JPH0813048A - 自熔炉の操業方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 精鉱バーナーの操業状態に悪影響を及ぼ
すこと無く、シャフト側壁煉瓦表面のコーチング層の厚
さを、適正な厚さにコントロールする方法の提供を目的
とする。 【構成】 反応塔側壁温度が危険領域になった部分
の反応塔側壁内面に、精鉱バーナーより反応塔内に装入
している精鉱、煙灰等の乾燥粉状原料の一部を分岐さ
せ、これを搬送ガスと共に吹き当て、反応塔内壁面の当
該部分にコーチング層を形成、あるいは成長させる。 【効果】 容易にかつ精鉱バーナーの操業状態に悪
影響を及ぼすことなく反応塔側壁内面のコーチングの修
復が出来る。このため、長時間の安定操業が可能とな
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】銅、ニッケル等の非鉄金属製錬用
自溶炉の操業方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】銅、ニッケル等の硫化精鉱を製錬原料と
する非鉄金属熔錬炉の一つに自熔炉がある。この自熔炉
は、その頂部に、少なくとも１本の精鉱バーナーが設け
られた反応塔と、その一担を反応塔の下端と結合され、
その他端が廃煙道と結合されたセトラーから基本的に構
成されている。

【０００３】そして、精鉱バーナーは一般に補助燃料バ
ーナーと、精鉱シュートと、その下部がベンチュリー状
絞り部を持つバーナー本体とから基本的に構成されてい
る。補助燃料バーナーは、その下端がベンチュリー状絞
り部の最狭部より下方となるように本体中央に垂設され
ている。そして、精鉱シュートは、その下端がベンチュ
リー状絞り部の最狭部よりやや下方となり、補助燃料バ
ーナーと同心円状になるように設けられている。また、
バーナー本体は下部のベンチュリー状絞り部と上部のウ
インドボックス部とから構成されており、ウインドボッ
クス部には反応用気体を供給するための送風ダクトが設
けられている。なお、ベンチュリー状絞り部の最狭部よ
り下から反応塔天井内壁面までのコーン状開口部をバー
ナーコーンと言っている。

【０００４】このような自熔炉を用いて操業するに際し
ては、前記精鉱シュートを介して精鉱、ダスト等の乾燥
粉状原料をバーナーコーンに供給し、また、この精鉱、
あるいは精鉱と補助燃料とを燃焼させるための反応用気
体をウインドボックスに供給する。この反応用気体とし
ては、空気または酸素富化空気を用いるのが一般的であ
る。

【０００５】この結果、反応用気体はベンチュリー状絞
り部の最狭部と精鉱バーナーとの間隙を通り高速度の気
流となりバーナーコーンに至る。そして、バーナーコー
ンでは、乾燥粉状原料と反応用気体とが混合され、粒子
−空気の２相混合流となる。この２相混合流は反応塔内
に入り円錐状気流を形成する。この円錐状気流内で精鉱
粒子は反応用気体と反応し、その反応熱で熔融し高温の
熔融粒子になる。そして、精鉱粒子中の硫黄は亜硫酸ガ
スとなる。

【０００６】この反応は気流中心部ほど急速に進行し、
周辺部に行くほど遅く進行する。この結果、気流の周辺
部には未反応の精鉱粒子が多く存在することになる。

【０００７】通常、この円錐状気流は、反応塔最下部の
側壁に衝突するのみであり、反応塔側壁内面に当たるこ
とは無い。しかし、バーナーコーン先端部に付着物が形
成されると、円錐状気流の中心線の方向が垂直方向より
ずれる。その結果、円錐状気流の一部が反応塔側壁内面
に当たることになる。このような状態になり、円錐状気
流中の熔融粒子が反応塔側壁に衝突すると、この熔融粒
子が側壁煉瓦覆っているコーチング層を熔かし、さらに
は、側壁煉瓦その物を熔損する。

【０００８】一方、円錐状気流中に偏在する未反応固体
粒子がシャフト側壁に衝突すると、前記コーチング層が
成長する。そして、コーチング層が成長し過ぎると、シ
ャフト内での２相混合流の流れを乱すことになる。その
結果、精鉱の燃焼性が悪化したり、またコーチング層自
体の重さに耐え切れず、コーチング層が煉瓦の一部を伴
って剥離、落下する。

【０００９】本発明者らは、これらの問題を解決するた
めに、精鉱シュートの芯をウィンドボックス内で偏心さ
せること等によって、反応用気体や乾燥粉状原料の吹き
込み方向を変えることによりコーチング層の厚さを調節
する方法を考案し、開示した（特願平５−２２０５２９
号）。この方法が反応塔側壁煉瓦上のコーチング層の厚
さの管理に有効であり、長期連続操業を可能とするもの
であることは、実操業において確認済みである。

【００１０】しかし、この方法を用いて長期間の連続操
業を行った場合、新たな問題点が発生した。以下にこれ
を説明する。

【００１１】前記特願平５−２２０５２９号公報記載の
方法は、精鉱シュートをウィンドボックスに対して偏心
させること等により、反応用空気や乾燥粉状原料の吹き
込み方向を変え、所望の効果を得るものである。

【００１２】ところが、こうすることによりバーナーコ
ーン内部の気流は乱れ、バーナーコーン内部に付着物が
形成される。この付着物が成長すると、成長した付着物
がバーナーコーン内部のドラフトを悪化させ、点検口か
ら精鉱が吹き出すといった現象を引き起こすことが解っ
た。

【００１３】この状態を放置すると、成長した付着物が
バーナーコーン部を詰まらせる恐れがある。そこで、頻
繁にバーナーコーン部を点検し、この付着物を除去しな
ければならなくなった。

【００１４】このバーナーコーン部の点検、付着物の除
去作業は、一般に、高温雰囲気下での重労働であり、改
善が求められている作業の一つである。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】本発明はこのような状
況下になされたものである。すなわち、本発明の課題
は、上記高温雰囲気下での重労働を軽減し、精鉱バーナ
ーの操業状態に悪影響を及ぼすこと無く、シャフト側壁
煉瓦表面のコーチング層の厚さを、適正な厚さにコント
ロールする方法の提供である。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明者らはバーナーコ
ーン部の点検結果、炉内点検結果より以下の事実を見出
した。

【００１７】(1) 精鉱バーナーのバーナーコーン先端
部における付着物の形成位置や成長速度は、その時の操
業条件や、原料等の影響を受け、日単位で見ると常に変
化している。

【００１８】(2) この結果、円錐状気流の中心軸の方
向も変化し、側壁の各部でコーチング層が消失したり成
長したりを繰り返している。

【００１９】(3) そして、反応塔側壁煉瓦表面のコー
チング層は過度に成長し過ぎることはほとんど無く、適
正なコーチング厚さを保っているか、コーチングが消失
し煉瓦の熔損が進むような状態になっるかである。

【００２０】そして、これらの事実と操業状況とを照ら
し合わせることにより、本発明に至った。

【００２１】すなわち、上記課題を解決する本発明の方
法は、その頂部に、少なくとも１本の精鉱バーナーが設
けられた反応塔と、その一担を反応塔の下端と結合さ
れ、その他端が廃煙道と結合されたセトラーから基本的
に構成されている自熔炉の操業方法において、その温度
が危険領域になった部分の反応塔側壁内面に、精鉱バー
ナーより反応塔内に装入している精鉱、煙灰等の乾燥粉
状原料の一部を分岐させ、これを搬送ガスと共に吹き当
て、反応塔内壁面の当該部分にコーチング層を形成、あ
るいは成長させるものである。

【００２２】未反応固体を搬送するガスとしては、窒素
等の非酸化性ガス、空気、あるいはこれらの混合気体を
使用することが出来る。吹き込んだ乾燥粉状原料を未反
応の状態で側壁に衝突させるためには非酸化性ガスの使
用が最も好ましい。空気や空気と非酸化性ガスとの混合
気体を搬送ガスとして用いる場合には、搬送ガス中の酸
素量を乾燥粉状原料と酸素との反応に必要とされる量よ
り少なくすることが好ましい。

【００２３】また、搬送ガスとして空気を用いる１例と
して、精鉱バーナーに供給する反応用気体として酸素富
化空気を用い、搬送ガスとして酸素富化される前の空気
の一部を用いる方法がある。

【００２４】未反応固体は、反応塔天井部に開口部を設
け、この開口部より当該側壁内面に吹き当てることが最
も簡便で好ましい。専用の開口部が設けれない場合に
は、例えばバーナーコーンの点検口を代用すれば良い。

【００２５】

【作用】本発明において何度をもって危険温度とするか
は、用いる反応塔側壁に水冷ジャケットなどの強制冷却
手段を設けているかどうかとか、煉瓦の厚さ、材質な
ど、また温度計の取付位置（側壁外表面か、側壁の内部
か）などにより異なる。よって、使用する反応塔に合わ
せ、予め決めておくことが好ましい。

【００２６】本発明は、危険温度を示した位置の反応塔
側壁内面に、精鉱バーナーを介して処理している精鉱、
ダスト等の乾燥粉状原料の一部を、反応塔天井部開口部
を介して搬送ガスと共に吹き当て、当該部位にコーチン
グを形成しようとするものである。

【００２７】このとき吹き当てられる固体粒子は未反
応、あるいは反応途中のものであることが必要である。

【００２８】本発明の方法で、搬送ガスを非酸化性ガ
ス、あるいは非酸化性ガスと空気の混合ガスを用いるの
はこの理由からである。こうすることにより、吹き当て
る固体粒子中の未反応物の割合を高くするのである。な
お、精鉱バーナーへ供給する反応用気体として酸素富化
空気を用いる場合には、搬送ガスとして空気を用いても
同様の目的が達成できる。

【００２９】また、吹き当てる固体粒子の量については
多いほど短時間で所望量のコーチングを形成できるが、
反応塔側壁内面に衝突しなかった未反応固体粒子は、そ
のままセトラー空間へ飛散して廃熱ボイラーに至りダス
ト発生量の増加を引き起こしたり、あるいはシャフト直
下の熔体面に直接落下してヒープを形成する。このよう
な弊害を最小限にするためには、単位時間当たりの吹き
当て量と吹き当て速度とを調整しなければならないが、
これも用いる反応塔の諸元の影響が大きく、予め求めて
おくことが好ましい。

【００３０】

【実施例】次に本発明の実施例について述べる。

【００３１】（実施例１）シャフト天井部に精鉱バーナ
ーを４本有する自溶炉（図１）を用い、精鉱フラック
ス、ダスト等の乾燥粉状原料１００Ｔ／Ｈを反応用空気
３１０００Ｎｍ³／Ｈ（酸素濃度４５％）と共に炉内に
装入し処理している通常操業状態において、図２、３中
に示す位置に設けられた開口部（１９）に３２ＡのＳＵ
Ｓパイプ（２０）をその先端を側壁側に向く様に４５°
曲げ、図３に示す様にセットし、精鉱バーナーにて処理
されている乾燥粉状原料の一部を抜き出し（０、３〜
０、４Ｔ／Ｈ）これを１３０Ｎｍ3 ／Ｈの空気にて流送
し、このＳＵＳパイプから炉内に吹き込む様にした。

【００３２】シャフト側壁煉瓦の外表面の温度を計るた
めに設けられた８方位×８段／方位＝４８本の温度計の
温度表示を監視し、図２中のＦの位置の１〜６段の平均
温度が２５０℃を超えたため、上記方法にて吹き込みを
開始したところ、約１８時間で１７０℃まで下がった。
次に吹き込みを中止すると約１日で元の２５０℃まで上
昇しまだ上昇傾向が見られたため再度吹き込みを開始し
たところ約３２時間で１５０℃まで下がった。

【００３３】この方法で２５０℃を超えれば吹き込みを
開始する。１５０℃を割れば中止するという管理基準に
従い５日間連続操業を実施した。この５日間のシャフト
側壁温度の８方位×６段の総平均温度は１４９℃であ
り、またこの５日間を挟んだ１ケ月の期間の内、この５
日間を除いた残りの日の同じく総平均温度は１５４℃で
あった。

【００３４】また、総平均温度が下がったのに対応し
て、コーチングが厚くなったため、シャフト冷却水の持
去熱量が１０２４Ｍｃａｌ／Ｈから９５２Ｍｃａｌ／Ｈ
に減少した。

【００３５】

【発明の効果】以上述べたように、本発明の方法によれ
ば、容易にかつ精鉱バーナーの操業状態に悪影響を及ぼ
すことなく反応塔側壁内面のコーチングの修復が出来
る。また、バーナーコーン部の付着物の除去作業も軽減
でき、長時間の安定操業が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に使用した自熔炉の断面図であ
る。

【図２】本発明の自熔炉の反応塔天井部の精鉱バーナー
等の配置図である。

【図３】本発明の実施例を示す反応塔の断面図である。

【符号の説明】

１−−−反応塔 ２−−−側壁 ３−−−水冷ジャケット ４−−−天井部 ５−−−反応塔下端 ６−−−反応塔頂
部 ７−−−精鉱バーナー １１−−−反応塔中心と各精鉱バーナーを結ぶ半径の側
壁との交点 １２−−−前記交点の中間点 １３−−−温度計 １４−−−検出端 １６−−コーチング
層 １７−−−精鉱シュート １８−−バーナーコ
ーン １９−−−開口部 ２０−−−ＳＵＳパ
イプ ４０−−−自熔炉 ４１−−−セトラー ４２−−−溶体 ４３−−−セトラー
空間 ４４−−−アップテーク ４６−−−カラミ抜
き口

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 その頂部に、少なくとも１本の精鉱バ
   ーナーが設けられた反応塔と、その一担を反応塔の下端
   と結合され、その他端が廃煙道と結合されたセトラーか
   ら基本的に構成されている自熔炉の操業方法において、
   その温度が危険領域になった部分の反応塔側壁の側壁内
   面に、精鉱バーナーより反応塔内に装入している精鉱、
   煙灰等の乾燥粉状原料の一部を分岐させ、これを搬送ガ
   スと共に吹き当て、反応塔内壁面の当該部分にコーチン
   グ層を形成、あるいは成長させることを特徴とする自熔
   炉の操業方法。
2. 【請求項２】 未反応固体を搬送するガスとして、窒
   素等の非酸化性ガス、非酸化性ガスと空気との混合ガ
   ス、あるいは空気を使用することを特徴とする請求項１
   記載の操業方法。