(57)【要約】【課題】スラグ層とマット層の合計が０．５ｍ以上の銅製錬炉において、より広範囲のビルドアップを効率的に溶解する銅製錬炉の操業方法を提供することを目的とするものである。【解決手段】スラグ層とマット層の合計が０．５ｍ以上の銅製錬炉において、粒径２〜３０ｍｍであって、メタリックＦｅ５０〜９５ｍａｓｓ％、Ｃ  １〜５ｍａｓｓ％含む金属粒を、スラグ湯面の上方から、炉底に形成されているＦｅ３Ｏ４を主成分とするビルドアップに向けて、スラグ湯面上に投入することにより、炉底に形成されているＦｅ３Ｏ４を主成分とするビルドアップを効率的に溶解除去する銅製錬炉の操業方法。【選択図】図１
2005008965.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スラグ層とマット層の合計が０．５ｍ以上の銅製錬炉において、粒径２〜３０ｍｍであって、メタリックＦｅ５０〜９５ｍａｓｓ％、Ｃ  １〜５ｍａｓｓ％含む金属粒を、スラグ湯面の上方から、炉底に形成されているＦｅ３Ｏ４を主成分とする炉底堆積物（以下ビルドアップと称す。）に向けて、スラグ湯面上に投入することにより、炉底に形成されているＦｅ３Ｏ４を主成分とするビルドアップを効率的に溶解除去することを特徴とする銅製錬炉の操業方法。
【請求項２】
請求項１記載の金属粒を毎秒０．１５ｇ／ｃｍ２以上で、スラグ湯面の上方から投入することを特徴とする銅製錬炉の操業方法。
【請求項３】
請求項１￣２記載の金属粒のＣｕ品位が３５ｍａｓｓ％以下であることを特徴とする銅製錬炉の操業方法。
【請求項４】
請求項１〜３記載の金属粒が、一般廃棄物あるいは、産業廃棄物を溶融還元処理して得られる銅を含む金属鉄であることを特徴とする銅製錬炉の操業方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、非鉄金属製錬に用いられる銅製錬炉で、ビルドアップを溶解する技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
銅製錬炉では、一般的に硫化物精鉱を酸化し、銅等の有価金属を濃縮したマットと、鉄分が酸素と反応したＦｅＯとＳｉＯ２が造カン反応して生成するスラグが融体として得られ、保持容器内でセットリングすることで、これらを比重差で分離する。
【０００３】
この酸化反応では、原料中の鉄の酸化が進行し、一部のＦｅはＦｅＯからＦｅ３Ｏ４に過剰に酸化される。このＦｅ３Ｏ４は融点が高いため、保持容器内底部に達すると固化し、図３に示すように、ビルドアップを生じる。ビルドアップが増大すると、保持容器内の有効容積を減少させるばかりでなく、保持容器内での溶体流れを乱し、保持容器内でのマットとスラグの比重分離を阻害することが知られている。
【０００４】
従来、保持容器内底部のＦｅ３Ｏ４を主成分とするビルドアップは、還元剤として銑鉄のブロック（概型  ２８０ｍｍＬ×８０ｍｍＷ×５０ｍｍＨ  重量約５ｋｇのインゴット）を保持容器内上部から投入し底部まで沈降、Ｆｅ３Ｏ４を銑鉄で還元して、減少させる手段が一般的であった。
【０００５】
しかし、
１）この方法では、インゴット投入口直下のビルドアップが溶解されるのみで、投入口直下から１ｍ離れた部分のビルドアップを溶解することは、不可能であった。
広範囲のビルドアップを溶解するためには、多数の投入口を設ける必要があるが、設けた場合には、投入口からのＳＯ２ガスを含んだ高温ガスの漏洩、投入口付近の機械的強度の低下の問題があった。
【０００６】
２）この方法では、重量２〜５ｋｇのインゴットを運搬、投入する必要があるが、機械化が困難であり、人力運搬・投入が一般的である。しかし、この作業は、炉内温度約１３００℃の製錬炉付近の作業であり、作業環境が劣悪であった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、スラグ層とマット層の合計が０．５ｍ以上の銅製錬炉において、より広範囲のビルドアップを効率的に溶解する銅製錬炉の操業方法を提供することを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
そこで、以下の発明を提案する。
（１）スラグ層とマット層の合計が０．５ｍ以上の銅製錬炉において、粒径２〜３０ｍｍであって、メタリックＦｅ５０〜９５ｍａｓｓ％、Ｃ  １〜５ｍａｓｓ％含む金属粒を、スラグ湯面の上方から、炉底に形成されているＦｅ３Ｏ４を主成分とするビルドアップに向けて、スラグ湯面上に投入することにより、炉底に形成されているＦｅ３Ｏ４を主成分とするビルドアップを効率的に溶解除去する銅製錬炉の操業方法。
（２）上記（１）記載の金属粒を毎秒０．１５ｇ／ｃｍ２以上で、スラグ湯面の上方から投入する銅製錬炉の操業方法。
（３）上記（１）〜（２）記載の金属粒のＣｕ品位が３５ｍａｓｓ％以下である銅製錬炉の操業方法。
（４）上記（１）〜（３）記載の金属粒が、一般廃棄物あるいは、産業廃棄物を溶融還元処理して得られる銅を含む金属鉄である銅製錬炉の操業方法。
【０００９】
以下、本発明の構成を詳しく説明する。
本発明において、対象とする炉は、スラグ層とマット層の合計が０．５ｍ以上の銅製錬炉である。例えば、自溶炉法における自溶炉、または、錬カン炉等である。
上記の層が０．５ｍより薄いと、金属粒の上記の層内での拡散に支障があり、溶解されるビルドアップの範囲が狭まるためである。
【００１０】
使用される金属粒は、粒径２〜３０ｍｍが好ましい。この粒形であれば、反応性・拡散性が良く、また、運搬・投入の機械化を容易にするために必要な条件である。
【００１１】
また組成は、メタリックＦｅ５０〜９５ｍａｓｓ％、Ｃ  １〜５ｍａｓｓ％含む物である。この範囲の組成であれば、反応性に優れているためである。また、ここで炭素を必須としているのは、炭素が入ることにより鉄合金の融点が下がり、銅製錬炉での反応性が高まるからである。
Ｃｕ等有価物が含まれる物であれば、有価物の回収に繋がり、更に好適である。しかし、Ｃｕ品位が３５ｍａｓｓ％以下であることが望ましい。３５ｍａｓｓ％以上となると、鉄成分、炭素成分が減少し、ビルドアップへの還元効果が弱まるためである。より好ましくは、２０ｍａｓｓ％以下のものである。これは、ビルドアップへの還元効果を高めるためである。
【００１２】
以上の組成を有する金属粒としては、例えば一般廃棄物あるいは、産業廃棄物を溶融還元処理して得られる銅を含む金属鉄等がある。より具体的には、「一般ゴミ直接溶融化・資源プラント」から発生した金属粒であって、例えば、炭素、銅を含む鉄粒（メタリックＦｅ：約７５ｍａｓｓ％、Ｃ  ：約２．５ｍａｓｓ％、Ｃｕ：約３．５ｍａｓｓ％）である。
これらは、安価であるばかりでなく、銅の回収効果をもたらすからである。
【００１３】
金属粒は、スラグ湯面の上方から、毎秒０．１５ｇ／ｃｍ２以上でスラグ湯面上に投入させることが必要である。粒径２〜３０ｍｍの金属粒を炉底に到達させ、Ｆｅ３Ｏ４を主成分とするビルドアップを効率的に溶解するために必要な条件である。
【００１４】
また、１投入口あたりの投入時間は５秒〜２０分、投入間隔は１０分〜１時間であることが望ましい。必要量以上の金属粒の投入は、却って炉底を損傷するおそれがあるからである。通常投入口は、２〜５箇所有することが望ましい。ビルドアップを形成する部所が、広がっており、該当の部所に的確に金属粒が、当たり、反応することが望ましいためである。
【００１５】
【作用】
本発明により、銅製錬炉炉底に形成されているＦｅ３Ｏ４を主成分とするビルドアップを
効率的に溶解することが可能となり、保持容器内の有効容積を維持し、保持容器内での溶体流れを安定させ、マットとスラグの比重分離を効率的に行うことが可能となる。
【００１６】
【実施例】
本実施例は、レンガ内径１０ｍ  湯深１．５ｍ  ビルドアップ厚さ平均７００ｍｍ
スラグ層表面から天井レンガ下端距離１．２ｍの  銅製錬スラグＣｕ  １．３ｍａｓｓ％、Ｆｅ  ４５ｍａｓｓ％、Ｆｅ３Ｏ４  １０ｍａｓｓ％、ＳｉＯ２  ２９ｍａｓｓ％をセットリングしＣｕを回収する銅製錬におけるスラグ処理用電気炉で実施した。
【００１７】
ビルドアップの溶解状況は、図２に示すように、レンガ内面から中央部へ２ｍの距離のＡ点、Ａ点から中央部へ更に１ｍの距離Ｂ点のビルドアップを、鉄棒（ステイールロッド）を装入し、天井からビルドアップ上端までの距離を測定し確認した。
【００１８】
Ａ点より、粒径２〜３０ｍｍ  組成  メタリックＦｅ７５ｍａｓｓ％、Ｃ  ２．５ｍａｓｓ％、Ｃｕ  ３．５ｍａｓｓ％の  「一般ゴミ直接溶融化・資源プラント」から発生した金属粒を、毎秒４００〜７００ｇの速度で一回あたり５ｋｇの投入を、１５分毎に行った。１時間あたり平均２０ｋｇの投入を、２日間継続した。
前述したステイールロッドにより測定したビルドアップ高さを表１に示す。投入開始時点の高さを基準０として、５０ｍｍ単位で測定した。−はビルドアップの溶解を意味する。
【００１９】
【表１】
2005008965.tif 000003
４〜８時間の遅れはあるものの、銑鉄粒投入地点Ａ点と水平距離で１ｍ離れたＢ点においても、ほぼ同様のビルドアップの溶解が確認された。
【００２０】
【比較例】
本比較例は、実施例と同じ、レンガ内径１０ｍ  湯深１．５ｍ  ビルドアップ厚さ平均７００ｍｍ、スラグ層表面から天井レンガ下端距離１．２ｍの  銅製錬スラグＣｕ  １．３ｍａｓｓ％、Ｆｅ４５ｍａｓｓ％、Ｆｅ３Ｏ４  １０ｍａｓｓ％、ＳｉＯ２  ２９ｍａｓｓ％をセットリングし、Ｃｕを回収する銅製錬用電気炉で実施した。ビルドアップ溶解状況の測定も、実施例と同様に行った。
【００２１】
Ａ点より、形状約５０ｍｍ×１００ｍｍ×１５ｍｍ、組成  メタリックＦｅ９３ｍａｓｓ％、Ｃ  ４ｍａｓｓ％の１個あたり重量  約５ｋｇの銑鉄インゴットを、１５分毎に１個投入した。１時間あたり平均２０ｋｇの投入を、２日間継続した。
前述したステイールロッドにより測定したビルドアップ高さを表２に示す。投入開始時点の高さを基準０として、５０ｍｍ単位で測定した。−はビルドアップの溶解を意味する。
【表２】
2005008965.tif 000004
ビルドアップ溶解は、Ａ点では、実施例とほぼ同様の速度で進んだが、Ｂ点では、実施例では４８時間後に２５０ｍｍのビルドアップ溶解を確認できたが、比較例では５０ｍｍの溶解に止まった。
【００２２】
【発明の効果】
本発明を実施することにより、以下の効果を有する。
（１）広範囲のビルドアップを効率よく溶解除去することができる。
（２）金属粒の粒径、かさ比重、投入速度等を適切な条件とすれば、ビルドアップ溶解作業を機械化でき、また、投入地点から例えば１ｍ離れた地点のビルドアップをも効率的に溶解除去できる。
（３）ビルドアップ溶解に際しての作業環境の悪化を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一態様であり、錬カン炉でのビルドアップ部の溶解状況を示す。
【図２】本発明の実施例であるビルドアップ溶解状況測定の様子を示す。
【図３】従来技術の一態様を示す。
【図１】
2005008965.tif 000005
【図２】
2005008965.tif 000006
【図３】
2005008965.tif 000007