JP2021131222A - 投原管詰まりの検知方法、投原管詰まりの解消方法、及び、熔融設備 - Google Patents

Abstract

【課題】金属製錬を行う熔融設備において、熔融炉に原料を投入する投原管の詰まりを、迅速且つ正確に検知することにより、当該設備の生産性及び安全性を良好に維持すること。【解決手段】熔融炉（電気炉１）の上方に原料を投入する投原管３が設置されている金属製錬用の熔融設備１０における投原管詰まりの検知方法であって、投原管３は、下向き傾斜部分を含んで構成されている円筒状の管であって、投原管３の下向き傾斜部分の内部には、当該下向き傾斜部分の内壁底面から離間した位置に、温度計３４が設置されていて、温度計３４で測定される投原管３内の温度の変動に基づいて、投原管３の詰まりを検知する、投原管詰まりの検知方法とする。【選択図】図１

Description

本発明は、金属製錬を行う熔融設備において、熔融炉に原料を投入する投原管の詰まりを検知する方法、投原管の詰まりを解消する方法、及び、投原管の詰まりを検知することができる金属製錬用の熔融設備に関する。

フェロニッケル製錬等の多くの金属製錬プロセスにおいて、例えば図１に示すように、電気炉１等の熔融炉の中に投原管３を通じて連続的に高温の原料を供給する処理が行われている。このような原料投入処理の際に、投入される原料の性状によっては、上記の投原管内に原料が詰まって円滑な原料投入が妨げられる状態となる場合がある。

例えば、図１に示すような電気炉１に設置されている投原管３において、上記のような原料の詰まりが生じると、図４に示すように、投原管３の直下の炉内に積層形成される山状の積層物６１Ａが縮小する現象が発生する。こうなると、その下側の層（スラグ層５）からの輻射熱等による炉内温度の不要な上昇が誘発され、電気炉１を含む生産設備の生産性や安全性が低下する場合がある。

投原管の詰まりは、例えば、図１に示す投原管３の上部に設けられたバッチャービン２の焼鉱６の残量（貯鉱量）の増減によっても検知することができる。しかし、通常バッチャービンは２〜４本の複数の投原管（図１においては図示を省略）を有しているため、上記の検知手段によっては、複数の投原管のうちのどの管が詰まっているのかを知ることはできなかった。

複数の投原管のうちのどの管が詰まっているのかを検知するためには、電気炉１の炉蓋上に設けられた点検口から炉内を確認し、上述した山状の積層物の縮小の程度を視認するしかなかった。しかしながら、炉上に設けられた点検口の視野は狭く死角が多い場合も多く、視認による詰まりの発生箇所の特定が困難な場合もあり、又、点検作業者の安全性についても問題がある場合が多かった。この場合は、詰まっている可能性のある全ての投原管に、順次に外力を加えていくことによって詰まりの解消を図るしかなかった。

上記の投原管の詰まりに対して、全ての管に順次外力を与えていく手段については、詰まりが生じている管の特定と詰まりの解消に長時間を要する場合があり、炉上及び排ガスの不要な温度上昇によるエネルギーのロスによる経済性の悪化を余儀なくされる場合があり、対応の迅速性の点で必ずしも好ましい手段とは言えなかった。

上記のような投原管の詰まりを検知する手段として、特許文献１には、耐火物を施工しない投原管（シュート）の外側表面の温度を測定することで、管内部の詰まりを検知する方法が提案されている。しかしながら、投原管の内部に耐火物を施工しない部分があると、投原管からの放散熱が増加し、エネルギーロスが増加する。又、熱によって投原管の寿命も短くなる。又、詰まりの検知後にこれを解消するためには投原管に外部から衝撃を与える必要があるが、この衝撃によって、投原管の外部に設置した温度計と投原管の接触不良が起こりやすい点も問題となる。

又、特許文献２には、投原管と電極との間に変位センサを設置して電極の変位量を算出し、当該変位量が閾値を超える場合に投原管の詰まりを推定する方法が提案されている。しかしながら、この方法では変位センサに付着したダストによるトラブルや、工場建屋内の振動、原料の詰まり以外を原因とする電極の変位による誤作動が生じやすいという問題があった。

特開２０１６−０９８４０１号公報 特開２０１４−１０５９４０号公報

本発明は、金属製錬を行う熔融設備において、熔融炉に原料を投入する投原管の詰まりを、迅速且つ正確に検知することにより、当該設備の生産性及び安全性を良好に維持することを目的とする。

本発明者らは、上記の問題を解決するために鋭意研究を重ね、投原管の内部の適切な特定の位置に温度計を設置することによって、投原管の詰まりを早期に発見し、上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。本発明は、具体的には、以下のものを提供する。

（１） 熔融炉の上方に原料を投入する投原管が設置されている金属製錬用の熔融設備における投原管詰まりの検知方法であって、前記投原管は、下向き傾斜部分を含んで構成されている円筒状の管であって、前記投原管の下向き傾斜部分の内部には、該下向き傾斜部分の内壁底面から離間した位置に、温度計が設置されていて、前記温度計で測定される投原管内の温度の変動に基づいて、投原管の詰まりを検知する、投原管詰まりの検知方法。

（１）の「投原管詰まりの検知方法」によれば、熔融設備の熔融炉に原料を投入する投原管内の適切な位置に温度計を設置することにより、投原管の詰まりを、迅速且つ正確に検知することができる。これにより、熔融炉の炉蓋温度や排ガス温度の不要な上昇を未然に防ぎ、当該熔融炉を含む熔融設備の生産性及び安全性を良好に維持することができる。本発明により、より具体的には、上述の山状の積層物の縮小前の段階で速やかに投原管の詰まりを検知して対応することにより、排ガス及び炉蓋温度の上昇に伴う放散熱の上昇を未然に防ぐことができ、熔融設備のエネルギー原単位を好転させることができる。又、煙道や炉蓋温度の上昇を未然に防ぐことによって設備寿命の延長を図ることもできる。又、作業者が炉内を直接目視することによる確認作業を行う必要がなくなるため、作業者の作業負荷を軽減し安全性を向上させることもできる。

（２） 前記温度計は、前記下向き傾斜部分の内部を流動する原料の単位時間当たりの流動量が所定の標準流動量である場合に前記原料からなる流動体に接触し、前記流動量が所定量以下となった場合には、前記流動体と接触しなくなる位置に設置されている、（１）に記載の投原管詰まりの検知方法。

（２）の「投原管詰まりの検知方法」においては、（１）の検知方法における温度計の設置位置を、使用対象とする個々の投原管における実際の原料の流動量の変動態様に合せて最適化することとした。これにより、個々の投原管における検知精度を、より高めることができる。

（３） 前記温度計で測定される投原管内の温度が所定値よりも低下した場合に、投原管が詰まったものと判断する、（１）又は（２）に記載の投原管詰まりの検知方法。

（３）の「投原管詰まりの検知方法」によれば、（１）又は（２）に記載の方法を、設定容易な基準に基づき簡便に且つ十分に高い精度で実施することができる。又、上記所定値を適切に設定することで、炉内の山状の積層物が縮小して下側の層からの輻射熱等による炉内温度の不要な上昇が誘発される前に、高い精度で投原管詰まりを検知することができる。

（４） 前記温度計で測定される投原管内の温度の低下が所定時間以上継続した場合に、投原管が詰まったものと判断する、（１）又は（２）に記載の投原管詰まりの検知方法。

（４）の「投原管詰まりの検知方法」によれば、（１）又は（２）に記載の方法を、設定容易な基準に基づき簡便に且つ十分に高い精度で実施することができる。又、上記所定時間を適切に設定することで、炉内の山状の積層物が縮小して下側の層からの輻射熱等による炉内温度の不要な上昇が誘発される前に、高い精度で投原管詰まりを検知することができる。

（５） 前記熔融炉が電気炉であって、前記金属製錬用の熔融設備は、フェロニッケルの製造設備の一部である、（１）から（４）の何れかに記載の投原管詰まりの検知方法。

（５）の「投原管詰まりの検知方法」によれば、投原管詰まりに対する対策が必須となる場合が多いフェロニッケルの製造設備において、（１）から（３）の何れかに記載の投原管詰まりの検知方法の奏する上記効果を享受して、フェロニッケルの製造設備の生産性及び安全性を良好に維持することができる。

（６） （１）から（５）の何れかに記載の投原管詰まりの検知方法によって検知された投原管の詰まりを解消する、投原管詰まりの解消方法であって、前記投原管の外部には、前記温度計が設けられる位置よりも上流側に、前記投原管に機械的衝撃を与える衝撃付加装置が設置されていて、前記投原管詰まりの検知方法によって前記投原管内の詰まり検知されたときに、前記衝撃付加装置を作動させて前記投原管内の詰まりを解消する、投原管詰まりの解消方法。

（６）の「投原管詰まりの解消方法」によれば、（１）から（５）の何れかに記載の投原管詰まりの検知方法の奏する上記各効果を享受しながら、投原管の詰まりを、自動的に回避、若しくは、速やかに解消することができる。又、手作業による打撃は不要となるため、投原管の保守管理作業の水準を維持又は向上させつつ、作業員の作業負担や作業に伴う危険性を大幅に減らすことができる。

（７） 熔融炉の上方に原料を投入する投原管が設置されている金属製錬用の熔融設備であって、前記投原管は、下向き傾斜部分を含んで構成されている円筒状の管であって、前記投原管の下向き傾斜部分の内部には、該下向き傾斜部分の内壁底面から離間した位置に、温度計が設置されている、熔融設備。

（７）の「熔融設備」によれば、熔融設備の熔融炉に原料を投入する投原管内の適切な位置に温度計を設置することにより、投原管の詰まりを、迅速且つ正確に検知することができる。これにより、熔融炉の炉蓋温度や排ガス温度の不要な上昇を未然に防ぎ、当該熔融炉を含む熔融設備の生産性及び安全性を良好に維持することができる。

（８） 前記温度計は、前記下向き傾斜部分の内部を流動する原料の単位時間当たりの流動量が所定の標準流動量である場合に前記原料からなる流動体に接触し、前記流動量が所定量以下となった場合には、前記流動体と接触しなくなる位置に設置されている、（７）に記載の熔融設備。

（８）の「熔融設備」においては、（７）の熔融設備における温度計の設置位置を、個々の投原管における実際の原料の流動量の変動態様に合せて最適化したものとした。これにより、個々の投原管における検知精度を、より高めることができる。

（９） 前記投原管の外部には、前記温度計が設置されている位置よりも上流側に、前記投原管に機械的衝撃を与える衝撃付加装置が設置されている、（７）又は（８）に記載の熔融設備。

（９）の「熔融設備」においては、（７）又は（８）に記載の熔融設備の奏する上記各効果を享受しながら、投原管の詰まりを、回避、若しくは、速やかに解消することができる。又、手作業による打撃は不要となるため、投原管の保守管理作業の水準を維持又は向上させつつ、作業員の作業負担や作業に伴う危険性を大幅に減らすことができる。

（１０） 前記熔融炉が電気炉であって、前記金属製錬用の熔融設備は、フェロニッケルの製造設備の一部である、（７）から（９）の何れかに記載の熔融設備。

（１０）の「熔融設備」によれば、投原管詰まりに対する対策が必須となりやすいフェロニッケルの製造設備において、（７）から（９）の何れかに記載の熔融設備の奏する上記効果を享受して、フェロニッケルの製造設備の生産性及び安全性を良好に維持することができる。

（１１） （１０）に記載の熔融設備を用いて原料の熔融を行う、フェロニッケルの製造方法。

（１１）の「フェロニッケルの製造方法」によれば、（１０）に記載の熔融設備の奏する上記効果を享受して、良好な生産性及び安全性の下でフェロニッケルを製造することができる。

本発明によれば、金属製錬を行う熔融設備において、熔融炉に原料を投入する投原管の詰まりを、迅速且つ正確に検知することにより、当該設備の生産性及び安全性を良好に維持することができる。

本発明の「投原管詰まりの検知方法」を適用することができる熔融設備の構成の一例を示す模式図である。 上記の熔融設備に設置されている投原管の断面図である。 図２の投原管において耐火物に損傷が発生した状態を示す模式図である。 図１の熔融設備において投原管の詰まりが発生した場合における炉内の山状の積層物の状態を示す模式図である。 本発明の「熔融設備」における投原管内への温度計の設置態様の一例を示す模式図である。 図５の「熔融設備」において投原管の詰まりが発生した場合における投原管内の原料の流れの状態を示す模式図である。 電気炉上部に位置するバッチャービン下部から投原管が枝分かれした状態の一例を示す模式図である。

以下、本発明に係る投原管詰まりの検知方法及び熔融設備の具体的な実施形態について説明する。尚、本発明は、以下の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲で下記以外の実施形態での実施が可能である。

＜熔融設備及び投原管詰まりの検知方法＞
本発明の「投原管詰まりの検知方法」は、例えば、図１に示す熔融設備１０のように、熔融炉（電気炉１）の上方に原料（焼鉱６）を投入する投原管３が設置されている金属製錬用の熔融設備１０において、投原管内の原料（焼鉱）の詰まりの発生を検知する方法である。本発明の「投原管詰まりの検知方法」を適用可能な金属製錬用の熔融設備の代表的な具体例としては、フェロニッケルの製造設備を挙げることができる。勿論、本発明の実施は、フェロニッケルの製造設備への適用に限定されるものではなく、様々な熔融設備において実施することができる。

又、本発明の「投原管詰まりの検知方法」を好適に適用することができる熔融炉の具体例として、特許文献２に開示されている「三相交流電極式円形電気炉」を挙げることができる。本発明の実施形態としての熔融設備及び熔融炉は、必ずしも上記のフェロニッケルの製造設備及び電気炉に限定されるものではなく、本発明は、上述の通り、熔融炉の上方に原料を投入する投原管が設置されている熔融設備全般に広く適用することが可能な技術である。但し、以下においては、本発明について、実施対象となる熔融設備がフェロニッケルの製造設備及びそれを構成する電気炉である場合の実施形態について、その詳細を説明する。

［熔融設備］
本発明の熔融設備１０は、図２に示すように、電気炉１への原料（焼鉱６）の投入管である投原管３の下向き傾斜部分３１の内部に、温度計３４が設置されていることを特徴とする。

温度計３４の設置位置は、下向き傾斜部分３１の内壁底面との間に所定間隔で離間した位置であればよい。電気炉１等の熔融炉の上方に原料を投入する投原管が設置されている金属製錬用の熔融設備であって、下向き傾斜部分３１を含んで構成されている円筒状の管である投原管の内部の上記位置に温度計３４が設置されている熔融設備は本発明の技術的範囲に属するものである。そして、そのような熔融設備において、本発明の「投原管詰まりの検知方法」を実施することができる。

フェロニッケルの製造設備である熔融設備１０は、電極１１、１２が設置されている電気炉１に焼鉱６を投入する投原管３を有する。投原管３は、金属製等の外殻部である金属シェル３２の内壁の略全面にキャスタブル等の耐火物３３が設置されてなる円筒状の管である。又、この投原管３は、図１に示すように、バッチャービン２に保管された焼鉱６を、バッチャービン２の直下から水平方向に離間した適切な位置に落下させる必要があるため、図１及び図２に示すように、下向き傾斜部分３１（図２参照）を含んで構成される。本発明の「投原管詰まりの検知方法」は、図５及び図６に示すように、投原管３の下向き傾斜部分３１の内部の適切な位置、予め温度計３４を設置しておくことにより、様々な熔融設備において実施することができる。

又、本発明の「投原管詰まりの検知方法」は、一つの電気炉（熔融炉）１に対して複数の投原管３、好ましくは多数（一例として３本以上）の投原管３が設置されている熔融設備においても原料（焼鉱）の詰まりの発生位置を速やかに検知できるので、そのような多数の投原管３が設置されている熔融設備において、とりわけ好ましい効果を発揮する。

又、本発明の「投原管詰まりの検知方法」を実施するための投原管３内への温度計３４の設置位置は、図５に示すように、上記の下向き傾斜部分３１の内部であって、当該下向き傾斜部分の内壁底面との間に所定間隔で離間した位置とする。図６は、図５の「熔融設備」において投原管３に焼鉱６の詰まりが発生した場合における投原管内の焼鉱６の流れの状態を示す模式図である。例えば、温度計３４を、図５及び図６に示す位置、即ち、詰まりの発生の有無によって、温度計３４と流動する焼鉱６の接触態様に変動が生じる位置に設置することにより、本発明の「投原管詰まりの検知方法」を実施することができる。

上述の「温度計と流動する焼鉱の接触態様に変動が生じる位置」とは、より詳細には、下向き傾斜部分３１の内部を流動する原料の単位時間当たりの流動量が所定の標準流動量である場合には、原料からなる流動体に接触し、上記流動量が所定量以下となった場合には、上記流動体と接触しなくなる位置である。

又、より具体的には、温度計３４は、図５及び図６に示すように、通常の操業時は焼鉱６と接触し、投原管３の内部で焼鉱６の詰まりが発生した場合には、焼鉱６と接触しなくなるか少なくとも接触量が減少するような位置に設置されていればよい。そして、この設置位置は、下向き傾斜部分３１の下端の近傍部分とすることがより好ましい。下向き傾斜部分３１の下端の近傍部分に温度計３４を設置することにより、投原管３の内部の略全域における焼鉱６の詰まりの発生をより確実に検知することができる。

上述したように、温度計３４の設置位置を、使用対象とする個々の投原管における実際の原料の流動量の変動態様に合せて最適化することにより、温度計３４の感知する温度の変動に基づいて、投原管３内における焼鉱６の詰まりの発生の有無をより高い精度で検知することができる。温度計３４の種類に関しては特に限定されないが、熱電対を好ましく用いることができる。

又、熔融設備１０には、投原管３の外部に、投原管３に機械的衝撃を与える衝撃付加装置３５が設置されていることが好ましい。衝撃付加装置３５は、詰まりが生じて閉塞状態となった投原管３に機械的衝撃を与える装置である。衝撃付加装置３５の設置位置は、投原管３の外部の、温度計３４が設けられる位置よりも上流側とする。

衝撃付加装置３５の設置位置は、温度計３４の設置位置よりも上流側の位置であればよいが、例えば、図２に示すように、衝撃付加装置３５は投原管３の温度計３４よりも上流側に配置されるエルボー部に設けることが好ましい。エルボー部とは図２に示されるように投原管３の屈曲部或いはその近接域を指し、流動する焼鉱６の流動方向が変わる箇所である。エルボー部は、投原管において、相対的に詰まりが発生しやすい箇所でもある。このエルボー部に衝撃付加装置３５を設けることにより、エルボー部において比較的高頻度に発生する投原管詰まりを人手によらずに解消することができ、その分、作業者がハンマー等で打撃を加える等の危険を伴う手作業を減らすことができる。

衝撃付加装置３５は、上記のエルボー部に限られず、操業経験上、投原管詰まりが生じる懸念がある箇所に適宜設けることが好ましい。例えば、下向き傾斜部分の傾斜が緩くなる向きに変動する箇所は投原管詰まりが生じる懸念がある箇所であるといえる。投原管詰まりが生じる懸念がある箇所に衝撃付加装置３５を適宜設けることにより、作業者が行う手作業をより効率的に減らすことができる。

又、衝撃付加装置３５は、投原管３内で閉塞状態となった原料（本例では焼鉱６）を払い落とせるものであればよく、例えば、空気圧で駆動するエアーバイブレーターや、エアーノッカーを好適に用いることができる。

又、温度計３４と、衝撃付加装置３５は、制御部（図示せず）と、電気的に接続されており、温度計３４から送信される投原管３内の温度情報は制御部で受信され、制御部は詰まりが発生したと判断すると、制御部は衝撃付加装置３５に対して、投原管３に対する衝撃の付加を実行させる構成とすることが好ましい。

［投原管詰まりの検知方法］
上述の態様で温度計３４が設置されている投原管３を有する電気炉１において、投原管３の内部で焼鉱６の詰まりが発生した場合、投原管３内の温度計３４が感知する温度は次第に低下することとなる。本発明の「投原管詰まりの検知方法」を行う作業者は、温度計３４が感知する温度の低下を確認した場合に、投原管３に振動を与える等の外力を加えることで投原管３の詰まりを解消し、電気炉１の炉蓋温度や排ガス温度の上昇を未然に防ぐことができる。又、電気炉１に投原管３が複数設置されている場合であっても、詰まっている投原管を特定することができる。

温度計３４の感知する温度の変動による投原管３の詰まりの有無の判断基準は、上記温度が、所定値、即ち、操業条件に応じて予め規定した閾値以下となったことをもって投原管３の詰まりが発生したと判断することができる。或いは、１０分〜３０分程度、所定時間以上継続して上記温度が低下し続けたことをもって投原管３の詰まりが発生したと判断することとしてもよい。

上記の温度毎の判断基準は、例えば、後述の実施例に示すように、温度計３４が測定する温度変動を、電気炉１の炉蓋上に設けられた点検口から観察される投原管３の直下に積層形成される山状の積層物６１Ａの縮小状況、或いは、バッチャービン２の焼鉱６の残量（貯鉱量）の増減状況を温度計３４が測定する温度変化に対応させるための試験を予め実施しておく等の方法により、具体的に定めることができる。

又、上記の何れかの方法等又はその他の温度変動に係る所定の基準に基づく判断により、投原管３の詰まりを検知した際には、例えば警報を鳴らすことで作業者に周知し、作業者が投原管３の外部から投原管３に何らかの外力を加えることで詰まりを解消することができる。外力を与える手段は特に限定されない。作業員が手作業によりハンマー等で打撃を加えてもよいし、打撃を加える簡易な装置を追加的に設置してもよい。

尚、投原管３の詰まりは、図３に示したような投原管３の内部の耐火物３３の損傷（損傷箇所３３Ａ）によっても発生する。投原管３の詰まり箇所がわからず、不必要に投原管を叩くことで投原管内の耐火物の損傷（損傷箇所３３Ａ）は進行するが、投原管３に温度計３４を設置して、本発明を実施して詰まり箇所を正確に知ることで、投原管３の外部からの不要な衝撃を減らして、結果として投原管３内の耐火物３３の損傷箇所３３Ａにおける損傷の進行を抑えて、投原管３の詰まりの発生を減少させることができる。

＜投原管詰まりの解消方法＞
又、本発明は、上述した通り、投原管３の所定位置に、衝撃付加装置３５を設置しておくことによって、独自の態様からなる「投原管詰まりの解消方法」として実施することができる。本願発明の一実施態様である「投原管詰まりの解消方法」においては、上述した本発明の「投原管詰まりの検知方法」によって検知された投原管の詰まりを、自動的に回避、若しくは、速やかに解消することができる。具体的には、上述の制御部が、温度計３４が感知する温度の低下を検知して、詰まりが発生したと判断した場合に、衝撃付加装置３５を作動させて投原管内の詰まりを解消させる動作を行うことによって、投原管の詰まりを、回避、若しくは、速やかに解消することができる。

「投原管詰まりの解消方法」においては、投原管３内に詰まりが発生した場合に、温度計３４が設けられる位置よりも投原管３の上流側に設置されている衝撃付加装置３５を作動させて詰まりを解消することができる。この場合、詰まりが発生したと判断した時点を起点として、衝撃付加装置３５を１回だけ作動させることにより、１回のみの衝撃を投原管に与えるようにしてもよいし、或いは、所定の間隔（例えば、１分間隔）で作動させることにより、複数回の衝撃を投原管３に与えるようにしてもよい。

＜フェロニッケルの製造への適用＞
フェロニッケルの製造に用いる主な原料はニッケル酸化鉱である。このニッケル酸化鉱は、先ず、鉱石に含まれる水分を低減し乾燥された鉱石である乾燥鉱石と称される状態とされる。この乾燥鉱石を、ロータリーキルン等を用いて焼成及び部分還元する。本明細書では、ロータリーキルンから排出される焼成及び部分還元処理を経たこの高温の材料を焼鉱と称する。

フェロニッケルの製造において、焼鉱６は電気炉１の上部に備え付けられたバッチャービン２に一時的に保管される。バッチャービン２に保管される焼鉱は、一般的に５００℃〜８００℃程度の温度である。そして、バッチャービン２に保管された焼鉱６は、投原管３を通って電気炉１に供給される。焼鉱６は炉内にて熔融・還元され、メタルとスラグに比重分離する。メタルと比較し、スラグは比重が小さいため、図１に示すようにメタル層４の上方にスラグ層５が形成される。

電気炉１に供給された焼鉱６は、スラグ上に投原管３の下部近傍位置を頂部として、積層形成される山状の積層物６１Ａを形成する。スラグ層５の上に形成された積層物６１Ａは、順次下部から熔融するため次第に縮小する。しかし、投原管３の下部からは積層物６１Ａの縮小に伴って絶えず焼鉱６が供給されるため、投原管３から投入された焼鉱６は炉内にて山状の積層物６１Ａの形状を維持することができる。

そして、電気炉１に保有されたメタル及びスラグは、それぞれ高さの異なるホールから断続的に出銑・出滓される。スラグは主に鉄鋼製錬の成分調整に用いられ、メタルは次工程にて硫黄分を取り除いたのちに鋳造し、主にステンレスの原料として用いられる。

ここで、焼鉱６の温度は、投原管内における温度で、一般的に５００℃〜８００℃程度である。バッチャービン２及び投原管３の内部はキャスタブル等の耐火物３３が設置されており、投原管３自体を保護すると共に、投原管３の外部への熱の放散を抑制している。しかし、図３に示すように、耐火物３３の一部が摩耗等により損傷した場合、損傷箇所３３Ａを起点として投原管内にて焼鉱が詰まることがある。又、投原管３の内壁を被覆している耐火物３３が健全な状態であったとしても、焼鉱６の性状によっては投原管３内部で詰まりが発生する場合がある。

上記の何れかの原因等により、投原管３が詰まった状態のまま長時間放置すると、山状の積層物６１Ａは、下部から絶えず熔融し次第に縮小する。そして縮小が一定以上に進行すると、図４に示すように、スラグ層５の表面（湯面）が、山状の積層物６１Ａの山裾の部分５Ａにおいて露出する状態となる。図４に示すように、通常は、焼鉱によって覆われている湯面が露出すると、スラグの輻射熱や、スラグとその上部の気体との間の熱交換によって、電気炉１の炉蓋温度及び排ガス温度が加速度的に上昇する。

上記の望ましくない温度上昇に対して、本発明の「投原管詰まりの検知方法」及び、本発明の「熔融設備」をフェロニッケルの製造方法、製造設備に適用することにより、投原管３の詰まりの発生と、その発生位置を、迅速且つ正確に検知して、フェロニッケル製造の生産性及び安全性を良好に維持することができる。

以下、試験操業による実施例を示して本発明をより具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に何ら限定されるものではない。

図７に示したような電極１１Ａ、１２Ａ、１３Ａを有する電気炉１Ａにおいて、電気炉１Ａの炉上に設置されたバッチャービン２Ａの下部から枝分かれした３本の投原管３Ａ、３Ｂ、３Ｃにおいて、下向き傾斜部分の傾斜が最も緩やかであり、炉の中心部に近い投原管３Ａに温度計（熱電対）を設置した。温度計の設置箇所は、下向き傾斜部分の下端近傍部とした。当初、この温度計で計測される温度は５００℃〜８００℃の間を推移していたが、２時間経過後、１時間以上の間、温度の低下が継続されること状態が確認された。この時点において、電気炉１Ａの炉内を確認したところ、温度計を設置した投原管３Ａの内部に焼鉱が詰まっていることが確認された。

この投原管に対して、上述のエルボー部において、外部から衝撃を与えたところ、詰まりが解消されて焼鉱の適切な供給が再開された。又、この時点の後、温度計の値は、速やかに元の５００℃〜８００℃の間を推移するように回復した。

その１時間後、再び温度の低下が継続されることが確認され、この時、炉内を確認することにより投原管が詰まっていることが確認されたが、炉蓋及び排ガスの温度上昇は確認されなかったため、外力は加えずに温度測定を継続した。その結果、２時間後に投原管に設置した温度が４００℃〜５００℃を推移するように温度の変動が確認され、その際に、炉蓋及び排ガス煙道の温度上昇もが確認されたため、この時点で投原管に上記同様に外力を加えて詰まりの解消を行った。この作業後、温度計の値は、速やかに元の５００℃〜８００℃の間を推移するように回復した。

続いて、以降の操業では、投原管のエルボー部に、衝撃付加装置としてエアーノッカー（セイシン製ＳＫ−６０ＬＰＳ）を設置して操業を継続した。この操業においては、温度計の１０分平均の移動平均値が継続して１時間低下した場合及び１０分間の平均値が５００℃を下回った場合に投原管が詰まった可能性があるものと判断することとし、当該判断がなされた場合に、上述した制御機構によって衝撃付加装置を自動的に作動させるようにしたところ、投原管の詰まりに起因する炉蓋温度及び排ガス温度の上昇以前に投原管の詰まりに対処することが可能となることが確認された。

１、１Ａ 電気炉（熔融炉）
１１、１２、１１Ａ、１２Ａ、１３Ａ 電極
２、２Ａ バッチャービン
３、３Ａ、３Ｂ、３Ｃ 投原管
３１ 下向き傾斜部分
３２ 金属シェル
３３ 耐火物
３４ 温度計
３５ 衝撃付加装置
４ メタル層
５ スラグ層
６ 焼鉱（原料）
６１ 積層物（焼鉱）
１０ 熔融設備

Claims (11)

1. 熔融炉の上方に原料を投入する投原管が設置されている金属製錬用の熔融設備における投原管詰まりの検知方法であって、
   前記投原管は、下向き傾斜部分を含んで構成されている円筒状の管であって、
   前記投原管の下向き傾斜部分の内部には、該下向き傾斜部分の内壁底面から離間した位置に、温度計が設置されていて、
   前記温度計で測定される投原管内の温度の変動に基づいて、投原管の詰まりを検知する、
   投原管詰まりの検知方法。
2. 前記温度計は、前記下向き傾斜部分の内部を流動する原料の単位時間当たりの流動量が所定の標準流動量である場合に前記原料からなる流動体に接触し、前記流動量が所定量以下となった場合には、前記流動体と接触しなくなる位置に設置されている、
   請求項１に記載の投原管詰まりの検知方法。
3. 前記温度計で測定される投原管内の温度が所定値よりも低下した場合に、投原管が詰まったものと判断する、
   請求項１又は２に記載の投原管詰まりの検知方法。
4. 前記温度計で測定される投原管内の温度の低下が所定時間以上継続した場合に、投原管が詰まったものと判断する、
   請求項１又は２に記載の投原管詰まりの検知方法。
5. 前記熔融炉が電気炉であって、前記金属製錬用の熔融設備は、フェロニッケルの製造設備の一部である、
   請求項１から４の何れかに記載の投原管詰まりの検知方法。
6. 請求項１から５の何れかに記載の投原管詰まりの検知方法によって検知された投原管の詰まりを解消する、投原管詰まりの解消方法であって、
   前記投原管の外部には、前記温度計が設けられる位置よりも上流側に、前記投原管に機械的衝撃を与える衝撃付加装置が設置されていて、
   前記投原管詰まりの検知方法によって前記投原管内の詰まり検知されたときに、前記衝撃付加装置を作動させて前記投原管内の詰まりを解消する、
   投原管詰まりの解消方法。
7. 熔融炉の上方に原料を投入する投原管が設置されている金属製錬用の熔融設備であって、
   前記投原管は、下向き傾斜部分を含んで構成されている円筒状の管であって、
   前記投原管の下向き傾斜部分の内部には、該下向き傾斜部分の内壁底面から離間した位置に、温度計が設置されている、熔融設備。
8. 前記温度計は、前記下向き傾斜部分の内部を流動する原料の単位時間当たりの流動量が所定の標準流動量である場合に前記原料からなる流動体に接触し、前記流動量が所定量以下となった場合には、前記流動体と接触しなくなる位置に設置されている、
   請求項７に記載の熔融設備。
9. 前記投原管の外部には、前記温度計が設置されている位置よりも上流側に、前記投原管に機械的衝撃を与える衝撃付加装置が設置されている、
   請求項７又は８に記載の熔融設備。
10. 前記熔融炉が電気炉であって、前記金属製錬用の熔融設備は、フェロニッケルの製造設備の一部である、
    請求項７から９の何れかに記載の熔融設備。
11. 請求項１０に記載の熔融設備を用いて原料の熔融を行う、フェロニッケルの製造方法。

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