JP2016098401A

JP2016098401A - 焼鉱シュートの詰り検知方法及び詰り検知機能を備えた焼鉱シュート

Info

Publication number: JP2016098401A
Application number: JP2014236024A
Authority: JP
Inventors: 高田　篤; Atsushi Takada; 篤高田
Original assignee: Hyuga Smelting Co Ltd
Current assignee: Hyuga Smelting Co Ltd
Priority date: 2014-11-20
Filing date: 2014-11-20
Publication date: 2016-05-30
Anticipated expiration: 2034-11-20
Also published as: JP6233810B2

Abstract

【課題】焼鉱シュートがオーバーフローする前に該焼鉱シュートの詰りを早期に検知する方法を提供する。【解決手段】フェロニッケル製錬工程のロータリーキルン１から排出される７００〜９００℃の焼鉱を受け入れて下方にガイドする裏漏れシュート６の詰まりを検知する方法であって、裏漏れシュート６の内側には耐火物を施工せずにその外表面に温度計７を当接させて裏漏れシュート６の温度を連続的に測定し、該測定した温度が所定の閾値を超えた時に詰りと判断する。該温度計７は、裏漏れシュート６の漏斗状の受入部６ａの外表面か、又は該受入部６ａの下側排出口に設けられたパイプ状のガイド部６ｂにおける上端から１ｍまでの範囲内の外表面に取り付けるのが好ましい。【選択図】図２

Description

本発明は焼鉱シュートの詰り検知方法及び詰り検知機能を備えた焼鉱シュートに関する。

フェロニッケルの製錬工場では、例えば特許文献１に記載されているようなロータリーキルンが用いられている。このようなロータリーキルンで焼成した原料鉱石（以下、焼鉱と称する）を、ロードセルを備えた計量ホッパー（以下、サージホッパーと称する）で計量した後、コンテナに装入して次工程の電気炉へ搬送している。これらロータリーキルンとサージホッパーとの間には一般に所定の目開きを有する篩分け手段（以下、ロストルと称する）が設けられている。このロストルにロータリーキルンで処理された焼鉱が供給され、ここで篩分けが行われて例えば粒径約１００ｍｍ未満の焼鉱がロストルを通り抜けてほぼ真下に位置するサージホッパーに装入される。

一方、ロストルを通過できずに篩面上に残留する粒径の大きな焼鉱は、該篩面上を面方向に往復動するプッシャーとも称される除去装置でロストル上の一端部から押し出され、該ロストルの一端部の斜め下方に設けられている、サージホッパーとは別の焼鉱シュート（以下、リングシュートとも称する）に向けて落とされる。このリングシュートに落とされた粒径の大きな焼鉱リングは破砕工程に送られる。

上記プッシャーは、ロストル上の焼鉱を押し出す矩形板状部材からなる先端部と、該先端部を篩面上で往復動させる駆動手段とで構成されており、かかるプッシャーの往動でロストル上の焼鉱は押し出されるが、一部の焼鉱は押し出されずにロストル上に残留する。この残留した一部の焼鉱は、プッシャーの複動の際に上記焼鉱を押し出した一端部とは反対側の他端部側に掻き出され、その斜め下方に設けられている焼鉱シュート（以下、裏漏れシュートと称する）に裏漏れ鉱として落とされる。

特開２０１４−１６２９３７号公報

ロータリーキルンから排出される焼鉱のうち、ロストルを通過できずにその上に残留する焼鉱のほとんどはロータリーキルン内部の過熱等により焼鉱が軟化して炉壁に付着した焼鉱が剥がれて排出される粒径の大きな塊であり、リングとも称される焼鉱である。ロータリーキルンからこのリングが多量に排出された場合、プッシャーの１回の往動だけではロストル上のリングを完全にリングシュート側に押し出すことはできず、プッシャーの復動の際に裏漏れシュート側から落下して裏漏れシュートの入口付近を詰まらせてしまうことがあった。

このように裏漏れシュートの入口付近が詰まっているときに裏漏れシュートにリングや裏漏れ鉱が落とされ続けると、裏漏れシュートの上部投入口から裏漏れ鉱がオーバーフローすることがあった。その結果、裏漏れシュートの投入口付近に設置されている、例えば前述したプッシャーを往復動させるチェーンとスプロケットなどの駆動手段が裏漏れ鉱を噛み込んでしまい、プッシャーが異常停止することがあった。プッシャーが異常停止すると、オペレータ自身が熱い作業環境の中で人力でロストル上のリングをリングシュートへ落とすことが必要になる。また、場合によってはロータリーキルンの操業を停止させることも必要になる。かかる操業中のプッシャーの異常停止等のトラブルを避けるべく裏漏れシュートのオーバーフローを未然に防止する方法が求められていた。

裏漏れシュートの投入口付近のオーバーフローを防止するためには、リングを生成させないようにロータリーキルンを操業することや、リングが詰りにくいように裏漏れシュートの投入口を広くする等の形状の変更を行うことが考えらえる。しかしながら、リングの生成は操業条件によっては避けることが難しい場合がある。一方、裏漏れシュートの形状変更には裏漏れシュート周辺に空きスペースを確保する必要が生じるため大規模な改造工事が必要になるので現実的でない。従って、裏漏れシュートにおいてオーバーフローに至る前にオペレータが詰りを初期段階で解消できるように、裏漏れシュートの詰りを早期に検知する方法が求められてきた。

裏漏れシュートの詰まりを早期に検知するためには、回転式レベルセンサー等の接触式のセンサーや対向式の非接触式センサー等を設置することでシュート内の詰りを検知する方法がある。しかしながら、裏漏れシュートに投入される焼鉱の温度は７００〜９００℃と非常に高温であるため、上記した接触式の詰りセンサーや対向式の詰りセンサーを裏漏れシュートに設置するには耐熱性のセンサーが必要になる上、センサーの取り付け雰囲気は非常に高温であるため保守・メンテナンス性が悪いことが懸念される。

また、シュート内にセンサーを設置することにより、そのセンサーがシュートの詰りの原因となるおそれもある。従って、裏漏れシュート内にセンサーを設置することなく裏漏れシュートの詰りを早期に検知する方法が求められていた。本発明は上記した従来の問題に鑑みてなされたものであり、焼鉱シュートの詰りを早期に検知して焼鉱シュートがオーバーフローする問題を防ぐことを目的としている。

上記の目的を達成するため、本発明に係る焼鉱シュートの詰まりの検知方法は、フェロニッケル製錬工程のロータリーキルンから排出される７００〜９００℃の焼鉱を受け入れて下方にガイドする焼鉱シュートの詰まりを検知する方法であって、前記焼鉱シュートの内側には耐火物を施工せずにその外表面に温度計を当接させて前記焼鉱シュートの温度を連続的に測定し、該測定した温度が所定の閾値を超えた時に詰りと判断することを特徴としている。

また、本発明に係る焼鉱シュートシステムは、フェロニッケル製錬工程のロータリーキルンから排出される７００〜９００℃の焼鉱を受け入れて下方にガイドする焼鉱シュートと、該焼鉱シュートにおいて内側に耐火物が施工されていない部分の外表面に当接させた温度計で連続的に温度を測定すると共に、該測定した温度が所定の閾値を超えた時に詰り信号を発信する制御装置とからなることを特徴としている。

本発明によれば、焼鉱シュートの詰りを早期に検知することが可能になり、よって焼鉱シュートがオーバーフローする前に迅速に対応することが可能になる。

フェロニッケル製錬工程のロータリーキルンで処理される原料鉱石の一般的な流れを示すブロックフロー図である。本発明に係る焼鉱シュートの詰まりの検知方法が適用されているロータリーキルンの後段の設備を模式的に示す縦断面図である。本発明に係る焼鉱シュートの詰まりの検知方法において参照される焼鉱シュートが詰まった時の温度プロフィールを示すグラフである。実施例において裏漏れシュートが詰まった時の温度プロフィールを示すグラフである。

以下、本発明の焼鉱シュートの詰り検知方法の一具体例について、図面を参照しながら説明する。図１には、フェロニッケルの製錬工場で一般的に行われるロータリーキルンによる処理以降の焼鉱の処理を示すブロックフロー図が示されている。また、図２には図１に示す各処理が行われる装置が模式的に示されている。この図２に示すように、ロータリーキルン１で処理された焼鉱はロータリーキルン１の端部から排出され、その下方に設けられているロストル２上に供給される。ロストル２は所定の目開きを有する篩部を有しており、ここでロストル２を通過する比較的サイズが小さい焼鉱と、ロストル２を通過できずにロストル２上に残留する比較的サイズの大きい焼鉱とに篩分けされる。

ロストル２を通過した焼鉱はロストル２のほぼ真下に設けられているサージホッパー３に装入される。一方、ロストル２上に残留した焼鉱は、プッシャー４で押し出されてロストル２の一端部の斜め下方に設けられているリングシュート５に落ちるリングと、プッシャー４が戻る時に掻き出されてロストル２の他端部の斜め下方に設けられている裏漏れシュート６に落ちる裏漏れ鉱との２種類の焼鉱に分けられる。

上記したようなロータリーキルン１の下流側の構成において、前述したようにロータリーキルン１内での処理条件等の変動により焼鉱が過熱されると、ロストル２を通過できないリングが大量に裏漏れシュート６に落下して詰まらせ、その投入口からオーバーフローすることがあった。発明者はかかるオーバーフローに至る前の初期段階の詰まりを検知できる方法について検討した結果、裏漏れシュート６の内側に耐火物を施工せずにその外表面に設けた温度計で裏漏れシュート６の温度を連続的に測定することで裏漏れシュート６内の初期段階の詰りを早期に検知できることを見出し、本発明を完成するに至った。

より具体的に説明すると、フェロニッケル製錬工程のロータリーキルンから排出される焼鉱は７００〜９００℃程度の温度を有しているが、正常時はこの焼鉱が裏漏れ鉱として裏漏れシュートに落ちる量はわずかであるため、該裏漏れシュート内で滞留することなく通過する。そのため、裏漏れシュートの内側に耐火物を施工しなくても裏漏れシュートの外表面からの放熱や設置している床面への伝熱等により裏漏れシュート本体の温度が鉄製部材の耐熱温度の目安となる４００℃程度以下を維持することができる。しかし、裏漏れシュート内で一旦詰まりが発生すると焼鉱から壁面への伝熱量が上記した外表面からの放熱量等を上回り、壁面の温度が急速に上昇する。そこで、この内側に耐火物を施工していない裏漏れシュートのうち詰りが生じやすい箇所にできるだけ近い位置の外表面に温度計を取り付けることで、この内部の初期段階の詰まりを早期に検知することが可能になる。

焼鉱の温度は７００〜９００℃であるため、温度計の種類としてはシース熱電対が好ましく、特に焼鉱温度に対応して正確に温度測定できるようにするために１０００℃程度迄測定可能な温度計が好ましい。温度計取付け方法は、例えばシース熱電対のシース材質と同材料の例えば直方体形状の金属板を用意し、その側面に設けた穴部にシース熱電対の先端の温度検知部を嵌入させ、直方体形状の金属板の表面を裏漏れシュートの外表面に当接させた状態で固定する。このように取り付けることで、裏漏れシュート内を落下する焼鉱の流れに悪影響を与えることなく、高い精度で壁面の温度を計測することが可能になる。直方体形状の金属板を裏漏れシュートの外表面に固定する方法としては、溶接やネジ止めなどの一般的な方法を用いることができる。

再度図２を参照すると、裏漏れシュート６は漏斗状の受入部６ａと、該受入部６ａの下側排出口に設けられたパイプ状のガイド部６ｂとから構成されており、この裏漏れシュート６の外表面のうち、受入部６ａとガイド部６ｂとの接続部分に温度計７が取り付けられている。この温度計７による測定値は、制御装置８に入力しており、ここで詰りが発生していると想定される温度閾値を該測定値が超えているか否か判断される。そして、該測定値が温度閾値を超えた場合に詰り発生の信号が発信される。この詰り発生の信号は、例えば運転室に設けたモニタ９に表示される。なお、モニタ９には温度計７で測定した温度を常時表示させてもよい。上記した詰り発生と判断するための温度閾値は、あらかじめ詰りのない状態の裏漏れシュート６に故意にリングを落下させて詰まらせた時に得られる温度上昇のデータに基づいて定めればよい。

例えば、図３に示すように、時刻ｔ_０において裏漏れシュート６に故意にリングを落下させた時、温度プロフィールは時刻ｔ_０において計測温度が急激に上昇する。この場合は、時刻ｔ_０以前のいずれの温度よりも高いＴ_ｔｈを温度閾値とすることで、裏漏れシュート６がオーバーフローするかなり早い段階の時刻ｔ_１において詰り発生の信号を発することが可能になる。

図３のように、裏漏れシュート６内で詰まりが生じた時に計測温度が急激に上昇するようにするためには、温度計７を裏漏れシュート６において焼鉱が投入される漏斗状の受入部６ａの外表面か、又は該受入部６ａの下側排出口に設けられたパイプ状のガイド部６ｂにおける上端から１ｍまでの範囲内の外表面に取り付けるのが好ましい。なぜなら、受入部６ａとガイド部６ｂとの接合部分は裏漏れシュート６において狭窄している部分であり、この狭窄部分において最も焼鉱の詰まりが発生するからである。

温度計を取り付ける位置を、例えば物理的な理由やメンテナンス時の作業性の理由から上記した範囲内に設けることが困難な場合は、焼鉱が詰まる位置から離れてしまうため、焼鉱が詰まった場合の温度上昇を検知するための感度が低下する。この場合は、前述した図３において温度閾値Ｔ_ｔｈよりも低く且つ時刻ｔ_０以前のいずれの温度よりも高い温度を温度閾値として設定すればよいが、この場合は詰りがない時にも詰り発生の信号が発せられることがある。

（実施例１）
図２に示すようなプッシャー４を備えたロストル２の上に外径４.８ｍのロータリーキルン１で焼成した焼鉱を供給し、プッシャー４を用いてロストル上の焼鉱を強制的に裏漏れシュート６側に落下させて裏漏れシュート６を焼鉱で詰まらせる試験を行った。温度計７はシース熱電対を用い、そのシース材質と同材料の直方体形状の金属板の側面に設けた穴部にシース熱電対の先端の温度検知部を嵌入させた。そしてこの直方体形状の金属板の表面を、図２に示すように漏斗状の受入部６ａとパイプ状のガイド部６ｂとの接合部分の外表面に当接させた。この温度計の測定値を制御装置８に入力させた。焼鉱の温度は７００〜９００℃と非常に高温であったので、制御装置８の詰り発生を判断する温度閾値は４００℃に設定した。

この状態で、ロータリーキルン１の条件を変えてリングを故意に作製し、これを裏漏れシュート６側に落下させながら上記温度計の温度を連続的に監視した。裏漏れシュート６の温度を連続的に測定した測定結果を図４に示す。図４において、５時００分における温度データから裏漏れシュートの温度は通常時、１００〜１５０℃程度であることがわかる。ところが、５時５６分に温度が急激に上昇し、５時５８分に温度は詰り検知の温度となる４００℃以上に上昇した。その時、警報が発報し詰りの解消作業を行ったことで、温度は１００℃程度まで減少した。したがって、本発明方法により裏漏れシュート、即ち焼鉱シュートの詰りを検知できることが確認できた。

（実施例２）
温度計の取付け位置を、裏漏れシュートの漏斗状の部分の下端と、前記漏斗状の部分の下端に引き続き設けられている前記裏漏れシュートのパイプ状の部分との接合部分から２ｍ下流側に設置し、温度閾値を２００℃に設定したことを除いて実施例１と同様にして裏漏れシュート６を焼鉱で詰まらせる試験を行った。その結果、温度計の値は１００〜１５０℃程度で推移し、詰りが発生した時は温度の上昇を良好に確認でき、裏漏れシュートの詰まりを早期に検知することができた。ただし、閾値が２００℃であったため、誤検知が週に1〜２度程度発生した。

１ロータリーキルン
２ロストル
３計量ホッパー（サージホッパー）
４プッシャー
４ａ、４ｂプッシャーの往復動限界
５リングシュート
６裏漏れシュート
７温度計
８制御装置
９モニタ

Claims

フェロニッケル製錬工程のロータリーキルンから排出される７００〜９００℃の焼鉱を受け入れて下方にガイドする焼鉱シュートの詰まりを検知する方法であって、前記焼鉱シュートの内側には耐火物を施工せずにその外表面に温度計を当接させて前記焼鉱シュートの温度を連続的に測定し、該測定した温度が所定の閾値を超えた時に詰りと判断することを特徴とする焼鉱シュートの詰り検知方法。
前記温度計は１０００℃迄測定可能なシース熱電対であることを特徴とする、請求項１に記載の焼鉱シュートの詰り検知方法。
前記温度計の取付けは、前記シース熱電対のシース材質と同材料の金属部材に設けた穴部にシース熱電対の先端の温度検知部を嵌入させ、前記金属板の表面を前記焼鉱シュートの外表面に当接させることを特徴とする、請求項２に記載の焼鉱シュートの詰り検知方法。
前記温度計を、前記焼鉱シュートの漏斗状の受入部の外表面か、又は前記受入部の下側排出口に設けられたパイプ状のガイド部における上端から１ｍまでの範囲内の外表面に取り付けることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１つに記載の焼鉱シュートの詰り検知方法。
フェロニッケル製錬工程のロータリーキルンから排出される７００〜９００℃の焼鉱を受け入れて下方にガイドする焼鉱シュートと、該焼鉱シュートにおいて内側に耐火物が施工されていない部分の外表面に当接させた温度計で連続的に温度を測定すると共に、該測定した温度が所定の閾値を超えた時に詰り信号を発信する制御装置とからなることを特徴とする焼鉱シュートシステム。