(57)【要約】【課題】水砕カラミ等の一度に取るサンプリング量のバラツキを抑制し，装置の台数や規模の増大化をすることなくサンプリング量を増やすことができるサンプリング装置を提供する。【解決手段】水砕カラミを採取するサンプリング装置において，水平に配置された上面が開口した樋形状のバケット２と，前記バケット２を落下する水砕カラミを受け取る採取位置と前記水砕カラミを乾燥させる乾燥部に受け渡す排出位置とに移動させる移動機構３と，前記バケット２内を長手方向に移動して水砕カラミを押し出す押し出し部材１０を備えることとした。【選択図】  図２
2004340866.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水砕カラミを採取するサンプリング装置であって，
水平に配置された上面が開口した樋形状のバケットと，
前記バケットを落下する水砕カラミを受け取る採取位置と前記水砕カラミを乾燥させる乾燥部に受け渡す排出位置とに移動させる移動機構と，
前記バケット内を長手方向に移動して水砕カラミを押し出す押し出し部材を備えたことを特徴とする，水砕カラミのサンプリング装置。
【請求項２】
前記乾燥部は，水砕カラミを載せるテーブルと，前記テーブルを回転させるテーブル回転機構と，前記テーブルを加熱する加熱器と，前記テーブルに載せた水砕カラミの高さを調整する均し部材と，前記テーブルから水砕カラミを除去する除去部材を備えることを特徴とする，請求項１に記載の水砕カラミのサンプリング装置。
【請求項３】
前記加熱器は，蒸気によって前記テーブルを加熱することを特徴とする，請求項２に記載のサンプリング装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は，自溶炉による金属の製錬工程において発生するカラミの成分を分析するためカラミを採取する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば銅等の金属の製錬においては，鉱石等を調合して自溶炉（溶鉱炉）で溶解させ，転炉，精製炉によって不純物を除去し，鋳造機に鋳込んで板状のアノードを形成し，アノードを電解させて電気銅を析出させる工程が行われている。自溶炉において分離された不純物は，錬かん炉に送られ，銅分を多く含む物質とカラミ（スラグ）に分離され，銅分を多く含む物質は転炉に送られる。カラミは，錬かん炉内では高温の液状であるが，水等で急冷されて凝固し，破砕されて水砕カラミとして取り出される。また，転炉，精製炉においても，カラミが取り出される。錬かん炉，転炉，精製炉から取り出されたカラミは，各種の原料として再利用され，或いは，廃棄されている。
【０００３】
従来，自溶炉や錬かん炉から取り出されたカラミの成分を分析することにより，鉱石等の状態や自溶炉の操業状態を把握し，分析結果に応じて，鉱石等の状態や自溶炉の操業状態を調整する方法が行われている。また，カラミを採取する装置として，ベルトコンベア上の水砕カラミをスプーンによって掬い取り，スプーンに水を噴射してスプーンから水砕カラミを排出させ，乾燥ユニットにおいて乾燥させ，分析室へ搬送するものが提案されている（例えば，特許文献１参照）。スプーンにカラミが残留した場合は，スプーンを水洗していた。
【０００４】
【特許文献１】
特許第２９９６６３７号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら，従来のサンプリング装置にあっては，カラミを効率的に採取できない問題があった。例えば，スプーンを移動させる際に水砕カラミが崩れ落ち，サンプリング量がばらついてしまう問題があった。また，水砕カラミは一日に数十トン以上と大量に発生するため，その量に応じて，一度に取るサンプリング量は多いほど良く，さらには，なるべく長時間にわたってとることが好ましい。しかし，サンプリング頻度を上げること，１回のサンプリング量を増大することは，装置の台数，または規模の増大化を招き，コストの観点から敬遠されていた。
【０００６】
従って，本発明の目的は，水砕カラミ等の一度に取るサンプリング量のばらつきを抑制し，装置の台数や規模の増大化をすることなくサンプリング量を増やすことができるサンプリング装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために，本発明によれば，水砕カラミを採取するサンプリング装置であって，水平に配置された上面が開口した樋形状のバケットと，前記バケットを落下する水砕カラミを受け取る採取位置と前記水砕カラミを乾燥させる乾燥部に受け渡す排出位置とに移動させる移動機構と，前記バケット内を長手方向に移動して水砕カラミを押し出す押し出し部材を備えたことを特徴とする，水砕カラミのサンプリング装置が提供される。かかるサンプリング装置によれば，バケットに水砕カラミが安定した状態で盛られ，バケットから水砕カラミが落下することを防止できる。従って，サンプリング量がばらつくことを防止できる。また，水砕カラミを効率的に搬送，排出できる。バケットに水砕カラミが残留せず，バケットを水洗する必要が無い。
【０００８】
前記乾燥部は，水砕カラミを載せるテーブルと，前記テーブルを回転させるテーブル回転機構と，前記テーブルを加熱する加熱器と，前記テーブルに載せた水砕カラミの高さを調整する均し部材と，前記テーブルから水砕カラミを除去する除去部材を備えることが好ましい。前記加熱器は，蒸気によって前記テーブルを加熱することが好ましい。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下，本発明の好ましい実施の形態を，カラミと水が混合した水砕カラミを採取して分析サンプルを得るサンプリング装置に基づいて説明する。図１に示すように，本発明にかかるサンプリング装置１は，水砕カラミを採取するバケット２と，バケット２を移動させる移動機構３を備えている。
【００１０】
図２及び図３に示すように，バケット２は，上面が開口した樋形状をなしており，水平に配置されている。バケット２の上部には，水砕カラミを捕集するための開口５が設けられている。開口５は，バケット２の長手方向に沿って，バケット２の先端から基端まで形成されている。バケット２の底部と両側部の内面は，円筒面状になっている。図３に示すように，バケット２の内面の断面形状は，長手方向の中心軸に対して垂直方向に切断したとき，どこで切断しても同じ形状及び大きさのＣ字状になっている。なお，バケット２の内曲面の曲率半径は，水砕カラミのサンプリング量に応じて決められる。
【００１１】
図２に示すように，バケット２の基端部は，移動機構３によって支持されている。バケット２の先端部は開放されており，開口７となっている。また，バケット２の内側には，バケット２内を長手方向に移動してバケット２の内部の水砕カラミを開口７に向かって押し出す押し出し部材１０が備えられている。
【００１２】
押し出し部材１０は，バケット２の内曲面の曲率半径と同じ大きさの半径を有する円形に形成されている。押し出し部材１０の外面は，バケット２の内面に沿った形状になっており，押し出し部材１０の外周面とバケット２の内面が隙間なく接触するようになっている。押し出し部材１０の移動機構３側には，押し出し部材１０をバケット２内で長手方向に往復移動させる押し出し部材移動機構１１が備えられている。押し出し部材移動機構１１は，例えばシリンダー又はモーター等を備えており，押し出し部材１０を直進移動させることが可能な機構である。押し出し部材１０のストローク（移動距離）は，水砕カラミのサンプリング量に応じて一定の値に設定される。
【００１３】
図１に示すように，サンプリング装置１の近傍には，水砕カラミを上面に載せて搬送するベルトコンベア１５の端部が配置されている。ベルトコンベア１５の端部下方には，ベルトコンベア１５の端部から落下した水砕カラミを受け止めるヤード１６が配置されている。なお，ベルトコンベア１５は，図示しない錬かん炉から排出された水砕カラミをヤード１６に搬送するための装置である。
【００１４】
また，サンプリング装置１には，バケット２によって採取した水砕カラミを乾燥させる乾燥部２０が備えられている。乾燥部２０は，水砕カラミを載せるテーブル２１と，テーブル２１を回転させるテーブル回転機構２２を備えている。テーブル２１は，円盤状に形成されており，上面を略水平にした状態で，回転自在に支持されている。テーブル２１は，上方から見て時計方向（ＣＷ）に回転するようになっている。
【００１５】
前述の移動機構３は，バケット２を水平方向に直線移動させることにより，ベルトコンベア１５端部の下方の採取位置Ｐ１と，採取位置Ｐ１より移動機構３側に後退した退避位置Ｐ２に，バケット２を移動させることができる。また，移動機構３は，バケット２をバケット２の基端を中心として水平面内で回転移動させることにより，退避位置Ｐ２と，乾燥部２０に水砕カラミを受け渡す排出位置Ｐ３とに，バケット２を移動させることができる。採取位置Ｐ１にバケット２を配置すると，ベルトコンベア１５の端部から落下する水砕カラミを，バケット２によって受け止めて，採取することができる。退避位置Ｐ２にバケット２を配置すると，ベルトコンベア１５から落下する水砕カラミ及びテーブル２１の上面からバケット２を離隔させた状態になる。排出位置Ｐ３では，バケット２は，上方から見て退避位置Ｐ２から時計方向ＣＷに約９０°回転させた姿勢となり，バケット２の先端部がテーブル２１の上方に配置される。排出位置Ｐ３にバケット２を配置してバケット２の内部の水砕カラミを開口７から排出すると，水砕カラミをテーブル２１の上面に移載することができる。
【００１６】
なお，採取位置Ｐ１でのバケット２の向きは，ベルトコンベア１５の端部から落下する水砕カラミを捕集しやすい状態に設定することが好ましい。水砕カラミは，ベルトコンベア１５の端部から横に広がって落下し，ヤード１６に上方から見て略楕円状態に堆積されるが，この楕円の長径の方向に合わせてバケット２の開口５を配置すると，水砕カラミを押し出し部材１０と開口７との間に，まんべんなく蓄積させることができる。従って，十分なサンプリング量を得ることができる。
【００１７】
図４に示すように，テーブル２１は，テーブル２１の下方に設けられたテーブル回転支持部材２５によって支持されている。テーブル回転支持部材２５は，テーブル２１の下面周縁部に固定された円筒壁２６と，円筒壁２６の下端部に固定された円盤状部材２７と，円盤状部材２７の中心部に固定された円筒体２８によって構成されている。円筒壁２６の内側の空間と円筒体２８の内側の空間は連通している。円筒体２８の下端は閉塞されている。図１に示したテーブル回転機構２２を駆動すると，テーブル回転支持部材２５が回転させられ，テーブル２１が回転するようになっている。
【００１８】
図４に示すように，テーブル回転支持部材２５の内部は，テーブル２１を加熱する加熱器３０となっている。テーブル回転支持部材２５には，テーブル回転支持部材２５の内部空間に蒸気を導入する蒸気導入路３１と，テーブル回転支持部材２５の内部空間から蒸気及び液体を導出する導出路３２が設けられている。蒸気導入路３１は，円筒体２８の下部において円筒体２８の内側に入り，円筒体２８の内部を通って円盤状部材２７の上方に開口するように設けられている。導出路３２は，円筒体２８の下部に開口している。なお，テーブル２１は，熱伝導率が高い材質によって形成されており，テーブル回転支持部材２５内の蒸気の熱がテーブル２１に効率的に伝達するようになっている。このように，テーブル２１を蒸気によって加熱する場合，加熱温度の制御が容易である。さらに，テーブル回転支持部材２５を回転させても，回転による配線の断線等の懸念もなく，メンテナンス，堅牢性に優れている。
【００１９】
図５に示すように，テーブル２１の上方には，テーブル２１に載せた水砕カラミの高さを調整する均し部材２１が設けられている。均し部材２１は，湾曲した帯状に形成されており，テーブル２１の外側に設けられた帯状部材支持部材４１によって支持され，テーブル２１の中心部まで延設されている。均し部材４０の下縁とテーブル２１の上面との間には，ほぼ一定の高さで形成された隙間Ｓが形成されている。この隙間Ｓに水砕カラミを通過させることにより，水砕カラミを均すことができる。図１に示すように，均し部材４０は，テーブル２１の回転方向ＣＷに向かって凹に湾曲して形成されている。
【００２０】
図５に示すように，テーブル２１の上方には，テーブル２１の上面から水砕カラミを除去する除去部材４５が備えられている。除去部材４５は，板状に形成されており，テーブル２１の中央部から周縁部まで半径方向に延設されている。また，除去部材４５をテーブル２１の上面に対して近接及び離隔させる板状部材移動装置４６が設けられている。除去部材４５の下縁をテーブル２１の上面に接触させると，除去部材４５の側面によってテーブル２１上の水砕カラミが堰き止められるようになっている。さらに，除去部材４５の端部（テーブル２１周縁部側の端部）下方には，除去部材４５に堰き止められテーブル２１の周縁部から落下する水砕カラミを回収するホッパー４７が備えられている。
【００２１】
ホッパー４７の下部の開口下方には，水砕カラミを搬送する振動フィーダー５０が備えられている。ホッパー４７に回収された水砕カラミは，振動フィーダー５０によって，水砕カラミから所定の重量又は容積の分析サンプルを分離する縮分機５１に搬送される。縮分機５１で得られた分析サンプルは，サンプル回収容器５２内に回収される。縮分機５１で分割された残りの水砕カラミは，廃棄され，又は，図１に示したヤード１６に投入されるようになっている。
【００２２】
なお，水砕カラミは，錬かん炉において排出されたカラミが水により冷却，破砕され粒状化され，水分と共に排出されたものである。また，水砕カラミは，水と化学的に安定的な酸化物であり，１００℃程度では溶解，変質しないものである。
【００２３】
次に，以上のように構成されたサンプリング装置１を使用したサンプリングについて説明する。先ず，図示しない錬かん炉から，ベルトコンベア１５によって水砕カラミが搬送され，図１に示すベルトコンベア１５の端部からヤード１６に向かって水砕カラミが自由落下する。移動機構３を駆動させ，バケット２を退避位置Ｐ２から採取位置Ｐ１に前進させ，バケット２を水砕カラミが落下する途中に配置する。このとき，バケット２内の押し出し部材１０は，移動機構３側に移動させておき，開口７から所定の移動距離だけ離隔させておく。落下する水砕カラミの一部は，バケット２の開口５からバケット２の内部に入る。水砕カラミは，押し出し部材１０と開口７との間の部分に蓄積される。こうして，水砕カラミがバケット２によって採取される。このように，自由落下する水砕カラミを採取する構成とすると，水砕カラミに含まれるカラミが拡散されるため，ベルトコンベア１５から水砕カラミを掬い取る場合と比較して，成分がより均一化された状態で採取できる。
【００２４】
バケット２に十分な量の水砕カラミが蓄積されたら，移動機構３を駆動させ，バケット２を採取位置Ｐ１から退避位置Ｐ２に後退させ，退避位置Ｐ２から排出位置Ｐ３に回転移動させる。バケット２はＣ字型の断面をしているため，内部の水砕カラミを確実に保持でき，開口５から水砕カラミが落下する心配が無い。従って，バケット２に採取された水砕カラミの量が変動することを防止できる。なお，バケット２を採取位置Ｐ１から退避位置Ｐ２に移動させるタイミングは，例えば，バケット２内に蓄積された水砕カラミの重量，または時間等により判断すれば良い。
【００２５】
バケット２を排出位置Ｐ３に配置したら，押し出し部材移動機構１１を駆動させ，押し出し部材１０を開口７に向かって所定の移動距離だけ前進させる。これにより，バケット２内の水砕カラミが押し出し部材１０によって開口７側に移動させられ，開口７から押し出され，テーブル２１の上面に落下する。こうして，バケット２からテーブル２１に水砕カラミを移載する。バケット２内において，押し出し部材１０は，押し出し部材１０の外周面をバケット２の内面に密着させた状態を維持して，バケット２の内面に沿って直進移動する。そのため，バケット２の内面に水砕カラミが付着したまま残留することを防止でき，バケット２内の水砕カラミを確実に押し出すことができる。従って，一度に取るサンプリング量が減少しない。また，バケット２内に水砕カラミが残留しないので，バケット２を水洗したりする必要が無い。
【００２６】
バケット２からテーブル２１に水砕カラミを押し出したら，バケット２を排出位置Ｐ３から退避位置Ｐ２に回転移動させ，バケット２をテーブル２１から離隔させる。
【００２７】
次に，テーブル回転機構２２を駆動させ，上面に水砕カラミを載せたテーブル２１を，例えば約１０ｒｐｍの回転速度で回転させる。このとき，図５に示すように，除去部材４５は上昇させ，テーブル２１の上面と離隔させておく。テーブル２１上の水砕カラミは，テーブル２１とともに回転するが，途中で均し部材４０によって堰き止められる。水砕カラミは，均し部材４０の湾曲部分によって確実に受け止められ，均し部材４０に沿って，テーブルの半径方向に押し広げられる。均し部材４０より下方の水砕カラミは，隙間Ｓを通過して，テーブル２１とともに回転する。均し部材４０によって堰き止められた水砕カラミも，次第に下方に移動して隙間Ｓを通過して，テーブル２１とともに回転する。こうして，テーブル２１の上面全体に水砕カラミが拡散される。即ち，テーブル２１上に水砕カラミがほぼ均一な厚みで分布するように，水砕カラミの高さを調整して均すことができる。この場合，水砕カラミに含まれた液体を蒸発させ易くなり，水砕カラミをより速く乾燥させることができる。また，均一に乾燥させることができ，乾燥ムラが少なくなる。
【００２８】
なお，均し部材４０に堰き止められた水砕カラミの中に，粒径が大きく隙間Ｓを通過できないカラミの塊が含まれている場合，カラミの塊は，遠心力によって，均し部材４０に沿ってテーブル２１の周縁側に向かって移動し，テーブル２１の周縁外側に落下する。こうして，テーブル２１において粒径が大きいカラミの塊を除去し，分析サンプルの中にカラミの塊が混入することを防止できる。即ち，分析サンプル中のカラミの粒径を一定値以下に制御できる。
【００２９】
一方，蒸気導入路３１からテーブル回転支持部材２５の内部に蒸気を供給して，テーブル２１を加熱する。蒸気導入路３１から導入された蒸気は，円筒壁２６と円盤状部材２７に囲まれた空間に拡散して，テーブル２１を加熱し，温度が低下して水となり，円盤状部材２７の上面に落下し，円筒体２８の内部を下降して，導出路３２によってテーブル回転支持部材２５内から排出される。
【００３０】
テーブル２１上の水砕カラミを乾燥させたら，板状部材移動装置４６を駆動させて，除去部材４５を下降させ，テーブル２１の上面に除去部材４５の下端を接触させる。すると，テーブル２１上の水砕カラミが除去部材４５によって堰き止められ，除去部材４５に沿って，テーブル２１の中央側から周縁側に移動し，テーブル２１の周縁から落下する。テーブル２１から落下した水砕カラミは，ホッパー４７によって受け止められる。除去部材４５を接触させながらテーブル２１を回転させることにより，テーブル２１の上面全体から水砕カラミを除去し，ホッパー４７に総て回収することができる。なお，除去部材４５を下降させるタイミングは，テーブル２１の回転を継続させた時間，または，テーブル２１上の水砕カラミの表面温度或いは重量の変化等，液体の蒸発と相関する値を用いて判断すれば良い。
【００３１】
ホッパー４７に回収された水砕カラミは，振動フィーダー５０によって縮分機５１に投入される。縮分機５１に投入された水砕カラミは，縮分機５１内を分割されながら落下し，投入された水砕カラミのうち，所定の割合の水砕カラミが分析サンプルとして回収される。縮分機５１で得られた分析サンプルは，サンプル回収容器５２内に落下して回収され，図示しない分析室に搬送され，分析サンプルの成分の化学的分析等が行われる。縮分機５１で分離された残りの水砕カラミは，廃棄され，又は，ヤード１６に投入される。分析サンプルの分析結果は，銅の製錬工程の管理に利用される。例えば，分析サンプルの分析結果に基づいて，自溶炉に投入する鉱石等の状態や自溶炉の操業状態の調整が行われる。
【００３２】
以上のような，水砕カラミの採取と分析を，所定時間毎に行うことにより，銅の製錬工程を良好に管理できる。例えば，鉱石等の状態や自溶炉の操業状態を，常に適切な状態に調整することができる。
【００３３】
かかるサンプリング装置１によれば，バケット２から水砕カラミが落下することを防止できる。また，バケット２の内面に水砕カラミが残留することを防止できる。従って，サンプリング量がばらつくことを防止できる。また，サンプリング量を十分に得ることができる。
【００３４】
以上，本発明の好適な実施の形態の一例を示したが，本発明はここで説明した形態に限定されない。例えば，本実施の形態においてサンプルリング装置１は，銅製錬にて副産物として発生する水砕カラミを採取するものとしたが，水砕カラミの採取に限定されず，種々のものを採取する装置に適用可能である。特に，液体と粒状物の混合物を採取する装置に好適である。混合物は，例えばスラリー状の土砂であっても良い。粒状物とは，最大粒径が１００ｍｍ以下の固体の状態で安定しているものを言い，特にその形状は問わないが，最大粒径が１００ｍｍ以上であっても良い。また，好ましくは粒状物が液体に難溶解であることが良く，例えば，水とケイ素酸化物の混合物などが該当する。液体の種類は特に問わないが，薬品等でも良く，この場合，装置に用いる材質を液体に応じて設計，設定すれば良い。好ましくは，常温で液体であり，不活性に近く，また液粘度も低いものが良い。例えば，水，ミシン油などの液体が挙げられる。
【００３５】
バケット２の内面の断面はＣ字状としたが，水砕カラミを積載しやすい凹型の曲面が底部に形成されていれば良く，例えば，底部が曲面であり両側部が平面として形成されたＵ字状であっても良い。この場合，押し出し部材１０の外周面も，バケット２の内周面に沿ってＵ字状に形成すれば良い。
【００３６】
乾燥部２０は，テーブル２１の回転と加熱器３０の加熱によって水砕カラミを乾燥させる構成としたが，かかる構成に限定されない。例えば，電気による抵抗熱を発生させるヒータによって水砕カラミを加熱する構成であっても良い。また，加熱による乾燥の他，減圧乾燥，液交換による乾燥方法を用いても良い。ただし，水砕カラミの乾燥に時間がかかると，分析サンプルを回収する間隔も空いてしまうため，より早く乾燥できることが好ましい。本サンプリング装置１では，乾燥が早いため，サンプリングの頻度を上げることが可能である。
【００３７】
【発明の効果】
本発明によれば，バケットから水砕カラミが落下することを防止できる。また，バケットの内面に水砕カラミが残留することを防止できる。従って，サンプリング量がばらつくことを防止できる。また，一度に取るサンプリング量を十分に増やすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態にかかるサンプリング装置を概略的に説明する概略平面図である。
【図２】バケットの構成を説明する断面図である。
【図３】バケットの構成を説明する断面図である。
【図４】テーブルとテーブル回転支持機構の構成を説明する説明図である。
【図５】サンプリング装置を概略的に説明する概略立面図である。
【符号の説明】
１      サンプリング装置
２      バケット
３      移動機構
１０    押し出し部材
２０    乾燥部
２１    テーブル
３０    加熱器
４０    均し部材
４５    除去部材
【図１】
2004340866.tif 000003
【図２】
2004340866.tif 000004
【図３】
2004340866.tif 000005
【図４】
2004340866.tif 000006
【図５】
2004340866.tif 000007