矿石连续供给装置的制作方法

本发明涉及一种在有色金属冶炼等中，即使在接收粉体矿石时也能够不间断地连续向冶炼炉供给该粉体矿石的矿石连续供给装置。

本申请根据2019年8月9日在日本申请的专利申请2019-147581号主张优先权并将其内容援用于本说明书中。

背景技术：

在有色金属冶炼等中，作为向冶炼炉供给粉体矿石的装置，已知有在专利文献1中所记载的矿石供给装置。该装置具有如下结构，其具备：暂时积存通过流式输送机等搬入的粉体状矿石的计量罐；及位于该计量罐的下方的提升罐，当将积存于计量罐的矿石送入提升罐并在提升罐积存一定量的矿石时，向该提升罐导入压缩空气而将罐内的矿石与压缩空气一同送到冶炼炉，并通过炉内的喷枪吹入浴中。

在这种装置中，将矿石从计量罐送入提升罐时，需要将提升罐的内部压力释放到大气压，以使提升罐接收矿石。因此，必须暂时停止向提升罐导入矿石传送用压缩空气，从而要送入冶炼炉的矿石的传送被中断，因此无法连续供给，矿石被分批传送到炉内。

如此，对每一批重复向提升罐的矿石供给和从提升罐向冶炼炉的矿石传送，因此处理一批所需的时间中输送矿石的时间的比例(以下、供矿率)停留在约40％～70％，效率差。提升罐以其瞬间传送能力的上限量进行矿石的传送，在分批运行过程中无法完全消除停止传送的时间，很难进一步增加向冶炼炉的矿石传送量。并且，在短期内输送到炉内的矿石量和吹入炉内的氧气量难以取得平衡，这成为冶炼炉内的浴温及气流发生变化的原因。

喷枪的前端位于冶炼炉内的熔浴上，因此当没有输送对于喷枪发挥冷料作用的矿石时进行加热，这成为喷枪的前端部熔损的原因，所以需要对喷枪定期进行规定长度的修补。并且，构成冶炼炉的耐火材料被熔浴侵蚀是决定炉体寿命的重要因素，浴温越高，炉体的寿命越短。尤其，喷枪正下方的炉床的耐火材料或熔浴界面附近的侧壁的耐火材料的侵蚀成为决定冶炼炉的炉修复周期的主要原因。另一方面，需要在后续阶段用废气处理设备抽吸从冶炼炉产生的废气以使炉内的气流始终保持负压。因此，需要过度地抽吸相当于气流的变动量的废气。

专利文献1：日本专利公开平5-272875号公报

综上所述，以往的供矿装置由于向冶炼炉间歇地供给矿石，因此不仅很难增加向冶炼炉所供给的矿石量，而且需要在后续阶段用废气处理设备过度地抽吸从冶炼炉产生的废气，并且存在喷枪的前端部熔损或炉内的熔浴界面附近的耐火材料侵蚀加剧的问题。

技术实现要素：

本发明是鉴于上述情况而完成的，其目的在于提供一种即使在提升罐接收矿石时也能够向矿石冶炼炉连续供给矿石的矿石连续供给装置。

为了解决上述课题，本发明采用以下方案。

〔1〕本发明的一方式所涉及的矿石连续供给装置具有：压力调节罐，积存粉体矿石；提升罐，从所述压力调节罐接收所述矿石，并向冶炼炉排出；空气通道，向所述压力调节罐及所述提升罐分别导入压缩空气；及压力控制机构，控制所述压缩空气的导入，通过所述压力控制机构，即使在所述提升罐从所述压力调节罐接收矿石时也从所述提升罐连续供给所述矿石。

本说明书中的“积存矿石”包括“暂时积存矿石”的情况。

〔2〕根据所述〔1〕所述的矿石连续供给装置中，所述空气通道可包括：第1空气通道，向所述压力调节罐导入压缩空气；及第2空气通道，向所述提升罐导入压缩空气，所述矿石连续供给装置设置有连通所述压力调节罐与所述提升罐的压力调节通气道，在所述压力调节罐可进一步设置有压力调节罐控制机构，所述压力调节罐控制机构暂时释放所述压力调节罐的罐内压力而接收所述矿石，在进行接收后导入压缩空气而使所述罐内压力高于所述提升罐的内部压力，从而向所述提升罐排出所述矿石，在所述提升罐可设置有提升罐控制机构，所述提升罐控制机构在所述提升罐接收及排出所述矿石的期间连续向所述提升罐导入压缩空气。

〔3〕根据所述〔2〕所述的矿石连续供给装置中，所述压力调节罐控制机构可包括：设置于所述压力调节罐的压力表及称量仪；设置于所述压力调节罐的矿石接收通道的开闭阀；设置于连结所述压力调节罐与所述提升罐的矿石排出通道的开闭阀；设置于所述第1空气通道的压力调节阀；及设置于连结所述压力调节罐与所述提升罐的压力调节通气道的压力调节阀，所述提升罐控制机构可以包括：设置于所述提升罐的压力表及称量仪；设置于所述第2空气通道的压力调节阀；设置于连结所述提升罐与所述冶炼炉的矿石供给通道的供给阀。

〔4〕根据所述〔1〕至〔3〕中任一项所述的矿石连续供给装置，还可以具有向所述压力调节罐供给所述矿石的流式输送机及设置于连结所述流式输送机与所述压力调节罐的矿石接收通道的开闭阀。

根据本发明，能够提供一种即使在提升罐接收矿石时也能够向矿石冶炼炉连续供给矿石的矿石连续供给装置。

附图说明

图1是对本发明的一实施方式所涉及的矿石连续供给装置的功能进行说明的框图。

图2是示意地表示本发明的一实施方式所涉及的矿石连续供给装置的的结构的俯视图。

具体实施方式

以下，利用附图对应用了本发明的实施方式所涉及的矿石连续供给装置进行详细说明。另外，在以下说明中使用的附图为了便于理解特征，有时为了方便而放大显示成为特征的部分，各构成要素的尺寸比例等不一定与实际相同。并且，在以下说明中例示的材料、尺寸等为一例，本发明并不限定于此，在不变更其宗旨的范围内能够适当进行变更来实施。

图1是对本发明的一实施方式所涉及的矿石连续供给装置100的主要功能进行说明的框图。矿石连续供给装置100主要具有压力调节罐50、提升罐51、空气通道54及压力控制机构55。

空气通道54包括：第1空气通道56，向压力调节罐50导入压缩空气；及第2空气通道57，向提升罐51导入压缩空气。在压力调节罐50与提升罐51之间设置有连通两者的压力调节通气道。

压力控制机构55包括：第1压力控制机构(压力调节罐控制机构)60，对导入压力调节罐50的压缩空气进行控制，来调节压力调节罐50的内部压力；第2压力控制机构(提升罐控制机构)70，对导入提升罐51的压缩空气进行控制，来调节提升罐51的内部压力。压力控制机构55还可以包括自动控制第1压力控制机构60与第2压力控制机构70的功能(输出)的装置，以使压力调节罐50与提升罐51的内部压力差维持在规定范围内。

第1压力控制机构60在压力调节罐50中暂时释放罐内压力而接收矿石，在进行接收后导入压缩空气而使罐内压力高于提升罐51的内部压力，从而向提升罐51排出矿石。

第2压力控制机构70在提升罐51接收及排出矿石的期间连续向提升罐51导入压缩空气。

压力调节罐50为以规定压力暂时积存从外部供给的粉体矿石的机构(装置)。在压力调节罐50上连接有导入压力控制用压缩空气的第1空气通道56。在第1空气通道56上设置有调节压缩空气的导入量的压力调节阀c。

在压力调节罐50上连接有第1压力控制机构60。通过使用第1压力控制机构60，能够控制所导入的压缩空气的量、导入的时刻等，从而调节压力调节罐50的内部压力。第1压力控制机构60主要包括：压力表a及称量仪b，设置于压力调节罐50；开闭阀f，设置于压力调节罐50的矿石接收通道61；开闭阀g，设置于连结压力调节罐50与提升罐51的矿石排出通道62；压力调节阀c，设置于第1空气通道56；及压力调节阀d、e，设置于连结压力调节罐50与提升罐51的压力调节通气道58。

在压力调节罐50上连接有释放内部压力的排气管路，在该排气管路上设置有排气阀53。并且，在压力调节罐50的上部连接有矿石接收通道61，在矿石接收通道61上设置有用于接收粉体状矿石的开闭阀f。

关于排气阀53、开闭阀f、第1空气通道的压力调节阀c、矿石排出通道的开闭阀g、压力调节通气道的压力调节阀d和压力调节阀e的开闭操作，根据压力表a、称量仪b的测定结果的信号来进行，以使压力调节罐50内成为规定压力。此时的开闭操作可以手动进行，也可以使用计算机等使其自动化来进行。

提升罐51为以小于在压力调节罐50中所调节的压力的压力，暂时积存从压力调节罐50接收的矿石，并在规定时刻向冶炼炉排出的机构(装置)。在提升罐51上连接有导入压力控制用压缩空气和矿石输送用压缩空气的第2空气通道57。在第2空气通道57上设置有调节压缩空气的导入量的压力调节阀j。

在提升罐51上连接有向内部导入压缩空气来调节压力的第2压力控制机构70。通过使用第2压力控制机构70，能够控制所导入的压缩空气的量、导入的时刻等，从而调节提升罐51的内部压力。第2压力控制机构70主要包括：压力表h及称量仪i，设置于提升罐51；压力调节阀j，设置于第2空气通道57；及供给阀k，设置于连结提升罐51与冶炼炉52的矿石供给通道59。在矿石供给通道59上设置有调节从提升罐51所排出的压缩空气和供给到冶炼炉的矿石的量的供给阀k。

关于开闭阀g、压力调节阀j、供给阀k的开闭操作，根据压力表h、称量仪i的测定结果的信号来进行，以使提升罐51内成为规定压力。此时的开闭操作可以手动进行，也可以使用计算机等使其自动化来进行。

矿石连续供给装置100优选还具备流式输送机80以作为粉体矿石的搬入机构。能够通过开闭阀f的开闭操作调节向压力调节罐50的矿石的搬入量。

利用压力调节罐50接收矿石时，因排气阀53被打开，压力调节罐50的内部成为大气压，通过流式输送机80传送来的矿石经由开闭阀f供给到压力调节罐50。

在初始状态的矿石连续供给装置100中，关闭连结压力调节罐50与提升罐51的开闭阀g。开始进行动作而在压力调节罐50积存一定量的矿石时，通过称量仪b检测矿石量，且通过压力调节罐控制机构60关闭排气阀53。另一方面，打开压力调节阀c，压缩空气通过第1空气通道56导入到压力调节罐50，压力调节罐50的内部压力设定为稍微高于提升罐51的内部压力。之后，打开开闭阀g，并通过矿石排出通道向提升罐51供给矿石。

当提升罐51从压力调节罐50接收矿石时，需要从罐内排出与矿石接收量相同程度的容量的空气。从压力调节罐50向提升罐51排出矿石时，通过打开压力调节通气道的压力调节阀d、e将提升罐51的内部空气逸出到压力调节罐50，从而压力调节罐50的矿石能够容易排出到提升罐51中。

另一方面，在提升罐51中，通过打开第2空气通道57的压力调节阀j而导入压缩空气，该压缩空气的导入量使提升罐51的内部压力通过压力表h保持在大气压以上的一定压力。在该状态下打开矿石供给通道59的供给阀k，从提升罐51排出压缩空气和矿石，并通过矿石供给通道送入冶炼炉52。如此，即使矿石从压力调节罐50送入提升罐51的期间，矿石也可从提升罐51送入冶炼炉52。另外，能够通过提升罐控制机构70调节压力调节阀j的开闭来控制矿石的流量。

通过称量仪i检测提升罐51内的矿石量，若矿石量减少到基准以下，则通过压力调节罐控制机构60打开开闭阀g，矿石通过排出通道从压力调节罐50供给到提升罐51，在矿石传送到冶炼炉52的期间，提升罐51的矿石量保持在一定量以上。

如此，提升罐51的矿石量保持在一定量以上，在提升罐51接收矿石及排出矿石期间连续向提升罐51导入压缩空气，因此提升罐51能够一边接收矿石，一边向冶炼炉52连续供给矿石。

〔装置结构〕

图2是示意地表示与图1的框图对应的矿石连续供给装置110的结构例的俯视图。

在流式输送机1的下方设置有压力调节罐2，在连接流式输送机1与压力调节罐2的矿石接收通道上设置有阻尼器3、投入主阀4、投入阀5。这些阻尼器3、投入主阀4、投入阀5相当于图1的开闭阀f。并且，在压力调节罐2上设有检测矿石量的限位开关12、32和负荷传感器13。这些限位开关12、32与负荷传感器13相当于图1的称量仪b。另外，在压力调节罐2上设有大排气阀29、小排气阀31。这些大排气阀29、小排气阀31相当于图1的排气阀53。

在压力调节罐2上设置有压缩空气的供给通道14，该供给通道14连接于未图示的压缩机，另外，在压缩空气供给通道14的到达压力调节罐2的管路上设置有加压阀33。供给通道14的到达压力调节罐2的管路相当于图1的第1空气通道，加压阀33相当于压力调节阀c。

在压力调节罐2的下方设置有提升罐6，在连接压力调节罐2与提升罐6的矿石排出通道设置有投入主阀7和投入阀8。投入主阀7和投入阀8相当于图1的开闭阀g。压缩空气的供给通道14分支并连接于提升罐6。连接于提升罐6的供给通道14相当于图1的第2空气通道57。

并且，在压力调节罐2与提升罐6上连接有具备均压阀15、16的均压管道17，另外，在各罐2、6上设置有压力测量仪19、20和压力设定器21、22。均压阀15、16分别相当于图1的压力调节阀d、e，均压管道17相当于通气道。并且，压力测量仪19、20分别相当于图1的压力表a、h。

在提升罐6的下部连接有矿石输送用空气供给管道9和矿石供给通道11。空气供给管道9与压缩空气供给通道14成为一体并连接于未图示的压缩机。矿石供给通道11的前端连结于喷枪10。利用通过空气供给管道9导入的压缩空气，提升罐6的矿石从提升罐6通过矿石供给通道11和喷枪10送到冶炼炉。

在提升罐6上设置有检测所投入的矿石量的负荷传感器23。负荷传感器23相当于图1的称量仪i。并且，在矿石供给通道11上设置有输送阀24，该矿石供给通道11经由输送阀24与提升罐6连通。并且，在矿石供给通道11上设置有分支路25，在该分支路25上串联连接有增压阀26和流量设定器27。另外，在压缩空气供给通道14的到达提升罐6的管路上设置有加压阀30。这些空气供给管道9和矿石供给通道11、压缩空气供给通道14相当于图1的第2空气通道。增压阀26、加压阀30相当于图1的压力调节阀j。输送阀24相当于供给阀k。

压力设定器21、22和流量设定器27连接于控制装置28。在该控制装置28分别输入有表示压力调节罐2和提升罐6的矿石量和罐压力的电信号，关于压力调节罐2，通过相当于图1所示的压力表a、称量仪b、压力调节阀c、d、e、开闭阀f、g的各设备，形成与图1所示的压力调节罐控制机构60同样的控制系统。

并且，关于提升罐6，通过相当于图1所示的压力表h、称量仪i、压力调节阀j、供给阀k的上述各设备，形成与图1所示的提升罐控制机构70同样的控制系统。根据这些电信号，变更提升罐6的压力设定值和流量设定值，以使直到下一次提升罐6接收矿石之前，提升罐6的矿石量为设定量。

〔装置的工作状态〕

在图2所示的装置中，关闭大排气阀29，且打开均压阀15、16之后，通过打开投入阀8、投入主阀7，从压力调节罐2向提升罐6排出矿石。在提升罐6的负荷传感器13测量到定量或计时器到达计时点时，关闭均压阀15、16、投入阀8、投入主阀7而停止向提升罐排出矿石。

接着，打开加压阀30而增加提升罐6的内部压力。之后，当提升罐6的内部压力达到由压力设定器22所设定的压力之后，关闭加压阀30来停止加压。之后，打开增压阀26及输送阀24，通过矿石供给通道11并利用压缩空气朝向喷枪10输送提升罐6的矿石(输送工序)。

当提升罐6的矿石量减少，通过设置于压力调节罐2和提升罐6的负荷传感器13、23计量的剩余矿石的总重量低于设定重量时，准备从压力调节罐2向提升罐6排出矿石。

首先，打开加压阀33，通过以压力测量仪20所测定的提升罐6的压力和控制装置28对压力调节罐2进行加压，直到预先设定的压力差，例如直到压力调节罐2的压力稍微高于提升罐6的压力(加压工序)。

接着，打开投入阀8、投入主阀7、均压阀15、16，矿石从压力调节罐2被投入到提升罐6(投入工序)。因此，不需要如以往装置那样的提升罐的排气工序，提升罐6能够一边接收矿石，一边输送矿石。通过压力调节罐2的物位计12检测矿石量或由计时器进行计时，或者由压力调节罐2的负荷传感器13检测到矿石的减少量时，关闭均压阀15、16、投入阀8、投入主阀7来停止投入矿石(投入停止工序)。

接着，打开小排气阀31、大排气阀29，压力调节罐2的内部压力释放至大气压(排气工序)，根据阻尼器3的循环时间，打开阻尼器3、投入阀5及投入主阀4，从而向压力调节罐2供给从流式输送机1所传送的矿石(供给工序)。

如以上所述，关于本实施方式的矿石连续供给装置100，在提升罐51的上游设置有能够调节罐内压力的压力调节罐50来代替以往的计量罐。因此，接收矿石时，能够暂时释放该压力调节罐的内部压力而接收矿石，在接收后使该罐内压力稍微高于提升罐51的内部压力，从而向提升罐51送入矿石。因此，当提升罐51接收矿石时，无需使提升罐51的内部压力释放到大气压，提升罐51就能够一边接收矿石，一边向冶炼炉连续供给矿石。由此，能够使供矿率从以往的40％～70％增加到100％。

并且，关于本实施方式的矿石连续供给装置100，提升罐51能够一边接收矿石，一边向冶炼炉52连续供给矿石。因此，吹入冶炼炉52内的矿石量与氧气量始终保持平衡，从而能够减少熔浴中的温度变动和冶炼炉52内的气流变动。因此，能够减少废气的过度的抽吸量，并且增加向冶炼炉52的矿石传送量，并且能够抑制喷枪的熔损或炉床及炉侧壁等的耐火材料的侵蚀。

符号说明

1流式输送机2压力调节罐

3阻尼器4投入主阀

5投入阀6提升罐

7投入主阀8投入阀

9空气供给管道10喷枪

11矿石供给通道12、32限位开关

13负荷传感器14压缩空气的供给通道

15、16均压阀17均压管道

19、20压力测量仪21、22压力设定器

23负荷传感器24输送阀

25分支路26增压阀

27流量设定器28控制装置

29大排气阀30加压阀

31小排气阀33加压阀

50压力调节罐51提升罐

52冶炼炉53排气阀

54空气通道55压力控制机构

56第1空气通道57第2空气通道

58压力调节通气道59矿石供给通道

60压力调节罐控制机构61矿石接收炉

62矿石排出炉70提升罐控制机构

80输送机100、110矿石连续供给装置