JPS5950132A - 銅製錬自「鎔」炉の操業方法 - 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】 本発明は、丙精鉱を溶錬するｆ！３製錬自熔炉の燃料を
従来の鉱油から固体炭素質燃料に転換する技術に関する
ものである□ 銅製錬用自溶炉は、硫化飼精欽（以下銅精鉱という）を
フラックス等と共に装入し、同時に空気或いは酸素富化
空気を吹込み、酸化に際して発生する反応熱を大手の熱
源として銅精鉱の熔解及び酸化製錬を行い、硫化銅及び
硫化鉄を主体とする熔体である彼（マット）と酸化鉄の
珪酸塩を主体とした熔体である濶（スラグ）を産出する
炉である。この際、反応に伴って発生する亜硫酸ガスを
含有する排ガスは濃硫酸製造の原料とされる。自溶炉は
精鉱の酸化反応熱を利用するため他の型式の炉に比し、
燃料消費率が低く、環境管理も好適に行いつる点で我国
では広く採用されている。

上記のように、自溶炉は原料の酸化反応熱を大半の熱源
としているが、不足Ｍ量を補うために旧来重油を燃焼し
ていた。しかしながら、近年重油側路高騰に伴い、微粉
炭等の代替燃料を使用する燃料転換策が積極的におし進
められている。

これまで使用された代替燃料の例としては（１）粉炭、
（２）古タイヤを砕いたもの（古タイヤチップ）、（３
）微粉炭（−２００メツシユが８０〜９０％以上）等が
あるが、これらを使用して燃料代替を行った従来例は次
のように不Ｗ）足な点が多い：（ｉ）重油代替率が低い
。粉炭な使用する場合重油代替率は３０％である。微粉
炭を使用する場合、電気加熱を併用する特殊な自溶炉で
８０％以下、その他の一般自溶炉においては５０％以下
である。

（２）微粉炭を使用する場合石炭を乾燥粉砕して微粉体
を製造するので、そのための粉砕設備を必要としまたコ
ストもかかる。更に、粉砕に伴う作業環境悪化の弊害が
大きい。微粉炭の製造及び輸送を含めての取扱いの際に
は爆発防止という安全上の特別の配慮を要する。

（３）これら代替燃料特に微粉炭の炉内装入の為の気流
輸送は銅精鉱と別系統で実施しているため設備及びコス
トを要する。

このように、銅製錬自溶炉に関しては実質的に重油の全
量を代替することがいまだ実施されておらず代替率は不
責足な数値に止まり、また附帯股備及びコストをかなり
必要とし、これでは重油代替の意＾が少ない。

本発明者等は本テーマにつき、可能な限り合理的、経済
的かつ効果的な重油代替方法を追求した結果、次のよう
な発’Ｊ’Ｊにいたった。

（１）粉粒コークスを自溶炉に装入することを特徴とす
る銅製錬自溶炉の操業方法。

（２）粉粒コークスおよび／あるいはサイズ４０ｍ以下
の塊粒粉低質石炭を銅精鉱ドライヤーギルンおよび気流
輸送機より上流において銅精鉱・フラックスなどの装入
系統に添加して、銅精鉱・フラックスなどと共に自溶炉
内に装入することを特徴とする銅製錬自溶炉の操業方法
。

（３）高屈反応条件を備えた自溶炉内に、固体炭素質燃
料を装入することによって、８０％を越える比率の鉱油
を代替することを特徴とする銅製錬自溶炉の操業方法。

更に本発明者等は上記の発明を押し進めることによって
重油を使用せずして固体炭素質燃１）のみを補助燃料と
して定常的に自溶炉を操業することに成功するにいたっ
た。

帽製錬用自溶炉において重油から固体炭ヲそ質燃料への
１００％燃料転換を実現したのは、本発明者等の知る１
（μす、先例がない。

不発１！ＩＪを借成する各要件について、以丁に８？１
！明する。

（１）固体炭素質燃料とは、各種の等級の石炭、木炭お
よびコークスを包含する。

（２）粉粒コークスとは、粉コークス、粒コークスある
いは両者の混合物を意味し、通常製鉄用に使用されるよ
うな呉粒された塊コークス以外の各種コークスを包含す
るが、特にコークス炉からコークスを取出す際の冷却工
程で副産する粉粒まじりコークスである沈殿粉コークス
の使用が望ましい。沈殿粉コークスの粒度分布、成分お
よび発熱量を第１表に示す。又、沈戸粉コークス生成の
フルーシートを第１図に示す。

粉粒コークスとしては、上記沈殿粉コークス以外に、は
ぼ１０日アンダーの篩下コークスを単独あるいは混合し
て用いることかで亡る。

（３）塊粒粉低質石炭とは、整粒された高級石炭以外の
石炭弊１を意味し、特に褐炭を実例とする。

本発明において用いられた褐炭であるワンポー炭（僚州
産）について粒度分布、成分および発熱量を第１畳に示
す。

第１表 沈殿粉コークスとワンポー炭の粒度 分布、成分および発熱量 （４）銅精鉱ドライヤーキルンおよび気流輸送機より上
流とは１下記を意味する。

我が国における各所の銅自熔製錬設備の装入系統は為大
略第２図のとおりであり、第２図において、ドライヤー
キルンは１２・気流輸送機は１４．１５である。粉粒ま
しりコークス類の添加は、ドライヤーキルン１２よりも
上流ならばどこで行われても良いが、ｐ（ｒ、２図に示
すように鍋精鉱ホッパー２と並列に粉粒まじりコークス
ホッパー３を設置し、連続的に抜出すことによって搬上
コンベア８上において銅精鉱・フラックスなどに瀞加す
る方式が、以後のすべての装入系統緒設Ｏ：ｑを共用す
ることができる点で、最も望ましい態様である。

（５）高速反応条件を備えた自溶炉とは、粉粒コークス
・塊粒粉低質石炭を粉砕などの子４ｔ：ｆ処理すること
なしに装入した場合にも、あるいは種類を限定しない固
体炭素質燃料を鉱油代替率が８０％を越えるような大量
に装入した場合にも、支障なく燃焼するのに十分な高速
反応条件をＯＨＩえた自溶炉という意味であり、具体的
には１（１）自溶炉に吹込む酸化反応用気体を酸素ある
いは酸素富化空気とする （ｉｉ）自溶炉に吹込む酸化反応用気体を予熱する（ｉ
ｉｉ）固体炭素質燃料の燃焼速度を促進する物質（触媒
物質、助燃剤など）を酸化反応用気体とともに、装入物
とともに、あるいは単独で自借炉シャフト中に装入する ことが考えられるが、最も効果的な態様は、自溶炉に吹
き込む空気又は酸素富化空気を６５０℃以上望ましくは
９００〜１０００℃の高温熱風とすることである。

以下、本出願の各発明について具体的に説明する。

第１の発明（特許請求の範囲第１項）について、（１）
　　コークスは、従来から揮発分が低く着火点が高い故
に高速燃焼用には用いられないものと思われていた。又
、自溶炉は装入物がシャフト内を降下する間に反応を終
了すべき炉であるといわれていた。従って、従来は自溶
炉の鉱油溶焼の代替用としてＧＪＩら微粉Ｅ１燃ｔ９が
短絡的に考慮された。しかし、本発明者等は、粉粒コー
クスであれば、又、炉内反応速度がある程度大きい条件
にあれば、自溶炉の補助熱源として十分に用いることが
できること、粉粒コークス装入により、炉内セトラーの
湯面には、粉粒コークスが佇遊することになるが、汀遊
量が増傾向とならないように炉内条ｆＴ＝と、粉粒コー
クスの装入量を制御すれば、安定した操梨が続けられる
ことを′Ｓ昭した。もちろん、炉内反応速度の小さい条
件において無理に大量の鉱油を粉粒コークスによって代
替すれば、炉内ヒープの発達、タッピングの困蕪などの
現象が起るが、炉内各所の温度、排ガス湿度、マット温
度、スラグ温度などを監視しつつ徐々に代替率を増して
行けば１その炉に適応した多作において許される範囲ま
で鉱油を粉粒コークスに代替することができることを見
出した。更には、スラグ湛Ｊｙ、マット温度は、従来の
鉱油燃焼の場合に比しｇｆｊ７干低目でもタッピングに
は差支えないこと（これけ炉内のマグネタイト量減少に
よると思われる）又、粉粒コークスがセトラーの沿面に
汀遊していても朱＃１：コークスのＤｒ出は殆どなく、
十分に高い熱効率を維持できることを確認した。

本発明においでは最も望ましい態様としては、自溶炉へ
のｆｎ精鉱・フラックス装入系統の最も上流仰げ粉％ま
じりコークスを所定調合比で添加することで力）す、そ
の場合は銅程ｊ鉱・フラックスと共に搬送および乾燥さ
れ、炉頂の精鉱バーナーを通Ｕ７て自溶炉内に装入され
るが、不発ｔＪ１の範囲はそれのみには限定されず、別
系統の粉粒コークスミｔ送装入設（Ｗｆｉを径由したり
、−ｖ焼バーナーで炉内に吹込む場合も包含する。

また、粉粒コークスとしては、第１図に生成フローシー
トもＳ示ず沈殿粉：１−クスが最も好ましい例Ｔ′ある
が、これのみにＦＨられるものではない。

第２の発明（ｑ’Ｊｒ許計イ才の朗Ｊ、囲第２８’ｉ　
）について、（１）粉粒コークス及び／あるいはボイス
４０剛以下の塊粒物低質石炭であれは、ドライヤーキル
ンおよび気流輸送機の上流において精鉱・フラックスな
どの装入系統に添加し７て装入することができ゛る。

−４なわぢこれらの固体炭デく質燃料は微粉炭と具なり
、精鉱・フラックス川ドライヤーキルンおよび気流輸送
機を危［ｆ１！性ｔＣＬ、に通すことが°Ｃきる。

（２）粉粒コークス及び／あるいはサイズ４０？以Ｆの
塊粒物低質石炭なドライヤーキルンおよび気流輸送機の
上流において１１σ精鉱・７ランクスなどの装入系統に
添加することにより、以後炉に入るまでの間に多数の混
合チートンスがあるため、炉に入るときは炉内燃焼の良
好な硫化物である銅精剣、と完全に混合ざ゛れた状態と
なり、単独装入では迅速に燃焼し秤い上記固体炭素質燃
料を迅速に炉内燃焼することができるようになったもの
と思われる。後述の実施例の場合には上記の条件に更に
高温熱風の条イ・（・が加わり、反応？ｆｔ度を一層迅
速化している。この場合、硫化物である銅精鉱が固体炭
素質燃料の燃炊ｔ１・を促進する助燃効果あるいは反応
促進の触媒効果を果していることも考えられる。

第３の発明（特許請求の範囲第３項）について、（１）
高速反応条件を備えた自溶炉においては、固体炭素質燃
料は、その質を問わず、又、専焼、混焼（精鉱との）を
問わず、８０％を越える重油代替率を達成できる。中で
も、亮涙ｆＡ夙自溶炉の場合、とりわけ反応速度が大き
いので、実質的に重油の炉内燃焼をしなくてすむだけの
代替率を達成することができた。

もちろん、粉粒コークスを精鉱・フラックスの装入系統
に最初から添加してやることがコスト面からも反応面か
らも作業面がらも最良の方法である。

本発明の具体例について、以下に説明する。

第２図は、銅精鉱及び固体炭素質燃料を一緒に自溶炉に
装入するまでのフローを示す。調合ホッパｎ１として、
銅精鉱ホッパ２、固体炭素質燃料の代表としての粉粒コ
ークス用ホッパ３、及びフラックスホッパ４が並置され
、それぞれ適当な源から搬入される。例えば粉粒コーク
スは粉粒コークス鉄台５からパケットクレーンＭ　Ｋよ
りホッパ３内に搬入される。各ホッパの下側には、コン
スタントフィードコンベアのような切出装置６が設けら
れており、各ホッパから所定Ｒづつの原料切出を行う。

切出された原料成分は搬上コンベア８によって受入ビン
１０に送入される。搬上コンベアの代りにシュート、振
動コンベア等の搬送設備が使用されうる。受入ビンから
装入原料はドライヤーキルン１２に投入されそしてケー
ジミル１４により導管１５を通して気流輸送される。気
流輸送より上流の段階で固体炭素質燃料と銅精鉱等とを
混合することにより、非常に均一に混合された装入原料
混合物が生成される。気流輸送された混合物は、チャン
バ１６及びサイクロン群１８を経てヘット°ビン２０に
供給される。ヘッドビン２０の底から例えばビューラー
コンベアによって装入物は自溶炉精鉱バーナー２２を通
して装入される。

サイクロンからドライヤーコットレルを経ての捕集ダス
トも装入される。自溶炉３０は、シャフト３１、セラト
ラ−３２及びアップテーク３３を具備する周知の借造の
もので、熱風吹送手段（図示なし）をも装備している。

こうして、自溶炉において所定の閃合比にある銅精鉱、
ｔ、１体炭素質燃料、フラックス等がきわめて均一に混
合された状態で装入され、自りδ炉内での熱風によって
きわめて効率的に且つ効果的に反応し、所要の発熱量が
錦保される。

自溶炉においては、本件出願人により先に開発された高
温熱風による酸化反応が遂行される。これは、従来の自
溶炉においては吹込空気乃至酸紫富化空気の湿度は３５
０〜６５０℃であったのを、６５０℃以上、好ましくは
９００〜１０ｏＯ℃に維持することにより銅生産能力を
大巾に高めることに成功したものであり、本発明（Ｃお
いては暇油燃料転換策としての１００％固体炭宏質燃狙
の使用にもきわ？））で適応１′１．を示ずことが見出
されたものである。高温熱風は、例えば、鉄或いはフェ
ロアロイＩＨ！錬用熔鉱炉から発生ずるＣＯを主体とし
たＢガス等の炉；焼；：’、’５を利用する蓄熱式熱風
炉にょつて容易に得られる。

本発明により従来不可能であった全”　？’ｌｌｌ　Ｌ
ｒの実質的な代替を達成することができた。わ）粒コー
クスおよび／あるいは塊粒粉低質石膚は、何の予（’ｉ
ｉｆ処理も特別な装入設（ｒ２も必２ｙとぜず６・！　
４）’？鉱と共に自溶炉内に装入され、きわめて良好な
肢−鍔形成反応を生じそして必貿な温Ｊｑを維持する。

これは、固体炭素質燃料とζ；１♀１１鉱とを正Ｆ１’
ｎな調合比の下で均一に混合し、り１モに６５０　”Ｃ
以上の高温熱風を（１用する自４Ｎ炉において何ら支障
を起さず達成することができたものであり、本臼熔炉が
高温熱風使用により反応辻１ｒ５をきわめて迅速化する
雰［７）気であるため塊粉まじりの同体炭ゼζ質燵Ｖ１
を特別の附加設（４：Ｉなしにまた附加処理も要せず、
きわめてスムーズに自ｄ３ｆｆ＃炉内で完全に燃焼でき
たことはむしろ贅くべき効果であっＡ−６、］すＵ烈− 約３ケ月にわたり自りで９炉において１１泊を使用仕ず
、沈殿粉コークスを使用してｆ’、’ご）二を行った。

最右欄の従来実績に較べ鍍品位も蚊巾釧品位も実質上変
化なく、安定した自溶炉操業が確保できた。

以上、本発明について説明したが、最後に本発明の効果
をまとめると次の通りとなる：（１）実質的に全重油量
を代替でき、エネルギーコストの削減及び将来のエネル
ギー事情への対処に成功した。

（２）固体炭素質燃料の粉砕等の前処理が不要であり、
固体炭素質燃料用の別途の装入股（ｒ’＋Ｉｆを設ける
必要性を排除しうる。

（３）微粉炭に比べ安全性が大きく且つ作業環境が衛生
的である。

（４）沈殿粉コークス等の使用によりコストが安価であ
る。

（５）沈殿粉コークスは石炭や石油に較べ揮発分が少な
く、同−発熱量当りの燃焼用空気量及びＨＰガス量が少
くてすむ。

（６）操業中に自溶炉セトラーの？、５面に若干の２１
１体炭素質燃料が浮遊するのがへ察されるが、その浮遊
量が増大しない程度に諸条件を管理すれば支障はなく、
却ってスラグ層に対して定・出前に還元作用を及ぼすこ
とに、１：リスラグ中ので！ス含イｆ率の低減効果を与
えることが期待される。

【図面の簡単な説明】

第１図は沈１？夕粉コークスの生成過程の７０−シート
であり、ぞして、ＫＳ２図は銅精鉱と固体炭素質燃料を
混合下で自溶炉に装入する過程の■］、略流れ図である
。 １　；　：’、１．１　合ホンー’：群　　　２　：Ｍ
ｍＭホッパ３：粉粒コークスホッパ４：７ラックスホン
バ５：粉粒コークス畝舎　６：切出秤量装置８：捜上コ
ンベア　　１０：受入ビン １２：ドライヤキルン　１４：ケージミル１５：気流軸
送導管　　１６：ブーヤンバ１８：−リーイクロン　　
　２２：精鉱バーナ３０：自）前炉　　　　　　３１：
シャフト３２ニセツトラー　　　　３３：アップテーフ
゛□°゛を 代Ｊｌｌｊ人の氏名　　倉　内　基　仏間　　　　　　
　倉　　橋　　　　　暎　、　　　′轢−程コークス

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）＠精鉱、７ラツクスその他の装入物を装入されマッ
   トとスラグを産出する銅製錬自溶炉において、炉内操９
   温度維持のための補助燃料として、粉粒コークスを装入
   することを特徴とする銅製錬自溶炉の操業方法。 ２）粉粒コークスが沈殿粉コークスである特許請求の範
   囲第１項記載の方法。 ３）粉粒コークスおよび／あるいはサイズ４０ｗ以下の
   塊粒粉低質石炭を銅精鉱ドライヤーキルンおよび気流輸
   送機より上流において銅精鉱・フラックスなどの装入系
   統に添加して銅精鉱・フラックスなどと共に自熔炉内に
   装入することを特徴とする銅製錬自溶炉の操業方法。 ４）粉粒コークスが沈殿粉コークスであるかあるいは低
   質石炭が褐炭である特許請求の範囲第３項記載の方法。 ５）空気あるいは酸素富化空気を６５０℃以上に予熱し
   て炉内に吹き込むようにした高温Ｍ照自熔炉に、粉粒コ
   ークスおよび／あるいはサイズ４０１以下の塊粒粉低質
   石炭を装入することによって実質的に全量の鉱油を代替
   する特許請求の範囲第３項記載の方法。 ６）高速反応条件を備えた自熔炉内に、固体炭素質燃料
   を装入する、ことによって８０％を越える比率の鉱油を
   代替することを特徴とする銅製錬自溶炉の操業方法。 ７）高速反応条件を備えた自溶炉が空気あるいは酸素富
   化空気を６５０℃以上に予熱して炉内に吹き込むように
   した高温熱風自溶炉である特許請求の範囲第６項記載の
   方法。