(57)【要約】【課題】  本発明は、造カン期におけるカラミ性状を悪化させることなく、造カン期の終点温度の均一化を図り、転炉の炉修期間の延長を図ることを目的とする。【解決手段】  転炉内のCu2S、FeSを主体としたカワに硅酸鉱を投入し、炉体の側面下部に設置された多数の羽口から空気または酸素富化空気を吹き込んで主としてFe分を除去する造カン期にカワ鋳付を投入する銅転炉の操業方法において、操業毎に第1造カン期開始時の主要条件、取カワ量・カワ中のCu品位・カワ温度・非吹錬時間・操業回数・造銅期後の金垢量に応じて、所定の冷材処理を維持しながら、酸素濃度を変更することによりカラミ性状を悪化させることなく終点温度の均一化を図り、転炉寿命を延長する銅転炉の操業方法。【選択図】図２
2006265670.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
転炉内のCu2S、FeSを主体としたカワに硅酸鉱を投入し、炉体の側面下部に設置された多数の羽口から空気または酸素富化空気を吹き込んで主としてFe分を除去する造カン期にカワ鋳付を投入する銅転炉の操業方法において、
操業毎に第1造カン期開始時の主要条件、取カワ量・カワ中のCu品位・カワ温度・非吹錬時間・操業回数・造銅期後の金垢量に応じて、
所定の冷材処理を維持しながら、酸素濃度を変更することによりカラミ性状を悪化させることなく終点温度の均一化を図り、転炉寿命を延長することを特徴とする銅転炉の操業方法。
【請求項２】
転炉内のCu2S、FeSを主体としたカワに硅酸鉱を投入し、炉体の側面下部に設置された多数の羽口から空気または酸素富化空気を吹き込んで主としてFe分を除去する造カン期にカワ鋳付を投入する銅転炉の操業方法において、
操業毎に第1造カン期開始時の主要条件、取カワ量・カワ中のCu品位・カワ温度・非吹錬時間・操業回数・造銅期後の金垢量に応じて熱量計算し、
第1造カン期に投入する冷材量を設定して、さらに酸素濃度を変更することによりカラミ性状を悪化させることなく終点温度の均一化を図り、転炉寿命を延長することを特徴とする銅転炉の操業方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、銅精鉱及び銅原料を自溶炉、転炉、及び精製炉を用いて製錬して、銅電解精製に適した精製粗銅を得る銅製錬の操業方法に関するものである。
特に、転炉でのCu2S、FeSを主体としたカワに硅酸鉱を投入し、炉体の側面下部に設置された多数の羽口から空気または酸素富化空気を吹き込み、主としてFe分を除去する造カン期において適正な冷材量を投入し、酸素濃度を変更することでカラミ性状を悪化させることなく造カン期終点温度の均一化を図り、羽口レンカ゛の損耗を軽減する銅転炉の操業方法。
【背景技術】
【０００２】
一般に、銅の製錬工程としては種々の工程が実施されているが、その代表的なフ゜ロセスとしては自溶炉においてカワを作り、そのカワを転炉で処理して銅含有量98.5mass%程度の粗銅を得て、さらにその粗銅を精製して銅含有量を99.3 mass %〜99.5 mass %程度まで上昇させてからアノート゛を鋳造し、最終的に電解精製するフ゜ロセスである。銅転炉は、一般にヒ゜アース・スミス式転炉（以下、PS式転炉と略す）と呼ばれる円筒横型の炉体が用いられ、操業時には炉を傾転して炉側面下方から空気あるいは酸素富化空気を吹き込むことができる数十本の羽口を有している。
【０００３】
PS転炉の操業はハ゛ッチ式であり、前工程の自溶炉から各ハ゛ッチに必要な量のカワをレート゛ルに入れ銅転炉内に装入するが、転炉内に装入した1ハ゛ッチ分のカワの吹錬には、造カン期と造銅期の異なる吹錬が存在する。造カン期では、カワ中のFeとSを酸化除去する過程であり、酸化されたSはSO2カ゛スとして排カ゛ス中に除去され、酸化されたFeは溶剤である硅酸鉱と結合させ、低融点のカラミを生成させて第1造カン期の終了後に炉外に除去する。
【０００４】
第1造カン期の終了後にカラミを排出し、炉内の溶体が減少し、湯面が下がるので、追加のカワを装入し、第2造カン期が行われる。造カン期を終了してカラミを炉外に排出した溶体は白カワと呼ばれ、銅品位は75%前後であり、若干含まれるFeを除いてはCu2Sである。造カン期終了後は、造銅期操業を行う。
ここではCu2S中のSが優先的に酸化除去され、最終的には、98.5%程度の転炉粗銅に仕上がる。
【０００５】
銅転炉の操業では、造カン期及び造銅期いずれも酸化発熱反応であるために溶体の温度が必要以上に上昇する。炉内温度を所定管理範囲に制御するため溶体中に冷材を装入し熱ハ゛ランスを取るようにしている。造カン期では、一般的にレート゛ル内のカワを装入した後にレート゛ル内に凝固付着したカワ、いわゆるカワ鋳付を冷材として主に使用している。造銅期では、銅品位が高くカラミ成分の少ないものの鋳返、廃アノート゛、故銅、金銀滓及び電線屑等が使用されている。
【０００６】
カワ鋳付冷材は硅酸鉱と同様にヘ゛ルトコンヘ゛ア等で炉頂ヒ゛ンに搬上され貯鉱される。そして、羽口からの送風中に振動フィータ゛ー等で切り出され、ヘ゛ルトコンヘ゛ア等で運ばれ、装入シュートを介して炉内に装入される。造カン期終点温度の均一化の発明については、特開平11-335750号（出願人：三井金属鉱業株式会社、「銅転炉の操業方法」）の開示（特許文献１）があり、操業回数毎に取カワ量、カワ品位に応じてカワ鋳付装入量を可変させている。
また、特開2003-253350号（出願人：住友金属鉱山株式会社「粗銅製造用転炉の操業方法」）の開示（特許文献２）があり、造銅期終了後の金垢量に応じてカワ鋳付装入量を可変させている。
しかし、これだけでは以下に示すような問題点があった。
【０００７】
造カン期終点温度を左右する条件には、前述の取カワ量、カワ品位、操業回数及び造銅期終了後の金垢量の他にカワ温度及び非吹錬時間が考えられる。これらの条件を考慮に入れずカワ鋳付を装入すると、多すぎれば造カン期終点温度が十分に上昇しない、更には、炉内に未溶融のカワ鋳付が残存し、カラミ性状が悪化する等操業に支障を来たす恐れがある。反対に少なすぎる場合は、造カン期終点温度の過度の上昇を招き、レンカ゛の損耗速度上昇を招く。またカワ鋳付の造カン期での処理量が発生量を下回れば、余剰な鋳付を造銅期または系外で処理する量が増大する。
【０００８】
カワ中の銅品位が上昇すると造カン期での発熱量が減少するため従来の操業ではカワ鋳付の処理量を減らさざるを得なかった。
【特許文献１】特開平11-335750号
【特許文献２】特開2003-253350号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、前記従来技術の問題を解消し、造カン期終点温度に影響を与えるカワ温度・非吹錬時間及び造銅期後の金垢量に応じて定量的にカワ鋳付の装入量を決め、さらに造カン期の酸素濃度を操業毎に変化させて、カラミ性状を悪化させることなく造カン期の終点温度の均一化を図り、転炉の炉修期間の延長を図ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記目的を達成するため本発明は、
（１）転炉内のCu2S、FeSを主体としたカワに硅酸鉱を投入し、炉体の側面下部に設置された多数の羽口から空気または酸素富化空気を吹き込んで主としてFe分を除去する造カン期にカワ鋳付を投入する銅転炉の操業方法において、
操業毎に第1造カン期開始時の主要条件、取カワ量・カワ中のCu品位・カワ温度・非吹錬時間・操業回数・造銅期後の金垢量に応じて、
所定の冷材処理を維持しながら、酸素濃度を変更することによりカラミ性状を悪化させることなく終点温度の均一化を図り、転炉寿命を延長する銅転炉の操業方法。
（２）  転炉内のCu2S、FeSを主体としたカワに硅酸鉱を投入し、炉体の側面下部に設置された多数の羽口から空気または酸素富化空気を吹き込んで主としてFe分を除去する造カン期にカワ鋳付を投入する銅転炉の操業方法において、
操業毎に第1造カン期開始時の主要条件、取カワ量・カワ中のCu品位・カワ温度・非吹錬時間・操業回数・造銅期後の金垢量に応じて熱量計算し、
第1造カン期に投入する冷材量を設定して、さらに酸素濃度を変更することによりカラミ性状を悪化させることなく終点温度の均一化を図り、転炉寿命を延長する銅転炉の操業方法。
を提供する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、
（１）カラミ性状を損なわない程度で適量なカワ鋳付装入が可能となる。
（２）造カン期終点温度を目標値の-10〜+10℃以内に収めることが可能である。
【００１２】
（３）転炉寿命について40回程度の延長が見込まれる。（250回→290回）
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。自溶炉で産出されたCu2S,FeSを主体とした溶融カワ200〜230t（Cu：63〜70mass%,Fe：14〜6 mass %,S：20〜15
mass %）を円筒横型PS式の転炉に装入して酸化吹錬する場合について説明する。
【００１４】
図1に示すように、レート゛ルによって運ばれたカワは、転炉炉体1の装入口2から炉内に装入される。その後、羽口4より送風しつつ転炉炉体1を起こして、炉内に装入されているカワに、酸素富化空気を吹き込む。カワ中の組成・量に応じてSiO2を主成分とする硅酸鉱を炉内に装入してカワ中の鉄と硫黄の酸化を行う。
【００１５】
第１造カン期で生成したカラミは炉外に排出されるが、カラミが取り除かれると炉内の溶体が減少するので、その後、追加のカワを炉内に装入し、第２造カン期を行う。第２造カン期にも同様に羽口4からカワ中に酸素富化空気を吹き込み、硅酸鉱を炉内に装入してカワ中の鉄と硫黄の酸化を行う。第2造カン期で生成した酸化鉄とSiO2を結合させてカラミを炉外に取り出し、銅品位75%程度の白カワとなし、次の造銅期に入る。
【００１６】
造カン期に溶体温度が必要以上に上昇するのを抑制する為に、従来は、装入シュート3から装入口2を介して第１造カン期及び第２造カン期に冷材を、操業回数毎に取カワ量、カワ品位に応じて投入しハ゛ランスをとっていた。
しかし、造カン期終点温度を左右する条件には、前述の取カワ量、カワ品位、操業回数及び造銅期終了後の金垢量の他に、カワ温度及び非吹錬時間（非吹錬時間とは、転炉に酸素富化空気吹き込まない時間を言う。）が考えられる。  
これらの変数に応じて最大限に処理可能な冷材装入量を固定、或いはより好ましくは、設定し、不足分の熱量は酸素濃度を変化させることにより造カン期の終点温度均一化を図り、転炉寿命延長を図る。
【実施例】
【００１７】
銅製錬におけるPS転炉の約1.5ヶ月の操業25回について、第1造カン期終了間際に羽口より消耗式熱電対を装入し、温度測定を行った。
その時の条件及び終点温度を表1に示す。
この時の終点設定温度は、1,295℃であり、1,285〜1,305℃の範囲に終点温度が収まっていることが分かる。また、試験期間中のオヘ゜レータの目視によるカラミ性状の評価は良好であった。
【００１８】
操業毎に取カワ量・カワ中のCu品位・カワ温度・非吹錬時間・操業回数・造銅期後の金垢量の各テ゛ータをフ゜ロセスコンヒ゜ュータ(以下フ゜ロコン)に取り込み、計算を行うことで、第1造カン期のカワ鋳付装入量と酸素濃度を決定し、その信号をファクトリーオートメイションコンヒ゜ューター（FA）及び分散制御型（テ゛ィストリヒ゛ューティド）・コントロール・システム（DCS）に送ることで自動的に設定を行う。
【００１９】
カワ鋳付量及び酸素濃度の計算の具体例を実施例1に基づいて説明する。
各条件は、表2の基準条件例を、表3の熱量係数例を、表4の酸素濃度係数例を用いる。
【表１】
2006265670.tif 000003
【表２】
2006265670.tif 000004
【表３】
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【表４】
2006265670.tif 000006
【００２０】
前操業における金垢量は、実施例1に示すように30tであり、表2に示す基準条件25tとの差異は、5tとなる。
金垢量に関する係数は、表3に示すように-105.6Mcal/tであるので、-105.6Mcal/t×5t=-528Mcalとなる。
取カワ量についても、表3に示す基準値との差異を求めると、160-164=-4tとなる。取カワ量の係数は、表3に示す15.4Mcal/tであるので、15.4Mcal/t×-4t=-61.6Mcalとなる。
【００２１】
カワ品位についても、基準値との差異を求めると、63.2 mass %-66.2 mass %=-3.0 mass %であり、カワ品位の係数は、表3に示すように-322.1Mcal/%であるので、-322.1Mcal/%×-3.0
mass %=966.3Mcalとなる。
造銅期終了から第1造カン期開始までの待機時間について表2に示す基準条件202 minとの差異は、342min-202min=140minである。
待機時間についての係数は、-(4.8+(23.4-20.8)×(操業回数)/(炉寿命)) Mcal/minであり、炉寿命を250回とすると、-(4.8+(23.4-20.8)×72/250)=-5.5Mcal/minとなり、-5.5Mcal/min×140min=-770Mcalとなる。
【００２２】
カワ温度についても、基準値との差異を求めると、1,255℃-1,250℃=5℃となる。カワ温度の係数は、表3に示す14.0Mcal/℃であるので、14.0Mcal/℃×5℃=70Mcalとなる。
以上の熱量を合計すると、-330.1Mcalとなる。これは、カワ鋳付を基準量の７ｔ処理した場合330.1 Mcal熱量不足になることを意味している。
熱バランスをカワ鋳付処理量で調整した場合、不足熱量に相当するカワ鋳付量は、-330.1/176=-1.9tであり、7-1.9=5.1tが適正なカワ鋳付処理量と成る。
【００２３】
同様に実施例１に関して、酸素濃度の設定について計算を行う。前操業における金垢量差異は、5tであり、係数は表4に示す0.16%/tより、0.8%となる。カワ品位差異は、-3.0%であり、係数は0.42%/%より、-1.26%となる。
操業回数差異は、72回‐61回=11回であり、操業回数係数は、0.0027%/回より、0.03%となる。取カワ量差異は、-4tであり、取カワ量係数は0.0399%/tであるので-0.16%となる。
合計をすると、-0.59%となり、基準の酸素濃度は29.0vol%とすると、設定酸素濃度は、28.4 vol %となる。
【００２４】
本発明の実施結果を、従来法と比較するため羽口のレンカ゛損耗曲線を図2に示す。  羽口のレンカ゛損耗により代表される転炉寿命が、従来法は250回であり、本願発明は290回であり、40回延長されたことが把握される。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明及び従来に係わる転炉を示す側面図及び断面図
【図２】転炉操業回数と羽口レンカ゛の炉壁厚み方向長さの関係を示すク゛ラフである
【符号の説明】
【００２６】
１ 転炉炉体
２ 装入口
３ 装入シュート
４ 羽口
５ フート゛
【図１】
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【図２】
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