(57)【要約】【課題】  特殊な装置や煩雑な手順を必要とせず、金属精錬炉に装入する原料粉体のフラッシング現象を精鉱種にかかわらず抑制することができ、自熔製錬の実操業に適用することが可能なフラッシング現象の抑制方法を提供する。【解決手段】  金属精錬炉に装入する原料粉体の空気通過時間を、セメント粉体の比表面積を評価するためのＪＩＳ  Ｒ５２０１に準拠して、ブレーン空気透過装置１０を使用して測定する。測定した原料粉体の空気通過時間が予め実験的に定めた基準値以下となるように、粉体原料の種類ないし混合比率を調整する。また、このフラッシング現象の抑制方法は、金属製錬炉が銅精錬操業における自熔炉である場合に特に有効である。【選択図】      図２
2010091165.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属精錬炉に装入する原料粉体のフラッシング現象を抑制する方法であって、ブレーン空気透過装置を使用して測定した原料粉体の空気通過時間が予め実験的に定めた基準値以下となるように、粉体原料の種類ないし各成分の混合比率を調整することを特徴とする金属精錬炉でのフラッシング現象の抑制方法。
【請求項２】
前記空気通過時間の基準値は、複数の精鉱毎にブレーン空気透過装置を使用して空気通過時間を測定し、得られた各精鉱の空気通過時間と各精鉱のフラッシング現象の生じ易さを対比して、精鉱としてフラッシング現象の生じない精鉱の空気通過時間に基づいて定めることを特徴とする、請求項１に記載の金属精錬炉でのフラッシング現象の抑制方法。
【請求項３】
前記金属製錬炉が銅精錬操業における自熔炉であることを特徴とする、請求項１又は２に記載の金属精錬炉でのフラッシング現象の抑制方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属精錬炉に装入する原料粉体のフラッシング現象を抑制する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、乾燥させた粉状の精鉱などを含む原料粉体（以下、乾鉱とも称する）を吹き込む非鉄金属乾式製錬法の一つに自熔製錬法がある。自熔製錬法は、硫化精鉱の酸化反応熱を利用するため、他の方法と比較して燃料消費率が低いという利点があり、多くの製錬所で採用されている。
【０００３】
自熔製錬法は、図１に示すように、自熔炉の反応塔１の頂部に設けられた精鉱バーナー２から、乾燥した硫化精鉱、フラックス、ダスト等からなる原料粉体３と反応用空気４とを同時に吹き込むことにより、反応塔１内にて瞬間的に酸化反応を起こし、セトラー部５にて有価金属が濃縮されたカワと不要な成分であるカラミとを分離する方法である。
【０００４】
例えば銅製錬においては、反応塔内で効率良く反応を進めるため、予め各種の硫化精鉱銘柄を調合して各成分の品位を調節する。具体的には、複数の貯槽ビンを設け、精鉱貯鉱場よりベルトコンベアを用いて精鉱銘柄毎に所定の貯槽ビンに供給して貯槽した後、銅、鉄、硫黄、珪酸などが所定の比率となるように、各貯槽ビン下部より精鉱毎に所定の割合で乾燥設備に供給し、所定の水分量となるように乾燥して原料粉体（乾鉱）とする。
【０００５】
尚、銅製錬に用いる一般的な乾鉱の混合比率は、銅：２０〜４０重量％程度、鉄：２０〜４０重量％程度、硫黄：２０〜４０重量％程度、珪酸：１０〜２０重量％程度である。また、一般的な乾鉱の性状は、粒度が１〜１５０μｍ程度、及び水分量が０.１〜１.０重量％程度である。
【０００６】
この原料粉体３は貯槽庫６に貯留され、通常はチェーンコンベアーやスクリュウコンベアーなどのコンベアー７を用いて、反応塔１の頂部に設けた精鉱バーナー２に連続的に供給される。その際、コンベアー７のスピードを制御することによって、所定量の原料粉体（乾鉱）３を比較的精度良く自熔炉に供給するようになっている。
【０００７】
上記した自熔炉の操業では、目的の品位のカワとカラミとを生成するために、調合された乾鉱の組成に基づいてヒートバランスとマスバランス計算をし、所定の乾鉱量と反応に必要な反応用空気の吹き込み量とを制御している。従って、自熔炉の安定操業のためには、所定量の乾鉱を連続的に且つ精度良く自熔炉に供給することが重要である。
【０００８】
例えば、仮に乾鉱の装入量が所定量より多くなると、反応用空気が不足し、カワ品位と熔体温度が低下し、カワやカラミ、特にカラミの粘度が高くなり、炉外への排出が困難となるなど、操業上重大な支障を来すことになる。逆に乾鉱の供給量が所定量より少なくなると、カワの品位と熔体温度が上昇しすぎるため、炉壁の熔損を招くことになる。
【０００９】
ところで、自熔炉などの実操業においては、乾鉱の性状によって、コンベアーでの制御が不可能となるフラッシング現象が生じることがある。フラッシング現象とは、粉体が空気を含んで洪水のように噴出する現象である。乾鉱にフラッシング現象が生じると、チェーンコンベアーやスクリュウコンベアーの隙間から粉体が液体の様に流れ落ちてしまい、流量のコントロールが不可能となる。
【００１０】
その結果、所定量以上の乾鉱が自熔炉に装入されてしまうため、カワや熔体の温度が大幅に低下し、未反応の精鉱が炉内に滞留するヒープ現象などが起こり、操業に大きな支障を及ぼすことになる。従って、自熔炉の安定操業のためには、フラッシング現象を抑制することが重要である。
【００１１】
一般的には、フラッシング現象を抑制する手段として、経験的な知見からフラッシング現象の生じ易さに影響を及ぼすと考えられる要因、例えば乾鉱の水分率や貯槽庫への乾鉱の貯鉱量を管理している。しかしながら、フラッシング現象の生じ易さは、貯槽庫に調合されている乾鉱に含まれる精鉱種によっても差があるので、乾鉱の水分率や貯鉱量の管理だけでは、フラッシング現象を十分に抑制できないという問題点があった。
【００１２】
一方、フラッシング現象の生じ易さを評価する方法としては、例えば特開平０６−１２３６９１号公報（特許文献１）に、中空円筒容器内に挿入した粉体試料をピストンロッドで加重して、フラッシング現象が起こるかいなかを評価する方法が記載されている。しかし、この方法は複数の測定値の相関関係における表示線の傾きを利用し、その傾きが大きいほどフラッシングし易いという定性的な評価方法であるうえ、特殊な装置と煩雑な手順が必要となるため、自熔製錬の実操業に適用するのは困難である。
【００１３】
また、「粉体機器・装置ハンドブック」（非特許文献１）には、粉体のフラッシング現象の生じ易さを評価する方法として、「安息角」、「圧縮率」、「スパチュラ角」、「凝集度」、「崩壊角」及び「分散度」などの粉粒体特性値から噴流性指数を算出し、その噴流性指数の大小によってフラッシングの生じ易さを評価する方法が記載されている。しかし、専用の高価な測定器が必要であるうえ、測定には煩雑な手順と長時間を要するため、この方法も自熔製錬の実操業に適用するのは難しい。
【００１４】
【特許文献１】特開平０６−１２３６９１号公報
【非特許文献１】「粉体機器・装置ハンドブック」，初版１刷，日刊工業新聞社，ｐ３７〜３８
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
本発明は、上記した従来の事情に鑑み、特殊な装置や煩雑な手順を必要とせずに、精鉱種にかかわらず金属精錬炉に装入する原料粉体のフラッシング現象を抑制することができ、しかも自熔製錬の実操業に適用することが可能なフラッシング現象の抑制方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明者らは、上記目的を達成するために、金属精錬における原料粉体（乾鉱）に関して、フラッシング現象の生じ易さと、その評価手段について鋭意研究を重ねた結果、ＪＩＳ  Ｒ５２０１のセメント粉末度試験方法で求めた空気通過時間を利用することによって、金属精錬炉に装入する原料粉体のフラッシング現象の抑制が可能であることを見出し、本発明を完成したものである。
【００１７】
即ち、本発明が提供するフラッシング現象の抑制方法は、金属精錬炉に装入する原料粉体のフラッシング現象を抑制する方法であって、ブレーン空気透過装置を使用して測定した原料粉体の空気通過時間が予め実験的に定めた基準値以下となるように、粉体原料の種類ないし各成分の混合比率を調整することを特徴とする。
【００１８】
上記本発明によるフラッシング現象の抑制方法において、前記空気通過時間の基準値は、複数の精鉱毎にブレーン空気透過装置を使用して空気通過時間を測定し、得られた各精鉱の空気通過時間と各精鉱のフラッシング現象の生じ易さを対比して、精鉱としてフラッシング現象の生じない精鉱の空気通過時間に基づいて定めることができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、特殊な装置や煩雑な手順を必要としない方法を用いて、金属精錬における原料粉体（乾鉱）のフラッシング現象を、精鉱種にかかわらず抑制することができる。従って、本発明は、自熔炉の安定操業にとって極めて有用である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
本発明者らによる検討の結果、フラッシング現象の生じ易さは原料粉体（乾鉱）の空気の抜け易さと密接な関係があり、同じ粉粒体であるセメントの空気通過特性と類似していることが分った。即ち、原料粉体のフラッシング現象の生じ易さは、セメント粉体の比表面積を評価するためのＪＩＳ  Ｒ５２０１に準拠して、ブレーン空気透過装置を用いて測定した原料粉体の空気通過時間に基づいて評価でき、空気通過時間が長いほどフラッシング現象が生じ易くなる。
【００２１】
ＪＩＳ  Ｒ５２０１のセメント粉末度試験方法では、まず、一定量計り取った粉体試料を、図２に示すブレーン空気通過装置１０のセル１１に入れ、所定のプランジャー（図示せず）にてセル１１内に押し込み一定容積とする。次に、マノメーター１２の液面をＡ点まで上げて一定圧力を掛けた後、コック１３を開いて粉体試料を容器１４に流出させる。
【００２２】
このとき、Ａ点にあったマノメーター１２の液面がＢ点からＣ点までの間を通過するのに要した時間（本発明では空気通過時間と称する）を測定する。尚、上記ブレーン空気通過装置１０の各測定点は規定されており、Ａ点がコック１３を有する流路の分岐点から３０ｍｍ、Ｂ点がＡ点から４０±１ｍｍ、及びＣ点はＢ点から５５０±０.２ｍｍの位置にある。
【００２３】
本発明では、各種の精鉱あるいは原料粉体（乾鉱）について、上記ブレーン空気通過装置を用いて、ＪＩＳ  Ｒ５２０１のセメント粉末度試験方法に準拠して空気通過時間を測定する。そして、測定した空気通過時間が予め実験により定めた基準値以下となるように、原料粉体の種類ないし各成分の混合比率を調整することによって、原料粉体をコンベアーなどで金属精錬炉に装入する際に発生するフラッシング現象を抑制することができる。
【００２４】
例えば、複数の精鉱種毎にブレーン空気透過装置を使用して空気通過時間を測定し、得られた各精鉱の空気通過時間と各精鉱のフラッシング現象の生じ易さを対比して、精鉱として実質的にフラッシング現象が生じない精鉱の空気通過時間を基準値と定める。また、これらの精鉱を配合した乾鉱についても、同様に空気通過時間を測定する。そして、実操業における乾鉱の空気通過時間が上記基準値である特定の精鉱の空気通過時間以下となるように、各精鉱を組み合わせて調製することで、フラッシング現象の抑制に資することができる。
【００２５】
次に、本発明によるフラッシング現象の抑制方法を具体的に説明する。まず、例えば異なる３種の精鉱Ａ〜Ｃについて、ブレーン空気通過装置を用いた上記方法により、空気通過時間をそれぞれ測定する。例えば、乾鉱にした際のフラッシング発生頻度が非常に高い精鉱Ａの空気通過時間Ｔａ、ほとんど発生しない精鉱Ｂの空気通過時間Ｔｂ、全く発生しない精鉱Ｃの空気通過時間Ｔｃを測定する。このような場合、フラッシング現象がほとんど発生しない精鉱Ｂの空気通過時間Ｔｂを許容基準値とし、全く発生しない精鉱Ｃの空気通過時間Ｔｃを安全基準値とすることができる。
【００２６】
尚、精鉱種の入庫時期（ロット）によって、各精鉱の空気通過時間の測定を繰り返し、Ｔｂ及びＴｃの微調整をしてもよい。また、更に異なる精鉱種などを測定することによって、Ｔａ〜Ｔｂ間あるいはＴｂ〜Ｔｃ間の精度を上げることもできる。更に、精鉱種の在庫状況によっては、多少のフラッシング現象の発生を予測しつつ精鉱処理を進めなければならないという実操業上の要請に備えて、上記ＴａとＴｂの間に、フラッシング現象の発生頻度が多少高くなる恐れのある２次的な許容基準値を設けることもできる。
【００２７】
実操業においては、上記のごとく求めた精鉱Ｂの空気通過時間Ｔｂを許容基準値とし、精鉱Ｂを含む乾鉱の空気通過時間を測定して、測定された乾鉱の空気通過時間が上記許容基準Ｔｂよりも短いことを監視しながら操業することによって、製錬炉でのフラッシング現象の発生を殆どなくすことができる。更には、上記安全基準値であるＴｃを選択して監視すれば、フラッシング現象を全く発生しないレベルにまで抑制することもできる。
【００２８】
また、上記した空気通過時間の測定方法は、前述のようにＪＩＳ  Ｒ５２０１で定められた方法であるので、作業者の習熟度によって測定結果が左右されることがなく、所要時間もおよそ１５分程度と短いため、自熔製錬の実操業に適用することが十分に可能である。従って、製造した乾鉱のロット毎に監視するだけでなく、その製造条件の微妙な変動に対応する時間間隔を設定して空気通過時間の測定監視を行なうことにより、更に効果的にフラッシング現象の発生を抑制することが可能となる。
【００２９】
尚、上記空気通過時間の測定監視によって基準値を超える空気通過時間の乾鉱が発見された場合には、貯槽庫中の乾鉱を適切に調製したものと入れ替えるか、貯槽庫中の乾鉱保管量を調整するなど、従来であればフラッシング現象が発生した後に実施していた対応をとることによって、フラッシング現象の発生を未然に防ぐことができる。また、より一層効果を高めるためには、予め測定した精鉱種毎の空気通過時間を考慮して、乾鉱を製造する際に乾鉱の混合比率を定めることが好ましい。
【実施例】
【００３０】
乾鉱にした際のフラッシング発生頻度が異なる３種の精鉱を準備した。即ち、精鉱Ａはフラッシング現象の発生頻度が非常に高いもの、精鉱Ｂはフラッシング現象がほとんど発生しないもの、及び精鉱Ｃはフラッシング現象が全く発生しないものである。これら３種の精鉱Ａ〜Ｃについて、ブレーン空気通過装置を用い、ＪＩＳ  Ｒ５２０１のセメント粉末度試験方法に準拠して空気通過時間を測定した。その結果を下記表１に示した。
【００３１】
【表１】
2010091165.tif 000003
【００３２】
次に、上記３種の精鉱Ａ〜Ｃを使用して、通常のごとく銅、鉄、硫黄、珪酸などが所定の比率となるように調製し、１０５℃で２４時間乾燥させて乾鉱を製造した。その際、精鉱Ａ〜Ｃの混合比率（重量％）を変化させ、試料１ではＡ：Ｂ：Ｃ＝０：５０：５０、試料２ではＡ：Ｂ：Ｃ＝５：４５：５０、試料３ではＡ：Ｂ：Ｃ＝１１：３９：５０とした。
【００３３】
これらの試料１〜３の各乾鉱について、上記と同様にブレーン空気通過装置を用いて空気通過時間を測定した。また、試料１〜３の各乾鉱を使用し、実際に自熔炉の反応塔頂部に設けた精鉱バーナーから反応用空気と共に吹き込み、フラッシング現象の発生頻度を調べた。得られた結果を、各精鉱の混合比率（重量％）と共に下記表２に示した。尚、フラッシング発生頻度は、３〜５回フラッシングが発生した時点での操業時間を割り戻したものである。
【００３４】
【表２】
2010091165.tif 000004
【００３５】
上記の結果から分るとおり、精鉱Ａを含まず、精鉱Ｂ：精鉱Ｃの混合比率（重量％）が５０：５０である試料１の乾鉱は、空気通過時間が４５秒（許容基準Ｔｂ＝５７.７秒以下）であり、フラッシング発生頻度は０回／日であった。
【００３６】
また、精鉱Ａ：精鉱Ｂ：精鉱Ｃの混合比率（重量％）が５：４５：５０である試料２の乾鉱では、空気通過時間が５５秒（許容基準Ｔｂ＝５７.７秒以下）となり、フラッシング発生頻度は０回／日であった。
【００３７】
一方、精鉱Ａ：精鉱Ｂ：精鉱Ｃの混合比率（重量％）が１１：３９：５０である試料３の乾鉱は、空気通過時間が８０秒（許容基準Ｔｂ＝５７.７秒を超える）であって、フラッシング発生頻度は１０回／日と急増した。
【００３８】
上記のごとく、乾鉱の空気通過時間が長いほどフラッシング現象の発生頻度が高くなっていることが分る。また、乾鉱を製造する際に、その乾鉱の空気通過時間が各精鉱の空気通過時間から設定した許容基準Ｔｂ以下となるように、各精鉱の混合比率を調整することによって、実操業でのフラッシング現象の発生を効果的に抑制できることが分る。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】非鉄金属製錬における自熔炉の具体例を示す概略の断面図である。
【図２】本発明で使用するブレーン空気透過装置を示す概略の側面図である。
【符号の説明】
【００４０】
１  反応塔
２  精鉱バーナー
３  原料粉体
４  反応用空気
５  セトラー部
６  貯槽庫
７  コンベアー
１０  ブレーン空気通過装置
１１  セル
１２  マノメーター
１３  コック
１４  容器
【図１】
2010091165.tif 000005
【図２】
2010091165.tif 000006