(57)【要約】      （修正有）【課題】精鉱バーナの外筒ジャケット部において、水漏れを抑制することができる水冷ジャケットおよびその製造方法を提供する。【解決手段】水冷ジャケット８０は、自溶炉の反応シャフトの頂部において、銅精鉱の通路を備えるノズルの外側に設けられることによって前記ノズルとの間に反応ガスの通路を構成する外筒として機能する水冷ジャケットであって、冷却水の流路として、金属で鋳込まれた銅パイプ８１，８２を備える。銅パイプは、複数本設けられ、互いに独立して冷却水供給手段に接続され、さらに前記ノズルの外周に対して複数に分割されて設けられていることが好ましい。また冷却水の流路として機能する銅パイプを金属で鋳込むことによって、水冷ジャケット内に銅パイプを設ける、水冷ジャケットの製造方法である。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
自溶炉の反応シャフトの頂部において、銅精鉱の通路を備えるノズルの外側に設けられることによって前記ノズルとの間に反応ガスの通路を構成する外筒として機能する水冷ジャケットであって、
冷却水の流路として、金属で鋳込まれた銅パイプを備えることを特徴とする水冷ジャケット。
【請求項２】
前記銅パイプは、複数本設けられていることを特徴とする請求項１記載の水冷ジャケット。
【請求項３】
前記複数本の銅パイプは、互いに独立して冷却水供給手段に接続されていることを特徴とする請求項２記載の水冷ジャケット。
【請求項４】
前記銅パイプは、前記ノズルの外周に対して複数に分割されて設けられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の水冷ジャケット。
【請求項５】
前記銅パイプの不連続箇所において、前記鋳込まれた銅パイプを備えたジャケットを分割して設置し、その分割した隣り合うジャケット同士を接続する接続箇所において、ジャケットが段違いに互いにかみ合うことを特徴とする請求項４記載の水冷ジャケット。
【請求項６】
前記水冷ジャケットの外周を覆うように設けられた金属板を備えることを特徴とする請求項５記載の水冷ジャケット。
【請求項７】
前記銅パイプは、複数本設けられ、
前記複数の銅パイプのうち少なくとも２本は、前記自溶炉の高さ方向において、互いに異なる位置に設けられていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の水冷ジャケット。
【請求項８】
前記銅パイプは、銅で鋳込まれていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の水冷ジャケット。
【請求項９】
自溶炉の反応シャフトの頂部において、銅精鉱の通路を備えるノズルの外側に設けられることによって前記ノズルとの間に反応ガスの通路を構成する外筒として機能する水冷ジャケットの製造方法であって、
冷却水の流路として機能する銅パイプを金属で鋳込むことによって、水冷ジャケット内に銅パイプを設けることを特徴とする水冷ジャケットの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は水冷ジャケットおよびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
銅製錬工程では、銅精鉱を酸素富化空気などと自溶炉に投入し、マットとスラグとに分離する。銅精鉱を酸化する際に熱の発生が避けられないため、自溶炉の耐火材の劣化進行を抑制する技術が望まれている。例えば、特許文献１，２は、精鉱バーナに水冷ジャケットを装着する技術を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平０７−１３８６６６号公報
【特許文献２】特開２００３−１６０８２１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、精鉱バーナの外筒ジャケット部においては熱負荷の変動が大きく、熱負荷が小さくなった場合に硫酸雰囲気などに起因する外筒ジャケットの外面腐食によって水冷ジャケットに水漏れが発生するおそれがある。水漏れが発生すると、自溶炉内の反応の悪化、ボイラチューブの腐食などが発生するおそれがある。
【０００５】
本発明は上記の課題に鑑み、水漏れを抑制することができる水冷ジャケットおよびその製造方法を提供すること目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る水冷ジャケットは、自溶炉の反応シャフトの頂部において、銅精鉱の通路を備えるノズルの外側に設けられることによって前記ノズルとの間に反応ガスの通路を構成する外筒として機能する水冷ジャケットであって、冷却水の流路として、金属で鋳込まれた銅パイプを備えることを特徴とする。本発明に係る水冷ジャケットによれば、水漏れを抑制することができる。
【０００７】
前記銅パイプは、複数本設けられていてもよい。前記複数本の銅パイプは、互いに独立して冷却水供給手段に接続されていてもよい。前記銅パイプは、前記ノズルの外周に対して複数に分割されて設けられていてもよい。前記鋳込まれた銅パイプを備えたジャケットを分割して設置してもよく、その分割したジャケットの接続箇所において、ジャケットの鋳込み部が段違いに互いにかみ合っていてもよい。前記水冷ジャケットの外周を覆うように設けられた金属板を備えていてもよい。前記銅パイプは、複数本設けられ、前記複数の銅パイプのうち少なくとも２本は、前記自溶炉の高さ方向において、互いに異なる位置に設けられていてもよい。前記銅パイプは、銅で鋳込まれていてもよい。
【０００８】
本発明に係る水冷ジャケットの製造方法は、自溶炉の反応シャフトの頂部において、銅精鉱の通路を備えるノズルの外側に設けられることによって前記ノズルとの間に反応ガスの通路を構成する外筒として機能する水冷ジャケットの製造方法であって、冷却水の流路として機能する銅パイプを金属で鋳込むことによって、水冷ジャケット内に銅パイプを設けることを特徴とする。本発明に係る水冷ジャケットの製造方法によれば、水冷ジャケットからの水漏れを抑制することができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、水漏れを抑制することができる水冷ジャケットおよびその製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】銅製錬用の自溶炉の概略図である。
【図２】精鉱バーナの詳細を説明するための概略図である。
【図３】（ａ）は比較例に係る水冷ジャケットの平面図であり、（ｂ）は当該水冷ジャケットの断面図である。
【図４】（ａ）は実施形態に係る水冷ジャケットの平面図であり、（ｂ）および（ｃ）は当該水冷ジャケットの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明を実施するための実施形態について説明する。
【００１２】
（実施形態）
図１は、銅製錬用の自溶炉１００の概略図である。図１に示すように、自溶炉１００は、反応シャフト１０、セットラ２０、およびアップテイク３０が順に配置された構造を有する。反応シャフト１０の頂部には、原料供給装置４０が設けられている。原料供給装置４０には、精鉱バーナ５０が設けられている。
【００１３】
精鉱バーナ５０を介して、銅精鉱（ＣｕＦｅＳ２など）、溶剤、補助燃料、および反応用ガスが吹き込まれる。銅精鉱、溶剤、および補助燃料を固体原料と称する。本実施形態においては、一例として、溶剤に珪酸鉱を用い、補助燃料にコークスを用いる。また、反応用ガスとして、酸素富化空気を用いる。下記反応式（１）に従って、銅精鉱が反応用ガスを利用して酸化反応を起こし、反応シャフト１０の底部でマット６０およびスラグ７０に分離する。下記反応式（１）で、Ｃｕ２Ｓ・ＦｅＳがマット６０の主成分に相当し、ＦｅＯ・ＳｉＯ２がスラグ７０の主成分に相当する。
４ＣｕＦｅＳ２＋２ＳｉＯ２＋５Ｏ２→２Ｃｕ２Ｓ・ＦｅＳ＋２ＦｅＯ・ＳｉＯ２＋４ＳＯ２  ＋  反応熱  （１）
【００１４】
図２は、精鉱バーナ５０の詳細を説明するための概略図である。精鉱バーナ５０は、反応シャフト１０の外部から内部に延びるノズル５１を備える。ノズル５１は、ランス５２と、ランス５２と離間しつつランス５２を覆う円筒５３とを備える。ランス５２と円筒５３との間の空間は、固体原料通路５４として機能する。ノズル５１の外側には、ノズル５１と離間してノズル５１を覆う内筒５５が設けられている。ノズル５１と内筒５５との間の空間は、反応用ガスが通るガス通路５６として機能する。内筒５５の外側には、内筒５５と離間して内筒５５を覆う水冷ジャケット８０が設けられている。内筒５５と水冷ジャケット８０との間の空間は、反応用ガスが通るガス通路５７として機能する。水冷ジャケット８０の内径は、６０〜７０ｍ程度である。また、内筒５５は必ずしも設けられていなくてもよい。
【００１５】
ここで、比較例に係る水冷ジャケット８０ａについて説明する。図３（ａ）は、水冷ジャケット８０ａの平面図である。図３（ｂ）は、水冷ジャケット８０ａの断面図である。図３（ｂ）では、図３（ａ）の一点鎖線Ａに沿った断面が描かれている。水冷ジャケット８０ａは、鋳造によって成型された銅ジャケットであり、内部の水路は砂型（中子）を用いて成型されている。図３（ａ）および図３（ｂ）の例では、内筒５５の外側を２周しているが、１系統（１本）の水路から構成されている。一例として、水路を流動する冷却水量は、２〜４ｔ／ｈである。
【００１６】
鋳造によって成型された水冷ジャケット８０ａでは、欠陥部分が存在したとしても、使用してみないと欠陥が生じているか否か判断することが困難である。すなわち、水冷ジャケット８０ａを作製した後に初めて欠陥の存在を把握することができる。欠陥が生じていれば、硫酸雰囲気などに起因する外面腐食によってジャケット表面の腐食が進行し、水冷ジャケット８０ａの減肉が進行すると欠陥部から水漏れが発生する可能性がある。また、外面腐食対策としてジャケットの鋳造部の肉厚を厚くしてジャケットを寿命延長する方法も考えられるが、鋳造部の厚みが増すにつれて欠陥も生じやすいと考えられる。水漏れが発生すると、自溶炉内の反応の悪化、ボイラチューブの腐食などが発生するおそれがある。そこで、本実施形態においては、水漏れの発生を抑制することができる水冷ジャケットおよびその製造方法について説明する。
【００１７】
図４（ａ）は、本実施形態に係る水冷ジャケット８０の平面図である。図４（ｂ）および図４（ｃ）は、水冷ジャケット８０の断面図である。図４（ｂ）では、図４（ａ）の一点鎖線Ａに沿った断面が描かれている。図４（ｂ）に示すように、水冷ジャケット８０は、銅パイプ８１，８２が金属（例えば銅）で鋳込まれた構造を有する。銅パイプ８１，８２は、水路として機能する。鋳込みの前に銅パイプ８１，８２の欠陥の有無を容易に確認することができることから、水冷ジャケット８０の作製前に欠陥の有無を確認することができる。また、水路として機能する銅パイプ８１，８２が鋳込まれていることから、水冷ジャケット８０の肉厚を大きくすることができる。それにより、水冷ジャケット８０の外面に腐食が発生しても、当該腐食が銅パイプ８１，８２まで届きにくい。その結果、水冷ジャケット８０からの水漏れを抑制することができる。
【００１８】
図４（ａ）および図４（ｂ）に示すように、複数本の銅パイプ８１または複数本の銅パイプ８２で内筒５５の外周を１周している。このように銅パイプを内筒５５の外周に対して複数に分割して構成することによって、銅パイプ単体の長さを抑えることができる。ここで、銅パイプを金属で鋳込む際には、銅パイプの融解を防止するために銅パイプに水を流しながら冷却することになる。銅パイプが長い場合、冷却水設備の能力が足りないと、銅パイプが割れるおそれがある。これに対して、銅パイプを内筒５５の外周方向において分割して長さを抑えることによって、鋳込みの際に冷却水によって銅パイプを十分に冷却することができる。
【００１９】
銅パイプを金属で鋳込んだジャケット（以下銅パイプ鋳込みジャケットと称す）を分割して設置した場合、図４（ａ）に示すように、銅パイプ鋳込みジャケットの接続箇所において、ジャケットの鋳込み部が段違いに互いにかみ合っていてもよい。この場合、熱膨張等に起因する銅パイプ８１，８２の位置ズレを抑制することができる。  また、図４（ｃ）に示すように、水冷ジャケット８０の外周に耐食性の金属板８３を設けることによって、銅パイプ８１，８２のズレをさらに抑制することができる。例えば、金属板８３としてＳＵＳなどのステンレスを用いることができる。
【００２０】
また、図４（ｂ）に示すように、銅パイプ８１，８２の高さを異ならせることによって、銅パイプ８１，８２をそれぞれ内筒５５の外周方向に設けることができる。銅パイプ８１，８２を互いに独立して冷却水供給手段に接続することによって、複数系統の水路を構成することができる。この場合、いずれかの系統で不具合が生じても、他系統による水冷を継続することができる。
【００２１】
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。
【符号の説明】
【００２２】
１０  反応シャフト
２０  セットラ
３０  アップテイク
４０  原料供給装置
５０  精鉱バーナ
５１  ノズル
５２  ランス
５３  円筒
５４  固体原料通路
５５  内筒
５６，５７  ガス通路
６０  マット
７０  スラグ
８０  水冷ジャケット
８１，８２  銅パイプ
８３  金属板
１００  自溶炉
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2014196545.tif 000006