JP6999473B2 - Flash smelting furnace cooling method and flash smelting furnace cooling structure - Google Patents
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Description
本発明は自溶炉の冷却方法及び自溶炉の冷却構造に関する。 The present invention relates to a method for cooling a flash smelting furnace and a cooling structure for the flash smelting furnace.
近年、銅製錬の主要原料である銅精鉱は、銅品位が低下傾向にある一方で、硫黄品位が上昇傾向にあり、製錬工程において所定の銅生産を維持するためには原料処理量を増加させる必要がある。また、発熱源である硫黄品位の上昇により、自溶炉内での発熱量が増加するとともに、原料組成の変動に伴う熱負荷の変動が大きいため、炉体の健全性を維持するための炉体冷却機構の強化が不可欠となっている。このような炉体の冷却機構としては自溶炉の壁面へ装着可能な水冷ジャケットが既に提案されている(特許文献1、2等を参照。)。
In recent years, copper concentrate, which is the main raw material for copper smelting, has a tendency for the copper grade to decline, while the sulfur grade has tended to rise. Need to increase. In addition, due to the increase in the grade of sulfur, which is the heat generation source, the amount of heat generated in the flash smelting furnace increases, and the heat load fluctuates greatly due to changes in the raw material composition. Strengthening the body cooling mechanism is indispensable. As a cooling mechanism for such a furnace body, a water-cooled jacket that can be mounted on the wall surface of a flash smelting furnace has already been proposed (see
現在は、原料処理量の増加と発熱源である硫黄品位の上昇により、自溶炉反応シャフト炉壁面への熱流束が10年前に比べて約25%増加している。この影響で、反応シャフト炉壁を構成する銅製水冷ジャケット表面のコーティング厚さの減少、また、操業変動時の剥離や脱落等が生じ、ジャケット本体が溶損する速度が加速している。さらに、近年処理量が増加しているリサイクル原料中の還元性成分の影響により、主に酸化物で構成されるコーティングが還元され、水冷ジャケットが溶損しやすい方向に作用している。また、処理量増加に伴い反応フレームが大形化したことで、炉内反応の一時的な悪化により反応フレームがシャフト炉壁面に接近し、急激に熱流束が増加し、溶損を促進するという現象も生じ易くなっている。 At present, the heat flux to the wall surface of the flash smelting reactor reaction shaft has increased by about 25% compared to 10 years ago due to the increase in the amount of raw material processed and the quality of sulfur, which is a heat source. Due to this effect, the coating thickness of the surface of the copper water-cooled jacket constituting the reaction shaft furnace wall is reduced, and peeling or falling off occurs during operating fluctuations, and the speed at which the jacket body is melted is accelerating. Further, due to the influence of the reducing component in the recycled raw material whose processing amount has been increasing in recent years, the coating mainly composed of oxides is reduced, and the water-cooled jacket acts in a direction in which it is easily melted. In addition, as the reaction frame becomes larger as the processing amount increases, the reaction frame approaches the shaft furnace wall surface due to the temporary deterioration of the reaction in the furnace, and the heat flux increases rapidly, which promotes melting damage. The phenomenon is also likely to occur.
炉内面の冷却効果を高めるために炉内面と水冷ジャケットの水路との間の距離を近くすれば冷却効果は高まるが、冷却水路が炉内面に近くに位置しているため水冷ジャケットがわずかでも溶損すると水冷ジャケットの漏水が多発して減産の要因となるばかりか、炉内への漏水による水蒸気爆発リスクも増加する。例えば、その対策として、反応シャフトの冷却性能強化が挙げられるが、そのために反応シャフトを構成する構造部材の改造を行うとすると長い工期を要するばかりか莫大な投資を要し、場合によっては建屋構造の改造まで強いられるため現実的でない。 If the distance between the inner surface of the furnace and the water channel of the water-cooled jacket is reduced in order to enhance the cooling effect of the inner surface of the furnace, the cooling effect will be enhanced. If it is damaged, water leakage from the water-cooled jacket will occur frequently, which will not only reduce production, but also increase the risk of steam explosion due to water leakage into the furnace. For example, as a countermeasure, strengthening the cooling performance of the reaction shaft can be mentioned, but if the structural members constituting the reaction shaft are modified for that purpose, not only a long construction period but also a huge investment is required, and in some cases, the building structure is required. It is not realistic because it is forced to remodel.
そこで、本発明は、かかる問題点に鑑みなされたもので、冷却効果が高く、水蒸気爆発のリスクを低減した水冷ジャケットを用いることにより、反応シャフトを構成する構造部材の更新を必要とせず、炉体の健全性を少ない投資額で確実に維持することが可能な自溶炉の冷却方法及び自溶炉の冷却構造を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention has been made in view of the above problems. By using a water-cooled jacket having a high cooling effect and a reduced risk of steam explosion, it is not necessary to renew the structural members constituting the reaction shaft, and the furnace is used. It is an object of the present invention to provide a cooling method for a flash smelting furnace and a cooling structure for the flash smelting furnace, which can surely maintain the health of the body with a small investment amount.
上記課題を解決するため請求項1に記載の本発明は、自溶炉のシャフトを構成する固定構造体である棚板と棚板の間に前記シャフトの側壁となる水冷ジャケットを装着し、前記水冷ジャケットに設けられた水路へ冷却水を供給することにより、炉内側に位置する前記水冷ジャケットの炉内面を冷却する自溶炉の冷却方法において、前記水冷ジャケットのうち最も炉内側に位置する前記炉内面から前記水冷ジャケットの最も近い水路までの区間における、炉内から炉外にかけての温度勾配の大きさを、2~7℃/mmの範囲内にすることを特徴とする自溶炉の冷却方法を提供する。
In order to solve the above-mentioned problems, the present invention according to
上記課題を解決するため請求項2に記載の本発明は、請求項1に記載の自溶炉の冷却方法において、前記水冷ジャケットは、前記固定構造体である棚板と棚板の間へ装着される板状の第一の水冷ジャケットと、炉内側へ突出するフィンが複数設けられ、前記棚板と前記第一の水冷ジャケットの間に位置するようにして装着された第二の水冷ジャケットと、を有し、前記第二の水冷ジャケットの前記フィンの間に耐火物を配置することにより前記温度勾配を制御することを特徴とする。
In order to solve the above problems, the present invention according to
上記課題を解決するため請求項3に記載の本発明は、請求項2に記載の自溶炉の冷却方法において、前記第二の水冷ジャケットの前記フィンの長さを100~200mm、厚みを50~100mm、前記フィンの間隔を50~100mmとしたことを特徴とする。
In order to solve the above problems, the present invention according to
上記課題を解決するため請求項4に記載の本発明は、請求項2又は3に記載の自溶炉の冷却方法において、前記第一の水冷ジャケットのうち最も炉内側に位置する前記炉内面から前記第一の水冷ジャケットの最も近い水路までの区間の距離と、前記第二の水冷ジャケットのうち最も炉内側に位置する前記炉内面から前記第二の水冷ジャケットの最も近い水路までの区間の距離を等距離としたことを特徴とする。
In order to solve the above problems, the present invention according to
上記課題を解決するため請求項5に記載の本発明は、請求項2から4のいずれか一項に記載の自溶炉の冷却方法において、前記固定構造体のレイアウトを変更することなく前記第一の水冷ジャケットの水路のレイアウト又は前記第二の水冷ジャケットのフィンサイズの少なくとも一方を変更することにより、前記温度勾配を制御することを特徴とする。
In order to solve the above problems, the present invention according to claim 5 is the method for cooling a flash smelting furnace according to any one of
本発明に係る自溶炉の冷却方法及び自溶炉の冷却構造によれば、炉内面と水冷ジャケットの水路との間の距離を確保して温度勾配を緩やかにすることで水冷ジャケットの溶損による水蒸気爆発のリスクを低減すると共に、大型フィンの間に耐火物を配置することでコーティングの安定化を図ることとしたので、反応シャフトを構成する構造部材の更新を必要とせず、炉体の健全性を少ない投資額で確実に維持することができるという効果がある。 According to the cooling method of the flash smelting furnace and the cooling structure of the flash smelting furnace according to the present invention, the water-cooled jacket is melted by securing a distance between the inner surface of the furnace and the water channel of the water-cooled jacket and making the temperature gradient gentle. Since it was decided to stabilize the coating by arranging refractory materials between the large fins while reducing the risk of steam explosion due to the reaction shaft, it is not necessary to renew the structural members that make up the reaction shaft, and the furnace body It has the effect of ensuring that soundness can be maintained with a small investment amount.
以下、本発明に係る自溶炉の冷却方法及びその冷却構造について、好ましい一実施形態に基づいて詳細に説明する。 Hereinafter, the cooling method of the flash smelting furnace and the cooling structure thereof according to the present invention will be described in detail based on a preferred embodiment.
[自溶炉の構成]
先ず、本実施形態に係る自溶炉の構成について簡単に説明する。図1は本発明の好ましい一実施形態に係る自溶炉の概略正面断面図である。図示された自溶炉1は、概略として、一端側に設けられた反応シャフト2と、他端側に設けられたアップテイク4と、反応シャフト2とアップテイク4の中間部に位置するセットラ3を備えて炉体が構成されており、自溶炉1の炉体全体は鋼材等の金属製材料によって形成されたシェル(缶体)によって形成されている。反応シャフト2は、略円筒形状とされ、その上部に精鉱バーナ7が配置されている。そして、精鉱バーナ7には酸素富化空気の供給部8が設けられている。反応シャフト2に精鉱バーナ7から酸素富化空気あるいは高温熱風と同時に精鉱(製錬原料)が吹き込まれると、瞬間的に化学反応が生起し、反応した精鉱(製錬原料)は比重差によってセットラ3の炉低部1a上でマット(下層)とスラグ(上層)とに分離される。セットラ3のマットレベルには不図示のマットタップホールが設けられ、セットラ3のスラグレベルには不図示のスラグタップホールが設けられる。スラグタップホールは不図示の錬かん炉に連結されており、スラグに含まれていた銅はマットとして回収される。一方、アップテイク4は、スラグ上層の排ガスを廃熱ボイラへ誘導して廃熱の回収を行い、冷却された排ガスは硫酸工場に送られる。ここで、反応シャフト2の周壁(側壁)には、複数の水冷ジャケット10が装着されている。水冷ジャケット10の装着先は、反応シャフト2の周壁(側壁)の全体であっても一部であってもよいが、少なくとも周壁(側壁)の最下部に位置するスカート部9aの直上の筒状部9bには、水冷ジャケット10が装着されているものとする。この筒状部9bには精鉱バーナ7から吹き込まれる精鉱と酸素富化空気が反応し生成する高温ガスが直接的に接触するため、熱流束が特に高いからである。
[Structure of flash smelting furnace]
First, the configuration of the flash smelting furnace according to the present embodiment will be briefly described. FIG. 1 is a schematic front sectional view of a flash smelting furnace according to a preferred embodiment of the present invention. The illustrated self-
[反応シャフトの側壁]
次に、反応シャフト2の周壁(側壁)の構造について説明する。図2は反応シャフトの周壁(側壁)の構造の説明図である。図示されたように、反応シャフト2の周壁(側壁)には、側壁の骨組みである固定構造体10cが配置される。この固定構造体10cは、複数のリング状の棚板を高さ方向にかけて繰り返し配置し、これら棚板を複数の支柱(図5を参照)によって支持している。この固定構造体10cの各段には、反応シャフト2の側壁となる水冷ジャケット10が反応シャフト2の周方向(以下、単に「周方向」という。)にかけて複数並べて配置され、これら複数の水冷ジャケット10が筒状の周壁(側壁)を構成している。個々の水冷ジャケット10は、固定構造体10cの間(棚板の隙間)へ装着される板状の第一の水冷ジャケット10aと、炉内側へ突出する複数の冷却フィン30が多段状に設けられ、かつ第一の水冷ジャケット10aの間に位置するようにして装着される第二の水冷ジャケット10bの2種類がある。これら第一の水冷ジャケット10a及び第二の水冷ジャケット10bの内部には、冷却水路(後述する図3、図4の符号11)が配設されており、その冷却水路へ冷却水を供給することによって第一の水冷ジャケット10a及び第二の水冷ジャケット10bの炉内面2a(最も炉内側に位置する面)側を冷却する。特に本実施形態では、この水冷ジャケット10を後述するような構成とすることにより、自溶炉1の操業中に炉内面2aから炉外方向にかけての温度勾配を2~7℃/mmの適切な範囲内に制御する。なお、操業時における反応シャフト2の炉内温度は約1,200~1,400℃である。
[Side wall of reaction shaft]
Next, the structure of the peripheral wall (side wall) of the
[第一の水冷ジャケットの構造]
次に、第一の水冷ジャケット10aの構造について説明する。図3(A)は第一の水冷ジャケットの平面図、図3(B)はその断面図、図5は反応シャフトの周壁(側壁)の構造を示す断面図である。図示された第一の水冷ジャケット10aは、炉外側から順に、左右に配置された一対の取付部21と、冷却水路11を蛇行配置したジャケット本体20を備えて構成されている。ジャケット本体20は、上方側から見て概略部分輪帯状をしており、その両端の炉外側に突出するようにして一対の取付部21が配置されている。この第一の水冷ジャケット10aの一対の取付部21及びジャケット本体20は、ジャケット本体20の内部に冷却水路11となる金属パイプを内装した状態で一体鋳造することによって形成されている。そして、第一の水冷ジャケット10aは、図5に示されるとおり、固定構造体10cの所定の位置に隣接するようにして反応シャフト2の周方向に複数配置される。
[Structure of the first water-cooled jacket]
Next, the structure of the first water-cooled
[第一の水冷ジャケットの耐火物層]
次に、第一の水冷ジャケット10aの周辺の耐火物層について説明する。図5に示されるとおり、第一の水冷ジャケット10aとこれに隣接する後述する第二の水冷ジャケット10bの冷却フィン30との間隙(スペース)には、耐火物、例えば、耐火煉瓦などの定型耐火物31Aが配置される。そして、第一の水冷ジャケット10aの炉内面2a及び定型耐火物31Aの炉内面2aは、アルミナ・クロミア質キャスタブル等の不定型耐火物によって被覆されている。これによって第一の水冷ジャケット10aの炉内面2aの側に耐火物層31が形成される。そして、第一の水冷ジャケット10aの一対の取付部21、ジャケット本体20、冷却フィン30、及び冷却水路11を熱伝導性が高い金属、例えば銅によって形成し、冷却水路11内に冷却水を流通させることで、耐火物層31を効率的に冷却することができる。
[Refractory layer of the first water-cooled jacket]
Next, the refractory layer around the first water-cooled
[第一の水冷ジャケットの冷却水路]
次に、第一の水冷ジャケット10aの冷却水路11について説明する。図3(A)、(B)に示すとおり、第一の水冷ジャケット10aの一方の取付部21の炉外側には冷却水路11へ冷却水を供給するための供給口12が配置され、第一の水冷ジャケット10aの他方の取付部21の炉外側には冷却水路11から冷却水を排出するための排出口13が配置されている。冷却水路11は、供給口12から一方の取付部21を経由してジャケット本体20の側へ向けて直線状に延びた後、ジャケット本体20の内部を蛇行してから、他方の取付部21を経由し、排出口13に向けて直線状に延びるように配管されている。なお、供給口12及び排出口13の形成先は反対であってもよい。そして、炉内面2aから最も炉内面2a側に位置する冷却水路11までの間の長さは後述する第二の水冷ジャケット10bの冷却フィン30の長さとほぼ同じ長さとされている。また、全ての第一の水冷ジャケット10aが同じ構造をしている必要は無く、例えば、図3(A)に示されるとおり周方向に隣接する第一の水冷ジャケット10aの一方は、反応シャフト2の径方向(以下、単に「径方向」という。)に延びる直線に関して他方を反転した形状をしていてもよい。
[Cooling channel of the first water-cooled jacket]
Next, the cooling
[第二の水冷ジャケットの構造]
次に、第二の水冷ジャケット10bの構造について説明する。図4(A)は第二の水冷ジャケットの背面図、(B)はその断面図である。図4(B)に示すとおり、第二の水冷ジャケット10bは、炉外側から順に、一対の取付部21と、冷却水路11を有するジャケット本体20と、炉内側へ多段状に突出する複数の冷却フィン30(本実施形態では2つの冷却フィン)を備えて構成されている。この第二の水冷ジャケット10bのジャケット本体20及び冷却フィン30は、ジャケット本体20の内部に冷却水路11となる金属パイプを内装した状態で一体鋳造することによって形成されている。そして、第二の水冷ジャケット10bは、図5に示されるとおり、固定構造体10cの所定の位置であって、第一の水冷ジャケット10aとの間に位置するようにして反応シャフト2の周方向に複数配置される。
[Structure of the second water-cooled jacket]
Next, the structure of the second water-cooled
[第二の水冷ジャケットの耐火物層]
次に、第二の水冷ジャケット10bの周辺の耐火物層について説明する。図5に示されるとおり第二の水冷ジャケット10bの多段状の冷却フィン30の間隙(スペース)には例えば、耐火煉瓦などの定型耐火物31Aが配置され、多段状の冷却フィン30の炉内面2a及び定型耐火物31Aの炉内面2aは、アルミナ・クロミア質キャスタブル等の不定型耐火物で覆われる。これによって第二の水冷ジャケット10aの炉内面2aの側に耐火物層31が形成される。なお、耐火物層31は上述の第一の水冷ジャケット10aの炉内面2aに形成された耐火物層31と一体となっている。そして、第二の水冷ジャケット10bのジャケット本体20、冷却フィン30、及び冷却水路11を熱伝導性が高い金属、例えば銅によって形成し、冷却水路11内に冷却水を流通させることで、耐火物層31を効率的に冷却することができる。
[Refractory layer of the second water-cooled jacket]
Next, the refractory layer around the second water-cooled
[第二の水冷ジャケットの冷却水路]
次に、第二の水冷ジャケット10bの冷却水路11について説明する。図4(A)、(B)に示すとおり第二の水冷ジャケット10bの背面右上端には冷却水路11へ冷却水を供給するための供給口12が配置され、第二の水冷ジャケット10bの背面右下端には冷却水路11から冷却水を排出するための排出口13が配置されている。冷却水路11は、右上端の供給口12から炉内側へ向かって直線状に延びた後、ジャケット本体20の内部をC字状に蛇行してから、炉外側へ向かって直線状に延びた後、右下端側の排出口13に向かうようにして配管されている。なお、供給口12及び排出口13の形成先は反対であってもよい。また、全ての第二の水冷ジャケット10bが同じ構造をしている必要は無く、例えば、周方向に隣接する第二の水冷ジャケット10bの一方は、径方向に延びる直線に関して他方を反転した形状をしていてもよい。
[Cooling channel of the second water-cooled jacket]
Next, the cooling
[水冷ジャケットのサイズについて]
次に、水冷ジャケット10のサイズについて説明する。本実施形態では、第一の水冷ジャケット10aのジャケット本体20の径方向の長さを400~500mm、炉内面2aから冷却水路11までの長さを150~250mm、厚みを50~100mm、高さ方向にかけて隣接する第一の水冷ジャケット10a同士の間隔を200~400mmに設定する。また、本実施形態では、第二の水冷ジャケット10bの冷却フィン30の突出長さを100~200mm(好ましくは、160~200mm)、ジャケット本体20の径方向の長さを200~300mm、冷却フィン30の厚みを50~100mm、高さ方向にかけて隣接する冷却フィン30の間隔を50~100mmである。なお、第二の水冷ジャケット10bの冷却フィン30の数は「2」である。また、第一の水冷ジャケット10aの炉内面2a(最も炉内側に位置する面)と第二の水冷ジャケット10bの炉内面2a(最も炉内側に位置する面)は、共に略同一の円柱側面上に位置している。
[About the size of the water-cooled jacket]
Next, the size of the water-cooled
[水路レイアウトについて]
次に、水冷ジャケット10の水路レイアウトについて説明する。本実施形態では、図5に示すとおり炉内面2aから第一の水冷ジャケット10aの最も近い冷却水路11までの距離と、炉内面2aから第二の水冷ジャケット10bの最も近い冷却水路11までの距離とを略等距離としている。
[About waterway layout]
Next, the water channel layout of the water-cooled
[水冷の方法]
次に、本実施形態に係る水冷ジャケット10による水冷の方法について説明する。自溶炉1においては冷却水路11の供給口12から所定の流速で冷却水を流し、それを排出口13から排出することによって耐火物層31を積極的に冷却して自溶炉1の安定操業を行うことが出来る。また、冷却水路11への冷却水の流量を適宜調整することで冷却の強弱を調整することが出来る。この場合、熱電対による常時監視のデータを利用して測定温度が上昇した場合には冷却水の流量を増やし、温度が安定してきたら冷却水の流量を減らす等の調整をコンピュータ管理によって行わせることも出来る。
[Water cooling method]
Next, a water cooling method using the
[比較例について]
次に、比較例として従来の反応シャフト2の周壁(側壁)について説明する。図7は比較例である従来の反応シャフトの周壁(側壁)の構造を示す断面図である。比較例(図7)と本実施形態(図5)との間では、固定構造体10cのレイアウトは共通であり、操業の条件(水冷の条件等)も共通である。但し、比較例(図7)では、第二の水冷ジャケット10bに相当する水冷ジャケット100bは形状が相違しており、冷却フィン30に相当する冷却フィン300の炉内側の凹凸のサイズ(厚み、間隔、長さ)も本実施形態(図5)より小さく、しかも、その数は「4」であって本実施形態(図5)の「2」より多い。また、比較例(図7)では、第二の水冷ジャケット10bに相当する水冷ジャケット100bの炉内面2aは、第一の水冷ジャケット10aに相当する水冷ジャケット100aの炉内面2aよりも炉外側に凹んでいる。このため、比較例(図7)では炉内面2aの位置に凹凸が生じている。また、比較例(図7)では水冷ジャケット100aの冷却水路110は、炉内面2a近くに配置されており、炉内面2aから水冷ジャケット100aの最も近い冷却水路110までの距離は炉内面2aから水冷ジャケット100bの最も近い冷却水路110までの距離よりも短くなっている。また、比較例(図7)における耐火物層31は、定型耐火物31Aを含まず不定型耐火物のみで構成される。
[Comparison example]
Next, as a comparative example, the peripheral wall (side wall) of the
[比較例との構造の比較]
次に、本実施形態の構造(図5)を比較例の構造(図7)と比較する。本実施形態では第二の水冷ジャケット10bには大きな冷却フィン30が設けられており、大きな冷却フィンを有しない比較例の水冷ジャケット100bとは形状が相違している。また、本実施形態では第二の水冷ジャケット10bの炉内面2aと第一の水冷ジャケット10aの炉内面2aとが略同一の円柱側面上に位置している。よって、本実施形態では冷却フィン30の厚みが第一の水冷ジャケット10aの先端の厚みに近づき、また炉内面2aの分布も平坦化される。また、比較例(図7)では、水冷ジャケット100aの冷却水路110が炉内面2a近くに位置しているため、この部分の冷却効果は高く、この部分では急激な温度勾配となっている一方、水冷ジャケット100bにおいては冷却水路110が水冷ジャケット100aよりも炉外側に位置しているため冷却効果はそれよりも低く、温度勾配も緩やかである。そのため、炉内コーティングが溶損した場合には水冷ジャケット100aの冷却水路110が危険に晒されることとなる。これに対し、本実施形態では冷却水路11の埋設深さ分布(炉内から最も近い冷却水路11までの距離の分布)が均一化されているので、どの位置でも温度勾配は平均化され、炉内コーティングの溶損があった場合でも冷却水路11は安全に守られる。
[Comparison of structure with comparative example]
Next, the structure of the present embodiment (FIG. 5) is compared with the structure of the comparative example (FIG. 7). In the present embodiment, the second water-cooled
[比較例との温度分布の比較]
次に、本実施形態の温度勾配(図6)を比較例の温度勾配(図8)と比較する。図6(A)は第一の水冷ジャケットの炉内から炉外にかけての温度勾配を示す図、図6(B)は第二の水冷ジャケットの炉内から炉外にかけての温度勾配を示す図である。また、図8(A)は第一の水冷ジャケットに相当する位置に配置された従来の水冷ジャケットの炉内から炉外にかけての温度勾配を示す図であり、図8(B)は第二の水冷ジャケットに相当する位置に配置されていた従来の水冷ジャケットの炉内から炉外にかけての温度勾配を示す図である。なお、グラフの横軸は位置、縦軸は温度を示している。グラフにおいて符号aで示すのは炉内面2aの位置、符号dで示すのは炉内面2aから最も近い冷却水路11,110の位置である。
[Comparison of temperature distribution with comparative example]
Next, the temperature gradient of the present embodiment (FIG. 6) is compared with the temperature gradient of the comparative example (FIG. 8). FIG. 6A is a diagram showing the temperature gradient from the inside of the furnace to the outside of the furnace of the first water-cooled jacket, and FIG. 6B is a diagram showing the temperature gradient from the inside of the furnace to the outside of the furnace of the second water-cooled jacket. be. Further, FIG. 8A is a diagram showing a temperature gradient from the inside of the furnace to the outside of the furnace of the conventional water-cooled jacket arranged at a position corresponding to the first water-cooled jacket, and FIG. 8B is the second figure. It is a figure which shows the temperature gradient from the inside of the furnace to the outside of the furnace of the conventional water-cooled jacket arranged at the position corresponding to the water-cooled jacket. The horizontal axis of the graph indicates the position, and the vertical axis indicates the temperature. In the graph, the reference numeral a indicates the position of the
先ず、本実施形態では第一の水冷ジャケット10aにおける冷却水路11の埋設深さ(炉内から最も近い冷却水路11までの距離)と第二の水冷ジャケット10bにおける冷却水路11の埋設深さ(炉内から最も近い冷却水路11までの距離)が略等距離なので、炉内面2aから冷却水路11までの間の温度勾配(図6(A))は平均化され、どの位置でもほぼ同様となり、比較例(図8(A))のような急激な温度勾配を示す箇所がない。比較例(図8(A))では急激な箇所の温度勾配が10~22℃/mmであるのに対して本実施形態(図6(A))ではどの箇所でも温度勾配が2~7℃/mm(条件によっては2~5℃/mm)になる。
First, in the present embodiment, the burial depth of the cooling
また、本実施形態では第二の水冷ジャケット10bでは大きな冷却フィン30を設けると共に、冷却フィン30の間隙に定型耐火物31Aを配置したので、第二の水冷ジャケット10bにおける炉内面2aから冷却水路11までの間の温度勾配(図6(B))が比較例(図8(A))より緩やかになる。比較例(図8(B))では温度勾配が5~10℃/mmであるのに対して本実施形態(図6(B))では温度勾配が2~7℃/mm(条件によっては2~5℃/mm)になる。
Further, in the present embodiment, the second water-cooled
また、本実施形態では第一の水冷ジャケット10aと第二の水冷ジャケット10bとの間で冷却水路11の埋設深さ(炉内から最も近い冷却水路11までの距離)を略同じにしたので、温度が最低レベルに落ち込む位置を、第一の水冷ジャケット10a及び第二の水冷ジャケット10bの間で略同じ、すなわち、平均化することができる(図6(A)、(B))。
Further, in the present embodiment, the burial depth of the cooling water channel 11 (distance from the inside of the furnace to the nearest cooling water channel 11) is substantially the same between the first water-cooled
また、本実施形態では第一の水冷ジャケット10aと第二の水冷ジャケット10bとの間で炉内面2aの分布を平坦化し、また第一の水冷ジャケット10aの先端及び冷却フィン30のピッチや厚みを均一化したので、炉内から炉外に向けての温度勾配を第一の水冷ジャケット10a及び第二の水冷ジャケット10bの間で略同じにすることができる(図6(A)、(B))。
Further, in the present embodiment, the distribution of the
[比較例との溶損の比較]
次に、本実施形態で生じる溶損を比較例で生じる溶損と比較する。
上述したとおり比較例では水冷ジャケット100aと水冷ジャケット100bとの間で炉内から炉外にかけての温度勾配にズレが生じるので(図8(A)、(B)参照)、炉内面2aに冷却ムラが生じ、操業中に炉内面2aの側へ形成されるコーティング層(不図示)の分布にもムラが生じる。このため比較例では一部の水冷ジャケット100a,100bの溶損が加速し、炉内漏水に起因した水蒸気爆発の生じるリスクが高かった。
[Comparison of dissolution loss with comparative example]
Next, the melting loss that occurs in this embodiment is compared with the melting loss that occurs in the comparative example.
As described above, in the comparative example, the temperature gradient from the inside of the furnace to the outside of the furnace is different between the water-cooled jacket 100a and the water-cooled
一方、本実施形態では第一の水冷ジャケット10aと第二の水冷ジャケット10bとの間で炉内から炉外にかけての温度勾配にはズレが生じないので(図6(A)、(B)参照)、炉内面2aに冷却ムラが生じ難く、操業中に炉内面2aの側へ形成されるスラグコーティング層の分布にもムラが生じ難い。このため本実施形態では一部の水冷ジャケットの溶損が加速するといった自体は生じにくく、水蒸気爆発の生じるリスクも低い。
On the other hand, in the present embodiment, there is no deviation in the temperature gradient from the inside of the furnace to the outside of the furnace between the first water-cooled
[実施形態の効果]
以上説明したとおり、本実施形態の自溶炉の冷却方法によれば、炉内面2aから水冷ジャケット10の冷却水路11までの間の温度勾配を2~7℃/mmの範囲内としたので、炉内面2aの冷却のために除去する熱量を増加することなく、また反応シャフト2の固定構造体10cに変更を加えることなく、炉内面2aの冷却ムラを抑えることが可能である。よって、本実施形態の自溶炉1の冷却方法によれば、炉体の健全性を少ない投資額で確実に維持することが可能である。
[Effect of embodiment]
As described above, according to the cooling method of the self-heating furnace of the present embodiment, the temperature gradient between the
また、本実施形態の自溶炉の冷却方法によれば、第二の水冷ジャケット10bの冷却フィン30の間に耐火物31Aを配置することにより温度勾配を制御するので、炉内面2aの冷却ムラを効果的に抑えることができる。
Further, according to the cooling method of the flash smelting furnace of the present embodiment, the temperature gradient is controlled by arranging the refractory 31A between the cooling
また、本実施形態の自溶炉の冷却方法によれば、炉内面2aから第一の水冷ジャケット10aの最も近い冷却水路11までの距離と、炉内面2aから第二の水冷ジャケット10bの最も近い冷却水路11までの距離を略等距離としたので、炉内から炉外に向けての温度勾配を第一の水冷ジャケット10a及び第二の水冷ジャケット10bの間で略同じにすることができる。
Further, according to the cooling method of the flash smelting furnace of the present embodiment, the distance from the
また、本実施形態の自溶炉の冷却方法によれば、固定構造体10cのレイアウトを変更することなく第一の水冷ジャケット10aの冷却水路11のレイアウト又は第二の水冷ジャケット10bの冷却フィン30のサイズの少なくとも一方を変更することにより、温度勾配を制御することができるので経済的である。
Further, according to the cooling method of the flash smelting furnace of the present embodiment, the layout of the cooling
また、本実施形態の自溶炉の冷却構造によれば、炉内面2aの冷却のために除去する熱量を増加することなく、また反応シャフト2の固定構造体10cに変更を加えることなく、炉内面2aの冷却ムラを抑えることが可能である。よって、炉体の健全性を少ない投資額で確実に維持することが可能となる。
Further, according to the cooling structure of the self-melting furnace of the present embodiment, the amount of heat removed for cooling the
また、本実施形態の自溶炉の冷却構造によれば、炉内面2aから第一の水冷ジャケット10aの最も近い冷却水路11までの距離と、炉内面2aから第二の水冷ジャケット10bの最も近い冷却水路11までの距離が略等距離としたので、炉内から炉外に向けての温度分布を第一の水冷ジャケット10a及び第二の水冷ジャケット10bの間で略同じにすることができる。
Further, according to the cooling structure of the flash smelting furnace of the present embodiment, the distance from the
[温度監視についての補足]
水冷ジャケット10には冷却フィン30及び第一の水冷ジャケット10aの先端(以下「冷却フィン30等」という。)の溶損進行度を把握するために1又は複数の熱電対が配置されてもよい。熱電対によって測定された温度データは、コンピュータ50を用いて解析することによって冷却フィン30等の溶損進行度を常時監視するようになっていてもよい。熱電対は、水冷ジャケット10に設けられた所定の冷却フィン30等の基端部に取り付けられており、この部分で測定された温度が図示しない制御室に設置されたコンピュータに常時取り込まれて監視される。この温度によって冷却フィン30等の溶損の進行状態を把握することができる。コンピュータは測定温度に基づいて冷却フィン30等の寿命を推定し、音や光(ランプ)による警報、プリントアウト等により保安要員等に警告及び通知する。これを基に保安要員等は、予め交換の必要な水冷ジャケット10を準備しておくことにより、長時間の操業停止等を回避することが可能になる。また、予めコンピュータに所定の温度を設定しておき、熱電対による測定温度がその設定温度になったときに水冷ジャケット10の交換を促す警報を行うように構成することも可能である。
[Supplementary information on temperature monitoring]
One or a plurality of thermocouples may be arranged on the water-cooled
なお、本実施形態によれば、第一の水冷ジャケット10aが溶損する時期と第二の水冷ジャケット10bが溶損する時期との差を小さくすることができるので、一方の水冷ジャケットの熱電対を省略し、他方の水冷ジャケットの熱電対の出力に基づき当該一方の水冷ジャケットの交換時期を予測してもよい。
According to the present embodiment, the difference between the time when the first water-cooled
[その他の実施の形態]
本発明は各実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、各実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素からいくつかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態の構成要素を適宜組み合わせてもよい。
[Other embodiments]
The present invention is not limited to each embodiment, and the components can be modified and embodied without departing from the gist thereof. In addition, various inventions can be formed by appropriately combining the plurality of components disclosed in each embodiment. For example, some components may be removed from all the components shown in the embodiments. Further, the components of different embodiments may be combined as appropriate.
1 自溶炉
1a 炉底部
2 反応シャフト
2a 炉内面
3 セットラ
4 アップテイク
7 精鉱バーナ
8 酸素富化空気供給部
9a スカート部
9b 筒状部
10 水冷ジャケット
10a 水冷ジャケット
10b 水冷ジャケット
10c 固定構造体
11 冷却水路
12 供給口
13 排出口
14 締着部材
20 ジャケット本体
21 取付部
30 冷却フィン
31 耐火物層
31A 定型耐火物
100a 水冷ジャケット
100b 水冷ジャケット
110 冷却水路
300 冷却フィン
1 Self-
Claims (5)
前記水冷ジャケットのうち最も炉内側に位置する前記炉内面から前記水冷ジャケットの最も近い水路までの区間における、炉内から炉外にかけての温度勾配の大きさを、2~7℃/mmの範囲内にすることを特徴とする自溶炉の冷却方法。 A water-cooled jacket that serves as a side wall of the shaft is attached between the shelf plates, which are fixed structures constituting the shaft of the flash smelting furnace, and the cooling water is supplied to the water channel provided in the water-cooled jacket. In the cooling method of the flash smelting furnace that cools the inner surface of the water-cooled jacket located inside the furnace.
The magnitude of the temperature gradient from the inside of the furnace to the outside of the furnace in the section from the inner surface of the furnace located on the innermost side of the water-cooled jacket to the water channel closest to the water-cooled jacket is within the range of 2 to 7 ° C./mm. A cooling method for a flash smelting furnace, characterized in that it is used.
前記水冷ジャケットは、
前記固定構造体である棚板と棚板の間へ装着される板状の第一の水冷ジャケットと、
炉内側へ突出するフィンが複数設けられ、前記棚板と前記第一の水冷ジャケットの間に位置するようにして装着された第二の水冷ジャケットと、を有し、
前記第二の水冷ジャケットの前記フィンの間に耐火物を配置することにより前記温度勾配を制御することを特徴とする自溶炉の冷却方法。 In the method for cooling a flash smelting furnace according to claim 1,
The water-cooled jacket
A plate-shaped first water-cooled jacket mounted between the shelves, which is the fixed structure,
It has a second water-cooled jacket, which is provided with a plurality of fins protruding inward of the furnace and is mounted so as to be located between the shelf board and the first water-cooled jacket.
A method for cooling a flash smelting furnace, which controls the temperature gradient by arranging a refractory material between the fins of the second water-cooled jacket.
前記第二の水冷ジャケットの前記フィンの長さを100~200mm、厚みを50~100mm、前記フィンの間隔を50~100mmとしたことを特徴とする自溶炉の冷却方法。 In the method for cooling a flash smelting furnace according to claim 2.
A method for cooling a flash smelting furnace, wherein the fins of the second water-cooled jacket have a length of 100 to 200 mm, a thickness of 50 to 100 mm, and a distance between the fins of 50 to 100 mm.
前記第一の水冷ジャケットのうち最も炉内側に位置する前記炉内面から前記第一の水冷ジャケットの最も近い水路までの区間の距離と、前記第二の水冷ジャケットのうち最も炉内側に位置する前記炉内面から前記第二の水冷ジャケットの最も近い水路までの区間の距離を等距離としたことを特徴とする自溶炉の冷却方法。 In the method for cooling a flash smelting furnace according to claim 2 or 3.
The distance between the inner surface of the furnace located on the innermost side of the first water-cooled jacket and the nearest water channel of the first water-cooled jacket, and the innermost side of the second water-cooled jacket. A method for cooling a flash smelting furnace, wherein the distance between the inner surface of the furnace and the nearest water channel of the second water cooling jacket is equal.
前記固定構造体のレイアウトを変更することなく前記第一の水冷ジャケットの水路のレイアウト又は前記第二の水冷ジャケットのフィンサイズの少なくとも一方を変更することにより、前記温度勾配を制御することを特徴とする自溶炉の冷却方法。 In the method for cooling a flash smelting furnace according to any one of claims 2 to 4.
It is characterized in that the temperature gradient is controlled by changing at least one of the layout of the water channel of the first water-cooled jacket or the fin size of the second water-cooled jacket without changing the layout of the fixed structure. How to cool the flash smelting furnace.
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