JP7434059B2

JP7434059B2 - 耐熱樋の設置方法

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Publication number: JP7434059B2
Application number: JP2020089977A
Authority: JP
Inventors: 和也鶴川
Original assignee: 株式会社日向製錬所
Priority date: 2020-05-22
Filing date: 2020-05-22
Publication date: 2024-02-20
Anticipated expiration: 2040-05-22
Also published as: JP2021183895A

Description

本発明は、フェロニッケル製錬等の金属製錬において、高温の金属熔体を流送する金属熔体用の樋である、耐熱樋の設置方法に関する。

フェロニッケルの乾式製錬法における代表的な製造プロセスであるエルケム法では、原料としてのニッケル鉱石を電気炉に供給して熔融還元し、目的金属であるＮｉ及びＦｅをＦｅ－Ｎｉ合金である粗フェロニッケル（メタルとも称する）として回収すると共に、それ以外のＭｇＯやＳｉＯ_２等の成分を融点１５００℃以上のＭｇＯ－ＳｉＯ_２－ＦｅＯ系スラグとして抜き出している。

このようなエルケム法による乾式製錬法で処理されるニッケル鉱石の代表的な組成は、Ｎｉ品位２％程度、Ｆｅ品位２２％程度、ＭｇＯ品位１６％程度、ＳｉＯ_２品位３５％程度である。このように、目的金属であるＮｉ品位が２％程度であるのに対してＳｉＯ_２とＭｇＯの合計は５０％以上を占めているため、エルケム法によるフェロニッケル製錬の特徴としては、粗フェロニッケルに対して約８倍の量のスラグが熔融状態で大量に抜き出されることが挙げられる。

エルケム法による乾式製錬法においては、上記のスラグは、電気炉内の出滓口からバッチ的に抜き出され、１５００℃～１６５０℃程度の熔融スラグが、熔体のまま次工程を行うスラグ水砕設備に送られる。よって、電気炉の出滓口とスラグ水砕設備との間を結ぶ金属熔体流路には、上記の高温に耐え得るだけの極めて高い耐熱性が求められる。

このように極めて高い耐熱性が求められる金属熔体流路として、冷却水を流通させる流路を備えた銅ブロックを樋状に組み立てた耐熱性樋からなる金属熔体流路（特許文献１）や、或いは、冷却水用の流路を備えた銅ブロックを樋状に組み立て、その内側に角型のカーボンブロックを内張りした耐熱樋からなる金属熔体流路（特許文献２、３）が開示されている。尚、

上述の金属熔体流路は、何れも熔融スラグ等の金属熔体を、下流側に安全且つ速やかに流すために耐熱樋を適切な傾斜で設置する必要がある。又、複数の樋部材を連結して流路を形成する場合も多く（図４参照）、この場合は、特に各樋部材の位置合わせについて高い精度が求められる。

しかしながら、耐熱性を担保するための金属製の樋部材は重量が大きいため設置作業時における厳密な位置合わせが難しく、又、設置作業後の最終確認時に僅かな位置ずれが見つかった場合に、重量のかさむ金属ブロックを排除して再度置き直すことを余儀なくされるため、設置作業員の作業負担が大きかった。

特開平１１－１８９８３１号公報特開平１１－１８９８３０号公報特開２０１５－１８３２０１号公報

本発明は、上記状況に鑑みてなされたものであり、例えば、フェロニッケルの乾式製錬法において出滓される１５００℃以上の高温の熔融スラグを流す金属熔体流路を構成する耐熱樋の設置作業を、より容易に効率よく行えるようにすることを目的とする。

本発明者らは、上述の耐熱樋の設置作業において、耐熱樋を構成する重量の嵩む金属溝状部と同一の外縁形状を有する軽量仮溝状部を仮配置する工程を経ることによって、上記作業を、より容易に効率よく行えるように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、本発明は以下のものを提供する。

（１）金属熔体流路として用いる耐熱樋の設置方法であって、前記耐熱樋は金属溝状部を有し、前記金属溝状部の設置位置を決定する第１の工程と、前記設置位置に前記金属溝状部を固定する第２の工程と、が行われ、前記第１の工程においては、前記金属溝状部と同一の外縁形状を有し該金属溝状部よりも重量は小さい、軽量仮溝状部を仮配置して、該軽量仮溝状部の位置を調整する作業によって前記設置位置を決定し、前記第２の工程においては、前記第１の工程において決定された前記設置位置に、前記金属溝状部を配置して、固定する、耐熱樋の設置方法。

（２）前記耐熱樋は、前記金属溝状部の内面に設けられている耐熱内張部を有し、前記第１の工程においては、前記耐熱内張部を前記軽量仮溝状部の内周面上に仮配置した状態で、前記設置位置を決定する、（１）に記載の耐熱樋の設置方法。

（３）前記第１の工程においては、前記耐熱内張部に代えて、前記耐熱内張部と同一の外縁形状を有し該耐熱内張部よりも重量は小さい、軽量仮内張部を前記軽量仮溝状部の内周面上に仮配置する、（２）に記載の耐熱樋の設置方法。

（４）前記金属溝状部は、金属熔体の流路方向に沿って内部を貫通する内部冷水路を有する、（１）から（３）の何れかに記載の耐熱樋の設置方法。

（５）前記金属溝状部が銅であり、前記軽量仮溝状部が鋼である、（１）から（４）の何れかに記載の耐熱樋の設置方法。

（６）前記耐熱内張部がカーボンである、（２）又は（３）のに記載の耐熱樋の設置方法。

（７）前記軽量仮内張部が樹脂又は木材である、（６）に記載の耐熱樋の設置方法。

（８）複数の耐熱樋を接続して金属熔体流路を形成する方法であって、各々の前記耐熱樋が、（１）から（７）の何れかに記載の設置方法によって設置される、金属熔体流路の形成方法。

本発明によれば、例えば、フェロニッケルの乾式製錬法において出滓される１５００℃以上の高温の熔融スラグを流す金属熔体流路を構成する耐熱樋の設置作業を、より容易に効率よく行うことができる。

本発明に係る耐熱樋の全体構造の説明に供する斜視図である。本発明の耐熱樋の設置方法による耐熱樋の設置態様の一例を示す耐熱樋（設置状態）の正断面図である。本発明の耐熱樋の設置方法において用いる軽量仮溝状部の斜視図である。本発明の耐熱樋の設置方法を用いて形成される金属熔体流路の一例を示す斜視図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。以下においては、先ず、本発明の耐熱樋の設置方法及び金属熔体流路の設置方法に用いることができる、耐熱樋及び当該設置方法によって形成することができる金属熔体流路の基本的な構造等について説明する。この金属熔体流路は、上述したフェロニッケル製錬において電気炉から抜き出される熔融スラグを、次工程を行う設備に流送するための金属熔体流路（所謂「スラグ樋」）を、その代表的な実施形態の一例として挙げることができるものである。但し、本発明は、必ずしも上記用途に限らず、高温の金属熔体を流送するための金属熔体流路全般に広く適用することができる。

＜金属熔体流路＞
本発明に係る金属熔体流路１００は、耐熱樋１（詳細については後述する）によって、又は、複数の耐熱樋１（１Ａ、１Ｂ、１Ｃ）を複数接合した接合体（図４参照）によって構成される。複数の耐熱樋（１Ａ、１Ｂ、１Ｃ）によって金属熔体流路１００を構成する場合、図４に示すように、それぞれ形状が異なる複数の耐熱樋１Ａ、１Ｂ、１Ｃを接合して金属熔体流路１００を形成することもできる。

フェロニッケル製錬を行う工場内等に、耐熱樋１又はそれらの接合体によって金属熔体流路１００を形成する場合、耐熱樋１、又は、それらの接合体は、図２に示すように、基台部２の上に載置された状態で固定されることによって、適切な位置に適切な傾斜角度で設置される。

金属熔体流路１００を構成する基台部は、耐熱樋１、又は、それらの接合体を適切な位置と傾斜角度で設置することができる構造であれば、特定の構造には限定はされない。但し、図２に示すように、耐熱樋１を下方から支持する支持部材２１、ケーシング２３、及び、ケーシング２３と支持部材２１の間の空間を埋める形で充填される充填材２２によって構成される基台部２を、本発明の設置方法に係る金属熔体流路１００を構成する基台部２の好ましい形態の一例として挙げることができる。

基台部２を構成する支持部材２１とケーシング２３としては、何れも、鉄製の部材を好ましく用いることができる。又、充填材２２としては、前述したスラグ水砕設備で生成される水砕スラグ、マグネシア粉等を用いることができるが、入手が容易で、熱的及び化学的に安定している点において水砕スラグ用いることが好ましい。

基台部２が用いられる場合、耐熱樋１は、ケーシング２３の底部から立設する鉄製の支持部材２１によって支持される。そして、この支持部材２１の高さを適切に調整することにより、耐熱樋１の設置位置及び傾斜角度を任意に設定することができる。

＜耐熱樋＞
耐熱樋１は、少なくとも金属溝状部１１を含んで構成される。又、耐熱樋１を構成する金属溝状部１１の内面の溝部分の表面には、図１に示すように、耐熱内張部１２が設けられていることがより好ましい。耐熱樋１の表面に形成される溝状の流路の形状、即ち、熔体流路の進行方向に対する垂直断面における耐熱樋１の流路の形状は、図１及び図２に示す通り、半円弧状であることが好ましい。同図に示す通り、内部冷水路１１１を備えた銅製の金属溝状部１１の内側面に、カーボン製の断面半円弧形状の均一な厚みを有する耐熱内張部１２を全面に亘って当接させた耐熱樋１を耐熱樋の好ましい実施形態として挙げることができる。

金属溝状部１１は、使用用途に応じて必要な耐熱性を有する各種の金属を、従来公知の様々な鋳造方法によって所望の形状に成形することによって得ることができる。例えば、上述したフェロニッケル製錬において用いる金属熔体流路を形成する場合であれば、一例として、熱伝導性にも優れる銅を、図１に示すような形状に鋳造した銅製の溝状部を、金属溝状部１１として好ましく用いることができる。

又、金属溝状部１１には、金属熔体の流路方向に沿って、その内部を貫通する内部冷水路１１１が設けられていることがより好ましい。この内部冷水路１１１に冷却水を流すことによって、金属溝状部１１及び耐熱内張部１２を冷却して耐熱樋１全体の温度上昇を抑制し、耐熱性と耐久性を向上させることができる。内部冷水路１１１は、金属溝状部１１の内部に複数本の水路が独立して形成されていることが好ましい。内部冷水路１１１が設けられている場合、金属溝状部１１同士の接合の位置合せを特段に厳密に行う必要があるが、本発明の耐熱樋の設置方法を採用することによって、設置作業の中で複数回の微調整を過度な負担なく行うことができる。

耐熱内張部１２としては、熱伝導性と耐熱性に優れ、調達容易な、カーボンを好ましく用いることができる。カーボン製の耐熱内張部１２は、機械加工により所望の形状に加工することができる。

＜耐熱樋の設置方法＞
本発明の「耐熱樋の設置方法（以下、単に「設置方法」とも言う）」は、上述した耐熱樋１のように、少なくとも、金属溝状部１１を含んで構成される各種の耐熱樋を、所望の位置に所望の傾斜角度で設置する方法である。この「設置方法」は、以下の２つの工程を順次行うことにより、例えば、フェロニッケルの乾式製錬法において出滓される１５００℃以上の高温の熔融スラグを流す金属熔体流路を構成する耐熱樋の設置作業を、より容易に効率よく行うことができる方法である。

［第１の工程（仮置き工程）］
本発明の「設置方法」においては、先ず、「第１の工程」として、金属溝状部１１の設置位置を決定する作業を行う。耐熱樋が、金属溝状部１１及び耐熱内張部１２を有する耐熱樋１である場合には、金属溝状部１１及び耐熱内張部１２からなる積層体全体の位置を決定する作業を行う。

この「第１の工程」においては、金属溝状部１１の設置位置を決定する作業を、軽量仮溝状部１３を用いて行う。軽量仮溝状部１３は、金属溝状部１１と同一の外縁形状を有し、金属溝状部１１よりも重量は小さい仮置き用のダミーモデルである。軽量仮溝状部１３は、金属溝状部１１よりも軽量の材料からなる同一形状の物であってもよいし、図３に示すように、実質的に金属溝状部１１と同一態様で耐熱内張部１２支持可能な外縁部を有し、その他の部分については中空構造とされている物（図３参照）とすることもできる。本明細書において「金属溝状部と同一の外縁形状を有し」という場合、図３に例示されるような一部中空の構造からなる物のことも含むものとする。

軽量仮溝状部１３は、一例として、鋼製とすることが好ましい。例えば、金属溝状部１１が重量約１ｔの銅製の部材に対して、これと同一の外縁形状を有する図３に示すような中空の鋼製の軽量仮溝状部１３は、その重量を３５ｋｇとすることができる。

金属溝状部１１の設置位置を決定する作業は、上述の軽量仮溝状部１３を基台部２に載置（仮配置）した状態で、軽量仮溝状部１３の位置や設置角度を目視で確認し、適切な位置や角度からのずれが確認された場合には、軽量仮溝状部１３を、一旦、基台部２から外して、支持部材２１の高さの固定位置を、必要に応じて適切に調整し直すことによって行う。重量約１ｔの銅製の部材である金属溝状部１１は、一旦設置した後の位置や設置角度の再調整のために再度外す作業は、チェーンブロック等の重量物運搬機器を持ち込んで作業することが必須であり作業負担が大きい。特にチェーンブロック等の重量物運搬機器を使用する場合、運搬物（金属溝状部１１）を水平方向に移動させるには、作業エリアが限られた状態での運搬作業である場合、金属溝状部１１を所定の位置に運搬するには、何度も玉掛けを行い、必要の移動距離に対して水平方向に少しずつ移動させる必要があった。これに対して、重量４０ｋｇ程度以下の軽量仮溝状部１３を用いることにより、人力で速やかに、この作業を行うことができる。

尚、耐熱樋が、金属溝状部１１及び耐熱内張部１２を有する耐熱樋１である場合には、耐熱内張部１２を軽量仮溝状部１３の内周面上に仮配置した状態で、設置位置を決定する作業を上記同様に行えばよい。又、この場合においては、耐熱内張部１２と同一の外縁形状を有し、耐熱内張部よりも重量は小さい、軽量仮内張部（図示せず）を上記同様に用いることがより好ましい。軽量仮内張部は例えば各種の合成樹脂或いは木材によって形成することができる。

上記作業について、より詳細には、チェーンブロック等の重量物運搬機器を設置し、重量約１ｔの銅製の部材である金属溝状部を基台から外し、各基台の高さ等の再調整を行った後、上記金属溝状部を、チェーンブロック等の重量物運搬機器によって、再度、基台上に載置する作業を行う従来の作業について、凡そ５時間程度の時間を要していた。これに対して本発明の方法を採用することによって、上記作業に要する時間を３０分程度に短縮することができることが本発明者による試験実施により実証されている。

支持部材２１は、例えば、固定ボルト２１１による大穴ボルト締め構造等、位置決め作業を容易に行える取付け構造としておくことがより好ましい。又、３Ｄキャドでの事前準備により、支持部材２１の位置を正確に設定しておくことが好ましい。

［第２の工程（固定工程）］
この「第２の工程」においては、「第１の工程」において決定された設置位置に、同工程で決定された設置角度で、金属溝状部１１を配置し、同位置に同角度で、金属溝状部１１を固定する作業を行う。耐熱樋が、金属溝状部１１及び耐熱内張部１２を有する耐熱樋１である場合には、金属溝状部１１及び耐熱内張部１２からなる積層体を固定する作業を同様に行う。固定作業はボルト締め、溶接、その他、公知の従来方法によればよい。

＜金属熔体流路の形成方法＞
以上、説明した耐熱樋の設置方法によって、様々な形態の金属熔体流路を形成することができる。例えば、複数の耐熱樋１Ａ、１Ｂ、１Ｃを接続して金属熔体流路１００（図４参照）を形成する場合には、各々の耐熱樋１Ａ、１Ｂ、１Ｃを、それぞれ、本発明の上記設置方法によって設置することにより、同様に金属熔体流路を形成することができる。

１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ耐熱樋
１１金属溝状部
１１１内部冷水路
１２耐熱内張部
１３軽量仮溝状部
２基台部
２１支持部材
２１１固定ボルト
２２充填材
２３ケーシング
１００金属熔体流路

Claims

金属熔体流路として用いる耐熱樋の設置方法であって、
前記耐熱樋は金属溝状部を有し、
前記金属溝状部の設置位置を決定する第１の工程と、
前記設置位置に前記金属溝状部を固定する第２の工程と、が行われ、
前記第１の工程においては、前記金属溝状部と同一の外縁形状を有し該金属溝状部よりも重量は小さい、軽量仮溝状部を仮配置して、該軽量仮溝状部の位置を調整する作業によって前記設置位置を決定し、
前記第２の工程においては、前記第１の工程において決定された前記設置位置に、前記金属溝状部を配置して、固定する、
耐熱樋の設置方法。
前記耐熱樋は、前記金属溝状部の内面に設けられている耐熱内張部を有し、
前記第１の工程においては、前記耐熱内張部を前記軽量仮溝状部の内周面上に仮配置した状態で、前記設置位置を決定する、
請求項１に記載の耐熱樋の設置方法。
前記第１の工程においては、前記耐熱内張部に代えて、前記耐熱内張部と同一の外縁形状を有し該耐熱内張部よりも重量は小さい、軽量仮内張部を前記軽量仮溝状部の内周面上に仮配置する、
請求項２に記載の耐熱樋の設置方法。
前記金属溝状部は、金属熔体の流路方向に沿って内部を貫通する内部冷水路を有する、
請求項１から３の何れかに記載の耐熱樋の設置方法。
前記金属溝状部が銅であり、前記軽量仮溝状部が鋼である、
請求項１から４の何れかに記載の耐熱樋の設置方法。
前記耐熱内張部がカーボンである、
請求項２又は３に記載の耐熱樋の設置方法。
前記軽量仮内張部が樹脂又は木材である、
請求項３に記載の耐熱樋の設置方法。
複数の耐熱樋を接続して金属熔体流路を形成する方法であって、
各々の前記耐熱樋が、請求項１から７の何れかに記載の設置方法によって設置される、
金属熔体流路の形成方法。