JP2002275554A

JP2002275554A - 転炉保温方法

Info

Publication number: JP2002275554A
Application number: JP2001070901A
Authority: JP
Inventors: Koji Noda; 晃次乃田; Takeshi Ochi; 武越智; Nobuyuki Furui; 伸幸古井; Akira Yamashita; 山下　　明; Kimihiro Shimokawa; 公博下川
Original assignee: Mitsui Mining and Smelting Co Ltd
Current assignee: Mitsui Mining and Smelting Co Ltd
Priority date: 2001-03-13
Filing date: 2001-03-13
Publication date: 2002-09-25

Abstract

(57)【要約】【課題】操業中断時の転炉保温をより有利に行いう
る転炉保温方法を提供する。【解決手段】操業の中断時に転炉１内で固体燃料を燃
焼させ、またはさらに羽口３から転炉内に液体あるいは
ガス燃料火炎７を吹き込む方法、あるいはさらに、炉口
２を炉蓋５で覆う方法である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、転炉保温方法に関
する。

【０００２】

【従来の技術】転炉を用いて銅湯を溶製する溶製操業に
おいては、自溶炉等のマット溶錬炉で産出した(Cu,Fe)S
を主成分とするマット（「かわ」ともいう；銅品位63〜
65％程度）とSiO2を主成分とする珪酸鉱を、図４に示す
ような例えばピアス・スミス型の周方向傾転可能な円筒
横型の転炉１の炉口２（原料等の装入および炉内反応生
成物等の抽出などのための通路穴。装入口または仕事口
ともいう。）から炉内に装入し、かつ炉体下部に配列さ
れたノズルからなる羽口３から空気または酸素富化空気
10を吹き込み、造かん期、次いで造銅期（製銅期ともい
う。）を経て、銅湯（「かね」ともいう；銅品位99％程
度）を溶製する。

【０００３】造かん期においては、主として、式(1) ：
2(Cu,Fe)S ＋2O₂＋SiO₂→Cu₂S＋2FeO・SiO₂＋SO₂の反
応が促進され、Cu₂S主体の白かわの溶体と、2FeO・SiO2
主体のスラグ（「かん」または「からみ」ともいう）
と、亜硫酸ガス（SO₂）とが生成し、所定の反応が終わ
ったところで空気等の送風が止められる。白かわは炉内
に留置されて次工程の造銅期の原料になる。白かわより
も小比重で白かわ湯面上に浮くスラグは適宜転炉１を傾
転させて炉口２から炉外に排出される。操業中すなわち
送風中に発生する亜硫酸ガスは炉口２を覆うように設け
たフード４から炉外に排出され、その途中で顕熱を転炉
廃熱ボイラ30等に回収されながら硫酸工場に送られる。
なお、転炉１の傾転時にはフード４の前面可動フード4A
が引き上げられて炉口２が開放される。

【０００４】造銅期においては、主として、式(2) ：Cu
₂S＋O₂→Cu＋SO₂の反応が促進され、実質的にCuからな
る銅湯Ａと亜硫酸ガスとが生成する。なお、これ以外に
銅湯よりも高融点小比重のFe₃O₄主体で銅分を含有する
残存物Ｂが少量生成し、銅湯面上に浮遊する。銅湯は造
銅期終了後にレードルを介して次工程の精製炉に移さ
れ、さらに高い銅品位（99.4％程度）の粗銅に精製され
る。残存物は、銅湯排出の際炉内に残し、新しく装入し
たマットに対する造かん期で処理される。亜硫酸ガスは
造かん期同様にフード４から排出される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】銅湯溶製用の転炉で
は、転炉工程およびその前後工程であるマット溶錬炉工
程、精製炉工程、硫酸製造工程等における操業調整およ
び設備トラブルならびにその修復工事等のため溶製（操
業）を中断する場合がある。操業中断が緊急で短時間の
場合、羽口からの酸素含有気体の供給が停止され、その
ままにしておくと、炉内の銅湯、マット等の溶体の温度
が適正反応温度未満に低下して操業再開に支障をきた
す。また、中断が長期間にわたる場合は、転炉廃熱ボイ
ラや硫酸工場等に支障がない限り、造銅期まで終えて銅
湯を転炉から排出し、炉内を空の状態にしておくが、そ
のままでは炉内温度低下のために次の造かん期において
スラグの生成反応がスムースに行われない等の支障をき
たす。また残存物が炉内レンガに固着して炉内容積が減
少することにもなる。

【０００６】そこで、休風中の転炉において、マット、
銅湯等の溶体の出し入れ期間を除く転炉操業の中断中に
羽口からバーナーを用いて灯油等の液体あるいはガス燃
料火炎を吹き込んで空になった炉内あるいは残留する溶
体を保温することが行われている。この液体あるいはガ
ス燃料火炎吹き込みによる転炉保温方法は有効である
が、長時間にわたる保温の場合には、・炉内温度の低下
が避けられない、・炉内に溶体がある場合、羽口への溶
体の逆流防止のため羽口位置を高くしなければならず、
羽口へのバーナのセットは作業の安全上好ましくない、
という問題があった。

【０００７】そこで、本発明は、比較的長時間の操業中
断時の転炉保温をより有利に行いうる転炉保温方法を提
供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】前記目的は、以下の点を
要旨とする本発明によって達成された。（１）転炉を用いて銅湯を溶製する操業の中断時に転炉
内で固体燃料を燃焼させることを特徴とする転炉保温方
法。（２）転炉を用いて銅湯を溶製する操業の中断時に転炉
内で固体燃料を燃焼させるとともに羽口から転炉内に液
体あるいはガス燃料火炎を吹き込むことを特徴とする転
炉保温方法。

【０００９】（３）転炉を用いて銅湯を溶製する操業の
中断時に転炉内で固体燃料を燃焼させるとともに転炉の
炉口を炉蓋で覆うことを特徴とする転炉保温方法。（４）転炉を用いて銅湯を溶製する操業の中断時に転炉
内で固体燃料を燃焼させるとともに羽口から転炉内に液
体あるいはガス燃料火炎を吹き込み、かつ転炉の炉口を
炉蓋で覆うことを特徴とする転炉保温方法。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明では、操業の中断時に転炉
内で固体燃料（薪等の木材を除く）を燃焼させ、あるい
はさらに羽口から転炉内に液体あるいはガス燃料火炎を
吹き込む方法、または、操業の中断時に固体燃料を燃焼
させるとともに羽口から転炉内に液体あるいはガス燃料
火炎を吹き込み、かつ転炉の炉口を炉蓋で覆う方法がと
られる。

【００１１】コークスや石炭等の炭素を主成分とする固
体燃料を転炉内に装入するとこれらは、炉内に溶体があ
ればその表面を浮遊して覆い、また炉内に溶体が無い場
合でも炉内中央付近の耐火物表面を覆って炉口からの熱
放散を防止するとともに該表面を加熱して、炉内溶体あ
るいは炉内耐火物の温度低下を防止する。固体燃料とし
ては、水分が15質量％以下のコークスあるいは石炭が、
炉内での水蒸気爆発の危険性がなく取扱いが容易で、し
かも安価であり、好ましい。

【００１２】これらの固体燃料は、珪酸鉱等を炉内に装
入するシュート等を利用して炉口から装入してもよい
し、あるいは装入ボートに積載し、天井クレーンを用い
て炉口から全量を一度に炉内に装入してもよい。また羽
口から微粉状の固体燃料を吹き込むことも可能である。
固体燃料は液体あるいはガス燃料に比較して燃焼速度が
遅いので、転炉操業の中断状態が１時間以上、特に３時
間以上続く場合に使用するのが好ましい。固体燃料の使
用にあたっては、中断時間内に燃え尽きるように装入量
を調整することが肝要である。というのは、固体燃料は
比重が小さいために炉内に多量の固体燃料が残ったまま
送風を開始すると赤熱した未燃焼固体燃料が炉外に吹き
出し、転炉周辺設備の火災の原因となったり、転炉廃熱
ボイラ内等の煙灰に着火して操業の支障となる等の問題
を引き起こすからである。例えば発熱量約8500kcal／k
g、揮発分９〜12％、灰分0.1 〜0.3 ％、水分８％のオ
イルコークス500 kgを炉内に装入した場合、燃え尽きる
のに約５〜10時間かかる。

【００１３】これらの固体燃料の粒径は、炉口から装入
する場合、あまり細かいと炉口からの上昇気流により装
入時に炉外へ飛散する割合が多くなるので、篩分けして
粒径0.5mm 以上の質量比率が90％以上の固体燃料を使う
ことが好ましい。さらに好ましくは、篩分けして粒径３
〜70mmの範囲にある固体燃料の割合が質量比率で90％以
上であるものがよい。粒径が100mm を超えると溶体等の
被覆効果が低下し、燃焼速度もさらに遅くなり好ましく
ない。

【００１４】なお、羽口からのバーナを用いた３mm未満
の微粉炭等の吹き込みは、その燃焼速度が遅いために炉
内で完全燃焼せず、炉外に出てアフタバーンする割合が
多くなる。また、固体燃料は、前述のように燃焼速度が
遅いため、保温効果を上げるためには同時に羽口から液
体あるいはガス燃料の火炎を吹き込むことが好ましい。

【００１５】この保温効果をさらに確実なものにするた
めには、炉口に炉蓋を被せることが好ましい。この炉蓋
被着により炉口からの熱放散が有効に抑制されて炉内保
温力が増強される。前記液体燃料としては、取り扱い性
がよく、炉蓋をしても燃焼効率のよい灯油、Ａ重油等が
好ましく用いうる。また、前記ガス燃料としては、液体
燃料と同じく取り扱い性がよく、燃焼効率のよい液化石
油ガス、プロパン、ブタン、プロパンとブタンの混合ガ
ス、アンモニアガス等が好ましく用いうる。

【００１６】なお、炉修後の転炉内で固体燃料を燃焼さ
せるとともに炉口を炉蓋で覆って、転炉内の耐火物を効
率的に加熱・昇温することもできる。また、炉修後の転
炉内で固体燃料および、液体燃料あるいはガス燃料の
うちの少なくとも一つを燃焼させるとともに炉口を炉蓋
で覆って、転炉内の耐火物を効率的に加熱・昇温するこ
ともできる。

【００１７】炉蓋は、炉口の開口部全体を被覆可能な寸
法のものが好ましく、その形状は特に限定されないが、
製作容易性や着脱容易性などの観点から可及的単純な形
状、例えば図３に示すような、転炉の外面形状に倣う内
面形状を有する円筒壁の一部を切り取ったような形状が
望ましい。また、炉蓋５は、強度、耐熱性などの観点か
ら、鋼材と耐火物との複合体で形成されるのが好まし
く、例えば図３のような、鋼製枠5A内に不定形耐火物5B
を施工して形成したものが好適である。鋼製枠5A内には
不定形耐火物5Bを支持するためのアンカーが設けられて
いるのが好ましい。炉蓋５は不定形耐火物5Bを炉内側に
向かせて炉口２に設置する。また、炉蓋５は適宜図３に
示すような装着位置ずれあるいは転炉傾転時の炉口から
の外れ防止用の支柱51や燃焼排ガス逃がし用の排煙口52
を設けたものが好ましい。かかる支柱を有する炉蓋であ
れば、例えば転炉内に溶体が入っている場合において、
炉口面が水平より大きく傾いていても、これを炉口に被
せたまま転炉を傾転させることができ、操業の自由度を
損なうことがない。

【００１８】前記炉蓋の炉口への着脱は、天井クレーン
を用いて行うことも可能ではあるが、汎用であるため緊
急の場合に即座の使用が難しい場合がある。また、天井
クレーンで吊った炉蓋は炉口との位置合わせが困難で天
井クレーン運転手に大きな負担がかかる。このような難
点があるので、別途専用の着脱装置を用いることが好ま
しい。かかる着脱装置としては、例えば図１〜図２に示
すようなもの、すなわち、銅湯溶製用転炉１の炉口２に
着脱可能に被さる炉蓋５と、該炉蓋５を昇降可能に保持
して定位置の炉口２に着脱する炉蓋着脱機６とを有する
転炉炉蓋装置が好適である。この装置によれば炉蓋の着
脱を自動化できて、天井クレーン運転手の負担等を軽減
することができる。

【００１９】本例の炉蓋着脱機６は、炉蓋５を吊持する
ワイヤ6Dと、該ワイヤ6Dを案内する滑車6Cと、前記ワイ
ヤ6Dを繰り出しあるいは繰り入れる繰入出機6Bと、前記
滑車6Cおよび前記繰入出機6Bを支持するアーム6Aと、該
アーム6Aを支持して定位置の炉口２直上位置からその斜
め上方の待機位置までの間を90°回転させる回転支軸6E
とを有する。なお、繰入出機6Bの繰入出動作と回転支軸
6Eのアーム6A回転動作とはそれぞれモータ（図示省略）
で駆動され、該モータはボタン操作により運転される。

【００２０】この転炉炉蓋装置６は例えば以下のように
運転される。１）操業中断（あるいは停止）時に前面可動フード４が
退いた後、保温時間に応じて、天井クレーンを用いてコ
ークスを炉口から炉内に装入する。２）炉蓋をするための定位置にくるように転炉の傾転角
度を調整する。通常、定位置の炉口の面と地面とのなす
角度が水平ないし炉口の面が溶体排出側（反羽口側）に
約50°傾いた角度の間から選択される所定の位置であ
る。なお、炉口が定位置より前後に例えば15°程度角度
がずれていても炉蓋は被せることができる。

【００２１】３）アーム6Aを下方に90°回転させて水平
になる位置に倒す。これにより炉蓋５が転炉１の斜め上
方の待機位置から定位置の炉口２の鉛直上方の位置に運
ばれる。炉蓋５の姿勢は水平であっても多少傾いていて
もよい。炉蓋と炉口の面とが平行の関係になくても、ワ
イヤを弛ませれば、炉蓋は炉口に被さるからである。４）ワイヤ6Dを繰り出す。これにより炉蓋５が下降して
炉口２に被さる。

【００２２】５）炉内に溶体が無い場合には、バーナを
羽口から差し込み易い角度に転炉を傾転させる。操業中
断中はこの状態を保つ。なお、燃焼排ガスは、排煙口52
から排出される。６）操業再開前に転炉を傾転させて炉口を所定の定位置
に戻し、ワイヤ6Dを繰り入れて炉蓋５を上昇させアーム
6Aに引き寄せて固定する。

【００２３】７）アーム6Aを上方に90°回転させて炉蓋
５を待機位置に戻す。このように、本発明の転炉炉蓋装
置によれば、炉口への炉蓋着脱作業を極めて容易に行う
ことができる。ところで、本例ではアームの回転角度を
90°とし、また、回転方向を上下方向（鉛直面内での回
転）としたが、本発明はこれに限られず、回転の角度や
方向などは場合場合に応じて適宜に設定すればよい。

【００２４】なお、回転方向が上下方向の場合、回転角
度は60〜120 °の範囲がよい。回転角度が60°より小さ
いと、マットを炉口から炉内に装入するレードルと干渉
するので好ましくなく、一方、120 °より大きいと、炉
蓋を被せるまでに時間がかかりすぎ、また公害対策とし
て設置されている亜硫酸ガスの漏れをシールするフード
の側面と干渉するので、好ましくない。

【００２５】また、炉内に溶体が入っている場合、羽口
が溶体に浸らないように炉口が定位置より溶体排出側
（反羽口側）にずれた位置で保温することもあるが、こ
の場合は、図２に示すように炉蓋５の羽口側に付けた支
柱51により安定して炉口２に炉蓋５を装着することがで
きる。

【００２６】

【実施例】（実施例１）銅湯生産量210 トン／ロット
の転炉での第１造かん操業中、冷材装入後に他工程のト
ラブルにより３時間の操業中断を余儀なくされた。そこ
で本発明に従い、発熱量8500kcal/kg 、水分８％、粒度
については粒径10〜30mmの範囲にある質量比率が100 ％
であるオイルコークス300kg （３時間でほぼ燃え尽きる
量）をボートで天井クレーンを用いて炉口から炉内に全
量を一度に装入し、かつ、操業中断中ずっと羽口から灯
油50l/h ×バーナ２本の炉内吹き込みを続けることによ
り、コークスの炉内溶体被覆および燃焼熱、ならびに灯
油の燃焼熱による転炉内保温を実施した。

【００２７】その結果、操業再開後において特にトラブ
ルなく造かん期操業を行うことができ、スラグの流動性
についても特に問題はなかった。（実施例２）銅湯生産量210 トン／ロットの転炉での
造銅期操業後、他工程のトラブルにより７時間の操業中
断を余儀なくされた。そこで本発明に従い、銅湯をレー
ドルに排出後に、粒径10〜25mmの範囲にある質量比率が
100 ％であるオイルコークス500kg （７時間でほぼ燃え
尽きる量）をボートで天井クレーンを用いて炉口から炉
内に一度に装入し、炉蓋をし、かつ、操業中断中ずっと
羽口から灯油45l/h ×バーナ２本の炉内吹き込みを続け
ることにより、コークスの耐火物被覆および燃焼熱、な
らびに灯油の燃焼熱による転炉内保温を実施した。

【００２８】炉蓋による保温は図１〜図３に示した態様
で実施した。なお、この転炉の炉口開口寸法は、炉周方
向幅＝2000mm、炉長方向幅＝2700mmであったので、炉蓋
の外形寸法は、炉口開口部を余裕を持って被覆できるよ
うに、炉周方向幅＝2540mm、炉長方向幅＝2800mmとし、
また、厚さは200 mmとした。炉蓋の不定形耐火物には、
ヨータイ株式会社製のヨータイキャスコC-140-SC30を使
用した。なお、炉蓋には75mmφ×300mm 長さの支柱２本
と250mm 角の排煙口２孔を設けた。炉蓋着脱機について
は、アームおよび回転支柱を鋼材で製作し、繰入出機に
は通常のドラム巻取型のものを用いた。

【００２９】その結果、冷材量を減量調整しなくても次
バッチの造かん期操業を行うことができた。

【００３０】

【発明の効果】本発明によれば、転炉操業中断時、長時
間保温ニーズに対して固体燃料が転炉内の溶体あるいは
耐火物を覆うとともに加熱するため保温効果が高まり、
加えて転炉の炉口に炉蓋を設置することによりさらに保
温効果が高まり、再開後の操業条件変更を要さず常に安
定した転炉操業を行うことができるようになり、また、
残存物の炉内レンガへの固着を防止でき、炉内容積がほ
ぼ一定に保たれるという種々格段の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】転炉炉蓋装置の概要を示す正面図である。

【図２】図１のＡＡ矢視図である。

【図３】炉蓋の一例を示す立体図である。

【図４】一般的な転炉銅溶製方法の説明図である。

【符号の説明】

１転炉２炉口３羽口４フード 4A 前面可動フード 4B 後面可動板５炉蓋 5A 鋼製枠 5B 不定形耐火物６炉蓋着脱機 6A アーム 6B 繰入出機 6C 滑車 6D ワイヤ 6E 回転支軸７液体あるいはガス燃料火炎（例：灯油火炎） 10 空気または酸素富化空気 30 転炉廃熱ボイラ 51 支柱 52 排煙口

フロントページの続き (72)発明者古井伸幸岡山県玉野市日比６−１−１三井金属鉱業株式会社日比製煉所内 (72)発明者山下明岡山県玉野市日比６−１−１三井金属鉱業株式会社日比製煉所内 (72)発明者下川公博岡山県玉野市日比６−１−１三井金属鉱業株式会社日比製煉所内Ｆターム(参考） 4K001 AA09 BA10 DA03 GA06 4K070 DA01

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】転炉を用いて銅湯を溶製する操業の中断
時に転炉内で固体燃料を燃焼させることを特徴とする転
炉保温方法。
【請求項２】転炉を用いて銅湯を溶製する操業の中断
時に転炉内で固体燃料を燃焼させるとともに羽口から転
炉内に液体あるいはガス燃料火炎を吹き込むことを特徴
とする転炉保温方法。
【請求項３】転炉を用いて銅湯を溶製する操業の中断
時に転炉内で固体燃料を燃焼させるとともに転炉の炉口
を炉蓋で覆うことを特徴とする転炉保温方法。
【請求項４】転炉を用いて銅湯を溶製する操業の中断
時に転炉内で固体燃料を燃焼させるとともに羽口から転
炉内に液体あるいはガス燃料火炎を吹き込み、かつ転炉
の炉口を炉蓋で覆うことを特徴とする転炉保温方法。