JP5787897B2 - 浮遊溶解炉または浮遊転炉の精鉱バーナーの粉末状固形物の供給を均等にする供給装置 - Google Patents

Description

発明の背景

本発明は、本願特許請求項１の前段に係る、粉末状固形物を浮遊溶解炉または浮遊転炉の精鉱バーナーに供給する装置に関するものである。

本発明は、例えばフラッシュ・スメルティング炉などの浮遊溶解炉の精鉱バーナーの粉末状固形物の供給機器に関するものであり、本供給機器を使用して、浮遊溶解炉または浮遊転炉の反応シャフトに供給される粉末状固形物の供給材を、すぐに精鉱バーナーに均等に散布できる。

例えば精鉱、スラグ生成剤、煙塵などの粉末状固形物の浮遊溶解炉または浮遊転炉への供給は、浮遊溶解炉または浮遊転炉の反応シャフトの上に配設された精鉱バーナーを介して行われる。本明細書で後述するように、精鉱という用語は、もっぱら、浮遊溶解炉または浮遊転炉の精鉱バーナーを介して供給されるすべての粉末状固形物のことを指している。精鉱バーナーを適切に稼動させるために極めて重要なのは、精鉱およびプロセス・ガスを精鉱バーナーから反応空間に、すなわち浮遊溶解炉または浮遊転炉の反応シャフトの上部に放出する際、精鉱およびプロセス・ガスを均等に混ぜ合わせることである。さもなければ、目安とされるプロセス・ガスと精鉱の比率よりも精鉱のほうが多く、十分に精鉱が反応しない領域ができる一方で、精鉱が目安とされるプロセス・ガス／精鉱比よりも少ないために精鉱が過度に反応してしまう領域ができる。例えば、混合が不十分だと、スラグの質が悪くなる。

精鉱の散布が不十分だと、反応シャフトの温度プロファイルにも目立った影響が及ぶ。すなわち、浮遊溶解炉内で高温の領域が発生し、精鉱によって形成される反応シャフトを保護する自生ライニングがより大きな熱応力にさらされてしまい、最悪の場合、反応シャフトの壁が破壊されることがある。また、精鉱の散布が不十分なために精鉱バーナーが正常に機能しないと、ダストの形成が著しいとの指摘もなされている。

特許明細書WO 00/73519号では、浮遊溶解炉または浮遊転炉の精鉱バーナーへの粉末状固形物の供給を均等にする機器を開示している。

発明の簡単な説明

本発明は、粉末状固形物の均等供給をさらに向上させることを目的とする。

本発明の目的は、独立請求項１の、粉末状固形物を浮遊溶解炉または浮遊転炉の精鉱バーナーに供給する装置によって達成される。

本発明に係る装置の好適な実施形態を、従属請求項に記載する。

本発明は次のことを基本とする。すなわち、粉末状固形物の放出パイプ内の精鉱供給材を第１隔壁および２つの第２隔壁を用いて４分割するため、粉末状固形物の放出パイプにおいて精鉱用に４つの放出パイプ部分が形成され、放出パイプ部分は、必須ではないが好ましくは精鉱バーナーの粉末状固形物の供給手段の環状精鉱放出導管の中まで延伸している。好適な実施形態において、粉末状固形物放出パイプの第１隔壁がまず精鉱供給材を二分し、次に、粉末状固形物放出パイプの第２隔壁が２つの部分に分かれることで、第１隔壁と第２隔壁が供給材を４つに分割するよう構成されている。

好適な実施形態では、粉末状固形物放出パイプの第１隔壁および第２隔壁は、精鉱バーナーの環状精鉱放出導管内に延伸して、環状精鉱放出導管の中央に設けられた精鉱散布装置まで達している。

好適な実施形態では、精鉱バーナーの環状精鉱放出導管は複数のブレードを備えていて、ブレードは環状精鉱放出導管の少なくとも一部分を分割してセクタを形成する。本好適な実施形態では、粉末状固形物放出パイプの第１隔壁は、粉末状固形物供給手段の環状精鉱放出導管の内側に延伸して、環状精鉱放出導管を分割してセクタを形成するブレードまで達しているため、ブレードと第１隔壁とによって一体構造が構成される。本好適な実施形態では、粉末状固形物放出パイプの第２隔壁はそれぞれ、粉末状固形物供給手段の環状精鉱放出導管の内側に延伸して、環状精鉱放出導管を分割してセクタを形成するブレードまで達しているため、ブレードと第２隔壁とによって一体構造が構成される。

以下に、本発明の好適な実施形態のいくつかについて、添付の図面を参照して詳細に述べる。
浮遊溶解炉または浮遊転炉およびその供給機器の基本図を示す。 浮遊溶解炉または浮遊転炉の精鉱バーナーの供給装置の第１の好適な実施形態の垂直断面図である。 および 精鉱バーナーの粉末状固形物供給手段の粉末状固形物放出パイプおよび環状精鉱放出導管の構造配列を示す垂直断面図および横断面図である。 浮遊溶解炉の精鉱バーナーの供給装置の第２の好適な実施形態の垂直断面図である。 および 精鉱バーナーの粉末状固形物供給手段の2本の粉末状固形物放出パイプおよび環状精鉱放出導管の構造配列を示す垂直断面図および横断面図である。 図７に係る精鉱バーナーの粉末状固形物供給手段の2本の粉末状固形物放出パイプおよび環状精鉱放出導管の構造配列の別の実施例を示す。 および 精鉱バーナーの粉末状固形物供給手段の粉末状固形物放出パイプおよび環状精鉱放出導管の構造配列を示す横断面図および鉛直断面図である。

発明の詳細な説明

図１は浮遊溶解炉または浮遊転炉1の一例を示し、この炉に、精鉱バーナー2を介して、精鉱、スラグ生成剤、および／または煙塵などの粉末状固形物(図示せず)を供給する。

図１において、粉末状固形物は、第１粉末状固形物放出パイプ8によって、精鉱バーナーの粉末状固形物供給手段3の環状の精鉱放出導管4の上部に移され、前述の環状精鉱放出導管4から浮遊溶解炉または浮遊転炉1の反応シャフト5の上部に連続的な流れとして流下する。図１では、反応ガス(図示せず)が、反応ガス供給手段6を通じて環状ガス放出導管9の周りから反応シャフト5の上部へと、反応シャフト5方向に運ばれる。

図２は粉末状固形物を精鉱バーナー2に散布する装置を詳細に示すものであり、粉末状固形物も反応ガスも一方向から供給される。粉末状固形物は、第１粉末状固形物放出パイプ8、好ましくは空気コンベヤによって、粉末状固形物供給手段3の環状精鉱放出導管4に運ばれる。環状精鉱放出導管4の中央には精鉱散布装置7が配設され、その下部には複数の穴(参照符号なし)が設けられていて、この穴から、横向きに供給された散布ガス(図示せず)が精鉱の流れを外側に行き渡らせる。精鉱バーナー2に含まれる反応ガス供給手段6は環状ガス放出導管9に接続され、環状ガス放出導管は環状精鉱放出導管4を取り囲んで反応ガスを反応シャフト5の上部に放出する。このように、精鉱バーナー2はその全体として、反応ガス供給手段6、粉末状固形物供給手段3、およびこれらの手段の中心に精鉱散布装置7を備えている。

図５は粉末状固形物を精鉱バーナー2に散布する別種の装置を示していて、本図では図２の例示から離れて、粉末状固形物も反応ガスも２方向から、２つの反応ガス供給手段6、ならびに第１粉末状固形物放出パイプ8および第２粉末状固形物放出パイプ19によって供給される。

本発明は第１に、粉末状固形物を浮遊溶解炉または浮遊転炉1の精鉱バーナー2に供給する装置を対象とし、精鉱バーナーは例えば図１、図２、または図５における方式で使用可能である。

本装置は、第１粉末状固形物放出パイプ8を含む。

あるいは、本装置は、第１粉末状固形物放出パイプ8および第２粉末状固形物放出パイプ19の２つを有していてもよい。

精鉱バーナーは、反応ガス供給手段6、粉末状固形物供給手段3、および精鉱散布装置7を含む。

第１粉末状固形物放出パイプ8と、もし有れば第２粉末状固形物放出パイプ19とには粉末状固形物供給材を分割する第１隔壁10が設けられていて、この隔壁によって第１粉末状固形物放出パイプ8、そしてもし有れば、第２粉末状固形物放出パイプ19が２つの実質的に同じである放出パイプ部分11に分割される。

精鉱バーナー2の粉末状固形物供給手段3は、精鉱バーナー2の精鉱散布装置7を取り囲む環状の精鉱放出導管4を備えている。

第１粉末状固形物放出パイプ8および設けられていれば第２粉末状固形物放出パイプ19の第１隔壁10は、必須ではないが好ましくは、図４および図７に示すように、粉末状固形物供給手段3の環状精鉱放出導管4の内側に延びている。

第１粉末状固形物放出パイプ8および、有れば第２粉末状固形物放出パイプ19の各放出パイプ部分11は、第２隔壁13によって、少なくとも一部分が２つの放出パイプ部分15に分けられているため、４つの放出パイプ部分12が第１粉末状固形物放出パイプ8および、有れば第２粉末状固形物放出パイプ19に形成される。

第１粉末状固形物放出パイプ8および、有れば第２粉末状固形物放出パイプ19の第２隔壁13は、必須ではないが好ましくは、図４および図７に示すように、粉末状固形物供給手段3の環状精鉱放出導管4の内側まで延びている。

図４および図７において、第１隔壁10は、粉末状固形物供給手段3の環状精鉱放出導管4内の精鉱散布装置7まで延びているか、または精鉱散布装置7の近傍あるいは精鉱散布装置7にほとんど接するあたりまで延びている。

図４および図７において、第２隔壁13は、粉末状固形物供給手段3の環状精鉱放出導管4内の精鉱散布装置7まで延びているか、または精鉱散布装置7の近傍あるいは精鉱散布装置7にほとんど接するあたりまで延びている。

図４、図７、および図８において、粉末状固形物供給手段3の環状精鉱放出導管4にはブレード14が設けられていて、ブレードは粉末状固形物供給材を分割し、また環状精鉱放出導管4を少なくとも部分的に分割して複数のセクタ15を形成する。図４では、第１粉末状固形物放出パイプ8の各放出パイプ部分12は、環状精鉱放出導管4の各セクタ18で終端している。図７および図８では、第１粉末状固形物放出パイプ8の各放出パイプ部分12および、有れば第２粉末状固形物放出パイプ19の各放出パイプ部分12は、環状精鉱放出導管4の各セクタ15で終端している。

第１粉末状固形物放出パイプ8の第１隔壁10、および第２粉末状固形物放出パイプ19が有る場合その第１隔壁10が、必須ではないが好ましくは、粉末状固形物供給手段3の環状精鉱放出導管4内の、環状精鉱放出導管4を複数のセクタ15に分割するブレード14まで延びているため、ブレード14および第１隔壁10は一体構造を成している。

第１粉末状固形物放出パイプ8の第２隔壁13、および第２粉末状固形物放出パイプ19が有る場合その第２隔壁13はそれぞれ、必須ではないが好ましくは、粉末状固形物供給手段3の環状精鉱放出導管4内の、環状精鉱放出導管4を複数のセクタ15に分割するブレード14まで延びているため、ブレード14および少なくとも１つの第２隔壁13は一体構造を成している。

図４では、第１粉末状固形物放出パイプ8の第１隔壁10は第１粉末状固形物放出パイプ8の全長にわたって伸びていて、第１粉末状固形物放出パイプ8の第２隔壁13は第１粉末状固形物放出パイプ8の一部にだけ伸びている、つまり、第１粉末状固形物放出パイプ8の全長にはわたっていない。

図７および図８では、第１粉末状固形物放出パイプ8の第１隔壁10は第１粉末状固形物放出パイプ8の全長にわたって伸びていて、第２粉末状固形物放出パイプ17の第１隔壁10は第２粉末状固形物放出パイプ19の全長にわたって伸びているが、第１粉末状固形物放出パイプ8および第２粉末状固形物放出パイプ17の第２隔壁13はそれぞれ第１粉末状固形物放出パイプ8および第２粉末状固形物放出パイプ19の一部にだけしか伸びていない。つまり、第１粉末状固形物放出パイプ8あるいは第２粉末状固形物放出パイプ17の全長にはわたっていない。例えば、図４の装置では、第１粉末状固形物放出パイプ8の第１隔壁13はまず粉末状固形物供給材を二分するためのものであり、次に第１粉末状固形物放出パイプ8の第２隔壁13が二分するため、第１隔壁10および第２隔壁13は粉末状固形物供給材を４分割する。

少なくとも１つの放出パイプ部分12に、放出パイプ部分12の温度に基づいて放出パイプ部分12の詰まりを検知する温度センサ16を設けることもできる。温度センサ16による詰まりの検知は、例えば、放出パイプ部分12内の精鉱の温度が低下するために詰まっているパイプ部分12の温度も下がるという事実に基づくものでよい。

少なくとも１つの放出パイプ部分12に、別のガス供給手段(図示せず)を設けることもできる。例えば、別のガス供給手段を使用して、加圧空気などの加圧ガスを放出パイプ部分12に供給して、例えば観測された詰まりを除去したり、空気を放出パイプ部分12に供給して空気および粉末状固形物の浮遊を起こしたりすることが可能である。

少なくとも１つの放出パイプ部分12は、必須ではないが好ましくは、実質的に垂直な衝突板17を粉末状固形物供給手段3の環状精鉱放出導管4の隣に備えていて、実質的に垂直な衝突板17に粉末状固形物が衝突して、粉末状固形物の速度が減速するよう構成されている。本装置は、必須ではないが好ましくは、少なくとも１つの垂直衝突板17を含み、衝突板は少なくともその一部が、環状精鉱放出導管4を分割してセクタ15を形成するブレード14で構成される。本装置は、必須ではないが好ましくは、少なくとも１つの垂直衝突板17を含み、衝突板17の下部端18のように設計されていて、これにより粉末状固形物が環状精鉱放出導管4中に均等に散布される。

本装置は少なくとも１つの放出パイプ部分12を含んでいてもよく、放出パイプ部分は垂直衝突板17を備え、衝突板は、粉末状固形物の速度を減衰させる、放出パイプ部分12に対して垂直な上部板部分20を有し、かつ、粉末状固形物を環状精鉱放出導管4中に均等に散布する下部板部分21を有し、下部板部分21は、上部板部分20に対する垂線方向に曲げられ、これにより環状精鉱放出導管4内に配設された精鉱散布装置7のパイプ22と接する平面に平行な平面内に位置する。

本装置は少なくとも１つの放出パイプ部分12を含んでいてもよく、放出パイプ部分は垂直衝突板17を備え、衝突板は、放出パイプ部分12に対して垂直な上部板部分20を有し、かつ、上部板部分20に対する垂線方向に曲げられた下部板部分21を有し、これにより、下部板部分21は、環状精鉱放出導管4内に配設された精鉱散布装置7のパイプ22に接する。図９では、中央の２つのパイプ部分12に、同様の垂直衝突板17が設けられている。

本装置は少なくとも１つの放出パイプ部分12を含んでいてもよく、放出パイプ部分12は垂直衝突板17を備え、衝突板は、放出パイプ部分12に対して垂直な上部板部分20を有し、かつ、上部板部分20に対する垂線方向に曲げられ湾曲する下部板部分23を有し、下部板部分21は環状精鉱放出導管4を囲繞するパイプ23と同心である。図９では、一番外側の２つのパイプ部分12に、同様の垂直衝突板17が設けられている。

図５ないし図８は、第１粉末状固形物放出パイプ8の他に、粉末状固形物を精鉱バーナー2の粉末状固形物供給手段3に供給する第２粉末状固形物放出パイプ19を含んでいる装置を示す。図７および図８に示すように、第２粉末状固形物放出パイプ19も、当該第２粉末状固形物放出パイプを実質的に同じである２つの放出パイプ部分11に分割する第１隔壁10を備えている。第２粉末状固形物放出パイプ19の第１隔壁10も同様に、粉末状固形物供給手段3の環状精鉱放出導管4の内側に延伸可能であり、第２粉末状固形物放出パイプ19の各放出パイプ部分11は、第２隔壁13によって少なくともその一部が分割されて、２つの放出パイプ部分12が形成され、第２隔壁13は粉末状固形物供給手段3の環状精鉱放出導管4の内側に延伸可能である。

図５および図６は、第１粉末状固形物放出パイプ8および第２粉末状固形物放出パイプ19が、実質的に同じ高さで精鉱バーナー2の粉末状固形物供給手段3に連結されている装置を示している。しかしながら、第１粉末状固形物放出パイプ8および第２粉末状固形物放出パイプ19を、高さを異ならせて精鉱バーナー2の粉末状固形物供給手段3に連結することも可能である。

図７は、第１粉末状固形物放出パイプ8および第２粉末状固形物放出パイプ19が粉末状固形物供給手段3に同じ直径で連結されている装置を示す。

図８は、第１粉末状固形物放出パイプ8が第２粉末状固形物放出パイプ19に対してある角度を有している装置を示す。

技術の向上にともなって、本発明の基本的な発想をさまざまな方法で実現できることは、当業者には明白なことである。したがって、本発明ならびにその実施形態は上述の例に限定されるものでなく、本願特許請求の範囲内において変更してもよい。

Claims (23)

1. 精鉱バーナーが反応ガス供給手段、粉末状固形物供給手段、および精鉱散布装置を含み、
   粉末状固形物を前記精鉱バーナーの粉末状固形物供給手段に供給する第１粉末状固形物放出パイプを含み、
   該第１粉末状固形物放出パイプは固形物を分割する第１隔壁を備えていて、該隔壁は第１粉末状固形物放出パイプを分割して２つの実質的に同じである放出パイプ部分を形成し、
   前記精鉱バーナーの粉末状固形物供給手段は、該精鉱バーナーの精鉱散布装置を取り囲む環状精鉱放出導管を含み、粉末状固形物を浮遊溶解炉または浮遊転炉の精鉱バーナーに供給する装置において、
   前記第１粉末状固形物放出パイプの各放出パイプ部分は第２隔壁によって少なくともその一部が分割されて、２つの放出パイプ部分を形成し、
   少なくとも１つの放出パイプ部分は、実質的に垂直な衝突板を前記粉末状固形物供給手段の前記環状精鉱放出導管の隣に備えていて、粉末状固形物が該実質的に垂直な衝突板に衝突して、該実質的に垂直な衝突板が粉末状固形物の速度を減衰させるよう構成され、
   該装置は、垂直衝突板を備えた少なくとも１つの放出パイプ部分を含み、
   前記垂直衝突板は、粉末状固形物の速度を低減させる上部板部分を有し、該上部板部分は前記放出パイプ部分に対して垂直であり、
   垂直衝突板は、粉末状固形物を前記環状精鉱放出導管中に均等に散布する下部板部分を有し、該下部板部分は上部板部分に対する垂線方向に曲げられ、これにより下部板部分は環状精鉱放出導管内に配設された前記精鉱散布装置のパイプと接する平面に平行な平面内に位置することを特徴とする供給装置。
2. 請求項１に記載の供給装置において、前記第１隔壁は、前記粉末状固形物供給手段の環状精鉱放出導管内に延伸していることを特徴とする供給装置。
3. 請求項２に記載の供給装置において、前記第１隔壁は、前記粉末状固形物供給手段の環状精鉱放出導管内を前記精鉱散布装置まで延伸していることを特徴とする供給装置。
4. 請求項１ないし３のいずれかに記載の供給装置において、前記第２隔壁は、前記粉末状固形物供給手段の環状精鉱放出導管の内側に延伸していることを特徴とする供給装置。
5. 請求項４に記載の供給装置において、前記第２隔壁は、前記粉末状固形物供給手段の環状精鉱放出導管内を前記精鉱散布装置まで延伸していることを特徴とする供給装置。
6. 請求項１ないし５のいずれかに記載の供給装置において、前記粉末状固形物供給手段の環状精鉱放出導管はブレードを備えていて、該ブレードは固形物を分割し、かつ、環状精鉱放出導管を少なくとも部分的に分割してセクタを形成することを特徴とする供給装置。
7. 請求項６に記載の供給装置において、前記第１隔壁は、前記粉末状固形物供給手段の環状精鉱放出導管の内側を前記ブレードまで延伸し、該ブレードは該環状精鉱放出導管をセクタに分割し、これにより該ブレードと該第１隔壁とで一体構造を構成することを特徴とする供給装置。
8. 請求項６または７に記載の供給装置において、各第２隔壁は、前記粉末状固形物供給手段の環状精鉱放出導管の内側を前記ブレードまで延伸し、該ブレードは該環状精鉱放出導管をセクタに分割し、これにより該ブレードと各第２隔壁がそれぞれ一体構造を構成することを特徴とする供給装置。
   
9. 請求項６ないし８のいずれかに記載の供給装置において、各放出パイプ部分は、前記環状精鉱放出導管の各セクタで終端していることを特徴とする供給装置。
10. 請求項１ないし９のいずれかに記載の供給装置において、前記第２隔壁は、前記第１粉末状固形物放出パイプの一部分にわたって伸びていることを特徴とする供給装置。
11. 請求項１に記載の供給装置において、該装置は少なくとも１つの垂直衝突板を含み、該衝突板は、前記環状精鉱放出導管をセクタに分割するブレードを形成することを特徴とする供給装置。
12. 請求項１または１１に記載の供給装置において、該装置は少なくとも１つの垂直衝突板を含み、該衝突板の下部端は、粉末状固形物を前記環状精鉱放出導管中で均等に分割するように形成されていることを特徴とする供給装置。
13. 請求項１に記載の供給装置において、該装置は下部板部分を有する垂直衝突板を備えた少なくとも１つの放出パイプ部分を含み、前記下部板部分は前記上部板部分に対する垂線方向に曲げられ、これにより下部板部分は環状精鉱放出導管内に配設された前記精鉱散布装置のパイプに接することを特徴とする供給装置。
14. 請求項１または１３のいずれかに記載の供給装置において、該装置は下部板部分を有する垂直衝突板を備えた少なくとも１つの放出パイプ部分を含み、前記下部板部分は前記上部板部分に対する垂線方向に曲げられ湾曲し、前記下部板部分は前記環状精鉱放出導管を取り囲むパイプと同心であることを特徴とする供給装置。
15. 請求項１ないし１４のいずれかに記載の供給装置において、前記少なくとも１つの放出パイプ部分は、該放出パイプ部分の詰まりを検知する温度センサを備えていることを特徴とする供給装置。
16. 請求項１ないし１５のいずれかに記載の供給装置において、前記少なくとも１つの放出パイプ部分は別のガス供給手段を備えていることを特徴とする供給装置。
17. 請求項１ないし１６のいずれかに記載の供給装置において、
    該装置はさらに、粉末状固形物を前記精鉱バーナーの粉末状固形物供給手段に供給する第２粉末状固形物放出パイプを含み、
    該第２粉末状固形物放出パイプは固形物を分割する第１隔壁を備え、該第１隔壁は第２粉末状固形物放出パイプを２つの実質的に同じである放出パイプ部分に分割し、
    第２粉末状固形物放出パイプの放出パイプ部分はそれぞれ、第２隔壁によって少なくとも一部が２つの放出パイプ部分に分割されることを特徴とする供給装置。
18. 請求項１７に記載の供給装置において、前記第２粉末状固形物放出パイプの第１隔壁は、前記粉末状固形物供給手段の環状精鉱放出導管の中まで延伸していることを特徴とする供給装置。
19. 請求項１７または１８に記載の供給装置において、前記第２隔壁は、前記粉末状固形物供給手段の環状精鉱放出導管の中まで延伸していることを特徴とする供給装置。
20. 請求項１７ないし１９のいずれかに記載の供給装置において、前記第１粉末状固形物放出パイプおよび前記第２粉末状固形物放出パイプは、前記精鉱バーナーの粉末状固形物供給手段に実質的に同じ高さで連結されることを特徴とする供給装置。
21. 請求項１７ないし１９のいずれかに記載の供給装置において、前記第１粉末状固形物放出パイプおよび前記第２粉末状固形物放出パイプは、異なる高さで前記精鉱バーナーの粉末状固形物供給手段に連結されることを特徴とする供給装置。
22. 請求項１７ないし２１のいずれかに記載の供給装置において、前記第１粉末状固形物放出パイプは、前記第２粉末状固形物放出パイプに対して直角を成していることを特徴とする供給装置。
23. 請求項１７ないし２１のいずれかに記載の供給装置において、前記第１粉末状固形物放出パイプおよび前記第２粉末状固形物放出パイプは、前記粉末状固形物供給手段に同じ直径で連結されることを特徴とする供給装置。

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