JPS59177331A - 亜鉛・鉛同時製錬溶鉱炉内の還元度調節方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は亜鉛・鉛を同時製錬する工ｓｐ法による溶鉱
炉の炉内の還元度を調節して適切な操業条件を糾持する
方法に関する。

（１１（Ｓ′１）と６７１を同時に製錬することができ
るいわゆるＴＳＰ法による溶鉱炉では、亜鉛・鉛を含有
するにとして硫化１１’ｊ鉱を脱硫焼結し、得られた焼
結鉱をｉｉ；ｉＪｅ用コークスと共に溶鉱炉に装入し、
羽口がらは熱風を吹込んで還元製錬し、亜鉛は亜鉛蒸気
として炉上部から排出し、コンデンサーで鉛シャワーに
より補数回収し、鉛は炉底に鉱滓と共にたまり、炉底か
ら間歇的に抜取って鉛は精製工程へ送る。

従来からこの溶鉱炉を最も効率よく経済的に操業するた
めには、炉内の還元度を適当に制御する必要があるが、
炉内の還元度は直接測定できないので、その測定に代る
尺度として溶鉱炉から間歇的に排出される鉱滓からザン
プルを採取して鉱滓中の亜鉛含有量を通常の化学分析、
機器分析等によって求め、その値が目標値（通常略゛７
重最％）を保つように、その値が目標値よりはずれてい
るときはそれ以降溶鉱炉に装入される焼結鉱等の被還元
物中のＺｎ重臘と還元剤中のカーボンの重用の比率を増
減することにより溶鉱炉内の還元度の調節が行なわれて
きた。しかしながらこの場合、鉱滓の試料採取から分析
値が判明するまでに長時間を要するため、装入物中の還
元剤の比率の調節が匠れ、炉内の還元雰囲気の変動が犬
きく、還′元度が強ずぎると炉内で被還元物中のＦｅＯ
がＦｅまで還元さね、鉱滓の粘性が高くなり炉からの鉱
滓の排出が困斧となり、また炉内の還元度か弱すぎると
岐＋’；ｔｔ元物中のＺｎＯの還元が進まず、鉱滓中に
ＺｎＯか多Ｉ１１に抽出され匝鉛の実収率が低下すると
云う欠点があり、好ましい還元度の速やかな調節方法か
９１まれていた。

この発明はト述の欠点を解決するために為されたもので
あって、溶鉱炉内の還元度の調節のために炉内の酸素ポ
テンシャルが直接測定できないので、溶鉱炉から排出す
る鉱滓中の酸素ポテンシャルを測定し、この酸素ポテン
シャルの値が鉱滓中の即鉛含有椴と強い相関関係を有す
ることに着目して、その値を制御因子として溶鉱炉装入
物中のＣ／Ｚｎの値を変化させて溶鉱炉内の還元度を調
節することを目的とするものである。

このＩｉＩ的を達成するために本発明は亜鉛・鉛を同時
に製錬するＩＳＰＳ武力溶鉱炉の出湯の度に、出／ｊ７
５開始から出湯路ｒ迄の間の予め定めた時間にす］出す
る鉱滓中の酸素ポテンシャルをｌ１Ｉ１１定し、この値
を目標値と比較してその差が予め定めた言１容範囲外に
なることが、予め定めた回数続いたときに溶鉱炉装入物
中のＣ／Ｚｎの値を予め定めた値ずつ変動させることに
よって溶鉱炉内の還元度を適１１′、に保つようにした
ものである。

発明者等は溶鋼中の酸素量の測定に近年用いられるよう
になった安定化ジルコニアを固体型）Ｗ質として用いた
酸素濃淡電池を内蔵した酸素プローブを用いて亜鉛・鉛
溶鉱炉から排出する鉱滓中の酸素ポテンシャルを測定し
、同時にその鉱滓のザシブルを採取して、含有する亜鉛
の分析値を求めて対比したところ両者の間に非常に強い
相関があることを見出し、この酸素ポテンシャルの値を
目標値の前後に保つように溶鉱炉装入物中の０７’　Ｚ
　ｎを一宇の標準に従って増減することによって溶鉱炉
内の還元雰囲気を適正に保つことのできることを見出し
た。

以下本発明の詳細な説明する。

近時安定化ジルコニア等を固体型ｊ・イ質として用いた
酸素濃淡電池によって溶融金属を始めと→−る各神融体
中の酸素を定−：Ｙ（することが行なわれるようになり
、このような酸素濃淡電池を内蔵した測定プローブが酸
素プローブとして市販されている。

安定化ジルコニアＺｒＯ・ＯａＯを固体型１イ質として
、これを挾んで標ヘヘ極の化学ポテンシャルをμ０′、
測定極の酸素の化学ポテンシャルをμ０〃として酸素濃
淡電池を構成し、この電池を融体中に浸漬したときに得
られる起電力Ｅは 但しＦ、ファラデ一定数 ｔｊ、ｏｎｉ固体電解質中のイオン輸率（１）式のｔ　
ｉｏｎの値が／に近似てきるので（１）式はＥ　−（μ
ｏ〃−μＯ’）　／＜’Ｆ　＝　・１２）となる。

また酸素の化学ポテンシャルμ０　と酸素分圧ｐ０２と
の間には ／ｊｏ　　＝　７４０°−１−ＲＴｌｎｐｏ　　＋＋　
・１３１の関係がある。

但しμｏ０．標準の酸素ポテンシャル Ｒ：カス常数 ′ｒ、絶対温度誰 （２）（３）式より次の（４）式が得られる。

但し ｐＯ〃：測定極の酸素分圧 ｐＯ′：標準極の　〃 そこで一方の標準極の酸素分圧ｐｏ　Ｌが既知であれば
、他の測定極の酸素分圧ｐＯ〃は融体の温度Ｔと起電力
Ｅが測定できれば計算によって求めることができる。

今−例として０ｒ−ＯｒＯを標準極として用いた３ 場合の標準極の酸素分圧ｐｏ　Ｊを８１算するｇこの標
準極では次の（５）式が成立している。

４／　３０ｒ　十〇　　＝２／３０ｒ　Ｏ＝　・・（５
）２　　　　　　　　　　　　２　３ （５）式の反応自由エネルギー△Ｇ０はΔＧ０＝−／ｇ
Ｏ，３乙７−ト　４０．９Ｔ　　・・　　・　（６）上
記（５）の式の標準自由エネルギーΔＧ０はイ１１シα
。ｒｏ　　’α。１は夫々／であるので（７）式はＶ（
式のようになる。

ΔＧ０＝−ＲＴｌｎｐｏ　”−Ｊ（Ｔｌｎｐｏ　’−タ
、３７３Ｔｌｏｇ２ ｐ○′　・・（８） １４、　Ｌ、　　Ｒ＝　／、　９ｇ乙３　ｃａ、ｌ／ｍ
ｏｌ　・０Ｋｌｎｐｏ　’＝２．３０３　ｌｏｇｐｏ　
’今この酸素プローブを炉断面積／！；、３　ｍ２、内
容債約、２００ｍ３の！■１）　　鉛溶鉱炉の出湯中の
排出する鉱滓中に浸清して、 Ｅ　＝　０．’、’／、２　　Ｖ （６）式及び（８）式にＴ　＝　／２３Ｉ　Ｃ＝　／汐
２’７０Ｋを代入して一／ｇＯ，３乙７　＋グ０．９　
　Ｘ　／３．２’！　　＝　　’１．３７３　　Ｘ、／
、Ｌ！４’　　／！ｏｇｐｏ　　’ｌｏｇ　ｐｏ　　’
＝　　−／乙、９３（／１）式にＦ　＝　、２３０乙乙
ｃ　ａｌ／　ｖ・ｍｏｌ　　（７アラデー常数）Ｒ＝　
／、９ｇ乙３　ａａｉ／ｍｏｌｘ　ｏＫ（カス常数）及
びＴ　＝　７！；、２１１０Ｋを代入すると（４）式に
先に＊めたｐｏ　＋の値及びＥの値を代入する故にｌｏ
ｇｐｏ／／　＝　−／／、’１ｇこれによって溶融物中
のｆｆ＆に分圧が求められた。

この測定温度における測定極の酸素ポテンシャルμ０〃
は μｏ〃＝　ＲＴｌｎ　ｐｏｒｔ　＝　’１．３７３　Ｔ
　ｌｏｇｐｏｕに前記ｌｏｇｐＯ〃の値を代入して求め
るしとかできる。

μ○〃−り、　５７５　Ｘ　／３．２りＸ（−／／、グ
ｇ）＝−ｇｏ、ｏグーＫｃａｌ／ｍｏｌ このような測定を多数行なって鉱滓中の酸素ポテンシャ
ルを計算し、且つ同時に採取した鉱滓の試別から亜鉛の
化学分析値を求めて対比すると、図に示すような強い相
関関係が認められた。

図において酸素ポテンシャルと鉱滓中の亜鉛％とのｌｉ
ｔには Ｚｎ％＝／／１７θ３　＋／、７１／、７　μｏ　　　
　（／７）の回帰式が成りｖｆつ。

そこでこの酸素ポテンシャルの値を［］標値の前後の一
定範囲内になるように鉱滓中の亜鉛分析値を尺度とする
溶鉱炉装入物のＣ／ｚｎの増減に代えた尺度とすれば従
来より極めて速やかな溶鉱炉内の還元雰囲気の調節がで
きるようになる。

鉱滓の温度が極端に変動するときには鉱滓の標鴎湿度を
定めて酸素ポテンシャルの１１１Ｆ、を補正することが
望ましい場合もある。

以１；ＩＩＩ々素ポテンシャルの値を用いて亜鉛・鉛浴
グ、炉の装入物の調節Ｊｊ法について説明する。

Ｉｌｌ＜　３４）・鉛溶鉱炉内の還元度はこの溶鉱炉を
最も効率Ｊ二＜　ｔ４つ経済的に操業するために装入物
中のＺｎ　ｊｉｉに対する還元剤中のＣのボ・をｆｂ（
Ｉ御して鉱滓中の亜鉛含有ｊ（ｌかほぼ７車量％を保つ
のが良いとさねでいる。そこでこの鉱滓中のＺｎ％の１
ｊ標値に見合う着、陣中の酸素ポテンシャルを目標値と
して、出湯の度毎に鉱滓中の酸Ｍポテンシャルを測定し
た値が目標値より−Ｆ定値以上離れているときには装入
物中のＣ／　Ｚ　ｎの比率を予定の基１ｖ３に従って変
動させて酸素ポテンシャルの値が目標値に近伺くように
炉内の還元度を制御することができる。

出湯時に炉から排出される鉱滓の酸素ポテンシャルは、
出湯時間が通常−回Ωθ分前後であるが、出湯の後半か
ら終りに近付くと酸素ポテンシャルの値が急激に」１昇
し、鉱滓中のＺｎ％も急に増加する現象が認められた。

従って本発明に適用する酸素ポテンシャルの値は出湯開
始から出湯終了迄の時間の中間点より以前の測定値であ
ることが望ましいが、′出湯開始時より終りまでの間の
定められた時間に測定を行なえば中間点以降であっても
制御可能である。

測定された酸素ポテンシャルの値が目標値より予め定め
た範囲をはずれた回数が例えば、２〜３回続いたときに
溶鉱炉装入物中のＯ／Ｚｎの値を例えばＯ，Ｏ，２ずつ
変動させるなどして、その後の結果を見て更に変動を加
えてｔテくようにすることが好ましく、また酸素ポテン
シャルの値か１ｊ標値よりＦめ定めたｔｐ＋４１Ｊ１ｉ
より大幅にはずれた場合にはＩｌｌちにＣ／Ｚｎの値を
変更するなど、これらの許容範囲、回数、Ｃ／　Ｚ　ｎ
の変更１１′雇などは、そのときの装入物の条件や、操
業度などの９２囚を考慮して適当に選定することができ
る。

以下実施例について述べる。

実施例／ 産出鉱滓中の酸素ポテンシャルの目標値を−ｇｏ、λＫ
ｃａ７ｓ許容幅を０．夕Ｋｃａ／！とし、三面続けて許
容ｉ叱門外になったとき装入物中のＣ／Ｚｎ比を。、ｏ
、２変動させるように定めてあった。出湯の度毎に出湯
時間中の［１１１半で酸素プローブにより前床がら排出
する鉱滓中の酸素ポテンシャルを求めたところ、−７９
，，２、−７ｇ、乙、−７９，’ｌ　Ｋｃａｌと三面連
続して許容幅から外れた。このときの夫々の鉱滓中のＺ
ｎ％はｇ、３　、１０．０　、ｇ、、２であった。それ
までは焼結塊中のＺｎ　’ｌ／、、３屯雫％、コークス
中の固定炭素ｇｇ重ｂ４％、コークス装入り獄／ｌ／パ
ケットに対しＣ／ＺｎＯ０７３としていたので焼結塊の
装入Ｈ；Ω、９２　ｔ　／パケットであったが、Ｃ／Ｚ
ｎをそれ以降０．０２減らして０．７／としコークス／
１／パケツトの装入量に対し焼結塊は３、Ｏｔ／バケッ
トとした。その後の出湯時の酸素ポテンシャルは−７９
，３、−７９，６、ｇＯ，０Ｋｃａ１．となり初めの三
回はまだ８１容幅より外れていたが、その後は許容範囲
に収まるようになった。このときの鉱滓中のＺｎ分析値
は夫々ｇ、夕、ｇｏ、７．０％となった。

実施例λ 産出鉱滓中の酸素ボテンシャルの目標値、許容幅、装入
物のｃ　／　ｚ　ｎの変更基準を実施例／と同様に定め
てあった。出湯の度毎に出湯時間中の前半で求めた酸素
ポテンシャルは−ｇ／、０　、’　−ｇ／、３　％−ｇ
／、２　Ｋｃａｊと三面連続して目標の許容範囲から下
方にはずれた。このときの夫々の鉱滓中のＺｎ％は訊５
　Ｘ’１．ｇ　、　！；、３であった。それまでは焼結
塊中のＺｎｑ３．３重量％、コークス中の固定炭素ｇｇ
型重量、コークス装入量／　１　／パケットに対しＯ／
　Ｚ　ｎ　０．７３としていたので焼結塊の装入量λ、
７θｔ／パケットであったが、Ｃ／Ｚｎをそれ以降０．
０．２減らして０．７３とし、コークス／１／パケツト
の装入量に対して焼結塊の装入ｆ１ｔはλ、７？ｔ／バ
ケットとした。その後の出湯時の１１り素ホ゛テンシャ
ルは−ｇ／、０　、−　ｇＯ，乙、−ｇＯ，，２Ｋ　ｃ
ａｂとなり、初めの一回はまだ許容範囲を外れていたが
その後は許容範囲に収まるようになった。このときの夫
々の舖、原生のＺｎ％は３．ｌｌ。

左、ｑ、？、、ｉとなった。

実施例３ 酸素ポテンシャルの目標値、許容幅、変更基準を実施例
／と同様とし、装入物中のＯ／’　Ｚ　ｎを０，７にで
操業していた。鉱滓中の酸素ポテンシャルを求めたとこ
ろ−ｇｏ、ｏ、−７９，６、−７９，９Ｋｃａ７の値が
イ（Ｊられ、三回「（が許容範囲を外れたがその後許容
１１・Ｉ！囲に収まっているのでＣ／Ｚｎはそのま＼で
操業を続けた。このときの鉱滓中のＺｎ％は夫々７０、
ｇ、３、乙０ｇであった。

以−Ｉ−詳＾；Ｉ１１に説明したように本発明に従い鉱
滓中の酸素ポテンシャルを測定して速やかに溶鉱炉装入
物中の０／Ｚｎの調節にフィードバックすれば、炉内の
Ｊｆ元度が制御されて排出する鉱滓中のＺｎを減少し、
コークス１↑１も減少することができるのでその続演的
効果は犬なるものがある。

なお本発明に従った還元度の調ｔｆｌ′ｊ法は溶鉱炉か
ら排出される鉱滓中の酸素ポテンシャルを測定し、　　
　”その値を鉱滓中のＺｎ含有量と対比させて回帰式を
求めれば同様の方法で炉内還元度を制御することができ
る。

また本発明で説明した亜鉛・鉛溶鉱炉において炉底にた
まった溶融船中の酸素ポテンシャルが直接連続的に測定
することができるならば、本発明と同様の思想に従って
極めて速やかに装入物のＣ／　ｚ　ｎの比の調節を行な
って炉内の還元度を調節することかできるであろう。

【図面の簡単な説明】

図は鉱滓中の亜鉛衾有量と酸素ポテンシャルとの相関図
である。 出願人　　住友金属鉱山株式会社 パ、゛、 代理人　弁理土中村勝成　リ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （ｌ　ｌ　　１１１ｉ船・３イ）溶鉱炉の出湯の度に、
   出湯開始から出湯終了迄の間の予め定めた時間の出湯鉱
   滓中の酸素ポテンシャルを測定し、その測定値と目標値
   との船がＰめ定めた許容範囲外になることが、予め定め
   た回数続いたとき、溶鉱炉装入物中のＯ／Ｚ　ｎの重阻
   比を予め定めた値ずつ変動させることを９、を徴とする
   亜鉛・鉛量時製錬溶鉱炉内の還元度量π′ｉ方法。