自熔製錬炉の操業方法及び自熔製錬炉
【課題】 反応塔の側壁内側に形成されるコーチング層を適正な厚さに制御する。
【解決手段】 反応塔２からの放散熱量を検出し、検出した放散熱量が所定の閾値より大きくなった場合には、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’の量との合計量を一定としたまま、送風ノズル１２から吹込む反応用気体１１’の量を、精鉱バーナー１０から吹込む反応用気体１１の量よりも少なくする。また、反応塔２からの放散熱量が所定の閾値より小さくなった場合には、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’の量との合計量を一定としたまま、送風ノズル１２から吹込む反応用気体１１’の量と、精鉱バーナー１０から吹込む反応用気体１１の量とを同じにする。
【解決手段】 反応塔２からの放散熱量を検出し、検出した放散熱量が所定の閾値より大きくなった場合には、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’の量との合計量を一定としたまま、送風ノズル１２から吹込む反応用気体１１’の量を、精鉱バーナー１０から吹込む反応用気体１１の量よりも少なくする。また、反応塔２からの放散熱量が所定の閾値より小さくなった場合には、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’の量との合計量を一定としたまま、送風ノズル１２から吹込む反応用気体１１’の量と、精鉱バーナー１０から吹込む反応用気体１１の量とを同じにする。
【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の操業方法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反応用気体を吹込む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、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（製錬原料の可燃成分である硫黄と鉄とが反応用気体と反応して熔体となる反応）を促進させている。
【０００９】
ところで、自熔製錬炉の反応塔の側壁内側には、例えば、反応塔側壁を構成する煉瓦を保護するためのコーチング層が形成されている（例えば、特許文献２を参照）。コーチング層は、例えば、製錬原料中の精鉱と反応用気体との反応によって生じる酸化物が反応塔側壁に付着することで形成される。
【００１０】
しかしながら、コーチング層が成長しすぎると、自熔製錬炉内の容積が減少してしまい、精鉱の熔解量が減少してしまう。一方、コーチング層が減少しすぎてしまうと、例えば、反応塔の側壁を構成する煉瓦が熔損してしまい、その結果、自熔製錬炉が操業できない状態になってしまうおそれがある。
【００１１】
したがって、安定した自熔製錬炉の長期連続操業を可能とするためには、反応塔の側壁内側に形成されるコーチング層を適正な厚さに維持することが重要である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開平０１−２５２７３４号公報
【特許文献２】特開平０７−５４０５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
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、反応塔の側壁内側に形成されるコーチング層を適正な厚さに制御することができる自熔製錬炉の操業方法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】
【００１４】
本発明に係る自熔製錬炉の操業方法は、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を少なくとも有する自熔製錬炉を用いた自熔製錬炉の操業方法において、反応塔からの放散熱量を検出し、検出した放散熱量が所定の閾値より大きくなった場合には、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合計量を一定としたまま、送風ノズルから吹込む反応用気体量を、精鉱バーナーから吹込む反応用気体量よりも少なくし、反応塔からの放散熱量が所定の閾値より小さくなった場合には、反応用気体量の合計量を一定としたまま、送風ノズルから吹込む反応用気体量と、精鉱バーナーから吹込む反応用気体量とを同じにする。
【００１５】
また、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を少なくとも有する自熔製錬炉において、反応塔からの放散熱量を検出し、検出した放散熱量が所定の閾値より大きくなった場合には、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合計量を一定としたまま、送風ノズルから吹込む反応用気体量を、精鉱バーナーから吹込む反応用気体量よりも少なくし、反応塔からの放散熱量が所定の閾値より小さくなった場合には、反応用気体量の合計量を一定としたまま、送風ノズルから吹込む反応用気体量と、精鉱バーナーから吹込む反応用気体量とが同じになるように制御する制御装置を備える。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、反応塔の側壁内側に形成されたコーチング層を適正な厚さに制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】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】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４】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である。
【図５】自熔製錬炉の操業方法の一例を説明するためのフローチャートである。
【図６】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変化させたときの自熔製錬炉における放散熱の変化を示すグラフである。
【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」と呼ぶ）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．自熔製錬炉の操業方法
３．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。反応塔２は、例えば、図２に示すように、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、製錬原料の可燃成分である硫黄と鉄とが反応用気体１１と反応して熔体となる反応（精鉱反応）が起こる。
【００２１】
図３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。また、図４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。
【００２２】
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、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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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、略円筒形状に成形されている。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。
【００２６】
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。また、製錬原料２４の粒子と反応用気体１１とが反応し得る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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
制御装置１６には、例えば、反応塔２に設置された放散熱検出用のセンサ（図示せず）で検出された放散熱量のデータが供給される。制御装置１６は、後に詳述するように、放散熱検出用のセンサで検出された放散熱量のデータに基づいて、精鉱バーナー１０の送風管２１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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
＜２．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。
【００３３】
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。
【００３４】
ここで、反応塔２の側壁に形成されるコーチング層が厚くなるのに伴って、すなわち、コーチング層が成長するにつれて、反応塔２内部の熱が反応塔２の外部に伝わりにくくなるため、反応塔２からの放散熱量が小さくなる。一方、反応塔２の側壁に形成されるコーチング層が薄くなるのに伴って、すなわち、コーチング層が減少するにつれて、反応塔２内部の熱が反応塔２の外部に伝わりやすくなるため、反応塔２からの放散熱量が大きくなる。
【００３５】
また、製錬原料２４中の精鉱の粒子は、上述したように、反応用気体１１と反応し、その反応熱で精鉱の粒子が熔融して高温の熔融粒子となる。この熔融粒子がコーチング層と衝突すると、熔融粒子とコーチング層との間で製錬反応が進行して、コーチング層が溶解することとなる。
【００３６】
このように、製錬原料２４中の精鉱の熔融粒子がコーチング層に衝突する量が多くなると、コーチング層が減少して、反応塔２内部の熱が反応塔２の外部に伝わりやすくなり、反応塔２からの放散熱量が大きくなる。また、精鉱の熔融粒子がコーチング層に衝突する量が少なくなると、コーチング層が成長して、反応塔２内部の熱が反応塔２の外部に伝わりにくくなるため、反応塔２からの放散熱量が小さくなる。
【００３７】
そこで、本実施の形態に係る自熔製錬炉１の操業方法では、反応塔２からの放散熱量を検出し、検出した放散熱量に応じて、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。
【００３８】
具体的には、制御装置１６は、放散熱検出用のセンサで検出した反応塔２からの放散熱量が所定の閾値より大きくなった場合には、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’の量との合計量を一定としたまま、送風ノズル１２から吹込む反応用気体１１’の量を、精鉱バーナー１０から吹込む反応用気体１１の量よりも少なくするように制御する。すなわち、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’の量との割合が２：１となるように制御する。
【００３９】
このように、反応塔２からの放散熱量が所定の閾値より大きくなった場合、すなわち、コーチング層が減少しすぎた場合には、送風ノズル１２から吹込む反応用気体１１’の量を、精鉱バーナー１０から吹込む反応用気体１１の量よりも少なくする。これにより、製錬原料２４中の精鉱の熔融粒子がコーチング層に衝突する量が少なくなるため、コーチング層を成長させることができる。
【００４０】
また、制御装置１６は、反応塔２からの放散熱量が所定の閾値より小さくなった場合には、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’の量との合計量を一定としたまま、送風ノズル１２から吹込む反応用気体１１’の量と、精鉱バーナー１０から吹込む反応用気体１１の量とが同じになるように制御する。すなわち、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’の量との割合が１：１となるように制御する。
【００４１】
このように、反応塔２からの放散熱量が所定の閾値より小さくなった場合、すなわち、コーチング層が成長しすぎた場合には、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’の量とを同じにする。これにより、製錬原料２４中の精鉱の熔融粒子がコーチング層に衝突する量が多くなるため、コーチング層を減少させることができる。
【００４２】
図５は、自熔製錬炉１の操業方法の一例を説明するためのフローチャートである。
【００４３】
ステップＳ１において、制御装置１６は、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’の量との割合が２：１となるように制御する。これにより、コーチング層を成長させて、コーチング層が減少しすぎてしまうことを防止する。
【００４４】
ステップＳ２において、制御装置１６は、反応塔２からの放散熱量を検出し、検出した放散熱量が所定の閾値より大きくなったかどうかを判断する。反応塔２からの放散熱量が所定の閾値より大きくなった場合には、制御装置１６は、ステップＳ１の処理を実行する。すなわち、制御装置１６は、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’の量との合計量を一定としたまま、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’の量との割合が２：１となるように制御する。一方、反応塔２からの放散熱量が所定の閾値より小さくなった場合には、制御装置１６は、ステップＳ３の処理を実行する。
【００４５】
ステップＳ３において、制御装置１６は、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’の量との合計量を一定としたまま、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’の量との割合が１：１となるように制御する。このように精鉱バーナー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’の量との割合を制御することにより、コーチング層を熔解してコーチング層を減少させて、コーチング層の厚さを適正な厚さに制御することができる。
【００４６】
以上説明したように、自熔製錬炉１においては、反応塔２からの放散熱量が所定の閾値より大きくなった場合には、製錬原料２４中の精鉱の熔融粒子がコーチング層に衝突する量を多くさせて、成長しすぎたコーチング層を減少させることができる。このように、自熔製錬炉１においては、コーチング層が成長しすぎてしまうことを防止できるため、例えば、反応塔２内での製錬原料２４の熔解量が減少してしまうことを防止することができる。
【００４７】
また、自熔製錬炉１においては、反応塔２放散熱量が所定の閾値より小さくなった場合には、精鉱の熔融粒子がコーチング層に衝突する量を少なくさせて、減少しすぎたコーチング層を成長させることができる。このように、自熔製錬炉１においては、コーチング層が減少しすぎることを防止することができるため、例えば、反応塔２の側壁を構成する煉瓦が熔損してしまい、自熔製錬炉１が操業できない状態になってしまうことを防止することができる。
【００４８】
なお、反応塔２内に吹込む反応用気体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。また、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。
【００４９】
また、上述した図５に示すフローチャートでは、ステップＳ１において、制御装置１６が、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’の量との割合が２：１となるように制御する例について説明したが、この例に限定されるものではない。例えば、ステップＳ１において、制御装置１６は、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’の量との割合が１：１となるように制御するようにしてもよい。
【実施例】
【００５０】
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。
【００５１】
（実施例）
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４本の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を用いて操業を行った。
【００５２】
また、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は、反応塔からの放散熱量に応じて、制御装置を用いて反応用気体供給部から送風管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制御した。
【００５３】
具体的には、反応塔からの放散熱量が所定の閾値より小さくなった場合には、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合計量を一定としたまま、送風ノズルから吹込む反応用気体量と、精鉱バーナーから吹込む反応用気体量との割合を１：１とした。
【００５４】
また、反応塔からの放散熱量が所定の閾値より大きくなった場合には、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合計量を一定としたまま、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２：１とした。
【００５５】
反応用気体量については、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２：１とする場合には、精鉱バーナーからの反応用気体量を２００００Ｎｍ３／ｈとし、送風ノズルからの反応用気体量を１００００Ｎｍ３／ｈとした。また、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とする場合には、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とした。
【００５６】
自熔製錬炉の操業は、１１日間行った。精鉱処理量については、１日目〜２日目は２５００ｔ／日、３日目〜９日目は３０００ｔ／日、１０日目〜１１日目は３５００ｔ／日とした。
【００５７】
（コーチング層の厚さの制御結果について）
図６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変化させたときの自熔製錬炉における放散熱の変化を示すグラフである。
【００５８】
制御装置では、反応塔からの放散熱量が所定の閾値（６０００〜７０００Ｍｃａｌ／ｈ）より大きくなった７日目と１０日目には、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合計量（３００００Ｎｍ３／ｈ）を一定としたまま、送風ノズルから吹込む反応用気体量が、精鉱バーナーから吹込む反応用気体量よりも少なくなるように制御した。すなわち、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から２：１となるように制御した。
【００５９】
このように、送風ノズルから吹込む反応用気体量との割合を１：１から２：１となるように制御したことにより、反応塔からの放散熱量が減少したことが確認できた。これは、製錬原料中の精鉱の熔融粒子がコーチング層に衝突する量が少なくなり、コーチング層が成長したためと考えられる。
【００６０】
また、制御装置では、反応塔からの放散熱量が所定の閾値（５０００〜６０００Ｍｃａｌ／ｈ）より小さくなった３日目と８日目には、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合計量（３００００Ｎｍ３／ｈ）を一定としたまま、送風ノズルから吹込む反応用気体量と、精鉱バーナーから吹込む反応用気体量とを同じとした。すなわち、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２：１から１：１となるように制御した。
【００６１】
このように、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２：１から１：１となるように制御したことにより、反応塔からの放散熱量が増加したことが確認できた。これは、製錬原料中の精鉱の熔融粒子がコーチング層に衝突する量が多くなり、コーチング層が減少したためと考えられる。
【００６２】
以上のように、本発明によれば、反応塔の側壁内側に形成されたコーチング層を適正な厚さに制御することができることが確認できた。
【符号の説明】
【００６３】
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 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 送風管、２２ バーナーコーン、２３ 風速調整器、２４ 製錬原料、２５ 補助燃料バーナー、２６ 分散コーン、３０ 錬カン炉、３１ 樋、３２ 流入口、４０ マッシュルーム
【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の操業方法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反応用気体を吹込む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、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（製錬原料の可燃成分である硫黄と鉄とが反応用気体と反応して熔体となる反応）を促進させている。
【０００９】
ところで、自熔製錬炉の反応塔の側壁内側には、例えば、反応塔側壁を構成する煉瓦を保護するためのコーチング層が形成されている（例えば、特許文献２を参照）。コーチング層は、例えば、製錬原料中の精鉱と反応用気体との反応によって生じる酸化物が反応塔側壁に付着することで形成される。
【００１０】
しかしながら、コーチング層が成長しすぎると、自熔製錬炉内の容積が減少してしまい、精鉱の熔解量が減少してしまう。一方、コーチング層が減少しすぎてしまうと、例えば、反応塔の側壁を構成する煉瓦が熔損してしまい、その結果、自熔製錬炉が操業できない状態になってしまうおそれがある。
【００１１】
したがって、安定した自熔製錬炉の長期連続操業を可能とするためには、反応塔の側壁内側に形成されるコーチング層を適正な厚さに維持することが重要である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開平０１−２５２７３４号公報
【特許文献２】特開平０７−５４０５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
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、反応塔の側壁内側に形成されるコーチング層を適正な厚さに制御することができる自熔製錬炉の操業方法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】
【００１４】
本発明に係る自熔製錬炉の操業方法は、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を少なくとも有する自熔製錬炉を用いた自熔製錬炉の操業方法において、反応塔からの放散熱量を検出し、検出した放散熱量が所定の閾値より大きくなった場合には、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合計量を一定としたまま、送風ノズルから吹込む反応用気体量を、精鉱バーナーから吹込む反応用気体量よりも少なくし、反応塔からの放散熱量が所定の閾値より小さくなった場合には、反応用気体量の合計量を一定としたまま、送風ノズルから吹込む反応用気体量と、精鉱バーナーから吹込む反応用気体量とを同じにする。
【００１５】
また、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を少なくとも有する自熔製錬炉において、反応塔からの放散熱量を検出し、検出した放散熱量が所定の閾値より大きくなった場合には、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合計量を一定としたまま、送風ノズルから吹込む反応用気体量を、精鉱バーナーから吹込む反応用気体量よりも少なくし、反応塔からの放散熱量が所定の閾値より小さくなった場合には、反応用気体量の合計量を一定としたまま、送風ノズルから吹込む反応用気体量と、精鉱バーナーから吹込む反応用気体量とが同じになるように制御する制御装置を備える。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、反応塔の側壁内側に形成されたコーチング層を適正な厚さに制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】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】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４】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である。
【図５】自熔製錬炉の操業方法の一例を説明するためのフローチャートである。
【図６】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変化させたときの自熔製錬炉における放散熱の変化を示すグラフである。
【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」と呼ぶ）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．自熔製錬炉の操業方法
３．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。反応塔２は、例えば、図２に示すように、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、製錬原料の可燃成分である硫黄と鉄とが反応用気体１１と反応して熔体となる反応（精鉱反応）が起こる。
【００２１】
図３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。また、図４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。
【００２２】
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、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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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、略円筒形状に成形されている。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。
【００２６】
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。また、製錬原料２４の粒子と反応用気体１１とが反応し得る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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
制御装置１６には、例えば、反応塔２に設置された放散熱検出用のセンサ（図示せず）で検出された放散熱量のデータが供給される。制御装置１６は、後に詳述するように、放散熱検出用のセンサで検出された放散熱量のデータに基づいて、精鉱バーナー１０の送風管２１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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
＜２．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。
【００３３】
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。
【００３４】
ここで、反応塔２の側壁に形成されるコーチング層が厚くなるのに伴って、すなわち、コーチング層が成長するにつれて、反応塔２内部の熱が反応塔２の外部に伝わりにくくなるため、反応塔２からの放散熱量が小さくなる。一方、反応塔２の側壁に形成されるコーチング層が薄くなるのに伴って、すなわち、コーチング層が減少するにつれて、反応塔２内部の熱が反応塔２の外部に伝わりやすくなるため、反応塔２からの放散熱量が大きくなる。
【００３５】
また、製錬原料２４中の精鉱の粒子は、上述したように、反応用気体１１と反応し、その反応熱で精鉱の粒子が熔融して高温の熔融粒子となる。この熔融粒子がコーチング層と衝突すると、熔融粒子とコーチング層との間で製錬反応が進行して、コーチング層が溶解することとなる。
【００３６】
このように、製錬原料２４中の精鉱の熔融粒子がコーチング層に衝突する量が多くなると、コーチング層が減少して、反応塔２内部の熱が反応塔２の外部に伝わりやすくなり、反応塔２からの放散熱量が大きくなる。また、精鉱の熔融粒子がコーチング層に衝突する量が少なくなると、コーチング層が成長して、反応塔２内部の熱が反応塔２の外部に伝わりにくくなるため、反応塔２からの放散熱量が小さくなる。
【００３７】
そこで、本実施の形態に係る自熔製錬炉１の操業方法では、反応塔２からの放散熱量を検出し、検出した放散熱量に応じて、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。
【００３８】
具体的には、制御装置１６は、放散熱検出用のセンサで検出した反応塔２からの放散熱量が所定の閾値より大きくなった場合には、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’の量との合計量を一定としたまま、送風ノズル１２から吹込む反応用気体１１’の量を、精鉱バーナー１０から吹込む反応用気体１１の量よりも少なくするように制御する。すなわち、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’の量との割合が２：１となるように制御する。
【００３９】
このように、反応塔２からの放散熱量が所定の閾値より大きくなった場合、すなわち、コーチング層が減少しすぎた場合には、送風ノズル１２から吹込む反応用気体１１’の量を、精鉱バーナー１０から吹込む反応用気体１１の量よりも少なくする。これにより、製錬原料２４中の精鉱の熔融粒子がコーチング層に衝突する量が少なくなるため、コーチング層を成長させることができる。
【００４０】
また、制御装置１６は、反応塔２からの放散熱量が所定の閾値より小さくなった場合には、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’の量との合計量を一定としたまま、送風ノズル１２から吹込む反応用気体１１’の量と、精鉱バーナー１０から吹込む反応用気体１１の量とが同じになるように制御する。すなわち、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’の量との割合が１：１となるように制御する。
【００４１】
このように、反応塔２からの放散熱量が所定の閾値より小さくなった場合、すなわち、コーチング層が成長しすぎた場合には、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’の量とを同じにする。これにより、製錬原料２４中の精鉱の熔融粒子がコーチング層に衝突する量が多くなるため、コーチング層を減少させることができる。
【００４２】
図５は、自熔製錬炉１の操業方法の一例を説明するためのフローチャートである。
【００４３】
ステップＳ１において、制御装置１６は、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’の量との割合が２：１となるように制御する。これにより、コーチング層を成長させて、コーチング層が減少しすぎてしまうことを防止する。
【００４４】
ステップＳ２において、制御装置１６は、反応塔２からの放散熱量を検出し、検出した放散熱量が所定の閾値より大きくなったかどうかを判断する。反応塔２からの放散熱量が所定の閾値より大きくなった場合には、制御装置１６は、ステップＳ１の処理を実行する。すなわち、制御装置１６は、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’の量との合計量を一定としたまま、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’の量との割合が２：１となるように制御する。一方、反応塔２からの放散熱量が所定の閾値より小さくなった場合には、制御装置１６は、ステップＳ３の処理を実行する。
【００４５】
ステップＳ３において、制御装置１６は、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’の量との合計量を一定としたまま、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’の量との割合が１：１となるように制御する。このように精鉱バーナー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’の量との割合を制御することにより、コーチング層を熔解してコーチング層を減少させて、コーチング層の厚さを適正な厚さに制御することができる。
【００４６】
以上説明したように、自熔製錬炉１においては、反応塔２からの放散熱量が所定の閾値より大きくなった場合には、製錬原料２４中の精鉱の熔融粒子がコーチング層に衝突する量を多くさせて、成長しすぎたコーチング層を減少させることができる。このように、自熔製錬炉１においては、コーチング層が成長しすぎてしまうことを防止できるため、例えば、反応塔２内での製錬原料２４の熔解量が減少してしまうことを防止することができる。
【００４７】
また、自熔製錬炉１においては、反応塔２放散熱量が所定の閾値より小さくなった場合には、精鉱の熔融粒子がコーチング層に衝突する量を少なくさせて、減少しすぎたコーチング層を成長させることができる。このように、自熔製錬炉１においては、コーチング層が減少しすぎることを防止することができるため、例えば、反応塔２の側壁を構成する煉瓦が熔損してしまい、自熔製錬炉１が操業できない状態になってしまうことを防止することができる。
【００４８】
なお、反応塔２内に吹込む反応用気体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。また、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。
【００４９】
また、上述した図５に示すフローチャートでは、ステップＳ１において、制御装置１６が、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’の量との割合が２：１となるように制御する例について説明したが、この例に限定されるものではない。例えば、ステップＳ１において、制御装置１６は、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’の量との割合が１：１となるように制御するようにしてもよい。
【実施例】
【００５０】
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。
【００５１】
（実施例）
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４本の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を用いて操業を行った。
【００５２】
また、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は、反応塔からの放散熱量に応じて、制御装置を用いて反応用気体供給部から送風管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制御した。
【００５３】
具体的には、反応塔からの放散熱量が所定の閾値より小さくなった場合には、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合計量を一定としたまま、送風ノズルから吹込む反応用気体量と、精鉱バーナーから吹込む反応用気体量との割合を１：１とした。
【００５４】
また、反応塔からの放散熱量が所定の閾値より大きくなった場合には、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合計量を一定としたまま、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２：１とした。
【００５５】
反応用気体量については、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２：１とする場合には、精鉱バーナーからの反応用気体量を２００００Ｎｍ３／ｈとし、送風ノズルからの反応用気体量を１００００Ｎｍ３／ｈとした。また、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とする場合には、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とした。
【００５６】
自熔製錬炉の操業は、１１日間行った。精鉱処理量については、１日目〜２日目は２５００ｔ／日、３日目〜９日目は３０００ｔ／日、１０日目〜１１日目は３５００ｔ／日とした。
【００５７】
（コーチング層の厚さの制御結果について）
図６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変化させたときの自熔製錬炉における放散熱の変化を示すグラフである。
【００５８】
制御装置では、反応塔からの放散熱量が所定の閾値（６０００〜７０００Ｍｃａｌ／ｈ）より大きくなった７日目と１０日目には、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合計量（３００００Ｎｍ３／ｈ）を一定としたまま、送風ノズルから吹込む反応用気体量が、精鉱バーナーから吹込む反応用気体量よりも少なくなるように制御した。すなわち、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から２：１となるように制御した。
【００５９】
このように、送風ノズルから吹込む反応用気体量との割合を１：１から２：１となるように制御したことにより、反応塔からの放散熱量が減少したことが確認できた。これは、製錬原料中の精鉱の熔融粒子がコーチング層に衝突する量が少なくなり、コーチング層が成長したためと考えられる。
【００６０】
また、制御装置では、反応塔からの放散熱量が所定の閾値（５０００〜６０００Ｍｃａｌ／ｈ）より小さくなった３日目と８日目には、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合計量（３００００Ｎｍ３／ｈ）を一定としたまま、送風ノズルから吹込む反応用気体量と、精鉱バーナーから吹込む反応用気体量とを同じとした。すなわち、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２：１から１：１となるように制御した。
【００６１】
このように、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２：１から１：１となるように制御したことにより、反応塔からの放散熱量が増加したことが確認できた。これは、製錬原料中の精鉱の熔融粒子がコーチング層に衝突する量が多くなり、コーチング層が減少したためと考えられる。
【００６２】
以上のように、本発明によれば、反応塔の側壁内側に形成されたコーチング層を適正な厚さに制御することができることが確認できた。
【符号の説明】
【００６３】
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 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 送風管、２２ バーナーコーン、２３ 風速調整器、２４ 製錬原料、２５ 補助燃料バーナー、２６ 分散コーン、３０ 錬カン炉、３１ 樋、３２ 流入口、４０ マッシュルーム
【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を少なくとも有する自熔製錬炉を用いた自熔製錬炉の操業方法において、
上記反応塔からの放散熱量を検出し、該検出した放散熱量が所定の閾値より大きくなった場合には、上記精鉱バーナーから吹込む反応用気体量と上記送風ノズルから吹込む反応用気体量との合計量を一定としたまま、該送風ノズルから吹込む反応用気体量を、該精鉱バーナーから吹込む反応用気体量よりも少なくし、
上記反応塔からの放散熱量が所定の閾値より小さくなった場合には、上記反応用気体量の合計量を一定としたまま、該送風ノズルから吹込む反応用気体量と、該精鉱バーナーから吹込む反応用気体量とを同じにすることを特徴とする自熔製錬炉の操業方法。
【請求項２】
上記反応塔からの放散熱量が所定の閾値より大きくなった場合には、上記精鉱バーナーから吹込む反応用気体量と、上記送風ノズルから吹込む反応用気体量との割合を２：１とすることを特徴とする請求項１記載の自熔製錬炉の操業方法。
【請求項３】
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を少なくとも有する自熔製錬炉において、
上記反応塔からの放散熱量を検出し、該検出した放散熱量が所定の閾値より大きくなった場合には、上記精鉱バーナーから吹込む反応用気体量と上記送風ノズルから吹込む反応用気体量との合計量を一定としたまま、該送風ノズルから吹込む反応用気体量を、該精鉱バーナーから吹込む反応用気体量よりも少なくし、
上記反応塔からの放散熱量が所定の閾値より小さくなった場合には、上記反応用気体量の合計量を一定としたまま、該送風ノズルから吹込む反応用気体量と、該精鉱バーナーから吹込む反応用気体量とが同じになるように制御する制御装置を備えることを特徴とする自熔製錬炉。
【請求項４】
上記制御装置は、
上記反応塔からの放散熱量が所定の閾値より大きくなった場合には、上記精鉱バーナーから吹込む反応用気体量と、上記送風ノズルから吹込む反応用気体量との割合が２：１となるように制御することを特徴とする請求項３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を少なくとも有する自熔製錬炉を用いた自熔製錬炉の操業方法において、
上記反応塔からの放散熱量を検出し、該検出した放散熱量が所定の閾値より大きくなった場合には、上記精鉱バーナーから吹込む反応用気体量と上記送風ノズルから吹込む反応用気体量との合計量を一定としたまま、該送風ノズルから吹込む反応用気体量を、該精鉱バーナーから吹込む反応用気体量よりも少なくし、
上記反応塔からの放散熱量が所定の閾値より小さくなった場合には、上記反応用気体量の合計量を一定としたまま、該送風ノズルから吹込む反応用気体量と、該精鉱バーナーから吹込む反応用気体量とを同じにすることを特徴とする自熔製錬炉の操業方法。
【請求項２】
上記反応塔からの放散熱量が所定の閾値より大きくなった場合には、上記精鉱バーナーから吹込む反応用気体量と、上記送風ノズルから吹込む反応用気体量との割合を２：１とすることを特徴とする請求項１記載の自熔製錬炉の操業方法。
【請求項３】
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を少なくとも有する自熔製錬炉において、
上記反応塔からの放散熱量を検出し、該検出した放散熱量が所定の閾値より大きくなった場合には、上記精鉱バーナーから吹込む反応用気体量と上記送風ノズルから吹込む反応用気体量との合計量を一定としたまま、該送風ノズルから吹込む反応用気体量を、該精鉱バーナーから吹込む反応用気体量よりも少なくし、
上記反応塔からの放散熱量が所定の閾値より小さくなった場合には、上記反応用気体量の合計量を一定としたまま、該送風ノズルから吹込む反応用気体量と、該精鉱バーナーから吹込む反応用気体量とが同じになるように制御する制御装置を備えることを特徴とする自熔製錬炉。
【請求項４】
上記制御装置は、
上記反応塔からの放散熱量が所定の閾値より大きくなった場合には、上記精鉱バーナーから吹込む反応用気体量と、上記送風ノズルから吹込む反応用気体量との割合が２：１となるように制御することを特徴とする請求項３記載の自熔製錬炉。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１２−２２４８８２（Ｐ２０１２−２２４８８２Ａ）
【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２０１１−９０９６１（Ｐ２０１１−９０９６１）
【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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