KR930012179B1 - How to reduce dust and increase oxygen efficiency during operation of flash smelting furnace - Google Patents
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Abstract
내용 없음.No content.
Description
제1도는 실시예 1에서 사용된 자용제련로의 정광버너의 개략도.1 is a schematic view of a concentrate burner of a smelting furnace used in Example 1. FIG.
제2도는 실시예 2와 실시예 3에서 사용된 자용제련로의 정광버너의 개략도.2 is a schematic diagram of a concentrate burner of a smelting furnace used in Examples 2 and 3. FIG.
제3도는 종래의 자용제련로의 구조를 개략적으로 나타내는 도면.3 is a view schematically showing the structure of a conventional smelting furnace.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for the main parts of the drawings
1 : 자용제련로 2, 2', 2＂ : 정광버너1: Smelting furnace 2, 2 ', 2 ＂: concentrate burner
3 : 반응탑 4 : 슬래그 방출구3: reaction column 4: slag discharge port
5 : 매트방출구 6 : 세틀러5: matte outlet 6: settler
7 : 통풍관 8 : 제련용 원료7: uptake 8: raw material for smelting
9 : 반응공기 10 : 매트9: reaction air 10: mat
11 : 슬래그 12 : 슬래그 청정로11: slag 12: as slag clean
13 : 전극 14 : 출구13 electrode 14 outlet
15 : 폐개스 16 : 폐열 보일러15: waste gas 16: waste heat boiler
17 : 윈드박스 17a : 잘록한 부분17: windbox 17a: narrowed portion
18 : 정광슈트 19 : 산소송풍관18: concentrate chute 19: oxygen blowing pipe
20 : 분산용 원뿔 21 : 보조연료버너20: dispersion cone 21: auxiliary fuel burner
본 발명은 자용제련로(flash smelting furnace), 특히 비철금속을 제련하기 위한 자용제련로의 조업방법에 관한 것이며, 구체적으로 자용제련로의 조업시 발생하는 분진을 감소시키고 산소효율을 증대시키는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method of operating a flash smelting furnace, in particular a smelting furnace for smelting nonferrous metals, and more particularly, to a method for reducing dust and increasing oxygen efficiency during operation of a smelting furnace. will be.
자용제련로는 원료로서 황화물 정광(concentrate)을 사용하는 정련로의 하나로 알려져 왔다. 제3도는 ＂오토쿰푸(Outokumpu)＂형의 자용제련로로 불리어지는 자용제련로의 구조를 나타낸다. 이 도면에서 자용제련로(1)은 기본적으로 상부에 배치된 정광버너(2)를 갖는 반응탑(3)과, 한단부가 반응탑(3)의 하부에 연결되며 슬래그 방출구(4)와 측방에 배치된 매트방출구(5)를 가지는 세틀러(settler)(6)과, 세틀러(6)의 다른단부에 연결된 통풍관(7)로 구성된다. 이런 오토쿰푸형의 자용제련로의 조업에 있어서, 먼저 황화물 정광같은 제련용 원료(8), 플럭스 및 보조연료가 정광버너(2)를 통하여 반응공기의 일부와 함께 반응탑(3)속으로 송풍된다. 반응탑(3)에서 보조연료의 연소에 의하여 가열된 제련용 원료(8)의 연소성 성분으로서의 황과 철이 역시 가열된 반응공기(9)와 반응한 후 세틀러(6)속에 용융상태로 축적된다. 또한 노상으로서의 세틀러(6)속에 축적된 용융물은 그 성분들의 비중차이에 의하여 Cu2S와 FeS의 혼합물로 구성된 매트(10)과 주로 2FeO·SiO2로 구성된 슬래그(11)로 분리된다. 슬래그(11)은 슬래그 방출구(4)로부터 방출되어 전기슬래그 청정로(12)속으로 도입되는 반면, 매트(10)은 후속단계에서 전로의 수요에 따라 매트방출구(5)로부터 적절히 방출된다. 전기슬래그 청정로(12)에 들어가는 슬래그(11)은 전극(13)으로부터 공급되는 전류에 의해 발생된 열에 의하여 가열되어 광석덩어리, 플럭스덩어리 등과 혼합되어 필요에 따라 전기슬래그 청정로(12)에 장입되는데, 여기서 구리성분은 로의 바닥에 침전되고 약간의 남은 구리성분을 함유하는 슬래그만이 출구(14)로부터 로의 외부로 방출된다. 반응탑(3)속에서 발생된 고온의 폐개스(15)는 세틀러(6)과 통풍관(7)을 통하여 급송된 후 폐열보일러(16)에서 냉각된다.Flash smelting furnaces have been known as one of smelting furnaces using sulfide concentrate as a raw material. 3 shows the structure of a smelting furnace called an `` Outokumpu '' type smelting furnace. In this drawing, the smelting furnace 1 is basically a reaction tower 3 having a concentrate burner 2 disposed at an upper portion thereof, and one end thereof is connected to a lower portion of the reaction tower 3, and is disposed sideways with the slag discharge port 4. And a settler 6 having a mat discharge port 5 disposed therein, and a vent pipe 7 connected to the other end of the settler 6. In the operation of this auto-kumpur smelting furnace, smelting raw materials (8), fluxes and auxiliary fuels such as sulfide concentrates are first blown into the reaction tower (3) together with a part of the reaction air through the concentrate burners (2). do. Sulfur and iron as combustible components of the smelting raw material 8 heated by the combustion of the auxiliary fuel in the reaction tower 3 also react with the heated reaction air 9 and accumulate in the settler 6 in a molten state. It is also separated into the hearth as Settlers 6, the molten matte 10 and the slag primarily 2FeO · 11 composed of SiO 2 consisting of a mixture of Cu 2 S and FeS by specific gravity differences of the components stored in the. The slag 11 is discharged from the slag discharge port 4 and introduced into the electric slag cleaning furnace 12, while the mat 10 is properly discharged from the mat discharge port 5 according to the demand of the converter in a subsequent step. . The slag 11 entering the electric slag cleaning furnace 12 is heated by heat generated by the electric current supplied from the electrode 13 and mixed with the ore mass, the flux mass, etc., and charged into the electric slag cleaning furnace 12 as necessary. Wherein the copper component is deposited at the bottom of the furnace and only slag containing some remaining copper is released from the outlet 14 to the outside of the furnace. The high temperature waste gas 15 generated in the reaction tower 3 is fed through the settler 6 and the ventilation pipe 7 and then cooled in the waste heat boiler 16.
오토쿰푸형 자용제련로에서, 제련용 원료의 산화 조절과 제련온도의 조절은 서로 독자적으로 행해질 수 있기 때문에 원료의 조성이 필연적으로 변화하는 시판 광성을 사용하는 정편플랜트에 적당하다.In the auto kumpu type smelting furnace, since the oxidation control and the smelting temperature control of the smelting raw material can be performed independently of each other, it is suitable for a flat piece plant using commercial photoluminescence in which the composition of the raw material inevitably changes.
그러나, 이와 같은 종래의 자용제련로에서는 제련용 원료(8)을 용융시키는데 필요한 열량을 충분히 얻을 수 없는 문제가 있었다. 즉, 정광버너(2)에 의하여 송풍된 제련용 원료(8)의 압자들의 체류시간은 보통 1초이며, 이동안 입자들은 연소온도까지 가열되어 반응공기(9)속의 산소와 반응하여 용융되어야 한다. 그다음, 반응공기(9)를 연소온도까지 급속히 예열하는 것이 필요하지만 제련로의 시설에 필요한 재료의 열저항 온도를 고려하여 반응공기(9)의 온도의 상한은 400-500℃로 한정되며, 분진발생율의 증가로 인하여 충분히 예열할 수 없을 뿐 아니라 산소이용율, 즉 산소효율이 필연적으로 저하된다.However, such a conventional smelting furnace has a problem in that it is not possible to sufficiently obtain the amount of heat necessary for melting the smelting raw material 8. That is, the residence time of the indenters of the smelting raw material 8 blown by the concentrate burner 2 is usually 1 second, during which the particles must be heated to the combustion temperature to react with the oxygen in the reaction air 9 to be melted. . Then, it is necessary to preheat the reaction air 9 rapidly to the combustion temperature, but the upper limit of the temperature of the reaction air 9 is limited to 400-500 ° C. in consideration of the heat resistance temperature of the material required for the facility of the smelting furnace. Increasing the generation rate, not only can not sufficiently preheat, but also the oxygen utilization rate, that is, the oxygen efficiency inevitably lowers.
상술한 바와 같이, 이런 문제를 해결하기 위해 반응공기로서 산소가 풍부한 공기를 사용하는 방법이 사용되어 왔다. 예를들어, 일본국 특허출원 공고 제 소5-41495호에 제시된 장치의 개량점은 산소효율에 있는데, 산소가 풍부한 공기를 정광 슈트속으로 완전히 또는 약간만 송풍함에 의하여 공업용 산소와 황화물 정광 사이의 높은 반응성을 높이는 것에 특징이 있으며, 정광버너의 벤츄리부로부터 공기 또는 산소가 풍부한 공기를 공급하여 황화물 정광같은 제련용 원료를 균일하게 혼합 및 분산시킨다.As described above, in order to solve this problem, a method of using oxygen-rich air as reaction air has been used. For example, an improvement in the device described in Japanese Patent Application Publication No. 5-41495 is oxygen efficiency, which is achieved by the high or low concentration of industrial oxygen and sulfide concentrate by blowing oxygen-rich air completely or only slightly into the concentrate chute. It is characterized by increasing the reactivity and uniformly mixing and dispersing smelting raw materials such as sulfide concentrate by supplying air or oxygen rich air from the venturi part of the concentrate burner.
한편, 정광버너(2)로부터 로(1)의 반응탑(3)속으로 송풍된 제련용 원료와 산소가 풍부한 반응공기 사이의 혼합이 불충분하다면, 제련용 원료와 반응하는 산소의 이용효율, 즉 산소효율이 저하된다. 만일 산소효율이 낮다면 필요한 양 이상의 산소가 풍분한 반응공기를 공급해야하는데, 이 때문에 공급된 반응공기의 온도를 과도하게 상승시키기 위해 보조연료가 증가되고 폐개스의 양의 증가에 따라 분진 발생율이 증가된다.On the other hand, if the mixing between the smelting raw material and oxygen-rich reaction air blown from the concentrate burner 2 into the reaction tower 3 of the furnace 1 is insufficient, the utilization efficiency of oxygen reacting with the smelting raw material, ie Oxygen efficiency is lowered. If the oxygen efficiency is low, it is necessary to supply reaction air rich in oxygen more than necessary, so that the auxiliary fuel is increased to excessively increase the temperature of the supplied reaction air and the dust generation rate is increased with the increase of the amount of waste gas. Is increased.
이런 문제를 해결하기 위한 방법이 종래기술, 예를들어 일본국 실용신안공개 제 평1-78161호, 제 평1-78162호 및 일본국 특허공개 제 평2-230234호에 기재되어 있다.Methods for solving this problem are described in the prior art, for example, Japanese Utility Model Publication Nos. Hei 1-78161, Japanese Patent Application Hei 1-78162 and Japanese Patent Application Laid-open No. Hei 2-230234.
일본국 실용신안공개 제 평1-78161호와 제 평1-78162호는 공기공급관과, 공기공급관의 한단부의 하부면에 동심원상으로 결합된 벤츄리부와, 상부로부터 공기공급관의 단부를 수직하게 관통하며 벤츄리부까지 동심원상으로 뻗는 정광슈트로 구성된 정광버너를 제시하는데, 여기서 공기공급관으로부터 공급되어 정광슈트와 벤츄리부 사이를 통과하는 반응공기는 반응탑(앞으로 종래의 정광버너로 칭함)의 상부속으로 송풍되며, 한개 또는 두개의 송풍조절판이 벤츄리부에 인접한 공기공급관 속에 배치되므로 반응공기가 벤츄리로부러 균일하게 송풍된다.Japanese Utility Model Publications No. Hei 1-78161 and Hei 1-78162 disclose air supply pipes, venturi parts concentrically coupled to the lower surface of one end of the air supply pipe, and vertically penetrate the ends of the air supply pipes from the top. And a concentrate burner composed of a concentrate chute extending concentrically to the venturi section, wherein the reaction air supplied from the air supply pipe and passing between the concentrate chute and the venturi section is located in the upper portion of the reaction tower (hereinafter referred to as a conventional concentrate burner). And one or two blow control plates are disposed in the air supply pipe adjacent to the venturi part, so that the reaction air is uniformly blown from the venturi.
또한, 일본국 특허공개 제 평2-230234호에서는, 반응탑의 중심을 통과하는 수직선에 대하여 180°의 대칭상태에 있는 적어도 한세트의 공기공급 노즐이 반응탑의 중앙부 근처에 배치되므로 각각의 노즐의 축방향 송풍방향은 수직선과 일직선상으로 배열되며, 각각의 노즐은 노즐의 축방향 송풍방향을 포함한 수직면내에서 회전할 수 있도록 되어있다. 반응공기의 일부는 노즐로부터 송풍되어 반응탑속의 전역에 걸쳐 난류를 형성하므로 정광버너로부터 반응탑속으로 유동된 제련용 원료는 반응공기속에 균일하게 분산되고, 반응탑속의 체류시간이 길어지며, 따라서 정광같은 제련용 원료와 반응공기가 효과적으로 반응될 수 있으며, 반응공기의 산소효율이 더욱 향상될 수 있으므로 그 결과 분진 발생율이 저하될 수 있고 비용융물의 형성이 방지될 수 있다.Further, in Japanese Patent Laid-Open No. 2-230234, at least one set of air supply nozzles in a symmetrical state of 180 ° with respect to the vertical line passing through the center of the reaction tower is disposed near the center of the reaction tower, The axial blowing direction is arranged in a straight line with the vertical line, and each nozzle is rotatable in a vertical plane including the axial blowing direction of the nozzle. Part of the reaction air is blown out of the nozzle to form turbulent flow throughout the reaction tower, so that the smelting material flowing from the concentrate burner into the reaction tower is uniformly dispersed in the reaction air, and the residence time in the reaction tower is long, thus concentrating. The same smelting raw material and the reaction air can be effectively reacted, and the oxygen efficiency of the reaction air can be further improved, as a result, the dust generation rate can be lowered and the formation of the non-melting material can be prevented.
그러나, 일본국 특허출원공고 제 소59-41495호에 설명된 장치에서는, 산소부화 공기가 정광슈트 속으로 제트분사 되기때문에 황화물 정광이 정광슈트속의 산소와 반응하고 슈트의 내측에 융합하여 정광슈트를 폐색시키므로 연속조업이 불가능하게 된다. 또한, 이 장치에서는 정광입자들이 산소개스 기류속에 충분히 부유하므로 로속에서 만족스러운 반응이 일어난다. 그러나, 이 개스기류는 퍼지지 않기 때문에 정광입자들은 로의 외측으로의 연소에 의하여 발생된 SO2를 함유하는 배기가스와 함께 방출되기 쉬워지므로 분진율이 감소될 수 없을뿐 아니라, 오히려 분진발생은 조업조건에 따라 증가되는 결점을 초래한다.However, in the apparatus described in Japanese Patent Application Publication No. 59-41495, the sulfide concentrate reacts with the oxygen in the concentrate chute and fuses inside the chute because the oxygen-enriched air is jetted into the concentrate chute. The blockage makes continuous operation impossible. In addition, in this device, since the concentrate particles are sufficiently suspended in the oxygen gas stream, a satisfactory reaction occurs in the furnace. However, since this gas stream does not spread, the concentrate particles are more likely to be released together with the exhaust gas containing SO 2 generated by combustion outside of the furnace, so that the dust rate cannot be reduced, but rather dust generation is an operating condition. This results in increased defects.
일본국 실용신안공개 제 평1-78161호와 제 평1-78162호에 제시한 장치는 종래의 정광버너속의 벤츄리부로부터 반응공기를 균일하게 송풍하기 위해 배치된 유동조절판을 구비하며, 이는 종래의 정광버너의 성능을 충분히 이용할 수 있다. 그러나, 종래의 정광버너의 성능은 분진발생율이 9%이상이고, 산소효율이 80%이하인 것 뿐이며 그 이상의 성능을 기대할 수 없다.The apparatuses disclosed in Japanese Utility Model Publication Nos. Hei 1-78161 and Hei 1-78162 have flow control plates arranged to uniformly blow the reaction air from a venturi part in a conventional concentrate burner. The performance of the concentrate burner can be fully utilized. However, the performance of the conventional concentrate burner is only a dust generation rate of more than 9%, oxygen efficiency of less than 80% and can not expect more than that performance.
일본국 특허공개 제 평2-230234호에 제시된 실시예에 따르면, 조업중에 얻어진 최상의 결과로서 분진발생율이 5.8%이며 산소효율이 100%라고 되어있다. 이것을 볼때, 이 경우의 자용제련로 및 그 조업방법이 종래의 정광버너를 사용하는 자용제련로 및 그 조업방법 보다 뛰어나다는 것이 명백하다. 그러나 계속된 연구에 따르면, 제련용 원료로서 황화물 정광 이외에 참가된 규산염의 비율이 실시예의 조업에서 증가된다면 분진발생율은 그리많이 변하지 않지만 산소효율이 감소되었다는 것을 명백히 알 수 있었다. 이것은 다음과 같은 이유 때문이라고 생각된다.According to the example shown in Japanese Patent Laid-Open No. Hei 2-230234, the best result obtained during operation is 5.8% of dust generation rate and 100% of oxygen efficiency. In view of this, it is clear that the magnetic smelting furnace in this case and its operating method are superior to the magnetic smelting furnace using the conventional concentrate burner and its operating method. However, further studies showed that the dust generation rate did not change much but the oxygen efficiency decreased if the proportion of silicate participated in addition to the sulfide concentrate as a raw material for smelting increased in the operation of the example. This is considered to be for the following reason.
이 조업방법에 따르면 반응개스의 일부가 공기공급 노즐로부터 송풍되어 정광버너에 의해 형성된 제트기류에 부딪쳐 반응탑속의 전역에 퍼지는 난류를 형성하므로 정광버너로부터 반응탑속으로 보조 연료와 반응공기와 함께 송풍된 제련용 원료는 반응공기속에 균일하게 분산된다. 이 경우에, 제련용 원료로서 첨가된 황화물 정광 이외의 규산염광석, 분말철정광, 구리슬래그, 분진들은 비연소성 물질이므로 반응탑속에서 정광의 연소를 방해한다. 이들중에서 균산염 광석은 용융점이 1720℃인 주성분 SiO2를 가지므로 정광의 연소성이 크게 방해받는 다는 것을 명백히 알 수 있다. 이 조업 방법에서, 연소중의 정광과 규산질의 모래는 첨가된 규산염 광석의 비율 증가되면서 반응탑속에 균일하게 분산되므로 규산염 광석은 분말소화제 같이 작용한다. 이것은 결국 연소중의 정광입자들의 온도를 낮추어 정광 자체의 산화반응을 방해하므로 산소효율을 감소시킨다.According to this operation method, part of the reaction gas is blown from the air supply nozzle and hits the jet stream formed by the concentrate burner to form a turbulence spreading throughout the reaction tower, so that it is blown together with the auxiliary fuel and the reaction air from the concentrate burner into the reaction tower. Smelting raw materials are uniformly dispersed in the reaction air. In this case, silicate ores, powdered iron concentrates, copper slags, and dusts other than sulfide concentrates added as smelting raw materials are non-combustible materials and thus prevent the combustion of concentrates in the reaction column. Among them, it is evident that the fungal ore has a main component SiO 2 having a melting point of 1720 ° C., which greatly hinders the combustibility of the concentrate. In this operation method, concentrate ore during combustion is uniformly dispersed in the reaction tower with increasing proportion of silicate ore added, so the silicate ore acts like a powder fire extinguishing agent. This, in turn, lowers the temperature of the concentrate particles during combustion, thus interfering with the oxidation of the concentrate itself, thus reducing oxygen efficiency.
상기한 문제점들의 관점에서 볼때, 본 발명의 목적은 산소효율을 뛰어나게 향상시킬 수 있고 반응공기로서 산소가 풍부한 공기를 사용하는 비철금속용의 자용제련로 속의 분진발생율을 감소시킬 수 있는 자용제련로의 조업방법을 제공하는 것이다.In view of the above problems, the object of the present invention is to improve the efficiency of oxygen and operation of a smelting furnace that can reduce the dust generation rate in a smelting furnace for nonferrous metals using oxygen-rich air as the reaction air. To provide a way.
본 발명의 상기한 목적은 반응탑과, 반응탑의 하부에 한단부가 연결되어 측방에 배치된 매트방출구와 슬래그 방출구를 갖는 세틀러와, 세틀러의 다른단부에 연결된 통풍관과, 반응탑의 상부 및/또는 세틀러의 천정에 배치된 적어도 하나의 정광버너로 구성된 자용제련로의 조업방법에 의하여 얻어질 수 있으며, 여기서 상기 정광버너는 적어도 하나의 정광슈트와, 상기 정광슈트 속에 삽입된 산소 송풍관과, 상기 산송 송풍관속에 삽입된 보조연료버너로 구성되며, 상기 산소 송풍관의 하단부는 정광슈트의 하단부 보다 낮게 하부로 돌출되며, 제련용 원료와 보조연료의 연소에 필요한 산소의 양중에서 보조연료의 연소에 필요한 양 보다많은 산소량이 산소 송풍관을 통하여 공업용 산소로서 로속으로 송풍된다.The above object of the present invention is a reaction tower, a settler having a mat discharge port and a slag discharge port disposed laterally with one end connected to the bottom of the reaction tower, a vent pipe connected to the other end of the settler, and an upper portion of the reaction tower and And / or by a method of operating a smelting furnace consisting of at least one concentrate burner disposed on the ceiling of the settler, wherein the concentrate burner comprises at least one concentrate chute, an oxygen blowing tube inserted into the concentrate chute, It consists of an auxiliary fuel burner inserted into the sansong blower tube, the lower end of the oxygen blower tube protrudes lower than the lower end of the concentrate chute, necessary for the combustion of the auxiliary fuel in the amount of smelting raw materials and oxygen required for the combustion of the auxiliary fuel. More oxygen than that amount is blown into the furnace as industrial oxygen through an oxygen blower.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 제련용 원료와 보조연료의 연소에 필요한 모든 산소량은 산소공급관을 통하여 공업용 산소로서 로속으로 송풍된다.According to another feature of the invention, all the amount of oxygen necessary for the combustion of the smelting raw material and the auxiliary fuel is blown into the furnace as industrial oxygen through the oxygen supply pipe.
본 발명의 또다른 특징에 따르면, 보조연료 버너의 한단부는 산소 송풍관의 하단부와 동일한 높이에 있도록 구성된다.According to another feature of the invention, one end of the auxiliary fuel burner is configured to be at the same height as the lower end of the oxygen blower tube.
상술한 본 발명의 구성에 따르면, 정광슈트로부터 공급된 제련용 원료들중에서 구리, 니켈 및 납 같은 자체 연소성 황화물 정광은 급격히 가열되고 반응기 벽으로부터의 방사열, 고온의 배기개스 또는 보조연료 버너에 의하여 형성된 화염에 의하여 연소된다. 보조연료의 연소에 필요한 공업용 산소량은 산소송풍관에 의하여 송풍되며 점화된 황화물 정광은 산소송풍관으로부터 공급된 공업용 산소와 급격히 반응하여 메트와 슬래그를 형성하는데, 상기 고온의 매트와 슬래그는 서로 충돌하여 반응탑속에서 하강하는 중에 입자의 크기가 증대될 뿐만 아니라, 제련용 원료로서 첨가된 규산염광석, 구리슬래그, 분말철정광 및 분진 같은 용융된 비연소성 물질과 충돌한다. 또한, 비연소성 물질의 일부는 황화물 정광의 연소 또는 고온의 배기개스의 연소에 기인한 방사열에 의하여 용융된다. 이 경우, 산소송풍관으로부터 공급된 공업용 산소는 보통 90%이상의 산소농도를 갖는 산소를 의미하므로 황화물 정광의 산화반응(연소)은 공기 또는 산소가 풍부한 공기와의 산화반응과 비교할때 훨씬 급속하게 일어난다. 공기 또는 산소가 풍부한 공기는 산소 이외에 많은 불활성 질소를 함유하므로 황화물 정광과 산소 사이의 반응을 방해한다. 또한, 공업용 산소를 사용하는 경우에는 황화물 정광의 연소시에 방출된 주로 SO2로 구성된 배기개스의 온도가 산소 또는 산소가 풍분한 공기를 사용하는 경우의 배기개스의 온도보다 높기 때문에 질소등의 온도를 상승시킬 필요가 없다. 상술한 기능 때문에 반응탑속에 공급된 제련용 원료는 공업용 산소와 충분한 반응을 일으키므로 낮은 분진발생율과 높은 산소 효율을 가지는 자용제련이 가능하다.According to the above-described configuration of the present invention, among the smelting raw materials supplied from the concentrate chute, self-combusting sulfide concentrates such as copper, nickel and lead are heated rapidly and flames formed by radiant heat from a reactor wall, hot exhaust gas or auxiliary fuel burners. By combustion. The amount of industrial oxygen required for the combustion of auxiliary fuel is blown by the oxygen blower tube and the ignited sulfide concentrate reacts rapidly with the industrial oxygen supplied from the oxygen blower tube to form a mat and slag. The hot mat and the slag collide with each other in the reaction tower. Not only does the particle size increase during the descent, it also collides with molten non-combustible materials such as silicate ore, copper slag, powdered iron concentrate and dust added as raw materials for smelting. In addition, some of the non-combustible materials are melted by radiant heat due to the combustion of sulfide concentrates or the combustion of hot exhaust gases. In this case, since the industrial oxygen supplied from the oxygen blower tube usually means oxygen having an oxygen concentration of 90% or more, the oxidation reaction (combustion) of the sulfide concentrate occurs much more rapidly than the oxidation reaction with air or oxygen rich air. Air or oxygen-rich air contains much inert nitrogen in addition to oxygen and thus interferes with the reaction between sulfide concentrate and oxygen. In the case of using industrial oxygen, the temperature of the exhaust gas mainly composed of SO 2 released during the combustion of sulfide concentrate is higher than the temperature of the exhaust gas when oxygen or oxygen-rich air is used. There is no need to raise it. Because of the above-described function, the smelting raw material supplied into the reaction column causes sufficient reaction with industrial oxygen, and thus it is possible to smelt porcelain having a low dust generation rate and high oxygen efficiency.
특히, 제련용 원료와 보조 연료의 연소에 필요한 총 산소량이 산소 송풍관에 의하여 공업용 산소로서 로속으로 송풍된다면, 상술한 이유 때문에 제련용 원료로서의 황화물 정광 이외의 비연소성 물질의 첨가비가 증가된다 할지라도 분진 발생율을 감소시키고 산소 효율을 증대시킬 수 있다.In particular, if the total amount of oxygen necessary for the combustion of the smelting raw material and auxiliary fuel is blown into the furnace as industrial oxygen by an oxygen blower, even if the addition ratio of the non-combustible material other than the sulfide concentrate as the raw material for smelting is increased, It is possible to reduce the generation rate and increase the oxygen efficiency.
또한, 보조연료 버너의 하단부가 산소송풍관의 하단부와 동일한 위치에 있도록 구성된다면 최상의 결과가 얻어진다. 이것은 강력한 중유의 연소화염이 하단부에 형성되며 이 화염을 통과하는 제련용 원료의 반응이 극히 짧은 시간에 완료되므로 반응탑속에서 서로 충돌함에 의하여 입자의 크기를 증대시키기 위한 시간을 연장시킬 수 있다.In addition, best results are obtained if the lower end of the auxiliary fuel burner is configured to be in the same position as the lower end of the oxygen blower tube. This is because a strong heavy oil combustion flame is formed at the lower end and the reaction of the smelting raw material passing through the flame is completed in a very short time, so that the time for increasing the size of the particles by collision with each other in the reaction column can be extended.
본 발명의 여러 목적들과 장점은 첨부된 도면에 도시된 양호한 실시예에 대한 이하의 설명에 의하여 명백해질 것이다.Various objects and advantages of the present invention will become apparent from the following description of the preferred embodiments shown in the accompanying drawings.
[실시예 1]Example 1
제1도는 본 실시예에서 사용된 자용제련로의 정광버터(2')의 개략도이며, 여기서 윈드박스(wind box)(17)은 잘록한 부분(17a)와 하부로 벌어지는 오프닝(17b)를 가지며, 정광슈트(18)은 윈드박스(17)의 중앙부에 구비되고, 그 하단부는 잘록한 부분(17a)의 약간 아래에 배치되며, 산소 송풍관(19)는 정광슈트(18)을 동심원상으로 관통하며, 정광슈트(18)의 하단부 보다 낮게 하부로 돌출하는 산소 송풍관의 하단부 외주둘레에 분산용 원뿔(20)을 가지며, 보조 연료 버너(21)은 산소 송풍관(19)를 동심원상으로 관통하며 그 하단부는 산소 송풍관(19)의 하단부의 높이와 같은 위치에 있다. 시험조업은 아래의 표1에 도시한 조건하에 4일동안 시간당 0.8톤의 정광처리 능력을 갖는 중간규모의 시험용 로를 사용하여 실시되었는데, 이 시험용 로는 상부에 정광버너(2')가 장치되었으며, 내경이 1.5m이고 높이가 4.0m인 반응탑(3)과, 내경이 1.5m이고 길이가 5.25m인 세틀러(6)을 갖는다.FIG. 1 is a schematic view of the concentrate butter 2 'of the smelting furnace used in the present embodiment, wherein the wind box 17 has a concave portion 17a and an opening 17b extending downward. The concentrate chute 18 is provided at the center of the windbox 17, and the lower end thereof is disposed slightly below the concave portion 17a, and the oxygen blower tube 19 penetrates the concentrate chute 18 concentrically. Dispersion cone 20 is provided on the outer periphery of the lower end of the oxygen blower tube projecting lower than the lower end of the concentrate chute 18, the auxiliary fuel burner 21 penetrates the oxygen blower tube 19 concentrically, and the lower end thereof It is at the same position as the height of the lower end of the oxygen blower tube 19. The test operation was carried out using a medium test furnace with a concentration of 0.8 tonnes per hour for four days under the conditions shown in Table 1 below, which was equipped with a concentrate burner (2 ') at the top. It has a reaction tower 3 having an inner diameter of 1.5 m and a height of 4.0 m, and a settler 6 having an inner diameter of 1.5 m and a length of 5.25 m.
[표 1]TABLE 1
표 1에서, 공업용 산소의 량은 산소부화용으로 사용된 산소의 양을 의미하며, 산소송풍관으로부터의 산소량은 공업용 산소중에서 산소송풍관(19)로부터 로속으로 송풍된 산소량을 의미한다. 시험조업 No.1(비교실시예 1)에서, 공업용 산소와 공기가 혼합되고 그 총량이 윈드박스(17)로부터 공급되었다. 시험조업No.2에서, 보조 연료로서 중유의 연소에만 필요한 산소량(54N㎥/시)이 산소송풍관(19)로부터 로속으로 송풍되는 반면, 잔여 산소는 공기와 혼합되어 윈드박스(17)로부터 로속으로 공급되었다. 시험조업 No.3에서, 공업용 산소의 총량(134N㎥/시)이 산소송풍관(19)로부터 로속으로 송풍되었다. 이들 경우에서(No.1-No.3), 보조 연료 버너(21)의 하단부가 산소송풍관(19)의 하단부 보다 낮게 하부로 돌출하도록 조정되었다. 또한, 시험조업 No.4에서, 조업 조건은 보조 연료 버너(21)의 하단부가 산소송풍관(19)의 하단부와 동일한 위치에 있는 것을 제외하고는 시험조업 No.3의 경우와 동일하다.In Table 1, the amount of industrial oxygen means the amount of oxygen used for oxygen enrichment, and the amount of oxygen from the oxygen blower tube means the amount of oxygen blown from the oxygen blower tube 19 into the furnace in the industrial oxygen. In test operation No. 1 (comparative example 1), industrial oxygen and air were mixed and the total amount was supplied from the windbox 17. In test operation No. 2, the amount of oxygen (54 Nm 3 / hour) necessary only for the combustion of heavy oil as auxiliary fuel is blown from the oxygen blower tube 19 into the furnace, while the remaining oxygen is mixed with air and flowed from the windbox 17 into the furnace. Supplied. In test operation No. 3, the total amount of industrial oxygen (134 Nm 3 / hour) was blown from the oxygen blower tube 19 into the furnace. In these cases (No. 1 to No. 3), the lower end portion of the auxiliary fuel burner 21 was adjusted to protrude lower than the lower end portion of the oxygen blower tube 19. In the test operation No. 4, the operating conditions are the same as in the case of the test operation No. 3, except that the lower end of the auxiliary fuel burner 21 is located at the same position as the lower end of the oxygen blower tube 19.
각각의 시험조업 No.1-No.4에 대한 결과는 표 2에 나타내었다.The results for each test operation No. 1 to No. 4 are shown in Table 2.
[표 2]TABLE 2
표 2에 표시한 결과로부터 알 수 있듯이, 산소송풍관(19)를 통하여 보조연료 연소용보다 많은 양의 산소를 송풍함으로써 분질 발생율이 감소되고 산소효율이 향상된다. 즉, 보조 연료의 점화와 연소를 보통 미세한 정광의 점화 및 연소전에 실시되며, 산소송풍관(19)로부터 송풍된 공업용 산소량이 적어도 보조연료의 연소에 필요한 산소량 보다 클때 정광과 산소는 개스기류속의 높은 산소농축부에서 심하게 반응하므로 전체적으로 반응 시간이 현저하게 단축될 수 있다.As can be seen from the results shown in Table 2, by blowing a larger amount of oxygen than the auxiliary fuel combustion through the oxygen blowing pipe 19, the powder generation rate is reduced and the oxygen efficiency is improved. That is, the ignition and combustion of the auxiliary fuel is usually performed before the ignition and combustion of the fine concentrate, and when the amount of industrial oxygen blown from the oxygen blowing pipe 19 is at least greater than the amount of oxygen necessary for the combustion of the auxiliary fuel, the concentrate and oxygen are high oxygen in the gas stream. Since the reaction is severely concentrated in the concentration portion, the overall reaction time can be significantly shortened.
특히, 시험조업 No.4의 경웨는 부화용 산소의 총량(134N㎥/시)을 산소송풍관(19)로부터 로속으로 송풍할 뿐만 아니라 산소송풍관(19)와 보조 연료버너(21)의 하단부를 동일한 위치로 조정함으로써 최상의 조업 결과가 얻어질 수 있다. 강력한 중유의 연소 화염이 산소송풍관(19)와 보조 연료 버너(21)의 상단부 근처에 형성되며, 화염속을 통과하는 제련용 원료를 순간적으로 가열되어 극히 짧은 시간내에 제련용 원료의 반응을 완료하기 때문에, 그 결과 반응탑(3)속에서 입자들이 서로 충돌하여 입자들의 크기를 증대시키기 위한 시간이 연장될 수 있다.In particular, the light source of test operation No. 4 not only blows the total amount of oxygen for hatching (134 Nm 3 / hour) from the oxygen blower tube 19 into the furnace, but also the lower ends of the oxygen blower tube 19 and the auxiliary fuel burner 21 are the same. By adjusting to the position the best operating results can be obtained. A powerful heavy oil combustion flame is formed near the upper end of the oxygen blower tube 19 and the auxiliary fuel burner 21, and the smelting raw material passing through the flame is heated instantly to complete the reaction of the smelting raw material in a very short time. As a result, the particles collide with each other in the reaction tower 3, so that the time for increasing the size of the particles can be extended.
또한, 다음 표 3과 표 4는 시험조업 No.5에 대한 조업 조건과 조업결과를 나타내는데, 여기서 산소송풍관 (19)와 보조 연료 버너(21)의 하단부는 동일한 높이로 조정되어 있으며, 반응 공기로서는 공업용 산소만이 사용되었으며, 그 총 산소량이 상술한 중간 규모 시험용 로속에서 산소송풍관(19)로부터 로속으로 송풍되었다.In addition, the following Table 3 and Table 4 show the operating conditions and the operation results for the test operation No. 5, wherein the lower ends of the oxygen blowing pipe 19 and the auxiliary fuel burner 21 are adjusted to the same height, Only industrial oxygen was used, and the total amount of oxygen was blown from the oxygen blower tube 19 into the furnace in the above-described medium scale furnace.
[표 3]TABLE 3
[표 4]TABLE 4
시험조업 No.5에 따르면, 분진발생율이 현저히 감소되었으며, 특히 산소효율이 100%까지 상승될 수 있었다.According to test operation No. 5, the dust generation rate was significantly reduced, in particular, the oxygen efficiency could be increased to 100%.
이 실시예에서, 산소 효율이 향상될 수 있었으며, 자용제련로속의 분산용 원뿔(20)은 제련용 원료를 균일하게 분산시켜 소위 힙(heap)(용융되지 않은 제품 덩어리)의 발생을 방지한다.In this embodiment, the oxygen efficiency could be improved, and the dispersion cone 20 in the smelting furnace uniformly distributes the smelting raw material to prevent the generation of so-called heaps (lumps of unmelted products).
시험조업 No.5와 동일한 조건을 사용하며 산소송풍관(19) 대신에 정관슈트(18)로부터 로속으로 산소를 송풍하는 경우는 정광이 정광슈트(18)의 내측에서 연소하여 시험조업의 개시후 2시간내에 정광슈트(18)을 폐색하였다.When the same conditions as those of test operation No. 5 are used and oxygen is blown from the tube chute chute 18 to the furnace instead of the oxygen blower tube 19, the concentrate is burned inside the concentrate chute 18 and after the start of the test operation 2 The concentrate chute 18 was closed in time.
[실시예 2]Example 2
제2도는 실시예 1(제1도)의 정광버너로부터 윈드박스(17)을 제거한 실시예 2에 사용된 자용제련로의 정광버너(2＂)의 개략도이다. 여기서는 소형의 시험용 자용제련로를 사용하여 다음의 표 5에 나타낸 조건하에 조업을 실시하였으며, 상기 소형의 자용제련로는 상부의 배치된 정광버너(2＂)를 가지며 내경이 1.5m이고 천장으로부터 세틀러의 용융 표면까지의 높이가 2.5m인 반응탑(3)과 내경이 1.5m이고 길이가 5.25m인 세틀러(6)으로 구성되며, 처리된 정광의 양은 0.8톤/시이고 원하는 매트 등급은 50%이다. 시험조업 No.1에서, 보조 연료 버너로부터 중유를 7ℓ/시의 속도로 공급하여 화염이 형성되었다. 시험조업 No.2에서 중유는 공급되지 않았다. 시험조업 No.1과 No.2는 각각 3일과 2일동안 실시되었다.FIG. 2 is a schematic diagram of the concentrate burner 2 'of the smelting furnace used in Example 2 in which the wind box 17 is removed from the concentrate burner of Embodiment 1 (FIG. 1). Here, a small test smelting furnace was used to operate under the conditions shown in Table 5 below. The small smelting furnace had a concentrated burner (2 ＂) at the top, and had an inner diameter of 1.5m and a settler from the ceiling. It consists of a reaction tower (3) with a height of 2.5m to the molten surface and a settler (6) with an inner diameter of 1.5m and a length of 5.25m, the amount of concentrate processed is 0.8 tons / hour and the desired mat grade is 50%. to be. In test operation No. 1, heavy oil was supplied from the auxiliary fuel burner at a rate of 7 liters per hour to form a flame. No heavy oil was supplied in test operation No. 2. Test operations No. 1 and No. 2 were conducted for 3 days and 2 days, respectively.
[표 5]TABLE 5
이에 대한 결과는 표 6에 나타내었다.The results are shown in Table 6.
[표 6]TABLE 6
[비교실시예 2]Comparative Example 2
목표로 하는 매트 등급을 50%로 하여, 상부에 배치된 종래의 정광버너를 갖는 실시예 2에서와 동일한 소형의 시험용 자용제련로를 사용하여 표7에 도시한 조건하에서 2일동안 조업이 실시되었다. 또한, 일본국 특허공개 제 평2-230234호에 도시한 것같이 로의 측벽의 중앙의 근처에 배치된 한세트의 공기 공급노즐과 상부에 배치된 정광버너를 갖는 실시예 2에서와 동일한 소형의 시험용 자용제련로를 사용하고, 목표로 하는 매트 등급을 55%로 하여, 다음의 표 7에 나타낸 조건하에서 3일동안 조업이 실시되었다. 다음의 표 7에서, (L)은 반응탑의 높이를 나타내고, (I)는 반응탑의 천정으로부터 공기 공급 노즐까지의 거리를 나타낸다.The operation was carried out for two days under the conditions shown in Table 7, using the same compact test smelting furnace as in Example 2 with a conventional concentrate burner placed on top with a target mat grade of 50%. . Also, as shown in Japanese Patent Application Laid-open No. Hei 2-230234, the same small-sized tester as in Example 2 having a set of air supply nozzles disposed near the center of the sidewall of the furnace and a concentrate burner disposed thereon. Using a smelting furnace, the target mat grade was 55%, and operation was performed for 3 days under the conditions shown in following Table 7. In the following Table 7, (L) represents the height of the reaction tower, and (I) represents the distance from the ceiling of the reaction tower to the air supply nozzle.
[표 7]TABLE 7
이에 대한 결과는 다음의 표 8에 나타내었다.The results are shown in Table 8 below.
[표 8]TABLE 8
실시예 2와 비교실시예 2의 결과를 비교해 보면 알 수 있듯이, 본 발명에 따른 조업 방법은 종래의 자용제련로보다 작은 분진발생율과 큰 산소 효율을 가지고 조업할 수 있다.As can be seen by comparing the results of Example 2 and Comparative Example 2, the operation method according to the present invention can be operated with a small dust generation rate and a large oxygen efficiency than the conventional smelting furnace.
[실시예 3]Example 3
목표로 하는 매트 등급을 50%로 하여 실시예 2에서와 동일한 소형의 시험용 자용제련로를 사용하여 다음의 표 9에 나타낸 조업 조건하에 조업이 실시되었다. 시험조업 No.1에서는 정광에 대한 규산염 광석의 첨가비가 증가되었으며, 시험조업 No.2에서는 규산질의 모래와 분말철 정광이 첨가되어 비연소성 물질의 첨가비를 증가시켰으며, 상기 시험조업 No.1과 No.2는 각각 2일과 3일동안 실시되었다.The operation was carried out under the operating conditions shown in the following Table 9 using the same small-scale test smelting furnace as in Example 2 with a target mat grade of 50%. In test operation No. 1, the addition ratio of silicate ore to concentrate was increased, and in test operation No. 2, silicate sand and powder iron concentrate were added to increase the addition ratio of non-combustible materials. And No. 2 were carried out for 2 and 3 days, respectively.
[표 9]TABLE 9
이에 대한 결과는 표 10에 나타내었다.The results are shown in Table 10.
[표 10]TABLE 10
[비교 실시예 3]Comparative Example 3
비교실시예 2의 시험조업 No.4에서와 동일한 방법으로 다음의 표 11에 나타낸 조업 조건하에서 로의 측벽의 중앙부 근처에 배치된 한쌍의 공기 공급노즐과 상부에 배치된 정광버너를 갖는 소형의 시험용 제련로를 사용하여 조업이 실시되었다. 시험조업 No.3에서는 정광에 대한 규산염 광석의 첨가비가 증가되었으며, 시험조업 No.4에서는 규산염 광석과 분말철 정광이 첨가되어 비연소성 물질의 첨가비를 증가시켰으며 상기 시험조업 No.3과 No.4는 각각 2일과 3일동안 실시되었다. 다음의 표 11에서 L은 반응탑의 높이를 나타내고 I는 반응탑의 천정으로부터 공기 공급 노즐까지의 거리를 나타낸다.Compact test smelting with a pair of air supply nozzles arranged near the center of the side wall of the furnace and a concentrate burner disposed thereon under the same operating conditions as in Test Operation No. 4 of Comparative Example 2 Operation was carried out using a furnace. In test operation No. 3, the addition ratio of silicate ore to concentrate was increased, and in test operation No. 4, silicate ore and powder iron concentrate were added to increase the addition ratio of non-combustible materials. .4 took two and three days, respectively. In Table 11 below, L represents the height of the reaction tower and I represents the distance from the ceiling of the reaction tower to the air supply nozzle.
[표 11]TABLE 11
이에 대한 결과는 다음의 표 12에 나타내었다.The results are shown in Table 12 below.
[표 12]TABLE 12
실시예 3과 비교 실시예 3의 결과를 비교해보면 알 수 있듯이, 본 발명에 따른 조업방법은 정광에 대한 비연소성 물질의 첨가비가 증가된다고 할지라도 작은 분진발생율과 큰 산소효율을 가지고 조업할 수 있는 자용제련로를 제공할 수 있으며, 이는 종래의 조업방법에서는 불가능한 것이었다.As can be seen by comparing the results of Example 3 and Comparative Example 3, the operating method according to the present invention can operate with a small dust generation rate and a large oxygen efficiency even if the addition ratio of the non-combustible material to the concentrate is increased. It is possible to provide a smelting furnace, which was not possible in the conventional operation method.
정광버너의 조건하에서 처리되는 정광의 양이 0.823톤/시이고 처리되는 규산염 광석의 양이 0.115톤/시인 종래의 정광버너를 사용한 비교실시예 2의 시험조업 No.3에서와 동일한 소형의 시험용 자용제련로를 사용하여 조업이 실시되었을때 반응탑 아래의 용융면에 용융되지 않은 물질이 퇴적되었으며 조업은 4시간동안만 가능하였다.The same small-sized tester as in Test Operation No. 3 of Comparative Example 2 using a conventional concentrate burner in which the amount of concentrate processed under the conditions of the concentrate burner is 0.823 t / h and the amount of silicate ore treated is 0.115 t / h When the operation was carried out using a smelting furnace, unmelted material was deposited on the molten surface below the reaction tower and the operation was possible for only 4 hours.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 자용제련로의 조업방법은 반응 공기로서 산소와 풍부한 공기를 사용하는 비철금속용의 자용제련로속에서 산소 효율을 현저하게 증가시키고 분진발생율을 감소시킬 수 있는 중요한 장점을 제공할 수 있다.As described above, the operation method of the magnetic smelting furnace according to the present invention is an important advantage that can significantly increase the oxygen efficiency and reduce the dust generation rate in the magnetic smelting furnace for nonferrous metals using oxygen and abundant air as the reaction air. Can be provided.
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