自熔製錬炉の操業方法
【課題】 炉頂からの精鉱の噴出や、炉頂部内壁に精鉱が堆積、焼結することによって生じる居付きを抑制する。
【解決手段】 頂部に設けられ製錬原料２４を燃料及び反応用気体１１とともに供給する精鉱バーナー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を少なくとも有する自熔製錬炉１の操業方法において、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２：１とする。
【解決手段】 頂部に設けられ製錬原料２４を燃料及び反応用気体１１とともに供給する精鉱バーナー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を少なくとも有する自熔製錬炉１の操業方法において、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２：１とする。
【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】
ところで、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、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。しかしながら、特許文献１に記載された方法では、製錬原料の種類、操業条件等によって複雑に変化する精鉱反応の状態、炉内壁耐火材の保全状況の変化等によって、角度等の条件を変化させる必要があり、十分満足し得る結果が得られない。
【０００９】
そこで、特許文献２には、反応塔側壁に設置する送風ノズルの設置位置、反応用気体の吹き込み方向などを規定し、好適に自熔製錬炉を利用するための技術が記載されている。しかしながら、特許文献２に記載された技術は、精鉱処理量が０．８ｔ／ｈという操業条件では好適に自熔製錬炉を利用することができるものの、大型の自熔製錬炉を用いた操業条件、例えば精鉱処理量が１４０ｔ／ｈの操業条件では、送風ノズルから反応用気体を吹込むことによって生じた乱流に巻き上げられた精鉱が、炉頂から噴き出てしまうことがある。また、乱流により巻き上がった精鉱が炉頂部内壁に堆積、焼結して固着した付着物（以下、「居付き」と呼ぶ。）が発生してしまう。したがって、特許文献２に記載された技術では、発生した居付きを随時取除く必要があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開平０１−２５２７３４号公報
【特許文献２】特開平０２−２３６２３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
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、炉頂からの精鉱の噴出や、炉頂部内壁に精鉱が堆積、焼結することによって生じる居付きを抑制することができる自熔製錬炉の操業方法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】
【００１２】
本発明者らは、送風ノズルから吹込む反応用気体量に対して精鉱バーナー上部から吹込む反応量気体の割合を多くすることによって、送風ノズルから反応用気体を吹込むことによって生じた乱流に巻き上げられた精鉱が炉頂から噴出すること及び炉頂部内壁の居付きが生じることを抑制できることを見出し、本発明を完成した。
【００１３】
すなわち、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、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。
【００１４】
本発明に係る自熔製錬炉の操業方法は、送風ノズルから反応用気体を吹込む送風速度を２５Ｎｍ／ｓ以下とすることが好ましい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、自熔製錬炉内において内向きに引っ張られる力が大きくなるため精鉱が炉頂から噴出せず、また、炉頂部内壁の居付きの発生を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【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】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ある。
【図５】送風ノズルが取付けられた反応塔の部分を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
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
【００１８】
＜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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
＜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から反応用気体１１’が吹き込まれる。
【００３２】
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。
【００３３】
ここで、本実施の形態に係る自熔製錬炉１の操業方法では、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’の量との割合を２：１とする。すなわち、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。
【００３４】
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２：１とすることにより、自熔製錬炉１内が負圧となって内向きに引っ張られる力が大きくなるため、精鉱が炉から噴出しないようになる。したがって、自熔製錬炉１の炉頂からの精鉱の噴出を抑制することができる。また、自熔製錬炉１内において内向きに引っ張られる力を大きくすることにより、反応塔２の内壁に未反応の精鉱が堆積、固着することを抑制することができるため、作業負荷を軽減することができる。
【００３５】
一方、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’の量との割合を同じ、又は、精鉱バーナー１０から吹込む反応用気体１１の量を、送風ノズル１２から吹込む反応用気体１１’の量よりも少なくした場合には、反応塔２内から反応塔２外の方向に乱流が発生し、反応塔２上部に巻き上げられた精鉱が反応塔２上部から噴き出してしまう。また、反応塔２上部に巻き上げられた精鉱が反応塔２上部の内壁に堆積した後、熱によって焼結して反応塔２上部の内壁に固着してしまうことが多くなるため、固着物を除去する回数が増加して、作業負荷が増加してしまう。
【００３６】
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。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。
【００３７】
ところで、自熔製錬炉１では、操業の進行に伴い、送風ノズル１２の吹出口を取囲むように、炉壁内面に付着凝固した反応生成物炉芯方向に成長して、いわゆるマッシュルームと呼ばれる凝固物が生成する。
【００３８】
図５は、送風ノズル１２が取付けられた反応塔２の部分を示す断面図である。図５に示すようなマッシュルーム４０が成長すると、反応用気体１１’の吹き出し方向を変化させ、精鉱バーナー１０により形成されるジェット流を確実に乱流にすることができなくなり、反応効率が低下してしまう。そのため、例えば、定期的に反応塔２天井部に設けられた点検孔から鉄パイプ等を用いてつつき落とす方法でマッシュルーム４０を除去する必要がある。
【００３９】
しかしながら、このように鉄パイプ等を用いてマッシュルーム４０をつつき落とす方法では、マッシュルーム４０を除去する際に、自熔製錬炉１の操業を停止せざるを得ない状況になってしまう。また、マッシュルームが肥大した場合には、肥大したマッシュルーム４０を全て除去することが困難となり、また、肥大したマッシュルーム４０全てを除去しようとすると、炉壁を損傷してしまうおそれがある。
【００４０】
そこで、自熔製錬炉１の操業方法では、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’の量との割合を２：１とし、かつ、送風ノズル１２から反応用気体１１’を吹込む速度を２５Ｎｍ／ｓ以下とすることが好ましい。このような条件で自熔製錬炉１を操業することにより、送風ノズル１２からの反応用気体１１’の吹込みによる反応塔２内の冷却効果が弱まって、マッシュルーム４０が柔らかくなるため、マッシュルーム４０を自重で落下させることができる。したがって、自熔製錬炉１の操業を停止したり、送風ノズル１２からの反応用気体１１’の送風を停止することなく、マッシュルーム４０を効率的に除去することができる。
【００４１】
以上説明したように、本実施の形態に係る自熔製錬炉１の操業方法では、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’の量との割合を２：１とする。これにより、自熔製錬炉１内において内向きに引っ張られる力が大きくなるため精鉱が炉頂から噴出せず、また、炉頂部内壁の居付きの発生を抑制することができる。
【実施例】
【００４２】
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。
【００４３】
（実施例１）
実施例１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（外径２００ｍｍ）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。
【００４４】
実施例１では、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。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とした。また、送風ノズルから反応用気体を吹込む速度を２２．１Ｎｍ／ｓとした。精鉱処理量は、２８４７．３ｔ／日とした。
【００４５】
（実施例２）
実施例２では、反応塔の側壁中央部付近に取付けた送風ノズルの本数を２本としたこと、送風ノズルの外径を１７５ｍｍとしたこと、送風ノズルから反応用気体を吹込む速度を５７．７Ｎｍ／ｓとしたこと及び精鉱処理量を２３０７．５ｔ／日としたこと以外は、実施例１と同様にして、自熔製錬炉の操業を行った。
【００４６】
（実施例３）
実施例３では、送風ノズルの外径を１７５ｍｍとしたこと、送風ノズルから反応用気体を吹込む速度を２８．９Ｎｍ／ｓとしたこと及び精鉱処理量を２４４７．７ｔ／日としたこと以外は、実施例１と同様にして、自熔製錬炉の操業を行った。
【００４７】
（実施例４）
実施例４では、送風ノズルの外径を１７５ｍｍとしたこと、送風ノズルから反応用気体を吹込む速度を２８．９Ｎｍ／ｓとしたこと、及び、精鉱処理量を２９１１．０ｔ／日としたこと以外は、実施例１と同様にして、自熔製錬炉の操業を行った。
【００４８】
（比較例１）
比較例１では、精鉱バーナー上部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としたこと、送風ノズルから反応用気体を吹込む速度を３３．２Ｎｍ／ｓとしたこと、及び、精鉱処理量を２８３５．３ｔ／日としたこと以外は、実施例１と同様にして、自熔製錬炉の操業を行った。
【００４９】
実施例１〜実施例４及び比較例１の結果をまとめたものを以下の表１に示す。
【００５０】
【表１】
【００５１】
＜評価結果＞
（自熔製錬炉の炉頂からの精鉱の噴出の有無について）
表１において、「ドラフト圧」とは、自熔製錬炉内の精鉱（製錬原料）に対してどの方向に力がかかっているかを表すものである。例えば、ドラフト圧が正圧である場合には、正圧が大きいほど、自熔製錬炉内から外に向かって押し出される力が大きくなるため、精鉱が炉から噴出することとなる。一方、ドラフト圧が負圧である場合には、負圧が小さいほど、自熔製錬炉内において内向きに引っ張られる力が大きくなるため、精鉱が炉から噴出しないようになる。
【００５２】
実施例１〜実施例４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２：１としたため、ドラフト圧が負圧又は比較例に比べ半分以下程度の小さな正圧となり、自熔製錬炉内において内向きに引っ張られる力が大きくなった。その結果、実施例１〜実施例４では、自熔製錬炉の炉頂からの精鉱の噴出を抑制できることが確認された。
【００５３】
一方、比較例１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としたため、ドラフト圧が正圧となり、自熔製錬炉内から外に向かって押し出される力が大きくなった。その結果、比較例１では、実施例１〜実施例４の場合と比較して、自熔製錬炉の炉頂からの精鉱の噴出を抑制することができないことが確認された。
【００５４】
（自熔製錬炉内壁固着除去回数について）
表１において、「自熔製錬炉内壁固着除去回数」とは、一日当たりの自熔製錬炉内壁に固着した精鉱を除去する回数を表している。
【００５５】
比較例１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としたため、上述したようにドラフト圧が正圧となり、自熔製錬炉内から外に向かって押し出される力が大きくなった。その結果、精鉱が炉頂部内壁に堆積しやすくなり、自熔炉内壁固着除去回数が一日あたり２４回も必要であった。
【００５６】
一方、実施例１〜実施例４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２：１としたため、上述したようにドラフト圧が負圧となり、自熔製錬炉内において内向きに引っ張られる力が大きくなった。その結果、実施例１〜実施例４では、精鉱が炉頂部内壁に堆積しにくくなったため、自熔炉内壁固着除去回数が比較例１の場合の約半分であった。したがって、実施例１〜実施例４では、比較例１の場合と比較して、炉頂部内壁の居付きを抑制できることが確認された。
【００５７】
（煙灰発生率について）
表１に示すように、実施例１〜実施例４及び比較例１では、精鉱バーナーから反応用気体を吹込むとともに、送風ノズルから反応用気体を吹込むことによって、製錬原料の滞留時間が延長されて、製錬反応が完結するため、ほぼ同様の煙灰発生率であった。
【００５８】
（マッシュルームの除去回数について）
実施例１では、送風ノズルから反応用気体を吹込む速度を２５Ｎｍ／ｓ以下としたため、送風ノズルからの反応用気体の吹込みによる冷却効果が弱まり、マッシュルームが柔らかくなったため、マッシュルームを自重で落下させることができた。その結果、実施例２〜実施例４及び比較例１の場合と比較して、よりマッシュルームの除去回数を削減できることが確認された。
【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 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、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】
ところで、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、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。しかしながら、特許文献１に記載された方法では、製錬原料の種類、操業条件等によって複雑に変化する精鉱反応の状態、炉内壁耐火材の保全状況の変化等によって、角度等の条件を変化させる必要があり、十分満足し得る結果が得られない。
【０００９】
そこで、特許文献２には、反応塔側壁に設置する送風ノズルの設置位置、反応用気体の吹き込み方向などを規定し、好適に自熔製錬炉を利用するための技術が記載されている。しかしながら、特許文献２に記載された技術は、精鉱処理量が０．８ｔ／ｈという操業条件では好適に自熔製錬炉を利用することができるものの、大型の自熔製錬炉を用いた操業条件、例えば精鉱処理量が１４０ｔ／ｈの操業条件では、送風ノズルから反応用気体を吹込むことによって生じた乱流に巻き上げられた精鉱が、炉頂から噴き出てしまうことがある。また、乱流により巻き上がった精鉱が炉頂部内壁に堆積、焼結して固着した付着物（以下、「居付き」と呼ぶ。）が発生してしまう。したがって、特許文献２に記載された技術では、発生した居付きを随時取除く必要があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開平０１−２５２７３４号公報
【特許文献２】特開平０２−２３６２３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
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、炉頂からの精鉱の噴出や、炉頂部内壁に精鉱が堆積、焼結することによって生じる居付きを抑制することができる自熔製錬炉の操業方法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】
【００１２】
本発明者らは、送風ノズルから吹込む反応用気体量に対して精鉱バーナー上部から吹込む反応量気体の割合を多くすることによって、送風ノズルから反応用気体を吹込むことによって生じた乱流に巻き上げられた精鉱が炉頂から噴出すること及び炉頂部内壁の居付きが生じることを抑制できることを見出し、本発明を完成した。
【００１３】
すなわち、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、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。
【００１４】
本発明に係る自熔製錬炉の操業方法は、送風ノズルから反応用気体を吹込む送風速度を２５Ｎｍ／ｓ以下とすることが好ましい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、自熔製錬炉内において内向きに引っ張られる力が大きくなるため精鉱が炉頂から噴出せず、また、炉頂部内壁の居付きの発生を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【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】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ある。
【図５】送風ノズルが取付けられた反応塔の部分を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
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
【００１８】
＜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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
＜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から反応用気体１１’が吹き込まれる。
【００３２】
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。
【００３３】
ここで、本実施の形態に係る自熔製錬炉１の操業方法では、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’の量との割合を２：１とする。すなわち、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。
【００３４】
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２：１とすることにより、自熔製錬炉１内が負圧となって内向きに引っ張られる力が大きくなるため、精鉱が炉から噴出しないようになる。したがって、自熔製錬炉１の炉頂からの精鉱の噴出を抑制することができる。また、自熔製錬炉１内において内向きに引っ張られる力を大きくすることにより、反応塔２の内壁に未反応の精鉱が堆積、固着することを抑制することができるため、作業負荷を軽減することができる。
【００３５】
一方、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’の量との割合を同じ、又は、精鉱バーナー１０から吹込む反応用気体１１の量を、送風ノズル１２から吹込む反応用気体１１’の量よりも少なくした場合には、反応塔２内から反応塔２外の方向に乱流が発生し、反応塔２上部に巻き上げられた精鉱が反応塔２上部から噴き出してしまう。また、反応塔２上部に巻き上げられた精鉱が反応塔２上部の内壁に堆積した後、熱によって焼結して反応塔２上部の内壁に固着してしまうことが多くなるため、固着物を除去する回数が増加して、作業負荷が増加してしまう。
【００３６】
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。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。
【００３７】
ところで、自熔製錬炉１では、操業の進行に伴い、送風ノズル１２の吹出口を取囲むように、炉壁内面に付着凝固した反応生成物炉芯方向に成長して、いわゆるマッシュルームと呼ばれる凝固物が生成する。
【００３８】
図５は、送風ノズル１２が取付けられた反応塔２の部分を示す断面図である。図５に示すようなマッシュルーム４０が成長すると、反応用気体１１’の吹き出し方向を変化させ、精鉱バーナー１０により形成されるジェット流を確実に乱流にすることができなくなり、反応効率が低下してしまう。そのため、例えば、定期的に反応塔２天井部に設けられた点検孔から鉄パイプ等を用いてつつき落とす方法でマッシュルーム４０を除去する必要がある。
【００３９】
しかしながら、このように鉄パイプ等を用いてマッシュルーム４０をつつき落とす方法では、マッシュルーム４０を除去する際に、自熔製錬炉１の操業を停止せざるを得ない状況になってしまう。また、マッシュルームが肥大した場合には、肥大したマッシュルーム４０を全て除去することが困難となり、また、肥大したマッシュルーム４０全てを除去しようとすると、炉壁を損傷してしまうおそれがある。
【００４０】
そこで、自熔製錬炉１の操業方法では、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’の量との割合を２：１とし、かつ、送風ノズル１２から反応用気体１１’を吹込む速度を２５Ｎｍ／ｓ以下とすることが好ましい。このような条件で自熔製錬炉１を操業することにより、送風ノズル１２からの反応用気体１１’の吹込みによる反応塔２内の冷却効果が弱まって、マッシュルーム４０が柔らかくなるため、マッシュルーム４０を自重で落下させることができる。したがって、自熔製錬炉１の操業を停止したり、送風ノズル１２からの反応用気体１１’の送風を停止することなく、マッシュルーム４０を効率的に除去することができる。
【００４１】
以上説明したように、本実施の形態に係る自熔製錬炉１の操業方法では、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’の量との割合を２：１とする。これにより、自熔製錬炉１内において内向きに引っ張られる力が大きくなるため精鉱が炉頂から噴出せず、また、炉頂部内壁の居付きの発生を抑制することができる。
【実施例】
【００４２】
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。
【００４３】
（実施例１）
実施例１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（外径２００ｍｍ）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。
【００４４】
実施例１では、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。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とした。また、送風ノズルから反応用気体を吹込む速度を２２．１Ｎｍ／ｓとした。精鉱処理量は、２８４７．３ｔ／日とした。
【００４５】
（実施例２）
実施例２では、反応塔の側壁中央部付近に取付けた送風ノズルの本数を２本としたこと、送風ノズルの外径を１７５ｍｍとしたこと、送風ノズルから反応用気体を吹込む速度を５７．７Ｎｍ／ｓとしたこと及び精鉱処理量を２３０７．５ｔ／日としたこと以外は、実施例１と同様にして、自熔製錬炉の操業を行った。
【００４６】
（実施例３）
実施例３では、送風ノズルの外径を１７５ｍｍとしたこと、送風ノズルから反応用気体を吹込む速度を２８．９Ｎｍ／ｓとしたこと及び精鉱処理量を２４４７．７ｔ／日としたこと以外は、実施例１と同様にして、自熔製錬炉の操業を行った。
【００４７】
（実施例４）
実施例４では、送風ノズルの外径を１７５ｍｍとしたこと、送風ノズルから反応用気体を吹込む速度を２８．９Ｎｍ／ｓとしたこと、及び、精鉱処理量を２９１１．０ｔ／日としたこと以外は、実施例１と同様にして、自熔製錬炉の操業を行った。
【００４８】
（比較例１）
比較例１では、精鉱バーナー上部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としたこと、送風ノズルから反応用気体を吹込む速度を３３．２Ｎｍ／ｓとしたこと、及び、精鉱処理量を２８３５．３ｔ／日としたこと以外は、実施例１と同様にして、自熔製錬炉の操業を行った。
【００４９】
実施例１〜実施例４及び比較例１の結果をまとめたものを以下の表１に示す。
【００５０】
【表１】
【００５１】
＜評価結果＞
（自熔製錬炉の炉頂からの精鉱の噴出の有無について）
表１において、「ドラフト圧」とは、自熔製錬炉内の精鉱（製錬原料）に対してどの方向に力がかかっているかを表すものである。例えば、ドラフト圧が正圧である場合には、正圧が大きいほど、自熔製錬炉内から外に向かって押し出される力が大きくなるため、精鉱が炉から噴出することとなる。一方、ドラフト圧が負圧である場合には、負圧が小さいほど、自熔製錬炉内において内向きに引っ張られる力が大きくなるため、精鉱が炉から噴出しないようになる。
【００５２】
実施例１〜実施例４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２：１としたため、ドラフト圧が負圧又は比較例に比べ半分以下程度の小さな正圧となり、自熔製錬炉内において内向きに引っ張られる力が大きくなった。その結果、実施例１〜実施例４では、自熔製錬炉の炉頂からの精鉱の噴出を抑制できることが確認された。
【００５３】
一方、比較例１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としたため、ドラフト圧が正圧となり、自熔製錬炉内から外に向かって押し出される力が大きくなった。その結果、比較例１では、実施例１〜実施例４の場合と比較して、自熔製錬炉の炉頂からの精鉱の噴出を抑制することができないことが確認された。
【００５４】
（自熔製錬炉内壁固着除去回数について）
表１において、「自熔製錬炉内壁固着除去回数」とは、一日当たりの自熔製錬炉内壁に固着した精鉱を除去する回数を表している。
【００５５】
比較例１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としたため、上述したようにドラフト圧が正圧となり、自熔製錬炉内から外に向かって押し出される力が大きくなった。その結果、精鉱が炉頂部内壁に堆積しやすくなり、自熔炉内壁固着除去回数が一日あたり２４回も必要であった。
【００５６】
一方、実施例１〜実施例４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２：１としたため、上述したようにドラフト圧が負圧となり、自熔製錬炉内において内向きに引っ張られる力が大きくなった。その結果、実施例１〜実施例４では、精鉱が炉頂部内壁に堆積しにくくなったため、自熔炉内壁固着除去回数が比較例１の場合の約半分であった。したがって、実施例１〜実施例４では、比較例１の場合と比較して、炉頂部内壁の居付きを抑制できることが確認された。
【００５７】
（煙灰発生率について）
表１に示すように、実施例１〜実施例４及び比較例１では、精鉱バーナーから反応用気体を吹込むとともに、送風ノズルから反応用気体を吹込むことによって、製錬原料の滞留時間が延長されて、製錬反応が完結するため、ほぼ同様の煙灰発生率であった。
【００５８】
（マッシュルームの除去回数について）
実施例１では、送風ノズルから反応用気体を吹込む速度を２５Ｎｍ／ｓ以下としたため、送風ノズルからの反応用気体の吹込みによる冷却効果が弱まり、マッシュルームが柔らかくなったため、マッシュルームを自重で落下させることができた。その結果、実施例２〜実施例４及び比較例１の場合と比較して、よりマッシュルームの除去回数を削減できることが確認された。
【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 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、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自熔製錬炉の操業方法。
【請求項２】
上記送風ノズルから反応用気体を吹込む速度を２５Ｎｍ／ｓ以下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自熔製錬炉の操業方法。
【請求項２】
上記送風ノズルから反応用気体を吹込む速度を２５Ｎｍ／ｓ以下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。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１２−２２４８７９（Ｐ２０１２−２２４８７９Ａ）
【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２０１１−９０９５８（Ｐ２０１１−９０９５８）
【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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