(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
錬銅炉に供給されるカワの銅品位が６３〜６８ｍａｓｓ％（但し、６７から６８ｍａｓｓ％の場合は除く）の造カン期操業において、固体のＦｅ：７０ｍａｓｓ％以上、Ｃ：１〜５ｍａｓｓ％含む金属粒を、カワ１t当り12.5〜18.75kg添加することにより、第１造カン期の終点におけるカワの銅品位を低下させることで、スラグ中のＣｕ含有率を低下させることを特徴とする錬銅炉の操業方法。
【請求項２】
固体の金属粒の粒径が３〜５０ｍｍφであることを特徴とする請求項１記載の錬銅炉の操業方法。
【請求項３】
固体の金属粒のＣｕ品位が２０ｍａｓｓ％以下であることを特徴とする請求項１〜２記載の錬銅炉の操業方法。
【請求項４】
固体の金属粒が、銑鉄であることを特徴とする請求項１〜３記載の錬銅炉の操業方法。
【請求項５】
固体の金属粒が、一般廃棄物、産業廃棄物又は、産業廃棄物から産出したもの等を溶融還元した銅を含む銑鉄であることを特徴とする請求項１〜４記載の錬銅炉の操業方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、銅製錬において溶錬炉から供給されるカワを吹錬し、粗銅を生成するための錬銅炉の操業方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、銅を製錬する際、その方法の一つとして、溶錬炉において原料である銅精鉱をＣｕ２Ｓ、ＦｅＳを主体とするカワとし、その後、錬銅炉においてカワから粗銅を得る方法が知られている。錬銅炉としてPS転炉が一般的に用いられている。
【０００３】
転炉では、まず銅品位５０〜６６ｍａｓｓ％、温度１１５０〜１１８０℃のカワにＳｉＯ２を主体とする溶剤を加え、羽口から酸素富化空気を吹き込み、造カン期を行い、カワ中のＦｅをスラグとして炉外へ排出する。その後、Ｃｕ２Ｓを主体とするカワに羽口から空気あるいは酸素富化空気を吹き込み、造銅期を行い、粗銅を生成する。
【０００４】
造カン期に生成するスラグは、十分炉外に排出するのに必要な流動性を得るため、スラグ温度を１３００℃〜１３３０℃まで上げる必要がある。またスラグ中のＣｕ含有率は４〜１０ｍａｓｓ％あり、浮遊選鉱法により、濃縮・回収し、溶錬炉・錬銅炉に繰り返す。
したがって、スラグ中のＣｕ含有率は低い方がよい。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
スラグ中Ｃｕ含有率は、造カン期終点カワの銅品位に大きく影響され、造カン期終点のカワの銅品位が７５ｍａｓｓ％を超えると、スラグ中のＣｕ含有率は飛躍的に増大し、カワ品位１ｍａｓｓ％のアップで、スラグ中のＣｕ含有率は０．５〜１．５ｍａｓｓ％上昇することがよく知られている。
【０００６】
実操業では、図４に示すごとくカワの銅品位１ｍａｓｓ％のアップで、スラグ中のＣｕ含有率は２．０〜２．５ｍａｓｓ％上昇する。
【０００７】
カワの銅品位が、６３〜６８ｍａｓｓ％（但し、６７から６８ｍａｓｓ％の場合は除く）の操業では、造カン期において、スラグの流動性が十分に得られる１３００〜１３３０℃まで上昇させるには、造カン期終点のカワＣｕ品位は、７８〜８０ｍａｓｓ％となり、スラグ中Ｃｕ含有率は、レードル排出後の表層付近のサンプルで、６〜７ｍａｓｓ％となる。
【０００８】
本発明は、錬銅炉に供給されるカワの銅品位が６３〜６８ｍａｓｓ％の操業において、スラグ中のＣｕ含有率を低下させることを可能とする、錬銅炉の操業方法を提供することを目的とするものである。
【０００９】
【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）錬銅炉に供給されるカワの銅品位が６３〜６８ｍａｓｓ％（但し、６７から６８ｍａｓｓ％の場合は除く）の造カン期操業において、固体のＦｅ：７０ｍａｓｓ％以上、Ｃ：１〜５ｍａｓｓ％含む金属粒を、カワ１t当り12.5〜18.75kg添加することにより、第１造カン期
の終点におけるカワの銅品位を低下させることで、スラグ中のＣｕ含有率を低
下させる錬銅炉の操業方法。
【００１０】
（２）上記（１）記載の固体の金属粒の粒径が３〜５０ｍｍφである錬銅炉の操業方法。
（３）上記（１）〜（２）の何れかに記載の金属粒のＣｕ品位が２０ｍａｓｓ％以下である錬銅炉の操業方法。
【００１１】
（４）上記（１）〜（３）の何れかに記載の固体の金属粒が、銑鉄である錬銅炉の操業方法。
（５）上記（１）〜（４）の何れかに記載の固体の金属粒が、一般廃棄物、産業廃棄物又は、産業廃棄物から産出したものを溶融還元した銅を含む銑鉄である錬銅炉の操業方法。
【００１２】
以下、本発明の構成を詳しく説明する。通常、カワの銅品位が、６３〜６８ｍａｓｓ％（但し、６７から６８ｍａｓｓ％の場合は除く）の操業においては、１１５０〜１１８０℃から１３００〜１３３０℃への温度上昇の熱源として、造カン期前半には、主にカワ中の溶融状態のＦｅＳの酸化反応熱が、造カン期後半には主に溶融状態のＣｕ２Ｓの酸化反応熱が利用される。この反応に必要な酸素は、炉内に供給される空気あるいは酸素富化空気中の酸素である。
【００１３】
吹き込み酸素1Ｎｍ3あたりの反応熱量からカラミ・ガス等の反応生成物質の顕熱量を差し引いた値を有効熱量とすると、送風酸素濃度２８ｖｏｌ％の場合、溶融状態のＦｅＳの吹き込み酸素1Ｎｍ3あたりの有効熱量は、１、７５０Ｋｃａｌ／Ｎｍ3−Ｏ2、また、溶融状態のＣｕ２Ｓの吹き込み酸素1Ｎｍ3あたりの有効熱量は６５０Ｋｃａｌ／Ｎｍ3−Ｏ2である。
【００１４】
一方、固体の金属粒は、Ｆｅ：７０ｍａｓｓ％以上、Ｃ：１〜５ｍａｓｓ％含むものが望ましい。この範囲に入る金属粒は発熱量が適当であり、本発明の目的であるスラグ中のＣｕ含有率を低下させる為に望ましいからである。さらに、金属粒が、たとえば一般ゴミの「直接溶融・資源化プラント」から発生した銑鉄粒では、組成がＦｅ８０ｍａｓｓ％、Ｃ ４ｍａｓｓ％、Ｓｉ ４ｍａｓｓ％、Ｃｕ ４ｍａｓｓ％の銑鉄粒の、送風酸素濃度２８ｖｏｌ％での吹き込み酸素1Ｎｍ3あたりの有効熱量は３，０２０Ｋｃａｌ／Ｎｍ3−Ｏ2と、溶融状態のＦｅＳの約１．７倍、溶融状態のＣｕ２Ｓの約４．６倍となっている。
【００１５】
PS転炉では、吹込み酸素量が律速であり、吹き込み酸素1Ｎｍ3あたりの有効熱量が大きい固体銑鉄粒の利用により、湯温上昇速度を早めることで、スラグの流動性が十分に得られる１３００〜１３３０℃まで昇温するのに必要な酸素量を減少し、造カン期終点のカワ品位を低下させ、スラグ中のＣｕ含有率低下を可能とする。
【００１６】
カワの銅品位が、６３〜６８ｍａｓｓ％（但し、６７から６８ｍａｓｓ％の場合は除く）の操業において、カワ１t当り金属粒５〜２０kgを利用することにより、１３００℃に達する時点でのカワの銅品位は、計算上、Ｆｅ：７０ｍａｓｓ％以上、Ｃ：１〜５ｍａｓｓ％含む金属粒を利用しない場合の７８〜８０％から、７６〜７８％に低下する。
【００１７】
PS転炉にカワ装入口から固体銑鉄粒を投入する場合、装入口付近のガス速度は８〜１０Nm/secであり、上記金属粒を飛散させないためには経験的に粒径３ｍｍφ以上が必要である。また、表面積を多く確保し反応を促進させ、更には、上記金属粒を溶湯中に漂わせ、炉底への滞積を防止するためには、経験的に５０ｍｍφ以下が必要である。
【００１８】
Ｃｕ等有価物が含まれるものであれば、有価物の回収に繋がり、更に好適である。しかし、Ｃｕ品位が２０ｍａｓｓ％より多く、鉄分が７０ｍａｓｓ％未満となると、発熱量が減少し、溶融状態のＦｅＳに対しての優位性がなくなる。
【００１９】
【作用】
本発明により、錬銅炉に固体の上記金属粒を添加することにより、スラグ中のＣｕ含有率を低下させることができる。
【００２０】
【実施例】
実施例（１）
第一造カン期、カワの銅品位６５ｍａｓｓ％のカワ１６０ｔを、送風空気量５８０Nm3/minと酸素濃度９０ｖｏｌ％の酸素 ７０Nm3/minを混合した酸素濃度２８．３ｖｏｌ％の送風６５０Nm3/minで吹錬している途中に、銑鉄粒２ｔ（銑鉄粒2000kg／カワ160ｔ＝12.5ｋｇ/ｔ）を投入した実施例を図１に示す。
【００２１】
投入した銑鉄粒は、一般ゴミの「直接溶融・資源化プラント」から発生した銑鉄粒で、組成がFe８２ｍａｓｓ％、C３．８ｍａｓｓ％、Si４．６ｍａｓｓ％、Cu４．２ｍａｓｓ％であった。
【００２２】
送風開始１７〜１９分に銑鉄粒２ｔを投入し、送風空気量５８０Nm3/minと酸素濃度９０ｖｏｌ％の酸素 ７０Nm3/minを混合した酸素濃度２８．３ｖｏｌ％の送風６５０Nm3/minで吹錬した場合、カラミ温度の上昇は図１の通りである。（カラミ温度は、転炉羽口より消耗型熱電対を差し込み、測定した。）カラミの流動性が良好となる１３００℃に達する送風時間は、銑鉄粒装入なしの場合の４０分に対して、本実施例では３６分に短縮した。同様の試験を３回実施し、造カン期終点のカワ品位は、７６．９ｍａｓｓ％となり、スラグ中Ｃｕ含有率は平均で４．０ｍａｓｓ％であった。
【００２３】
実施例（２）
第一造カン期、カワの銅品位６５ｍａｓｓ％のカワ１６０ｔを、送風空気量５８０Nm3/minと酸素濃度９０ｖｏｌ％の酸素 ７０Nm3/minを混合した酸素濃度２８．３ｖｏｌ％の送風６５０Nm3/minで吹錬している途中に、銑鉄粒３ｔ（銑鉄粒3000kg／カワ160ｔ＝18.75ｋｇ/ｔ）を投入した実施例を図２に示す。
【００２４】
投入した銑鉄粒は、一般ゴミの「直接溶融・資源化プラント」から発生した銑鉄粒で、組成がFe８２ｍａｓｓ％、C３．８ｍａｓｓ％、Si４．６ｍａｓｓ％、Cu４．２ｍａｓｓ％であった。
【００２５】
送風開始１７〜１９分に銑鉄粒３ｔを投入し、送風空気量５８０Nm3/minと酸素濃度９０ｖｏｌ％の酸素 ７０Nm3/minを混合した酸素濃度２８．３ｖｏｌ％の送風６５０Nm3/minで吹錬した場合、カラミ温度の上昇は図２の通りである。カラミの流動性が良好となる１３００℃に達する送風時間は、銑鉄粒装入なしの場合の４０分に対して、本実施例では３５分に短縮した。同様の試験を３回実施し、造カン期終点のカワの銅品位は、７５．６ｍａｓｓ％となり、スラグ中Ｃｕ含有率は平均で３．０ｍａｓｓ％であった。
【００２６】
比較例（１）
第一造カン期、カワの銅品位６５ｍａｓｓ％のカワ１６０ｔを、送風空気量５８０Nm3/minと酸素濃度９０ｖｏｌ％の酸素 ７０Nm3/minを混合した酸素濃度２８．３ｖｏｌ％の送風６５０Nm3/minで吹錬した場合、カラミ温度の上昇は図３の通りで、送風時間４１分でカラミの流動性が良好となる１３００℃に達した。
【００２７】
造カン期終点のカワの銅品位は、７８．３ｍａｓｓ％となり、スラグ中Ｃｕ含有率は５．０ｍａｓｓ％であった。このことにより、実施例１及び２に比べると、それぞれ１ｍａｓｓ％、２ｍａｓｓ％スラグ中のＣｕロスが多いことが把握される。
【００２８】
【発明の効果】
以上の結果から、ＰＳ転炉に供給されるカワの銅品位が６３ｍａｓｓ％から６８ｍａｓｓ％（但し、６７から６８ｍａｓｓ％の場合は除く）の条件で操業を行う場合、酸素１Ｎｍ3当たりの有効熱量が大きい固体の前記金属粒特に銑鉄粒の利用により、昇温速度を早め、錬銅炉での第１造カン期の終点におけるカワの銅品位を低下させることで、錬銅炉でのスラグ中のＣｕ含有率を１〜２ｍａｓｓ％低下させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一態様である銑鉄粒２ｔ装入時の第１造カン期の温度推移を示す。
【図２】本発明の一態様である銑鉄粒３ｔ装入時の第１造カン期の温度推移を示す。
【図３】従来技術による銑鉄粒を装入しない一態様の第１造カン期の温度推移を示す。
【図４】錬銅炉でのカワの銅品位とカラミ中のＣｕ含有率の関係を示す。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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