特開 2024-62452 銅製錬転炉の操業方法

(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】P2024062452

(43)【公開日】2024-05-10

(54)【発明の名称】銅製錬転炉の操業方法

(51)【国際特許分類】

   C22B 15/06 20060101AFI20240501BHJP

【ＦＩ】

C22B15/06

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022170282

(22)【出願日】2022-10-25

(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】小出 克将

(72)【発明者】

【氏名】鈴江 晃也

(72)【発明者】

【氏名】小林 純一

(72)【発明者】

【氏名】森 勝弘

【テーマコード（参考）】

4K001

【Ｆターム（参考）】

4K001AA09

4K001AA10

4K001BA10

4K001DA05

4K001GA06

4K001KA02

(57)【要約】

【課題】 転炉の炉内状況が変動しても故銅や銅滓・金銀滓等の二次原料を継続して安定的に処理することのできる銅製錬転炉の操業方法を提供する。
【解決手段】 フラックス及び二次原料と共に装入したマットとしての熔ヒ及び固ヒを酸化して白カワ及び転炉スラグを生成した後に該転炉スラグのみを抜き出す造かん工程と、前記造かん工程後に炉内に残存する白カワを酸化して粗銅を生成する造銅工程とによって１バッチ操業が構成される銅製錬転炉の操業方法であって、前記造かん工程で生成される前記転炉スラグの質量基準の目標Ｆｅ／ＳｉＯ_２比が所定の範囲内となるように、前記熔ヒ、前記固ヒ、及び前記二次原料に含まれるＦｅ量と、前記フラックスのＳｉＯ_２品位とに基づいて理論フラックス添加量を求めた後、前記造かん工程の開始前に炉内に残留しているＦｅ量及びＳｉＯ_２量に基づいて前記理論フラックス添加量に補正係数を掛けて実フラックス添加量を求める。
【選択図】 なし

【特許請求の範囲】

【請求項1】

フラックス及び二次原料と共に装入したマットとしての熔ヒ及び固ヒを酸化して白カワ及び転炉スラグを生成した後に該転炉スラグのみを抜き出す造かん工程と、前記造かん工程後に炉内に残存する白カワを酸化して粗銅を生成する造銅工程とによって１バッチ操業が構成される銅製錬転炉の操業方法であって、
前記造かん工程で生成される前記転炉スラグの質量基準の目標Ｆｅ／ＳｉＯ_２比が所定の範囲内となるように、前記熔ヒ、前記固ヒ、及び前記二次原料に含まれるＦｅ量と、前記フラックスのＳｉＯ_２品位とに基づいて理論フラックス添加量を求めた後、前記造かん工程の開始前に炉内に残留しているＦｅ量及びＳｉＯ_２量に基づいて前記理論フラックス添加量に補正係数を掛けて実フラックス添加量を求めることを特徴とする銅製錬転炉の操業方法。

【請求項2】

前記１バッチ操業で処理する前記固ヒのうち４０％以下を前記造かん工程の開始前に予め炉内に装入しておき、残りを前記造かん工程の途中で装入することを特徴とする、請求項１に記載の銅製錬転炉の操業方法。

【請求項3】

前記二次原料に含まれるＦｅ量は、予め定めた一定のＦｅ品位に基づいて算出することを特徴とする、請求項１又は２に記載の銅製錬転炉の操業方法。

【請求項4】

前記二次原料が銅滓・金銀滓の場合は、前記予め定めた一定のＦｅ品位が２０％以上４０％以下であることを特徴とする、請求項３に記載の銅製錬転炉の操業方法。

【請求項5】

前記目標Ｆｅ／ＳｉＯ_２比の前記所定の範囲が１.８以上２.８以下であることを特徴とする、請求項４に記載の銅製錬転炉の操業方法。

【請求項6】

前記熔ヒの装入量が前記１バッチ操業当たり１５０ｔ以上３００ｔ以下であることを特徴とする、請求項５に記載の銅製錬転炉の操業方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、銅製錬で使用する転炉の操業方法に関するものである。

【背景技術】

【0002】

硫化銅鉱を原料とする銅製錬法は、前段の乾式製錬工程（熔錬工程とも称する）と、後段の湿式製錬工程（電解工程とも称する）とから構成され、前段の乾式製錬工程では、主原料の銅品位２０から３０％程度の銅精鉱に対して銅以外の成分を分離することで最終的に銅品位９９％まで濃縮した精製アノードを生成し、後段の湿式製錬工程では、この生成した精製アノードを電解製錬することで最終製品として銅品位９９.９９％の電気銅を生産している。

【0003】

上記の乾式製錬工程では、銅のロスを抑えつつ効率よく銅を濃縮するため、複数種類の炉を用いて段階的に処理が行なわれる。具体的には、先ず自熔炉に代表される熔錬炉において、銅精鉱を酸素及び空気と共に装入して酸化反応を生じさせることで、該銅精鉱に含まれる過半の鉄を別途添加した硅石と共にカラミ（スラグとも称する）として分離して銅品位６０から６５％程度のカワ（以下、マットとも称する）を生成する。次に、上記熔錬炉から抜き出したマットを転炉に装入すると共に羽口から空気を吹き込んで上記と同様に酸化反応を生じさせることでカラミ（転炉スラグとも称する）を分離して最終的に銅品位９８％程度の粗銅を生成する。最後に、上記転炉から抜き出した粗銅を精製炉に装入して酸素を還元除去することで銅品位９９％の精製粗銅を生成する。この精製粗銅を鋳造することで精製アノードが生産される。

【0004】

上記の熔錬炉及び転炉のいずれにおいても、比重差でマットとスラグと層分離させるため、スラグ中にマットの銅分が溶解や懸垂等により混入して損失することのないように、操業条件を適宜調整することが行なわれている。例えば特許文献１には、自熔炉で生成したスラグにおけるＳｉＯ_２に対するＴ.Ｆｅ（全鉄量）のモル比（Ｔ．Ｆｅ／ＳｉＯ_２モル比）を１.０～１.５、好ましくは１.１～１.４とし、Ａｌ_２Ｏ_３含有率を４～８ｗｔ％、好ましくは５～７ｗｔ％とし、粘度を３００ｍＰａ・ｓ以下とする技術が開示されている。

【0005】

特許文献１には、更に自熔炉で生成したスラグをサンプリングしてその構成成分の定量分析と、該スラグの１２５０℃における粘度測定とを行ない、得られた構成成分の定量値、該定量値から求めたＴ.Ｆｅ／ＳｉＯ_２モル比、及び粘度の値を用いて回帰式を算定し、この回帰式を用いて溶剤の構成成分の重量比を求め、該重量比に応じた構成成分の溶剤を炉に投入する技術が開示されている。このように、スラグの組成を調整することで最適の粘度に維持できるので、スラグのＣｕ含有率を下げることができると記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２００２－１４６４４８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

銅製錬で用いる転炉は略円筒形の容器を横向けにして回動可能に支持した横長炉からなり、これを中心軸のまわりに回動させることでその側面の炉口からマットを装入したりスラグや粗銅を排出したりすることが可能になる。このため、転炉での処理はバッチ操業となる。また、熔錬炉からのマットの受け入れから粗銅の生成までの転炉での処理は、該マットから上記転炉スラグ及び白カワを生成してこれらを層分離させる造かん期と、該造かん期で得た白カワから硫黄を分離して粗銅を生成する造銅期との２段階に分けて行なわれる。

【0008】

具体的には、先ず造かん期（造かん工程とも称する）では、例えば自熔炉から受け入れた銅品位６０から６５％のマットと、フラックスと称するＳｉＯ_２を主成分とする硅石とを転炉に装入した後、羽口から空気を吹き込むことによりマットを酸化処理する。これによりＦｅ－ＳｉＯ_２系の転炉スラグと、Ｆｅ分をほとんど含まない銅品位７０％から８０％程度の白カワとが生成される。転炉を傾けることでこの転炉スラグは炉口から抜き出される。次の造銅期（造銅工程とも称する）では、転炉内に残存している白カワに対して再び羽口から空気を吹き込んで酸化処理することで粗銅が生成される。得られた粗銅は転炉を傾けることで炉口からレードルに注ぎ込まれ、後段の精製炉に移送される。

【0009】

ところで、上記の造かん期では、前述した自熔炉から抜き出した熔体状のマット（以下、熔ヒと称することがある）の他、固体状のマット（以下、固ヒと称することがある）、二次原料として銅品位９５％程度の故銅、銅品位１０から６０％程度で貴金属を多く含む銅滓・金銀滓等を転炉に投入して処理することが一般的に行なわれている。また、造かん期において転炉に添加するフラックスの添加量は転炉スラグの組成が所定のＳｉＯ_２品位となるように定められる。このように転炉スラグの組成を調整することで、その性状を間接的に安定化させることができ、よって上記した故銅や銅滓・金銀滓等の二次原料を安定的に処理することが可能になるので銅製錬の増産につながる。

【0010】

しかしながら、転炉は原料の組成の変動などにより炉内で生成する転炉スラグの性状（炉内状況とも称する）が変動することがあった。その結果、造かん工程で生成した転炉スラグの性状が次工程の造銅工程、あるいは次バッチの操業に悪影響を及ぼすことがあった。例えば、転炉スラグの粘性が通常より高くなると、転炉を傾転させても転炉スラグを炉口からレードルに向けて良好に抜き出すことが困難になり、一部が炉内に残留することになる。この場合、炉内の熔体の液位が通常よりも高くなるので、羽口からの空気吹込み量が低下して操業効率が低下したり、あるいは転炉スラグの残留量の増加により次工程で受け入れるマット用の炉内スペースが減少したりすることがあった。

【0011】

上記のように、悪化した転炉の炉内状況を回復させるため、炉内で吸熱物質として作用する故銅や銅滓・金銀滓等の二次原料の転炉内への投入を一時的に控えることで対処することがある。しかしながら、この対処法は二次原料の処理の機会損失となり、銅製錬の減産につながる。本発明は上記した銅製錬転炉が抱える問題点に鑑みてなされたものであり、転炉の炉内状況が変動しても故銅や銅滓・金銀滓等の二次原料を継続して安定的に処理することのできる銅製錬転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】

【0012】

上記目的を達成するため、本発明の銅製錬転炉の操業方法は、フラックス及び二次原料と共に装入したマットとしての熔ヒ及び固ヒを酸化して白カワ及び転炉スラグを生成した後に該転炉スラグのみを抜き出す造かん工程と、前記造かん工程後に炉内に残存する白カワを酸化して粗銅を生成する造銅工程とによって１バッチ操業が構成される銅製錬転炉の操業方法であって、前記造かん工程で生成される前記転炉スラグの質量基準の目標Ｆｅ／ＳｉＯ_２比が所定の範囲内となるように、前記熔ヒ、前記固ヒ、及び前記二次原料に含まれるＦｅ量と、前記フラックスのＳｉＯ_２品位とに基づいて理論フラックス添加量を求めた後、前記造かん工程の開始前に炉内に残留しているＦｅ量及びＳｉＯ_２量に基づいて前記理論フラックス添加量に補正係数を掛けて実フラックス添加量を求めることを特徴としている。

【発明の効果】

【0013】

本発明によれば、転炉の炉内状況が変動しても故銅や銅滓・金銀滓等の二次原料を継続して安定的に処理することが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】本発明の実施形態の銅製錬転炉の操業方法の対象となる複数基の銅製錬転炉のフロー図である。

【図2】図１の複数基の銅製錬転炉を用いて行なわれるバッチ操業の運転スケジュールの一具体例である。

【図3】図１に示す各銅製錬転炉における１バッチ操業におけるブロックフロー図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下、本発明の実施形態の銅製錬転炉の操業方法について詳細に説明する。この本発明の実施形態の銅製錬転炉の操業方法は、例えば図１に示すように、自熔炉１からレードル２に抜き出したマットを３基の転炉３Ａ～３Ｃのうち２基に装入して互いに時間差をつけてバッチ操業する場合に好適に適用することができる。この場合は残る１基の転炉は予備となるが、転炉のバッチ操業はこれに限定されるものではなく、１基以上の転炉を予備を設けることなく全て時間差をつけてバッチ操業してもよい。

【0016】

上記のように２基の転炉を１号炉３Ａ及び２号炉３Ｂとして互いに時間差をつけてバッチ操業する場合は、例えば図２に示すような運転スケジュールで操業が行なわれる。これら１号炉３Ａ及び２号炉３Ｂの各々は、時間差をつけて処理が行なわれることを除いて基本的に同じ方法でバッチ処理が繰り返されるので、以下の説明では代表として１号炉３Ａで第ｎバッチの操業を行なう場合をとり挙げて説明する。すなわち、先ず第１造かん工程Ｓ１において、自熔炉１から抜き出される所定量のマット及び別途用意した所定量のフラックスを１号炉３Ａに装入した後、ブロワー４から供給される空気又は酸素富化空気（以降、単に空気等と称する）を羽口から吹き込む。これにより、該マットを酸化して白カワ及び転炉スラグ（カラミ）を生成する。

【0017】

上記の白カワ及び転炉スラグの生成後は、ブロワー４による空気等の供給先を１号炉３Ａから２号炉３Ｂに切り替えると共に、１号炉３Ａを傾けて転炉スラグのみをオーバーフローにより抜き出してレードルに受け入れる。その際、白カワが転炉スラグに混入して抜き出されることのないように留意することで、全ての白カワを１号炉３Ａ内に残留させる。これにより第１造かん期Ｓ１が終了する。なお、ブロワー４による空気等の供給先を２号炉３Ｂに切り替えることで、２号炉３Ｂでは第ｍバッチの第２造銅工程Ｂ２が開始する。

【0018】

次に、第２造かん工程Ｓ２において、再度自熔炉１から抜き出される所定量のマット及び別途用意した所定量のフラックスを１号炉３Ａに装入し、ブロワー４による空気等の供給先を２号炉３Ｂから１号炉３Ａに切り替えて羽口から空気等を吹き込む。これにより、該マットを酸化して白カワ及び転炉スラグを生成する。上記の白カワ及び転炉スラグの生成後は、ブロワー４による羽口からの空気等の供給を一旦停止し、上記と同様に白カワが転炉スラグに混入して抜き出されることのないように留意しながら１号炉３Ａを傾けて転炉スラグのみをオーバーフローにより抜き出してレードルに受け入れ、全ての白カワを１号炉３Ａ内に残留させる。これにより第２造かん期Ｓ２が終了する。

【0019】

次に、第１造銅工程Ｂ１において、ブロワー４による１号炉３Ａへの空気等の供給を再開して１号炉３Ａ内の白カワを所定の時間をかけて酸化して粗銅を途中まで生成する。上記の所定の時間が経過した後、ブロワー４による空気等の供給先を１号炉３Ａから２号炉３Ｂに切り替えることで第１造銅工程Ｂ１が終了する。このように、ブロワー４による空気等の供給先を２号炉３Ｂに切り替えることで、２号炉３Ｂでは次バッチである第ｍ＋１バッチの第１造かん工程Ｓ１が開始する。

【0020】

最後に、第２造銅工程Ｂ２において、ブロワー４による空気等の供給先を１号造かん工程Ｓ１が終了した２号炉３Ｂから１号炉３Ａに切り替えて、１号炉３Ａ内の白カワを第１造銅工程Ｂ１と同様に所定の時間をかけて酸化して粗銅を生成する。この所定の時間が経過した後、ブロワー４からの空気等の供給先を１号炉３Ａから２号炉３Ｂに切り替えることで第２造銅工程Ｂ２が終了する。その後、１号炉３Ａを傾けて炉内の粗銅をオーバーフローにより抜き出してレードルに回収する。これにより１号炉３Ａにおける第ｎバッチの操業が終了する。

【0021】

なお、図２に示す運転スケジュールでは、１号炉３Ａ及び２号炉３Ｂの各々において造かん工程をＳ１及びＳ２の２回に分けて行なうものであったが、造かん工程の数は上記の２回に限定されるものではなく、１回又は３回以上でもよい。また、造銅工程の数も上記のＢ１及びＢ２の２回に限定されるものではなく、１回又は３回以上であってもよい。

【0022】

上記した本発明の実施形態の銅製錬転炉の操業方法は、上記の複数回の造かん工程でそれぞれ生成される転炉スラグの質量基準の目標Ｆｅ／ＳｉＯ_２比が所定の範囲内となるように、各々の造かん工程において装入する熔ヒ、固ヒ、及び二次原料に含まれるＦｅ量と、フラックスのＳｉＯ_２品位とに基づいて理論フラックス添加量を求めた後、各々の造かん工程の開始時に炉内に残留しているＦｅ量及びＳｉＯ_２量に基づいて該理論フラックス添加量に補正係数を掛けて実フラックス添加量を求めるものである。

【0023】

すなわち、下記式１に示す酸化反応が生じる銅製錬転炉では、上記した第１造かん工程Ｓ１、第２造かん工程Ｓ２、第１造銅工程Ｂ１、及び第２造銅工程Ｂ２の各々において、図３に示す物質収支が生じる。
［式１］
２(Ｃｕ_２Ｓ・ＦｅＳ)＋ＳｉＯ_２＋５Ｏ_２
→４Ｃｕ＋２ＦｅＯ・ＳｉＯ_２＋４ＳＯ_２

【0024】

そのため、下記式２に示すように、装入する熔ヒ、固ヒ、及び二次原料中のＦｅ量と、フラックス中ＳｉＯ_２品位とが分かれば、第１、第２造かん工程Ｓ１、Ｓ２の各々において目標Ｆｅ／ＳｉＯ_２比が所定の範囲内となるようにするために必要な理論フラックス添加量を物質収支計算により求めることができる。

【0025】

［式２］
（理論フラックス添加量）＝
（装入する熔ヒ、固ヒ、及び二次原料中のＦｅ量）÷（目標Ｆｅ／ＳｉＯ_２比）÷（フラックスのＳｉＯ_２品位）

【0026】

このようなフラックス添加量を決める基準となる原料中のＦｅ量について、従来は、転炉に装入する熔ヒに含まれるＦｅ量だけを考慮していた。その理由は、熔ヒ以外の固ヒや二次原料の装入量は、熔ヒの装入量に比べて約１／１０以下であるうえ、前段の自熔炉から抜き出されるときの熔ヒの組成は既知であって且つその値は非常に安定しているためほとんど変動しないからである。しかしながら、固ヒや二次原料は組成に大きなばらつきがあり、例えば、二次原料として代表的な銅滓・金銀滓は組成が各々異なる無数の種類からなるため、良好な処理を阻害する組成を有する熔体が炉内に溜って転炉の炉内状況が悪化した際には、炉内の熔体の性状が良好な処理が可能なマットになる（滓化とも称する）まで、銅滓・金銀滓の炉内への装入を中断することで対処する必要があった。

【0027】

また、造かん工程におけるフラックス装入量は、前述した式２の計算式から分かるように、原料中のＦｅ量に基づいて求めることができるので、原料としての熔ヒの銅品位が変動することに伴ってＦｅ量が増減する場合は適切な量のフラックスを装入することができるが、一方で、上述したように二次原料は炉内状況に応じてその装入量を増減させるので、Ｆｅ含有率が一般的に１０から６０％程度の銅滓・金銀滓の場合は、その装入量の増減幅が大きくなればなるほど１バッチ操業毎のＦｅ量の変動が大きくなるので転炉の炉内状況が不安定になることがあった。従来、この銅滓・金銀滓の装入によるＦｅ量の変動は、上記式２で求めた理論フラックス装入量に所定の補正係数を掛けることで対応してきた。しかしながら、通常は転炉スラグの組成分析を１バッチ操業ごとに行なうことは作業負担がかかりすぎるので現実的ではないことから、この組成分析を参照し上記の所定の補正係数を掛けることによる対応では炉内状況の改善に時間がかかりすぎ、銅滓・金銀滓の装入量の増減に伴うＦｅ量の変動に迅速に対応できないことが問題になっていた。

【0028】

これに対して、本発明の実施形態の銅製錬転炉の操業方法は、銅滓・金銀滓等の二次原料及び固ヒのＦｅ品位を分析し、その分析結果を上記式２に反映させることで、理論フラックス添加量を求めることができる。なお、固ヒは熔ヒ運搬用のレードルに付着した熔ヒが固化して生成したものであるので、固ヒのＦｅ品位には熔ヒのＦｅ品位の分析結果を使用することができる。一方、銅滓・金銀滓等の二次原料は、受け入れ順に原料置き場に山積みされるため、この山積みされた二次原料の任意の部分から複数回のサンプリングを行ない、得られた複数のサンプリング試料を混合したり縮分したりすることで分析用試料とし、この分析用試料を使用して分析すればよい。なお、上記のように二次原料を山積みする場合はそのサイズは、例えば受け入れる銅滓・金銀滓の性状や形態などに応じて適宜定めればよい。また、上記のサンプリングする回数もこの山のサイズや数に応じて適宜決めればよい。

【0029】

上記式２で求めた理論フラックス添加量に、下記式３に示すように、造かん工程の開始時に炉内に残留しているＦｅ量及びＳｉＯ_２量を考慮して補正係数を掛けることで実フラックス添加量を求めることができる。
［式３］
（実フラックス添加量）＝（理論フラックス添加量）×補正係数

【0030】

上記の補正係数は、前述したように、第１造かん工程Ｓ１の開始時は転炉内にはほとんどＳｉＯ_２量が残存していないうえ、転炉に装入されるマットなどの原料にもほとんどＳｉＯ_２が含まれていない。また、含まれる場合であってもＳｉＯ_２量は分析値からほぼ把握できる、更に、転炉に装入されるマットに含まれるＦｅ分についても、その分析値からほぼ把握できる。このため、第１造かん工程Ｓ１では上記式２の量論関係をほぼそのまま採用することができる。但し、例えば前バッチの造銅工程の終了時にＦｅを含有する複合酸化物の一定量が少量であるものの定常的に炉内に残留する場合があるので、必要に応じてこの残留分を考慮して補正係数として０.９以上１.１以下の範囲内で若干の補正を行なってもよい。

【0031】

一方、第２造かん工程Ｓ２及び第３造かん工程以降を行なう場合はそれら工程では、前述したように持ち越される未反応のＳｉＯ_２分を含む転炉スラグを考慮してフラックス添加量を調整するのが好ましい。具体的には第２造かん工程Ｓ２以降の補正係数は、０.５以上０.８以下が好ましい。

【0032】

なお、転炉に装入するマットの質量や転炉から別々に抜き出される転炉スラグ及び粗銅の質量は、これらを受け入れるレードルを吊り下げるクレーンが具備する重量計によって測定することができる。また、第１造かん工程Ｓ１及び第２造かん工程Ｓ２でそれぞれ生成される転炉スラグの組成は、レードル内に排出される途中の転炉スラグをサンプリングして蛍光Ｘ線分析法により求めることができる。また、熔ヒに含まれるＦｅ量やフラックスのＳｉＯ_２品位も蛍光Ｘ線分析法により求めることができる。なお、転炉に装入した熔ヒ中の鉄分はほぼ全量が酸化されて転炉スラグ側に分配される。また、転炉に装入した熔ヒ分に含まれる銅分はほぼ全量が硫化物Ｃｕ_２Ｓ（白カワ）となる。

【0033】

本発明の実施形態の銅製錬転炉の操業方法においては、１バッチ操業で処理する固ヒのうち質量基準で４０％以下を造かん工程の開始前に予め炉内に装入しておき、残りを該造かん工程の途中で装入するのが好ましい。この造かん工程の開始前に炉内に装入する固ヒの割合が４０％を超えると、該造かん工程の開始時に転炉の炉内に残留している滞留物に上記の装入した固ヒが加わるので、これらが堆積物として転炉の炉底の大半のスペースを占めるので、炉内状況が不安定になるおそれがあり、また、炉内状況が悪化したときにこれを滓化することが難しくなるおそれがある。他方、固ヒの処理量を増やすため、１バッチ操業で処理する固ヒのうち質量基準で１０％以上を造かん工程の開始前に予め炉内に装入しておき、残りを造かん工程途中で装入することが好ましい。なお、上記固ヒは、転炉に装入する前に例えばジョークラッシャーなどの破砕機を使用して粒度を１５０ｍｍアンダー程度に破砕することが好ましい。これにより炉内状況が悪化しても容易に滓化することができる。

【0034】

本発明の実施形態の銅製錬転炉の操業方法においては、上記の式２に基づいて理論フラックス添加量を算出する際、銅滓・金銀滓等の二次原料に含まれるＦｅ量は、予め定めた一定のＦｅ品位を採用することが好ましい。その理由は、銅滓・金銀滓等の二次原料は上述したように種類が非常に多いため、Ｆｅ品位も大きくばらついている。従って、装入する二次原料ごとにＦｅ品位を分析し、得られた分析結果を銅滓・金銀滓等の二次原料の装入量に掛けてＦｅ量を求め、このＦｅ量をフラックス添加量に反映させることが理想的であるが、莫大な手間とコストを要する。これに対して、上記のように、計量した銅滓・金銀滓等の二次原料の装入量に掛けるＦｅ品位に、過去の分析データ等を参考にして定めた一定のＦｅ品位を採用することで、適切な量のフラックス添加量を簡易に求めることが可能になる。上記の一定のＦｅ品位は、例えば、過去の分析データの算術平均値、中央値Ｄ５０などを採用することができる。

【0035】

上記の二次原料のうち、銅滓・金銀滓の場合は、過去のデータからＦｅ品位がほぼ１０から６０％の範囲内にあることが分かっている。また、その中央値Ｄ５０は約３０％であるとの知見を得ている。そこで、二次原料が銅滓・金銀滓の場合は、上記の一定のＦｅ品位として中央値Ｄ５０の３０％に対して±１０％の範囲内である２０％以上４０％以下を採用することが好ましく、中央値Ｄ５０である３０％を採用することがより好ましい。上記の一定のＦｅ品位と銅滓・金銀滓の装入量を用いてＦｅ量を求め、これをフラックス添加量に反映させることで、転炉の炉内状況を不安定化させることなく、故銅や銅滓・金銀滓を最大限に処理することが可能になる。

【0036】

本発明の実施形態の銅製錬転炉の操業方法においては、転炉スラグの目標Ｆｅ／ＳｉＯ_２比は１.８以上２.８以下であるのが好ましい。これにより、上述したように該転炉スラグの銅品位ができるだけ小さくなる転炉スラグの性状にすることができる。この値が１.８未満では、転炉スラグの銅品位を低下させることができるものの、かえって多量のフラックス添加量が必要になるため好ましくない。逆にこの値が２.８を超えると、ＳｉＯ_２が不足して転炉スラグの粘性が増加し、これに伴い転炉スラグの銅品位が増加するので好ましくない。特に、第１造かん工程Ｓ１での転炉スラグの目標Ｆｅ／ＳｉＯ_２比は１.８以上２.３以下が好ましく、第２造かん工程Ｓ２以降での転炉スラグの目標Ｆｅ／ＳｉＯ_２比は２.３以上２.８以下が好ましい。

【0037】

本発明の実施形態の銅製錬転炉の操業方法においては、前段の製錬炉からの転炉へのマットの装入量が、１バッチ操業当たり１５０ｔ以上３００ｔ以下であることが好ましい。このマットの装入量が１５０ｔ未満の場合は、第２造かん工程以降に持ち超される未反応のＳｉＯ_２分を含む転炉スラグや、Ｆｅを含有する複合酸化物の影響が相対的に大きくなるため、本発明の実施形態の操業方法を適用することが困難になる。逆に、マットの装入量が３００ｔを超える場合は、第２造かん工程以降に持ち超される未反応のＳｉＯ_２分を含む転炉スラグや、Ｆｅを含有する複合酸化物の影響が相対的に小さくなるため、本発明の実施形態の操業方法を適用する意義が小さくなる。

【実施例0038】

図１に示すような乾式銅製錬プラントを用いて、本発明の実施例の操業方法として、自熔炉で生成した熔ヒを３基の転炉に装入して互いに時間差をつけたバッチ操業により粗銅を生成した。その際、各転炉において、図３に示すブロックフローに準じて、転炉スラグを生成する第１造かん工程Ｓ１及び第２造かん工程Ｓ２、並びに粗銅を生成する第１造銅工程Ｂ１及び第２造銅工程Ｂ２により処理を行なった。各転炉において、第１造かん工程Ｓ１で転炉に装入した熔ヒの量は１４０～１７０ｔ、第２造かん工程Ｓ２で転炉に装入した熔ヒの量は６０～９０ｔとした。また、１バッチ操業当たり平均５ｔの固ヒを造かん工程で処理すべく、第１造かん工程Ｓ１の開始前に、固ヒ２ｔを予め炉内に装入すると共に、残りの固ヒ３ｔを第１造かん工程Ｓ１の途中又は第２造かん工程Ｓ２の途中に装入した。この銅滓・金銀滓のＦｅ品位は３０％の一定値として下記のＦｅ量を求めた。

【0039】

上記の式２及び式３を用いて、第１造かん工程Ｓ１で生成される転炉スラグの質量基準の目標Ｆｅ／ＳｉＯ_２比が１.８以上２.３以下、第２造かん工程Ｓ２で生成される転炉スラグの質量基準の目標Ｆｅ／ＳｉＯ_２比が２.３以上２.８となるように、各々の造かん工程において装入する熔ヒ、固ヒ、及び二次原料に含まれるＦｅ量と、フラックスのＳｉＯ_２品位とに基づいて理論フラックス添加量を求めた後、各々の造かん工程の開始時に炉内に残留しているＦｅ量及びＳｉＯ_２量に基づいて理論フラックス添加量に補正係数を掛けて実フラックス添加量を求めた。具体的には、第１造かん工程Ｓ１の補正係数は０.９以上１.１以下とし、第２造かん工程Ｓ２の補正係数は０.５以上０.８以下とした。

【0040】

比較例として、上記の式２及び式３を用いる代わりに、第１造かん工程Ｓ１及び第２造かん工程Ｓ２の各々における転炉スラグのＳｉＯ_２品位が所定の目標値となるように熔ヒに含まれるＦｅ量から実フラックス添加量を決定したこと以外は上記の実施例と同様にして、自熔炉で生成した熔ヒを３基の転炉に装入して互いに時間差をつけたバッチ操業により粗銅を生成した。

【0041】

その結果、上記した本発明の実施例による操業方法では、転炉スラグの組成を従来と比べて安定化させることができ、銅滓・金銀滓と、転炉の排ガスが導入される廃熱ボイラーから排出されるボイラー煙灰などの系内の繰り返し物とからなる二次原料の転炉での処理量が、比較例では２０１８年４月～２０２０年３月の期間の平均で１バッチ操業当たり５.９ｔであったのに対して、実施例では２０２２年７月の期間の平均で１バッチ操業当たり１４.１ｔとなり、増加分は８.２ｔとなった。

【符号の説明】

【0042】

１ 自熔炉
２ レードル
３Ａ～３Ｃ 転炉
４ ブロワー

【図1】

【図2】

【図3】