(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
マットおよびメタルのうちの少なくとも１種、およびスラグからなる熔体に落下・供給するために原料鉱石を装入する原料装入口と、該熔体を蓄えるとともに、該熔体に供給された該原料鉱石と該熔体の中に吹き込まれた製錬反応用ガスとに製錬反応を起こさせる反応床部と、該熔体の中に浸漬した先端から該製錬反応用ガスを吹き込むランスを挿入するランス挿入口と、該製錬反応によって生成した反応生成ガスを含む排ガスを炉外へ排出する排気口とを有し、炉内が負圧である非鉄金属製錬炉において、
該非鉄金属製錬炉は、前記原料装入口と前記ランス挿入口が設けられた天井部および反応床部を備え、該原料挿入口からの前記原料鉱石の落下経路および前記ランスが存在する製錬反応部と、該反応床部が水平横方向に延長して形成されており、かつ、前記製錬反応部から離間して前記排気口が設けられた天井部を備える熔体静置部とを有し、
安定した流れとなった前記排ガスが、該熔体静置部を通じて、前記排気口に流れ、前記製錬反応部における前記原料装入口からの前記原料鉱石の落下経路および前記ランスが存在する空間と相違する空間を経路とし、前記原料鉱石と炉内で接触することなく、炉外に排出されるように構成されていることを特徴とする非鉄金属製錬炉。
【請求項２】
マットおよびメタルのうちの少なくとも１種、およびスラグからなる熔体に落下・供給するために原料鉱石を装入する原料装入口と、該熔体を蓄えるとともに、該熔体に供給された該原料鉱石と該熔体の中に吹き込まれた製錬反応用ガスとに製錬反応を起こさせる反応床部と、該熔体の中に浸漬した先端から該製錬反応用ガスを吹き込むランスを挿入するランス挿入口と、該製錬反応によって生成した反応生成ガスを含む排ガスを炉外へ排出する排気口とを有し、炉内が負圧である、縦型円筒状の非鉄金属製錬炉において、
該非鉄金属製錬炉は、前記原料装入口と、前記ランス挿入口と、前記排気口とが設けられた天井部、および、反応床部を備え、
前記天井部から上下方向に伸長し、前記原料装入口からの前記原料鉱石の落下経路および前記ランスが存在する空間と、前記排ガスが前記排気口へと流れる経路とを隔てる隔壁が設けられ、安定した流れとなった前記排ガスが、前記原料鉱石と炉内で接触することなく、炉外へ排出されるように構成されていることを特徴とする非鉄金属製錬炉。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、非鉄金属製錬炉に関し、さらに詳しくは非鉄金属製錬炉の構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
非鉄金属の製錬プロセスとして、アイザスメルト（Isasmelt）法やオースメルト（Ausmelt）法が実用化されている。これらの製錬プロセスでは、マット（メタルまでの製錬過程で生成する硫化物形態の中間生成物）およびメタルのうちの少なくとも１種およびスラグからなる熔体中で、原料鉱石と製錬反応用ガスとに製錬反応を起こさせる。そして、上記製錬反応によって生成した反応生成ガスを含む排ガスを炉外へ排出する。それとともに、同じく生成した、マットおよびメタルのうちの少なくとも１種を回収し、スラグを排出する。これらはそれぞれ、各処理工程で適宜処理する。
【０００３】
図５は、上記製錬プロセスで用いる非鉄金属製錬炉の概略透視図である。図５において、非鉄金属製錬炉は、炉体が縦型円筒状であり、原料装入口１１とランス挿入口１２と排気口１３とを炉頂部１０に有し、さらに反応床部２０を有する。ここで、原料装入口１１は、マットおよびメタルのうちの少なくとも１種およびスラグからなる熔体２１に落下・供給できるように原料鉱石を装入するためのものである。また、ランス挿入口１２からは、熔体２１の中に浸漬した先端３１ａから製錬反応用ガスを吹き込むランス３１を挿入し、排気口１３から上記排ガスを炉外へ排出する。さらに、反応床部２０では、熔体２１を蓄えるとともに、熔体２１に供給された原料鉱石と吹き込まれた製錬反応用ガスとに製錬反応を起こさせる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
図５に示す非鉄金属製錬炉では、用いる原料鉱石が微細な場合には、該原料鉱石の一部が排ガスとともに排気口１３に吸引され煙灰となる。このため、製錬反応効率が低下したり、煙灰の付着によって煙道閉塞のトラブルが起きるという問題点があった。この問題点に対しては、従来、原料鉱石を装入前に予めペレタイザーなどで造粒して粒径を大きくしたり、炉内水平断面積を大きくして排ガスの流速を遅くしたりすることにより原料鉱石を排気口１３に飛散しにくくするなどの対策が取られていたが、充分な解決には至らなかった。
【０００５】
また、原料装入口１１やランス挿入口１２から排ガスの一部が吹き出したり、原料装入口１１やランス挿入口１２が煙灰の付着により閉塞される恐れがあるという問題点があった。この問題点に対しては、炉頂部１０付近の負圧を大きめにして操業するなどの対策が取られていたが、排ガスの量が多くなり排ガス処理の負荷が増大するという別の問題点が生じる。
【０００６】
本発明の目的は、上記問題点を解消し、すなわち原料鉱石を造粒したり、排ガスの流速を遅くしたり、炉頂部付近の負圧を大きめにしたりしなくても、つまり通常の操業条件で、（１）原料鉱石が煙灰となりにくい、従って製錬反応効率も優れる、（２）原料装入口やランス挿入口から排ガスが吹き出しにくい、（３）原料装入口やランス挿入口が煙灰で閉塞されにくい非鉄金属製錬炉を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、上記課題を解決するため鋭意研究を行った結果、従来の非鉄金属製錬炉では原料鉱石と排ガスとが炉内で実質的に向流接触することに着目し、本発明を完成するに至った。
【０００８】
すなわち、本発明の非鉄金属製錬炉は、その第１、２発明によれば次の通りである。
【０００９】
第１発明の非鉄金属製錬炉は、マットおよびメタルのうちの少なくとも１種、およびスラグからなる熔体に落下・供給するために原料鉱石を装入する原料装入口と、該熔体を蓄えるとともに、該熔体に供給された該原料鉱石と該熔体の中に吹き込まれた製錬反応用ガスとに製錬反応を起こさせる反応床部と、該熔体の中に浸漬した先端から該製錬反応用ガスを吹き込むランスを挿入するランス挿入口と、該製錬反応によって生成した反応生成ガスを含む排ガスを炉外へ排出する排気口とを有し、炉内を負圧とした従来の非鉄金属製錬炉において、該非鉄金属製錬炉は、前記原料装入口と前記ランス挿入口が設けられた天井部および反応床部を備え、該原料挿入口からの前記原料鉱石の落下経路および前記ランスが存在する製錬反応部と、該反応床部が水平横方向に延長して形成されており、かつ、前記製錬反応部から離間して前記排気口が設けられた天井部を備える熔体静置部とを有し、安定した流れとなった前記排ガスが、該熔体静置部を通じて、前記排気口に流れ、前記製錬反応部における前記原料装入口からの前記原料鉱石の落下経路および前記ランスが存在する空間と相違する空間を経路とし、前記原料鉱石と炉内で接触することなく、炉外に排出されるように構成されていることを特徴とする。なお、上記「相違する」とは、安定した流れとなった排ガスの経路が原料鉱石の上記落下経路およびランスが存在する空間と相違することを意味する。
【００１０】
第２発明の非鉄金属製錬炉は、原料装入口と、ランスと、ランス挿入口と、排気口とが天井部に設けられている、炉内を負圧にした、従来の縦型円筒状の非鉄金属製錬炉において、前記天井部から上下方向に伸長し、前記原料装入口からの前記原料鉱石の落下経路および前記ランスが存在する空間と、前記排ガスが前記排気口へと流れる経路とを隔てる隔壁が設けられ、安定した流れとなった前記排ガスが、前記原料鉱石と炉内で接触することなく、炉外へ排出されるように構成されていることを特徴とする。この場合も、安定した流れとなった排ガスの経路が原料鉱石の上記落下経路およびランスが存在する空間と相違することとなる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
第１発明の非鉄金属製錬炉は、製錬反応によって生成した反応生成ガスを含む排ガスが、原料装入口からの原料鉱石の落下経路およびランスが存在する空間と相違する空間を経路として流れるように、原料装入口とランス挿入口が形成されている天井部とは異なる天井部もしくは同じ天井部でも離隔された部分に排気口が設けられている。また、第２発明の非鉄金属製錬炉は、排ガスが上記のように流れるように、原料装入口からの原料鉱石の落下経路およびランスが存在する空間と排ガスが排気口へと流れる経路とを隔てる隔壁が天井部から上下方向に伸長するように設けられている。
【００１２】
本発明の非鉄金属製錬炉（第１、２発明）の具体的な実施態様には例えば次のものが挙げられる。なお、これらの具体的な実施態様は、非鉄金属製錬炉の設置場所や他設備を含めたレイアウトなどの条件によって適宜選択される。
【００１３】
（１）図１は、第１発明の第１実施態様の非鉄金属製錬炉を示す概略透視図である。図１に示す非鉄金属製錬炉は、縦型円筒状の製錬反応部４０と熔体静置部５０とを有する。ここで、製錬反応部４０は、原料装入口１１およびランス挿入口１２を天井部に、そして反応床部２０を有し、原料鉱石と製錬反応用ガスとに製錬反応を起こさせる。また、熔体静置部５０は、反応床部２０を水平横方向に延長して形成し、排ガスを炉外へ排出する排気口５１を天井部に有する。そして、製錬反応を終了した熔体を熔体静置部５０で静置する（熔体面の位置を鎖線で示した）。そのため、原料装入口１１からの原料鉱石の落下経路Ｓmおよびランス３１が存在する空間Ｓlと相違する空間を経路Ｓeとして排ガスが排気口５１に流れる。
【００１４】
（２）図２は、第１発明の第２実施態様の非鉄金属製錬炉を示す概略透視図である。図２に示す非鉄金属製錬炉は、製錬反応部６０と熔体静置部７０とを有する。ここで、製錬反応部６０は、原料装入口１１およびランス挿入口１２を天井部に、そして反応床部２０を有し、図１における製錬反応部４０と同様に原料鉱石と製錬反応用ガスとに製錬反応を起こさせる。また、熔体静置部７０は、製錬反応部６０を水平横方向に延長して形成し、排ガスを炉外へ排出する排気口７１を天井部に有する。そして、製錬反応を終了した熔体（熔体面の位置を鎖線で示した）を熔体静置部７０で静置する。そのため、原料装入口１１からの原料鉱石の落下経路Ｓmおよびランス３１が存在する空間Ｓlと相違する空間を経路Ｓeとして排ガスが排気口７１に流れる。
【００１５】
（３）図３は、第２発明の一実施態様の非鉄金属製錬炉を示す概略透視図である。図３に示す非鉄金属製錬炉は、図５と同様の非鉄金属製錬炉において、原料装入口１１からの原料鉱石の落下経路Ｓmおよびランス３１が存在する空間Ｓlと排ガスが流れる経路Ｓeとを隔てる隔壁８１が天井部から上下方向に伸長するように設けられている。そのため、上記経路Ｓmおよび上記空間Ｓlと相違する空間を経路Ｓeとして排ガスが排気口１３に流れる。なお、熔体面の位置を図３に鎖線で示した。
【００１６】
本発明の非鉄金属製錬炉は、例えば次のように用いる。すなわち、まず、製錬反応部の反応床部に（熔体静置部があれば必然的に熔体静置部にも）熔体を蓄える。次に、製錬反応ガスを吹き込むためのランスをランス挿入口から炉内に挿入し、ランスの先端を上記熔体に浸漬する。この後、製錬反応に必要な固体原料鉱石を、通常は溶剤とともに、原料装入口から炉内に装入する。それと同時に、ランスの先端から製錬反応ガスを吹き込む。そうすることにより、反応床部で製錬反応が起こる。そして、この製錬反応によって生成した反応生成ガスを含む排ガスを排気口から炉外へ排出する。それとともに、同じく生成した、マットおよびメタルのうちの少なくとも１種を回収し、スラグを排出する。
【００１７】
本発明の非鉄金属製錬炉は上記した通りであるため、排ガスが原料鉱石と炉内で実質的に向流接触しない。従って、通常の操業条件でも、（１）原料鉱石が煙灰となりにくく、製錬反応効率も向上する、（２）原料装入口やランス挿入口から排ガスが吹き出しにくい、（３）原料装入口やランス挿入口が煙灰で閉塞されにくい。
【００１８】
【実施例】
［実施例１］
図４は、基本的に図１と同じ非鉄金属製錬炉に寸法を示したものであるが、この小型非鉄金属製錬炉を用いて、銅マットを金属銅まで製錬する試験を行った。
【００１９】
深さ６００ｍｍの熔体（銅マット。熔体面の位置を鎖線で示した）を反応床部２０と熔体静置部５０に蓄えて試験を開始し、４日間以上中断することなく製錬した。そして、反応床部２０と熔体静置部５０に金属銅およびスラグからなる熔体を生成させた。この際、原料鉱石である銅マットは、平均粒度が２０ｍｍのものを溶剤とともに連続的に装入した。銅マットの装入速度や、製錬反応部４０の天井部付近の負圧などの試験条件は従来と同様とした。
【００２０】
試験中において、原料装入口１１およびランス挿入口１２からのガスの吹き出しや、原料装入口１１およびランス挿入口１２の煙灰による閉塞は観察されなかった。また、試験後において、排気口５１の内径はほとんど変わっていなかった。
【００２１】
【発明の効果】
本発明によれば、通常の操業条件で、（１）原料鉱石が煙灰となりにくい、従って製錬反応効率も優れる、（２）原料装入口やランス挿入口から排ガスが吹き出しにくい、（３）原料装入口やランス挿入口が煙灰で閉塞されにくい非鉄金属製錬炉を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１発明の非鉄金属製錬炉の第１実施態様の概略透視図である。
【図２】第１発明の非鉄金属製錬炉の第２実施態様の概略透視図である。
【図３】第２発明の非鉄金属製錬炉の一実施態様の概略透視図である。
【図４】実施例１で用いた非鉄金属製錬炉の概略透視図である。
【図５】従来の非鉄金属製錬炉の概略透視図である。
【符号の説明】
１０        炉頂部
１１        原料装入口
１２        ランス挿入口
１３、５１、７１    排気口
２０        反応床部
２１        熔体
３１        ランス
３１ａ      ランス先端
４０、６０  製錬反応部
５０、７０  熔体静置部
８１        隔壁
Ｓm 原料装入口からの原料鉱石の落下経路
Ｓl ランス近傍の空間
Ｓe 排ガスの経路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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