JP6828340B2 - スラグ水砕装置 - Google Patents

Description

本発明は、銅等の非鉄金属溶融製錬で用いる自熔炉製錬において発生する溶融スラグを加圧水によって水砕するスラグ水砕装置に関するものである。

従来、この種のスラグ水砕装置としては、例えば特許文献１に開示されているスラグ水砕装置が知られている。このスラグ水砕装置は、例えば図３にその概略図を示すように銅製錬工程から排出され、溶融スラグ排出樋１１を経て供給される溶融スラグを、下方の水砕樋１２との間で水砕ノズルから加圧水を噴射して水砕する装置であって、溶融スラグ排出樋１１と水砕樋１２との間に配置した水砕ノズル１３と、該水砕ノズル１３の下方に配置した高圧ノズル１４を備え、かつ前記高圧ノズル１４は複数本のパイプ形ノズルを水砕樋１２の幅方向に間隔配置した構成となしている。又、前記図３に示すスラグ水砕装置の改良型として、図４に示すように、溶融スラグ排出樋１１と水砕樋１２との間に水砕ノズル１３−１を上下方向に複数段に配置した構成のスラグ水砕装置も提案されている。即ち、図３、図４に示す構成のスラグ水砕装置は、溶融スラグ排出樋１１から供給される溶融スラグ１５を、下方の水砕樋１２との間で水砕ノズル１３、１３−１及び高圧ノズル１４から噴射される加圧水により水砕して水砕スラグとし、水砕樋１２から回収する方式である。

特開２００６−７６８３４号公報

しかしながら、前記した従来のスラグ水砕装置には、以下に記載する問題点がある。
即ち、自熔炉製錬において発生する溶融スラグは、水を直接吹き付けて急冷凝固することによって粒状化した水砕スラグとなるが、その際、冷却を必要とする温度が１２００〜１３００℃のスラグが大量に出てきた場合、又はスラグ排出樋の先端にスラグ表面が冷えて付着したものが水砕樋上に落下して、水砕水を内包すると、スラグの熱で内包された水が急激に膨張することで水蒸気爆発が発生する。このため、前記図３に示すスラグ水砕装置では、かかる対策として複数本のパイプ形ノズルからなる高圧ノズル１４によってスラグ排出樋の付着スラグを吹き飛ばすことによって水蒸気爆発を抑制する方法や、図４に示すように溶融スラグ排出樋１１と水砕樋１２との間に水砕ノズル１３−１を上下方向に複数段に配置するなどの方法をこうじている。
しかし、従来の方法では、複数本のパイプ形ノズルからなる高圧ノズル１４によりスラグ排出樋の付着スラグを吹き飛ばす方法を実施する前に比べて水蒸気爆発の回数は減少したものの、一定の間隔を置いて配置された複数本の高圧ノズル１４の間から高温のスラグが落下することによって、依然として水蒸気爆発が発生している状況である。又、水蒸気爆発を防ぐためには水砕樋１２の底面に付着したスラグの除去をその付着量に応じて行う必要があり、その除去作業に多大な労力と時間を要し、稼働率低下の原因にもなっている。

本発明は、上記した従来のスラグ水砕装置の課題を解消するためになされたもので、水砕装置の大幅な改造や新規設備、装置を付設するなどの手段をこうじることなく、水砕樋内へのスラグ落下を極めて簡易な手段で防止することができ、水砕時の水蒸気爆発を大幅に抑制することができる極めて安全性に富むスラグ水砕装置を提供しようとするものである。

本発明に係るスラグ水砕装置は、溶融スラグ排出樋と、該溶融スラグ排出樋下方に配設された水砕樋と、前記溶融スラグ排出樋と水砕樋との間に配設された偏平形状の水砕ノズルを備え、前記偏平形状の水砕ノズルから加圧水を噴射して水砕する装置であって、前記偏平形状の水砕ノズルの下方に高圧ノズルを備えたスラグ水砕装置において、前記水砕樋を半円弧状の断面形状とし、さらに前記高圧ノズルを前記水砕樋の円弧状の底面に沿う偏平形状のボックス形ノズルとし、かつ前記ボックス形ノズルは先端部に高圧水噴出口が設けられ、後端部にはガイド部を介して高圧水供給配管が接続された構造となしていることを特徴とするものである。

本発明に係るスラグ水砕装置によれば、従来の複数本のパイプ形ノズルからなる高圧ノズルを水砕樋の幅方向に幅広で偏平形状のボックス形ノズルに変更するだけで、水砕樋内へのスラグ落下を防止することができるので、水砕時の水蒸気爆発のリスクを大幅に低減することができる上、水砕樋内の付着スラグの除去回数も大幅に減らすことができる。更に本発明装置は、既存のスラグ水砕装置や既設設備に容易に適用できるので、設備費も高くつくことはなく極めて安全性に富むスラグ水砕装置を低コストで提供することができる。

本発明に係るスラグ水砕装置の一実施例を示す要部の概略縦断面図である。 図１に示すスラグ水砕装置の高圧ノズルを拡大して示す斜視図である。 従来のスラグ水砕装置の一例を示す概略図である。 従来のスラグ水砕装置の他の例を示す概略図である。

図１、図２に示す本発明のスラグ水砕装置の全体構成は、図３、図４に示す従来の装置と同様、銅製錬工程から排出され、溶融スラグ排出樋１１を経て供給される溶融スラグを、下方の水砕樋１２との間でノズルから加圧水を噴射して水砕する装置であって、溶融スラグ排出樋１１と水砕樋１２との間に配置した水砕ノズル１３と、該水砕ノズルの下方に配置した高圧ノズル１４を備えたものである。
本発明装置は前記高圧ノズル１４として、従来の複数本のパイプ形ノズルからなる高圧ノズルに替えて、偏平形状のボックス形ノズルからなる高圧ノズル４を従来と同様の位置に配置して用いる。この偏平形状のボックス形ノズルからなる高圧ノズル４は、図面に示すように水砕樋１２の幅方向に幅広の偏平形状を有するボックス形ノズルであり、先端部に高圧水噴出口４−１が設けられ、後端部にはガイド部４−３を介して高圧水供給配管４−２が接続されている。この偏平形状のボックス形ノズルは、水砕樋１２の底面に沿う円弧状の断面形状を有する高圧ノズル４とする。即ち、図１に示す半円弧状の断面形状を有する水砕樋１２の円弧状の底面に沿う形状のボックス形ノズルとする。その理由は、以下に示すとおりである。
即ち、高圧ノズル４を水砕樋１２の円弧状の形状に合わせる事で、高圧ノズル４から噴出している加圧水を水砕樋の側面及び底面に沿って流す事が可能となる。これにより、加圧水の力を減衰する事なく直接与えられ、万が一スラグが水砕樋１２に堆積した場合にも確実に加圧水で破砕するもしくは押し流す事が可能となり、スラグの堆積を防止できるためである。加えて、加圧水を水砕樋の側面及び底面に沿って流す事で水砕樋への加圧水の垂直方向での衝突を極力抑える事が可能となり、水砕樋の加圧水による摩耗を低減でき寿命延長に繋がるためである。
なお、偏平形状のボックス形ノズルからなる高圧ノズル４のサイズは、当該ノズルを設置するスラグ水砕装置の規模や水砕樋１２の大きさに合わせて設定することはいうまでもない。

上記構成の本発明のスラグ水砕装置によれば、溶融スラグ排出樋１１を経て供給される溶融スラグは、水砕ノズル１３の下方に配置した本発明の偏平形状のボックス形ノズルからなる高圧ノズル４から噴射される加圧水（矢印で示す）により急冷凝固及び破砕されて水砕スラグとなるが、その際、溶融スラグが大量に出てきた場合や、スラグ排出樋の先端にスラグ表面が冷えて付着したものが落下した場合、その落下する溶融スラグやスラグ表面が冷えたスラグ塊は、水砕ノズル１３の下方に配置された偏平形状のボックス形ノズルからなる高圧ノズル４の表面上にその大半が落下し当該ノズル下方への落下が防止されることにより、水砕樋１２の底面への温度の高いスラグの居付きが大幅に防止される。又、偏平形状のボックス形ノズルからなる高圧ノズル４と水砕樋１２の内壁面との間から落下したスラグが水砕樋１２内に溜まっても即座に押し流されるので水砕樋１２に居付くこともほとんど無くなる。これにより、水砕樋１２の底面への温度の高いスラグの居付き量が大幅に減少し、結果として水蒸気爆発のリスクの低減がはかられる。

図１、図２に示す本発明のスラグ水砕装置と、図３及び図４に示す従来のスラグ水砕装置により、銅製錬工程から排出された溶融スラグの水砕を実施した際の水砕樋居付きスラグの除去回数を比較した結果を表１に示す。
表１の結果より、図３に示す従来例１のスラグ水砕装置の場合は、水砕樋への居付きスラグの除去回数は一ケ月３０回と、１日１回ペースでスラグ除去作業を行わなければ水蒸気爆発が発生するリスクが生じ、図４に示す従来例２のスラグ水砕装置の場合は、水砕樋への居付きスラグの除去回数は一ケ月２０回と、従来例１のスラグ水砕装置に比べ水蒸気爆発が発生するリスクを低減できたのに対し、本発明のスラグ水砕装置の場合は、水砕樋への居付きスラグ除去回数は一ケ月で４回まで大幅低減することができ、週１回ペースのスラグ除去作業でも水蒸気爆発の発生リスクが無くなることが明らかである。

４ 偏平形状のボックス形ノズルからなる高圧ノズル
４−１ 高圧水噴出口
４−２ 高圧水供給配管
４−３ ガイド部
１１ 溶融スラグ排出樋
１２ 水砕樋
１３、１３−１ 水砕ノズル
１４ 複数本のパイプ形ノズルからなる高圧ノズル
１５ 溶融スラグ

Claims (1)

1. 溶融スラグ排出樋と、該溶融スラグ排出樋下方に配設された水砕樋と、前記溶融スラグ排出樋と水砕樋との間に配設された偏平形状の水砕ノズルを備え、前記偏平形状の水砕ノズルから加圧水を噴射して水砕する装置であって、前記偏平形状の水砕ノズルの下方に高圧ノズルを備えたスラグ水砕装置において、前記水砕樋を半円弧状の断面形状とし、さらに前記高圧ノズルを前記水砕樋の円弧状の底面に沿う偏平形状のボックス形ノズルとし、かつ前記ボックス形ノズルは先端部に高圧水噴出口が設けられ、後端部にはガイド部を介して高圧水供給配管が接続された構造となしていることを特徴とするスラグ水砕装置。