(57)【要約】【課題】  銅製錬工程からの洩れガスをＳＯ２濃度により２系統に分けて処理する脱硫設備において、バッチ炉である転換炉の稼動時に排ガス中のＳＯ２濃度が急激に上昇しても、充分な脱硫処理を行うことができる脱硫処理装置を提供する。【解決手段】  銅製錬工程の連続炉からの漏れガス６ａを処理するＡ脱硫設備８ａと、バッチ炉からの洩れガス６ｂを処理するＢ脱硫設備８ｂとにおいて、２系統のＡ、Ｂ脱硫設備８ａ、８ｂの循環液を相互に供給する循環液供給配管１３、１４と、循環液供給配管１３、１４を開閉する弁１５、１６とを備え、バッチ炉からの洩れガス６ｂのＳＯ２濃度の変動に応じて弁１５、１６を開閉し、互いの循環液を混合循環させる。【選択図】      図３
2008286413.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
銅製錬工程の連続炉からの洩れガスを処理する脱硫設備と、バッチ炉からの洩れガスを処理する脱硫設備とにおいて、上記２系統の脱硫設備の循環液を相互に供給する循環液供給配管と、これら循環液供給配管を開閉する弁とを備え、上記洩れガス中のＳＯ２濃度の変動に応じて循環液供給配管の弁を開閉し、互いの循環液を混合循環させることを特徴とする銅製錬工程の脱硫処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、銅製錬工程における排ガスの脱硫処理装置、更に詳しくは連続炉からの洩れガスとバッチ炉からの洩れガスの２系統の脱硫設備を備えた脱硫処理装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
銅精錬の乾式工程においては、硫化精鉱を自熔炉で溶融することにより銅分が６０％程度となるまで濃縮し、この溶融銅を自熔炉から取り出して転換炉に装入し、反応用空気を吹き込んで銅分が９８％以上となるまで製錬を行う。この工程で発生する亜硫酸（ＳＯ２）ガスは、自熔炉で発生する高濃度のＳＯ２ガスと、それ以外の低濃度のＳＯ２ガスとの２種類に大別される。
【０００３】
即ち、自熔炉においては、硫化精鉱などの原料が連続的に装入されるため、高濃度のＳＯ２ガスが連続的に発生する。また、転換炉においては、処理能力に応じた量の溶融銅が装入されてバッチ処理されるため、高濃度のＳＯ２ガスが間欠的に発生する。更に、自熔炉から転換炉に溶融銅を移送する際などにも、低濃度のＳＯ２ガスが洩れだす。上記自熔炉や転換炉からの排ガスは製錬排ガスとして集煙口から直接回収され、他の排ガスは各所に設けられた集煙フードによって回収される。
【０００４】
回収されたＳＯ２ガスは、脱硫設備に送られて脱硫処理される。その際、上記２種類のＳＯ２ガスを区別することなく１系統で処理する場合もあるが、ＳＯ２から効率よく硫酸を製造するためには高濃度のＳＯ２ガスを使用することが好ましいので、個別の煙道を設けて２系統で処理する場合が一般的である。即ち、２系統に分けて脱硫処理する場合、高濃度のＳＯ２ガスは単独で硫酸工場向けの煙道に送り、その他の低濃度のＳＯ２ガスは別の脱硫設備向けの煙道に送るという方法がとられている。
【０００５】
例えば、図１に示すように、銅製錬の乾式工程１から排出される製錬排ガス２は、およそ１５体積％という高濃度のＳＯ２が含有されているため、硫酸工場３に送られ、ガス精製工程、乾燥工程、転化工程、吸収工程を通して硫酸が製造される。硫酸工場３からの排ガス４はＳＯ２が５００〜１０００ｐｐｍ程度まで濃度が低下し、更に実線で示した煙道を通じて後工程５に導かれる。
【０００６】
また、自熔炉や転換炉から直接洩れ出したＳＯ２ガスや、自熔炉から転換炉へと溶融銅が移送される際や、転換炉から更に後工程へと溶融銅が装入される際などに洩れ出してくるＳＯ２ガスは、洩れガス６として各所に配置された集煙フード７によって集煙され、点線で示した別の煙道を通じて脱硫設備８に導かれる。この脱硫設備８では、ＳＯ２をアルカリ系の循環液中に吸収してＳＯ２濃度を２〜３ｐｐｍ程度に低下させ、排ガスは電気集塵機などの後工程に送られる。
【０００７】
通常、製錬炉は原料の投入される炉から順次精製度の上昇する川下に向かって炉が並べられており、各所から洩れ出してくるＳＯ２の濃度にも差が生じる。例えば、連続炉である自熔炉付近から漏れ出したガスを回収した場合、ＳＯ２の濃度は通常１００〜３００ｐｐｍ程度である。バッチ炉である転換炉付近から漏れ出したガスの場合は、バッチ炉の操業時以外の時間帯でも、作業場雰囲気の悪化を防止するために周囲の空気も多量に吸引する必要があり、その結果ＳＯ２は薄められるため、脱硫設備に移送される洩れガス中のＳＯ２濃度は通常１０〜３０ｐｐｍ程度に低下している。
【０００８】
上記した連続炉からの漏れガス及びバッチ炉からの漏れガスという２系統の排ガスには、それぞれ別個の脱硫設備を配置しており、上記のように移送されてくるＳＯ２ガスの濃度に差があっても、アルカリ系の循環液のＳＯ２吸収能力を調整することによって、後工程に送るＳＯ２濃度がいずれも２〜３ｐｐｍ程度となるようにしている。また、２系統またはそれ以上の脱硫設備を有する製錬所においては、アルカリ系の循環液や設備を管理するための都合から、各脱硫設備を近い位置に配置している。
【０００９】
従来の２系統の脱硫設備を図２に示す。Ａ脱硫設備８ａの循環液タンク９及びＢ脱硫設備８ｂの循環液タンク１０には、それぞれアルカリ系の循環液が貯留されている。これらの循環液は循環ポンプ１１、１２によって各脱硫設備８ａ、８ｂに供給され、シャワー状に噴霧されることによって移送されてきたＳＯ２を吸収し、各脱硫設備８ａ、８ｂの底部から各循環液タンク９、１０へと循環している。循環液は各循環液タンク９、１０において能力に応じた適切な濃度に管理されており、また各脱硫設備８ａ、８ｂからの排ガスは電気集塵機などの後工程に送られている。
【００１０】
前述のとおり、硫化精鉱などの原料が連続的に装入される自熔炉では、定常的に高濃度のＳＯ２ガスが排出されているが、バッチ炉である転換炉から排出されるＳＯ２ガスは間欠的であり、特に自熔炉からのカワ装入時及び吹錬の開始時と終了時には、それぞれ３〜５分程度の期間をピークとして高濃度のＳＯ２ガスが排出される。このピーク時に、Ａ脱硫設備８ａに移送される連続炉からの漏れガス６ａのＳＯ２濃度は２０００〜３０００ｐｐｍ程度となり、通常の濃度である１００〜３００ｐｐｍ程度に比べて６〜３０倍程度の濃度となるが、この程度の濃度上昇であればＡ脱硫設備８ａの能力の範囲内で問題なく脱硫することができる。
【００１１】
ところが、同じく上記ピーク時に、Ｂ脱硫設備８ｂに移送されるバッチ炉からの洩れガス６ｂのＳＯ２濃度は１５００〜２０００ｐｐｍ程度となり、通常の濃度である１０〜３０ｐｐｍ程度に比べて５０〜２００倍の濃度に達する。そのため、脱硫が不充分となった場合には、通常２〜３ｐｐｍ程度である排ガス中のＳＯ２濃度が５０〜７０ｐｐｍ程度まで上昇するので、ピーク期間が３〜５分とはいえ何の対応もせずに放置すれば、脱硫が不充分な排ガスが大気放出され、あるいは脱硫設備の耐腐食性に対する負担も大きくなるという問題があった。
【００１２】
脱硫が不充分となる理由を、アルカリ系の循環液として水酸化マグネシウムを使用する場合について説明する。尚、アルカリ系の循環液としては、炭酸カルシウム、塩基性硫酸アルミニウム、アンモニア水などが知られている。まず、排ガス中のＳＯ２は、以下の反応式１〜４によって、循環液の水酸化マグネシウムに吸収される。
【００１３】
［反応式１］
ＳＯ２＋Ｈ２Ｏ  →  Ｈ２ＳＯ３
［反応式２］
Ｈ２ＳＯ３＋Ｍｇ(ＯＨ)２  →  ＭｇＳＯ３＋Ｈ２Ｏ
［反応式３］
ＭｇＳＯ３＋ＳＯ２＋Ｈ２Ｏ  →  Ｍｇ(ＨＳＯ３)２
［反応式４］
Ｍｇ(ＨＳＯ３)２＋Ｍｇ(ＯＨ)２  →  ２ＭｇＳＯ３＋２Ｈ２Ｏ
【００１４】
主反応は反応式３と反応式４であり、循環液中にＳＯ３２−が多いほどＳＯ２の吸収率は上昇することが判る。しかし、導入される排ガスのＳＯ２濃度が低く、相対的にＯ２濃度が高い場合には、脱硫設備内で循環液が循環している間に循環液中のＳＯ３２−が酸化され、亜硫酸イオンが減少してしまうため、循環液によるＳＯ２の脱硫能力が低下する。この状態で高濃度のＳＯ２が導入された場合、何の対応もせず放置すれば、充分に吸収されないままＳＯ２が大気に放出され、あるいは工程設備の腐食による老朽化を促進させる結果となる。
【００１５】
このため、従来においては、上記ＳＯ２のピーク期間に脱硫能力を一時的に上昇させるための方法として、バッチ炉からの洩れガスを脱硫処理するためのＢ脱硫設備の循環液タンクに新規に苛性ソーダを添加する方法、あるいは、Ｂ脱硫設備の脱硫能力をＡ脱硫設備と同程度まで上昇させ、ＳＯ２濃度の高いガスを常時導入する配管を増設する方法をとってきたが、いずれもコスト的に不利な方法であった。
【００１６】
尚、特開平１１−１８８２３２号公報には、硫酸製造設備の吸収塔と湿式脱硫装置の吸収塔との間に配置した排ガスの送給配管内壁の腐食を防止し、湿式脱硫装置の処理能力を向上させるために、送給配管内にアルカリ添加水溶液を噴霧する方法が記載されている。
【００１７】
しかし、この方法は、脱硫設備が１系統のみのプラントに関する方法であり、特別な噴霧手段と配管を設けるためコスト高となるうえ、転換炉稼動時における急激なＳＯ２濃度の上昇に対処する方法について何ら言及されていないため、上記問題の解決に適用することは困難である。
【特許文献１】特開平１１−１８８２３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
本発明は、上記した従来の事情に鑑み、銅製錬工程からの洩れガスをＳＯ２濃度により２系統に分けて処理する脱硫設備において、バッチ炉である転換炉の稼動時に洩れガス中のＳＯ２濃度が急激に上昇した場合であっても、充分な脱硫処理を行うことができる脱硫処理装置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】
【００１９】
上記目的を達成するため、本発明が提供する銅製錬工程の脱硫処理装置は、銅製錬工程の連続炉からの洩れガスを処理する脱硫設備と、バッチ炉からの洩れガスを処理する脱硫設備とにおいて、上記２系統の脱硫設備の循環液を相互に供給する循環液供給配管と、これら循環液供給配管を開閉する弁とを備え、上記洩れガス中のＳＯ２濃度の変動に応じて循環液供給配管の弁を開閉し、互いの循環液を混合循環させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、バッチ炉である転換炉の稼動時に洩れガス中のＳＯ２濃度が急激に上昇した場合であっても、充分な脱硫処理を実施することができ、脱硫不充分な排ガスが大気に放出されることがなく、また脱硫設備の腐食を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
本発明の脱硫処理装置は、例えば図３に示すように、連続炉からの漏れガス６ａを処理するＡ脱硫設備８ａと、バッチ炉からの洩れガス６ｂを処理するＢ脱硫設備８ｂとからなる２系統の脱硫設備を備え、Ａ脱硫設備８ａの循環液をＢ脱硫設備８ｂに供給する循環液供給配管１３と、Ｂ脱硫設備８ｂの循環液をＡ脱硫設備８ａに供給する循環液供給配管１４と、これらの循環液供給配管１３、１４をそれぞれ開閉する弁１５、１６とが設けてある。
【００２２】
常に高濃度のＳＯ２が供給されるＡ脱硫設備８ａでは、高濃度のＳＯ２の吸収に充分なＳＯ３２−濃度をもつ循環液が循環し、一方、常時は低濃度のＳＯ２が供給されるＢ脱硫設備８ｂには、低濃度のＳＯ２の吸収に合わせたＳＯ３２−濃度の循環液が循環している。そこで、Ｂ脱硫設備８ｂに供給されるバッチ炉からの洩れガス６ｂのＳＯ２濃度が急上昇する前に、本発明の脱硫処理装置では、Ａ脱硫設備８ａとＢ脱硫設備８ｂの循環液を相互に供給して混合することにより、Ｂ脱硫設備８ｂの循環液中のＳＯ３２−濃度を上昇させる。その結果、バッチ炉からの洩れガス６ｂのＳＯ２濃度が急激に上昇しても、Ｂ脱硫設備８ｂの循環液はＳＯ２を充分に吸収することが可能となる。
【００２３】
更に具体的には、バッチ炉である転換炉の稼動状態に応じて、その排ガス中のＳＯ２濃度が急激に上昇する数分前から、例えば転換炉の稼動開始の約５分前から、２つの弁１５、１６を開いて、Ａ脱硫設備８ａ及びＢ脱硫設備８ｂの液面レベルが変動しないように相互に循環液の供給混合を開始する。そして、転換炉の可動開始の約１分前には弁１５、１６を閉じ、循環液の供給混合を停止して、Ａ、Ｂ脱硫設備８ａ、８ｂ内の循環液の必要な混合量を確保する。
【００２４】
２つの弁１５、１６の開から閉までの間に、即ち循環液を相互に供給混合する間に、例えばＢ脱硫設備８ｂ内における循環液中のＳＯ３２−濃度が２０ｇ／Ｌ以上となるように、循環液の供給混合量を調整する。Ｂ脱硫設備８ｂ内における循環液中のＳＯ３２−濃度が２０ｇ／Ｌ以上になれば、転換炉稼動時の急激なＳＯ２濃度の上昇に対して充分な吸収能力を保つことができるので、Ｂ脱硫設備８ｂからの排ガス中に含まれるＳＯ２が少なくなり、ＳＯ２の大気放出や、ＳＯ２による工程設備の腐食を防止することができる。
【００２５】
上記において循環液の相互混合時間、即ち２つの弁１５、１６が開いている時間を、転換炉の稼動開始の約５分前から約１分前までとしているのは、通常の銅製錬工程における運転条件に見合うように調整して得たものである。ＳＯ２濃度や循環ポンプの液送量などの条件が異なる場合は、個別の条件に見合うように、即ち、Ｂ脱硫設備８ｂに供給されるバッチ炉からの洩れガス６ｂ中のＳＯ２濃度が上昇しても、Ｂ脱硫設備８ｂの循環液が充分にＳＯ２吸収能力をもつ混合量となるように、弁１５、１６の開閉時間を調整すればよい。
【００２６】
尚、弁１５、１６を自動弁とし、送信ラインを用いて転換炉の稼動信号と連動させた開閉信号を送ることによって、自動的に弁１５、１６の開閉を実施することができる。また、このような電気的信号を利用せずに、転換炉の稼動前の電話連絡などにより、作業員が手動で弁を開閉することも可能である。
【実施例】
【００２７】
図２に示す従来の脱硫設備と、図３に示す本発明の脱硫設備を用い、それぞれ３回の操業を実施した。尚、通常の銅製錬工程における運転条件で操業したが、本発明の脱硫設備では、転換炉稼動開始の約５分前に弁１５、１６を開いてＡ脱硫設備８ａとＢ脱硫設備８ｂの循環液の供給混合を開始し、転換炉可動開始の約１分前に弁１５、１６を閉じて循環液の供給混合を停止した。
【００２８】
従来の脱硫設備と本発明の脱硫設備について、Ｂ脱硫設備８ｂに供給されるバッチ炉からの洩れガス６ｂの入口ピークＳＯ２濃度と、Ｂ脱硫設備８ｂからの排ガスの出口ピークＳＯ２濃度とを測定し、得られた結果を下記表１に示した。
【００２９】
【表１】
2008286413.tif 000003
【００３０】
表１の結果から分るように、Ｂ脱硫設備に供給される洩れガスの入口ピークＳＯ２濃度は、従来の脱硫設備及び本発明の脱硫設備ともに１５００〜２０００ｐｐｍ程度となっている。一方、Ｂ脱硫設備からの排ガスの出口ピークＳＯ２濃度は、従来の脱硫設備では５０〜７０ｐｐｍ程度となっているのに対し、本発明の脱硫設備では１５〜２５ｐｐｍ程度にまで低減された。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】銅製錬工程から発生する亜硫酸ガスの処理フローの概略図である。
【図２】従来の２系統の脱硫設備を示す概略図である。
【図３】本発明の２系統の脱硫設備を示す概略図である。
【符号の説明】
【００３２】
１      銅精錬の乾式工程
２      製錬排ガス
３      硫酸工場
４      硫酸工場排ガス
５      後工程
６ａ    連続炉からの洩れガス
６ｂ    バッチ炉からの洩れガス
７      ガス集煙フード
８ａ    Ａ脱硫設備
８ｂ    Ｂ脱硫設備
９、１０      循環液タンク
１１、１２      循環ポンプ
１３、１４      循環液供給配管
１５、１６      弁
【図１】
2008286413.tif 000004
【図２】
2008286413.tif 000005
【図３】
2008286413.tif 000006