JP2020073733A - Copper smelting furnace concentrate burner and operating method of copper smelting furnace - Google Patents
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Abstract
【課題】 固体添加物の投入を制御することができる銅製錬炉の精鉱バーナ及び銅製錬炉の操業方法を提供する。【解決手段】 銅製錬炉の精鉱バーナは、銅製錬炉の反応シャフト上部に装着され、銅精鉱を含む出発原料を銅製錬炉内に投入する銅製錬炉の精鉱バーナであって、前記出発原料を前記銅製錬炉内へ投入する原料投入部と、前記原料投入部と別個に設けられ、前記出発原料に添加する固体添加物を投入する添加物投入部と、を、備えたことを特徴とする。【選択図】 図4PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a concentrate burner of a copper smelting furnace and a method of operating a copper smelting furnace capable of controlling the input of solid additives. SOLUTION: A concentrate burner of a copper smelting furnace is a concentrate burner of a copper smelting furnace mounted on an upper part of a reaction shaft of a copper smelting furnace and inputting a starting material containing copper concentrate into the copper smelting furnace. A raw material charging section for charging the starting raw material into the copper smelting furnace and an additive charging section provided separately from the raw material charging section for charging the solid additive to be added to the starting raw material are provided. It is characterized by. [Selection diagram]
Description
本発明は、銅製錬炉の精鉱バーナ及び銅製錬炉の操業方法に関する。 The present invention relates to a concentrate burner for a copper smelting furnace and a method for operating a copper smelting furnace.
近年、銅製錬で処理する原料は、銅精鉱主体の原料構成から高収益原料比率を増した原料構成へシフトしつつある。しかしながら、それに伴う操業悪化(スラグロス悪化)に対応できていなかった。高マージン原料の処理により、炉内でマグネタイト(Fe3O4)主体の難溶融性物質の生成量が増加する。しかしながら、そのメカニズムについては特定されておらず、炉況悪化が生じた後の事後対応しかできなかった。また、原料調合を変更できない状況においては、他に有効な解決手段がないため、長期にわたる操業悪化を余儀なくされ、収益を大きく悪化させていた。 In recent years, raw materials processed by copper smelting have been shifting from a raw material composition mainly composed of copper concentrate to a raw material composition with an increased ratio of highly profitable raw materials. However, it was not able to cope with the deterioration of operations (deterioration of slag loss) accompanying it. The treatment of the high-margin raw material increases the production amount of the magnetite (Fe 3 O 4 ) -based hardly fusible substance in the furnace. However, the mechanism has not been specified, and only the ex-post response after the deterioration of the reactor condition was possible. In addition, in a situation where the raw material composition cannot be changed, there is no other effective solution, which results in a long-term deterioration in operation, which significantly deteriorates profits.
従来技術として、反応シャフトでの固気反応悪化により生じる過酸化スラグ(Fe3O4等)に起因する炉内埋まり、中間層増大などへの対応方法が開示されている(例えば、特許文献1参照)。しかしながら、当該技術は、事後対応の技術であることに加え、高マージン原料が増加した操業条件では効果が薄く、十分な対応策ではなくなっている。 As a conventional technique, there is disclosed a method of coping with filling in the furnace, increase in the intermediate layer, etc. due to peroxide slag (Fe 3 O 4 etc.) generated by deterioration of the solid-gas reaction in the reaction shaft (for example, Patent Document 1). reference). However, in addition to being a reactive technology, this technology is less effective under operating conditions in which high-margin raw materials have increased, and is not a sufficient countermeasure.
本発明者らの調査により、原料中のAl(アルミニウム)源に起因してスラグ中のAl2O3濃度が上昇した場合、Al2O3およびFe3O4主体の難融解性の物質が形成されやすくなり、マットとスラグとの分離性が悪化することでスラグロスが上昇することが判明した。しかしながら、この原料中のAl増加に対する有効な手段が得られていなかった。 According to the investigation by the present inventors, when the Al 2 O 3 concentration in the slag is increased due to the Al (aluminum) source in the raw material, it is found that the Al 2 O 3 and Fe 3 O 4- based infusible substances are It was found that the slag loss increases due to the ease of formation and deterioration of the separability between the mat and the slag. However, an effective means for increasing Al in this raw material has not been obtained.
このような原料中のAl増加に対処すべく、銅製錬炉内に原料とともに固体添加物を投入することが考えられている。原料とともに固体添加物を銅製錬炉内へ投入しようとする場合、予め原料と固体添加物とを調合し、その後、調合された原料及び固体添加物を、精鉱バーナを通じて反応シャフトへ投入することが考えられる。 In order to cope with such an increase in Al in the raw material, it has been considered to introduce a solid additive together with the raw material into the copper smelting furnace. When trying to put the solid additive together with the raw material into the copper smelting furnace, mix the raw material and the solid additive in advance, and then put the blended raw material and the solid additive into the reaction shaft through the concentrate burner. Can be considered.
しかしながら、予め原料と固体添加物とを調合しておくと、例えば、炉体に不具合が生じ、固体添加物の投入を中止したい場合であっても、固体添加物の投入を即座に中止することができないという不都合が想定される。すなわち、固体添加物が原料と調合された状態で精鉱バーナの手前で待機した状態となっているため、固体添加物の投入を制御することは困難である。また、原料組成の偏在等が原因で、調合時に推定したスラグ中Al2O3濃度に対し、実際に生成したスラグ中のAl2O3濃度が高くなった場合等にも、実際に生成したスラグの分析値に応じた、適切なFe添加量への速やかな変更が困難である。 However, if the raw material and the solid additive are preliminarily prepared, for example, even if a problem occurs in the furnace body and it is desired to discontinue the addition of the solid additive, immediately discontinue the addition of the solid additive. Inconvenience that it is not possible is assumed. That is, it is difficult to control the addition of the solid additive, because the solid additive is mixed with the raw material and is in a standby state before the concentrate burner. In addition, due to uneven distribution of the raw material composition, etc., when the Al 2 O 3 concentration in the slag actually generated is higher than the Al 2 O 3 concentration in the slag estimated at the time of blending, it was actually generated. It is difficult to quickly change to an appropriate amount of Fe added according to the analysis value of slag.
本発明は上記の課題に鑑み、固体添加物の投入を制御することができる銅製錬炉の精鉱バーナ及び銅製錬炉の操業方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a concentrate burner for a copper smelting furnace and a method for operating the copper smelting furnace capable of controlling the addition of solid additives.
本発明に係る銅製錬炉の精鉱バーナは、銅製錬炉の反応シャフトの上部に装着され、銅精鉱を含む出発原料を銅製錬炉内に投入する銅製錬炉の精鉱バーナであって、前記出発原料を前記反応シャフト内へ投入する原料投入部と、前記原料投入部と別個に設けられ、前記出発原料に添加する固体添加物を投入する添加物投入部と、を、備えたことを特徴とする。前記添加物投入部の添加口は、前記原料投入部以降に形成されていてもよい。前記添加物投入部の添加口は、前記原料投入部の上部に設けられているシュート部に形成されていてもよい。前記添加物投入部の添加口は、前記原料投入部内を通過し、前記出発原料を分散させる分散ガスを前記銅製錬炉内へ吹き込む通路を形成するランスの下端部に設けられた分散コーンに形成されていてもよい。前記固体添加物は、Feメタル源とすることができる。 A copper smelting furnace concentrate burner according to the present invention is a copper smelting furnace concentrate burner that is mounted on an upper portion of a reaction shaft of a copper smelting furnace and that inputs a starting material containing copper concentrate into the copper smelting furnace. A raw material charging section for charging the starting material into the reaction shaft, and an additive charging section provided separately from the raw material charging section for charging a solid additive to be added to the starting material. Is characterized by. The addition port of the additive charging section may be formed after the raw material charging section. The addition port of the additive charging section may be formed in a chute section provided above the raw material charging section. An addition port of the additive charging unit is formed in a dispersion cone provided at a lower end of a lance that forms a passage that blows a dispersion gas that disperses the starting raw material into the copper smelting furnace through the raw material charging unit. It may have been done. The solid additive may be a Fe metal source.
本発明に係る銅製錬炉の操業方法は、出発原料を反応シャフト内へ投入する原料投入部と、前記原料投入部と別個に設けられ、前記出発原料に添加する固体添加物を投入する添加物投入部と、を備え、前記反応シャフトの上部に装着された精鉱バーナを備えた銅製錬炉の操業方法であって、前記固体添加物は、前記添加物投入部を通じて、前記原料投入部以降の位置に前記出発原料とは別個に投入することを特徴する。前記固体添加物は、Feメタル源とすることができる。 A method for operating a copper smelting furnace according to the present invention, a raw material charging section for charging a starting material into a reaction shaft, and an additive provided separately from the raw material charging section for charging a solid additive to be added to the starting material. A method of operating a copper smelting furnace comprising a charging section, and a concentrate burner mounted on an upper portion of the reaction shaft, wherein the solid additive is supplied through the additive charging section and the raw material charging section and thereafter. It is characterized in that it is charged separately from the starting material at the position. The solid additive may be a Fe metal source.
本発明に係る銅製錬炉の精鉱バーナ及び銅製錬炉の操業方法によれば、固体添加物の投入を制御することができる。 According to the concentrate burner of the copper smelting furnace and the method of operating the copper smelting furnace according to the present invention, it is possible to control the addition of the solid additive.
以下、本発明を実施するための最良の形態を説明する。 The best mode for carrying out the present invention will be described below.
(実施の形態)
図1は、銅の製錬方法の一実施形態に使用する自溶製錬炉(以下、「自溶炉」という)1の概略図である。図1に示すように、自溶炉1は、炉体2を備える。炉体2は、反応シャフト3、セットラ4およびアップテイク5が順に配置された構造を有する。反応シャフト3の上部3aには、精鉱バーナ10が設けられている。本実施形態における自溶炉1は、銅製錬炉である。
(Embodiment)
FIG. 1 is a schematic view of a flash smelting furnace (hereinafter, referred to as a “smelting furnace”) 1 used in an embodiment of a copper smelting method. As shown in FIG. 1, the
自溶炉1を用いた銅製錬では、精鉱バーナ10から銅精鉱等の銅製錬用原料、溶剤、リサイクル原料等(以下、これらの固体原料を出発原料と称する)とともに、酸素を含む反応ガスが反応シャフト3内に投入される。それにより、下記反応式(1)などにより銅製錬用原料が酸化反応を起こし、図1で例示するように、反応シャフト3の底部でマット50およびスラグ60に分離する。なお、下記反応式(1)で、Cu2S・FeSがマットの主成分に相当し、FeO・SiO2がスラグの主成分に相当する。溶剤として、珪酸鉱が用いられている。
CuFeS2+SiO2+O2→Cu2S・FeS+2FeO・SiO2+SO2 + 反応熱 (1)
In the copper smelting using the flash smelting
CuFeS 2 + SiO 2 + O 2 → Cu 2 S · FeS + 2FeO · SiO 2 + SO 2 + heat of reaction (1)
反応ガスとして、例えば酸素富化空気を用いることができる。酸素富化空気とは、自然の大気よりも高い酸素濃度を有する空気のことである。例えば、酸素富化空気は、60体積%〜90体積%の酸素濃度を有する。それにより、銅製錬用原料に十分な酸化反応を生じさせることができる。本実施形態の反応ガスは、後に詳説するように、反応用主送風ガス及び反応用補助ガスとして反応シャフト3内に導入される。
As the reaction gas, for example, oxygen-enriched air can be used. Oxygen-enriched air is air that has a higher oxygen concentration than the natural atmosphere. For example, oxygen-enriched air has an oxygen concentration of 60% to 90% by volume. Thereby, a sufficient oxidation reaction can be caused in the copper smelting raw material. The reaction gas of the present embodiment is introduced into the
銅製錬用原料の成分は、例えば、Cu:26mass%〜32mass%、Fe:25mass%〜29mass%、S:29mass%〜35mass%、SiO2:5mass%〜10mass%、Al2O3:1mass%〜3mass%である。Al含有量が多い銅精鉱の成分は、例えば、Cu:24mass%〜30mass%、Fe:23mass%〜28mass%、S:29mass%〜35mass%、SiO2:7mass%〜12mass%、Al2O3:3mass%〜7mass%である。 Component of copper smelting raw material for, for example, Cu: 26mass% ~32mass%, Fe: 25mass% ~29mass%, S: 29mass% ~35mass%, SiO 2: 5mass% ~10mass%, Al 2 O 3: 1mass% ~ 3 mass%. The components of the copper concentrate having a large Al content are, for example, Cu: 24 mass% to 30 mass%, Fe: 23 mass% to 28 mass%, S: 29 mass% to 35 mass%, SiO 2 : 7 mass% to 12 mass%, Al 2 O. 3 : It is 3 mass% -7 mass%.
Al2O3は、FeOと複合酸化物(FeAl2O4)を形成し、マグネタイト(Fe3O4)に溶ける。この場合、Al2O3の存在により、マグネタイトスピネルが生成され、Fe3O4が安定化する。その結果、溶湯において固体Fe3O4の量が増え、スラグの流動性が悪化し、スラグとマットの分離性が悪化することに起因してスラグロスが大きくなる傾向がある。溶湯とFeメタルとを共存させることで酸素ポテンシャルが低下すると、FeOの酸化が抑制され、スラグ60中のAl2O3許容濃度が大きくなる。その結果、複合酸化物(FeAl2O4)およびFe3O4の生成が抑制される。
Al 2 O 3 forms a complex oxide (FeAl 2 O 4 ) with FeO and dissolves in magnetite (Fe 3 O 4 ). In this case, the presence of Al 2 O 3 produces magnetite spinel and stabilizes Fe 3 O 4 . As a result, the amount of solid Fe 3 O 4 in the molten metal increases, the fluidity of the slag deteriorates, and the separability between the slag and the mat deteriorates, which tends to increase the slag loss. When the oxygen potential is lowered by coexisting the molten metal and the Fe metal, the oxidation of FeO is suppressed and the allowable Al 2 O 3 concentration in the
以上の知見に基づけば、スラグロスの低下のためには、銅製錬用原料中のAl2O3濃度が高くなった場合にスラグ60中のAl2O3許容濃度を大きくする必要がある。一方で、マット50とスラグ60とが生成された後にFeメタルをスラグ60に投入しても、複合酸化物(FeAl2O4)の生成を抑制することが困難である。また、投入位置等の調整が必要となってくる。そこで、本実施形態においては、反応シャフト3に投入する段階の出発原料に、Feメタルを含む固体添加物としてのFeメタル源を投入する。
Based on the above findings, in order to reduce the slag loss, it is necessary to increase the Al 2 O 3 allowable concentration in the
ここで、図2乃至図4を参照しつつ、反応シャフト3に投入する段階の出発原料に、Feメタル源を投入することができる精鉱バーナ10について、説明する。図2は、実施形態の精鉱バーナを模式的に示す説明図である。図3は、図2におけるA側から観た分散コーンを示す説明図である。図4は、実施形態の精鉱バーナにより、出発原料及びFeメタル源を投入する様子を模式的に示す説明図である。精鉱バーナ10は、上述のように、反応シャフト3の上部3aに設けられており、出発原料及びFeメタル源の他に、反応用主送風ガス、反応用補助ガス、及び分散用ガス(反応にも寄与する)を炉体2内に供給する。
Now, with reference to FIGS. 2 to 4, a
図2を参照すると、精鉱バーナ10は、空気導入部11を備える。空気導入部11は、空気取入口11a1が形成された漏斗状部11aを有している。空気取入口11a1には、空気配管12が接続されており、図4において、矢示32で示すように漏斗状部11aに反応用主送風ガスが導入される。空気導入部11に導入された反応用主送風ガスは、矢示33及び矢示34で示すように、吹き出し口11bを通じて、反応シャフト3内に導入される。
Referring to FIG. 2, the
精鉱バーナ10は、原料投入部13を備える。原料投入部13は、その上部に1以上の傾斜した流路を形成しているシュート部13aを備えている。シュート部13aには、精鉱バーナ10の上方に設置されているホッパー7内に貯留されている出発原料が投入される。原料投入部13の下端部は、円筒状となっており、空気導入部11内を通過するように配置されている。原料投入部13の下端部における外周壁面は、空気導入部11の内周壁面とともに第1通路14を形成している。この第1通路14は、反応用主送風ガスが流通する通路となる。原料投入部13内の出発原料は、下端に設けられている排出口13bを通じて反応シャフト3内へ投入される。
The
精鉱バーナ10は、ランス15を備える。ランス15の先端部には、分散コーン16が形成されている。ランス15は、筒状の部材によって形成されており、原料投入部13の内側に配置されている。ランス15の外周壁面は、原料投入部13の内周壁面とともに、第2通路17を形成している。この第2通路17は、出発原料が流下する通路となる。
The
ランス15の内側には、筒状の補助空気導入部18が配置されている。補助空気導入部18の外周壁面は、ランス15の内周壁面とともに、第3通路19を形成している。第3通路19には、分散用ガスが流通する。なお、筒状の補助空気導入部18は、第4通路20を形成しており、第4通路20は、図4において、矢示35で示すように反応用補助ガスが流通する通路となっている。
Inside the
分散コーン16は、中空円錐台の形状を有しており、図3を参照すると、側面下部161には第3通路19を通過した分散用ガスを反応シャフト3内へ吐出する複数の供給孔162が形成されている。図3を参照すると、供給孔162は、分散コーン16に放射状に設けられており、図4において、矢示36で示すように分散コーン16の底面の半径方向外側へ向かって分散用ガスを吐出するように形成されている。さらに、供給孔162は、分散コーン16の底面の法線方向と交差するように分散用ガスを吐出する構成となっている。これにより、精鉱と反応用ガスとの反応を早期に完了するとともに、反応を均一化し、反応進行速度が一定になるようにしている。
The
精鉱バーナ10は、添加物投入部21を備える。添加物投入部21は、原料投入部13と別個に設けられており、出発原料に添加する固体添加物であるFeメタル源を投入する。添加物投入部21は、その上方に設置されているホッパー8と接続されており、ホッパー8内に貯留されているFeメタル源が供給されるようになっている。添加物投入部21の添加口21aは、原料投入部13以降に形成されていればよい。本実施形態の精鉱バーナ10における添加物投入部21の添加口21aは、原料投入部13の上部に設けられているシュート部13aに形成されている。これにより、Feメタル源は、原料投入部13以降において初めて出発原料と混合された状態となる。
The
図4を参照すると、シュート部13aよりも上流側では、出発原料30は、単独で存在する状態となっている。一方、Feメタル源31も、添加物投入部21内では、単独で存在する状態となっている。そして、Feメタル源は、原料投入部13に含まれる、すなわち、精鉱バーナ10に含まれるシュート部13aに形成されている添加口21aを通じて出発原料の流れに合流し、混合される。
Referring to FIG. 4, the starting
このように、固体添加物であるFeメタル源31を、精鉱バーナ10以降の位置に出発原料30とは別個に投入することで、以下の効果を得ることができる。
In this way, the following effects can be obtained by charging the
例えば、炉体2に不具合が生じ、Feメタル源の反応シャフト3への投入を中止したい場合に、即座にFeメタル源31の投入を中止することができる。出発原料30とともにFeメタル源を反応シャフト3内へ投入しようとする場合、予め出発原料30とFeメタル源31とを調合し、調合された出発原料及びFeメタル源を、コンベア等で精鉱バーナへ移送し、反応シャフト3へ投入することが考えられる。しかしながら、予め出発原料30とFeメタル源31とを調合しておくと、出発原料30と調合された状態のFeメタル源31がコンベア等に搭載され、精鉱バーナの手前で待機した状態となっている。このため、Feメタル源31の投入を制御することは困難である。本実施形態の精鉱バーナ10であれば、Feメタル源31の投入を制御し、例えば、即座にFeメタル源31の投入を中断し、出発原料30の投入のみを継続することができる。この結果、炉体熱負荷の上昇等が生じたときに、炉体破損を回避しつつ、安定操業を継続することができる。そして、炉体2の熱負荷上昇等が落ち着いたら、Feメタル源31の投入を再開することができる。また、調合時に推定したスラグ中Al2O3濃度に対し、実際に生成したスラグ中のAl2O3濃度が高くなった場合等にも、実際に生成したスラグの分析値に応じた、速やかに適切なFe添加量の調整が可能である。
For example, when a problem occurs in the
また、本実施形態の精鉱バーナ10によれば、Feメタル源31の添加量を頻繁に調整することができる。例えば、出発原料中や、あるいは実際に生成したスラグ中の、Al2O3濃度や炉体2の操業状況を加味してFeメタル源31の添加量を調整することができる。
Further, according to the
また、本実施形態の精鉱バーナ10によれば、スラグロスの低減、溶湯タップ性維持及び操業の安定継続を図ることができる。
Further, according to the
なお、添加物投入部21の添加口21aは、出発原料30の流れ方向に着目したときに、精鉱バーナ10内に設けられた原料投入部13以降に形成されていればよい。このため、例えば、図5及び図6に示すように、分散コーン16の先端部に設けられた添加口25aとすることもできる。
It should be noted that the
具体的に、図2等に示す添加物投入部21に代えて、図5及び図6に示す補助空気導入部18内に筒状の添加物投入部25を装備してもよい。このような添加物投入部25を備えた場合、Feメタル源31が落下する過程で、反応シャフト3で生成したばかりの高温のマット50およびスラグ60の液滴と接触し、溶湯に取り込まれる。すなわち、分散コーン16の先端部に設けられた添加口25aから投入されたFeメタル源31が分散コーン16の直下において、生成されている溶湯と接触することになる。このような添加物投入部25であっても、Feメタル源31の投入を制御することができる。なお、添加口21aと添加口25aの双方を備えるようにしてもよい。
Specifically, in place of the
Feメタル源として、40mass%〜100mass%のFeメタルを含むものを用いる。Feメタルとして、銑鉄などを用いることができる。リサイクル原料のようにFe成分の少ないものを用いる場合と比較して、Feメタルによる高い還元効果が得られる。なお、Feメタル源として、50mass%〜60mass%のFeメタルを含むものを用いてもよい。 As the Fe metal source, one containing 40 mass% to 100 mass% Fe metal is used. Pig iron or the like can be used as the Fe metal. Compared with the case of using a material having a small Fe component such as a recycled material, a high reduction effect by Fe metal can be obtained. As the Fe metal source, a source containing 50 mass% to 60 mass% Fe metal may be used.
Feメタル源におけるFeメタルの粒子径が小さすぎると、反応シャフト3でFeメタルが反応ガスの酸素によって酸化燃焼し、還元効果が低下するおそれがある。一方で、Feメタルの粒子径が大きすぎると、還元効果を発揮する前に炉底に沈降し、炉底還元に特化した現象が生じるおそれがある。そこで、Feメタル源におけるFeメタルの粒子径を所定の範囲に収めることが好ましい。例えば、Feメタル源におけるFeメタルの粒子径は、例えば、1mm〜10mmであることが好ましい。
If the particle diameter of the Fe metal in the Fe metal source is too small, the Fe metal may be oxidized and burned by the oxygen in the reaction gas in the
Feメタル源におけるFeメタルとして、粒子径が異なるものを混合して用いてもよい。例えば、炉内のスラグ60中Al2O3が4.5mass%を超過しており、さらに上昇が見込まれる出発原料を処理するケースでは、5〜10mmの粒度分布のFeメタルを40mass%、1〜5mmの粒度分布のFeメタルを60mass%混合し、添加量を120kg/hとしてもよい。生成する溶湯の酸素ポテンシャルを低く維持できるとともに、炉内に既に存在するスラグ60に対して比較的大きめのFeメタルを懸垂させることで、高Al2O3スラグを還元できるからである。炉内のスラグ60中のAl2O3が4mass%未満であるが、生成するスラグ中Al2O3が4.5mass%を超過すると考えられるケースでは、5〜10mmの粒度分布のFeメタルを20mass%、1〜5mmの粒度分布のFeメタルを80mass%混合し、添加量を60kg/hとしてもよい。生成した直後の溶湯の酸素ポテンシャルを低く維持することができることが主な理由である。
As the Fe metal in the Fe metal source, those having different particle diameters may be mixed and used. For example, in the case where Al 2 O 3 in the
または、粒子径が1mm〜10mm以外のものを混合してもよい。例えば、粒子径が1mm〜10mmのものをFeメタル源全体に対する80mass%とし、粒子径が10mm〜15mmのものを20mass%として両者を混合してもよい。 Alternatively, particles having a particle size other than 1 mm to 10 mm may be mixed. For example, the particles having a particle diameter of 1 mm to 10 mm may be 80 mass% with respect to the entire Fe metal source, and the particles having a particle diameter of 10 mm to 15 mm may be 20 mass% to mix both.
ここで、Feメタルの代わりに、カーボン紛を用いることについて検討する。カーボン粉を用いると、反応シャフト3にて、銅精鉱よりも早く燃焼し、熱補償原料としての寄与率が高くなり、スラグ中のFe3O4の生成を抑制する目的では効果が低い。多量のカーボン紛を用いて還元効果を得ることも考えられるが、その場合には無駄な反応熱量が生じるため、熱負荷が増大してしまう。また、無駄に酸素を消費させ銅精鉱処理量が減少し減産につながる。さらに、後工程でのガス導入量の制約から銅精鉱処理量が減少し減産につながる。また、還元に寄与せず、燃焼してしまうコークスの燃焼熱により炉体の熱負荷が上昇し、炉体冷却のための水冷ジャケット等の溶損トラブル原因となる。
Here, the use of carbon powder instead of Fe metal will be examined. When carbon powder is used, the
これに対して、粒状のFeメタルを用いることで、粒状Feメタルが反応シャフト内を落下する過程で、反応シャフト3で生成したばかりの高温のマット50およびスラグ60の液滴と接触し、溶湯に取り込まれ、Al2O3の影響によるFe3O4の生成の抑制が可能となる。生成したばかりの高温溶湯とFeメタルとを共存させて還元度を増すことで、Al2O3の影響よりも還元の影響が強くなり、Fe3O4の生成を抑制していると考えられる。
On the other hand, by using the granular Fe metal, in the process of the granular Fe metal falling in the reaction shaft, the granular Fe metal comes into contact with the liquid droplets of the
また、粒状あるいは塊状カーボンを使用する場合、比表面積低下により反応シャフト3でのカーボン燃焼効率が低下し、炉内で着湯することが予想される。しかしながら、比重差に起因して粒状あるいは塊状カーボンは溶湯の表層に浮上し、スラグ60の表層だけが還元されるにとどまり、スラグ60全体への寄与度が低く、Al2O3の影響を軽減する効果は低くなる。これに対して、粒子径を調整したFeメタルを用いることで、反応ガスによるFeメタルの酸化燃焼が抑制され、炉底への沈降も抑制される。それにより、FeメタルによるFe3O4抑制効果がより高まることになる。
Further, when granular or agglomerated carbon is used, it is expected that the carbon combustion efficiency in the
Feメタル源の投入量は、スラグ60で生成されるAl2O3量に応じて決定することが好ましい。スラグ60で生成されるAl2O3量は、出発原料中のAl2O3の量から推定することができる。なお、出発原料中のリサイクル原料にもAlやAl2O3が含まれているため、当該Al2O3量(Al量)も考慮する。以下、出発原料中のAl2O3濃度(mass%)は、出発原料(例えばリサイクル原料)に含まれるAlをAl2O3に換算したうえで合算した濃度である。
The amount of the Fe metal source input is preferably determined according to the amount of Al 2 O 3 produced in the
スラグ中のAl2O3濃度は、出発原料の調合比率により変動はするものの、出発原料のAl2O3濃度の約1.7〜2.0倍となる。例えば、出発原料中のAl2O3濃度が2.2mass%である場合に、スラグ中のAl2O3濃度が4.3mass%程度となる。このことを考慮すると、例えば、出発原料(繰り返しダストを除く)の投入量が130t/h〜230t/h(例えば208t/h)であって反応ガスとして酸素濃度70体積%〜82体積%の酸素富化空気を640Nm3/min〜700Nm3/minとした場合に、出発原料中のAl2O3が2.2mass%以下で生成するスラグ中のAl2O3が4.2mass以下となることが予測される場合は、Feメタル源の投入量を0kg/h以上20kg/h以下とすることが好ましく、出発原料中のAl2O3が2.2mass%以上2.4mass%以下で、生成するスラグ中のAl2O3が4.2mass%以上4.5mass%以下となることが出発原料中のAl2O3量から計算により予想される場合は、Feメタル源の投入量を20kg/h以上42kg/h以下とすることが好ましく、出発原料中のAl2O3が2.4mass%以上2.5mass%以下で、生成するスラグ中のAl2O3が4.5mass%以上4.7mass%以下となることが予想される場合は、Feメタル源の投入量を42kg/h以上105kg/h以下とすることが好ましく、出発原料中のAl2O3が2.5mass%以上2.6mass%以下で、生成するスラグ中のAl2O3が4.7mass%以上5.0mass%以下になることが予想される場合はFeメタル源の投入量を105kg/h以上147kg/h以下とすることが好ましく、出発原料中のAl2O3が2.6mass%以上2.7mass%以下で、生成するスラグ中のAl2O3が5.0mass%以上5.2mass%以下となることが予想されればFeメタル源の投入量を147kg/h以上160kg/h以下とすることが好ましい。 The Al 2 O 3 concentration in the slag is about 1.7 to 2.0 times the Al 2 O 3 concentration of the starting material, although it varies depending on the mixing ratio of the starting material. For example, when the Al 2 O 3 concentration in the starting material is 2.2 mass%, the Al 2 O 3 concentration in the slag is about 4.3 mass%. Considering this, for example, the amount of the starting material (excluding repetitive dust) input is 130 t / h to 230 t / h (for example, 208 t / h), and the oxygen concentration of the reaction gas is 70% by volume to 82% by volume of oxygen. when the enriched air and 640Nm 3 / min~700Nm 3 / min, that Al 2 O 3 in the slag is Al 2 O 3 in the starting material to produce the following 2.2 mass% becomes less 4.2mass When it is predicted that the input amount of the Fe metal source is 0 kg / h or more and 20 kg / h or less, and Al 2 O 3 in the starting material is 2.2 mass% or more and 2.4 mass% or less, When it is predicted by calculation from the amount of Al 2 O 3 in the starting material that Al 2 O 3 in the slag is 4.2 mass% or more and 4.5 mass% or less, Fe It is preferable that the input amount of the tar source is 20 kg / h or more and 42 kg / h or less, Al 2 O 3 in the starting raw material is 2.4 mass% or more and 2.5 mass% or less, and Al 2 O 3 in the generated slag. Is expected to be 4.5 mass% or more and 4.7 mass% or less, it is preferable that the input amount of the Fe metal source is 42 kg / h or more and 105 kg / h or less, and Al 2 O 3 in the starting material is Is 2.5 mass% or more and 2.6 mass% or less, and when Al 2 O 3 in the generated slag is expected to be 4.7 mass% or more and 5.0 mass% or less, the amount of the Fe metal source charged is 105 kg. is preferably not more than / h or 147 kg / h, in the Al 2 O 3 in the starting material less 2.6Mass% or more 2.7mass%, Al 2 of the resulting slag 3 it is preferable that the input amount of Fe metal source if it is expected to be less 5.0 mass% or more 5.2Mass% or less 147 kg / h or more 160 kg / h.
なお、生成するスラグ中のAl2O3、Fe3O4、Cu等の濃度は、自溶炉1から抜き出したスラグまたは錬カン炉から抜き出したスラグを分析することによって確認してもよい。例えば、生成しているスラグを1時間ごとにサンプリングして、XRF等による迅速分析によりスラグ中のAl2O3濃度をリアルタイムに確認し、生成しているスラグに対する適量のFeメタル添加量を、Feメタル添加設備の設定にフィードバックすることで、より精度の高い操業調整が可能となる。
The concentrations of Al 2 O 3 , Fe 3 O 4 , Cu, etc. in the generated slag may be confirmed by analyzing the slag extracted from the
本実施形態によれば、Alを含む銅精鉱と溶剤とを含む出発原料とともに、Feメタル含有量が40mass%〜100mass%のFeメタル源を銅製錬炉内に投入することで、FeOの酸化が抑制され、スラグ中のAl2O3許容濃度が大きくなる。その結果、スラグロスを抑制することができる。例えば、銅製錬炉内に投入することで得られるスラグ中のAl2O3濃度が4.0mass%を上回ると想定される出発原料とともに、上記Feメタル源を銅製錬炉内に投入することが好ましい。または、精鉱バーナ10から出発原料を投入したことで得られたスラグ中のAl2O3濃度が4.0mass%を上回った場合に、その後に投入する出発原料とともに上記Feメタル源を銅製錬炉内に投入してもよい。また、出発原料中のAl2O3濃度が2.0mass%を上回る場合に、当該出発原料とともに上記Feメタル源を銅製錬炉内に投入することが好ましい。
According to this embodiment, the Fe metal source having a Fe metal content of 40 mass% to 100 mass% is charged into the copper smelting furnace together with the starting material containing the copper concentrate containing Al and the solvent, thereby oxidizing FeO. Is suppressed, and the allowable Al 2 O 3 concentration in the slag increases. As a result, slag loss can be suppressed. For example, the Fe metal source may be charged into a copper smelting furnace together with a starting material in which the Al 2 O 3 concentration in the slag obtained by charging the copper smelting furnace is expected to exceed 4.0 mass%. preferable. Alternatively, when the Al 2 O 3 concentration in the slag obtained by charging the starting material from the
(実施例)
上記実施形態に従って、銅製錬炉の操業を行った。操業条件および結果を表1に示す。13日目までは、出発原料の平均投入量を200t/hとし、Feメタル源を投入しなかった。14日目からは、出発原料の平均投入量を208t/hとし、Feメタル源の平均投入量を42kg/hとした。なお、Feメタル源は、出発原料に予め混合してから精鉱バーナから投入した。Feメタル源として、55mass%〜65mass%のFeメタルを含むものを用いた。酸素富化空気の送風量を、650Nm3/min〜690Nm3/minとした。
(Example)
The copper smelting furnace was operated according to the above embodiment. Table 1 shows the operating conditions and the results. Until the 13th day, the average amount of the starting material charged was 200 t / h and the Fe metal source was not charged. From the 14th day, the average input amount of the starting material was set to 208 t / h, and the average input amount of the Fe metal source was set to 42 kg / h. The Fe metal source was premixed with the starting material and then charged from the concentrate burner. As the Fe metal source, one containing 55 mass% to 65 mass% Fe metal was used. The blowing of oxygen-enriched air, was 650Nm 3 / min~
13日目までの範囲では、出発原料中のAl2O3濃度が上昇した場合に、スラグ中のAl2O3濃度が4.5mass%を超過した。その結果、スラグロスが1%以上となった。これは、スラグに対する高いAl2O3許容濃度が得られず、Al2O3の存在によりFe3O4が安定化したからであると考えられる。これに対して、14日目以降においてはスラグ中のAl2O3が4.3mass%以上の高い値で推移(最大4.7mass%)したが、スラグロスを0.8程度の低い値に維持することができた。これは、Feメタル源の投入により、Fe3O4の生成が抑制され、スラグ中へのAl2O3の許容濃度が高くなったからであると考えられる。また、14日目以降においては、自溶炉中間層および錬カン炉中間層の増大も抑制することができた。
以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明は係る特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。 Although the embodiments of the present invention have been described above in detail, the present invention is not limited to the specific embodiments, and various modifications and alterations are possible within the scope of the gist of the present invention described in the claims. It can be changed.
1 自溶製錬炉(自溶炉)
2 炉体
3 反応シャフト
10 精鉱バーナ
13 原料投入部
21、25 添加物投入部
21a、25a 添加口
1 Smelting furnace (Smelting furnace)
2
Claims (7)
前記出発原料を前記反応シャフト内へ投入する原料投入部と、
前記原料投入部と別個に設けられ、前記出発原料に添加する固体添加物を投入する添加物投入部と、
を、備えたことを特徴とする銅製錬炉の精鉱バーナ。 A concentrate burner for a copper smelting furnace, which is mounted on an upper portion of a reaction shaft of a copper smelting furnace and which inputs a starting material containing copper concentrate into the copper smelting furnace,
A raw material charging section for charging the starting material into the reaction shaft,
An additive charging unit provided separately from the raw material charging unit for charging a solid additive to be added to the starting material,
, A copper smelting furnace concentrate burner.
前記固体添加物は、前記添加物投入部を通じて、前記原料投入部以降の位置に前記出発原料とは別個に投入することを特徴する銅製錬炉の操業方法。 An upper part of the reaction shaft is provided with a raw material charging part for charging the starting raw material into the reaction shaft, and an additive charging part provided separately from the raw material charging part for charging a solid additive to be added to the starting raw material. A method of operating a copper smelting furnace equipped with a concentrate burner attached to
The method for operating a copper smelting furnace, wherein the solid additive is charged through the additive charging unit to a position subsequent to the raw material charging unit separately from the starting raw material.
The method for operating a copper smelting furnace according to claim 6, wherein the solid additive is a Fe metal source.
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