(57)【要約】【課題】フェロニッケル製錬等の製錬プロセスにて使用されるサージホッパーにおいて、ダンパーの開閉によりホッパー内に装入される装入物の通路となるシュートの強度を向上させ、またそのシュートの落下を効果的に防止することができるようにする。【解決手段】本発明は、ダンパー１２の開閉制御により、装入物の内部への装入及び外部への排出を行うサージホッパー１であって、ダンパー１２の上部に、そのダンパー１２の開放により装入物を通過させるシュート３０を備えている。シュート３０は、フランジ部３１を有し、ダンパーケース４０内に設けられており、ダンパーケース４０に取り付けられた複数の上部ブラケット４１ａによりフランジ部３１の上側３１ｔが固定され、ダンパーケース４０に取り付けられた複数の下部ブラケット４１ｂによりフランジ部３１の下側３１ｂが固定されている。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ダンパーの開閉制御により、装入物の内部への装入及び外部への排出を行うサージホッパーであって、
前記ダンパーの上部に、該ダンパーの開放により装入物を通過させるシュートを備え、
前記シュートは、
フランジ部を有し、ダンパーケース内に設けられており、
前記ダンパーケースに取り付けられた複数の上部ブラケットにより前記フランジ部の上側が固定され、該ダンパーケースに取り付けられた複数の下部ブラケットにより該フランジ部の下側が固定されている
サージホッパー。
【請求項２】
前記シュートは、前記フランジ部において前記上部ブラケット及び前記下部ブラケットと溶接固定されている
請求項１に記載のサージホッパー。
【請求項３】
当該サージホッパーは、フェロニッケルの製錬プロセスにて用いられるものであり、
前記装入物は、焼鉱である
請求項１又は２に記載のサージホッパー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、サージホッパーに関するものであり、より詳しくは、例えばフェロニッケル製錬等の製錬プロセスで使用され、高温の焼鉱を内部に貯留し、またその焼鉱を内部に装入させ又は外部に排出させる制御を行うサージホッパーに関する。
【背景技術】
【０００２】
フェロニッケル製錬の操業においては、ニッケル品位２重量％程度のニッケル酸化鉱石を原料とし、乾燥、焼成、還元、脱硫、鋳造等の工程を経て、ニッケル品位２０重量％程度のフェロニッケルを生産している。
【０００３】
このフェロニッケル製錬において、鉱石に対して還元処理を行う工程（還元工程）では、鉱石が電気炉にて熔解されるが、その鉱石に結晶水が含まれていると、電気炉内において水蒸気爆発を起こしてしまう危険性がある。
【０００４】
そのため、還元工程での還元処理に先立ち、焼成工程として、鉱石に対してロータリーキルンを用いて８００℃以上の熱処理を施すことで、鉱石中の結晶水を分解蒸発することが必要となる。そして、この焼成工程での処理により、結晶水が分解蒸発された８００℃〜１０００℃程度の焼鉱が得られる。
【０００５】
その後、得られた焼鉱は、例えば図１に示すように、ロータリーキルン２の排出口に接続されたサージホッパー１から排出され、そのサージホッパー１にて計量されて規定重量に達した時点で搬送台車４上の搬送用コンテナ（焼鉱コンテナ）３に投入され、搬送台車により焼鉱搬送クレーン設備５の搬入位置まで運搬される。焼鉱搬送クレーン設備５は、搬入位置で搬送台車上の焼鉱コンテナ３をクレーンにより持ち上げ、走行装置及び横行装置により移動して、その焼鉱コンテナ３を電気炉７上の複数の焼鉱ビン６のうち指定された焼鉱ビンの上部まで搬送し、焼鉱をその焼鉱ビンに投入する。この図１に例示する、サージホッパー１から電気炉７上の焼鉱ビン６への焼鉱の搬送は、自動制御で行われている。
【０００６】
図２は、サージホッパー１の断面模式図である。図２に示すように、サージホッパー１は、例えば２つのホッパー部（焼鉱ホッパー１１ａ，１１ｂ）に分かれており、焼鉱ホッパー１１の上部及び下部に設けられたダンパー１２，１３により、その焼鉱ホッパー１１内部への焼鉱の装入、又はその内部からの排出を制御している。
【０００７】
ダンパー１２，１３は、例えば図２に示すように空気圧シリンダにより開閉され、一方の焼鉱ホッパー（例えば焼鉱ホッパー１１ａ）における上部ダンパー１２のシュート（シュート口）が開いて焼鉱が焼鉱ホッパー１１ａ内に投入されていくと、規定重量に達した時点で上部ダンパー１２のシュート（シュート口）が閉められ、それ以上に焼鉱が焼鉱ホッパー１１ａ内に投入されないようになる。その後、焼鉱ホッパー１１ａにおける下部ダンパー１３が開き、サージホッパー１の下方に置かれて準備されていた焼鉱コンテナ３へと排出される。また、それと同時に、他方の焼鉱ホッパー１１ｂ側の動作へと自動的に切り替えられ、順次自動制御で切り替えながら繰り返される。
【０００８】
ここで、ダンパー１２，１３において、その焼鉱の通路を構成するシュートは、例えば耐熱性を有する合金材料からなっており、例えば１２００℃程度の高温雰囲気でも優れた強度を維持している。従来、例えば図５に示すように、ダンパー１２，１３の上部に位置するシュート５０は、ダンパーケース６０内の空間に収められており、ダンパーケース６０に溶接したブラケット６１（例えばＳＵＳ３０４等の材質からなっている）をシュート５０のフランジ部５１の上側５１ｔに溶接し、さらにシュート５０の周囲に不定形耐火物（以下、「キャスター」ともいう）を流し込んで固めている。このようにキャスターでブラケット６１を覆うことにより、シュート５０とブラケット６１との溶接部が直接高温に晒されるのを防ぐようにしている。なお、図５（Ａ）は、シュート５０を上部から垂直方向に視たときの図である。また、図５（Ｂ）は、シュート５０の断面を示す図であって、シュート５０とダンパーケース６０との固定方法を説明するための図である。
【０００９】
しかしながら、キャスターは、シュート５０を通過する高温の焼鉱によって、徐々に劣化摩耗していき、剥がれ落ちてしまうことがある。キャスターが剥がれ落ちると、シュート５０のフランジ部５１に施したブラケット６１との溶接部が露出してしまい、その露出部分が高温の雰囲気（８００℃〜１０００℃）に晒されることになるため、溶接部の強度が著しく低下してしまう。そして、溶接部の強度が低下すると、シュート５０を固定するブラケット６１の溶接部に割れが生じて自重に耐えられなくなり、結果としてシュート５０が落下してしまうことがある。
【００１０】
上述したように、サージホッパー１においては、焼鉱ホッパー１１内の焼鉱を計量して規定重量となったときにシュート口をダンパー１２，１３で閉じなければならないが、シュート５０のフランジ部５１の溶接部強度が低下してシュート５０が落下してしまうと、大きな隙間が開いてしまい、継続的に焼鉱が焼鉱ホッパー１１内に装入されてしまう。すると、焼鉱を搬送する焼鉱コンテナ３の許容量を超える量の焼鉱が装入されるようになってしまうため、計量ホッパーとしての機能を著しく損なうことになる。
【００１１】
また、シュート５０の落下が生じると、その落下したシュート５０が下部ダンパー１３とホッパー排出口とに引っ掛かり、下部ダンパー１３が半閉まりの状態になる障害が発生することがある。このような状態になると、焼鉱ホッパー１１内の焼鉱は継続的に焼鉱ホッパー１１の外部へ大量に洩れていき、周辺設備が焼損する等の設備破損が発生し、また点検等で居合わせた周辺の作業員の安全性を損なわせる可能性がある。そのため、設備破損や安全性の低下が生じた場合には、操業を一時的に停止させ、安全確保の対策等を講じることになるが、その結果として操業効率を大幅に低下させるという問題がある。
【００１２】
また、このような障害の発生を未然に防ぐために、定期的にシュート５０の取り替え工事を実施した場合には、冷却時間を含めて長期的の時間を要することになり、シュート落下に伴う設備停止の損失は、極めて多大なものとなってしまう。
【００１３】
例えば、特許文献１には、水管保護用耐火構造体に関する技術が開示されており、高温雰囲気下においても安定した耐久性を有するとともに、耐火物の脱落が発生した場合においても突然水管が露出して破損することのない構造体に関する技術が提案されているが、フェロニッケル製錬等の製錬プロセスにおいて使用するサージホッパーシュートには直接適用できるものではない。また、この特許文献１の技術は、耐火構造に特化しているものであるが、上述したフェロニッケル製錬設備における従来技術の実情から、耐火性を向上させるとともに、構造体の落下についてもより効果的に防止することができる技術が求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】特開２００３−２０７１０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
本発明は、このような状況を解決するためになされたものであり、フェロニッケル製錬等の製錬プロセスにて使用されるサージホッパーにおいて、ダンパーの開閉によりホッパー内に装入される装入物の通路となるシュートの強度を向上させ、またそのシュートの落下を効果的に防止することができるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明者は、上述した課題を解決するために鋭意検討を重ねた。その結果、ダンパーの開閉によりホッパー内に装入される装入物の通路となるシュートの固定方法を工夫することにより、シュートの強度を向上させ、またそのシュートの落下を効果的に防止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。
【００１７】
（１）本発明の第１の発明は、ダンパーの開閉制御により、装入物の内部への装入及び外部への排出を行うサージホッパーであって、前記ダンパーの上部に、該ダンパーの開放により装入物を通過させるシュートを備え、前記シュートは、フランジ部を有し、ダンパーケース内に設けられており、前記ダンパーケースに取り付けられた複数の上部ブラケットにより前記フランジ部の上側が固定され、該ダンパーケースに取り付けられた複数の下部ブラケットにより該フランジ部の下側が固定されている、サージホッパーである。
【００１８】
（２）本発明の第２の発明は、第１の発明において、前記シュートは、前記フランジ部において前記上部ブラケット及び前記下部ブラケットと溶接固定されている、サージホッパーである。
【００１９】
（３）本発明の第３の発明は、第１又は第２の発明において、当該サージホッパーは、フェロニッケルの製錬プロセスにて用いられるものであり、前記装入物は焼鉱である、サージホッパーである。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、ダンパーの開閉によりホッパー内に装入される装入物の通路となるシュートの強度を向上させ、またそのシュートの落下を効果的に防止することができるサージホッパーを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】ロータリーキルンで得られた焼鉱が電気炉に装入されるまでの流れを説明するための図である。
【図２】サージホッパーの構成を示す断面模式図である。
【図３】サージホッパーにおけるダンパーの箇所を拡大させた概略断面図である。
【図４】本発明に係るサージホッパーのシュートの構成を模式的に示す図であり、（Ａ）は上部から垂直方向に視たときの図であり、（Ｂ）はシュートの断面を示す図でありシュートとダンパーケースとの固定方法を説明するための図である。
【図５】従来のサージホッパーのシュートの構成を模式的に示す図であり、（Ａ）は上部から垂直方向に視たときの図であり、（Ｂ）はシュートの断面を示す図でありシュートとダンパーケースとの固定方法を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の具体的な実施形態（以下、「本実施の形態」という）について詳細に説明する。なお、本発明は、以下の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲で種々の変更が可能である。
【００２３】
≪１．概要≫
本実施の形態に係るサージホッパーは、フェロニッケルの製錬プロセス等で使用されるものであり、ダンパーの開閉制御により、装入物の内部への装入及び外部への排出を行うものである。具体的に、フェロニッケルの製錬プロセスで使用される設備であるサージホッパーでは、図１に示したように、ロータリーキルンにて加熱処理が施されて排出された高温（例えば８００℃〜１０００℃）の焼鉱を装入物として受け入れ、所定の重量の焼鉱をコンテナに排出する。
【００２４】
このサージホッパーにおいては、ダンパーの上部に、そのダンパーの開放により装入物を通過させるシュートを備えている。そして、そのシュートは、フランジ部を有し、ダンパーケース内に設けられており、ダンパーケースに取り付けられた複数の上部ブラケットによりフランジ部の上側が固定されており、ダンパーケースに取り付けられた複数の下部ブラケットによりフランジ部の下側が固定されていることを特徴としている。
【００２５】
このように、本実施の形態に係るサージホッパーでは、ダンパーの上部に設けられたシュートが、フランジ部を介して上部ブラケットと下部ブラケットとにより挟み込むような構造で固定されていることから、固定強度が向上するとともに、上部ブラケットの固定が弛んだ場合でも、下部ブラケットによりシュートの落下を効果的に防ぐことができる。
【００２６】
以下では、フェロニッケル製錬のプロセスにて使用するサージホッパーであって、ロータリーキルンにて原料鉱石を加熱して得られた焼鉱を内部に装入して貯留し、また、貯留した焼鉱を所定の割合で外部に排出するサージホッパーを具体例として説明する。
【００２７】
≪２．具体的な構成の説明≫
（ダンパーを備えたサージホッパーの構成）
先ず、ダンパーを備えたサージホッパーの構成について簡単に説明する。図２は、サージホッパー１の構成を示す断面図である。サージホッパー１は、上述したように、装入物である焼鉱を内部に装入して貯留し、また、所定の重量を計量して外部に排出するための設備である。
【００２８】
サージホッパー１は、図２に示すように、焼鉱を貯留する焼鉱ホッパー１１と、焼鉱ホッパー１１の内部に焼鉱を装入する、又は焼鉱ホッパー１１から外部に貯留した焼鉱を排出するための開閉機構であるダンパー１２，１３とを備える。なお、焼鉱ホッパー１１の内部に焼鉱を装入するためのダンパーを「上部ダンパー１２」といい、焼鉱ホッパー１１から外部に焼鉱を排出するためのダンパーを「下部ダンパー１３」という。
【００２９】
焼鉱ホッパー１１は、例えば２つの焼鉱ホッパー１１ａ，１１ｂ（以下、「第１の焼鉱ホッパー１１ａ」、「第２の焼鉱ホッパー１１ｂ」ともいう）に分かれており、それぞれの焼鉱ホッパー１１ａ，１１ｂに順次に焼鉱が装入されるようになっている。
【００３０】
このように２つの焼鉱ホッパー１１ａ，１１ｂが設けられた構成の場合、サージホッパー１に備えられている上部ダンパー１２としては、それぞれの焼鉱ホッパー１１ａ，１１ｂへの焼鉱の順次装入を制御するために、各焼鉱ホッパー１１ａ，１１ｂに対応するように２つの上部ダンパー１２ａ，１２ｂ（以下、「第１の上部ダンパー１２ａ」、「第２の上部ダンパー１２ｂ」ともいう）が設けられる。なお、下部ダンパー１３においても、各焼鉱ホッパー１１ａ，１１ｂに対応するように２つ設けられており、それぞれのダンパー１３の開閉制御により所定量の焼鉱が排出されるようになっている。
【００３１】
ダンパー１２は、図２、図３に示すようにフラッパー式の構造となっており、サージホッパー１の外側に据え付けられているシリンダ１４を動かし、ダンパー１２のダンパー軸２１を中心として回転させることでフラッパー２２を開閉させる。また、図３に示すように、ダンパー１２の周囲には耐火物としてキャスター２３が設けられている。なお、図３では、サージホッパー１の上部に設けられた上部ダンパー１２の例を示しているが、下部ダンパー１３も同様の構成を有している。
【００３２】
（サージホッパーにおける焼鉱装入処理について）
具体的に、サージホッパー１においては、例えば片方の上部ダンパー１２（第１の上部ダンパー１２ａ）が開くことによって、所定量の焼鉱が焼鉱ホッパー１１ａ内に装入される。そして、第１の焼鉱ホッパー１１ａに設けられたロードセル１５ａを用いて焼鉱の重量が計量され、計量された値が所定の重量となった時点で、サージホッパー１の第１の上部ダンパー１２ａが閉まり、第１の焼鉱ホッパー１１ａへの焼鉱の装入が停止される。その後、第１の焼鉱ホッパー１１ａの下端に設けられた下部ダンパー１３（第１の下部ダンパー１３ａ）が開き、所定の重量の焼鉱が焼鉱コンテナ内に排出されていく。なお、焼鉱コンテナへの焼鉱の排出が終わると、第１の焼鉱ホッパー１１ａの第１の下部ダンパー１３ａが閉じられる。
【００３３】
第１の上部ダンパー１２ａが閉まり、第１の焼鉱ホッパー１１ａへの焼鉱の装入が終わると、続いて、サージホッパー１のもう片方の上部ダンパー１２（第２の上部ダンパー１２ｂ）が開き、所定量の焼鉱が第２の焼鉱ホッパー１１ｂに装入される。そして、上述した流れと同様に、ロードセル１５ｂにより第２の焼鉱ホッパー１１ｂ内に装入された焼鉱が計量され、所定の重量の焼鉱が貯められた時点で装入が停止されて、第２の焼鉱ホッパー１１ｂの下端に設けられた下部ダンパー１３（第２の下部ダンパー１３ｂ）が開くことで、焼鉱が焼鉱コンテナに排出される。
【００３４】
このように、例えば、サージホッパー１の第１の上部ダンパー１２ａが開いてから第１の焼鉱ホッパー１１ａを介して焼鉱が排出され、続いてサージホッパー１の第２の上部ダンパー１２ｂが開いて第２の焼鉱ホッパー１１ｂを介して焼鉱が排出されるという動作を繰り返すことによって、上述した２つの焼鉱ホッパー１１ａ，１１ｂが交互に使用されて、所定の重量の焼鉱が順次焼鉱コンテナに排出される。
【００３５】
（ダンパーが設けられたシュート）
ここで、図３に示すように、サージホッパー１においては、上述したダンパー１２の上部に、そのダンパー１２の開放により装入物である焼鉱を通過させるシュート３０が設けられている。シュート３０は、図３に示すようにフランジ部３１を有するものであり、そのシュート３０の形状としては特に限定されず、例えば四角柱となっている。
【００３６】
シュート３０は、ダンパーケース内の空間に設けられている。図４は、ダンパーケース４０内の空間にシュート３０が設けられている様子を示すものであり、（Ａ）はシュート３０を上部から垂直方向に視たときの図である。図４（Ａ）に示すように、シュート３０は、ダンパーケース４０内の略中央部に設置され、そのダンパーケース４０に取り付けられた複数のブラケット４１ａ，４１ｂがシュート３０のフランジ部３１に固定されて設けられている。
【００３７】
このとき、本実施の形態に係るサージホッパー１においては、ダンパーケース４０に取り付けられた上部ブラケット４１ａと下部ブラケット４１ｂとの２種類のブラケットによって、シュート３０のフランジ部３１が固定されていることを特徴としている。より具体的に、図４（Ｂ）はシュート３０の断面図であり、この図に示すように、複数の上部ブラケット４１ａによりフランジ部３１の上側（上面側）３１ｔの面が固定され、一方で、複数の下部ブラケット４１ｂによりフランジ部３１の下側（下面側）３１ｂの面が固定されている。
【００３８】
このように、上部ブラケット４１ａと下部ブラケット４１ｂとによりフランジ部３１を介してシュート３０を固定していることから、固定強度を高めることができる。また、フランジ部３１を介してシュート３０を上下方向から挟み込む構造で固定していることから、例えばフランジ部３１の上部での固定が弛んだ場合であっても、下部ブラケット４１ｂがシュート３０を支えるように固定しているため、シュート３０が落下することを効果的に防ぐことができる。
【００３９】
上部ブラケット４１ａ及び下部ブラケット４１ｂと、シュート３０のフランジ部３１との固定方法としては、特に限定されないが、例えば溶接により固定することができる。また、ボルト締めにより固定するようにしてもよい。中でも、溶接により固定する方法によれば、簡易な作業でシュートを取り付けることができる。このように溶接により上部ブラケット４１ａをフランジ部３１の上側３１ｔと固定し、その後、操業を継続していく過程でその溶接部が切れてしまった場合でも、上述したようにフランジ部３１の下側３１ｂと溶接固定した下部ブラケット４１ｂがシュート３０を支えるように構成されていることから、シュート３０の落下を有効に防ぐことができる。
【００４０】
また、上部ブラケット４１ａと下部ブラケット４１ｂの長さとしては、特に限定されないが、上部ブラケット４１ａよりも下部ブラケット４１ｂの方を長くして構成することが好ましい。下部ブラケット４１ｂは、上述したようにシュート３０のフランジ部３１における下側３１ｂの面に接触させて固定されるものであることから、上部ブラケット４１ａよりもその長さを長くすることで、シュート３０を下方から支える強度が強くなり、固定強度をより高めることができる。
【実施例】
【００４１】
≪３．実施例≫
以下、本発明の実施例を示してさらに詳細に説明するが、本発明は以下の実施例に何ら限定されるものではない。
【００４２】
［実施例１］
実施例１では、フェロニッケルの製錬プロセスにおいて、ロータリーキルンから排出された焼鉱を焼鉱コンテナに装入するにあたり、図２〜図４に示す構成のサージホッパー１を使用した。すなわち、ダンパー１２の上部に位置するシュート３０をダンパーケース４０内に設置して、ダンパーケース４０に取り付けられた複数の上部ブラケット４１ａによりフランジ部３１の上側３１ｔの面が溶接固定され、複数の下部ブラケット４１ｂによりフランジ部３１の下側３１ｂの面が溶接固定されているサージホッパー１を使用した。
【００４３】
このようなサージホッパー１を用いた製錬プロセスの操業を、定期点検頻度の２倍の期間にあたる１２ヶ月間に亘って行った。その結果、サージホッパー１におけるシュートの落下は全く発生しなかった。
【００４４】
［比較例１］
比較例１では、フェロニッケルの製錬プロセスにおいて、ロータリーキルンから排出された焼鉱を焼鉱コンテナに装入するにあたり、従来のサージホッパーを使用した。すなわち、ダンパーの上部に位置するシュートをダンパーケース内に設置する際、ダンパーケースに取り付けられた複数のブラケットによりフランジ部の上側の面のみを溶接固定したサージホッパーを使用した（図５参照）。なお、それ以外は、実施例１と同様にした。
【００４５】
その結果、操業期間中、シュートを覆っていたキャスターが剥がれ落ち、直接高温の雰囲気に晒されることになった溶接部は脆化して、シュートの重量に耐えられなくなった。それにより、溶接部が破断して、シュートがホッパー内に落下してしまう可能性があったため、操業を停止した。なお、シュートが脱落した場合、その回収と復旧には７０時間程度を要すると予測され、多大な休止損失となる可能性が生じた。
【符号の説明】
【００４６】
１    サージホッパー
２    ロータリーキルン
３    焼鉱コンテナ
４    搬送台車
５    焼鉱搬送クレーン設備
６    焼鉱ビン
７    電気炉
１１，１１ａ，１１ｂ    焼鉱ホッパー
１２，１２ａ，１２ｂ    ダンパー（上部ダンパー）
１３，１３ａ，１３ｂ    ダンパー（下部ダンパー）
１４    シリンダ
１５ａ，１５ｂ    ロードセル
２１    ダンパー軸
２２    フラッパー
２３    キャスター
３０    シュート
３１    フランジ部
３１ｔ    フランジ部の上側
３１ｂ    フランジ部の下側
４０    ダンパーケース
４１ａ    ブラケット（上部ブラケット）
４１ｂ    ブラケット（下部ブラケット）
【図１】
2018044714.tif 000003
【図２】
2018044714.tif 000004
【図３】
2018044714.tif 000005
【図４】
2018044714.tif 000006
【図５】
2018044714.tif 000007