(57)【要約】  原料供給装置は、自溶炉内に原料を供給するとともに、少なくとも前記自溶炉内に前記原料の反応に寄与する反応用ガスを供給する原料供給装置であって、半径方向外側に向かって開口した供給孔を有する中空円錐台状の分散コーンを先端部に備え、前記供給孔を通じて前記原料を分散させる分散用ガスを吐出するランスと、前記ランスの外側に設けられ、前記原料を前記自溶炉内に供給する原料流路と、前記原料流路の外側に設けられ、前記反応用ガスを前記自溶炉内に供給するガス流路と、前記ランスを回転駆動する、駆動部と、を備える。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
自溶炉内に原料を供給するとともに、少なくとも前記自溶炉内に前記原料の反応に寄与する反応用ガスを供給する原料供給装置であって、
半径方向外側に向かって開口した供給孔を有する中空円錐台状の分散コーンを先端部に備え、前記供給孔を通じて前記原料を分散させる分散用ガスを吐出するランスと、
前記ランスの外側に設けられ、前記原料を前記自溶炉内に供給する原料流路と、
前記原料流路の外側に設けられ、前記反応用ガスを前記自溶炉内に供給するガス流路と、
前記ランスを回転駆動する、駆動部と、
を備える原料供給装置。
【請求項２】
前記ガス流路内に突出させて配置されたベーンを、さらに備えた請求項１に記載の原料供給装置。
【請求項３】
前記ベーンは、前記反応用ガスを前記ランスが回転駆動されることによって旋回する前記分散用ガスの旋回方向と対向する方向に旋回させる姿勢で設置された請求項２に記載の原料供給装置。
【請求項４】
前記ランスは、前記分散コーンの外周面に突起を備えた請求項１乃至３のいずれか１項に記載の原料供給装置。
【請求項５】
前記分散コーンの外周面に補強部を設けた請求項１乃至４のいずれか１項に記載の原料供給装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一項に記載の原料供給装置を備える自溶炉。
【請求項７】
自溶炉内に原料を供給するとともに、少なくとも前記自溶炉内に前記原料の反応に寄与する反応用ガスを供給する自溶炉の操業方法であって、
ランスの外側に設けられた原料流路を通じて前記自溶炉内に前記原料を供給しつつ、前記原料流路の外側に設けられたガス流路を通じて前記反応用ガスを前記自溶炉に供給する工程を有し、
前記反応用ガスを前記自溶炉に供給するときに、半径方向外側に向かって開口した供給孔を有する中空円錐台状の分散コーンを先端部に備えるランスを回転駆動しつつ、前記供給孔を通じて前記原料を分散させる分散用ガスを吐出する自溶炉の操業方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、原料供給装置、自溶炉及び自溶炉の操業方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
自溶炉とは、銅、ニッケル等の非鉄金属の製錬、及び、マット処理製錬に用いられる製錬炉であり、反射炉型のセットラの上にシャフトを設け、その頂部から原料と反応に供するガスを吹き込むことで原料の酸化熱を利用し、瞬時に酸化溶融を行う炉である。自溶炉において、原料と反応用ガスを炉内へ供給する装置は、自溶炉の性能を決定付ける重要な役割を担っている。この原料供給装置の性能が反応シャフト内での原料の反応効率、反応進行度を左右し、その結果、自溶炉の処理能力及びメタル採収率に影響を及ぼす。自溶炉における反応シャフト内での反応は、速やか、かつ、全ての原料が均一に同じ反応進行度で進行することが望ましい。このため、原料と反応用ガスとは、均一に混合されることが望ましい。【０００３】
このような原料と反応用ガスとの混合を改善するため、原料供給装置から反応シャフト内へ供給される主送風を旋回させるものが知られている（特許文献１）。また、管状の精鉱シュートの内側に燃料バーナーを取り囲んで酸素吹込管を設け、その開口部に案内羽根を設けて旋回流を供給することが知られている（特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特表２０１０-５３８１６２号公報
【特許文献２】特開昭６０−２４８８３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、原料供給装置の直下の領域は、主送風によって、温度が低く、精鉱反応が進みにくい領域となっている。特許文献１や特許文献２は、このような原料供給装置の直下の領域に積極的に旋回流を発生させるものとはなっておらず、改良の余地があった。【０００６】
本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、自溶炉内に供給された原料と反応用ガスの混合を積極的に促進し、反応を均一化することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の原料供給装置は、自溶炉内に原料を供給するとともに、少なくとも前記自溶炉内に前記原料の反応に寄与する反応用ガスを供給する原料供給装置であって、半径方向外側に向かって開口した供給孔を有する中空円錐台状の分散コーンを先端部に備え、前記供給孔を通じて前記原料を分散させる分散用ガスを吐出するランスと、前記ランスの外側に設けられ、前記原料を前記自溶炉内に供給する原料流路と、前記原料流路の外側に設けられ、前記反応用ガスを前記自溶炉内に供給するガス流路と、前記ランスを回転駆動する、駆動部と、を備える。【０００８】
この場合において、前記ガス流路内に突出させて配置されたベーンを、さらに備えてもよい。このベーンは、前記第２の反応用ガスを前記ランスが回転駆動されることによって旋回する前記分散用ガスの旋回方向と対向する方向に旋回させる姿勢で設置することができる。前記ランスは、前記分散コーンの外周面に突起を備えていてもよい。前記分散コーンの外周面に補強部を設けた構成とすることができる。【０００９】
本発明の自溶炉は、本発明の原料供給装置を備えている。【００１０】
本明細書の自溶炉の操業方法は、自溶炉内に原料を供給するとともに、少なくとも前記自溶炉内に前記原料の反応に寄与する反応用ガスを供給する自溶炉の操業方法であって、ランスの外側に設けられた原料流路を通じて前記自溶炉内に前記原料を供給しつつ、前記原料流路の外側に設けられたガス流路を通じて前記反応用ガスを前記自溶炉に供給する工程を有し、前記反応用ガスを前記自溶炉に供給するときに、半径方向外側に向かって開口した供給孔を有する中空円錐台状の分散コーンを先端部に備えるランスを回転駆動しつつ、前記供給孔を通じて前記原料を分散させる分散用ガスを吐出する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の原料供給装置及び自溶炉は、自溶炉内に供給された原料と反応用ガスの混合を積極的に促進し、反応を均一化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は実施形態に係る銅製錬用の自溶炉の構成を概略的に示す図である。
【図２】図２は第１実施形態の原料供給装置の一部を拡大した図である。
【図３】図３は分散コーンを拡大して示す説明図である。
【図４】図４は分散用ガスが法線方向に拡がる様子を模式的に示す説明図である。
【図５】図５はランスが回転することによる分散用ガスの旋回と、ベーンによる反応用ガスの旋回の様子とを模式的に示す説明図である。
【図６】図６は分散コーンの外周面に突起が設けられた様子を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、実施形態に係る自溶炉について、図１〜図６に基づいて、詳細に説明する。図１は、実施形態に係る銅製錬用の自溶炉１００の構成を概略的に示す図である。
【００１４】
（第１実施形態）
図１に示すように、自溶炉１００は、原料供給装置１と、炉体２と、を備える。原料供給装置１は、精鉱バーナーとも呼ばれ、原料である精鉱（銅精鉱（ＣｕＦｅＳ2など））、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。炉体２は、精鉱と反応用ガスとが混合する反応シャフト３、セットラ４、アップテイク５を備える。なお、反応用主送風ガス及び反応用補助ガスは、酸素富化空気であり、分散用ガスは、空気または酸素富化空気である。これらの反応用ガス、および分散用ガスは、精鉱を分散し、同時に酸化させ、反応シャフト３の底部でマット及びスラグに分離する。
【００１５】
図２は、原料供給装置１の一部を拡大した図であって、原料、反応用ガス、分散用ガスを反応シャフト３側へ投入する投入部１０を示した説明図である。
【００１６】
原料供給装置１の投入部１０は、ランス１６を備え、ランス１６内には分散用ガスの通る第１通路１１、反応用ガスの一部としての反応用補助ガスが通過する第４通路１４が形成されている。第４通路１４は、ランス１６の中心部分に設けられており、第１通路１１は、第４通路１４の周囲に設けられている。また、投入部１０は、ランス１６の外側、より具体的にランス１６の外周に設けられた原料流路としての第２通路１２を備えている。投入部１０は、さらに、第２通路１２の外側、より具体的に第２通路１２の外周に設けられ、反応用ガスの一部としての反応用主送風ガスが通過する第３通路１３と備えている。第３通路１３は、ガス流路に相当する。第３通路１３は、内側をエアチャンバー１７１とした漏斗状部１７ａの下流側に連設された筒状部１７ｂによって第２通路１２の外側に設けられている。第３通路１３は、その上方に設けられたエアチャンバー１７１と通じている。第２通路１２と、第３通路１３は、円筒状の仕切り壁２１により、仕切られた状態となっている。
【００１７】
第１通路１１は、分散用ガスを反応シャフト３内へ供給する。第２通路１２は、精鉱を反応シャフト３内へ供給する。第３通路１３は、反応用主送風ガスをエアチャンバー１７から反応シャフト３内へ供給する。また、第４通路１４は、反応用補助ガスを反応シャフト３内へ供給する。
【００１８】
ランス１６の先端部（下端部）には、中空円錐台状の分散コーン１５が形成されている。分散コーン１５の側面下部１５１には第１通路１１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１５２が形成されている。供給孔１５２は、ガスの吐出方向が分散コーン１５の底面円の法線方向となるように設けられている。
【００１９】
原料供給装置１は、ランス１６を回転駆動する駆動部３０を備えている。ランス１６の内部には、第１通路１１及び第４通路１４が形成されているが、例えば、スイベルジョイントを用いることで、ランス１６の回転を可能としつつ、これらの通路に分散用ガスや反応用補助ガスが供給されるようになっている。
【００２０】
ランス１６は、概ね２０ｒｐｍ〜１２０ｒｐｍの回転速度で駆動される。回転速度は、原料と反応用ガスの混合具合に応じて適宜選択することができる。
【００２１】
図３を参照すると、分散コーン１５の外周面１５ａ、より具体的には、分散コーン１５の傾斜部の外周面１５ａには、補強部１５ａ１が設けられている。補強部１５ａ１は、周囲の部分よりも耐摩耗性が高い部分である。分散コーン１５の外側には、第２通路１２が形成されており、原料が供給される。このため、回転する分散コーン１５に原料が衝突し、分散コーン１５の摩耗が進行する可能性がある。そこで、摩耗し易い箇所に補強部１５ａ１が設けられている。本実施形態における補強部１５ａ１は、硬化肉盛を行うことで形成されているが、補強部１５ａ１の構成は、これに限定されるものではなく、例えば、タングステンカーバイド等によって形成された耐摩耗部材を貼り付ける等の措置を採用することもできる。
【００２２】
図２を参照すると、ランス１６の軸線ＡＸは、鉛直方向と一致させて配置されている。ランス１６が、軸線ＡＸを回転軸として、例えば、図４において矢示ａ１で示すように反時計回り方向に回転すると、その先端部に設けられた分散コーン１５が有する供給孔１５２から吐出される分散用ガスに矢示ａ２で示すような接線方向のベクトルが付与される。接線方向のベクトルが付与された分散用ガスが第２通路１２から供給された原料に接触すると、原料が撹拌され、第３通路１３を通じて供給された反応用ガスとの混合が促進され、この結果、反応が均一化される。
【００２３】
図５を参照すると、実施形態の原料供給装置１は、第３通路１３内に突出させて配置されたベーン２２を備えている。ベーン２２は、筒状部１７ｂの内周壁面１７ｂ１に設置されている。ベーン２２は、軸線ＡＸ方向に沿う方向に対して少なくとも０°よりも大きい角度を有するように軸部材２３を介して筒状部１７ｂの内周壁面１７ｂ１に取り付けられている。具体的に、ベーン２２は、第３通路１３を通過する反応用ガスをランス１６が回転駆動されることによって旋回する分散用ガスの旋回方向（矢示ａ２方向）と対向する方向（矢示ｂ１方向）に旋回させる姿勢で設置されている。このように分散用ガスと反応用ガスとを衝突させるようにすることで、撹拌混合作用を強化し混合状態をより改善することができる。なお、本実施形態のベーン２２は、固定ベーンであるが、可動ベーンを採用することもできる。可動ベーンを採用することで、反応用ガスの旋回状態を制御することができるので、原料と反応用ガスとの混合状態に応じて反応用ガスの旋回状態を変化させ、効果的に原料と反応用ガスの混合を促進し、反応を均一化することができる。なお、第３通路１３を通過した反応用ガスの旋回方向と分散用ガスの旋回方向を一致させてもよいが、反応用ガスの旋回方向と分散用ガスの旋回方向を相反する方向とする方が、原料と反応用ガスとの混合促進の観点からより好ましい。
【００２４】
図６を参照すると、ランス１６は、分散コーン１５の外周面に突起１５ｂを備えている。突起１５ｂは、複数設けられており、それぞれ分散コーン１５の外周面にその長手方向に沿って配置されている。回転駆動されるランス１６の外周面に設けられた突起１５ｂは、羽根のように作用し、原料を水平方向へ分散させる効果を得ることができる。また、原料の流れ自体を旋回させることにもなるので、原料と反応用ガスとの混合が促進され、反応を均一化することができる。なお、突起は、四角形状の突起や、或いは、球状を半分に割ったような半球状の突起であってもよく、また、突起の配置も、ジグザグに配置することも可能である。
【００２５】
以上のように、本実施形態の原料供給装置１によれば、自溶炉１００内に供給された原料と反応用ガスの混合を積極的に促進し、反応を均一化することができる。
【００２６】
上述した実施形態は本発明の好適な実施の例である。但し、これに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変形実施可能である。
【符号の説明】
【００２７】
１  原料供給装置
２  炉体
３  反応シャフト
１０  投入部
１１  第１通路
１２  第２通路
１３  第３通路
１４  第４通路
１６  ランス
１７ａ  漏斗状部
１７ｂ  筒状部
１７ｂ１  内周壁面
２２  ベーン
１００  自溶炉
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【国際調査報告】
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