(57)【要約】      （修正有）【課題】硫化銅の製錬効果をさらに向上させることが可能な銅回転浮遊製錬プロセスを提供する。【解決手段】銅回転浮遊製錬プロセスは、フラックスおよび／またはヒュームと乾燥した銅含有ミネラル粉末とを混合して、材料チャネル１０４を通って製錬炉に入る混合材料を形成することと；反応ガスが、スワラ１０２の作用により旋回流を形成し、旋回流がガスチャネル１０１の誘導によってベンチュリチャネル１０３を通って製錬炉に入ることと；反応ガスおよび／または燃料を、補助酸素チャネル１０６および補助燃料チャネル１０７を通して製錬炉に補給することと；ベンチュリチャネル１０３を通じて高速膨張した旋回流を、製錬炉に入れ混合材料と接触反応させることと；接触反応により生成され、沈降タンクに落下した溶融物を、残渣層と銅含有生成物層とに分離することとを含む。【選択図】図２
2018111877.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
銅回転浮遊製錬プロセスであって、
乾燥した銅精鉱粉末および銅マット粉末のうちの１つとフラックスおよび／またはヒュームとを一定の割合で混合して、混合材料を形成し、前記混合材料が、ノズルの材料チャネルに入り、さらに、前記材料チャネルを通って製錬炉内の反応塔に入ることと；
前記ノズルのスワラの作用によって、反応ガスが旋回流を形成し、前記旋回流が、前記ノズルの旋回流ガスチャネルに入り、前記旋回流ガスチャネルの誘導によって、前記ノズルのベンチュリチャネルを通過し、最終的に、前記反応塔に入ることと；
前記ベンチュリチャネルを通じて高速膨張された旋回流を、前記反応塔内で前記混合材料と接触反応させることと；
前記接触反応により生成され、前記製錬炉の沈降タンクに落下した溶融物を、残渣層と生成物層とに分離することであって、前記混合材料が銅精鉱粉末を含むときには、前記生成物層が銅マット層であり、前記混合材料が銅マット粉末を含むときには、前記生成物層が粗銅層であることと
を含む、銅回転浮遊製錬プロセス。
【請求項２】
前記反応ガスおよび／または燃料を、前記ノズルの補助酸素チャネルおよび補助燃料チャネルを通して前記反応塔に補給すること
をさらに含む、請求項１に記載の銅回転浮遊製錬プロセス。
【請求項３】
前記ノズルに前記混合材料を搬送することが、
搬送パイプを使用して、前記混合材料を前記ノズルに搬送することをさらに含み、前記混合材料はまず、前記ノズルの流動化フィーダに入って流動化され、次いで、前記材料チャネルに入る、
請求項１に記載の銅回転浮遊製錬プロセス。
【請求項４】
前記反応ガス中の酸素濃度が、４０％ＶＯＬ〜９０％ＶＯＬであり、前記旋回流が前記製錬炉に入る旋回流の速度が、２２０ｍ／ｓ〜３００ｍ／ｓである、請求項１に記載の銅回転浮遊製錬プロセス。
【請求項５】
前記補助酸素チャネルによって噴射される前記反応ガスの流量が、１０Ｎｍ3ｈ〜２００Ｎｍ3／ｈであり、前記補助燃料チャネルによって噴射される前記燃料の流量が、１０Ｎｍ3／ｈ〜１００Ｎｍ3／ｈである、請求項１に記載の銅回転浮遊製錬プロセス。
【請求項６】
搬送パイプ、製錬炉、および前記製錬炉と連通する前記搬送パイプに接続するノズルを備える、銅回転浮遊製錬装置であって、請求項１〜５に記載の銅回転浮遊製錬プロセスに適用可能であることを特徴とし、前記ノズルが、
反応ガスを誘導するための旋回流ガスチャネルであって、前記旋回流ガスチャネルのガス入口にスワラが設けられている、旋回流ガスチャネルと；
前記旋回流ガスチャネル内に設けられたベンチュリチャネルと；
前記旋回流ガスチャネルの外側にスリーブ状に設けられた、前記搬送パイプと連通している材料チャネルと
を備える、銅回転浮遊製錬装置。
【請求項７】
前記ベンチュリチャネルの最小内径ｄが、前記旋回流ガスチャネルの内径Ｄよりも小さく、Ｄ／２よりも大きい、請求項６に記載の銅回転浮遊製錬装置。
【請求項８】
前記スワラが、前記旋回流ガスチャネルに直角な吸気パイプと前記旋回流ガスチャネルとを接続することによって形成され、前記吸気パイプが、前記吸気パイプの近くの収縮開口部および前記旋回流ガスチャネルの近くの正接開口部を備えるガス入口を形成するように、前記旋回流ガスチャネルと連通する、請求項６に記載の銅回転浮遊製錬装置。
【請求項９】
前記材料チャネルが前記搬送パイプと連通する場所に、流動化フィーダが設けられており、前記搬送パイプは、前記材料チャネルに対して傾斜して設けられており、水平面に対する傾き角が１０〜４０度である、請求項６に記載の銅回転浮遊製錬装置。
【請求項１０】
前記旋回流ガスチャネル内に設けられた補助酸素チャネルと；
前記補助酸素チャネルの外側にスリーブ状に設けられ、前記旋回流ガスチャネル内に位置する補助燃料チャネルと
をさらに備える、請求項６に記載の銅回転浮遊製錬装置。
【請求項１１】
前記補助燃料チャネルの外壁の外側にスリーブ状設けられ、前記補助燃料チャネルに沿って軸方向に前後運動可能な調節コーン、並びに、前記旋回流ガスチャネルの上部壁の外側に設けられ、前記調節コーンの運動を制御するコントローラをさらに備える、請求項１０に記載の銅回転浮遊製錬装置。
【請求項１２】
前記旋回流ガスチャネル、前記ベンチュリチャネル、前記材料チャネル、前記補助酸素チャネルおよび前記補助燃料チャネルが同軸に設けられており、前記旋回流ガスチャネルの前記上部壁が、円弧形状の壁である、請求項１０に記載の銅回転浮遊製錬装置。
【請求項１３】
前記補助燃料チャネルの前記ガス出口と、前記補助酸素チャネルの前記ガス出口と、前記旋回流ガスチャネルの前記ガス出口とが、面一に配置されている、請求項１０に記載の銅回転浮遊製錬装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属硫化物製錬の技術分野に関し、詳細には、銅回転浮遊製錬プロセス、並びに、当該銅回転浮遊製錬プロセスに適用可能な銅回転浮遊製錬装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、金属硫化物精鉱は、一般に、乾式冶金法、つまり、具体的には銅、ニッケルのような金属に対する乾式冶金について、金属硫化物精鉱中の硫黄および鉄を酸素と反応させて除去して、最終的に金属を得るプロセスを用いて製錬される。
【０００３】
乾式冶金プロセスは、２つのカテゴリー：沈降タンク製錬および空間製錬に大別される。それらのうち、空間浮遊製錬は、乾燥粉末状の硫化鉱物の膨大な表面積を利用して材料粒子（即ち、乾燥粉末状の硫化鉱物）を酸素に十分に結合させ、酸化反応を瞬時に（２〜３数秒以内に）完了させる。空間浮遊製錬で採用されるメインコアプロセスは、中央に分布している風と垂直方向プロセスにおける風との組合せ作用を利用して気固接触反応を達成する直接流ジェット技法であるが、上述のプロセスにおける直接流特性の影響に起因して、生成中に、酸素利用率が低い、煙埃率が高い、炉のライニングの深刻なエロージョン・コロージョン、精鉱が炉内で反応せずに原料パイルが堆積するなどのような、有害な状況となる。
【０００４】
上記の課題に対処するために、近年、気体をらせん状に流して材料粒子との接触反応を達成するスワールインジェクション技法がさらに開発されてきたが、加工有効度は依然として理想的なものではなく、製錬技法の開発傾向：高供給量、高負荷、高酸素濃度および高加工率（略して「Ｆｏｕｒ  Ｈｉｇｈ」）には合わないことがある。
【０００５】
したがって、現在、当業者にとって、どのようにして硫化銅に対する製錬効果をさらに向上させるかが、緊急に解決すべき課題となっている。
【発明の概要】
【０００６】
この点に鑑みて、本発明は、硫化銅の製錬効果をさらに向上させることが可能な銅回転浮遊製錬プロセスを提供し、さらに、上述の銅回転浮遊製錬プロセスに適用可能な銅回転浮遊製錬装置を提供する。
【０００７】
上述の目的を達成するために、本発明は、以下の技術的解決策を提供する。
【０００８】
銅回転浮遊製錬プロセスであって、
乾燥した銅精鉱粉末および銅マット粉末のうちの１つとフラックスおよび／またはヒュームとを一定の割合で混合して、混合材料を形成し、混合材料が、ノズルの材料チャネルに入り、さらに、材料チャネルを通って製錬炉内の反応塔に入るステップと；
ノズルのスワラの作用によって、反応ガスが旋回流を形成するようにし、旋回流が、ノズルの旋回流ガスチャネルに入り、旋回流ガスチャネルの誘導によって、ノズルのベンチュリチャネルを通過し、最終的に、反応塔に入るステップと；
ベンチュリチャネルを通じて高速膨張した旋回流を、反応塔内の混合材料と接触反応させるステップと；
接触反応により生成され、製錬炉の沈降タンクに落下した溶融物を、残渣層と生成物層とに分離するステップであって、混合材料が銅精鉱粉末を含むときには、生成物層が銅マット層であり、混合材料が銅マット粉末を含むときには、生成物層が粗銅層であるステップと
を含む、銅回転浮遊製錬プロセス。
【０００９】
好ましくは、上述した銅回転浮遊製錬プロセスは、
反応ガスおよび／または燃料を、前記ノズルの補助酸素チャネルおよび補助燃料チャネルを通して反応塔に補給するステップ
をさらに含む。
【００１０】
好ましくは、上述した銅回転浮遊製錬プロセスにおいて、ノズルに混合材料を搬送するステップは、
搬送パイプを使用して、前記混合材料を前記ノズルに搬送するステップをさらに含み、混合材料はまず、ノズルの流動化フィーダに入って流動化され、次いで、材料チャネルに入る。
【００１１】
好ましくは、上述した銅回転浮遊製錬プロセスにおいて、反応ガス中の酸素濃度は、４０％ＶＯＬ〜９０％ＶＯＬであり、製錬炉に入る旋回流の速度が、２２０ｍ／ｓ〜３００ｍ／ｓである。
【００１２】
好ましくは、上述した銅回転浮遊製錬プロセスにおいて、補助酸素チャネルによって噴射される反応ガスの流量は、１０Ｎｍ3／ｈ〜２００Ｎｍ3／ｈであり；補助燃料チャネルによって噴射される燃料の流量が、１０Ｎｍ3／ｈ〜１００Ｎｍ3／ｈである。
【００１３】
搬送パイプ、製錬炉、および製錬炉と連通する搬送パイプに接続するノズルを備える銅回転浮遊製錬装置であって、上記項目のうちのいずれか１つに記載される銅回転浮遊製錬プロセスに適用可能であり、ノズルが、
反応ガスを誘導するための旋回流ガスチャネルであって、旋回流ガスチャネルのガス入口にスワラが設けられている、旋回流ガスチャネルと；
旋回流ガスチャネル内に設けられたベンチュリチャネルと；
旋回流ガスチャネルの外側でスリーブ状に設けられ、搬送パイプと連通している材料チャネルと
を備える、銅回転浮遊製錬装置。
【００１４】
好ましくは、上述した銅回転浮遊製錬装置において、ベンチュリチャネルの最小内径ｄが、内径Ｄよりも小さく、前記旋回流ガスチャネルのＤ／２よりも大きい。
【００１５】
好ましくは、上述した銅回転浮遊製錬装置において、スワラは、旋回流ガスチャネルに直角な吸気パイプと旋回流ガスチャネルとを接続することによって形成され、吸気パイプは、吸気パイプの近くの収縮開口部および旋回流ガスチャネルの近くの正接開口部を備えるガス入口を形成するように、旋回流ガスチャネルと連通する。
【００１６】
好ましくは、上述した銅回転浮遊製錬装置において、材料チャネルが搬送パイプと連通する場所に、流動化フィーダが設けられており、搬送パイプは、材料チャネルに対して傾斜して設けられており、水平面に対する傾き角が１０〜４０度である。
【００１７】
好ましくは、上述した銅回転浮遊製錬装置は、
旋回流ガスチャネル内に設けられた補助酸素チャネルと；
補助酸素チャネルの外側でスリーブ状に設けられ、旋回流ガスチャネル内に位置する補助燃料チャネルと
をさらに備える。
【００１８】
好ましくは、上述した銅回転浮遊製錬装置は、補助燃料チャネルの外壁の外側でスリーブ状に設けられ、補助燃料チャネルに沿って軸方向に前後運動可能な調節コーン、並びに、調節コーンの運動を制御するために、旋回流ガスチャネルの上部壁の外側に設けられたコントローラをさらに備える。
【００１９】
好ましくは、上述した銅回転浮遊製錬装置において、旋回流ガスチャネル、ベンチュリチャネル、材料チャネル、補助酸素チャネルおよび補助燃料チャネルが同軸に設けられており、旋回流ガスチャネルの上部壁は、円弧形状の壁である。
【００２０】
好ましくは、上述した銅回転浮遊製錬装置において、補助燃料チャネルのガス出口と、補助酸素チャネルのガス出口と、旋回流ガスチャネルのガス出口とは、面一に配置される。
【００２１】
本発明の銅回転浮遊製錬プロセスは、以下のように実行される。乾燥した銅精鉱粉末または銅マット粉末と乾燥粉末状のフラックスなどで形成された混合材料が、ノズルの材料チャネルに均一に送出され、重力の作用によって、材料チャネルを通して製錬炉内の反応塔に入る；反応ガスがノズルのスワラに入って旋回流を形成し、接線方向で旋回流ガスチャネルに入って旋回風を形成し、旋回風は、旋回流動するように反応塔に向かって旋回流ガスチャネル内を移動し、この移動工程において、旋回風は、ベンチュリチャネルを通過した後、高速膨張し、旋回流の形態で反応塔に噴出され、ジェット旋回流ガスを形成する；ジェット旋回流ガスは、高速膨張の作用によって、反応塔内に入った混合材料と急速に接触し、旋回流の作用によって、混合材料をジェットガス流へと流入させる。温度が絶えず上昇するのに従って、混合材料は、反応ガスと絶えず衝突して、高速反応し、次いで、製錬炉の下方の沈降タンク（沈降タンクは製錬炉の構成要素部である）に入り、銅マット層または粗銅層（混合材料が銅精鉱粉末を含むときには、銅マット層が形成され、混合材料が銅マット粉末を含むときには、粗銅層が形成される）と残渣層とを形成する。反応により発生した高温ガスは、二酸化硫黄が豊富であり、製錬炉の排出ポートを通って廃熱ボイラーに入る。
【００２２】
本発明の銅回転浮遊製錬プロセスは、高速膨張、旋回流などの方式により反応ガスを混合材料と接触反応させ、より十分な製錬反応を達成し、酸素利用率を向上させ、残渣の銅含有量を低減させ、また、ヒュームの発生率を低減することが可能になる。また、本プロセスは、酸素富化濃度が高い反応ガスを用い、排出ガスの二酸化硫黄含有量を高め、排出ガスにより奪われる熱量が低減するだけでなく、大きく変動する供給量の要求を満たし、その生産性を著しく改善することができる。
【００２３】
本発明の銅回転浮遊製錬装置は、主に、搬送パイプ、製錬炉、および製錬炉と連通する搬送パイプに接続するノズルを備え、ノズルは、旋回流ガスチャネルと、スワラと、ベンチュリチャネルと、材料チャネルとを備える。旋回流ガスチャネルのガス入口上にスワラが設けられ、旋回流ガスチャネルに入る反応ガスが旋回流を形成するようにしている。反応ガスから旋回流が形成された後、旋回流ガスチャネルの誘導によって、旋回流はその軸方向に沿って旋回する。ベンチュリチャネルは、旋回流ガスチャネルの内壁上に固定して設けられるので、旋回流がベンチュリチャネルに入ると、その作用によって、旋回流は、高速膨張の状態で製錬炉（具体的には製錬炉の反応塔）に入る。一方、粉末状の混合材料は、搬送パイプを通過して、旋回流ガスチャネルの外側にスリーブ状に設けられた材料チャネルに入り、旋回流を形成した反応ガスとともに製錬炉に入れられる。銅精鉱粉末および銅マット粉末が、高温雰囲気下の旋回流に流入し、反応ガスと絶えず衝突して高速反応する。その後、反応生成物は、製錬炉の下方の沈降タンクに入って、銅マット層又は粗銅層と残渣層とを形成する。反応により発生した高温ガスは、二酸化硫黄が豊富であり、製錬炉の排出ポートを通って廃熱ボイラーに入る。
【００２４】
本発明の実施形態または先行技術における技術的解決策をより明瞭に示すために、実施形態または先行技術を以下に説明するために必要な図面を簡単に紹介する。以下に説明する図面は単に、本発明の実施形態に過ぎず、当業者が、いかなる独創的な作業も行うことなく、提供される図面に基づいて他の図を取得することができることは明らかである。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の一実施形態で提供される銅回転浮遊製錬装置の構造概略図である。
【図２】ノズルの構造概略図である。
【図３】他のノズルの構造概略図である。
【図４】スワラの動作概略図である。
【符号の説明】
【００２６】
１−ノズル、２−流動化フィーダ、３−搬送パイプ、４−製錬炉；
１０１−旋回流ガスチャネル、１０２−スワラ、１０３−ベンチュリチャネル、１０４−材料チャネル、１０５−上部壁、１０６−補助酸素チャネル、１０７−補助燃料チャネル、１０８−調節コーン、１０９−コントローラ；
１０２１−吸気パイプ、１０２２−収縮開口部、１０２３−正接開口部。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
本発明は、硫化銅の製錬効果をさらに向上させることが可能な銅回転浮遊製錬装置を提供する。
【００２８】
以下に、本発明の実施形態における図面を用いて、本発明の実施形態の技術的解決策を明瞭かつ完全に説明する。以下に説明する実施形態は、本発明の全ての実施形態ではなく、実施形態の一部に過ぎないことは明らかである。本発明における実施形態に基づいて、いかなる独創的な作業も行うことなく当業者が得られる他の実施形態は全て、本発明の保護範囲に含まれる。
【００２９】
図１〜図４に示すように、本発明の一の実施形態における銅回転浮遊製錬装置は、主に、搬送パイプ３、製錬炉４、および製錬炉４と連通する搬送パイプ３に接続するノズル１を備える。本出願は、主に、ノズル１を改良するものであり、具体的には、改良されたノズル１は、反応ガスを誘導するための旋回流ガスチャネル１０１であって、反応ガスが旋回流ガスチャネル１０１のガス入口上で旋回流を形成するようにするスワラ１０２を備える、旋回流ガスチャネル１０１と；旋回流ガスチャネル１０１内に同軸に設けられ、旋回流ガスチャネル１０１の内壁と接続するベンチュリチャネル１０３であって、旋回流を形成した反応ガスが、ベンチュリチャネル１０３を通過し、高速膨張しながら旋回流ガスの形態で製錬炉４の反応塔内へと噴出され、ジェット旋回流ガスを形成する、ベンチュリチャネル１０３と；旋回流ガスチャネル１０１の外側にスリーブ状に設けられ、搬送パイプ３と連通する材料チャネル１０４であって、乾燥した銅精鉱粉末および銅マット粉末のうちの１つとフラックスおよび／またはヒュームと一定の割合で混合することによって形成される混合材料を搬送する、材料チャネル１０４とを備える。
【００３０】
上述のような銅回転浮遊製錬装置の動作中、搬送パイプ３によって送出される混合材料は、材料チャネル１０４を通って製錬炉４の反応塔に入る；同時に、反応ガスは、旋回流ガスチャネル１０１に入るが、その間に、反応ガスはまず、スワラ１０２に入って旋回流を形成し、次いで、旋回流ガスチャネル１０１の誘導によって、旋回流ガスチャネル１０１の軸方向に移動して、ベンチュリチャネル１０３に入り、その作用によって、旋回流は、高速膨張の状態で反応塔に入って、ジェット旋回流ガスを形成する。ジェット旋回流ガスは、高速膨張の作用によって、反応塔内の混合材料と急速に接触し、旋回流の作用によって、混合材料をジェット旋回流ガスへと流入させる。温度が絶えず上昇するのに従って、混合材料は、反応ガスと絶えず衝突して、高速反応し、次いで、製錬炉の下方の沈降タンクに入り、銅マット層または粗銅層（混合材料が銅精鉱粉末を含むときには、銅マット層が形成され、混合材料が銅マット粉末を含むときには、粗銅層が形成される）と残渣層とを形成する。反応により発生した高温ガスは、二酸化硫黄が豊富であり、製錬炉４の排出ポートを通って廃熱ボイラーに入る。
【００３１】
本実施形態における銅回転浮遊製錬装置は、上述の構造のようにノズルを構成することによって、より十分な気液接触が可能となる。このように、製錬反応を十分に進行させることができると、酸素利用率が向上し、銅の残渣含有量が低減され、さらにヒュームの発生率も低減される。一方、酸素富化濃度が高い反応ガスを用いることができ、それによって、排出ガスの二酸化硫黄含有量が改善し、排出ガスにより奪われる熱が低減する。装置は、大きく変動する供給量の要件を満たすことができ、その生産性は著しく改善され、エネルギー消費量および必要な投資は低くなる。
【００３２】
さらに、上述の構造は反応空間が小さく、反応ガスが旋回流の形態で流れるので、反応空間には反応デッドゾーンがなく、炉体の耐火材料はほとんど洗い流されない。さらに、改良されたノズル１は、単純な構造を有し、その制御、動作、メンテナンスその他はより便利であり、かつ、信頼性が高く、それにより、流体の潜在エネルギーを十分に利用することができ、運転コストも低い。
【００３３】
技術的解決策をさらに最適化するために、本実施形態の銅回転浮遊製錬では、ベンチュリチャネル１０３の最小内径がｄであり、旋回流ガスチャネル１０１の内径がＤである場合、Ｄ／２＜ｄ≦Ｄであることが好ましく、図２および図３に示すように、ベンチュリチャネル１０３の円弧半径がＲである場合、ｄ＜Ｒ＜Ｄであることが好ましい。上述の選択数値範囲は、反応ガスの高速膨張にとってより効果的であり、したがって、その範囲で選択されることが好ましい。さらに、ベンチュリチャネル１０３の最下端は、ベンチュリチャネル１０３の円弧と旋回流ガスチャネル１０１の垂直壁との間の交点にあることが好ましい。これにより、反応ガスの加速膨張をさらに促進することが可能となるため、反応ガスは、反応塔に入った後に２２０ｍ／ｓ〜３００ｍ／ｓという旋回流速度の要件を満たすことができ、且つ急激な膨張によりガス流は旋回流の周りの混合材料をガス流に流入させ、形成された気液旋回流体のエネルギーはより大きくなる。従って、気体と固体、固体と固体との間の複数の衝突反応を促進する、より良好な反応条件が提供される。。
【００３４】
さらに、本実施形態におけるベンチュリチャネル１０３はまた、収縮セグメントおよび円形スロートセグメントのみを備え、円形スロートセグメントのポートは、図３に示すように、旋回流ガスチャネル１０１のガス出口と面一に配置されている。このように設置することにより、反応ガスの高速膨張も同様に可能となるため、好ましい構造である。
【００３５】
本実施形態では、スワラ１０２は、図４に示すように、旋回流パイプ；旋回流パイプと正接連通する吸気パイプ１０２１を備え、旋回流パイプと連通する吸気パイプ１０２１によって形成されるガス入口は、吸気パイプ１０２１の近くの収縮開口部１０２２、および旋回流パイプの近くの正接開口部１０２３を備える。構造をより単純化するために、本実施形態では、収縮開口部１０２２の一方側は、旋回流パイプの外壁であり、他方側は、収縮開口部１０２２を形成することが好ましい。
【００３６】
好ましくは、材料チャネル１０４が搬送パイプ３と連通する場所に流動化フィーダ２が設けられる。本実施形態では、混合材料が材料チャネル１０４により均一に入り、それによって、反応塔により均一に入るようにするために、流動化フィーダ２が追加で設置される。これにより、分離現象が最大限に防止され、さらに反応効果が顕著になる。
【００３７】
さらに、搬送パイプ３は、材料チャネル１０４に対して傾斜して設けられており、水平面に対する傾き角は１０〜４０度である。本実施形態では、搬送パイプ３は、ノズル１に直接入る材料の衝撃力を最大限に低減するために、全体として垂直方向に設けられたノズル１に対して傾斜して設けられている。これにより、衝撃力が大きいことに起因するノズル１内の構造への損傷が回避される。さらに、搬送パイプ３は、混合材料が小さな傾きでフィーダ２に流入されるよう、水平面に対して１０〜４０度の傾き角を有するのが好ましい。これにより、混合材料がより均一にノズル１に入り、反応塔内で十分に反応する、より良好な条件が提供される。
【００３８】
より好ましくは、本実施形態で提供される銅回転浮遊製錬装置は、図２および図３に示すように、旋回流ガスチャネル１０１内に設けられ、製錬炉４の反応塔に酸素または反応ガスを補給する補助酸素チャネル１０６、並びに、補助酸素チャネル１０６の外側にスリーブ状に設けられ、旋回流ガスチャネル１０１内に配置され、かつ、反応に必要な熱を補給するために燃料を反応塔に噴射する補助燃料チャネル１０７をさらに備える。本実施形態では、補助酸素チャネル１０６は、反応塔に反応ガスを噴射し、補助燃料チャネル１０７は、反応ガスおよび／または熱を補給するために燃料を反応塔に噴射する。また、いずれも、ノズル１からの旋回流ガスの膨張を加速し、それによって、反応はより十分、かつより効率的に進む。
【００３９】
本実施形態では、銅回転浮遊製錬装置は、補助燃料チャネル１０７の外壁の外側にスリーブ状に設けられ、補助燃料チャネル１０７に沿って軸方向に前後運動可能な調節コーン１０８、並びに、調節コーン１０８の運動を制御するために、旋回流ガスチャネル１０１の上部壁１０５の外側に設けられたコントローラ１０９をさらに備える。本実施形態では、チューブ状の補助燃料チャネル１０７は、調節コーン１０８と補助燃料チャネル１０７とを接続するスクリューねじを用いて外壁上に設けられていることが好ましく、上部壁１０５上のコントローラ１０９が補助燃料チャネル１０７の回転を制御すると、調節コーン１０８は上下運動される（フィードスクリューナット機構と同様である）。本実施形態では、調節コーン１０８の運動の下方限界は、ベンチュリチャネル１０３の内径が最小である位置であることがより好ましい。上記の構造による構成では、異なる作動条件下での風量、風速に対する調節要件を満たすことができ、反応ガスは反応塔に入った後、旋回流を急速に膨張させる作用を有し、反応の十分な進行が保証される。
【００４０】
図２および図３に示すように、旋回流ガスチャネル１０１、ベンチュリチャネル１０３、材料チャネル１０４、補助酸素チャネル１０６および補助燃料チャネル１０７は同軸に設けられていることが好ましい。本実施形態では、上述の全ての部品が同軸に設けられていることが好ましく、ノズル１の構造的分布はよりコンパクトかつ適切になり、作動の信頼性も比較的高くなる。また、反応ガスと混合材料とをより均一に接触させて混合することが可能になる。したがって、好適な実施形態である。
【００４１】
図２および図３に示すように、旋回流ガスチャネル１０１の上部壁１０５が、円弧形状の壁、つまりアーチ型のルーフであることがさらに好ましい。かかる構造は、反応ガスから形成される旋回流が、急速に下方へ移動するのに有利であり、先行技術における平坦なルーフ構造と比較して、旋回流がらせん状に流れる効果に対して与える影響が少なく、旋回流がより急速に下方（つまり、反応塔の近く）へ移動することを促進する。
【００４２】
本実施形態では、補助燃料チャネル１０７のガス出口と、補助酸素チャネル１０６のガス出口と、旋回流ガスチャネル１０１のガス出口が、面一に配置されることが好ましい。かかる設置方法もまた、混合材料と反応塔中の反応ガスが十分に混合されることを促進する。
【００４３】
本実施形態は、上述の銅回転浮遊製錬装置に適用することができる銅回転浮遊製錬プロセスをさらに提供し、当該プロセスは、以下のステップを含む。
【００４４】
まず、銅精鉱粉末および銅マット粉末のうちの１つとフラックスおよび／またはヒュームとを一定の割合で混合して、混合材料を形成する；混合材料が、搬送パイプ３を通って材料チャネル１０４に入り、さらに、材料チャネル１０４を通って、材料チャネル１０４と連通する製錬炉４内の反応塔に入る。
【００４５】
一方、反応ガスはノズル１に入るが、その間に、反応ガスはまず、ノズル１のスワラに入り、スワラの作用によって旋回流を形成する；旋回流は、旋回流ガスチャネル１０１に入り、次いで、旋回流ガスチャネル１０１の誘導によって、旋回流ガスチャネル１０１内に設けられたベンチュリチャネル１０３を通過し、ベンチュリチャネル１０３により、旋回流は、高速膨張し、らせん状に流れた状態で反応塔に入る。
【００４６】
さらに、反応に十分な材料および必要な熱を提供するために、反応ガスおよび／または燃料が、補助酸素チャネル１０６および補助燃料チャネル１０７を通して反応塔に補給される。これにより、反応ガスと混合材料とが、より十分に反応する。
【００４７】
その後、ベンチュリチャネル１０３を通じて高速膨張した旋回流が反応塔に入り、反応塔内で混合材料と絶えず衝突し、反応塔内で高速反応する。
【００４８】
最後に、反応により生成された溶融物は、反応塔の下方の沈降タンクに落下し、残渣層と生成物層とを形成する。混合材料が銅精鉱粉末を含むときには、生成物層は銅マット層であり、混合材料が銅マット粉末を含むときには、生成物層は粗銅層である。
【００４９】
上述の各ステップは、上記の順序で行うことには限定されず、工程の要求を満たしていれば、上述の各ステップ間で逆の順序又は同時に実行してもよい点に留意されたい。例えば、反応ガスおよび混合材料を、同時にノズル１に入れてもよい。
【００５０】
具体的には、銅回転浮遊製錬プロセスにおいて、反応ガス中の酸素濃度は、４０％ＶＯＬ〜９０％ＶＯＬであり；旋回流が製錬炉４に入るときの旋回流の速度は、２２０ｍ／ｓ〜３００ｍ／ｓであり；補助酸素チャネルによって噴射される反応ガスの流量は、１０Ｎｍ3／ｈ〜２００Ｎｍ3／ｈであり；補助燃料チャネル１０７によって噴射される燃料の流量は、１０Ｎｍ3／ｈ〜１００Ｎｍ3／ｈであることが好ましい。上記の数値範囲を選択すると、反応を十分に行うことができ、製錬効果がさらに向上する。当然、正常な製錬反応が行われることが保証されていれば、上述のパラメータは、他の数値でもよく、本実施形態ではこれに限定されない。
【００５１】
各部分の構造について、本願明細書では進歩的な方法で説明しており、各部分の構造について、既存の構造との違いを示すことに重点を置いている。銅回転浮遊製錬装置の全体的な構造および部分的な構造は、上述したいくつかの部分の構造を組み合わせることによって得ることができる。
【００５２】
開示された実施形態の上記の説明によって、当業者は、本発明を実現または利用可能となる。これらの実施形態に対する様々な修正は、当業者にとって自明であり、本明細書で定義される一般的な原理は、本発明の趣旨または範囲から逸脱していなければ、他の実施形態において実現することができる。したがって、本発明は、本明細書に示したこれらの実施形態には限定されず、本明細書に開示された原理および新規の特徴に矛盾しない最も広い範囲に一致する。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【外国語明細書】
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【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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