JP3444581B2

JP3444581B2 - 金属製錬炉のスラグ流量調整方法及びそれを実施する金属製錬炉

Info

Publication number: JP3444581B2
Application number: JP24255696A
Authority: JP
Inventors: 豊安田; 正明明津; 周史大久保
Original assignee: Nippon Mining and Metals Co Ltd
Current assignee: Nippon Mining Holdings Inc
Priority date: 1996-08-27
Filing date: 1996-08-27
Publication date: 2003-09-08
Anticipated expiration: 2016-08-27
Also published as: JPH1068026A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、金属製錬炉におけ
るスラグ流量調整方法及びそれを実施する金属製錬炉に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】溶融製錬の目的は、精鉱あるいは焙焼
鉱、焼結鉱を高温の炉内で溶融し、目的金属を一挙に粗
金属にするか、マット、スパイスと呼ばれる中間製品に
一旦濃縮し、原鉱に含まれている脈石や不純物などをス
ラグとして比重差により分離することにある。非鉄金属
製錬、特に銅製錬に用いられている溶融炉の中で、多く
の製錬所で使用されている溶融炉は自溶炉である。

【０００３】従来の自溶炉の一例として、銅マット用自
溶炉の断面図を図１０に示す。自溶炉３０の炉体は、反
応シャフト３１、セットラ３４及びアップテイク３３を
有し構成され、反応シャフト３１の上部に精鉱ノズル３
１ａと吹込口３１ｂとを有している。この自溶炉３０
は、精鉱ノズル３１ａから乾燥した微粉精鉱を、そし
て、吹込口３１ｂから酸素富化空気あるいは熱風を同時
に吹込み、反応シャフト３１内で瞬間的に酸化反応を起
こさせ、酸化反応時に発生する酸化熱で製錬を行うもの
である。酸化熱を使うため他の製錬方法に較べて燃料消
費率が低いという特徴を有する。

【０００４】セットラ３４内において、溶湯は比重差に
より下層にマット、そして、上層にスラグがそれぞれ分
離する。マットは炉底に設けられたマットホール３４ｄ
より抜き出され、次工程の転炉へ運ばれる。一方、スラ
グはスラグホール３４ａ（マットホール３４ｄより上方
の所定高さの位置に設けられている）から抜き出され、
スラグ樋３６を介して錬かん炉４０に運ばれる。溶湯が
マットとスラグとに沈降分離するには一定の炉内滞留時
間が必要である。ところが、後述する理由により、自溶
炉３０から排出されるスラグ中には炉内滞留時間が短い
ものがあり、その中に分離し切れずに残留した銅が含ま
れている。この残留銅は、錬かん炉４０を用いて回収す
る。

【０００５】スラグは、錬かん炉４０でさらに比重差に
よりマットとスラグに分けられる。錬かん炉４０からの
マットは、自溶炉３０からのマットと共に転炉へ運ばれ
粗金属を得る。一方、スラグは、従来周知のごとく溶融
状態のまま多量の水流の中に流し込み細粒化させて、セ
メントの原料等にされる。

【０００６】従来、かかる自溶炉３０におけるスラグタ
ップ作業及びマットタップ作業は共にバッチ方式で行わ
れていた。これは、溶湯の沈降分離が進みマットとスラ
グがそれぞれある程度蓄積して溶湯レベルが一定以上に
なった際にマットとスラグの抜き出しを行う操業方法で
ある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】従来のバッチ方式のマ
ット及びスラグタップ作業は、溶湯レベルが一定以上に
なった際に先ずスラグの抜き出しを行い、マットの抜き
出しにより溶湯レベルが低下した後にスラグホール３４
ａを閉めるという操業方法であった。そして、マットの
抜き出し後マットホール３４ｄを閉め、再び溶湯レベル
が一定以上になるのを待って上述の作業を繰り返してい
た。これらタップ作業は１日当り６〜８回で、１回のタ
ップ時間は１〜２時間で、一日のタップ時間は合計１０
〜１２時間であった。

【０００８】ところで、自溶炉の時間当たりの処理量を
増加させたい場合、従来のバッチ方式のタップ作業で
は、単位時間当りのスラグ流量を増加させるか、タップ
作業の回数を増加させるかのいずれかの方法で対処しな
ければならない。

【０００９】しかし、スラグ流量を増加させると後工程
の水砕処理設備のスラグ水砕凝固条件が変化し水蒸気爆
発の危険が生じるため、水砕処理設備の処理能力、水砕
水量を増加させる必要がある。又、タップ作業の回数を
増加させると、現場作業者によるスラグホ−ルの開閉や
樋の片付等の作業量が増加する。さらに、バッチ方式で
は、溶湯をスラグとマットとに沈降分離するための滞留
時間にバラつきがあり、且つその時間もタップ作業の回
数を増加させると小さくなるため、安定した沈降分離に
よる有価物回収が出来ない欠点がある。

【００１０】このように、従来のタップ方式では、安全
面、設備能力、作業負担面で自溶炉の処理量増加には制
約があった。

【００１１】本発明の目的は、上述した従来技術の課題
を解決し、スラグタップ時のスラグ流量を制御し、金属
製錬炉におけるスラグタップを従来のバッチ方式から連
続方式に変更可能な金属製錬炉のスラグ流量調整方法及
びそれを実施する金属製錬炉を提供することである。

【００１２】本発明の目的は、また、自溶炉における溶
湯レベルを制御することにより炉内のスラグ層厚（スラ
グ量）をほぼ一定に保ちスラグの炉内滞留時間を平均化
させてスラグ中の有価物含有率の極大値発生を防止し、
さらに、有価物含有率の平均値を低下させることが可能
な金属製錬炉のスラグ流量調整方法及びそれを実施する
金属製錬炉を提供することである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決する本発
明は、精鉱、焙焼鉱又は焼結鉱を高温の炉内で溶融し、
目的金属を粗金属にし、又は、マットやスパイス等の中
間製品に一旦濃縮し、原鉱に含まれている脈石や不純物
などをスラグとして比重差により分離する金属製錬炉の
スラグ流量調整方法において、鉱石処理量、鉱石組成、
マット組成、スラグ組成、炉容積などの既知の数値よ
り、単位時間当たりのマット及び／又はスラグレベルの
変化量を計算することによって、溶湯レベルの変化量の
目標値を定める工程と、炉内溶湯レベルを非接触式レベ
ル測定装置で連続的に測定し炉内溶湯レベルの時間当た
りの変化量を測定する工程と、そして、測定された炉内
溶湯レベルの変化量に基づき、スラグホールの開口面積
を増減させて炉内溶湯レベルの変化量を定めた単位時間
当たりの溶湯レベルの変化量の目標値と等しくなるよう
に調節する工程とを含み構成される金属製錬炉のスラグ
流量調整方法を提供する。

【００１４】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
の金属製錬炉のスラグ流量調整方法において、前記炉内
溶湯レベルの時間当たりの変化量を測定する工程が、炉
内溶湯レベルをマイクロ波を用いた非接触式のレベル測
定装置によって測定する工程からなることを特徴とす
る。

【００１５】請求項３に記載の発明は、請求項１又は請
求項２に記載の金属製錬炉のスラグ流量調整方法におい
て、スラグホールの開口面積の増減工程が、先端部に向
って連続的に断面積が減少するように傾斜した傾斜面を
含むプラグと、そして、スラグホ−ルの軸方向所定の位
置にプラグを遊嵌し且つその位置を保持するブレーキ機
構付きマニュピレータとを設け、マニュピレータによっ
て、プラグのスラグホールに対する位置関係を変更する
工程からなることを特徴とする。

【００１６】請求項４に記載の発明は、請求項３に記載
の金属製錬炉のスラグ流量調整方法において、プラグ
が、水冷且つ銅製であることを特徴とする。

【００１７】請求項５に記載の発明は、請求項１〜４の
いずれか１項に記載の金属製錬炉のスラグ流量調整方法
において、マニュピレータが、スラグホールに隣接して
設置されたサーボモータ駆動の産業用ロボットからな
り、スラグホールの開口面積の増減工程は、産業用ロボ
ットの遠隔操作により自動的に行うことを特徴とする。

【００１８】請求項６に記載の発明は、請求項１〜４の
いずれか１項に記載の金属製錬炉のスラグ流量調整方法
において、マニュピレータが、スラグホールに隣接して
設置されたハンドクレ−ンからなり、スラグホールの開
口面積の増減工程は、ハンドクレ−ンにより保持された
プラグ支持装置の一端を手動で操作することを特徴とす
る。

【００１９】請求項７に記載の発明は、精鉱を高温の炉
内で溶融し、目的金属を粗金属にし、又は、マットやス
パイス等の中間製品に一旦濃縮し、原鉱に含まれている
脈石や不純物などをスラグとして比重差により分離する
金属製錬炉において、セットラの上部に取り付けられ、
セットラに溜められた溶湯レベルを非接触で連続的に測
定することができる溶湯レベル測定装置と、先端部に向
って連続的に断面積が減少するように傾斜した傾斜面の
一面に面取部を設けることにより、該面取部とスラグホ
ールとにより開口部をプラグの下側に形成し、スラグが
プラグの下側を流れるように構成されたプラグと、先端
部に向って連続的に断面積が減少するように傾斜した傾
斜面を含むプラグと、前記プラグの後部側に取付けら
れ、通水して前記プラグを冷却するために二重構造とさ
れる外側管と内側管を備えて構成される流量調整棒と、
そして、スラグホールの軸方向所定の位置にプラグを遊
嵌し且つその位置を保持するブレーキ機構付きのマニュ
ピレータであって、プラグとスラグホールとの位置関係
によりスラグホールの開口面積を変化させることによ
り、溶湯レベルの変化量を調整するマニュピレータとを
含み構成されることを特徴とする金属製錬炉を提供す
る。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る金属製錬炉の
スラグ流量調整方法及びそれを実施する金属製錬炉を図
面に示された好ましい実施形態に基づいて詳細に説明す
る。

【００２１】図１は、本発明に係るスラグ流量調整方法
を実施する銅製錬用自溶炉の一実施形態の要部正断面図
である。

【００２２】図２は、マイクロ波レベル計測定部の設置
場所を示す自溶炉のセットラの断面図である。

【００２３】初めに、本発明に係る銅製錬用自溶炉の構
成について説明する。

【００２４】金属製錬炉である銅製錬用自溶炉３０は、
概略的に、図１０に示した従来の自溶炉と同じ構成を含
んでいる。従って、同じ構成要素には同じ参照番号を付
し、その詳細な説明は省略する。セットラ３４の底部に
は、マットを取り出すために複数の適度な開口面積を有
するマットホール３４ｄと、１つ又は複数のスラグホー
ル３４ａとが設けられている。スラグホール３４ａは、
スラグを排出するためのもので、マットホール３４ｄの
上方所定位置に設けられ、適度な開口面積を有する。ス
ラグホール３４ａより取り出されたスラグは、微量、例
えば、１％前後の銅を含んでおり、スラグ樋３６を介し
て錬かん炉４０へと送って銅を回収する。なお、金属製
錬用自溶炉は、銅の精錬の他にニッケル、鉛等の溶錬に
も用いられている。

【００２５】次に、本発明に係る銅製錬用自溶炉の第一
の特徴である溶湯レベル測定装置について説明する。溶
湯レベルの測定装置は、非接触式で且つ連続測定が可能
な、熱や粉塵等に対する耐環境性が優れたマイクロ波レ
ベル計を用いると良い。マイクロ波レベル計としては、
例えば、株式会社松島機械研究所（福岡県北九州市八幡
西区）製のマイクロ波レベル計ＴＤＷ−ＭＦ１Ｌ形があ
る。このマイクロ波レベル計は、図３に示すように、ア
ンテナ２１、マイクロ波回路ボックス２２及び入出力ケ
ーブル２５を一体的に構成したマイクロ波レベル計測定
部２０からなる。マイクロ波レベル計測定部２０は、ア
ンテナ２１からマイクロ波を放射し、被測定面から反射
波を受信することによってアンテナ２１から被測定面ま
での距離を測定する。

【００２６】又、マイクロ波レベル計測定部２０は、被
測定面である溶湯の上方に設置されるため、防熱対策と
してアンテナ２１の前面に防熱板２３を装着する。マイ
クロ波回路ボックス２２は、ケース２２ａ内に収納され
てアンテナ２１に連結される。更に、ケース２２ａの後
方に冷却エア吹込口２６を、防熱板２３の側部に冷却エ
ア吹出口２７を設け、マイクロ波レベル計測定部２０の
内部に冷却用空気を流すようになっている。尚、冷却用
空気はミストセパレータ、エアフィルタ等によって水分
油分をほぼ完全（９９．９％以上）に除去したものを使
用することが好ましい。このマイクロ波レベル計測定部
２０は、図２に示すように、反応シャフト３１に比較し
て気流中ダスト濃度が低いセットラ３４の天井部３４ｅ
に適度な開口を設けて設置する。

【００２７】次に、本発明に係る銅製錬用自溶炉の第二
の特徴であるスラグ流量調整装置について説明する。

【００２８】スラグ流量調整装置は、概略的に、長手方
向に連続的に断面積の変化するプラグ１１を先端部に有
する流量調整棒１０と、そして、スラグホ−ル３４ａの
軸方向所定の位置にプラグ１１を遊嵌し且つその位置を
保持するマニュピレータとから構成される。

【００２９】初に、プラグ１１及びそれを支える流量調
節棒１０の詳細を図４（ａ）及び（ｂ）に示された一実
施例に基いて説明する。

【００３０】流量調整棒１０は、断面円形であって外側
管１２及び内側管１３よりなる二重構造であり、外側管
１２の先端はプラグ１１によって、後端は封止板１４に
よって封止されている。又、外側管１２の後端付近に冷
却水の流出口１２ｂを有する枝管１２ａを設ける。これ
らの材質は、耐熱性が高く溶湯と接触しても比較的安定
しているステンレス鋼材を用いる。

【００３１】図示された好ましい実施形態において、プ
ラグ１１は、側面のテーパ部１１ｂと、先端の下部に面
取部１１ａとを設けることにより、先端から後端にかけ
て断面積が連続的に増加する形状を有している。プラグ
１１は、熱伝導度の高い銅製としリン脱酸銅のケ−クを
切削加工して（又は銅の鋳造により）前述の形状とす
る。プラグ１１の内部には、プラグ１１を効率的に冷却
するために切削加工により冷却水の流路を設けることが
好ましい。

【００３２】冷却水は内側管１３の流入口１３ａより流
入し、先端部のプラグ１１内部に形成された中央空所で
Ｕターンし内側管１３と外側管１２の間を通って枝管１
２ａの流出口１２ｂより排出される。

【００３３】なお、面取部１１ａはプラグ１１の下側に
設けられているため、面取部１１ａでスラグの流れの方
向を下向きに変えることができスムーズにスラグ樋３６
に流し込むことができる。これにより、スラグのスラグ
樋３６外への噴出（スプラッシュ）等を防止する効果が
ある。又、図６には、プラグ１１の全てをスラグホール
３４ａに挿入した場合に隙間Ｓが０になるような実施形
態を示したが、もちろん、プラグ１１をスラグホール３
４ａより小さくすることも出来る。更に、面取部１１ａ
の面取りの大きさや角度を変更することで、隙間Ｓの範
囲や変化率を変えることが可能である。

【００３４】マニュピレータとしては、図１及び図５に
示すようにプラグ支持装置１５と安価なハンドクレ−ン
５０との組み合わせを用いることや、あるいは、図７及
び図８に示された遠隔操作可能で微調整を正確に行うこ
とができる産業用ロボット１９を用いることもできる。
もちろん、マニュピレータとしては、プラグ１１のスラ
グホール３４ａに対する相対角度を変えること無く水平
に移動可能であり、且つ作業者が溶湯の飛散や輻射熱を
直接受けること無くマニュピレータの後ろから容易に作
業し得るものである限りどのような構成であっても良
い。

【００３５】図１は、本発明に係るマニュピレータの一
実施形態であるハンドクレ−ン５０とプラグ支持装置１
５との組み合わせを示している。ハンドクレ−ン５０
は、負荷を支えて所定の位置に移動することができる装
置で、作業員による補助が必要となる点で産業用ロボッ
ト１９の遠隔且つ自動操作とは異なっている。

【００３６】流量調節棒１０は、プラグ支持装置１５を
介してハンドクレ−ン５０に保持され、セットラ３４に
形成されたスラグホール３４ａに対する位置関係を変え
ることにより、スラグホール３４ａから流出するスラグ
の流量を調整するものである。ハンドクレ−ン５０とし
ては、後述する理由により、流量調節棒１０のスライド
を制御するブレーキ機構及び関節や旋回部分を固定する
ディスクブレーキ等のブレ−キ機能を備えたものを用い
る。

【００３７】図５に示されているように、ハンドクレ−
ン５０は、天井よりハンドクレ−ン５０を吊下げるため
の基台５１と、基台５１より下方向に突出して設けられ
た旋回軸５２と、旋回軸５２に旋回可能に軸支された本
体５４と、この本体５４に揺動可能に設けられた第一ア
−ム５５と、第一ア−ム５５の先端部に設けられた間接
部５６と、間接部５０に揺動可能に設けられた第二ア−
ム５７と、そして、第二ア−ム５７の先端部に支持装置
１５を取り付けるための取付部５８とを含み構成され
る。

【００３８】なお、セットラ３４に２つのスラグホール
３４ａが並列して設置されている場合（図８参照）、ハ
ンドクレ−ン５０は、旋回軸５２を中心として旋回して
各スラグホール３４ａに対応する位置にプラグ１１を移
動し且つディスクブレーキ等のブレーキ機構によってそ
の位置に保持固定することができる。

【００３９】ハンドクレ−ン５０は、空気圧や電力等に
よって駆動されるアシスト機構を有している。この機構
によって取付部５８に取り付けられた重量物の重さと等
しいアシスト力を発生させて重量物の重さを打ち消す。
重量物はいわゆる無重力状態になるため人力で容易に移
動させることができる。このようなハンドクレ−ン５０
として、例えば、アイコクアルファ株式会社の商品名
「ラクラクハンド」などのバランサ装置を用いることが
できる。

【００４０】本実施形態においては、天井吊下げ式のハ
ンドクレ−ンを使用したが、設置スペ−スが十分とれる
のであれば据置式のハンドクレ−ンを用いても良い。

【００４１】次に、図２及び図３に示した溶湯レベル測
定装置及び図１、図４及び図５に示した本発明に係るス
ラグ流量調整装置を用いてスラグ流量を調整する方法に
ついて説明する。

【００４２】まず、事前準備として、流量調節棒１０に
冷却水を通水してプラグ１１を冷却しておくと共に、ハ
ンドクレ−ン５０及びプラグ支持装置１５のブレーキ機
構にエアを供給してブレーキをかけておく。

【００４３】次に、鉄芯入りランスチューブと酸素を用
いて、スラグホール３４ａを閉止している粘土及び内部
のスラグの凝固物を溶解しスラグを流出させる。この状
態で作業者は調節棒後端部のハンドル１５ａを持ち、片
手でマニュピュレータの高さ調節操作を行いながら、プ
ラグ先端の位置合わせを行う。

【００４４】次に、スラグホール３４ａの上面に流量調
節棒１０の先端プラグ１１の上面を沿わせて、スラグホ
ール３４ａの軸方向に挿入する。

【００４５】この操作により、スラグホール３４ｃの開
口面積がプラグ１１の下面の面取部１１ａとスラグホー
ル３４ａの開口部３４ｃの入口下部との隙間Ｓへと縮小
され、スラグの流出経路に抵抗がつくことにより、スラ
グ流量が減少する（図６参照）。

【００４６】プラグ１１のスラグホール３４ａへの初期
挿入深さは、作業者がスラグ流量の大小を目視によって
判断して決定する。挿入深さ決定後は、ブレーキ機構の
ロックスイッチを作動させ、その位置からプラグ１１が
移動しないよう装置を固定する。

【００４７】次に、マイクロ波レベル計を作動させて、
溶湯レベルの連続測定を開始する。この溶湯レベルの連
続測定は、基本的に常時連続的に実施している。この条
件下における単位時間当りの溶湯レベルＨ（ｍ）の変化
ｄＨ／ｄｔ（ｍ／時）を監視する。

【００４８】ここで、スラグ発生量をＳ入（トン／
時）、同比重をρｓ（トン／ｍ³ ）、マット発生量Ｍ入
（トン／時）、同比重をρｍ（トン／ｍ³ ）、炉の有効
断面積をＡ（ｍ² ）、スラグの抜出量をＳ出（トン／
時）とすると、レベル変化量ｄＨ／ｄｔ（ｍ／時）は、ｄＨ／ｄｔ＝（Ｓ入／ρｓ＋Ｍ入／ρｍ−Ｓ出／ρｓ）
／Ａ（ｍ／時）となる。ここで、（スラグ発生量）＝（スラグ抜出量）
の場合は、ｄＨ／ｄｔ＝（Ｍ入／ρｍ）／Ａ（ｍ／時）となり、マットの発生量にのみ依存する。ρｍ及びＡは
既知であり、Ｍ入は投入鉱石量、鉱石中の金属品位、マ
ット中の金属品位などから近似的に算出することができ
る。

【００４９】従って、実際のレベル変化量ｄＨ／ｄｔが
（Ｍ入／ρｍ）／Ａと等しくなるように調整プラグ１１
の挿入深さを変更し、スラグ流量を調節することで、ス
ラグの抜出し量をスラグの発生量に等しく保つことがで
きる。

【００５０】なお、ｄＨ／ｄｔ＞（Ｍ入／ρｍ）／Ａの
場合には、作業者はブレーキ機構のロックスイッチを解
除し、流量調整棒１０の後端位置からハンドル１５ａを
持ち、後方に５〜１０ｍｍ水平移動させる。水平移動
後、再度ロックスイッチを作動させて、流量調整棒１０
が移動しないように固定する。ｄＨ／ｄｔ＜（Ｍ入／ρ
ｍ）／Ａの場合には、上記とは逆に、流量調整棒１０を
前方に５〜１０ｍｍ水平移動させる。

【００５１】このような流量調整を行った場合の溶湯レ
ベルの経時的変化の実例を図９に示す。図９において、
上側の折れ線は稼働時間中の溶湯レベル測定装置により
測定された実際の溶湯レベルの変化を表している。下側
の折れ線は、単位時間当りのマット発生量を近似的に算
出し、マットレベルの変化に換算して現したものであ
る。

【００５２】まず、投入鉱石量、鉱石中の金属品位、マ
ット中の金属品位から近似的に単位時間当りのマット発
生量を算出する。これより、図９の下側の折れ線のよう
にマットレベルの変化量が計算される。なお、マットレ
ベルにスラグ層厚（一定に制御できたと仮定して）を加
えたものが溶湯レベルの変化量となる。時間当りの投入
鉱石量やその他の操業条件が一定に保たれていれば、時
間当りのマット発生量は一定であり、マットレベル、従
って、溶湯レベルは線形的に増加する。

【００５３】次に、マイクロ波レベル計を作動させて実
際の溶湯レベルの連続測定を開始する（Ｓ０点）。溶湯
レベルの測定値から溶湯レベルの増加速度を算出する。
溶湯レベルはマット発生量とスラグ発生量とが合計され
た値であるため、マット及びスラグの抜出しを行わなけ
れば、Ｍ０−Ｍ１の傾きよりもＳ０−Ｓ１の傾きのほう
が大きくなる。溶湯レベルがＳ１に達した時点で、スラ
グの抜出しのみを実施する（マットの抜出しは実施せ
ず）。スラグのみを抜き出すため、マットレベルはその
まま増加する。

【００５４】次に、スラグ流量調整装置を用いてスラグ
流量の調節を開始する（ＳＳ点）。プラグ１１を適当な
位置に一旦固定した状態で時間当りの溶湯レベルの変化
量を監視する。測定された溶湯レベルの変化量（ＳＳ−
Ｓ２）と、近似的に算出されたマットの増加速度（ＭＳ
−Ｍ２）とを比較し、最終的には、両者が等しくなるよ
うにスラグ流量調整装置を用いてスラグ流量を微調整す
る。その結果、溶湯レベルは、ｄＨ／ｄｔ＝（Ｍ入／ρ
ｍ）／Ａの傾きで上昇する。

【００５５】言い換えると、近似的に算出されたマット
の増加速度（ＭＳ−Ｍ２）と、測定された溶湯レベルの
変化量（ＳＳ−Ｓ２）とが等しくなることによって、ス
ラグ発生量と抜出量とが等しくなる。従って、炉内のス
ラグ層厚は、一定に保たれることになる。

【００５６】スラグ流量調整装置による調整を実施しな
がら、溶湯レベルＳ２に達した時点でマットの抜出しを
行う（Ｍ２−Ｍ３）。マットの抜出し完了後、マットホ
−ル３４ｄを閉じると溶湯レベルは、近似的に算出され
たマットの増加速度（Ｍ３−Ｍ４）とほぼ等しい増加速
度（Ｓ３−Ｓ４）で増加を始める。その後、溶湯レベル
は、Ｓ２−Ｓ３−Ｓ４を周期的に繰り返す。

【００５７】溶湯レベルは、図９においてＳ２−Ｓ３−
Ｓ４の変化を周期的に繰り返しながら一定幅の範囲内に
制御されるためスラグ流量、炉内に滞留するスラグ量及
び炉内のスラグ層厚を一定に保つことができる。従っ
て、炉内のスラグの滞留時間を平均化させることができ
スラグ中の有価物含有率の極大値発生を防止し、さら
に、含有率平均値を低下させることができる。

【００５８】従って、本発明に係るスラグ流量調整方法
を実施した結果、マットタップ時でも溶湯レベルがスラ
グホ−ルレベルＨＳを下回らないように制御し、且つ、
スラグ樋３６及び錬かん炉４０の状況が許せばスラグタ
ップの連続実施が可能となる。その結果、マットタップ
の回数も従来一日６〜８回実施していたものを一日３〜
５回に減らすことができ作業負荷が減少する。又、スラ
グを連続して後工程の水砕処理設備に送ることができ設
備負荷が平均化された。従って、水砕処理設備の能力を
上げること無く自溶炉の生産量を増加させることが可能
となった。

【００５９】マニュピレータの他の実施形態としては、
図７に示すように、サーボモータ駆動の汎用産業用ロボ
ット、例えば、５軸又は６軸の産業用ロボット１９があ
る。流量調節棒１０は、産業用ロボット１９のア−ム先
端部に取り付けられる。産業用ロボット１９は、作業ス
ペースの節約及び非使用時の収納等を考慮して天井に設
置することも、そのまま床面に設置することもできる。

【００６０】図８には、セットラ３４に設けられた２つ
のスラグホール３４ａが並列して設置されている場合の
産業用ロボット１９の移動機構が示されている。この実
施形態の場合、産業用ロボット１９は、天井の梁に取り
付けられた直線案内装置１９ａによって、実線で示され
た第一のスラグホール３４ａに対応する位置と一点鎖線
で描いた第二のスラグホール３４ａに対応する位置との
間でスライド可能となっている。

【００６１】まず、図示されていない制御装置のティー
チングボックスを用いて産業用ロボット１９に以下に示
すような動作を教示する。図６に示すように、スラグホ
ール３４ａの上面に流量調整棒１０先端のプラグ１１の
上面を沿わせて、スラグホール３４ａの軸方向に挿入す
る。プラグ１１の挿入位置により、プラグ１１の下面の
面取部１１ａとスラグホール３４ａの開口部３４ｃの入
口下部との間の隙間Ｓが変化する。プラグ１１を引き抜
くと隙間Ｓは増大し、開口部３４ｃの開口面積も増大す
る。プラグ１１がスラグホール３４ａから全て引き抜か
れると、スラグホール３４ａの開口部３４ｃは全開状態
になる。これらの位置を産業用ロボット１９に教示した
後は、図示されていない操作ボックスより産業用ロボッ
ト１９の操作を遠隔で制御する。図９に示されたような
２つのスラグホール３４ａを有する実施形態の場合は、
併せて、スライダ用操作ボックスを用いて産業用ロボッ
ト１９をスライドさせる。

【００６２】この実施形態では、マイクロ波レベル計の
検索データを分散型計数制御装置、パーソナルコンピュ
−タ等のデ−タ処理装置に鉱石処理量、鉱石組成、マッ
ト組成、スラグ組成、炉容積などと共に与え、デ−タ処
理装置内で常にｄＨ／ｄｔと（Ｍ入／ρｍ）／Ａとの比
較を行わせている。そして、両者の間に偏差が生じた場
合、マニュピレータである産業用ロボット１９に流量調
整動作信号を送り、流量調整棒１０を挿抜してスラグ流
量の自動調節を行う。本実施形態では、人手を介さず
に、スラグ流量、炉内のスラグ層厚及びスラグの炉内滞
留時間を制御でき、より安全で且つ低い労働負荷により
前述の第一の実施形態と同様の効果が得られる。

【００６３】

【発明の効果】本発明方法によれば、スラグを連続的に
タップするために適切な溶湯レベルを設定する工程と、
鉱石処理量、鉱石組成、マット組成、スラグ組成、炉容
積などの既知の数値より、溶湯レベルの変化量を所定の
値に設定する工程と、炉内溶湯レベルを非接触式レベル
測定装置で連続的に測定し炉内溶湯レベルの時間当たり
の変化量を測定する工程と、そして、測定された炉内溶
湯レベルの変化量に基づき、スラグホールの開口面積を
増減させて炉内溶湯レベルの変化量を所定の設定値と等
しくなるように調節する工程とを含み構成されているた
め、溶湯レベルの実際の変化量を、近似的に算出された
時間当りのマット発生量から計算される溶湯レベルの変
化量（設定値）と等しくなるようにスラグ流量を調整す
る事により、スラグ発生量と抜出量とを等しくし、それ
により、結果としてスラグ流量をほぼ一定に制御でき
る。

【００６４】そして、スラグ発生量と抜出量とを等しく
調整することは、炉内のスラグ層厚を一定に保つことを
意味する。これにより、スラグの炉内滞留時間を平均化
させることができるのでスラグ中の有価物含有率の極大
値発生を防止でき、さらに、有価物の平均含有率を低下
させることができる効果を有する。

【００６５】スラグタップの回数も従来よりも減らすこ
とができ作業負荷を減少させることができる。

【００６６】更に、スラグを連続して後工程の水砕処理
設備に送ることができるため、設備負荷を平均化するこ
とができる。従って、水砕処理設備の能力を上げること
無く自溶炉の鉱石処理量、ひいては、有価金属の生産量
を増加させることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るスラグ流量調整方法を実施する
銅製錬用自溶炉の一実施形態の要部正断面図である。

【図２】マイクロ波レベル計測定部の設置場所を示す
自溶炉のセットラの断面図である。

【図３】マイクロ波レベル計測定部を表す正面図であ
る。

【図４】（ａ）及び（ｂ）は、それぞれ、流量調整棒
の一部を断面とした正面図及び平面図である。

【図５】ハンドクレ−ンの概略図である。

【図６】スラグホールの開口面積を調整する原理を説
明する断面図である。

【図７】本発明に係る銅製錬用自溶炉の他の実施形態
を示す要部正断面図である。

【図８】炉底部に２つのスラグホールが並列して設置
されている場合の産業用ロボットの移動機構を示す正面
図である。

【図９】溶湯レベルの変化を表すグラフである。

【図１０】従来の銅マット用自溶炉及び錬かん炉の断
面図である。

【符号の説明】

１０流量調整棒１１プラグ、１１ａ面取部、１１ｂテーパ部１２外側管、１２ａ枝管、１２ｂ流出口１３内側管、１３ａ流入口１４封止板１９産業用ロボット、１９ａ直線案内装置２０マイクロ波レベル計測定部２１アンテナ２２マイクロ波回路ボックス、２２ａケース２３防熱板２５入出力ケーブル２６冷却エア吹込口２７冷却エア吹出口３０自溶炉３１反応シャフト、３１ａ精鉱ノズル、３１ｂ吹
込口３３アップテイク３４セットラ、３４ａスラグホール、３４ｃ開口
部、３４ｄマットホール、３４ｅ天井部３６スラグ樋４０錬かん炉５０ハンドクレ−ン５１基台５２旋回軸５４本体５５第一ア−ム５６間接部５７第二ア−ム５８取付部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開昭61−15078（ＪＰ，Ａ) 特開昭63−169488（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C22B 1/00 - 61/00

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】精鉱、焙焼鉱又は焼結鉱を高温の炉内で溶
融し、目的金属を粗金属にし、又は、マットやスパイス
等の中間製品に一旦濃縮し、原鉱に含まれている脈石や
不純物などをスラグとして比重差により分離する金属製
錬炉のスラグ流量調整方法において、鉱石処理量、鉱石
組成、マット組成、スラグ組成、炉容積などの既知の数
値より、単位時間当たりのマット及び／又はスラグレベ
ルの変化量を計算することによって、単位時間当たりの
溶湯レベルの変化量の目標値を定める工程と、炉内溶湯
レベルを非接触式レベル測定装置で連続的に測定し前記
炉内溶湯レベルの時間当たりの変化量を測定する工程
と、そして、前記測定された炉内溶湯レベルの変化量に
基づき、スラグホールの開口面積を増減させて前記炉内
溶湯レベルの変化量を前記定めた単位時間当たりの溶湯
レベルの変化量の目標値と等しくなるように調節する工
程と、を含み構成される金属製錬炉のスラグ流量調整方
法。
【請求項２】前記炉内溶湯レベルの時間当たりの変化量
を測定する工程は、前記炉内溶湯レベルをマイクロ波を
用いた非接触式のレベル測定装置によって測定する工程
からなることを特徴とする請求項１に記載の金属製錬炉
のスラグ流量調整方法。
【請求項３】前記スラグホールの開口面積の増減工程
は、先端部に向って連続的に断面積が減少するように傾
斜した傾斜面を含むプラグと、そして、前記スラグホー
ルの軸方向所定の位置に前記プラグを遊嵌し且つその位
置を保持するブレーキ機構付きマニュピレータとを設
け、前記マニュピレータによって、前記プラグの前記ス
ラグホールに対する位置関係を変更する工程からなるこ
とを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の金属製錬
炉のスラグ流量調整方法。
【請求項４】前記プラグが、水冷且つ銅製であることを
特徴とする請求項３に記載の金属製錬炉のスラグ流量調
整方法。
【請求項５】前記マニュピレータは、前記スラグホール
に隣接して設置されたサーボモータ駆動の産業用ロボッ
トからなり、前記スラグホールの開口面積の増減工程
は、産業用ロボットの遠隔操作により自動的に行うこと
を特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の金属
製錬炉のスラグ流量調整方法。
【請求項６】前記マニュピレータは、前記スラグホール
に隣接して設置されたハンドクレーンからなり、前記ス
ラグホールの開口面積の増減工程は、前記ハンドクレー
ンにより保持されたプラグ支持装置の一端を手動で操作
することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記
載の金属製錬炉のスラグ流量調整方法。
【請求項７】精鉱を高温の炉内で溶融し、目的金属を粗
金属にし、又は、マットやスパイス等の中間製品に一旦
濃縮し、原鉱に含まれている脈石や不純物などをスラグ
として比重差により分離する金属製錬炉において、セッ
トラの上部に取り付けられ、前記セットラに溜められた
溶湯レベルを非接触で連続的に測定することかできる溶
湯レベル測定装置と、先端部に向って連続的に断面積が減少するように傾斜し
た傾斜面の一面に面取部を設けることにより、該面取部
とスラグホールとにより開口部をプラグの下側に形成
し、スラグがプラグの下側を流れるように構成されたプ
ラグと、前記プラグの後部側に取付けられ、通水して前記プラグ
を冷却するために二重構造とされる外側管と内側管を備
えて構成される流量調整棒と、そして、前記スラグホールの軸方向所定の位置に前記プ
ラグを遊嵌し且つその位置を保持するブレーキ機構付き
のマニュピレータであって、前記プラグと前記スラグホ
ールとの位置関係によりスラグホールの開口面積を変化
させることにより、溶湯レベルの変化量を調整するマニ
ュピレータと、を含み構成されることを特徴とする金属
製錬炉。