JP-2026077089-A - Ｏ／Ｆバーナー及びこれを備えた自熔炉

JP2026077089AJP 2026077089 AJP2026077089 AJP 2026077089AJP-2026077089-A

Abstract

【課題】Ｏ／Ｆバーナーの位置を常に正確に把握することができ、その結果に基づいて該Ｏ／Ｆバーナーの位置を適宜調整することができるＯ／Ｆバーナー及びこのＯ／Ｆバーナーを備えた自熔炉を提供する。【解決手段】自熔炉１に設けられている精鉱バーナー１０が有するＯ／Ｆバーナー１３であって、Ｏ／Ｆバーナー１３の頂部２０に位置する平面視円形の最上面には二軸デジタル水平器３０が設けられており、この二軸デジタル水平器３０で測定した該最上面の水平度に基づいてＯ／Ｆバーナー１３の頂部２０の相対的位置を調整するターンバックルなどの位置調整治具４０がＯ／Ｆバーナー１３の頂部２０に設けられている。【選択図】図４

Inventors

富永高規
三浦修
佐々井茂

Assignees

住友金属鉱山株式会社

Dates

Publication Date: 20260513
Application Date: 20241025

Claims (6)

自熔炉に設けられている精鉱バーナーが有するＯ／Ｆバーナーであって、前記Ｏ／Ｆバーナーの頂部に位置する平面視円形の最上面には二軸デジタル水平器が設けられており、前記二軸デジタル水平器で測定した前記最上面の水平度に基づいて前記Ｏ／Ｆバーナーの頂部の位置を調整する治具が前記Ｏ／Ｆバーナーの頂部に設けられていることを特徴とするＯ／Ｆバーナー。
前記治具が、前記Ｏ／Ｆバーナーを収容しているウインドボックスに対する前記最上面の中心点の相対的位置を少なくとも２方向から調整する少なくとも２対の長さ調整部材であることを特徴とする、請求項１に記載のＯ／Ｆバーナー。
前記２方向が、前記Ｏ／Ｆバーナーを真上から見たときの前記中心点を中心とするＸ－Ｙ座標系のＸ軸方向及びＹ軸方向であり、前記二軸デジタル水平器の二軸方向が、これらＸ軸方向及び前記Ｙ軸方向にそれぞれ一致することを特徴とする、請求項２に記載のＯ／Ｆバーナー。
前記長さ調整部材がターンバックルであることを特徴とする、請求項３に記載のＯ／Ｆバーナー。
請求項１～４のいずれか１項に記載のＯ／Ｆバーナーを有する精鉱バーナー。
請求項５に記載の精鉱バーナーを備えた自熔炉。

Description

本発明は、Ｏ／Ｆバーナー及び該Ｏ／Ｆバーナーを備えた自熔炉に関する。銅、ニッケル等の非鉄金属の製錬では、主として硫化鉱からなる鉱石原料に対して粉砕や篩別などの前処理を施した後、浮遊選鉱によって濃縮することで製錬原料の精鉱を生成している。生成された精鉱は、先ず熔錬工程において精鉱を酸化・熔融することで、鉄の一部と脈石成分をスラグ（酸化物）として分離すると共に、該精鉱に含まれる有価金属をマットとして回収した後、次工程において該マットを乾式又は湿式で精製処理することで最終製品を生成している。上記の一連の工程のうち、熔錬工程では自熔炉に代表される製錬炉が用いられる。自熔炉は、頂部から装入した精鉱の酸化・熔融を行なう反応塔と、該酸化・熔融により生成したスラグ及びマットの比重分離を行なうセトラーと、自熔炉内で生じた排ガスを排出口に導くアップテイクとから主として構成される。かかる構成の自溶炉の反応塔頂部の中央部に精鉱バーナーが設けられている。前段の乾燥設備で乾燥処理された精鉱及びその他の非鉄金属原料（以下、これらをまとめて乾鉱と称する）は、珪砂などのフラックスや補助燃料（反応用の酸素富化空気や重油等）と共にこの精鉱バーナーを介して反応塔内に吹き込まれる。上記の精鉱バーナーには様々な構造のものが提案されており、例えば特許文献１には、反応塔頂部に立設するバーナーコーンの上端部に設けられており、一般に空気からなる反応用ガスの流路の役割を担う略円筒形状のウインドボックスと、該ウインドボックス内に昇降可能に設けられており、原料の乾鉱をガイドしてその下端開口部から反応塔内に放出する役割を担う略円筒形の精鉱シュートと、該精鉱シュートの内側に同芯軸状に設けられており、反応塔内に補助燃料及び酸素を導入する役割を担う酸素燃料バーナー（Ｏ／Ｆバーナー又は補助バーナーとも称する）とから構成される精鉱バーナーが開示されている。なお、精鉱バーナーの上方には乾鉱庫が設けられており、この乾鉱庫に一時的に貯められている乾鉱は、精鉱シュートの上端部側壁に接続する精鉱供給配管を介して精鉱シュート内に導入される。上記構造の精鉱バーナーにおいては、精鉱シュート内に導入された乾鉱は、該精鉱シュートとＯ／Ｆバーナーとの間の空間内を落下しながら通過した後、該Ｏ／Ｆバーナーの下端部に設けられている下方に向かって拡径する略円錐台形状の分散コーンに衝突することで分散しながら反応塔内に放出される。これにより、乾鉱は反応塔の側壁からの輻射熱や補助燃料の燃焼熱等によって均質に熱せられると共に、バーナーコーンから供給される反応用ガスと効率よく反応するので、反応塔内において乾鉱の酸化・熔融が促進される。特開２０２２－１１２２４４号公報本発明のＯ／Ｆバーナーを有する精鉱バーナーが設けられている自熔炉の模式的な縦断面図である。図１の自熔炉の反応塔をその頂部中央に設けられる精鉱バーナーと共に示す斜視図である。図２に示す精鉱バーナーの縦断面図である。図３に示す精鉱バーナーが有するＯ／Ｆバーナーの頂部の斜視図である。図３に示す精鉱バーナーが有するＯ／Ｆバーナーの頂部の平面図である。以下、硫化鉱の乾式製錬において使用される自熔炉に設けられている精鉱バーナーが有する本発明の実施形態のＯ／Ｆバーナーについて詳細に説明する。本発明の実施形態のＯ／Ｆバーナーが有する精鉱バーナーは、硫化鉱の乾式製錬で使用される図１に示すような自熔炉１に設けられている。すなわち、この図１に示す自熔炉１は、精鉱バーナー１０を介して頂部から導入される乾鉱の酸化・熔融を行なう略円筒形状の反応塔（リアクションシャフトとも称する）１ａと、反応塔１ａの下方に位置し、該酸化・熔融により生成されたスラグ及びマットの比重分離を行なう略直方体形状のセトラー１ｂと、該酸化・熔融時に発生する硫黄分を含んだ排ガスを排出口に導く筒状のアップテイク１ｃとから主として構成される。上記のセトラー１ｂには互いに分離されたスラグ及びマットを別々に抜き出す抜出孔が設けられており、これら抜出孔からそれぞれ抜き出されたスラグ及びマットは、樋を介して後段の装置に移送される。一方、アップテイク１ｃの排出口から排出される排ガスは、ダクトを介して硫酸製造設備に移送される。図２に示すように、上記の自熔炉１の反応塔１ａの頂部の中央部には、上記の精鉱バーナー１０がその中心軸を鉛直方向に一致させた状態で取り付けられている。図３に示すように、精鉱バーナー１０は反応用ガスの流路となる略円筒形状のウインドボックス１１と、このウインドボックス１１内に同芯軸状に収容されており、乾鉱及びフラックスを反応塔１ａ内にガイドする略円筒形状の精鉱シュート１２と、この精鉱シュート１２の内側に同芯軸状に設けられており、重油などの補助燃料を酸素を含む含酸素ガスと共に反応塔１ａ内に吹き込む本発明の実施形態の酸素燃料バーナー（Ｏ／Ｆバーナー）１３とから主に構成される。ウインドボックス１１の側部には１又は複数本の反応用ガスの供給管１１ａが接続している。また、ウインドボックス１１は、その下端部に接続している漏斗状のバーナーコーン１１ｂを介して反応塔１ａの頂部に設けられている。精鉱シュート１２の上端部の側壁には複数本の乾鉱供給管１２ａが斜め上方から接続されており、これら複数本の乾鉱供給管１２ａを介して図示しない乾鉱庫から乾鉱及びフラックスが精鉱シュート１２内に導入される。更に、精鉱シュート１２を囲むように、円筒状の風速調整器１４が昇降可能に向けられている。この風速調整器１４は下端部が部分的に拡径しており、風速調整器１４を昇降させることで、この風速調整器１４の下端部とバーナーコーン１１ｂとの間の環状の流路を狭くしたり広くしたりできるので、反応塔１ａ内に供給する反応用ガスの速度や流量を調整することが可能になる。次に、上記の本発明の実施形態のＯ／Ｆバーナー１３について図４及び５を参照しながら詳細に説明する。Ｏ／Ｆバーナー１３の頂部２０は平面視円形のブラインドフランジ構造になっており、その最上面の中央部に横棒とこれを支持する１対の支持脚とからなる中央係合部２１が設けられており、この横棒に繋げられたワイヤー２２によってＯ／Ｆバーナー１３は天井から吊支されている。また、上記ブラインドフランジ構造の頂部２０の最上面には二軸デジタル水平器３０が設けられている。上記の二軸デジタル水平器３０で測定した上記頂部２０の最上面の二軸方向の水平度の測定値は、制御室に設けられている自熔炉の制御用の例えば分散制御システム（ＤＣＳ）などの制御システムの中央演算処理装置（ＣＰＵ）３２に発信器３１を介して出力されている。これによりＤＣＳのディスプレイ３３の画面上に、縦軸を角度、横軸を時間とするグラフの形式で上記の測定した水平度の推移を表示させることができる。更に、Ｏ／Ｆバーナー１３の頂部２０には、後述するようにＯ／Ｆバーナー１３の頂部２０の位置を調整する位置調整治具４０が放射状に設けられている。これにより、二軸デジタル水平器３０で測定した水平度に基づいてＯ／Ｆバーナー１３の頂部２０の最上面の水平度を調整することができる。上記の二軸デジタル水平器３０は、乾鉱の処理量５０ｔ／ｈ以上５００ｔ／ｈ以下の自熔炉１の精鉱バーナー１０に用いる場合は、分解能が０.０１度よりも高いことが好ましい。その理由は、上記処理量の自熔炉１に設ける精鉱バーナー１０の場合は、一般にＯ／Ｆバーナー１３の頂部２０の水平度が０.０１度傾くと、このＯ／Ｆバーナー１３の下端部が水平方向に約０.５ｍｍ以上１.０ｍｍ以下ずれるからである。例えば、このずれが０.７ｍｍ程度であれば、上記の分解能を有する二軸デジタル水平器３０の測定結果に基づいてＯ／Ｆバーナー１３の下端部の水平方向のずれを０.７ｍｍ程度ずつ調整できるので、前述したＯ／Ｆバーナー１３の傾きのずれによる問題の発生を防ぐことができる。なお、Ｏ／Ｆバーナー１３は、精鉱シュート１２の上端部フランジの貫通部において水平方向の移動が制限されているので、後述するＯ／Ｆバーナー１３の頂部２０に接続されている位置調整治具を用いてウインドボックス１１に対する頂部２０の相対的位置を調整することで、Ｏ／Ｆバーナー１３の下端部の水平方向のずれ、すなわちＯ／Ｆバーナー１３の中心軸の傾きを調整することができる。上記の二軸デジタル水平器３０をＯ／Ｆバーナー１３の頂部２０の最上面に固定する方法には特に限定はないが、長期間に亘って安定的に且つ高精度で水平度を測定するには容易に動かないように固定するのが好ましく、例えば図４に示すように、頂部２０の最上面にボルト等で固定した万力２３を用いて固定するのが好ましい。ところで、Ｏ／Ｆバーナー１３はその中心軸が鉛直方向に一致していること、すなわち精鉱シュート１２に同芯軸状に配置されている姿勢が理想的であり、この姿勢のときに頂部２０の最上面が完全に水平になる。しかしながら、実際は頂部２０の最上面は完全に水平になっておらず、水平面から若干傾いていることが多い。そこで、例えば現状のＯ／Ｆバーナー１３の姿勢を点検する際や、新しいＯ／Ｆバーナー１３を精鉱シュート１２内に組み込む際は、測定棒を用いてＯ／Ｆバーナー１３の位置を測定するのが好ましい。具体的には、バーナーコーン１１ｂの下部の円筒部分に周方向に等間隔に設けられている複数の点検口１１ｃから、距離を示す目盛りが付された測定棒をその先端部がＯ／Ｆバーナー１３の側面に当たるまで挿入し、Ｏ／Ｆバーナー１３の側面から点検口１１ｃまでの距離を測定する。全ての点検口１１ｃにおいてこの距離測定を同様に行なうことで、バーナーコーン１１ｂ内におけるＯ／Ｆバーナー１３の相対的位置を把握することができる。上記の距離測定の結果、Ｏ／Ｆバーナー１３がバーナーコーン１１ｂに対して同芯軸状でない場合は、Ｏ／Ｆバーナー１３の中心軸が鉛直方向から傾いていることになるので、Ｏ／Ｆバーナー１３の中心軸が鉛直方向に一致するように後述する位置調整治具を用いてＯ／Ｆバーナー１３の頂部２０の位置を調整する。このようにしてＯ／Ｆバーナー１３の中心軸を鉛直方向に一致させることでバーナーコーン１１ｂに対して同芯軸状となるように調整した後、Ｏ／Ｆバーナー１３の頂部２０の最上面の水平度を二軸デジタル水平器３０により測定する。このとき、二軸デジタル水平器３０が正しく校正されている場合は、二軸とも水平を意味する０度を表示するはずであるが、少なくともいずれかが０度でない場合は、バーナーコーン１１ｂの中心軸が鉛直方向からわずかに傾いている等が原因として考えられるので、必要に応じてこの原因を調べて適宜改修を行なうのが好ましい。あるいは、二軸デジタル水平器３０で測定した水平度が０度からわずかにずれているだけで実質的に問題がないのであれば、その角度を０度としてそのまま使用してもよい。本発明の実施形態のＯ／Ｆバーナー１３は、上記した頂部２０の位置を調整する位置調整治具４０が頂部２０に放射状に設けられている。この位置調整治具４０には、ウインドボックス１１に対するＯ／Ｆバーナー１３の頂部２０の相対的位置を少なくとも２方向から調整する少なくとも２対の長さ調整部材を用いるのが好ましい。そして、これら長さ調整部材の長さを上記の二軸デジタル水平器３０の測定結果に基づいて適宜調整することで、Ｏ／Ｆバーナー１３の頂部２０の最上面を容易に水平に調整することができ、これによりバーナーコーン１１ｂに対してＯ／Ｆバーナー１３を同芯軸状に配置することが可能になる。上記の長さ調整部材は、その長さを容易に調整できるものであれば特に限定はなく、例えば、空気圧、油圧、又は電動などを駆動源とするシリンダーでもよいし、チェーンブロックでもよいし、一直線状に延在する２本の棒状ネジ部とこれら両ネジ部の互いに近接側の端部に螺合するジョイント部とから構成されるターンバックルでもよ