(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
硫化銅精鉱を製錬して直接粗銅を得る直接精銅法に使用する連続銅製錬炉であって、硫化銅精鉱から銅分に富むマットを生成する第一炉室と、そのマットを熔錬して粗銅を得る第二炉室と、第一炉室の下部に連接したマット抜き出し用の第一静置室と、第二炉室の下部に連接した粗銅抜き出し用の第二静置室とを備え、第一炉室と第二炉室には頂部からスラグ層まで挿通し、空気又は酸素富化空気をスラグ層に直接吹き込むランスを有し、第一炉室と第二炉室は互いに隣接して配置されていて、排煙道に接続し且つ互いに連通した上部連通空間を有すると共に、第二炉室で生成する過酸化スラグが上部連通空間を通して第一炉室にオーバーフローするようになっていることを特徴とする連続銅製錬炉。
【請求項２】
排煙道に接続し且つ互いに連通した上部連通空間を有する第一炉室と第二炉室を備えた連続銅精錬炉を用い、第一炉室に硫化銅精鉱を装入して空気又は酸素富化空気を第一炉室の頂部から挿通したランスを介してスラグ層に直接吹き込み、第二炉室からオーバーフローした過酸化スラグと共に反応させて銅分に富むマットを生成させ、このマットを粉粒状にしてフラックスと共に第二炉室に装入し、空気又は酸素富化空気を第二炉室の頂部から挿通したランスを介してスラグ層に直接吹き込んで粗銅を得ると同時に、生成する過酸化スラグを上部連通空間を通して第一炉室にオーバーフローさせることを特徴とする連続銅製錬方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、連続直接精銅法、即ち硫化銅精鉱から連続的に直接粗銅を得る連続銅製錬方法に用いる連続銅製錬炉、及びその方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
硫化銅精鉱から粗銅を製造するには、自熔炉に代表される酸化熔錬炉を用いて精鉱原料中の銅分をマットに濃縮し、マットを熔体のまま前記熔錬炉から転炉に移し、更にマットを酸化してマット中の鉄分をスラグとすると共に、硫黄分をガスとして除去する方法が現在主として用いられている方法である。そして、転炉から得られる粗銅は精製炉で更に不純物が除去され、最終的に電解精製を行うことにより電気銅が製造されている。
【０００３】
上記方法による銅の製造方法は現在では世界的に主流となっている方法であるが、マットを熔錬炉から転炉に移す際には熔体のまま搬送する必要があり、この熔体搬送の作業が生産性の向上を阻害するうえ、熔体を炉外で搬送するために搬送時に発生するガスの処理の問題等がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このような銅の製造方法における問題を解消するため、硫化銅精鉱から直接粗銅を得る直接精銅法の研究が世界的に開発検討されている。しかしながら、前記した現在の世界の主要な銅製錬所が操業している熔錬炉と転炉を用いる方法を凌ぐ実用的な商業炉となるものは開発されていない現状である。
【０００５】
本発明は、このような従来の事情に鑑み、硫化銅精鉱から直接粗銅を得ることができる実用的な連続銅製錬炉を提供すること、及びその連続銅製錬炉を用いた連続銅製錬方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明が提供する連続銅製錬装置は、硫化銅精鉱を製錬して直接粗銅を得る直接精銅法に使用する連続銅製錬炉であって、硫化銅精鉱から銅分に富むマットを生成する第一炉室と、そのマットを熔錬して粗銅を得る第二炉室と、第一炉室の下部に連接したマット抜き出し用の第一静置室と、第二炉室の下部に連接した粗銅抜き出し用の第二静置室とを備え、第一炉室と第二炉室には頂部からスラグ層まで挿通し、空気又は酸素富化空気をスラグ層に直接吹き込むランスを有し、第一炉室と第二炉室は互いに隣接して配置されていて、排煙道に接続し且つ互いに連通した上部連通空間を有すると共に、第二炉室で生成する過酸化スラグが上部連通空間を通して第一炉室にオーバーフローするようになっていることを特徴とする。
【０００７】
また、本発明が提供する連続銅製錬方法は、排煙道に接続し且つ互いに連通した上部連通空間を有する第一炉室と第二炉室を備えた連続銅精錬炉を用い、第一炉室に硫化銅精鉱を装入して空気又は酸素富化空気を第一炉室の頂部から挿通したランスを介してスラグ層に直接吹き込み、第二炉室からオーバーフローした過酸化スラグと共に反応させて銅分に富むマットを生成させ、このマットを粉粒状にしてフラックスと共に第二炉室に装入し、空気又は酸素富化空気を第二炉室の頂部から挿通したランスを介してスラグ層に直接吹き込んで粗銅を得ると同時に、生成する過酸化スラグを上部連通空間を通して第一炉室にオーバーフローさせることを特徴とするものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明においては、硫化銅精鉱を製錬して粗銅を直接高濃度で得るため、硫化銅精鉱の熔錬によって銅分に富むマットを得る第一炉室と、このマットを高濃度に精製して粗銅とする第二炉室とを連続させ、この第二炉室での粗銅プロセスで生成する過酸化スラグを第一炉室に移して硫化銅精鉱で還元しながら、同時に第一炉室で上記のごとくマットを精製するものである。
【０００９】
本発明の連続銅製錬装置は、図１に示すように、硫化銅精鉱から銅分に富むマットを得る第一炉室１と、このマットを精製して粗銅とする第二炉室２とを連続させた構造を有する。第一炉室１の下部にはマット抜き出し用の第一静置室３が連接してあり、第二炉室２の下部には粗銅抜き出し用の第二静置室４が連接して設けてある。また、第一炉室１と第二炉室２の頂部には、原料装入口５ａ、５ｂと、空気あるいは酸素富化空気と補助燃料をスラグ層に直接吹き込み可能であるランス６ａ、６ｂが設けてある。尚、原料装入口５ａ、５ｂと、ランス６ａ、６ｂとを一体化させて、原料と空気と補助燃料の同時吹き込みが可能なバーナーを第一炉室１と第二炉室２にそれぞれ備えることも可能である。
【００１０】
このように互いに隣接して配置された第一炉室１と第二炉室２の上部は互いに連通した上部連通空間７を形成し、更に第一炉室1の上部は排煙道８を経て通常の廃熱ボイラー（図示せず）に連通している。尚、図1では個別の炉である第一炉室１と第二炉室２が排ガスの煙道を共有するように上部連通空間７で結ばれた形態を図示したが、一つの炉の炉底部分に隔壁を設けて第一炉室１と第二炉室２の２つの部分に分割したものであってもよい。また、第一炉室１と第二炉室２には、空気あるいは酸素富化空気と補助燃料を吹き込むランス６ａ、６ｂとは別に、補助バーナーを設けることもできる。
【００１１】
次に、本発明の上記連続銅製錬装置を用いた操業方法について説明する。第一炉室1には、原料装入口５ａから硫化銅精鉱と、所定のフラックスと、場合によっては後述する第二静置室４から産出される精製ドブ１５と、必要に応じて炭材を装入すると共に、後述するように第二炉室２から過酸化スラグ１０がオーバーフローして供給される。この第一炉室１にランス６ａから空気又は酸素富化空気を吹き込み、熱バランスを取りながら硫化銅精鉱を熔錬すると共に、硫化銅精鉱を還元剤として過酸化物スラグ１０の還元を行う。
【００１２】
このようにして、第一炉室１では銅分に富むマット１１が生成され、同時に過酸化スラグ１０が還元されて過酸化物を含まない通常のスラグ１２となる。上記マット１１はスラグ１２と共に第一静置室３に連続的又は間欠的に抜き出され、第一静置室３内でマット１１が下方に及びスラグ１２が上方に分離される。尚、第一静置室３にはマット１１のみを抜き出し、スラグ１２は第一静置室３よりも上部に設けた排出口から別途抜き出すこともできる。
【００１３】
スラグ１２から分離されたマット１１は、その全部又は一部を回収し、圧力水で冷却及び破砕して粒状ないし粉状若しくはこれらの混合状態とした後、第二炉室２に供給される。一方、スラグ１２はマット１１から廃棄可能なスラグとして分離して取り出され、通常の固化あるいは圧力水で冷却と破砕を行い粒状の水砕スラグとする。また、通常の錬カラミ炉等に移し、更にスラグ中に含まれる銅分を回収した後、通常の固化あるいは水砕スラグとしてもよい。
【００１４】
第二炉室２には、上記のごとく第一炉室１から回収された粉粒状のマットを所定のフラックスと混合して原料装入口５ｂから投入し、ランス６ｂから空気又は酸素富化空気等を吹き込んで酸化製錬する。このとき、必要に応じて、硫化銅精鉱を同時に装入することもできる。第二炉室２での反応は発熱反応であるので、大量の燃料は不要であるが、不足する場合には熱源として重油や石炭等を補給してやれば良い。
【００１５】
この第二炉室２では、銅分に富むマットを粗銅まで製錬すると同時に、過酸化スラグが生成される。即ち、第二炉室２では、上部に過酸化スラグ１０の層、下部に粗銅１４の層、その中間部に白カワ１３の層（マット中の鉄分が酸化されスラグ中に移行した後の硫化銅を主成分とするもので、マットから粗銅になる中間状態）が形成され、３層に分かれる。第二炉室２で生成された粗銅１４は、炉底近くに設けた排出口から連続的又は間欠的に第二静置室４に抜き出される。
【００１６】
第二静置室４では、主として粗銅１４中に懸濁しているスラグが浮上し、粗銅１４の上に分離して精製ドブ１５となる。この精製ドブ１５は銅分を多く含むため、第一炉室１又は第二炉室２に繰り返す。一方、第二炉室２で生成するスラグは、ランス６ｂからの空気吹き込みによるフォーミング（泡状になって沸き上がる状態）や波動などにより、過酸化スラグ１０として自然発生的に上部連通空間7からオーバーフローさせて第一炉室1に移動させることができる。
【００１７】
第一炉室２からオーバーフローする過酸化スラグ１０は、オーバーフローする際に第一炉室１と第二炉室２のオーバーフロー口や隔壁に付着して固化し、上部連通空間７を狭め又は閉塞させる危険がある。この過酸化スラグ１０の付着固化による不具合は、第一炉室１に粉状又は粒状の炭材等の還元剤を投入することによって防ぐことができるが、本発明では原料として第一炉室１に装入する硫化銅精鉱そのものが還元剤として作用し、過酸化スラグ１０を還元して付着固化を防止する。
【００１８】
第一炉室１と第二炉室２で発生する排ガスは、上部連通空間７を通して下流側の第一炉室１に設けた排煙道８に流れ、一括して排ガス処理工程に導かれる。通常、この排煙道８は廃熱ボイラーに直結し、廃熱を回収した後、通常の方法に従って硫黄分を硫酸として回収する。
【００１９】
尚、第一炉室１と第二炉室２への精鉱原料、フラックス、マット、スラグ、精製ドブ、必要に応じて炭材、雑原料、繰り返しダスト等の投入は、それぞれの炉頂に設けた原料装入口５ａ、５ｂから投入する。また、製錬反応を行わせる酸素を含んだ空気又は酸素富化空気と、各炉室の熱収支をバランスさせるための補助燃料は、それぞれの頂部を貫通したランス６ａ、６ｂを介して供給する。必要に応じて、空気と補助燃料を吹き込む補助バーナーを設置してもよい。
【００２０】
第二炉室２から排出する粗銅１４は、第二静置４で懸濁しているスラグを精製ドブ１５として除去し、その後必要に応じて精製を行う。粗銅１４の精製は、通中の酸化工程によって更に不純物を除去した後、銅アノードとして電解精製を行うのが経済的である。また、第二静置室４から排出される精製ドブ１５は、なお銅分を多く含むため、上記のごとく第一炉室１又は第二炉室２に投入して銅分を回収する。
【００２１】
【実施例】
図１の連続銅製錬炉を用いて、試験操業を行った。ただし、この実施例においては、図１に示す連続銅製錬炉の第二炉室２の側壁に、更に空気と補助燃料を吹き込む補助バーナーを設置した。
【００２２】
第１炉室１に、２０００ｋｇ／ｈｒの銅精鉱と、フラックスとして硅石３０６ｋｇ／ｈｒを原料装入口５aより連続的に装入した。また、空気４２３Ｎｍ３と酸素３０６Ｎｍ３を、補助燃料としてのＬＰＧ５Ｎｍ３／ｈｒと共にランス６ａより吹き込んだ。
【００２３】
また、第２炉室２には、第１炉室１から産出され、冷却後粉砕されたマット１０４２ｋｇ／ｈｒと、フラックスとしての硅石１０ｋｇ／ｈｒと石灰石７０ｋｇ／ｈｒ、更に第２静置室２から産出された精製ドブ２０ｋｇ／ｈｒを原料装入口５ｂから装入した。また、空気２８２Ｎｍ３と酸素２０５Ｎｍ３を、補助燃料としてのＬＰＧ１０Ｎｍ３／ｈｒと共にランスより吹き込んだ。更に、補助バーナーから、燃料としてＡ重油２０リットル／ｈｒと、空気２００Ｎｍ３／ｈｒを第２炉室２に吹き込んだ。
【００２４】
このとき、第２炉室２から第１炉室１にオーバーフローする過酸化スラグ１０は、２８８ｋｇ／ｈｒであった。第１炉室１から排出される排ガスは、２０００Ｎｍ３／ｈｒであり、そのＳＯ２濃度は約２０％であった。また、第１炉室１内のマット温度は１２３０℃、スラグ温度は１２４０℃、及び第２炉室２内の粗銅温度は１２５０℃であり、また第１炉室１から排出される排ガス温度は１１００℃であった。この操業において装入した原料及び産出物の物量と品位を下記表１にまとめて示す。
【００２５】
【表１】
0004026299.tif 000002
【００２６】
【発明の効果】
本発明によれば、硫化銅精鉱から直接粗銅を得ることができる実用的な連続銅製錬炉を提供し、及びその連続銅製錬炉を用いた連続銅製錬方法を提供することができる。しかも、直接製銅を行う第二炉室で生成する過酸化スラグを自然発生的に且つ連続的に第一炉室に移送して還元処理でき、更には吹き込み熔錬を行うため炉底のビルドアップの懸念や煙灰発生が少なく、増熔に適している。また、直接製銅を行う第二炉室と過酸化スラグの還元を行う第一炉室と廃熱ボイラーを一列に並べることが可能であり、コンパクトで高性能な設備とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の連続銅製錬炉の一具体例を示す概略の説明図である。
【符号の説明】
１    第一炉室
２    第二炉室
３    第一静置室
４    第二静置室
５ａ、５ｂ    原料装入口
６ａ、６ｂ    ランス
７    上部連通空間
８    排煙道
１０    過酸化スラグ
１１    マット
１２    スラグ
１３    白カワ
１４    粗銅
１５    精製ドブ
【図１】
0004026299.tif 000003