(57)【要約】  本発明は、浮遊溶解炉（１）における固形物含有プロセスガス（７）を処理する方法に関するものであり、プロセスガスを浮遊溶解炉の反応シャフト（２）から下部炉（３）に向けて、さらに立ち上りシャフト（４）を通して廃熱ボイラ（６）に向けて導いてプロセスガスを冷却する工程を含み、これによって、酸化ガス（９）が、下部炉頂部壁（１２）に設置された１つ以上のガスノズル（８）を通って、下部炉（３）を流れるプロセスガス（７）に供給され、それによって、酸化ガス量がそのプロセスの間に調節されて、廃熱ボイラ（６）に導かれるプロセスガスの固形物に含まれる硫化物量が最少化される。また、本発明は、その装置に関するものでもある。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
浮遊溶解炉（１）における固形物含有プロセスガス（７）を、前記浮遊溶解炉の反応シャフト（２）から下部炉（３）に向けて、さらに立ち上りシャフト（４）を通して廃熱ボイラ（６）に向けて導いて、前記プロセスガスを冷却する工程を含む浮遊溶解炉における固形物含有プロセスガスを処理する方法において、該方法は、前記下部炉（３）の頂部壁（１２）に設置された１つ以上のガスノズル（８）を通して、酸化ガス（９）が前記下部炉（３）を流れる前記プロセスガス（７）に供給され、それによって、酸化ガス量がそのプロセスの間に調節されて、前記廃熱ボイラ（６）に導かれる前記プロセスガスの固形物に含まれる硫化物量が最少化されることを特徴とする方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法において、該方法は、供給される前記酸化ガス（９）の噴流が、前記下部炉の頂部壁（１２）から適切な角度（Ｃ）、好ましくは３０〜６０度の角度で前記プロセスガス（７）に導かれることを特徴とする方法。
【請求項３】
請求項１または２に記載の方法において、該方法は、前記浮遊溶解炉（１）の下部炉（３）に供給される酸化ガス（９）の量が、前記浮遊溶解炉の下部炉を流れるプロセスガスの総量のうち、０．２〜５％、好ましくは０．８〜２％であることを特徴とする方法。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかに記載の方法において、該方法は、前記酸化ガス（９）が、プロセス条件に応じた適切な数のガスノズル（８）、好ましくは少なくとも３つのガスノズルを通して供給されることを特徴とする方法。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれかに記載の方法において、該方法は、前記酸化ガス（９）が、３０〜９０ｍｍの内径のガスノズル（８）を通して前記下部炉（３）に供給されることを特徴とする方法。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれかに記載の方法において、該方法は、酸素または酸素富化空気が、酸化ガス（９）として供給されることを特徴とする方法。
【請求項７】
浮遊溶解炉における固形物含有プロセスガス（７）を、前記浮遊溶解炉の反応シャフト（２）から下部炉（３）に向けて、さらに立ち上りシャフト（４）を通して廃熱ボイラ（６）に向けて導いて、前記プロセスガスを冷却する、浮遊溶解炉における固形物含有プロセスガスを処理する装置において、該装置は、１つ以上のガスノズル（８）が前記下部炉（３）の頂部壁（１２）に設置されて、酸化ガス（９）を前記下部炉（３）を流れる前記プロセスガス（７）に供給し、それによって、酸化ガス量をそのプロセスの間に調節して、前記廃熱ボイラ（６）に導かれる前記プロセスガスの固形物に含まれる硫化物量を最少化することができることを特徴とする装置。
【請求項８】
請求項７に記載の装置において、該装置は、前記酸化ガス（９）の噴射位置（１３）と溶融表面（１４）との間の距離（Ｂ）が１０００ｍｍ超であることを特徴とする装置。
【請求項９】
請求項７または８に記載の装置において、該装置は、前記酸化ガスを供給するために、好ましくは少なくとも３つのガスノズル（８）があることを特徴とする装置。
【請求項１０】
請求項７または９に記載の装置において、該装置は、前記ガスノズル（８）の内径が３０〜９０ｍｍであることを特徴とする装置。 
【発明の詳細な説明】
【詳細な説明】
【０００１】
本発明は、浮遊溶解炉における固形物含有プロセスガスを処理する方法および装置に関するものである。
【０００２】
銅、ニッケルまたは鉛などの金属を、これらの金属を含む鉱石または精鉱などの硫化物原材料から回収するために、浮遊溶解方法が一般に用いられ、ここでは、細粒状硫化物原材料における熱容量が利用される。硫化物原材料に加えて、空気、酸素富化空気または酸素などの酸素含有ガスが浮遊溶解炉の反応空間に供給される。また、たとえば浮遊溶解炉の排ガスから回収されて再循環される微細なダストおよび冶金スラグを形成する物質であるフラックスが反応空間に供給される。浮遊溶解炉の反応空間において、固形およびガス状供給材料が互いに反応して、利用される金属に含まれる少なくとも２つの溶融相、スラグ相およびロック相が浮遊溶解炉の下部、すなわち下部炉において形成される。浮遊溶解炉の下部炉に形成される溶融相は、定期的に浮遊溶解炉から取り出される。その代わり、浮遊溶解炉の反応空間で形成された二酸化硫黄を含むプロセスガスは、下部炉を通って浮遊溶解炉の立ち上りシャフトに向かい、さらに立ち上りシャフトから浮遊溶解炉に接続された廃熱ボイラに向かい導かれて、そこで浮遊溶解炉の排ガスが冷却される。廃熱ボイラにおいて、微細なダストが二酸化硫黄および酸素と反応し、それによって固形物が硫酸塩化する。硫酸塩化は、廃熱ボイラの放射部分における浮遊空間で、ガスが対流空間に進む前に行われるのが好ましく、対流空間においては当該反応によってボイラ管表面上に固形物集積体が形成されることがあり、集積体は除去することが困難である。硫酸塩化は、廃熱ボイラに供給される酸素含有ガスによって増進される。
【０００３】
銅金属を製造する自溶製錬プロセスなどの浮遊溶解プロセスにおいて、ロックの銅含有量は、精鉱の部分燃焼に相当する酸化反応によって制御される。炉で銅金属を生産するとき、硫黄が存在することが必要であり、プロセスが酸素の欠乏によって調節されて精鉱の一部が硫化物状態で残留する。これは、酸化反応によって酸素富化バーナから供給された酸素富化空気におけるすべての酸素が消費されることを意味し、それによって一部の硫黄および鉄が燃焼せず、硫化物状態で微細なダスト中に残留する。ダストにおける硫化物の一部が漏入空気の影響によって下部炉で燃焼することがあるが、冷空気がプロセス温空気とゆっくり混合されるので、大部分の硫化物はガス流れとともに廃熱ボイラに入る。したがって、プロセスガスとともに移動するダストは部分的に硫化物である。自溶製錬炉の下部炉におけるダストの硫黄含有量は10〜20％であることが知られている。廃熱ボイラに進むときに、微細なダストに含まれる硫化物は廃熱ボイラで燃焼を継続し、問題が発生する。廃熱ボイラにおいて、硫化物は硫酸塩化空気で燃焼し始め、それによって熱が放出され、集積体がボイラ管の表面上に形成される。また、硫酸塩化空気の酸素の一部が硫化物の燃焼によって消費されるに従って、ダストの硫酸塩化が減速する。ダスト集積によって生じる問題は主に以下のように生じる：廃熱ボイラの対流部の対流冷却パッケージが詰まり、廃熱ボイラとそれに接続された電気集じん器との間のパイプが詰まり、電気集じん器のエミッタ電極に集積体が形成される。
【０００４】
本発明の目的は、プロセスガスが廃熱ボイラに入る前に、浮遊溶解炉の下部炉を流れるプロセスガスを処理する改善された方法を提供することである。とくに、本発明の目的は、下部炉を流れるプロセスガスに酸化ガスを供給して、廃熱ボイラに導かれるプロセスガスの固形物に含まれる硫化物量を最少化することである。本発明の基本的な特徴は、上記の特許請求の範囲に示されている。
【０００５】
本発明によれば、浮遊溶解炉における固形物含有プロセスガスは、浮遊溶解炉の反応シャフトから下部炉に向かい、さらに立ち上りシャフトを通って廃熱ボイラに向かい導かれてプロセスガスを冷却し、これによって、酸化ガスは、下部炉の頂部壁に設置された１つまたは複数のガスノズルを通って、下部炉を流れるプロセスガスに供給され、それによって、酸化ガス量がそのプロセスの間に調節されて、廃熱ボイラに導かれるプロセスガスの固形物に含まれる硫化物の量が最少化される。それゆえ、廃熱ボイラにおける硫酸塩化反応を増進させ、集積体の生成を減少させることができる。プロセス条件に応じた量の酸化ガスを、下部炉を流れるプロセスガスに供給することによって、プロセスガスの好ましい混合物が廃熱ボイラに入る前に得られる。また、硫化物の燃焼時に発生する反応熱が廃熱ボイラの代わりに炉で放出されるので、酸化ガスを下部炉へ供給することは、浮遊溶解炉のエネルギー経済のためにも好都合である。その結果、下部炉における補助燃料に対する必要性が減少する。
【０００６】
次に、本発明を、添付の図面を参照して詳細に説明する。
【０００７】
図１および図２によれば、浮遊溶解炉１の反応空間２における溶解によって形成された二酸化硫黄含有ガスは、下部炉３を通って浮遊溶解炉の立ち上りシャフト４に出て行く。立ち上りシャフト４は、開口部５を通って廃熱ボイラ６に接続され、そこで二酸化硫黄含有排ガスが冷却される。浮遊溶解炉の反応空間２において、固形およびガス状供給材料が互いに反応し、利用される金属に含まれる少なくとも２つの溶融相、スラグ相およびロック相が浮遊溶解炉の下部、すなわち下部炉３に形成される。本発明によれば、酸化ガス９は、下部炉の頂部壁１２に設置されたガスノズル８を通って、下部炉を流れるプロセスガス７へと噴流として供給され、プロセスガスにおける金属硫化物は、廃熱ボイラに入る前に酸化し、廃熱ボイラでの燃焼を継続しない。下部炉の頂部壁は、反応シャフトと立ち上りシャフトとの間の平面に相当する。ガスノズル８は、耐酸性金属管などの耐久性のある材料で作られる。酸化ガス９の供給率がプロセスの間に調節されて、廃熱ボイラ６に向けられるプロセスガスの固形物に含まれる硫化物の総量または含有量が最少化される。供給される純酸素などの酸化ガスの量および供給速度は、プロセス制御によって要求されたように調節される。
【０００８】
酸化ガス９を噴射するためのガスノズル８は、下部炉の頂部壁１２に設置されて、それらは頂部壁の耐火ライニング１０を通って下部炉のガス空間における所望の高さまで延びている。ガスノズル８は、たとえば炉の運行面１１によってその上部で支持され、そこからのアクセスおよび調節をすることができる。ガスノズルの噴射位置１３、すなわち酸化ガスが供給される地点は、下部炉の溶融表面の上端１４から1000ミリメートル超であるのが好ましい。溶融表面１４と噴射点１３との間の距離Ｂは1000 mm超であることが好ましい。実施例によれば、酸化ガス９は、立ち上りシャフト４近くの下部炉の頂部壁１２に設置された６つのガスノズル８から供給された酸素を含む。酸化ガス９は、所定の角度Ｃ、たとえば下部炉におけるプロセスガス流７の方向に対して45度の角度で、ガスノズルによって供給される。下部炉３におけるプロセスガスは、立ち上りシャフト４に対して垂直な、水平方向に流れる。それゆえ、酸化ガス９の流れ方向は、下部炉を流れるプロセスガスと有利な角度で交わり、プロセスガス流に含まれるすべての固形物、すなわち微細なダストが、供給された酸化ガス９の効果によって酸化されることが確実となる。また、酸化ガス量は、下部炉を流れるガスの総量に含まれるダスト量、その硫黄含有量、および炉の規模にも比例する。下部炉３に供給されるガス量は、浮遊溶解炉の下部炉を流れるプロセスガスの総量のうち、0.2〜0.5％、好ましくは0.8〜2％である。ガスノズル８は、下部炉の頂部壁１２に所望の間隔で設置され；それを通して供給される酸化ガスは下部炉で均一に分配される。また、ガスノズルの位置を、頂部壁の傾斜およびプロセスに応じて相互に変更することもできる。もちろん、ガスノズルを配置するときに、下部炉３の頂部壁１２の形状を考慮に入れるべきである。ガスノズルの内径を変更することによって、供給される酸化ガスの速度に影響を与えることもできる。供給される酸化ガスの好適な速度は、好適な内径30 mm〜90 mmで達成される。本発明の好適な実施形態によれば、下部炉の頂部壁には少なくとも３個のガスノズル、たとえば４〜６個のノズルが設けられる。
【実施例】
【０００９】
本発明を添付の実施例により説明する。本実施例によれば、銅金属が浮遊溶解炉において製造される。酸化ガスが浮遊溶解炉の下部炉に噴射されて、浮遊溶解炉を出るプロセスガスの固形物に含まれる硫化物量が最少化される。本実施例によれば、下部炉における全プロセスガス流は70000 Nm3/hであり、浮遊物としてそれとともに移動する固形物またはダストの硫黄含有量は12.2％である。浮遊物として移動するダストの硫黄含有量を酸化するためには1350 Nm3/hの酸素が必要であり、それはダストの酸化反応によって定まる。酸化ガスとして酸素が用いられ、内径70 mmの６個のガスノズルを通って下部炉へと吹き出される。ガスノズルは、立ち上りシャフト近くの下部炉の湾曲した頂部壁に配置される。中央の４つのノズルが、プロセスガス流に対して45度の角度で、最外部の２つのノズルが30度の角度で配置され、それらによって噴射された酸化ガスが下部炉において的確な位置でプロセスガス流と交わる。そのような寸法決めによって、酸素はノズルあたり150〜250 Nm3/hの量で、合計で900〜1500 Nm3/hの量で噴射することができ、必要な場合は、同時に、酸素噴流を溶融表面に到達させることなく、酸素の主ガス流との効果的な混合が達成される。下部炉頂部壁の溶融表面からの距離は、炉の中心線において1.8〜2.2 mの範囲内で、また下部炉壁面近くで1〜1.4 mの範囲内で変化する。上述の中心線と壁面近傍との距離の差は、下部炉頂部壁の湾曲した形状によるものであるが、その変化量は、運転中の溶融表面の通常の変化によるものである。本実施例によれば、プロセスガス流の微細なダストに含まれる硫黄の量は、プロセスガスが廃熱ボイラに入る前に、実質的に削減することができる。
【００１０】
当業者には明らかなように、本発明のさまざまな実施例は、上述の実施例に限定されることはなく、上記の特許請求の範囲内において変更されてよい。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、本発明の好ましい実施例の部分的な断面側面図を概略的に示す。
【図２】図２は、図１の方向Ａにおける断面図を示す。
【図１】
2009532583.tif 000003
【図２】
2009532583.tif 000004
【手続補正書】
【提出日】平成20年1月28日(2008.1.28)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
浮遊溶解炉（１）における固形物含有プロセスガス（７）を、前記浮遊溶解炉の反応シャフト（２）から下部炉（３）に向けて、さらに立ち上りシャフト（４）を通して廃熱ボイラ（６）に向けて導いて、前記プロセスガスを冷却する工程を含む浮遊溶解炉における固形物含有プロセスガスを処理する方法において、該方法は、前記下部炉（３）の頂部壁（１２）に設置された１つ以上の調整可能なガスノズル（８）を通して、調整された量の酸化ガス（９）が、前記下部炉（３）を流れる前記プロセスガス（７）に供給され、それによって、酸化ガス量がそのプロセスの間に調節されて、前記廃熱ボイラ（６）に導かれる前記プロセスガスの固形物に含まれる硫化物量が最少化されることを特徴とする方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法において、該方法は、供給される前記酸化ガス（９）の噴流が、前記下部炉の頂部壁（１２）から適切な角度（Ｃ）、好ましくは３０〜６０度の角度で前記プロセスガス（７）に導かれることを特徴とする方法。
【請求項３】
請求項１または２に記載の方法において、該方法は、前記浮遊溶解炉（１）の下部炉（３）に供給される酸化ガス（９）の量が、前記浮遊溶解炉の下部炉を流れるプロセスガスの総量のうち、０．２〜５％、好ましくは０．８〜２％であることを特徴とする方法。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかに記載の方法において、該方法は、前記酸化ガス（９）が、プロセス条件に応じた適切な数のガスノズル（８）、好ましくは少なくとも３つのガスノズルを通して供給されることを特徴とする方法。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれかに記載の方法において、該方法は、前記酸化ガス（９）が、３０〜９０ｍｍの内径のガスノズル（８）を通して前記下部炉（３）に供給されることを特徴とする方法。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれかに記載の方法において、該方法は、酸素または酸素富化空気が、酸化ガス（９）として供給されることを特徴とする方法。
【請求項７】
浮遊溶解炉における固形物含有プロセスガス（７）を、前記浮遊溶解炉の反応シャフト（２）から下部炉（３）に向けて、さらに立ち上りシャフト（４）を通して廃熱ボイラ（６）に向けて導いて、前記プロセスガスを冷却する、浮遊溶解炉における固形物含有プロセスガスを処理する装置において、該装置は、１つ以上の調整可能なガスノズル（８）が前記下部炉（３）の頂部壁（１２）に設置されて、調整された量の酸化ガス（９）を前記下部炉（３）を流れる前記プロセスガス（７）に供給し、それによって、酸化ガス量をそのプロセスの間に調節して、前記廃熱ボイラ（６）に導かれる前記プロセスガスの固形物に含まれる硫化物量を最少化することができることを特徴とする装置。
【請求項８】
請求項７に記載の装置において、該装置は、前記酸化ガス（９）の噴射位置（１３）と溶融表面（１４）との間の距離（Ｂ）が１０００ｍｍ超であることを特徴とする装置。
【請求項９】
請求項７または８に記載の装置において、該装置は、前記酸化ガスを供給するために、好ましくは少なくとも３つのガスノズル（８）があることを特徴とする装置。
【請求項１０】
請求項７または９に記載の装置において、該装置は、前記ガスノズル（８）の内径が３０〜９０ｍｍであることを特徴とする装置。 
【国際調査報告】
2009532583.tif 000005
2009532583.tif 000006
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