JP7754871B2 - Evaluation and operation methods - Google Patents
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Description
本発明は、評価方法および操業方法に関する。 The present invention relates to evaluation methods and operating methods.
銅製錬自溶炉の反応シャフトでは、精鉱バーナから銅精鉱、リサイクル原料、溶剤などの出発原料とともに、反応ガスが投入される。原料が反応ガスによって酸化反応を起こすことで、反応シャフトの底部でマットおよびスラグが生成する。この反応シャフト内で出発原料についてどのような反応が生じているかを把握することが求められている(例えば、特許文献1参照)。 In the reaction shaft of a copper smelting flash furnace, a reaction gas is introduced from a concentrate burner along with starting materials such as copper concentrate, recycled materials, and solvents. The reaction gas causes an oxidation reaction of the starting materials, producing matte and slag at the bottom of the reaction shaft. It is necessary to understand the reactions occurring in the starting materials within this reaction shaft (see, for example, Patent Document 1).
近年、原料中におけるリサイクル原料の比率は増加傾向にある。銅はリサイクル原料中では主に金属銅として存在している。金属銅は反応シャフト内で硫化され、マットとなることが好ましい。しかし、反応シャフト内における金属銅の挙動は、熱力学的および反応速度論的に十分に解明されていない。このため、金属銅を効率的にマット化することは困難であった。 In recent years, the proportion of recycled materials in raw materials has been increasing. Copper exists mainly as metallic copper in recycled materials. This metallic copper is preferably sulfided within the reaction shaft to form a matte. However, the behavior of metallic copper within the reaction shaft has not been fully elucidated in terms of thermodynamics and reaction kinetics. This has made it difficult to efficiently form metallic copper into a matte.
本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、金属銅の硫化の反応を評価することが可能な評価方法および操業方法を提供することを目的としている。 The present invention was made in consideration of the above-mentioned problems, and aims to provide an evaluation method and operating method that can evaluate the sulfidation reaction of metallic copper.
本発明に係る評価方法は、金属銅と硫黄ガスとを反応させることで前記金属銅を硫化する反応装置の内部の温度分布、前記硫黄ガスの分圧、および金属銅粒子の軌跡および流速を取得する工程と、前記温度分布および前記硫黄ガスの分圧に基づいて前記反応装置を複数の領域とし、前記複数の領域ごとの、前記金属銅の硫化の単位時間当たりの反応率を取得する工程と、前記金属銅粒子1個ごとの軌跡および流速に基づいて、該金属銅粒子が通過する領域ごとに前記金属銅粒子の反応率を算出し、前記金属銅粒子の反応率を積算することで、前記反応装置通過後の前記金属銅粒子ごとの最終反応率を算出する工程と、前記反応装置に装入する複数の前記金属銅粒子の最終反応率の結果から、前記反応装置全体における最終反応率を算出する工程と、を有することを特徴とする。 The evaluation method according to the present invention is characterized by comprising the steps of: acquiring the temperature distribution inside a reactor that sulfurizes metallic copper by reacting the metallic copper with sulfur gas, the partial pressure of the sulfur gas, and the trajectory and flow velocity of metallic copper particles; dividing the reactor into multiple zones based on the temperature distribution and the partial pressure of the sulfur gas and acquiring the reaction rate per unit time of sulfurization of the metallic copper for each of the multiple zones; calculating the reaction rate of the metallic copper particle for each zone through which the metallic copper particle passes based on the trajectory and flow velocity of each metallic copper particle and integrating the reaction rates of the metallic copper particles to calculate the final reaction rate of each metallic copper particle after passing through the reactor; and calculating the final reaction rate of the entire reactor from the final reaction rates of the multiple metallic copper particles charged into the reactor.
上記評価方法において、前記複数の領域ごとの前記反応率を取得する工程は、前記複数の領域および前記金属銅の粒径ごとの前記単位時間当たりの反応率を取得する工程を含み、前記金属銅粒子ごとの最終反応率を算出する工程は、前記金属銅粒子1個ごとの軌跡および流速に基づいて前記金属銅粒子が通過する領域ごとに反応率を算出する際に、前記金属銅粒子の粒径に応じて前記金属銅粒子の反応率を算出する工程と、前記金属銅粒子の反応率を積算することで前記金属銅粒子ごとの最終反応率を算出する工程と、を含んでもよい。 In the above evaluation method, the step of acquiring the reaction rate for each of the multiple regions includes a step of acquiring the reaction rate per unit time for each of the multiple regions and for each particle size of the metallic copper, and the step of calculating the final reaction rate for each metallic copper particle may include a step of calculating the reaction rate of the metallic copper particle according to the particle size of the metallic copper particle when calculating the reaction rate for each region through which the metallic copper particle passes based on the trajectory and flow velocity of each metallic copper particle, and a step of calculating the final reaction rate for each metallic copper particle by integrating the reaction rates of the metallic copper particles.
上記評価方法において、前記複数の領域ごとの前記反応率を取得する工程は、前記反応装置に装入する金属銅の粒度分布を取得する工程を含み、前記金属銅粒子ごとの最終反応率を算出する工程は、前記反応装置に装入する金属銅粒子を代表する複数の代表粒子を決定する工程と、前記各代表粒子の軌跡および流速に基づいて前記各代表粒子が通過する領域ごとに反応率を算出する際に前記粒度分布の比率に応じて前記各代表粒子の反応率を算出する工程と、前記各代表粒子の反応率を積算することで、前記各代表粒子の反応装置通過後の最終反応率を算出する工程と、を含み、前記反応装置全体における最終反応率を算出する工程は、前記反応装置に装入する複数の前記各代表粒子の最終反応率の結果から前記反応装置全体の最終反応率を求める工程でもよい。 In the above evaluation method, the step of acquiring the reaction rate for each of the multiple regions includes acquiring the particle size distribution of the metallic copper charged into the reactor, and the step of calculating the final reaction rate for each metallic copper particle includes determining multiple representative particles that represent the metallic copper particles charged into the reactor, calculating the reaction rate of each representative particle in accordance with the ratio of the particle size distribution when calculating the reaction rate for each region through which each representative particle passes based on the trajectory and flow velocity of each representative particle, and calculating the final reaction rate of each representative particle after passing through the reactor by integrating the reaction rates of each representative particle, and the step of calculating the final reaction rate for the entire reactor may be determining the final reaction rate for the entire reactor from the final reaction rates of each of the multiple representative particles charged into the reactor.
上記評価方法において、前記温度分布、前記硫黄ガスの分圧、および前記金属銅粒子の軌跡および流速を取得する工程は、シミュレーションにより前記温度分布、前記分圧、および前記軌跡および流速を取得する工程でもよい。 In the above evaluation method, the step of acquiring the temperature distribution, the partial pressure of the sulfur gas, and the trajectory and flow velocity of the metallic copper particles may be a step of acquiring the temperature distribution, the partial pressure, and the trajectory and flow velocity through simulation.
上記評価方法において、前記複数の領域ごとの前記反応率を取得する工程は、試験により前記複数の領域ごとの反応率を取得する工程を含んでもよい。 In the above evaluation method, the step of obtaining the response rate for each of the plurality of regions may include the step of obtaining the response rate for each of the plurality of regions through testing.
上記評価方法において、前記反応装置全体における最終反応率を算出する工程は、前記反応装置に装入するすべての前記金属銅粒子の最終反応率の結果から、前記反応装置全体における最終反応率を算出する工程でもよい。 In the above evaluation method, the step of calculating the final reaction rate in the entire reactor may be a step of calculating the final reaction rate in the entire reactor from the results of the final reaction rates of all of the metallic copper particles charged into the reactor.
上記評価方法において、前記反応装置は自溶炉の反応シャフトであり、前記反応シャフトにおいて前記金属銅は硫化することでマット化し、前記複数の領域ごとの反応率を取得する工程は、前記反応シャフトの前記複数の領域ごとの、前記金属銅が単位時間当たりにマット化する反応率を取得する工程であり、前記金属銅粒子ごとの最終反応率を算出する工程は、前記金属銅粒子ごとのマット化率を算出する工程であり、前記反応装置全体における最終反応率を算出する工程は、前記反応装置全体におけるマット化率を算出する工程でもよい。 In the above evaluation method, the reaction apparatus may be a reaction shaft of a flash smelting furnace, the metallic copper in the reaction shaft is matted by sulfidation, the step of acquiring the reaction rate for each of the multiple regions may be a step of acquiring the reaction rate at which the metallic copper mattes per unit time for each of the multiple regions of the reaction shaft, the step of calculating the final reaction rate for each metallic copper particle may be a step of calculating the matte rate for each metallic copper particle, and the step of calculating the final reaction rate for the entire reaction apparatus may be a step of calculating the matte rate for the entire reaction apparatus.
本発明に係る操業方法は、金属銅と硫黄ガスとを反応させることで前記金属銅を硫化する反応装置の内部の温度分布、前記硫黄ガスの分圧、および金属銅粒子の軌跡および流速を取得する工程と、前記温度分布および前記硫黄ガスの分圧に基づいて前記反応装置を複数の領域とし、前記複数の領域ごとの、前記金属銅の硫化の単位時間当たりの反応率を取得する工程と、前記金属銅粒子1個ごとの軌跡および流速に基づいて、該金属銅粒子が通過する領域ごとに反応率を算出して積算することで、前記反応装置通過後の前記金属銅粒子ごとの最終反応率を算出する工程と、前記反応装置に装入する複数の前記金属銅粒子の最終反応率の結果から、前記反応装置全体における最終反応率を算出する工程と、前記反応装置全体における最終反応率に基づいて、前記反応装置の操業条件を制御する工程と、を有することを特徴とする。 The operating method of the present invention is characterized by comprising the steps of: acquiring the temperature distribution inside a reactor that sulfurizes metallic copper by reacting the metallic copper with sulfur gas, the partial pressure of the sulfur gas, and the trajectory and flow velocity of metallic copper particles; dividing the reactor into multiple zones based on the temperature distribution and the partial pressure of the sulfur gas and acquiring the reaction rate per unit time of sulfurization of the metallic copper for each of the multiple zones; calculating the final reaction rate of each metallic copper particle after passing through the reactor by calculating and integrating the reaction rate for each zone through which the metallic copper particle passes based on the trajectory and flow velocity of each metallic copper particle; calculating the final reaction rate for the entire reactor from the final reaction rates of the multiple metallic copper particles charged into the reactor; and controlling the operating conditions of the reactor based on the final reaction rate for the entire reactor.
上記操業方法において、前記操業条件を制御する工程は、前記反応装置における前記硫黄ガスの分圧を制御する工程を含んでもよい。 In the above operating method, the step of controlling the operating conditions may include a step of controlling the partial pressure of the sulfur gas in the reactor.
上記操業方法において、前記操業条件を制御する工程は、前記反応装置全体における最終反応率に基づいて、前記反応装置に投入する原料の粒径を制御する工程を含んでもよい。 In the above operating method, the step of controlling the operating conditions may include a step of controlling the particle size of the raw materials fed into the reactor based on the final reaction rate throughout the reactor.
上記操業方法において、前記反応装置は自溶炉の反応シャフトであり、前記操業条件を制御する工程は、前記自溶炉の操業条件を制御する工程でもよい。 In the above operating method, the reaction device may be a reaction shaft of a flash smelting furnace, and the step of controlling the operating conditions may be a step of controlling the operating conditions of the flash smelting furnace.
本発明によれば、金属銅の硫化の反応を評価することが可能な評価方法および操業方法を提供することができる。 The present invention provides an evaluation method and operating method that can evaluate the sulfidation reaction of metallic copper.
(実施形態)
図1は、実施形態に係る銅製錬用の自溶炉100の構成を概略的に示す図である。図1に示すように、自溶炉100は、精鉱と反応用ガスとが混合する反応シャフト1、セットラ2、アップテイク3を備える。反応シャフト1の天井部には、精鉱バーナ4が備わっている。精鉱バーナ4は、銅精鉱、溶剤、リサイクル原料等(以下、これらの固体原料を出発原料と称する)とともに、反応用主送風ガス、反応用補助ガス、および分散用ガス(反応にも寄与する)を反応シャフト1内に供給する。例えば、反応用主送風ガスおよび反応用補助ガスは、酸素富化空気であり、分散用ガスは、空気または酸素富化空気である。
(Embodiment)
FIG. 1 is a diagram schematically illustrating the configuration of a flash smelting furnace 100 for copper smelting according to an embodiment. As shown in FIG. 1, the flash smelting furnace 100 includes a reaction shaft 1 in which concentrate and reaction gas are mixed, a settler 2, and an uptake 3. A concentrate burner 4 is provided on the ceiling of the reaction shaft 1. The concentrate burner 4 supplies a main reaction blast gas, an auxiliary reaction gas, and a dispersion gas (which also contributes to the reaction) into the reaction shaft 1, along with copper concentrate, solvent, recycled raw materials, etc. (hereinafter, these solid raw materials will be referred to as starting materials). For example, the main reaction blast gas and the auxiliary reaction gas are oxygen-enriched air, and the dispersion gas is air or oxygen-enriched air.
精鉱バーナ4から出発原料が反応シャフト1内に投入されると、下記反応式(1)などにより、硫化物を含む銅精鉱が酸化反応を起こし、反応シャフト1の底部でマット5およびスラグ6に分離する。なお、下記反応式(1)で、Cu2S・FeSがマット5の主成分に相当し、FeO・SiO2がスラグ6の主成分に相当する。溶剤として、珪酸鉱が用いられている。
CuFeS2+SiO2+O2→Cu2S・FeS+FeO・SiO2+SO2 + 反応熱 (1)
マット5が例えば転炉などにおいて処理されることで、金属銅が生成される。
When the starting material is fed into the reaction shaft 1 from the concentrate burner 4, the copper concentrate containing sulfides undergoes an oxidation reaction according to the following reaction formula (1) and separates into matte 5 and slag 6 at the bottom of the reaction shaft 1. In the following reaction formula (1), Cu2S.FeS corresponds to the main component of matte 5 , and FeO.SiO2 corresponds to the main component of slag 6. Silicate ore is used as the solvent.
CuFeS 2 + SiO 2 + O 2 → Cu 2 S·FeS + FeO·SiO 2 + SO 2 + Reaction heat (1)
The matte 5 is processed, for example in a converter, to produce metallic copper.
図2は、精鉱バーナ4の詳細を例示する図であって、出発原料、反応用主送風ガス、反応用補助ガス、および分散用ガスを反応シャフト1側へ投入する投入部10を示した説明図である。 Figure 2 is a diagram illustrating the details of the concentrate burner 4, and is an explanatory diagram showing the input section 10 through which the starting material, main reaction gas, auxiliary reaction gas, and dispersion gas are input into the reaction shaft 1.
精鉱バーナ4の投入部10は、ランス16を備え、ランス16内には分散用ガスの通る第1通路11、反応用補助ガスが通過する第4通路14が形成されている。第4通路14は、ランス16の中心部分に設けられており、第1通路11は、第4通路14の周囲に設けられている。また、投入部10は、ランス16の外側、より具体的にランス16の外周に設けられた原料流路としての第2通路12を備えている。投入部10は、さらに、第2通路12の外側、より具体的には第2通路12の外周に設けられ、反応用主送風ガスが通過する第3通路13を備えている。第3通路13は、第2通路12を囲むように設けられた管状部分によって形成されており、その上方に設けられた漏斗状のエアチャンバー17と通じている。第2通路12と、第3通路13は、円筒状の仕切り壁21により、仕切られた状態となっている。 The input section 10 of the concentrate burner 4 includes a lance 16, which includes a first passage 11 through which a dispersion gas passes and a fourth passage 14 through which a reaction auxiliary gas passes. The fourth passage 14 is located in the center of the lance 16, and the first passage 11 is located around the fourth passage 14. The input section 10 also includes a second passage 12 as a raw material flow path located outside the lance 16, more specifically on the outer periphery of the lance 16. The input section 10 also includes a third passage 13 located outside the second passage 12, more specifically on the outer periphery of the second passage 12, through which the main reaction blast gas passes. The third passage 13 is formed by a tubular portion surrounding the second passage 12 and communicates with a funnel-shaped air chamber 17 located above it. The second passage 12 and the third passage 13 are separated by a cylindrical partition wall 21.
第1通路11は、分散用ガスを反応シャフト1内へ供給する。第2通路12は、精鉱を反応シャフト1内へ供給する。第3通路13は、反応用主送風ガスをエアチャンバー17から反応シャフト1内へ供給する。また、第4通路14は、反応用補助ガスを反応シャフト1内へ供給する。 The first passage 11 supplies dispersion gas into the reaction shaft 1. The second passage 12 supplies concentrate into the reaction shaft 1. The third passage 13 supplies the main reaction blast gas from the air chamber 17 into the reaction shaft 1. The fourth passage 14 supplies the auxiliary reaction gas into the reaction shaft 1.
なお、ランス16の先端部(下端部)には、中空円錐台状の分散コーン15が形成されている。分散コーン15の側面下部151には第1通路11を通過した分散用ガスを反応シャフト1内へ吐出する複数の供給孔152が形成されている。供給孔152は、ガスの吐出方向が分散コーン15の底面円の法線方向となるように設けられている。 A hollow truncated cone-shaped dispersion cone 15 is formed at the tip (lower end) of the lance 16. The lower side 151 of the dispersion cone 15 has multiple supply holes 152 formed therein, which discharge the dispersion gas that has passed through the first passage 11 into the reaction shaft 1. The supply holes 152 are arranged so that the gas is discharged in the normal direction to the bottom circle of the dispersion cone 15.
自溶炉100に投入される原料として、銅精鉱およびリサイクル原料がある。銅精鉱の主成分は硫化物(例えばCuFeS2)である。一方、リサイクル原料は金属銅(Cu単体)を多く含む。近年、原料中におけるリサイクル原料の割合が増加している。このため、多くの金属銅が自溶炉100に投入されることとなる。 The raw materials fed into the flash smelting furnace 100 include copper concentrate and recycled raw materials. The main component of copper concentrate is sulfide (e.g., CuFeS 2 ). On the other hand, recycled raw materials contain a large amount of metallic copper (elemental Cu). In recent years, the proportion of recycled raw materials among raw materials has been increasing. For this reason, a large amount of metallic copper is fed into the flash smelting furnace 100.
反応シャフト1内で銅精鉱が酸化反応することで、硫黄が発生する。金属銅は硫黄と反応し、硫化される。金属銅の一部は反応シャフト1内で硫化し、マット5となる(マット化)。残りの金属銅は、セットラ2においてマット化される。反応シャフト1内において、多量の金属銅をマット化することが好ましい。マット化を促進するためには、反応シャフト1内における金属銅のマット化の反応率を高めることが有効である。 Oxidation of copper concentrate in reaction shaft 1 generates sulfur. Metallic copper reacts with sulfur and is sulfided. Some of the metallic copper is sulfided in reaction shaft 1 and becomes matte 5 (mattification). The remaining metallic copper is matted in settler 2. It is preferable to matte a large amount of metallic copper in reaction shaft 1. In order to promote matte formation, it is effective to increase the reaction rate of metallic copper matting in reaction shaft 1.
図3から図4(b)は実施形態における処理を例示するフローチャートであり、評価方法および操業方法の工程を含む。図3に示すように、反応シャフト1内において、金属銅がマット化する反応の反応率を評価する(ステップS10)。評価結果に基づいて、自溶炉100の操業条件を制御する(ステップS12)。操業条件を制御することで、反応率を高め、金属銅を効率的にマット化する。反応率とは、一定時間内で金属銅のうちマット化したものの割合を表す。 Figures 3 to 4(b) are flowcharts illustrating processing in an embodiment, including steps of an evaluation method and an operating method. As shown in Figure 3, the reaction rate of the reaction in which metallic copper mattes in the reaction shaft 1 is evaluated (Step S10). Based on the evaluation results, the operating conditions of the flash smelting furnace 100 are controlled (Step S12). By controlling the operating conditions, the reaction rate is increased and metallic copper is efficiently matted. The reaction rate represents the proportion of metallic copper that mattes within a certain period of time.
図4(a)は反応率の評価の工程を示すフローチャートであり、図3のステップS10に対応する。図4(a)に示すように、シミュレーションを行い、反応シャフト1内における硫黄ガス(S2)の分圧、酸素(O2)の分圧、二酸化硫黄(SO2)の分圧、温度分布、および粒子の軌跡を取得する(ステップS20)。シミュレーションされる温度分布が、操業中の反応シャフト1内の温度分布に合致するように、シミュレーションのパラメータを調整する。当該パラメータを用いて分圧および軌跡を計算する。後述のように、温度分布および硫黄ガスの分圧に基づいて、反応シャフト1を複数の領域に設定する。 Figure 4(a) is a flowchart showing the process of evaluating the reaction rate, and corresponds to step S10 in Figure 3. As shown in Figure 4(a), a simulation is performed to obtain the partial pressures of sulfur gas ( S2 ), oxygen ( O2 ), and sulfur dioxide ( SO2 ), the temperature distribution, and particle trajectories in the reaction shaft 1 (step S20). The simulation parameters are adjusted so that the simulated temperature distribution matches the temperature distribution in the reaction shaft 1 during operation. The partial pressures and trajectories are calculated using the parameters. As described below, the reaction shaft 1 is divided into multiple regions based on the temperature distribution and the partial pressure of sulfur gas.
実験用の炉を用いて試験を行う(ステップS22)。試験から、反応シャフト1内の複数の領域ごとの単位時間当たりの反応率を取得する(ステップS24)。領域ごとの反応率と反応シャフト内に装入する金属銅粒子の軌跡および速度に基づいて、反応シャフト1の全体におけるマット化の反応率を取得する(ステップS26)。具体的には、金属銅粒子1個ごとの軌跡および流速に基づいて、通過した領域と各領域ごとの存在時間から金属銅粒子ごとに最終反応率を算出する。すべての金属銅粒子の最終反応率をもとに、反応シャフト1全体の反応率を算出することができる。 A test is conducted using an experimental furnace (Step S22). From the test, the reaction rate per unit time for each of the multiple regions within the reaction shaft 1 is obtained (Step S24). Based on the reaction rate for each region and the trajectory and speed of the metallic copper particles being loaded into the reaction shaft, the matte reaction rate for the entire reaction shaft 1 is obtained (Step S26). Specifically, based on the trajectory and flow speed of each metallic copper particle, the final reaction rate for each metallic copper particle is calculated from the regions it has passed through and the time it has been in each region. The reaction rate for the entire reaction shaft 1 can be calculated based on the final reaction rates of all metallic copper particles.
図4(b)は操業条件の制御の工程を示すフローチャートであり、図3のステップS12に対応する。図4(b)に示すように、自溶炉100への投入前に、リサイクル原料の前処理を行う(ステップS30)。前処理により、例えばリサイクル原料を粉体とし、粉体の粒径を所望の大きさとする。自溶炉100の反応シャフト1における硫黄ガスの分圧を制御する(ステップS32)。例えば送風する酸素の濃度を下げることで、硫黄ガスの分圧を高めることができる。硫黄ガスの分圧を所望の値とする。操業条件を制御することで、反応率を高め、リサイクル原料のマット化を促進する。 Figure 4(b) is a flowchart showing the process of controlling operating conditions, and corresponds to step S12 in Figure 3. As shown in Figure 4(b), the recycled material is pre-treated before being charged into the flash smelting furnace 100 (step S30). For example, pre-treatment converts the recycled material into powder, and the particle size of the powder is adjusted to the desired size. The partial pressure of sulfur gas in the reaction shaft 1 of the flash smelting furnace 100 is controlled (step S32). For example, the partial pressure of sulfur gas can be increased by reducing the concentration of oxygen blown. The partial pressure of sulfur gas is adjusted to the desired value. Controlling the operating conditions increases the reaction rate and promotes matting of the recycled material.
図5から図9はシミュレーションの結果を例示する図であり、自溶炉100の反応シャフト1の内部を示している。 Figures 5 to 9 illustrate the results of the simulation and show the interior of the reaction shaft 1 of the flash smelting furnace 100.
図5は硫黄ガスの分圧を表す。銅精鉱の温度が上昇することで、銅精鉱から硫黄が揮発し、硫黄ガスが発生する。反応シャフト1のうち、セットラ2から遠い側の分圧は、セットラ2に近い側の分圧より高い。 Figure 5 shows the partial pressure of sulfur gas. As the temperature of the copper concentrate rises, sulfur volatilizes from the copper concentrate, generating sulfur gas. The partial pressure on the side of reaction shaft 1 farther from settler 2 is higher than the partial pressure on the side closer to settler 2.
図6は酸素の分圧を表す。酸素は、例えば初速120m/sで精鉱バーナ4から反応シャフト1の中に供給される。酸素は反応シャフト1の外周部において硫黄と反応し、消費される。精鉱バーナ4付近の分圧は高く、精鉱バーナ4から離れた位置での分圧は低い。図7は二酸化硫黄の分圧を表す。硫黄が酸化されることで、二酸化硫黄が発生する。 Figure 6 shows the partial pressure of oxygen. Oxygen is supplied from the concentrate burner 4 into the reaction shaft 1 at an initial velocity of, for example, 120 m/s. The oxygen reacts with sulfur on the outer periphery of the reaction shaft 1 and is consumed. The partial pressure near the concentrate burner 4 is high, and the partial pressure at positions away from the concentrate burner 4 is low. Figure 7 shows the partial pressure of sulfur dioxide. Sulfur dioxide is generated when sulfur is oxidized.
図8は温度分布を表す。硫黄と酸素とが反応することで、温度が上昇する。精鉱バーナ4付近には未反応の酸素が多く存在するため、温度が低い。精鉱バーナ4から離れた位置では、温度が高くなる。特に反応シャフト1の中央部では、精鉱バーナ4から酸素が吹き込まれ、かつ銅精鉱の質量が多く硫黄も発生しやすい。したがって硫黄と酸素との反応が起こりやすく、温度が高くなる。図9は粒子の軌跡を表す。粒径ごとの軌跡が図示されている。粒子の比重は一定としている。シミュレーションに基づいて、領域の体積を取得する。 Figure 8 shows the temperature distribution. The temperature rises as sulfur and oxygen react. There is a lot of unreacted oxygen near the concentrate burner 4, so the temperature is low. The temperature rises at locations farther from the concentrate burner 4. In particular, in the center of the reaction shaft 1, oxygen is blown in from the concentrate burner 4, and the mass of copper concentrate is large, making it easy for sulfur to be generated. Therefore, a reaction between sulfur and oxygen is more likely to occur, and the temperature rises. Figure 9 shows the trajectories of particles. Trajectories for each particle size are shown. The specific gravity of the particles is assumed to be constant. The volume of the region is obtained based on the simulation.
シミュレーションの結果に基づいて、反応シャフト1を複数の領域に分割する。具体的には、温度分布および硫黄ガスの分圧に基づいて、複数の領域を定める。例えば、温度が1100℃以上1200℃未満、かつ分圧が0.04Pa以上0.05Pa未満の領域などである。試験を行い、領域ごとの単位時間当たりの反応率を求める(図4(b)のステップS22およびS24)。 Based on the simulation results, the reaction shaft 1 is divided into multiple regions. Specifically, the multiple regions are determined based on the temperature distribution and the partial pressure of sulfur gas. For example, a region where the temperature is between 1100°C and 1200°C and the partial pressure is between 0.04 Pa and 0.05 Pa. Tests are conducted to determine the reaction rate per unit time for each region (steps S22 and S24 in Figure 4(b)).
表1および表2に単位時間当たりの反応率の例を示す。表1は温度がT1の例である。表2は温度がT1とは異なるT2の例である。
表1において、反応シャフト1は、硫黄ガスの分圧(S2分圧)がX1以上(X1~)の領域R1、X2以上X1未満(X2~X1)の領域R2、X3以上X2未満(X3~X2)の領域R3、X4以上X3(X4~X3)未満の領域R4、X4未満(~X4)の領域R5とされる。 In Table 1, reaction shaft 1 is in a region R1 where the partial pressure of sulfur gas ( S2 partial pressure) is equal to or greater than X1 (X1~), a region R2 where it is equal to or greater than X2 but less than X1 (X2~X1), a region R3 where it is equal to or greater than X3 but less than X2 (X3~X2), a region R4 where it is equal to or greater than X4 but less than X3 (X4~X3), and a region R5 where it is less than X4 (~X4).
領域R1において、粒径が50μm未満(~50μm)の金属銅の単位時間当たりの反応率はA11、粒径が50μm以上100μm未満(50μm~100μm)の金属銅の単位時間当たりの反応率はA12、粒径が100μm以上(100μm~)の金属銅の単位時間当たりの反応率はA13である。領域R1の体積はB1である。領域R2において、粒径が50μm未満の単位時間当たりの反応率はA21、粒径が50μm以上100μm未満の単位時間当たりの反応率はA22、粒径が100μm以上の単位時間当たりの反応率はA23である。領域R1の体積はB2である。上記と同様に、領域R3における単位時間当たりの反応率A31、A32およびA33、領域R3の体積B3、領域R4における単位時間当たりの反応率A41、A42およびA43、領域R4の体積B4、領域R5における単位時間当たりの反応率A51、A52およびA53、領域R5の体積B5が取得される。 In region R1, the reaction rate per unit time for metallic copper with a particle size of less than 50 μm (up to 50 μm) is A11, the reaction rate per unit time for metallic copper with a particle size of 50 μm or more but less than 100 μm (50 μm to 100 μm) is A12, and the reaction rate per unit time for metallic copper with a particle size of 100 μm or more (100 μm or more) is A13. The volume of region R1 is B1. In region R2, the reaction rate per unit time for metallic copper with a particle size of less than 50 μm is A21, the reaction rate per unit time for metallic copper with a particle size of 50 μm or more but less than 100 μm is A22, and the reaction rate per unit time for metallic copper with a particle size of 100 μm or more is A23. The volume of region R1 is B2. As above, the reaction rates per unit time A31, A32, and A33 in region R3, the volume B3 of region R3, the reaction rates per unit time A41, A42, and A43 in region R4, the volume B4 of region R4, the reaction rates per unit time A51, A52, and A53 in region R5, and the volume B5 of region R5 are obtained.
表2において、反応シャフト1は、硫黄ガスの分圧がX1以上の領域R6、X2以上X1未満の領域R7、X3以上X2未満の領域R8、X4以上X3未満の領域R9、X4未満の領域R10とされる。 In Table 2, reaction shaft 1 is in region R6 where the partial pressure of sulfur gas is equal to or greater than X1, region R7 where it is equal to or greater than X2 but less than X1, region R8 where it is equal to or greater than X3 but less than X2, region R9 where it is equal to or greater than X4 but less than X3, and region R10 where it is less than X4.
領域R6において、粒径が50μm未満の反応率はA61、粒径が50μm以上100μm未満の単位時間当たりの反応率はA62、粒径が100μm以上の単位時間当たりの反応率はA63である。領域R6の体積はB6である。領域R7において、粒径が50μm未満の単位時間当たりの反応率はA71、粒径が50μm以上100μm未満の単位時間当たりの反応率はA72、粒径が100μm以上の単位時間当たりの反応率はA73である。領域R7の体積はB7である。領域R8~R10における単位時間当たりの反応率A81~A103、体積B8~B10も取得される。 In region R6, the reaction rate per unit time for particle diameters less than 50 μm is A61, the reaction rate per unit time for particle diameters between 50 μm and 100 μm is A62, and the reaction rate per unit time for particle diameters of 100 μm or more is A63. The volume of region R6 is B6. In region R7, the reaction rate per unit time for particle diameters less than 50 μm is A71, the reaction rate per unit time for particle diameters between 50 μm and 100 μm is A72, and the reaction rate per unit time for particle diameters of 100 μm or more is A73. The volume of region R7 is B7. The reaction rates per unit time A81 to A103 and volumes B8 to B10 in regions R8 to R10 are also obtained.
次に、反応シャフト1に装入する金属銅粒子の軌跡と速度の結果に基づき、各金属銅粒子が通過する領域と、通過した領域に存在した時間を求める。例えば、粒径が50μm未満である金属銅粒子が、温度T1の領域R1に時間t1存在した後、次に温度T2の領域R6に時間t2存在して反応を終了したとする。この場合、次の計算方法により、この金属銅粒子が反応シャフトを通過した後の最終反応率Y1(%)を求めることができる。まず、領域R1における反応率Y1‘を計算する。
Y1‘=A11×t1
次に、領域R6における反応率Y1“を計算する。領域R6の計算では、粒子のうち未反応の部分に対して計算する必要があるため、以下の式で求める。
Y1“=(1-Y1‘)×A61×t2
以上の計算から、領域ごとの反応率が算出される。領域ごとの反応率を積算することで、1つの金属銅粒子の最終反応率を計算する。すなわち、最終反応率Y1(%)は以下となる。
Y1=Y1‘+Y1“
このようにして1つ1つの金属銅粒子に対して計算を行い、各金属銅粒子の最終反応率を求める。そして、全金属銅粒子の最終反応率をもとに反応シャフト1全体における反応率を算出することができる。
Next, based on the trajectory and speed of the metallic copper particles charged into reaction shaft 1, the region through which each metallic copper particle passes and the time it remains in that region are determined. For example, suppose a metallic copper particle with a particle size of less than 50 μm remains in region R1 at temperature T1 for time t1, then remains in region R6 at temperature T2 for time t2, completing the reaction. In this case, the final reaction rate Y1 (%) after the metallic copper particle passes through the reaction shaft can be determined using the following calculation method. First, the reaction rate Y1' in region R1 is calculated.
Y1′=A11×t1
Next, the reaction rate Y1" in region R6 is calculated. In the calculation of region R6, it is necessary to calculate the unreacted portion of the particle, so it is found using the following formula.
Y1"=(1-Y1')×A61×t2
From the above calculations, the reaction rate for each region is calculated. The reaction rates for each region are integrated to calculate the final reaction rate for one metallic copper particle. That is, the final reaction rate Y1 (%) is as follows:
Y1=Y1'+Y1"
In this way, calculations are performed for each metallic copper particle to determine the final reaction rate of each metallic copper particle. Then, the reaction rate of the entire reaction shaft 1 can be calculated based on the final reaction rates of all metallic copper particles.
表1から表2の例では、領域の個数は10であるが、10以下でもよいし、10以上でもよい。粒径の分類数は3であるが、3以下でもよいし、3以上でもよい。表1および表2では2つの温度を例としたが、2つ以上の温度に基づいて領域を定めてもよい。 In the examples of Tables 1 and 2, the number of regions is 10, but it may be 10 or less, or 10 or more. The number of particle size classifications is 3, but it may be 3 or less, or 3 or more. Tables 1 and 2 use two temperatures as examples, but regions may be defined based on two or more temperatures.
反応シャフト1に装入するすべての金属銅粒子に対して上記のような計算を行い、金属銅粒子ごとの最終反応率を算出することができる。最終反応率をすべての金属銅粒子について積算することで、反応シャフト1の全体における最終反応率を算出することができる。装入される金属銅粒子のすべてではなく、複数の金属銅粒子の最終反応を算出し、当該粒子について積算することで、反応シャフト1全体における最終反応率を算出してもよい。 The above calculation can be performed for all metallic copper particles charged into the reaction shaft 1, and the final reaction rate for each metallic copper particle can be calculated. By accumulating the final reaction rates for all metallic copper particles, the final reaction rate for the entire reaction shaft 1 can be calculated. The final reaction rate for the entire reaction shaft 1 can also be calculated by calculating the final reactions of multiple metallic copper particles, rather than all of the charged metallic copper particles, and accumulating the results for those particles.
反応率の計算は例えば以下の方法で行ってもよい。シミュレーションを行う際に、複数の粒子を代表する代表粒子を定義する。反応シャフト1に装入するすべての粒子に対応するように、複数の代表粒子を決定し、それらの軌跡と速度をシミュレーションにより求める。また、反応シャフト1に装入する金属銅粒子の粒度分布を決定する。各代表粒子の軌跡と速度から、各代表粒子が通過する領域と、通過した領域に存在した時間を求める。代表粒子は、特に規則的な選択方法を用いずにランダムに決定することもできる。あるいは、粒度によって単位時間当たりの反応率や軌跡に偏りが生じることを抑制するため、反応装置に装入する金属銅粒子の粒度分布にできるだけ合わせるようにして決定することもできる。 The reaction rate may be calculated, for example, using the following method. When performing a simulation, a representative particle is defined to represent multiple particles. Multiple representative particles are determined to correspond to all particles to be charged into reaction shaft 1, and their trajectories and velocities are determined through simulation. The particle size distribution of the metallic copper particles to be charged into reaction shaft 1 is also determined. From the trajectory and velocity of each representative particle, the area through which each representative particle passes and the time spent in that area are determined. Representative particles can also be determined randomly without using any particular systematic selection method. Alternatively, to prevent bias in the reaction rate per unit time and trajectories due to particle size, they can be determined so as to match as closely as possible to the particle size distribution of the metallic copper particles to be charged into the reactor.
例えば、反応シャフト1に装入する金属銅粒子の粒度分布が、粒径50μm未満がα%、50μm以上100μm未満がβ%、100μm以上がγ%であったとする。代表粒子が、温度T1の領域R1を時間t1存在した後、次に温度T2の領域R6を時間t2存在して反応を終了したとする。この場合、次の計算により、この代表粒子の反応率Y2(%)を求めることができる。まず、領域R1における反応率Y2‘を計算する。
Y2‘={A11×(α/100)+A12×(β/100)+A13×(γ/100}×t1
次に、領域R6における反応率Y1“を計算する。領域R6の計算では、未反応の部分に対して計算する必要があるため、以下の式で求める。
Y2“=(1-Y2‘)×[{A61×(α/100)+A62×(β/100)+A63×(γ/100)}×t2]
以上の結果から、最終反応率Y2(%)は以下となる。
Y2=Y2‘+Y2“
For example, suppose the particle size distribution of the metallic copper particles charged into the reaction shaft 1 is such that α% are less than 50 μm in particle size, β% are 50 μm or more but less than 100 μm in particle size, and γ% are 100 μm or more. Suppose a representative particle exists in region R1 at temperature T1 for time t1, and then exists in region R6 at temperature T2 for time t2, completing the reaction. In this case, the reaction rate Y2 (%) of this representative particle can be calculated using the following formula: First, calculate the reaction rate Y2' in region R1.
Y2'={A11×(α/100)+A12×(β/100)+A13×(γ/100}×t1
Next, the reaction rate Y1" in the region R6 is calculated. In the calculation of the region R6, it is necessary to calculate the unreacted portion, so it is found using the following formula.
Y2"=(1-Y2')×[{A61×(α/100)+A62×(β/100)+A63×(γ/100)}×t2]
From the above results, the final reaction rate Y2 (%) is as follows:
Y2 = Y2' + Y2"
このようにして1つ1つの代表粒子に対して計算を行い、各金属銅粒子の最終反応率を求めた後、全金属銅粒子の最終反応率をもとに反応シャフト1全体の反応率を算出することができる。 In this way, calculations are performed for each representative particle to determine the final reaction rate of each metallic copper particle, and then the reaction rate of the entire reaction shaft 1 can be calculated based on the final reaction rates of all metallic copper particles.
本実施形態によれば、反応シャフト1での反応率がわかるため、金属銅のうち反応シャフト1でマット化する量を推定することができる。反応シャフト1でマット化しなかった金属銅は、セットラ2でマット化する。反応シャフト1およびセットラ2で金属銅がマット化されるように自溶炉100を操業することで、金属銅のマット化の効率を高めることができる。 In this embodiment, since the reaction rate in reaction shaft 1 is known, it is possible to estimate the amount of metallic copper that will be matted in reaction shaft 1. The metallic copper that is not matted in reaction shaft 1 is matted in settler 2. By operating the flash smelting furnace 100 so that metallic copper is matted in reaction shaft 1 and settler 2, the efficiency of matting metallic copper can be increased.
例えば、酸素などのガスの反応シャフト1への吹込み量を調整し、反応シャフト1内での硫黄ガスの分圧を制御する。自溶炉100への投入前のリサイクル原料の前処理において、リサイクル原料を粉砕し、粉体とする。粉体の粒径を制御する。分圧および粒径を所望の大きさとすることで、マット化の反応率を高めることができる。自溶炉100の操業条件のうち、ガスの分圧および粒径以外の条件を制御してもよい。 For example, the amount of gas such as oxygen injected into the reaction shaft 1 is adjusted to control the partial pressure of sulfur gas within the reaction shaft 1. In pre-treatment of the recycled raw materials before feeding them into the flash smelting furnace 100, the recycled raw materials are pulverized into powder. The particle size of the powder is controlled. By setting the partial pressure and particle size to the desired size, the reaction rate of matte formation can be increased. Among the operating conditions of the flash smelting furnace 100, conditions other than the gas partial pressure and particle size may also be controlled.
図5から図9に示すように、シミュレーションにより、温度分布、硫黄ガスの分圧、酸素ガスの分圧、二酸化硫黄の分圧、および粒子の軌跡を取得することができる。硫黄ガスと酸素ガスとが反応することで熱が発生する。硫黄ガスおよび酸素ガスの分圧から、温度分布を推定することができる。硫黄ガスの分圧が高く、かつ温度が高い位置では、金属銅が硫化しやすい。分圧および温度ガスの分布に基づいて、領域が定められる。 As shown in Figures 5 to 9, the simulation allows for the acquisition of temperature distribution, partial pressure of sulfur gas, partial pressure of oxygen gas, partial pressure of sulfur dioxide, and particle trajectories. Heat is generated by the reaction between sulfur gas and oxygen gas. The temperature distribution can be estimated from the partial pressures of sulfur gas and oxygen gas. In locations where the partial pressure of sulfur gas is high and the temperature is high, metallic copper is more likely to sulfide. Regions are defined based on the distribution of partial pressure and temperature gases.
領域ごとの反応率は、例えば試験により取得してもよいし、例えばfact sageなどのソフトウェアを用いて計算してもよい。シミュレーションは平衡状態での反応率の計算には適しているが、非平衡状態での反応率の計算は難しい。金属銅は反応シャフト1を数秒程度で通過すると考えられ、平衡状態にはなっていないと推測される。実験用の炉を用いて非平衡状態の粒子に対して試験を行うことで、精度の高い反応率を取得することができる。 The reaction rate for each region can be obtained, for example, through testing, or calculated using software such as Fact Sage. Simulations are suitable for calculating reaction rates in equilibrium states, but calculating reaction rates in non-equilibrium states is difficult. Metallic copper is thought to pass through reaction shaft 1 in a matter of seconds, and is presumed not to be in an equilibrium state. By conducting tests on particles in a non-equilibrium state using an experimental furnace, it is possible to obtain highly accurate reaction rates.
金属銅が硫黄ガスと反応し、硫化する反応装置に、上記の実施形態は適用することができる。自溶炉100の反応シャフト1は反応装置の一例である。マット化は金属銅の硫化の一例である。 The above embodiment can be applied to a reactor in which metallic copper reacts with sulfur gas and is sulfurized. The reaction shaft 1 of the flash smelting furnace 100 is an example of a reactor. Matting is an example of sulfurization of metallic copper.
上述した実施形態は本発明の好適な実施の例である。但し、これに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変形実施可能である。 The above-described embodiment is a preferred example of the present invention. However, it is not limited to this, and various modifications are possible within the scope of the gist of the present invention.
1 反応シャフト
2 セットラ
3 アップテイク
4 精鉱バーナ
5 マット
6 スラグ
10 投入部
11 第1通路
12 第2通路
13 第3通路
14 第4通路
16 ランス
100 自溶炉
REFERENCE SIGNS LIST 1 reaction shaft 2 settler 3 uptake 4 concentrate burner 5 matte 6 slag 10 charging section 11 first passage 12 second passage 13 third passage 14 fourth passage 16 lance 100 flash smelting furnace
Claims (10)
シミュレーションにより、前記反応装置の内部の温度分布、前記硫黄ガスの分圧、酸素の分圧、二酸化硫黄の分圧、および金属銅粒子の軌跡および流速を取得する工程と、
前記温度分布および前記硫黄ガスの分圧に基づいて前記反応装置を複数の領域とし、前記複数の領域ごとの、前記金属銅の硫化の単位時間当たりのマット化の反応率を取得する工程と、
前記金属銅粒子1個ごとの軌跡および流速に基づいて、前記複数の領域のうち該金属銅粒子が通過する領域ごとに前記金属銅粒子の反応率を算出し、前記金属銅粒子の反応率を積算することで、前記反応装置通過後の前記金属銅粒子ごとのマット化の最終反応率を算出する工程と、
前記反応装置に装入する複数の前記金属銅粒子の最終反応率の結果から、前記反応装置全体における最終反応率を算出する工程と、を有し、
前記軌跡および前記流速を取得する工程において、前記シミュレーションされる温度分布が操業中の前記反応装置の温度分布に合致するように、前記シミュレーションのパラメータを調整し、前記パラメータに基づいて前記硫黄ガスの分圧、前記酸素の分圧、前記二酸化硫黄の分圧、および前記金属銅粒子の軌跡および流速を取得することを特徴とする評価方法。 1. A method for evaluating a reactor for producing matte by reacting metallic copper with sulfur gas to sulfurize the metallic copper, comprising:
Obtaining the temperature distribution inside the reactor, the partial pressure of the sulfur gas, the partial pressure of oxygen, the partial pressure of sulfur dioxide, and the trajectory and flow velocity of metallic copper particles through simulation ;
dividing the reactor into a plurality of regions based on the temperature distribution and the partial pressure of the sulfur gas, and acquiring a matte reaction rate per unit time of sulfurization of the metallic copper for each of the plurality of regions;
calculating a reaction rate of the metallic copper particles for each of the plurality of regions through which the metallic copper particles pass based on the trajectory and flow velocity of each of the metallic copper particles, and integrating the reaction rates of the metallic copper particles to calculate a final reaction rate of matte formation for each of the metallic copper particles after passing through the reactor;
Calculating the final reaction rate in the entire reactor from the final reaction rate of the plurality of metallic copper particles charged into the reactor ,
In the step of acquiring the trajectory and the flow velocity, the simulation parameters are adjusted so that the simulated temperature distribution matches the temperature distribution of the reactor during operation, and the partial pressure of the sulfur gas, the partial pressure of oxygen, the partial pressure of sulfur dioxide, and the trajectory and flow velocity of the metallic copper particles are acquired based on the parameters.
前記金属銅粒子ごとの最終反応率を算出する工程は、前記金属銅粒子1個ごとの軌跡および流速に基づいて前記金属銅粒子が通過する領域ごとに反応率を算出する際に、前記金属銅粒子の粒径に応じて前記金属銅粒子の反応率を算出する工程と、前記金属銅粒子の反応率を積算することで前記金属銅粒子ごとの最終反応率を算出する工程と、を含むことを特徴とする請求項1に記載の評価方法。 the step of acquiring the reaction rate for each of the plurality of regions includes a step of acquiring the reaction rate per unit time for each of the plurality of regions and for each particle size of the metallic copper,
2. The evaluation method according to claim 1, wherein the step of calculating the final reaction rate for each metallic copper particle includes: a step of calculating the reaction rate of the metallic copper particle according to the particle size of the metallic copper particle when calculating the reaction rate for each region through which the metallic copper particle passes based on the trajectory and flow velocity of each metallic copper particle; and a step of calculating the final reaction rate for each metallic copper particle by integrating the reaction rates of the metallic copper particles.
前記金属銅粒子ごとの最終反応率を算出する工程は、前記反応装置に装入する金属銅粒子を代表する複数の代表粒子を決定する工程と、前記各代表粒子の軌跡および流速に基づいて前記各代表粒子が通過する領域ごとに反応率を算出する際に前記粒度分布の比率に応じて前記各代表粒子の反応率を算出する工程と、前記各代表粒子の反応率を積算することで、前記各代表粒子の反応装置通過後の最終反応率を算出する工程と、を含み、
前記反応装置全体における最終反応率を算出する工程は、前記反応装置に装入する複数の前記各代表粒子の最終反応率の結果から前記反応装置全体の最終反応率を求める工程であることを特徴とする請求項1に記載の評価方法。 the step of acquiring the reaction rate for each of the plurality of regions includes a step of acquiring a particle size distribution of metallic copper to be charged into the reactor,
The step of calculating the final reaction rate for each metallic copper particle includes: a step of determining a plurality of representative particles that represent the metallic copper particles to be charged into the reactor; a step of calculating the reaction rate of each representative particle in accordance with the ratio of the particle size distribution when calculating the reaction rate for each region through which each representative particle passes based on the trajectory and flow velocity of each representative particle; and a step of calculating the final reaction rate of each representative particle after passing through the reactor by integrating the reaction rates of each representative particle,
2. The evaluation method according to claim 1, wherein the step of calculating the final reaction rate in the entire reactor is a step of determining the final reaction rate in the entire reactor from the results of the final reaction rates of each of the plurality of representative particles charged into the reactor.
前記反応シャフトにおいて前記金属銅は硫化することでマット化し、
前記複数の領域ごとの反応率を取得する工程は、前記反応シャフトの前記複数の領域ごとの、前記金属銅が単位時間当たりにマット化する反応率を取得する工程であり、
前記金属銅粒子ごとの最終反応率を算出する工程は、前記金属銅粒子ごとのマット化率を算出する工程であり、
前記反応装置全体における最終反応率を算出する工程は、前記反応装置全体におけるマット化率を算出する工程である、請求項1または2に記載の評価方法。 the reactor is a reaction shaft of a flash furnace;
In the reaction shaft, the metallic copper is sulfurized to form a matte.
The step of acquiring the reaction rate for each of the plurality of regions is a step of acquiring a reaction rate at which the metallic copper turns into matte per unit time for each of the plurality of regions of the reaction shaft,
the step of calculating the final reaction rate for each metallic copper particle is a step of calculating a matte rate for each metallic copper particle,
The evaluation method according to claim 1 or 2, wherein the step of calculating the final reaction rate in the entire reactor is a step of calculating a matte rate in the entire reactor.
前記温度分布および前記硫黄ガスの分圧に基づいて前記反応装置を複数の領域とし、前記複数の領域ごとの、前記金属銅の硫化の単位時間当たりのマット化の反応率を取得する工程と、
前記金属銅粒子1個ごとの軌跡および流速に基づいて、前記複数の領域のうち該金属銅粒子が通過する領域ごとに前記金属銅粒子の反応率を算出して積算することで、前記反応装置通過後の前記金属銅粒子ごとのマット化の最終反応率を算出する工程と、
前記反応装置に装入する複数の前記金属銅粒子の最終反応率の結果から、前記反応装置全体における最終反応率を算出する工程と、
前記反応装置全体における最終反応率に基づいて、前記反応装置の操業条件を制御する工程と、を有し、
前記軌跡および前記流速を取得する工程において、前記シミュレーションされる温度分布が操業中の前記反応装置の温度分布に合致するように、前記シミュレーションのパラメータを調整し、前記パラメータに基づいて前記硫黄ガスの分圧、前記酸素の分圧、前記二酸化硫黄の分圧、および前記金属銅粒子の軌跡および流速を取得することを特徴とする操業方法。 a step of obtaining, by simulation, the temperature distribution inside a reactor that sulfurizes metallic copper by reacting the metallic copper with sulfur gas to produce matte , the partial pressure of the sulfur gas, the partial pressure of oxygen, the partial pressure of sulfur dioxide, and the trajectories and flow velocities of metallic copper particles;
dividing the reactor into a plurality of regions based on the temperature distribution and the partial pressure of the sulfur gas, and acquiring a matte reaction rate per unit time of sulfurization of the metallic copper for each of the plurality of regions;
a step of calculating a final matte reaction rate for each metallic copper particle after passing through the reactor by calculating and integrating the reaction rate of the metallic copper particle for each region through which the metallic copper particle passes, based on the trajectory and flow velocity of each metallic copper particle;
Calculating the final reaction rate of the entire reactor from the final reaction rate of the plurality of metallic copper particles charged into the reactor;
and controlling the operating conditions of the reactor based on the final reaction rate in the entire reactor ;
In the step of acquiring the trajectory and the flow velocity, parameters of the simulation are adjusted so that the simulated temperature distribution matches the temperature distribution of the reactor during operation, and the partial pressure of the sulfur gas, the partial pressure of oxygen, the partial pressure of sulfur dioxide, and the trajectory and flow velocity of the metallic copper particles are acquired based on the parameters.
前記操業条件を制御する工程は、前記自溶炉の操業条件を制御する工程である請求項7または8に記載の操業方法。 the reactor is a reaction shaft of a flash furnace;
9. The operating method according to claim 7 or 8 , wherein the step of controlling the operating conditions is a step of controlling the operating conditions of the flash smelting furnace.
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