(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶錬炉または錬かん炉のスラグ排出に用いられるＵ字状の溝を有するスラグ樋と、押水を供給する押水供給管と、該押水供給管から供給される押水を流す略コの字状の溝を有するとともに前記スラグ樋の下流側でかつスラグ樋の高さよりも低い位置に傾斜配設されて前記スラグ樋から落下するスラグを、略コの字状の溝を流れる押水の水流で急冷して水砕処理する水砕樋とからなるスラグ水砕装置であって、
Ｕ字状、略コの字状の溝とはどちらも開口を上にして見て下側に当る底面と該底面に繋がる略垂直な両側面とからなる構造の溝であり、断面の形状がＵ字状である溝の底面は幅方向中央に向かって前記スラグが集まるような曲率を有し、一方断面の形状が略コの字状である溝の底面は幅方向にフラットな所定幅の水平部を有し、
前記スラグを水砕樋へ落下させる構造が、断面の形状がＵ字状である溝を有するスラグ樋本体と、前記スラグ樋本体の先端部から所定の長さだけ分割された短尺樋で構成され、前記スラグ樋本体の先端下方に前記スラグ樋本体を用いて断面の形状がＵ字状である溝から略コの字状とされた溝を有する短尺樋を傾斜配設して、断面の形状がＵ字状である溝を有するスラグ樋本体から流れ出るスラグを、前記短尺樋で一たん受けて平たい流れに変えてから前記水砕樋に落下させるようにしてなることを特徴とするスラグ水砕装置。
【請求項２】
前記短尺樋の底面水平部の幅は前記水砕樋の底面幅の30〜40％とすることを特徴とする請求項１記載のスラグ水砕装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、銅製錬プロセスにおける溶錬炉または錬かん炉に用いられるスラグ水砕装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、銅を製錬するプロセスは、銅の主要鉱石である黄銅鉱（CuFeS2）を浮遊選鉱により25〜35％Cuの精鉱石とし、SiO2等のフラックスを調合した後、乾式酸化溶錬によりマット（matte)を経て粗銅とし、電解精製により電気銅とするのが一般的である。このマットに濃縮する工程では、Cuと共存するFeS を酸化してスラグ（slag) とし、Cu品位が50〜70％程度のマットとするのである。
【０００３】
以下に、自溶炉を例にしてそのプロセスの説明を行う。この自溶炉は図４に示すように、セットラと称する炉本体１の上部にリアクションシャフト２とアップテーク３が設けられて構成される。そして、気流乾燥された銅精鉱をリアクションシャフト２に装入し、1200〜1300℃の高温下で空気もしくは酸素富化された空気によって酸化、溶融し、炉本体１内でマット５とスラグ６に分離する。
【０００４】
分離されたマット５は、炉本体１の長手方向の炉底部近くに設けられた複数のマットホール４からマット樋（図示せず）を介してレードル（図示せず）にバッチ的に抜き出される。このマット５は、次工程の転炉において酸素でさらに酸化されて、銅品位が98％以上の粗銅とされる。
一方、溶融状態のスラグ６は、炉本体１の幅方向の上側部に設けられるスラグホール７から傾斜配置されるスラグ樋８を介して錬かん炉もしくは水砕工程に流出させるようになっている。
【０００５】
ここで、スラグ水砕の原理について簡単に説明すると、水砕樋中にスラグ水砕用の水（以下、押水という）を多量に流し、この押水上に落下してきた溶融スラグを水流で急冷して粉砕するものである。
この水砕工程にあっては、スラグ６はスラグ樋８の下流側でかつこのスラグ樋８の高さよりも低い位置にほぼ平行に傾斜配設される水砕樋９中の押水で水砕処理が施されて粉砕された後、水砕スラグピット10に水砕スラグとしてプールされる。
【０００６】
この水砕スラグは、鉄分が高く単位体積重量が大きい、粒状で透水性がよい、粒子はガラス質で化学的に安定している等の特長を有しており、セメント原料、錆落とし用のサンドブラスト、野球場のグラウンド等の下敷材、土壌改良材、壁材やモルタル用の建築材料などとして広く用いられている。
また、炉本体１内で発生した排ガスは、アップテーク３から炉外に排出されるのであるが、高い濃度のSO2 ガス以外にダストを含んでいるため、サイクロンやコットレル等で除塵処理が施されたのち次工程の硫酸工場に送られて硫酸に転化される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記した従来の自溶炉に用いられる通常のスラグ樋８と水砕樋９との詳しい側面図を図５に、またそのIII −III 矢視図を図６に示すが、スラグ樋８の断面はＵ字状とされ、一方水砕樋９は断面コの字状とされ、スラグ樋８のＵ字状の底面８ｂと水砕樋９のコの字状の底面９ｂとの高さｈは通常、400 〜500 mm程度の落差が設けられている。なお、９ａは押水を供給する押水供給管である。
【０００８】
このような構成とされることから、図７(a) ，(b) に示すように、スラグ樋８内のスラグ６は幅方向で樋の中央に集中して固まりＳとなり、その固まりＳがスラグ樋８の先端部８ａから水砕樋９に排出されるときに押水を押し分けて落下する状態となるため、押水が不十分な状態となって水砕樋９上で水蒸気爆発を起こすとか、塊状のスラグが水砕樋９上に残留することによる詰まり現象を引き起こすというトラブルがたびたび発生する。
【０００９】
このようなトラブルを解消するためには、たとえば押水を多量に流すなどの処置がとられるのが一般的であるが、しかしながら押水が多量になると、押水の中に微細なスラグが多くなるため、水砕スラグピット10の下流にある微細スラグを採集する沈降ピット（図示せず）への流出が多くなって、有用な水砕スラグの量が少なくなるという致命的な問題を惹起することになる。また、水砕スラグピット10に回収される水砕スラグ自体もその粒度が細かくなるため、たとえばショットブラスト用としての品質・歩留りが問題視されることになる。
【００１０】
そこで、本発明は、上記のような従来技術の有する課題を解決すべくなされたものであって、スラグが樋の中央に集中することをなくすことによって水蒸気爆発や詰まり現象を生じさせず、なおかつ良質な水砕スラグを製造する溶錬炉または錬かん炉に用いられるスラグ水砕装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、溶錬炉または錬かん炉のスラグ排出に用いられるＵ字状の溝を有するスラグ樋と、押水を供給する押水供給管と、該押水供給管から供給される押水を流す略コの字状の溝を有するとともに前記スラグ樋の下流側でかつスラグ樋の高さよりも低い位置に傾斜配設されて前記スラグ樋から落下するスラグを、略コの字状の溝を流れる押水の水流で急冷して水砕処理する水砕樋とからなるスラグ水砕装置であって、Ｕ字状、略コの字状の溝とはどちらも開口を上にして見て下側に当る底面と該底面に繋がる略垂直な両側面とからなる構造の溝であり、断面の形状がＵ字状である溝の底面は幅方向中央に向かって前記スラグが集まるような曲率を有し、一方断面の形状が略コの字状である溝の底面は幅方向にフラットな所定幅の水平部を有し、前記スラグを水砕樋へ落下させる構造が、断面の形状がＵ字状である溝を有するスラグ樋本体と、前記スラグ樋本体の先端部から所定の長さだけ分割された短尺樋で構成され、前記スラグ樋本体の先端下方に前記スラグ樋本体を用いて断面の形状がＵ字状である溝から略コの字状とされた溝を有する短尺樋を傾斜配設して、断面の形状がＵ字状である溝を有するスラグ樋本体から流れ出るスラグを、前記短尺樋で一たん受けて平たい流れに変えてから前記水砕樋に落下させるようにしてなることを特徴とするスラグ水砕装置である。
【００１２】
その場合、前記短尺樋の底面水平部の幅は前記水砕樋の底面幅の30〜40％とするのがよい。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の好適な実施の形態について、図面を参照して詳しく説明する。図１は本発明の実施例の構成を示す側面図であり、図２はそのＩ−Ｉ矢視正面図である。
これらの図において、11は本発明に用いられるスラグ樋で、従来のスラグ樋８に相当するスラグ樋本体12と、このスラグ樋本体12の先端部12ａの下方に配設される、従来のスラグ樋８の先端部から所定の長さＬだけ分割された短尺樋13とで構成される。この短尺樋13の長さＬの大きさは、その先端部13ａからスラグが平たく流れ出るようになるのに必要な程度の長さにすればよい。
【００１４】
前記短尺樋13の断面は底面13ｂが幅方向にＷの水平部を有する略コの字状の形状とされ、その底面13ｂの高さはスラグ樋本体12の底面12ｂまでの高さがＨ1 とされ、水砕樋９の底面９ｂまでの高さがＨ2 とされる。この水平部の幅Ｗの大きさは、押水供給管９ａから流れ出る押水の幅よりもスラグ６が広がらないことが必要で、そのためには水砕樋９の底面９ｂの幅の30〜40％程度あればよい。なお、スラグ樋本体12と水砕樋９との高さｈは従来例と変わらない関係にあるから、前記Ｈ1 はｈに対して１／３ないし１／２とするのが望ましい。
【００１５】
このように構成して、水砕樋９へスラグ６を短尺樋13を介して落下させるようにしたことにより、スラグ６が図３(a) ，(b) に示すように、短尺樋13の先端部13ａから平たい状態Ｆで落下することになり、したがって水砕樋９の幅方向にほぼ同じ厚みで流れ出るようになる。それゆえ、従来例のように押水を押し分けることがなく、押水全体を有効に利用できるようになり、これによって水蒸気爆発や詰まり現象の発生を抑制することができる。
【００１６】
なお、短尺樋13の底面13ｂをフラットな形状にすると、熱的影響を受けやすくなる恐れがあるので、その耐熱性を高めて、かつその耐久性を改善するために、従来よく用いられている銅ジャケット方式を採用するようにすれば寿命的に問題はない。
また、上記の本発明の例は、自溶炉から排出されるスラグを直接水砕する場合について説明したが、本発明はこれに限るものではなく、たとえば反射炉等の他の溶錬炉、さらには錬かん炉から排出される場合でも適用し得ることはいうまでもない。
【００１７】
【実施例】
Ｕ字状溝の内幅が380mm で深さが330 mmのスラグ樋と、このスラグ樋と高さｈが460mm の関係にあるコの字状溝の内幅が520mm で深さが200 mmの水砕樋とを用いてスラグを排出する際に、本発明の短尺樋を長さＬ＝500 mm、その底面の水平部幅Ｗ＝180 mmとして製作し、スラグ樋本体から高さＨ1 ＝190 mmの位置に取り付けた。その結果、スラグは短尺樋から水砕樋に平たく落下して押水の押し分けがなく、水蒸気爆発や詰まり現象のトラブルを皆無にすることができた。
【００１８】
また、この短尺樋を使用した結果、従来に比べ押水を15〜20％程度節減することができ、水砕スラグの粒度の調整もやりやすくなり、微細なスラグを大幅に減少させることができた。さらに、スラグ樋の先端部に付着する固着スラグの除去も短時間で、かつ容易にできるようになるという副次的効果もみられた。
【００１９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のスラグ水砕装置によれば、スラグ樋から流れ出るスラグを短尺樋で一たん受けて平たい流れに変えてから水砕樋に落下させるようにして押水の押し分けをなくしたので、水蒸気爆発や詰まり現象のトラブルがなくなり、安定した水砕処理を行うことが可能となった。また、押水量を節減できるとともに水砕スラグの品質向上や補修作業の効率化という効果も奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例の構成を示す側面図である。
【図２】図１のＩ−Ｉ矢視図である。
【図３】本発明例によるスラグの流れを説明する、(a) は一部断面で示す側面図、(b) は(a) のII−II矢視図である。
【図４】自溶炉の従来例を示す側断面図である。
【図５】スラグ樋と水砕樋の従来例を示す側面図である。
【図６】図５のIII −III 矢視図である。
【図７】従来例のスラグの流れを説明する、(a) は一部断面で示す側面図、(b) は(a) のIV−IV矢視図である。
【符号の説明】
１  炉本体
２  リアクションシャフト
３  アップテーク
４  マットホール
５  マット
６  スラグ
７  スラグホール
８  スラグ樋（従来例）
８ａ  先端部
８ｂ  底面
９  水砕樋
９ａ  押水供給管
９ｂ  底面
10  水砕スラグピット
11  スラグ樋（本発明）
12  スラグ樋本体
12ａ  先端部
12ｂ  底面
13  短尺樋
13ａ  先端部
13ｂ  底面
【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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【図７】
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