径が小さく、
これらの微細な未燃の炭材粒子は反応塔から同時に落下
してくる溶融した銅精鉱粒子に衝突し捕捉され、そのま
ま反応塔下部のスラグ浴面に侵入し、次に浮上してくる
までの間に炭材とＦｅ3 Ｏ4 との接触還元が起こり、こ
の接触還元を積極的に起こさせることによって、スラグ
浴面に未燃の炭材が浮遊、滞留し過剰還元を起こした
り、排熱ボイラーに飛散してアフターバーンするなどの
トラブルを招くことなく有効にＦｅ3Ｏ4 を還元するこ
とができる。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１５】即ち、酸素分圧の極く低い反応塔下部で溶
融した銅精鉱粒子が落下しているゾーンに炭材を吹き込
めば反応塔での炭材の燃焼を防止でき、かつ溶融した銅
精鉱粒子に捕捉させて反応塔下部のスラグ浴面に侵入さ
せ、炭材のほとんどすべてをスラグ中のＦｅ3 Ｏ4 の還
元に寄与させることが可能になるため、炭材の添加量を
減少させてもスラグ中のＦｅ3 Ｏ4 の過剰生成を防止し
て自溶炉を操業することが可能となる。
融した銅精鉱粒子が落下しているゾーンに炭材を吹き込
めば反応塔での炭材の燃焼を防止でき、かつ溶融した銅
精鉱粒子に捕捉させて反応塔下部のスラグ浴面に侵入さ
せ、炭材のほとんどすべてをスラグ中のＦｅ3 Ｏ4 の還
元に寄与させることが可能になるため、炭材の添加量を
減少させてもスラグ中のＦｅ3 Ｏ4 の過剰生成を防止し
て自溶炉を操業することが可能となる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鈴木 義昭 大分県北海部郡佐賀関町大字関３の3382番 地 日鉱金属株式会社佐賀関製錬所内
Claims (2)
- 【請求項１】 自溶炉に炭材を添加して銅を乾式製錬す
る方法において、前記炭材の少なくとも一部を炉内酸素
による燃焼を防ぎ、かつ反応塔からの落下物により捕捉
させセットラー内のスラグ中に侵入するように炉内酸素
分圧の低い自溶炉反応塔下部に吹き込むことを特徴とす
る銅の乾式製錬法。 - 【請求項２】 前記炭材を１００μｍアンダーの粒度が
６５％以上でかつ４４μｍアンダーの粒度が３０％以上
である粒度とする請求項１記載の銅の乾式製錬法。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13392296A JP3302563B2 (ja) | 1996-05-28 | 1996-05-28 | 銅の乾式製錬法 |
| US08/863,661 US5912401A (en) | 1996-05-28 | 1997-05-27 | Pyrometallurgical smelting method of copper |
| KR1019970021271A KR100209207B1 (ko) | 1996-05-28 | 1997-05-28 | 구리의 건식제련법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13392296A JP3302563B2 (ja) | 1996-05-28 | 1996-05-28 | 銅の乾式製錬法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09316562A true JPH09316562A (ja) | 1997-12-09 |
| JP3302563B2 JP3302563B2 (ja) | 2002-07-15 |
Family
ID=15116232
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13392296A Expired - Fee Related JP3302563B2 (ja) | 1996-05-28 | 1996-05-28 | 銅の乾式製錬法 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5912401A (ja) |
| JP (1) | JP3302563B2 (ja) |
| KR (1) | KR100209207B1 (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003129146A (ja) * | 2001-10-22 | 2003-05-08 | Nippon Mining & Metals Co Ltd | 精鉱バーナの制御方法 |
| US6755890B1 (en) | 1999-05-14 | 2004-06-29 | Outokumpu Oyj | Method for reducing non-ferrous metal content in slag in the production of non-ferrous metals occurring in suspension smelting furnace |
| US6887298B1 (en) | 1999-05-14 | 2005-05-03 | Outokumpu Oyj | Method and equipment for smelting non-ferrous metal sulphides in a suspension smelting furnace in order to produce matte of a high non-ferrous metal content and disposable slag |
| RU2476614C2 (ru) * | 2011-05-20 | 2013-02-27 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования Уральский федеральный университет им. первого Президента России Б.Н. Ельцина | Способ получения кобальта восстановительной плавкой оксидов кобальта |
| JP2014533781A (ja) * | 2011-11-29 | 2014-12-15 | オウトテック オサケイティオ ユルキネンＯｕｔｏｔｅｃ Ｏｙｊ | 浮遊溶解炉における浮遊物の制御方法、浮遊溶解炉および精鉱バーナー |
| JP2016035114A (ja) * | 2015-12-17 | 2016-03-17 | オウトテック オサケイティオ ユルキネンＯｕｔｏｔｅｃ Ｏｙｊ | 浮遊溶解炉における浮遊物の制御方法、浮遊溶解炉および精鉱バーナー |
| JP2018028139A (ja) * | 2016-08-19 | 2018-02-22 | 住友金属鉱山株式会社 | 自熔製錬炉およびその操業方法 |
| JP2019167570A (ja) * | 2018-03-22 | 2019-10-03 | パンパシフィック・カッパー株式会社 | 銅製錬炉の操業方法 |
| US10852065B2 (en) | 2011-11-29 | 2020-12-01 | Outotec (Finland) Oy | Method for controlling the suspension in a suspension smelting furnace |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4908456B2 (ja) * | 2008-06-02 | 2012-04-04 | パンパシフィック・カッパー株式会社 | 銅の製錬方法 |
| FI125830B (en) | 2012-12-11 | 2016-02-29 | Outotec Oyj | Process for producing stone or crude metal in a suspension smelting furnace and suspension smelting furnace |
| CN111471872A (zh) * | 2020-03-13 | 2020-07-31 | 济源豫光有色冶金设计研究院有限公司 | 一种侧吹炉 |
| KR102581248B1 (ko) | 2021-11-26 | 2023-09-21 | (주)비츠로넥스텍 | 다단 챔버를 포함하는 플라즈마 건식 제련장치 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4857104A (en) * | 1988-03-09 | 1989-08-15 | Inco Limited | Process for reduction smelting of materials containing base metals |
| US5662730A (en) * | 1994-12-08 | 1997-09-02 | Nippon Mining & Metals Co., Ltd. | Method for pyrometallurgical smelting of copper |
-
1996
- 1996-05-28 JP JP13392296A patent/JP3302563B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1997
- 1997-05-27 US US08/863,661 patent/US5912401A/en not_active Expired - Lifetime
- 1997-05-28 KR KR1019970021271A patent/KR100209207B1/ko not_active IP Right Cessation
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| US6755890B1 (en) | 1999-05-14 | 2004-06-29 | Outokumpu Oyj | Method for reducing non-ferrous metal content in slag in the production of non-ferrous metals occurring in suspension smelting furnace |
| US6887298B1 (en) | 1999-05-14 | 2005-05-03 | Outokumpu Oyj | Method and equipment for smelting non-ferrous metal sulphides in a suspension smelting furnace in order to produce matte of a high non-ferrous metal content and disposable slag |
| BG65570B1 (bg) * | 1999-05-14 | 2008-12-30 | Outokumpu Oyj A Public Limited Company Of Espoo | Метод за редуциране на цветните метали, съдържащисе в шлаката при производството на цветни метали,получаващи се в суспензионни топилни пещи |
| JP2003129146A (ja) * | 2001-10-22 | 2003-05-08 | Nippon Mining & Metals Co Ltd | 精鉱バーナの制御方法 |
| RU2476614C2 (ru) * | 2011-05-20 | 2013-02-27 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования Уральский федеральный университет им. первого Президента России Б.Н. Ельцина | Способ получения кобальта восстановительной плавкой оксидов кобальта |
| JP2014533781A (ja) * | 2011-11-29 | 2014-12-15 | オウトテック オサケイティオ ユルキネンＯｕｔｏｔｅｃ Ｏｙｊ | 浮遊溶解炉における浮遊物の制御方法、浮遊溶解炉および精鉱バーナー |
| US9677815B2 (en) | 2011-11-29 | 2017-06-13 | Outotec Oyj | Method for controlling the suspension in a suspension smelting furnace, a suspension smelting furnace, and a concentrate burner |
| US10852065B2 (en) | 2011-11-29 | 2020-12-01 | Outotec (Finland) Oy | Method for controlling the suspension in a suspension smelting furnace |
| JP2016035114A (ja) * | 2015-12-17 | 2016-03-17 | オウトテック オサケイティオ ユルキネンＯｕｔｏｔｅｃ Ｏｙｊ | 浮遊溶解炉における浮遊物の制御方法、浮遊溶解炉および精鉱バーナー |
| JP2018028139A (ja) * | 2016-08-19 | 2018-02-22 | 住友金属鉱山株式会社 | 自熔製錬炉およびその操業方法 |
| JP2019167570A (ja) * | 2018-03-22 | 2019-10-03 | パンパシフィック・カッパー株式会社 | 銅製錬炉の操業方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3302563B2 (ja) | 2002-07-15 |
| KR970074958A (ko) | 1997-12-10 |
| KR100209207B1 (ko) | 1999-07-15 |
| US5912401A (en) | 1999-06-15 |
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