JP3367155B2 - 乾鉱供給量の調整方法 - Google Patents

乾鉱供給量の調整方法

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【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、非鉄金属製錬炉に用い
る熔錬炉への原料の供給方法に関する。
【0002】
【従来の技術】硫化精鉱を用いる非鉄金属製錬法に自熔
製錬法や熔池製錬法がある。自熔製錬法は自溶炉の反応
塔の頂部に設けられた精鉱バーナーより反応塔内に硫化
精鉱、フラックス、煙灰等の粉状の製錬原料と反応用気
体とを吹き込むことにより、また熔池製錬法は炉内に溜
められた熔体中に前記粉状原料と反応用気体とを吹き込
むことにより有価金属をカワとして濃縮し、他の成分を
カラミとして分離しようとするものである。
【0003】ところで、この硫化精鉱は乾燥した状態で
多量に貯鉱すると、該硫化精鉱中に存在する硫化鉄など
が自然燃焼し硫化精鉱(以下単に「精鉱」と示す。)が
燃焼する危険がある。そしてこの精鉱中の硫化鉄などを
初め銅やイオウなどの含有量は精鉱の産地毎、いわゆる
銘柄毎に異なっている。このため、精鉱の自然燃焼を防
止するために一定の高さ以下となるように、かつ湿った
状態で銘柄毎に区分けして貯鉱場に貯鉱するのが常であ
る。
【0004】このように貯鉱されている精鉱を自熔炉に
供給し効率よく、かつ生産性良く処理するためには、供
給する前に各種の銘柄の精鉱を調合して銅とイオウとケ
イ酸等のカラミ成分との品位を調節し、乾燥することが
必要となる。このため、複数の貯鉱ビンを設け、貯鉱場
よりベルトコンベアを用いて銘柄毎に精鉱とケイ酸鉱な
どのフラックス成分とを所定の貯鉱ビンに供給して貯鉱
した後、あるいは貯鉱ビンに供給しつつ、貯鉱ビン下部
より各銘柄の精鉱などを各銘柄毎に指定された割合で切
り出し、乾燥設備に供給している。そして、乾燥して得
たこの調合された精鉱やケイ酸鉱などの混合物(以下単
に「乾鉱」と示す。)を比較的小さな貯鉱ビン(以下
「中継ビン」と示す。)に仮溜めし、中継ビンより連続
的に自熔炉に供給している。
【0005】自熔炉では、中継ビン下部よりコンベアな
どで切り出した乾鉱を切り出しコンベアの端部より反応
塔頂部に設けられた精鉱バーナーに供給し、精鉱シュー
ト内を自由落下させて反応塔内に乾鉱を供給し、精鉱バ
ーナーのウインドボックスより反応用気体を吹き込み、
反応塔内で製錬反応が完結するようにしている。この
際、乾鉱と反応用気体との割合は物量バランスと熱バラ
ンスとを考慮して計算し、設定値としている。
【0006】操業に際しては、乾鉱や反応用気体の実供
給量を上記設定値に精度良く維持することが重要であ
る。というは、例えば一定の反応用気体量に対して供給
する乾鉱が多すぎると得られるカワのカワ品位や、カワ
やカラミの熔体温度が低下し、カワやカラミ、特にカラ
ミの粘度が高くなり、炉外への排出が困難となり操業上
重大な支障を来すことになるからである。また、逆に供
給する乾鉱の量が少なすぎると、カワ品位と熔体温度と
が上昇しすぎ、炉壁の熔損を招くことになるからであ
る。このため、実際の乾鉱供給量や反応用気体量とそれ
らの設定値との差を精度良く検出し、中継ビンより精鉱
バーナーへの乾鉱供給量やウインドボックスへの反応用
気体の供給量を調整することは操業上極めて重要な管理
項目となっている。
【0007】反応用気体は流量計や流量調節計なども比
較的良好な環境下に設置でき、かつ反応用気体自体もフ
ィルターを通して清浄にするため精度よく管理すること
が可能である。しかし、乾鉱の供給量は、例えば切り出
しコンベアの端部と精鉱シュートとの間に衝撃板を設
け、乾鉱が自由落下する途中でこの衝撃板に与える衝撃
の大きさから供給量を求めるなどの方法によらざるを得
ず、衝撃板への乾鉱などの付着状態により大きな誤差を
含む恐れが高いものとなっている。このため、衝撃板に
より得られた値の信頼性は低く、実際には炉況を監視し
つつ最適な炉況を維持するように乾鉱供給量を調節し、
衝撃板より得られた測定値を無視せざるを得ない場合も
あった。
【0008】近年、省力化、省資源化、低コスト化の要
求が強くなり、この一貫として在来の製錬炉を用いて処
理量を大幅に増加させる試みがなされ、実施化されてき
ている。このような要求を確実にかつ安定的に満たす操
業を実現するためには上記した乾鉱の実供給量と設定値
との差はより大きな問題とされるようになった。すなわ
ち、従来の炉況を監視しつつ実乾鉱供給量と設定値との
差を読みとり実乾鉱供給量を調節して最適な炉況を維持
するような操業方法を装置限界に近い状況の操業に適用
しても操業の安定化は望み難いからである。そして、こ
の問題を解決し得る実乾鉱供給量の高精度な測定方法が
検討されてきているが、未だ十分な方法は提案されてい
ない。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記状況に鑑
みてなされたものであり、より精度の高い乾鉱の供給量
の調整方法の提供を目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決する本発
明の方法は、貯鉱ビンより未乾燥の製錬原料を切り出
し、この製錬原料を乾燥設備で乾燥し、得た乾鉱を中継
ビンに供給した後、あるいは供給しつつ中継ビンより乾
鉱を製錬炉に連続的に供給する供給設備において、所望
の一定時間間隔t(単位 分)で中継ビン内の乾鉱量を
測定し、この測定値an(単位 トン)を記憶させ、測定
回数をmとしたとき、n回目の測定値anとm回前の測
定値an-mとを用いて数4、数5、数6を用いて原料供
給量MC(ドライトン/時)を計算し、得た計算値に基
づき中継ビンより製錬炉への供給速度を修正し、以後測
定の都度数4、数5、数6を用いて原料供給量を計算
し、得た計算値に基づき中継ビンより製錬炉への乾鉱の
供給速度を都度調整するものであり、好ましくは修正係
数kを0.8とするものである。
【0011】
【数4】C=an−1×k+a(1−k)
【数5】 Cn−m=an−m−1×k+an−m(1−k)
【数6】 ここにおいて、kは中継ビン内での乾鉱の荷崩れによる
影響を補正するための修正係数であり0≦k<1の値を
取る。C、Cn−mはそれぞれ修正後の中継ビン内の
乾鉱量であり、bは乾鉱の湿潤ベースでの水分率(%)
であり、Cmtは時間mtの間に貯鉱ビンより乾燥設備
に供給された未乾燥の製錬原料量(トン)であり、dは
未乾燥の製錬原料の湿潤ベースでの水分率(%)であ
る。なお、上記b及びdにおける湿潤ベースでの水分率
(%)とは、総量(乾燥量+水分量)に対する水分量の
割合を意味する。
【0012】
【作用】本発明の方法において、一定時間間隔tで中継
ビン内の乾鉱量を測定し、時間mtの間に熔錬炉に供給
された乾鉱の量の移動平均を用いて、周期tで供給速度
を調整するのは、中継ビン内の乾鉱の荷崩れなどに起因
する測定値の変動の供給量に与える影響を最小限に止め
るためである。tやmは用いる中継ビンの大きさや形
状、そして製錬炉内のカワやカラミの滞留時間を考慮し
て定めることが必要である。よって、本発明の方法を適
用するに際してはこれらの諸元に基づき予めtとmとを
定めておくことが必要である。
【0013】例えば、tはいくら長くても製錬炉内のカ
ラミのかなりの部分が入れ替わる前に制御可能である時
間としなければならない。1例を示せば、内寸で幅6
m、長さ20m、有効容積50m3の熔体溜をもつ製錬炉で1
800トン/日の精鉱処理量で操業を行う場合、tは5
分、mは12とすると最適である。
【0014】本発明の方法の基礎となる数式において、
修正係数kを用いているが、これは中継ビン内の乾鉱の
荷崩れによる影響をより良く補正するための係数であ
る。無論前記したようにtとmとは中継ビン内の乾鉱の
荷崩れに起因する測定値の変動を最小限に止めるように
選定するが、この乾鉱の荷崩れは比較的緩慢に発生する
場合もあり、かつ極めて急激に発生する場合もある。本
発明では計算対象の測定時の測定値とその直前の測定値
とに重みをつけて両者の平均値を求め、これを基礎に上
記数6により計算することによりこのような不確定の要
因による影響をより小さくしようとする。よって、kの
値は0≦k<1の範囲の値を取ることになり、かつその
値は専ら中継ビンの構造と中継ビン内の乾鉱量の測定方
法に依存することになる。通常の場合、kは0として支
障はないが、より好ましくはkの最適値を事前に求めて
おくことが望ましい。
【0015】中継ビン内の乾鉱量を測定する方法とし
て、サウジング式、超音波式、マイクロ波式、X線式な
どの各種のレベル計を用いることができ、また当然のこ
とながら重量式も適用できる。また、中継ビンより精鉱
シュート内への乾鉱の供給方法は、定量供給可能な装置
を用いるものであれば支障はなく、例えばスクリューコ
ンベアやベルトコンベアを用いても良く、ロータリーバ
ルブを用いても良い。
【0016】
【実施例】次に本発明の実施例について述べる。
【0017】(実施例)内寸で幅6m、長さ20m、有効
容積50m3の熔体溜をもち、直径6m、高さ6.5mの反応
塔を持ち、反応塔の頂部に4つの精鉱バーナーが設けら
れ、該精鉱バーナーのそれぞれに乾鉱を供給する切り出
しコンベアを備えた乾鉱を100トン貯蔵できる中継ビン
に乾燥炉より乾鉱を供給しつつ切り出しコンベアにより
乾鉱を中継ビンより精鉱バーナーに供給しつつ以下の条
件で試験操業を行った。
【0018】乾鉱供給量 90 トン/時 補助燃料(重油) 300 リッター/時 送風量 33000 Nm3/時 酸素富化率 43 % 目標カワ品位 62 % カラミ中Fe/SiO2 1.05
【0019】最初、従来通りの衝撃板を用いた測定方法
で乾鉱の供給量を測定し、これに基づき、かつ炉況を監
視しつつ3日間の操業を行った(従来例)。この間カワ
品位とカワ温度とカラミ温度とを27回測定した。その結
果、平均カワ品位は62.19%、標準偏差1.38%であり、
平均カワ温度は1227.9℃、標準偏差は14.5℃であり、平
均カラミ温度は1237.9℃、標準偏差は15.6℃であった。
平均カワ品位は目標カワ品位に近いものの標準偏差は大
きかった。標準偏差が大きいことは平均カワ温度につい
ても、平均カラミ温度についても同様であった。この標
準偏差は炉況の安定状態を示す指標であり、標準偏差が
大きいことは好ましいことではない。
【0020】次に、乾鉱の精鉱シュートへの供給量の調
整をtを5分とし、mを12としてkを0とし、本発明
の方法に従い乾鉱の供給量を調整しつつ3日間の試験操
業を行った(実施例1)。なお、中継ビン内の乾鉱量の
測定は株式会社松島機械研究所製のサウジングレベル計
を用いた。乾鉱の湿潤ベースでの水分率bは、乾燥設備
での管理目標値を使用した。また、未乾燥の製錬原料の
湿潤ベースでの水分率dは、原料銘柄ごとに事前に測定
した湿潤ベースでの水分率に基づいて、使用した各原料
銘柄を調合した後の未乾燥の製錬原料について調合割合
から推定した値を使用した。
【0021】この間カワ品位とカワ温度とカラミ温度と
を26回測定した。その結果、平均カワ品位は61.87%、
標準偏差0.91%であり、平均カワ温度は1226.4℃、標準
偏差は9.2℃であり、平均カラミ温度は1233.3℃、標準
偏差は10.1℃であった。平均カワ品位は目標カワ品位に
近く、標準偏差は小さくなった。また、カワ温度とカラ
ミ温度の標準偏差も小さくなり、より良い炉況が得られ
ていることが分かった。よって、本発明の方法を採用す
れば衝撃板による乾鉱供給量調節の不具合は解消できる
ことが分かる。
【0022】次いでkを0.8として前記と同様の試験操
業を約3日間続けた(実施例2)。
【0023】この間カワ品位とカワ温度とカラミ温度と
を23回測定した。その結果、平均カワ品位は62.21%、
標準偏差0.74%であり、平均カワ温度は1232.1℃、標準
偏差は7.3℃であり、平均カラミ温度は1233.8℃、標準
偏差は8.5℃であった。平均カワ品位は目標カワ品位に
近く、標準偏差はさらに小さくなった。これはkを0.8
とすることにより中継ビン内の乾鉱の存在状況のバラツ
キに起因する測定値の誤差の修正が可能となり、中継ビ
ン内の荷崩れ等に寄る測定値の急激な変化の影響も最小
限に抑えることが可能であることを示している。
【0024】
【発明の効果】本発明の方法によれば、中継ビン内の荷
崩れ等の影響を受けることなく乾鉱の供給が可能であ
り、この結果カワ品位、カワ温度、カラミ温度のバラツ
キを抑えて炉況を安定させることが可能である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C22B 1/00 C22B 15/00

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 貯鉱ビンより未乾燥の製錬原料を切り
    出し、この製錬原料を乾燥設備で乾燥し、得た乾鉱を中
    継ビンに供給した後、あるいは供給しつつ中継ビンより
    乾鉱を製錬炉に連続的に供給する供給設備において、所
    望の一定時間間隔t(単位 分)で中継ビン内の乾鉱量
    を測定し、この測定値an(単位 トン)を記憶させ、測
    定回数をmとしたとき、n回目の測定値anとm回前の
    測定値an-mとを用いて数1、数2、数3を用いて原料
    供給量MC(ドライトン/時)を計算し、得た計算値に
    基づき中継ビンより製錬炉への供給速度を修正し、以後
    測定の都度数1、数2、数3を用いて原料供給量を計算
    し、得た計算値に基づき中継ビンより製錬炉への乾鉱の
    供給速度を都度修正することを特徴とする製錬炉への乾
    鉱供給量の調整方法。 【数1】Cn=an-1×k+an(1−k) 【数2】Cn-m=an-m-1×k+an-m(1−k) 【数3】 ここにおいて、kは中継ビン内の乾鉱の荷崩れにより影
    響を補正するための修正係数であり0≦k<1の値を取
    る。Cn、Cn-mはそれぞれ補正後の中継ビン内の乾鉱量
    であり、bは乾鉱の湿潤ベースでの水分率(%)であ
    り、Cmtは時間mtの間に貯鉱ビンより乾燥設備に供給
    された未乾燥の製錬原料量(トン)であり、dは未乾燥
    の製錬原料の湿潤ベースでの水分率(%)である。
  2. 【請求項2】 kが0.8であることを特徴とする請求
    項1記載の製錬炉への乾鉱供給量の調整方法。
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