JP6428829B2 - ベアリングの交換時期判定方法 - Google Patents

Description

本発明は、ベアリングの交換時期判定方法に関し、特に、高圧酸浸出（High Pressure Acid Leach）法で利用するオートクレーブ装置の攪拌機に設けられるベアリングの寿命管理に適用して好適なベアリングの交換時期判定方法に関する。

ニッケル酸化鉱石は、ニッケル含有率が低いなどの理由により、ニッケル資源としての利用は困難とされていた。しかし、高圧酸浸出技術を利用した湿式製錬方法が開発された結果、たとえば、ニッケル・コバルト混合硫化物（ニッケル品位を６０質量％程度）を経済的に生産できるようになった（たとえば、特許文献１参照）。

ニッケル酸化鉱石の湿式製錬方法としては、オートクレーブ装置を利用した高圧酸浸出法が知られている。高圧酸浸出法は、たとえば次のような手順を経て行われる。

まず、固形分として４０質量％程度、固形分の粒径として１．４ｍｍ以下程度として鉱石スラリーを作製する（たとえば、特許文献２参照）。次に、得られた鉱石スラリーを昇温昇圧してオートクレーブ装置に供給する。オートクレーブ装置では、高温高圧下（たとえば、温度２５０℃程度、圧力３．５〜４．０ＭＰａＧ）で鉱石スラリーに硫酸を添加して攪拌することにより、有価金属成分（ニッケル、コバルト）を含む浸出スラリーを得る。次に、常温高圧に戻して浸出残渣などの不要物を除去することにより、ニッケル・コバルト混合硫化物からなる浸出液を得る。

高圧酸浸出法で用いるオートクレーブ装置は、鉱石スラリーを攪拌するための攪拌機を備えており、この攪拌機を高温高圧下で運転する。攪拌機は、回転軸に取り付けられた攪拌翼をモータ等の駆動力により回転させるものである。攪拌機の回転軸は、ベアリング（軸受）によって回転自在に支持されている。

攪拌機のベアリングは、回転する回転軸を支持しつつ、回転軸から受ける荷重を保持する。このため、攪拌機のベアリングには、ラジアル／アキシャル方向の荷重保持並びに回転軸の支持のために、円錐ころ軸受や複列円錐ころ軸受が用いられている。このようなベアリングにおいて、内輪および外輪の軌道面、あるいは転動体の転がり面には、長時間にわたって繰り返し圧縮応力が加わることでピーリングが生じる。ピーリングとは、転がり軸受の運転時において、潤滑油の粘度が低下して油膜切れが生じた場合、あるいは潤滑油が不足した場合に、軌道部材と転動体とが金属どうしで直接接触し、各々の表面に微小な剥離や亀裂が発生する現象である。ピーリングが進行すれば摩耗や大きな剥離に至る。このため、ピーリングが発生した状態でベアリングの使用を継続すると、転動体の変形や保持器の破損などを招き、最終的には攪拌機を回転できなくなるなどの異常が発生する。

攪拌機の回転異常が発生すると、オートクレーブ装置の管理者は、攪拌機のベアリングが寿命に至ったと判断する。その場合は、オートクレーブ装置を含むプラントの操業を停止してベアリングを交換する必要がある。このため、操業効率が低下するだけでなく交換部品に要するコストも無視できないものとなる。

ベアリングの交換を行う場合は、それに先立って、操業停止のための作業である、減圧／降温が必要となる。また、ベアリングの交換を終えた後は、オートクレーブ装置を立ち上げるための昇圧／昇温が必要となる。このため、オートクレーブ装置の停止作業、ベアリングの交換、オートクレーブ装置の立ち上げを含む一連の作業には、おおむね２８時間以上を要し、操業に対する影響が大きかった。

ここで、ベアリングに関する技術として、たとえば、特許文献３には、ベアリングの微小振動を検出する振動測定端子付きベアリングが記載されている。また、特許文献４には、軸受内に封入された潤滑剤の混入物などによる劣化状態を検出する軸受の潤滑剤劣化検出装置に関し、軸受内の潤滑剤を排出する排出経路に、潤滑剤検出センサ（光学式異物量センサ、鉄粉検出センサ、水分検出センサ等）を設ける技術が記載されている。

特開２００５−３５０７６６号公報 特開２００９−１７３９６７号公報 特開平６−１７８２６号公報 特開２００８−１３９１８８号公報

しかしながら、特許文献３に記載の技術では、攪拌機の回転速度が低く、ベアリングの振動が小さい場合に、ベアリング固定部品がその振動を吸収してしまうおそれがある。このため、ベアリングの回転異常につながる微小振動が発生しても、これを的確に検出することが難しくなる。その結果、ベアリングの寿命管理を適切に行えず、プラント停止期間でも補修の要否を判断できないおそれがある。

一方、特許文献４に記載の技術は、潤滑剤の劣化状態を検出することだけに着目しており、その検出結果を軸受自体の寿命管理にどのように反映させるのかといった具体的な対応は開示されていない。

本発明の主な目的は、ベアリングの寿命管理を適切に行い、攪拌機の突発的な停止の回数を低減することができる技術を提供することにある。

（第１の態様）
本発明の第１の態様は、
ベアリングにおけるグリース中の鉄粉濃度とそのベアリングの寿命との関係を示す情報を取得する取得段階と、
攪拌機で使用中のベアリングを診断対象とし、前記診断対象のベアリングにおけるグリース中の鉄粉濃度を測定する測定段階と、
前記測定段階で得られた前記鉄粉濃度の測定値と、前記取得段階で得られた情報とを用いて、前記診断対象のベアリングの交換時期を判定する判定段階と、
を含むベアリングの交換時期判定方法である。
（第２の態様）
本発明の第２の態様は、
加熱および加圧された原料スラリーと硫酸を複数の区画室でそれぞれ攪拌機により攪拌するとともに、上流側の区画室から下流側の区画室へと順にスラリーを移送して有価金属の浸出を進行させる高圧酸浸出方法に用いられるオートクレーブ装置に適用するベアリングの交換時期判定方法であって、
前記オートクレーブ装置は、前記複数の区画室に対応する複数の攪拌機を備えるとともに、各々の攪拌機がベアリングを有しており、
前記ベアリングにおけるグリース中の鉄粉濃度とそのベアリングの寿命との関係を示す情報を前記攪拌機ごとに取得する取得段階と、
前記複数の攪拌機のうち少なくともいずれか１つの攪拌機で使用中のベアリングを診断対象とし、前記診断対象のベアリングにおけるグリース中の鉄粉濃度を測定する測定段階と、
前記取得段階で得られた情報に基づいて、ベアリング交換時期の判定基準となる鉄粉濃度閾値を前記攪拌機ごとに設定する設定段階と、
前記測定段階で得られた前記鉄粉濃度の測定値と、前記診断対象のベアリングを有する前記攪拌機に対応して設定された前記鉄粉濃度閾値とに基づいて、前記診断対象のベアリングの交換時期を判定する判定段階と、
を含むベアリングの交換時期判定方法である。

本発明によれば、ベアリングの寿命管理を適切に行い、攪拌機の突発的な停止の回数を低減することができる。

硫酸を用いた高圧酸浸出法の一例として、ニッケル・コバルト混合硫化物を得るための高圧酸浸出法を示す工程図である。 浸出工程で使用されるオートクレーブ装置の概略構成を示す図であり、（ａ）はオートクレーブ装置を水平に切断して内部構造を模式的に示した横断平面図、（ｂ）はオートクレーブ装置を垂直に切断して内部構造を模式的に示した縦断側面図であり、（ｃ）はオートクレーブ装置を（ａ）のＡ−Ａ線の位置で垂直に切断して内部構造を模式的に示した縦断正面図である。 オートクレーブ装置の攪拌機が備えるベアリングユニットの構成を示す縦断面図である。 本発明の実施形態に係るベアリングの交換時期判定方法を示すフローチャートである。 グリース中の鉄粉濃度とベアリングのピーリング数の関係を示す図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。
本発明の実施形態においては、次の順序で説明を行う。
１．高圧酸浸出法
２．オートクレーブ装置
３．ベアリングユニット
４．発明者の知見
５．ベアリングの交換時期判定方法
５−１．取得段階
５−２．測定段階
５−３．判定段階
６．実施形態の効果
７．実施例
８．他の実施形態

＜１．高圧酸浸出法＞
図１は硫酸を用いた高圧酸浸出法の一例として、ニッケル・コバルト混合硫化物を得るための高圧酸浸出法を示す工程図である。この高圧酸浸出法は、前処理工程Ｓ１と、浸出工程Ｓ２と、固液分離工程Ｓ３と、中和工程Ｓ４と、脱亜鉛工程Ｓ５と、硫化工程Ｓ６と、無害化工程Ｓ７とを含む。

前処理工程Ｓ１では、粉砕設備および篩別設備を用いて、ニッケル酸化鉱石を解砕分級することにより、２ｍｍ以下の鉱石とし、この鉱石を含む所定のスラリー濃度の原料スラリーを調製する。原料スラリーは、次の浸出工程Ｓ２に供給する。

浸出工程Ｓ２では、前処理工程Ｓ１で得られた原料スラリーをプレヒーター（昇温昇圧設備）で段階的に昇温および昇圧した後、オートクレーブ装置に供給する。オートクレーブ装置では、同様に昇温および昇圧した硫酸を原料スラリーに添加し、２２０〜２８０℃で撹拌して有価金属を浸出する。これにより、浸出スラリーが得られるため、この浸出スラリーをフラッシュベッセルで常温常圧まで降温降圧する。

固液分離工程Ｓ３では、浸出工程Ｓ２で得られた有価金属の浸出スラリーを固液分離して、有価金属としてニッケルおよびコバルトを含む浸出液（粗硫酸ニッケル水溶液）と浸出残渣とを得る。

中和工程Ｓ４では、固液分離工程Ｓ３で得られた浸出液を中和する。

脱亜鉛工程Ｓ５では、中和工程Ｓ４で中和した浸出液に硫化水素ガスを添加して亜鉛を硫化亜鉛として沈殿除去する。

硫化工程Ｓ６では、脱亜鉛工程Ｓ５で得られた脱亜鉛終液に硫化水素ガスを添加してニッケル・コバルト複合硫化物とニッケル貧液を得る。

無害化工程Ｓ７では、固液分離工程Ｓ３で発生した浸出残渣と、硫化工程Ｓ６で発生した貧液とを無害化する。

ここで、浸出工程Ｓ２で用いるオートクレーブ装置では、原料スラリーとなる鉱石スラリーと硫酸を複数の区画室でそれぞれ攪拌機により攪拌するとともに、上流側の区画室から下流側の区画室へと順にスラリーを移送して有価金属の浸出を進行させる。また、ニッケル・コバルト混合硫化物を得るための高圧酸浸出法では、ニッケル酸化鉱石の鉱石スラリーからなる原料スラリーを加熱および加圧してオートクレーブ装置に供給する。

＜２．オートクレーブ装置＞
図２は浸出工程で使用されるオートクレーブ装置の概略構成を示す図であり、（ａ）はオートクレーブ装置を水平に切断して内部構造を模式的に示した横断平面図、（ｂ）はオートクレーブ装置を垂直に切断して内部構造を模式的に示した縦断側面図であり、（ｃ）はオートクレーブ装置を（ａ）のＡ−Ａ線の位置で垂直に切断して内部構造を模式的に示した縦断正面図である。

図示したオートクレーブ装置１００は、加熱および加圧された原料スラリーと硫酸を撹拌して有価金属を浸出する上記浸出工程Ｓ２で使用されるもので、水平に設置された円筒型のオートクレーブ本体１１０を備える。オートクレーブ本体１１０は、複数の隔壁１０（１０Ａ〜１０Ｆ）を備え、これらの隔壁１０によってオートクレーブ本体１１０の内部が複数の区画室２０（２０Ａ〜２０Ｇ）に区画されている。

オートクレーブ本体１１０の各区画室２０（２０Ａ〜２０Ｇ）には、撹拌機３０（３０Ａ〜３０Ｇ）が設置されている。攪拌機３０の回転速度は、たとえば、７２ｒｐｍに設定される。

最上流の区画室２０Ａには、２本の原料スラリー供給管１Ａ，１Ｂと、２本の硫酸供給管２Ａ，２Ｂと、高圧蒸気供給管３が接続されている。また、区画室２０Ａに隣接する区画室２０Ｂには、硫酸供給管４が接続されている。

最下流の区画室２０Ｇに隣接する区画室２０Ｆには、安全弁ベント用配管５が接続されている。また、最下流の区画室２０Ｇには、ガス圧力調整ベント用配管６と、スラリー抜き取り用配管７と、予備配管８が接続されている。

また、最上流の区画室２０Ａには、マンホール４１が設けられている。マンホール４１は、隔壁１０Ａの近傍の床壁部分に配置されるとともに、図示しない開閉蓋によって閉じられている。また、下流側の区画室２０Ｆにはマンホール４２が設けられ、最下流の区画室２０Ｇにもマンホール４３が設けられている。マンホール４２は、隔壁１０Ｆの近傍の床壁部分に配置されるとともに、図示しない開閉蓋によって閉じられている。マンホール４３は、隔壁１０Ｆの近傍の天井部分に配置されるとともに、図示しない開閉蓋によって閉じられている。

さらに、オートクレーブ本体１１０には、スラリー移送用の通液口５２（５２Ａ〜５２Ｆ）が設けられている。

上記構成からなるオートクレーブ装置１００においては、最上流の区画室２０Ａに対し、原料スラリー供給管１Ａ，１Ｂと硫酸供給管２Ａ，２Ｂを通して原料スラリーと硫酸が供給される。また、区画室２０Ａには、高圧蒸気供給管３を通して高圧蒸気が供給され、区画室２０Ｂには、硫酸供給管４を通して硫酸が供給される。

これにより、オートクレーブ本体１１０内では、最上流の区画室２０Ａから最下流の区画室２０Ｂに向かってスラリーが順に移送される。このとき、各々の区画室２０（２０Ａ〜２０Ｇ）の間では、隔壁１０（１０Ａ〜１０Ｆ）の下部に設けられた通液口５２（５２Ａ〜５２Ｆ）を通してスラリーが供給される一方、隔壁１０（１０Ａ〜１０Ｆ）の上部からのオーバーフローによってスラリーが供給される。スラリーのオーバーフロー量は、図２（ｃ）に示す調整堰板１１Ｃとノッチ部１２Ｃによって調整される。

また、各々の区画室２０（２０Ａ〜２０Ｇ）では、撹拌機３０（３０Ａ〜３０Ｇ）がそれぞれ時計回りに回転することにより、スラリーの下降流を形成する。これにより、各々の区画室２０（２０Ａ〜２０Ｇ）に供給されるスラリーが撹拌機３０（３０Ａ〜３０Ｇ）によって攪拌される。その結果、最上流の区画室２０Ａから最下流の区画室２０Ｇへとスラリーを順に移送する過程で、攪拌機３０（３０Ａ〜３０Ｇ）によりスラリーが攪拌され、有価金属の浸出が進行する。

＜３．ベアリングユニット＞
続いて、オートクレーブ装置１００の攪拌機３０が備えるベアリングユニットの構成について、図３を用いて説明する。

攪拌機３０の回転軸３１の上端部には、ベアリングユニット３３が取り付けられている。回転軸３１の上端部は、オートクレーブ本体１１０の上壁１１０Ａよりも上方に突出し、この突出部分にメカニカルシール３２とベアリングユニット３３が取り付けられている。メカニカルシール３２は、オートクレーブ本体１１０の内圧を保つために設けられたもので、オートクレーブ本体１１０内の高温高圧に対して充分な耐性を有する。

ベアリングユニット３３は、攪拌機３０の回転軸３１を回転自在に支持するとともに、攪拌機３０の荷重を保持するものである。ベアリングユニット３３は、メカニカルシール３２の上に配置されている。ベアリングユニット３３は、回転軸３１の方向（アキシャル方向）に作用するアキシャル荷重と、回転軸３１と直交する方向（ラジアル方向）に作用するラジアル荷重を保持するために、たとえば３つのベアリングを用いて構成されている。

３つのベアリングは、それぞれ円錐ころ軸受を用いて構成される。具体的には、たとえば、１つのスラスト自動調心ころ軸受と、２つの自動調心ころ軸受の組み合わせによって構成される。その場合、２つの自動調心ころ軸受は、回転軸３１の方向において、１つのスラスト自動調心ころ軸受を挟むように配置される。なお、図中の二点鎖線は、歯車箱を取り付けるための歯車箱台座３４を示している。歯車箱は、図示しないモータ等の回転力を回転軸３１に伝達するための歯車を収納するものである。

＜４．発明者の知見＞
上述のように、オートクレーブ装置１００には複数台の攪拌機３０（３０Ａ〜３０Ｇ）が取り付けられており、そのうちの１台でも故障が発生すると、攪拌機３０の補修のために、プラントの操業を停止する必要がある。このため、攪拌機３０が故障する前の適切なタイミングでベアリングを交換する必要がある。

攪拌機３０の補修にともなって操業効率が低下する問題は、たとえば、定期的に行われるプラントの点検整備のタイミングに合わせて、攪拌機３０のベアリングを含めた部品交換を計画的に行うことで最小化することができる。ただし、点検整備するタイミングまで部品の寿命を維持できなければ、次の点検整備のタイミングを迎える前に、ベアリングの寿命によって突発的にプラントを停止させる必要が生じる。また、定期的な点検整備のタイミングで、すべての攪拌機３０のベアリングを交換すれば、プラントの突発的な停止は避けられる。ただし、その場合は次の点検整備のタイミングまで寿命を維持できるベアリングまでも交換することになるため、部品交換費用の増大を招いてしまう。さらに、部品交換費用の増大を避けるために定期的な点検整備期間を延長することは現実的ではない。

また、ベアリングの寿命を使用開始から一定期間、たとえば２年間と定め、この期間に達したベアリングを、点検整備のためのプラント停止中に交換すれば、交換台数を少なく抑えることができる。しかしながら、ベアリングの損傷状態は個々の攪拌機３０の運転状態によって異なる。このため、予め定めた期間に達する前にベアリングが破損するおそれがある。したがって、操業停止のリスクを充分に抑えることができない。

本発明者は、ベアリングに用いられるグリース（潤滑剤）について鋭意研究し、グリース中に含まれる鉄粉濃度によってベアリングの寿命を想定できるとの結論に達した。そして、ベアリングへの定期的な給脂にて得られる排出グリースの鉄粉濃度を分析し、ベアリングの交換時期を判定することで上記課題の解決を図ることとした。本発明は、このような発明者の知見に基づいてなされたものである。

＜５．ベアリングの交換時期判定方法＞
図４は本発明の実施形態に係るベアリングの交換時期判定方法を示すフローチャートである。
このベアリングの交換時期判定方法は、取得段階Ｓ１１と、測定段階Ｓ１２と、判定段階Ｓ１３と、を含む。

（５−１．取得段階）
取得段階Ｓ１１では、ベアリングにおけるグリース中の鉄粉濃度とそのベアリングの寿命との関係を示す情報を取得する。この情報は、たとえば、寿命に達する前と寿命に達した後のベアリングを複数個ずつ用意し、それぞれのベアリングからグリースを取り出して、グリース中の鉄粉濃度を測定することにより取得する。寿命に達する前のベアリングは、攪拌機で正常に使用中のベアリングを対象にするとよい。また、寿命に達した後のベアリングは、攪拌機で回転異常などが認められ、交換が必要になったベアリングを対象にするとよい。

グリース中の鉄粉濃度（単位：質量％）は、たとえば、磁気バランス式電磁誘導法によって測定することが可能である。グリース中の鉄粉濃度が増加すると、ベアリング内部のピーリング個数が増加する（図５を参照）。これは、ベアリングの使用時間の経過とともに、ベアリングの外輪、内輪、転動体等の表面が摩耗し、そこから剥離した鉄粉がグリース中に混入するからである。グリース中に混入した鉄粉は異物となって、ピーリングを更に引き起こすものと考えられる。ピーリングの発生によりグリース中の鉄粉濃度が増加していくと、ある段階でベアリングの破損に至る。

ベアリングの寿命に関しては、たとえば、ベアリング内部の損傷などに起因した回転異常の発生が認められる場合、あるいは回転異常に至る前の、フレーキングの発生が認められる場合に、寿命に達したと判断することが可能である。ベアリング内部の損傷としては、たとえば、外輪あるいは保持器の破損などが考えられる。フレーキングとは、ベアリングの内輪または外輪の軌道面、あるいは転動体の転動面がうろこ状に剥離する現象をいう。フレーキングの発生は、以下に記述するベアリングの点検により、ベアリングを分解して軌道面、転動面の表面を観察することにより確認することが可能である。

（ベアリングの点検）
ベアリングの点検は、たとえば、次のような手順で行う。まず、攪拌機の回転軸からベアリングを取り外し、調査のため、グリースを採取した後、ベアリングを洗浄する。洗浄剤としては、一般的に、軽油や白灯油が使用される。取り外したベアリングの洗浄は、粗洗浄と仕上げ洗浄に分けて行う。それぞれの洗浄用容器には、金網製の上げ底を設けておき、ベアリングが直接、洗浄用容器のごみに触れないようにする。粗洗浄のときは、異物などが付いたまま軸受を回転させると転動面にキズを付けることがあるので、注意して行う。粗洗浄の油中ではブラシを使うなどしてグリースや付着物を落し、おおむね、きれいになってから、仕上げ洗浄に移る。仕上げ洗浄は、ベアリングを洗浄剤中（油中）で回転しながら、ていねいに行う。

仕上げ洗浄を終えた後は、外観検査にてベアリングの外観を確認する。外観検査では、ベアリングの軌道面、転動面、はめあい面の状態、保持器の摩耗状態、軸受内部の隙間の増加、寸法精度の低下など、ベアリングの損傷や異常の有無を注意深く点検する。なお、点検の対象となるベアリングが円錐ころ軸受などの分離形軸受の場合は、転動体や外輪の軌道面を別個に調べる。

（５−２．測定段階）
測定段階Ｓ１２では、攪拌機で使用中のベアリングを診断対象とし、診断対象のベアリングにおけるグリース中の鉄粉濃度を測定する。その際、診断対象とするベアリングのグリースは、攪拌機からベアリングを取り外すことなく抽出する。具体的には、たとえば、ベアリングの内部に通じる給脂路と排脂路を設けておき、給脂路を通してベアリングに新しいグリースを供給したときに、排脂路へと排出される古いグリースを採取する。これにより、ベアリングのグリースを新しいものに入れ替えることができるとともに、それまで使用していた古いグリースをベアリングから取り出すことができる。こうして抽出したグリース中の鉄粉濃度は、上記取得段階Ｓ１１と同様の方法で測定する。

（５−３．判定段階）
判定段階Ｓ１３では、測定段階Ｓ１２で得られた鉄粉濃度の測定値と、取得段階Ｓ１１で得られた情報とを用いて、診断対象のベアリングの交換時期を判定する。この判定にあたっては、まず、先の取得段階Ｓ１１で得られた情報に基づいて、ベアリング交換時期の判定基準となる鉄粉濃度閾値を設定する。鉄粉濃度閾値を設定する設定段階Ｓ１４は、取得段階Ｓ１１で上記情報の取得を終えた後、判定段階Ｓ１３でベアリングの交換時期を判定する前であれば、いずれのタイミングで行ってもよい。なお、図４においては、測定段階Ｓ１２の後で、かつ判定段階Ｓ１３の前に、設定段階Ｓ１４を行う場合を例示している。

（鉄粉濃度閾値の設定）
鉄粉濃度閾値の設定には、取得段階Ｓ１１で取得した情報を用いる。具体的には、寿命に達する前のベアリングを対象に測定したグリース中の鉄粉濃度（単位は質量％）の最大値を「Ｄ１」、寿命に達した後のベアリングを対象に測定したグリース中の鉄粉濃度の最小値を「Ｄ２」、ベアリング交換時期の判定基準となる鉄粉濃度閾値を「Ｄｔｈ」とすると、「Ｄ１＜Ｄｔｈ＜Ｄ２」の条件を満たすように設定する。

このように、設定段階Ｓ１４において鉄粉濃度閾値Ｄｔｈを設定したら、判定段階Ｓ１３では、測定段階Ｓ１２で得られた鉄粉濃度の測定値Ｄｍと、鉄粉濃度閾値Ｄｔｈとを比較する。そして、鉄粉濃度の測定値Ｄｍが鉄粉濃度閾値Ｄｔｈ以上であれば、測定段階Ｓ１２で診断対象としたベアリングが交換時期になったと判定する。

測定段階Ｓ１２と判定段階Ｓ１３は、定期的に行われるプラントの点検整備の繰り返し周期よりも短い周期で行う。たとえば、プラントの点検整備を１年に２回、すなわち６ヶ月ごとに行う場合は、測定段階Ｓ１２と判定段階Ｓ１３を、それよりも短い周期、好ましくは２ヶ月周期、より好ましくは１ヶ月周期、さらに好ましくは２週間周期で行うとよい。また、プラントの点検整備期間（６ヶ月）内に、交換時期になったと判定されたベアリングの交換作業は、鉄粉濃度の測定値Ｄｍと鉄粉濃度閾値Ｄｔｈとの差に応じて、次回の点検整備のタイミングで行ってもよいし、その前のタイミングで行ってもよい。具体的には、鉄粉濃度の測定値Ｄｍと鉄粉濃度閾値Ｄｔｈとの差が予め設定された所定値よりも大きい場合は、次回の点検整備のタイミングで行い、所定値以下の場合は、それよりも前のタイミング（たとえば、点検整備以外の目的でプラントの操業を停止するタイミング）で行うようにすればよい。

＜６．実施形態の効果＞
本発明の実施形態によれば、以下に記述する一または複数の効果が得られる。

本発明の実施形態においては、ベアリングにおけるグリース中の鉄粉濃度とそのベアリングの寿命との関係を示す情報と、攪拌機で使用中のベアリングを診断対象として測定したグリース中の鉄粉濃度の測定値とを用いて、診断対象のベアリングの交換時期を決定している。これにより、ベアリングが寿命に至る前の適切なタイミングでベアリング交換を行うことができる。その結果、ベアリングの寿命管理を適切に行い、攪拌機の突発的な停止回数を低減することができる。

＜７．実施例＞
まず、上記の取得段階Ｓ１１として、５つのサンプルＡ，Ｂ，Ｃ，Ｆ，Ｇについて、ベアリングの使用期間と、グリース中の鉄粉濃度の推移、ベアリングの損傷状況を確認したところ、下記の表１および表２のような結果が得られた。なお、表１および表２に示す情報は、ベアリングにおけるグリース中の鉄粉濃度とそのベアリングの寿命との関係を示す情報に相当する。グリース中の鉄粉濃度の測定には、新コスモス電機株式会社製のグリース鉄粉濃度計（ＳＤＭ−７２）を用いた。

サンプルＡのベアリングは、グリース中の鉄粉濃度が交換直後に０．０２５質量％であったが、使用期間が６ヶ月になると０．０８１質量％まで上昇し、１２ヶ月では０．３００質量％となった。使用期間が１２ヶ月となったベアリングを分解して軌道面、転動体の表面を観察したところ、損傷レベルがピーリングからフレーキングに発展していた。このため、ベアリングを新品に交換した。

サンプルＢのベアリングは、グリース中の鉄粉濃度が交換直後に０．０１０質量％であり、使用期間が６ヶ月、１２ヶ月ではいずれも０．００８質量％であった。また、サンプルＣのベアリングは、グリース中の鉄粉濃度が交換直後に０．００４質量％であり、使用期間が６ヶ月、１２ヶ月ではいずれも０．００７質量％であった。すなわち、サンプルＢ，Ｃのベアリングは、いずれも、使用期間が１２ヶ月経過した段階で、グリース中の鉄粉濃度が０．０１％以下であった。また、サンプルＢ，Ｃのベアリングをそれぞれ分解して軌道面、転動体の表面を観察したところ、ピーリング等の損傷は観察されなかった。

一方、サンプルＦのベアリングは、使用期間が７か月となったところで外輪／保持器が破損した。このため、プラントの操業を停止して、新品のベアリングに交換した。その際、使用によって破損したベアリングにおけるグリース中の鉄粉濃度を測定したところ、０．５１２質量％であった。

サンプルＧのベアリングは、使用期間が９か月となったところ外輪／保持器が破損した。このため、プラントの操業を停止して、新品のベアリングに交換した。その際、使用によって破損したベアリングにおけるグリース中の鉄粉濃度を測定したところ、０．６００質量％であった。

以上、表１および表２の結果より、グリース中の鉄粉濃度に関し、ベアリング交換時期の判定基準となる鉄粉濃度閾値をＤｔｈ＝０．１０質量％に設定した。この設定条件では、上記の測定段階Ｓ１２で得られた鉄粉濃度の測定値Ｄｍが０．１０質量％以上の場合に、診断対象のベアリングが交換時期になったと判定する。

これまでは１年間に１〜４回ほどベアリングの損傷に起因するプラントの突発的な操業停止が発生していた。これに対し、本実施例に係るベアリングの交換時期判定方法に基づいて鉄粉濃度閾値をＤｔｈ＝０．１０質量％に設定し、鉄粉濃度が０．１０質量％以上となったベアリングを対象に交換を実施したところ、ベアリング損傷による操業停止は発生しなくなった。

なお、本実施例においては、好ましい１つの例として、鉄粉濃度閾値をＤｔｈ＝０．１０質量％に設定し、この設定に基づいて、グリース中の鉄粉濃度が０．１０質量％以上のベアリングを交換の対象としたが、他の好ましい例として、ベアリング交換時期の判定基準となる鉄粉濃度閾値を、ベアリング交換の緊急性の高低に応じて、０．０５質量％と０．２０質量％の２段階に設定してもよい。この場合、グリース中の鉄粉濃度が０．０５質量％以上のベアリングを交換の対象とするが、その交換時期に関しては、鉄粉濃度が０．２０質量％以上のベアリングは、それよりも鉄粉濃度が低いベアリングに比べて早期に交換するように交換時期を決定してもよい。また、たとえば、グリース中の鉄粉濃度が０．０５質量％超０．１質量％未満のベアリングと、０．０５質量％以下のベアリングで、その後の鉄粉濃度の測定周期を変えてもよい。具体的には、後者のベアリングの測定周期を規定の周期とすると、前者のベアリングの測定周期を規定の周期よりも短くなるように変更してもよい。

＜８．他の実施形態＞
続いて、上述したベアリングの交換時期判定方法を、高圧酸浸出方法に用いられるオートクレーブ装置に適用する場合の好適な実施形態について説明する。

まず、上記図２に示すように、高圧酸浸出方法に用いられるオートクレーブ装置１００は、オートクレーブ本体１１０の内部が複数の区画室２０（２０Ａ〜２０Ｇ）に区分され、各々の区画室２０（２０Ａ〜２０Ｇ）ごとに攪拌機３０（３０Ａ〜３０Ｇ）が設けられている。このため、ベアリングの寿命を管理すべき攪拌機３０（３０Ａ〜３０Ｇ）が複数台存在する。そうした場合、ベアリング交換時期の判定基準となる鉄粉濃度閾値を、複数の攪拌機３０（３０Ａ〜３０Ｇ）に対し、すべて同一の値に設定してもかまわないが、より好ましくは、以下に記述する取得段階Ｓ１１、測定段階Ｓ１２、判定段階Ｓ１３および判定段階Ｓ１４を含むベアリングの交換時期判定方法に基づいて、各々の攪拌機３０（３０Ａ〜３０Ｇ）ごとにベアリングの寿命管理を行うのがよい。

まず、取得段階Ｓ１１では、ベアリングにおけるグリース中の鉄粉濃度とそのベアリングの寿命との関係を示す情報を攪拌機３０（３０Ａ〜３０Ｇ）ごとに取得する。また、測定段階Ｓ１２では、複数の攪拌機３０（３０Ａ〜３０Ｇ）のうち少なくともいずれか１つの攪拌機で使用中のベアリングを診断対象とし、診断対象のベアリングにおけるグリース中の鉄粉濃度を測定する。

一方、設定段階Ｓ１４では、取得段階Ｓ１１で得られた情報に基づいて鉄粉濃度閾値を攪拌機３０（３０Ａ〜３０Ｇ）ごとに設定する。このとき、各々の攪拌機３０（３０Ａ〜３０Ｇ）ごとに鉄粉濃度閾値を異なる値に設定してもよい。また、上流側から下流側に向かって攪拌機３０（３０Ａ〜３０Ｇ）をグループ分けし、グループごとに鉄粉濃度閾値を異なる値に設定してもよい。また、相対的に上流側に位置する攪拌機３０のほうが、下流側に位置する攪拌機３０よりも、鉄粉濃度閾値を大きな値または小さな値に設定してもよい。

判定段階Ｓ１３では、測定段階Ｓ１２で得られた鉄粉濃度の測定値と、診断対象のベアリングを有する攪拌機に対応して設定された鉄粉濃度閾値とに基づいて、診断対象のベアリングの交換時期を判定する。

このように、各々の攪拌機３０（３０Ａ〜３０Ｇ）ごとに鉄粉濃度閾値を個別に設定し、これに従ってベアリングの交換時期を判定することにより、複数の攪拌機３０（３０Ａ〜３０Ｇ）にすべて同一の鉄粉濃度閾値を適用する場合に比べ、より適切なタイミングでベアリング交換を行うことができる。その理由は、次のとおりである。

オートクレーブ装置１００のオートクレーブ本体１１０内では、最上流の区画室２０Ａから最下流の区画室２０Ｇに向かってスラリーが順に移送する。その際、各々の区画室２０Ａ〜２０Ｇに設けられた攪拌機３０（３０Ａ〜３０Ｇ）の状態や、各々の区画室２０Ａ〜２０Ｇに存在するスラリーの状態は、必ずしも同じにならない。具体的には、たとえば、使用する攪拌機３０の型式は同じでも、攪拌機３０の取付状態や取付精度などが異なる場合がある。また、スラリーは、各々の区画室２０Ａ〜２０Ｇで攪拌されながら下流側に移動し、その移動途中で有価金属の浸出が進行するため、その性状（たとえば、粘性など）が変わる場合がある。そうした場合、各々の攪拌機３０において、回転軸３１を支持するベアリングに作用する荷重の大きさや方向が変わる可能性がある。

ベアリングに作用する荷重の大きさや方向は、ピーリングの発生やピーリング個数の増加速度、ひいてはベアリングの寿命に影響を与える。このため、各々の攪拌機３０（３０Ａ〜３０Ｇ）ごとに鉄粉濃度閾値を個別に設定し、この設定に従ってベアリングの交換時期を判定すれば、各々の攪拌機３０（３０Ａ〜３０Ｇ）ごとに、より適切なタイミングでベアリング交換を行うことができる。

また、攪拌機３０の回転軸３１に取り付けられたベアリングユニット３３には、形式の異なる複数（本形態では３つ）のベアリングが組み込まれている。このように、１つの攪拌機３０に、型式の異なる複数のベアリングが設けられている場合は、上記の設定段階Ｓ１４において、型式の異なるベアリングごとに鉄粉濃度閾値を設定しておき、判定段階Ｓ１３においては、診断対象としたベアリングの型式に対応して設定された鉄粉濃度閾値を用いて、診断対象のベアリングの交換時期を判定することにより、ベアリングの形式に応じた適切なタイミングでベアリング交換を行うことが可能となる。

２０（２０Ａ〜２０Ｇ））…区画室
３０（３０Ａ〜３０Ｇ））…攪拌機
３１…回転軸
３３…ベアリングユニット
１００…オートクレーブ装置
１１０…オートクレーブ本体

Claims (5)

1. 加熱および加圧された原料スラリーと硫酸を複数の区画室でそれぞれ攪拌機により攪拌するとともに、上流側の区画室から下流側の区画室へと順にスラリーを移送して有価金属の浸出を進行させる高圧酸浸出方法に用いられるオートクレーブ装置に適用するベアリングの交換時期判定方法であって、
   前記オートクレーブ装置は、前記複数の区画室に対応する複数の攪拌機を備えるとともに、各々の攪拌機がベアリングを有しており、
   前記ベアリングにおけるグリース中の鉄粉濃度とそのベアリングの寿命との関係を示す情報を前記攪拌機ごとに取得する取得段階と、
   前記複数の攪拌機のうち少なくともいずれか１つの攪拌機で使用中のベアリングを診断対象とし、前記診断対象のベアリングにおけるグリース中の鉄粉濃度を測定する測定段階と、
   前記取得段階で得られた情報に基づいて、ベアリング交換時期の判定基準となる鉄粉濃度閾値を、前記攪拌機ごとに、または上流側から下流側に向かって前記攪拌機をグループ分けしたグループごとに、異なる値に設定する設定段階と、
   前記測定段階で得られた前記鉄粉濃度の測定値と、前記診断対象のベアリングを有する前記攪拌機に対応して設定された前記鉄粉濃度閾値とに基づいて、前記診断対象のベアリングの交換時期を判定する判定段階と、
   を含むベアリングの交換時期判定方法。
2. 前記鉄粉濃度閾値を、相対的に上流側に位置する前記攪拌機のほうが下流側に位置する前記攪拌機よりも大きな値に設定する
   請求項１に記載のベアリングの交換時期判定方法。
3. 前記鉄粉濃度閾値を、相対的に上流側に位置する前記攪拌機のほうが下流側に位置する前記攪拌機よりも小さな値に設定する
   請求項１に記載のベアリングの交換時期判定方法。
4. 前記診断対象のベアリングの交換時期は、回転異常に至る前のフレーキングの発生に応じて判断される
   請求項１から３のいずれか１項に記載のベアリングの交換時期判定方法。
5. 前記オートクレーブ装置は、１つの攪拌機に、型式の異なる複数のベアリングを有し、
   前記設定段階では、前記型式の異なるベアリングごとに、前記鉄粉濃度閾値を設定し、
   前記判定段階では、前記診断対象としたベアリングの型式に対応して設定された鉄粉濃度閾値を用いて、前記診断対象のベアリングの交換時期を判定する
   請求項１から４のいずれか１項に記載のベアリングの交換時期判定方法。