JP4277460B2

JP4277460B2 - Furnace condition monitoring method and furnace condition monitoring system for separation furnace, operation method and operation system for mat smelting equipment, program and recording medium recording the program

Info

Publication number: JP4277460B2
Application number: JP2001145228A
Authority: JP
Inventors: 望長谷川; 章金田
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 2000-10-03
Filing date: 2001-05-15
Publication date: 2009-06-10
Anticipated expiration: 2021-05-15
Also published as: JP2002180141A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、金属の製錬、とりわけ銅製錬における分離炉の炉況監視方法と炉況監視システム、マット溶錬設備の操業方法と操業システム、及びプログラムとそれを記録した記録媒体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
銅の製錬設備として、従来より酸化反応を手段とする連続した複数炉方式による連続製銅設備が知られている（特開平５−２７１８１８号公報、特開平７−３３１３５１号公報等参照）。この設備は、図１６に示すように、酸素富化空気と共に供給された銅精鉱を溶解、酸化し、主成分が硫化銅及び硫化鉄の混合物からなるマットＭと、銅精鉱中の脈石、溶剤、酸化鉄等からなるスラグＳとを生成する熔錬炉１と、この熔錬炉１により生成されたマットＭとスラグＳとを分離する分離炉２と、分離されたマットＭをさらに酸化して粗銅ＣとスラグＳを生成する製銅炉３と、この製銅炉３で生成された粗銅Ｃを精製して、より品位の高い銅を生成する精製炉４とより構成されている。なお、以下において、熔錬炉１及び分離炉２を、特に「マット熔錬設備」と称することがある。
【０００３】
前記熔錬炉１及び製銅炉３には、銅精鉱、酸素富化空気、溶剤、冷剤等を炉内に供給するための複数の管からなるランス５が、これらの炉の天井を挿通して昇降自在に設けられており、また、炉内から発生するガスを排するためのガス排出塔６がこれらの炉の天井に設けられている。また、分離炉２は、加熱のための複数本の電極１０を備えている。
【０００４】
これら熔錬炉１、分離炉２、製銅炉３は、この順に高低差が付けられており、熔錬炉１→分離炉２→製銅炉３→精製炉４の順に重力で熔体を流せるように樋７Ａ、７Ｂ、７Ｃでつながれている。
【０００５】
上記の設備で銅を製錬するには、乾燥した銅精鉱とフラックス（硅砂、石灰、アルミナ等）とを酸素富化空気と共に熔錬炉１の熔体中にランス５で吹き込む。熔錬炉１では、原料の溶解と酸化反応が進行し、主成分が硫化銅及び硫化鉄の混合物からなるマットＭと、銅精鉱中の脈石、溶剤、酸化鉄等からなるスラグＳが生成される。このマットＭとスラグＳは樋７Ａにより分離炉２に送られ、ここで比重差により下層のマットＭと上層のスラグＳとに分離される。
【０００６】
一方、分離炉２で分離されたマットＭは樋７Ｂを介して製銅炉３に送られる。製銅炉３では、さらに空気と共にフラックスを吹き込んでマットＭ中の硫黄と鉄分を酸化し、純度９８．５％以上の粗銅Ｃを得る。製銅炉３において連続的に生成された粗銅Ｃは、樋７Ｃを介して精製炉に注入される。また、このプロセスにおいて、製銅炉３における酸化の工程では、銅の一部も酸化してスラグＳの中に取り込まれてしまう。つまり、製銅炉スラグＳには酸化鉄と共にかなりの量の酸化銅（１４〜１６％）が含まれる。このため、通常のプロセスでは、製銅炉スラグＳを水砕により固体粉末化し、乾燥後、熔錬炉１に回送して、原料鉱石と共に再び溶解させて銅の回収を図っている。
【０００７】
分離炉２は、マットＭとスラグＳを比重差を利用して分離するものであり、図１７に示すように、比重の小さいスラグＳが比重の大きいマットＭの上に層をなしている。そして、上層のスラグＳがオーバーフローし、液面が一定となっている。ここで生成されたスラグＳには銅分がほとんどないので、そのまま系外に取り出される。また、スラグＳ中には、上方から複数の系統（図示の例では３相２系統）に区分された形で、カーボン等からなる複数の電極１０を浸漬させており、電極１０にトランス１３から三相交流を通電してジュール熱を発生させることで熔体を保温している。この場合の電流経路はスラグ層の厚さ、マット層の厚さ、電極浸漬深さ、炉形状、電極配置、電極電圧に依存するが、操業的には、電極電位及び電極電流を設定値として与え、これを満たすように電極浸漬深さを自動制御している。なお、これら電極１０は、上下動可能とされた電極ホルダー（図示省略）に支持されており、電極浸漬深さの自動制御は、この電極ホルダーを自動制御することにより行っている。
【０００８】
ところで、分離炉２から排出されるスラグＳは、そのまま系外に取り出して銅分の回収を行わないため、スラグＳ中の銅濃度を低位に維持することが、収益上の重要点である。そのため、炉内状況を良好に保つことは勿論、異常事態を検知し、これに対処することが必要になる。
【０００９】
従来、こうした分離炉の炉況の判断は、天井から測定棒を熔体中に浸漬させ、これを引き上げ、測定棒についた熔体の状態を目視で観察することや、スラグの出口でスラグの温度及びスラグ中の銅濃度をモニタリングすることにより行ってきた。
しかしこの方法では、異常箇所の特定が困難であって、炉況の悪化を検知するまでに時間がかかる、という欠点があった。そのため本発明者らは、こうした課題を解決すべく、電極間電圧と電極電位から電極浸漬深さの理論値を求め、これと実際の電極浸漬深さとを比較することによって炉況を監視する方法を提案しており、現在特許出願中である（特願２０００−１１７０４９）。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
この炉況監視方法では、理論的に算出された電極浸漬深さと実際の電極浸漬深さとを比較するので、実際の電極浸漬深さを正確に測定しなければならない。電極浸漬深さの測定方法としては、まず電極ホルダーの制御を自動制御モードから手動制御モードに切り替えて、通電しながら電極を上昇させていき、電流が流れなくなった位置、例えば電極１０の先端部がスラグＳの液面と同一の位置を零点として零点合わせを行い、その後自動制御モードに戻して、電極位置が安定するまで降下させた距離を実際の電極浸漬深さとする、という方法で行っている。熔体中に浸漬されている電極は常時消耗していく（例えば１日当たり２０ｃｍ程度）ので、実際の電極浸漬深さを正確に測定し連続監視するためには、非定常作業である零点合わせを１日に何度も行わなくてはならない。
こうした非定常作業は、操業に対して悪影響を及ぼすとともに、作業者に対してもかなりの労力を強いることとなっていた。
本発明者らは鋭意検討の結果、こうした非定常作業を行わずとも、分離炉の炉況を的確に監視できる方法を見出した。
【００１１】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、操業に悪影響を及ぼすような非定常作業を排して、炉内のどこの位置で異常が発生しても炉内の異常を早期に検知することができ、炉内全体を常時監視することのできる、分離炉の炉況監視方法、及びマット熔錬設備の操業方法を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、各々が上下動可能な電極ホルダーに支持された複数の電極を上方から炉内熔体中に浸漬させ、これら電極に電力を供給することにより、熔錬炉で生成されたマットとスラグを加熱する分離炉の、炉況を監視する方法であって、前記電極ホルダーの位置は、設定値として与えられた電極電圧及び電極電流を満たすように自動制御されており、前記電極ホルダーの位置の経時変化を連続的にモニタリングすることにより、分離炉内の炉況を監視することを特徴とする。
【００１３】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の分離炉の炉況監視方法であって、前記電極の電極電流の経時変化を連続的にモニタリングし、該電極電流の経時変化と前記電極ホルダーの位置の経時変化とを比較することにより、分離炉内の炉況を監視することを特徴とする。
【００１４】
請求項３に記載の発明は、金属の原料鉱石を溶解・酸化してマットとスラグを生成する熔錬炉と、該熔錬炉で生成されたマットとスラグを分離する分離炉と、を備えてなり、該分離炉は請求項１又は請求項２記載の方法で炉況を監視されるマット熔錬設備の操業方法であって、前記炉況に応じて、前記熔錬炉又は前記分離炉のうちの何れか一方又は双方の操業条件を変化させることを特徴とする。
【００１５】
請求項４に記載の発明は、各々が上下動可能な電極ホルダーに支持された複数の電極を上方から炉内熔体中に浸漬させ、これら電極に電力を供給することにより、熔錬炉で生成されたマットとスラグを加熱する分離炉の、炉況を監視するためのプログラムを記録した記録媒体であって、前記電極ホルダーの位置は、設定値として与えられた電極電圧及び電極電流を満たすように自動制御されており、前記電極ホルダーの位置の経時変化をコンピュータに連続的にモニタリングさせるためのプログラムを記録したことを特徴とする。
【００１６】
請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の記録媒体において、前記電極の電極電流の経時変化を連続的にモニタリングさせると共に該電極電流の経時変化と前記電極ホルダーの位置の経時変化とを比較することによる分離炉内の炉況監視を、コンピュータに実行させるためのプログラムを記録したことを特徴とする。
【００１７】
請求項６に記載の発明は、各々が上下動可能な電極ホルダーに支持された複数の電極を上方から炉内熔体中に浸漬させ、これら電極に電力を供給することにより、熔錬炉で生成されたマットとスラグを加熱する分離炉の、炉況を監視するためのプログラムであって、前記電極ホルダーの位置は、設定値として与えられた電極電圧及び電極電流を満たすように自動制御されており、前記電極ホルダーの位置の経時変化をコンピュータに連続的にモニタリングさせることを特徴とする。
【００１８】
請求項７に記載の発明は、請求項６に記載のプログラムにおいて、前記電極の電極電流の経時変化を連続的にモニタリングさせると共に該電極電流の経時変化と前記電極ホルダーの位置の経時変化とを比較することによる分離炉内の炉況監視を、コンピュータに実行させることを特徴とする。
【００１９】
請求項８に記載の発明は、各々が上下動可能な電極ホルダーに支持された複数の電極を上方から炉内熔体中に浸漬させ、これら電極に電力を供給することにより、熔錬炉で生成されたマットとスラグを加熱する分離炉の、炉況を監視するシステムであって、前記電極ホルダーの位置は、設定値として与えられた電極電圧及び電極電流を満たすように自動制御されており、前記電極ホルダーの位置の経時変化を連続的にモニタリングすることにより、分離炉内の炉況を監視する監視手段を備えていることを特徴とする。
【００２０】
請求項９に記載の発明は、請求項８に記載の分離炉の炉況監視システムにおいて、前記監視手段は、前記電極ホルダーの位置の経時変化に加えて、前記電極の電極電流の経時変化についても連続的にモニタリングし、該電極電流の経時変化と前記電極ホルダーの位置の経時変化とを比較することにより、分離炉内の炉況を監視することを特徴とする。
【００２１】
請求項１０に記載の発明は、金属の原料鉱石を溶解・酸化してマットとスラグを生成する熔錬炉と、該熔錬炉で生成されたマットとスラグを分離し且つ前記請求項８又は請求項９記載のシステムで炉況を監視される分離炉とを備えてなるマット熔錬設備を操業するためのプログラムを記録した記録媒体であって、前記炉況に応じた前記熔錬炉又は／及び前記分離炉の操業条件の変更をコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したことを特徴とする。
【００２２】
請求項１１に記載の発明は、金属の原料鉱石を溶解・酸化してマットとスラグを生成する熔錬炉と、該熔錬炉で生成されたマットとスラグを分離し且つ前記請求項８又は請求項９記載のシステムで炉況を監視される分離炉とを備えてなるマット熔錬設備を操業するためのプログラムであって、前記炉況に応じた前記熔錬炉又は／及び前記分離炉の操業条件の変更をコンピュータに実行させることを特徴とする。
【００２３】
請求項１２に記載の発明は、金属の原料鉱石を溶解・酸化してマットとスラグを生成する熔錬炉と、該熔錬炉で生成されたマットとスラグを分離し且つ前記請求項８又は請求項９記載のシステムで炉況を監視される分離炉とを備えてなるマット熔錬設備の操業システムであって、前記炉況に応じて前記熔錬炉又は／及び前記分離炉の操業条件を変更する操作手段を備えたことを特徴とする。
【００２４】
本発明では、炉内の複数箇所に浸漬されている電極の浸漬深さが炉内の状況に応じて自動制御されていることに着目し、各電極の電極ホルダーの位置の経時変化を連続的にモニタリングすることにより、これらの挙動が正常操業時における挙動からずれている場合、その電極の位置において異常が発生している可能性が大であると判断するようにしている。
そして、各電極の電極電流の経時変化もモニタリングし、電極ホルダーの位置の経時変化と比較することにより、異常発生箇所あるいはその状況を、より的確に判断することができる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお本実施形態においては、従来例において示した構成要素と同一の構成要素には、従来例におけると同一の符号を付して、その詳しい説明は省略する。
図１に示すように、ここで対象とする分離炉２では、６本の電極１０が、溶錬炉１からのマットＭとスラグＳの流入する流入口１１が設けられた一端部から、スラグＳの流出するスラグ流出口１２が設けられた他端部に向かう方向に対して幅を持たせて配置されている。なお、これら電極１０は、図１においては、その配置によって、第１電極１０ａ、第２電極１０ｂ、第３電極１０ｃ、第４電極１０ｄ、第５電極１０ｅ、及び第６電極１０ｆとして図示している。
【００２６】
また、これら電極１０は、一端部側から他端部側に向けて３相２系統、すなわち第１系と第２系とに区分されている。第１系の電極である第１電極１０ａ、第２電極１０ｂ及び第３電極１０ｃには第１トランス（図示省略）が接続され、第２系の電極である第４電極１０ｄ、第５電極１０ｅ及び第６電極１０ｆには第２トランス（図示省略）が接続されており、系毎に異なる量の電力を供給することができるようになっている。
第１系の第１電極１０ａと第２電極１０ｂと第３電極１０ｃ、及び第２系の第４電極１０ｄと第５電極１０ｅと第６電極１０ｆ、すなわち各系の電極は、およそ三角形の各頂点に位置するように配置されている。
【００２７】
各々の電極１０は、各々が上下動可能な電極ホルダー２１に支持されている。
これら電極ホルダー２１には、その現在位置を測定するためのスケールユニット２２と連結されている。なお、電極ホルダー２１及びスケールユニット２２は、第１電極１０ａから第６電極１０ｆまでの６つの電極１０に全て取り付けられており、図１においては、これら電極の符号１０ａ〜１０ｆに対応させて、電極ホルダーの符号を２１ａ〜２１ｆとして、スケールユニットの符号を２２ａ〜２２ｆとして、各々示している。
【００２８】
図３（ａ）に示すように、電極１０は制御装置（操作手段）Ｃ１に連結されている。この制御装置Ｃ１は、電極ホルダー２１と連結されており、設定値として与えられた電極電位あるいは電極電流を満たすように、電極ホルダー２１を自動制御する（図１６のステップＳ１）。
スケールユニット２２には、測定した電極ホルダー２１の位置を表示する表示装置２３と連結されており、時々刻々の電極ホルダー位置を表示できるようになっている。
【００２９】
表示装置２３には演算装置（コンピュータ、監視手段）２４が連結されている。この演算装置２４は、スケールユニット２２から表示装置２３を介して連続的に送られてくる位置信号、及び、電流計Ａ１から連続的に送られてくる電極電流信号を逐一モニタリングし記録する（図１６のステップＳ２）。
【００３０】
図３（ａ）に示す電極１０の先端部１０ｘが消耗した場合には、図３（ｂ）に示すように、電極浸漬深さを一定とするために電極ホルダー２１は消耗した先端部１０ｘの分だけ下降する（図１６のステップＳ１）。このときの電極ホルダー位置の変化、及び電極電流の変化は、表示装置２３で表示されるとともに、演算装置２４で記録・演算（図１６のステップＳ２）されたうえで、炉況診断（図１６のステップＳ３）に供される。
【００３１】
以下、この分離炉２の炉況を監視しつつ、該炉況に応じて熔錬炉１又は／及び分離炉２の操業条件を維持又は変更するまでの操業フローについて説明する。
図２（Ａ）には、炉況が正常な状態で操業している場合（正常操業時）を概略的に示している。炉況が異常な状態で操業している場合（異常操業時）には、主として２種類あるが、そのうちの１つは、局所的に異常が発生した場合（局所異常時）であって、図２（Ｂ）に示すような、マットＭとスラグＳとの間に中間層Ｆが発生した場合（以下「中間層発生時」という）がこれに該当する。もう１つが、全体的に異常が発生した場合（全体異常時）であって、図２（Ｃ）に示すような、マットＭのレベル（マットレベル）が炉内全体にわたって上昇した場合（以下「マットレベル上昇時」という）あるいは下降した場合（以下「マットレベル下降時」という）が、これに該当する。
【００３２】
先ず、正常操業時について、図４乃至図６に示す。
これら各図には、正常操業時のある１日、すなわち０時から２４時までの間における、第２系の各電極の電極電位を（ａ）に、電極電流を（ｂ）に、そして電極ホルダー位置の経時変化を（ｃ）に、各々示している。これらは、いずれも演算装置２４によるモニタリングの結果が表示装置２３に表示されたものである。
なお、各図において、横軸である時刻は共通であるので、（ｃ）にのみ図示し、（ａ）及び（ｂ）の図示は省略している。これは、後述する図７乃至図１５においても同様とする。
【００３３】
これらの図に示すように、第４電極１０ｄ（図中Ｎｏ．４）、第５電極１０ｅ（図中Ｎｏ．５）及び第６電極１０ｆ（図中Ｎｏ．６）の各々の電極電位、電極電流及び電極ホルダー位置は、経時的にほぼ安定した挙動を示している。すなわち、電極電位は図４（ａ）、図５（ａ）及び図６（ａ）に示すように、７０〜７５Ｖの間でほぼ安定した挙動を示し、電極電流も図４（ｂ）、図５（ｂ）及び図６（ｂ）に示すように、６〜８ｋＡの間を平均してほぼ７ｋＡとなるように振動し、ほぼ安定した挙動を示している。また電極ホルダー位置は、図４（ｃ）、図５（ｃ）及び図６（ｃ）に示すように、１日当たり２０〜２５ｃｍの割合で直線的に下降しており、この下降幅だけ一定速度で各電極が消耗していることがわかる。
【００３４】
なお、各電極とも、電極ホルダー位置が微少な振動を繰り返しながら下降している。これは、電極が数ｍｍ程度消耗するとそれにつれて電流値は減少し、電流値がある値を下回ると電極が下降するが、今度は電流値が増加するために電極が若干上昇する、といった動作を繰り返すためである。この動作を繰り返すことにより、電極電位、電極電流及び電極ホルダー位置は、各々微少な振動を繰り返しているのである。
【００３５】
次に、異常操業時について、図７乃至図１５に示す。
このうち図７乃至図９には、中間層発生時、すなわち局所異常時のある１日における、第２系の各電極の電極電位、電極電流及び電極ホルダー位置の経時変化を、各々示している。これらの図に示すように、第４電極１０ｄ、第５電極１０ｅ及び第６電極１０ｆの各々の、電極電位、電極電流及び電極ホルダー位置は、いずれも正常操業時と比較して、経時的に非常に不安定な挙動を示している。
【００３６】
中でも第４電極１０ｄの電極ホルダー位置の挙動は、特に６時前後において、第５電極１０ｅや第６電極１０ｆと比較して大きく異なっており、電極ホルダー位置は殆ど下降しておらず、短時間でみると上昇している時もある。そして、電極電流も、この日のうちで最大の振幅となって３〜８ｋＡの間を激しく振動しており、電極電流をみても、異常が発生していることが推察される。
【００３７】
このときのより詳細な経時変化として、５時５０分から６時００分までの１０分間における電極電位、電極電流及び電極ホルダー位置の経時変化を、図１０乃至図１２に示している。
図１０（ｃ）、図１１（ｃ）及び図１２（ｃ）に示すように、第４電極１０ｄのみが、振幅が約２ｃｍで周期が１０〜１５秒の激しい上下振動（このような振動を「ハンチング」という）を繰り返している。このことは、第４電極１０ｄ下部のマットＭ層とスラグＳ層との間に、電気伝導度の非常に高い中間層（異常層）Ｆが、局所的に発生した状態であることを示唆している。
【００３８】
そしてこのことに対応するように、電極電流は、図１０（ｂ）に示すように、３．５〜７．５ｋＡの範囲で激しく振動している。これらを、図４（ｂ）及び図４（ｃ）に示した正常操業時の状態と比較すると、電極の上下動に対する電極電流の振幅が異常に大きいことが分かる。こうした挙動も、電気伝導度の非常に高い層が局所的に存在していることを裏付けるものである。
【００３９】
なお、第５電極１０ｅ、第６電極１０ｆの電極電位及び電極電流が変動しているのは、第４電極１０ｄの電極電位及び電極電流が、ハンチングのために変動していることが原因であると考えられる。何故ならば、図１０乃至図１２より、第５電極１０ｅ、第６電極１０ｆの電極ホルダー位置の上下動が少ないにも関わらず、電極電位、電極電流が変動しているからである。分離炉２内には電気回路が形成されているため、第５電極１０ｅ、第６電極１０ｆが静止していても、第４電極１０ｄのハンチングにより電極電流が大きく変動すれば、第５電極１０ｅ、第６電極１０ｆの電極電流も変動する。ハンチングを起こしているのは第４電極１０ｄだけであるから、第４電極１０ｄ近傍の熔体に、何らかの異常が局所的に発生していることが推察される。
【００４０】
更に、図１３乃至図１５には、マットレベル上昇時、すなわち全体異常時のある１日における、第２系の各電極の電極電位、電極電流及び電極ホルダー位置の経時変化を、各々示している。これらの図に示すように、第４電極１０ｄ、第５電極１０ｅ、第６電極１０ｆともに、本来ならば１日当たり２０〜２５ｃｍの割合で下降するはずの電極ホルダー位置が、０時〜１２時の間で５ｃｍ程度と、わずかしか下降していない。そして、いずれも１４時〜１５時の間で、電極ホルダー位置が５ｃｍ程度上昇している。このことは、マットレベルが全体的に徐々に上昇し、特に１４時〜１５時の間で急激に上昇していることを示唆している。
【００４１】
そしてこのことに対応するように、電極電流は不安定に増加しており、こうした挙動も、マットレベルが全体的に徐々に上昇し、特に１４時〜１５時の間で急激に上昇していることを裏付けるものである。
【００４２】
こうした挙動は、次のように考えられる。すなわち、マットＭは電気伝導度が高く、マットレベルが上昇すると、スラグＳ中に浸漬させた各電極の先端部からマットＭまでの距離が短くなり、浴の電気抵抗が小さくなり、電極電流が増加する。このとき、設定値以上の電流が流れないように、各電極は一斉に自動的に上昇することとなる。
【００４３】
なお、これとは逆に、電極ホルダー位置が全体的に下降した場合には、マットレベル下降時であることが示唆される。
【００４４】
このように、電極ホルダー位置が一定の速度で下降し、且つ電極電流の振動が殆ど変化していない場合には、図１６のステップＳ３において、正常操業時であると判断することができる。
また、ある限られた電極のみの電極ホルダー位置の経時変化が異常である場合、例えばハンチングを繰り返す場合等であって、且つこれに対応するように電極電流も異常を示す場合には、図１６のステップＳ３において、中間層発生時等の局所異常時であると判断することができる。
更に、全ての電極の電極ホルダー位置が一斉に上昇もしくは下降する場合であって、且つこれに対応するように電極電流も異常を示す場合には、図１６のステップＳ３において、マットレベル上昇時あるいはマットレベル下降時等の全体異常時、すなわちマットレベルが正常なレベルでない状態（マットレベル変位時）であると判断することができる。
【００４５】
こうした異常操業時であると診断された場合は、次のように対処し、マット熔錬設備の操業条件を変化させる。
すなわち、中間層発生時であると判断された場合（図１６のステップＳ３で「局所異常」）には、熔錬炉（Ｓ炉）において、製銅炉スラグ（カラミ）の処理量を減らす、熔体温度を上昇させる、ランスによる空気吹き付けによって加熱溶解（ランシング）を行う、分離炉（ＣＬ炉）において還元剤を投入する、発生箇所での電極浸漬深さ・発熱量を調整する、の内のいくつか或いは全てを実施することで対処し、中間層Ｆを除去する（図１６のステップＳ１２）。
【００４６】
また、マットレベル変位時であると判断された場合（図１６のステップＳ３で「全体的な異常」）には、マットレベルをチェックした上で、是正措置を採る（図１６のステップＳ１３）。例えば、マット出口が何らかの理由により閉塞している場合に、その出口を確保する、等の対処を行う。
さらにまた、正常操業時であると判断された場合（図１６のステップＳ３で「正常」）には、それまでの操業条件をそのまま維持する（図１６のステップＳ１１）。
【００４７】
以上説明したように本実施形態においては、電極ホルダー位置の経時変化を連続的にモニタリングして、分離炉の炉況を監視するようにしているので、異常操業時の発見、すなわち異常層Ｆの発生やマットレベルの上昇等を、早期に且つ的確に察知することができる。そのため、異常層発生時等の局所異常時には、早急に発生箇所を特定でき、ランシング等の対処を速やか且つ効果的に行うことができ、またマットレベル変位等の全体異常時にも、早急に対処することができる。これにより、従来必要であった非定常作業を排することができ、銅ロスの悪化を未然に防止して、分離炉ひいてはマット熔錬設備の操業を安定させるとともに、経済的な操業を行うことができる。
【００４８】
また、電極電流の経時変化も連続的にモニタリングし、これらの経時変化を電極ホルダー位置の経時変化と比較することにより、異常発生箇所あるいはその状況を、より早急に且つ的確に判断することができ、分離炉ひいてはマット熔錬設備の操業を更に安定化させることができる。
【００４９】
なお、以上において説明した分離炉の概念には錬カン炉も含まれる。
また、図１６の操業フローは、例えば、該フロー中に示した各機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読取可能な記録媒体に記録し、この記録媒体に記録されたプログラムを制御装置Ｃ１及び／又は演算装置２４に読み込ませることにより、実行される。
ここで、「コンピュータ読取可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク，光磁気ディスク，ＲＯＭ，ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体の他、制御装置Ｃ１や演算装置２４に内蔵されるハードディスク等の記憶装置をもいう。
【００５０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、電極ホルダー位置あるいは電極電流を経時的にモニタリングすることにより、炉況を常時監視することができる。
これにより、操業に悪影響を及ぼすような非定常作業を排して、炉内のどこの位置で異常が発生しても炉内の異常を早期に検知することができるうえに、炉内全体を常時監視することができるので、安定操業に資することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態の方法の説明図である。
【図２】正常操業時と異常操業時の電極の浸漬深さの違いを示す概略断面図である。
【図３】電極ホルダーが上下動する様子を示す図であって（ａ）は下降前、（ｂ）は加工後を示す概略図である。
【図４】正常操業時における第４電極の状態を示す図であって、（ａ）は電極電位の経時変化を、（ｂ）は電極電流の経時変化を、（ｃ）は電極ホルダー位置の経時変化を、各々示すグラフ図である。
【図５】同じく第５電極の状態を示す図であって、（ａ）は電極電位の経時変化を、（ｂ）は電極電流の経時変化を、（ｃ）は電極ホルダー位置の経時変化を、各々示すグラフ図である。
【図６】同じく第６電極の状態を示す図であって、（ａ）は電極電位の経時変化を、（ｂ）は電極電流の経時変化を、（ｃ）は電極ホルダー位置の経時変化を、各々示すグラフ図である。
【図７】中間層発生時における第４電極の状態を示す図であって、（ａ）は電極電位の経時変化を、（ｂ）は電極電流の経時変化を、（ｃ）は電極ホルダー位置の経時変化を、各々示すグラフ図である。
【図８】同じく第５電極の状態を示す図であって、（ａ）は電極電位の経時変化を、（ｂ）は電極電流の経時変化を、（ｃ）は電極ホルダー位置の経時変化を、各々示すグラフ図である。
【図９】同じく第６電極の状態を示す図であって、（ａ）は電極電位の経時変化を、（ｂ）は電極電流の経時変化を、（ｃ）は電極ホルダー位置の経時変化を、各々示すグラフ図である。
【図１０】図７における状態を部分的に詳細に示す図であって、（ａ）は電極電位の経時変化を、（ｂ）は電極電流の経時変化を、（ｃ）は電極ホルダー位置の経時変化を、各々示すグラフ図である。
【図１１】同じく図８における状態を部分的に詳細に示す図であって、（ａ）は電極電位の経時変化を、（ｂ）は電極電流の経時変化を、（ｃ）は電極ホルダー位置の経時変化を、各々示すグラフ図である。
【図１２】同じく図９における状態を部分的に詳細に示す図であって、（ａ）は電極電位の経時変化を、（ｂ）は電極電流の経時変化を、（ｃ）は電極ホルダー位置の経時変化を、各々示すグラフ図である。
【図１３】マットレベル上昇時における第４電極の状態を示す図であって、（ａ）は電極電位の経時変化を、（ｂ）は電極電流の経時変化を、（ｃ）は電極ホルダー位置の経時変化を、各々示すグラフ図である。
【図１４】同じく第５電極の状態を示す図であって、（ａ）は電極電位の経時変化を、（ｂ）は電極電流の経時変化を、（ｃ）は電極ホルダー位置の経時変化を、各々示すグラフ図である。
【図１５】同じく第６電極の状態を示す図であって、（ａ）は電極電位の経時変化を、（ｂ）は電極電流の経時変化を、（ｃ）は電極ホルダー位置の経時変化を、各々示すグラフ図である。
【図１６】本発明の一実施形態によるマット熔錬設備の操業フローを示すフローチャートである。
【図１７】一般的な連続製銅設備の系統図である。
【図１８】分離炉を説明する概略構成図である。
【符号の説明】
１熔錬炉
２分離炉
３製銅炉
１０（１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ，１０ｅ，１０ｆ）電極
２１（２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ，２１ｅ，２１ｆ）電極ホルダー
２４演算装置（コンピュータ、監視手段）
Ｃ１制御装置（操作手段）
Ｍマット
Ｓスラグ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a furnace condition monitoring method and furnace condition monitoring system for a separation furnace in metal smelting, particularly copper smelting, an operation method and an operation system for a mat smelting facility, a program, and a recording medium on which the program is recorded.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, as a copper smelting equipment, a continuous copper making equipment using a continuous multiple furnace system using an oxidation reaction as a means is known (see Japanese Patent Laid-Open Nos. 5-271818, 7-331351, etc.). As shown in FIG. 16, this equipment dissolves and oxidizes copper concentrate supplied together with oxygen-enriched air, and a mat M composed mainly of a mixture of copper sulfide and iron sulfide, and a pulse in the copper concentrate. A smelting furnace 1 that produces slag S made of stone, solvent, iron oxide, etc., a separation furnace 2 that separates the slag S from a mat M produced by the smelting furnace 1, and a separated mat M Furthermore, it is composed of a copper making furnace 3 that oxidizes to produce crude copper C and slag S, and a purification furnace 4 that refines the crude copper C produced in the copper making furnace 3 to produce higher grade copper. Yes. Hereinafter, the smelting furnace 1 and the separation furnace 2 may be particularly referred to as “mat smelting equipment”.
[0003]
In the smelting furnace 1 and the copper making furnace 3, a lance 5 composed of a plurality of tubes for supplying copper concentrate, oxygen-enriched air, a solvent, a coolant and the like into the furnace is provided at the ceiling of these furnaces. A gas exhaust tower 6 for exhausting gas generated from the furnace is provided on the ceiling of these furnaces. Further, the separation furnace 2 includes a plurality of electrodes 10 for heating.
[0004]
The smelting furnace 1, the separation furnace 2, and the copper making furnace 3 are provided with a height difference in this order. The smelting furnace 1, the separation furnace 2, the copper making furnace 3, and the refining furnace 4 are used to remove the melt by gravity. It is connected with ridges 7A, 7B, 7C so that it can flow.
[0005]
In order to smelt copper with the above equipment, dry copper concentrate and flux (eg, sand, lime, alumina, etc.) are blown into the melt of the smelting furnace 1 together with oxygen-enriched air with a lance 5. In the smelting furnace 1, the melting and oxidation reaction of the raw material proceeds, and a mat M composed mainly of a mixture of copper sulfide and iron sulfide, and a slag S composed of gangue, solvent, iron oxide, etc. in copper concentrate. Generated. The mat M and the slag S are sent to the separation furnace 2 by the eaves 7A, where they are separated into the lower layer mat M and the upper layer slag S due to the specific gravity difference.
[0006]
On the other hand, the mat M separated in the separation furnace 2 is sent to the copper making furnace 3 through the basket 7B. In the copper making furnace 3, flux is blown together with air to oxidize sulfur and iron in the mat M to obtain crude copper C having a purity of 98.5% or more. The crude copper C continuously produced in the copper making furnace 3 is injected into the refining furnace through the casket 7C. In this process, in the oxidation step in the copper making furnace 3, a part of copper is also oxidized and taken into the slag S. That is, the copper-making furnace slag S contains a considerable amount of copper oxide (14 to 16%) together with iron oxide. For this reason, in a normal process, the copper-making furnace slag S is made into a solid powder by water granulation, dried, sent to the smelting furnace 1, and dissolved again together with the raw material ore to recover copper.
[0007]
The separation furnace 2 separates the mat M and the slag S by utilizing the difference in specific gravity. As shown in FIG. 17, the slag S having a small specific gravity forms a layer on the mat M having a large specific gravity. The upper slag S overflows and the liquid level is constant. Since the slag S produced here has almost no copper content, it is taken out of the system as it is. Further, in the slag S, a plurality of electrodes 10 made of carbon or the like are immersed in a form divided into a plurality of systems (three-phase two systems in the illustrated example) from above. The melt is kept warm by energizing three-phase alternating current to generate Joule heat. In this case, the current path depends on the thickness of the slag layer, the thickness of the mat layer, the electrode immersion depth, the furnace shape, the electrode arrangement, and the electrode voltage. The electrode immersion depth is automatically controlled to satisfy this requirement. These electrodes 10 are supported by an electrode holder (not shown) that can move up and down, and automatic control of the electrode immersion depth is performed by automatically controlling the electrode holder.
[0008]
By the way, since the slag S discharged from the separation furnace 2 is taken out of the system as it is and the copper content is not recovered, it is important to maintain the copper concentration in the slag S at a low level. For this reason, it is necessary to detect an abnormal situation and cope with it as well as to keep the state in the furnace good.
[0009]
Conventionally, determination of the furnace condition of such a separation furnace has been done by immersing a measuring rod in the melt from the ceiling, pulling it up, and visually observing the state of the melt on the measuring rod, or at the slag outlet. This has been done by monitoring the temperature and the copper concentration in the slag.
However, this method has a drawback in that it is difficult to identify an abnormal part, and it takes time to detect the deterioration of the furnace condition. Therefore, in order to solve these problems, the present inventors obtain a theoretical value of the electrode immersion depth from the interelectrode voltage and the electrode potential, and monitor the furnace condition by comparing this with the actual electrode immersion depth. Is currently being applied for a patent (Japanese Patent Application No. 2000-117049).
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
In this furnace condition monitoring method, since the theoretically calculated electrode immersion depth is compared with the actual electrode immersion depth, the actual electrode immersion depth must be accurately measured. As a method of measuring the electrode immersion depth, first, the electrode holder control is switched from the automatic control mode to the manual control mode, the electrode is raised while energizing, and the position where the current stops flowing, for example, the tip of the electrode 10 The zero point is set at the same position as the liquid surface of the slag S, and then the automatic control mode is restored, and the distance lowered until the electrode position is stabilized is set as the actual electrode immersion depth. Yes. Since the electrode immersed in the melt is constantly consumed (for example, about 20 cm per day), in order to accurately measure and continuously monitor the actual electrode immersion depth, zero adjustment, which is an unsteady operation, must be performed. I have to do it many times a day.
Such unsteady work has an adverse effect on operations and requires considerable labor for workers.
As a result of intensive studies, the present inventors have found a method capable of accurately monitoring the furnace condition of the separation furnace without performing such unsteady work.
[0011]
The present invention has been made in view of the above circumstances, eliminates unsteady work that adversely affects operations, and detects abnormalities in the furnace early regardless of where the abnormalities occur in the furnace. An object of the present invention is to provide a furnace condition monitoring method for a separation furnace and a method for operating a mat smelting facility that can monitor the entire furnace at all times.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
The invention according to claim 1 is a smelting furnace in which a plurality of electrodes each supported by an electrode holder that can move up and down are immersed in the furnace melt from above and power is supplied to these electrodes. A method of monitoring the furnace condition of a separation furnace for heating the generated mat and slag, The position of the electrode holder is automatically controlled to satisfy the electrode voltage and electrode current given as set values, The furnace condition in the separation furnace is monitored by continuously monitoring the change with time of the position of the electrode holder.
[0013]
The invention according to claim 2 is the furnace condition monitoring method for the separation furnace according to claim 1, wherein the change over time of the electrode current of the electrode is continuously monitored, and the change over time of the electrode current and the electrode It is characterized by monitoring the furnace condition in the separation furnace by comparing the change of the holder position with time.
[0014]
The invention described in claim 3 includes a smelting furnace that generates a mat and slag by melting and oxidizing a metal raw material ore, and a separation furnace that separates the mat and slag generated in the smelting furnace. The separation furnace is a method of operating a mat smelting facility whose furnace condition is monitored by the method according to claim 1 or 2, wherein the smelting furnace or the separation furnace is selected according to the furnace condition. The operation conditions of either one or both of them are changed.
[0015]
The invention according to claim 4 is a smelting furnace in which a plurality of electrodes, each supported by an electrode holder that can move up and down, are immersed in the furnace melt from above and power is supplied to these electrodes. A recording medium recording a program for monitoring the furnace condition of a separation furnace for heating the generated mat and slag, The position of the electrode holder is automatically controlled to satisfy the electrode voltage and electrode current given as set values, A program for causing a computer to continuously monitor a change with time of the position of the electrode holder is recorded.
[0016]
According to a fifth aspect of the present invention, in the recording medium according to the fourth aspect, the time-dependent change of the electrode current of the electrode is continuously monitored and the time-dependent change of the electrode current and the time-dependent change of the position of the electrode holder are The present invention is characterized in that a program for causing a computer to execute the monitoring of the furnace state in the separation furnace by comparing the above is recorded.
[0017]
The invention according to claim 6 is a smelting furnace in which a plurality of electrodes each supported by an electrode holder capable of moving up and down are immersed in the furnace melt from above and electric power is supplied to these electrodes. A program for monitoring the furnace condition of a separation furnace for heating the generated mat and slag, The position of the electrode holder is automatically controlled to satisfy the electrode voltage and electrode current given as set values, A change in the position of the electrode holder over time is continuously monitored by a computer.
[0018]
According to a seventh aspect of the present invention, in the program according to the sixth aspect, the change over time of the electrode current of the electrode is continuously monitored, and the change over time of the electrode current and the change over time of the position of the electrode holder are determined. It is characterized by having a computer execute monitoring of furnace conditions in a separation furnace by comparison.
[0019]
The invention according to claim 8 is a smelting furnace in which a plurality of electrodes each supported by an electrode holder that can move up and down are immersed in the furnace melt from above and power is supplied to these electrodes. A system for monitoring the furnace condition of a separation furnace for heating the generated mat and slag, The position of the electrode holder is automatically controlled to satisfy the electrode voltage and electrode current given as set values, It is characterized by comprising monitoring means for monitoring the furnace condition in the separation furnace by continuously monitoring the change with time of the position of the electrode holder.
[0020]
According to a ninth aspect of the present invention, in the furnace condition monitoring system of the separation furnace according to the eighth aspect, in addition to the time-dependent change in the position of the electrode holder, the monitoring means Are continuously monitored, and the furnace condition in the separation furnace is monitored by comparing the change with time of the electrode current and the change with time of the position of the electrode holder.
[0021]
A tenth aspect of the present invention is a smelting furnace in which a raw material ore of metal is melted and oxidized to produce a mat and slag, and the mat and slag generated in the smelting furnace are separated from each other, and A recording medium recording a program for operating a mat smelting facility comprising a separation furnace whose furnace condition is monitored by the system according to claim 9, wherein the smelting furnace according to the furnace condition or And a program for causing a computer to change the operating conditions of the separation furnace is recorded.
[0022]
The invention described in claim 11 is a smelting furnace for generating a mat and slag by melting and oxidizing a metal raw ore, and separating the mat and slag generated in the smelting furnace, A program for operating a mat smelting facility comprising a separation furnace whose furnace condition is monitored by the system according to claim 9, wherein the smelting furnace and / or the separation furnace according to the furnace condition is provided. The operation condition is changed by a computer.
[0023]
The invention described in claim 12 is a smelting furnace that generates a mat and slag by melting and oxidizing a metal raw material ore, and separating the mat and slag generated in the smelting furnace, and An operation system for a mat smelting facility comprising a separation furnace whose furnace condition is monitored by the system according to claim 9, wherein the operation condition of the smelting furnace and / or the separation furnace depends on the furnace condition. It is characterized in that it is provided with operation means for changing.
[0024]
In the present invention, paying attention to the fact that the immersion depth of the electrodes immersed in a plurality of locations in the furnace is automatically controlled according to the conditions in the furnace, the change with time of the position of the electrode holder of each electrode is continuously measured. By monitoring these, if these behaviors deviate from those during normal operation, it is determined that there is a high possibility that an abnormality has occurred at the position of the electrode.
Then, by monitoring the change with time of the electrode current of each electrode and comparing it with the change with time of the position of the electrode holder, it is possible to more accurately determine the location of the abnormality or its situation.
[0025]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the present embodiment, the same components as those shown in the conventional example are denoted by the same reference numerals as those in the conventional example, and detailed description thereof is omitted.
As shown in FIG. 1, in the separation furnace 2 as an object here, six electrodes 10 are connected to the slag from one end where the mat M and the slag S from the smelting furnace 1 are provided. The slag outlet 12 from which S flows out is disposed with a width in the direction toward the other end. In FIG. 1, these electrodes 10 are illustrated as a first electrode 10a, a second electrode 10b, a third electrode 10c, a fourth electrode 10d, a fifth electrode 10e, and a sixth electrode 10f depending on the arrangement. Yes.
[0026]
These electrodes 10 are divided into three-phase two systems, that is, a first system and a second system, from one end side to the other end side. A first transformer (not shown) is connected to the first electrode 10a, the second electrode 10b, and the third electrode 10c that are the first system electrodes, and the fourth electrode 10d and the fifth electrode 10e that are the second system electrodes. A second transformer (not shown) is connected to the sixth electrode 10f so that different amounts of power can be supplied for each system.
The first electrode 10a, the second electrode 10b, and the third electrode 10c of the first system, and the fourth electrode 10d, the fifth electrode 10e, and the sixth electrode 10f of the second system, that is, the electrodes of each system are approximately triangular. It is arranged to be located at the vertex.
[0027]
Each electrode 10 is supported by an electrode holder 21 that can move up and down.
These electrode holders 21 are connected to a scale unit 22 for measuring the current position. The electrode holder 21 and the scale unit 22 are all attached to the six electrodes 10 from the first electrode 10a to the sixth electrode 10f, and in FIG. 1, corresponding to the reference numerals 10a to 10f of these electrodes, The symbol of the electrode holder is shown as 21a to 21f, and the symbol of the scale unit is shown as 22a to 22f.
[0028]
As shown in FIG. 3A, the electrode 10 is connected to a control device (operation means) C1. The control device C1 is connected to the electrode holder 21 and automatically controls the electrode holder 21 so as to satisfy the electrode potential or electrode current given as a set value (step S1 in FIG. 16).
The scale unit 22 is connected to a display device 23 for displaying the measured position of the electrode holder 21 so that the position of the electrode holder can be displayed every moment.
[0029]
An arithmetic device (computer, monitoring means) 24 is connected to the display device 23. The arithmetic unit 24 monitors and records the position signal continuously sent from the scale unit 22 via the display device 23 and the electrode current signal sent continuously from the ammeter A1 one by one (FIG. 16 step S2).
[0030]
When the tip 10x of the electrode 10 shown in FIG. 3 (a) is consumed, as shown in FIG. 3 (b), the electrode holder 21 is used to keep the electrode immersion depth constant. Decreases by the amount (step S1 in FIG. 16). The change in the electrode holder position and the change in the electrode current at this time are displayed on the display device 23 and recorded and calculated (step S2 in FIG. 16) by the calculation device 24, and then the furnace condition diagnosis (FIG. 16). Step S3).
[0031]
Hereinafter, the operation flow until the operation conditions of the smelting furnace 1 and / or the separation furnace 2 are maintained or changed according to the furnace condition will be described while monitoring the furnace condition of the separation furnace 2.
FIG. 2 (A) schematically shows a case where the furnace is operating in a normal state (during normal operation). When operating in an abnormal state of the furnace (at the time of abnormal operation), there are mainly two types, one of which is when an abnormality occurs locally (at the time of local abnormality) The case where the intermediate layer F is generated between the mat M and the slag S as shown in 2 (B) (hereinafter referred to as “when the intermediate layer is generated”) corresponds to this case. The other is a case where an abnormality has occurred as a whole (at the time of the entire abnormality), and the level of the mat M (mat level) as shown in FIG. This is the case when the mat level is raised) or when it is lowered (hereinafter called the mat level is lowered).
[0032]
First, normal operation is shown in FIGS.
In these figures, the electrode potential of each electrode of the second system is (a), the electrode current is (b), and the electrode during one day during normal operation, that is, from 0:00 to 24:00. The change with time of the holder position is shown in FIG. In these cases, the results of monitoring by the arithmetic device 24 are displayed on the display device 23.
In each figure, since the time on the horizontal axis is common, only time (c) is shown, and (a) and (b) are not shown. The same applies to FIGS. 7 to 15 described later.
[0033]
As shown in these figures, the electrode potential and electrode of each of the fourth electrode 10d (No. 4 in the figure), the fifth electrode 10e (No. 5 in the figure), and the sixth electrode 10f (No. 6 in the figure) The current and the electrode holder position show almost stable behavior over time. That is, as shown in FIGS. 4 (a), 5 (a) and 6 (a), the electrode potential shows a substantially stable behavior between 70 and 75 V, and the electrode current is also shown in FIGS. As shown in FIG. 5 (b) and FIG. 6 (b), it vibrates so that the average between 6 and 8 kA becomes approximately 7 kA, and shows a substantially stable behavior. Further, as shown in FIGS. 4 (c), 5 (c) and 6 (c), the electrode holder position is linearly lowered at a rate of 20 to 25 cm per day. It can be seen that each electrode is consumed.
[0034]
In each electrode, the electrode holder position is lowered while repeating minute vibrations. This is because the current value decreases as the electrode is consumed by several mm, and the electrode falls when the current value falls below a certain value, but this time the electrode rises slightly because the current value increases. This is to repeat. By repeating this operation, the electrode potential, the electrode current, and the electrode holder position repeat minute vibrations.
[0035]
Next, the abnormal operation is shown in FIGS.
Of these, FIGS. 7 to 9 show changes over time in the electrode potential, electrode current, and electrode holder position of each electrode of the second system on the day when the intermediate layer is generated, that is, when there is a local abnormality, respectively. . As shown in these figures, the electrode potential, electrode current, and electrode holder position of each of the fourth electrode 10d, the fifth electrode 10e, and the sixth electrode 10f are all over time as compared with those during normal operation. It shows very unstable behavior.
[0036]
In particular, the behavior of the electrode holder position of the fourth electrode 10d is greatly different from that of the fifth electrode 10e and the sixth electrode 10f, especially at around 6 o'clock, and the electrode holder position is hardly lowered, and the time is short. There are times when it is rising. The electrode current also vibrates vigorously between 3 and 8 kA with the maximum amplitude of the day, and it is presumed that an abnormality has occurred even when the electrode current is observed.
[0037]
As more detailed changes over time at this time, changes over time in the electrode potential, electrode current, and electrode holder position over 10 minutes from 5:50 to 6:00 are shown in FIGS.
As shown in FIGS. 10 (c), 11 (c) and 12 (c), only the fourth electrode 10d is subjected to intense vertical vibration (such vibrations with an amplitude of about 2 cm and a period of 10 to 15 seconds). "Hunting") is repeated. This suggests that an intermediate layer (abnormal layer) F having a very high electrical conductivity is locally generated between the mat M layer and the slag S layer below the fourth electrode 10d. ing.
[0038]
In order to correspond to this, the electrode current vibrates violently in the range of 3.5 to 7.5 kA as shown in FIG. When these are compared with the state during normal operation shown in FIGS. 4B and 4C, it can be seen that the amplitude of the electrode current with respect to the vertical movement of the electrode is abnormally large. This behavior also confirms that a layer with very high electrical conductivity exists locally.
[0039]
Note that the electrode potential and the electrode current of the fifth electrode 10e and the sixth electrode 10f are changed because the electrode potential and the electrode current of the fourth electrode 10d are changed due to hunting. it is conceivable that. This is because, as shown in FIGS. 10 to 12, the electrode potential and the electrode current fluctuate despite the small vertical movement of the electrode holder positions of the fifth electrode 10e and the sixth electrode 10f. Since an electric circuit is formed in the separation furnace 2, even if the fifth electrode 10e and the sixth electrode 10f are stationary, the fifth electrode 10e can be used if the electrode current largely fluctuates due to the hunting of the fourth electrode 10d. The electrode current of the sixth electrode 10f also varies. Since only the fourth electrode 10d causes hunting, it is assumed that some abnormality locally occurs in the melt near the fourth electrode 10d.
[0040]
Further, FIG. 13 to FIG. 15 show changes over time in the electrode potential, electrode current, and electrode holder position of each electrode of the second system on the day when the mat level is raised, that is, when there is an overall abnormality, respectively. . As shown in these figures, the electrode holder positions that should normally descend at a rate of 20 to 25 cm per day are between 0:00 and 12:00 for all of the fourth electrode 10d, the fifth electrode 10e, and the sixth electrode 10f. Only about 5 cm, it is only slightly lowered. In either case, the electrode holder position is raised by about 5 cm between 14:00 and 15:00. This suggests that the mat level gradually increases as a whole, particularly rapidly between 14:00 and 15:00.
[0041]
In order to cope with this, the electrode current increases in an unstable manner, and this behavior also indicates that the mat level gradually increases as a whole, particularly rapidly between 14:00 and 15:00. It is to support.
[0042]
Such behavior is considered as follows. That is, when the mat M has high electrical conductivity and the mat level is increased, the distance from the tip of each electrode immersed in the slag S to the mat M is shortened, the electrical resistance of the bath is reduced, and the electrode current is reduced. To increase. At this time, the electrodes automatically rise all at once so that no current exceeding the set value flows.
[0043]
On the contrary, when the electrode holder position is lowered as a whole, it is suggested that the mat level is lowered.
[0044]
As described above, when the electrode holder position is lowered at a constant speed and the vibration of the electrode current hardly changes, it can be determined in step S3 in FIG. 16 that the operation is normal.
Further, when the change with time of the electrode holder position of only a limited number of electrodes is abnormal, for example, when hunting is repeated, and when the electrode current also shows an abnormality corresponding to this, FIG. In step S3, it can be determined that it is a local abnormality such as when an intermediate layer is generated.
Further, when the electrode holder positions of all the electrodes are raised or lowered all at once and the electrode current also shows an abnormality corresponding to this, in step S3 in FIG. It can be determined that there is an overall abnormality such as when the mat level is lowered, that is, the mat level is not in a normal level (when the mat level is displaced).
[0045]
When it is diagnosed that it is during such abnormal operation, the following measures are taken to change the operating conditions of the mat smelting equipment.
That is, when it is determined that the intermediate layer is generated ("local abnormality" in step S3 of FIG. 16), the processing amount of copper slag slag (calami) is reduced in the smelting furnace (S furnace). Among them, the temperature of the melt is increased, heat melting (lansing) is performed by blowing air with a lance, the reducing agent is introduced in the separation furnace (CL furnace), and the electrode immersion depth and heat generation amount are adjusted at the occurrence location. This is dealt with by implementing some or all of the above, and the intermediate layer F is removed (step S12 in FIG. 16).
[0046]
If it is determined that the mat level is displaced (“overall abnormality” in step S3 in FIG. 16), the mat level is checked and corrective action is taken (step S13 in FIG. 16). For example, when the mat exit is blocked for some reason, measures such as securing the exit are taken.
Furthermore, when it is determined that the operation is normal ("normal" in step S3 in FIG. 16), the previous operation conditions are maintained as they are (step S11 in FIG. 16).
[0047]
As described above, in the present embodiment, since the change over time of the electrode holder position is continuously monitored to monitor the furnace condition of the separation furnace, discovery during abnormal operation, that is, abnormal layer F is detected. Occurrence, an increase in mat level, etc. can be detected early and accurately. Therefore, when a local abnormality such as the occurrence of an abnormal layer occurs, it is possible to quickly identify the location where it occurs, and to quickly and effectively deal with such things as lanching. be able to. As a result, it is possible to eliminate the unsteady work that has been necessary in the past, prevent copper loss from worsening, stabilize the operation of the separation furnace and thus the mat smelting equipment, and perform economical operation. Can do.
[0048]
In addition, by continuously monitoring changes in the electrode current over time, and comparing these changes over time with changes in the electrode holder position over time, it is possible to quickly and accurately determine the location of the abnormality or its situation. In addition, the operation of the separation furnace and thus the mat smelting equipment can be further stabilized.
[0049]
Note that the concept of the separation furnace described above includes a smelting furnace.
In the operation flow of FIG. 16, for example, a program for realizing each function shown in the flow is recorded on a computer-readable recording medium, and the program recorded on the recording medium is stored in the control devices C1 and / or Alternatively, it is executed by causing the arithmetic unit 24 to read it.
Here, the “computer-readable recording medium” is a portable medium such as a flexible disk, a magneto-optical disk, a ROM, a CD-ROM, or a storage device such as a hard disk built in the control device C1 or the arithmetic device 24. Also say.
[0050]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the furnace condition can be constantly monitored by monitoring the electrode holder position or the electrode current over time.
This eliminates unsteady work that adversely affects operations, so that any abnormality in the furnace can be detected at an early stage. Since it can be monitored constantly, it can contribute to stable operation.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory diagram of a method according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing the difference in the immersion depth of the electrode during normal operation and abnormal operation.
FIGS. 3A and 3B are diagrams illustrating a state in which an electrode holder moves up and down, in which FIG. 3A is a schematic view before the lowering, and FIG.
FIGS. 4A and 4B are diagrams showing the state of the fourth electrode during normal operation, where FIG. 4A shows the change in electrode potential with time, FIG. 4B shows the change in electrode current with time, and FIG. 4C shows the position of the electrode holder. It is a graph which shows a time-dependent change, respectively.
FIGS. 5A and 5B are views showing the state of the fifth electrode, where FIG. 5A shows the change in electrode potential with time, FIG. 5B shows the change with time in electrode current, and FIG. 5C shows the change in electrode holder position with time. FIG.
FIG. 6 is also a diagram showing the state of the sixth electrode, where (a) shows the change with time in the electrode potential, (b) shows the change with time in the electrode current, and (c) shows the change with time in the position of the electrode holder. FIG.
FIGS. 7A and 7B are diagrams showing a state of the fourth electrode when the intermediate layer is generated, in which FIG. 7A shows a change in electrode potential with time, FIG. 7B shows a change with time in electrode current, and FIG. It is a graph which shows each time-dependent change of each.
FIGS. 8A and 8B are diagrams showing the state of the fifth electrode, where FIG. 8A shows the change in electrode potential with time, FIG. 8B shows the change in electrode current with time, and FIG. 8C shows the change in electrode holder position with time. FIG.
FIGS. 9A and 9B are diagrams showing the state of the sixth electrode, where FIG. 9A shows the change in electrode potential with time, FIG. 9B shows the change in electrode current with time, and FIG. 9C shows the change in electrode holder position with time. FIG.
10 is a diagram showing the state in FIG. 7 in detail, in which (a) shows the change in electrode potential with time, (b) shows change with time in electrode current, and (c) shows the position of the electrode holder. It is a graph which shows a time-dependent change, respectively.
11 is a diagram partially showing in detail the state in FIG. 8, wherein (a) shows the change in electrode potential over time, (b) shows the change in electrode current with time, and (c) shows the position of the electrode holder. It is a graph which shows each time-dependent change of each.
12 is a diagram partially showing in detail the state in FIG. 9, wherein (a) shows the change in electrode potential over time, (b) shows the change in electrode current over time, and (c) shows the position of the electrode holder. It is a graph which shows each time-dependent change of each.
FIGS. 13A and 13B are diagrams showing the state of the fourth electrode when the mat level is increased, where FIG. 13A shows the change in electrode potential with time, FIG. 13B shows the change in electrode current with time, and FIG. It is a graph which shows each time-dependent change of each.
FIGS. 14A and 14B are views showing the state of the fifth electrode, where FIG. 14A shows changes in electrode potential with time, FIG. 14B shows changes in electrode current with time, and FIG. 14C shows changes in electrode holder position with time. FIG.
FIGS. 15A and 15B are diagrams showing the state of the sixth electrode, where FIG. 15A shows the change in electrode potential with time, FIG. 15B shows the change in electrode current with time, and FIG. 15C shows the change in electrode holder position with time. FIG.
FIG. 16 is a flowchart showing an operation flow of the mat smelting facility according to the embodiment of the present invention.
FIG. 17 is a system diagram of a general continuous copper making facility.
FIG. 18 is a schematic configuration diagram illustrating a separation furnace.
[Explanation of symbols]
1 Smelting furnace
2 Separation furnace
3 Copper furnace
10 (10a, 10b, 10c, 10d, 10e, 10f) electrode
21 (21a, 21b, 21c, 21d, 21e, 21f) Electrode holder
24 arithmetic unit (computer, monitoring means)
C1 control device (operation means)
M Matt
S slug

Claims

The mat and slag generated in the smelting furnace are heated by immersing a plurality of electrodes supported by an electrode holder, each of which can move up and down, into the furnace melt from above and supplying power to these electrodes. A method for monitoring the furnace condition of a separation furnace, wherein the position of the electrode holder is automatically controlled so as to satisfy an electrode voltage and an electrode current given as set values, and a change with time in the position of the electrode holder A furnace condition monitoring method for a separation furnace, characterized by continuously monitoring the furnace condition in the separation furnace.

Continuously monitoring the change over time of the electrode current of the electrode, and comparing the change over time of the electrode current with the change over time of the position of the electrode holder, thereby monitoring the furnace conditions in the separation furnace, The furnace condition monitoring method for a separation furnace according to claim 1.

A smelting furnace for melting and oxidizing metal raw ore to produce a mat and slag; and a separation furnace for separating the mat and slag produced by the smelting furnace, wherein the separation furnace is claimed in claim A method of operating a mat smelting facility whose furnace condition is monitored by the method according to claim 1 or 2,
A method for operating a mat smelting facility, wherein operating conditions of one or both of the smelting furnace and the separation furnace are changed according to the furnace condition.

The mat and slag generated in the smelting furnace are heated by immersing a plurality of electrodes supported by an electrode holder, each of which can move up and down, into the furnace melt from above and supplying power to these electrodes. A recording medium recording a program for monitoring the furnace condition of the separation furnace, wherein the position of the electrode holder is automatically controlled to satisfy the electrode voltage and electrode current given as set values, A recording medium having recorded thereon a program for causing a computer to continuously monitor a change with time in the position of the electrode holder.

In order to cause a computer to monitor the furnace state in the separation furnace by continuously monitoring the change in the electrode current with time and comparing the change in the electrode current with time and the change in the position of the electrode holder. The recording medium according to claim 4, wherein the program is recorded.

The mat and slag generated in the smelting furnace are heated by immersing a plurality of electrodes supported by an electrode holder, each of which can move up and down, into the furnace melt from above and supplying power to these electrodes. A program for monitoring the furnace condition of a separation furnace, wherein the position of the electrode holder is automatically controlled so as to satisfy an electrode voltage and an electrode current given as set values, and the position of the electrode holder A program that causes a computer to continuously monitor changes over time.

Allowing a computer to monitor the furnace condition in the separation furnace by continuously monitoring the change of the electrode current with time and comparing the change of the electrode current with time and the change of position of the electrode holder. The program according to claim 6.

The mat and slag generated in the smelting furnace are heated by immersing a plurality of electrodes supported by an electrode holder, each of which can move up and down, into the furnace melt from above and supplying power to these electrodes. A system for monitoring a furnace condition of a separation furnace, wherein the position of the electrode holder is automatically controlled so as to satisfy an electrode voltage and an electrode current given as set values, and a change with time of the position of the electrode holder A reactor state monitoring system for a separation furnace comprising a monitoring means for continuously monitoring the state of the furnace in the separation furnace.

The monitoring means continuously monitors the time-dependent change in the electrode current of the electrode in addition to the time-dependent change in the position of the electrode holder, and shows the time-dependent change in the electrode current and the time-dependent change in the position of the electrode holder. The furnace condition monitoring system for a separation furnace according to claim 8, wherein the furnace condition in the separation furnace is monitored by comparison.

10. A smelting furnace that melts and oxidizes metal raw ore to produce mat and slag, and separates the mat and slag produced in the smelting furnace, and the furnace condition in the system according to claim 8 or 9 A recording medium recording a program for operating a mat smelting facility comprising a separation furnace to be monitored,
A recording medium on which a program for causing a computer to change operating conditions of the smelting furnace and / or the separation furnace according to the furnace condition is recorded.

10. A smelting furnace that melts and oxidizes metal raw ore to produce mat and slag, and separates the mat and slag produced in the smelting furnace, and the furnace condition in the system according to claim 8 or 9 A program for operating a mat smelting facility comprising a separation furnace to be monitored,
A program for causing a computer to change operating conditions of the smelting furnace and / or the separation furnace according to the furnace condition.

10. A smelting furnace that melts and oxidizes metal raw ore to produce mat and slag, and separates the mat and slag produced in the smelting furnace, and the furnace condition in the system according to claim 8 or 9 An operating system of a mat smelting facility comprising a separation furnace to be monitored,
An operating system for mat smelting equipment, comprising operating means for changing operating conditions of the smelting furnace and / or the separation furnace according to the furnace conditions.