精鉱バーナー及び自熔製錬炉
【課題】 反応塔側壁から十分な量の反応用気体を送風させて、効果的に精鉱反応を促進させる。
【解決手段】 精鉱バーナー１０は、製錬原料２４を反応塔２内に導入する精鉱シュート２０と、精鉱シュート２０を包囲し、管内の所定位置から下方に向かって縮径して形成され、反応用気体１１を反応塔２内に導入する送風管２１と、精鉱シュート２０と送風管２１の外周に設けられ、送風管２１から流入された反応用気体１１の流速を調整する風速調整器２３とを備え、風速調整器２３と送風管２１とで形成される反応用気体１１の流路２７に、圧力損失を生じさせる凸部２３ａが形成されている。
【解決手段】 精鉱バーナー１０は、製錬原料２４を反応塔２内に導入する精鉱シュート２０と、精鉱シュート２０を包囲し、管内の所定位置から下方に向かって縮径して形成され、反応用気体１１を反応塔２内に導入する送風管２１と、精鉱シュート２０と送風管２１の外周に設けられ、送風管２１から流入された反応用気体１１の流速を調整する風速調整器２３とを備え、風速調整器２３と送風管２１とで形成される反応用気体１１の流路２７に、圧力損失を生じさせる凸部２３ａが形成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、反応塔側壁から反応塔内に反応用気体の一部を吹込むようにした自熔製錬炉における精鉱バーナー及び自熔製錬炉に関する。
【背景技術】
【０００２】
硫化精鉱を原料とする製錬炉の一つに自熔炉と呼ばれる自熔製錬炉がある。自熔製錬炉は、例えば、頂部に精鉱バーナーが設けられた反応塔と、反応塔の下部に一端が接続され、側面にスラグホール及びマットホールが設けられたセトラーと、セトラーの他端に接続された排煙道とを備える。
【０００３】
自熔製錬炉を用いて製錬原料を製錬する操業方法では、製錬精鉱、フラックス、補助燃料等からなる製錬原料が、予熱された反応用気体とともに、精鉱バーナーから反応塔内に吹き込まれる。反応塔内において、製錬原料の可燃成分である硫黄と鉄とが高温の反応用気体と反応し、熔体となってセトラーに溜められる。セトラーでは、熔体が比重差によってＣｕ２ＳとＦｅＳとの混合物であるカワと、２ＦｅＯ・ＳｉＯ２を主成分とするカラミとに分けられる。カラミは、カラミ抜き口から排出されて錬カン炉に導入される。カワは、次工程である転炉からの要求に応じて、マットホールから適量が抜き出される。
【０００４】
反応塔内で発生する高温排ガスは、セトラー及び排煙道を通って排熱ボイラーで冷却される。電気錬カン炉に入ったカラミは、電極によって通電された電熱によって加熱保持され、必要に応じて電気錬カン炉に挿入された塊状鉱石や塊状フラックス等と混合され、銅分がさらに炉底に沈降し、残った銅分を含んだカラミのみが抜き口から炉外に排出される。
【０００５】
このような自熔製錬炉では、製錬原料が反応塔内を落下する間に反応を完結させることが重要である。反応が完結しない場合には、製錬原料の未反応物の一部が高温排ガスとともに飛散して煙灰となって排熱ボイラー内に堆積固着してしまう。また、製錬原料の未反応物の一部が未熔解物として反応塔の下部の熔体表面上に堆積してしまう。
【０００６】
煙灰発生率が増加すると、煙灰溶解用の補助燃料を増加させる必要があり、コストが増加してしまう。また、排熱ボイラー内に固着した煙灰は、次第に成長してボイラーの電熱効率を低下させてしまうとともに、剥離、落下して排熱ボイラーを破壊してしまうおそれがある。また、熔体表面に堆積した製錬原料の未熔解物は、カラミの生成を妨げ、カラミの温度やカラミの品質を変動させてしまう原因となってしまう。
【０００７】
このような事態を回避し、反応塔内で製錬原料と反応用気体とを均一に混合し、製錬原料を完全に反応させるため、種々の改良を施した自熔製錬炉の操業方法が提案されている。
【０００８】
例えば、特許文献１には、頂部に精鉱バーナーを有する自熔製錬炉において、反応塔の側壁部に、反応塔内に向けて反応用気体を吹込むための送風ノズルを設置する方法が記載されている。特許文献１に記載された方法では、送風ノズルを設置することにより、精鉱バーナーにより形成されるジェット流を乱流にし、操業性の低下や炉体各部の損傷を招くことなく、反応塔内での製錬原料と反応用気体との均一な混合を確保し、かつ、製錬原料の塔内滞留時間の延長を図り、精鉱反応（製錬原料と反応用気体との反応）を促進させるようにしている。
【０００９】
しかしながら、これまでの自熔製錬炉では、特許文献１に記載の技術のように反応塔の側壁部からも反応用気体を吹込むための送風ノズルを設けた場合でも、その送風ノズルから十分な風量の反応用気体を吹込ませることができなかった。その結果、十分に精鉱バーナーにより形成されるジェット流を乱流にする効果が発揮し得ず、効果的に精鉱反応を促進させるまでには至っていない。
【００１０】
この原因の一つとして、反応塔頂部の精鉱バーナーから吹込まれる反応用気体と、側壁部の送風ノズルから吹込まれる反応用気体とが、同一の反応用気体供給部に貯蔵されて供給されるようになっていることが考えられる。しかしながら、各反応用気体を、別々の反応用気体供給部から供給しようとすると、別に新たな設備を設けなければならず、また、反応用気体供給部を設置するための場所を確保しなければならなくなってしまう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開平０１−２５２７３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
そこで本発明は、このような実情に鑑みて提案されたものであり、反応用気体の一部を反応塔側壁から反応塔内に吹込むようにした自熔製錬炉において、反応塔側壁から十分な量の反応用気体を送風させて、効果的に精鉱反応を促進させることができる精鉱バーナー及び自熔製錬炉を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明者らは、鋭意研究を重ねた結果、自熔炉製錬炉において反応塔頂部の精鉱バーナーに備えられた風速調整器と送風管とで形成される流路に、圧力損失を生じさせる凸部を形成することで、送風ノズルから吹込む反応用気体量を増加させることができることを見出し、本発明を完成させるに至った。
【００１４】
すなわち、本発明に係る精鉱バーナーは、反応塔頂部に設けられ、製錬原料を燃料及び反応用気体とともに供給する精鉱バーナーと反応塔の側壁に取付けられ反応用気体を送風するための送風ノズルとを備える反応塔と、精鉱バーナーと送風ノズルとに反応用気体を供給する反応用気体供給部とを有する自熔製錬炉の精鉱バーナーにおいて、当該精鉱バーナーは、製錬原料を上記反応塔内に導入する精鉱シュートと、精鉱シュートを包囲し、管内の所定位置から下方に向かって縮径して形成され、反応用気体を反応塔内に導入する送風管と、精鉱シュートの外周に設けられ、送風管から流入された反応用気体の流速を調整する風速調整器とを備え、風速調整器と送風管とで形成される反応用気体の流路に、圧力損失を生じさせる凸部が形成されている。
【００１５】
本発明に係る自熔製錬炉は、頂部に設けられ製錬原料を燃料及び反応用気体とともに供給する精鉱バーナーと、側壁に取付けられ反応用気体を送風するための送風ノズルとを備える反応塔と、精鉱バーナーと送風ノズルとに反応用気体を供給する反応用気体供給部とを有する自熔製錬炉において、精鉱バーナーは、製錬原料を反応塔内に導入する精鉱シュートと、精鉱シュートを包囲し、管内の所定位置から下方に向かって縮径して形成され、反応用気体を反応塔内に導入する送風管と、精鉱シュートの外周に設けられ、送風管から流入された反応用気体の流速を調整する風速調整器とを備え、風速調整器と送風管とで形成される反応用気体の流路に、圧力損失を生じさせる凸部が形成されている。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、風速調整器と送風管とで形成される流路内を流れる反応用気体の圧力損失が大きくなり、反応用気体が送風管を介して反応塔内に入りにくくなるため、送風ノズルから反応塔内に十分な量の反応用気体を送風させて、効果的に精鉱反応を促進させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本実施の形態に係る自熔製錬炉の操業方法で用いられる自熔製錬炉の構成例を示す断面図である。
【図２】自熔製錬炉における反応塔の構成例を示す断面図である。
【図３】反応塔、反応塔内に反応用気体を供給する反応用気体供給部及び反応用気体供給部を制御する制御装置の構成例を示すブロック図ある。
【図４】自熔製錬炉における精鉱バーナーの構成例を示す断面図である。
【図５】精鉱バーナーの構成例を示す一部拡大図である。
【図６】精鉱バーナーの構成例を示す一部拡大図である。
【図７】送風ノズルからの反応用気体の送風速度と、煙灰発生率との関係を示すグラフである。
【図８】比較例で用いた精鉱バーナーの構成例を示す一部拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明を適用した実施の形態（以下、「本実施の形態」という。）の一例について、図面を参照しながら以下の順序で説明する。
１．自熔製錬炉
２．精鉱バーナー
３．自熔製錬炉の操業方法
４．実施例
【００１９】
＜１．自熔製錬炉＞
図１は、本実施の形態に係る自熔製錬炉の構成例を示す断面図である。図１に示すように、自熔製錬炉１は、例えば、反応塔２と、反応塔２の下部に一端が接続され、側面にスラグホール５及びマットホール７が設けられたセトラー３と、セトラー３の他端に接続された排煙道８とを備える。自熔製錬炉１では、例えば２３００〜３５００ｔ／日の製錬原料（銅精鉱、コークス、フラックス等）を処理することができる。
【００２０】
図２は、自熔製錬炉１における反応塔２の構成例を示す断面図である。また、図３は、反応塔２、反応塔２内に反応用気体１１，１１’を供給する反応用気体供給部１５及び反応用気体供給部１５を制御する制御装置１６の構成例を示すブロック図ある。
【００２１】
反応塔２は、例えば図２に示すように、反応塔２の頂部に設けられた精鉱バーナー１０と、側壁に取付けられ反応用気体１１’を送風するための送風ノズル１２とを備える。反応塔２では、例えば、製錬原料と、燃料と、反応用気体１１，１１’とが供給され、反応用気体１１によってジェット流を形成して、精鉱反応が起こる。
【００２２】
精鉱バーナー１０は、製錬原料を燃料及び反応用気体１１とともに反応塔２内に供給し、上述したように反応用気体１１によって反応塔２内でジェット流を形成して、精鉱反応を起こさせる。精鉱バーナー１０の構成については、後に詳述する。
【００２３】
送風ノズル１２は、例えば、反応塔２の側壁の相互に反応塔中心点を通る鉛直線上に線対称になる位置に、鉛直線方向に相対するように少なくとも一組以上が取付けられており、反応用気体１１’を反応塔２内に送風する。送風ノズル１２から送り込まれる反応用気体１１’は、精鉱バーナー１０から送り込まれる反応用気体１１と同一の反応用気体供給部１５から供給される。このように、精鉱バーナー１０のみからではなく、反応用気体１１’を反応塔２の側壁から反応塔２内に送風することにより、精鉱バーナー１０から吹き込まれた反応用気体１１によって形成されたジェット流を攪拌して乱流化させて、製錬原料２４の粒子と反応用気体１１との反応効率を高めることができる。また、製錬原料２４の反応塔２内での滞留時間を延長させることができる。このように、滞留時間を延長させることにより、製錬原料２４が反応塔２内を落下する間に反応を完結させて、製錬原料２４の未反応物の一部が高温排ガス１３とともに飛散して煙灰となって排熱ボイラー１４内に堆積固着してしまうことを防止することができる。さらに、滞留時間を延長させることにより、製錬原料２４の未反応物の一部が未熔解物として反応塔２の下部の熔体表面上に堆積してしまうことを防止することができる。
【００２４】
送風ノズル１２は、その取付け位置を固定式としてもよく可動式としてもよいが、反応塔２の側壁中央部に設けられていることが好ましい。送風ノズル１２を反応塔２の天井部に設けた場合には、精鉱バーナー１０から吹き込まれた反応用気体１１によって形成されたジェット流を十分に攪拌して、反応塔２内部全体に広がる乱流とすることができない。また、送風ノズル１２を反応塔２の下方部に設けた場合には、ジェット流の低い位置に反応用気体１１’が吹き当てられるため、乱流の一部分或いは大部分がセトラー３内に形成され、粒子間の衝突の機会が減少し、粒子と酸素との接触も不十分となってしまう。その結果、製錬原料２４が熔解する熔解反応が完結しないままセトラー３部から炉外に煙灰として排出されてしまう。また、セトラー３の熔体表面上に落下する粒子が増加してしまう。
【００２５】
反応用気体供給部１５は、反応用気体１１，１１’を貯蔵し、送風管２１を介して反応塔２内に反応用気体１１を供給するとともに、送風ノズル１２を介して反応塔２内に反応用気体１１’を供給する。このように、反応塔２内には、反応用気体供給部１５から供給された反応用気体１１と反応用気体１１’との合計量が送り込まれる。反応用気体１１，１１’としては、空気、又は空気と酸素とを混合させた酸素富化空気を用いることができる。
【００２６】
制御装置１６は、例えば図示しない反応塔２の操作部における操作に基づいて、精鉱バーナー１０から吹込む反応用気体１１の量と、送風ノズル１２から吹込む反応用気体１１’の量との割合を変化させるように、反応用気体供給部１５を制御する。
【００２７】
セトラー３は、保持容器として機能し、熔解された製錬原料２４を、比重差によってスラグ（カラミ）４と、マット（カワ）６とに分離し、スラグ４の層と、マット６の層を形成する。セトラー３は、スラグホール５が設けられており、スラグホール５を介して、セトラー３で分離したスラグ４を排出して錬カン炉３０に導入する。また、セトラー３は、マットホール７が設けられており、マットホール７を介して、セトラー３で分離したマット６を排出する。マット６は、マットホール７から次工程である転炉のバッチプロセスでの要求に応じて適宜抜き出される。
【００２８】
錬カン炉３０には、樋３１及び流入口３２を介してスラグホール５から抜き出されたスラグ４が流入される。錬カン炉３０では、自熔製錬炉１から流入したスラグ４を加熱しながら、スラグ４中に懸垂するマット６をセットリングすることにより、比重差によってスラグ４とマット６とに分離する。マット６は、炉底に沈澱した後、マットホールから錬カン炉３０の外、例えば、マット６を受け入れるためのレードルを介して転炉に導出される。
【００２９】
＜２．精鉱バーナー＞
図４は、自熔製錬炉１における精鉱バーナー１０の構成例を示す断面図である。図５及び図６は、精鉱バーナー１０の構成例を示す一部拡大図である。精鉱バーナー１０は、精鉱シュート２０と、送風管２１と、バーナーコーン２２と、風速調整器２３とを備える。
【００３０】
精鉱シュート２０は、製錬原料２４を反応塔２内に送り込むための管状部材であり、反応塔２に向かって鉛直方向に延びている。精鉱シュート２０の中心部には、反応用気体１１を昇温させるための補助燃料を送り込む補助燃料バーナー２５が反応塔２に向けて延びている。また、その補助燃料バーナー２５の先端には、精鉱シュート２０から送り出された製錬原料２４が衝突する位置に、分散コーン２６が設けられている。この分散コーン２６は、製錬原料２４を分散させて反応用ガスと接触し易くし、いわゆるヒープ（未熔解物の塊）の発生を防止する。
【００３１】
送風管２１は、精鉱シュート２０を包囲する、すなわち、精鉱シュート２０を内包する状態で設けられる管状構造体である。送風管２１は、管内の所定位置より下方に向かって縮径している。送風管２１は、反応用気体供給部１５から供給された反応用気体１１を、反応塔２内に導入する。
【００３２】
バーナーコーン２２は、例えば、管状構造体をなし、その上端が送風管２１の下端に接続されており、反応塔２内に製錬原料２４と反応用気体１１とを送り込むことができるようになっている。
【００３３】
風速調整器２３は、精鉱シュート２０と送風管２１との間、例えば精鉱シュート２０の外周に設けられており、精鉱シュート２０と送風管２１とで形成される反応用気体１１の流路幅を所定の大きさに狭めるような形状、例えば、略円筒形状に形成されている。このように形成された風速調整器２３は、反応用気体１１の流速を所定速度に調整可能とする。また、風速調整器２３は、精鉱シュート２０の軸に沿った方向に動く可動式となっており、精鉱シュート２０の軸に沿った方向に可動することにより、反応用気体１１の流速を調整することができる。
【００３４】
ここで、反応用気体供給部１５から供給される反応用気体１１’は、上述したように送風ノズル１２が少なくとも１組以上設けられているので、各送風ノズル１２から反応塔２内への勢いが弱くなり、精鉱バーナー１０側から反応塔２内に供給される反応用気体１１と比較して反応塔２内に入りにくい傾向がある。そのため、製錬原料の量に応じた所定量の反応用気体を反応塔２内に導入する際には、精鉱バーナー１０から吹込まれる反応用気体１１の量の方が多くなり、送風ノズル１２から十分な量の反応用気体１１’が導入されない。
【００３５】
そこで、精鉱バーナー１０においては、風速調整器２３と、送風管２１とで形成される反応用気体１１の流路２７に、圧力損失を生じさせる凸部２３ａを形成する。このように精鉱バーナー１０の流路２７に凸部２３ａを形成することによって、流路２７内を流れる反応用気体１１に対して圧力損失を生じさせ、反応用気体供給部１５から供給される反応用気体１１を反応塔２内に入りにくくすることができる。その結果、凸部２３ａが形成されていない場合と比較して、反応塔２内において反応用気体１１によって形成される反応塔２内の頂部側から下部側への力が弱くなるので、反応用気体供給部１５から供給される反応用気体１１’が、各送風ノズル１２から反応塔２内に入りやすくなる。これにより、所定量の反応用気体を反応塔２内に導入するに際して、送風ノズル１２から反応塔２内に吹込む反応用気体１１’の量を増加させることができる。したがって、自熔製錬炉１では、送風ノズル１２から反応塔２内に十分な量の反応用気体１１’を送風させることが可能となり、効果的に精鉱反応を促進させることができる。
【００３６】
以下、図４及び図５を参照しながら、風速調整器２３に凸部２３ａが設けられた精鉱バーナー１０の構成例について説明する。風速調整器２３は、略円筒形状に形成され、風速調整器２３の下端側に向けて次第に拡径した部材２３Ａと、略円筒形状に形成され、部材２３Ａとは段差２３ｂを介して風速調整器２３の半径方向の外側に向けて突出し、風速調整器２３の下端側に向けて次第に縮径した部材２３Ｂとを有する。なお、部材２３Ａは、風速調整器２３の下端側に向けて次第に拡径した形状に限定されず、例えば部材２３Ｂの外周と同径であってもよい。
【００３７】
このように、風速調整器２３は、長さ方向の下端側の所定位置から半径方向の外側に向けて突出した段差２３ｂを有し、段差２３ｂを介して、下端部に向けてテーパー状に縮径された略円筒形であり、下端部に向けてテーパー状に縮径され始める位置の外周部によって凸部２３ａが構成されている。この所定位置からテーパー状に縮径された風速調整器２３の下端部は、流路２７における反応用気体１１の送風方向の幅が最も狭い流路部分２８を形成する。
【００３８】
図５に示すように、風速調整器２３に凸部２３ａが構成されることによって、精鉱バーナー１０を介して反応塔２内に導入される反応用気体１１に対して圧力損失をより効果的に生じさせることができる。これにより、送風ノズル１２から反応塔２内に吹込む反応用気体１１’の量をより効果的に増加させることができ、精鉱反応を効果的に促進させることができる。
【００３９】
風速調整器２３の凸部２３ａは、部材２３Ｂにおいて、段差２３ｂと、テーパー状に縮径された部分の外周面２３ｃとで形成される角部を有する。また、風速調整器２３は、例えば、部材２３Ａにおいてテーパー状に縮径された外周面を下端側に延長した線から半径方向の外側に突出した部分を凸部２３ａとした場合に、凸部２３ａの自熔製錬炉１の高さ方向の断面形状が、三角形状となるように形成されている。凸部２３ａがこのような形状に形成されていることにより、流路２７内を流れる反応用気体１１の圧力損失がより大きくなり、送風ノズル１２から反応塔２内に吹込む反応用気体１１の量を効果的に増加させることができる。
【００４０】
風速調整器２３としては、例えば図６に示すように、上述した部材２３Ａと、略円筒形状に形成された部材２３Ｃと、略円筒形状に形成され、風速調整器２３の下端側に向けて次第に縮径した部材２３Ｄとを有するものを使用することもできる。図６に示す風速調整器２３を使用した場合には、長さ方向の所定位置の外周部にテーパー状に縮径された略円筒形からなるリング部材２９を部材２３Ｃの外周部に取付けることによって、風速調整器２３に凸部２３ａを構成することができる。このようなリング部材２９を用いることにより、図６に示すように凸部２３ａが形成されていない既存の風速調整器２３を利用することができるため、新たな風速調整器２３を製造するのに必要なコストを削減することができる。リング部材２９は、例えば、溶接によって風速調整器２３に取付けることができる。
【００４１】
なお、風速調整器２３の凸部２３ａは、上述した例に限定されるものではなく、風速調整器２３と送風管２１とで形成される流路２７に、圧力損失を生じさせることが可能なものであれば、他の形状等であってもよい。
【００４２】
＜３．自熔製錬炉の操業方法＞
次に、自熔製錬炉１の操業方法の一例について説明する。自熔製錬炉１において、例えば銅精鉱とフラックス（硅石）との混合物である製錬原料２４が、反応用気体１１とともに、反応塔２の頂部に設けられた精鉱バーナー１０から反応塔２内に吹き込まれる。また、反応塔２内には、送風ノズル１２からも反応用気体１１’が吹き込まれる。
【００４３】
反応塔２内に吹き込まれた精鉱等は、反応塔２の炉壁内の輻射熱、補助燃料の熱などにより昇温され、反応用気体１１，１１’と反応して熔体となり、セトラー３内に溜められる。
【００４４】
反応塔２内に吹き込む反応用気体１１，１１’の量は、使用する自熔製錬炉１の大きさや、処理する精鉱量によって変化させることができる。例えば、自熔製錬炉１の炉内に装入可能な製錬原料２４の量が２３００〜３５００ｔ／日である自熔製錬炉１を用いた場合には、送風ノズル１２から吹込む反応用気体１１’の量を１５０００Ｎｍ３／ｈ以上とすることが好ましい。
【００４５】
図７は、送風ノズル１２からの反応用気体１１’の送風速度と、煙灰発生率との関係を示すグラフである。図７に示すように、送風ノズル１２から反応用気体１１’を吹込む速度を速くすることで、煙灰発生率を良好にすることができる。
【００４６】
自熔製錬炉１では、上述したように送風ノズル１２から反応塔２内に十分な量の反応用気体１１’を吹込むことができるので、送風ノズル１２の内径の大きさを適宜調整することにより、送風ノズル１２からの反応用気体１１’の送風速度を適した速度にすることができる。これにより、精鉱反応を促進させて煙灰発生率を良好にすることができる。
【００４７】
なお、精鉱バーナー１０及び送風ノズル１２から反応用気体１１，１１’を吹き込む速度は、使用する自熔製錬炉１の大きさや、処理する精鉱量によって適宜変更することができる。
【実施例】
【００４８】
以下、本発明の具体的な実施例について説明する。なお、本発明は、下記のいずれかの実施例に限定されるものではない。
【００４９】
実施例では、頂部に精鉱バーナーと、側壁中央部付近に取付けられた送風ノズルとを有する反応塔と、反応塔の下部に一端を接続して設けられたセトラーと、セトラーの他端に接続して設けられた排煙道とを備える自熔製錬炉の操業を行った。実施例では、図５に示すような凸部２３ａが形成された風速調整器２３を備えた精鉱バーナーを用いた。
【００５０】
また、反応塔に導入する反応用気体の合計量３００００Ｎｍ３／ｈとし、精鉱バーナーから吹込む反応用気体量と、送風ノズルから吹込む反応用気体量との割合を１：１に設定した。なお、反応用気体量の割合の制御は、制御装置により、反応用気体供給部から精鉱バーナー及び送風ノズルに供給する反応用気体量の供給量を変化させることにより行った。
【００５１】
比較例では、図８に示すような風速調整器２３０を備える精鉱バーナーを用いたこと以外は、実施例と同様に行った。すなわち、比較例では、実施例で使用した風速調整器２３とは異なり、凸部２３ａを有していない風速調整器２３０を備えた精鉱バーナー１００を用いたこと以外は、実施例と同様に自熔製錬炉の操業を行った。
【００５２】
（送風ノズルから吹込む反応用気体量について）
凸部２３ａを有する風速調整器２３を備えた精鉱バーナーを用いた実施例では、送風ノズルから吹込む反応用気体量を増加させることができた。
【００５３】
具体的には、精鉱バーナーからの反応用気体量を１５０００Ｎｍ３／ｈとし、送風ノズルからの反応用気体量を１５０００Ｎｍ３／ｈとすることができ、制御装置にて設定した通り、精鉱バーナーから吹込む反応用気体量と、送風ノズルから吹込む反応用気体量を１：１の割合で反応塔内に導入することができた。
【００５４】
これは、風速調整器と送風管とで形成される流路内を流れる反応用気体の圧力損失が大きくなり、精鉱バーナーからの反応用気体が反応塔内に入りにくくなったため、送風ノズルから十分な量の反応用気体を送風できたものと考えられる。
【００５５】
したがって、実施例では、送風ノズルから十分な量の反応用気体を送風させて、効果的に精鉱反応を促進させることができることがわかった。
【００５６】
一方、風速調整器２３の長さ方向に沿った凸部２３ａを有しない風速調整器２３を備えた精鉱バーナーを用いた比較例では、実施例のように、送風ノズルから十分な量の反応用気体を導入することができなかった。
【００５７】
具体的には、比較例では、精鉱バーナーから吹込む反応用気体量と、送風ノズルから吹込む反応用気体量との割合を１：１に設定したにもかかわらず、精鉱バーナーからの反応用気体量が２００００Ｎｍ３／ｈとなり、送風ノズルからの反応用気体量が１００００Ｎｍ３／ｈとなった。
【００５８】
このように、比較例では、十分な量の反応用気体を送風ノズルから導入することができなかった。
【符号の説明】
【００５９】
１ 自熔製錬炉、２ 反応塔、３ セトラー、４ スラグ、５ スラグホール、６ マット、７ マットホール、８ 排煙道、１０，１００ 精鉱バーナー、１１，１１’ 反応用気体、１２ 送風ノズル、１３ 高温排ガス、１４ 排熱ボイラー、１５ 反応用気体供給部、１６ 制御装置、２０ 精鉱シュート、２１，２１０ 送風管、２２，２２０ バーナーコーン、２３，２３０ 風速調整器、
２３Ａ，２３Ｂ，２３Ｃ，２３Ｄ 部材、２３ａ 凸部、２３ｂ 段差、２３ｃ 外周面、２４ 製錬原料、２５ 補助燃料バーナー、２６ 分散コーン、２７ 流路、２８ 流路部分、２８ａ 流入側、２９ リング部材、３０ 錬カン炉、３１ 樋、３２ 流入口
【技術分野】
【０００１】
本発明は、反応塔側壁から反応塔内に反応用気体の一部を吹込むようにした自熔製錬炉における精鉱バーナー及び自熔製錬炉に関する。
【背景技術】
【０００２】
硫化精鉱を原料とする製錬炉の一つに自熔炉と呼ばれる自熔製錬炉がある。自熔製錬炉は、例えば、頂部に精鉱バーナーが設けられた反応塔と、反応塔の下部に一端が接続され、側面にスラグホール及びマットホールが設けられたセトラーと、セトラーの他端に接続された排煙道とを備える。
【０００３】
自熔製錬炉を用いて製錬原料を製錬する操業方法では、製錬精鉱、フラックス、補助燃料等からなる製錬原料が、予熱された反応用気体とともに、精鉱バーナーから反応塔内に吹き込まれる。反応塔内において、製錬原料の可燃成分である硫黄と鉄とが高温の反応用気体と反応し、熔体となってセトラーに溜められる。セトラーでは、熔体が比重差によってＣｕ２ＳとＦｅＳとの混合物であるカワと、２ＦｅＯ・ＳｉＯ２を主成分とするカラミとに分けられる。カラミは、カラミ抜き口から排出されて錬カン炉に導入される。カワは、次工程である転炉からの要求に応じて、マットホールから適量が抜き出される。
【０００４】
反応塔内で発生する高温排ガスは、セトラー及び排煙道を通って排熱ボイラーで冷却される。電気錬カン炉に入ったカラミは、電極によって通電された電熱によって加熱保持され、必要に応じて電気錬カン炉に挿入された塊状鉱石や塊状フラックス等と混合され、銅分がさらに炉底に沈降し、残った銅分を含んだカラミのみが抜き口から炉外に排出される。
【０００５】
このような自熔製錬炉では、製錬原料が反応塔内を落下する間に反応を完結させることが重要である。反応が完結しない場合には、製錬原料の未反応物の一部が高温排ガスとともに飛散して煙灰となって排熱ボイラー内に堆積固着してしまう。また、製錬原料の未反応物の一部が未熔解物として反応塔の下部の熔体表面上に堆積してしまう。
【０００６】
煙灰発生率が増加すると、煙灰溶解用の補助燃料を増加させる必要があり、コストが増加してしまう。また、排熱ボイラー内に固着した煙灰は、次第に成長してボイラーの電熱効率を低下させてしまうとともに、剥離、落下して排熱ボイラーを破壊してしまうおそれがある。また、熔体表面に堆積した製錬原料の未熔解物は、カラミの生成を妨げ、カラミの温度やカラミの品質を変動させてしまう原因となってしまう。
【０００７】
このような事態を回避し、反応塔内で製錬原料と反応用気体とを均一に混合し、製錬原料を完全に反応させるため、種々の改良を施した自熔製錬炉の操業方法が提案されている。
【０００８】
例えば、特許文献１には、頂部に精鉱バーナーを有する自熔製錬炉において、反応塔の側壁部に、反応塔内に向けて反応用気体を吹込むための送風ノズルを設置する方法が記載されている。特許文献１に記載された方法では、送風ノズルを設置することにより、精鉱バーナーにより形成されるジェット流を乱流にし、操業性の低下や炉体各部の損傷を招くことなく、反応塔内での製錬原料と反応用気体との均一な混合を確保し、かつ、製錬原料の塔内滞留時間の延長を図り、精鉱反応（製錬原料と反応用気体との反応）を促進させるようにしている。
【０００９】
しかしながら、これまでの自熔製錬炉では、特許文献１に記載の技術のように反応塔の側壁部からも反応用気体を吹込むための送風ノズルを設けた場合でも、その送風ノズルから十分な風量の反応用気体を吹込ませることができなかった。その結果、十分に精鉱バーナーにより形成されるジェット流を乱流にする効果が発揮し得ず、効果的に精鉱反応を促進させるまでには至っていない。
【００１０】
この原因の一つとして、反応塔頂部の精鉱バーナーから吹込まれる反応用気体と、側壁部の送風ノズルから吹込まれる反応用気体とが、同一の反応用気体供給部に貯蔵されて供給されるようになっていることが考えられる。しかしながら、各反応用気体を、別々の反応用気体供給部から供給しようとすると、別に新たな設備を設けなければならず、また、反応用気体供給部を設置するための場所を確保しなければならなくなってしまう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開平０１−２５２７３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
そこで本発明は、このような実情に鑑みて提案されたものであり、反応用気体の一部を反応塔側壁から反応塔内に吹込むようにした自熔製錬炉において、反応塔側壁から十分な量の反応用気体を送風させて、効果的に精鉱反応を促進させることができる精鉱バーナー及び自熔製錬炉を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明者らは、鋭意研究を重ねた結果、自熔炉製錬炉において反応塔頂部の精鉱バーナーに備えられた風速調整器と送風管とで形成される流路に、圧力損失を生じさせる凸部を形成することで、送風ノズルから吹込む反応用気体量を増加させることができることを見出し、本発明を完成させるに至った。
【００１４】
すなわち、本発明に係る精鉱バーナーは、反応塔頂部に設けられ、製錬原料を燃料及び反応用気体とともに供給する精鉱バーナーと反応塔の側壁に取付けられ反応用気体を送風するための送風ノズルとを備える反応塔と、精鉱バーナーと送風ノズルとに反応用気体を供給する反応用気体供給部とを有する自熔製錬炉の精鉱バーナーにおいて、当該精鉱バーナーは、製錬原料を上記反応塔内に導入する精鉱シュートと、精鉱シュートを包囲し、管内の所定位置から下方に向かって縮径して形成され、反応用気体を反応塔内に導入する送風管と、精鉱シュートの外周に設けられ、送風管から流入された反応用気体の流速を調整する風速調整器とを備え、風速調整器と送風管とで形成される反応用気体の流路に、圧力損失を生じさせる凸部が形成されている。
【００１５】
本発明に係る自熔製錬炉は、頂部に設けられ製錬原料を燃料及び反応用気体とともに供給する精鉱バーナーと、側壁に取付けられ反応用気体を送風するための送風ノズルとを備える反応塔と、精鉱バーナーと送風ノズルとに反応用気体を供給する反応用気体供給部とを有する自熔製錬炉において、精鉱バーナーは、製錬原料を反応塔内に導入する精鉱シュートと、精鉱シュートを包囲し、管内の所定位置から下方に向かって縮径して形成され、反応用気体を反応塔内に導入する送風管と、精鉱シュートの外周に設けられ、送風管から流入された反応用気体の流速を調整する風速調整器とを備え、風速調整器と送風管とで形成される反応用気体の流路に、圧力損失を生じさせる凸部が形成されている。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、風速調整器と送風管とで形成される流路内を流れる反応用気体の圧力損失が大きくなり、反応用気体が送風管を介して反応塔内に入りにくくなるため、送風ノズルから反応塔内に十分な量の反応用気体を送風させて、効果的に精鉱反応を促進させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本実施の形態に係る自熔製錬炉の操業方法で用いられる自熔製錬炉の構成例を示す断面図である。
【図２】自熔製錬炉における反応塔の構成例を示す断面図である。
【図３】反応塔、反応塔内に反応用気体を供給する反応用気体供給部及び反応用気体供給部を制御する制御装置の構成例を示すブロック図ある。
【図４】自熔製錬炉における精鉱バーナーの構成例を示す断面図である。
【図５】精鉱バーナーの構成例を示す一部拡大図である。
【図６】精鉱バーナーの構成例を示す一部拡大図である。
【図７】送風ノズルからの反応用気体の送風速度と、煙灰発生率との関係を示すグラフである。
【図８】比較例で用いた精鉱バーナーの構成例を示す一部拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明を適用した実施の形態（以下、「本実施の形態」という。）の一例について、図面を参照しながら以下の順序で説明する。
１．自熔製錬炉
２．精鉱バーナー
３．自熔製錬炉の操業方法
４．実施例
【００１９】
＜１．自熔製錬炉＞
図１は、本実施の形態に係る自熔製錬炉の構成例を示す断面図である。図１に示すように、自熔製錬炉１は、例えば、反応塔２と、反応塔２の下部に一端が接続され、側面にスラグホール５及びマットホール７が設けられたセトラー３と、セトラー３の他端に接続された排煙道８とを備える。自熔製錬炉１では、例えば２３００〜３５００ｔ／日の製錬原料（銅精鉱、コークス、フラックス等）を処理することができる。
【００２０】
図２は、自熔製錬炉１における反応塔２の構成例を示す断面図である。また、図３は、反応塔２、反応塔２内に反応用気体１１，１１’を供給する反応用気体供給部１５及び反応用気体供給部１５を制御する制御装置１６の構成例を示すブロック図ある。
【００２１】
反応塔２は、例えば図２に示すように、反応塔２の頂部に設けられた精鉱バーナー１０と、側壁に取付けられ反応用気体１１’を送風するための送風ノズル１２とを備える。反応塔２では、例えば、製錬原料と、燃料と、反応用気体１１，１１’とが供給され、反応用気体１１によってジェット流を形成して、精鉱反応が起こる。
【００２２】
精鉱バーナー１０は、製錬原料を燃料及び反応用気体１１とともに反応塔２内に供給し、上述したように反応用気体１１によって反応塔２内でジェット流を形成して、精鉱反応を起こさせる。精鉱バーナー１０の構成については、後に詳述する。
【００２３】
送風ノズル１２は、例えば、反応塔２の側壁の相互に反応塔中心点を通る鉛直線上に線対称になる位置に、鉛直線方向に相対するように少なくとも一組以上が取付けられており、反応用気体１１’を反応塔２内に送風する。送風ノズル１２から送り込まれる反応用気体１１’は、精鉱バーナー１０から送り込まれる反応用気体１１と同一の反応用気体供給部１５から供給される。このように、精鉱バーナー１０のみからではなく、反応用気体１１’を反応塔２の側壁から反応塔２内に送風することにより、精鉱バーナー１０から吹き込まれた反応用気体１１によって形成されたジェット流を攪拌して乱流化させて、製錬原料２４の粒子と反応用気体１１との反応効率を高めることができる。また、製錬原料２４の反応塔２内での滞留時間を延長させることができる。このように、滞留時間を延長させることにより、製錬原料２４が反応塔２内を落下する間に反応を完結させて、製錬原料２４の未反応物の一部が高温排ガス１３とともに飛散して煙灰となって排熱ボイラー１４内に堆積固着してしまうことを防止することができる。さらに、滞留時間を延長させることにより、製錬原料２４の未反応物の一部が未熔解物として反応塔２の下部の熔体表面上に堆積してしまうことを防止することができる。
【００２４】
送風ノズル１２は、その取付け位置を固定式としてもよく可動式としてもよいが、反応塔２の側壁中央部に設けられていることが好ましい。送風ノズル１２を反応塔２の天井部に設けた場合には、精鉱バーナー１０から吹き込まれた反応用気体１１によって形成されたジェット流を十分に攪拌して、反応塔２内部全体に広がる乱流とすることができない。また、送風ノズル１２を反応塔２の下方部に設けた場合には、ジェット流の低い位置に反応用気体１１’が吹き当てられるため、乱流の一部分或いは大部分がセトラー３内に形成され、粒子間の衝突の機会が減少し、粒子と酸素との接触も不十分となってしまう。その結果、製錬原料２４が熔解する熔解反応が完結しないままセトラー３部から炉外に煙灰として排出されてしまう。また、セトラー３の熔体表面上に落下する粒子が増加してしまう。
【００２５】
反応用気体供給部１５は、反応用気体１１，１１’を貯蔵し、送風管２１を介して反応塔２内に反応用気体１１を供給するとともに、送風ノズル１２を介して反応塔２内に反応用気体１１’を供給する。このように、反応塔２内には、反応用気体供給部１５から供給された反応用気体１１と反応用気体１１’との合計量が送り込まれる。反応用気体１１，１１’としては、空気、又は空気と酸素とを混合させた酸素富化空気を用いることができる。
【００２６】
制御装置１６は、例えば図示しない反応塔２の操作部における操作に基づいて、精鉱バーナー１０から吹込む反応用気体１１の量と、送風ノズル１２から吹込む反応用気体１１’の量との割合を変化させるように、反応用気体供給部１５を制御する。
【００２７】
セトラー３は、保持容器として機能し、熔解された製錬原料２４を、比重差によってスラグ（カラミ）４と、マット（カワ）６とに分離し、スラグ４の層と、マット６の層を形成する。セトラー３は、スラグホール５が設けられており、スラグホール５を介して、セトラー３で分離したスラグ４を排出して錬カン炉３０に導入する。また、セトラー３は、マットホール７が設けられており、マットホール７を介して、セトラー３で分離したマット６を排出する。マット６は、マットホール７から次工程である転炉のバッチプロセスでの要求に応じて適宜抜き出される。
【００２８】
錬カン炉３０には、樋３１及び流入口３２を介してスラグホール５から抜き出されたスラグ４が流入される。錬カン炉３０では、自熔製錬炉１から流入したスラグ４を加熱しながら、スラグ４中に懸垂するマット６をセットリングすることにより、比重差によってスラグ４とマット６とに分離する。マット６は、炉底に沈澱した後、マットホールから錬カン炉３０の外、例えば、マット６を受け入れるためのレードルを介して転炉に導出される。
【００２９】
＜２．精鉱バーナー＞
図４は、自熔製錬炉１における精鉱バーナー１０の構成例を示す断面図である。図５及び図６は、精鉱バーナー１０の構成例を示す一部拡大図である。精鉱バーナー１０は、精鉱シュート２０と、送風管２１と、バーナーコーン２２と、風速調整器２３とを備える。
【００３０】
精鉱シュート２０は、製錬原料２４を反応塔２内に送り込むための管状部材であり、反応塔２に向かって鉛直方向に延びている。精鉱シュート２０の中心部には、反応用気体１１を昇温させるための補助燃料を送り込む補助燃料バーナー２５が反応塔２に向けて延びている。また、その補助燃料バーナー２５の先端には、精鉱シュート２０から送り出された製錬原料２４が衝突する位置に、分散コーン２６が設けられている。この分散コーン２６は、製錬原料２４を分散させて反応用ガスと接触し易くし、いわゆるヒープ（未熔解物の塊）の発生を防止する。
【００３１】
送風管２１は、精鉱シュート２０を包囲する、すなわち、精鉱シュート２０を内包する状態で設けられる管状構造体である。送風管２１は、管内の所定位置より下方に向かって縮径している。送風管２１は、反応用気体供給部１５から供給された反応用気体１１を、反応塔２内に導入する。
【００３２】
バーナーコーン２２は、例えば、管状構造体をなし、その上端が送風管２１の下端に接続されており、反応塔２内に製錬原料２４と反応用気体１１とを送り込むことができるようになっている。
【００３３】
風速調整器２３は、精鉱シュート２０と送風管２１との間、例えば精鉱シュート２０の外周に設けられており、精鉱シュート２０と送風管２１とで形成される反応用気体１１の流路幅を所定の大きさに狭めるような形状、例えば、略円筒形状に形成されている。このように形成された風速調整器２３は、反応用気体１１の流速を所定速度に調整可能とする。また、風速調整器２３は、精鉱シュート２０の軸に沿った方向に動く可動式となっており、精鉱シュート２０の軸に沿った方向に可動することにより、反応用気体１１の流速を調整することができる。
【００３４】
ここで、反応用気体供給部１５から供給される反応用気体１１’は、上述したように送風ノズル１２が少なくとも１組以上設けられているので、各送風ノズル１２から反応塔２内への勢いが弱くなり、精鉱バーナー１０側から反応塔２内に供給される反応用気体１１と比較して反応塔２内に入りにくい傾向がある。そのため、製錬原料の量に応じた所定量の反応用気体を反応塔２内に導入する際には、精鉱バーナー１０から吹込まれる反応用気体１１の量の方が多くなり、送風ノズル１２から十分な量の反応用気体１１’が導入されない。
【００３５】
そこで、精鉱バーナー１０においては、風速調整器２３と、送風管２１とで形成される反応用気体１１の流路２７に、圧力損失を生じさせる凸部２３ａを形成する。このように精鉱バーナー１０の流路２７に凸部２３ａを形成することによって、流路２７内を流れる反応用気体１１に対して圧力損失を生じさせ、反応用気体供給部１５から供給される反応用気体１１を反応塔２内に入りにくくすることができる。その結果、凸部２３ａが形成されていない場合と比較して、反応塔２内において反応用気体１１によって形成される反応塔２内の頂部側から下部側への力が弱くなるので、反応用気体供給部１５から供給される反応用気体１１’が、各送風ノズル１２から反応塔２内に入りやすくなる。これにより、所定量の反応用気体を反応塔２内に導入するに際して、送風ノズル１２から反応塔２内に吹込む反応用気体１１’の量を増加させることができる。したがって、自熔製錬炉１では、送風ノズル１２から反応塔２内に十分な量の反応用気体１１’を送風させることが可能となり、効果的に精鉱反応を促進させることができる。
【００３６】
以下、図４及び図５を参照しながら、風速調整器２３に凸部２３ａが設けられた精鉱バーナー１０の構成例について説明する。風速調整器２３は、略円筒形状に形成され、風速調整器２３の下端側に向けて次第に拡径した部材２３Ａと、略円筒形状に形成され、部材２３Ａとは段差２３ｂを介して風速調整器２３の半径方向の外側に向けて突出し、風速調整器２３の下端側に向けて次第に縮径した部材２３Ｂとを有する。なお、部材２３Ａは、風速調整器２３の下端側に向けて次第に拡径した形状に限定されず、例えば部材２３Ｂの外周と同径であってもよい。
【００３７】
このように、風速調整器２３は、長さ方向の下端側の所定位置から半径方向の外側に向けて突出した段差２３ｂを有し、段差２３ｂを介して、下端部に向けてテーパー状に縮径された略円筒形であり、下端部に向けてテーパー状に縮径され始める位置の外周部によって凸部２３ａが構成されている。この所定位置からテーパー状に縮径された風速調整器２３の下端部は、流路２７における反応用気体１１の送風方向の幅が最も狭い流路部分２８を形成する。
【００３８】
図５に示すように、風速調整器２３に凸部２３ａが構成されることによって、精鉱バーナー１０を介して反応塔２内に導入される反応用気体１１に対して圧力損失をより効果的に生じさせることができる。これにより、送風ノズル１２から反応塔２内に吹込む反応用気体１１’の量をより効果的に増加させることができ、精鉱反応を効果的に促進させることができる。
【００３９】
風速調整器２３の凸部２３ａは、部材２３Ｂにおいて、段差２３ｂと、テーパー状に縮径された部分の外周面２３ｃとで形成される角部を有する。また、風速調整器２３は、例えば、部材２３Ａにおいてテーパー状に縮径された外周面を下端側に延長した線から半径方向の外側に突出した部分を凸部２３ａとした場合に、凸部２３ａの自熔製錬炉１の高さ方向の断面形状が、三角形状となるように形成されている。凸部２３ａがこのような形状に形成されていることにより、流路２７内を流れる反応用気体１１の圧力損失がより大きくなり、送風ノズル１２から反応塔２内に吹込む反応用気体１１の量を効果的に増加させることができる。
【００４０】
風速調整器２３としては、例えば図６に示すように、上述した部材２３Ａと、略円筒形状に形成された部材２３Ｃと、略円筒形状に形成され、風速調整器２３の下端側に向けて次第に縮径した部材２３Ｄとを有するものを使用することもできる。図６に示す風速調整器２３を使用した場合には、長さ方向の所定位置の外周部にテーパー状に縮径された略円筒形からなるリング部材２９を部材２３Ｃの外周部に取付けることによって、風速調整器２３に凸部２３ａを構成することができる。このようなリング部材２９を用いることにより、図６に示すように凸部２３ａが形成されていない既存の風速調整器２３を利用することができるため、新たな風速調整器２３を製造するのに必要なコストを削減することができる。リング部材２９は、例えば、溶接によって風速調整器２３に取付けることができる。
【００４１】
なお、風速調整器２３の凸部２３ａは、上述した例に限定されるものではなく、風速調整器２３と送風管２１とで形成される流路２７に、圧力損失を生じさせることが可能なものであれば、他の形状等であってもよい。
【００４２】
＜３．自熔製錬炉の操業方法＞
次に、自熔製錬炉１の操業方法の一例について説明する。自熔製錬炉１において、例えば銅精鉱とフラックス（硅石）との混合物である製錬原料２４が、反応用気体１１とともに、反応塔２の頂部に設けられた精鉱バーナー１０から反応塔２内に吹き込まれる。また、反応塔２内には、送風ノズル１２からも反応用気体１１’が吹き込まれる。
【００４３】
反応塔２内に吹き込まれた精鉱等は、反応塔２の炉壁内の輻射熱、補助燃料の熱などにより昇温され、反応用気体１１，１１’と反応して熔体となり、セトラー３内に溜められる。
【００４４】
反応塔２内に吹き込む反応用気体１１，１１’の量は、使用する自熔製錬炉１の大きさや、処理する精鉱量によって変化させることができる。例えば、自熔製錬炉１の炉内に装入可能な製錬原料２４の量が２３００〜３５００ｔ／日である自熔製錬炉１を用いた場合には、送風ノズル１２から吹込む反応用気体１１’の量を１５０００Ｎｍ３／ｈ以上とすることが好ましい。
【００４５】
図７は、送風ノズル１２からの反応用気体１１’の送風速度と、煙灰発生率との関係を示すグラフである。図７に示すように、送風ノズル１２から反応用気体１１’を吹込む速度を速くすることで、煙灰発生率を良好にすることができる。
【００４６】
自熔製錬炉１では、上述したように送風ノズル１２から反応塔２内に十分な量の反応用気体１１’を吹込むことができるので、送風ノズル１２の内径の大きさを適宜調整することにより、送風ノズル１２からの反応用気体１１’の送風速度を適した速度にすることができる。これにより、精鉱反応を促進させて煙灰発生率を良好にすることができる。
【００４７】
なお、精鉱バーナー１０及び送風ノズル１２から反応用気体１１，１１’を吹き込む速度は、使用する自熔製錬炉１の大きさや、処理する精鉱量によって適宜変更することができる。
【実施例】
【００４８】
以下、本発明の具体的な実施例について説明する。なお、本発明は、下記のいずれかの実施例に限定されるものではない。
【００４９】
実施例では、頂部に精鉱バーナーと、側壁中央部付近に取付けられた送風ノズルとを有する反応塔と、反応塔の下部に一端を接続して設けられたセトラーと、セトラーの他端に接続して設けられた排煙道とを備える自熔製錬炉の操業を行った。実施例では、図５に示すような凸部２３ａが形成された風速調整器２３を備えた精鉱バーナーを用いた。
【００５０】
また、反応塔に導入する反応用気体の合計量３００００Ｎｍ３／ｈとし、精鉱バーナーから吹込む反応用気体量と、送風ノズルから吹込む反応用気体量との割合を１：１に設定した。なお、反応用気体量の割合の制御は、制御装置により、反応用気体供給部から精鉱バーナー及び送風ノズルに供給する反応用気体量の供給量を変化させることにより行った。
【００５１】
比較例では、図８に示すような風速調整器２３０を備える精鉱バーナーを用いたこと以外は、実施例と同様に行った。すなわち、比較例では、実施例で使用した風速調整器２３とは異なり、凸部２３ａを有していない風速調整器２３０を備えた精鉱バーナー１００を用いたこと以外は、実施例と同様に自熔製錬炉の操業を行った。
【００５２】
（送風ノズルから吹込む反応用気体量について）
凸部２３ａを有する風速調整器２３を備えた精鉱バーナーを用いた実施例では、送風ノズルから吹込む反応用気体量を増加させることができた。
【００５３】
具体的には、精鉱バーナーからの反応用気体量を１５０００Ｎｍ３／ｈとし、送風ノズルからの反応用気体量を１５０００Ｎｍ３／ｈとすることができ、制御装置にて設定した通り、精鉱バーナーから吹込む反応用気体量と、送風ノズルから吹込む反応用気体量を１：１の割合で反応塔内に導入することができた。
【００５４】
これは、風速調整器と送風管とで形成される流路内を流れる反応用気体の圧力損失が大きくなり、精鉱バーナーからの反応用気体が反応塔内に入りにくくなったため、送風ノズルから十分な量の反応用気体を送風できたものと考えられる。
【００５５】
したがって、実施例では、送風ノズルから十分な量の反応用気体を送風させて、効果的に精鉱反応を促進させることができることがわかった。
【００５６】
一方、風速調整器２３の長さ方向に沿った凸部２３ａを有しない風速調整器２３を備えた精鉱バーナーを用いた比較例では、実施例のように、送風ノズルから十分な量の反応用気体を導入することができなかった。
【００５７】
具体的には、比較例では、精鉱バーナーから吹込む反応用気体量と、送風ノズルから吹込む反応用気体量との割合を１：１に設定したにもかかわらず、精鉱バーナーからの反応用気体量が２００００Ｎｍ３／ｈとなり、送風ノズルからの反応用気体量が１００００Ｎｍ３／ｈとなった。
【００５８】
このように、比較例では、十分な量の反応用気体を送風ノズルから導入することができなかった。
【符号の説明】
【００５９】
１ 自熔製錬炉、２ 反応塔、３ セトラー、４ スラグ、５ スラグホール、６ マット、７ マットホール、８ 排煙道、１０，１００ 精鉱バーナー、１１，１１’ 反応用気体、１２ 送風ノズル、１３ 高温排ガス、１４ 排熱ボイラー、１５ 反応用気体供給部、１６ 制御装置、２０ 精鉱シュート、２１，２１０ 送風管、２２，２２０ バーナーコーン、２３，２３０ 風速調整器、
２３Ａ，２３Ｂ，２３Ｃ，２３Ｄ 部材、２３ａ 凸部、２３ｂ 段差、２３ｃ 外周面、２４ 製錬原料、２５ 補助燃料バーナー、２６ 分散コーン、２７ 流路、２８ 流路部分、２８ａ 流入側、２９ リング部材、３０ 錬カン炉、３１ 樋、３２ 流入口
【特許請求の範囲】
【請求項１】
頂部に設けられ製錬原料を燃料及び反応用気体とともに供給する精鉱バーナーと側壁に取付けられ反応用気体を送風するための送風ノズルとを備える反応塔と、該精鉱バーナーと該送風ノズルとに該反応用気体を供給する反応用気体供給部とを有する自熔製錬炉の精鉱バーナーにおいて、
当該精鉱バーナーは、
上記製錬原料を上記反応塔内に導入する精鉱シュートと、
上記精鉱シュートを包囲し、管内の所定位置から下方に向かって縮径して形成され、上記反応用気体を上記反応塔内に導入する送風管と、
上記精鉱シュートの外周に設けられ、該送風管から流入された反応用気体の流速を調整する風速調整器とを備え、
上記風速調整器と上記送風管とで形成される上記反応用気体の流路に、圧力損失を生じさせる凸部が形成されていることを特徴とする精鉱バーナー。
【請求項２】
上記風速調整器は、長さ方向の下端側の所定位置から半径方向の外側に向けて突出した段差を有し、該段差を介して、下端部に向けてテーパー状に縮径された略円筒形であり、
上記風速調整器の縮径され始める位置の外周部によって、上記凸部が構成されていることを特徴とする請求項１記載の精鉱バーナー。
【請求項３】
上記風速調整器は、上記長さ方向の下端側の所定位置の外周部に、テーパー状に縮径された略円筒形のリング部材が取付けられることによって、長さ方向の下端側の所定位置から半径方向の外側に向けて突出した段差を有し、該段差を介して、下端部に向けてテーパー状に縮径され、該縮径され始める位置の外周部によって上記凸部が構成されていることを特徴とする請求項１記載の精鉱バーナー。
【請求項４】
頂部に設けられ製錬原料を燃料及び反応用気体とともに供給する精鉱バーナーと、側壁に取付けられ反応用気体を送風するための送風ノズルとを備える反応塔と、該精鉱バーナーと該送風ノズルとに該反応用気体を供給する反応用気体供給部とを有する自熔製錬炉において、
上記精鉱バーナーは、
上記製錬原料を上記反応塔内に導入する精鉱シュートと、
上記精鉱シュートを包囲し、管内の所定位置から下方に向かって縮径して形成され、上記反応用気体を上記反応塔内に導入する送風管と、
上記精鉱シュートの外周に設けられ、該送風管から流入された反応用気体の流速を調整する風速調整器とを備え、
上記風速調整器と上記送風管とで形成される上記反応用気体の流路に、圧力損失を生じさせる凸部が形成されていることを特徴とする自熔製錬炉。
【請求項５】
上記風速調整器は、長さ方向の下端側の所定位置から半径方向の外側に向けて突出した段差を有し、該段差を介して、下端部に向けてテーパー状に縮径された略円筒形であり、
上記風速調整器の縮径され始める位置の外周部によって、上記凸部が構成されていることを特徴とする請求項４記載の自熔製錬炉。
【請求項６】
上記風速調整器は、上記長さ方向の下端側の所定位置の外周部に、テーパー状に縮径された略円筒形のリング部材が取付けられることによって、長さ方向の下端側の所定位置から半径方向の外側に向けて突出した段差を有し、該段差を介して、下端部に向けてテーパー状に縮径された略円筒形であり、該縮径され始める位置の外周部によって上記凸部が構成されていることを特徴とする請求項４記載の自熔製錬炉。
【請求項１】
頂部に設けられ製錬原料を燃料及び反応用気体とともに供給する精鉱バーナーと側壁に取付けられ反応用気体を送風するための送風ノズルとを備える反応塔と、該精鉱バーナーと該送風ノズルとに該反応用気体を供給する反応用気体供給部とを有する自熔製錬炉の精鉱バーナーにおいて、
当該精鉱バーナーは、
上記製錬原料を上記反応塔内に導入する精鉱シュートと、
上記精鉱シュートを包囲し、管内の所定位置から下方に向かって縮径して形成され、上記反応用気体を上記反応塔内に導入する送風管と、
上記精鉱シュートの外周に設けられ、該送風管から流入された反応用気体の流速を調整する風速調整器とを備え、
上記風速調整器と上記送風管とで形成される上記反応用気体の流路に、圧力損失を生じさせる凸部が形成されていることを特徴とする精鉱バーナー。
【請求項２】
上記風速調整器は、長さ方向の下端側の所定位置から半径方向の外側に向けて突出した段差を有し、該段差を介して、下端部に向けてテーパー状に縮径された略円筒形であり、
上記風速調整器の縮径され始める位置の外周部によって、上記凸部が構成されていることを特徴とする請求項１記載の精鉱バーナー。
【請求項３】
上記風速調整器は、上記長さ方向の下端側の所定位置の外周部に、テーパー状に縮径された略円筒形のリング部材が取付けられることによって、長さ方向の下端側の所定位置から半径方向の外側に向けて突出した段差を有し、該段差を介して、下端部に向けてテーパー状に縮径され、該縮径され始める位置の外周部によって上記凸部が構成されていることを特徴とする請求項１記載の精鉱バーナー。
【請求項４】
頂部に設けられ製錬原料を燃料及び反応用気体とともに供給する精鉱バーナーと、側壁に取付けられ反応用気体を送風するための送風ノズルとを備える反応塔と、該精鉱バーナーと該送風ノズルとに該反応用気体を供給する反応用気体供給部とを有する自熔製錬炉において、
上記精鉱バーナーは、
上記製錬原料を上記反応塔内に導入する精鉱シュートと、
上記精鉱シュートを包囲し、管内の所定位置から下方に向かって縮径して形成され、上記反応用気体を上記反応塔内に導入する送風管と、
上記精鉱シュートの外周に設けられ、該送風管から流入された反応用気体の流速を調整する風速調整器とを備え、
上記風速調整器と上記送風管とで形成される上記反応用気体の流路に、圧力損失を生じさせる凸部が形成されていることを特徴とする自熔製錬炉。
【請求項５】
上記風速調整器は、長さ方向の下端側の所定位置から半径方向の外側に向けて突出した段差を有し、該段差を介して、下端部に向けてテーパー状に縮径された略円筒形であり、
上記風速調整器の縮径され始める位置の外周部によって、上記凸部が構成されていることを特徴とする請求項４記載の自熔製錬炉。
【請求項６】
上記風速調整器は、上記長さ方向の下端側の所定位置の外周部に、テーパー状に縮径された略円筒形のリング部材が取付けられることによって、長さ方向の下端側の所定位置から半径方向の外側に向けて突出した段差を有し、該段差を介して、下端部に向けてテーパー状に縮径された略円筒形であり、該縮径され始める位置の外周部によって上記凸部が構成されていることを特徴とする請求項４記載の自熔製錬炉。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１２−２２４８８０（Ｐ２０１２−２２４８８０Ａ）
【公開日】平成２４年１１月１５日（２０１２．１１．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−９０９５９（Ｐ２０１１−９０９５９）
【出願日】平成２３年４月１５日（２０１１．４．１５）
【出願人】（０００１８３３０３）住友金属鉱山株式会社 (2,015)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１１月１５日（２０１２．１１．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年４月１５日（２０１１．４．１５）
【出願人】（０００１８３３０３）住友金属鉱山株式会社 (2,015)
【Ｆターム（参考）】
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