(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウインドボックスを有するバーナー本体に、製錬原料導入管、空気吹込管および精鉱シュートが組み込まれ、精鉱シュートが製錬原料導入管に接続され、ウインドボックス内で、空気吹込管が精鉱シュートの内側に延在し、前記精鉱シュートに製錬原料を供給する製錬原料導入管を少なくとも３本備え、前記製錬原料導入管が、精鉱シュートを中心とする円周上に等間隔で配置されることを特徴とする自溶製錬炉用精鉱バーナー。
【請求項２】
ウインドボックスを有するバーナー本体に、製錬原料導入管、酸素吹込管、空気吹込管および精鉱シュートが組み込まれ、精鉱シュートが製錬原料導入管に接続され、ウインドボックス内で、酸素吹込管、空気吹込管が精鉱シュートの内側に延在し、前記精鉱シュートに製錬原料を供給する製錬原料導入管を少なくとも３本備え、前記製錬原料導入管が、精鉱シュートを中心とする円周上に等間隔で配置されることを特徴とする自溶製錬炉用精鉱バーナー。
【請求項３】
ウインドボックスを有するバーナー本体に、重油バーナー、製錬原料導入管、酸素吹込管、空気吹込管および精鉱シュートが組み込まれ、精鉱シュートが製錬原料導入管に接続され、ウインドボックス内で、重油バーナー、酸素吹込管、空気吹込管が精鉱シュートの内側に延在し、前記精鉱シュートに製錬原料を供給する製錬原料導入管を少なくとも３本備え、前記製錬原料導入管が、精鉱シュートを中心とする円周上に等間隔で配置されることを特徴とする自溶製錬炉用精鉱バーナー。
【請求項４】
ウインドボックスを有するバーナー本体に、重油バーナー、製錬原料導入管、酸素吹込管および精鉱シュートが組み込まれ、精鉱シュートが製錬原料導入管に接続され、ウインドボックス内で、重油バーナー、酸素吹込管が精鉱シュートの内側に延在し、前記精鉱シュートに製錬原料を供給する製錬原料導入管を少なくとも３本備え、前記製錬原料導入管が、精鉱シュートを中心とする円周上に等間隔で配置されることを特徴とする自溶製錬炉用精鉱バーナー。
【請求項５】
前記製錬原料導入管が４本である請求項１から４のいずれかに記載の自溶製錬炉用精鉱バーナー。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、銅、ニッケル等の非鉄金属の硫化物の製錬に用いられる自溶製錬炉用精鉱バーナーに関する。
【０００２】
【従来の技術】
銅、ニッケル等の硫化精鉱を製錬原料とする非鉄金属製錬に用いられる製錬炉の一つである自溶製錬炉では、反応塔の上部に精鉱バーナーが設けられ、該精鉱バーナー内で、製錬原料を反応用気体中に均一に分散させる。そして、分散状態の製錬原料が、重油バーナーや反応塔耐火物の輻射熱等により着火され、反応塔内を落下しながら、製錬反応が行われる。
【０００３】
この製錬反応は、製錬原料が反応塔内を落下する間に完結することが重要であり、製錬反応が充分に完結しないと、煙灰の発生量の増大、生産効率の低下、操業の不安定、停止、ひいては炉命の減少等の影響が出る。
【０００４】
この製錬反応が充分に完結するためには、精鉱バーナーより継続して製錬原料が炉内に均一に分散され、反応用気体、すなわち空気あるいは酸素富化空気と充分に均一混合されることが重要である。最適な条件は、精鉱バーナーのサイズ、製錬原料の種類、処理量等により選択される。
【０００５】
図２に断面図を示した従来の精鉱バーナーの一例について、前記製錬反応を以下に説明する。
【０００６】
精鉱バーナーは、反応塔頂部１６の装入孔１７の上に設けられ、主としてバーナー本体１、重油バーナー２、精鉱シュート４および工業用酸素吹込管１１により構成される。バーナー本体１は、上部に反応用気体導入口５を、かつ下部に反応用気体出口を有し、該反応用気体出口に向かって逆円錐状になっている。なお、バーナー本体１は、機能的にウインドボックス６とバーナーコーン７に区別される。ウインドボックス６の反応用気体導入口５から入る反応用気体が、バーナーコーン７に向かって流れ、バーナーコーン７の反応用気体出口から反応塔の装入口１７に吹き込まれる。
【０００７】
重油バーナー２、工業用酸素吹込管１１および精鉱シュート４は、同心円状に、かつバーナーコーン７の反応用気体出口および装入孔１７に対し同軸的に、配置される。工業用酸素吹込管１１を通る酸素ガスは、着火用および分散用（後述）を兼ね、製錬原料分散用気体噴出口１２を下端に有する。すなわち、製錬原料が反応塔内に入って燃焼を開始するまでの時間を短縮するために、反応塔の装入口１７のところで、酸素ガスにより製錬原料の着火を早められ、分散により着火しやすくなる。
【０００８】
工業用酸素吹込管１１の先端開口部の周面に、分散コーン１０が取り付けられている。さらに、精鉱シュート４の外周側に、風速調整器９が設けられている。さらに、分散コーン１０の直上で、複数の製錬原料分散用工業用酸素ノズル１２が工業用酸素吹込管１１に設けられている。
【０００９】
製錬原料は、製錬原料導入管３から精鉱シュート４を経て落下し、バーナーコーン７内にある分散コーン１０によって分散され、さらに、分散用気体噴出口１２から噴出される酸素ガスにより円周方向に分散され、着火しつつ、反応用気体と混合される。
【００１０】
一方、反応用気体は、ウインドボックス６を経て風速調整器９により加速されてバーナーコーン７内に供給され、前述のように分散された製錬原料とバーナーコーン７内で混合され、反応塔内に吹き込まれる。なお、製錬原料や重油はバーナーコーン直下で炉内の温度により燃焼開始（着火）し、反応用気体や酸素ガスが燃焼（反応）の酸素源となる。
【００１１】
また、図３に断面図を示したタイプの異なる精鉱バーナーの一例についても、前記製錬反応を以下に説明する。
【００１２】
精鉱バーナーは、反応塔頂部１６の装入孔１７の上に設けられ、主としてバーナー本体１、精鉱シュート４、製錬原料分散用圧縮空気吹込管１３および工業用酸素吹込管１１により構成される。バーナー本体１は、上部に反応用気体導入口５を、かつ下部に反応用気体出口を有し、該反応用気体出口に向かって逆円錐状になっている。なお、バーナー本体１は、機能的にウインドボックス６とバーナーコーン７に区別される。ウインドボックス６の反応用気体導入口５から入る反応用気体が、バーナーコーン７に向かって流れ、バーナーコーン７の反応用気体出口から反応塔の装入口１７に吹き込まれる。
【００１３】
工業用酸素吹込管１１、製錬原料分散用圧縮空気吹込管１３および精鉱シュート４は、同心円状に、かつバーナーコーン７の反応用気体出口および装入孔１７に対し同軸的に、配置される。
【００１４】
分散用空気吹込管１３の先端の周面に、分散コーン１０が取り付けられる。さらに、製錬原料分散用圧縮空気噴出口１２が、分散用空気吹込管１３のコーン部下端周面に水平方向に配置されている。工業用酸素吹込管１１は、コーン部を貫通して、酸素ガスは直接炉内に吹き込まれる。当該酸素ガスは、製錬原料の燃焼開始（着火）を迅速化する。
【００１５】
製錬原料は、製錬原料導入管３から精鉱シュート４を経て落下し、バーナーコーン７の出口にある分散コーン１０によって分散され、さらに、前記圧縮空気噴出口１２から吹き出される圧縮空気により、反応塔円周方向に分散され、着火しつつ、反応用気体と混合される。
【００１６】
一方、反応用気体は、バーナーコーン７内に供給され、前述のように分散された製錬原料と反応塔内上部で混合される。なお、製錬原料は、反応塔上部で、炉内の温度により着火（燃焼開始）し、反応用気体、酸素ガス、分散用圧縮空気が燃焼（反応）の酸素源となる。
【００１７】
本例のように、重油バーナーを内包していない精鉱バーナーでは、反応塔炉頂の中心から円周上に対称的に等間隔で複数本の補助燃料バーナー（図示せず）が配列され、製錬原料の酸化反応熱の不足分の熱補償や、製錬原料の迅速な着火（燃焼開始）用に、燃料を燃焼させる。
【００１８】
非鉄金属硫化物の自溶製錬炉における製錬反応においては、反応塔内における反応の完結、煙灰発生率の低減が求められるため、精鉱バーナーによる製錬原料の均一な分散と、反応用気体との均一混合と、迅速な着火が重要である。このために、反応塔の装入孔において落下する製錬原料の流れを乱し、よりよい分散・混合を得るための分散コーンが設けられる。
【００１９】
しかし、分散コーンの機能は、分散コーンに円周方向で均一に供給される製錬原料を、分散コーンを中心として、円周方向で均一に放射線状に分散させることにある。従って、分散コーンに供給される製錬原料の量や密度に偏りがあれば、換言すれば、精鉱シュート内で該精鉱シュートの軸に垂直な断面で、製錬原料が均一に分布していなければ、分散コーンにて円周方向で均一な製錬原料の分散は得られず、反応用気体との混合も不均一になる。
【００２０】
この結果、反応用気体が過剰になり溶融過酸化物の発生量が偏在する方向、および反応用気体が不足し、酸化の不十分な製錬原料が偏在する方向が生じ、反応塔内の落下粒子相互の衝突・酸化還元反応によっても、良好な均一反応が得られない。つまり、沈殿池に溶融酸化された製錬原料が落下する時点で、非平衡Ｆｅ3Ｏ4や、逆に充分溶融していない製錬原料が存在する事態が発生する原因となる。
【００２１】
この点に関し、精鉱バーナーを複数本有する自溶製錬炉においては、製錬原料の不十分な分散、または製錬原料の不均一な分布の結果として、反応用気体（空気または酸素富化空気）との充分な均一混合が得られなくても、複数本有する精鉱バーナーの個々の製錬原料および反応用気体で構成される流束が相互干渉作用を及ぼし、反応塔を落下する間に比較的良好な反応状態が得られる。
【００２２】
しかしながら、精鉱バーナーを１本のみ有する自溶製錬炉においては、前述の流束間の相互干渉作用が得られず、また、精鉱バーナー１本当たりの反応用気体流量および製錬原料導入量が多いため、精鉱バーナー直下での製錬原料と反応用気体の均一混合が完成しなければ、反応塔内での滞留時間が減少して、良好な反応が得られなくなる。
【００２３】
近年、非鉄金属製錬の用に供する自溶製錬炉用精鉱バーナーは、操業管理、設備保全の容易さ、および性能の向上により、複数本から１本に移行している。
【００２４】
従って、１本の精鉱バーナーを具備する非鉄金属製錬用自溶製錬炉では、分散コーンに供給される製錬原料が均一であること、換言すれば精鉱シュート内で製錬原料が均一に分布していることが、非常に重要である。
【００２５】
設備を極力単純化し、メンテナンスも容易にするために、従来、製錬原料導入管は、通常１本、場合によっては、２本であった。製錬原料導入管を２本有する理由は、該製錬原料導入管に供給する製錬原料貯蔵庫切り出し設備、例えばスクリューコンベアーあるいはドラッグコンベアーが、２系列になっていることがあるためである。
【００２６】
製錬原料導入管が１本では、精鉱シュート内で製錬原料が偏在するのは明らかである。製錬原料導入管が２本の場合、対向させるのが一般的であるが、観察すると、導入された製錬原料は、精鉱シュート内で、内包する製錬原料着火用酸素吹込管または製錬原料分散用酸素または圧縮空気吹込管に衝突した後、これらの吹込管を中心に９０度方向を転じて、精鉱原料導入管に製錬原料の偏在する周方向部分が２箇所生じていた。
【００２７】
この製錬原料の偏在は、精鉱シュートを落下・通過中に整流され、あるいは製錬原料導入部に衝突板を具備したり、前記の吹込管の外周状にスパイラル案内羽を具備することで、若干は改善されるが、精鉱シュート出口、つまり分散コーン直上での製錬原料の不均一な偏りは残存する。
【００２８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、反応用気体との均一混合が可能で、反応塔内での充分な製錬反応を可能とする自溶製錬炉用精鉱バーナーを提供することである。
【００２９】
【課題を解決するための手段】
本発明が適用される自溶製錬炉用精鉱バーナーの一態様としては、ウインドボックスを有するバーナー本体に、製錬原料導入管、製錬原料分散用空気吹込管および精鉱シュートを組み込み、精鉱シュートが製錬原料導入管に接続され、ウインドボックス内で、製錬原料分散用空気吹込管が精鉱シュートの内側に延在している。
【００３０】
本発明が適用される自溶製錬炉用精鉱バーナーの異なる態様としては、ウインドボックスを有するバーナー本体に、製錬原料導入管、着火用酸素吹込管、製錬原料分散用空気吹込管および精鉱シュートを組み込み、精鉱シュートが製錬原料導入管に接続され、ウインドボックス内で、着火用酸素吹込管、製錬原料分散用空気吹込管が精鉱シュートの内側に延在している。
【００３１】
本発明が適用される自溶製錬炉用精鉱バーナーの異なる態様としては、ウインドボックスを有するバーナー本体に、重油バーナー、製錬原料導入管、着火用酸素吹込管、製錬原料分散用空気吹込管および精鉱シュートを組み込み、精鉱シュートが製錬原料導入管に接続され、ウインドボックス内で、重油バーナー、酸素吹込管、空気吹込管が精鉱シュートの内側に延在している。
【００３２】
ウインドボックスを有するバーナー本体に、重油バーナー、製錬原料導入管、着火用酸素吹込管および精鉱シュートが組み込まれ、精鉱シュートが製錬原料導入管に接続され、ウインドボックス内で、重油バーナー、着火用酸素吹込管が精鉱シュートの内側に延在している。
【００３３】
特に、本発明の自溶製錬炉用精鉱バーナーは、前記精鉱シュートに製錬原料を供給する製錬原料導入管を少なくとも３本備え、前記製錬原料導入管が、精鉱シュートを中心とする円周上に等間隔で配置される。
【００３４】
前記製錬原料導入管が４本であることが、好ましい。
【００３５】
【発明の実施の形態】
図１の平面図には、図２に対応して、重油バーナー２を中心にして、その周囲に同心に、着火用および製錬原料分散用酸素吹込管１１および精鉱シュート４を配置するか、あるいは図３に対応して、着火用酸素吹込管１１を中心にして、その周囲に同心円上に製錬原料分散用空気吹込管１３および精鉱シュート４を配置する精鉱バーナーの概略構成を示す。さらに、別の構成において、図３の着火用酸素吹込管１１を省略したり、他の空気吹込管に置き換えることもできる。
【００３６】
なお、空気吹込管内に送られる空気は、酸素濃度を富化するのがよい。
【００３７】
本発明は、製錬原料導入管を３本、好ましくは４本具備することで、精鉱シュート内に製錬原料を３方向または４方向から均一に導入し、かつ製錬原料相互の衝突で、精鉱シュート内の断面方向の均一分布性をさらに助長することができる。
【００３８】
前述の製錬原料供給設備の構成により、製錬原料導入管は３本以上とするが、３本より４本が均一な分配を得るためには好ましく、５本以上では精鉱バーナーの構成が複雑になる。
【００３９】
反応塔耐火物の反応の不均一、排ガスの流れや炉内鋳つきによる耐火物温度、換言すれば耐火物コーティング厚さの周方向の偏りも、製錬原料導入量を調整することで制御が容易になる。
【００４０】
（実施例１）
図１に平面図を示すように、重油バーナー２を中心に置いて、その周囲に同心円状に着火用酸素吹込管１１および精鉱シュート４を配置し（図２参照）、製錬原料精鉱導入管３を４本備えた自溶製錬炉用精鉱バーナーを用いて、製錬原料である銅精鉱を製錬する操業を長期間実施した。なお、反応用気体である酸素富化空気は、２方向より、すなわち、直径方向反対側にある２つの導入口５から導入した。ウインドボックス６等、残部の構成は図２に示す精鉱バーナーと同様にした。
【００４１】
操業結果を表１に示す。
【００４２】
（比較例）
図２に断面図を示すように、製錬原料精鉱導入管３を２本備えた自溶製錬炉用精鉱バーナーを用いて、製錬原料である銅精鉱を製錬する操業を長期間実施した。なお、反応用酸素富化空気は、図２に示すように、１方向より導入した。
【００４３】
操業結果を表１に示す。
【００４４】
【表１】
0003852388.tif 000002
【００４５】
表１に示すように、
１）反応用気体と製錬原料の均一混合により、製錬反応が均一に進行・終結できるようになったため、煙灰発生率が低減し、酸素利用率が向上している。
【００４６】
２）同上の理由で、▼カラミ▲中のＦｅ3Ｏ4品位、Ｃｕ品位が低減している。
【００４７】
３）▼カワ▲温度については、反応塔ガス温度を低下させながら目標▼カワ▲温度値１,２２５℃を維持できており、かつ標準偏差も低下している。
【００４８】
４）上記▼カワ▲品位および▼カワ▲温度は、分析値と測定値でフィードバック制御を行っているために、ほぼ目標値を維持できているが、標準偏差が低減した。
【００４９】
５）▼カラミ▲層と▼カワ▲層の界面に発生するＦｅ3Ｏ4に富んだ中間層の発生が抑制され、また、反応の悪化に伴う未溶解製錬原料の発生も皆無となった。
【００５０】
６）反応塔の円周方向の温度差が減少し、円周方向に均一に反応が進行していることが伺われる。
【００５１】
７）以上の効果により、必要酸素量が減少して製錬原料の増処理が可能になり、反応塔の補助重油量が減少し、さらには反応塔耐火物の寿命も延長された。
【００５２】
８）該自熔製錬炉の排ガスを冷却する廃熱ボイラーにおいても、飛散煙灰量が減少するだけでなく、未燃製錬原料の飛散が減少し、極めてハンドリング性の良好な煙灰が得られた。
【００５３】
【発明の効果】
本発明の自溶製錬炉用精鉱バーナーにより、製錬原料の均一な分散が得られ、反応用気体との均一混合が可能になり、反応塔内での充分な製錬反応が確保できた。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の自溶製錬炉用精鉱バーナーの構成を示す概略平面図で、重油バーナーを中心に配置する場合と、酸素吹込管を中心に配置する場合とを重ねて示す。
【図２】  本発明が適用される従来の自溶製錬炉用精鉱バーナーの構成を示す概略断面図である。
【図３】  本発明が適用される従来の自溶製錬炉用精鉱バーナーの異なる構成を示す概略断面図である。
【符号の説明】
１  バーナー本体
２  重油バーナー
３  製錬原料導入管
４  精鉱シュート
５  反応用気体（酸素富化空気）導入口
６  ウインドボックス
７  バーナーコーン
８  ベンチュリー絞り部
９  風速調整器
１０  分散コーン
１１  工業用酸素吹込管
１２  分散用気体（酸素または空気）噴出口
１３  製錬原料分散用酸素吹込管
１５  製錬原料分散用酸素吹込管の開口
１６  反応塔頂部
１７  装入孔
【図１】
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【図２】
0003852388.tif 000004
【図３】
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