(57)【要約】【課題】操業中でも水砕スラグの粒度を変更するよう制御できる水砕スラグの製造装置、およびその粒度制御方法を提供する。【解決手段】水砕樋１０と、水砕樋１０から水砕水とともに水砕スラグが流入する水砕ピット２０と、水砕ピット２０を、水砕水および水砕スラグの流入領域Ａと、その他の非流入領域Ｂとに仕切る仕切板５０と、流入領域Ａおよび非流入領域Ｂからオーバーフローした水砕水および水砕スラグを回収する回収樋２３とを備える。水砕ピット２０に仕切板５０を挿入抜去することで、流入領域の水位を調整して、流入領域Ａからのオーバーフロー量を増減でき、水砕スラグのピット内滞留時間を増減できる。そのため、オーバーフローにより排出される微細な水砕スラグの量を増減でき、水砕ピット２０に残って沈降する水砕スラグの平均粒度を制御できる。【選択図】図１
2014185064.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶融スラグを水砕水で水砕して水砕スラグとする水砕樋と、
該水砕樋から前記水砕水とともに前記水砕スラグが流入する水砕ピットと、
該水砕ピットを、前記水砕樋からの前記水砕水および前記水砕スラグの流入領域と、その他の非流入領域とに仕切る仕切板と、
該仕切板を前記水砕ピットに挿入抜去する操作手段と、
前記流入領域および前記非流入領域からオーバーフローした前記水砕水および前記水砕スラグを回収する回収樋と、を備える
ことを特徴とする水砕スラグの製造装置。
【請求項２】
前記仕切板は、水平方向に連接された複数枚の単位板からなり、
前記操作手段は、前記水砕ピットに挿入される前記単位板の枚数を調整可能に構成されている
ことを特徴とする請求項１記載の水砕スラグの製造装置。
【請求項３】
溶融スラグを水砕水で水砕して水砕スラグとする水砕樋と、該水砕樋から該水砕水とともに該水砕スラグが流入する水砕ピットとを備える水砕スラグの製造装置において、
前記水砕ピットに、前記水砕樋からの前記水砕水および前記水砕スラグの流入領域と、その他の非流入領域とに仕切る仕切板を挿入抜去することで、該流入領域の水位を調整して、該流入領域からのオーバーフロー量を増減させる
ことを特徴とする水砕スラグの粒度制御方法。
【請求項４】
前記仕切板は、水平方向に連接された複数枚の単位板からなり、
前記水砕ピットに挿入される前記単位板の枚数を調整することで、前記流入領域の水位を調整して、該流入領域からのオーバーフロー量を増減させる
ことを特徴とする請求項３記載の水砕スラグの粒度制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水砕スラグの製造装置、および水砕スラグの粒度制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
銅製錬プロセスにおいては、錬かん炉から排出された溶融スラグに水砕水を吹き付けて急冷凝固させ、粒状化した水砕スラグを製造する。水砕スラグは、粒度が0.1〜4.0mm程度であり、その大部分がセメント原料として利用される。粒度が1.5〜4.0mm程度の大きいサイズの水砕スラグは、ケーソン向けの骨材やサンドブラスト材として用いることができる。このように用途によって求められる粒度が異なることから、目的とする用途に応じて水砕スラグの粒度を制御することが望まれる。
【０００３】
特許文献１には、水砕水を４ケ所に分けて噴射するようにノズルを改造し、溶融スラグに最初に当たる水砕水の水圧を低下させて、水砕スラグの粒度を大きくする方法が開示されている。
しかし、上記従来方法では、ノズルの改造により水砕スラグの粒度が大きくなったまま固定され、操業中に用途に応じて水砕スラグの粒度を変更するよう制御できないという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特公平６−３９３４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は上記事情に鑑み、操業中でも水砕スラグの粒度を変更するよう制御できる水砕スラグの製造装置、およびその粒度制御方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
第１発明の水砕スラグの製造装置は、溶融スラグを水砕水で水砕して水砕スラグとする水砕樋と、該水砕樋から前記水砕水とともに前記水砕スラグが流入する水砕ピットと、該水砕ピットを、前記水砕樋からの前記水砕水および前記水砕スラグの流入領域と、その他の非流入領域とに仕切る仕切板と、該仕切板を前記水砕ピットに挿入抜去する操作手段と、前記流入領域および前記非流入領域からオーバーフローした前記水砕水および前記水砕スラグを回収する回収樋と、を備えることを特徴とする。
第２発明の水砕スラグの製造装置は、第１発明において、前記仕切板は、水平方向に連接された複数枚の単位板からなり、前記操作手段は、前記水砕ピットに挿入される前記単位板の枚数を調整可能に構成されていることを特徴とする。
第３発明の水砕スラグの粒度制御方法は、溶融スラグを水砕水で水砕して水砕スラグとする水砕樋と、該水砕樋から該水砕水とともに該水砕スラグが流入する水砕ピットとを備える水砕スラグの製造装置において、前記水砕ピットに、前記水砕樋からの前記水砕水および前記水砕スラグの流入領域と、その他の非流入領域とに仕切る仕切板を挿入抜去することで、該流入領域の水位を調整して、該流入領域からのオーバーフロー量を増減させることを特徴とする。
第４発明の水砕スラグの粒度制御方法は、第３発明において、前記仕切板は、水平方向に連接された複数枚の単位板からなり、前記水砕ピットに挿入される前記単位板の枚数を調整することで、前記流入領域の水位を調整して、該流入領域からのオーバーフロー量を増減させることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
第１発明によれば、水砕ピットに仕切板を挿入することで、流入領域から非流入領域への水砕水の流入が阻害され、流入領域の水位が上昇する。そうすると、流入領域から回収樋へのオーバーフロー量が増加し、水砕スラグのピット内滞留時間が短くなり、沈降時間が短縮される。その結果、オーバーフローにより排出される微細な水砕スラグの量が増加し、水砕ピットに残って沈降する水砕スラグの平均粒度が大きくなる。また、水砕ピットから仕切板を抜去したときは、逆に水砕ピットに残って沈降する水砕スラグの平均粒度が小さくなる。このように、仕切板を挿入抜去することで、操業中でも水砕スラグの粒度を変更するよう制御できる。
第２発明によれば、水砕ピットに挿入される単位板の枚数を調整することで、水位が上昇する領域の広さを調整して、流入領域から回収樋へのオーバーフロー量を多段階に増減でき、水砕スラグのピット内滞留時間を多段階に増減できる。そのため、オーバーフローにより排出される微細な水砕スラグの量を増減でき、水砕ピットに残って沈降する水砕スラグの平均粒度を多段階に制御できる。
第３発明によれば、仕切板を挿入抜去することで、流入領域の水位を調整して、流入領域からのオーバーフロー量を増減させることができるので、オーバーフローにより排出される微細な水砕スラグの量を増加させ、水砕ピットに残って沈降する水砕スラグの平均粒度を大きくする制御と、オーバーフローにより排出される微細な水砕スラグの量を減少させ、水砕ピットに残って沈降する水砕スラグの平均粒度を小さくする制御とを実行できる。
第４発明によれば、水砕ピットに挿入される単位板の枚数を調整することで、流入領域の水位を調整して、流入領域からのオーバーフロー量を増減させることができるので、オーバーフローにより排出される微細な水砕スラグの量を増減して、水砕ピットに残って沈降する水砕スラグの平均粒度を多段階に制御できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の一実施形態に係る水砕スラグの製造装置の平面図である。
【図２】図１におけるII-II線矢視断面図である。
【図３】図１におけるIII-III線矢視断面図である。
【図４】図１におけるIV-IV線矢視断面図である。
【図５】実施例における（Ａ）単位板挿入枚数と水砕スラグのオーバーフロー量との関係を示すグラフ、（Ｂ）単位板挿入枚数と水砕スラグの平均粒度との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
つぎに、本発明の実施形態を図面に基づき説明する。
図１および図２に示すように、本発明の一実施形態に係る水砕スラグの製造装置１は、水砕樋１０と、水砕ピット２０と、バケットエレベータ３１、３２と、水砕２次ピット４０とを備えている。また、水砕ピット２０の外周には回収樋２３が設けられており、回収樋２３と水砕２次ピット４０とは樋２４で接続されている。
【００１０】
水砕樋１０には水砕水が流されている。銅製錬プロセスの錬かん炉等から排出された溶融スラグは、水砕樋１０を流れる水砕水に流入し、急冷凝固により水砕されて水砕スラグとなる。水砕スラグは、水砕水とともに水砕樋１０から水砕ピット２０に流入する。水砕ピット２０に流入した水砕スラグのうち、比較的粒度が大きく比重の重い水砕スラグは、水砕ピット２０内に沈降した後バケットエレベータ３１、３２によりすくい上げられて回収される。一方、比較的粒度が小さく比重の軽い水砕スラグは、水砕ピット２０内に沈降せずに水砕水とともにオーバーフローして回収樋２３および樋２４を介して水砕２次ピット４０に排出される。水砕２次ピット４０に排出された比較的粒度が小さく比重の軽い水砕スラグは、水砕２次ピット４０内に沈降した後ショベル等で回収される。
【００１１】
水砕ピット２０の内部は、中央壁２１により二分割されている。この中央壁２１は、水砕ピット２０内の水面より低く構成されており（図４参照）、その上部を水砕水および浮遊する水砕スラグが流通可能となっている。水砕樋１０の排出口は、中央壁２１により二分割された水砕ピット２０の領域のうちのいずれか一方の領域に向けられており、この領域に水砕樋１０から水砕水および水砕スラグが流入する。以下、説明の便宜のため、水砕樋１０から水砕水および水砕スラグが流入する領域（図１におけるＡ領域）を「流入領域Ａ」と称し、その他の領域（図１におけるＢ領域）を「非流入領域Ｂ」と称する。
【００１２】
水砕ピット２０の流入領域Ａおよび非流入領域Ｂには、それぞれバケットエレベータ３１、３２が挿入されており、各領域Ａ、Ｂに沈降した水砕スラグを回収可能となっている。
【００１３】
流入領域Ａに挿入されたバケットエレベータ３１は、水砕樋１０とは相対する位置に配置されており、水砕樋１０とバケットエレベータ３１との間には保護壁２２が設けられている。この保護壁２２により、水砕樋１０から排出された水砕スラグが直接バケットエレベータ３１に衝突することや過度の埋没を防止でき、バケットエレベータ３１の損傷や過負荷停止を防止できる。
【００１４】
水砕ピット２０の上縁外周には環状の回収樋２３が設けられており、水砕ピット２０の流入領域Ａおよび非流入領域Ｂからオーバーフローした水砕水および水砕スラグは、この回収樋２３に流入して回収される。回収樋２３の一カ所と水砕２次ピット４０とは樋２４で接続されており、回収樋２３に回収された水砕水および水砕スラグは、樋２４を通って水砕２次ピット４０に流入する。
【００１５】
回収樋２３は、水砕ピット２０の側壁でもある内周壁２３ａと、内周壁２３ａの外側を囲むように設けられた外周壁２３ｂと、内周壁２３ａと外周壁２３ｂとの間に設けられた底板２３ｃとからなる（図２参照）。図４に示すように、外周壁２３ｂは内周壁２３ａより高く構成されることが好ましいが、必ずしもこの限りではない。また、内周壁２３ａには所定間隔で切欠き２３ｄが形成されており、この切欠き２３ｄから水砕ピット２０内の水砕水がオーバーフローして回収樋２３に流入するように構成されている。
【００１６】
本実施形態に係る水砕スラグの製造装置１は、水砕ピット２０を流入領域Ａと非流入領域Ｂとに仕切る仕切板５０を設けたところに特徴を有する。図３に示すように、仕切板５０は、中央壁２１の上端に設けられている。また、仕切板５０は、水平方向に連接された３枚の単位板５１、５２、５３からなる。ここで、「水平方向」とは、図３における左右方向を意味する。
【００１７】
各単位板５１、５２、５３には、操作手段５１ａ、５２ａ、５３ａが設けられており、水砕ピット２０に挿入抜去可能となっている。また、各操作手段５１ａ、５２ａ、５３ａを操作することで、水砕ピット２０に挿入される単位板５１、５２、５３の枚数を調整可能となっている。操作手段５１ａ、５２ａ、５３ａとしては、特に限定はないが、例えば単位板５１、５２、５３の上端に立設されたネジ棒と、ネジ棒に螺合するナットを回転させるハンドルとからなる昇降手段が用いられる。
【００１８】
なお、本実施形態の仕切板５０は、３枚の単位板５１、５２、５３から構成されているが、単位板の数は特に限定されず、２枚以下でも、４枚以上でもよい。
【００１９】
仕切板５０を水砕ピット２０に挿入した場合には、中央壁２１の上縁を水位Ｌより高く延設したのと同じ状態となり、流入領域Ａから非流入領域Ｂへの水砕水の流入を阻害できる。一方、仕切板５０を水砕ピット２０から抜去した場合には、流入領域Ａから非流入領域Ｂへの水砕水の流入が許容される。この仕切板５０を水砕ピット２０に挿入抜去することで、回収される水砕スラグの粒度を変更するよう制御できる。
【００２０】
すなわち、水砕ピット２０に仕切板５０を挿入すると、流入領域Ａには水砕樋１０からの水砕水が流入するのに対して、非流入領域Ｂには流入領域Ａからの水砕水の流入が阻害される。そのため、図４に示すように、流入領域Ａの水位Ｌａが上昇して、流入領域Ａから回収樋２３へのオーバーフロー量が増加する。一方、非流入領域Ｂの水位Ｌｂは下降して、非流入領域Ｂから回収樋２３へのオーバーフロー量が減少する。なお、水砕樋１０から水砕ピット２０に供給される水砕水の量は一定であるので、水砕ピット２０からのオーバーフロー量も一定であり、流入領域Ａからのオーバーフロー量が増加した分、非流入領域Ｂからのオーバーフロー量が減少する。また、図４では、流入領域Ａの水位Ｌａは内周壁２３ａよりも高く流入領域Ａの全外周からオーバーフローしているが、水位Ｌａは切欠き２３ｄの深さに収まっていてもよく、この場合でも流入領域Ａからのオーバーフロー量は増加する。
【００２１】
このように、水砕樋１０から流入領域Ａに流入した水砕水は、その大部分が非流入領域Ｂに流入することなくオーバーフローするので、容量が半分の水砕ピット２０と似た状態となり、水砕スラグのピット内滞留時間が短くなる。水砕スラグのピット内滞留時間が短くなることにより、沈降時間が短縮され水砕ピット２０への沈降が抑制され、水砕スラグのオーバーフロー量が増加する。オーバーフローにより排出される水砕スラグの平均粒径は0.6mm程度と小さいため、水砕ピット２０に残って沈降する水砕スラグの平均粒度が大きくなる。
【００２２】
これに対して、水砕ピット２０から仕切板５０を抜去すると、水砕樋１０から流入領域Ａに流入した水砕水は、非流入領域Ｂにも流入する。そうすると、流入領域Ａの水位Ｌａが下降し、流入領域Ａからも非流入領域Ｂからも均等にオーバーフローする。そのため、水砕スラグのピット内滞留時間が長くなることにより水砕スラグのオーバーフロー量が減少する。オーバーフローにより排出される水砕スラグの平均粒径は0.6mm程度と小さいため、水砕ピット２０に残って沈降する水砕スラグの平均粒度が小さくなる。
【００２３】
本実施形態に係る水砕スラグの製造装置１は、水砕ピット２０に挿入される単位板５１、５２、５３の枚数を調整することも可能である。単位板５１、５２、５３の挿入、抜去の順は特に限定されないが、水砕樋１０からの水砕水の流入位置に近い方から順に挿入し、水砕樋１０からの水砕水の流入位置から遠い方から順に抜去することが好ましい。
【００２４】
水砕ピット２０に単位板５１のみを挿入すると、単位板５１の近傍である水砕樋１０からの水砕水の流入位置の周囲の水位が上昇する。また、水砕ピット２０に単位板５１と５２を挿入すると、単位板５１、５２の近傍の水位が上昇する。さらに、水砕ピット２０に全ての単位板５１、５２、５３を挿入すると、流入領域Ａの全体の水位が上昇する。このように、水砕ピット２０に挿入される単位板５１、５２、５３の枚数を調整することで、水位が上昇する領域の広さを調整することができる。
【００２５】
水位が上昇する領域の広さを調整することで、流入領域Ａからのオーバーフロー量を多段階に増減させることができ、水砕スラグのピット内滞留時間を多段階に増減できる。そのため、オーバーフローにより排出される微細な水砕スラグの量を増減でき、水砕ピットに残って沈降する水砕スラグの平均粒度を多段階に制御できる。
【００２６】
水砕ピット２０に沈降した水砕スラグはバケットエレベータ３１、３２で回収される。以上のように、仕切板５０を挿入抜去することで、回収される水砕スラグの粒度を変更するよう制御できる。しかも単位板５１、５２、５３の挿入抜去により制御できるため、操業中でも水砕スラグの粒度を変更するよう制御できる。
【００２７】
なお、本実施形態では、仕切板５０の挿入抜去を容易にするために、仕切板５０と水砕ピット２０の側壁との間に隙間が設けられている。そのため、仕切板５０を水砕ピット２０に挿入した状態でも、その隙間を介して流入領域Ａから非流入領域Ｂへ少量の水砕水の流入が許容されている。
また、仕切板５０と水砕ピット２０の側壁との間に隙間を設けなくてもよいし、各単位板５１、５２、５３の間も隙間を設けてもよいし、設けなくてもよい。
【実施例】
【００２８】
上記実施形態に係る水砕スラグの製造装置１において、水砕ピット２０に挿入する単位板５１、５２、５３の枚数を調整した。単位板５１、５２、５３の枚数の調整は、単位板５１、５２、５３の順に挿入し、単位板５３、５２、５１の順に抜去することにより行った。水砕ピット２０からオーバーフローされる水砕スラグの１日当たりのオーバーフロー量を観測したところ、図５（Ａ）に示すような結果が得られた。なお、図５（Ａ）に示すグラフの縦軸は、単位板挿入枚数が0枚のときの水砕スラグのオーバーフロー量を1として正規化している。
【００２９】
また、水砕スラグの製造装置１において、水砕ピット２０に挿入する単位板５１、５２、５３の枚数と、回収された水砕スラグの平均粒径の傾向を観測したところ、図５（Ｂ）に示すような結果が得られた。なお、平均粒径は、2.36mm、1.18mm、0.6mmの目開きの篩を用いて篩別を行った後、ロージン・ラムラー線図を用いて求めた。なお、図５（Ｂ）に示すグラフの縦軸は、単位板挿入枚数が0枚のときの水砕スラグの平均粒度を1として正規化している。
【００３０】
図５（Ａ）から明らかなように、水砕ピット２０に挿入する単位板５１、５２、５３の枚数を増やすほど水砕ピット２０からオーバーフローする水砕スラグのオーバーフロー量が直線的に増加している。
【００３１】
また、図５（Ｂ）から明らかなように、水砕ピット２０に挿入する単位板５１、５２、５３の枚数を増やすほど、回収される水砕スラグの平均粒径も直線的に増大している。このことから、水砕ピット２０に挿入する単位板５１、５２、５３の枚数を調整することにより、回収される水砕スラグの平均粒径を制御できることが確認された。
【符号の説明】
【００３２】
１            水砕スラグの製造装置
１０          水砕樋
２０          水砕ピット
２１          中央壁
２２          保護壁
２３          回収樋
２４          樋
３１、３２    バケットエレベータ
４０          水砕２次ピット
５０          仕切板
５１、５２、５３        単位板
５１ａ、５２ａ、５３ａ  操作手段
【図１】
2014185064.tif 000003
【図２】
2014185064.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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