JP4624391B2 - 乾燥精鉱の移送管配管構造における移送管の破損検知方法 - Google Patents

Description

本発明は、乾燥された精鉱を圧縮空気にて移送するために移送管を複数接続して構成される配管構造において、移送管が、乾燥精鉱による磨耗で破損した時の移送管の破損検知方法に関するものである。

従来、選鉱で得られた精鉱は、製錬主工程における熱エネルギーの節減、鉱石の炉への供給、運搬などの取り扱いを容易とすると共に、水分による反応性の低下を防止するために、熱を用いる乾燥が行われる。特に、自溶炉の場合には厳密な乾燥が行われる。

銅製錬所にて自溶炉に供給する銅精鉱を乾燥するための精鉱乾燥設備は、フラッシュドライヤとスチームドライヤとを備えている。図１に、精鉱乾燥設備の一部であるスチームドライヤ１０５を備えたスチームドライヤ側乾燥設備１００を示す。

図示するように、銅精鉱Ｓは、分配器１０１にてフラッシュドライヤ側乾燥設備１００Ａと、スチームドライヤ側乾燥設備１００とに分配される。フラッシュドライヤ側の精鉱乾燥設備１００Ａの詳細は省略する。

スチームドライヤ側乾燥設備１００に分配された精鉱Ｓは、スチームドライヤ給鉱コンベア１０２で重量を量りながら搬上される。スチームドライヤ給鉱コンベア１０２からの精鉱は、振動スクリーン１０３で粗い精鉱を系外に取り出す。

振動スクリーン１０３にて選定された所定大きさの精鉱Ｓが、振動フィーダ１０４にてスチームドライヤ１０５に装入される。

スチームドライヤ１０５では、自溶炉の廃熱ボイラにて発生した蒸気を利用して精鉱Ｓを乾燥させる。乾燥した精鉱Ｓは、ロータリバルブ１０６を操作することによりスチームドライヤ１０５から排出される。一方、精鉱Ｓを乾燥させたときに発生する水蒸気は、バグフィルタ１０７で除塵して、排気ファン１０７ａ、煙突１０７ｂを介して大気中へと放出される。

バグフィルタ１０７が集塵した精鉱Ｓは、スクリューコンベア１０８により搬送され、バグフィルタ１０７から排出される。

スチームドライヤ１０５及びバグフィルタ１０７から排出された精鉱Ｓは、エプロベータ１０９で空輸（空気輸送）設備のサービスホッパ１１０に送られる。次いで、精鉱Ｓは、サービスホッパ１１０からリフトタンク１１１へと送られる。

精鉱Ｓが装入されたリフトタンク１１１は、その後密閉してコンプレッサ１１２から圧縮空気を供給し、リフトタンク１１１内を加圧する。なお、コンプレッサ１１２にて圧縮された空気は、ドライヤ１１３、スーパーラインフィルタ１１４を経て、レーシーバタンク１１５に貯留された後、リフトタンク１１１に供給され、リフトタンク１１１内を加圧する。

その後、リフトタンク１１１に設けた空輸バルブ１１６を開けることで精鉱Ｓを圧縮空気と共に移送管１１７にて既設の乾燥鉱ホッパ２００へと空輸（空気輸送）する。移送管１１７にて空輸された精鉱Ｓは、乾燥鉱ホッパ２００の前に設置されたダストチャンバ１１８とバグフィルタ１１９で捕集され、集塵した後、乾燥鉱ホッパ２００に送られる。

上述のようにして、スチームドライヤ１０５にて乾燥され、乾燥鉱ホッパ２００に集められた精鉱Ｓは、精鉱装入設備であるＬＩフィーダを介して自溶炉２０１へと送給される。

従来、移送管１１７には、直管と曲げ管があり、通常、鋼管が使用されている。また、必要に応じて、曲げ管には耐摩耗性のセラミックホースが使用されている。

上述のように、乾燥された銅精鉱Ｓは、圧縮空気にて移送管１１７内を移送しているが、乾燥した銅精鉱Ｓが移送管１１７内を摩耗させ、噴発し、大気に飛散することがある。このようなことが起こると、操業面、環境面で問題である。

そこで、本発明者らは、移送管１１７の構造を改良すると共に、万一移送管１１７が破損したときの警報手段について開発を行った。

例えば、特許文献１には、石油等の流体を輸送するためのパイプラインとして使用される二重管における二重管破損検知方法が記載されている。

この二重管破損検知方法は、内筒と外筒によって形成される環状空間を複数に区分し、区分された環状空間に液体（水）が充填される。内筒破損時には、内筒内の加圧輸送流体が環状空間内に流入し、環状空間の圧力を増大し、環状空間内の水を加圧し、液面監視ドラム内の液面を上昇させ、警報装置を作動させる。外筒破損時には、環状空間内の水が外部に流出し、液面監視ドラム内の水が環状空間内に流入し、液面監視ドラム内の液面を降下させ、警報装置を作動させる。

上記特許文献１に記載の二重管破損検知方法では、使用される二重管自体は、通常の二重管構造の鋼管などにて作製されるパイプラインである。

このような二重管は、上述のように、本発明が対象とする、石油等の流体ではない、粒状或いは粉体状の高熱の乾燥された精鉱を圧縮空気にて移送する移送管１１７としては使用することができない。また、二重管を構成する内筒と外筒によって形成される環状空間に水等の流体を充填する二重管破損検知方法は、高熱の乾燥された精鉱を圧縮空気にて移送する精鉱乾燥設備１００における移送管１１７の警報手段としては、万が一内筒が破損したときに、水等の液体が乾燥された精鉱に混入され、乾燥精鉱が水分を吸着し、後段の設備に居付き等の悪影響を及ぼすことから使用することはできない。

そこで、本発明の目的は、圧縮空気にて移送される精鉱による摩耗を抑制し、耐久性を向上させることのできる二重管構造の乾燥精鉱の移送管を複数接続して構成される配管構造において、乾燥精鉱により移送管内管が万一破損した場合にも、外管の破損を防止し、精鉱の外部環境への噴発、飛散を防止することのできる乾燥精鉱の移送管破損時の移送管の破損検知方法を提供することである。

上記目的は本発明に係る乾燥精鉱の移送管配管構造における移送管破損時の移送管破損検知方法にて達成される。

本発明によると、自溶炉に供給するための粒状或いは粉体状の９５℃〜１００℃の乾燥された銅精鉱とされる乾燥精鉱を、リフトタンクからダストチャンバーへと圧縮空気により流速４〜２２ｍ／ｓｅｃにて移送する直管及び曲り管とされる移送管を複数接続して必要な長さとされる前記乾燥精鉱を移送するための配管構造における前記移送管の破損を検知する移送管の破損検知方法であって、
前記各移送管は、乾燥精鉱が圧縮空気により移送される内管と、前記内管の外周囲に配置された外管と、前記内管及び前記外管の両端部に配置され、前記内管及び前記外管とを一体に固着し、前記内管と前記外管との間に密封された環状空間を形成する継手フランジと、を備えた二重管構造とされ、
前記内管は、前記外管の内側に位置し、前記環状空間を形成する金属製の管と、前記金属製管の最内層を形成するセラミックスリーブと、前記金属製管と前記セラミックスリーブとの間に設けられた耐熱性の充填剤と、にて形成され、
前記外管には、前記環状空間内の圧力を検知するための圧力検知手段が接続され、
前記圧力検知手段は、前記移送管の前記環状空間の圧力を常時、或いは、定期的に、或いは、随時に、計測し、その信号を制御手段に送信し、
前記制御手段は、圧力が第一の所定圧力値に達したときに警報を発し、圧力が第二の所定圧力値に達したとき、乾燥精鉱の移送を停止することを特徴とする移送管の破損検知方法が提供される。

本発明にて、一実施態様によると、圧縮空気は０．４ＭＰａであり、前記圧力検知手段が検知する前記環状空間内の前記第一の所定圧力値は９．０ｋＰａであり、前記第二の所定圧力値は９．５ｋＰａである。

本発明によれば、移送管内面にセラミックを施し、耐摩耗性を向上させ、乾燥精鉱による磨耗で配管が奮発することを未然に防ぐことができる。また、例え、内管において奮発が生じたとしても、精鉱の外部への飛散を防止することができる。

以下、本発明に係る乾燥精鉱の移送管配管構造における乾燥精鉱移送管破損時の移送管の破損検知方法を図面に則して更に詳しく説明する。

実施例１
図２及び図３に、本発明に係る乾燥精鉱の移送管１の一実施例を示す。本発明の移送管１は、図１を参照して先に説明したスチームドライヤ側精鉱乾燥設備１００における移送管１１７として使用することができる。

従って、本実施例によると、スチームドライヤ側精鉱乾燥設備１００においては、スチームドライヤ１０５にて乾燥された精鉱Ｓは、リフトタンク１１１からダストチャンバ１１８へと圧縮空気（０．４ＭＰａ）により移送管１内を流速４〜２２ｍ／ｓｅｃにて移送される。精鉱Ｓを含む流体は、例えば、９５℃〜１００℃といった高温とされる。

また、精鉱Ｓは、本実施例では銅精鉱とされ、概略粒径（平均粒子径）が４２μｍとされる。

本実施例にて、移送管１は、乾燥精鉱を加圧下に移送する内管２と、内管２の外周囲を囲包して配置された外管３とを有する二重管構造とされる。内管２と外管３との間には、空気層とされる環状空間４が形成される。

内管２は、内管２での直径方向最外層を形成する鋼管、ステンレス鋼管、などの金属製管２ａと、直径方向最内層を形成するセラミックスリーブ２ｃと、金属製管２ａとセラミックスリーブ２ｃとの間に充填される充填材２ｂとを有する。充填剤２ｂは、例えばモルタルセメントなどが好適に使用される。セラミックスリーブ２ｃとしては、例えば、アルミナ（ＡＬ₂Ｏ₃９２％）などが使用される。最内層のセラミックスリーブ２ｃは、乾燥精鉱による磨耗を防止するためのものである。また、充填剤２ｂは、セラミックスリーブ２ｃを金属製管２ａに接合すると共に、断熱部材としても機能する。

外管３は、内管２の最外層金属製管２ａと同様に、鋼管、ステンレス鋼管、などの金属製管とすることができる。

通常、内管２の最外層金属製管２ａ、及び、外管３は、それぞれ、肉厚（ｔａ、Ｔ）が５．０、５．３ｍｍとされ、内管２の最外層金属製管２ａの外径ｄは、１６５．２ｍｍ、外管３の内径Ｄは、１８０．２ｍｍとされる。また、内管２の最外層金属製管２ａと外管３との間には、距離Ｈが７．４５ｍｍとされる環状空間４が形成される。

セラミックスリーブ２ｃの層厚（ｔｃ）は、１０ｍｍとされる。セラミックスリーブ２ｃの層厚（ｔｃ）が、２ｍｍより薄いと、割れる可能性が高いので使用できない。 本実施例では、内管２と外管３の両端部には、外周部に接続ボルト穴６が形成された環状の継手フランジ５が配置され、内管２と外管３の両端部が溶接などにて一体に固着される。また、図４に示すように、この継手フランジ５を利用して、複数の移送管１（１ａ、１ｂ、１ｃ）を接続して必要な長さの配管構造とすることができる。通常、一つの移送管１の長さ（Ｌ）は、移送管１の直径にもよるが、外管３の直径（Ｄ＋２Ｔ）が、１９ｃｍとされる場合には、５０〜５５０ｃｍとされる。

更に説明すると、内管２の両端には、図２、図４に示すように、継手フランジ５が配置される。本実施例では、内管２の両端は同様の形状とされるので、図２には一端のみが図示されている。

内管２の両端部の外周面が、即ち、最外層金属製管２ａの外周面２Ａが、継手フランジ５の内径部５ａに嵌合し、内管外周面２Ａが継手フランジ５ａに溶接されて一体に固定される。

一方、外管３は、両端部の端面３Ａが継手フランジ５の側面５ｂに突き当てられ、継手フランジ５に溶接されて一体に固定される。これにより、内管２と外管３との間には、所定の間隔Ｈの、しかも、密封された空間である、中空の環状部、即ち、環状空間４が形成される。

また、外管３には、圧力検知取付ノズル７を設置し、圧力検知手段としての圧力検知器１０を取り付ける。圧力検知器１０は、密封された環状空間４内の圧力を常時、或いは、定期的に、或いは、随時に、検知することができ、検知圧力信号を制御手段であるコントローラ２０に送信する。この点については、後で更に詳しく説明する。

本発明の移送管１は、図２、図４に示すような直管とすることもできるが、図５に示すように、曲り管とすることもできる。本例の曲り管も、図２に示す直管と同じ構成とされるので、同じ機能をなす部材には、同じ参照番号を付し、説明は省略する。本発明の特徴とする耐摩耗性は、特に、このような曲り管において十分に生かされる。

本発明者らの実験研究の結果によれば、上記構造とされる移送管１によれば、圧縮空気により移送される乾燥精鉱による移送管内面の磨耗が著しく低減され、従来に比して大幅な耐磨耗性（即ち、耐久性）を得ることができた。

本発明によると、上述したように、移送管１には、圧力検知取付ノズル７に圧力検知器１０が取り付けられる。環状空間４は単なる空気層とされる。

もし、移送管１の内管２が破損した場合には、環状空間４内の圧力が上昇し、圧力検知器１０にて圧力値が検知される。圧力検知器１０からの信号は、コントローラ２０に送信される。コントローラ２０は、本実施例では、圧力検知器１０が環状空間４内の圧力が上昇することを検知し、第一の所定圧力値に達した場合には、警報を発する。更に、圧力検知器１０が環状空間４内の圧力が第二の所定圧力値にまで上昇したことを検知した場合には、コントローラ２０は、圧力検知器１０からの信号に対応して、精鉱の移送を自動的に停止する。

本実施例では、圧縮空気は０．４ＭＰａであり、内管２が破損した場合には、環状空間４内の圧力は、９．０ｋＰａを当然超える。よって、コントローラ２０は、環状空間４内の第一の所定圧力値が９．０ｋＰａとなったとき警報を発し、第二の所定圧力値が９．５ｋＰａとなったとき、精鉱の移送を自動的に停止する構成とした。

上記構成により、乾燥精鉱による磨耗で配管が奮発することを未然に防ぐことができる。また、例え、内管において磨耗により穴あきが発生し奮発が生じた場合には、警報を発し、作業者に注意を喚起し、更に、それ以上の所定圧力値となった場合には、精鉱の移送を自動停止させる。これにより、外管までもが摩耗で破損し、精鉱が外部へと飛散し、環境を汚染することを未然に防止することができる。

銅製錬所における精鉱乾燥設備の一部を示す概略構成図である。 本発明に係る移送管の構成を示す縦断面図である。 本発明に係る移送管の構成を示す横断面図である。 複数の移送管を接続した配管構造の一実施態様を示す図である。 曲り管とされる本発明に係る移送管の構成を示す横断面図である。

符号の説明

１ 移送管
２ 内管
２ａ 金属製管
２ｂ モルタルセメント（充填剤）
２ｃ セラミックスリーブ
３ 外管
４ 環状空間
５ 継手フランジ

Claims (2)

1. 自溶炉に供給するための粒状或いは粉体状の９５℃〜１００℃の乾燥された銅精鉱とされる乾燥精鉱を、リフトタンクからダストチャンバーへと圧縮空気により流速４〜２２ｍ／ｓｅｃにて移送する直管及び曲り管とされる移送管を複数接続して必要な長さとされる前記乾燥精鉱を移送するための配管構造における前記移送管の破損を検知する移送管の破損検知方法であって、
   前記各移送管は、乾燥精鉱が圧縮空気により移送される内管と、前記内管の外周囲に配置された外管と、前記内管及び前記外管の両端部に配置され、前記内管及び前記外管とを一体に固着し、前記内管と前記外管との間に密封された環状空間を形成する継手フランジと、を備えた二重管構造とされ、
   前記内管は、前記外管の内側に位置し、前記環状空間を形成する金属製の管と、前記金属製管の最内層を形成するセラミックスリーブと、前記金属製管と前記セラミックスリーブとの間に設けられた耐熱性の充填剤と、にて形成され、
   前記外管には、前記環状空間内の圧力を検知するための圧力検知手段が接続され、
   前記圧力検知手段は、前記移送管の前記環状空間の圧力を常時、或いは、定期的に、或いは、随時に、計測し、その信号を制御手段に送信し、
   前記制御手段は、圧力が第一の所定圧力値に達したときに警報を発し、圧力が第二の所定圧力値に達したとき、乾燥精鉱の移送を停止することを特徴とする移送管の破損検知方法。
2. 圧縮空気は０．４ＭＰａであり、前記圧力検知手段が検知する前記環状空間内の前記第一の所定圧力値は９．０ｋＰａであり、前記第二の所定圧力値は９．５ｋＰａであることを特徴とする請求項１に記載の移送管の破損検知方法。

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