(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
錬銅炉に供給されるカワ品位を通常操業の５５〜６５％から６７％〜６９％に上げ、錬銅炉の造カン期に一般廃棄物或いは、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粒を添加することにより、スラグ中のＣｕ含有率を上昇させることなく、錬銅炉の生産能力を３．９％以上向上させることを特徴とする錬銅炉の操業方法。
【請求項２】
固体の銑鉄粒の粒径が３〜５０ｍｍφである請求項１記載の錬銅炉の操業方法。
【請求項３】
固体の銑鉄粒のＣｕ品位が２０％以下である請求項１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溶錬炉において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】
ＰＳ転炉では、まず銅品位５０％〜６６％、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、造カン期を行う。造カン期終了後、生成したスラグは炉外に排出されるが、この時、スラグ温度は流動性が十分に得られる１３００℃〜１３３０℃であることが必要である。１１５０〜１１８０℃から１３００〜１３３０℃への温度上昇の熱源として、主に、カワ中の溶融状態のＦｅＳの酸化反応熱が利用される。
【０００４】
生成したスラグを炉外へ排出した後、Ｃｕ２Ｓを主体とする白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。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
錬銅炉に供給されるカワの銅品位は高い方が、錬銅炉の生産能力は向上する。しかし、カワの銅品位を高めるとカワ中のＦｅＳが減少し、造カン期において、ＦｅＳの酸化反応熱だけではスラグの流動性が十分に得られる１３００〜１３３０℃まで上昇できず、不足する熱量をＣｕ２Ｓの酸化反応熱で補うこととなる。
【０００６】
本来、Ｃｕ2Ｓの酸化反応は造銅期に起こすべき反応であり、造カン期にＣｕ２Ｓの酸化反応が多量に起こると、スラグ中にメタルCuが増加し、スラグ中のＣｕ含有率は飛躍的に増大する。
本発明は、スラグ中のＣｕ含有率を上げることなく、錬銅炉に供給されるカワの銅品位を高め、錬銅炉の生産能力を向上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。
【０００７】：
【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品位を通常操業の５５〜６５％から６７％〜６９％に上げ、錬銅炉の造カン期に一般廃棄物或いは、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粒を添加することにより、スラグ中のＣｕ含有率を上昇させることなく、錬銅炉の生産能力を３．９％以上向上させる錬銅炉の操業方法。
【０００８】
（２）固体の銑鉄粒の粒径が３〜５０ｍｍφである前記（1）の錬銅炉の操業方法。
（３）固体の銑鉄粒のＣｕ品位が２０％以下である前記（1）の錬銅炉の操業方法。
【０００９】
（４）上記（１）記載の固体の銑鉄粒が一般廃棄物或いは、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上記（１）〜（３）記載の錬銅炉の操業方法。
【００１０】
以下、本発明の構成を詳しく説明する。
転炉反応は、炉内に供給される空気あるいは酸素富化空気中の酸素量により律速される。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２８％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。
【００１１】
一方、固体の銑鉄粒、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、組成がFe８０％、C ４％、Si ４％、Cu ４％の銑鉄粒の、送風酸素濃度２８％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。
【００１２】
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、錬銅炉に供給されるカワ中のFeSの減少、すなわち、カワ中の銅品位の上昇が可能となる。
【００１３】
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、銑鉄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、銑鉄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。
【００１４】
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２０％以上、銑鉄分が８０％以下となると、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。
【００１５】
【作用】
本発明により、錬銅炉に供給されるカワの銅品位を上げ、固体の銑鉄粒を添加することにより、スラグ性状を悪化させることなく、PS転炉の生産能力を高めることができる。
【００１６】
【実施例】
実施例（１）
PS転炉操業では造カン期は第一、第二に分けられており、例えば第一造カン期にカワ品位６５％のカワを１６０ｔを処理している。カワをCu2SとFeSの混合物と単純化すると、このカワの内訳は
カワ量１６０ｔ Cu2S １３０．２ｔ FeS ２９．８ｔ
（Cu ６５％ Cu量 １０４．０ｔ）
となる。
【００１７】
このカワを送風空気量５８０Nm3/minと酸素濃度９０％の酸素 ７０Nm3/minを混合した酸素濃度２８．３％の送風６５０Nm3/minで吹錬した場合、カラミ温度の上昇は表１の通りで、送風時間４０分でカラミが良好な流動性となる１３１０℃に達した。（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。）スラグ中Ｃｕ品位は７．２％であった。
【００１８】
【表１】
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【００１９】
カワ品位６７％のカワ１６０ｔの吹錬時に、銑鉄粒３．２ｔを投入した実施例を示す。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Fe８２％、C３．８％、Si４．６％、Cu４．２％であった。このカワの内訳は、
カワ量１６０ｔ Cu2S １３４．２ｔ FeS ２５．８ｔ
（Cu６７％ Cu量 １０７．２ｔ）
となり、造カン期の主要な発熱源であるFeSは、カワ品位６５％での２９．８ｔから２５．８ｔへ４．０ｔ減少している。FeS減少分の熱量を、酸素1Ｎｍ3あたりの有効熱量が大きい固体銑鉄粒で補充すると、銑鉄粒３．２ｔが必要である。
【００２０】
送風開始１８〜２０分に銑鉄粒３．２ｔを投入し、カワ品位６５％と同じ、送風空気量５８０Nm3/minと酸素濃度９０％の酸素 ７０Nm3/minを混合した酸素濃度２８．３％の送風６５０Nm3/minで吹錬した場合、カラミ温度の上昇は表２の通りである。カラミが良好な流動性となる１３１０℃に達する送風時間は、カワ品位６５％の場合の４０分に対して、本実施例では３６分に短縮した。スラグ中Ｃｕ品位は６．９％であった。
【００２１】
【表２】
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【００２２】
カワ品位の６５％から６７％へのアップと造カン時間短縮の効果により、PS転炉能力は３．９％のアップとなる。
【００２３】
実施例（２）
カワ品位６８％のカワ１６０ｔの吹錬時に、銑鉄粒４．８ｔを投入した実施例を示す。
このカワの内訳は、
カワ量１６０ｔ Cu2S １３６．２ｔ FeS ２３．８ｔ
（Cu６８％ Cu量 １０８．８ｔ）
となり、造カン期の主要な発熱源であるFeSは、カワ品位６５％での２９．８ｔから２３．８ｔへ６．０ｔ減少している。FeS減少分の熱量を、酸素1Ｎｍ3あたりの有効熱量が大きい固体銑鉄粒で補充すると、銑鉄粒４．８ｔが必要である。
【００２４】
送風開始１８〜２０分に銑鉄粒４．８ｔを投入し、カワ品位６５％と同じ、送風空気量５８０Nm3/minと酸素濃度９０％の酸素 ７０Nm3/minを混合した酸素濃度２８．３％の送風６５０Nm3/minで吹錬した場合、カラミ温度の上昇は表３の通りである。カラミが良好な流動性となる１３１０℃に達する送風時間は、カワ品位６５％の場合の４０分に対して、本実施例では３４分に短縮した。スラグ中Ｃｕ品位は７．１％であった。
【００２５】
【表３】
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【００２６】
カワ品位の６５％から６８％へのアップと造カン時間短縮の効果により、PS転炉能力は６．０％のアップとなる。
【００２７】
実施例（３）
カワ品位６９％のカワ１６０ｔの吹錬時に、銑鉄粒６．４ｔを投入した実施例を示す。
このカワの内訳は、
カワ量１６０ｔ Cu2S １３８．２ｔ FeS ２１．８ｔ
（Cu６９％ Cu量 １１０．４ｔ）
となり、造カン期の主要な発熱源であるFeSは、カワ品位６５％での２９．８ｔから２１．８ｔへ８．０ｔ減少している。FeS減少分の熱量を、酸素1Ｎｍ3あたりの有効熱量が大きい固体銑鉄粒で補充すると、銑鉄粒６．４ｔが必要である。
【００２８】
送風開始１７〜２０分に銑鉄粒６．４ｔを投入し、カワ品位６５％と同じ、送風空気量５８０Nm3/minと酸素濃度９０％の酸素 ７０Nm3/minを混合した酸素濃度２８．３％の送風６５０Nm3/minで吹錬した場合、カラミ温度の上昇は表４の通りである。カラミが良好な流動性となる１３１０℃に達する送風時間は、カワ品位６５％の場合の４０分に対して、本実施例では３２分に短縮した。スラグ中Ｃｕ品位は７．２％であった。
【００２９】
【表４】
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【００３０】
カワ品位の６５％から６９％へのアップと造カン時間短縮の効果により、PS転炉能力は７．８％のアップとなる。
【００３１】
【発明の効果】
以上の結果から、ＰＳ転炉に供給されるカワ品位を６５％から６８％にアップした場合、減少する溶融状態のＦｅＳの有効熱量を、酸素Ｎｍ３当たりの有効熱量が大きい固体の銑鉄粒で補うことにより、スラグ中Ｃｕ含有率を悪化させることなく、ＰＳ転炉の生産能力を６．０％アップすることが可能となる。