JP7365575B2 - 鉱石連続供給装置 - Google Patents

Description

本発明は、非鉄製錬などにおいて、粉粒体の鉱石を、該粉粒体の受入れ時にも断続せずに連続して製錬炉に供給することができる鉱石連続供給装置に関する。

非鉄製錬などにおいて、粉粒体の鉱石を製錬炉に供給する装置として、特開平５－２７２８７５号に記載されている鉱石供給装置が知られている。この装置は、フローコンベア等によって搬入された粉体状の鉱石を一時的に溜めるサービスタンクと、該サービスタンクの下方に位置するリフトタンクを備えており、サービスタンクに溜めた鉱石をリフトタンクに送り込み、リフトタンクに一定量の鉱石が溜まったら、該リフトタンクに圧縮空気を導入してタンク内の鉱石を圧縮空気と共に製錬炉に送り、炉内のランスを通じて浴中に吹き込む構造を有している。

このような装置では、サービスタンクから鉱石をリフトタンクに送り込む際に、鉱石がリフトタンクに受け入れられるようにリフトタンクの内圧を大気圧に開放する必要があり、このためリフトタンクに導入している鉱石搬送用の圧縮空気を一時的に止めなければならず、製錬炉に送る鉱石の搬送が中断されるため連続的な供給ができず、鉱石はバッチで炉内に搬送されている。

このようにリフトタンクへの鉱石供給とリフトタンクから製錬炉への鉱石搬送を一バッチごとに繰り返すので、一バッチの時間のうち鉱石が輸送される時間の割合（以下、給鉱率）は約４０％～７０％に留まり、効率が悪い。リフトタンクは、その瞬間搬送能力の上限量で鉱石の搬送を行っており、バッチでの運転では搬送を停止する時間を完全に無くすことができず、これ以上の製錬炉への鉱石搬送量の増加が困難である。また、短期的には炉内に輸送される鉱石量と炉内に吹き混む酸素量のバランスが取れ難く、製錬炉内の浴温およびドラフトが変動する要因になっている。

ランスの先端は製錬炉内の溶融浴上に位置しているので、ランスにとって冷材の作用を果たす鉱石が輸送されていない時に加熱が進みランスの先端部が熔損する原因になり、定期的に所定長さのランスの継ぎ足しを行う必要が生じる。また、製錬炉を構成する耐火物の溶湯浴による浸食は、炉体の寿命を決定する重要な因子であり、浴温が高温になる程炉体の寿命は短くなる。とりわけランス直下の炉床耐火物や溶湯浴界面近傍の側壁耐火物の浸食は製錬炉の炉修周期を決定する大きな要因になる。一方、製錬炉から発生する排ガスは後段の排ガス処理設備で炉内のドラフトを常時負圧に保つ様に吸引する必要がある。このため、ドラフトの変動分だけ排ガスを過剰に吸引する必要がある。

特開平５－２７２８７５号公報

以上のように、従来の給鉱装置は、製錬炉への鉱石の供給が断続的であるために、製錬炉へ供給する鉱石量の増加が難しいだけでなく、後段の排ガス処理設備で製錬炉から発生する排ガスを過剰に吸引する必要があり、またランス先端部の溶損や炉内の溶湯浴界面付近の耐火物の浸食が進む問題があった。
本発明の装置は、従来の給鉱装置における上記問題を解決したものであり、鉱石の受入時にも、鉱石の供給が中断せずに連続的に鉱石を製錬炉に供給できる装置を提供する。

本発明は以下の構成からなる鉱石連続供給装置に関する。
〔１〕粉粒体の鉱石を一時的に溜める調圧タンクと、
該調圧タンクから該鉱石を受け入れるリフトタンクと、
該調圧タンクおよび該リフトタンクにおのおの圧縮空気を導入する空気路を備え、
該リフトタンクに圧縮空気を導入して該タンク内の鉱石を製錬炉に供給する鉱石供給装置において、
上記調圧タンクから上記リフトタンクに通じる鉱石排出路に開閉弁が設けられており、
上記調圧タンクには、上記開閉弁が閉じた状態で、該調圧タンク内圧を一時的に開放して上記鉱石を該タンクに受け入れ、受入後に上記圧縮空気を導入して該タンク内圧を上記リフトタンクの内圧より高くした後に上記開閉弁を開いて上記鉱石を該リフトタンクに排出する調圧タンク制御手段が設けられており、
上記リフトタンクには、該リフトタンクの鉱石受入時および排出時を通じて連続して該リフトタンクに圧縮空気を導入するリフトタンク制御手段が設けられており、
該リフトタンクの該調圧タンクからの鉱石受入時にも連続して該リフトタンクから上記製錬炉に該鉱石が供給されることを特徴とする鉱石連続供給装置。
〔２〕上記調圧タンクに圧縮空気を導入する第一空気路と、
上記リフトタンクに圧縮空気を導入する第二空気路と、
該調圧タンクと該リフトタンクを連通する調圧通気路が設けられており、
上記調圧タンク制御手段は、該調圧タンクの圧力計Ａと、該調圧タンクの排気弁と、該調圧タンクに至る上記第一空気路の調圧弁Ｃと、上記調圧通気路の調圧弁Ｄおよび調圧弁Ｅと、該調圧タンクの鉱石受入路の開閉弁Ｆと、該調圧タンクの排出路の開閉弁Ｇと、該調圧タンクの検量計Ｂを有し、
上記リフトタンク制御手段は、該リフトタンクの圧力計Ｈと、該リフトタンクの検量計Ｉと、上記第二空気路の調圧弁Ｊと、該リフトタンクから上記製錬炉に至る鉱石供給路の供給弁Ｋを有する上記[１]に記載する鉱石連続供給装置。
〔３〕上記調圧タンクに上記粉粒体を供給するフローコンベアを有し、該フローコンベアから該調圧タンクに至る上記鉱石受入路に上記開閉弁Ｆが設けられている上記[２]に記載する鉱石連続供給装置。

〔具体的な説明〕
本発明の鉱石連続供給装置を以下に具体的に説明する。
本発明の鉱石連続供給装置は、粉粒体の鉱石を一時的に溜める調圧タンクと、該調圧タンクから該鉱石を受け入れて製錬炉に排出するリフトタンクと、該調圧タンクおよび該リフトタンクにおのおの圧縮空気を導入する空気路と、該圧縮空気の制御手段を有し、該制御手段によって該リフトタンクの該調圧タンクからの鉱石受入時にも連続して該リフトタンクから上記製錬炉に該鉱石が供給されることを特徴とする鉱石連続供給装置である。

本発明の鉱石連続供給装置は、より詳しくは、
粉粒体の鉱石を一時的に溜める調圧タンクと、該調圧タンクから該鉱石を受け入れるリフトタンクと、該調圧タンクおよび該リフトタンクにおのおの圧縮空気を導入する空気路を備え、該リフトタンクに上記圧縮空気を導入して該タンク内の鉱石を製錬炉に供給する鉱石供給装置において、上記調圧タンクから上記リフトタンクに通じる鉱石排出路に開閉弁が設けられており、上記調圧タンクには、上記開閉弁が閉じた状態で、該調圧タンク内圧を一時的に開放して上記鉱石を該タンクに受け入れ、受入後に上記圧縮空気を導入して該タンク内圧を上記リフトタンクの内圧より高くした後に上記開閉弁を開いて上記鉱石を該リフトタンクに排出する調圧タンク制御手段が設けられており、上記リフトタンクには、該リフトタンクの鉱石受入時および排出時を通じて連続して該リフトタンクに圧縮空気を導入するリフトタンク制御手段が設けられており、該リフトタンクの該調圧タンクからの鉱石受入時にも連続して該リフトタンクから上記製錬炉に該鉱石が供給されることを特徴とする鉱石連続供給装置である。

本発明の鉱石連続供給装置の説明図を図１に示す。
図１に示す鉱石連続供給装置は、粉粒体の鉱石を一時的に溜める調圧タンク５０と、該調圧タンク５０から該鉱石を受け入れて製錬炉５２に排出するリフトタンク５１が設けられている。該調圧タンク５０には、内部の圧力を測る圧力計Ａと鉱石量を測る検量計Ｂが設けられており、さらに内部の圧力を開放する排気ラインが接続しており、該排気ラインに排気弁５３が設けられている。また、該調圧タンク５０の上部には粉粒体状の鉱石を受け入れるための開閉弁Ｆが設けられている。

該調圧タンク５０には圧力制御用の圧縮空気を導入する第一空気路が接続している。該第一空気路の該調圧タンク５０に至る経路には調圧弁Ｃが設けられている。

さらに、リフトタンク５１には圧力制御用の圧縮空気と、鉱石輸送用の圧縮空気を導入する第二空気路が接続しており、該第二空気路のリフトタンク５１に至る経路には調圧弁Ｊが設けられており、該リフトタンク５１から製錬炉５２に至る鉱石供給路には供給弁Ｋが設けられている。また、該リフトタンク５１には、内部の圧力を測る圧力計Ｈと鉱石量を測る検量計Ｉが設けられている。さらに上記調圧タンク５０から上記リフトタンク５１に至る鉱石排出路には開閉弁Ｇが設けられている。

さらに、リフトタンク５１の内部空気を調圧タンク５０に逃がすことができるように、調圧タンク５０とリフトタンク５１は空気が流れる調圧通気路によって接続されており、該調圧通気路には調圧弁Ｄと調圧弁Ｅが設けられている。

調圧タンク５０には調圧タンク制御手段６０が設けられており、該調圧タンク制御手段６０は、調圧タンク５０の圧力計Ａ、検量計Ｂ、排気弁５３、開閉弁Ｆ、第一空気路の調圧弁Ｃ、鉱石排出路の開閉弁Ｇ、調圧通気路の調圧弁Ｄと調圧弁Ｅによって形成されている。圧力計Ａおよび検量計Ｂの検出信号は調圧タンク制御手段６０に送られ、排気弁５３、調圧弁Ｃ、調圧弁Ｄ、調圧弁Ｅ、開閉弁Ｆ、開閉弁Ｇは調圧タンク制御手段６０からの信号を受けて開閉される。

リフトタンク５１にはリフトタンク制御手段７０が設けられており、該リフトタンク制御手段７０は、第二空気路の調圧弁Ｊ、鉱石供給路の供給弁Ｋ、該リフトタンク５１の圧力計Ｈ、検量計Ｉによって形成されている。圧力計Ｈおよび検量計Ｉの検出信号はリフトタンク制御手段７０に送られ、調圧弁Ｊ、供給弁Ｋはリフトタンク制御手段７０からの信号を受けて開閉される。

上記鉱石連続供給装置には、好ましくは、粉粒体の鉱石を該装置に搬入するフローコンベア８０が連設されており、該フローコンベア８０と上記調圧タンク５０との間の鉱石受入路に上記開閉弁Ｆが設けられている。

調圧タンクへの鉱石の受入時に、排気弁５３が開放されて調圧タンク５０の内部は大気圧になり、フローコンベア８０によって搬送されてきた鉱石は開閉弁Ｆを通じて調圧タンク５０に供給される。下側の開閉弁Ｇは閉じられている。一定量の鉱石が溜まると検量計Ｂによって検出され、調圧タンク制御手段６０によって排気弁５３が閉じられ、一方、調圧弁Ｃが開いて第一空気路を通じて圧縮空気が調圧タンク５０に導入され、該調圧タンク５０の内圧がリフトタンク５１の内圧よりやや高く設定される。その後、開閉弁Ｇが開き、鉱石排出路を通じて鉱石がリフトタンク５１に供給される。

リフトタンク５１が調圧タンク５０から鉱石を受け入れるときは、鉱石受け入れ量と同等容量の空気をタンク内から排出する必要がある。調圧タンク５０からリフトタンク５１に鉱石を排出する時に、調圧通気路の調圧弁Ｄ,Ｅを開弁しリフトタンク５１の内部空気を調圧タンク５０へ逃がすことによって、調圧タンク５０の鉱石がリフトタンク５１に排出されやすくなる。

一方、リフトタンク５１には第二空気路の調圧弁Ｊが開いて圧縮空気が導入さており、リフトタンク５１の内圧が圧力計Ｈによって大気圧以上の一定圧に保たれている。この状態で鉱石供給路の供給弁Ｋが開かれており、この圧縮空気によって鉱石がリフトタンク５１から排出されて鉱石供給路を通じて製錬炉５２に送り込まれる。このように、調圧タンク５０からリフトタンク５１に鉱石が送り込まれている間にも、リフトタンク５１から製錬炉５２に鉱石が送り込まれる。なお、リフトタンク制御手段７０を通じて調圧弁Ｊの開閉を調整して鉱石の流量を制御することができる。

リフトタンク５１の鉱石量は検量計Ｉによって検知されており、鉱石量が基準以下に減少すると、調圧タンク制御手段６０を通じて開閉弁Ｇが開き、調圧タンク５０から鉱石が排出路を通じてリフトタンク５１に供給され、鉱石が製錬炉５２に搬送される間中、リフトタンク５１の鉱石量は一定量以上に保たれる。

このように、リフトタンク５１の鉱石量は一定量以上に保たれ、リフトタンク５１には鉱石受入時および鉱石排出時を通じて連続して圧縮空気がリフトタンク５１に導入されるので、リフトタンク５１は鉱石を受入れながら連続して製錬炉５２に鉱石を供給することができる。

本発明の鉱石連続供給装置は、従来のサービスタンクに代えて、タンク内圧を調整できる調圧タンクがリフトタンクの上流に設けられており、鉱石の受入れ時には該調圧タンクの内圧を一時的に開放して鉱石を受け入れ、受入後に該タンク内圧をリフトタンク内圧よりやや高くしてリフトタンクに鉱石を送り込むので、リフトタンクが鉱石を受け入れるときにリフトタンクの内圧を大気圧に開放する必要がなく、リフトタンクは鉱石を受入れながら連続して製錬炉に鉱石を供給することができる。このため、給鉱率を従来の４０％～７０％から１００％に増加させることができる。

本発明の鉱石連続供給装置は、リフトタンクが鉱石を受入れながら連続して製錬炉に鉱石が供給されるので、常時、製錬炉内に吹き込む鉱石量と酸素量のバランスが保たれ、熔湯浴中の温度変動と製錬炉内のドラフトの変動を少なくすることができる。従って、排ガスの過剰な吸引量を削減するとともに製錬炉への鉱石搬送量を増加することができ、また、ランスの熔損や炉床および炉側壁等の耐火物の浸食を抑制することができる。

本発明の鉱石連続供給装置の説明図。 本発明に係る鉱石連続供給装置の実施態様の装置構成図。

本発明の鉱石連続供給装置について、実施態様の装置構成を図２に示す。
〔装置構成〕
図２に示すように、フローコンベア１の下方に調圧タンク２が設けられており、フローコンベア１と調圧タンク２を接続する鉱石受入路にはダンパー３、投入元弁４、投入弁５が設けられている。これらのダンパー３、投入元弁４、投入弁５は図１の装置の弁手段Ｆに相当する。また、調圧タンク２には、鉱石量を検知するリミットスイッチ１２、３２とロードセル１３が設けられている。これらのリミットスイッチ１２、３２とロードセル１３は図１の装置の検量計Ｂに相当する。さらに、調圧タンク２には大排気弁２９、小排気弁３１が設けられている。これらの大排気弁２９、小排気弁３１は図１の装置の開放弁５３に相当する。

調圧タンク２には圧縮空気の供給路１４が設けられており、この供給路１４は図示しないコンプレッサに接続されており、さらに、圧縮空気供給路１４の調圧タンク２に至る管路に加圧弁３３が設けられている。供給路１４の調圧タンク２に至る管路は図１の装置の第一空気路に相当し、加圧弁３３は調圧弁Ｃに相当する。調圧タンク２の下方にはリフトタンク６が設けられており、調圧タンク２とリフトタンク６を接続する鉱石排出路には投入元弁７と投入弁８が設けられている。投入元弁７と投入弁８は図１の装置の開閉弁Ｇに相当する。圧縮空気の供給路１４は分岐してリフトタンク６に接続している。リフトタンク６に接続する供給路１４は図１の装置の第二空気路に相当する。

また、調圧タンク２とリフトタンク６には均圧弁１５、１６を備えた均圧配管１７が接続されており、さらに各タンク２、６には圧力測定器１９、２０と圧力設定器２１、２２が設けられている。均圧弁１５、１６はおのおの図１の装置の調圧弁Ｄ，Ｅに相当し、均圧配管１７は通気路に相当する。また、圧力測定器１９、２０は各々図１の装置の圧力計Ａ、Ｈに相当する。

リフトタンク６の下部には鉱石輸送用のエア供給配管９と鉱石供給路１１が接続しており、エア供給配管９は上記圧縮空気供給路１４と一体になって図示しないコンプレッサに接続されており、鉱石供給路１１の先端はランス１０に連結されている。リフトタンク６の鉱石はエア供給配管９を通じて導入される圧縮空気によって、リフトタンク６から鉱石供給路１１とランス１０を通じて製錬炉に送られる。

リフトタンク６には、投入された鉱石量を検知するロードセル２３が設けられている。ロードセル２３は図１の装置の検量計Ｉに相当する。また、鉱石供給路１１には輸送弁２４が設けられており、この鉱石供給路１１は輸送弁２４を介してリフトタンク６に連通している。また鉱石供給路１１には分岐路２５が設けられており、この分岐路２５にはブースター弁２６と流量設定器２７とが直列に接続されている。さらに、圧縮空気供給路１４のリフトタンク６に至る管路に加圧弁３０が設けられている。これらのエア供給配管９と鉱石供給路１１、圧縮空気供給路１４は図１の装置の第二空気路に相当する。ブースター弁２６、加圧弁３０は図１の装置の調圧弁Ｊに相当する。輸送弁２４は供給弁Ｋに相当する。

圧力設定器２１、２２と流量設定器２７とは制御装置２８に接続されている。この制御装置２８には、調圧タンク２とリフトタンク６の鉱石量とタンク圧を示す電気信号が各々入力されるようになっており、図１に示す圧力計Ａ、検量計Ｂ、調圧弁Ｃ、Ｄ、Ｅ、開閉弁Ｆ、Ｇに相当する上記各機器によって、調圧タンク２について図１に示す調圧タンク制御手段６０と同様の制御系が形成されている。また、図１に示す圧力計Ｈ、検量計Ｉ、調圧弁Ｊ，供給弁Ｋに相当する上記各機器によって、リフトタンク６について図１に示すリフトタンク制御手段７０と同様の制御系が形成されている。これらの電気信号に基づいて、次回のリフトタンク６の鉱石受入れまでに、リフトタンク６の鉱石量が設定量になるように、リフトタンク６の圧力設定値と流量設定値が変更される。

〔装置の作動状態〕
図２に示す装置において、大排気弁２９を閉弁し、均圧弁１５、１６を開弁した後に、投入弁８、投入元弁７が開弁することにより、調圧タンク２から鉱石がリフトタンク６に排出される。リフトタンク６のロードセル１３が定量を計測するか、またはタイマがカウントアップされたときに、均圧弁１５、１６、投入弁８、投入元弁７が閉弁して、リフトタンクへの鉱石の排出が停止する。

次に、加圧弁３０が開弁してリフトタンク６の内力を上昇させる。その後、リフトタンク６の内圧が圧力設定器２２で設定した圧力に達した後に、加圧弁３０が閉弁して加圧を停止する。その後、ブースター弁２６および輸送弁２４が開弁し、リフトタンク６の鉱石が鉱石鉱供給路１１を通じて圧縮空気によってランス１０に向かって輸送される（輸送工程）。

リフトタンク６の鉱石量が減少し、調圧タンク２とリフトタンク６に設けたロードセル１３、２３により計量される残存する鉱石の合計重量が設定重量より低下すると、調圧タンク２からリフトタンク６へ鉱石の排出が準備される。先ず加圧弁３３が開弁して、圧力測定器２０によって測定されたリフトタンク６の圧力と制御装置２８により予め設定された圧力差、例えば、調圧タンク２の圧力がリフトタンク６の圧力よりやや高くなるまで調圧タンク２を加圧する（加圧工程）。

次に、投入弁８、投入元弁７、均圧弁１５、１６が開弁して、調圧タンク２から鉱石がリフトタンク６に投入される（投入工程）。従って、従来装置のようなリフトタンクの排気工程を必要とせず、リフトタンク６は鉱石の受入れを行いながら鉱石を輸送することができる。調圧タンク２のレベル計１２によって鉱石量が検知され、またはタイマがカウントアップされ、あるいは調圧タンク２のロードセル１３が鉱石の減少量を検知したときに、均圧弁１５、１６、投入弁８、投入元弁７が閉弁して鉱石の投入が停止される（投入停止工程）。次いで、小排気弁３１、大排気弁２９が開弁して、調圧タンク２内圧が大気圧まで開放され（排気工程）、ダンパー３のサイクルタイムに応じ、ダンパー３と投入弁５、投入元弁４が開弁して、フローコンベア１から搬送される鉱石が調圧タンク２に供給される（供給工程）。

１－フローコンベア、２－調圧タンク、３－ダンパー、４－投入元弁、５－投入弁、６－リフトタンク、７－投入元弁、８－投入弁、９－エア供給配管、１０－ランス、１１－鉱石供給路、１２と３２－リミットスイッチ、１３－ロードセル、１４－圧縮空気の供給路、１５と１６－均圧弁、１７－均圧配管、１９と２０－圧力測定器、２１と２２－圧力設定器、２３－ロードセル、２４－輸送弁、２５－分岐路、２６－ブースター弁、２７－流量設定器、２８－制御装置、２９－大排気弁、３０－加圧弁、３１－小排気弁、３３－加圧弁、５０－調圧タンク、５１－リフトタンク、５２－製錬炉、５３－排気弁、６０－調圧タンク制御手段、７０－リフトタンク制御手段、８０－コンベア。

Claims (3)

1. 粉粒体の鉱石を一時的に溜める調圧タンクと、
   該調圧タンクから該鉱石を受け入れるリフトタンクと、
   該調圧タンクおよび該リフトタンクにおのおの圧縮空気を導入する空気路を備え、
   該リフトタンクに圧縮空気を導入して該タンク内の鉱石を製錬炉に供給する鉱石供給装置において、
   上記調圧タンクから上記リフトタンクに通じる鉱石排出路に開閉弁が設けられており、
   上記調圧タンクには、上記開閉弁が閉じた状態で、該調圧タンク内圧を一時的に開放して上記鉱石を該タンクに受け入れ、受入後に上記圧縮空気を導入して該タンク内圧を上記リフトタンクの内圧より高くした後に上記開閉弁を開いて上記鉱石を該リフトタンクに排出する調圧タンク制御手段が設けられており、
   上記リフトタンクには、該リフトタンクの鉱石受入時および排出時を通じて連続して該リフトタンクに圧縮空気を導入するリフトタンク制御手段が設けられており、
   該リフトタンクの該調圧タンクからの鉱石受入時にも連続して該リフトタンクから上記製錬炉に該鉱石が供給されることを特徴とする鉱石連続供給装置。
2. 上記調圧タンクに圧縮空気を導入する第一空気路と、
   上記リフトタンクに圧縮空気を導入する第二空気路と、
   該調圧タンクと該リフトタンクを連通する調圧通気路が設けられており、
   上記調圧タンク制御手段は、該調圧タンクの圧力計Ａと、該調圧タンクの排気弁と、該調圧タンクに至る上記第一空気路の調圧弁Ｃと、上記調圧通気路の調圧弁Ｄおよび調圧弁Ｅと、該調圧タンクの鉱石受入路の開閉弁Ｆと、該調圧タンクの排出路の開閉弁Ｇと、該調圧タンクの検量計Ｂを有し、
   上記リフトタンク制御手段は、該リフトタンクの圧力計Ｈと、該リフトタンクの検量計Ｉと、上記第二空気路の調圧弁Ｊと、該リフトタンクから上記製錬炉に至る鉱石供給路の供給弁Ｋを有する請求項１に記載する鉱石連続供給装置。
3. 上記調圧タンクに上記粉粒体を供給するフローコンベアを有し、該フローコンベアから該調圧タンクに至る上記鉱石受入路に上記開閉弁Ｆが設けられている請求項２に記載する鉱石連続供給装置。
   

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