JP5788885B2 - 浮遊溶解炉の反応シャフトに燃料ガスを供給する方法および精鉱バーナ - Google Patents

Description

発明の背景

本発明の対象は、請求項１の前段に係る、浮遊溶鉱炉の反応シャフトに燃料ガスを供給する方法を含む。

また、本発明は、請求項１６に係る、反応ガスおよび細粒固形物を浮遊溶解炉の反応シャフトに供給する精鉱バーナに関するものである。

本発明はさらに、上記方法および精鉱バーナの使用法に関するものである。

本発明は、フラッシュ・スメルティング炉などの浮遊溶解炉内で実行される方法、および反応ガスおよび細粒固形物をフラッシュ・スメルティング炉などの浮遊溶解炉の反応シャフトに供給する精鉱バーナに関するものである。

フラッシュ・スメルティング炉は３つの主要部で構成される。すなわち、反応シャフト、下層炉、およびアップテイクから成る。フラッシュ製錬処理では、硫化精鉱、スラグ生成剤、およびその他の微粉状構成材料を含む微粉状固形物を、反応シャフト上部の精鉱バーナを使用して、反応ガスと混合させる。反応ガスは、空気、酸素、または酸素富化空気を含むものでよい。精鉱バーナは、一般に、微細固形物を反応シャフトに供給する供給パイプを備えていて、供給パイプの開口部は反応シャフトに対して開口している。精鉱バーナは、通常、散布装置も備えていて、散布装置は供給パイプの内側に同心状に配設され、供給パイプの開口部から反応シャフトの内部にある程度延伸していて、散布ガスを散布装置の周りを流動する微細固形物の方へ送り込む散布ガス穴を含んでいる。また精鉱バーナは、一般に、反応ガスを反応シャフトに供給するガス供給装置を備え、ガス供給装置は環状の放出口を介して反応シャフトに対して開口し、放出口は、供給パイプを同心状に取り囲んで、放出口から放出される反応ガスを微細固形物と混合するものであり、微細固形物は供給パイプの中央から放出されて散布ガスによって側部へと導かれる。フラッシュ製錬処理は、微細固形物を精鉱バーナの開口部から反応シャフトに供給する段階を含む。フラッシュ製錬処理はさらに、散布ガスを精鉱バーナの散布装置の散布ガス穴から反応シャフト内に供給して散布ガスを散布装置の周りを流動する微細固形物の方へ送る段階と、反応ガスを精鉱バーナのガス供給装置の環状放出口から反応シャフト内に供給して、供給パイプの中央部から放出されて散布ガスによって側部へと誘導された固形物に反応ガスを混合させる段階とを含む。

たいていの場合、反応シャフトに投入される混合物の構成材料である微粉状固形物と反応ガスが互いに反応するのであれば、溶解に必要なエネルギーは混合物自体から得る。しかしながら、原料のなかには、相互に反応が起きた際に十分なエネルギーを発生せず、十分に溶解させるためのエネルギーを発生させるため反応シャフトに供給する燃料ガスも必要なものもある。製造を中断した後には、一時的に、エネルギーを燃料ガスの形態でさらに反応シャフトに取り込んで、適切に反応を引き起こさなくてはならないこともある。また、製造の中断時は、一時的にエネルギーを燃料ガスの形態で反応シャフトに取り込んで、反応シャフトの温度を維持する必要がある場合もある。

燃料ガスを反応シャフトに供給する公知の方式はいろいろある。

ある公知の方式では、燃料ガスを、精鉱バーナの散布装置の中央部を通る導管を介して、反応シャフトの下方に直接供給する。この方式には、反応シャフト内における動作が不十分で局部的であるという短所がある。

別の公知の方式では、燃料ガスを、反応シャフトの内部構造に配設された、もしくは反応シャフト自体に取り付けられた複数の独立した燃料ガス供給部材を介して反応シャフトに供給する。この方式の１つのマイナスは、反応シャフトの構造体において個々の燃料ガス供給部材が配設されている場所にその燃料ガス供給部材が局部的な熱応力を与えることになり、この局部的熱応力によって反応シャフトの構造体が摩耗することである。

国際特許公開明細書第WO 2009/030808号に、本願特許請求項１６の前段に係る精鉱バーナが提示されている。

発明の簡単な説明

本発明は、上記の問題点を解消することを目的とする。

本発明の目的は、独立請求項１に係る浮遊溶解炉の反応シャフトに燃料ガスを供給する方法によって達成される。

また、本発明は、独立請求項１６に係る、反応ガスおよび細粒固形物を浮遊溶解炉の反応シャフトに供給する精鉱バーナに関するものである。

本発明の好適な実施形態を、各従属請求項に提示する。

本発明はさらに、請求項２７ないし請求項３０に係る方法および精鉱バーナの使用法に関するものである。

本発明に係る方式では、燃料ガスが精鉱バーナにより供給されて微粉状固形物および反応ガスから成る混合物の一部が形成され、微粉状固形物、反応ガス、および熱料ガスを含有する混合物が反応シャフト内に生成される。

本発明に係る方式は、対称形をした炎を反応シャフト内に形成できる。これは、燃料ガスを付加、混合して、反応ガスおよび微粉状固形物から成る混合物中において構成材料を形成するという事実によるものであり、精鉱バーナは、この混合物を反応シャフト内に分散させる、すなわちシャフト内に対称的に吹き込むように構成されている。

本発明に係る方式は、燃料ガスから発生する熱エネルギーを反応シャフト内に着実に分散でき、これにより、局部的な熱応力のピークが発生しないようにできる。これは、燃料ガスを付加、混合して、反応ガスおよび微粉状固形物から成る混合物中において構成材料を形成するという事実によるものであり、精鉱バーナは、この混合物を反応シャフト内に分散させる、すなわちシャフト内に対称的に吹き込むように構成されている。

また本発明に係る方式は、燃料ガスから発生する熱エネルギーを、燃料ガスから発生する熱エネルギーを必要とする場所に、より正確に集中できる。例えば、余剰熱エネルギーを反応ガスと微粉状固形物間の反応に投入できる。

本発明に係る方式では、燃料ガスが精鉱バーナの散布装置の散布ガス穴から供給されるため、供給される散布ガスは少なくとも一部、または全部が燃料ガスから成る。これにより、例えば、使用される精鉱バーナ内で余計な変化が起きるのを防ぐことができる。燃料ガスを含む、または燃料ガスから成る散布ガスが微粉状固形物を側部へと吹きやり、微粉状固形物は反応ガスと混合される。そのため、燃料ガス、微粉状固形物、および反応ガスは、精鉱バーナからある程度離れるまで可燃性の混合物を形成することがなく、精鉱バーナの導管内で混合物に引火する危険もない。燃料ガスが反応シャフト内で微粉状固形物および反応ガスと十分に混合されると、混合物は安定した炎を生みだす。炎の幅は、精鉱バーナの運転の調整に用いられる一般的な方法と同様の方法で調節できる。

以下、添付の図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態のいくつかを詳細に述べる。
浮遊溶解炉の基本を示す図であり、該炉の反応シャフトに精鉱バーナが設置されている。 本発明に係る精鉱バーナの第１の好適な実施形態を示す図である。 本発明に係る精鉱バーナの第２の好適な実施形態を示す図である。 本発明に係る精鉱バーナの第３の好適な実施形態を示す図である。 本発明に係る精鉱バーナの第４の好適な実施形態を示す図である。 本発明に係る精鉱バーナの第５の好適な実施形態を示す図である。

発明の詳細な説明

図１は、下層炉1、反応シャフト2、およびアップテイク3を含む浮遊溶解炉を示す。精鉱バーナ4は、反応シャフト2用にアレンジされている。このような溶解炉の運転原理は、例えば、米国特許明細書第2,506,557号の開示などで公知である。

本発明は、第一に、反応ガス5および微細固形物6を浮遊溶解炉の反応シャフト2に供給する精鉱バーナ4に関する。反応ガス5は、例えば酸素富化空気でよく、あるいは酸素富化空気を含むガスでよい。微細固形物は、例えば、銅またはニッケルの精鉱でよい。

精鉱バーナ4は、微細固形物6を反応シャフト2に供給する微細固形物供給装置21、および反応ガス5を反応シャフト2に供給するガス供給装置12を含んでいる。また、精鉱バーナ4は燃料ガス16を反応シャフト2に供給する燃料ガス供給器15を含み、例えば燃料ガス16を添加して、反応シャフト内で微細固形物6および反応ガス5から生成される混合物の一部を形成するものである。

精鉱バーナ4は、燃料ガス16を微細固形物供給装置21に供給する燃料ガス供給器15を含んでいてもよく、微細固形物供給装置21を使用して燃料ガス16を反応シャフト2に供給する。

精鉱バーナ4は、熱料ガス16をガス供給装置12に供給する燃料ガス供給器15を含んでいてもよく、ガス供給装置12を使用して熱料ガス16を反応シャフト2に供給する。

精鉱バーナ4は、散布ガス流11を反応シャフト2中の微細固形物6に向かって送り反応シャフト2内で微細固形物6を反応ガス5に向けて誘導する散布装置9と、熱料ガス16を散布装置9に供給して、散布装置9によって熱料ガス16を反応シャフト2に供給する燃料ガス供給器15とを含んでいてもよい。

図２ないし図６において、精鉱バーナ4の微細固形物供給装置21は、微細固形物を反応シャフト2に供給する供給パイプ7を含み、供給パイプの開口部8は反応シャフト2に向かって開口している。

図２ないし図６において、精鉱バーナ4はさらに散布装置9を含んでいて、散布装置は供給パイプ7の内側に同心状に配設されて、供給パイプの開口部8から反応シャフト2の内側にある長さだけ延伸している。散布装置9は、散布ガス11を散布装置9の周囲へと導いて、散布装置9の周りを流動する微細固形物にガスを送る散布ガス穴10を含んでいる。

また、図２ないし図６において、精鉱バーナ4は、反応ガス5を反応シャフト2に供給するガス供給装置12を含む。ガス供給装置12は反応ガス室13を含み、ガス室は反応シャフト2の外側に配設されて、環状放出口14を介して反応シャフト2に対して開口し、放出口は供給パイプ7を同心状に取り囲んで、放出口から放出される反応ガス5を供給パイプ7の中央から放出される微細固形物6と混合するものであり、微細固形物は散布ガス11によって側部へと導かれる。

さらに、図２ないし図６において、精鉱バーナ4は、熱料ガス16を添加する燃料ガス供給器15を含み、このガスは、供給パイプの開口部8から放出される微細固形物6と環状放出口14から放出される反応ガス5とから成る混合物20の一部を構成する。

図２は、本発明に係る精鉱バーナ4の第１の好適な実施形態を示す。図２において、燃料ガス供給器15は、熱料ガス16を散布装置9内に供給するように設けられ、散布ガス穴10から供給される散布ガス11は、少なくとも一部が熱料ガス16から成るものである。また、燃料ガス16のみを散布ガス11として使用することも可能である。

図３は、本発明に係る精鉱バーナ4の第２の好適な実施形態を示す。図３では、燃料ガス供給器15は、熱料ガス16をガス供給装置12に供給するように設けられ、これにより、供給パイプ7を同心状に囲む環状放出口14を通じて放出口から放出される反応ガス5は、熱料ガス16を含んでいる。

図４は、本発明に係る精鉱バーナ4の第３の好適な実施形態を示す。図４では、燃料ガス供給器15は燃料ガス供給装置18を含み、燃料ガス装置は、ガス供給装置12の反応ガス室13の外側に配設されて、第２の環状放出口17を備え、熱料ガス16を第２の環状放出口を介して供給して、熱料ガス16を微細固形物6および反応ガス5の混合物と混ぜ合わせる。

図５は、本発明に係る精鉱バーナ4の第４の好適な実施形態を示す。図５では、精鉱バーナは散布装置9を貫通する燃料ガス供給器15を含み、燃料ガス供給器は反応シャフト2に対して開口している放出口22を備えて、燃料ガス16を当該放出口22を通じて浮遊溶解炉の反応シャフト2に供給して、燃料ガス16を微細固形物6および反応ガス5の混合物と混合させる。

図６は、本発明に係る精鉱バーナ4の第５の好適な実施形態を示す。図６では、燃料ガス供給器15を設けて熱料ガス16を微細固形物供給装置21に供給し、微細固形物6と熱料ガス16との混合物が供給パイプの開口部8から放出される。

熱料ガス16は、必須ではないが好ましくは、天然ガス、プロパン、またはブタンのうちの、少なくとも１つを含む。

また、本発明は、浮遊溶解炉の反応シャフト2に燃料ガス16を供給する方法に関するものである。

本方法では、微細固形物6を反応シャフト2に供給する微細固形物供給装置21と、反応ガス5を反応シャフト2に供給するガス供給装置12とを含む精鉱バーナ4を使用する。

本方法は、微細固形物供給装置21を用いて微細固形物6を反応シャフト2に供給すること、およびガス供給装置12を用いて反応ガス5を反応シャフト2に供給することを含む。

本方法では、精鉱バーナ4を使用して熱料ガス16を反応シャフト2に供給して、微細固形物6および反応ガス5を含有する混合物の一部を形成することで、微細固形物6、反応ガス5、および熱料ガス16を含有する混合物を反応シャフト2内で生成する。

本方法では、熱料ガス16および微細固形物6を反応シャフト2の外で混合して、熱料ガス16と微細固形物6の混合物を反応シャフト2に投入してもよい。

本方法では、熱料ガス16を精鉱バーナ4の微細固形物供給装置21に供給して、反応シャフト2の外に設けられた微細固形物供給装置21内で熱料ガス16を微細固形物6と混ぜ合わせて、熱料ガス16と微細固形物6との混合物を反応シャフト2に供給してもよい。

本方法では、反応シャフト2の外で熱料ガス16を反応ガス5に混合し、熱料ガス16と反応ガス5の混合物を反応シャフト2に供給してもよい。

本方法では、熱料ガス16を精鉱バーナ4のガス供給装置12に供給して、反応シャフト2の外に設けられた精鉱バーナ4のガス供給装置12内で燃料ガス16を反応ガス5に混合させ、燃料ガス16と反応ガス5との混合物を反応シャフト2に供給してもよい。

本方法では、散布ガス流11を反応シャフト2内の微細固形物6に送って、反応シャフト2内で微細固形物6を反応ガス5の方へと導く散布装置9を備える精鉱バーナ4を使用してもよい。この場合、燃料ガス16を精鉱バーナに供給して、反応シャフト2の外で燃料ガス16を散布ガス11と混合して、燃料ガス16と散布ガス11の混合物を反応シャフト2に供給してもよい。この場合、上記に加えて、またはそれに代わって、燃料ガス16を精鉱バーナ4の散布装置9に供給して、反応シャフト2の外に設けられた散布装置9で燃料ガス16を散布ガス11と混合して、燃料ガス16と散布ガス11の混合物を反応シャフト2に供給してもよい。

本方法において、次のような精鉱バーナ4を使用してもよい。すなわち、精鉱バーナは、(i)微細固形物6を反応シャフト2に供給する供給パイプ7を含み、供給パイプの開口部8は反応シャフト2に対して開口している。また、精鉱バーナは、(ii)供給パイプ7内に同心状に設けられ供給パイプの開口部8から反応シャフト2の内側にある程度延伸している散布装置9を含み、散布装置は、散布装置9の周囲を取り巻く散布ガス11を散布装置9の周りを流動する微細固形物6に向かって送る散布ガス穴10を備えている。精鉱バーナ4はさらに、(iii)反応ガス5を反応シャフト2に供給するガス供給装置12を含み、ガス供給装置は、供給パイプ7を同心状に囲む環状放出口14を介して反応シャフト2に対して開口していて、環状放出口14から放出される反応ガス5を、供給パイプ7の中央から放出されて散布ガス11によって側部へと誘導される微細固形物6と混合する。上述の精鉱バーナ4を、図２ないし図６に示す。

本方法において図２ないし図６に示す型の精鉱バーナを使用する場合、微細固形物6は精鉱バーナ4の供給パイプの開口部8から反応シャフト2に投入する。

本方法において図２ないし図６に示す型の精鉱バーナを使用する場合、散布ガス11は精鉱バーナ4の散布装置9の散布ガス穴10から反応シャフト2に供給して、散布ガス11を散布装置9の周りを流動する微細固形物6へ送る。

本方法において図２ないし図６に示す型の精鉱バーナを使用する場合、反応ガス5は精鉱バーナ4のガス供給装置の環状放出口14から反応シャフト2に供給して、反応ガス5を、供給パイプ7の中央部から放出されて散布ガス11によって側部へと誘導された微細固形物6と混合させる。

本方法において図２ないし図６に示す型の精鉱バーナを使用する場合、精鉱バーナ4を燃料ガス16の供給に使用して、微細固形物6および反応ガス5から生成される混合物の構成材料の１つを形成する。これにより、微細固形物6、反応ガス5、および燃料ガス16を含有する混合物が反応シャフト2内で生成される。

本発明に係る方法の第１の好適な実施形態において、燃料ガス16を精鉱バーナ4の散布装置9の散布ガス穴10から供給することで、供給される散布ガス11は少なくとも燃料ガス16の一部で構成される。図２は、本発明に係る方法の第１の好適な実施形態を適用した精鉱バーナ4を示している。

本発明に係る方法の別の好適な実施形態では、燃料ガス16を精鉱バーナ4のガス供給装置12に供給するため、供給パイプ7を同心状に囲む環状放出口14から放出される反応ガス5は燃料ガス16を含有する。図３は、本発明に係る方法の第２の好適な実施形態を適用した精鉱バーナ4を示している。

本発明に係る方法の第３の好適な実施形態において、燃料ガス供給器15はガス供給装置12の外側に配設されて、燃料ガス供給装置18を備え、燃料ガス供給装置は、第２の環状放出口17を備え、第２の環状放出口はガス供給装置の環状放出口14と同心であり、反応室に対して開口している。この好適な実施形態では、燃料ガス16を上述の第２の環状放出口を介して供給して、燃料ガス16を微細固形物6と反応ガス5との混合物に混ぜ合わせる。図４は、本発明に係る方法の第３の好適な実施形態を適用した精鉱バーナ4を示している。

本発明に係る方法の第４の好適な実施形態において、燃料ガス供給器15は散布装置9を貫通するように配設され、反応シャフト2に対して開口する放出口22を備えている。本方法の実施形態では、燃料ガス16を上記放出口22を通じて浮遊溶解炉の反応シャフト2に供給して、燃料ガス16を微細固形物6と反応ガス5とによる混合物に混ぜる。

本発明に係る方法の第４の好適な実施形態では、燃料ガス16を供給パイプ7に供給し、供給パイプの開口部8から微細固形物6と燃料ガス16との混合物を送り出す。

本発明に係る方法において、燃料ガス16として、必須ではないが好ましくは、天然ガス、プロパン、またはブタンのうちの、少なくとも１つを使用する。

本方法および精鉱バーナは、例えば、生産中断後に浮遊溶解炉を始動させるために用いてもよい。

本方法および精鉱バーナは、例えば、生産中断後に浮遊溶解炉を始動させるために用いてもよく、その使用法には、反応ガス5と燃料ガス16だけを反応シャフト2に供給する工程が含まれる。

本方法および精鉱バーナは、例えば生産中断中の浮遊溶解炉の温度を維持するために用いてもよい。

本方法および精鉱バーナは、例えば生産中断中の浮遊溶解炉の温度を維持して、反応ガス5と燃料ガス16だけを反応シャフト2に供給する工程が含まれるように用いてもよい。

技術の向上にともなって、本発明の基本的な発想をさまざまな態様で実現できることは、当業者には明白なことである。したがって、本発明ならびにその実施形態は上述の例に限定されるものでなく、本願特許請求の範囲内において変更してもよい。

Claims (8)

1. 微細固形物を反応シャフトに供給する微細固形物供給装置と、
   反応ガスを前記反応シャフトに供給するガス供給装置と、
   散布ガス流を前記反応シャフト中の微細固形物に向かって送り、該反応シャフト内で微細固形物を反応ガスの方へ誘導する散布装置とを備えた精鉱バーナを使用することを含み、
   前記微細固形物供給装置を用いて微細固形物を前記反応シャフトに供給することと、
   前記ガス供給装置を用いて反応ガスを前記反応シャフトに供給することと、
   前記精鉱バーナを使用して燃料ガスを前記反応シャフトに供給して、微細固形物および反応ガスを含有する混合物の一部を形成することで、微細固形物、反応ガス、および燃料ガスを含有する混合物を前記反応シャフト内で形成することとを含む浮遊溶解炉の反応シャフトに燃料ガスを供給する方法において、
   燃料ガスを前記反応シャフトの外で散布ガスと混合し、
   燃料ガスと散布ガスの混合物を前記反応シャフトに供給することを特徴とする方法。
2. 請求項１に記載の方法において、燃料ガスとして、天然ガス、プロパンを用いることを特徴とする方法。
3. 微細固形物を反応シャフトに供給する微細固形物供給装置と、
   反応ガスを前記反応シャフトに供給するガス供給装置と、
   散布ガス流を前記反応シャフト中の微細固形物に対して送りこみ、微細固形物を該反応シャフト内の反応ガスの方へ誘導する散布装置と、
   燃料ガスを前記反応シャフトに供給し、燃料ガスを添加して、該反応シャフト中で微細固形物と反応ガスとから成る混合物の一部を形成させる燃料ガス供給器とを含む、反応ガスおよび微細固形物を浮遊溶解炉の反応シャフトに供給する精鉱バーナにおいて、
   該精鉱バーナは、燃料ガスを前記散布装置に供給して、該散布装置を使用して燃料ガスを前記反応シャフトに供給する燃料ガス供給器を含むことを特徴とする精鉱バーナ。
4. 請求項３に記載の精鉱バーナにおいて、燃料ガスは、天然ガス、プロパン、またはブタンのうちの、少なくとも１つを含有することを特徴とする精鉱バーナ。
5. 浮遊溶解炉の始動における、請求項１または２に記載の方法、または請求項３または４に記載の精鉱バーナの使用。
6. 浮遊溶解炉の始動における請求項１または２に記載の方法、または請求項３または４に記載の精鉱バーナの使用において、反応ガスおよび燃料ガスのみを前記反応シャフトに供給する工程を含むことを特徴とする使用。
7. 浮遊溶解炉の温度の調整における、請求項１または２に記載の方法、または請求項３または４に記載の精鉱バーナの使用。
8. 浮遊溶解炉の温度の調整における請求項１または２に記載の方法、または請求項３または４に記載の精鉱バーナの使用において、反応ガスおよび燃料ガスのみを前記反応シャフトに供給する工程を含むことを特徴とする使用。

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