JP6387865B2 - 精鉱バーナー点検孔用差し込み蓋 - Google Patents

Description

本発明は、自熔製錬炉等に設けられて製錬原料と反応用気体とを炉内に送り込むための精鉱バーナーにおいて、精鉱バーナーの内部を確認するための点検孔に差し込まれて、点検孔を閉蓋する精鉱バーナー点検孔用差し込み蓋に関する。より詳しくは、精鉱バーナーの点検孔が設けられている周辺のライナー摩耗を抑制することが可能な精鉱バーナー点検孔用差し込み蓋に関する。

硫化精鉱を原料とする製錬炉の一つに、一般には自熔炉と呼ばれている自熔精錬炉がある。図５に示すように、自熔製錬炉１００は、基本的には、頂部１１ａに精鉱バーナー１０が設けられた反応塔１１と、その反応塔１１の下部に一端が接続されていて側面にカラミ抜き口１２及びカワ抜き口１３が設けられたセトラー１４と、そのセトラー１４の他端に接続された排煙道１５とから構成されている。

従来、自熔製錬炉１００においては、粉状の固体硫化物などの製錬原料が、反応用酸素富化空気などの反応用気体と共に、反応塔１１の頂部１１ａに設けられた精鉱バーナー１０より、反応塔１１内に吹き込まれる。反応塔１１内において、吹き込まれた製錬原料は、補助燃料の熱或いは反応用気体の顕熱や、炉壁内の輻射熱などによって昇温し、瞬時に反応用気体と反応してセトラー１４に溜められる。セトラー１４内では、熔体は比重差によってカラミとカワとに分けられる。そして、カラミはカラミ抜き口１２から排出されて、電気錬かん炉１６に導入される。一方、カワはカワ抜き口１３から次の工程である転炉（不図示）のバッチプロセスでの要求に応じて抜き出される。

また、反応塔１１内で発生する高温排ガスは、セトラー１４及び排煙道１５を通って排出され、ボイラー１７で冷却される。電気錬かん炉１６に入ったカラミは、電極１８により通電された電熱によって加熱維持され、カラミ中に懸垂したカワは更に炉底に沈殿し、僅かに残った銅分を含んだカラミのみが抜き口１９から炉外に排出される。このようにして、製錬原料は、カラミとカワに分けられる。

また、図６に示すように、精鉱バーナー１０は、例えば、精鉱シュート２１と、反応用気体送り管２２と、バーナーコーン２３と、固定式又は可動式の風速調整器２４とを備えている。精鉱シュート２１は、製錬原料を反応塔１１内に送り込むための管状部材であり、反応塔１１（図５参照）に向かって鉛直方向に延びている。反応用気体送り管２２は、精鉱シュート２１を包囲（内包）する状態で設けられた管状構造体であり、管内の所定位置より下方に向かうにしたがって径が小さくなるように形成されており、反応用気体を反応塔１１内に導入する。バーナーコーン２３は、管状に形成されていて、その上端２３ａが反応用気体送り管２２の下端２２ａに接続されており、反応塔１１内に製錬原料と反応用気体とを送り込むようになっている。風速調整器２４は、反応用気体送り管２２と精鉱シュート２１とにより形成された反応用気体の流路の幅を所定の大きさに狭めるような形状に形成されていて、精鉱シュート２１の外周に設けられており、反応用気体流の速度を決めることができるようになっている。更に、精鉱シュート２１の中心部には、反応用気体送り管２２を介して送り込まれる反応用気体を昇温させるための補助燃料を送り込む補助燃料用バーナー２５が反応塔１１に向けて延びている。更に、反応用気体送り管２２及びバーナーコーン２３は、これらの内壁となり耐摩耗材を溶射した耐摩耗ライナー３０と、耐摩耗ライナー３０の外側に配置されて、耐摩耗ライナー３０を冷却する水冷ジャケット３１とで構成されている。

また、図６に示すように、バーナーコーン２３の側面には、精鉱バーナー１０の内部の状態を確認したり、精鉱バーナー１０内や補助燃料用バーナー２５の先端等の付着物を除去したりするための点検孔２６が設けられている。この点検孔２６は、バーナーコーン２３の内外を貫通させる貫通孔であり、例えば断面視矩形状に形成され、耐摩耗ライナー３０と水冷ジャケット３１とを貫通する形で開口されている。更に、点検孔２６は、精鉱バーナー１０の内部側（耐摩耗ライナー３０側）から外部側（水冷ジャケット３１）に向かうに連れて上方に傾斜するように形成されている。

また、図６に示すように、点検孔２６は、精鉱バーナー１０の内部側の内部側開口部２６ａと外部側の外部側開口部２６ｂのうちの外部側開口部２６ｂのみが矩形板状の蓋２７によって塞がれている。具体的に、点検孔２６の精鉱バーナー１０の外部側は、バーナーコーン２３の側面に一体形成された筒状部材２８で構成されており、蓋２７は、この筒状部材２８の端面に外部側から被せる等して着脱可能に取り付けられることで、点検孔２６の外部側開口部２６ｂを閉蓋している。

しかしながら、点検孔２６は精鉱バーナー１０の外部側の開口部のみが蓋２７によって塞がれているだけであるので、精鉱バーナー１０の内部側から点検孔２６の内部に耐摩耗ライナー３０内を高速で通過する製錬原料や反応用気体が侵入して、点検孔２６の内部で製錬原料や反応用気体が渦を巻いて乱流となり、結果として耐摩耗ライナー３０の点検孔２６の下部から摩耗が進行しやすいという問題がある。更に、耐摩耗ライナー３０と水冷ジャケット３１との隙間３２に製錬原料が入り込み、精鉱バーナー１０の内部で着火する恐れもある。

また、耐摩耗ライナー３０の交換作業は、操業を停止した状態で半日程度の時間を要する。このため、耐摩耗ライナー３０の摩耗の進行を遅らせて寿命を延長することは、熔錬の操業度を上げるための有効な手段となりえる。

例えば、特許文献１には、自熔製錬炉の炉内点検孔を閉蓋する蓋について記載されているが、耐摩耗ライナーの摩耗を低減するという前記問題点を同様に有している。

特開２００９−８５５２２号公報

本発明は、このような状況を解決するためになされたものであり、精鉱バーナーの点検孔内において、点検孔内での乱流の発生を抑制し、精鉱バーナー内のライナーの寿命を延長することのできる精鉱バーナー点検孔用差し込み蓋を提供することを目的とする。

本発明に係る精鉱バーナー点検孔用差し込み蓋は、精鉱バーナーの側面に形成された点検孔に差し込まれて点検孔を閉蓋する精鉱バーナー点検孔用差し込み蓋であって、点検孔の形状に合わせて形成され、点検孔の内部側の内部側開口部を閉蓋する蓋部と、蓋部に取り付けられた主軸と、主軸に蓋部と離間して取り付けられ、点検孔の外部側の外部側開口部を閉蓋する鍔部とを備え、蓋部の先端面は、精鉱バーナーのライナーの内周面と面一となるようにライナーの内周面と同じ湾曲形状に形成されていることを特徴とする。

更に、鍔部は、蓋部の先端面と精鉱バーナーのライナーの内周面とが面一となる際に、点検孔の外部側開口部と当接するようにしてもよい。

更に、蓋部は、点検孔の内部側開口部を閉蓋している際に、ライナーとライナーの外側に配置されてライナーを冷却するジャケットとの間の隙間を埋めるようにしてもよい。

更に、蓋部の先端面は、耐摩耗加工が施されているようにしてもよい。

更に、主軸の蓋部と反対側の端部に取り付けられた操作取手を更に備えるようにしてもよい。

本発明に係る精鉱バーナー点検孔用差し込み蓋は、精鉱バーナーにおいて、点検孔内への製錬原料や反応用気体の流入を防止することができる。したがって、本発明に係る精鉱バーナー点検孔用差し込み蓋によれば、点検孔内での乱流の発生を抑制することができ、更に、点検孔内での着火リスクを低減することができるので、精鉱バーナー内のライナーの寿命を延長することができ、極めて大きな工業的価値を有する。

本発明の差し込み蓋の使用状態を示した概略図である。 本発明の差し込み蓋を示した斜視図である。 本発明の差し込み蓋を示した側面図である。 本発明の差し込み蓋を示した平面図である。 自熔製錬炉の基本構成の一例を示した概略図である。 従来の蓋を示した概略図である。

以下、本発明に係る精鉱バーナー点検孔用差し込み蓋（以下、単に、差し込み蓋とも言う。）について図面を参照して説明する。なお、本発明は以下の例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、任意に変更可能である。

図１及び図５に示すように、本発明に係る差し込み蓋１は、例えば、非鉄金属製錬に使用される自熔製錬炉１００の頂部１１ａに設置されて、銅精鉱、フラックス、補助燃料などの製錬原料と反応用気体とを自熔製錬炉１００内に送り込むための精鉱バーナー１０において、精鉱バーナー１０の内部の状況や反応塔１１の内部の状況等を確認したり、精鉱バーナー１０内や補助燃料用バーナー２５の先端等の付着物を除去したりするための点検孔２６に着脱可能に差し込まれて、この点検孔２６を閉蓋する精鉱バーナー１０の点検孔２６用の差し込み式の蓋である。

なお、本発明に係る差し込み蓋１が差し込まれる点検孔２６、この点検孔２６が形成される精鉱バーナー１０、この精鉱バーナー１０が設置される自熔製錬炉１００については、前記従来技術の欄で説明した、点検孔２６、精鉱バーナー１０、自熔製錬炉１００と蓋２７以外は同様の構成を有するものであるので、ここでは、同じ符号を付して説明を省略し、点検孔２６を閉蓋する差し込み蓋１についてのみ説明する。

具体的に、差し込み蓋１は、図２、図３、図４に示すように、精鉱バーナー１０に設けられた点検孔２６の形状に合わせて形成され、点検孔２６の内部側の内部側開口部２６ａを閉蓋する蓋部２と、この蓋部２に溶着された主軸３と、この主軸３の中途部に蓋部２と離間して溶着されて、点検孔２６の外部側の外部側開口部２６ｂを閉蓋する鍔部４と、主軸３の蓋部２とは反対側の端部に溶着された取っ手となる操作取手５とを備えている。

蓋部２は、点検孔２６の形状及び大きさに合わせて、図２に示すように、例えば、点検孔２６の内部側開口部２６ａと断面視略同形の中空の箱状に形成されており、作業者が片手で点検孔２６の開閉作業を行える程度まで軽量化が図られている。更に、蓋部２は、図１に示すように、差し込み蓋１が点検孔２６内に差し込まれて点検孔２６の内部側開口部２６ａを閉蓋している際に、蓋部２の先端面２ａと耐摩耗ライナー３０の内周面３０ａとが面一となるように、蓋部２の先端面２ａが耐摩耗ライナー３０の内周面３０ａと同じ湾曲形状に形成されている。更に、この蓋部２の先端面２ａは、耐摩耗材が溶射されており、耐摩耗ライナー３０と同様の耐久性を有している。更に、蓋部２は、差し込み蓋１が点検孔２６内に差し込まれて点検孔２６の内部側開口部２６ａを閉蓋している際に、耐摩耗ライナー３０と水冷ジャケット３１との間に存在する隙間３２を埋めるような厚みを有している。更に、蓋部２は、自熔製錬炉１００内からの熱を受けて蓋部２の内部の空気が膨張することを防止するために、蓋部２の外部側（鍔部４側）の面に空気抜き穴（不図示）が形成されている。

主軸３は、図２に示すように、円柱や角柱等の棒部材で構成され、先端部が蓋部２に溶着され、基端部に操作取手５が溶着されている。更に、主軸３は、図１に示すように、蓋部２が点検孔２６の内部側開口部２６ａを閉蓋している際に、基端部が点検孔２６から外部に露出するような長さを有している。

鍔部４は、図２に示すように、点検孔２６の外部側開口部２６ｂよりも大きな矩形板状に形成され、主軸３の中途部に溶着されている。具体的には、鍔部４は、図１に示すように、蓋部２の先端面２ａと耐摩耗ライナー３０の内周面３０ａとが面一となった際にバーナーコーン２３の側面に一体形成された筒状部材２８の端面に当接するように、蓋部２から離間して主軸３の中途部に溶着されており、蓋部２の差し込み深さの位置決めを行う。なお、鍔部４は、矩形板状に形成されることに限定されるものではなく、円形状、楕円形状、矩形状以外の多角形状等に形成されるようにしてもよい。

そして、差し込み蓋１を使用して精鉱バーナー１０の点検孔２６を閉蓋するに際しては、差し込み蓋１の操作取手５を持って、点検孔２６の外部側開口部２６ｂから差し込み蓋１の蓋部２を点検孔２６に挿入し、鍔部４がバーナーコーン２３の筒状部材２８の端面と当接するまで、差し込み蓋１を点検孔２６に差し込む。すると、点検孔２６の内部側開口部２６ａが蓋部２によって閉蓋され、点検孔２６の外部側開口部２６ｂが鍔部４によって閉蓋され、耐摩耗ライナー３０と水冷ジャケット３１との間の隙間３２と点検孔２６とが蓋部２によって遮断され、更に、蓋部２の先端面２ａと耐摩耗ライナー３０の内周面３０ａとが面一となる。

以上のように、差し込み蓋１は、精鉱バーナー１０の点検孔２６に差し込まれて、鍔部４が点検孔２６の外部側開口部２６ｂを閉蓋するとともに、点検孔２６の形状に合わせて形成され蓋部２が点検孔２６の内部側開口部２６ａを閉蓋することにより、精鉱バーナー１０の内部側開口部２６ａから点検孔２６の内部に製錬原料や反応用気体が流入することを防止できるので、点検孔２６内での乱流の発生を抑制することができ、耐摩耗ライナー３０の寿命を延長することができ、極めて大きな工業的価値を有する。

更に、差し込み蓋１は、蓋部２の先端面２ａが精鉱バーナー１０の耐摩耗ライナー３０の内周面３０ａと面一となるように形成されていることにより、精鉱バーナー１０の内部側開口部２６ａから点検孔２６の内部に製錬原料や反応用気体が流入することを防止することができるとともに、精鉱バーナー１０内での製錬原料や反応用気体の流れを妨げることを防止できるので、点検孔２６内及び精鉱バーナー１０内の点検孔２６周辺での乱流の発生を抑制することができ、耐摩耗ライナー３０の寿命をより延長することができる。

更に、差し込み蓋１は、蓋部２の先端面２ａと精鉱バーナー１０の耐摩耗ライナー３０の内周面３０ａとが面一となる際に、鍔部４が点検孔２６の外部側開口部２６ｂと当接するように蓋部２と離間して主軸３に取り付けられていることにより、差し込み蓋１を使用して精鉱バーナー１０の点検孔２６を閉蓋するに際して、鍔部４がバーナーコーン２３の筒状部材２８の端面と当接するまで、差し込み蓋１を点検孔２６に差し込むことで、蓋部２の先端面２ａと耐摩耗ライナー３０の内周面３０ａとを面一にすることができ、蓋部２の差し込み深さの位置決めを容易に行うことができて、作業性を大幅に向上させることができる。

更に、差し込み蓋１は、点検孔２６の内部側開口部２６ａを閉蓋している際に耐摩耗ライナー３０と水冷ジャケット３１との間の隙間３２を埋める厚みを蓋部２が有していることにより、差し込み蓋１が点検孔２６に差し込まれて点検孔２６の内部側開口部２６ａを閉蓋している際に耐摩耗ライナー３０と水冷ジャケット３１との間の隙間３２を埋めることができ、この隙間３２に製錬原料等が入り込み、精鉱バーナー１０の内部で着火することを防止できる。

なお、差し込み蓋１は、操作取手５を、主軸３の蓋部２とは反対側の端部に設けることに限定されるものではなく、鍔部４に直接的に取り付けるようにしてもよい。

また、差し込み蓋１は、蓋部２が耐摩耗ライナー３０と水冷ジャケット３１との間の隙間３２を埋める厚みを有していることが好ましいが、これに限定されるものではなく、点検孔２６の内部側開口部２６ａを閉蓋することができるものであればよく、蓋部２が、隙間３２の一部を埋める程度の厚みを有するようにしてもよく、隙間３２を埋めることなく、耐摩耗ライナー３０と同じ厚さ又はやや薄く形成されるようにしてもよい。

１ 差し込み蓋、２ 蓋部、２ａ 先端面、３ 主軸、４ 鍔部、５ 操作取手、１０ 精鉱バーナー、１１ 反応塔、１１ａ 頂部、１２ カラミ抜き口、１３ カワ抜き口、１４ セトラー、１５ 排煙道、１６ 電気錬かん炉、１７ ボイラー、１８ 電極、１９ 抜き口、２１ 精鉱シュート、２２ 反応用気体送り管、２２ａ 下端、２３ バーナーコーン、２３ａ 上端、２４ 風速調整器、２５ 補助燃料用バーナー、２６ 点検孔、２６ａ 内部側開口部、２６ｂ 外部側開口部、２７ 蓋、２８ 筒状部材、３０ 耐摩耗ライナー、３０ａ 内周面、３１ 水冷ジャケット、３２ 隙間、１００ 自熔製錬炉

Claims (5)

1. 精鉱バーナーの側面に形成された点検孔に差し込まれて該点検孔を閉蓋する精鉱バーナー点検孔用差し込み蓋であって、
   上記点検孔の形状に合わせて形成され、該点検孔の内部側の内部側開口部を閉蓋する蓋部と、
   上記蓋部に取り付けられた主軸と、
   上記主軸に上記蓋部と離間して取り付けられ、上記点検孔の外部側の外部側開口部を閉蓋する鍔部とを備え、
   上記蓋部の先端面は、上記精鉱バーナーのライナーの内周面と面一となるように該ライナーの内周面と同じ湾曲形状に形成されていることを特徴とする精鉱バーナー点検孔用差し込み蓋。
2. 上記鍔部は、上記蓋部の先端面と上記精鉱バーナーのライナーの内周面とが面一となる際に、上記点検孔の外部側開口部と当接することを特徴とする請求項１に記載の精鉱バーナー点検孔用差し込み蓋。
3. 上記蓋部は、上記点検孔の内部側開口部を閉蓋している際に、上記ライナーと該ライナーの外側に配置されて該ライナーを冷却するジャケットとの間の隙間を埋めることを特徴とする請求項１又は２に記載の精鉱バーナー点検孔用差し込み蓋。
4. 上記蓋部の先端面は、耐摩耗加工が施されていることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の精鉱バーナー点検孔用差し込み蓋。
5. 上記主軸の上記蓋部と反対側の端部に取り付けられた操作取手を更に備えることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の精鉱バーナー点検孔用差し込み蓋。

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