JP2006514251A - 製錬炉へのアノード投入方法および投入装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、自溶転炉などの金属製錬炉（２）にアノードを投入する装置に関するものである。本装置は投入漏斗（７）を含み、これを構成する少なくとも１つの部分は、少なくとも１つのアノード（４）を一度に製錬炉に投入する。また本装置は、アノードを折り曲げる折曲部材（５）を含み、これによって、実質的に完全に折り曲げられたアノード（４）が、製錬炉に満たされた溶湯（８）の表面に、実質的に水平な姿勢で接触する。本発明はさらに、金属製錬炉（２）にアノードを投入する方法に関するものである。

Description

詳細な説明

本発明は、独立請求項の前段に記載されている、金属製錬炉にアノードを投入する装置および方法に関するものである。

銅の自溶製錬では、乾燥した銅精鉱を酸素富化空気および珪砂と共に溶鉱炉に投入する。製錬処理に必要なエネルギーは硫黄および鉄の酸化によって得られる。スラグおよびマットが炉床に溜まるため、融解した相はセトラー内でガスから分離し、これによって、マット層は最下部に溜まる。スラグの初期処理は、製錬処理中に生成された酸化鉄であって流動性の排出可能な状態のものを回収することであり、また、脈石の珪酸塩および酸化含有物を回収することである。製錬溶鉱炉から採取されたマットはさらに転換処理される。転換処理では溶湯に酸素が吹き付けられ、粗銅つまり銅含有率99パーセントの原料銅が生成される。スラグ中に残った銅は、浮遊選鉱し製錬溶鉱炉に銅スラグを多く含有する精鉱を再投入して回収するか、あるいはスラグを例えば電気炉で酸化処理して回収する。転換後も粗銅は依然として硫黄分を含んでいるため、陽極炉でさらに精製される。精製処理の目的は、銅アノードが鋳造可能となるよう、硫黄含有量を少なくすることである。精製後、銅は電気分解に用いられる銅アノードとして鋳造され、そこで銅カソードも製造される。

電気分解では、銅アノードは電気分解工程とともに分解され、銅はカソード表面に析出する。しかし、電気分解ではアノード全体を利用することはできず、析出しなかった残滓、すなわち残基アノードが残る。一般に残基アノードは製錬炉に戻され、再製錬して、含有されている銅を利用する。

しかし、陽極炉処理後の残基アノードは大量の銅を含んでいるため、エネルギー効率の観点から言えば、自溶製錬炉その他の、銅精鉱の第１酸化処理治金炉へ残基アノードを戻すことは、得策でない。残基アノードに含まれている銅精鉱を有利に回収するために残基アノードを転炉に投入することは周知のことである。しかし、鋭利なシート状のアノードを転炉に投入すると、アノードが溶湯に落下する際に炉の内面を損傷させることが知られている。

米国特許第5,685,892号により、銅製錬用治金炉に残基アノードを投入する装置および方法が知られている。この公報によると、残基アノードは投入装置を介して炉に投入され、この装置にはアノードが溶湯に落ちる時に炉床に損傷を与えるのを防ぐ手段が設けられている。残基アノード投入時に炉床を保護する手段として、上記特許では、アノード端の折り曲げと、ジャンプレール機構によって落下軌道を変更する回転手段とを記載している。アノード端は折り曲げられ、投入装置に連結する投入シュートへ投下され、これにより、アノードの折曲部分は落下方向における最下部になり、折曲端は投下シュートの天井部に向けられる。アノードが溶湯面に接すると折曲端域がアノードの没入を減速させる。

米国特許第5,497,948号には、残基アノードを転炉に投入する装置が記載されている。この特許では、残基アノードが投入手段によってシュートに沿って転炉に投入される方法が示されている。また、シュートに連結されている可動シャッタを用いて炉内に設けられた空間を炉外の空気から遮断する方法が記載されている。

従来技術における方式の欠点としては、装置の複雑性と、アノードの溶湯への急落下軌道とが挙げられる。

本発明は、残基アノードを製錬炉に投入する新たな方式を提示することを目的とする。とりわけ本発明は、実質的に完全に折り曲げられたアノードを製錬炉に投入することを目的とし、これによって、アノードの落下中の軌道を変更して、実質的に水平な姿勢でアノードが溶湯面に接するようにする。

本発明は独立請求項の前段の記載を特徴とする。その他の発明の実施例はその他の請求項の記載を特徴とする。

本発明による金属製錬炉へのアノード投入方法および投入装置によれば、多くの利点が得られ、従来技術の欠点は本発明によって解消される。本発明によれば、自溶転炉などの金属製錬炉にアノードを投入する装置は、少なくとも１つの部分から作られ、一度に少なくとも１つのアノードを製錬炉に投入する投入漏斗を含む。またこの装置は、アノードを折り曲げる折曲部材を含み、これによって、実質的に完全に折り曲げられたアノードは、製錬炉内の溶湯の表面に実質的に水平な姿勢で接する。本発明による装置を使用することで、製錬炉にアノードをバッチとして、あるいは１つずつ、のいずれでも投入することが可能である。アノードを実質的に完全に、すなわちアノードの中心に対して両側を折り曲げることによって、アノードの重心を移動させることができ、これによって、アノードの落下動作における有利な効果が得られる。好ましい実施例によれば、投入漏斗は製錬炉の炉口に近接して配置されている。アノードを炉口の近傍に投入することにより、これらアノードは、製錬処理に関する最適な領域で獲得されることとなる。

本発明の実施例によれば、投入漏斗は上部および下部の２つの部分から作られていて、水平方向に対する傾斜角度は上部の方が下部より大きい。上部と異なる角度で下部を設置することで、アノード投下時のアノードの軌道が有利に変更され、アノードは水平な姿勢になる。好ましい実施例によれば、投入漏斗の上部と下部との間の角度は実質的に10〜30度である。他の好ましい実施例によれば、投入漏斗はアノードの軌道を変更する軌道変更部材を含む。使用する軌道変更部材は、例えば、ジャンプレールや、これに相当し投入漏斗の表面に設けられたブラケットにしてよい。好ましい実施例によれば、投入漏斗の下部と製錬炉内の溶湯表面との距離は、好ましくは0.8〜1.3メートルであり、これによってアノードは最適な方法で溶湯に落下する。好ましい実施例によれば、アノードを折り曲げる折曲部材は、投入漏斗の上方に設置された４つの圧延ローラで構成される。有利には、投入漏斗に関連して設けられたこの折曲部材は、製錬炉に投入する直前にアノードを折り曲げるように配置してよい。ローラの直径は100〜500ミリメートルであり、有利には300ミリメートルである。折曲部材で折り曲げられるアノードの曲率半径は1,000〜3,000ミリメートルであり、有利には1,500ミリメートルである。これにより、アノードを投下するのに有利な形態が実現され、溶湯に接する屈曲したアノードの表面がアノードの没入を減速させ、これによってアノードは炉床を損傷しない。本発明の好ましい実施例によれば、アノードは製錬炉に１つずつ投入される。他の好ましい実施例によれば、アノードは製錬炉に数枚のバッチとして投入される。好ましい実施例によれば、アノードは、把持ブラケットすなわちツメが上向きになるように炉に投入される。好ましい実施例によれば、投入漏斗に対して、炉内雰囲気が周囲に漏れるのを防ぐ少なくとも２つのシャッタ部材が設けられている。好ましい実施例によれば、投入漏斗はアノードの滑降方向を案内する部材を含む。この案内によって、アノードの危険な回転動作が防止される。

本発明による、自溶転炉などの金属製錬炉へのアノード投入方法によれば、少なくとも１つの部分から成る投入漏斗を通して一度に少なくとも１つのアノードを製錬炉に投入し、このアノードは折曲部材によって折り曲げ、これによってアノードを実質的に完全に折り曲げ、製錬炉内の溶湯面に実質的に水平な姿勢で接させる。本方法の好ましい実施例によれば、折曲部材は直径が100〜500ミリメートルの４つの圧延ローラで作られている。好ましい実施例によれば、アノードは、曲率半径が実質的に1,000〜3,000ミリメートルとなるように折曲部材で折り曲げる。好ましい実施例によれば、アノードは製錬炉に１つずつ投入する。好ましい実施例によれば、アノードは数枚のバッチとして製錬炉に投入する。本方法の好ましい実施例によれば、アノードは把持ブラケットすなわちツメが上向きになるように炉に投入される。本発明による装置および方法を用いれば、転換処理自体に支障をきたすことなく、容易で迅速にアノードが製錬炉に投入される。

以下添付図面を参照して本発明を詳細に説明する。

図１は本発明による残基アノードの金属製錬炉２への投入装置１およびその方法を示す。本発明による装置は、自溶転炉などの金属製錬炉の炉口近傍であって、炉筒構造体３の上方に設けられる。炉口近傍は高温になり、アノードの急速溶解を促進する。

電気分解で溶解しきれずに残ったアノード４は、製錬炉２に投入する前に折り曲げる。これらのアノードは電解プラントにおける電気分解の直後に折り曲げてもよいし、あるいは製錬炉に関連して折り曲げるよう、移動させてもよい。図１の実施例では、アノードを折り曲げる折曲部材５は、自溶転炉などの製錬炉に近接して設置されている。製錬炉に投入する前に、アノードは折曲部材５で処理する。折曲部材は必要数の圧延ローラ６を含み、図に示す本実施例では４つのローラを含む。アノードはこれらのローラ間で折り曲げる。アノード４は例えば独立した投入路に沿って折曲部材へ送り、この投入路から案内して、１つずつあるいは数枚のバッチ毎に折曲処理する。ローラ６の直径は300ミリメートルが好ましい。折曲処理において生成されるアノードの曲率半径は調節可能であり、好ましくは1,500ミリメートルである。圧延ローラは例えば液圧作動させ、これによればローラのうち液圧ローラは圧力下で開放される。アノードの最厚部、つまりツメがローラ間に落下すると、ローラをそれにかかる圧力によって開放させ、折曲済みアノードを圧力から解放する。すなわち、ローラはアノードの一部のみを完全に折り曲げる。一直線なアノードは、把持ブラケットすなわちツメ15が上を向くように、実質的に鉛直な姿勢でローラ間に引き込み、アノードを実質的に完全に折り曲げる。これにより、アノードの重心が有利に移動し、これがアノードの落下動作に影響を及ぼす。アノードの折り曲げはバッチとして、あるいは１つずつのいずれでもよい。

実施例によれば、折曲部材で折り曲げられたアノードは投入漏斗７に投入され、これを通して、アノードは重力の作用により製錬炉２に満たされた溶湯８へ落下する。有利には、投入漏斗は傾斜状であり、上部９および下部10の２つの部分から成る。投入漏斗７は、水平線に対して成す角度が小さい下部10と、水平線に対して成す角度が大きい上部９とで構成されている。下部の傾斜が変化していることにより、アノードが漏斗の下部に達すると、垂直方向の力がアノードにかかり、アノードの軌道に作用する。好ましくは、上部と下部との間の角度は20度にするとよい。投入漏斗の下部の角度偏差はアノードの運動量を変化させ、アノードを水平姿勢に転じさせる。垂直方向の力は、炉に向かって下を向いているアノード端11を上向き、すなわち矢印方向に転じる。これにより、アノードないしアノードバッチは溶湯８の表面に、望ましくは水平姿勢で落下する。アノードが垂直な姿勢で直接に炉底に落下しないため、炉の底張りは落下してくるアノードの衝突による損傷から保護される。

投入漏斗はシャッタ12および14などの２つのシャッタ部材を含み、これによって炉内に充満している雰囲気が周囲に漏れるのを防ぐ。上部シャッタ12と連結して受け部材13が設けられていて、これはアノードが投入漏斗７に投入されたときにアノードを受ける。アノードが受け部材に載っている間、上部シャッタは開くが下部シャッタ14は閉じたままである。アノードが上部シャッタから落下すると、上部シャッタは閉じ、その後に下部シャッタ14が開き、アノードは下部シャッタを通過して自由に落下する。するとアノードは、投入漏斗の最終端部に設けられ垂直方向の力を受ける、より傾斜した面に落下し、その軌道が変更される。必要に応じて、投入漏斗にアノードの滑降方向を案内する部材を設けてもよく、その部材はアノードを望ましい方法で下向きに案内し、これによって、投入漏斗内でアノードが制御不能に回転するのを防ぐ。

当業者であれば、本発明の多様な実施例が上述の実施例に限らず、特許請求の範囲内で改変し得るものであることは明らかである。

本発明による装置を示す図である。

Claims (20)

1. 少なくとも１つの部分から成り一度に少なくとも１つのアノード（４）を製錬炉に投入する投入漏斗（７）を含み、該アノードを折り曲げる折曲部材（５）をも含む、自溶転炉などの金属製錬炉（２）へのアノード投入装置において、実質的に完全に折り曲げられた前記アノード（４）は、前記製錬炉に満たされた溶湯（８）の表面に実質的に水平な姿勢で接触させられることを特徴とするアノード投入装置。
2. 請求項１に記載の装置において、前記投入漏斗（７）は前記製錬炉（２）の炉口に近接して配置されていることを特徴とする装置。
3. 請求項１または２に記載の装置において、前記投入漏斗（７）は上部（９）および下部（１０）の２つの部分から成り、水平方向に対する傾斜角度は上部の方が下部より大きいことを特徴とする装置。
4. 請求項３に記載の装置において、前記投入漏斗（７）の上部（８）と下部（１０）との間の角度Ａは実質的に10〜30度であることを特徴とする装置。
5. 請求項１または２に記載の装置において、前記投入漏斗（７）は前記アノードの軌道を変更する軌道変更部材を備えていることを特徴とする装置。
6. 請求項３ないし５のいずれかに記載の装置において、前記投入漏斗（７）の下部（１０）と炉内の溶湯（８）の表面との距離は有利には0.8〜1.3メートルであることを特徴とする装置。
7. 請求項１に記載の装置において、前記アノードを折り曲げる前記折曲部材（５）は前記投入漏斗（７）の上方に配置された４つの圧延ローラ（６）からなることを特徴とする装置。
8. 請求項７に記載の装置において、前記圧延ローラ（６）の直径は100〜500ミリメートルであることを特徴とする装置。
9. 請求項１、７または８のいずれかに記載の装置において、前記折曲部材（５）で折り曲げられる前記アノードの曲率半径は、実質的に1,000〜3,000ミリメートルであることを特徴とするアノード投入装置。
10. 請求項１ないし９のいずれかに記載の装置において、前記アノード（４）は前記製錬炉（２）に１つずつ投入されることを特徴とする装置。
11. 請求項１ないし９のいずれかに記載の装置において、前記アノード（４）は数枚のバッチとして前記製錬炉（２）に投入されることを特徴とする装置。
12. 請求項１ないし11のいずれかに記載の装置において、前記アノード（４）はアノード把持ブラケットすなわちツメ（15）が上向きになるように前記製錬炉（２）に投入されることを特徴とする装置。
13. 請求項１ないし12のいずれかに記載の装置において、前記投入漏斗（７）には、炉内雰囲気が周囲に漏れるのを防ぐ少なくとも２つのシャッタ部材（12、14）が設けられていることを特徴とする装置。
14. 請求項１ないし13のいずれかに記載の装置において、前記投入漏斗（７）は前記アノード（４）の滑降方向を案内する部材を備えていることを特徴とする装置。
15. 折曲部材（５）によってアノード（４）を折り曲げ、少なくとも１つの部分から成る投入漏斗（７）を通して一度に少なくとも１つのアノードを製錬炉に投入する、自溶転炉などの金属製錬炉（２）へのアノード投入方法において、前記アノード（４）を実質的に完全に折り曲げ、製錬炉に入れられた溶湯（８）の表面に実質的に水平な姿勢で接触させることを特徴とするアノード投入方法。
16. 請求項15に記載の方法において、前記折曲部材（５）は直径100〜500ミリメートルの４つの圧延ローラ（６）から成ることを特徴とする方法。
17. 請求項15または16に記載の方法において、前記折曲部材（５）では、前記アノードの曲率半径が実質的に1,000〜3,000ミリメートルとなるようにアノードを折り曲げることを特徴とするアノード投入方法。
18. 請求項15ないし17のいずれかに記載の方法において、前記アノード（４）は前記製錬炉（２）に１つずつ投入することを特徴とする方法。
19. 請求項15ないし17のいずれかに記載の方法において、前記アノード（４）は数枚のバッチとして前記製錬炉（２）に投入することを特徴とする方法。
20. 請求項15ないし19のいずれかに記載の方法において、前記アノード（４）はアノード把持ブラケットすなわちツメ（15）が上向きになるように前記製錬炉（２）に投入することを特徴とする方法。

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