JP4397409B2 - 鋳付き除去装置及びその使用方法 - Google Patents

Description

本発明は、鋳付き除去装置及びその使用方法に関し、さらに詳しくは、転炉から排出される排ガスを回収するための排ガスフードの傾斜した後面ジャケットの内表面に付着する鋳付きを除去する鋳付き除去装置及びその使用方法に関する。

銅の製錬については、例えば、特許文献１乃至３においてその概要が説明されているように、自溶炉等の溶錬炉で精鉱を溶融した後、転炉に装入し、転炉の側面下方に配設された多数の羽口から空気又は酸素富化空気を吹き込むことによりＦｅ、Ｓを除去して銅品位約９８〜９９％の粗銅とし、さらに電解質水溶液中で電解精製を行い９９．９９％以上の電気銅とすることによって行なわれる。ここで用いられる転炉は、一般にＰＳ転炉（Ｐｅｉｒｃｅ Ｓｍｉｔｈ転炉）と呼ばれる円筒横型の炉体を備え、装入・排出に便利なように電動機により前後に傾転できるようになっており、上述のように空気又は酸素富化空気を吹き込むための羽口を数十本有している。

ＰＳ転炉の操業はバッチ式であり、前工程の溶錬炉から各バッチに必要な量のマットが取鍋で送られてくるが、転炉内に装入された１バッチ分のマットの吹精にも造かん期、造銅期という２種類の製錬ステージがある。造かん期は、マット中のＦｅとＳを酸化除去する工程であり、酸化されたＳはＳＯ_２ガスとして排ガス中に除去され、ＦｅＯは融点が高いのでＳｉＯ_２を主成分とする珪酸鉱を炉内に装入してＳｉＯ_２と結合させ、低融点のスラグを生成させて第１造かん期の終了後に炉外に除去する。

第１造かん期の終了後にスラグを炉外に排出すると炉内の溶体量が減少するので、その後追加のマットを炉内に装入し、第２造かん期が行われる。特に、溶錬炉で産出されたマットの銅品位が６０％程度の場合は、従来から２回の造かん期の実施が一般的である。造かん期を終了してスラグを炉外に排出した溶体は「白かわ」と呼ばれ、銅品位は７５％前後であり、若干残ったＦｅを除いては全てＣｕ_２Ｓである。造かん期の終了後に造銅期に入り、ここでは、Ｃｕ_２ＳのＳを酸化除去し、最終的に銅品位９８〜９９％程度の粗銅に仕上げる。

ＰＳ転炉の操業中に発生する排ガスには７〜１２％のＳＯ_２が含まれているため、排ガスフードにより外部への漏出を防止すると共に、吸引装置によって回収し、硫酸の製造を行なっている。しかし、ＰＳ転炉の装入・排出口近傍の排ガスフードのジャケット内面は排ガスに含まれるＣｕ_２Ｓ、ＦｅＳ、ＦｅＯ等の成分が凝集固化したいわゆる「べコ」と呼ばれる鋳付きが発生やすく、これが操業に伴って次第に成長して煙道を塞いだり、成長した鋳付きが突然剥がれ落ちることで操業を妨げる原因となっていた。特に、ＰＳ転炉の装入・排出口に近い排ガスフードの後面ジャケットの表面に付着しやすく、その除去にも時間がかかっていた。そのため、そのような鋳付きを機械的に除去する除去装置も提案されている（特許文献４）。

特開平１１−２５６２５０号公報 特開平１１−３３５７５０号公報 特開平１１−３３５７５１号公報 特開平８−１５９６６３号公報

操業に伴って次第に鋳付きが成長して煙道を塞ぐことは操業に支障をきたすことはもちろんであるが、後面ジャケットは傾斜面となっているため、成長した鋳付きが突然剥がれ落ちることで操業の妨げになると共に、他の設備等と接触して当該設備を破損させることも問題となっていた。そのため、鋳付きが成長して自然落下するような状況になる前に確実に掻き取り除去する必要がある。これまで、煙道の鋳付き除去作業については手作業によって行っていたが、操業をストップする時間も長く改善が要望されていた。
また、上述のように鋳付きを機械的に除去する除去装置も提案されているが、転炉操業の場合には傾斜面且つ幅広の後面ジャケットに付着する鋳付きをほぼ前面に渡って除去する必要があり、定期的に、しかも簡単且つ安全に除去することができる装置が要望されていた。

そこで、本発明は、銅製錬における転炉操業時に排出される排ガスを回収するための排ガスフードの傾斜した後面ジャケットの内表面に付着する鋳付きを簡単且つ安全に除去することができる鋳付き除去装置及びその使用方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために請求項１に記載の本発明は、転炉から排出される排ガスを回収するための排ガスフードの傾斜した後面ジャケットの内表面に付着する鋳付きを掻き取り除去する鋳付き除去装置において、駆動手段によって排ガスフードの側面側の端部から少なくとも後面ジャケットの幅方向における中心線を越える位置まで後面ジャケットの内表面上を摺動しつつ移動して鋳付きを掻き取る掻取部を備えた掻取手段を、排ガスフードの左右の側面部にそれぞれ左右一対となるようにして、且つ、後面ジャケットの傾斜に沿って多段に配置し、それによって後面ジャケットに付着した鋳付きをほぼ全面にわたって掻き取り可能としたことを特徴とする。

上記課題を解決するために請求項２に記載の本発明は、請求項１に記載の鋳付き除去装置において、排ガスフードの左右の側面部にそれぞれ左右一対となるようにして且つ、後面ジャケットの傾斜に沿って多段に配置された掻取手段のうちの少なくとも一対は、駆動手段に連結されたシャフト部と、シャフト部の一端に設けられた掻取部を有して構成され、掻取部は、シャフトに固定される背面板と、背面板から前方に張り出すように設けられた底板と、背面板と底板との間に斜めに配置された補助板とによってショベル状に形成されると共に、底板の表面に凹凸を設けたことを特徴とする。

上記課題を解決するために請求項３に記載の本発明は、請求項１又は２に記載の鋳付き除去装置の使用方法において、排ガスフードの左右の側面部にそれぞれ左右一対となるようにして且つ、後面ジャケットの傾斜に沿って多段に配置された掻取手段のうち、最下段の掻取手段の左右いずれか一方側の掻取手段を駆動手段によって排ガスフードの端部から少なくとも後面ジャケットの幅方向における中心線を越える位置まで移動させて後面ジャケットの内表面上に付着した鋳付きを掻き取った後、元の位置へ復帰させる工程と、前工程において動作した側とは反対側の最下段の掻取手段を駆動手段によって前工程と同様に動作させる工程と、最下段の掻取手段より一段上に配置された掻取手段の左右いずれか一方側の掻取手段を動作させ、その後、それとは反対側の掻取手段を駆動手段によって動作させ、最上段までこれを繰り返す工程とを備えてなることを特徴とする。

上記課題を解決するために請求項４に記載の本発明は、請求項３に記載の鋳付き除去装置の使用方法において、掻き取った鋳付きは最下フロアに落下させ、落下した鋳付きを回収手段により回収することを特徴とする。

本発明に係る鋳付き除去装置及びその使用方法によれば、排ガスフードの端部から少なくとも後面ジャケットの幅方向における中心線を越える位置まで後面ジャケットの内表面上を摺動しつつ移動して鋳付きを掻き取る掻取部を備えた掻取手段を、排ガスフードの左右の側面部にそれぞれ左右一対となるようにして且つ、後面ジャケットの傾斜に沿って多段に配置し、後面ジャケットをほぼ全面にわたって掻き取り可能としたので、傾斜面で且つ幅広の後面ジャケットに付着する鋳付きであってもほぼ全面に渡って除去することができると共に、簡単且つ安全に除去することができるという効果がある。
また、本発明に係る鋳付き除去装置及びその使用方法によれば、傾斜面となっている後面ジャケットに付着した鋳付きを下段側から上段側へ順番に掻き取っていくこととしたので効率よく鋳付きを除去することができるという効果がある。

以下、本発明に係る鋳付き除去装置及びその使用方法について図面を参照しつつ詳細に説明する。図１は本発明に係る鋳付き除去装置の一実施形態を備えた転炉設備の側面図である。

初めに、転炉設備の概要について説明する。ＰＳ転炉１は、概略として円筒横型の炉体２を備えており、その上面部には装入・排出口２ａが形成されている。炉体２の内部は耐熱材、例えば、マグネサイト又はクロム・マグネサイト煉瓦等によって内張りされている。また、図示しない電動機によって回転するローラ１ａ、１ａが炉体２の側面に接するように配置されており、これによって炉体２が傾転可能とされている。このような傾転機構によって炉体２を傾転させることによりマットや冷材等の装入又はスラグや粗銅等の排出等が行われる。さらに、炉体２の側面下方には羽口２ｂが多数設けられており、ここから空気又は酸素富化空気を直接マットの中に吹き込むようになっている。

ＰＳ転炉１の上方には排ガスフード５が配置されており、排ガスフード５の正面側には排ガスフード５に沿うようにスライドしつつ開閉する前面フード６が配置されている。そして、前面フード６と対向する位置にある面が後面ジャケット８であり、ＰＳ転炉１側に向かった傾斜面となっている。操業中は、炉体２の装入・排出口２ａが排ガスフード５の内側に位置するように炉体２を回転させると共に、前面フード６を閉じ、炉内で発生するガスを排ガスフード５内に形成された煙道９を介して廃熱ボイラ７へ送られるようになっている。ここで回収された排ガスは、排ガスフード５から廃熱ボイラ７を経て図示しない硫酸工場に運ばれ、硫酸の製造に供せられる。このように、後面ジャケット８の内表面は転炉操業時において装入・排出口２ａに近いことから特に鋳付き３０が付着しやすく、本発明に係る鋳付き除去装置１０はこの後面ジャケット８の内表面上を摺動するようにして排ガスフードの両側面に左右一対、且つ、後面ジャケット８の傾斜に沿って多段に配置された複数の掻取装置１０ａ〜１０ｆによって構成されている。ここで、後面ジャケット８内には冷却水が導入され、その表面を冷却することで鋳付き３０の付着を抑制しているがこれによって鋳付き３０の付着を完全に抑制することは難しい。図２に示すように、本実施形態では、排ガスフード５の正面に向かって右側の側面端部に３つの掻取装置１０ａ、１０ｂ、１０ｃがそれぞれ後面ジャケット８の傾斜に沿って下から順番に配置されている。そして、それとは反対側（排ガスフード５の正面に向かって左側）の側面端部にはそれらと一対になるように３つの掻取装置１０ｄ、１０ｅ、１０ｆが後面ジャケット８の傾斜に沿って下から順番に配置されている。そして、後述する各掻取部２０によって後面ジャケット８のほぼ全面にわたって掻き取ることができるようになっている。以下、鋳付き除去装置１０を構成する掻取装置１０ａ〜１０ｆの各部について説明する。

本実施形態の各掻取装置１０ａ〜１０ｆは、ほぼ同様の構成を有しているため掻取装置１０ａを代表として説明する。図３に示すように、掻取装置１０ａは駆動手段である油圧シリンダ１１と、油圧シリンダ１１と連結されたシャフト１５と、シャフト１５の先端に取り付けられた掻取部２０を備えて構成されている。油圧シリンダ１１の動作によってシャフト１５は前進・後退を行い、これによってシャフト１５の先端に取り付けられた掻取部２０が後面ジャケット８の表面上を摺動し、後面ジャケット８の内表面に付着した鋳付き３０を掻き取るようになっている。そして、掻取装置１０ａの掻取部２０は、図２に示されているように、排ガスフード５の側面側の端部から少なくとも後面ジャケット８の幅方向における中心線Ｌを越える位置まで後面ジャケット８の内表面上を摺動しつつ移動可能とされている。もちろん他の掻取装置１０ｂ〜１０ｆも同様に動作するよういになっているのはいうまでもない。尚、本実施形態では駆動手段として油圧シリンダ１１が用いられているがこれに限らず、電動その他の駆動手段を用いてもかまわない。

掻取部２０は、図４（ａ）〜（ｃ）に示すように、油圧シリンダ１１のシャフト１５の一端に設けられており、シャフト１５に固定された背面板２１と、背面板２１の下端から前方（直角方向）に張り出すように設けられた底板２３と、背面板２１と底板２３との間に斜めに架け渡されて配置された左右の補助板２５とによっていわゆるショベル状に形成されている。また、底板２３の表面には縦横に複数の溝２９が形成されており、これによって底板２３の表面には凹凸が設けられている。このように、底板２３の底面、すなわち、後面ジャケット８の内表面側と対向する面側に凹凸を設けることで付着した鋳付き３０の掻き取りを容易にすることができる。尚、底板２３の表面に形成する凹凸はこれに限らず逆にスパイクのように僅かな突起部を設けることも可能である。

本実施形態では、同じ形状の掻取部２０を備えた掻取装置１０ａ〜１０ｆをそれぞれ左右に一対且つ後面ジャケット８の傾斜に沿って上下３段に配置しているが、掻取部２０の幅サイズは各掻取装置１０ａ〜１０ｆの配置箇所によって適宜変更することができる。例えば、掻取部２０の幅が大きくすれば大きな面積を掻き取ることができるが掻き取りの際の油圧シリンダ１１にかかる負荷が大きくなるので鋳付き３０の付着量が比較的多くなる部分や硬くなりやすい箇所については掻取部２０の幅サイズを小さくして油圧シリンダ１１の付加を軽減することでより効率的な掻き取りを行うことができる。また、掻取部２０は単に平板状のものとすることや形状の異なる掻取部２０を適宜組み合わせて配置することもできる。

次に、本発明に係る鋳付き除去装置の使用方法について上述の鋳付き除去装置１０の動作とと共に説明する。図５は本発明に係る鋳付き除去装置の使用方法の一実施形態のフローチャートである。
まず、図２に示すように、排ガスフード５の左右の側面部にはそれぞれ左右一対となるようにして掻取装置１０ａ〜１０ｆが配置されている。初めに、最下段の左右に配置された掻取装置１０ａ、１０ｄのいずれか一方側を動作させ、掻取部２０を排ガスフード５の端部側から少なくとも後面ジャケット８の幅方向における中心線Ｌを越える位置まで移動させて後面ジャケット８の内表面上に付着した鋳付き３０の掻き取りを行なう。最下段のいずれの掻取装置１０ａ、１０ｄを先に動作させてもかまわないが、本実施形態の場合は一番最初に最下段の右側の掻取装置１０ａ稼動させている。そして、鋳付き３０の掻き取りを行った後は再び掻取部２０を排ガスフード５の端部側に移動させる（ステップＳ１）。

次に、前工程で動作させた側とは反対側の最下段の掻取装置１０ｄを動作させ、前工程と同様に後面ジャケット８に付着した鋳付き３０の掻き取りを行なう（ステップＳ２）。ここで、掻取装置１０ｄの掻取部２０も後面ジャケット８の幅方向における中心線Ｌを越える位置まで移動するので鋳付き３０の取り残しが防止される。また、最初に最下段の掻取装置１０ａ、１０ｄを動作させて掻き取りを行なうのは最下部の鋳付き３０を取り除くことで鋳付き３０が自重によって落下しやすくなるのでそれより上側にある鋳付き３０をが掻き取り易くなるためである。

次に、最下段の掻取装置１０ａ、０ｄより一段上に配置された掻取装置１０ｂ、１０ｅの左右いずれか一方側、例えば右側の掻取装置１０ｂを動作させて同様に鋳付き３０の掻き取りを行なう（ステップＳ３）。さらに、それとは反対側の掻取装置１０ｅを動作させて同様に鋳付き３０の掻き取りを行なう（ステップＳ４）。そして、さらに上段側に位置する掻取装置１０ｃ、１０ｆの左右いずれか一方側、例えば右側の掻取装置１０ｃを動作させて同様に鋳付き３０の掻き取りを行ない（ステップＳ５）、そして、最後に最上段の掻取装置１０ｆを動作させて同様に鋳付き３０の掻き取りを行なって作業を終了する（ステップＳ６）。そして、掻取装置１０ａ〜１０ｆにより構成される鋳付き除去装置１０によって掻き取られ、転炉１の設置階よりも階下の最下床面上に落下した鋳付き３０は図示しないショベルローダやコンベア等の回収手段によって回収を行う（ステップＳ７）。尚、鋳付き除去装置１０の動作は転炉操業の１日のタイムスケジュールから約５時間に１回の除去作業を行なうことが好ましい。

以上のように、本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能であることはいうまでもない。

本発明に係る鋳付き除去装置の一実施形態を備えた転炉設備の側面図である。 鋳付き除去装置を構成する各掻取装置を示す説明図である。 掻取装置の構成を示す断面図である。 （ａ）は掻取部の平面図、（ｂ）は掻取部の側面断面図、（ｃ）は掻取部の底面図である。 本発明に係る鋳付き除去装置の使用方法の一実施形態のフローチャートである。

符号の説明

１ ＰＳ転炉
１ａ ローラ
２ 炉体
２ａ 装入・排出口
５ 排ガスフード
６ 前面フード
７ 廃熱ボイラ
８ 後面ジャケット
９ 煙道
１０ 鋳付き除去装置
１０ａ〜１０ｆ 掻取装置
１１ 油圧シリンダｚ
１５ シャフト
２０ 掻取部
２１ 背面板
２３ 底板
２５ 補助板
２９ 溝
３０ 鋳付き

Claims (4)

1. 転炉から排出される排ガスを回収するための排ガスフードの傾斜した後面ジャケットの内表面に付着する鋳付きを掻き取り除去する鋳付き除去装置において、
   駆動手段によって当該排ガスフードの側面側の端部から少なくとも前記後面ジャケットの幅方向における中心線を越える位置まで当該後面ジャケットの内表面上を摺動しつつ移動して鋳付きを掻き取る掻取部を備えた掻取手段を、前記排ガスフードの左右の側面部にそれぞれ左右一対となるようにして、且つ、前記後面ジャケットの傾斜に沿って多段に配置し、それによって当該後面ジャケットに付着した鋳付きをほぼ全面にわたって掻き取り可能としたことを特徴とする鋳付き除去装置。
2. 請求項１に記載の鋳付き除去装置において、
   前記排ガスフードの左右の側面部にそれぞれ左右一対となるようにして且つ、前記後面ジャケットの傾斜に沿って多段に配置された前記掻取手段のうちの少なくとも一対は、前記駆動手段に連結されたシャフト部と、前記シャフト部の一端に設けられた掻取部を有して構成され、
   前記掻取部は、前記シャフトに固定される背面板と、前記背面板から前方に張り出すように設けられた底板と、前記背面板と前記底板との間に斜めに配置された補助板とによってショベル状に形成されると共に、前記底板の表面に凹凸を設けたことを特徴とする鋳付き除去装置。
3. 請求項１又は２に記載の鋳付き除去装置の使用方法において、
   前記排ガスフードの左右の側面部にそれぞれ左右一対となるようにして且つ、前記後面ジャケットの傾斜に沿って多段に配置された前記掻取手段のうち、最下段の掻取手段の左右いずれか一方側の掻取手段を前記駆動手段によって当該排ガスフードの端部から少なくとも前記後面ジャケットの幅方向における中心線を越える位置まで移動させて当該後面ジャケットの内表面上に付着した鋳付きを掻き取った後、元の位置へ復帰させる工程と、
   前工程において動作した側とは反対側の最下段の掻取手段を前記駆動手段によって前工程と同様に動作させる工程と、
   最下段の掻取手段より一段上に配置された掻取手段の左右いずれか一方側の掻取手段を動作させ、その後、それとは反対側の掻取手段を前記駆動手段によって動作させ、最上段までこれを繰り返す工程と、
   を備えてなることを特徴とする鋳付き除去装置の使用方法。
4. 請求項３に記載の鋳付き除去装置の使用方法において、
   掻き取った鋳付きは最下フロアに落下させ、落下した鋳付きを回収手段により回収することを特徴とする鋳付き除去装置の使用方法。

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