JP2015197227A

JP2015197227A - 点検孔構造体の冷却装置

Info

Publication number: JP2015197227A
Application number: JP2014073922A
Authority: JP
Inventors: 竜也本村; Tatsuya Motomura; 博春岡村; Hiroharu Okamura
Original assignee: Pan Pacific Copper Co Ltd
Current assignee: Pan Pacific Copper Co Ltd
Priority date: 2014-03-31
Filing date: 2014-03-31
Publication date: 2015-11-09
Anticipated expiration: 2034-03-31
Also published as: JP6285251B2

Abstract

【課題】点検孔構造体とセットラの側壁を形成する耐火物の溶損を抑制することが可能な自溶炉の点検孔の冷却構造体を提供する。
【解決手段】本発明の点検孔構造体の冷却装置は、自溶炉のセットラの側壁に設けられた点検孔（６０）を形成する点検孔構造体（６１）の冷却装置であって、前記点検孔構造体の水平方向両側に位置し、前記点検孔構造体と前記セットラの側壁を形成する耐火物（９０）との間に設けられた第１冷却装置本体（７０）と、前記第１冷却装置本体内部に冷媒を通す第１冷媒流通機構（７１）と、を備えている。
【選択図】図２

Description

本発明は、点検孔構造体の冷却装置に関する。

銅製錬で用いる溶錬炉には、溶鉱炉、反射炉及び自溶炉等がある。このうち、自溶炉においては、選鉱により得られた精鉱を酸素富化空気あるいは高温熱風と同時に投入し、瞬間的に化学反応を起こさせてマットとスラグに分離する。

自溶炉のセットラ部分には点検孔が設けられている。点検孔は、炉内の点検、炉内の保温用あるいは昇温用バーナ挿入孔としての用途に用いられるが、使用しないときには粘土や不定形耐火物などにより塞がれている。点検孔は、通常、自溶炉を形成する耐火物（レンガ等）に点検孔構造体（例えば鉄製の枠部材）を嵌め込むことにより形成されている。特許文献１には、自溶炉の反応シャフト天井部に設けられた点検孔近傍におけるベコの成長を抑制するために、点検孔構造体を冷却する技術が開示されている。

特開２００９−８５５２２号公報

セットラ部分は、自溶炉の反応シャフト部分で生成した高温ガス、マットやスラグなどと接触する。このため、セットラ部分に点検孔を設けた場合、点検孔構造体や耐火物は溶損しやすく、点検孔構造体や耐火物の溶損により、自溶炉内からのガスの噴出、溶湯の流出、自溶炉内への空気の侵入などが発生するおそれがある。

そこで、本発明は、上記の課題を鑑み、点検孔構造体とセットラの側壁を形成する耐火物の溶損を抑制することができる点検孔構造体の冷却装置を提供することを目的とする。

本発明の点検孔構造体の冷却装置は、自溶炉のセットラの側壁に設けられた点検孔を形成する点検孔構造体の冷却装置であって、前記点検孔構造体の水平方向両側に位置し、前記点検孔構造体と前記セットラの側壁を形成する耐火物との間に設けられた第１冷却装置本体と、前記第１冷却装置本体内部に冷媒を通す第１冷媒流通機構と、を備えている。

この場合において、前記第１冷却装置本体は、前記自溶炉の内側に向けてせり出すフィン形状の部分を有することとしてもよい。また、前記点検孔構造体の鉛直方向上側および下側の少なくとも一方に位置し、前記点検孔構造体と前記セットラの側壁を形成する耐火物との間に設けられた第２冷却装置本体と、前記第２冷却装置本体内部に冷媒を通す第２冷媒流通機構と、を更に備えていてもよい。

また、前記点検孔構造体と前記第１冷却装置本体との間には、不定形耐火物が設けられていてもよい。また、第１冷却装置本体がフィン形状の部分を有する場合、前記第１冷却装置本体のフィン形状の部分のうち前記自溶炉内にせり出した部分と、前記点検孔構造体のうち前記自溶炉の内部に露出している部分とが面一であってもよい。

本発明の点検孔構造体の冷却装置は、点検孔構造体とセットラの側壁を形成する耐火物の溶損を抑制することができるという効果を奏する。

図１は一実施形態に係る自溶炉の概略構成を示した説明図である。図２（ａ）は点検孔近傍を炉の外側から見た正面図であり、図２（ｂ）は点検孔近傍を示す上面図であり、図２（ｃ）は点検孔および水冷ジャケットを示す側面図である。

以下、一実施形態について、図１及び図２に基づいて説明する。

図１は、一実施形態に係る自溶炉１０の概略構成を示した説明図である。自溶炉１０は、例えば、銅製錬において用いられる自溶炉である。図１に示すように、自溶炉１０は、反応シャフト２０、セットラ３０、アップテイク４０を備える。

反応シャフト２０の天井部には精鉱バーナ５０が設けられている。精鉱バーナ５０からは、反応シャフト２０内へ精鉱と酸素富化空気が吹き込まれる。吹き込まれた精鉱と酸素富化空気は反応シャフト２０内で混合して瞬間的に反応し、セットラ３０内において層状のマットとスラグに分離する。

自溶炉１０の炉壁（側壁）は、複数の耐熱性のレンガ（耐火物）９０により形成されている。この炉壁（側壁）のうち、反応シャフト２０の下側に位置するセットラ３０の側壁部分には、点検孔６０が設けられている。

図２（ａ）は点検孔６０近傍を炉の外側から見た正面図であり、図２（ｂ）は点検孔６０近傍を示す上面図である。なお、図２（ｂ）の下側が炉の外側（炉外側）であり、図２（ｂ）の上側が炉の内側である。

図２（ａ）に示すように、点検孔６０は、セットラ３０の側壁の一部に設けられた、点検孔構造体としての枠状部材６１の中央開口部に相当する。枠状部材６１は、断面略矩形の筒状部材であり、材料としては、一例として鉄を用いることができる。

点検孔６０は、自溶炉１０外からの内部の点検に用いられる。また、自溶炉１０内に外部からバーナを挿入するために用いることもできる。点検孔６０を使用しない間は、図２（ａ）に示すように粘土や不定形耐火物６２が詰められ、閉塞された状態となる。また、点検孔６０を使用する場合には、不定形耐火物６２を自溶炉１０内に押し込み、枠状部材６１から取り除くことで、点検孔６０が開通する。

枠状部材６１（点検孔６０）の水平方向（左右）両側には、第１冷却装置本体としての水冷ジャケット７０が設けられている。また、枠状部材６１（点検孔６０）の鉛直方向（上下）両側には、第２冷却装置本体としての水冷ジャケット３１，３２が設けられている。枠状部材６１と各水冷ジャケット７０の間（枠状部材６１の周囲）には、不定形耐火物３３が設けられている（埋め込まれている）。

水冷ジャケット７０は、例えば銅（Ｃｕ）などの金属を材料とし、その内部には、冷却水を流通させる第１冷媒流通機構としての冷却管７１が設けられている。水冷ジャケット７０は、図２（ｂ）及び水冷ジャケット７０の側面図である図２（ｃ）に示すように、複数（図２（ｃ）では、３つ）のフィン７２を有する。フィン７２は炉内側へせり出した状態となっている。ここで、図２（ｃ）の水冷ジャケット７０のフィン７２のうち炉内側へ最もせり出した箇所は、枠状部材６１のうち自溶炉内に露出している部分とほぼ面一に設定されている。すなわち、図２（ｃ）に示す、水冷ジャケット７０の奥行き方向の寸法Ｌ１が枠状部材６１の奥行き方向の寸法と略一致している。なお、図２（ｃ）では不図示であるが、フィン７２の間には定形耐火物（耐火レンガ）又はキャスタなどの不定形耐火物が設けられている。なお、不定形耐火物としては、例えば、クロミア高含有の不定形耐火物を用いることができる。

本実施形態では、水冷ジャケット７０及び冷却管７１により、枠状部材６１や水冷ジャケット７０近傍のレンガ（セットラの側壁）９０を冷却することができる。また、本実施形態では、水冷ジャケット７０がフィン７２を有し、該フィン７２の間に定形耐火物又は不定形耐火物が設けられることで、フィン７２の間の定形耐火物又は不定形耐火物を安定的に保持した状態で、定形耐火物又は不定形耐火物の冷却を行うことができる。また、フィン７２を設けない場合と比較して、水冷ジャケット７０を軽量化することができる。また、フィン７２のうち炉内側へ最もせり出した箇所が、枠状部材６１のうち自溶炉内に露出している部分と面一とされているため、枠状部材６１の冷却効果を高くすることができる。

水冷ジャケット３１、３２は、例えば銅（Ｃｕ）などの金属を材料とする板状部材であり、その内部には、冷却水を流通させる第２冷媒流通機構としての流路が設けられている。水冷ジャケット３１，３２によれば、枠状部材６１の上面や下面を冷却することができるとともに、水冷ジャケット３１の上側や水冷ジャケット３２の下側に設けられているレンガ（セットラの側壁）９０を冷却することもできる。なお、水冷ジャケット７０の横に設けられたレンガ部分に水冷ジャケット７０と同様の水冷ジャケットを並べて設置することもできる。

以上説明したように、本実施形態によれば、枠状部材６１の左右両側に位置し、枠状部材６１とセットラ３０の側壁を形成するレンガ９０との間に設けられた水冷ジャケット７０と、水冷ジャケット７０内部に冷却水を通す冷却管７１とを備えているので、水冷ジャケット７０及び冷却管７１により点検孔６０を形成する枠状部材６１やセットラの側壁を形成するレンガ９０を冷却することができる。この場合、点検孔６０近傍のセットラ３０の側壁に、精鉱バーナ５０からの熱や、生成したマットまたはスラグなどが到達することがあっても、枠状部材６１や水冷ジャケット７０近傍のレンガ９０の温度を例えば４０〜８０℃程度に保つことができる。また、枠状部材６１や点検孔６０を閉塞する不定形耐火物６２が、熱によって溶損するのを抑制できるため、自溶炉１０からのガスの噴出、マット、スラグ等の溶湯の流出、自溶炉１０への空気の侵入等の発生を抑制することができる。また、熱による枠状部材６１の変形が抑制されるため、不定形耐火物６２を炉内に押し込むことによる点検孔６０の開孔作業が容易になる。また、水冷ジャケット７０自体も冷却水により冷却されるため、熱による破損が抑制される。このため、水冷ジャケット７０の交換を頻繁に行わなくてよく、交換のためのコストが抑制される。

また、本実施形態によれば、水冷ジャケット７０は、自溶炉の内側に向けてせり出すフィン７２を備えているので、フィン７２の間で定形耐火物又は不定形耐火物を保持して冷却することができる。水冷ジャケット７０と耐火物との接触面積が大きくなるため、効率的な冷却が可能である。また、フィン７２を設けることで、水冷ジャケット７０を軽量化することができるため、水冷ジャケット７０の重量によるセットラ３０の崩落を抑制することができる。

また、本実施形態によれば、フィン７２のうち炉内側へ最もせり出した箇所が、枠状部材６１のうち自溶炉内に露出している部分と面一とされているため、枠状部材６１の冷却効果を高くすることができる。

また、本実施形態によれば、枠状部材６１の上側および下側に水冷ジャケット３１，３２が設けられているので、水冷ジャケット７０とともに上下左右の四方から枠状部材６１を冷却することができる。これにより、枠状部材６１の溶損を抑制することができる。

また、本実施形態では、冷却水が通る冷却管７１は、フィン７２よりも自溶炉１０の外側に設けられている。これにより、冷却管７１を自溶炉１０の熱から保護することができる。すなわち、仮にフィン７２が溶損しても、冷却管７１に冷却水を流すことができ、点検孔６０の冷却は可能である。

なお、上記実施形態では、水冷ジャケット３１および３２のいずれか一方のみを設けることとしてもよい。例えば点検孔６０の下側に水冷ジャケット３２を設けることで、水冷ジャケット７０と共に、下側および左右両側の三方から枠状部材６１を冷却することができる。水冷ジャケット３１は、例えばセットラ３０の側壁を支持するＨ鋼などとすることができる。つまり、Ｈ鋼のウェブ部に冷却水を流すことで、Ｈ鋼が水冷ジャケット３１として機能する。

なお、上記実施形態では、水冷ジャケット３１，３２，７０に供給される冷却水の温度をモニタリングし、該モニタリングの結果に応じて、冷却水の供給量を調整するようにしてもよい。例えば、冷却水の温度変化が６０℃以上（排水が９０℃程度）の場合に、冷却水の供給量を増加させるようにしてもよい。

なお、水冷ジャケット３１，３２，７０に供給する冷媒が水である場合について説明したが、これに限らず、その他の冷媒を用いてもよい。

以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明は係る特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

３０セットラ
３１、３２水冷ジャケット（第２冷却装置本体）
３３不定形耐火物
７０水冷ジャケット（第１冷却装置本体）
６０点検孔
６１枠状部材（点検孔構造体）
７１冷却管（第１冷媒流通機構）
７２フィン（フィン形状の部分）
９０レンガ（耐火物）

Claims

自溶炉のセットラの側壁に設けられた点検孔を形成する点検孔構造体の冷却装置であって、
前記点検孔構造体の水平方向両側に位置し、前記点検孔構造体と前記セットラの側壁を形成する耐火物との間に設けられた第１冷却装置本体と、
前記第１冷却装置本体内部に冷媒を通す第１冷媒流通機構と、を備えることを特徴とする点検孔構造体の冷却装置。
前記第１冷却装置本体は、前記自溶炉の内側に向けてせり出すフィン形状の部分を有することを特徴とする請求項１に記載の点検孔構造体の冷却装置。
前記点検孔構造体の鉛直方向上側および下側の少なくとも一方に位置し、前記点検孔構造体と前記セットラの側壁を形成する耐火物との間に設けられた第２冷却装置本体と、
前記第２冷却装置本体内部に冷媒を通す第２冷媒流通機構と、を更に備える請求項１又は２に記載の点検孔構造体の冷却装置。
前記点検孔構造体と前記第１冷却装置本体との間には、不定形耐火物が設けられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の点検孔構造体の冷却装置。
前記第１冷却装置本体のフィン形状の部分のうち前記自溶炉内に最もせり出した部分と、前記点検孔構造体のうち前記自溶炉の内部に露出している部分とが面一であることを特徴とする請求項２に記載の点検孔構造体の冷却装置。