(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
マットを連続的に処理して粗銅を得る方法において、炉内溶体の酸化度を測定しつつ主としてマット装入量と、酸化反応用気体供給量と、スラグの還元用還元剤量との少なくともいずれか一つを調整して炉内溶体の酸化度を一定に保って操業し、炉内溶体の酸化度が目標酸化度よりずれた場合に、ずれ量を補正するために炉内に吹き込むマット装入量、酸化反応用気体供給量、スラグの還元用還元剤量の少なくともいずれか一つの量を、炉内溶体の酸素分圧のｌｏｇ  Ｐｏ２と粗銅中の硫黄品位との関係を利用して求め、得られた値を用いて制御することを特徴とする銅製錬炉の操業方法。
【請求項２】
炉内熔体の酸化度を測定するためにＰｏ２センサーを使用し、所望の一定温度で得られた値を利用して上記ずれ量を補正することを特徴とする、請求項１に記載の銅製錬炉の操業方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は銅の乾式製錬法に関し、特に硫化銅精鉱あるいは硫化銅精鉱から得られたマットを連続的に酸化溶融製錬して粗銅を得る方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
銅の溶融製錬は、硫化銅精鉱を酸化溶融し、鉱石中のＦｅの一部を酸化しスラグとして除去すると共に、Ｓの一部をＳＯ2とし、銅をＦｅＳとＣｕ2Ｓの混合物であるマットとして濃縮する工程、ついで得られたマットをさらに酸化して鉄をスラグとして除去し粗銅を得る転炉工程とからなる。転炉工程は、鉄をほとんど含まない白カワ（Ｃｕ2Ｓ）を得る工程（造カン期）、この白カワをさらに酸化して粗銅を得る造銅工程（造銅期）から成る。転炉で生成した粗銅は、さらに残る硫黄と酸素の除去のため、精製炉で酸化され、次いで還元される。粗銅の硫黄品位が０．１０％以下であれば、ほとんど酸化をすることなく還元によって硫黄と酸素の除去が行われる。なお、マットを得るための溶錬炉としては一般的に自溶炉が用いられ、転炉工程では通常横型転炉や縦型転炉が用いられる。
【０００３】
ところで、上記溶錬炉ではマット中の銅品位（マットグレード、ＭＧ）が通常７０質量％以下のマットが製造され、マットはバッチ式の転炉で白カワとされ、ついで粗銅とされる。最近ではプラント全体の生産性を高めるために、バッチ式の転炉工程を連続化したプロセスが実用化されている。
【０００４】
転炉工程を連続化した場合には炉内を最適な酸化度で維持することが重要となる。酸化度が低くなりすぎると産出する粗銅中の硫黄品位は１％を越え、精製工程での酸化時間が長くなり、生産性の低下を招く。逆に酸化度が高くなりすぎると、粗銅中の硫黄品位は低下するが、スラグに酸化溶解する銅が増加するため、スラグ量が増加してハンドリングコストの上昇や、収率の低下による経済損失の増大を招く。
【０００５】
従来、こうした問題を避けるために産出物を定期的にサンプリングし、スラグ中の銅品位や粗銅中の硫黄品位を分析して、その値をもとに操業条件を調整するのが一般的である。しかし、スラグの分析は、例えば簡易的な蛍光Ｘ線分析であっても、サンプル採取から冷却、粉砕、測定といった各作業が必要となり、測定結果が出るまで１サンプルで３０分近くかかる。また、スラグを間欠のタッピングで排出するタイプの炉では、タッピングする時期までサンプル採取が出来ないという問題がある。転炉工程を連続化したときには上記サンプリングし、分析してその結果により操業条件を調整することは実質的に有効な手段とはならなくなる。
【０００６】
また、粗銅中の硫黄の分析は、例えばＬＥＣＯ社製の硫黄分析装置などを用いれば比較的迅速に分析が可能となるものの、粗銅中に許容される硫黄濃度は０．０４〜１．２％程度と籔囲が狭く、迅速な対応には難がある。例えば、結果的に粗銅中の硫黄濃度が上記上下限値に近い場合には、炉内のいずれかでＣｕ２ＯあるいはＣｕ２Ｓがスラグおよび粗銅の別相として偏在している場合があり、この場合、こうした別相の量が未知となるため、この別相を消失させるために必要な条件変更指針を定量的に立てることが困難となる。さらに、粗銅を間欠のタッピングで排出するタイプの炉では、スラグの分析と同様にタッピングサイクルまでサンプル採取が出来ないという問題がある。
【０００７】
以上の理由により、転炉を連続化した場合、条件変更を行うタイミングを取るのが経験と熟練度に依存することとなり、結果として操業の変動を招き、スラグ中の銅品位や粗銅中の硫黄品位の増加を招いていた。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記状況に鑑みて成したものであり、硫化銅精鉱あるいはマットを連続的に酸化して粗銅を得る上で、発生スラグ量、スラグヘの銅ロス量を少なくし、硫黄品位の低い粗銅を安定的に得ることを可能とする操業方法の提供を課題とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決する、本発明は、硫化銅精鉱を処理して生成されたマットを連続的に処理して粗銅を得る方法において、炉内溶体の酸化度を測定しつつ主としてマット装入量と、酸化反応用気体供給量と、スラグの還元用還元剤量との少なくともいずれか一つを調整することを特徴とする。即ち、本発明では、マットを連続的に処理して粗銅を得る方法において、炉内溶体の酸化度を測定しつつ主としてマット装入量と、酸化反応用気体供給量と、スラグの還元用還元剤量との少なくともいずれか一つを調整し、酸化度を一定に保つことを特徴とする銅製錬炉の操業方法である。
【００１０】
また、炉内溶体の酸化度が目標酸化度よりずれた場合にずれ量を補正するために炉内に吹き込むマット装入量、酸化反応用気体供給量、スラグの還元用還元剤量の少なくともいずれか一つの量を、ｌｏｇ Ｐｏ2 と粗銅中の硫黄品位との関係を利用して求め、得た値を用いて制御する。また、炉内の酸化度を測定するために、Ｐｏ2センサーを使用し、所望の一定温度で得られた値を補正して用いる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明者らは上記課題を解決するために、固化したマットを酸化し、スラグと粗銅を生成する検討試験を行い、検討試験中の溶体の酸素分圧とスラグ中の銅品位および粗銅中の硫黄品位の関係について調査した。この際、溶体の酸素分圧の測定は市販のＰｏ2センサー（ヘレウス・エレクトロナイト株式会社製Ｊ−ＨＹＯＰＦＰ１２００−６００）を用い、基準温度を１５４３Ｋとした。検討試験の結果として得た溶体の酸素分圧とスラグ中銅品位、粗銅中硫黄品位の関係を図１に示した。
【００１２】
この図１から、例えば粗銅中の硫黄品位を０．１％に制御したい場合、溶体のＰｏ2を１０-5（ａｔｍ）程度に制御する必要があることが分かる。この場合、仮に測定される酸素分圧が１０-5（ａｔｍ）よりも高い場合、供給する酸素量を減少するか、還元剤を増加する必要があり、逆に測定される酸素分圧が１０-5（ａｔｍ）よりも低い場合には、供給する酸素量を増加するか、還元剤を減少することが必要となる。なお、増加減する酸素の量は、生成する粗銅やスラグの重量を考慮して定量的に決定することが可能である。
【００１３】
【実施例】
次に実施例を用いて本発明をさらに説明する。
（実施例１）
内径１．５ｍ、高さ３．５ｍの反応塔と、内径１．５ｍ、長さ５．２ｍのセトラー部を有する小型自熔炉を用い４日間の連続試験を行った。試験は、マットと粉珪石と粉石灰（いずれも２００μｍ以下に粉砕したもの）を所定の比率で調合し、乾燥したもの（以下乾鉱）を反応塔天井に設けた精鉱バーナーから酸素３０％の酸素富化空気と共に反応塔内に吹き込み、スラグと粗銅を得るものである。また、試験中およそ２時間毎に消耗型のＰｏ2センサーをセトラー部上方に設けた測定孔より溶体中に挿入し溶体の酸素分圧を測定した。
【００１４】
試験では粗銅中の硫黄品位を０．１５％以下で、かつスラグ中の銅品位を２５％以下で維持することを目標とした。この目標を達成するために試験中の溶体の酸素分圧をｌｏｇ  Ｐｏ2＝−５．０前後で管理することとした。測定値がこの値から外れた場合に増減する酸素供給量の指標を決定するため、試験の計画バランスを目標の産出粗銅中の硫黄品位を０．１％、ｌｏｇ Ｐｏ2＝−５．５で産出が予想される粗銅中の硫黄品位を図１より０．１５％、１ｏｇ Ｐｏ2＝−４．５で産出が予想される粗銅中の硫黄品位を図１より０．０７％として３ケースで計算した。結果を表１に示す。表１からｌｏｇ Ｐｏ2が±０．５ずれた場合に±７Ｎｍ3／ｈのガス量の補正が必要となることがわかる。これにガス中の酸素濃度３０ｖｏ１％と試験炉内の溶体が入れ替わるのに必要な時間である８ｈに対する溶体の酸素分圧の測定間隔２ｈを加味して、酸素供給量の補正式として下記の式１を作成した。試験ではこの式を用いて供給するガス量の調整をおよそ２時間毎１回実施した。
【００１５】
【表１】
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式１
酸素供給増減量(Nm3/h)＝-(1ogPo2-(-5.0))×1.4×30÷100×2÷8
試験期間中の酸素分圧の測定値と式１により調整して供給したガス量を表２に示した。
【００１６】
【表２】
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また、試験期間中、約４時間毎にスラグ層の一部と粗銅層の一部をタッピングし、スラグサンプルはＩＣＰで粗銅サンプルはＬＥＣＯ社製の硫黄分析装置で定量分析を行った。産出した粗銅とスラグの分析値を表３に示す。この結果より、炉内の酸化度を定期的に測定し、供給する酸素量を調整することで、粗銅中の硫黄品位０．１５％以下を保ちつつ、スラグ中の銅品位を２５％以下に抑えられたことがわかる。
【００１７】
【表３】
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【００１８】
（比較例）
溶体の酸素分圧を測定しないで、産出した粗銅とスラグの分析値に応じて供給するガス量を調整した以外は実施例と同じ方法で粗銅とスラグを得る試験を４日間実施した。スラグ中の銅の分析値から産出物組成を目標の値に近づけるための酸素供給量の補正式をマスバランスより求め、下記の式（２）を作成した。試験では１日毎にスラグの分析を実施し、この式を用いて供給するガス量の調整をおよそ２４時間毎に実施した。
【００１９】
式２
酸素供給増減量(Nm3/h)＝−（スラグ中の銅品位−18）×1.4×30÷100
試験期間中の産出した粗銅とスラグの分析値と式２により調整して供給したガス量を表４に示す。産出物品位の変動は大きく、粗銅中の硫黄品位は最高で１％、スラグ中の銅品位も３１％以上まで上昇した。
【００２０】
【表４】
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【００２１】
【発明の効果】
本発明によれば、サンプル採取から分析までに要する作業が不要となり、またタッピングによりスラグあるいは粗銅を排出するタイプの炉では、タッピングサイクルを待たずに酸化度を既知とすることが可能である。そのため、早期の微調整による修正が可能である。また炉内の酸化度とスラグ中の酸素分圧と粗銅中の酸素分圧は高範囲で比例関係となるため、測定値に応じて定量的な修正操作が可能となる。これらの利点によって粗銅中の硫黄品位やスラグ中の銅品位を安定化させることが可能である。また、精製工程およびスラグ処理工程の負荷が少ないプロセスが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】検討試験の結果として得た溶体の酸素分圧とスラグ中銅品位、粗銅中硫黄品位の関係を示した図である。
【図１】
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