JP6617587B2 - 焼鉱搬送用のコンベア - Google Patents

Description

本発明は、焼鉱搬送用のコンベアに関する。詳しくは、高温の焼鉱を載置可能な底板を有する複数の焼鉱収容部が連結されてなる焼鉱搬送用のコンベア、及びその運転方法に関する。

鉄鋼製錬等で発生する鉄鋼ダストの処理方法として、還元焙焼により鉄鋼ダスト中に含まれる亜鉛等の有価金属を回収するプロセスが広く実施されている。このような有価金属の回収プロセスにおいては、ロータリーキルン等の大型の回転炉で鉄鋼ダストを還元焙焼する工程を経ることが一般的である。この方法により鉄鋼ダスト中に含まれる亜鉛が、還元焙焼用のロータリーキルン内において還元揮発されて、粗酸化亜鉛ダストとして回収される。回収された粗酸化亜鉛は、湿式処理を施すことによってハロゲン類等の不純物を除去し、乾燥加熱用のロータリーキルンで熱処理することにより酸化亜鉛焼鉱になる。ここでロータリーキルンから排出された酸化亜鉛焼鉱は、焼鉱搬送用のコンベアによって、次工程である、製品ホッパーやストックヤード等へと搬送される。

上記プロセスにおいて、ロータリーキルン等から排出される酸化亜鉛焼鉱は、その排出時における温度が通常９００℃〜１２００程度の高温に達しており、上記の焼鉱搬送用のコンベアへの投入時においても、尚、６００℃〜７００℃程度の高温状態を保持している。従って、このような高温の酸化亜鉛焼鉱が連続的に投入される焼鉱搬送用のコンベアの焼鉱収容部は、操業期間中、恒常的に高温の酸化亜鉛焼鉱との接触が繰り返される。そして、そのような過酷な熱環境下での稼働は、焼鉱収容部に過度の加熱に起因する劣化や損傷を引き起こす。

高温搬送物からの加熱による搬送装置の劣化や損傷を和らげるための対応手段として、コンベアのケーシングをジャケット構造にして、当該ジャケット内に冷却水を通水することで搬送装置全体を冷却する構造が知られている（特許文献１参照）。

しかし、特許文献１に記載の搬送装置の構造においては、冷却水を供給するための設備、或いは、冷却水を循環使用するための熱交換器等の設備が複雑となるため、又、構造上、水漏れトラブルのリスクも高く、設備設置にかかるコスト、保守運用のためのランニングコストともに、多大となるという問題があった。

上記の加熱による劣化や損傷を和らげるための、よりシンプルな対応策として、例えば焼鉱を収容する収容バケット部への注水による冷却方法も考えられる（特許文献２参照）。特許文献２には、最適角度に調整したスプレー散水により高温の処理物を冷却する方法が開示されている。

しかし、高温の処理物への散水は、製造工程において様々な不都合を生じさせる場合が多い。例えば、微量の塩化物やフッ化物といったハロゲン化物を含有する酸化亜鉛焼鉱に水を噴霧すると、その蒸気によってケーシング、リンクチェーン、車輪やレール等の搬送装置の各部が腐食し易くなる。又、酸化亜鉛焼鉱に不要な水分が付着したままストック容器まで搬送されると、ホッパーやビンに棚張りが発生し、下部からの酸化亜鉛焼鉱の抜出しが困難になる等の不都合も発生する。その一方で、特許文献２に記載の冷却方法では、コンベアそのものを熱損傷から守るための冷却については何ら検討の跡がなく、高温の搬送物の温度を低減させうるものではあるかもしれないが、焼鉱に不要な水分を付着させずにコンベア自体の温度を下げうる方法ではないことが明らかである。

特開平１０−３１１６８９号公報 特開２０１１−１８４８０１号公報

本発明の目的は、高温の焼鉱を搬送する焼鉱搬送用のコンベアであって、高温に曝される焼鉱収容部を、その稼働を中断することなく必要十分な温度にまで冷却することができる冷却手段を備えることによって、耐久性と実操業時における稼働率とを向上させた焼鉱搬送用のコンベアを提供することにある。

本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意研究を重ねた結果、焼鉱搬送用のコンベアに、焼鉱収容部の底板に対して冷却水を当該底板の下方から直接散布することが可能なスプレーノズルを、搬送路中の特定位置に設置することによって、高温に曝される焼鉱収容部の底板を、搬送を中断することなく効果的に冷却することができることを見出し、本発明を完成するに至った。具体的には、本発明では、以下のようなものを提供する。

（１） 金属製の底板を備える焼鉱収容部が搬送方向に連続して複数配置されてなる焼鉱収容手段と、前記焼鉱収容手段を搬送可能な周回路からなる焼鉱収容部移動手段と、冷却水を噴霧可能な焼鉱収容部冷却手段と、を備え、前記焼鉱収容部冷却手段が、前記周回路における焼鉱投入地点を始点とし焼鉱排出地点を終点とする区間内において、前記焼鉱収容部の底板の外表面に対して冷却水を下方から直接散布することができる位置に設置されているスプレーノズルを含んでなる装置である焼鉱搬送用のコンベア。

（１）の発明によれば、搬送物（焼鉱）の冠水による様々な悪影響を回避しながら、コンベアの稼働を中断することなくコンベアを適切に冷却することができる。これにより、過度の加熱に起因するコンベアの耐久性を向上させ、実操業時における保守作業の頻度を下げて、このコンベアを含む全体プロセスの稼働率を向上させることができる。

（２） 前記周回路の下方空間における前記スプレーノズルが設置されている位置よりも下流側で且つ前記焼鉱排出地点よりも上流側の位置に、前記焼鉱収容部の底板の外表面温度を測定するための温度計が設置されている（１）に記載のコンベア。

（２）の発明によれば、操業中に焼鉱収容部の底板の外表面温度を随時正確に把握することができる。これにより、温度管理の精度が向上し、より効率的なコンベアの冷却が可能となる。

（３） 前記焼鉱収容部冷却手段は、前記スプレーノズルに冷却水を供給する供給配管が制御弁を有し、前記温度計によって測定された温度情報を前記制御弁にフィードバックすることにより、前記供給配管からの散水量を調整する機能を備える（２）に記載のコンベア。

（３）の発明によれば、操業中、常にリアルタイムで正確な温度管理を行うことが可能であり、（１）又は（２）の発明によるコンベアの耐久性向上の効果を更に引き上げることができる。

（４） 複数の前記スプレーノズルが前記周回路の移動方向に対して直交する方向に沿って直列に配置されている（１）から（３）のいずれかに記載のコンベア。

（４）の発明によれば、より少ないスプレーノズルの設置数及びより少ない散水量で、（１）から（３）のいずれかの発明の効果を享受することができる。

（５） （１）から（４）のいずれかに記載の焼鉱搬送用のコンベアの運転方法であって、前記焼鉱収容部の底板の外表面温度が一定の管理基準温度となるように、前記冷却水の散布量を増減させる、コンベアの運転方法。

（５）の発明によれば、搬送物（焼鉱）の冠水による様々な悪影響を回避しながら、コンベアの稼働を中断することなくコンベアを適切に冷却することができる。これにより、過度の加熱に起因するコンベアの耐久性を向上させ、実操業時における保守作業の頻度を下げて、このコンベアを含む全体プロセスの稼働率を向上させることができる。

（６） 前記管理基準温度が３００℃以上４００℃以下である（５）に記載のコンベアの運転方法。
（６）の発明によれば、例えば、焼鉱収容部が一般的なステンレス製等である場合に、（５）の発明の効果をより高い確度で享受することができる。

本発明によれば、高温の焼鉱を搬送する焼鉱搬送用のコンベアであって、高温に曝される焼鉱収容部を、その稼働を中断することなく必要十分な温度にまで冷却することができる冷却手段を備えることによって、耐久性と実操業時における稼働率とを向上させた焼鉱搬送用のコンベアを提供することができる。尚、本発明は、一般的に、高温の焼鉱を搬送する上部解放型で底板を有する金属製コンベアに適用できるが、特に、鉄鋼製錬等で発生する鉄鋼ダストからの亜鉛回収プロセスにおける、酸化亜鉛焼鉱の製造工程に好適に適用することができる。

本発明の焼鉱搬送用のコンベアの全体構成を示す模式図である。 図１のＡ−Ａ線における断面図であり、本発明の焼鉱搬送用のコンベアの焼鉱収容部冷却手段の設置態様及び冷却水の散布態様を示す模式図である。

＜焼鉱搬送用のコンベア＞
［全体構成］
本発明の焼鉱搬送用のコンベアは、例えば、還元焙焼により鉄鋼ダスト中に含まれる亜鉛等の有価金属を回収するプロセスにおける乾燥加熱用のロータリーキルン等から排出される高温の焼鉱を、次工程へ搬送するために用いる搬送装置として好ましく用いることができるコンベアである。

図１に示す通り、本発明の実施形態の一つである焼鉱搬送用のコンベア１は、搬送方向Ｐに沿って連続して配置される複数の焼鉱収容部１２１と、これら複数の焼鉱収容部１２１によって構成される焼鉱収容手段１２と、搬送方向に同時に移動可能な周回路である焼鉱収容部移動手段１３とを備える。そして、コンベア１には、焼鉱収容部移動手段１３の経路上における所定空間内に、図１及び図２に示す通り、焼鉱収容部１２１の底板の外表面１２２Ｂに対して冷却水を下方から直接散布することができる位置に、焼鉱収容部冷却手段２を構成するスプレーノズル２１が設置されている。

コンベア１は、回転駆動部１３１を回転させると、焼鉱収容部１２１を連接するチェーン等の収容部連接手段（図示せず）がＰ方向に移動し、それに伴って焼鉱収容部１２１の搬送が開始される。搬送速度の一例を挙げれば１〜１０ｍ／分である。焼鉱搬送用のコンベア１を用いたプロセスにおいては、焼鉱搬送用のコンベア１をこのような状態で稼働させながら、高温の焼鉱６が、コンベア１の投入口４から、移動中の焼鉱収容部１２１に連続的又は間欠的に投入される。焼鉱収容部１２１に収容された焼鉱６は、Ｐ方向に向けて搬送され、焼鉱収容部移動手段１３がその移動方向を反転させる終端部で焼鉱収容部１２１が回転する際に、下方に落下し、搬出口５から搬出される。

本明細書においては、焼鉱収容部移動手段１３の周回路上における焼鉱６の投入地点（図１に示す位置ａ）を、「焼鉱投入地点」と言うものとする。又、同周回路上における焼鉱６の排出地点（図１に示す位置ｂ）を「焼鉱排出地点」と言うものとする。コンベア１には、焼鉱投入地点ａを始点とし焼鉱排出地点ｂを終点とする区間内の下方にスプレーノズル２１が設置されている。尚、ここで上記の「下方」とは、図１に示す通り、周回路上において、焼鉱収容部１２１の内表面１２２Ａ、即ち焼鉱６の収容面が上方を向いている区間における、焼鉱収容部１２１の直下の方向のことを言うものとする。

［焼鉱収容部移動手段］
焼鉱収容部移動手段１３は、連続して設置される複数の焼鉱収容部１２１からなる焼鉱収容手段を搬送するための周回移動手段である。本発明の焼鉱搬送用のコンベアにおいて特段の構造に限定されるものではないが、例えば、始端部及び終端部に配置される２箇所の回転駆動部１３１と、回転駆動部１３１を渡り架ける外周の搬送用チェーン（図示せず）とから構成されている構造のものを、その好ましい一例として挙げることができる。

そして、複数の焼鉱収容部１２１からなる焼鉱収容手段１２を搬送用チェーンの上に連続的に配置することにより、複数の焼鉱収容部１２１が、搬送面の始端から、搬送面の終端へ向けて搬送され、その後、終端で右側の回転駆動部１３１に沿って搬送面に対して１８０度反転し、そのまま始端側に移動し、そこで再度１８０度反転して循環する焼鉱収容部移動手段１３を構成することができる。

［焼鉱収容手段］
焼鉱搬送用のコンベア１における焼鉱収容手段１２は、高温の焼鉱を収容可能な焼鉱収容部１２１が、搬送方向に連続して複数配置されることによって構成される。焼鉱収容部１２１は、搬出対象に応じて必要とされる耐熱性を備えた金属製の板状部材又は箱状部材であればよいが、例えば、ＳＵＳ３１０Ｓ等からなるステンレス製等の耐熱性の高い板材により形成された収容部を有する箱状部材であることが好ましい。

焼鉱収容部１２１の形状は、ロータリーキルン等から排出され連続的に投入される所定量の焼鉱を収容可能な形状及び容量を有するものであれば、特段の形状及び容量に限定されない。例えば、容器型（バケットコンベア）、皿板型（パンコンベア又はエプロンコンベア）等、搬送対象とする焼鉱等の性状、用途に応じて、適宜選択することができる。

尚、上記の各の焼鉱収容部１２１は、いずれも底板を有するが、各収容部の底板どうしが重なった部分、或いは、上辺部の鍔どうしが重なった部分を有する構造であることが多く、その重なった部分が特に熱損傷しやすいという問題があった。特に、スプロケット等によるコンベアの転向部や逆転部では、一旦、重なり部分の隙間が広がり、そのときに搬送物質が零れて、容器どうしが重なる隙間部分に付着した後、重なる隙間部分が閉じるという経過をたどり、上記重なり部分の隙間に搬送物質が噛み込むため、適切な冷却を行わない限り、より損傷が進行しやすいという問題があった。

［焼鉱収容部冷却手段］
焼鉱搬送用のコンベア１は、焼鉱収容部冷却手段２として、焼鉱収容部１２１の底板の外表面１２２Ｂに、下方から冷却水を直接散布することが可能なスプレーノズル２１を含んで構成される。スプレーノズル２１として、例えば、従来の普及品である円錐スプレーノズル等を用いることができる。

スプレーノズル２１の設置位置については、上述の通り、コンベア１における焼鉱投入地点ａを始点とし焼鉱排出地点ｂを終点とする区間内の下方であればよい。但し、この区間内であって、焼鉱投入地点ａの直後の範囲であることが更に望ましい。

スプレーノズル２１の設置個数についても特段限定されないが、例えば、一つの配置地点に複数のスプレーノズル２１を設置する場合、図２に示すように、複数のスプレーノズル２１の散水範囲が互いに重ならないことが好ましく、焼鉱収容部１２１の底板の外表面１２２Ｂに均一に散水できる配置であることが好ましい。複数のスプレーノズルの配置について、より具体的には、複数のスプレーノズル２１が周回路の搬送方向Ｐに対して直交する方向に沿って、上記の均一な散水が可能となる間隔で直列に配置されていることがより好ましい。このような配置によれば、Ｐ方向へ移動する焼鉱収容部１２１の底板の外表面１２２Ｂへの散水を最も効率的に行うことができる。

焼鉱収容部冷却手段２は、スプレーノズル２１に冷却用の水を供給する供給配管２２に適宜散水量の調整を行うことができる制御弁２３（２３Ａ、２３Ｂ）を備えることが好ましい。又、この制御弁２３の稼働は、温度測定手段３から、温度情報伝達路２５を通じてフィードバックされる温度情報に基づき制御部２４（２４Ａ、２４Ｂ）が発する信号によって制御されながら稼働する態様であることが好ましい。

［温度測定手段］
焼鉱搬送用のコンベア１においては、焼鉱収容部移動手段１３の周回路上の空間であってスプレーノズル２１が設置されている位置よりも下流側で、好ましくは、スプレーノズル２１の設置位置の近傍に、温度測定手段３として、赤外線式温度計等の非接触式の温度計３１を含む装置が設置されていることが好ましい。温度計３１は必ずしも常設されているものに限らないが、常設されていることによって、測定された温度を焼鉱搬送用のコンベア１の運転の制御情報として、恒常的に焼鉱収容部冷却手段にフィードバックできる構成を更に備えていることが好ましい。尚、距離による減衰の影響を極力排して焼鉱収容部１２１の温度を測定するために、温度計３１の設置位置は、焼鉱収容部１２１の搬送経路上の搬送方向に沿った中央線上であって、焼鉱収容部１２１との衝突による温度計３１の破損が起こることを避けられる範囲で、可能な限り焼鉱収容部１２１の底板の外表面１２２Ｂに近づけた位置とすることが好ましい。このような位置に非接触式の温度計３１を配置することにより、焼鉱収容部１２１の底板の外表面１２２Ｂの実際の正確な温度と、温度計３１によって測定された測定値としての温度との差分を最小化することができる。実用上は、この差分を測定値に織り込んで計算することにより、温度計３１による実測値から、１２１の底板の外表面１２２Ｂの実際の温度を、実用上問題のない精度で正確に把握することができる。

＜焼鉱搬送用のコンベアの運転方法＞
焼鉱搬送用のコンベア１は、スプレーノズル２１によって焼鉱収容部１２１の底板の外表面１２２Ｂに散布された冷却水により、焼鉱収容部１２１の過度の温度上昇を回避しながら運転する。具体的には、焼鉱収容部１２１の底板の外表面１２２Ｂの温度が一定の管理基準温度を超えた場合には、冷却水の散布量を増やし、前記温度が一定の管理基準温度を下回った場合には、冷却水の散布量を減らすことによって、このような温度管理が可能である。上記の管理基準温度は３００℃以上４００℃以下の範囲内であることが好ましい。例えば、ステンレス等の鉄系の合金材料は、約５００℃を超えると急激に強度、例えば引っ張り強度が低下するが、管理基準温度を上記範囲で設定することにより、焼鉱収容部１２１の温度が５００℃に近づき、それにより熱損傷が発生し易くなるというリスクを回避することができる。

焼鉱収容部１２１の底板の外表面１２２Ｂの温度が３００℃未満となると、散水した冷却水が充分に蒸発せず、下方の空間を逆方向に進行するコンベアの各部を不要に濡らして腐食を進行させる場合があり、又、上記下方側の焼鉱収容部１２１内部を濡らして、焼鉱の好ましくない居付きの発生の原因ともなりえる。又、そのような焼鉱収容部１２１内部の不要な冷却水の付着は、再び、焼鉱が投入されたときにハロゲンを含有する水蒸気を発生させてコンベア１各部の腐食を進行させる場合がある。一方、底板の外表面１２２Ｂの温度が４００℃を超えてしまうと、冷却効果が不十分となり、コンベア各部の熱損傷を充分に回避できにくくなる。

このような冷却水の噴霧量の制御により、焼鉱６の焼鉱収容部１２１の内部への好ましくない付着による弊害を回避しながら、焼鉱収容部１２１を十分に冷却して、焼鉱搬送用のコンベア１の耐久性と実操業における稼働率を向上させることができる。

＜第２のコンベアを更に備える実施形態＞
本発明の焼鉱搬送用のコンベアは、図１に示すように第２のコンベア１Ｂが更に第１のコンベア１Ａに連接されているものであってもよい。この場合、図１に示すように、第２のコンベア１Ｂにも第一のコンベア１Ａと同様にスプレーノズル２１、及びそれを含んで構成される焼鉱収容部冷却手段を設置してもよい。この場合、それぞれのコンベアの管理温度は個別に最適化することもできる。例えば、ステンレス等の鉄系の合金材料は、約５００℃を超えると急激に強度、例えば引っ張り強度が低下するが、これが一般的な炭素鋼では、約３５０℃を超えると急激に強度が低下する。従って、例えば、第２のコンベア１Ｂを一般的な炭素鋼で作製し、コンベア１Ａの底板の下面の表面温度を３００〜４００℃、第２のコンベア１Ｂのコンベア容器の底板の下面の表面温度を３００〜３５０℃に調節することもできる。

鉄鋼ダストからの亜鉛回収プロセスを実施可能な酸化亜鉛焼鉱の既存の製造設備において、焼鉱を搬送するコンベアにおける、スプレーノズルを含む冷却手段による冷却効果及びそれによる熱損傷抑制の効果の差異を検証するための試験操業を行った。乾燥加熱用ロータリーキルンからコンベアに排出される酸化亜鉛焼鉱の温度は９００〜１２００℃、排出量は１６０〜２００ｔ／日であった。

（比較例）
上記条件の下で、試験操業を継続し、焼鉱の搬送し続けたところ、エプロンコンベアを構成するリンクチェーンの摩耗と変形、車輪の摩耗、容器の摩耗、変形、穴明きが、３月経過後から確認されるようになり、６月後には、焼鉱収容部及び焼鉱収容部移動部の交換を余儀無くされる程度の損傷が生じた。この時、コンベア容器の底板の裏側の温度は５００〜６００℃の範囲の高温となっていた。

（実施例）
比較例と同一の構成で、但し、図１及び図２に示すようにスプレーノズルを含む冷却手段を追加的に設置した第１のコンベアについて、比較例と同条件で試験操業を行った。散水量は、コンベアの底板の温度が３５０℃を超える都度、６〜７Ｌ／分に設定して行い、同温度が３２０℃まで低下した場合には、散水を一時的に中断する制御を繰り返した。６月経過後に至るまで、焼鉱収容部の交換に結びつくような熱損傷は発生せず、ごく微細な摩耗や変形が見られたのみであった。この時、コンベア容器の底板の裏側の温度は３００〜４００℃の範囲の温度となっていた。

以上より、本発明の焼鉱搬送用のコンベアによれば、焼鉱への不要な水分の付着を回避しながら、且つ、稼働を中断することなく、高温に曝される焼鉱収容部等を必要十分な温度にまで冷却することができて、これにより、コンベアの耐久性と実操業時における稼働率とを向上させうることが確認された。

１ コンベア
１２ 焼鉱収容手段
１２１ 焼鉱収容部
１３ 焼鉱収容部移動手段
１３１ 回転駆動部
２ 焼鉱収容部冷却手段
２１ スプレーノズル
２２ 供給配管
２３ 制御弁
２４ 制御部
２５ 温度情報伝達路
３ 温度測定手段
３１ 温度計
４ 投入口
５ 搬出口
６ 焼鉱

Claims (7)

1. 焼鉱を載置可能な開口部を有しない底板を備える焼鉱収容部が搬送方向に連続して複数配置されてなる焼鉱収容手段と、
   前記焼鉱収容手段を搬送可能な周回路からなる焼鉱収容部移動手段と、
   冷却水を噴霧可能な焼鉱収容部冷却手段と、を備え、
   前記焼鉱収容部冷却手段が、前記周回路における焼鉱投入地点を始点とし焼鉱排出地点を終点とする区間内において、前記焼鉱収容部の底板の外表面に対して冷却水を下方から直接散布することができる位置に設置されているスプレーノズルを含んでなる装置である焼鉱搬送用のコンベア。
2. 前記焼鉱収容部が箱状部材である請求項１に記載のコンベア。
3. 前記周回路の下方空間における前記スプレーノズルが設置されている位置よりも下流側で且つ前記焼鉱排出地点よりも上流側の位置に、前記焼鉱収容部の底板の外表面温度を測定するための温度計が設置されている請求項１又は２に記載のコンベア。
4. 前記焼鉱収容部冷却手段は、前記スプレーノズルに冷却水を供給する供給配管が制御弁を有し、
   前記温度計によって測定された温度情報を前記制御弁にフィードバックすることにより、前記供給配管からの散水量を調整する機能を備える請求項３に記載のコンベア。
5. 複数の前記スプレーノズルが前記周回路の移動方向に対して直交する方向に沿って直列に配置されている請求項１から４のいずれかに記載のコンベア。
6. 請求項１から５のいずれかに記載の焼鉱搬送用のコンベアの運転方法であって、
   前記焼鉱収容部の底板の外表面温度が一定の管理基準温度となるように、前記冷却水の散布量を増減させる、コンベアの運転方法。
7. 前記管理基準温度が３００℃以上４００℃以下である請求項６に記載のコンベアの運転方法。

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