(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
製錬炉から排出される溶融状態のカラミを水砕水により水砕して水砕スラグとする水砕樋と、
上記水砕樋において水砕された水砕スラグが水砕水とともに流入される水砕ピットと、
上記水砕樋に上記水砕水を供給する流路と、
上記流路から分岐され、水砕水を上記水砕樋を介さずに水砕ピットに直接流入させるバイパス流路とを備え、
上記バイパス流路を介して上記水砕ピットに直接流入させる水砕水の流量によって、上記水砕ピットから水砕水とともにオーバーフローされる水砕スラグのオーバーフロー量を制御して、目的の粒度の水砕スラグを上記水砕ピット内に沈降させることを特徴とする水砕スラグの製造装置。
【請求項２】
上記バイパス流路を介して上記水砕ピットに直接流入される水砕水の流量を制御する流量制御手段を備えることを特徴とする請求項１記載の水砕スラグの製造装置。
【請求項３】
製錬炉から排出される溶融状態のカラミを水砕樋において水砕水で水砕して水砕スラグとし、水砕された水砕スラグを水砕ピット内に沈降させるようにした水砕スラグの製造装置における水砕スラグの粒度制御方法であって、
上記水砕樋において水砕された水砕スラグを水砕水とともに水砕ピットに流入させるとともに、
上記水砕樋に上記水砕水を供給する流路から分岐されたバイパス流路により、水砕水を上記水砕樋を介さずに水砕ピットに直接流入させ、
上記バイパス流路を介して上記水砕ピットに直接流入させる水砕水の流量によって、上記水砕ピットから水砕水とともにオーバーフローされる水砕スラグのオーバーフロー量を制御して、上記水砕ピット内に沈降される水砕スラグの粒度を制御することを特徴とする水砕スラグの粒度制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、非鉄製錬プロセスにおける水砕スラグの製造装置、及び、その粒度制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、例えば銅やニッケルなどの有価金属を含有する硫化精鉱のような非鉄金属原料から銅やニッケルといった有価金属を得るための非鉄製錬プロセスでは、例えば、自熔炉等の溶錬炉と、錬カン炉と、転炉と、精製炉とを用いる方法が採用されている。
【０００３】
非鉄金属製錬の一例である銅製錬においては、硫化銅精鉱とフラックス等とを補助燃料と共に自熔炉内に吹き込み、酸化製錬して銅分をＦｅＳとＣｕ２Ｓとを主成分とするカワやＣｕ２Ｓを主成分とする白カワとし、硫黄分を亜硫酸ガスとして回収する。得たカワや白カワは自熔炉などの製錬炉からレードル等に抜き出し、これを転炉に搬送し、転炉内に装入する。そして、転炉で引き続き酸化製錬を行う。自熔炉で発生したカラミにはカワが随伴するため、一旦錬カン炉にて静置してカワとカラミとを分離した後、カラミは水砕工程において水砕スラグとし、カワはレードル等に受け、次工程の転炉に装入し、引き続き酸化製錬を行う。
【０００４】
カラミは、錬カン炉内では高温の液状であるが、水砕工程において、水等で急冷されて凝固し、砂あるいは砂利状に粉砕されて水砕スラグとして取り出される。
【０００５】
すなわち、非鉄製錬プロセスでは、水砕工程において、炉から排出される溶融状態のカラミに水を直接吹き付けて急冷凝固し、水砕スラグを製造している。
【０００６】
従来、上記水砕工程では、例えば、図４に示すような構成の水砕スラグ製造装置１００が用いられていた。
【０００７】
この水砕スラグ製造装置１００において、図示しない製錬炉から排出されたカラミＡがカラミ樋１０１を介して流入される水砕樋１０２に流路１０３を介して水砕水Ｂが流入されるようになっており、製錬炉から排出されたカラミＡは、カラミ樋１０１を介して水砕樋１０２に流入し、その水砕樋１０２を流下してきた水砕水Ｂにより水砕され、水砕スラグＣとして水砕ピット１０４内に落下する。上記水砕ピット１０４内で沈降した水砕スラグＣ１は、当該水砕ピット１０４内に設けたバケットエレベーター１０５によりすくい上げられ次の工程に搬送される。
【０００８】
このようにして製造される水砕スラグＣ１は、粒度が０．１〜４．０ｍｍ程度であって大部分がセメント原料として利用される。
【０００９】
この水砕スラグ製造装置１００において、上記水砕ピット１０４内に落下した水砕スラグＣは、平均粒径が０．６ｍｍ程度である微細な水砕スラグの大部分はピット底に沈降せず、当該水砕ピット４内の水砕水中に浮遊している。また、一部の水砕スラグＣ２は水砕ピット１０４から水砕水Ｂとともにオーバーフローする。この水砕水Ｂとともに水砕ピット１０４からオーバーフローした微細な水砕スラグＣ２は、後工程に設けた水砕２次ピット１０６にて沈降して分離回収される。この微細な水砕スラグＣ２は概ね平均粒径は０．６ｍｍ程度であり、製品の水砕スラグＣ１に混在してしまうと平均粒径は低下することとなる。
【００１０】
このようにして製造される水砕スラグＣ１は、粒度が０．１〜４．０ｍｍ程度であって大部分がセメント原料として利用される。
【００１１】
ところで、水砕スラグの粒度が１．５〜４．０ｍｍ程度と、前記した水砕スラグＣ１より大きいサイズにシフトできれば、ケーソン向けの骨材やサンドブラスト材として用いることが可能となるので、水砕スラグの粒度を制御することが望まれる。
【００１２】
水砕スラグの粒度を大きいサイズにシフトさせる方法として容易に思いつくのは、水砕水Ｂとともに水砕ピット１０４からオーバーフローさせる量を多くするために、水砕ピット１０４に流入する水量を増加させることであるが、従来の水砕スラグ製造装置１００では水砕水Ｂの水量が増大し、伴って水圧が増大するので、水砕スラグＣの粒度は逆に細かくなるという問題点がある。
【００１３】
水砕スラグの粒度を増大させる方法は、従来、水砕水を噴出させるノズル形状の改造が主流となっている。
【００１４】
例えば、特許文献１には、溶融スラグの冷却水を４ケ所に分けて噴射し、溶融状態にあるスラグに最初に当たる水砕水の水圧を低下させて、水砕スラグの粒度を粗くする技術が記載されている。
【００１５】
また、特許文献２には、銅スラグを分級する際に、ジャンピングスクリーンを用いて１．５〜３．５ｍｍ程度の粒度に分級する方法が記載されている。
【００１６】
また、特許文献３には、コンクリート骨材を生産する際に、ジェット水流を利用して骨材より比重の小さい木片、草木の根、軽石などを分離する技術が記載されている。
【００１７】
さらに、特許文献４には、砂を採取する際に、例えば分級装置としてサイクロンを備え、原水中に浮遊する浮遊カーボンなどを除去する技術が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１８】
【特許文献１】特開昭６１−０２１９３８号公報
【特許文献２】特開２００３−２２２４７５号公報
【特許文献３】特開平０８−１５５３３０号公報
【特許文献４】特開２００５−２５６３３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
しかしながら、上記特許文献１の開示技術のようにノズル形状を改造するのでは、改造実施スペースに制限があること、および操業中に調整できず、また、改造のために長時間設備を停止する必要があるという問題がある。さらに、水圧を低下させるために水量を低下させると、溶融カラミの冷却が不十分となり水蒸気爆発を起こす可能性も高まるという問題がある。
【００２０】
また、上記特許文献２の開示技術のようにスクリーンを使用する方法では、新規設備の導入によるコストの増大や広大な設置スペースが必要となり、好ましくない。
【００２１】
また、特許文献３の開示技術のようにジェット水流を利用する方法では、新規設備の導入及び既存設備の改造によるコストの増大が必要となり、好ましくない。
【００２２】
さらに、上記特許文献４の開示技術においても、新規設備の導入が必要であり好ましくない。
【００２３】
そこで、本発明は、上述の如き従来の問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、上記従来の問題点を生じることがなく、非鉄製錬プロセスの水砕工程において製造される水砕スラグの粒度を簡単に制御することができるようにした水砕スラグの製造装置、及び、その粒度制御方法を提供することにある。
【００２４】
本発明の他の目的、本発明によって得られる具体的な利点は、以下に説明される実施の形態の説明から一層明らかにされる。
【課題を解決するための手段】
【００２５】
本発明では、上記課題を解決するために、従来の水砕スラグ製造装置における水砕水の流路を２つ分岐し、水砕樋を介して水砕ピットに水砕水を流入させる流路に、水砕水を上記水砕樋を介さずに水砕ピットに直接流入させるバイパス流路を設け、上記バイパス流路を介して上記水砕ピットに直接流入させる水砕水の流量によって、水砕ピットからオーバーフローされる微細な水砕スラグのオーバーフロー量を制御する。
【００２６】
すなわち、本発明は、水砕スラグの製造装置であって、製錬炉から排出される溶融状態のカラミを水砕水により水砕して水砕スラグとする水砕樋と、上記水砕樋において水砕された水砕スラグが水砕水とともに流入される水砕ピットと、上記水砕樋に上記水砕水を供給する流路と、上記流路から分岐され、水砕水を上記水砕樋を介さずに水砕ピットに直接流入させるバイパス流路とを備え、上記バイパス流路を介して上記水砕ピットに直接流入させる水砕水の流量によって、上記水砕ピットから水砕水とともにオーバーフローされる水砕スラグのオーバーフロー量を制御して、目的の粒度の水砕スラグを上記水砕ピット内に沈降させることを特徴とする。
【００２７】
また、本発明は、製錬炉から排出される溶融状態のカラミを水砕樋において水砕水で水砕して水砕スラグとし、水砕された水砕スラグを水砕ピット内に沈降させるようにした水砕スラグの製造装置における水砕スラグの粒度制御方法であって、上記水砕樋において水砕された水砕スラグを水砕水とともに水砕ピットに流入させるとともに、上記水砕樋に上記水砕水を供給する流路から分岐されたバイパス流路により、水砕水を上記水砕樋を介さずに水砕ピットに直接流入させ、上記バイパス流路を介して上記水砕ピットに直接流入させる水砕水の流量によって、上記水砕ピットから水砕水とともにオーバーフローされる水砕スラグのオーバーフロー量を制御して、上記水砕ピット内に沈降される水砕スラグの粒度を制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、非鉄製錬プロセスの水砕工程において製造される水砕スラグの粒度を簡単に制御することができ、しかも、設備を止めることなく、操業に影響を与えることなく、上述の如き従来の上記問題点を解決することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明に係る水砕スラグ製造装置の構成例を模式的に示す断面図である。
【図２】水砕水バイパス水量と、水砕ピットからオーバーフローされる微細な水砕スラグ量の関係を示す図である。
【図３】水砕水バイパス水量と、製品となる水砕スラグの平均粒径の関係を示す図である。
【図４】従来の水砕スラグ製造装置の構成例を模式的に示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００３１】
本発明は、例えば図１に示すような構成の水砕スラグ製造装置１０に適用される。
【００３２】
なお、この水砕スラグ製造装置１０は、図４に示した従来の水砕スラグ製造装置１００を改良したものであって、従来装置と実質上同一の構成要素には図１中に同一の参照符号が付されている。
【００３３】
この水砕スラグ製造装置１０は、図示しない製錬炉から排出されたカラミＡがカラミ樋１０１を介して流入される水砕樋１０２に流路１０３を介して水砕水Ｂが流入されるが、上記水砕水Ｂの流路１０３が流路１０３ａとバイパス流路１０３ｂに分岐されており、流路１０３ａを介して水砕樋１０２に水砕水Ｂ１が流入され、水砕水Ｂ２が水砕樋１０２を介さずにバイパス流路１０３ｂを介して水砕ピット４に直接流入されるようになっている。
【００３４】
この水砕スラグ製造装置１０では、図示しない製錬炉から排出されたカラミＡがカラミ樋１０１を介して流入される水砕樋１０２に流路１０３ａを介して水砕水Ｂ１が流入されるようになっており、製錬炉から排出されたカラミＡは、カラミ樋１０１を介して水砕樋１０２に流入し、その水砕樋１０２を流下してきた水砕水Ｂ１により水砕され、水砕スラグＣとして水砕ピット１０４内に落下する。上記水砕ピット１０４内で沈降した水砕スラグＣ１は、当該水砕ピット１０４内に設けたバケットエレベーター１０５によりすくい上げられ次の工程に搬送されるが、粒度が小さく比重が小さい水砕スラグＣ２は水砕ピット１０４内に沈降せずに、水砕ピット１０４から水砕水Ｂ１，Ｂ２とともにオーバーフローする。
【００３５】
この水砕水Ｂ１，Ｂ２とともに水砕ピット１０４からオーバーフローした微細な水砕スラグＣ２は後工程に設けた水砕２次ピット１０６にて沈降し、ショベル等を用いて回収されるため、製品の水砕スラグＣ１には混在されない。この微細な水砕スラグＣ２は、従来の概ね平均粒径は０．６ｍｍ程度であり、製品の水砕スラグに混在してしまうと平均粒径は低下することとなるが、水砕ピット１０４からこの微細な水砕スラグＣ２を多量にオーバーフローさせることで、結果として製品の水砕スラグＣ１の平均粒径は増大することとなる。
【００３６】
この水砕スラグ製造装置１０では、微細な水砕スラグＣ２を従来よりも多量にオーバーフローさせるために、水砕樋１０２に水砕水Ｂ１を流入させる流路１０３ａにバイパス流路１０３ｂが設けられている。このバイパス流路１０３ｂを通じて水砕水Ｂ２を水砕ピット１０４内に流入させることによって、実際にスラグの水砕に供せられる水量は変化させることなく、水砕ピット１０４に流入する水量のみを増加することができる。このため、この水砕スラグ製造装置１０では、従来よりも水砕スラグＣ２を多量にオーバーフローさせることが可能となり、これに伴って水砕ピット１０４から排出される微細な水砕スラグ量を増加させることができる。
【００３７】
なお、水砕スラグ製造装置１０には、バイパス流路１０３ｂを通じて水砕ピット１０４内に直接流入させる水砕水Ｂ２の水量、すなわち、水砕水バイパス水量を任意に変更するための流量制御手段として、バイパス流路１０３ｂにコントロールダンパー１０７が設けられている。
【００３８】
すなわち、この水砕スラグ製造装置１０は、製錬炉から排出される溶融状態のカラミＡを水砕樋１０２において水砕水Ｂで水砕して水砕スラグＣとし、水砕された水砕スラグＣを水砕ピット１０４内に沈降させるようにした水砕スラグの製造装置であって、この水砕スラグ製造装置１０では、水砕樋１０２において水砕された水砕スラグＣを水砕水Ｂ１とともに水砕ピット１０４に流入させるとともに、水砕樋１０２に水砕水Ｂ１を供給する流路１０３ａから分岐されたバイパス流路１０３ｂにより、水砕水Ｂ２を水砕樋１０２を介さずに水砕ピット１０４に直接流入させ、バイパス流路１０３ｂを介して水砕ピット１０４に直接流入させる水砕水Ｂ２の流量によって、水砕ピット１０４から水砕水Ｂ１，Ｂ２とともにオーバーフローされる水砕スラグＣ２のオーバーフロー量を制御して、水砕ピット１０４内に沈降される水砕スラグＣ１の粒度を制御する。
【００３９】
このような構成の水砕スラグ製造装置１０において、１時間当たりの水砕水バイパス水量を５０〜２００Ｔ／Ｈの範囲で段階的に調整を行い、水砕水バイパス水量と、水砕ピット１０４からオーバーフローされる微細な水砕スラグＣ２の１日当たりのオーバーフロー量（Ｔ／Ｄ）を観測したところ、図２に示すような結果が得られた。
【００４０】
また、水砕スラグ製造装置１０において、水砕水バイパス水量と、製品となる水砕スラグＣ１の平均粒径の傾向を観測したところ、図３に示すような結果が得られた。
【００４１】
図２から明らかなように、水砕スラグ製造装置１０では、水砕水バイパス水量が増加する、すなわち、水砕ピット１０４内に流入する水量が増加するほど当該水砕水ピット１０４からオーバーフローする微細な水砕スラグＣ２のオーバーフロー量が増加している。
【００４２】
また、図３から明らかなように、水砕スラグ製造装置１０では、水砕水バイパス水量が増加する、すなわち、水砕ピット１０４内に流入する水量が増加するほど製品の水砕スラグＣ１の平均粒径も増大しており、水砕水バイパス水量を調整することにより、水砕スラグＣ２の粒度を制御できる。これにより粒径の大きな製品として合格する水砕スラグＣ１の収量を増加させることができる。
【００４３】
なお、平均粒径は、２．３５ｍｍ、１．１８ｍｍ、０．６ｍｍの目開きの篩を用いて篩別を行った後、ロージン・ラムラー線図を用いて求めた。
【００４４】
上述の如き水砕スラグ製造装置１０では、製錬炉から排出される溶融状態のカラミＡを水砕樋１０２において水砕水Ｂで水砕して水砕スラグＣとし、水砕された水砕スラグＣを水砕ピット１０４内に沈降させるようにした従来の水砕スラグ製造装置１００に、水砕水Ｂ２が水砕樋１０２を介さずに水砕ピット４に直接流入されるようにバイパス流路１０３ｂを設けるだけで、水砕スラグの製造設備を変えることなく、そのうえ水蒸気爆発等、操業に影響を与えることなく、非鉄製錬プロセスの水砕工程において製造される水砕スラグの粒度を簡単に制御して、所望の粒度の水砕スラグを製造することができる。
【符号の説明】
【００４５】
１０  水砕スラグ製造装置、１０１  カラミ樋、１０２  水砕樋、１０３，１０３ａ  流路、１０３ｂ  バイパス流路、１０４  水砕ピット、１０５  バケットエレベーター、１０６  水砕２次ピット、１０７  コントロールダンパー、Ａ  カラミ、Ｂ，Ｂ１，Ｂ２  水砕水、Ｃ，Ｃ１，Ｃ２  水砕スラグ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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