(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
反応塔の側壁に設けた測定孔より先端に消耗型熱電対を装着した温度測定用プローブをもつ移動式温度測定装置により反応塔の直径線上の測定点を挿入深さを等間隔に変更しながら自動的に移動し、反応塔内落下物の温度分布を測定し、該温度分布を反応塔内の酸化反応状況を判定する基準として、酸化反応の状況を判定し、その判定結果により操業条件を調整することにより、反応塔内の酸化反応を平均化させることを特徴とする自溶炉の操業方法。
【請求項２】
反応塔内温度分布測定を直交する２方向から行う請求項１の方法。
【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オートクンプ式自溶炉の操業方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
オートクンプ式自溶炉は、非鉄金属製錬に用いられる製錬炉の一種である。
この自溶炉では、硫化物精鉱に溶剤としての珪酸鉱等を加えた微粉の乾燥原料を円筒形の反応塔頂部に設置された精鉱バーナーより補助燃料、酸素富化空気と共に反応塔内に吹き込み、気相中で酸化燃焼反応させる。この酸化反応の生成物として銅等の有価金属を濃縮したマットと、鉄と珪酸を主成分とするスラグが融体として得られ、セトラーに滞留する。
【０００３】
酸化反応は、乾燥原料が反応塔内を落下する極めて短時間のうちに完結するが、反応物の酸化度を極力平均化させることが自溶炉の操業上の重要な管理ポイントである。
しかし、反応塔内では、局部的に乾燥原料が酸素富化空気に対して過剰に供給されるか、あるいはその逆の不均一な反応状態が生じることがある。前者のケースでは酸化が不充分となり未溶解物が溶湯表面上に堆積するか、あるいは煙灰として飛散し、廃熱回収ボイラ内で酸化燃焼してガス温度を高め、水管へ付着し、ボイラの熱交換率を低下させる場合がある。後者のケースでは、原料中の鉄が過酸化されて、スラグ性状の悪化を招き、生成物であるマットとスラグの分離を阻害したり排煙口周辺に炉内付着物を生成させる。これらは、スラグ中への有価金属ロスやマット、スラグタップ孔の閉塞トラブルを惹起させるとともに、溶湯温度、マット中の有価金属品位の変動などの要因となり後工程への操業にも悪影響を与える。
【０００４】
また、自溶製錬炉の処理量を増やすほど原料と酸素富化空気の固気比が増大するため、反応空気中に微粉の原料を均一に分散させることはより困難となる。したがって、原料と反応空気の混合、分散性を向上させ反応物の酸化度を極力平均化させることは、自溶製錬炉の操業を安定化させるためのみでなく、単一炉への処理量を増加させ、生産性を向上させる上で極めて重要な管理点である。
【０００５】
この反応塔内の反応状況を推定するために、側壁に設けた測定孔からプローブを挿入し、反応搭中心軸上の落下物の温度、酸素ポテンシャルを測定し、あるいは落下物をサンプリングする方法は既に広く実施されている。しかしながら、原料を投入し、かつ反応空気を供給する精鉱バーナの直下に位置する炉中心軸上のみを炉全体の代表点として捉えることは危険であり、反応塔内の反応状況について誤った評価を与えてしまう懸念があった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
そこで反応塔内の温度分布を正確に測定することを検討する必要があった。本発明者らは、反応塔内の反応状況の判定基準として、反応塔内落下物の温度分布を測定し、そのデータを効率的操業を行うために使用する方法を検討した。すなわち、過酸化が生じる場合は、酸化燃焼反応が過剰に進行するため、反応塔内落下物の温度は高くなり、逆に酸化燃焼反応が不充分な場合は低くなるという特性から、落下物の温度分布を測定することにより酸化度の分布を推定する方法である。かつ本発明では、この反応塔内落下物の温度分布測定を１回/日以上のペースで定期的に実施し、日々の反応状態を把握することで、変化のあった際の対応方法についてデータを蓄積し、不均一状態の早期解決が図れるようにする。
【０００７】
即ち本発明は、（１）反応塔の側壁に設けた測定孔より先端に消耗型熱電対を装着した温度測定用プローブをもつ移動式温度測定装置により反応塔の直径線上の測定点を挿入深さを等間隔に変更しながら自動的に移動し、反応塔内落下物の温度分布を測定し、該温度分布を反応塔内の酸化反応状況を判定する基準として酸化反応の状況を判定し、その判定結果により操業条件を調整することにより、反応塔内の酸化反応を平均化させる自溶炉の操業方法。
【０００８】
（２）反応塔内温度分布測定を直交する２方向から行う上記（１）記載の方法。
である。
【０００９】
以下本発明に関して、詳細に説明する。
図１はオートクンプ式自溶炉の側面図、図２は平面図である。
頂部中心に精鉱バーナ（２０）１本を設置した、内径６.２ｍ×高さ６ｍの反応塔の側壁には、高さ、位置を変えて合計10箇所に点検孔が設置されている。温度分布測定は頂部から約4.5m下のレベル（図１反応塔の矢印部）であり、内径100ｍｍの点検孔４箇所から行うが、これらは図２のような位置関係になっている。これらをそれぞれＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ孔と呼ぶ。尚点検孔は、４つ以上あっても本発明から除かれる物ではない。
【００１０】
精鉱バーナ（２０）には乾燥原料と酸素富化空気が吹き込まれ、反応塔（１）内を反応しながら落下していく。約4.5m下の位置に達するまでに約0.5〜0.7秒の時間が経過するが、種々の調査の結果、この位置では反応が完結しているものと推定できる。
尚測定点は、上記位置には限定されないが、反応がほぼ終了した位置が望ましい。
【００１１】
温度の測定は、図3に示す温度測定用プローブの先端に消耗型熱電対（１０）を装着し、各点検孔（４〜７）から反応塔内に挿入して行う。挿入後、15〜25秒間反応塔内で保持し、消耗型熱電対（１０）の上に落下付着する反応生成物の温度を測定する。温度は消耗型熱電対（１０）からの信号をチャート式記録計（１２）に出力し記録する。この際、各点検孔について、消耗型熱電対（１０）の先端位置を反応塔中心から2.5m→2m→・・・→0mというように50cm間隔で温度を測定する。尚上記側定位置は、下記炉内温度分布が的確に把握できる測定点であれば良い。測定位置は、点検孔炉外面から測定点までの長さを逆算して、あらかじめプローブ（９）の後端側にマーキングしておく。マーキング後、測定点一つについてプローブ挿入→15〜25秒間保持→プローブ抜出しという行程で温度を測定し消耗型熱電対を交換する。以上の測定を実施して、図４のような温度分布曲線を作成する。
【００１２】
この温度分布曲線をもとに、不均一反応の有無を推定し、各所の点検結果などを総合的に判断し、操業条件の変更等の対策を講じ、良好な反応状態を維持することで、原料処理量を減ずることなく安定操業を継続する。
上記の温度測定は、図３に示すような温度プローブを用いて人手で実施することが出来るが、これを機械的に行うことが可能な温度測定装置を図５に示す。
【００１３】
ランス（１８）は２重管構造となっており、圧縮空気あるいは圧縮窒素が内管から外管に流れることによって冷却される。ランス（１８）の先端にホルダ（２０）を設置し、これに消耗型熱電対（１０）を取り付ける。
ランス（１８）は支持ローラ（１９）に支持され、レール上を、ランス後部のモーター付駆動台車（１５）で前後に移動する。レール上にはチェーン（１８）が敷設されており、このチェーン上でピニオンギアが駆動台車の移動と連動して回転する。このピニオンの回転数を駆動台車上のアブソコーダ（１６）で検出して移動距離に換算し、バリアブルリミットで設定される移動距離に応じて移動する。この際、炉内の高温にさらされる時間を可能な限り短時間とするため、バリアブルリミットで設定される炉内定点から任意の測定点の移動と15〜25秒間の測定後の測定点から炉外までの移動については高速(３０〜５０ｍ／ｍｉｎ)で行う。
【００１４】
【実施例】
自溶炉の反応炉の温度分布の悪化原因について検討した結果、装入する時点で原料に偏りがあることが判明し、炉修期間中に、精鉱バーナ（２０）の原料装入部分について、原料装入時の偏流を修正する改造を施した。
上記改造後に測定した温度分布を図４に示す。この温度測定位置は、前記した図１反応塔（１）の矢印部である。この時の操業条件は原料装入量140t/h、総送風量369 Nm3/min、目標のマット中銅品位63%であり、図６のケースとほぼ同じであるが、温度分布は左右のバランスも良好で、これを見る限り原料の偏流等は見られない。また、この間炉況は比較的安定し、スラグ中への銅ロスが0.60%と、比較例において示す図6のケースより約0.2％減少した。
【００１５】
その後も、この反応塔内の温度分布を反応状態の一つの指標として利用した。その結果、現在では目標のマット中銅品位を65%と上げ、原料装入量160t/hと処理能力を約14%アップしつつも、安定操業を継続することが可能となった。
【００１６】
【比較例】
比較例の一つを取り上げ以下詳細に説明する。
温度分布測定結果の代表例を図６に示す。 この温度測定位置も、実施例同様に前記した図１反応塔（１）の矢印部である。この時の操業条件は原料装入量140t/h、総送風量374Nm3/min、目標のマット中銅品位63%であった。図６に示すように、Ａ孔側の温度がおよそ1350℃〜1400℃の範囲であるのに対し、Ｃ孔側は炉中心から1m〜2mの点が1200℃以下となっており、バランスの悪い温度分布になっていることがわかる。この時点の炉況は不安定で、常時は0.65〜0.70％であったスラグ中への銅ロスが0.82%と悪化した。
【００１７】
【発明の効果】
本発明の方法によれば、反応塔内の反応状況を正確かつ容易に評価することができ、評価結果に基づく操業条件の調整を迅速に実施することが可能となる．これによって安定操業を継続できるばかりでなく、原料の増処理などによる操業状況の変化にも的確に対応することができる。 また、機械式の温度測定装置の導入で、人手で行う場合は、５人で30分〜１時間かかった測定が、装置の操作者１人で約20分で測定可能となった。
【００１８】
【図面の簡単な説明】
【図１】自溶炉の側面図である。
【図２】自溶炉の平面図である。
【図３】温度測定用プローブ
【図４】本発明の反応炉の温度分布曲線の一例
【図５】反応炉の温度分布測定装置
【図６】実施例の温度分布曲線
【符号の説明】
反応塔
原料装入口
原料装入口
Ａ孔
Ｂ孔
Ｃ孔
Ｄ孔
８ 補償導線
プローブ
消耗型熱電対
サブスリーブ
チャート式記録計
冷却空気出口
冷却空気入口
駆動台車
アブソコーダ
チェーン
ランス
支持ローラ
２０ 精鉱バーナ
【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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【図６】
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