(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
貯槽内における貯留物のかさ比重の分布を測定するための測定装置であって、
貯槽の上部から任意の粉体深さに挿入できるトルク棒と、
該トルク棒を回転させる回転手段と、
前記トルク棒に発生するトルクを検出するトルク計と、
前記トルク棒に取付けられた抵抗体とからなる
ことを特徴とする貯留物のかさ比重測定装置。
【請求項２】
前記トルク棒を回転自在に保持する保持枠と、
該保持枠を貯槽へ挿入した状態で貯槽上部から縣垂させるための掛け渡しバーと、
該掛け渡しバーを、前記保持枠の上下方向の複数個所で着脱自在に取付ける複数個所の取付け座とを備える
ことを特徴とする請求項１記載の貯留物のかさ比重測定装置。
【請求項３】
前記回転手段が、手動ハンドルであり、
前記トルク計が、前記手動ハンドルに取付けられている
ことを特徴とする請求項１または２記載の貯留物のかさ比重測定装置。
【請求項４】
前記抵抗体が、形状および／または寸法の異なるものの数種からなり、
各抵抗体が前記トルク棒に着脱自在に装着可能である
ことを特徴とする請求項１、２または３記載の貯留物のかさ比重測定装置。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれかに記載のかさ比重測定装置を貯槽内の貯留物中に挿入し、
任意に選択した深さにおいて、トルク棒を回転させてトルクを検出し、
その検出値を検量線と照合することで、貯槽内の貯留物のかさ比重を推定する
ことを特徴とする貯留物のかさ比重測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、貯槽内貯留物のかさ比重測定装置およびかさ比重測定方法に関する。本発明のかさ比重測定装置およびかさ比重測定方法は、容器内に充填した物質のかさ比重を測定するためなら、どのような技術分野においても適用できるが、たとえば、銅製錬における自熔炉において、銅精鉱を供給する設備である貯槽内に貯留した精鉱のかさ比重を測定するための装置を例示できる。
【背景技術】
【０００２】
乾式の銅製錬プロセスでは、まず自熔炉において、銅精鉱（以下、精鉱という）を精鉱バーナーで燃焼させることにより酸化させ、硫黄と鉄の一部を除去し、銅を含有したマットを生成させる。精鉱バーナーへの精鉱の供給には、貯槽下部に設けられたスクリューコンベアが用いられる。このとき平均粒径30μm程度の精鉱粒子群が空気を過度に含んだ状態になると、かさ比重が極端に低下して流体のようになり、スクリューコンベアの回転とは関係なく、流動化した精鉱が過剰に精鉱バーナーに供給されてしまうフラッシング状態となる。このような状態になると精鉱の供給量に対し、精鉱バーナー内で精鉱を燃焼させるための酸素が不足し、結果として未燃焼の精鉱が生じるため、原料である精鉱から回収できない銅量の増加など、各種の操業トラブルの原因となる。そのため貯槽内において精鉱粒子間から適度に空気を抜き、精鉱をフラッシングさせずに精鉱バーナーへ供給することが望まれる。
【０００３】
フラッシングを抑制する方法の一つとして連続切出しする貯槽内の精鉱を貯槽に投入されてからスクリューコンベアで切出されるまで一定時間滞留させ、精鉱粒子群から適度に空気を抜く方法が考えられる。この場合、どの程度滞留させればどの程度空気を抜くことができるか把握することが非常に重要である。その理由は、精鉱粒子群から空気を抜きすぎると精鉱が貯槽内で互いに密接して橋をかけ渡したような状態となり（これをブリッジという）、このブリッジが精鉱の流動を止めるので、貯槽内が閉塞状態に陥り、スクリューコンベアでの切り出しがなされず、操業が停止してしまう可能性があるからである。
【０００４】
実機では、貯槽内の精鉱において、主に深さ方向のかさ比重を測定することで精鉱粒子群に含まれる空気量を推定することができる。この貯槽内の精鉱のかさ比重分布を精鉱の滞留時間を変化させて測定することで、スクリューコンベアに安定して精鉱を定量供給するために適切な滞留時間を見出すことが可能となる。
【０００５】
特許文献１の従来技術では、連続操業中の粉体のかさ比重測定をつぎのようにして検出している。すなわち、金属粉末が入った容器の外部に設置した励磁コイルで交流磁束を印加し、検出コイルで検出された交流磁束の振幅と、前記金属粉末の見掛密度と交流磁束の振幅との相関関係について予め作成した検量線からかさ比重を測定している。
【０００６】
しかるに、特許文献１の方法は、測定対象となる粉体は金属粉末に限定されるうえに、大掛かりな励磁コイルと検出コイルが必要となり、大規模な精鉱貯槽に適用するには費用や設備面で困難を伴う。またこの方法では、貯槽内におけるかさ比重の分布を測定するには分解能が低いため、広範囲の平均的なかさ比重しか測定できない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１２−１８１１８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は上記事情に鑑み、あらゆる種類の貯槽内貯留物のかさ比重分布を容易かつ正確に測定できる測定装置および測定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】
【０００９】
第１発明の貯留物のかさ比重測定装置は、貯槽内における貯留物のかさ比重の分布を測定するための測定装置であって、貯槽の上部から任意の粉体深さに挿入できるトルク棒と、該トルク棒を回転させる回転手段と、前記トルク棒に発生するトルクを検出するトルク計と、前記トルク棒に取付けられた抵抗体とからなることを特徴とする。
第２発明の貯留物のかさ比重測定装置は、第１発明において、前記トルク棒を回転自在に保持する保持枠と、該保持枠を貯槽へ挿入した状態で貯槽上部から縣垂させるための掛け渡しバーと、該掛け渡しバーを、前記保持枠の上下方向の複数個所で着脱自在に取付ける複数個所の取付け座とを備えることを特徴とする。
第３発明の貯留物のかさ比重測定装置は、第１または第２発明において、前記回転手段が、手動ハンドルであり、前記トルク計が、前記手動ハンドルに取付けられていることを特徴とする。
第４発明の貯留物のかさ比重測定装置は、第１、第２、または第３発明において、前記抵抗体が、形状および／または寸法の異なるものの数種からなり、各抵抗体が前記トルク棒に着脱自在に装着可能であることを特徴とする。
第５発明の貯留物のかさ比重測定方法は、第１ないし第４発明のいずれかにおいて、かさ比重測定装置を貯槽内の貯留物中に挿入し、任意に選択した深さにおいて、トルク棒を回転させてトルクを検出し、その検出値を検量線と照合することで、貯槽内の貯留物のかさ比重を推定することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
第１発明のかさ比重測定装置は、トルク棒と回転手段とトルク計と抵抗体とからなる簡易な構造であるため、持ち運びが容易であって、貯槽上部から挿入して回転手段でトルク棒を回転させるだけで、貯槽内の充填物のかさ比重を測定できる。
第２発明によれば、掛け渡しバーを貯槽上部の開口に渡し掛けるとトルク棒を保持する保持枠を貯槽内に挿入して懸垂支持できる。また、保持枠上に複数個設けられている取付け座に掛け渡しバーを付け替えることで、貯槽内部へのトルク棒の挿入深さを変えることができる。そのため、貯槽内での深さが異なる貯留物のかさ比重を測定することができる。
第３発明によれば、手動ハンドルを用いたものなので簡便な構成であり、持ち運びに便利である。
第４発明により抵抗体として形状および／または寸法の異なるものを数種用意しておくと、貯槽内貯留物の性状などに応じた抵抗体を使い分けできるので、正確にかさ比重を測定できる。
第５発明のかさ比重測定方法によれば、貯槽内の貯留物にトルク棒を挿入して抵抗体を回転させると、トルク値を検出できるので、金属を含むどのような粉状の貯留物でもかさ比重を測定できる。また、貯槽内貯留物における任意の深さのトルク値を検量線と照合することでかさ比重を推定できるので、この推定かさ比重値に基づき精鉱の適切な滞留時間を見出すことができる。このため、フラッシングや閉塞による操業トラブルを未然に防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施形態に係るかさ比重測定装置Ａの斜視図である。
【図２】各種の抵抗体４を示す斜視図である。
【図３】本発明のかさ比重測定装置Ａの検量線作成時の測定系を示す説明図である。
【図４】本発明のかさ比重測定装置Ａで作成した検量線の一例である。
【図５】本発明のかさ比重測定装置Ａの使用方法の説明図である。
【図６】図５に示す貯槽Ｂの寸法の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
つぎに、本発明の実施形態を図面に基づき説明する。
まず、図１に基づき、かさ比重測定装置Ａの基本構成を説明する。
【００１３】
（かさ比重測定装置）
本実施形態のかさ比重測定装置Ａは、貯槽内における貯留物のかさ比重の分布を測定するための測定装置である。測定対象である貯槽内貯留物には、とくに制限はなく、金属および金属以外の物であってもよい。また、塊状物や粒状物、粉体などの性状をもつものを含む代表的には貯槽内に貯留した銅精鉱などのかさ比重測定に用いられる。
【００１４】
かさ比重測定装置Ａの構成は、トルク棒１と、このトルク棒１を回転させる回転手段である手動ハンドル２と、トルク棒１に発生するトルクを検出するトルク計３と、トルク棒に取付けられた抵抗体４とからなる。
【００１５】
前記トルク棒１を回転自在に保持するために保持枠５が設けられている。保持枠５の構成に、とくに制限はないが、図示の実施形態では２本のアングル材５ａ，５ａを平行に並べて互いに結合したものを用いている。保持枠５の上端部と下端部には軸受６，６を取付けており、トルク棒１を回転自在に支持している。
【００１６】
保持枠５には掛け渡しバー７を取付けている。この掛け渡しバー７は保持枠５を貯槽Ｂへ挿入した状態で貯槽上部の開口ｈから縣垂させるための部材である。この保持枠５の上下方向の複数個所には取付け座８が取付けられている。取付け座８は短いアングル材であり、保持枠５を構成する２本の長いアングル材５ａ，５ａを互いに固定すると共に掛け渡しバー７を取付ける部材でもある。
【００１７】
取付け座８に対し掛け渡しバー７はボルト・ナット等で着脱自在に取付けられる。そして、掛け渡しバー７を複数個所の取付け座８に付け替えることで、トルク棒１の貯槽Ｂへの挿入深さを任意に変えることができる。
【００１８】
トルク棒１の上端には角ヘッド１ａが形成されている。角ヘッド１ａは回転手段である手動ハンドル２の先端を嵌めて回転トルクを伝えるための部材である。角ヘッド１ａの形状にはとくに制限はなく、四角形や六角形のヘッド形状でよい。
手動ハンドル２は、その先端に角ヘッド１ａに合致する嵌合凹部２ａを備えており、角ヘッド１ａに嵌合凹部を嵌めて、手で手動ハンドル２を回わすと、トルク棒１を回わすことができる。
【００１９】
本実施形態において、回転手段は手動ハンドル２であるが、これに限られるものではなくモータ駆動の回転手段も採用される。
また、トルク計３は手動ハンドル２に予め付設されているものを用いると、正確に手動ハンドル２に生ずるトルクを計測することができる。ただし、本発明においてトルク計３は予め付設されたものに限ることなく、使用時にそのつど取付けるものであってもよい。
【００２０】
トルク棒１には抵抗体４が取付けられる。抵抗体４の取付け位置は貯槽内で貯留物に接触する位置であればよいが、一般的にはトルク棒１の下端に取付けられる。
【００２１】
抵抗体４のトルク棒１への取付けは、固定的なものでもよく着脱可能な形式でもよい。着脱可能にするには、抵抗体４に孔を穿孔しておき、トルク棒１の下端に雌ネジを形成しておいて、トルク棒１の雌ネジ部を抵抗体４の孔に挿入しナットで締結する等の手段を例示できるが、これに限らず、任意の取付け手段を採用することができる。
このように着脱可能にしておくと、数種類の抵抗体４を用意しておき、貯留物の性状等に応じて付け替えが可能となる。
【００２２】
図２は、抵抗体４の代表的なものを示している。
符号４ａは角棒状の抵抗体である。
符号４ｂは厚板に数個の孔を穿孔したものである。
符号４ｃは三角棒状のものであり、旋回方向前方が鋭角となっている。
符号４ｄは丸棒状のものである。
【００２３】
上記のように、前記抵抗体４が、形状および／または寸法の異なるものの数種からなり、各抵抗体４ａ〜４ｄがトルク棒１の下端に着脱自在に装着可能であると、貯槽内充填物の性状などに応じた抵抗体を使い分けできるので、正確にかさ比重を測定できる。
【００２４】
（かさ比重測定方法）
つぎに、かさ比重測定装置Ａを用いた測定方法を説明する。
図５に示すようにかさ比重測定装置Ａを貯槽上部の開口ｈ（点検孔等）から貯槽内に挿入する。掛け渡しバー７を貯槽Ｂ上面の受け具１１に嵌めて、回転を不能に拘束する。挿入深さは任意に選択してよいが、一般的には最も深く挿入しておいてから、一定距離づつ引き上げていくのが、操作が容易に行えるので好ましい。この場合の各挿入深さは、掛け渡しバー７を適宜の位置の取付け座８に付け替えることで容易に変更することができる。
【００２５】
トルク棒１を任意に選択した深さにおいて、トルク棒１を手動で回転させる。加えた回転トルクにより、回転初期はトルク棒１に若干ねじれが生じる。さらに回転トルクを加えると、トルク計３で計測されるトルク値は漸増していくが、抵抗体４周辺の精鉱が抵抗体４の回転しようとする力に抗いきれなくなった段階で、トルク値は一定または若干低下して抵抗体４はスムーズに回転するようになる。この一連の操作中における最大トルク値は、回転前の抵抗体４周辺の精鉱かさ比重に関係したトルク値となる。
【００２６】
上記のようにトルク計３で計測されたトルク検出値を検量計と照合することで、貯槽内の貯留物のかさ比重を推定することができる。
上記の方式でかさ比重を推定するには、予め検量線を用意しておく必要がある。そのために、図３に示すように、かさ比重が異なる精鉱が入った試験セルＣ内で抵抗体４を回転させ、抵抗体４回転時のトルク値を測定し、そのトルク値に対するかさ比重の関係、すなわち検量線を実用上必要な範囲で作成しておく。検量線の一例を図４に示す。この検量線に貯槽内で測定したトルク値を照合することで、貯槽内のかさ比重を推定することができる。
【００２７】
検量線の作成はつぎの要領で行える。
図３に示すような、200mm角で高さ500mmの透明な樹脂製試験セルＣ内に本発明のかさ比重測定装置Ａの抵抗体４部分を設置してから、その試験セルＣ内に10kgの精鉱を投入し、精鉱かさ比重1.7から2.2の範囲で回転トルク値を測定することで、図４に示すような検量線を作成できる。精鉱かさ比重は、試験セルＣ内の鉱層高さを測定し、そこから算出される体積から推定できる。
【００２８】
本発明のトルク式かさ比重測定装置Ａは、主にトルク棒１と保持枠５等で構成されているため持ち運びが簡便である。また、トルク棒１の先端に取り付ける各抵抗体４ごとにかさ比重が既知の精鉱でトルクを事前に測定して検量線を作成しておくことにより、他の方法では困難である精鉱貯槽内の精鉱かさ比重分布を容易に測定することが可能である。その結果、フラッシングや閉塞による操業トラブルを極力抑えられる精鉱の滞留時間を見出すことができる。
【実施例】
【００２９】
図５は実験に用いた実機貯槽Ｂである。この貯槽の寸法は図６に示すように、幅Ｗが4m、奥行きＤが2m、高さＨが5mであり、上半分の垂直部分ｈ１が2.5m、下半分のテーパ部分ｈ２が2.5mである。このようなホッパー形状である貯槽Ｂにおいて、下部のスクリューコンベアＳから銅精鉱を60t/hのペースで連続排出しつつ、同量を貯槽上部から供給することで、銅精鉱の鉱層高さｄを4mに維持した状態とする。そのうえで貯槽Ｂ内の精鉱かさ比重を本発明のかさ比重測定装置Ａを用いて測定した。
【００３０】
貯槽天板の点検孔ｈから長さ150m、高さ10mmの抵抗体４が付いたかさ比重測定装置Ａを鉛直方向に精鉱内に挿入した。精鉱表面から0.6m下の位置において測定した最大トルクは50[kgf・cm]だった。その結果を検量線に照合して推定された精鉱のかさ比重は2.1だった。また精鉱表面から1.6m下の位置でも同様に測定した最大トルクは60[kgf・cm]で、この測定値から推定されるかさ比重は2.2だった。
【００３１】
容器の中に貯留物をできるだけ詰めて空気を残してないときの密度であるタップ密度は2.3であることから、それよりも若干空気を含んだ状態であると推察される。前述した形状の貯槽において、このようなかさ比重分布の場合、フラッシングや閉塞を発生させずに、貯槽から安定的にスクリューコンベアへ精鉱を供給することができることが分かった。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
本発明によれば、貯槽内に貯留した精鉱のかさ比重をはじめとして、種々の技術分野における貯槽内の金属あるいは金属以外の貯留物のかさ比重を簡便かつ正確に測定することができる。
【符号の説明】
【００３３】
Ａ    かさ比重測定装置
Ｂ    貯槽
Ｃ    試験セル
Ｓ    スクリューコンベア
１    トルク棒
２    手動ハンドル
３    トルク計
４    抵抗体
５    保持枠
６    軸受
７    掛け渡しバー
８    取付け座
【図１】
0006332099.tif 000002
【図２】
0006332099.tif 000003
【図３】
0006332099.tif 000004
【図４】
0006332099.tif 000005
【図５】
0006332099.tif 000006
【図６】
0006332099.tif 000007