特許 5958276 精鉱バーナー、自熔炉、並びにその自熔炉の操業方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5958276

(24)【登録日】2016年7月1日

(45)【発行日】2016年7月27日

(54)【発明の名称】精鉱バーナー、自熔炉、並びにその自熔炉の操業方法

(51)【国際特許分類】

   C22B 15/00 20060101AFI20160714BHJP

   C22B 23/02 20060101ALI20160714BHJP

【ＦＩ】

   C22B15/00 102

   C22B23/02

【請求項の数】6

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2012-236724(P2012-236724)

(22)【出願日】2012年10月26日

(65)【公開番号】特開2014-84522(P2014-84522A)

(43)【公開日】2014年5月12日

【審査請求日】2015年1月20日

(73)【特許権者】

【識別番号】000183303

【氏名又は名称】住友金属鉱山株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100067736

【弁理士】

【氏名又は名称】小池 晃

(74)【代理人】

【識別番号】100096677

【弁理士】

【氏名又は名称】伊賀 誠司

(74)【代理人】

【識別番号】100106781

【弁理士】

【氏名又は名称】藤井 稔也

(74)【代理人】

【識別番号】100113424

【弁理士】

【氏名又は名称】野口 信博

(74)【代理人】

【識別番号】100150898

【弁理士】

【氏名又は名称】祐成 篤哉

(72)【発明者】

【氏名】竹林 優

(72)【発明者】

【氏名】森 勝弘

【審査官】 祢屋 健太郎

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００２−２４１８５５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｃ２２Ｂ １５／００

Ｃ２２Ｂ ２３／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

自熔炉の反応塔の塔頂部に設けられる精鉱バーナーであって、
管状に形成され、上記反応塔内に製錬原料を導入する精鉱シュートと、
上記精鉱シュートの内部に同軸上に設けられ、上記反応塔内に補助燃料を導入する補助燃料バーナーと、
上記補助燃料バーナーを水平方向に位置調整する位置調整部と
を備え、
上記位置調整部は、上記精鉱シュートの外側に設けられた２以上の固定端と、上記精鉱シュートの製錬原料導入側の端部よりも上方となるように設けられた上記補助燃料バーナーにおける燃料導入側の端部と、上記固定端との間をそれぞれ接続する接続部材とを備えることを特徴とする精鉱バーナー。

【請求項2】

上記接続部材は、ワイヤー又はチェーンブロックであることを特徴とする請求項１記載の精鉱バーナー。

【請求項3】

上記固定端を鉛直方向に伸縮させることにより、上記接続部材と該固定端との接続位置の高さを調整可能となっていることを特徴とする請求項１又は２記載の精鉱バーナー。

【請求項4】

精鉱バーナーが反応塔の塔頂部に設けられた自熔炉であって、
上記精鉱バーナーは、
管状に形成され、上記反応塔内に製錬原料を導入する精鉱シュートと、
上記精鉱シュートの内部に同軸上に設けられ、上記反応塔内に補助燃料を導入する補助燃料バーナーと、
上記補助燃料バーナーを水平方向に位置調整する位置調整部と
を備え、
上記位置調整部は、上記精鉱シュートの外側に設けられた２以上の固定端と、上記精鉱シュートの製錬原料導入側の端部よりも上方となるように設けられた上記補助燃料バーナーにおける燃料導入側の端部と、上記固定端との間をそれぞれ接続する接続部材とを備えることを特徴とする自熔炉。

【請求項5】

精鉱バーナーが反応塔の塔頂部に設けられた自熔炉の操業方法であって、
上記精鉱バーナーは、
管状に形成され、上記反応塔内に製錬原料を導入する精鉱シュートと、
上記精鉱シュートの内部に同軸上に設けられ、上記反応塔内に補助燃料を導入する補助燃料バーナーと、
上記補助燃料バーナーを水平方向に位置調整する位置調整部とを備え、
上記自熔炉の反応塔側壁には、等間隔で複数の温度計が設けられており、該複数の温度計のうちの一の温度計の指示値が管理範囲を超えたときには、上記位置調整部により、上記補助燃料バーナーを水平方向に位置調整することを特徴とする自熔炉の操業方法。

【請求項6】

上記自熔炉の反応塔側壁に設けられた複数の温度計のうち一の温度計の指示値が管理範囲の上限値を上回ったときには、上記位置調整部により、その一の温度計が設けられた側とは反対側に、上記補助燃料バーナーを位置調整することを特徴とする請求項５記載の自熔炉の操業方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、精鉱バーナー、自熔炉、並びにその自熔炉の操業方法に関する。

【背景技術】

【0002】

銅、ニッケル等の非鉄金属の硫化精鉱を製錬原料とし、その製錬原料を溶解して製錬原料に含まれる有価金属を濃縮する製錬炉の一つに自熔炉が挙げられる。自熔炉では、乾燥した製錬原料（乾鉱）とともに補助燃料（反応用の酸素富化空気や重油等）を、精鉱バーナーを介して反応塔内に吹き込み、製錬反応を生じさせる。

【0003】

自熔炉における製錬反応は、塔頂部に精鉱バーナーが設置されている反応塔内で、製錬原料が酸化、溶解することによって完結する。反応塔内において酸化、溶解した製錬原料は、熔体となってセトラーに溜まる。

【0004】

このように、反応塔は、自熔炉において炉体に対する熱負荷が最も高い所となる。そのため、反応塔を構成する耐火物を延命させるために、炉体の鉄皮を直接水冷するシャワーケーシングや、耐火物の間に水冷銅板を挟みこむ、いわゆる水冷銅ジャケットの設置等、炉体を冷却するための様々な方法が開発されている。

【0005】

しかしながら、炉体を冷却しても耐火物の熔損を完全に抑制することはできず、定期的に耐火物の交換を実施する必要がある。また、冷却炉体を増加させるほど冷却水を供給する動力が増加するとともに、炉体を冷やすことによってエネルギーをロスさせることになる。また、水冷シャワーケーシングの破損や水冷銅ジャケットの熔損により、炉内への漏水が発生した場合は、水蒸気爆発や耐火物の変質や劣化といった問題が発生してしまうおそれがある。

【0006】

そこで、炉体の冷却だけに頼るのではなく、耐火物の炉内側に付着するコーチング層を健全な状態に形成させることで耐火物を保護することが重要となる。

【0007】

例えば特許文献１には、未反応の固体粒子をコーチング層に衝突させてコーチング層の厚さを増加させる方法が記載されている。しかしながら、熔融粒子がコーチング層に衝突すると、熔融粒子とコーチング層とが反応してコーチング層が薄くなってしまう。また、熔融粒子のコーチング層への衝突が進行すると、耐火物が熔損してしまう。したがって、コーチング層を形成させる技術は重要であるが、コーチング層を減少させない技術も同様に重要であり、その方法の開発が求められていた。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0008】

【特許文献1】特開平０７−５４０５８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

そこで、本発明は、このような実情に鑑みて提案されたものであり、反応塔側壁に形成されたコーチング層を減少させることなく、コーチング層を健全に保持することができる精鉱バーナー、及びその精鉱バーナーが備えられた自熔炉、並びにその自熔炉の操業方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0010】

本発明者らは、上記目的を達成するために、補助燃料バーナーを水平方向に位置調整することによって、反応塔内で形成される火炎の方向を制御でき、反応塔側壁に形成されているコーチング層を減少させることなく耐火物を保護できることを見出して、本発明を完成するに至った。

【0011】

すなわち、本発明に係る精鉱バーナーは、自熔炉の反応塔の塔頂部に設けられる精鉱バーナーであって、管状に形成され、上記反応塔内に製錬原料を導入する精鉱シュートと、上記精鉱シュートの内部に同軸上に設けられ、上記反応塔内に補助燃料を導入する補助燃料バーナーと、上記補助燃料バーナーを水平方向に位置調整する位置調整部とを備え、上記位置調整部は、上記精鉱シュートの外側に設けられた２以上の固定端と、上記精鉱シュートの製錬原料導入側の端部よりも上方となるように設けられた上記補助燃料バーナーにおける燃料導入側の端部と、上記固定端との間をそれぞれ接続する接続部材とを備えることを特徴とする。

【0013】

また、上記精鉱バーナーにおいて、上記接続部材は、例えばワイヤー又はチェーンブロックである。

【0014】

また、上記精鉱バーナーにおいて、上記固定端を鉛直方向に伸縮させることにより、上記接続部材と該固定端との接続位置の高さを調整可能としてもよい。

【0015】

また、本発明に係る自熔炉は、精鉱バーナーが反応塔の塔頂部に設けられた自熔炉であって、上記精鉱バーナーは、管状に形成され、上記反応塔内に製錬原料を導入する精鉱シュートと、上記精鉱シュートの内部に同軸上に設けられ、上記反応塔内に補助燃料を導入する補助燃料バーナーと、上記補助燃料バーナーを水平方向に位置調整する位置調整部とを備え、上記位置調整部は、上記精鉱シュートの外側に設けられた２以上の固定端と、上記精鉱シュートの製錬原料導入側の端部よりも上方となるように設けられた上記補助燃料バーナーにおける燃料導入側の端部と、上記固定端との間をそれぞれ接続する接続部材とを備えることを特徴とする。

【0016】

また、本発明に係る自熔炉の操業方法は、精鉱バーナーが反応塔の塔頂部に設けられた自熔炉の操業方法であって、上記精鉱バーナーは、管状に形成され、上記反応塔内に製錬原料を導入する精鉱シュートと、上記精鉱シュートの内部に同軸上に設けられ、上記反応塔内に補助燃料を導入する補助燃料バーナーと、上記補助燃料バーナーを水平方向に位置調整する位置調整部とを備え、上記自熔炉の反応塔側壁には、等間隔で複数の温度計が設けられており、該複数の温度計のうちの一の温度計の指示値が管理範囲を超えたときには、上記位置調整部により、上記補助燃料バーナーを水平方向に位置調整することを特徴とする。

【0017】

ここで、上記の自熔炉の操業方法においては、上記自熔炉の反応塔側壁に設けられた複数の温度計のうち一の温度計の指示値が管理範囲の上限値を上回ったときには、上記位置調整部により、その一の温度計が設けられた側とは反対側に、上記補助燃料バーナーを位置調整する。

【発明の効果】

【0018】

本発明によれば、補助燃料バーナーを水平方向に位置調整することによって、反応塔の内部に形成される火炎の方向を変化させることができるため、反応塔側壁に形成されたコーチング層を減少させることなく、コーチング層を健全に保持することができる。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】自熔炉に構成例を示す断面図である。

【図2】（Ａ）は精鉱バーナーの構成の一例を示す断面図であり、（Ｂ）はその精鉱バーナーを上部から見たときの平面図である。

【図3】図２（Ａ）中の破線部における拡大図である。

【図4】（Ａ）は反応塔内に形成される火炎の理想的な形状を示す図であり、（Ｂ）は理想的な形状から乖離した火炎の形状を示す図である。

【図5】（Ａ）は位置調整部によって補助燃料バーナーを水平方向に位置調整する前の精鉱バーナーの構成を示す断面図であり、（Ｂ）は位置調整部によって補助燃料バーナーを水平方向に位置調整する前の火炎の形状を示す図である。

【図6】（Ａ）は位置調整部によって補助燃料バーナーを水平方向に位置調整した後の精鉱バーナーの構成を示す断面図であり、（Ｂ）は位置調整部によって補助燃料バーナーを水平方向に位置調整した後の火炎の形状を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0020】

以下、本発明を適用した具体的な実施の形態（以下、「本実施の形態」という。）の一例について、図面を参照しながら以下の順序で詳細に説明する。
１．自熔炉
１−１．自熔炉の構成
１−２．精鉱バーナーにおける位置調整部の構成
２．自熔炉の操業方法
３．実施例

【0021】

≪１．自熔炉≫
＜１−１．自熔炉の構成＞
図１は、本実施の形態に係る自熔炉の構成の一例を示す断面図である。図１に示すように、自熔炉１は、反応塔２と、セトラー３とを備える。この自熔炉１では、例えば、２３００〜３５００ｔ／日の製錬原料（銅精鉱、コークス、フラックス等）を処理することができる。なお、セトラー３の端部には、排煙道４が接続されており、反応塔２内で発生する高温排ガスが、セトラー３及び排煙道４を通って排熱ボイラーで冷却される。

【0022】

（反応塔）
先ず、自熔炉１を構成する反応塔２は、その塔頂部に精鉱バーナー１０を備える。反応塔２では、精鉱バーナー１０を介して製錬原料１６と補助燃料２２と反応用気体１１とが供給され、製錬原料１６の可燃成分である硫黄と鉄とが反応用気体１１と反応して熔体となる精鉱反応が生じる。なお、反応用気体１１は、例えば、図示しない反応用気体供給部から供給され、空気、又は空気と酸素とを混合させた酸素富化空気を用いることができる。

【0023】

また、反応塔２の側壁には、後に詳述するように等間隔に複数の温度計が設けられ、側壁の温度をモニタリングすることが可能となっている。そして、その温度計を示す炉内からの放散熱量に基づいて、反応塔２内部の側壁に形成されるコーチング層の厚さを管理することができる。なお、反応塔２においては、自熔炉１の形状や操業負荷（熱負荷）によって反応塔２の側壁温度の変化が異なるため、自熔炉１の形状や大きさに応じて温度計の設置箇所や設置数を決定することが好ましい。

【0024】

ここで、図２（Ａ）に、反応塔２の塔頂部に備えられた精鉱バーナー１０の構成例の断面図を示し、図２（Ｂ）に、その精鉱バーナー１０を上部から見たときの平面図を示す。また、図３に、図２（Ａ）中の波線部における拡大図を示す。図２（Ａ）及び図３に示すように、精鉱バーナー１０は、精鉱シュート１２と、送風管１３と、バーナーコーン１４と、風速調整器１５とを備える。また、精鉱バーナー１０は、後で詳述するように、補助燃焼バーナー（気体又は液体燃料バーナー（ＯＦバーナー））１７を水平方向Ｈに位置調整する位置調整部１９を備える。

【0025】

精鉱シュート１２は、製錬原料導入側の端部１２Ａから製錬原料１６を導入し、製錬原料導出側の端部１２Ｂから製錬原料１６を反応塔２の内部に送り込むことができるよう管状に形成され、反応塔２に向かって鉛直方向に延びている。また、管状の精鉱シュート１２の内部には、補助燃料２２を反応塔２の内部に送り込む補助燃料バーナー１７が精鉱シュート１２と同軸に伸びている。

【0026】

補助燃料バーナー１７は、反応用気体１１を昇温させるための補助燃料２２を反応塔２内部に導入する。補助燃料２２としては、特に限定されないが、例えば、重油等の液体燃料や天然ガス等の気体燃料が用いられる。この補助燃料バーナー１７は、上述のように精鉱シュート１２の内部に同軸上に伸び、補助燃料導入側の端部１７Ａが精鉱シュート１２の製錬原料導入側の端部１２Ａよりも上方となるように設けられている。また、補助燃料バーナー１７は、その補助燃料導入側の端部１７Ａが位置調整部１９に接続され、補助燃料バーナー１７を水平方向Ｈに位置調整することが可能となっている。

【0027】

補助燃料バーナー１７における補助燃料導入側の端部１７Ｂには、分散コーン１８が設けられている。分散コーン１８は、精鉱シュート１２から送り出された製錬原料１６を衝突させるようにし、その製錬原料１６を分散させて反応用気体１１や補助燃料２２と接触し易くして、いわゆるヒープ（未熔解物の塊）の発生を防止する。

【0028】

送風管１３は、精鉱シュート１２を包囲（内包）する状態で設けられた管状構造体であり、管内の所定位置から下方に向かって縮径している。送風管１３は、反応用気体１１を反応塔２内部に導入する。

【0029】

バーナーコーン１４は、管状構造体であり、上端部が送風管１３において最も縮径している下端部に接続され、その上端部の位置がほぼ精鉱シュート１２の製錬原料導出側の端部１２Ｂの位置に相当する。したがって、バーナーコーン１４では、精鉱シュート１２から導出された製錬原料１６と送風管１３から導出された反応用気体１１とを、反応塔２内部に送り込むことができるようになっている。

【0030】

風速調整器１５は、精鉱シュート１２と送風管１３との間であって、精鉱シュート１２の外周を被覆するように設けられている。風速調整器１５は、精鉱シュート１２の端部１２Ｂ付近が厚くなるように被覆し、精鉱シュート１２と送風管１３とで形成される反応用気体１１の流路の幅を所定の大きさに調整できる形状となっている。反応用気体１１の流路幅の調整は、風速調整器１５が被覆されるように設けられた精鉱シュート１２がその軸方向に可動することによって行われる。これにより、反応用気体１１の流速を所定の速度に調整可能となっている。

【0031】

（セトラー）
次に、自熔炉１を構成するセトラー３は、反応塔２の下部に一端が接続され、側面にスラグホール５及びマットホール６が設けられている。セトラー３は、保持容器として機能し、反応塔２内において熔解した製錬原料１６を、その比重差によってスラグ（カラミ）７とマット（カワ）８とに分離し、スラグ７の層とマット８の層とを形成させる。そして、セトラー３では、スラグホール５を介して内部で分離したスラグ７を排出し、錬カン炉９に導入する。また、セトラー３では、製錬プロセスの次工程における転炉のバッチプロセスでの要求に応じて、マットホール６を介して分離したマット８を適宜抜き出す。

【0032】

なお、錬カン炉９では、例えば桶を介してスラグホール５から抜き出されたスラグ７が流入される。錬カン炉９では、流入したスラグ７を加熱しながら、スラグ７中に懸濁するマット８を比重差によってセトリングして、スラグ７とマット８とを分離する。分離したマット８は、炉底に沈殿した後、マットホールから錬カン炉９の外に設けられたレードル等を介して転炉に導出される。

【0033】

＜１−２．精鉱バーナーにおける位置調整部の構成＞
続いて、上述した反応塔２の塔頂部に設けられた精鉱バーナー１０が備える位置調整部１９について、より詳細に説明する。

【0034】

上述したように、精鉱バーナー１０は、精鉱バーナー１０の内部に同軸上に設けられた補助燃料バーナー１７を水平方向Ｈに位置調整する位置調整部１９を備える。

【0035】

位置調整部１９は、２以上の固定端２０と、それぞれの固定端２０と補助燃料バーナーとを接続する接続部材２１とで構成されている。位置調整部１９は、精鉱シュート１２の製錬原料導入側の端部１２Ａよりも上方となるように設けられた補助燃料バーナー１７における補助燃料導入側の端部１７Ａと、精鉱シュート１２の外側に設けられた２以上の固定端２０との間を、接続部材２１で接続する。

【0036】

位置調整部１９では、このように端部１７Ａと固定端２０とを接続部材２１で接続し、その接続部材２１を引っ張る調整又は緩める調整を行うことで、接続部材２１が接続された端部１７Ａを介して補助燃料バーナー１７の水平方向Ｈへの位置調整を可能とする。これにより、補助燃料バーナー１７の補助燃料導入側の端部１７Ｂの位置を変化させることができ、製錬原料１６及び補助燃料２２の反応塔２内への導出位置を変えることができる。

【0037】

固定端２０は、補助燃料バーナー１７の端部１７Ａを接続する接続部材２１の一端を固定するための冶具であり、精鉱バーナー１０の上部であって精鉱シュート１２の外側の所定位置に複数設けられている。例えば、図２（Ｂ）に示すように、４つの固定端２０を精鉱シュート１２の外円周上に等間隔に設ける。

【0038】

接続部材２１は、固定端２０と同数備えられており、固定端２０と補助燃料バーナー１７の補助燃料導入側の端部１７Ａとを間を接続するものであり、この接続部材２１を引っ張る又は緩めることによって補助燃料バーナー１７の位置の調整を可能にする。具体的には、例えばワイヤーやチェーンブロック等からなる。接続部材２１は、複数の固定端２０のぞれぞれの所定の位置に係合されており、補助燃料バーナー１７の位置調整に際しては、ある所定の固定端２０に係合された接続部材２１を取り外し、手動操業で又は装置を用いた自動操業で、その接続部材２１を引っ張る調整又は緩める調整を行う。なお、接続部材２１は、補助燃料バーナー１７の端部１７Ａに対しては固定係合されている。

【0039】

このように、精鉱バーナー１０は位置調整部１９を備えており、この位置調整部１９によって補助燃料バーナー１７の水平方向Ｈへの位置調整を行うことで、補助燃料バーナー１７の端部１７Ｂの位置を変化させ、反応塔２内部にて形成される火炎の方向を変化させることができる。

【0040】

このことから、例えば精鉱バーナー１０のバーナーコーン１４に居付き（製錬原料の付着物）が生じ、その居付きが物理的な障害となって形成された火炎の方向が変化した場合でも、位置調整部１９によって補助燃料バーナー１７の位置調整を行うことでその火炎方向を調整することができる。これにより、反応塔２の側壁に形成されたコーチング層を過度に熔解してしまうといった不具合を防止することができ、コーチング層を適した厚みに保持して反応塔２の側壁を構成する耐火物に対して損傷が生じることを防止し、炉体の寿命を大幅に延ばすことができる。

【0041】

また、このような調整を、上述した位置調整部１９を構成するだけで行うことができ、自熔炉１自体に対して大きな設備改造等を行うことを要しない。

【0042】

なお、固定端２０は、精鉱シュート１２の軸に沿った鉛直方向に伸縮可能としてもよい。すなわち、固定端２０自体を伸縮可能として、固定端２０に固定された接続部材２１の鉛直方向における固定位置を調整できるようにしてもよい。これにより、例えば複数の固定端２０のうちの一つを鉛直方向に伸ばすことで（又は縮めることで）、補助燃料バーナー１７における補助燃料導入側の端部１７Ａが傾き、補助燃料バーナー１７の軸を傾けることが可能となり、反応塔２内部に形成される火炎の方向をより細かく変化させることが可能となる。

【0043】

≪２．自熔炉の操業方法≫
次に、自熔炉１の操業方法の一例について説明する。自熔炉１においては、図１及び図３に示すように、例えば銅精鉱とフラックス（硅石）との混合物である製錬原料１６が、反応用気体１１とともに、反応塔２の塔頂部に設けられた精鉱バーナー１０から反応塔２の内部に導入される。導入された製錬原料１６は、反応塔２の炉壁の輻射熱や補助燃料２２の熱等によって昇温されて、反応用気体１１と反応して熔体となり、セトラー３内に溜められる。また、製錬原料１６中の精鉱の粒子は、反応用気体１１と反応し、その反応熱によって粒子が溶融して高温の熔融粒子となる。この熔融粒子は、反応塔２の側壁に形成されたコーチング層に衝突すると、そのコーチング層との間で製錬反応が進行し、コーチング層が熔解することになる。

【0044】

より具体的には、図３に示すように、精鉱バーナー１０の精鉱シュート１２から製錬原料１６が投入されると、その精鉱シュート１２内部における補助燃料バーナー１７との間の空間を落下し、送風管１３から導入された反応用気体１１と、バーナーコーン１４内の空間部１４Ａで混合される。混合された製錬原料１６と反応用気体１１は、補助燃料バーナー１７の最下端部に設けられた分散コーン１８に衝突して分散し、反応塔２内に均一に投入されて反応することになる。このとき、製錬原料１６は硫化物であるため、高温の炉内で反応用気体１１中の酸素と反応することによって酸化されて、反応塔２内で火炎を形成する。

【0045】

ところで、上述のように精鉱バーナー１０においては、バーナーコーン１４の空間部１４Ａより下方の位置から製錬原料１６と反応用気体１１とが混合して反応が開始される。そのため、図３に示すように、バーナーコーン１４の下部に、酸化及び熔解を始めた製錬原料１６が付着した付着物である居付き２３が発生する場合がある。

【0046】

図４に、反応塔２内で形成される火炎の方向について説明するための模式図を示す。一般的に、製錬原料１６と反応用気体１１とが反応して反応塔２内で火炎２４が形成されると、図４（Ａ）に示すように、精鉱バーナー１０の端部から出た火炎は反応塔２内で均一に広がるように形成される。このように反応塔２内で火炎２４が均一に広がるような方向に形成されるのが、火炎方向として理想的な状態であり、火炎２４に含まれる熔融粒子が反応塔２の側壁に対して直接的に接触しない。

【0047】

これに対して、図４（Ｂ）に示すように、バーナーコーン１４の下部に居付き２３が発生すると、その居付き２３が物理的な障害となって、反応塔２内で形成される火炎２４の方向が変化し（偏った方向の火炎を「火炎２４Ａ」とする）、火炎２４Ａの内部に存在する熔融粒子が反応塔２の側壁に局部的に激しく衝突するようになる。すると、熔融粒子が衝突した側壁部分に形成されているコーチング層が急速に熔解され、コーチング層の厚みが減少して適切なコーチング層の状態を維持できなくなる。このようにコーチング層が過度に減少すると、炉内の熱によって側壁を構成する耐火物の熔損や、その耐火物の周囲に覆った水冷銅ジャケットや水冷シャワーケーシングの熔損による冷却水の漏水が発生してしまうおそれがある。

【0048】

ここで、一般的に、反応塔２の側壁に形成されたコーチング層の厚さを監視するために、その側壁を構成する耐火物に温度計を設置してモニタリングする。すなわち、反応塔２内部の熱は、放散熱量として側壁を構成する耐物層に伝わるが、このとき、コーチング層が減少すると反応塔２内部の熱が外部に伝わり易くなり、設置した温度計が示す温度（指示値）が高くなる。一方で、コーチング層が過度な厚みをもって形成されると、反応塔２内部の熱が外部に伝わり難くなり、温度計が示す温度（指示値）が低くなる。

【0049】

なお、反応塔２の側壁に形成された何れの箇所のコーチング層の厚みに関しても正確に判断できるようにするために、温度計は、反応塔２の外周囲の側壁を構成する耐火物に対して等間隔に複数個設けることが好ましい。

【0050】

このように、反応塔２の側壁を構成する耐火物に温度計の指示値をモニタリングすることによって、温度計の指示値が所定の温度範囲を超えた場合には、コーチング層の減少が生じていると判断することができる。そして、このコーチング層の減少は、熔融粒子が過度に衝突していることを意味しており、その原因として反応塔２内部で形成された火炎２４の方向が理想的な状態から乖離した状態、すなわち、図４（Ｂ）に示すような状態（火炎２４Ａ）になっていることが考えられる。

【0051】

そこで、本実施の形態に係る自熔炉の操業方法においては、自熔炉１の反応塔２の側壁に等間隔で設けられた複数の温度計のうちの一の温度計の指示値が管理範囲の上限値を超えたときに、精鉱バーナー１０に設けられた位置調整部１９によって、その一の温度計が設けられた側壁とは反対側の側壁の方向へ、補助燃料バーナー１７の位置を水平移動させる。

【0052】

例えば、図５（Ａ）に示すように、精鉱バーナー１０において補助燃料バーナー１７を正位置に設けたときに、製錬操業を重ねることによって、バーナーコーン１４の下部に居付き２３が生じることがある。なお、正位置とは、精鉱シュート１２の水平断面における略中心位置を通るようにその精鉱シュート１２と同軸に設けた位置をいう。

【0053】

このような居付き２３が発生すると、図５（Ｂ）に示すように、その居付き２３が物理的な障害となり、精鉱バーナー１０内で原料が混合されて反応塔２内で形成される火炎２４の方向が偏った方向となって（偏った方向の火炎を「火炎２４Ａ」とする）、理想的な火炎の状態とは著しく乖離する。このようにして理想的な状態から乖離した火炎方向になると、火炎２４Ａ内部に存在する熔融粒子が反応塔２の側壁に局部的に激しく衝突し、その局部及びその付近に形成されているコーチング層を熔解させる。すると、コーチング層の減少によって反応塔２内の熱が外部に伝わり易くなり、高い放散熱量の発生に伴ってその局部付近の側壁を構成する耐火物に設けた温度計の指示値が高くなり管理範囲の上限値を超える。

【0054】

このとき、本実施の形態においては、その指示値が管理範囲の上限値を超えるほどに高くなった温度計が設けられた側とは反対側に、補助燃料バーナー１７を水平移動させるように調整する。具体的には、図６（Ａ）に示すように、精鉱バーナー１０に設けた位置調整部１９により、その位置調整部１９の接続部材２１Ａを引っ張り、一方で補助燃料バーナー１７を介して反対側に接続させた接続部材２１Ｂを適宜緩めて、補助燃料バーナー１７を図中のＨ１方向に水平移動させる。

【0055】

すると、図６（Ｂ）に示すように、分散コーン１８によって拡散されている製錬原料１６と反応用気体１１との混合体の流れが変化する。具体的には、補助燃料バーナー１７を水平移動させた方向Ｈ１とは反対側においては混合体の流れが鉛直方向に変化し、方向Ｈ１の側においては混合体の流れがそのＨ１方向に変化する。そしてその結果、反応塔２内で形成される火炎２４は、補助燃料バーナー１７を水平移動させる前の状態よりも水平移動させたＨ１の方向に変化し、火炎方向としては理想的な状態の火炎（図中においては「火炎２４Ｂ」とする）となる。

【0056】

これにより、図５（Ｂ）に示したような火炎方向が偏ることによる熔融粒子のコーチング層に対する衝突とそれに伴うコーチング層の減少を緩和することができ、コーチング層の健全に保持することができる。

【0057】

したがって、このことから、長期間に亘って自熔炉１を構成する耐火物を保護できるとともに、側壁からの冷却水の漏洩を防ぎ、水蒸気爆発や耐火物の損傷を防止することができる。

【0058】

なお、自熔炉１の操業方法において、複数の温度計が管理範囲を超えた指示値を示した場合には、例えばその中の最も高い温度を指示した温度計を基準として、その温度計が設けられた側とは反対側に補助燃料バーナーを移動させるようにすればよい。

【0059】

また、その温度の管理範囲としては、特に限定されるものではなく、反応塔２の大きさや製錬原料の種類に伴う反応温度、所望とするコーチング層の厚み、操業時間等を考慮して適切な管理温度範囲を設定すればよい。

【0060】

また、上述したような管理範囲の上限値を超えた場合に限らず、管理範囲の下限値を下回った場合においても、位置調整部１９によって補助燃料バーナー１７の水平方向に位置調整してもよい。具体的には、管理範囲の下限値を下回る場合とは、反応塔２の側壁に形成されているコーチング層が過剰に厚くなっていることを意味する。したがって、一の温度計が管理範囲の下限値を下回る温度を指示した場合には、指示値を示した温度計を基準として、その温度計が設けられた側に補助燃料バーナー１７を水平移動させる。すると、形成される火炎が全体的に水平移動させた方向にシフトするようになり、厚くなったコーチング層に対して火炎内の熔融粒子を意図的に衝突させることができる。これによって、コーチング層を意図的に熔解させることができ、コーチング層の厚みを制御することができる。

【実施例】

【0061】

≪３．実施例≫
以下に本発明についての実施例を説明するが、本発明は下記の実施例に限定されるものではない。

【0062】

本実施例では、管状に形成されて反応塔内に製錬原料を導入する精鉱シュートと、その精鉱シュートの内部に同軸上に設けられ反応塔内に補助燃料を導入する補助燃料バーナーと、補助燃料バーナーを水平方向に位置調整する位置調整部とを有する精鉱バーナーが反応塔の塔頂部に備えられた自熔炉を用いた。

【0063】

また、その自熔炉においては、反応塔の側壁を構成する耐火物の外側表面に、８方向８段の計６４個の温度計を等間隔に設置し、これらの温度計の指示値をモニタリングし、その指示値に基づいて位置調整部により補助燃料バーナーを水平方向に位置調整させる操業を行った。

【0064】

精鉱バーナーの位置調整部によって補助燃料バーナーを水平方向に位置調整させる前の温度計の総平均温度は、表１の「参照」に示すように１５０℃であった。また、その標準偏差は３０℃であった。

【0065】

続いて、温度計の指示値をモニタリングし、所定の温度の範囲を超えた場合に、その上昇した温度を指示した温度計、すなわち温度が高くなった側壁とは正反対の方向に補助燃料バーナーを水平移動させる操業を行ったところ、計６４個の温度形の総平均温度は１１０℃となり、位置調整の前と比べて３０℃も温度が低くなった。また、その標準偏差も１０℃となり、反応塔全体での温度のばらつきは大幅に少なくなった。

【0066】

このように、補助燃料バーナーを水平方向に位置調整することによって、反応塔側壁の総平均温度を低くすることができ、またその温度のばらつきも抑えることができた。このことは、補助燃料バーナーを水平方向に位置調整可能とすることによって、反応塔の内部で形成される火炎の方向を変化させることができ、反応塔の側壁に形成されたコーチング層を減少させることなく、そのコーチンング層を適した状態に維持できたためであると考えられる。

【0067】

【表1】

【産業上の利用可能性】

【0068】

本発明に係る精鉱バーナーは、銅、ニッケル等の非鉄金属硫化物の製錬に用いられる自熔炉に好適に用いることができ、自熔炉本体等の大きな設備の改良等を行うことなく、炉体寿命を大幅に延長させることができ、効果的かつ効率的な製錬操業を可能にする。

【0069】

１ 自熔炉、２ 反応塔、３ セトラー、４ 排煙道、５ スラグホール、６ マットホール、７ スラグ、８ マット、９ 錬カン炉、１０ 精鉱バーナー、１１ 反応用気体、１２ 精鉱シュート、１３ 送風管、１４ バーナーコーン、１５ 風速調整器、１６ 製錬原料、１７ 補助燃料バーナー、１８ 分散コーン、１９ 位置調整部、２０ 固定端、２１ 接続部材、２２ 補助燃料、２３ 居付き、２４ 火炎

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】