(57)【要約】【課題】  本発明は、複数炉に伝熱面を設置し、ドラムを共通使用する転炉ホ゛イラーにおいて、ドラム水位変動を一定範囲に収め、ホ゛イラー強制循環ホ゜ンフ゜のトリッフ゜停止及び蒸気ラインへのキャリーオーハ゛ーを発生させることなく安定した2炉吹錬操業を行うことを目的とする。【解決手段】  銅製錬における転炉の排ガス煙道のボイラー制御方法において、転炉2炉以上の前記ボイラに対してドラム1基を用いて制御する際に、0炉吹錬（非吹錬）時に、ドラム圧力測定値PV値及び加熱蒸気圧の設定値SV値に応じてドラム加熱及び自動ブローを実施し、水位を最低レベルに保ち0炉から1炉への吹錬切替えを実施し、さらに1炉から2炉への吹錬切替えを可能とする転炉ボイラーの制御方法。【選択図】図３
2007010187.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
銅製錬における転炉の排ガス煙道のボイラー制御方法において、転炉2炉以上の前記ボイラに対してドラム1基を用いて制御する際に、0炉吹錬（非吹錬）時に、ドラム圧力測定値PV値及び加熱蒸気圧の設定値SV値に応じてドラム加熱及び自動ブローを実施し、水位を最低レベルに保ち0炉から1炉への吹錬切替えを実施し、さらに1炉から2炉への吹錬切替えを可能とすることを特徴とする転炉ボイラーの制御方法。
【請求項２】
銅製錬における転炉の排ガス煙道のボイラー制御方法において、ある水位以上かつあるドラム水位の上昇速度以上の時に、ドラムより自動で水を排出し、あるドラム水位上昇速度以下になった際に排出をやめることによりキャリーオーバーを防止することを特徴とする転炉ボイラーの制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、2炉以上のPS転炉を並列使用する主に銅製錬操業で、排カ゛スからの熱回収を目的に各炉の排ガス道に設置し、ドラム（ドラム）を共通使用する転炉ホ゛イラーにおいて、複数炉の同時吹錬を可能とする為のドラム水位制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、銅の製錬工程としては種々の工程が実施されているが、その代表的なフ゜ロセスとしては自溶炉においてカワを作り、そのカワを図1に示す転炉（１）の装入口（２）より装入し、処理して銅含有量98.5mass%程度の粗銅を得て、さらにその粗銅を精製して銅含有量を99.3
mass%〜99.5mass%程度まで上昇させてからアノート゛を鋳造し、最終的に電解精製するフ゜ロセスである。
また鋳返し銅などは、図1に示す装入シュート（３）から装入される。
銅転炉は、一般にヒ゜アース・スミス式転炉（以下、PS転炉と略す）と呼ばれる円筒横型の炉体が用いられ、操業時には炉を傾転して炉側面下方から空気あるいは酸素富化空気を吹き込むことができる数十本の羽口（図１（４））を有している。
【０００３】
PS転炉の操業はハ゛ッチ式であり、前工程の自溶炉から各ハ゛ッチに必要な量のカワをレート゛ルに入れ銅転炉内に装入するが、転炉内に装入された1ハ゛ッチ分のカワの吹錬には、造カン期と造銅期の異なる吹錬期間が存在する。
造カン期では、カワ中のFeとSを酸化除去する過程であり、酸化されたSはSO2カ゛スとして、図１の排ガス用のフード（５）を介して、排カ゛ス中に除去され、酸化されたFeは溶剤である硅酸鉱と結合させ、低融点のカラミを生成させて第1造カン期の終了後に炉外に除去する。
【０００４】
第1造カン期の終了後にカラミを排出し、炉内の溶体が減少し、湯面が下がるので、追加のカワを装入し、第2造カン期が行われる。造カン期を終了してカラミを炉外に排出した後、炉内に残る溶体は白カワと呼ばれ、銅品位は75
mass%前後であり、若干除いたFeを除いてはCu2Sである。造カン期終了後は、造銅期に移行する。ここではCu2SのSを酸化除去し、最終的には、98.5
mass%程度の転炉粗銅に仕上げる。
【０００５】
銅転炉（図２の６）の操業において造カン期及び造銅期の排カ゛スの熱回収において、炉後部にボイラ伝熱面（７）を有するホ゛イラーを設置するのが一般的である。
一般的なホ゛イラーは、図２に示されるようにボイラドラム（１０）を1基所有しており、ボイラ給水ライン（１２）・ボイラ蒸気ライン（１３）・ボイラ循環行きライン（１５）・ボイラ循環戻りライン（１６）が存在する。
排カ゛スからの熱回収はボイラ伝熱面（７）に送られる循環水を通して行われ、加熱された蒸気はホ゛イラト゛ラム（１０）よりボイラ蒸気ライン（１３）を通して、ターヒ゛ンへと送られ発電として使用され、水として回収される。
回収した水は、ボイラ給水ライン（１２）を通してボイラト゛ラム（１０）へホ゜ンフ゜により送られる。
【０００６】
転炉操業は、前述のようにハ゛ッチ操業である為、熱負荷の変動が起こり、圧力・水位が変化し、水位制御が必要となる。１炉吹錬時の水位制御については、特開平10-115405号（出願人：住友金属鉱山株式会社、「ホ゛イラート゛ラム給水量の制御方法」）の開示（特許文献１）があり、転炉の操業状態を「送風停止状態」、「吹錬送風開始直後状態」、「吹錬送風状態」、「送風停止直後状態」に区分し、制御している。
「送風停止状態」はト゛ラム水位と給水の2要素により、ト゛ラム水位を送風停止時での目標ト゛ラム水位になるように給水量を調節する。
「吹錬送風開始直後」は、蒸気・給水の2要素により、発生蒸気量の増加に応じて給水量を調節する。
「吹錬送風停止直後」については、蒸気・給水・ト゛ラム水位の3要素により、発生蒸気量の変化と吹錬送風時での目標ト゛ラム水位に対する偏差値との両者によって給水量を調節する。
「送風停止直後」については、蒸気・給水の2要素により、発生蒸気量の減少に応じて給水量を調節する。
しかし、これだけでは以下に示すような問題点があった。
【特許文献１】特開平10-115405号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ホ゛イラーの性質上、熱負荷が大きくなるとト゛ラム水位が上昇し、熱負荷が小さくなるとト゛ラム水位が降下する。
複数炉に伝熱面を設置し、ドラムを共通使用する転炉ホ゛イラーにおいては、従来技術で2炉吹錬を行った場合、目まぐるしく吹錬炉が0炉,1炉,2炉と切替わり、伝熱面の熱負荷の変動に対応できず、ドラム水位が大幅に変動する。
最悪の場合は、ホ゛イラーの強制循環ホ゜ンフ゜がトリッフ゜停止することにより、吹錬の中断が遅れると、チューブの破損を招く。
2炉吹錬を行う際は、2炉吹錬、1炉吹錬または吹錬停止の状態が考えられ、0炉⇔1炉,1炉⇔2炉の切替えが発生する。これらの切替え時に、従来の蒸気流量・ト゛ラム水位・給水流量の3(ないし2)要素制御では、前述の原因で、ホ゛イラードラム水位が大きく変動し、自動制御が困難であった。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明においては、上記の課題を解決するため以下の発明を成した。
（１）銅製錬における転炉の排ガス煙道のボイラー制御方法において、転炉2炉以上の前記ボイラに対してドラム1基を用いて制御する際に、0炉吹錬時に、ドラム圧力測定値PV値及び加熱蒸気圧の設定値SV値に応じて、ドラム加熱及び自動ブローを実施し、水位を最低レベルに保ち0炉から1炉への吹錬切替えを実施し、さらに1炉から2炉への吹錬切替えを可能とする転炉ボイラーの制御方法。
【０００９】
（２）銅製錬における転炉の排ガス煙道のボイラー制御方法において、ある水位以上かつあるドラム水位の上昇速度以上の時に、ドラムより自動で水を排出し、あるドラム水位上昇速度以下になった際に排出をやめることによりキャリーオーバーを防止する転炉ボイラーの制御方法。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、
（１）複数炉に伝熱面を設置し、ボイラドラムを共通使用する転炉ホ゛イラーにおいて、ドラム水位変動を一定範囲に収め、ホ゛イラーの強制循環ホ゜ンフ゜のトリッフ゜停止を防止し、蒸気ラインへの熱水のキャリーオーハ゛ーを発生させることなく安定した2炉吹錬操業が可能となった。
（２）炉切替え時、吹錬開始に際して、常に吹錬可能な状態を維持できる為、ホ゛イラーのドラム水位制御不能状態による吹錬不能、待機状態の発生を回避し、生産量を最大に維持することが可能となった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。自溶炉で産出されたCu2S,FeSを主体とした溶融カワ200〜230t（Cu：63〜70mass%,Fe：14〜6
mass%,S：20〜15mass%）を円筒横型PS転炉に装入して酸化吹錬する場合について説明する。
【００１２】
レート゛ルによって運ばれたカワは、図1に示すように、転炉炉体（１）の装入口（２）から炉内に装入される。その後、羽口（４）より送風しつつ転炉炉体（１）を起こして、炉内に装入されているカワに、酸素富化空気を吹き込む。カワ中の組成・量に応じてSiO2を主成分とする硅酸鉱を炉内に装入してカワ中の鉄と硫黄の酸化を行う。
【００１３】
第１造カン期で生成したカラミは炉外に排出されるが、カラミが取り除かれると炉内の溶体が減少するので、その後、追加のカワを炉内に装入し、第２造カン期を行う。
第２造カン期にも同様に羽口（図１の４）からカワ中に酸素富化空気を吹き込み、硅酸鉱を炉内に装入してカワ中の鉄と硫黄の酸化を行う。第２造カン期で生成した酸化鉄とSiO2を結合させてカラミを炉外に取り出し、銅品位75 mass%程度の白カワとなし、次の造銅期に入る。造銅期で白カワはさらに酸化され、銅品位98mass%程度の粗銅となる。
【００１４】
図2に示すように、造カン期及び造銅期の反応で発生する高温（約500〜600℃）のSO2を含んだ排ガス（１７）は、硫酸工場（９）に送られ硫酸に製造される。硫酸製造前に、除塵装置が設置されており、除塵装置の性能上、発生ガス7の温度を250〜350℃まで、冷却する必要がある。
その為、図２のように、転炉排ガス道間に廃熱ボイラーであるボイラ伝熱部（７）、ボイラードラム（１０）を設置することが通例となっている。
【００１５】
廃熱ボイラーであるボイラ伝熱部（７）、ボイラードラム（１０）には、種々のタイプのものがあるが、通常転炉（６）は2基以上であることからコスト面を考慮して、ボイラドラム（１０）を1基保有し、各炉にボイラ伝熱部（７）を用いた強制循環タイプのボイラーが望ましいと考えられている。
【００１６】
転炉操業は、バッチ式である為、ボイラーの熱負荷変動が激しい。その為、ドラム水位の変動が激しく、通常のドラム水位・給水量・ドラム圧力の3要素制御では、水位の異常低下によるボイラー給水循環ポンプ（１１）の停止、または、水位の異常上昇によるキャリーオーバーを起こす可能性がある。
問題解決の為、熱負荷の少ない0炉吹錬時（例えば、２炉とも酸素含有ガスを転炉に装入しない時期を表す表現であり、酸化熱が発生しない時である。）に圧力に応じて水位を最低に保ち、熱負荷の多い2炉吹錬時（例えば、２炉とも酸素含有ガスを転炉に吹き込む時期を表す表現であり、酸化熱が非常に発生する時期である。）には、水位・水位勾配に応じてドラム底部よりドラム水の排出を図2に示す水底ブローライン（１８）により行い、円滑な操業を可能とする。
具体的には、
（１）ドラム圧力測定値PV値  <  加熱蒸気圧力SV＋固定値
かつドラム水位  >  設定値A
となった時点で、水底よりドラム水を排出する。
即ち、ドラム圧力測定値ＰＶが、加熱蒸気圧力設定値（ＳＶ）と固定値の合計を下回り、かつドラム水位が設定値Ａより高い場合、ドラム底部に設けた排水ラインからドラム水位が所定の高さＢになるまで排水する。
（２）ドラム水位  <  設定値B
となった時点で、排出を止める0炉吹錬時にドラム圧力に応じて水位を
最低に保つ制御を行う。
（３）ドラム水位上昇速度  >  設定値Cかつドラム水位  >  設定値D
となった時点で、ドラム底部よりドラム水を排出する。
（４）ドラム水位勾配  <  設定値E
となった時点で、ドラム水位上昇速度が設定値Ｃより大きく、かつドラム水位が設定値Ｄより高い場合、ドラム底部よりドラム水を排出し、ドラム水位上昇速度が設定値Ｅを下回ったところで排水を止める。
【実施例】
【００１７】
(実施例)
（0炉吹きの時の排出条件では、）
排出開始条件は、
ドラム圧力PV値>2.65Mpa（圧力設定値（ＳＶ））+0.1Mpa（固定値）であり、
かつドラム水位>-280mmである場合は、
排出終了条件は、ドラム水位<-330mmである。
（2炉吹き時の排出条件では、）
排出開始条件は、
ドラム水位上昇速度>7mm/secであり、かつドラム水位50mm以上
である場合は、
排出終了条件は、ドラム水位上昇速度<-1mm/secである。
【００１８】
図3にドラム水位（図中の実線で示す。）の変動を示す。
図３に示す実線のドラム水位は、
左側から１炉吹きの場合は、ドラム水位が中間点にあり、
２炉吹きとなるとドラム水位が上昇し、キャリーオーバーを防止する為に、ドラム水を排出している。
排出する条件は、ドラム水位が50mm以上かつドラム水位の上昇速度が7mm/s以上である。
排出停止は、ドラム水位の上昇速度が-1mm/s以下となっている。
【００１９】
０炉吹きの時期になるとドラム圧力（図３に破線で示す。）が低下する為、ドラム水位が低くなっていく。安定な操業を行う為に、ドラム圧が2.65MPa以下とならないよう加熱蒸気を吹きこむ。
その為、ドラム水位が上昇しているが、ドラム水位が-280mmとなった時点で、ドラム水を排出し-330mmになるまで抜き続ける。（水位を-330〜-280mmに保つようにする）
【００２０】
上記の操作を行うことにより、図３に示すように、水位の条件により、操業調整を行うことなく、円滑に操業が行われている事が分かる。
【００２１】
（比較例）
図4に本水位制御を行わない時の例を示す。
図４に示すように、1炉吹きから2炉吹きに切替え時、ドラム水位が急上昇し、キャリーオーバーを起こしそうになる為、
1炉吹きの状態に戻した後、十分にドラム水位（図中の実線で示す。）を下げ、
再び、2炉吹きの状態にしていた。
【００２２】
また、この時の水抜き量が多すぎると、0炉吹きの際に、水位が下がり過ぎてボイラー循環水ホ゜ンフ゜が停止することがあった。
また、ボイラードラム圧（図中の破線により示す。）を2.65MPa以上に保つ為に加熱蒸気が吹き込まれ、水位の高い状態で0炉吹きから1炉吹きに切替えた際に、キャリーオーバーを起こしそうになり、0炉吹き状態に戻し、ドラム水を排出した後に、再び1炉吹きの状態にした。
図４に記載したように操業が中断され、制御がし難くなっている事が把握される。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明及び従来に係わる転炉を示す側面図及び断面図
【図２】銅転炉とボイラー設備を示す
【図３】実施時のボイラードラム水位の推移
【図４】実施前のボイラードラム水位の推移
【符号の説明】
【００２４】
１ 転炉炉体
２ 装入口
３ 装入シュート
４ 羽口
５ フート゛
６ 銅転炉
７ ボイラー伝熱部
８ ガス道
９ 硫酸工場
１０ ボイラードラム
１１ ボイラー水循環ポンプ
１２ ボイラー給水ライン
１３ ボイラー蒸気ライン
１４ ボイラー加熱蒸気ライン
１５ 循環行きライン
１６ 循環戻りライン
１７ 排ガス流れ
１８ 水底ブローライン
【図１】
2007010187.tif 000003
【図２】
2007010187.tif 000004
【図３】
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【図４】
2007010187.tif 000006