(57)【要約】【課題】粉体の流動状態を調整して、開口から排出される粉体の状態を制御できる自熔炉の精鉱バーナー内における精鉱粒子の分散状態把握方法および自熔炉の精鉱バーナー内における精鉱粒子の分散状態把握システムを提供する。【解決手段】精鉱粒子Ｍの分散状態を計測する自熔炉Ｆの精鉱バーナー１０内に供給する精鉱粒子Ｍの入力条件および精鉱バーナー１０内に供給する気体の入力条件を変化させた場合における精鉱バーナー１０内の精鉱粒子Ｍの質量流量分布および温度分布を予め数値シミュレーションによって求めておき、精鉱バーナー１０内の気体の温度分布を測定し、測定された温度分布と同等の温度分布が形成された入力条件における精鉱バーナー１０内の精鉱粒子Ｍの質量流量分布の数値シミュレーション結果に基づいて、精鉱バーナー１０内の精鉱粒子Ｍの分散を評価する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
精鉱粒子の分散状態を把握する自熔炉の精鉱バーナー内に供給する精鉱粒子の入力条件および該精鉱バーナー内に供給する気体の入力条件を変化させた場合における該精鉱バーナー内の精鉱粒子の質量流量分布および温度分布を数値シミュレーションによって求めておき、
前記精鉱バーナー内の気体の温度を測定し、
測定された気体の温度に基づいて該精鉱バーナー内の実測温度分布を形成し、実測温度分布と同等の温度分布が形成された入力条件における精鉱バーナー内の精鉱粒子の質量流量分布の数値シミュレーション結果を選択し、選択された数値シミュレーション結果に基づいて精鉱バーナー内の精鉱粒子の分散を評価する
ことを特徴とする自熔炉の精鉱バーナー内における精鉱粒子の分散状態把握方法。
【請求項２】
前記精鉱バーナーの気体の操業条件と気体の入力条件が一致する数値シミュレーション結果を選択し、選択された数値シミュレーション結果の温度分布と実測温度分布とを比較する
ことを特徴とする請求項１記載の自熔炉の精鉱バーナー内における精鉱粒子の分散状態把握方法。
【請求項３】
精鉱バーナーの側面に形成された点検口から熱電対を挿入して測定した測定結果に基づいて該精鉱バーナー内の気体の温度分布を形成する
ことを特徴とする請求項１または２記載の自熔炉の精鉱バーナー内における精鉱粒子の分散状態把握方法。
【請求項４】
複数点で同時測定した測定結果に基づいて該精鉱バーナー内の気体の温度分布を形成する
ことを特徴とする請求項１、２または３記載の自熔炉の精鉱バーナー内における精鉱粒子の分散状態把握方法。
【請求項５】
精鉱粒子が燃焼する領域の上流側で温度を測定した結果に基づいて自熔炉の精鉱バーナー内の気体の温度分布を測定する
ことを特徴とする請求項１、２、３または４記載の自熔炉の精鉱バーナー内における精鉱粒子の分散状態把握方法。
【請求項６】
自熔炉の精鉱バーナーのバーナーコーン内の温度を測定する温度測定装置と、
該温度測定装置が測定した温度測定結果に基づいて、前記バーナーコーン内の精鉱粒子の分散状態を評価する評価装置と、を備えており、
該評価装置は、
前記精鉱バーナー内に供給する精鉱粒子の入力条件および該精鉱バーナー内に供給する気体の入力条件を変化させた場合における該精鉱バーナー内の精鉱粒子の質量流量分布および温度分布の数値シミュレーション結果が記憶された記憶部と、
前記温度測定部装置の測定結果から得られる前記精鉱バーナー内の実測温度分布を求め、前記記憶部に記憶されている数値シミュレーション結果から前記精鉱バーナー内の実測温度分布と同等の温度分布が形成された入力条件における前記精鉱バーナー内の精鉱粒子の質量流量分布を選択する評価部と、を備えている
ことを特徴とする自熔炉の精鉱バーナー内における精鉱粒子の分散状態把握システム。
【請求項７】
前記評価部は、
前記精鉱バーナーの気体の操業条件と気体の入力条件が一致する数値シミュレーション結果を選択し、選択された数値シミュレーション結果の温度分布と実測温度分布とを比較する
ことを特徴とする請求項６記載の自熔炉の精鉱バーナー内における精鉱粒子の分散状態把握システム。
【請求項８】
前記温度測定部は、
前記精鉱バーナーのバーナーコーン内に配置された熱電対である
ことを特徴とする請求項６または７記載の自熔炉の精鉱バーナー内における精鉱粒子の分散状態把握システム。
【請求項９】
前記温度測定部は前記熱電対を複数備えており、
該複数の熱電対が、
前記バーナーコーンの半径方向に沿って間隔を空けて配置されている
ことを特徴とする請求項６、７または８記載の自熔炉の精鉱バーナー内における精鉱粒子の分散状態把握システム。
【請求項１０】
前記温度測定装置が、
前記精鉱バーナーの点検口に挿入する挿入部材を備えており、
該挿入部材の側面に前記熱電対が設けられている
ことを特徴とする請求項６、７、８または９記載の自熔炉の精鉱バーナー内における精鉱粒子の分散状態把握システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自熔炉の精鉱バーナー内における精鉱粒子の分散状態把握方法および自熔炉の精鉱バーナー内における精鉱粒子の分散状態把握システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
銅やニッケルなどの製錬では、銅精鉱やニッケル精鉱等（以下単に精鉱という）を自熔炉で燃焼させてマットとスラグを生成する。自熔炉において精鉱を燃焼させる場合、自熔炉の反応シャフトの頂部に設置している精鉱バーナー内で精鉱粒子と反応空気を予混合した後に、反応シャフト内で精鉱粒子を燃焼させる。
【０００３】
かかる自熔炉における精鉱の燃焼性能（熔錬性能）には、精鉱バーナー内における精鉱粒子と反応空気の予混合状態、つまり、精鉱バーナー内における反応空気への精鉱粒子の分散状態が大きく影響する。したがって、精鉱バーナー内における精鉱粒子の分散状態を把握することは、自熔炉の熔錬性能を向上させる上でも重要である。
【０００４】
精鉱バーナー内における精鉱粒子の分散状態を測定する方法として、特許文献１の技術が開示されている。特許文献１には、側面に流入孔が形成された内部構造体と、側面に流入孔が形成され内部構造体が収容される外部構造体と、を備えたサンプリング装置が開示されている。このサンプリング装置を、内部構造体と外部構造体の流入孔を合せた状態で流入孔が上方を向くように自熔炉の点検口から挿入すれば、精鉱バーナー内において流入孔が配置された位置を流れる精鉱粒子を捕集できる。そして、精鉱バーナーの半径方向において流入孔が配置される位置を変化させて粒子を捕集すれば、精鉱バーナー内における精鉱粒子の分布を把握できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−６８９３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかるに、特許文献１のサンプリング治具ではサンプリングを一か所のみで行うので、精鉱粒子の分布を把握するには精鉱バーナー内における半径方向の複数の個所で精鉱粒子をサンプリングしなければならず非常に手間がかかる。
【０００７】
しかも、特許文献１のサンプリング治具では同じ時間には一か所しかサンプリンできないので、精鉱粒子の分布は時間平均的な分布しか把握できない。上述したように精鉱粒子は供給量には時間変動があり、また、同じ供給量でも精鉱粒子の分散には揺らぎがあるが、特許文献１のサンプリング治具によるサンプリングではこのような時間変動を把握することは難しい。
【０００８】
一方、レーザー光等を用いた装置によって非接触で精鉱粒子の濃度を測定する方法もある。この場合、複数点の測定を同時かつ簡便にできる可能性はある。しかし、これらの装置の場合、自熔炉の点検口の近傍における精鉱粒子の濃度は測定できるが、点検口から離れた位置における精鉱粒子の濃度は測定できない。したがって、精鉱バーナー内における半径方向の精鉱粒子の分布を得ることは難しい。
【０００９】
本発明は上記事情に鑑み、精鉱バーナー内における精鉱粒子の分布を簡便かつ適切に測定できる自熔炉の精鉱バーナー内における精鉱粒子の分散状態把握方法および自熔炉の精鉱バーナー内における精鉱粒子の分散状態把握システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
（自熔炉の精鉱バーナー内における精鉱粒子の分散状態把握方法）
第１発明の自熔炉の精鉱バーナー内における精鉱粒子の分散状態把握方法は、精鉱粒子の分散状態を把握する自熔炉の精鉱バーナー内に供給する精鉱粒子の入力条件および該精鉱バーナー内に供給する気体の入力条件を変化させた場合における該精鉱バーナー内の精鉱粒子の質量流量分布および温度分布を数値シミュレーションによって求めておき、前記精鉱バーナー内の気体の温度を測定し、測定された気体の温度に基づいて該精鉱バーナー内の実測温度分布を形成し、実測温度分布と同等の温度分布が形成された入力条件における精鉱バーナー内の精鉱粒子の質量流量分布の数値シミュレーション結果を選択し、選択された数値シミュレーション結果に基づいて精鉱バーナー内の精鉱粒子の分散を評価することを特徴とする。
第２発明の自熔炉の精鉱バーナー内における精鉱粒子の分散状態把握方法は、第１発明において、前記精鉱バーナーの気体の操業条件と気体の入力条件が一致する数値シミュレーション結果を選択し、選択された数値シミュレーション結果の温度分布と実測温度分布とを比較することを特徴とする。
第３発明の自熔炉の精鉱バーナー内における精鉱粒子の分散状態把握方法は、第１または第２発明において、精鉱バーナーの側面に形成された点検口から熱電対を挿入して測定した測定結果に基づいて該精鉱バーナー内の気体の温度分布を形成することを特徴とする。
第４発明の自熔炉の精鉱バーナー内における精鉱粒子の分散状態把握方法は、第１、第２または第３発明において、複数点で同時測定した測定結果に基づいて該精鉱バーナー内の気体の温度分布を形成することを特徴とする。
第５発明の自熔炉の精鉱バーナー内における精鉱粒子の分散状態把握方法は、第１、第２、第３または第４発明において、精鉱粒子が燃焼する領域の上流側で温度を測定した結果に基づいて自熔炉の精鉱バーナー内の気体の温度分布を形成することを特徴とする。
（自熔炉の精鉱バーナー内における精鉱粒子の分散状態把握システム）
第６発明の自熔炉の精鉱バーナー内における精鉱粒子の分散状態把握システムは、自熔炉の精鉱バーナーのバーナーコーン内の温度を測定する温度測定装置と、該温度測定装置が測定した温度測定結果に基づいて、前記バーナーコーン内の精鉱粒子の分散状態を評価する評価装置と、を備えており、該評価装置は、前記精鉱バーナー内に供給する精鉱粒子の入力条件および該精鉱バーナー内に供給する気体の入力条件を変化させた場合における該精鉱バーナー内の精鉱粒子の質量流量分布および温度分布の数値シミュレーション結果が記憶された記憶部と、前記温度測定部装置の測定結果から得られる前記精鉱バーナー内の実測温度分布を求め、前記記憶部に記憶されている数値シミュレーション結果から前記精鉱バーナー内の実測温度分布と同等の温度分布が形成された入力条件における前記精鉱バーナー内の精鉱粒子の質量流量分布を選択する評価部と、を備えていることを特徴とする。
第７発明の自熔炉の精鉱バーナー内における精鉱粒子の分散状態把握システムは、第６発明において、前記評価部は、前記精鉱バーナーの気体の操業条件と気体の入力条件が一致する数値シミュレーション結果を選択し、選択された数値シミュレーション結果の温度分布と実測温度分布とを比較することを特徴とする。
第８発明の自熔炉の精鉱バーナー内における精鉱粒子の分散状態把握システムは、第６または第７発明において、前記温度測定部は、前記精鉱バーナーのバーナーコーン内に配置された熱電対であることを特徴とする。
第９発明の自熔炉の精鉱バーナー内における精鉱粒子の分散状態把握システムは、第６、第７または第８発明において、前記温度測定部は前記熱電対を複数備えており、該複数の熱電対が、前記バーナーコーンの半径方向に沿って間隔を空けて配置されていることを特徴とする。
第１０発明の自熔炉の精鉱バーナー内における精鉱粒子の分散状態把握システムは、第６、第７、第８または第９発明において、前記温度測定装置が、前記精鉱バーナーの点検口に挿入する挿入部材を備えており、該挿入部材の側面に前記熱電対が設けられていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
（自熔炉の精鉱バーナー内における精鉱粒子の分散状態把握方法）
第１発明によれば、精鉱バーナー内の温度分布を測定するだけで、精鉱バーナー内の精鉱粒子の分散状態を評価できる。精鉱粒子をサンプリングする場合に比べて、温度分布は簡便に測定できるので、精鉱バーナー内の精鉱粒子の分散状態の評価が容易になる。
第２発明によれば、温度分布が一致する数値シミュレーション結果を選択する時間が短縮できる
第３発明によれば、点検口から熱電対を挿入して温度を測定しているだけであるので、簡単に温度測定が実施できる。しかも、精鉱バーナー内に挿入する部材を小さくできるので、温度測定を実施しても精鉱バーナー内の状態を乱さない。したがって、温度測定が自熔炉の操業に与える影響を少なくすることができる。
第４発明によれば、複数点で温度を同時測定するので、精鉱バーナー内の気体の温度分布をより適切に形成できる。
第５発明によれば、精鉱の燃焼の影響を受けにくいので、温度測定の精度を高くすることができる。
（自熔炉の精鉱バーナー内における精鉱粒子の分散状態把握システム）
第６発明によれば、温度測定装置によって精鉱バーナー内の温度分布を測定すれば、評価装置の評価部が数値シミュレーション結果から精鉱バーナー内の精鉱粒子の分散に近似した数値シミュレーション結果を選択する。したがって、精鉱バーナー内の精鉱粒子の分散状態を把握することができる。
第７発明によれば、温度分布が一致する数値シミュレーション結果を選択する時間が短縮できる
第８発明によれば、熱電対を配置しているだけであるので、簡単に温度測定が実施できる。しかも、精鉱バーナー内に挿入する部材を小さくできるので、温度測定を実施しても精鉱バーナー内の状態を乱さない。したがって、温度測定が自熔炉の操業に与える影響を少なくすることができる。
第９発明によれば、複数点で温度を同時測定するので、精鉱バーナー内の気体の温度分布をより適切に形成できる。
第１０発明によれば、温度測定を行う場合にのみ温度測定装置をバーナーコーン内に設置するので、温度測定が自熔炉の操業に与える影響を少なくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】（Ａ）精鉱粒子の分散状態を評価する精鉱バーナー１０の概略拡大説明図であり、（Ｂ）は精鉱バーナー１０が設けられた自熔炉Ｆの概略説明図である。
【図２】精鉱粒子の分散状態把握システムの概略ブロック図である。
【図３】精鉱バーナー内の数値シミュレーション結果の一例であり、（Ａ）が気体の速度ベクトルであり、（Ｂ）が気体の温度分布であり、（Ｃ）は精鉱粒子の分布である。
【図４】（Ａ）は気体の温度を測定した位置と気体の温度分布の数値シミュレーション結果とを比較した図であり、（Ｂ）は気体の温度を測定した実測値と数値シミュレーションによって得られたモデルにおける気体の温度とを比較した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本実施形態の自熔炉の精鉱バーナー内における精鉱粒子の分散状態把握方法は、自熔炉の熔解性能に影響を与える精鉱バーナー内の精鉱粒子の分散を簡便に評価することができる方法である。
【００１４】
本実施形態の自熔炉の精鉱バーナー内における精鉱粒子の分散状態把握方法（以下単に本実施形態の分散状態把握方法という場合がある）は、銅精鉱やニッケル精鉱等を熔解する自熔炉の精鉱バーナー内の精鉱粒子の分散状態の評価に使用することができる。
【００１５】
なお、本実施形態の分散状態把握方法は、上記の精鉱を熔解する自熔炉の精鉱バーナーだけでなく、微粉炭バーナー等の粉体を熔解するバーナーにおけるバーナー内の粉体の分散状態を評価する場合に使用することができる。
【００１６】
（精鉱バーナー１０について）
まず、本実施形態の分散状態把握方法によって粉体の分散状態が評価される精鉱バーナー１０について説明する。
【００１７】
図１（Ｂ）において、符号Ｆが自熔炉を示しており、Ｓが自熔炉Ｆの反応シャフトを示している。反応シャフトＳは内部が中空な構造体であり、この頂部に精鉱バーナー１０が設けられている。そして、精鉱バーナー１０から気体とともに供給された精鉱粒子Ｍ中の硫黄分が精鉱バーナー１０の下部、つまり、反応シャフトＳ内の空間で燃焼し、その熱によって精鉱粒子Ｍが熔解してマットとスラグが形成される。
【００１８】
図１（Ａ）に示すように、精鉱バーナー１０は、反応シャフトＳ内に供給する精鉱粒子Ｍを予め気体と混合して供給する機能を有している。
【００１９】
例えば、図１（Ａ）に示すように、精鉱バーナー１０は、中空なバーナー外殻１１を有している。このバーナー外殻１１は、その下端が反応シャフトＳの頂部に設けられた開口Ｓｈに接続されており、バーナー外殻１１内部と反応シャフトＳの内部が開口Ｓｈを介して連通されている。
【００２０】
このバーナー外殻１１内には、下端が反応シャフトＳ内まで延びたバーナー１２が設けられている。このバーナー１２の下端開口で重油などを燃焼させることによって、精鉱粒子Ｍ中の硫黄分が燃焼できる熱量を供給している。
【００２１】
このバーナー１２の周囲には、精鉱シュート１４が設けられており、バーナー１２の外面と精鉱シュート１４の内面との間に精鉱粒子Ｍが流れる精鉱供給路１４ｈが形成されている。なお、精鉱シュート１４に供給される精鉱粒子Ｍは、乾鉱庫等に貯留されている乾燥した粒子であるが、その粒径や乾燥度合い等はとくに限定されない。
【００２２】
また、精鉱シュート１４の外面とバーナー外殻１１との間に精鉱粒子Ｍを分散させる気体を供給する気体流路１３ｈが形成されている。この気体流路１３ｈから供給される気体は、例えば、空気や酸素等であるが、とくに限定されない。また、気体流路１３ｈから供給される気体の流速や温度、湿度もとくに限定されず、バーナー１２の下端開口部分において精鉱粒子Ｍ中の硫黄分が十分に燃焼できる条件になるように調整されていればよい。なお、気体流路１３ｈから供給される気体の温度は、精鉱粒子Ｍに比べて高い状態で供給される。
【００２３】
そして、上述した精鉱シュート１４は、その下端がバーナー外殻１１の下端よりも上方に配置されており、精鉱シュート１４の下端とバーナー外殻１１の下端（つまり反応シュートＳの開口Ｓｈ）の間にはバーナーコーン１５が形成されている。このバーナーコーン１５内において、精鉱粒子Ｍは気体に分散される。
【００２４】
バーナー外殻１１において、バーナーコーン１５が形成されている位置には、バーナーコーン１５内部と外部との間を連通する点検口１１ａが設けられている。この点検口１１ａを通して、バーナーコーン１５内や反応シュートＳ内の状況を確認できるようになっている。
【００２５】
（本実施形態の分散状態把握システム）
つぎに、上記のごとき精鉱バーナー１０内における精鉱粒子Ｍの分散を評価する本実施形態の分散状態把握システムを説明する。
【００２６】
本実施形態の分散状態把握システムは、精鉱バーナー１０内の温度を測定する温度測定装置２０と、この温度測定装置２０が測定した温度に基づいて分散状態を評価する評価装置３０と、を備えている。
【００２７】
（温度測定装置２０）
まず、精鉱バーナー１０内の温度を実測する温度測定装置２０を説明する。
図１（Ａ）に示すように、温度測定装置２０は、精鉱バーナー１０の点検口１１ａから挿入できる軸径の挿入部材２１を備えている。この挿入部材２１は、点検口１１ａから挿入すると、その先端がバーナー１２の表面近傍に配置できる程度の長さを有している。この挿入部材２１の側面には、挿入部材２１の軸方向に沿って複数の熱電対２２が並んで配置されている。例えば、隣接する熱電対２２間が２０〜２００ｍｍ程度の間隔で配置されている。したがって、挿入部材２１を点検口１１ａから挿入すれば、バーナーコーン１５内における複数の位置で同時に温度を測定することができる。このとき熱電対２２が測定する温度は、バーナーコーン１５において熱電対２２が配置された位置の気体の温度になる。
【００２８】
なお、熱電対２２を配置する間隔はとくに限定されない。隣接する熱電対２２が等間隔となっていてもよいし、位置によって隣接する熱電対２２間の距離が異なっていてもよく、測定する精鉱バーナー１０に合わせて適宜設定すればよい。
【００２９】
なお、温度測定装置２０は、図１（Ａ）に示すような方法で、バーナーコーン１５内の温度を測定するが、バーナーコーン１５は、通常、精鉱粒子Ｍが燃焼する領域よりも上流側に位置している。したがって、温度測定装置２０は、精鉱粒子Ｍが燃焼する前の領域の温度を測定することになる。
【００３０】
（評価装置３０）
図２に示すように、評価装置３０は、入力部３１、評価部３２、表示制御部３３、記憶部３４、表示装置３５を備えている。
【００３１】
（記憶部３４）
評価装置３０は、ハードディスクやフラッシュメモリ等の記憶部３４を備えており、この記憶部３４には、精鉱バーナー１０内の精鉱粒子Ｍと気体との混合状態をシミュレーションした結果が記憶されている。例えば、精鉱バーナー内における精鉱粒子Ｍの質量流量分布、気体の速度分布、気体の温度分布等をシミュレーションした結果が記憶されている（図３参照）。これらの数値シミュレーション結果は、精鉱バーナー１０内の温度を温度測定装置２０によって実測する前に予め算出され、記憶部３４に記憶される。
【００３２】
上述した精鉱粒子Ｍの質量流量分布等を数値シミュレーションする方法はとくに限定されないが、市販されている汎用の熱流体シミュレーションプログラムを用いて実施することができる。例えば、以下のような方法で数値シミュレーションを実施することができる。
【００３３】
数値シミュレーションでは、まず、評価対象となる精鉱バーナー１０の数値シミュレーション用モデル（精鉱バーナーモデル）を形成する。そして、この精鉱バーナーモデルを使用して、入力条件を変化させて、各条件における精鉱バーナー１０内の精鉱粒子Ｍと気体の混合状態をシミュレーションする。数値シミュレーションでは、例えば、精鉱バーナー１０内における精鉱粒子Ｍの質量流量分布、気体の速度分布、および気体の温度がシミュレーション結果として得られる（図３参照）。得られた数値シミュレーション結果は、数値シミュレーションを実施した際の入力条件と関連付けて記憶部３４に記録される。なお、数値シミュレーションを実施する際の入力条件としては、気体の密度、粘度、温度、比熱、流速と、精鉱粒子Ｍの粒子径、密度、温度、比熱、流量などを挙げることができる。
【００３４】
（入力部３１）
評価装置３０は、温度測定装置２０によって測定された精鉱バーナー１０内の温度が入力される入力部３１を備えている。温度測定装置２０が測定した測定データを入力部３１から評価装置３０に入力する方法はとくに限定されない。例えば、温度測定装置２０と入力部３１とを電気的に接続しておけば、測定データを温度測定装置２０から入力部３１に直接入力させることができる。また、入力部３１にＵＳＢポート等の接続端子を設けておけば、温度測定装置２０のデータを記憶した記憶装置（ＵＳＢメモリ等）を接続端子に接続することによって、記憶装置から測定データを読みだして、測定データを入力することもできる。もちろん、入力部３１をキーボード等として、作業者が入力するようにしてもよい。
【００３５】
また、入力部３１は、温度測定を実施した際の自熔炉Ｆの操業条件、つまり、精鉱バーナー１０に対して供給する気体や精鉱粒子Ｍの条件等を入力する機能も有している。なお、入力する気体や精鉱粒子Ｍの条件とは、数値シミュレーションの入力条件と同等の条件、つまり、気体の密度、粘度、温度、比熱、流速と、精鉱粒子Ｍの粒子径、密度、温度、比熱、流量等の条件である。
【００３６】
さらに、入力部３１は、温度測定装置２０の熱電対２２によって温度が測定された位置を入力する機能も有している。例えば、各熱電対２２について、バーナー１２の表面からの距離およびバーナー外殻１１の下端からの距離などが測定位置を特定する条件として入力される。
【００３７】
なお、点検口１１ａの位置は固定されているので、水平方向の位置（バーナー１２が円筒の場合には周方向の位置）は予め入力しておくことができる。
また、図１に示すように、点検口１１ａが斜めに下方に向かって形成されている場合には、温度測定装置２０の軸部部材２１の先端が配置される位置だけを入力すれば、各熱電対２２が配置される位置を算出することができる。つまり、軸部部材２１の先端から各熱電対までの距離と点検口１１ａの傾斜角度θ（図１（Ａ）参照）を予め入力しておけば、温度測定装置２０の軸部部材２１の先端が配置される位置から、各熱電対２２が配置される位置を算出することができる。
【００３８】
（評価部３２）
評価部３２は、入力部３１から入力されたデータ（操業条件や温度測定結果、温度測定位置等）と、記憶部３４に記憶されている数値シミュレーション結果と、を比較して、温度測定された状況での数値シミュレーション結果を選択する機能を有している。
【００３９】
具体的には、以下の手順で数値シミュレーション結果を選択する。
【００４０】
まず、入力部３１から入力された操業条件のうち、気体の入力条件が操業条件と一致する入力条件の数値シミュレーション結果を選択する。これは、精鉱バーナー１０に供給される気体は、その条件の変動が少なく一定しているからである。
【００４１】
ついで、選択された数値シミュレーション結果のうち気体の温度分布の数値シミュレーション結果と、温度測定装置２０によって測定された温度と、を比較する。そして、温度測定装置２０によって測定された温度の分布状況と近似した温度分布が得られている数値シミュレーション結果を選択する。
【００４２】
そして、選択された数値シミュレーション結果と同じ入力条件の数値シミュレーション結果と、その入力条件を表示制御部３３に供給する。
【００４３】
ここで、評価部３２によって上記方法で選択された数値シミュレーション結果は、温度測定装置２０によって温度測定された条件における精鉱バーナー１０内の状態を示している。言い換えれば、選択された数値シミュレーション結果の精鉱粒子Ｍの質量流量分布は、温度測定された条件において精鉱バーナー１０内の精鉱粒子Ｍの質量流量分布を示していると考えられる。したがって、選択された入力条件の数値シミュレーション結果の精鉱粒子Ｍの質量流量分布から、温度測定された条件における精鉱バーナー１０内の精鉱粒子Ｍの分散状態を把握できる。
その理由は以下のとおりである。
【００４４】
上述したように、精鉱バーナー１０には気体と精鉱粒子Ｍが供給されているが、気体の温度は精鉱粒子Ｍの温度よりも高い。言い換えれば、精鉱粒子Ｍの温度は気体の温度よりも低い。このため、気体と精鉱粒子Ｍが混合した場合、精鉱粒子Ｍの量によって、気体の温度が変化する。具体的には、精鉱粒子Ｍの濃度が高い領域では気体の温度が低くなり、逆に、精鉱粒子Ｍの濃度が低い領域では気体の温度は高くなる。つまり、精鉱粒子Ｍの濃度（精鉱粒子Ｍの分散）と気体の温度との間には相関があるので、気体の温度の測定結果と近似する気体温度分布の数値シミュレーション結果を抽出すれば、同じ入力条件で得られた精鉱粒子Ｍの質量流量分布に基づいて、精鉱粒子Ｍの分散を把握することができる。
【００４５】
（表示制御部３３）
表示制御部３３は、評価部３２から供給される情報を表示部３５に表示させる機能を有している。つまり、図３に示すような選択された数値シミュレーション結果を、表示部３５に表示させる機能を有している。
【００４６】
なお、表示制御部３３は、選択された数値シミュレーション結果以外にも、温度測定装置２０によって測定された値や、複数シミュレーション結果を表示できるようにしてもよい。その場合、測定された値とシミュレーション結果とがどの程度近似しているかを確認できる。また、選択された数値シミュレーション結果以外に表示する他のシミュレーション結果はとくに限定されない。例えば、選択された数値シミュレーション結果と気体の入力条件が同じであるが温度分布が若干相違するものや、前回測定した際に選択された数値シミュレーション結果等を挙げることができる。
【００４７】
（表示装置３５）
表示装置３５は、一般的な液晶ディスプレイや有機ＥＬディスプレイ等の公知の表示装置を使用できる。また、スマートフォンやタブレット端末などの携帯端末を表示装置３５として使用することも可能である。とくに、携帯端末を表示装置３５として使用すれば、作業者が操業状態を確認しながら操業条件を変更したり、異常を把握できたりするので、望ましい。
【００４８】
（本実施形態の分散状態把握方法）
上記のごとき本実施形態の分散状態把握システムを使用して、精鉱バーナー１０内における精鉱粒子Ｍの分散を評価する方法を説明する。
【００４９】
まず、温度測定器２０によって実機の精鉱バーナー１０内の温度を測定する。
ついで、温度測定器２０によって測定された実機の精鉱バーナー１０内の温度の情報を、測定条件および操業条件とともに入力部３１から評価装置３０に入力する。
【００５０】
所定の情報が入力されると、評価装置３０の評価部３２では、まず、予め得られている数値シミュレーションの結果のうち、気体の入力条件が操業条件と一致する入力条件の数値シミュレーション結果を選択する。
【００５１】
ついで、評価装置３０の評価部３２は、選択された数値シミュレーション結果における温度分布の数値シミュレーションの結果と、入力された実測温度と、を比較して、近似する温度分布が得られている数値シミュレーション結果の入力条件で得られたと数値シミュレ―ション結果を選択する。
【００５２】
数値シミュレ―ション結果が選択されると、その数値シミュレ―ション結果が表示制御部３３によって表示装置３５に表示される。
【００５３】
すると、表示された数値シミュレ―ション結果における精鉱粒子Ｍの質量流量分布を作業者が確認できるので、作業者は、操業中の精鉱バーナー１０内の精鉱粒子Ｍの分散を評価することができる。
【００５４】
以上のように、本実施形態の分散状態把握方法では、精鉱バーナー１０内の気体の温度分布を測定するだけで、精鉱粒子Ｍの分散状態を評価できる。温度分布は、精鉱粒子Ｍをサンプリングする場合に比べて簡便に測定できるので、精鉱粒子Ｍの分散状態の評価が容易になる。
【００５５】
そして、本実施形態の分散状態把握方法では、精鉱バーナー１０において精鉱粒子Ｍが燃焼する領域の上流側（バーナーコーン１５内）で温度を測定しているので、測定温度が精鉱粒子Ｍの燃焼の影響を受けにくい。すると、温度測定の精度を高くすることができるので、評価部３２が実機内の状態に近い入力条件の数値シミュレーション結果を得ることができる。
【００５６】
なお、上記例では、気体の入力条件が操業条件と一致する入力条件の数値シミュレーション結果から温度分布が一致する数値シミュレーション結果を選択するようにした。しかし、全ての数値シミュレーション結果から温度分布が一致する数値シミュレーション結果を選択するようにしてもよい。しかし、上述したように、気体の入力条件が操業条件と一致する入力条件の数値シミュレーション結果に絞り込んでおけば、温度分布が一致する数値シミュレーション結果を選択する時間が短縮できるので好ましい。
【００５７】
（温度測定について）
上記例では、温度測定装置２０として、複数の熱電対２２が挿入部材２１に設けられているものを使用している。かかる温度測定装置２０の場合、複数の熱電対２２によって複数個所の温度を同時に測定できるので、精鉱バーナー１０内の気体の温度分布をより適切に把握できるという利点が得られる。しかも、点検口１１ａから熱電対２２を備えた挿入部材２１を精鉱バーナー１０内に挿入して温度を測定しているだけであるので、簡単に温度測定が実施できる。そして、精鉱バーナー１０内に挿入する部材を小さくできるので、温度測定を実施しても精鉱バーナー１０内の状態を乱さない。したがって、温度測定が自熔炉の操業に与える影響を少なくすることができるという利点が得られる。
【００５８】
また、温度測定装置２０は複数点を同時測定するものに限られず、一点だけの温度を測定するものを使用してもよい。この場合でも、測定位置を移動させながら温度測定を実施すれば、精鉱バーナー１０内の気体の温度分布を得ることができる。
【００５９】
また、温度測定装置２０は、熱電対を使用するものや、点検口１１ａに挿入するものに限られず、種々の温度センサを使用することも可能である。例えば、測温抵抗体やサーミスタ等を温度測定装置２０の温度センサとして使用することも可能である。
【実施例１】
【００６０】
本発明の分散状態把握方法によって適切に精鉱粒子Ｍの分散状態を把握できることを確認した。
【００６１】
実験では、実機の精鉱バーナーにおいて、精鉱バーナー内の温度を測定し、その温度と数値シミュレーションによって得られた温度分布とを比較した。
【００６２】
数値シミュレ―ションの入力条件は、実機と同等の条件として、精鉱粒子（温度７０度、平均粒径３０μｍ（測定方法：日機装(株)製マイクロトラックを用いたレーザー回折散乱式粒子径測定分布測定）と、高温高速の反応空気（２２０度、２５０ｍ/ｓ）と、が精鉱バーナーに供給された場合について計算した。なお、数値シミュレ―ションは、アンシス(製)汎用熱流体解析ソフトFluentを使用して実施した。
【００６３】
実機の精鉱バーナーの温度測定は、直径約１０００ｍｍの軸状の部材（素材：ＳＳ４００）の側面に、熱電対（山里産業製：型番ＤＫ１００ＳＩ）を２５〜１５０ｍｍ間隔で６個取り付けたものを使用した。
【００６４】
なお、精鉱バーナーは、図１に示す構造を有するものであり、点検口の傾斜角度θが４１度、点検口の内端からバーナー外面までの距離が２４２ｍｍのものを使用した。なお、実機の精鉱バーナーでは、点検口は周方向において異なる位置に２個所設けられており、各点検口において、温度測定を実施した。
【００６５】
結果を図３、図４に示す。
図３に示すように、精鉱粒子の質量流量分布と気体の速度ベクトルから、バーナーコーンの中間から下流にかけて、精鉱粒子と気体の混合が促進されていることが確認できる。
気体の温度分布を確認すると、全体的に、精鉱粒子が供給されるバーナー壁面近傍では気体の温度が低い領域が形成されており、気体が供給されるバーナー外殻近傍では気体の温度が高い領域が形成されている。しかし、下流に向かって、バーナー壁面近傍とバーナー外殻近傍との間の温度差が小さくなる傾向が確認できる。つまり、精鉱粒子の混合、つまり、精鉱粒子の分散の影響が気体の温度に現れていることが確認できる。
【００６６】
図４に示すように、数値シミュレーションにより得られた温度分布と、実機の温度測定結果を比較したところ、両者は同様の傾向を示していることが確認された。つまり、数値シミュレーション結果が、実機の温度分布を十分に再現できていることが確認できる。
【００６７】
以上の結果から、数値シミュレーションを適切に行うことによって、気体の温度分布を測定することによって、その温度分布に基づいて精鉱粒子の分散を把握できることが確認された。
【産業上の利用可能性】
【００６８】
本発明の自熔炉の精鉱バーナー内における精鉱粒子の分散状態把握方法は、銅精鉱やニッケル精鉱等からマットを生成する自熔炉において、銅精鉱やニッケル精鉱等を熔解する際に使用するバーナーにおいて精鉱粒子の分散状態評価する方法として適している。
【符号の説明】
【００６９】
１０    精鉱バーナー
１１    バーナー外殻
１１ａ  点検口
１２    バーナー
１３ｈ  気体流路
１４    精鉱シュート
１４ｈ  精鉱供給路
１５    バーナーコーン
Ｆ      自熔炉
Ｓ      反応シャフト
【図１】
2018204050.tif 000003
【図２】
2018204050.tif 000004
【図３】
2018204050.tif 000005
【図４】
2018204050.tif 000006