JP6958304B2 - 精鉱シュートの昇降装置 - Google Patents

Description

本発明は、精鉱シュートの昇降装置に関する。さらに詳しくは、本発明は、精鉱バーナーに備えられた精鉱シュートの高さを調整するための昇降装置に関する。

銅硫化物、ニッケル硫化物などの非鉄金属硫化物を原料とする熔融製錬には自熔製錬炉が用いられる。自熔製錬炉には製錬原料と反応用ガスとを炉内に供給する精鉱バーナーが備えられている。

自熔製錬炉の操業においては、炉内の熔融製錬反応を制御し、安定した操業を行なうことが求められる。熔融製錬反応は製錬原料に含まれる金属硫化物の酸化反応である。この酸化反応は製錬原料と反応用ガスとの接触によって生じる。そのため、製錬原料と反応用ガスとがしっかりと混合しているほど、酸化反応は急激に進行する。このことから、精鉱バーナー内では製錬原料と反応用ガスとを混合しておく予混合が行われる。一方で、予混合の度合いが大きいと、精鉱バーナー内で反応が進みすぎ、精鉱バーナーの損耗が激しくなる。

特許文献１には、精鉱バーナーに備えられた精鉱シュートの位置を調整することで、製錬原料と反応用ガスとの予混合の度合いを管理することが開示されている。予混合の度合いを管理することで、自熔製錬炉の安定操業が可能となる。

特開２００７−４６１２０号公報

製錬原料と反応用ガスとの予混合の度合いを適切に調整するには、精鉱シュートの位置を頻繁に調整する必要がある。しかし、従来の設備では、精鉱シュートの位置を調整する作業に長時間を要するため、作業員にとって負担が大きい。また、精鉱シュートの位置調整に緊急性を有する場合でも、それに対応できない。さらに、作業場所は温度が高い環境であり、長時間の作業は熱中症などのリスクもある。

本発明は上記事情に鑑み、短時間で精鉱シュートの高さを調整できる昇降装置を提供することを目的とする。

第１発明の精鉱シュートの昇降装置は、ウインドボックス内に配置された精鉱シュートの昇降装置であって、前記精鉱シュートに固定されたアームと、ジャッキと、ネジ孔を有する係止部材と、を備え、前記アームは棒状の鉛直部を有し、前記鉛直部は前記ウインドボックスの天板に形成された貫通孔に通されており、前記鉛直部の全部または一部はネジ山が形成されたネジ部であり、前記ジャッキは、前記ウインドボックスに対して固定された基部と、前記鉛直部の上端と連結され、前記基部に対して動作する可動部と、を備え、
前記可動部が前記基部に対して上下動することで、前記精鉱シュートが昇降し、前記係止部材は、前記ネジ部のうち前記天板より上方に位置する部分に螺合し、前記天板に直接的または間接的に係止していることを特徴とする。
第２発明の精鉱シュートの昇降装置は、第１発明において、前記係止部材と前記天板との間に挿入されるスペーサを備えることを特徴とする。
第３発明の精鉱シュートの昇降装置は、第２発明において、前記スペーサは前記ネジ部が通される筒形であり、軸方向に沿って分割可能であることを特徴とする。

第１発明によれば、ジャッキを動作させることで精鉱シュートが昇降するので、短時間で精鉱シュートの高さを調整できる。また、アームとジャッキとで精鉱シュートを懸垂させた単純な構成であるので、設備費用を抑えることができる。さらに、係止部材によりアームを天板に係止できるので、精鉱シュートが意図せず下降することを抑制できる。
第２発明によれば、係止部材と天板との間のスペーサを取り外すことで、精鉱シュートの下降方向の調整代を確保できる。そのため、精鉱シュートの高さ調整を短時間で行える。
第３発明によれば、筒形のスペーサが分割可能な構成であるので、ネジ部へのスペーサの取り付け、取り外しが容易である。

本発明の第１実施形態に係る昇降装置の正面図である。 図１の昇降装置のジャッキ部分の拡大図である。 本発明の第２実施形態に係る昇降装置のジャッキ部分の拡大図である。 図３の昇降装置においてスペーサを用いた場合のジャッキ部分の拡大図である。 自熔製錬炉の縦断面図である。

つぎに、本発明の実施形態を図面に基づき説明する。
〔第１実施形態〕
（自熔製錬炉）
まず、自熔製錬炉ＦＦの全体構成を説明する。
図５に示すように、自熔製錬炉ＦＦはセトラー１１を備えている。セトラー１１の一端の上面には反応塔１２が立設している。セトラー１１の他端の上面には排煙道１３が立設している。反応塔１２の上端には精鉱バーナー２０が設けられている。セトラー１１の側壁には、カラミの高さにカラミ抜き口１４が、カワの高さにカワ抜き口１５が、離れて設けられている。

自熔製錬炉ＦＦを用いた銅製錬操業は以下のように行なわれる。
精鉱バーナー２０から粉状の製錬原料と、反応用ガス（例えば酸素富化空気）とが反応塔１２内に吹き込まれる。製錬原料には少なくとも硫化銅精鉱（以下、単に「銅精鉱」と称する。）とフラックスとが含まれている。フラックスは良質のカラミを製造するために添加されるものであり、例えば珪砂である。また、製錬原料には必要に応じて冷材などが含まれている。

反応塔１２内に吹きこまれた製錬原料は、補助バーナーの熱、反応塔１２の炉壁内の輻射熱などにより昇温され、銅精鉱中の硫黄分および鉄分が燃焼することで熔融する。製錬原料が熔融した熔体はセトラー１１内に溜められる。セトラー１１内において熔体はカラミとカワとに比重分離する。

熔体上部のカラミはカラミ抜き口１４から排出され、電気錬かん炉で処理される。熔体下部のカワは、次工程の転炉の要求に応じて適量がカワ抜き口１５から抜き出される。反応塔１２およびセトラー１１内で発生した製錬ガスは、排煙道１３を通って自熔製錬炉ＦＦから排出され、排熱ボイラーで熱が回収される。

（精鉱バーナー）
つぎに、精鉱バーナー２０の構成を説明する。
図１に示すように、精鉱バーナー２０は反応用ガスが導入されるウインドボックス２１を備えている。ウインドボックス２１の下部は下方に絞られたコーン状に形成されており、その下端に円筒状のバーナーコーン２２が接続されている。バーナーコーン２２は反応塔１２の上端に立設している。

精鉱バーナー２０は補助バーナー２３を備えている。補助バーナー２３はウインドボックス２１およびバーナーコーン２２の内部を貫き、鉛直に配置されている。補助バーナー２３はバーナーコーン２２の軸心に配置されている。補助バーナー２３の炎が噴射される下端はバーナーコーン２２の下端付近に位置している。

補助バーナー２３の外周を囲むように精鉱シュート２４が設けられている。精鉱シュート２４は補助バーナー２３と同軸の筒部材である。精鉱シュート２４はウインドボックス２１内に配置されており、ウインドボックス２１内で昇降可能となっている。製錬原料は精鉱シュート２４を通して自熔製錬炉ＦＦ内に供給される。

精鉱シュート２４の外周を囲むように風速調整器２５が設けられている。風速調整器２５はウインドボックス２１内に配置されており、精鉱シュート２４とは独立してウインドボックス２１内で昇降可能となっている。風速調整器２５を昇降させることで、ウインドボックス２１からバーナーコーン２２に供給される反応用ガスの流路幅を調整できる。これにより、反応用ガスの流速を調整できる。

（昇降装置）
つぎに、本発明の第１実施形態に係る昇降装置Ａを説明する。
昇降装置Ａは精鉱シュート２４を昇降させる装置である。昇降装置Ａにより精鉱シュート２４の下端部の高さを調整することで、製錬原料と反応用ガスとの予混合の度合いを調整できる。

昇降装置Ａは精鉱シュート２４に固定されたアーム３０と、アーム３０に連結したジャッキ４０とからなる。本実施形態では精鉱シュート２４に２つのアーム３０が固定されている。また、２つのアーム３０のそれぞれにジャッキ４０が連結されている。アーム３０およびジャッキ４０の数は特に限定されず、１セットでもよいし、複数セットでもよい。

アーム３０は全体として水平部３１と鉛直部３２とからなるＬ字形をしている。水平部３１は精鉱シュート２４の横断面の半径方向に沿って、水平に配置されている。水平部３１の一端は精鉱シュート２４の外表面に固定されており、他端は鉛直部３２に接続している。

なお、水平部３１は風速調整器２５に形成された縦孔２５ｈに通されている。これにより、水平部３１と風速調整器２５とが干渉することなく、精鉱シュート２４と風速調整器２５とを個別に昇降できるようになっている。

鉛直部３２は棒状の部材であり、鉛直方向に沿って配置されている。鉛直部３２の下部（下端）で水平部３１と接続している。ウインドボックス２１の天板２１ａには縦方向の貫通孔２１ｈが形成されている。鉛直部３２はこの貫通孔２１ｈに通されており、上端が天板２１ａより上方に突出している。

ジャッキ４０は天板２１ａの上方に配置されている。ジャッキ４０によりアーム３０が支持されている。このように、昇降装置Ａはアーム３０とジャッキ４０とで精鉱シュート２４を懸垂させた比較的単純な構成であるので、設備費用を抑えることができる。

図２に示すように、本実施形態のジャッキ４０はスクリュージャッキと称されるタイプのものであり、機構部４１とネジ軸４２とを有している。機構部４１に設けられたウォームシャフト４３を正逆回転させることで、ネジ軸４２を機構部４１に対して上下動させることができる。

機構部４１は天板２１ａの上面に固定された支持台４４に支持されている。これにより、機構部４１はウインドボックス２１に対して固定されている。一方、ネジ軸４２の先端部は結合部材４５により鉛直部３２の上端と結合されている。したがって、機構部４１に対してネジ軸４２を動作させることで精鉱シュート２４が昇降する。支持台４４を介してジャッキ４０を固定することで、ジャッキ４０をウインドボックス２１の熱などから保護できる。また、ジャッキ４０を適度な高さ（例えば、手の届く高さ）に配置でき、作業員によるジャッキ４０の操作が容易となる。

なお、本実施形態の機構部４１およびネジ軸４２が、それぞれ特許請求の範囲に記載の「基部」および「可動部」に相当する。ジャッキ４０としてはスクリュージャッキに限定されず、種々のジャッキを採用できる。ジャッキ４０は、例えば、スクリュージャッキなどの機械式ジャッキでもよいし、油圧ジャッキなどの液圧式ジャッキでもよい。ジャッキの構成部材のうち、ウインドボックス２１に対して直接的にまたは間接的に固定される部材が基部であり、アーム３０と連結される部材が可動部である。ジャッキ４０の動作により精鉱シュート２４が昇降すればよく、アーム３０とジャッキ４０の可動部とは何らかの機構を介して間接的に連結されてもよい。

昇降装置Ａは以上のような構成であるので、ジャッキ４０を動作させるだけで、精鉱シュート２４を昇降させることができる。そのため、短時間で精鉱シュート２４の高さを調整できる。その結果、作業員の負担を軽減できる。温度が高い環境での作業時間を短くできるので、作業員の熱中症などのリスクも低減できる。

〔第２実施形態〕
図３に示すように、アーム３０の鉛直部３２の一部にネジ山を形成してもよい。以下、鉛直部３２のうちネジ山を形成した部分をネジ部３３と称する。鉛直部３２のうち少なくともネジ部３３は略丸棒状である。鉛直部３２の他の部分は角棒状でもよい。鉛直部３２の全部をネジ部３３としてもよいし、一部をネジ部３３としてもよい。ただし、精鉱シュート２４を昇降させたいずれの状態においても、ネジ部３３の少なくとも一部が天板２１ａより上方に位置することが好ましい。

ネジ部３３のうち天板２１ａより上方に位置する部分には係止部材３４が螺合している。係止部材３４はネジ部３３と噛み合うネジ孔を有する部材であればよく、ナットでもよい。

ジャッキ４０を動作させて精鉱シュート２４の高さを調整した後、係止部材３４を天板２１ａの上面に接触する位置に配置する。そうすると、係止部材３４によりアーム３０が天板２１ａに係止される。すなわち、精鉱シュート２４の重量の全部または一部が係止部材３４により支えられる。

精鉱シュート２４の重量の全部をジャッキ４０で支える構成とすると、精鉱シュート２４が意図せず下降する可能性がある。例えば、ジャッキ４０としてスクリュージャッキを用いた場合には、振動が加わるとネジ軸４２が下降する可能性がある。また、ジャッキ４０として油圧ジャッキを用いた場合には、シリンダ内の作動油漏れによりロッドが下降する可能性がある。そうすると、精鉱シュート２４が意図せず下降することになる。これに対して、係止部材３４を設ければ、精鉱シュート２４の重量の全部または一部が係止部材３４により支えられるので、精鉱シュート２４が意図せず下降することを抑制できる。

図４に示すように、係止部材３４と天板２１ａとの間にスペーサ３５を挿入してもよい。本実施形態のスペーサ３５はネジ部３３が通される筒形である。スペーサ３５は第１部材３５ａと第２部材３５ｂとからなり、軸方向に沿って二分割可能である。ここで、軸方向に沿って分割可能とは、分割面が軸方向に沿うように分割できることを意味する。

筒形のスペーサ３５が分割可能な構成であるので、ネジ部３３へのスペーサ３５の取り付け、取り外しが容易である。なお、スペーサ３５は二分割される構成に限定されず、より複数の部材に分割される構成でもよい。また、スペーサ３５は筒形でなくてもよく、刺股形、開閉可能なクランプ形、単純に係止部材３４と天板２１ａとの間に挟まるブロック体でもよい。この場合、スペーサ３５は分割可能な構成でなくてもよい。

スペーサ３５を用いない場合（図３の場合）に精鉱シュート２４を下降させるには、係止部材３４を回転させて上方にずらして係止部材３４と天板２１ａとの間に調整代を確保した後に、ジャッキ４０を動作させる必要がある。

これに対して、スペーサ３５を用いた場合（図４の場合）、スペーサ３５を取り外すだけで、係止部材３４と天板２１ａとの間に、精鉱シュート２４の下降方向の調整代を確保できる。係止部材３４を上方にずらす手間が省ける分、精鉱シュート２４の高さ調整を短時間で行える。そのため、精鉱シュート２４の高さ調整に緊急性を有する場合に、それに対応できる。

Ａ 昇降装置
３０ アーム
３１ 水平部
３２ 鉛直部
３３ ネジ部
３４ 係止部材
３５ スペーサ
４０ ジャッキ
４１ 機構部
４２ ネジ軸

Claims (3)

1. ウインドボックス内に配置された精鉱シュートの昇降装置であって、
   前記精鉱シュートに固定されたアームと、
   ジャッキと、
   ネジ孔を有する係止部材と、を備え、
   前記アームは棒状の鉛直部を有し、
   前記鉛直部は前記ウインドボックスの天板に形成された貫通孔に通されており、
   前記鉛直部の全部または一部はネジ山が形成されたネジ部であり、
   前記ジャッキは、
   前記ウインドボックスに対して固定された基部と、
   前記鉛直部の上端と連結され、前記基部に対して動作する可動部と、を備え、
   前記可動部が前記基部に対して上下動することで、前記精鉱シュートが昇降し、
   前記係止部材は、前記ネジ部のうち前記天板より上方に位置する部分に螺合し、前記天板に直接的または間接的に係止している
   ことを特徴とする精鉱シュートの昇降装置。
2. 前記係止部材と前記天板との間に挿入されるスペーサを備える
   ことを特徴とする請求項１記載の精鉱シュートの昇降装置。
3. 前記スペーサは前記ネジ部が通される筒形であり、軸方向に沿って分割可能である
   ことを特徴とする請求項２記載の精鉱シュートの昇降装置。

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