JP2008183527A - 粉砕装置のライナー構造 - Google Patents

Abstract

【課題】 精鉱の粉砕に用いる粉砕装置の内壁面にライニングされるライナーの損耗及び熱による劣化を防止して長寿命化を図り、従来よりも交換や修理までの間隔を延ばすことが可能な粉砕装置のライナー構造を提供する。
【解決手段】 加熱乾燥した精鉱を粉砕又は粒度調整する粉砕装置１０の内壁面２０であって、粉砕又は粒度調整した精鉱を気流輸送する際に少なくとも精鉱が接触する部分の内壁面２０を耐熱性及び耐磨耗性を有するジルコニアセラミックス３１によって被覆したことを特徴とする。
【選択図】 図３

Description

本発明は，粉砕装置のライナー構造に関し、さらに詳しくは、銅精鉱の粉砕に用いられる粉砕装置の周壁面のライナー構造に関する。

初めに銅製錬の概略の流れについて説明する。鉱山から採掘されたままの鉱石は「粗鉱」と呼ばれ、有用鉱物以外に多量の無価値物（脈石）を含んでいることから、「選鉱」と呼ばれる工程により粗鉱から脈石を尾鉱として取り除き、所定の粒度に粉砕した高品位の精鉱を製錬に供する。選鉱は鉱物の物理的又は物理化学的性質、例えば密度、硬度、磁性、導電率、湿潤性等の差異を利用して行われる。

選鉱によって得られた精鉱は製錬工程で使用される熱エネルギを節減し、鉱石の炉への供給、運搬などの取り扱いを容易にすると共に、水分による反応性の低下を防止することなどを目的として熱を用いる乾燥が行われる。乾燥は、例えば、僅かに傾斜した長い円筒形の形をした炉を有するロータリーキルンのような回転乾燥機等を用いて行われる。乾燥機で乾燥させた精鉱は、ケージミルなどの粉砕装置によって粉砕又は塊状となったものをほぐしてその粒度を整え、エアによって気流輸送して貯鉱ビンへ貯留する。そして、得られた精鉱を貯鉱ビンから切り出して自溶炉に酸素富化空気あるいは高温熱風と同時に吹き込んで瞬間的に化学反応を起こさせ、比重差によってマットとスラグに分離する。

溶融状態となったマットは、自溶炉の底部近傍に複数連設して設けられたマットタップホールから抜き出される。ここで得られたマットには通常銅が６０〜７０％含まれる。一方、スラグには１％前後の銅が含まれるのでスラグタップホールから抜き出し、錬かん炉で錬かんし、銅をマットとして回収し自溶炉からのマットとあわせて転炉で処理する。そして、電解精錬によってさらに品位の高い電気銅が製造される。

加熱乾燥した精鉱をケージミルで所定の粒度に調整粉砕し、エアによって気流輸送する際に、小粒となった精鉱がケージミルの内壁に接触することによって内壁を損耗するので、壁面の損耗をなるべく進行させず、また損耗したライニング材の交換作業までの期間をできるだけ長く延ばすために硬性のライナー、例えば、高クロム鋳鉄、タングステンカーバイド（ＷＣ）等がライニングされている。この点、粉砕装置においてその内壁を損耗から保護することは、例えば、特開平８−１１７６２５号公報（特許文献１）によっても開示されている。

特開平８−１１７６２５号公報

しかし、精鉱は硬度も硬く、小粒の精鉱は気流輸送の際にあたかも研磨材のごとく粉砕装置の内壁面にライニングされたライナーの表面を削りとって行く。従って、従来の高クロム鋳鉄、タングステンカーバイド（ＷＣ）等のライナーにあっては、３〜４ヶ月ごとに修理・交換を行わなければならないという問題があった。また、ライナーの交換のために粉砕装置を停止させることに伴い、自溶炉の操業もその間は停止させる必要があった。

また、従来は、図５に示すように、ライナー１１０は、粉砕装置の壁面を形成する鋼板からなるベース部材１２０上に配置され、ライナー１１０の表面に穿設されたザグリを備えたネジ孔１１０ａにネジ部材１１３を締着することによってベース部材１２０に固定し、ザグリ部分にはキャップ１１１を被せてネジ１１０ａの頭部を被覆していた。しかし、キャップ１１１とライナー１１０との間の僅かな隙間や段差があるとその部分に気流輸送される精鉱が集中的に接触し、損耗が著しく進行するという問題があった。

さらに、加熱乾燥させた精鉱の粉砕又は粒度調整を図ることから、粉砕装置の内壁は高温にさらされることになり、ライナーは熱によっても劣化が進行するという問題があった。

そこで、本発明は、精鉱の粉砕又は粒度調整に用いる粉砕装置の内壁面にライニングされるライナーの損耗及び熱による劣化を防止して長寿命化を図り、従来よりも交換や修理までの間隔を延ばすことが可能な粉砕装置のライナー構造を提供することを目的とする。

また、粉砕された精鉱が接触する内壁面側となるライナー表面の凹凸をなくし、気流輸送する精鉱による集中的な損耗を生じさせない平滑性を向上させた粉砕装置のライナー構造を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の本発明は、加熱乾燥した精鉱の粉砕又は粒度調整をする粉砕装置の内壁面であって、粉砕又は粒度調整した精鉱を気流輸送する際に少なくとも精鉱が接触する部分の内壁面を耐熱性及び耐磨耗性を有するジルコニアセラミックスによって被覆したことを特徴とする粉砕装置のライナー構造を提供する。

上記目的を達成するために、請求項２に記載の本発明は、請求項１に記載の粉砕装置のライナー構造において、粉砕した精鉱と接触するジルコニアセラミックスの表面は段差や局部的な凹凸のない平滑状に形成したことを特徴とする。

上記目的を達成するために、請求項３に記載の本発明は、請求項２に記載の粉砕装置のライナー構造において、ジルコニアセラミックスの裏側にレール状の取付部材を埋設し、粉砕装置の壁面を形成するベース部材に裏側から固定することにより、ジルコニアセラミックスの表面を凹凸のない平滑状としたことを特徴とする。

上記目的を達成するために、請求項４に記載の本発明は、請求項１から３のいずれか１項に記載の粉砕装置のライナー構造において、粉砕装置が、ケージミルであることを特徴とする。

本発明に係る粉砕装置のライナー構造によれば、少なくとも粉砕又は粒度調整した精鉱を気流輸送する際に精鉱が接触する部分の内壁面を耐熱性及び耐磨耗性を有するジルコニアセラミックスによって被覆したので、高熱となった小粒の精鉱が接触しても劣化の進行が抑制され、ライナーの交換・修理の期間が延びるという効果がある。

また、本発明に係る粉砕装置のライナー構造によれば、ライナーの表面をジルコニアセラミックスの裏側にレール状の取付部材を埋設し、粉砕装置の壁面を形成するベース部材に裏側から固定することによってジルコニアセラミックスの表面を凹凸のない平滑状としたので、小粒の精鉱が集中的に接触して損耗を著しく進行させるような箇所がなく、ライナーの交換・修理の必要性を大幅に減少させるという効果がある。

さらに、本発明に係る粉砕装置のライナー構造によれば、ライナーの交換・修理までの期間をこれまでより大幅に延長することができるので、ライナーの交換・修理に伴う自溶炉の操業停止を大幅に減少することができ、操業効率のアップ及び増産に大きく貢献するという効果がある。

以下、本発明に係る粉砕装置のライナー構造について好ましい一実施形態に基づいて詳細に説明する。図１はロータリーキルンに隣接して配置される粉砕装置の概要を示す側面図、図２は粉砕装置の側面断面図、図３は本発明に係る粉砕装置のライナー構造の好ましい一実施形態の平面図、図４はその断面図である。

はじめに、図１に示すように、精鉱を乾燥させるロータリーキルン５０は、傾斜を有して配置された円筒状の横置き回転炉５３を備えており、回転炉５３にはその外周面にレール５３ａ及び歯車５３ｂが形成され、モータ５７によって歯車５３ｂを回転駆動することにより回転炉５３を所定の速度で回転させることができるようになっている。そして、精鉱は所定の粒度（１〜１００μｍ）に粉砕されて回転路５３の一方側（図における左端側）に設けられた投入口５１から炉内に投入される。炉内に投入された精鉱は図示しない助燃バーナによって５００〜６００℃で加熱乾燥される。そして、精鉱は高温の雰囲気の中で攪拌されて傾斜に沿って排出口５５に向かって移動しながら乾燥され、排出口５５に隣接して配置されたケージミル１０内に投入される。

ロータリーキルン５０に隣接して配置されたケージミル１０は、図２に示すように、円板１３上に異なる半径の円周方向に沿ってそれぞれロッド１５、１６を突出するようにして配置され、各ロッド１５の先端側には各ロッド１５の先端同士を繋ぐようにして輪環状のリング部材１６が取り付けられている。
尚、図示されていないがロッド１６の先端側にも同様のリング部材が取り付けられており、これによって内輪と外輪が形成されている。
そして、円板１３は駆動軸１１に回動可能に取り付けられてケーシング１９内に配置されている。
また、ケージミル１０は乾燥した精鉱を供給するための供給口１７を備えており、供給口１７からケーシング１９内に供給された精鉱は駆動軸１１によって回転する円板１３に設けられた複数のロッド１５、１６による衝突を繰り返すことによって粉砕や粒度調整が行われるようになっている。
尚、外輪と内輪とを互いに反対方向へ回転させるような構造として粉砕を行わせることもできる。
ケージミル１０にはいわゆるスクリーンがないので付着や目詰まりの心配がなく、粉砕粒径を自由に設定することができる。

また、ケージミル１０の下部にはエア供給口１８が形成され、図示しないエアポンプによって加圧エアが導入されるようになっており、小粒となった精鉱は加圧エアによって図示しない貯鉱ビンへ気流輸送される。
なお、供給するエアの圧力を適宜調整することで輸送する精鉱の粒子サイズを選定することができる。ケージミル１０の上方は空洞になっており、精鉱を貯留する貯鉱ビンへと繋がっている。これにより、精鉱は加熱乾燥、粉砕工程を経て、所定の大きさの粒径となったものが貯鉱ビンに貯留される。

小粒の精鉱を気流輸送する際に接触するケージミル１０のケーシング１９及びその上方側の内壁面２０にはライナー３０としてジルコニアセラミックがライニングされている。ここで、ジルコニアは酸化ジルコニウム（ＺｒＯ_２）の一般名称で、２７００℃近い高融点を持ち、低熱伝導率、耐熱性、耐食性、高強度等の多くの機能を備えている。
しかし、ジルコニアは温度帯によって結晶系が変わる相転移を起こすことが知られている。純粋なジルコニアの場合、１０００℃で単斜晶から正方晶への相転移を起こすが、このとき約４％の体積収縮を起こすため、ジルコニアセラミックスが割れるおそれがある。
そのため高温でも相転移を起こさないように、例えば、ＭｇＯ（酸化マグネシウム）、ＣａＯ（酸化カルシウム）、Ｙ_２Ｏ_３（酸化イットリウム）等の希土類酸化物を安定化材として添加することより相転移を防止することができる。
そのため、ライナー３０としては安定化したジルコニアセラミックスを用いることにより熱に対する耐性をさらに向上させることができる。

ライナー３０の構造は以下のようになっている。すなわち、図３に示すように、ライナー３０は、約９０ｍｍ×８５ｍｍのジルコニアセラミックス製のライナー部材３１を圧延鋼材であるベース部材４０上に５枚ずつ２列に配置して形成されており、ベース部材４０と密着されるライナー部材３１の裏面のほぼ中央部には長手方向に沿ってレール状の取付部材３３が埋設されている。
そして、図４に示すように、取付部材３３の所定位置に穿設された取付穴３５にネジ３９をベース部材４０を介して締着することによりベース部材４０に一体に固定されている。
そして、小粒の精鉱が接触する内壁面となるライナー３０の表面は、段差や局部的な凹凸のない平滑状とされる。
尚、ベース部材４０は平板状だけでなく、縦材及び横材からなる格子状の骨組状とすることができる。このように形成されたライナー３０をケージミル１０の内壁２０の少なくとも粉砕した精鉱を気流輸送する際に精鉱が接触する部分に取り付ける。
もちろん、ケーシング１９の内壁面全体に取り付けてもよい。ライナー３０の取り付は、ベース部材４０の所定位置に設けられたボルト等の締着部材４１によって行われる。

次に、上述した本発明に係る粉砕装置のライナー構造の作用について説明する。ロータリーキルン５０によって加熱乾燥された精鉱は、ロータリーキルン５０の排出口５５から排出され、ケージミル１０に投入される。投入された精鉱は、回転する円板１３に複数連設されたロッド１５、１６よって衝突が繰り返されて細かく粉砕される。
そして、所定の径サイズまで細かくされた精鉱はエア供給口１８から導入される加圧エアによって図示しない貯鉱ビンへ気流輸送される。このとき、精鉱はケーシング１９の内壁に盛んに接触しながら輸送されるが、精鉱が接触するケーシング１９の内壁面２０にはジルコニアセラミックスからなるライナー３０がライニングされており、精鉱の接触による損耗及び熱変形から有効に保護する。
また、ライナー３０の表面は段差や局部的な凹凸のない平滑状に形成されているので精鉱が局部的に接触して集中的に磨耗が進むことがない。

本発明に係るライナー構造を備えた粉砕装置により精鉱の粉砕を行った。
その結果、従来の高クロム鋳鉄やタングステンカーバイド等のライナーでは４ヶ月以下の期間で交換や修理を余儀なくされたが、本発明に係るライナー構造にあっては１２ヶ月を超える期間ライナーの交換・修理を行うことなく精鉱の粉砕・粒度調整作業を続けることができた。
そして、ライナーの交換・修理のために自溶炉の操業を停止することがなかったので生産効率をアップすることができた。

ロータリーキルンに隣接して配置される粉砕装置の概要を示す側面図である。 粉砕装置の概要を示す側面断面図である。 本発明に係る粉砕装置のライナー構造の好ましい一実施形態の平面図である。 図３のライナー構造の断面図である。 従来のライナー構造を示す断面図である。

符号の説明

１０ ケージミル
１１、１２ 駆動軸
１３、１４ 円板
１５、１６ ロッド
１７ 供給口
１８ エア供給口
１９ ケーシング
２０ 内壁面
３０ ライナー
３１ ライナー部材
３３ 取付部材
３５ 取付穴
３９ ネジ
４０ ベース部材
４１ 締着部材

Claims (4)

1. 加熱乾燥した精鉱の粉砕又は粒度調整をする粉砕装置の内壁面であって、粉砕又は粒度調整した精鉱を気流輸送する際に少なくとも該精鉱が接触する部分の内壁面を耐熱性及び耐磨耗性を有するジルコニアセラミックスによって被覆したことを特徴とする粉砕装置のライナー構造。
2. 請求項１に記載の粉砕装置のライナー構造において、
   粉砕した精鉱と接触する前記ジルコニアセラミックスの表面は段差や局部的な凹凸のない平滑状に形成したことを特徴とする粉砕装置のライナー構造。
3. 請求項２に記載の粉砕装置のライナー構造において、
   前記ジルコニアセラミックスの裏側にレール状の取付部材を埋設し、前記粉砕装置の壁面を形成するベース部材に裏側から固定することにより、該ジルコニアセラミックスの表面を凹凸のない平滑状としたことを特徴とする粉砕装置のライナー構造。
4. 請求項１から３のいずれか１項に記載の粉砕装置のライナー構造において、
   前記粉砕装置が、ケージミルであることを特徴とする粉砕装置のライナー構造。

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