(57)【要約】【課題】  銅精製炉の羽口煉瓦の残寸が所定の厚みになったとき、煉瓦の積み替えを行わずに補修することができ、積み替え作業の回数を減少することが可能な羽口煉瓦の補修方法を提供する。【解決手段】  銅精製炉の羽口６から金属製パイプ９を挿入し、羽口６が炉の下方に来るように炉を回転させた後、金属製パイプ９を通してモルタル：耐火物粉末の重量比が１：１〜３：１の耐火混練物１０を流し込み、煉瓦２の損傷部分に耐火混練物１０を充填して焼結固化させる。耐火混練物１０の流し込み前の金属製パイプ９の昇温と焼き付きを防止するため、金属製パイプ９内部に冷却用エアーを供給するエアー供給口１２を設けることができる。【選択図】      図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
銅精製炉の羽口煉瓦を補修する際に、羽口煉瓦を積み替えることなく、炉外から金属製パイプを羽口に挿入すると共に、該羽口が炉の下方に来るように炉を回転させた後、金属製パイプを通してモルタル：耐火物粉末の重量比が１：１〜３：１の耐火混練物を流し込み、羽口煉瓦の損傷部分に耐火混練物を充填することを特徴とする銅精製炉羽口煉瓦の補修方法。
【請求項２】
金属製パイプの後端側部分に、金属製パイプ内に冷却用エアーを供給するエアー供給口が取り付けられていることを特徴とする、請求項１に記載の銅精製炉羽口煉瓦の補修方法。
【請求項３】
金属製パイプの先端部がパイプの軸方向に対して３０°〜９０°をなす傾斜面で斜めに閉塞され、該先端閉塞部の手前で且つ傾斜面側のパイプ側面にパイプの円周方向の半分以上に開口した耐火混練物注入口を有することを特徴とする、請求項１又は２に記載の銅精製炉羽口煉瓦の補修方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、銅製錬の銅精製工程において、銅精製炉の羽口煉瓦が損傷した際の羽口煉瓦補修方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
銅製錬の操業では、自熔炉、錬からみ炉、転炉という工程を経て、銅精製炉まで製錬を進めた後、熔銅は鋳型に流し込まれ、電解精製に使用するアノードが鋳造される。上記銅製錬操業において、乾式製錬で銅品位を上昇させるのは銅精製炉が最終的な工程である。
【０００３】
銅精製炉は、図１に示すように、シェルと称する炉体１の内側に煉瓦２がライニングされており、炉の一端にバーナー孔３を有し、他端に排煙孔４を有する横長円筒形をなしている。転炉からの熔銅を受け入れる炉口５が炉の中央部に設けられ、羽口５はバーナー孔３寄りと排煙孔４寄りの２箇所に設けられている。また、片方の羽口５の反対側には精製した熔銅を排出するためのタップ孔７が１箇所設けられている。
【０００４】
銅精製炉の工程では、炉の一端のバーナー孔３からバーナーで加熱して保温しながら、転炉で産出された一定量の熔銅を炉口５から受け入れる。次に、羽口６にパイプを挿入し、熔銅中に羽口６及びパイプを浸漬するように銅精製炉を回転させ、パイプから熔銅中に空気を吹き込んで酸化し、あるいはプロパンを吹き込んで還元する。その後、再びバーナーで熔銅の保温をしながら、タップ孔７から熔銅を排出して銅アノードの鋳造を行う。
【０００５】
この一連の工程において、羽口６周辺の煉瓦２は、他の部位の煉瓦と比較して温度変化及び還元中の物理的衝撃が大きいため、特に損傷が激しい。そのため、通常は毎回の精製工程ごとに煉瓦２の残寸が短くなり、図２に示すように、羽口６周辺の煉瓦２に損傷部分２ａが発生する。この損傷部分２ａの煉瓦２の残寸（残っている厚み）が３０〜４０ｃｍ程度となったとき、炉内の熔銅を空にして、保温用のバーナーを消し、操業を止めた状態で羽口６周辺の煉瓦２の積み替えを行う必要がある。
【０００６】
上記羽口６周辺の煉瓦２（羽口煉瓦と称する）の補修を行う際には、補修する精製炉を停止し、転炉など前工程の操業度を一時的に下げなければならない。また、炉体を冷却するために長時間にわたってバーナーを停止するため、煉瓦積み替え後の操業立ち上げ時に熔銅温度低下の問題が生じやすい。特に長期間操業を継続すると、羽口煉瓦以外の煉瓦も徐々に損傷が進んで残寸が短くなるので、積み替えた羽口煉瓦と周りの煉瓦との残寸の差が大きくなり、却って羽口煉瓦が損傷しやすいため、煉瓦積み替えの頻度が高くなる。このように、羽口煉瓦の補修は、生産ロス及びコストの増加を招く一因となっている。
【０００７】
そこで、銅製錬操業のコストダウンを図るため、羽口煉瓦の損傷を抑制して寿命を延ばすことが検討されている。例えば特開昭６０−５０１３１号公報には、羽口パイプを長くして、羽口煉瓦近傍ではなく、熔銅中で製錬反応を起こすことにより、羽口煉瓦に及ぼす温度変化や物理的衝撃を抑制する方法が記載されている。また、特開平０７−１８３４７号公報には、羽口煉瓦を冷却管で冷却して損傷速度を抑制し、羽口煉瓦の寿命を延ばすことにより、積み替え回数を減少させる方法が記載されている。
【０００８】
しかしながら、上記いずれの方法においても、羽口煉瓦の損傷を抑制して寿命を若干延ばすことができても、残寸が所定の厚みになったときの羽口煉瓦の積み替え作業は必要であり、その回数を大幅に減らすことはできなかった。そのため、羽口煉瓦の積み替え作業により、転炉など前工程の操業度の低下や長時間のバーナー停止の頻度を低減することは難しかった。
【０００９】
【特許文献１】特開昭６０−５０１３１号公報
【特許文献２】特開平０７−１８３４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、このような従来の事情に鑑み、羽口煉瓦の残寸が所定の厚みになったときの補修方法として、羽口煉瓦の積み替えを行わずに補修することができ、積み替え作業の回数を減少することが可能な羽口煉瓦の補修方法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】
【００１１】
上記目的を達成するため、本発明が提供する銅精製炉羽口煉瓦の補修方法は、銅精製炉の羽口煉瓦を補修する際に、羽口煉瓦を積み替えることなく、炉外から金属製パイプを羽口に挿入すると共に、該羽口が炉の下方に来るように炉を回転させた後、金属製パイプを通してモルタル：耐火物粉末の重量比が１：１〜３：１の耐火混練物を流し込み、羽口煉瓦の損傷部分に耐火混練物を充填することを特徴とするものである。
【００１２】
上記本発明の銅精製炉羽口煉瓦の補修方法に用いる金属製パイプは、その後端側部分に、金属製パイプ内に冷却用エアーを供給するエアー供給口を取り付けることができる。また、金属製パイプは、その先端部がパイプの軸方向に対して３０°〜９０°をなす傾斜面で斜めに閉塞され、該先端閉塞部の手前で且つ傾斜面側のパイプ側面にパイプの円周方向の半分以上に開口した耐火混練物注入口を有することが好ましい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、羽口煉瓦の残寸が所定の厚みになったとき、羽口煉瓦の積み替えに代えて応急的な補修を行い、長時間にわたってバーナーを停止することなく、銅製錬工程を続けることができる。従って、本発明による羽口煉瓦の補修を行い、特に複数回繰り返すことで、羽口煉瓦の積み替え作業の回数を減少させることができ、効率的な生産と補修費用の低減を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明の方法においては、羽口近傍の煉瓦が損傷して損傷部分の残寸が３０〜４０ｃｍ程度となったとき、羽口煉瓦を積み替えるのではなく、炉外から金属製パイプを羽口に挿入して、その金属製パイプを通してモルタルと耐火物粉末からなる耐火混練物を流し込み、羽口煉瓦の損傷部分に耐火混練物を充填する。流し込まれた耐火混練物は炉内温度によって焼結固化し、羽口煉瓦の損傷部分を埋めるような形で固形耐火物となるので、損傷した羽口煉瓦を積み替えることなく補修することができる。
【００１５】
本発明方法により羽口煉瓦を補修した銅精製炉は、そのまま銅製錬工程に供することができ、銅製錬を繰り返すことが可能である。尚、補修した煉瓦及び固形耐火物も、銅製錬を繰り返すと損傷されるので、適切な時期に煉瓦の積み替えによる補修を行う必要がある。しかし、本発明方法による補修を行うことで、従来に比べて煉瓦の積み替え頻度を大幅に低減することができる。
【００１６】
モルタルと耐火物粉末からなる耐火混練物は、モルタル：耐火物粉末の重量比が１：１〜３：１の範囲である。モルタルの重量比がモルタル：耐火物粉末＝１：１よりも高くなると、耐火混練物の粘性が低くなり、パイプから流し込んだ耐火混練物が煉瓦の損傷部分に留まらないため補修の効果が得られない。また、モルタルの重量比がモルタル：耐火物粉末＝１：３よりも低くなると、耐火混練物の流動性が低くなり、パイプから流し込むことができなくなる。尚、耐火混練物に用いる耐火物粉末としては、特に制限はないが、炉の構築に用いる耐火煉瓦を粉砕した粉末の使用が簡便で好ましい。
【００１７】
次に、本発明による羽口煉瓦の補修方法を、図３を参照して詳しく説明する。羽口近傍の煉瓦２の損傷を補修する場合、炉内の熔銅を空にし且つ保温用のバーナーを消したうえで、羽口６に羽口パイプ８を差し込み、その羽口パイプ８内に金属製パイプ９を炉内に向けて差し込み、耐火混練物１０が損傷部分に流れ込むように適当な長さだけ挿入して固定する。この状態で銅精製炉を回転させ、銅精製炉の羽口６が可能な限り炉の真下となる位置で固定する。
【００１８】
一方、予めモルタルと耐火物粉末を、モルタル:耐火物粉末＝１：１〜３：１の重量比で混錬して耐火混練物を準備しておく。この耐火混練物１０をポンプ１１により金属製パイプ９に送り、炉内の煉瓦２の損傷部分に流し込む。炉内に流し込まれた耐火混練物１０は炉内温度により焼結固化され、損傷部分を埋めるように充填される。その後、銅精製炉を回転させて元の位置に戻し、金属製パイプ９を抜き出して補修作業を終了する。尚、上記金属製パイプの材質は、補修時の炉内温度に耐えるものであれば良く、鉄のほか、ステンレスなどの各種の合金を用いることができる。
【００１９】
上記の補修作業において、金属製パイプの挿入から耐火混練物を流し込むまでに時間がかかると金属製パイプに焼き付が発生し、この焼き付いた金属製パイプ内に耐火混練物を流すと焼結固化してパイプの詰まりを引き起こす場合がある。このため、図３に示すように、金属製パイプ９の後端側部分にエアー供給口１２を取り付け、羽口６に金属製パイプ９を固定した後、耐火混練物１０を流し込む直前まで、炉外のエアー供給口１２から金属製パイプ９内にエアーを流し込み、金属製パイプ９の昇温と焼き付きを防止することが好ましい。
【００２０】
その後、エアーの供給を停止して耐火混練物１０を流し込めば、この間に多少の時間を要したとしても、金属製パイプ９は焼き付くほど高温になっていないので、耐火混練物１０は金属製パイプ９内をスムースに通過し、先端部の耐火混練物注入口から損傷部内に支障なく充填される。従って、金属製パイプ９を羽口に挿入してから耐火混練物１０を流し込むまでに時間がかかっても、金属製パイプ９内を流れる耐火混練物１０が途中で焼結固化することがなくなり、耐火混練物１０の詰まりを防止することができる。
【００２１】
また、図４に示すように、金属製パイプ９の先端部は、パイプの軸方向に対して３０°〜９０°の角度θをなす傾斜面１３で斜めに閉塞されていると共に、その先端閉塞部の手前で且つ傾斜面１３側のパイプ側面に、金属製パイプ９の円周方向の半分以上にわたって開口した耐火混練物注入口１４を有することが好ましい。これにより、金属製パイプ９の先端部に向かって流れる耐火混練物は、先端閉塞部に突き当たり、傾斜面１３に沿って斜め後方に押し戻されるため、図３に示すように耐火混練物注入口１４から下向きに（金属製パイプ９の後端側に）流れ出して、煉瓦２の損傷部分に流れ込みやすくなる。
【００２２】
尚、図４では、傾斜面１３のなす角度θがおよそ４５°であり、また耐火混練物注入口１４が金属製パイプ９の円周方向の半分を超えて開口した状態を図示したが、これによって本発明が制限されるものではない。実際には、煉瓦の損傷部分と金属製パイプの位置関係や、補修前の羽口煉瓦の残寸などに応じて、傾斜面のなす角度及び耐火混練物注入口の開口を適切に調整することができる。
【実施例】
【００２３】
［実施例１］
実際の銅精製炉を用いて、銅精製操業を繰返し実施した。その際、羽口煉瓦の残寸が３０〜４０ｃｍ程度となった時点で、煉瓦積み替え作業を行うことなく、本発明による補修作業を実施することによって補修後の残寸が５０ｃｍ以上となるように補修した。
【００２４】
本発明による羽口煉瓦の補修は、図３に示すように、炉内の熔銅を空にし且つ保温用のバーナーを消した銅精製炉の羽口６に、羽口パイプ８と金属製パイプ９を挿入して固定し、羽口６が可能な限り真下となる位置まで銅精製炉を回転させて固定した後、モルタル：耐火物粉末＝２：１（重量比）の耐火混練物１０を金属製パイプ９に供給し、煉瓦２の損傷部分に流し込んだ。その後、銅精製炉を回転させて元の位置に戻し、金属製パイプ９を抜き出して補修作業を終了した。
【００２５】
上記した本発明による羽口煉瓦の補修を終了した後、銅精製操業を繰返して実施し、再び羽口煉瓦の残寸が３０〜４０ｃｍ程度となるまでに実施可能な銅精製の操業回数を調査した。本発明による２回の補修について、その後に実施可能であった銅精製の操業回数を下記表１に示した。
【００２６】
【表１】
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【００２７】
また、従来の補修方法である煉瓦積み替え作業に要する時間は、作業前の炉の冷却及び作業後の炉の昇温時間を除いても通常６時間以上であったが、本発明による補修方法に要する時間はわずかに２時間程度であり、銅精製炉の停止時間も大幅に低減されることが分った。
【００２８】
［実施例２］
羽口煉瓦の残寸が３０〜４０ｃｍ程度となった時点ごとに、煉瓦積み替え作業を全く行うことなく、上記実施例１と同様にして本発明による補修作業を繰返し、補修後の残寸が５０ｃｍ以上となるように補修しながら、銅精製操業を繰返して実施した。
【００２９】
上記本発明による補修作業と銅精製操業を繰返すことにより、本発明による補修作業のみでは補修が不可能であり、最終的に煉瓦積み替え作業が必要となるまでに実施可能な銅精製の操業回数を調査した。
【００３０】
その結果、本発明による補修作業を繰返しながら銅精製操業を続けることによって、羽口煉瓦の積み替え作業が必要となるまでに、少なくとも２５回、最大で２７回の銅精製操業を重ねることができた。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】炉口を上方にした銅精製炉であり、（ａ）は概略の平面図及び（ｂ）は概略の断面図である。
【図２】羽口煉瓦の補修前における損傷部分を示す概略の断面図である。
【図３】本発明による羽口煉瓦の補修方法を説明するための羽口近傍を示す概略の断面図である。
【図４】本発明に用いる金属製パイプの先端部を示す概略の断面図である。
【符号の説明】
【００３２】
１      炉体
２      煉瓦
３      バーナー孔
４      排煙孔
５      炉口
６      羽口
７      タップ孔
８      羽口パイプ
９      金属製パイプ
１０      耐火混練物
１１      ポンプ
１２      エアー供給口
１３      傾斜面
１４      耐火混練物注入口
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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