(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
還元性雰囲気で銅及び銅合金の溶解を行うための銅シャフト炉であって、
炉床基材と、その両端を挟み込むように凸形状部材と、タップホールと対向する位置の扇状凸形状部材を組み合わせ、該炉床基材及び該タップホールが、該タップホールに向かって傾斜してなるすり鉢状の炉床部を形成するとともに、炉本体の側壁下部に配設される複数のバーナーを、炉床部の中心に向け且つ水平面に対し３〜３０度の範囲で傾斜させたことを特徴とする銅シャフト炉。
【請求項２】
炉床部のすり鉢状凹部の傾斜角が、３〜６０度であって、すり鉢状凹部の深さが、炉床部半径の５〜４０％の範囲である請求項１記載の銅シャフト炉。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、銅および銅合金の還元溶解に用いられる銅シャフト炉に関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在汎用されている銅および銅合金の還元溶解法は、シャフト炉を用いた還元溶解法であり、その溶解原料としては、主に転炉処理を終えたブリスター銅を精製・電解精錬により脱酸した低酸素量の電気銅地金を使用し、酸素濃度を高めないように還元性雰囲気で溶解する方法である。
【０００３】
シャフト炉とは、塊状原料の装入密度の高いことを活用できる反応装置で、原料を炉頂部より装入し、炉底部より製品を抜き出すものである。
機能面から充填層型、固相反応移動層、および溶鉱炉型移動層の三つの型に分類できる。
その中で溶鉱炉型移動層は、装入物を反応後、炉内で溶融させるタイプであるため、機械的な排出機構は不要であり、操業を連続的に行うことができる。
更に、溶融により、金属とガング成分等の不要共存物質の分離も十分に行うことができる。
【０００４】
図４に、従来の銅の還元溶解に用いるシャフト炉（アサルコ式）の一例を示す。
このシャフト炉は上部から順に、予熱帯Ｃ、溶解帯Ｂ、加熱帯Ａとなっている竪型炉である。
シャフト炉の原料装入口より、原料が装入され、装入された原料は、炉体１の側壁２，３，４に配設されるバーナー６０により予熱され（予熱帯Ｃ）、さらにバーナー５０により燃焼され溶解される（溶解帯Ｂ）。
そして、これにより生成した溶銅は、炉床部７０で、凝固防止のため、バーナー８０で加熱され（加熱帯Ａ）、炉床部からタップホール３０に予め設けられた傾斜εにより、タップホール３０から連続的に炉外に取り出される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、シャフト炉１に投入される原料は、主に電気銅と転回屑の混合したものが使用され、投入した原料毎に形状が異なり、表面積／体積比がバラバラで一定せず、従って溶解に必要とする熱量も一定でなく、熱を対象に制御するため、遅れ時間が１〜２時間と非常に長い。
このため、溶銅の液レベルが絶えず上下に変動しているため、大幅に上昇した場合、加熱帯Ａのバーナー８０が、溶銅により目詰まりを起こす問題があった。
【０００６】
又、シャフト炉１の炉床部７０が平形状であるため、溶銅の流れや熱効率が悪く、特に炉床部７０の端部に溶銅が凝固しやすい。
このため、シャフト炉１の炉床部７０が、未溶融の銅地金により閉塞され、溶銅の液レベルが大幅に上昇し、加熱帯Ａのバーナー８０を溶銅による目詰まりが発生する。
更に、シャフト炉１の炉床部７０で凝固した未溶融の銅地金が、溶銅とともにタップホール３０に流れ込むと、タップホール３０が閉塞してしまう。
【０００７】
本発明は上記した従来の課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、シャフト炉の操業中に生じていたバーナーの目詰まり及びタップホールの閉塞を防止することにより、溶銅の製造プロセスの生産性を高め、順調な炉況を維持することができる銅シャフト炉を提供するものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、還元性雰囲気で銅及び銅合金の溶解を行うための銅シャフト炉であって、炉床基材と、その両端を挟み込むように凸形状部材と、タップホールと対向する位置の扇状凸形状部材を組み合わせ、該炉床基材及び該タップホールが、該タップホールに向かって傾斜してなるすり鉢状の炉床部を形成するとともに、炉本体の側壁下部に配設される複数のバーナーを、炉床部の中心に向け且つ水平面に対し３〜３０度の範囲で傾斜させたことを特徴とする銅シャフト炉が提供される。
【０００９】
また、炉床部のすり鉢状凹部の傾斜角が、３〜６０度であって、すり鉢状凹部の深さが、炉床部半径の５〜４０％の範囲であることが好ましい。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の銅シャフト炉は、炉床基材と、その両端を挟み込むように凸形状部材と、タップホールと対向する位置の扇状凸形状部材を組み合わせ、炉床基材及びタップホールが、タップホールに向かって傾斜してなるすり鉢状の炉床部を形成するとともに、炉本体の側壁下部に配設される複数のバーナーを、炉床部の中心に向け且つ水平面に対し３〜３０度の範囲で傾斜させたものである。
【００１２】
本発明の銅シャフト炉は、上記に示すような構成にすることにより、シャフト炉の操業中に生じていたバーナーの目詰まり及びタップホールの閉塞を防止することにより、溶銅の製造プロセスの生産性を高め、順調な炉況を維持することができる
【００１３】
以下、図面に基づき本発明を詳細に説明する。
図１は、本発明の銅シャフト炉の一例であり、（ａ）は、概略横断面図、（ｂ）は、炉床部周辺の部分説明図である。
【００１４】
本発明の銅シャフト炉の特徴の一つとして、図１に示すように、炉床部２０をすり鉢状に形成している点が挙げられる。
これにより、従来のシャフト炉１の欠点であった溶銅の保持を比較的容易にすることができるため、シャフト炉１内の溶銅量及び溶銅温度を一定にする効果がある。
また、バーナーの火炎による輻射熱が炉床部２０で集束されやすいため、炉床部２０の中心部だけでなく周端部へも十分に熱が分散し、効率的に溶銅を加熱することができる。
このため、特に炉床部２０の周端部における溶銅の凝固を防止することができ、未溶融の銅地金によるタップホール３０の閉塞を防止することができる。
【００１５】
更に、図１（ｂ）に示すように、炉本体１の側壁２，３，４下部に配設される複数のバーナー４０を、炉床部２０の中心に向け且つ水平面に対し３〜３０度（θ1）の範囲で傾斜させることにより、炉床部で、効率的に溶銅を加熱することができるとともに、バーナータイルへの溶銅の侵入を抑制することができる。
【００１６】
次に、本発明の銅シャフト炉で用いた炉床部について、更に説明する。
図２は、本発明の銅シャフト炉の炉床部の一例であり、（ａ）は、概略正面図、（ｂ）は、概略側面透視図、（ｃ）は、（ｂ）のＡ−Ａ断面図である。
【００１７】
本発明の銅シャフト炉１の炉床部２０は、図２（ａ）及び図２（ｃ）に示すように、炉床基材２２と、その両端を挟み込むように凸形状部材２４ａ，２４ｂと、タップホール３０と対向する位置に扇状凸形状部材２６を組合わすことにより、すり鉢状の炉床部２０が形成される。
【００１８】
そして、図２（ｃ）に示すように、炉床部２０のすり鉢状凹部の傾斜角δが、３〜６０度であって、すり鉢状凹部の深さｂが、炉床部２０半径ａの５〜４０％の範囲であることが、溶銅のバーナータイルへの侵入を防止し、溶銅のタップホールからの流出が効率的であるため好ましい。
【００１９】
尚、炉床部２０を構成する各々の部材の材質は、特に限定されないが、炉床基部２２及び凸形状部材２４ａ，２４ｂが、酸化物結合ＳｉＣ質又は窒化物結合ＳｉＣ質であることが、耐腐食性及び耐摩耗性のため好ましい。
又、扇状凸形状部材２６は、ＳｉＣ質ラミング材であることが、耐腐食性及び耐摩耗性のため好ましい。
【００２０】
更に、本発明の銅シャフト炉の側壁下部バーナータイルについて説明する。
図３は、本発明の銅シャフト炉の側壁下部バーナータイルの一例であり、（ａ）は、概略正面図、（ｂ）は、概略横断面図である。
【００２１】
図３に示すように、本発明の銅シャフト炉の側壁下部バーナータイル４０は、第一煉瓦４２ａ，４２ｂと第二煉瓦４４を所定の位置に組み合わせることにより、バーナー用火口４８を形成している。
【００２２】
このように、バーナータイル４０を分割して形成することにより、バーナータイル４０の補修を容易に行うことができるため、好ましい。
【００２３】
更に、本発明の銅シャフト炉１の側壁下部バーナータイル４０は、第二煉瓦４４のバーナー用火口を、第二煉瓦４２ａ，４２ｂのバーナー用火口４８よりも高く形成することにより、せき状凸部４６が、バーナー用火口４８に階段状に形成されている。
【００２４】
これにより、バーナータイル４０のバーナー用火口４８への、溶銅の侵入防止に寄与することができる。
【００２５】
尚、本発明の銅シャフト炉１の側壁下部バーナータイル４０を構成する第一煉瓦４２ａ，４２ｂ及び第二煉瓦４４の材質は、特に限定されないが、酸化物結合ＳｉＣ質であることが、耐スポーリング性及び耐摩耗性のため好ましい。
【００２６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の銅シャフト炉は、操業中に生じていたバーナーの目詰まり及びタップホールの閉塞を抑制・防止することにより、溶銅の製造プロセスの生産性を高め、順調な炉況を維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の銅シャフト炉の一例であり、（ａ）は、概略横断面図、（ｂ）は、炉床部周辺の部分説明図である。
【図２】  本発明の銅シャフト炉の炉床部の一例であり、（ａ）は、概略正面図、（ｂ）は、概略側面透視図、（ｃ）は、（ｂ）のＡ−Ａ断面図である。
【図３】  本発明の銅シャフト炉の側壁下部バーナータイルの一例であり、（ａ）は、概略正面図、（ｂ）は、概略横断面図である。
【図４】  従来の銅シャフト炉の一例であり、（ａ）は、概略横断面図、（ｂ）は、炉床部周辺の部分説明図である。
【符号の説明】
１…炉体（炉本体）、２〜４…側壁、６〜８…下部隔壁、２０，７０…炉床部、２２…炉床基部、２４ａ，２４ｂ…凸形状部材、２６…扇状凸形状部材、３０…タップホール、４０，８０…側壁下部バーナー（加熱帯Ａ）、４１…側壁下部バーナータイル（加熱帯Ａ）、４２ａ，４２ｂ…第一煉瓦、４４…第二煉瓦、４６…せき状凸部、４８…バーナー用火口、５０…側壁中間部バーナー（溶解帯Ｂ）、６０…側壁上部バーナー（予熱帯Ｃ）。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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