銅製錬炉の操業方法
【課題】 広範囲のベコを効率的に熔解できる銅製錬炉の操業方法を提供する。
【解決手段】 自熔炉３で、銅原料を熔解して自熔炉マット２５の層と自熔炉スラグ２３の層とに分離して、自熔炉スラグ２３を錬カン炉５に流し込む自熔炉工程と、錬カン炉５で、自熔炉３から流し込まれた自熔炉スラグ２３を錬カン炉マット３１の層と錬カン炉スラグ２９の層とに分離し、レードル３５を介して錬カン炉マット３１を次工程に導出する錬カン炉工程とを有する。レードル３５に受け入れられた錬カン炉マット３１の量が、通常操業時のマットの回収目標量を下回った場合には、自熔炉工程では、自熔炉マット２５の層と自熔炉スラグ２３の層との界面を、自熔炉スラグホール９の位置よりも高くすることにより、自熔炉マット２５を自熔炉スラグホール９から錬カン炉５に流し込み、錬カン炉工程では、自熔炉マット２５により錬カン炉５の炉底２７に形成されたＦｅ３Ｏ４を主成分とするベコ３３を熔解させる。
【解決手段】 自熔炉３で、銅原料を熔解して自熔炉マット２５の層と自熔炉スラグ２３の層とに分離して、自熔炉スラグ２３を錬カン炉５に流し込む自熔炉工程と、錬カン炉５で、自熔炉３から流し込まれた自熔炉スラグ２３を錬カン炉マット３１の層と錬カン炉スラグ２９の層とに分離し、レードル３５を介して錬カン炉マット３１を次工程に導出する錬カン炉工程とを有する。レードル３５に受け入れられた錬カン炉マット３１の量が、通常操業時のマットの回収目標量を下回った場合には、自熔炉工程では、自熔炉マット２５の層と自熔炉スラグ２３の層との界面を、自熔炉スラグホール９の位置よりも高くすることにより、自熔炉マット２５を自熔炉スラグホール９から錬カン炉５に流し込み、錬カン炉工程では、自熔炉マット２５により錬カン炉５の炉底２７に形成されたＦｅ３Ｏ４を主成分とするベコ３３を熔解させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、非鉄金属製錬に用いられる錬カン炉において、充分な炉内容積を確保するための銅製錬炉の操業方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
非鉄金属製錬は、原料を熔解し、マットとスラグとに比重分離して、マット中に目的金属を濃縮するという方法で行われている。原料を熔解し、比重分離するにあたって、自熔炉、錬カン炉、転炉などの熔錬炉が使用されている。非鉄金属製錬では、後工程に進むほど、得られるマット中の目的金属濃度は上昇する。
【０００３】
非鉄金属製錬の一例である銅製錬においては、銅製錬炉（熔錬炉）で銅原料を９８％程度の粗銅（熔体）にして、この粗銅をアノード形状に鋳造することで、更に後工程である電解精製において電気銅が得られる。
【０００４】
例えば図５に示すように、自熔炉２００と錬カン炉３００とを備える銅製錬炉１００において、自熔炉２００で分離されたスラグ（以下、「自熔炉スラグ」という。）４００には、回収可能な銅分が含まれている。そのため、自熔炉スラグ４００は、自熔炉２００から錬カン炉３００に装入され、錬カン炉３００において、スラグ（以下、「錬カン炉スラグ」という）６００とマット（以下、「錬カン炉マット」という）７００とに比重分離される。錬カン炉スラグ６００は、錬カン炉３００から排出された後、図示しない水砕工程に装入され、砂あるいは砂利状に粉砕され、水砕スラグが製造される。水砕スラグは、コンクリート細骨材、ケーソン中詰め材として販売されている。
【０００５】
ところで、一般的に、銅製錬炉１００の操業を続けることにより、炉の内部にはＦｅ３Ｏ４を主成分とする炉底堆積物（以下、「ベコ」ともいう。）が付着することが知られている。
【０００６】
例えば、錬カン炉３００においては、内部にベコ８００が付着すると、例えば図６に示すように炉内容積が小さくなり、錬カン炉３００に保有できる熔体量が減少してしまう。これによって、実質的に錬カン炉３００内における錬カン炉スラグ６００の滞留時間が短くなり、所定の時間内に錬カン炉スラグ６００と錬カン炉マット７００とへの比重分離が進まないため、錬カン炉スラグ６００に含まれる銅の割合（含銅）が高くなる。
【０００７】
錬カン炉３００の炉内容積が小さくなることは、錬カン炉３００から抜き出される錬カン炉マット７００の量によって判断することができる。通常、錬カン炉３００から抜き出された錬カン炉マット７００は、マットホール３１０から排出されてレードル９００内に受け入れられ、次工程に移送される。しかし、錬カン炉３００の炉内容積が小さくなってくると、レードル９００内に受け入れられる錬カン炉マット７００の量が次第に減少し、通常時の５０％程度、更には２５％程度まで減ってしまう場合もある。
【０００８】
上述したように錬カン炉マット７００と錬カン炉スラグ６００との比重分離が不十分になると、錬カン炉スラグ６００中に所定以上の銅が含まれるため、この錬カン炉スラグ６００中に含まれる銅が、スラグホール３２０から製錬プロセス系外に排出されてしまう。したがって、錬カン炉スラグ６００中に含まれる銅が回収不能となり、操業上の大きな損失となる。錬カン炉３００における錬カン炉スラグ６００の滞留時間を充分にとれば錬カン炉マット７００と錬カン炉スラグ６００との比重分離が進む。
【０００９】
このように、ベコ８００の付着によって狭くなった銅製錬炉１００内の容積を回復するための容易な方法としては、炉全体の再構築という方法がある。しかし、炉全体の再構築は、資材コスト及び操業コストの面から、好ましい方法とは言えない。
【００１０】
また、例えば特許文献１には、Ｆｅ３Ｏ４が銅製錬炉１００の炉底に固化して形成されたビルドアップ（ベコ）を、鉄を主成分とする金属粒をスラグ湯面の上方から投入することによって、ビルドアップを熔解により除去する方法が記載されている。
【００１１】
しかし、特許文献１に記載の方法では、投入する金属粒の安定的な調達及び設備の増設が必要となる。また、特許文献１に記載の方法では、金属粒を過剰に投入した場合、熔体温度を低下させてしまい、銅製錬炉１００の炉底のビルドアップを増加させてしまう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２００５−８９６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
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、広範囲のベコを効率的に熔解できる銅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】
【００１４】
本発明者らは、上記課題を解決するために、自熔炉で生成されたマットを自熔炉から錬カン炉に流しこむことによって、広範囲のベコを効率的に熔解できることを見出し、本発明を完成した。
【００１５】
すなわち、本発明に係る銅製錬炉の操業方法は、自熔炉と錬カン炉とを備える銅製錬炉の操業方法において、上記自熔炉で銅原料を熔解してマットの層とスラグの層とに分離し、該分離したスラグを上記錬カン炉に流し込む自熔炉工程と、上記自熔炉から流し込まれたスラグを上記錬カン炉でマットの層とスラグの層とに分離し、該マットを受け入れるレードルを介して該マットを次工程に導出する錬カン炉工程とを有し、上記レードルに受け入れられたマットの量が、通常操業時のマットの回収目標量を下回った場合には、上記自熔炉工程では、上記マットの層と上記スラグの層との界面を、該自熔炉に設けられた自熔炉スラグホールの位置よりも高くすることにより、該自熔炉で生成されたマットを該自熔炉スラグホールから上記錬カン炉に流し込み、上記錬カン炉工程では、該自熔炉から流し込まれたマットにより、上記錬カン炉の炉底に形成されたＦｅ３Ｏ４を主成分とする炉底堆積物を熔解させることを特徴とする。
【００１６】
また、本発明に係る銅製錬炉の操業方法は、上記レードルに受け入れられたマットの量が、上記通常操業時のマットの回収目標量を下回った場合には、上記自熔炉で分離されたマットを排出する自熔炉マットホールからのマットの排出を一旦中止し、上記自熔炉のマットの層とスラグの層との界面を上記自熔炉スラグホールの位置よりも所定量上昇させて、該自熔炉スラグホールから該マットを流出させ、所定量のマットが上記錬カン炉に流入したときに該自熔炉スラグホールを閉めることを特徴とする。
【００１７】
また、本発明に係る銅製錬炉の操業方法は、上記レードルに受け入れられたマットの量が、上記通常操業時のマットの回収目標量に達するまで、上記自熔炉で生成されたマットを上記錬カン炉に流し込む操作を繰り返すことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明では、一般的に自熔炉で生成されたスラグのみしか流し込まない錬カン炉に、自熔炉で生成したマットを流し込むことによって、錬カン炉の炉底に形成されたＦｅ３Ｏ４を主成分とする炉底堆積物をマットの熱及びマットの還元反応で効率的に熔解することができる。これにより、本発明では、錬カン炉における炉内の容積を効率的に回復させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】銅製錬炉の構成例を示す断面図である。
【図２】錬カン炉のベコ測定箇所を模式的に示す平面図である。
【図３】本実施の形態に係る銅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４】所定期間において測定したベコの厚さと、錬カン炉から一日あたりに産出されたマットの量との関係を示すグラフである。
【図５】銅製錬炉の構成例を示す断面図である。
【図６】銅製錬炉の構成例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明を適用した銅製錬炉の操業方法の具体的な実施の形態の一例について、図面を参照しながら以下の順序で説明する。
１．銅製錬炉の構成
２．熔錬炉の操業方法
【００２１】
＜１．銅製錬炉の構成＞
図１に示すように、本実施の形態に係る銅製錬炉の操業方法で用いられる銅製錬炉１は、例えば、自熔炉３と錬カン炉５とを備える。
【００２２】
自熔炉３は、例えば、頂部に精鉱バーナー（図示せず）が設けられた反応塔（シャフト）７と、反応塔７の下部に一端が接続され、側面にスラグホール（カラミ抜き口）９（以下、「自熔炉スラグホール９」という）及びマットホール（カワ抜き口）１１（以下、「自熔炉マットホール１１」という）が設けられたセトラー１３と、セトラー１３の他端に接続された排煙道（アップテイク）１５とを備える。
【００２３】
セトラー１３は、保持容器として機能し、銅原料を熔解してスラグ（以下、「自熔炉スラグ」という）２３と、マット（以下、「自熔炉マット」という）２５とを比重差によって分離し、自熔炉スラグ２３の層と、自熔炉マット２５の層とする。自熔炉スラグホール９では、後に詳述するように、セトラー１３で分離した自熔炉スラグ２３又は自熔炉マット２５を排出する。自熔炉マットホール１１は、セトラー１３で分離した自熔炉マット２５を排出する。
【００２４】
また、図２に示すように、銅製錬炉１は、自熔炉３と錬カン炉５とを接続する２つの樋１７を備えている。樋１７は、例えば断面が円弧状に形成されており、それぞれ自熔炉スラグホール９と連結されている。銅製錬炉１においては、自熔炉３が錬カン炉５よりも高い位置に設置されており、後に詳述するように、樋１７を介して自熔炉３から自熔炉スラグ２３や自熔炉マット２５を錬カン炉５に流し込むことができる。
【００２５】
錬カン炉５は、例えば、周壁が耐火レンガで構成された電気炉で構成されている。錬カン炉５は、側面に流入口１９と、電極２１とを備える。
【００２６】
流入口１９は、樋１７と連結されており、自熔炉３から流出された自熔炉スラグ２３や自熔炉マット２５を流入することが可能な大きさに形成されている。電極２１は、錬カン炉５内のスラグ（以下、「錬カン炉スラグ」という）２９や錬カン炉５内のマット（以下、「錬カン炉マット」という）３１を抵抗加熱によって保温する機能を有するもの、例えば、ゼーダーベルグ式電極が用いられ、錬カン炉５に対して略垂直方向に挿入される。このように、錬カン炉５は、保持容器として機能し、自熔炉３から流入された自熔炉スラグ２３を比重差によって錬カン炉スラグ２９と錬カン炉マット３１とに分離する。
【００２７】
また、錬カン炉５の周壁には、錬カン炉５で分離した錬カン炉マット３１を抜き出すためのマットホール（以下、「錬カン炉マットホール」という）２０と、錬カン炉５で分離した錬カン炉スラグ２９を銅製錬プロセス外に抜き出すためのスラグホール（以下、「錬カン炉スラグホール」という）２２とがそれぞれ設けられている。
【００２８】
錬カン炉５には、樋１７及び流入口１９を介して自熔炉スラグホール９から抜き出された自熔炉スラグ２３が流入される。錬カン炉５では、自熔炉３から流入した自熔炉スラグ２３を加熱しながら、自熔炉スラグ２３中に懸垂するマットをセットリングすることにより、比重差によって錬カン炉スラグ２９と錬カン炉マット３１とに分離する。
【００２９】
錬カン炉５で分離された錬カン炉マット３１は、錬カン炉マットホール２０から抜き出され、レードル２４を介して転炉（図示せず）に導出される。また、錬カン炉５で分離された錬カン炉スラグ２９は、錬カン炉スラグホール２２および水砕設備（図示せず）を介し、水砕スラグとして銅製錬プロセス外に排出される。このようにして、錬カン炉５では、錬カン炉スラグ２９に含まれる錬カン炉マット３１が分離回収される。
【００３０】
＜２．熔錬炉の操業方法＞
続いて、図１及び図２に示す銅製錬炉１の操業方法の一例について説明する。銅製錬炉１の操業方法は、例えば、マットを造る熔錬工程と、マットから粗銅を得る製銅工程と、粗銅を精製する精製工程とに大別される。この中で、熔錬工程は、例えば、後述するステップＳ１乃至ステップＳ５からなる自熔炉３における自熔炉工程と、後述するステップＳ６からなる錬カン炉５における錬カン炉工程とからなる。なお、製銅工程と、精製工程とについては、その詳細な説明を省略する。
【００３１】
具体的に、銅製錬炉１において、粉状の固体硫化物製錬原料である精鉱（硫化銅精鉱）およびフラックス（硅石）の混合物が、反応用酸素富化空気などの反応用ガスとともに、反応塔７の頂部に設けられた精鉱バーナーから反応塔７内に吹き込まれる（ステップＳ１）。
【００３２】
反応塔７内に吹き込まれた精鉱等は、反応塔７の炉壁内の輻射熱、補助燃料の熱などにより昇温され、反応用ガスと反応して熔体となり、セトラー１３内に溜められる（ステップＳ２）。
【００３３】
セトラー１３内において、銅原料の精鉱等が熔解した熔体は、比重差によって自熔炉スラグ２３の層と自熔炉マット２５の層とに分離される（ステップＳ３）。
【００３４】
自熔炉３のセトラー１３内で分離された自熔炉スラグ２３は、自熔炉スラグホール９から抜き出されて錬カン炉５に流入される（ステップＳ４）。
【００３５】
セトラー１３内で分離された自熔炉マット２５は、自熔炉マットホール１１から次工程である転炉（図示せず）のバッチプロセスでの要求に応じて適宜抜き出される（ステップＳ５）。
【００３６】
ステップＳ４において錬カン炉５に導入された自熔炉スラグ２３は、自熔炉スラグ２３中にわずかに懸垂した錬カン炉マット３１が炉底２７に沈澱した後、錬カン炉マットホール２０から錬カン炉５の外、例えば錬カン炉マット３１を受け入れるためのレードル２４を介して転炉（図示せず）に導出される（ステップＳ６）。
【００３７】
ところで、以上のステップＳ１〜ステップＳ６のように銅製錬炉１の操業を続けていると、錬カン炉５の内部に上述したＦｅ３Ｏ４を主成分とするベコ３３が付着していくため、炉内容積が小さくなってしまい、錬カン炉５に保有できる熔体量が減少してしまう。このように錬カン炉５に保有できる熔体量が減少すると、所定の時間内に錬カン炉マット３１と錬カン炉スラグ２９との比重分離を効率的に進行させることが困難となる。その結果、錬カン炉スラグ２９中に所定以上の銅が含まれることとなり、この錬カン炉スラグ２９中に含まれる銅が製錬プロセス系外に排出されて回収不能となってしまう。
【００３８】
そこで、本実施の形態に係る銅製錬炉１の操業方法においては、錬カン炉５にベコ３３が付着した場合には、上述したステップＳ５において、自熔炉マットホール１１からの自熔炉マット２５（熔体）の排出を一旦中止し、図１に示すように自熔炉３の自熔炉マット２５の層の高さ（マット層のレベル）を上昇させ、自熔炉３の自熔炉スラグホール９の位置（スラグホールレベル）よりも自熔炉マット２５の層の高さを高くする。すなわち、自熔炉工程において、自熔炉マット２５の層と自熔炉スラグ２３の層との界面を自熔炉スラグホール９の位置よりも高くすることにより、ステップＳ４において、自熔炉３で生成された自熔炉マット２５を錬カン炉５に流し込む。
【００３９】
ここで、自熔炉３で産出（生成）された自熔炉マット２５と、錬カン炉５で産出された錬カン炉マット３１とを比較すると、錬カン炉マット３１の銅品位の方が自熔炉マット２５の銅品位よりも高い。錬カン炉５において、自熔炉３から自熔炉マット２５が流入されると、自熔炉マット２５に含まれるＦｅＳと、炉底２７に付着したベコ３３に含まれるＦｅ３Ｏ４及び錬カン炉スラグ２９中のＦｅ３Ｏ４とが、以下の（１）式のように反応する。
FeS（in matte）＋3 Fe３O４（in slag）＝10 FeO（in slag）＋SO２ （１）
【００４０】
すなわち、（１）式に示すように、自熔炉３で生成した自熔炉マット２５を錬カン炉５に流し込むことにより、自熔炉マット２５の熱及び自熔炉マット２５の還元反応で、錬カン炉５の炉底２７に付着した広範囲のベコ３３を熔解することができる。
【００４１】
本実施の形態に係る銅製錬炉１の操業方法においては、一般的に自熔炉３で生成された自熔炉スラグ２３のみ流し込む錬カン炉５に、自熔炉３で生成された約１２００℃〜１２３０℃の高温の自熔炉マット２５を流し込むことにより、自熔炉マット２５の熱で錬カン炉５の炉底２７に付着したベコ３３を効率的に熔解することができる。一方、錬カン炉５に流入される自熔炉マット２５の温度が、１２００℃〜１２３０℃よりも高すぎたり低すぎたりすると、上記（１）式の反応が右の方向に進行しにくくなり、炉底２７に付着した広範囲のベコ３３を効率的に熔解することができない。
【００４２】
次に、図３に示すフローチャートを参照して、レードル２４に受け入れられる錬カン炉マット３１の量が、通常操業時のマットの回収目標量を下回った場合に行われる銅製錬炉１の操業方法の一例について説明する。ここで、通常操業時のマット回収目標量とは、例えば、炉底２７にベコ３３が付着していない状態、すなわち、炉内容積が削減されていない状態の錬カン炉５において、自熔炉３から流入した自熔炉スラグ２３から分離された錬カン炉マット３１が、錬カン炉マットホール２０から排出されてレードル２４に受け入れられる量をいう。また、レードル２４に受け入れられる錬カン炉マット３１の量が、通常操業時のマットの回収目標量を下回った場合とは、例えば、レードル２４に受け入れられる錬カン炉マット３１の量が、通常操業時のマットの回収目標量に対して所定の割合（例えば約５０％以下）になったときをいう。
【００４３】
ステップＳ１０において、自熔炉マットホール１１からの自熔炉マット２５の排出を一旦中止する。
【００４４】
ステップＳ１１において、セトラー１３内の自熔炉マット２５の層と自熔炉スラグ２３の層との界面が、自熔炉スラグホール９の位置よりも所定量上昇したときに、自熔炉スラグホール９から自熔炉３内の自熔炉マット２５が流出し始める。また、ステップＳ１１において、所定量の自熔炉マット２５が錬カン炉５に流入したときに、自熔炉スラグホール９を閉める。錬カン炉５に自熔炉マット２５が所定量溜まったかどうかは、例えば、検尺を錬カン炉５の上部から挿入することにより確認することができる。
【００４５】
ステップＳ１２において、ステップＳ１１で自熔炉スラグホール９を閉めた後、自熔炉マットホール１１から自熔炉マット２５を流出させ、自熔炉マット２５の層と自熔炉スラグ２３の層との界面を、自熔炉スラグホール９の位置まで下げて、それ以上錬カン炉５に自熔炉マット２５が流入しないようにする。過剰に自熔炉マット２５が錬カン炉５に流入し、錬カン炉マット３１の層と錬カン炉スラグ２９の層とが錬カン炉スラグホール２２の位置（レベル）まで達すると、錬カン炉マット３１が錬カン炉スラグ２９とともに系外に排出され、その後の水砕樋で、錬カン炉マット３１と水とが反応し、水蒸気爆発を起こす危険がある。自熔炉マット２５の層と自熔炉スラグ２３の層との界面が自熔炉スラグホール９の位置より下がったら、自熔炉スラグホール９を再び開ける。
【００４６】
ステップＳ１３において、錬カン炉５では、自熔炉３から流し込まれた自熔炉マット２５により、錬カン炉５の炉底２７に形成されたベコ３３を上述した（１）式に示す反応で熔解させ、生成したマットとスラグとを錬カン炉マット３１と錬カン炉スラグ２９とに比重分離する。
【００４７】
ステップＳ１４において、錬カン炉マットホール２０を開けて、錬カン炉５内の錬カン炉マット３１をレードル２４に移す。
【００４８】
ステップＳ１５において、所定量、すなわち、通常操業時のマット回収目標量に相当する錬カン炉マット３１がレードル２４内に回収されたかどうかを判断する。この判断の結果、通常操業時のマット回収目標量に相当する錬カン炉マット３１がレードル２４内に回収されていない場合には、錬カン炉５内のベコ３３が十分に溶解していないため、再びステップＳ１０〜ステップＳ１５の処理を行う。これにより、錬カン炉５内のベコ３３を熔解して、錬カン炉５の炉内容積を十分に回復させることができる。一方、ステップＳ１５において、通常操業時のマット回収目標量に相当する錬カン炉マット３１がレードル２４内に回収された場合には、錬カン炉５内のベコ３３が十分に溶解しているため、一連の処理を終了する。
【００４９】
以上のように、本実施の形態に係る銅製錬炉の操業方法では、レードル２４に受け入れられる錬カン炉５からの錬カン炉マット３１の回収量が、通常操業時のマットの回収目標量を下回った場合には、自熔炉３で銅原料を熔解して生成した１２００℃〜１２３０℃であって銅を６０〜６５重量％含む自熔炉マット２５を錬カン炉５に流し込む。これにより、自熔炉マット２５の熱及び自熔炉マット２５の還元反応で、錬カン炉５の炉底２７に形成された広範囲のベコ３３を効率的に熔解することができる。すなわち、本実施の形態に係る銅製錬炉の操業方法では、炉全体の再構築や鉄を主成分とする金属粒を錬カン炉５に投入せずに、炉底２７に形成されたベコ３３を熔解できるため、錬カン炉５の炉内の容積を効率的に回復させることができる。
【００５０】
また、本実施の形態に係る銅製錬炉の操業方法では、錬カン炉５の炉内容積を回復させることにより、錬カン炉５内での錬カン炉スラグ２９の滞留時間をより増やすことができる。これにより、錬カン炉マット３１と錬カン炉スラグ２９との比重分離を効率的に進行させることができるため、錬カン炉５における処理能力を向上させることができる。
【００５１】
なお、上述した図３に示す銅製錬炉１の操業方法において、例えば、ステップＳ１４において、錬カン炉マット３１と錬カン炉スラグ２９との比重分離を効率的に行うために、必要に応じて錬カン炉５に挿入された電極２１により、錬カン炉５内の熔体（錬カン炉マット３１や錬カン炉スラグ２９）をさらに温めてもよい。また、図３に示すステップＳ１４において、錬カン炉５では、ベコ３３の形成量に応じて、例えば、自熔炉３から流し込まれた自熔炉マット２５によって錬カン炉５内を洗い流す程度に保持した後に、錬カン炉マットホール２０又は錬カン炉スラグホール２２から熔体を排出してもよい。また、上述した通常操業時のマット回収目標量は一例であって、銅製錬炉１の操業条件に応じて、例えばマット回収目標量の８割まで回復させるために、自熔炉３で生成された自熔炉マット２５を錬カン炉５に流し込む操作の繰返し回数を適宜変更してもよい。また、上記説明では、銅製錬炉１において、図２に示すように、２つの樋１７を用いて自熔炉３から自熔炉スラグ２３や自熔炉マット２５を錬カン炉５に流し込むものとしたが、この例に限定されず、必要に応じて１つ又は３つ以上の樋１７を用いてもよい。
【００５２】
また、前記ステップＳ１０において、検尺などで自熔炉３から流し込む自熔炉マット２５の量が正確に把握されており、錬カン炉スラグホール２２のレベルまで到達することなく、すなわち、錬カン炉スラグホール２２から熔体が溢れるおそれが無い場合は、錬カン炉スラグホール２２を閉めなくてもよい。
【００５３】
また、前記ステップＳ１４において、前記同様、検尺などで自熔炉３から流し込む自熔炉マット２５および自熔炉スラグ２３の合計量が正確に把握されており、錬カン炉５から熔体が溢れるおそれが無い場合は、自熔炉スラグホール９から自熔炉スラグ２３が排出され始めたとしても、自熔炉スラグホール９を閉めなくてもよい。より詳しくは、自熔炉マット２５と自熔炉スラグ２３とが同時に錬カン炉５内に装入されても、比重差により自熔炉マット２５が錬カン炉５の炉底２７側に流れ込むため、目的とする錬カン炉５の炉底２７のベコ３３の熔解が達成されるからである。
【実施例】
【００５４】
以下、本発明の具体的な実施例について説明する。なお、下記のいずれかの実施例に本発明の範囲が限定されるものではない。
【００５５】
本実施例は、外径１２ｍの錬カン炉のスラグをセットリングし、銅を回収する銅製錬におけるスラグ処理用電気炉で実施した。
【００５６】
ベコの熔解状況は、図２に示すように、錬カン炉５の天井からベコの上端まで鉄棒を装入し、計８箇所を測定することにより確認した。測定回数は、１回／週の頻度で行った。
【００５７】
図２に示すＡ点及びＢ点から、上述した図３に示す手順により、錬カン炉５に１２００℃〜１２３０℃の自熔炉３の自熔炉マット２５（Ｃｕ６０〜６５重量％）を複数回装入した。
【００５８】
図４は、所定期間において測定したベコの厚さ（ｍｍ）と、錬カン炉５から一日あたりに産出された錬カン炉マット３１の量（ｔ／ｄ（トンパーデイ））との関係を示すグラフである。図４において、「ａ」は、炉底に付着したベコの厚さ（ｍｍ）を示し、「ｂ」は、錬カン炉から産出されたマットの量（ｔ／ｄ）を示す。なお、ベコの厚さについては、図２の「×」で示すＣ〜Ｊの計８か所の各地点の平均値を使用した。
【００５９】
錬カン炉５から産出された錬カン炉マット３１の量が増加（図４の矢印（Ａ））すると、ベコの厚さが薄く（図４の矢印（Ｂ））なっており、相対的に炉内容積が大きくなっていることが確認できる。すなわち、錬カン炉５へのマットの流し込み回数が増加すると、ベコの厚さが薄くなり、相対的に炉内容積が大きくなっていることが確認できる。
【００６０】
このように、自熔炉３から１２００℃〜１２３０℃のマットを錬カン炉５に流し込むことにより、錬カン炉５の炉底２７に形成されたベコ３３を熔解させることができた。
【００６１】
したがって、本発明によれば、鉄を主成分とする金属粒などを錬カン炉５に投入せずに、自熔炉マット２５の熱及び自熔炉マット２５の還元反応で効率的に熔解することができるため、錬カン炉５における炉内容積を効率的に回復できることが分かった。
【符号の説明】
【００６２】
１，１００ 銅製錬炉、３，２００ 自熔炉、５，３００ 錬カン炉、７ 反応塔、９ 自熔炉スラグホール、１１ 自熔炉マットホール、１３ セトラー、１５ 排煙道、１７ 樋、１９ 流入口、２０ 錬カン炉マットホール、２１ 電極、２２ 錬カン炉スラグホール、２３ 自熔炉スラグ、２４ レードル、２５ 自熔炉マット、２７ 炉底、２９ 錬カン炉スラグ、３１ 錬カン炉マット、３３ ベコ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、非鉄金属製錬に用いられる錬カン炉において、充分な炉内容積を確保するための銅製錬炉の操業方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
非鉄金属製錬は、原料を熔解し、マットとスラグとに比重分離して、マット中に目的金属を濃縮するという方法で行われている。原料を熔解し、比重分離するにあたって、自熔炉、錬カン炉、転炉などの熔錬炉が使用されている。非鉄金属製錬では、後工程に進むほど、得られるマット中の目的金属濃度は上昇する。
【０００３】
非鉄金属製錬の一例である銅製錬においては、銅製錬炉（熔錬炉）で銅原料を９８％程度の粗銅（熔体）にして、この粗銅をアノード形状に鋳造することで、更に後工程である電解精製において電気銅が得られる。
【０００４】
例えば図５に示すように、自熔炉２００と錬カン炉３００とを備える銅製錬炉１００において、自熔炉２００で分離されたスラグ（以下、「自熔炉スラグ」という。）４００には、回収可能な銅分が含まれている。そのため、自熔炉スラグ４００は、自熔炉２００から錬カン炉３００に装入され、錬カン炉３００において、スラグ（以下、「錬カン炉スラグ」という）６００とマット（以下、「錬カン炉マット」という）７００とに比重分離される。錬カン炉スラグ６００は、錬カン炉３００から排出された後、図示しない水砕工程に装入され、砂あるいは砂利状に粉砕され、水砕スラグが製造される。水砕スラグは、コンクリート細骨材、ケーソン中詰め材として販売されている。
【０００５】
ところで、一般的に、銅製錬炉１００の操業を続けることにより、炉の内部にはＦｅ３Ｏ４を主成分とする炉底堆積物（以下、「ベコ」ともいう。）が付着することが知られている。
【０００６】
例えば、錬カン炉３００においては、内部にベコ８００が付着すると、例えば図６に示すように炉内容積が小さくなり、錬カン炉３００に保有できる熔体量が減少してしまう。これによって、実質的に錬カン炉３００内における錬カン炉スラグ６００の滞留時間が短くなり、所定の時間内に錬カン炉スラグ６００と錬カン炉マット７００とへの比重分離が進まないため、錬カン炉スラグ６００に含まれる銅の割合（含銅）が高くなる。
【０００７】
錬カン炉３００の炉内容積が小さくなることは、錬カン炉３００から抜き出される錬カン炉マット７００の量によって判断することができる。通常、錬カン炉３００から抜き出された錬カン炉マット７００は、マットホール３１０から排出されてレードル９００内に受け入れられ、次工程に移送される。しかし、錬カン炉３００の炉内容積が小さくなってくると、レードル９００内に受け入れられる錬カン炉マット７００の量が次第に減少し、通常時の５０％程度、更には２５％程度まで減ってしまう場合もある。
【０００８】
上述したように錬カン炉マット７００と錬カン炉スラグ６００との比重分離が不十分になると、錬カン炉スラグ６００中に所定以上の銅が含まれるため、この錬カン炉スラグ６００中に含まれる銅が、スラグホール３２０から製錬プロセス系外に排出されてしまう。したがって、錬カン炉スラグ６００中に含まれる銅が回収不能となり、操業上の大きな損失となる。錬カン炉３００における錬カン炉スラグ６００の滞留時間を充分にとれば錬カン炉マット７００と錬カン炉スラグ６００との比重分離が進む。
【０００９】
このように、ベコ８００の付着によって狭くなった銅製錬炉１００内の容積を回復するための容易な方法としては、炉全体の再構築という方法がある。しかし、炉全体の再構築は、資材コスト及び操業コストの面から、好ましい方法とは言えない。
【００１０】
また、例えば特許文献１には、Ｆｅ３Ｏ４が銅製錬炉１００の炉底に固化して形成されたビルドアップ（ベコ）を、鉄を主成分とする金属粒をスラグ湯面の上方から投入することによって、ビルドアップを熔解により除去する方法が記載されている。
【００１１】
しかし、特許文献１に記載の方法では、投入する金属粒の安定的な調達及び設備の増設が必要となる。また、特許文献１に記載の方法では、金属粒を過剰に投入した場合、熔体温度を低下させてしまい、銅製錬炉１００の炉底のビルドアップを増加させてしまう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２００５−８９６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
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、広範囲のベコを効率的に熔解できる銅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】
【００１４】
本発明者らは、上記課題を解決するために、自熔炉で生成されたマットを自熔炉から錬カン炉に流しこむことによって、広範囲のベコを効率的に熔解できることを見出し、本発明を完成した。
【００１５】
すなわち、本発明に係る銅製錬炉の操業方法は、自熔炉と錬カン炉とを備える銅製錬炉の操業方法において、上記自熔炉で銅原料を熔解してマットの層とスラグの層とに分離し、該分離したスラグを上記錬カン炉に流し込む自熔炉工程と、上記自熔炉から流し込まれたスラグを上記錬カン炉でマットの層とスラグの層とに分離し、該マットを受け入れるレードルを介して該マットを次工程に導出する錬カン炉工程とを有し、上記レードルに受け入れられたマットの量が、通常操業時のマットの回収目標量を下回った場合には、上記自熔炉工程では、上記マットの層と上記スラグの層との界面を、該自熔炉に設けられた自熔炉スラグホールの位置よりも高くすることにより、該自熔炉で生成されたマットを該自熔炉スラグホールから上記錬カン炉に流し込み、上記錬カン炉工程では、該自熔炉から流し込まれたマットにより、上記錬カン炉の炉底に形成されたＦｅ３Ｏ４を主成分とする炉底堆積物を熔解させることを特徴とする。
【００１６】
また、本発明に係る銅製錬炉の操業方法は、上記レードルに受け入れられたマットの量が、上記通常操業時のマットの回収目標量を下回った場合には、上記自熔炉で分離されたマットを排出する自熔炉マットホールからのマットの排出を一旦中止し、上記自熔炉のマットの層とスラグの層との界面を上記自熔炉スラグホールの位置よりも所定量上昇させて、該自熔炉スラグホールから該マットを流出させ、所定量のマットが上記錬カン炉に流入したときに該自熔炉スラグホールを閉めることを特徴とする。
【００１７】
また、本発明に係る銅製錬炉の操業方法は、上記レードルに受け入れられたマットの量が、上記通常操業時のマットの回収目標量に達するまで、上記自熔炉で生成されたマットを上記錬カン炉に流し込む操作を繰り返すことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明では、一般的に自熔炉で生成されたスラグのみしか流し込まない錬カン炉に、自熔炉で生成したマットを流し込むことによって、錬カン炉の炉底に形成されたＦｅ３Ｏ４を主成分とする炉底堆積物をマットの熱及びマットの還元反応で効率的に熔解することができる。これにより、本発明では、錬カン炉における炉内の容積を効率的に回復させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】銅製錬炉の構成例を示す断面図である。
【図２】錬カン炉のベコ測定箇所を模式的に示す平面図である。
【図３】本実施の形態に係る銅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４】所定期間において測定したベコの厚さと、錬カン炉から一日あたりに産出されたマットの量との関係を示すグラフである。
【図５】銅製錬炉の構成例を示す断面図である。
【図６】銅製錬炉の構成例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明を適用した銅製錬炉の操業方法の具体的な実施の形態の一例について、図面を参照しながら以下の順序で説明する。
１．銅製錬炉の構成
２．熔錬炉の操業方法
【００２１】
＜１．銅製錬炉の構成＞
図１に示すように、本実施の形態に係る銅製錬炉の操業方法で用いられる銅製錬炉１は、例えば、自熔炉３と錬カン炉５とを備える。
【００２２】
自熔炉３は、例えば、頂部に精鉱バーナー（図示せず）が設けられた反応塔（シャフト）７と、反応塔７の下部に一端が接続され、側面にスラグホール（カラミ抜き口）９（以下、「自熔炉スラグホール９」という）及びマットホール（カワ抜き口）１１（以下、「自熔炉マットホール１１」という）が設けられたセトラー１３と、セトラー１３の他端に接続された排煙道（アップテイク）１５とを備える。
【００２３】
セトラー１３は、保持容器として機能し、銅原料を熔解してスラグ（以下、「自熔炉スラグ」という）２３と、マット（以下、「自熔炉マット」という）２５とを比重差によって分離し、自熔炉スラグ２３の層と、自熔炉マット２５の層とする。自熔炉スラグホール９では、後に詳述するように、セトラー１３で分離した自熔炉スラグ２３又は自熔炉マット２５を排出する。自熔炉マットホール１１は、セトラー１３で分離した自熔炉マット２５を排出する。
【００２４】
また、図２に示すように、銅製錬炉１は、自熔炉３と錬カン炉５とを接続する２つの樋１７を備えている。樋１７は、例えば断面が円弧状に形成されており、それぞれ自熔炉スラグホール９と連結されている。銅製錬炉１においては、自熔炉３が錬カン炉５よりも高い位置に設置されており、後に詳述するように、樋１７を介して自熔炉３から自熔炉スラグ２３や自熔炉マット２５を錬カン炉５に流し込むことができる。
【００２５】
錬カン炉５は、例えば、周壁が耐火レンガで構成された電気炉で構成されている。錬カン炉５は、側面に流入口１９と、電極２１とを備える。
【００２６】
流入口１９は、樋１７と連結されており、自熔炉３から流出された自熔炉スラグ２３や自熔炉マット２５を流入することが可能な大きさに形成されている。電極２１は、錬カン炉５内のスラグ（以下、「錬カン炉スラグ」という）２９や錬カン炉５内のマット（以下、「錬カン炉マット」という）３１を抵抗加熱によって保温する機能を有するもの、例えば、ゼーダーベルグ式電極が用いられ、錬カン炉５に対して略垂直方向に挿入される。このように、錬カン炉５は、保持容器として機能し、自熔炉３から流入された自熔炉スラグ２３を比重差によって錬カン炉スラグ２９と錬カン炉マット３１とに分離する。
【００２７】
また、錬カン炉５の周壁には、錬カン炉５で分離した錬カン炉マット３１を抜き出すためのマットホール（以下、「錬カン炉マットホール」という）２０と、錬カン炉５で分離した錬カン炉スラグ２９を銅製錬プロセス外に抜き出すためのスラグホール（以下、「錬カン炉スラグホール」という）２２とがそれぞれ設けられている。
【００２８】
錬カン炉５には、樋１７及び流入口１９を介して自熔炉スラグホール９から抜き出された自熔炉スラグ２３が流入される。錬カン炉５では、自熔炉３から流入した自熔炉スラグ２３を加熱しながら、自熔炉スラグ２３中に懸垂するマットをセットリングすることにより、比重差によって錬カン炉スラグ２９と錬カン炉マット３１とに分離する。
【００２９】
錬カン炉５で分離された錬カン炉マット３１は、錬カン炉マットホール２０から抜き出され、レードル２４を介して転炉（図示せず）に導出される。また、錬カン炉５で分離された錬カン炉スラグ２９は、錬カン炉スラグホール２２および水砕設備（図示せず）を介し、水砕スラグとして銅製錬プロセス外に排出される。このようにして、錬カン炉５では、錬カン炉スラグ２９に含まれる錬カン炉マット３１が分離回収される。
【００３０】
＜２．熔錬炉の操業方法＞
続いて、図１及び図２に示す銅製錬炉１の操業方法の一例について説明する。銅製錬炉１の操業方法は、例えば、マットを造る熔錬工程と、マットから粗銅を得る製銅工程と、粗銅を精製する精製工程とに大別される。この中で、熔錬工程は、例えば、後述するステップＳ１乃至ステップＳ５からなる自熔炉３における自熔炉工程と、後述するステップＳ６からなる錬カン炉５における錬カン炉工程とからなる。なお、製銅工程と、精製工程とについては、その詳細な説明を省略する。
【００３１】
具体的に、銅製錬炉１において、粉状の固体硫化物製錬原料である精鉱（硫化銅精鉱）およびフラックス（硅石）の混合物が、反応用酸素富化空気などの反応用ガスとともに、反応塔７の頂部に設けられた精鉱バーナーから反応塔７内に吹き込まれる（ステップＳ１）。
【００３２】
反応塔７内に吹き込まれた精鉱等は、反応塔７の炉壁内の輻射熱、補助燃料の熱などにより昇温され、反応用ガスと反応して熔体となり、セトラー１３内に溜められる（ステップＳ２）。
【００３３】
セトラー１３内において、銅原料の精鉱等が熔解した熔体は、比重差によって自熔炉スラグ２３の層と自熔炉マット２５の層とに分離される（ステップＳ３）。
【００３４】
自熔炉３のセトラー１３内で分離された自熔炉スラグ２３は、自熔炉スラグホール９から抜き出されて錬カン炉５に流入される（ステップＳ４）。
【００３５】
セトラー１３内で分離された自熔炉マット２５は、自熔炉マットホール１１から次工程である転炉（図示せず）のバッチプロセスでの要求に応じて適宜抜き出される（ステップＳ５）。
【００３６】
ステップＳ４において錬カン炉５に導入された自熔炉スラグ２３は、自熔炉スラグ２３中にわずかに懸垂した錬カン炉マット３１が炉底２７に沈澱した後、錬カン炉マットホール２０から錬カン炉５の外、例えば錬カン炉マット３１を受け入れるためのレードル２４を介して転炉（図示せず）に導出される（ステップＳ６）。
【００３７】
ところで、以上のステップＳ１〜ステップＳ６のように銅製錬炉１の操業を続けていると、錬カン炉５の内部に上述したＦｅ３Ｏ４を主成分とするベコ３３が付着していくため、炉内容積が小さくなってしまい、錬カン炉５に保有できる熔体量が減少してしまう。このように錬カン炉５に保有できる熔体量が減少すると、所定の時間内に錬カン炉マット３１と錬カン炉スラグ２９との比重分離を効率的に進行させることが困難となる。その結果、錬カン炉スラグ２９中に所定以上の銅が含まれることとなり、この錬カン炉スラグ２９中に含まれる銅が製錬プロセス系外に排出されて回収不能となってしまう。
【００３８】
そこで、本実施の形態に係る銅製錬炉１の操業方法においては、錬カン炉５にベコ３３が付着した場合には、上述したステップＳ５において、自熔炉マットホール１１からの自熔炉マット２５（熔体）の排出を一旦中止し、図１に示すように自熔炉３の自熔炉マット２５の層の高さ（マット層のレベル）を上昇させ、自熔炉３の自熔炉スラグホール９の位置（スラグホールレベル）よりも自熔炉マット２５の層の高さを高くする。すなわち、自熔炉工程において、自熔炉マット２５の層と自熔炉スラグ２３の層との界面を自熔炉スラグホール９の位置よりも高くすることにより、ステップＳ４において、自熔炉３で生成された自熔炉マット２５を錬カン炉５に流し込む。
【００３９】
ここで、自熔炉３で産出（生成）された自熔炉マット２５と、錬カン炉５で産出された錬カン炉マット３１とを比較すると、錬カン炉マット３１の銅品位の方が自熔炉マット２５の銅品位よりも高い。錬カン炉５において、自熔炉３から自熔炉マット２５が流入されると、自熔炉マット２５に含まれるＦｅＳと、炉底２７に付着したベコ３３に含まれるＦｅ３Ｏ４及び錬カン炉スラグ２９中のＦｅ３Ｏ４とが、以下の（１）式のように反応する。
FeS（in matte）＋3 Fe３O４（in slag）＝10 FeO（in slag）＋SO２ （１）
【００４０】
すなわち、（１）式に示すように、自熔炉３で生成した自熔炉マット２５を錬カン炉５に流し込むことにより、自熔炉マット２５の熱及び自熔炉マット２５の還元反応で、錬カン炉５の炉底２７に付着した広範囲のベコ３３を熔解することができる。
【００４１】
本実施の形態に係る銅製錬炉１の操業方法においては、一般的に自熔炉３で生成された自熔炉スラグ２３のみ流し込む錬カン炉５に、自熔炉３で生成された約１２００℃〜１２３０℃の高温の自熔炉マット２５を流し込むことにより、自熔炉マット２５の熱で錬カン炉５の炉底２７に付着したベコ３３を効率的に熔解することができる。一方、錬カン炉５に流入される自熔炉マット２５の温度が、１２００℃〜１２３０℃よりも高すぎたり低すぎたりすると、上記（１）式の反応が右の方向に進行しにくくなり、炉底２７に付着した広範囲のベコ３３を効率的に熔解することができない。
【００４２】
次に、図３に示すフローチャートを参照して、レードル２４に受け入れられる錬カン炉マット３１の量が、通常操業時のマットの回収目標量を下回った場合に行われる銅製錬炉１の操業方法の一例について説明する。ここで、通常操業時のマット回収目標量とは、例えば、炉底２７にベコ３３が付着していない状態、すなわち、炉内容積が削減されていない状態の錬カン炉５において、自熔炉３から流入した自熔炉スラグ２３から分離された錬カン炉マット３１が、錬カン炉マットホール２０から排出されてレードル２４に受け入れられる量をいう。また、レードル２４に受け入れられる錬カン炉マット３１の量が、通常操業時のマットの回収目標量を下回った場合とは、例えば、レードル２４に受け入れられる錬カン炉マット３１の量が、通常操業時のマットの回収目標量に対して所定の割合（例えば約５０％以下）になったときをいう。
【００４３】
ステップＳ１０において、自熔炉マットホール１１からの自熔炉マット２５の排出を一旦中止する。
【００４４】
ステップＳ１１において、セトラー１３内の自熔炉マット２５の層と自熔炉スラグ２３の層との界面が、自熔炉スラグホール９の位置よりも所定量上昇したときに、自熔炉スラグホール９から自熔炉３内の自熔炉マット２５が流出し始める。また、ステップＳ１１において、所定量の自熔炉マット２５が錬カン炉５に流入したときに、自熔炉スラグホール９を閉める。錬カン炉５に自熔炉マット２５が所定量溜まったかどうかは、例えば、検尺を錬カン炉５の上部から挿入することにより確認することができる。
【００４５】
ステップＳ１２において、ステップＳ１１で自熔炉スラグホール９を閉めた後、自熔炉マットホール１１から自熔炉マット２５を流出させ、自熔炉マット２５の層と自熔炉スラグ２３の層との界面を、自熔炉スラグホール９の位置まで下げて、それ以上錬カン炉５に自熔炉マット２５が流入しないようにする。過剰に自熔炉マット２５が錬カン炉５に流入し、錬カン炉マット３１の層と錬カン炉スラグ２９の層とが錬カン炉スラグホール２２の位置（レベル）まで達すると、錬カン炉マット３１が錬カン炉スラグ２９とともに系外に排出され、その後の水砕樋で、錬カン炉マット３１と水とが反応し、水蒸気爆発を起こす危険がある。自熔炉マット２５の層と自熔炉スラグ２３の層との界面が自熔炉スラグホール９の位置より下がったら、自熔炉スラグホール９を再び開ける。
【００４６】
ステップＳ１３において、錬カン炉５では、自熔炉３から流し込まれた自熔炉マット２５により、錬カン炉５の炉底２７に形成されたベコ３３を上述した（１）式に示す反応で熔解させ、生成したマットとスラグとを錬カン炉マット３１と錬カン炉スラグ２９とに比重分離する。
【００４７】
ステップＳ１４において、錬カン炉マットホール２０を開けて、錬カン炉５内の錬カン炉マット３１をレードル２４に移す。
【００４８】
ステップＳ１５において、所定量、すなわち、通常操業時のマット回収目標量に相当する錬カン炉マット３１がレードル２４内に回収されたかどうかを判断する。この判断の結果、通常操業時のマット回収目標量に相当する錬カン炉マット３１がレードル２４内に回収されていない場合には、錬カン炉５内のベコ３３が十分に溶解していないため、再びステップＳ１０〜ステップＳ１５の処理を行う。これにより、錬カン炉５内のベコ３３を熔解して、錬カン炉５の炉内容積を十分に回復させることができる。一方、ステップＳ１５において、通常操業時のマット回収目標量に相当する錬カン炉マット３１がレードル２４内に回収された場合には、錬カン炉５内のベコ３３が十分に溶解しているため、一連の処理を終了する。
【００４９】
以上のように、本実施の形態に係る銅製錬炉の操業方法では、レードル２４に受け入れられる錬カン炉５からの錬カン炉マット３１の回収量が、通常操業時のマットの回収目標量を下回った場合には、自熔炉３で銅原料を熔解して生成した１２００℃〜１２３０℃であって銅を６０〜６５重量％含む自熔炉マット２５を錬カン炉５に流し込む。これにより、自熔炉マット２５の熱及び自熔炉マット２５の還元反応で、錬カン炉５の炉底２７に形成された広範囲のベコ３３を効率的に熔解することができる。すなわち、本実施の形態に係る銅製錬炉の操業方法では、炉全体の再構築や鉄を主成分とする金属粒を錬カン炉５に投入せずに、炉底２７に形成されたベコ３３を熔解できるため、錬カン炉５の炉内の容積を効率的に回復させることができる。
【００５０】
また、本実施の形態に係る銅製錬炉の操業方法では、錬カン炉５の炉内容積を回復させることにより、錬カン炉５内での錬カン炉スラグ２９の滞留時間をより増やすことができる。これにより、錬カン炉マット３１と錬カン炉スラグ２９との比重分離を効率的に進行させることができるため、錬カン炉５における処理能力を向上させることができる。
【００５１】
なお、上述した図３に示す銅製錬炉１の操業方法において、例えば、ステップＳ１４において、錬カン炉マット３１と錬カン炉スラグ２９との比重分離を効率的に行うために、必要に応じて錬カン炉５に挿入された電極２１により、錬カン炉５内の熔体（錬カン炉マット３１や錬カン炉スラグ２９）をさらに温めてもよい。また、図３に示すステップＳ１４において、錬カン炉５では、ベコ３３の形成量に応じて、例えば、自熔炉３から流し込まれた自熔炉マット２５によって錬カン炉５内を洗い流す程度に保持した後に、錬カン炉マットホール２０又は錬カン炉スラグホール２２から熔体を排出してもよい。また、上述した通常操業時のマット回収目標量は一例であって、銅製錬炉１の操業条件に応じて、例えばマット回収目標量の８割まで回復させるために、自熔炉３で生成された自熔炉マット２５を錬カン炉５に流し込む操作の繰返し回数を適宜変更してもよい。また、上記説明では、銅製錬炉１において、図２に示すように、２つの樋１７を用いて自熔炉３から自熔炉スラグ２３や自熔炉マット２５を錬カン炉５に流し込むものとしたが、この例に限定されず、必要に応じて１つ又は３つ以上の樋１７を用いてもよい。
【００５２】
また、前記ステップＳ１０において、検尺などで自熔炉３から流し込む自熔炉マット２５の量が正確に把握されており、錬カン炉スラグホール２２のレベルまで到達することなく、すなわち、錬カン炉スラグホール２２から熔体が溢れるおそれが無い場合は、錬カン炉スラグホール２２を閉めなくてもよい。
【００５３】
また、前記ステップＳ１４において、前記同様、検尺などで自熔炉３から流し込む自熔炉マット２５および自熔炉スラグ２３の合計量が正確に把握されており、錬カン炉５から熔体が溢れるおそれが無い場合は、自熔炉スラグホール９から自熔炉スラグ２３が排出され始めたとしても、自熔炉スラグホール９を閉めなくてもよい。より詳しくは、自熔炉マット２５と自熔炉スラグ２３とが同時に錬カン炉５内に装入されても、比重差により自熔炉マット２５が錬カン炉５の炉底２７側に流れ込むため、目的とする錬カン炉５の炉底２７のベコ３３の熔解が達成されるからである。
【実施例】
【００５４】
以下、本発明の具体的な実施例について説明する。なお、下記のいずれかの実施例に本発明の範囲が限定されるものではない。
【００５５】
本実施例は、外径１２ｍの錬カン炉のスラグをセットリングし、銅を回収する銅製錬におけるスラグ処理用電気炉で実施した。
【００５６】
ベコの熔解状況は、図２に示すように、錬カン炉５の天井からベコの上端まで鉄棒を装入し、計８箇所を測定することにより確認した。測定回数は、１回／週の頻度で行った。
【００５７】
図２に示すＡ点及びＢ点から、上述した図３に示す手順により、錬カン炉５に１２００℃〜１２３０℃の自熔炉３の自熔炉マット２５（Ｃｕ６０〜６５重量％）を複数回装入した。
【００５８】
図４は、所定期間において測定したベコの厚さ（ｍｍ）と、錬カン炉５から一日あたりに産出された錬カン炉マット３１の量（ｔ／ｄ（トンパーデイ））との関係を示すグラフである。図４において、「ａ」は、炉底に付着したベコの厚さ（ｍｍ）を示し、「ｂ」は、錬カン炉から産出されたマットの量（ｔ／ｄ）を示す。なお、ベコの厚さについては、図２の「×」で示すＣ〜Ｊの計８か所の各地点の平均値を使用した。
【００５９】
錬カン炉５から産出された錬カン炉マット３１の量が増加（図４の矢印（Ａ））すると、ベコの厚さが薄く（図４の矢印（Ｂ））なっており、相対的に炉内容積が大きくなっていることが確認できる。すなわち、錬カン炉５へのマットの流し込み回数が増加すると、ベコの厚さが薄くなり、相対的に炉内容積が大きくなっていることが確認できる。
【００６０】
このように、自熔炉３から１２００℃〜１２３０℃のマットを錬カン炉５に流し込むことにより、錬カン炉５の炉底２７に形成されたベコ３３を熔解させることができた。
【００６１】
したがって、本発明によれば、鉄を主成分とする金属粒などを錬カン炉５に投入せずに、自熔炉マット２５の熱及び自熔炉マット２５の還元反応で効率的に熔解することができるため、錬カン炉５における炉内容積を効率的に回復できることが分かった。
【符号の説明】
【００６２】
１，１００ 銅製錬炉、３，２００ 自熔炉、５，３００ 錬カン炉、７ 反応塔、９ 自熔炉スラグホール、１１ 自熔炉マットホール、１３ セトラー、１５ 排煙道、１７ 樋、１９ 流入口、２０ 錬カン炉マットホール、２１ 電極、２２ 錬カン炉スラグホール、２３ 自熔炉スラグ、２４ レードル、２５ 自熔炉マット、２７ 炉底、２９ 錬カン炉スラグ、３１ 錬カン炉マット、３３ ベコ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
自熔炉と錬カン炉とを備える銅製錬炉の操業方法において、
上記自熔炉で銅原料を熔解してマットの層とスラグの層とに分離し、該分離したスラグを上記錬カン炉に流し込む自熔炉工程と、
上記自熔炉から流し込まれたスラグを上記錬カン炉でマットの層とスラグの層とに分離し、該マットを受け入れるレードルを介して該マットを次工程に導出する錬カン炉工程とを有し、
上記レードルに受け入れられたマットの量が、通常操業時のマットの回収目標量を下回った場合には、上記自熔炉工程では、上記マットの層と上記スラグの層との界面を、該自熔炉に設けられた自熔炉スラグホールの位置よりも高くすることにより、該自熔炉で生成されたマットを該自熔炉スラグホールから上記錬カン炉に流し込み、上記錬カン炉工程では、該自熔炉から流し込まれたマットにより、上記錬カン炉の炉底に形成されたＦｅ３Ｏ４を主成分とする炉底堆積物を熔解させることを特徴とする銅製錬炉の操業方法。
【請求項２】
上記レードルに受け入れられたマットの量が、上記通常操業時のマットの回収目標量を下回った場合には、上記自熔炉で分離されたマットを排出する自熔炉マットホールからのマットの排出を一旦中止し、
上記自熔炉のマットの層とスラグの層との界面を上記自熔炉スラグホールの位置よりも所定量上昇させて、該自熔炉スラグホールから該マットを流出させ、所定量のマットが上記錬カン炉に流入したときに該自熔炉スラグホールを閉めることを特徴とする請求項１記載の銅製錬炉の操業方法。
【請求項３】
上記レードルに受け入れられたマットの量が、上記通常操業時のマットの回収目標量に達するまで、上記自熔炉で生成されたマットを上記錬カン炉に流し込む操作を繰り返すことを特徴とする請求項１又は２記載の銅製錬炉の操業方法。
【請求項１】
自熔炉と錬カン炉とを備える銅製錬炉の操業方法において、
上記自熔炉で銅原料を熔解してマットの層とスラグの層とに分離し、該分離したスラグを上記錬カン炉に流し込む自熔炉工程と、
上記自熔炉から流し込まれたスラグを上記錬カン炉でマットの層とスラグの層とに分離し、該マットを受け入れるレードルを介して該マットを次工程に導出する錬カン炉工程とを有し、
上記レードルに受け入れられたマットの量が、通常操業時のマットの回収目標量を下回った場合には、上記自熔炉工程では、上記マットの層と上記スラグの層との界面を、該自熔炉に設けられた自熔炉スラグホールの位置よりも高くすることにより、該自熔炉で生成されたマットを該自熔炉スラグホールから上記錬カン炉に流し込み、上記錬カン炉工程では、該自熔炉から流し込まれたマットにより、上記錬カン炉の炉底に形成されたＦｅ３Ｏ４を主成分とする炉底堆積物を熔解させることを特徴とする銅製錬炉の操業方法。
【請求項２】
上記レードルに受け入れられたマットの量が、上記通常操業時のマットの回収目標量を下回った場合には、上記自熔炉で分離されたマットを排出する自熔炉マットホールからのマットの排出を一旦中止し、
上記自熔炉のマットの層とスラグの層との界面を上記自熔炉スラグホールの位置よりも所定量上昇させて、該自熔炉スラグホールから該マットを流出させ、所定量のマットが上記錬カン炉に流入したときに該自熔炉スラグホールを閉めることを特徴とする請求項１記載の銅製錬炉の操業方法。
【請求項３】
上記レードルに受け入れられたマットの量が、上記通常操業時のマットの回収目標量に達するまで、上記自熔炉で生成されたマットを上記錬カン炉に流し込む操作を繰り返すことを特徴とする請求項１又は２記載の銅製錬炉の操業方法。
【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２０１１−２４１４２３（Ｐ２０１１−２４１４２３Ａ）
【公開日】平成２３年１２月１日（２０１１．１２．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１１３０９１（Ｐ２０１０−１１３０９１）
【出願日】平成２２年５月１７日（２０１０．５．１７）
【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２３年１２月１日（２０１１．１２．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年５月１７日（２０１０．５．１７）
【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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