特開 2023-149666 乾燥炉の排ガスドラフトの制御方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023149666

(43)【公開日】2023-10-13

(54)【発明の名称】乾燥炉の排ガスドラフトの制御方法

(51)【国際特許分類】

   C22B 5/02 20060101AFI20231005BHJP

   F27D 17/00 20060101ALI20231005BHJP

   C22B 15/00 20060101ALI20231005BHJP

【ＦＩ】

C22B5/02

F27D17/00 104A

C22B15/00 102

【審査請求】未請求

【請求項の数】3

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022058347

(22)【出願日】2022-03-31

(71)【出願人】

【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】100136825

【弁理士】

【氏名又は名称】辻川 典範

(74)【代理人】

【識別番号】100095407

【弁理士】

【氏名又は名称】木村 満

(72)【発明者】

【氏名】荻本 紘史

【テーマコード（参考）】

4K001

4K056

【Ｆターム（参考）】

4K001BA03

4K001DA03

4K001GA04

4K001GA07

4K001GA19

4K056AA02

4K056CA04

4K056DB00

(57)【要約】

【課題】 乾燥炉の炉内圧力を安定させたまま、錬かん炉内の高温の気体を乾燥用熱風として有効に利用可能な乾燥炉の排ガスドラフトの制御方法を提供する。
【解決手段】 乾燥炉２において熱風により乾燥処理した硫化精鉱を空気又は酸素富化空気と共に自熔炉４内に吹き込んで酸化燃焼させることで熔融状態のマット層及びスラグ層を生成した後、自熔炉４のスラグ層を錬かん炉５に移送して通電加熱することで該スラグ層に含まれるマットを分離させる製錬設備において、錬かん炉５から排出される錬かん炉排ガスを上記熱風として利用するときは乾燥炉５の排ガスドラフトを制御するダンパー２５の開度を敏速に作動させ、錬かん炉５から排出される錬かん炉排ガスを上記熱風として利用しないときはダンパー２５の開度を緩慢に作動させる。
【選択図】 図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

乾燥炉において熱風により乾燥処理した硫化精鉱を空気又は酸素富化空気と共に自熔炉内に吹き込んで酸化燃焼させることで熔融状態のマット層及びスラグ層を生成した後、前記自熔炉のスラグ層を錬かん炉に移送して通電加熱することで該スラグ層に含まれるマットを分離させる製錬設備において、前記錬かん炉から排出される錬かん炉排ガスを前記熱風として利用するときは前記乾燥炉の排ガスドラフトを制御するダンパーの開度を敏速に作動させ、前記錬かん炉から排出される錬かん炉排ガスを前記熱風として利用しないときは前記ダンパーの開度を緩慢に作動させることを特徴とする乾燥炉の排ガスドラフトの制御方法。

【請求項2】

前記自熔炉のマット層が前記錬かん炉に流入する場合を除いて前記錬かん炉排ガスを前記熱風として利用することを特徴とする、請求項１に記載の乾燥炉の排ガスドラフトの制御方法。

【請求項3】

前記乾燥炉排ガスのＳＯ_Ｘ濃度が所定の閾値を超えたときに前記自熔炉のマット層が前記錬かん炉に流入したものとして扱うことを特徴とする、請求項２に記載の乾燥炉の排ガスドラフトの制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、湿潤原料を乾燥処理する乾燥炉における排ガスドラフトの制御方法に関し、特に乾式の非鉄金属製錬の原料に用いる硫化精鉱を乾燥処理する乾燥炉における排ガスドラフトの制御方法に関する。

【背景技術】

【0002】

乾式の非鉄金属製錬では、鉱石原料を加熱して熔融状態で不純物を除去することによって、目的とする非鉄金属を高品位にして回収する熔融製錬が行われている。例えば乾式銅製錬では、浮遊選鉱などの前処理により得た銅品位３０％程度の主として黄銅鉱からなる銅精鉱（硫化精鉱）に対して、特許文献１に示すように自熔炉及び錬かん炉で順次加熱処理を施すことで、該銅精鉱に含まれる鉄及びケイ酸分をスラグとして分離除去し、これにより生成される銅品位６０～６５％程度のマットを転炉及び精製炉で更に処理して銅品位９９％程度の粗銅を生成している。このようにして生成した粗銅は、アノードに鋳造して電解精製を行なうことで、銅品位９９.９９％の電気銅として出荷される。

【0003】

上記の自熔炉では、その反応塔の頂部に設けた精鉱バーナーから吹き込まれる原料の銅精鉱が、空気又は酸素富化空気と気固接触することで燃焼反応が進行し、その際生じる銅精鉱の酸化反応熱を利用して溶融状態のマット及びスラグが生成される。この精鉱バーナーでの燃焼効率を高めるため、銅精鉱は精鉱バーナーからの噴射直後に着火して高温状態が維持されるのが好ましい。しかしながら、銅精鉱が湿潤状態にあると、上記気固接触が妨げられたり、水分の蒸発潜熱により銅精鉱の温度が低下したりすることで燃焼反応速度が低下することがあった。そこで、上記の自熔炉における熔融製錬の前に、湿潤状態の銅精鉱をロータリーキルンに代表される乾燥炉に装入し、ここに熱風炉で生成した燃焼ガスを熱風として吹き込むことにより乾燥処理を施すことが行われている。

【0004】

上記の乾燥処理は多量の熱エネルギーを消費するため、効率化のため様々な技術が提案されている。例えば特許文献２には、自熔炉から排出される高温ガスを廃熱ボイラーに導入して蒸気を発生させ、この蒸気との熱交換により加熱した窒素を乾燥炉に導入することで、該自熔炉に原料として装入される湿潤状態の硫化精鉱を乾燥する技術が開示されている。これにより、該乾燥炉の熱源となる燃焼ガスの量を削減できるので、該燃焼ガスを生成する熱風炉における重油燃料の消費量を削減できるうえ、該重油に含まれる硫黄分の燃焼によって生じる二酸化硫黄による環境汚染の問題を抑えることが可能になる。

【0005】

また、乾燥炉では乾燥処理で発生するガスが周囲に漏れるのを防ぐため、一般的にブロワなどの排風機を用いて炉内のガスを吸引することで炉内を負圧に維持しているが、その制御は様々な外乱の影響を受けて大きく変動することがあった。その結果、炉内圧力が高くなりすぎて炉内のガスの周囲への漏れや煙灰の噴き出しなどの問題が生じたり、逆に、炉内圧力が低くなりすぎて排ガス流路の煙道の潰れやガスの逆流などの問題が生じたりすることがあった。そこで、炉内圧力を安定化させるため、特許文献３には、乾燥炉（キルン）と排ガス取り扱い設備とを接続する排ガス流路にダンパーを設け、その開度を制御することで乾燥炉の炉内圧力を簡易に安定させる技術が提案されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２０１１－２４１４２３号公報

【特許文献2】特開２００３－１１９５２５号公報

【特許文献3】特開２０２１－０２１５１２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

上記のように、熱風炉で生成した燃焼ガスを熱風として乾燥炉に吹き込んで銅精鉱などの湿潤原料を乾燥処理する場合は、該乾燥炉に単位時間当たり装入する湿潤原料の量やその含水率などの処理条件から、乾燥処理に適した熱風の温度やその生成量を求めることができる。しかしながら、一般的に熱風炉は、その燃料バーナー近傍における耐火物の耐熱温度等の制約により燃焼ガスの温度やその生成量を十分に高めることができない場合があり、これがボトルネックとなって銅精鉱などの原料の乾燥炉への装入量が制限されることがあった。

【0008】

また、上記の熱風炉の燃料バーナーで燃焼される燃料には硫黄分を含んだ工業用重油が一般的に用いられるため、該熱風炉で生成した燃焼ガスは該硫黄分由来の硫黄酸化物（以下、ＳＯ_Ｘと表現する）を含んでいる。そのため、このＳＯ_Ｘを含んだ燃焼ガスは、ロータリーキルンなどの乾燥炉で熱風として使用された後は、乾燥処理された固形分と共に乾燥炉を出てサイクロンで気固分離された後、吸引ファンを経て排ガス処理設備に導入され、ここで所定の処理が施された後に大気に放出される。従って、環境保全の観点や該排ガス処理設備での処理能力の制約等により、該熱風炉で単位時間当たり燃焼させる重油の量を増大させるのは困難であった。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明者らは、自熔炉から抜き出したスラグを処理する錬かん炉内には、該スラグによって高温に熱せられた気体が存在しており、従来この気体は錬かん炉排ガスとして環集設備で無害化処理された後に大気放出されているため、上記の乾燥炉の熱源になりうることに着目した。しかしながら、錬かん炉は自熔炉の副産物としてのスラグを安定的に処理することを企図するものであり、内部の気体を他の装置の熱源として利用することは想定していないので、その組成や圧力等の性質が安定していない。従って、錬かん炉内に存在する高温の気体を熱源としてロータリーキルンなどの乾燥炉に導入すると、錬かん炉の運転状況の影響を受けて乾燥炉の炉内圧力が不安定になるおそれがある。

【0010】

そこで、上記の問題が生じない態様で錬かん炉内に存在する高温の気体を利用する方法について更に検討を進めたところ、錬かん炉の運転状況に応じて錬かん炉から排出される高温の気体を乾燥炉に導入すると共に、該乾燥炉から吸引により排出される乾燥炉排ガスが流れる煙道に設けたダンパーの制御モードを上記運転状況に応じて切り替えることで、乾燥炉の炉内圧力を安定化させたまま、錬かん炉内に存在する高温の気体を銅精鉱などの湿潤原料の乾燥用の熱風として有効に供用できることを見出し、本発明を完成するに至った。なお、上記のように乾燥炉から吸引により排出される乾燥炉排ガスの煙道内での流れを排ガスドラフトとも称する。

【0011】

すなわち、本発明に係る乾燥炉の排ガスドラフトの制御方法は、乾燥炉において熱風により乾燥処理した硫化精鉱を空気又は酸素富化空気と共に自熔炉内に吹き込んで酸化燃焼させることで熔融状態のマット層及びスラグ層を生成した後、前記自熔炉のスラグ層を錬かん炉に移送して通電加熱することで該スラグ層に含まれるマットを分離させる製錬設備において、前記錬かん炉から排出される錬かん炉排ガスを前記熱風として利用するときは前記乾燥炉の排ガスドラフトを制御するダンパーの開度を敏速に作動させ、前記錬かん炉から排出される錬かん炉排ガスを前記熱風として利用しないときは前記ダンパーの開度を緩慢に作動させることを特徴とする。

【発明の効果】

【0012】

本発明によれば、乾燥炉の炉内圧力を安定化させたまま、錬かん炉内に存在する高温の気体を銅精鉱などの湿潤原料の乾燥用の熱風として有効に利用することができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】本発明の実施形態の排ガスドラフトの制御方法が適用される熱風炉、乾燥炉、自熔炉、及び錬かん炉から構成される熔錬設備のプロセスフロー図である。

【図2】本発明の実施形態の排ガスドラフトの制御方法が適用される乾燥炉への熱風供給配管系及び排ガスドラフト配管系並びにこれらを制御する制御系の一具体例を示す概略フロー図である。

【図3】本発明の実施形態の排ガスドラフトの制御方法において好適に実行される乾燥炉排ガスダンパーの開度制御のアルゴリズムの一具体例を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下、図面を参照しながら本発明に係る乾燥炉の排ガスドラフトの制御方法の実施形態について、該乾燥炉での乾燥処理対象物が乾式銅製錬の原料に用いる湿潤状態の銅精鉱である場合を例に挙げて説明する。図１に示すように、一般的に採掘現場で前処理された含水率（水分率とも称する）７～１０％程度の湿潤状態の銅精鉱は、専用船で運搬された後、陸揚げされて貯鉱舎１に一旦貯蔵される。この貯鉱舎１内の銅精鉱は、必要に応じて他のロットの銅精鉱と調合された後、ロータリーキルン方式（フラッシュドライヤーとも称する）の乾燥炉２に装入される。

【0015】

ロータリーキルンは、円筒状の本体をその中心軸が真横からわずかに傾くように回転可能に据付けられた回転型乾燥装置であり、その上側端部からスクリューフィーダー等の定量供給機で本体内に装入された銅精鉱は、該本体の回転に伴ってその内部に設けられている羽根状のリフターで撹拌されながら下側端部に向かって徐々に移動する。銅精鉱はこの撹拌を伴う移動の間に、該本体の上側端部から導入される熱風によって効率的に乾燥処理される。なお、スチームを熱源として乾燥する回転型乾燥装置を、上記のロータリーキルンと区別するためロータリースチームドライヤーと称することがある。

【0016】

上記の乾燥炉２に導入する熱風は、乾燥炉２に隣接して設けられた熱風炉３で生成される。熱風炉３は、燃料バーナーを具備する燃焼室と、該燃焼室に隣接する混合室とから構成されている。該燃焼室の該燃料バーナーによって重油などの化石燃料の燃焼により生成した高温の燃焼ガスは、該混合室において系外から取り込まれる外気及び後述する錬かん炉から排出される錬かん炉排ガスと混合される。これにより温度４００～６００℃程度の熱風が生成される。

【0017】

上記のようにして乾燥炉２で含水率０.２～０.４％程度まで乾燥された銅精鉱は、次に自熔炉４に装入される。自熔炉４は、銅精鉱自身の酸化反応熱を利用して熔融製錬を行なう装置であり、反射炉や電気炉に比べて燃料の消費を抑えることが可能になる。また、前述したように銅精鉱は前段の乾燥炉２での乾燥処理により水分の蒸発に要する熱量が減らされているので、自熔炉４での燃料の消費をより一層抑えることが可能になる。

【0018】

自熔炉４は、銅精鉱を燃焼させる精鉱バーナーを頂部に具備する筒状の反応塔（リアクションシャフト）と、上記銅精鉱の燃焼により生じたマット及びスラグを層分離させる貯留部の役割を担うセトラーと、該セトラーにおいて上記反応塔の下端部が接続する一端部とは反対側の他端部に接続する排煙用流路の役割を担うアップテイクとから主に構成される。乾燥炉２で乾燥処理された上記銅精鉱は、空気又は酸素富化空気、及び必要に応じて添加される補助燃料やフラックスと称される珪酸と共に上記の精鉱バーナーを介して自熔炉４内に吹き込まれる。これにより、銅精鉱は瞬時に酸化燃焼することで熔融製錬が行われ、銅品位６０～６５％程度の硫化物からなるマット（カワ）と、酸化鉄や珪酸の酸化物等からなるスラグ（カラミ）とが生成される。

【0019】

上記のようにして生成されたマット及びスラグは、上記セトラーにおいてそれぞれ下層側のマット層及び上層側のスラグ層に層分離される。これらのうち、マット層は自熔炉４から抜き出されて転炉６に装入され、ここで酸素富化空気が吹き込まれることで酸化されると共に、鉄や硫黄が除去されて銅品位９８～９９％程度の粗銅が生成される。一方、スラグ層は、銅の化学的溶解や粒子状マットの懸垂（浮遊）のため、自熔炉４において該スラグ層の銅品位を下げるのには限度がある。従って、自熔炉４から抜き出したスラグ層をそのままコンクリート用骨材等として用いると経済的損失が大きくなる。

【0020】

そこで、自熔炉４のスラグ層は錬かん炉５に移送され、ここで該スラグ層に含まれる銅の回収が行われる。錬かん炉５は一般的に耐熱性れんがで内張りされた炉内に黒鉛製の棒状の電極棒が複数本差し込まれた構造を有しており、これら電極棒に通電することにより、自熔炉４から移送されたスラグ層はジュール熱で加熱され、該スラグ層に含まれるマットが分離して該スラグ層の下層に新たなマット層を形成する。この下層側のマット層は、錬かん炉５から抜き出された後、自熔炉４から抜き出されるマットと同様に転炉６で処理される。一方、１２００～１３００℃程度の熔融状態（または半流動状態）にある上層側のスラグ層は、錬かん炉５から抜き出されて水砕器などで水砕処理される。

【0021】

上記の錬かん炉５の内部には上部空間が形成されており、この上部空間に存在する気体は上記の熔融状態の高温のスラグ層と接触状態にあるため、約５００℃程度まで熱せられた状態にある。しかしながら、この錬かん炉５の上部空間に存在する気体は、スラグ層やマット層から放出される硫黄成分をわずかに含んでいるため、従来はこの錬かん炉の上部空間の気体は、錬かん炉排ガスとして排出されて環集設備に送られ、例えば環集設備の充填塔において、苛性ソーダ水溶液等のアルカリで該硫黄成分を吸収させることで無害化処理された後、煙突を介して大気放出されていた。

【0022】

本発明の実施形態の排ガスドラフトの制御方法は、上記の錬かん炉５内において熔融状態で安定的に貯留されている高温のスラグ層を銅精鉱の乾燥処理の熱源として利用するものであり、その媒体として錬かん炉５の上部空間の気体を利用する。具体的には、図１の点線で示すように、錬かん炉５の上部空間から排出される錬かん炉排ガスの環集設備への移送用の煙道８から分岐する分岐管９を設け、この分岐管９の先端部を熱風炉３に接続する。これにより、錬かん炉５の上部空間から排出される錬かん炉排ガスの一部をこの分岐管９を介して抜き出して熱媒ガスとして熱風炉３に送ることができるので、熱風炉３において被加熱ガスとして利用される空気の少なくとも一部を、上記の錬かん炉５から排出される錬かん炉排ガスで代替することが可能になる。なお、図1の１点鎖線で示すように、煙道８から分岐した分岐管９の接続先を、熱風炉３ではなく熱風炉３で生成した熱風を乾燥炉２に送る供給配管に接続してもよい。

【0023】

錬かん炉５の上部空間から排出される上記錬かん炉排ガスは、煙道８に設けた環集設備向け吸引ファン７によって昇圧された後に環集設備に送られているため、一般的に負圧で運転されている熱風炉３及び乾燥炉２の運転圧力は、煙道８のうち環集設備向け吸引ファン７の吐出側に位置する上記の分岐管９の分岐点の圧力よりも低い場合がある。この場合は、図２に示すように、分岐管９に分岐側ダンパー１０を設けてその開度を調整することで、錬かん炉５から排出される排ガスのうち熱風炉３に供給される量を調整することが可能となる。あるいは設備構成によっては、環集設備の運転圧力の方が熱風炉３や乾燥炉２の運転圧力よりも低い場合があり、この場合は分岐側ダンパー１０に代えて、煙道８において分岐管９の分岐点の下流側に煙道側ダンパー１１を設けてもよい。

【0024】

また、分岐側ダンパー１０及び煙道側ダンパー１１の両方を設けて、これら両ダンパー１０、１１の開度を調整することで熱風炉３に供給するガスの量を調整してもよい。この場合は、熱風炉３に供給するガス量を増やすときは、分岐側ダンパー１０の開度を開く方向に調整すると共に煙道側ダンパー１１の開度を閉じる方向に調整し、熱風炉３に供給するガス量を減らすときは、これらダンパー１０、１１を上記とは逆方向に調整することになる。なお、分岐管９において、分岐側ダンパー１０の一次側（上流側）に手動弁１２を設けるのが好ましい。また、分岐管９には温度計１３及び流量計１４を設けるのが好ましい。

【0025】

錬かん炉５には通常は自熔炉４にて層分離した揮発成分をほとんど含まない上層側のスラグ層のみが装入されるため、錬かん炉５内の上部空間から排出される錬かん炉排ガスは、もともと錬かん炉５内の上部空間にあった気体と、環集設備向け吸引ファン７による吸引により錬かん炉５の外部から侵入する外気との混合ガスである。そのため、前述したように硫黄成分が含まれることがあってもわずかであり、重油や銅精鉱に含まれる硫黄と一緒に取り扱うことができるから、そのまま熱風として乾燥炉２に導入しても特に問題にはならない。ただし、乾燥炉２に酸素が導入されるのを抑制したい場合は、予め錬かん炉５内の上部空間に熱媒ガスとなる気体として例えば窒素などの不活性ガスを導入してもよい。

【0026】

乾燥炉２で乾燥処理に使用された熱風は、サイクロンで除去しきれない程度に微細な粒子を含んでいるため、乾燥炉排ガス吸引ファン２１で吸引されることで乾燥炉排ガスとして乾燥炉２から排出された後、好適にはバグフィルターや電気集塵機などの排ガス処理設備２２で処理されてから煙突２３を介して大気に放出される。この排ガス処理設備の出口側にはＳＯ_Ｘ濃度計２４が設けられており、大気放出される直前の乾燥炉排ガスのＳＯ_Ｘ濃度が常時モニタされている。

【0027】

本発明の実施形態の排ガスドラフトの制御方法は、このＳＯ_Ｘ濃度計２４で測定した乾燥炉排ガスのＳＯ_Ｘ濃度が所定の閾値を超えたとき、上記の錬かん炉排ガスの煙道８からの抜き出しを中断することで、該錬かん炉排ガスが乾燥炉２に導入されないようになっている。これにより、例えば自熔炉４のマット層が誤操作などにより錬かん炉５に流入し、この流入したマット層が錬かん炉５内で加熱されることでスラグ層に比べて多量のＳＯ_Ｘを発生させ、その結果、錬かん炉排ガスのＳＯ_Ｘ濃度が通常運転時に比べて顕著に高くなっても、この高ＳＯ_Ｘ濃度の錬かん炉排ガスが乾燥炉２を経て大気に放出されるのを防ぐことができる。

【0028】

具体的には、自熔炉４のスラグ層が錬かん炉５に移送される状態の通常運転時においては、錬かん炉排ガスのＳＯ_Ｘ濃度は１０００～２６００体積ｐｐｍ程度であるため、この錬かん炉排ガスの一部を煙道８から抜き出して熱媒ガスとして乾燥炉２に導入する流量が約３０００Ｎｍ^３／ｈ以下であれば、ＳＯ_Ｘ濃度に係る排出基準値に関して特に問題が生じることはない。一方、上記したように自熔炉４のマット層が錬かん炉５に流入した場合は、錬かん炉排ガスのＳＯ_Ｘ濃度は１０００～２６００体積ｐｐｍから４５００～６５００体積ｐｐｍ程度まで上昇する。この場合は、この高ＳＯ_Ｘ濃度の錬かん炉排ガスをそのまま乾燥炉２に導入し続けると、上記のＳＯ_Ｘ濃度に係る排出基準値を超えるおそれがある。そこで、自熔炉４から錬かん炉５にマット層が流入する事態が生じたときは、煙道８からの錬かん炉排ガスの抜き出しを中断し、錬かん炉５から排出される錬かん炉排ガスは全て環境集煙設備（環集設備とも称する）へ送るようにする。

【0029】

この煙道８からの錬かん炉排ガスの抜き出しの中断は自動的に行なうのが好ましく、これは例えば前述したＳＯ_Ｘ濃度計２４で測定した乾燥炉排ガスのＳＯ_Ｘ濃度値をＰＬＣ（プログラムロジックコントローラ）やＤＣＳ（分散制御システム）などの制御手段３０に入力し、このＳＯ_Ｘ濃度値が予め定めておいた閾値を超えたときに自熔炉４のマット層が錬かん炉５に流入したと判断し、分岐管９に設けた分岐側ダンパー１０を全閉すると共に、煙道８に設けた煙道側ダンパー１１を全開する信号を出力するように制御手段３０をプログラムしておけばよい。

【0030】

上記の乾燥炉排ガス吸引ファン２１の吸引側には、乾燥炉排ガスダンパー２５が設けられており、この乾燥炉排ガスダンパー２５の開度により乾燥炉２から吸引により排出される乾燥炉排ガスの流量を調整することができるので、乾燥炉２の炉内圧力を制御することができる。具体的には、乾燥炉２に設けた圧力計で測定した炉内圧力が所定の設定値よりも高ければ乾燥炉排ガスダンパー２５に対してより開度が大きくなる方向の信号（開指令とも称する）を出力する。逆に、上記の炉内圧力が所定の設定値以下であれば、乾燥炉排ガスダンパー２５に対してより開度が小さくなる方向の信号（閉指令とも称する）を出力する。

【0031】

ところで、上記のように錬かん炉排ガスを乾燥炉２に導入しない場合は乾燥炉２に導入される熱風は熱風炉３で生成したもののみであるため、乾燥炉２の炉内圧力を変動させる外乱が少ない。主たる外乱は乾燥対象物である銅精鉱の装入量及びその含水率に由来しその変動幅は小さいことから、乾燥炉排ガスダンパー２５の開度調節を緩慢に、すなわち単位時間当たりの開度変化率を小さく調節することで排ガスドラフトを安定的に制御することができる。これに対して、錬かん炉排ガスを乾燥炉２に導入する場合は、乾燥炉２の炉内圧力は上記の外乱に加えて錬かん炉５の運転状況の影響を受けるので、上記の錬かん炉排ガスを導入しない場合に比べて乾燥炉２の炉内圧力が大きく変動する。そのため、この場合は乾燥炉排ガスダンパー２５の開度調節を敏速に、すなわち単位時間当たりの開度の変化率を大きく調節することで排ガスドラフトを素早く安定化させることができる。

【0032】

そこで、本発明の乾燥炉２の排ガスドラフトの制御方法においては、乾燥炉排ガスダンパー２５の開度の制御パラメータが、錬かん炉排ガスを熱風として乾燥炉２に導入する場合と導入しない場合とで切り替わるようになっている。すなわち、錬かん炉５から排出される錬かん炉排ガスを分岐管９から抜き出して乾燥炉２の熱風として利用するときは、乾燥炉排ガスダンパー２５の開度が敏速に作動するように制御し、該錬かん炉排ガスの分岐管９からの抜き出しを中断して乾燥炉２の熱風には利用せずに全量を環集設備で処理するときは、乾燥炉排ガスダンパー２５の開度が緩慢に作動するように制御する。乾燥炉排ガスダンパー２５の作動速度は、一般的な動作機構である例えば油圧シリンダーや電動モーターなどで実現できる程度でよいが、錬かん炉排ガスを熱風として利用しないときに比べて利用するときは敏速に作動し、利用するときに比べて利用しないときは緩慢に作動するように、熱風源にあわせて制御の鋭敏さを切り替えることに技術的意義がある。

【0033】

乾燥炉排ガスダンパー２５の開度を上記のように制御する方法としては、前述した制御手段３０において例えば図３に示すアルゴリズムを実行することで可能になる。具体的に説明すると、先ずステップＳ１において、錬かん炉排ガスが乾燥炉２の熱風として利用されているか否かを判別する。この判別は、前述したように、ＳＯ_Ｘ濃度計２４で測定した乾燥炉排ガスのＳＯ_Ｘ濃度値が予め設定しておいた閾値を超えているか否かで間接的に判別できる場合もある。

【0034】

上記の判別の結果、錬かん炉排ガスを熱風として利用していない場合は、ステップＳ２に示すように、後述する乾燥炉排ガスダンパー２５の開度制御に用いる制御パラメータを例えばα＝２.００、β＝１.３５に設定する。一方、錬かん炉排ガスを熱風として利用している場合は、ステップＳ３に示すように、上記制御パラメータを例えばα＝２.４５、β＝２.００と設定する。なお、上記の制御パラメータα、βの値は、錬かん炉排ガスを熱風として利用している場合のものが熱風として利用していない場合のものよりも大きければ上記の値に限定されるものではなく、該制御パラメータが適用される制御システムの動特性などにより適宜好適な値を採用するのが好ましい。

【0035】

次に、ステップＳ４において、乾燥炉２の炉内圧力を緊急に制御すべきか否かを判別する。例えば炉内に雨水が浸入して水蒸気が大量に発生したり、排ガス流路が異物で詰まり気味になったりといった不測の事態に備えるステップである。この炉内圧力の指示値が、その判別の基準となる例えば－１００Ｐａよりも高ければ、乾燥炉２の炉内圧力が大幅に高すぎると判断してステップＳ５に示すように、乾燥炉排ガスダンパー２５に対して、現状の開度よりも開度が例えば５％大きくなるように（例えば現開度が３０％であれば、開度が３５％になるように）開指令の信号が出力される。これにより、現状よりも多量のガスが乾燥炉２から吸引されることになるので、乾燥炉２の炉内圧力は現状よりも低下する。一方、乾燥炉２の炉内圧力の指示値が－１００Ｐａ以下であれば、上記のステップＳ２、Ｓ３で設定した制御パラメータの適用範囲になるのでステップＳ６に進む。なお、乾燥炉排ガスダンパー２５の開度は、０％が全閉、１００％が全開を意味している。

【0036】

ステップＳ６では乾燥炉の炉内圧力の指示値から設定値を差し引いた差分が＋５０Ｐａ以上であるか否かを判別する。そして、この差分（乖離）が＋５０Ｐａ以上であれば、炉内圧力が設定値よりも高いので、ステップＳ７に示すように乾燥炉排ガスダンパー２５に対して現状の開度よりも開度がα％大きくなるように開指令の信号が出力される。一方、上記の差分（乖離）が＋５０Ｐａ未満であれば、次のステップＳ８に進む。上記のステップＳ７で採用するα％の具体的な値は、前述したステップＳ１～Ｓ３で既に定めたものであり、錬かん炉排ガスを熱風として利用しているか否かによって乾燥炉排ガスダンパー２５の開度変化率に差をつけている。

【0037】

すなわち、錬かん炉排ガスが熱風として乾燥炉２に導入されていない場合は、乾燥炉２の炉内圧力が大きく変動することはないので、乾燥炉排ガスダンパー２５の開度を緩慢に作動させることで炉内圧力がより安定化する。そこで、開度変化率２.００％の開指令（例えば現開度が３０.００％であれば、開度３２.００％まで開方向に作動させる指令）の信号が乾燥炉排ガスダンパー２５に出力される。一方、錬かん炉排ガスが熱風として乾燥炉２に導入されている場合は、これが外乱に加わって乾燥炉２の炉内圧力がより大きく変動するので、炉内圧力をより安定化させるためには乾燥炉排ガスダンパー２５の開度を上記の緩慢に作動させる場合に比べて敏速に作動させる必要がある。そこで、開度変化率２.４５％の開指令（例えば現開度が３０.００％であれば、開度３２.４５％まで開方向に作動させる指令）の信号が乾燥炉排ガスダンパー２５に出力される。

【0038】

ステップＳ８では乾燥炉の炉内圧力の指示値から設定値を差し引いた差分が＋３０Ｐａ以上５０Ｐａ未満であるか否かを判別する。そして、上記の差分（乖離）がこの範囲内であれば、炉内圧力が設定値よりも若干高いので、ステップＳ９に示すように乾燥炉排ガスダンパー２５に対して現状の開度よりも開度がβ％大きくなるように開指令の信号が出力される。一方、上記の差分（乖離）がこの範囲内にも該当していなければ、次のステップＳ１０に進む。このβ％の具体的な値は、前述したステップＳ１～Ｓ３で既に定めたものであり、上記のステップＳ７と同様に、錬かん炉排ガスを熱風として利用しているか否かによって乾燥炉排ガスダンパー２５の開度変化率に差をつけている。

【0039】

すなわち、錬かん炉排ガスが熱風として乾燥炉２に導入されていない場合は、緩慢に作動させるべく開度変化率１.３５％の開指令（例えば現開度が３０.００％であれば、開度３１.３５％まで開方向に作動させる指令）の信号が乾燥炉排ガスダンパー２５に出力される。一方、錬かん炉排ガスが熱風として乾燥炉２に導入されている場合は、敏速に作動させるべく開度変化率２.００％の開指令（例えば現開度が３０.００％であれば、開度３２.００％まで開方向に作動させる指令）の信号が乾燥炉排ガスダンパー２５に出力される。

【0040】

ステップＳ１０では乾燥炉の炉内圧力の指示値から設定値を差し引いた差分が－３０Ｐａ以上３０Ｐａ未満であるか否かを判別する。そして、上記の差分（乖離）がこの範囲内であれば、炉内圧力が設定値にほぼ一致していると判断できるので、ステップＳ１１に示すように乾燥炉排ガスダンパー２５に対して信号を出力せず、現状の開度を維持させる。一方、上記の差分（乖離）がこの範囲内にも該当していなければ、次のステップＳ１２に進む。

【0041】

ステップＳ１２では乾燥炉の炉内圧力の指示値から設定値を差し引いた差分が－５０Ｐａ以上－３０Ｐａ未満であるか否かを判別する。そして、上記の差分（乖離）がこの範囲内であれば、炉内圧力が設定値よりも若干低いので、ステップＳ１３に示すように乾燥炉排ガスダンパー２５に対して現状の開度よりも開度がβ％小さくなるように閉指令の信号が出力される。このβ％の具体的な値は、前述したステップＳ１～Ｓ３で既に定めたものであり、上記のステップＳ７と同様に、錬かん炉排ガスを熱風として利用しているか否かによって乾燥炉排ガスダンパー２５の開度変化率に差をつけている。

【0042】

すなわち、錬かん炉排ガスが熱風として乾燥炉２に導入されていない場合は、緩慢に作動させるべく開度変化率１.３５％の閉信号（例えば現開度が３０.００％であれば、開度２８.６５％まで閉方向に作動させる信号）が乾燥炉排ガスダンパー２５に出力される。一方、錬かん炉排ガスが熱風として乾燥炉２に導入されている場合は、敏速に作動させるべく開度変化率２.００％の閉指令（例えば現開度が３０.００％であれば、開度２８.００％まで閉方向に作動させる指令）の信号が燥炉排ガスダンパー２５に出力される。

【0043】

また、ステップＳ１２で判断した乾燥炉の炉内圧力の指示値から設定値を差し引いた差分（乖離）が－５０Ｐａ以上－３０Ｐａ未満の範囲内にも該当していなければ、炉内圧力は－５０Ｐａよりも低いことになるので、ステップＳ１４に示すように乾燥炉排ガスダンパー２５に対して現状の開度よりも開度がα％小さく開くように閉指令の信号が出力される。

【0044】

すなわち、錬かん炉排ガスが熱風として乾燥炉２に導入されていない場合は、緩慢に作動させるべく開度変化率２.００％の閉指令（例えば現開度が３０.００％であれば、開度２８.００％まで閉方向に作動させる指令）の信号が乾燥炉排ガスダンパー２５に出力される。一方、錬かん炉排ガスが熱風として乾燥炉２に導入されている場合は、敏速に作動させるべく開度変化率２.４５％の閉指令（例えば現開度が３０.００％であれば、開度２７.５５％まで閉方向に作動させる指令）の信号が乾燥炉排ガスダンパー２５に出力される。

【0045】

上記のステップＳ５、Ｓ７、Ｓ９、Ｓ１１、Ｓ１３、又はＳ１４が実行された後は、ステップＳ１５に進み、ここでタイマーにより所定の時間がカウントされる。このタイマーのカウントが終了するまで、上記のいずれかのステップで実行された乾燥炉排ガスダンパー２５の開度が維持されるので、乾燥炉排ガスダンパー２５の開閉動作の影響を受けて変動する炉内圧力を安定化させることができる。上記のタイマーでカウントさせる所定の時間の長さは、乾燥炉排ガスダンパー２５で採用する弁のタイプやサイズ、乾燥炉排ガスダンパー２５が設置される煙道の長さやサイズ等に応じて適宜調整されるが、一般的には２０秒程度が好ましい。

【0046】

上記のステップＳ１５でタイマーのカウントが終了した後はステップＳ１６に進み、ここで上記の排ガスドラフト制御のアルゴリズムを実行させるスイッチがＯＮ又はＯＦＦのいずれであるかの確認を行なう。通常はこのスイッチはＯＮになっているので、再度上記のステップＳ１に戻って上記の排ガスドラフト制御のアルゴリズムが繰り返される。一方、このスイッチがＯＦＦの場合は制御アルゴリズムが終了する。

【0047】

以上説明したように、本発明の実施形態の排ガスドラフトの制御方法であれば、乾燥炉の炉内圧力を安定化させたまま、錬かん炉内に存在する高温の気体を銅精鉱などの湿潤原料の乾燥用の熱風として有効に利用することができる。また、熱風炉３に燃料バーナーを増設する等の多大なコストがかかる設備投資を行なったり熱風生成の原料となる重油の消費量を増やしたりする必要がないうえ、重油由来のＳＯ_Ｘを含む排ガスの処理コストを抑えることができる。よって、より大量の硫化精鉱を低コスト且つ高い処理速度で乾燥処理することが可能になる。

【実施例0048】

（実施例）
図１に示すような設備構成の硫化精鉱の製錬プラントにおいて、原料に用いた湿潤状態の硫化精鉱を乾燥処理するロータリーキルン方式の乾燥炉２に導入する熱風として、熱風炉３で重油燃焼により製造した熱風に錬かん炉５から排出される錬かん炉排ガスを合流させたものを用いた。その際、図２に示すように、煙突２３に入る直前の配管に設けたＳＯ_Ｘ濃度計２４において、乾燥炉２から排出される乾燥炉排ガスのＳＯ_Ｘ値を制御手段３０としてのＤＣＳに入力し、その２０秒毎のＳＯ_Ｘ値が管理目安値よりも７０体積ｐｐｍ低く設定した閾値以上となったときに、自動的に分岐管９に設けた分岐側ダンパー１０を閉止すると共に煙道側ダンパー１１を全開する信号を出力するようにＤＣＳをプログラムしておいた。

【0049】

更に、乾燥炉２に設けた圧力計で測定した炉内圧力が、設定値として設定した－１００Ｐａになるように、上記ＤＣＳによって乾燥炉排ガス吸引ファン２０の吸込み側に設けた乾燥炉排ガスダンパー２５の開度を制御した。その際、図３に示すアルゴリズムに沿って乾燥炉排ガスダンパー２５の開度の変化率が、錬かん炉排ガスを熱風として利用するか否かによって切り替わるようにした。

【0050】

すなわち、錬かん炉排ガスを熱風として利用していない場合は、乾燥炉排ガスダンパー２５が緩慢に開閉されるように、炉内圧力の指示値と設定値との乖離が３０Ｐａ以上５０Ｐａ未満の場合は開度変化率１.３５％で開指令又は閉指令が出力されるように設定し、炉内圧力の指示値と設定値との乖離が５０Ｐａ以上の場合は開度変化率２.００％で開指令又は閉指令が出力されるように設定した。一方、錬かん炉排ガスを熱風として利用している場合は、乾燥炉排ガスダンパー２５が敏速に開閉されるように、炉内圧力の指示値と設定値との乖離が３０Ｐａ以上５０Ｐａ未満の場合は開度変化率２.００％で開指令又は閉指令が出力されるように設定し、炉内圧力の指示値と設定値との乖離が５０Ｐａ以上の場合は開度変化率２.４５％で開指令又は閉指令が出力されるように設定した。なお、炉内圧力の指示値と設定値との乖離が３０Ｐａ未満の場合は現状の開度が維持されるように開度変化率０％とした。

【0051】

上記の方法で乾燥炉２の排ガスドラフトを制御した結果、錬かん炉排ガスが熱風として乾燥炉２に導入されているときは炉内圧力を－３５０.２～－８９.８Ｐａの範囲内で安定的に制御することができた。一方、錬かん炉排ガスが熱風として乾燥炉２に導入されていないときは、炉内圧力を－３２５.３～－１５５.９Ｐａの範囲内で安定的に制御することができた。また、ＳＯ_Ｘ濃度計２４で測定したＳＯ_Ｘ濃度が管理目安値を超えることは、瞬間的な場合を含めて一度もなかった。

【0052】

（比較例）
錬かん炉排ガスの熱風としての利用の有無にかかわらず、炉内圧力の指示値と設定値との乖離が３０Ｐａ以上５０Ｐａ未満の場合は開度変化率１.３５％で開指令又は閉指令が出力されるように設定し、炉内圧力の指示値と設定値との乖離が５０Ｐａ以上の場合は開度変化率２.００％で開指令又は閉指令が出力されるように設定した。これ以外は上記実施例と同様にして乾燥炉２の排ガスドラフトを制御した。

【0053】

その結果、ＳＯ_Ｘ濃度計２４で測定したＳＯ_Ｘ濃度が管理目安値を超えることは、瞬間的な場合を含めて一度もなかったが、錬かん炉排ガスが熱風として乾燥炉２に導入されているときは炉内圧力が－５２４.１～－８３.３Ｐａの範囲内で変動し、錬かん炉排ガスが熱風として乾燥炉２に導入されていないときは、炉内圧力が－３９８.５～－１２８.２Ｐａの範囲内で変動し、いずれも上記の実施例に比べて乾燥炉２の排ガスドラフトの制御が不安定になった。

【符号の説明】

【0054】

１ 貯鉱舎
２ 乾燥炉
３ 熱風炉
４ 自熔炉
５ 錬かん炉
６ 転炉
７ 環集設備向け吸引ファン
８ 煙道
９ 分岐管
１０ 分岐側ダンパー
１１ 煙道側ダンパー
１２ 手動弁
１３ 温度計
１４ 流量計
２１ 乾燥炉排ガス吸引ファン
２２ 乾燥炉排ガス処理設備
２３ 煙突
２４ ＳＯ_Ｘ濃度計
２５ 乾燥炉排ガスダンパー
３０ 制御手段

【図1】

【図2】

【図3】