JPS6212294B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は、酸素含有ガス及び燃料の存在下で望
ましくは少なくとも1500℃の火炎温度にて亜硫酸
ガス及び溶融相を生成させながら、冶金中間生成
物と硫化鉱と鉱石濃縮物との少なくとも１種を処
理する方法に関する。 冶金中間生成物、硫化鉱及び／又は鉱石濃縮物
の処理に関しては、自然発生的に進行されるので
はなく、特に溶融可能成分を溶融相に変化させる
ために燃料の添加を必要とする多くの方法が知ら
れている。かかる方法は例えば反射床炉、短筒炉
及び回転炉において行なわれている。いわゆるフ
ラツシユ溶融法及び反射溶融法は特に興味のある
方法である。これらの方法では、鉱石中に多少含
有されている融剤を供給原料に添加し、燃料を添
加して燃焼させることにより、例えば銅マツト等
の濃縮物が得られるが、これは原料の性質に依存
して異なつた量の硫化ニツケル、硫化亜鉛及び硫
化鉛を含有している〔チユーリツヒ、ビエナのビ
ブリオグラフイツシエ・インシユテイテユート・
マンハイム発行「マイヤーズ・レキシコン・デ
ア・テクニク・ウント・デア・エクサクテン・ナ
トウアビツセンシヤフテン（Meyers Lexikon
der Technik und der exakten
Naturwissenschaften）」第３巻、第2308頁；ミ
ユンヒエンのカール・ハンザー・フエアラーク発
行（1973年）ビンナツカー及びキユフラー編「ヒ
エミツシエ・テクノロジー（Chemische
Technologie）」第６巻、第228／229頁参照〕。 しかし、上述の方法の欠点は、原料の性状によ
つて、所望の反応温度を得る上で時としてかなり
の量の燃料を添加する必要があることであり、従
つて特殊な場合にはこうした方法は経済的に実施
できないことがある。 本発明の目的は、特に燃料費が節減され、簡単
でしかも通常の装置で実施され得る冶金中間生成
物硫化鉱及び／又は鉱石濃縮物の処理方法を提供
することである。 この目的は本発明の方法によつて達成される。
即ち、本発明は、冒頭に記載した方法において、
無機成分を85重量％以下含有する酸スラツジで前
記燃料の少なくとも一部分を置換することを特徴
とする方法により達成される。 酸スラツジは特に、硫酸による鉱油の精製の際
に得られる廃棄物である。こうした酸スラツジの
処理は非常に困難である。酸スラツジを熱分解に
よつて分解コークス及び亜硫酸ガスに変える方法
（ドイツ連邦共和国特許第1571664号明細書）、元
素硫黄、黄鉄鉱又は他の硫黄化合物の燃焼に用い
る公知の燃焼炉で酸スラツジを燃焼させる方法
（米国特許第1459084号明細書）が知られている。
他の方法として、酸スラツジと炭素含有量の低い
廃硫酸を一諸にして処理することにより亜硫酸ガ
ス又は硫酸若しくは発煙硫酸を回収する方法（ド
イツ連邦共和国特許第960184号明細書、オースト
リア国特許第254220号明細書）等が知られてい
る。熱分解コークスの製造は別として、上記の各
方法は、酸スラツジの有機成分が不完全燃焼しか
つ無水硫酸が相当量生成するために実際には実施
されていない。 本発明の方法において酸スラツジを供する場合
にはかかる欠点は生じない。即ち、有機成分は完
全に燃焼することができる。本発明の方法におい
て保持される高火炎温度のために、無水硫酸を実
質上含まない生成ガスが得られる。 本発明は、一方では溶融相を形成し、他方では
亜硫酸ガス含有廃ガスの発生を伴なう、冶金中間
生成物、硫化鉱及び／又は鉱石濃縮物を処理する
すべての方法に適用できる。これらの方法には特
に、フラツシユ溶融又は反射溶融法、及び反射床
炉、短筒炉、回転炉で行なわれる方法が含まれ
る。 酸スラツジの供給は、高粘度液体用に設計され
た通常のバーナー、特に噴霧式バーナーにより行
なつてよい。酸スラツジは温度上昇に伴なつてコ
ークス化し易く、しかも通常の温度ではポンプ移
送しにくいため、特殊な供給装置から供給するの
が望ましい。即ちこの供給装置は、酸スラツジ用
の内管と、この内管をとりまく水等の温度調節媒
体用の内側環状通路と、噴霧媒体用の外側環状通
路とからなるヤリ状の供給装置（ランス）であ
る。バーナーチツプの温度を調節することによ
り、かかる部分の腐食を明らかに減少させること
ができる。環状マニホールドに設置した複数又は
多数のヤリ状の供給装置を使用することが望まし
い。 酸スラツジの供給量は、流量計又は圧力計を接
続した速度調節ギヤーポンプで調節するのが好ま
しい。この場合、フイードバツク制御システムを
設置することができる。 燃料の少くとも一部分と置換されるのに必要な
酸スラツジ量は両物質の発熱量を考慮して選定す
ることを要する。例えば、重油40100KJ／Kgの発
熱量を有し、また50重量％の硫酸及び50重量％の
炭化水素からなる酸スラツジは18800KJ／Kgの発
熱量を有する。酸スラツジについては実際に有効
な発熱量を示す。即ち、硫黄化合物を分解するに
必要な熱量は差引いてある。従つて、重油の１重
量単位は酸スラツジの2.13重量単位に相当し、こ
うした割合で重油を置換する必要がある。かかる
比率は、スラツジ中の硫酸含有量が増加して炭素
含有量が減少すると増大し、硫酸含有量が減少し
て炭素含有量が増加すると減少する。第１図は、
酸スラツジの硫酸含有量による酸スラツジの発熱
量をMJ／Kg（メガジユール／キログラム）で示
すものである。この図において曲線に巾があるの
は、個々の酸スラツジの性状の差異のためであ
り、特に硫酸の他に分解のための熱消費を必要と
する有機硫黄化合物の含有量が異なるためであ
る。 燃料油又は上述の性状の酸スラツジと空気との
化学量論的燃焼では、理論燃焼温度各々2100℃
（燃料油）又は1900℃（酸スラツジ）となる。酸
スラツジの燃焼により生成する廃ガスは、燃料油
の燃焼により生成する廃ガスよりも亜硫酸ガス及
び水蒸気の分圧が高く、従つて放熱度が増大して
火炎温度を低下させ、供給原料と火炎との間の熱
移動（伝熱）が減少させることになる。 燃料を特に炭化水素含有量の少ない酸スラツジ
で置換した場合、廃ガスは10分の数％増加する。
燃料のみを使用する場合に、廃ガスの処理システ
ムが全能力に至る迄使用されている従来の装置に
おいては、冶金中間生成物、硫化鉱及び／又は鉱
石濃縮物を一定量で供給するときには廃ガス処理
能力以上となり、廃ガスを処理することができな
い。これは、原料供給量を減らすことにより是正
できる。 こうした欠点を回避するため、燃料を置換しな
い状態より廃ガス量が多くならないように、供給
する酸素含有燃焼用ガス中の酸素含有量を置換さ
れる酸スラツジの量に応じて調節することが本発
明の好ましい特徴である。酸スラツジの燃焼に使
用する燃焼用気体（酸化性流体）中の酸素含有量
を次式(1)によつて選定すれば、一定量の廃ガスを
得ることができる。 この式(1)における諸記号は次の事項を意味す
る： Ｘ：酸スラツジの燃焼に使用する燃焼用流体中の
酸素含有量〔m³O₂／m³流体〕 MO₂：酸スラツジの燃焼用酸素必要量〔m³O₂／
Kg酸スラツジ〕 Ｍ_A：純酸素で酸スラツジを燃焼させて生成する
廃ガス量〔m³／Kg酸スラツジ〕 Ｈ_uS：分解熱を考慮した酸スラツジの実際の真
（低）発熱量〔KJ／Kg酸スラツジ〕 Ｈ_uB：従来用いた燃料の真（低）発熱量〔KJ／
Kg燃料〕 Ｓ_MA：従来用いた燃料の燃焼により生成する廃ガ
ス量〔m³／Kg燃料〕 （但、m³は常に標準状態における容量を示す） 40100KJ／Kgの発熱量を有する重油の燃焼の際
には11.3m³／Kg（燃料）の廃ガスが生成するが、
個々の酸スラツジの純酸素による燃焼で得られる
廃ガス量及びその燃焼に必要な酸素量並びに（も
し第１図の値が十分正確でないと思われる場合に
は）その発熱量は予備テストによつて設定しなけ
ればならない。 以下、第１図〜第３図に付いて本発明を実施例
に基いて例示的ではあるが更に詳細に説明する。 第１図は、本願明細書の一般的記述において既
に述べた如く、酸スラツジの硫酸含有量に対する
発熱量（KJ／Kg）の関係を示す。曲線の広がり
は、個々の酸スラツジの異なつた性質、特に硫酸
の他に分解熱を必要とする有機化合物の含有量の
相違によるものである。この図により、85重量％
を越える無機成分を含有する酸スラツジは実質的
に発熱量はなく、本発明の方法には使用できない
ことが示される。 第２図及び第３図は酸スラツジを供給するのに
適したヤリ状の供給ランスを示す。これは、酸ス
ラツジ用の内管１、これをとりまく温度調節用内
側環状通路２及び噴霧媒体用外側環状通路３から
なつている。内管１の直径は詰りを避けるために
十分な大きさとする。内管１の出口横断面４は、
酸スラツジの噴出が10ｍ／secまでの速度で行な
えるようになつている。温度調節媒体用内側環状
通路２は連続した仕切５によつて往路と復路とに
区分されている。温度を30〜80℃に調節した場
合、一方では酸スラツジを十分にポンプ移送する
ことができ、他方コーキング（コークス化）及び
供給ランスの材質の腐食を回避することができ
る。 外側環状通路３には噴霧媒体としての圧縮空気
又は水蒸気を供給するのが好ましい。噴霧媒体の
出口には酸スラツジへ指向した環状の穴６が設け
られ、噴霧媒体の噴出速度はほぼ音速にまで達す
ることができる。穴６はまたラバル（Laval）ノ
ズルから成つていてもよく、これにより噴霧媒体
を超音速で噴出させることができる。 次に、本実施例の具体例を述べる。 銅濃縮物を50t／ｈの割合で処理する能力のあ
るフラツシユ溶融炉を従来のように操作した。即
ち、シヤフトに設置した多数のバーナーにより
750Kg／ｈの重油を、炉の下部に設置した多数の
バーナーにより1350Kg／ｈの重油を供給すること
により、合計2100Kg／ｈの重油を用いて操作し
た。 他方、本発明の方法に基いて、500Kg／ｈの重
油を1600Kg／ｈの酸スラツジで置換えた。従つて
この炉には、 1600Kg／ｈ重油 1600Kg／ｈ酸スラツジ を供給した。 重油のうち620Kg／ｈはシヤフト部のバーナー
により、また980Kg／ｈは炉の下部のバーナーに
より供給した。酸スラツジは第２図及び第３図に
示した如き２つの供給ランスにより供給した。こ
の際、酸スラツジの400Kg／ｈはシヤフト部に、
1200Kg／ｈは炉の下部に供給した。温度調節用環
状通路２は水により50℃の温度に保持した。噴霧
流体としては、空気―酸素混合物を使用し、酸ス
ラツジ１Kg当り0.5m³の割合及び圧力４バールで
供給した。 発熱量は、 酸スラツジ：13.6MJ／Kg 重 油：40.6MJ／Kg であつた。 フラツシユ溶融炉の下部における操作状態は定
量的によく確認でき、明確に比較できるので、次
表にその比較値を掲げる。

【表】 本発明による方法に関する上記表には、重油燃
焼のため及び酸スラツジ燃焼のために供給される
全空気量を記載した。この空気量は、重油の燃焼
に対しては重油単独の燃焼の場合の値から減少し
た重油の量を考慮して適当に計算し、また酸スラ
ツジの燃焼に対しては前述のＸに関する式(1)に次
の値を代入することによつて得られる。 MO₂＝1.0（m³／Kg） Ｍ_A＝1.66（m³／Kg） Ｈ_uS＝13.6（MJ／Kg） Ｈ_uB＝40.6（MJ／Kg） Ｓ_MA＝14.4（m³／Kg） 以上から、酸スラツジの燃焼に用いる燃焼用酸
化性流体の酸素含有量は24.1容量％（Ｘ＝0.241
に対応）となる。この値は、重油及び30％の過剰
空気（空気指数λ＝1.3：理論的に必要な酸素の
1.3倍に相当）のみでの燃焼による従来の操作条
件に基いて確認された。 特に、理論燃焼温度、エネルギー入力量（入力
熱量）当りの個々の廃ガス量の比較（上記表の最
下段参照）から、本実施例の操作条件は重油のみ
を燃焼させた場合の条件と本質的に変らず、かな
りの重油を酸スラツジで置換してもフラツシユ溶
融炉の操作を支障なく行ない得ることが明らかで
ある。 また、フラツシユ溶融炉のシヤフト部の操作の
場合と本方法の場合とでは、生成した全水蒸気量
は共に銅濃縮物１トン当り0.85トンである。これ
は、本発明の本法が従来法に比べて何ら不利な相
違点を有していないことを示している。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明を説明するためのものであつて、
第１図は酸スラツジの硫酸含有量による酸スラツ
ジの発熱量変化を示すグラフ、第２図は酸スラツ
ジ噴出用供給ランスの縦断面図、第３図は同ラン
スの横断面図である。 なお図面に用いられている符号において、１…
…内部供給管、２，３……環状通路、５……仕切
である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 酸素含有ガス及び燃料の存在下で亜硫酸ガス
   及び溶融相を生成させながら、冶金中間生成物と
   硫化鉱と鉱石濃縮物との少なくとも１種を処理す
   る方法において、無機成分を85重量％以下含有す
   る酸スラツジで前記燃料の少なくとも一部分を置
   換することを特徴とする方法。 ２ 少なくとも1500℃の火炎温度下で処理し、酸
   スラツジとして硫酸スラツジを使用する、特許請
   求の範囲の第１項に記載した方法。 ３ 燃料の少なくとも一部分と置換される酸スラ
   ツジを、酸スラツジ用内部供給管とこの供給管を
   とりまく温度調節媒体用内側環状通路と噴霧媒体
   用外側環状通路とからなる供給ランスにより供給
   する、特許請求の範囲の第１項又は第２項に記載
   の方法。 ４ 燃料の少なくとも一部分を置換しない状態よ
   り廃ガス量が多くならないように、供給する酸素
   含有ガス中の酸素含有量を置換される酸スラツジ
   の量に応じて選定する、特許請求の範囲の第１項
   〜第３項のいずれか１項に記載の方法。