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技術 ロータリーキルン、ロータリーキルンバーナー、並びにロータリーキルンの操業方法

出願人 株式会社日向製錬所
発明者 黒木茂杉浦寿春竹林優
出願日 2013年7月24日 (7年3ヶ月経過) 出願番号 2013-153700
公開日 2015年2月5日 (5年8ヶ月経過) 公開番号 2015-025152
状態 特許登録済
技術分野 金属の製造または精製 マッフル炉、ロータリキルン等(炉2) 他に分類されない燃焼 鉄合金の製造(粉末冶金を除く)
主要キーワード 概略台形 内壁付着 鉱石処理 排出用シュート 内壁付近 バーナーフレーム 局部過熱 ロータリーキルン内壁
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (10)

課題

フェロニッケル製錬用のロータリーキルンにおいて、簡易な構造で、バーナーフレームの長さや径の大きさを適切に制御し、ロータリーキルン内壁局部過熱を防止してリングの発生を抑制する。

解決手段

内径4.0〜6.0m、長さ100〜200mであり、焼鉱を排出する排出端1Bにバーナー2を備えたフェロニッケル製錬用ロータリーキルン1において、バーナー2は、略円筒形状であり、同心円状に、微粉炭を吹き出す微粉炭吹き出し部21と、微粉炭吹き出し部21の周囲に位置して燃焼用空気を吹き出す燃焼用空気吹き出し部22とを備える。燃焼用空気吹き出し部22の先端部には、燃焼用空気を旋回させて吹き出すための旋回用羽根がバーナー2の長手方向に対して30°〜60°の角度で複数枚設けられ、微粉炭吹き出し部21の先端部には、微粉炭を旋回させて吹き出すための旋回用羽根がバーナー2の長手方向に対して0°〜60°又は120°〜180°の角度で複数枚設けられている。

概要

背景

フェロニッケル製錬は、主に、乾燥工程、部分還元工程、還元熔解工程、精製工程、鋳造工程の5つの工程からなる。このうち、部分還元工程では、バーナーを備えたロータリーキルンを使用して、乾燥工程を経て得られた水分25〜35%のニッケル酸化鉱石(以下、「乾燥鉱石」という。)の水分を完全に除くとともに、部分的に還元して、直径数十ミリ程度の焼成鉱石(以下、「焼鉱」という。)を得ている(なお、焼鉱を得るための部分還元工程は、焼成工程と呼ぶこともある。)。このようにして得られた焼鉱は、次の還元熔解工程へ送られ還元熔解されて粗フェロニッケルとなり、その粗フェロニッケルが精製されてフェロニッケルとなる。

上述したロータリーキルンにおいては、乾燥鉱石が、ロータリーキルンの一方の端(装入端)から装入された後、水平面に対して数度傾いて設置されているロータリーキルンの回転により、もう一方の端(排出端)まで少しずつ移動していく。このようにロータリーキルン内を移動していく中で、乾燥鉱石は、先ず水分が除かれ、次に部分的に還元されて、排出端から焼鉱として排出されることとなる。

そのロータリーキルンのバーナーは、通常、ロータリーキルンの排出端に設けられている。このロータリーキルンのバーナーの燃料としては、微粉炭重油等の液体燃料液化天然ガス等の気体燃料などが用いられ、1種類の燃料を専焼する方法や、2種類以上の燃料を混焼する方法が行われている。

さて、部分還元工程において、乾燥鉱石を十分に焼成すること、すなわち、その水分を完全に除去して還元を進めて焼鉱の温度を引き上げることは、次工程の電気炉を使用する還元熔解工程において高価な電気エネルギーの使用量を抑えるという点で重要である。つまり、ロータリーキルンの鉱石処理能力を増加させることが重要となる。

従来、フェロニッケル製錬においてロータリーキルンを使用して乾燥鉱石を焼成する際には、そのロータリーキルンの鉱石処理能力を増加させるために、ロータリーキルンの排出端側(以下、「炉前」ともいう。)から、よりロータリーキルンの奥側(装入端側)に、鉱石の焼成が進む600〜1200℃程度の温度域高温ゾーン)を拡げるようにしている。具体的には、例えば100m程度の長さを持つロータリーキルンにおいては、炉前から40〜50m程度の位置までこの高温ゾーンを拡げるようにしている。このように高温ゾーンを拡げる方法の1つとしては、例えば、ロータリーキルンの排出端に設けられたバーナーから放出されるバーナーフレーム火炎)を適切な長さに制御する方法がある。

また、同時に、ロータリーキルンの鉱石処理能力を増加させるためには、熱量を増加させることも必要であり、バーナーで燃焼させる燃料も増加させるようにしている。

しかしながら、単にバーナーで燃焼する燃料の量を増加させるだけでは、この燃料の量が増えるに従ってバーナーフレームの径が大きくなってしまい、そのバーナーフレームが直接、生成した焼鉱やロータリーキルンの内壁耐火物(以下、単に「ロータリーキルン内壁」ともいう。)に接触して、バーナーフレームが接触した箇所が局部的に過熱されてしまうことになる。この局部的に過熱された箇所では、焼鉱が溶融して、ロータリーキルン内壁に付着してしまう。このようにして付着したもの(以下、「リング」ともいう。)は、徐々に成長していった後に、ロータリーキルンの回転による振動等によって、ロータリーキルン内壁から一気に剥がれ落ち、炉前まで移動して排出される。

このリングは、最大径1000〜2000mmの大きなプレート状で排出される。そのため、排出後の焼鉱搬送設備においては、しばしば、詰まり設備の破損等のトラブルを引き起こす。例えば、そのプレート状のリングは、排出端から排出された後に焼鉱を貯めるためのホッパー出口において、いわゆる“張り”、詰まりが生じることがある。このようにホッパーの出口で詰まってしまった場合には、操業を停止して焼鉱がホッパーに入ってくることを停止させた上で、点検口を開けて棚を張ったプレート状のリングを取り除かなくてはならない。さらに、このプレート状のリングを取り除く作業は、人手によって行われるため、冷却の必要がある場合も多く、したがって長時間を要することが多い。このように、プレート状のリングが焼鉱搬送設備等で詰った場合には、そのトラブルを解消するために操業を停止せざるを得なくなり、著しく操業効率を低下させていた。

このような操業停止を引き起こすリングの生成を抑制するためには、局部過熱を防止することが重要となるが、その局部過熱を防止するために、バーナーフレームの長さや径の大きさを適切に制御する方法が求められている。

例えば、特許文献1(特開平07−145443号公報)には、安定した長い火炎を形成するとともに、効率のよい燃焼性を得ることができるキルンに関する技術が開示されている。しかしながら、この技術は、効率の良い燃焼性を実現するために酸素を効果的に導入する技術であって、バーナーに酸素吹込み用アンダーショットを備えることで酸素を導入するというものであり、設備が非常に複雑になるとともに、メンテナンスの面で整備に手間がかかる等の問題点がある。

また、特許文献2(特開平10−160131号公報)には、バーナーフレームの長短制御性を良くするために、バーナー先端の同一燃料の吐出口を同心円状に2つ以上設ける技術が開示されている。しかしながら、同一燃料の吐出口が2つ以上あるため、やはり複雑な設備となってしまい、またバーナー先端部に付着した未燃カーボンの除去等のメンテナンスの面で整備に多くの手間がかかってしまう。

概要

フェロニッケル製錬用のロータリーキルンにおいて、簡易な構造で、バーナーフレームの長さや径の大きさを適切に制御し、ロータリーキルン内壁の局部過熱を防止してリングの発生を抑制する。内径4.0〜6.0m、長さ100〜200mであり、焼鉱を排出する排出端1Bにバーナー2を備えたフェロニッケル製錬用ロータリーキルン1において、バーナー2は、略円筒形状であり、同心円状に、微粉炭を吹き出す微粉炭吹き出し部21と、微粉炭吹き出し部21の周囲に位置して燃焼用空気を吹き出す燃焼用空気吹き出し部22とを備える。燃焼用空気吹き出し部22の先端部には、燃焼用空気を旋回させて吹き出すための旋回用羽根がバーナー2の長手方向に対して30°〜60°の角度で複数枚設けられ、微粉炭吹き出し部21の先端部には、微粉炭を旋回させて吹き出すための旋回用羽根がバーナー2の長手方向に対して0°〜60°又は120°〜180°の角度で複数枚設けられている。

目的

本発明はこのような実情に鑑みて提案されたものであり、フェロニッケル製錬に用いられるロータリーキルンにおいて、簡易な構造でもって、バーナーフレームの長さや径の大きさを適切に制御することができ、ロータリーキルン内壁の局部過熱を防止してリングの生成を抑制することができるロータリーキルン、ロータリーキルンバーナー、並びにそのロータリーキルンの操業方法を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
1件
牽制数
2件

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請求項1

内径4.0〜6.0m、長さ100〜200mであり、原料鉱石焼成して得られた焼鉱を排出する排出端バーナーを備えたフェロニッケル製錬用ロータリーキルンあって、前記バーナーは、略円筒形状であり、同心円状に、燃料微粉炭を吹き出す微粉炭吹き出し部と、該微粉炭吹き出し部の周囲に位置して燃焼用空気を吹き出す燃焼用空気吹き出し部とを備え、前記燃焼用空気吹き出し部の先端部には、燃焼用空気を旋回させて吹き出すための旋回用羽根が、当該バーナーの長手方向に対して30°〜60°の範囲の角度で複数枚設けられ、前記微粉炭吹き出し部の先端部には、微粉炭を旋回させて吹き出すための旋回用羽根が、当該バーナーの長手方向に対して0°〜60°又は120°〜180°の範囲の角度で複数枚設けられていることを特徴とするフェロニッケル製錬用ロータリーキルン。

請求項2

略円筒形状の前記バーナーは、その中心部に、重油燃料を供給する重油バーナーを備え、該重油バーナーを中心とした同心円状に、前記微粉炭吹き出し部と、前記燃焼用空気吹き出し部とを備えていることを特徴とする請求項1に記載のフェロニッケル製錬用ロータリーキルン。

請求項3

当該ロータリーキルンにおいて、前記排出端から0〜10mの長手方向の位置に、高さ200〜1000mmのダムリングが設けられていることを特徴とする請求項1又は2に記載のフェロニッケル製錬用ロータリーキルン。

請求項4

当該ロータリーキルンの前記排出端における圧力が−10〜−100PaGの範囲であることを特徴とする請求項1乃至3の何れか1項に記載のフェロニッケル製錬用ロータリーキルン。

請求項5

前記微粉炭吹き出し部の先端に設けられた微粉炭旋回用羽根と、前記燃焼用空気吹き出し部の先端に設けられた燃焼用空気旋回用の羽根は、それぞれ4枚以上であることを特徴とする請求項1乃至4の何れか1項に記載のフェロニッケル製錬用ロータリーキルン。

請求項6

内径4.0〜6.0m、長さ100〜200mであるフェロニッケル製錬用ロータリーキルンに設けられるバーナーであって、略円筒形状であり、同心円状に、燃料の微粉炭を吹き出す微粉炭吹き出し部と、該微粉炭吹き出し部の周囲に位置して燃焼用空気を吹き出す燃焼用空気吹き出し部とを備え、前記燃焼用空気吹き出し部の先端部には、燃焼用空気を旋回させて吹き出すための旋回用羽根が、当該バーナーの長手方向に対して30°〜60°の範囲の角度で複数枚設けられ、前記微粉炭吹き出し部の先端部には、微粉炭を旋回させて吹き出すための旋回用羽根が、当該バーナーの長手方向に対して0°〜60°又は120°〜180°の範囲の角度で複数枚設けられていることを特徴とするロータリーキルンバーナー。

請求項7

内径4.0〜6.0m、長さ100〜200mであり、原料鉱石を焼成して得られた焼鉱を排出する排出端にバーナーを備えたフェロニッケル製錬用ロータリーキルンの操業方法あって、前記バーナーは、略円筒形状であり、同心円状に、燃料の微粉炭を吹き出す微粉炭吹き出し部と、該微粉炭吹き出し部の周囲に位置して燃焼用空気を吹き出す燃焼用空気吹き出し部とを備え、前記燃焼用空気吹き出し部の先端部と前記微粉炭吹き出し部の先端部に、それぞれ旋回用羽根を複数枚設け、該燃焼用空気吹き出し部の先端部に設けた旋回用羽根を、当該バーナーの長手方向に対して30°〜60°の範囲の角度に調整し、前記微粉炭吹き出し部の先端部に設けた旋回用羽根を、当該バーナーの長手方向に対して0°〜60°又は120°〜180°の範囲の角度に調整することを特徴とするフェロニッケル製錬用ロータリーキルンの操業方法。

技術分野

0001

本発明は、フェロニッケル製錬にて用いられるロータリーキルンにおいて、リングの発生を抑制し、そのリングの発生に伴う稼働率の低下を防ぐことができるロータリーキルン、ロータリーキルンバーナー、並びにそのロータリーキルンの操業方法に関する。

背景技術

0002

フェロニッケル製錬は、主に、乾燥工程、部分還元工程、還元熔解工程、精製工程、鋳造工程の5つの工程からなる。このうち、部分還元工程では、バーナーを備えたロータリーキルンを使用して、乾燥工程を経て得られた水分25〜35%のニッケル酸化鉱石(以下、「乾燥鉱石」という。)の水分を完全に除くとともに、部分的に還元して、直径数十ミリ程度の焼成鉱石(以下、「焼鉱」という。)を得ている(なお、焼鉱を得るための部分還元工程は、焼成工程と呼ぶこともある。)。このようにして得られた焼鉱は、次の還元熔解工程へ送られ還元熔解されて粗フェロニッケルとなり、その粗フェロニッケルが精製されてフェロニッケルとなる。

0003

上述したロータリーキルンにおいては、乾燥鉱石が、ロータリーキルンの一方の端(装入端)から装入された後、水平面に対して数度傾いて設置されているロータリーキルンの回転により、もう一方の端(排出端)まで少しずつ移動していく。このようにロータリーキルン内を移動していく中で、乾燥鉱石は、先ず水分が除かれ、次に部分的に還元されて、排出端から焼鉱として排出されることとなる。

0004

そのロータリーキルンのバーナーは、通常、ロータリーキルンの排出端に設けられている。このロータリーキルンのバーナーの燃料としては、微粉炭重油等の液体燃料液化天然ガス等の気体燃料などが用いられ、1種類の燃料を専焼する方法や、2種類以上の燃料を混焼する方法が行われている。

0005

さて、部分還元工程において、乾燥鉱石を十分に焼成すること、すなわち、その水分を完全に除去して還元を進めて焼鉱の温度を引き上げることは、次工程の電気炉を使用する還元熔解工程において高価な電気エネルギーの使用量を抑えるという点で重要である。つまり、ロータリーキルンの鉱石処理能力を増加させることが重要となる。

0006

従来、フェロニッケル製錬においてロータリーキルンを使用して乾燥鉱石を焼成する際には、そのロータリーキルンの鉱石処理能力を増加させるために、ロータリーキルンの排出端側(以下、「炉前」ともいう。)から、よりロータリーキルンの奥側(装入端側)に、鉱石の焼成が進む600〜1200℃程度の温度域高温ゾーン)を拡げるようにしている。具体的には、例えば100m程度の長さを持つロータリーキルンにおいては、炉前から40〜50m程度の位置までこの高温ゾーンを拡げるようにしている。このように高温ゾーンを拡げる方法の1つとしては、例えば、ロータリーキルンの排出端に設けられたバーナーから放出されるバーナーフレーム火炎)を適切な長さに制御する方法がある。

0007

また、同時に、ロータリーキルンの鉱石処理能力を増加させるためには、熱量を増加させることも必要であり、バーナーで燃焼させる燃料も増加させるようにしている。

0008

しかしながら、単にバーナーで燃焼する燃料の量を増加させるだけでは、この燃料の量が増えるに従ってバーナーフレームの径が大きくなってしまい、そのバーナーフレームが直接、生成した焼鉱やロータリーキルンの内壁耐火物(以下、単に「ロータリーキルン内壁」ともいう。)に接触して、バーナーフレームが接触した箇所が局部的に過熱されてしまうことになる。この局部的に過熱された箇所では、焼鉱が溶融して、ロータリーキルン内壁に付着してしまう。このようにして付着したもの(以下、「リング」ともいう。)は、徐々に成長していった後に、ロータリーキルンの回転による振動等によって、ロータリーキルン内壁から一気に剥がれ落ち、炉前まで移動して排出される。

0009

このリングは、最大径1000〜2000mmの大きなプレート状で排出される。そのため、排出後の焼鉱搬送設備においては、しばしば、詰まり設備の破損等のトラブルを引き起こす。例えば、そのプレート状のリングは、排出端から排出された後に焼鉱を貯めるためのホッパー出口において、いわゆる“張り”、詰まりが生じることがある。このようにホッパーの出口で詰まってしまった場合には、操業を停止して焼鉱がホッパーに入ってくることを停止させた上で、点検口を開けて棚を張ったプレート状のリングを取り除かなくてはならない。さらに、このプレート状のリングを取り除く作業は、人手によって行われるため、冷却の必要がある場合も多く、したがって長時間を要することが多い。このように、プレート状のリングが焼鉱搬送設備等で詰った場合には、そのトラブルを解消するために操業を停止せざるを得なくなり、著しく操業効率を低下させていた。

0010

このような操業停止を引き起こすリングの生成を抑制するためには、局部過熱を防止することが重要となるが、その局部過熱を防止するために、バーナーフレームの長さや径の大きさを適切に制御する方法が求められている。

0011

例えば、特許文献1(特開平07−145443号公報)には、安定した長い火炎を形成するとともに、効率のよい燃焼性を得ることができるキルンに関する技術が開示されている。しかしながら、この技術は、効率の良い燃焼性を実現するために酸素を効果的に導入する技術であって、バーナーに酸素吹込み用アンダーショットを備えることで酸素を導入するというものであり、設備が非常に複雑になるとともに、メンテナンスの面で整備に手間がかかる等の問題点がある。

0012

また、特許文献2(特開平10−160131号公報)には、バーナーフレームの長短制御性を良くするために、バーナー先端の同一燃料の吐出口を同心円状に2つ以上設ける技術が開示されている。しかしながら、同一燃料の吐出口が2つ以上あるため、やはり複雑な設備となってしまい、またバーナー先端部に付着した未燃カーボンの除去等のメンテナンスの面で整備に多くの手間がかかってしまう。

先行技術

0013

特開平07−145443号公報
特開平10−160131号公報

発明が解決しようとする課題

0014

そこで、本発明はこのような実情に鑑みて提案されたものであり、フェロニッケル製錬に用いられるロータリーキルンにおいて、簡易な構造でもって、バーナーフレームの長さや径の大きさを適切に制御することができ、ロータリーキルン内壁の局部過熱を防止してリングの生成を抑制することができるロータリーキルン、ロータリーキルンバーナー、並びにそのロータリーキルンの操業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

0015

本発明者らは、上述した目的を達成するために鋭意検討を重ねた結果、ロータリーキルンの焼鉱が排出される排出端に設けたバーナーにおいて、同心円状に、微粉炭吹き出し部と、その微粉炭吹き出し部の周囲に位置した燃焼用空気吹き出し部とを備えるようにし、その微粉炭吹き出し部と燃焼用空気吹き出し部のそれぞれの先端部に、微粉炭や燃焼用空気を旋回させて吹き出させる旋回用羽根を設けて、その旋回用羽根の設置角度を所定の範囲に調整することで、バーナーフレームの径の大きさや長さを適切に制御できることを見出し、本発明を完成させた。

0016

すなわち、本発明に係るフェロニッケル製錬用ロータリーキルンは、内径4.0〜6.0m、長さ100〜200mであり、原料鉱石を焼成して得られた焼鉱を排出する排出端にバーナーを備えたフェロニッケル製錬用ロータリーキルンあって、前記バーナーは、略円筒形状であり、同心円状に、燃料の微粉炭を吹き出す微粉炭吹き出し部と、該微粉炭吹き出し部の周囲に位置して燃焼用空気を吹き出す燃焼用空気吹き出し部とを備え、前記燃焼用空気吹き出し部の先端部には、燃焼用空気を旋回させて吹き出すための旋回用羽根が、当該バーナーの長手方向に対して30°〜60°の範囲の角度で複数枚設けられ、前記微粉炭吹き出し部の先端部には、微粉炭を旋回させて吹き出すための旋回用羽根が、当該バーナーの長手方向に対して0°〜60°又は120°〜180°の範囲の角度で複数枚設けられていることを特徴とする。

0017

ここで、略円筒形状の前記バーナーは、その中心部に、重油燃料を供給する重油バーナーを備え、該重油バーナーを中心とした同心円状に、前記微粉炭吹き出し部と、前記燃焼用空気吹き出し部とを備えるものとすることができる。

0018

また、当該ロータリーキルンにおいて、前記排出端から0〜10mの長手方向の位置に、高さ200〜1000mmのダムリングが設けられていることが好ましい。

0019

また、当該ロータリーキルンの前記排出端における圧力が−10〜−100PaGの範囲であることが好ましい。

0020

また、前記微粉炭吹き出し部の先端に設けられた微粉炭旋回用羽根と、前記燃焼用空気吹き出し部の先端に設けられた燃焼用空気旋回用の羽根は、それぞれ4枚以上であることが好ましい。

0021

また、本発明に係るロータリーキルンバーナーは、内径4.0〜6.0m、長さ100〜200mであるフェロニッケル製錬用ロータリーキルンに設けられるバーナーであって、略円筒形状であり、同心円状に、燃料の微粉炭を吹き出す微粉炭吹き出し部と、該微粉炭吹き出し部の周囲に位置して燃焼用空気を吹き出す燃焼用空気吹き出し部とを備え、前記燃焼用空気吹き出し部の先端部には、燃焼用空気を旋回させて吹き出すための旋回用羽根が、当該バーナーの長手方向に対して30°〜60°の範囲の角度で複数枚設けられ、前記微粉炭吹き出し部の先端部には、微粉炭を旋回させて吹き出すための旋回用羽根が、当該バーナーの長手方向に対して0°〜60°又は120°〜180°の範囲の角度で複数枚設けられていることを特徴とする。

0022

また、本発明に係るフェロニッケル製錬用ロータリーキルンの操業方法は、内径4.0〜6.0m、長さ100〜200mであり、原料鉱石を焼成して得られた焼鉱を排出する排出端にバーナーを備えたフェロニッケル製錬用ロータリーキルンの操業方法であって、前記バーナーは、略円筒形状であり、同心円状に、燃料の微粉炭を吹き出す微粉炭吹き出し部と、該微粉炭吹き出し部の周囲に位置して燃焼用空気を吹き出す燃焼用空気吹き出し部とを備え、前記燃焼用空気吹き出し部の先端部と前記微粉炭吹き出し部の先端部に、それぞれ旋回用羽根を複数枚設け、該燃焼用空気吹き出し部の先端部に設けた旋回用羽根を、当該バーナーの長手方向に対して30°〜60°の範囲の角度に調整し、前記微粉炭吹き出し部の先端部に設けた旋回用羽根を、当該バーナーの長手方向に対して0°〜60°又は120°〜180°の範囲の角度に調整することを特徴とする。

発明の効果

0023

本発明によれば、簡易な構造でもって、形成されるバーナーフレームの長さや径の大きさを適切に制御することができ、ロータリーキルン内壁の局部過熱を防止してリングの生成を抑制することができる。これにより、そのリングの生成に基づく操業停止トラブルを抑制することができ、操業効率を向上させることが可能となる。

図面の簡単な説明

0024

鉱石に対する焼成処理を行うロータリーキルンの概略構成図である。
(A)はバーナーの先端部をバーナー長手方向に対して垂直に切断したときの断面図であり、(B)は燃焼用空気吹き出し部の先端部に設けられた旋回用羽根の設置角度を示すバーナー長手方向の断面図であり、(C)は微粉炭吹き出し部の先端部に設けられた旋回用羽根の設置角度を示すバーナー長手方向の断面図である。
ロータリーキルン内にダムリングを設けたときの様子を説明するための図(ロータリーキルン長手方向の断面図)である。
実施例1の操業で使用したロータリーキルンの排出端バーナー(ロータリーキルンバーナー)の構成を示す図である。
実施例1の操業において、排出端バーナーから形成されたバーナーフレームを模式的に示した断面図であり、(A)は装入端側から見たときの様子を示した図(長手方向に対して垂直断面)であり、(B)はロータリーキルン長手方向の断面図である。
実施例2の操業で使用したロータリーキルンの排出端バーナー(ロータリーキルンバーナー)の構成を示す図である。
実施例2の操業において、排出端バーナーから形成されたバーナーフレームを模式的に示した断面図であり、(A)は装入端側から見たときの様子を示した図(長手方向に対して垂直断面)であり、(B)はロータリーキルン長手方向の断面図である。
実施例4の操業で使用したロータリーキルンの排出端バーナー(ロータリーキルンバーナー)の構成を示す図である。
実施例4の操業において、排出端バーナーから形成されたバーナーフレームを模式的に示した断面図であり、(A)は装入端側から見たときの様子を示した図(長手方向に対して垂直断面)であり、(B)はロータリーキルン長手方向の断面図である。

0025

以下、本発明の具体的な実施形態(以下、「本実施の形態」という。)について、図面を参照しながら以下の順序で詳細に説明する。なお、本発明は、以下の実施の形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
1.フェロニッケル製錬用ロータリーキルン
2.ロータリーキルンバーナー
2−1.バーナーの構成
2−2.旋回用羽根の角度等について
3.ロータリーキルンの操業方法
4.実施例

0026

≪1.フェロニッケル製錬用ロータリーキルン≫
本実施の形態に係るフェロニッケル製錬用ロータリーキルンは、原料のニッケル酸化鉱石を焼成して焼成鉱石(焼鉱)を産出するために用いられるものである。より具体的に、このロータリーキルンでは、製錬原料であるニッケル酸化鉱石を予備乾燥して得られた乾燥鉱石に対して、燃料の燃焼熱による焼成処理を施し、水分をほぼ完全に除去するとともに部分還元を行って焼鉱を産出する。

0027

図1は、乾燥鉱石に対する焼成処理を行う向流加熱方式のロータリーキルンの概略構成図である。図1に示すロータリーキルン1には、前工程の乾燥工程にてドライヤーロータリードライヤー)によってニッケル酸化鉱石の付着水分の一部が除去されて得られた乾燥鉱石が原料として装入される。そして、後述するバーナー2により化石燃料が燃焼されて発生した燃焼熱を利用して、その乾燥鉱石の水分をほぼ完全に除去して焼成するとともに部分還元処理を施して、焼鉱を排出する。

0028

ロータリーキルン1の大きさとしては、特に限定されないが、例えばフェロニッケル製錬において一般的に用いられている、内径が4.0〜6.0m、長さ(全長)が100〜200mの大きさのものを用いることができる。

0029

原料鉱石であるニッケル酸化鉱石(酸化ニッケル鉱石)としては、特に限定されないが、フェロニッケル製錬においてはガーニエライト鉱等が好ましく用いられる。ガーニエライト鉱の代表的な組成としては、乾燥鉱換算でNi品位が2.1〜2.5重量%、Fe品位が11〜23重量%、MgO品位が20〜28重量%、SiO2品位が29〜39重量%、CaO品位が0.5重量%未満、灼熱減量が10〜15重量%である。

0030

ロータリーキルン1においては、その装入端1A(以下、「ロータリーキルン装入端1A」ともいう。)から乾燥鉱石が装入される。このロータリーキルン1に装入される乾燥鉱石は、上述したように、ドライヤーにより予備乾燥され付着水分の一部が除去された原料鉱石であり、その水分量の目安としては25〜35重量%程度である。

0031

また、ロータリーキルン1において、その排出端1B(以下、「ロータリーキルン排出端1B」ともいう。)にはバーナー2が設けられている。そのバーナー2では、排出端1Bから添加された微粉炭や重油等の化石燃料を燃焼して燃焼熱を発生させる。そして、発生した燃焼熱によって、ロータリーキルン装入端1Aから装入されロータリーキルン1内を移動してきた乾燥鉱石が向流で加熱されることによって焼成されて焼鉱となる。バーナー2については、後で詳述する。

0032

このようにして乾燥鉱石が焼成されて生成した焼鉱は、粒径10〜100mm程度の大きさからなるものであり、その排出端1Bに連続して設けられた焼鉱排出用シュート3から排出され、搬送設備によって次工程の還元熔解工程で用いられる電気炉等の還元炉の上部に設けられた炉上ビンまで搬送される。

0033

なお、図1に示すように、ロータリーキルン排出端1Bの連続する部位には、粒径10〜100mm程度の焼鉱と、ロータリーキルン内に発生した焼結塊(粒径100〜500mm程度)とを分離するためのロストル篩分装置)4が設けられている。このロストル4は、例えば目開き100mm程度の例えば鉄製の格子からなっており、ロータリーキルン排出端1Bから排出された焼鉱(例えば粒径10〜100mmの焼鉱)が、そのロストル4を通過した後に焼鉱排出用シュート3を介して計量ホッパー移送される。

0034

≪2.ロータリーキルンバーナー≫
<2−1.バーナーの構成>
次に、ロータリーキルン1の排出端1Bに設けられたバーナー(ロータリーキルンバーナー)2について説明する。バーナー2は、上述したように、フェロニッケル製錬のニッケル酸化鉱石(乾燥鉱石)に対する焼成処理に使用される内径4.0〜6.0m、全長100〜200m程度の大きさのロータリーキルンに設けられたバーナーである。このバーナー2においては、燃料としては、微粉炭が用いられる。また、微粉炭と共に、重油等の液体燃料、液化天然ガス等の気体燃料などを用いることができ、燃料として微粉炭を1種類単独で専焼する方法、又は、微粉炭と共に重油等の2種類以上の燃料を混ぜ合わせて混焼する方法のいずれを用いることもできる。

0035

バーナー2は、少なくともその吹き出し口付近において、略円筒形状からなるものである。図2(A)に、バーナー2の先端部をそのバーナー長手方向に対して垂直に切断したときの断面図を示す。この図2(A)の断面図は、燃料等が吹き出す吹き出し口(吹き出し側)を正面から見たときの正面図に相当する。図2(A)に示すように、バーナー2には、略円筒形状からなり、同心円状に、空気と共に燃料の微粉炭を吹き出す微粉炭吹き出し部21と、その微粉炭吹き出し部21の周囲に位置した燃焼用空気吹き出し部(2次燃焼用空気吹き出し部)22とを備えている。

0036

なお、図2(A)に示す断面図において、バーナー2の中心部に位置する符号「23」の構成は、重油等の燃料を供給するバーナー(以下では、重油を用いた「重油バーナー23」を一例として説明する。)であり、ここでは重油と微粉炭とを混焼させるバーナーの形態を示している。また、符号「24」で示す構成は、重油バーナーからの重油を燃焼させるための燃焼用空気吹き出し部(1次燃焼用空気吹き出し部)である。ここで、それぞれの経路は、バーナー2で使用される燃料流体の種類に加え、それぞれを燃焼させる燃焼用空気の分だけ設けられる。このように、バーナー2においては、例えば重油バーナー23を備える場合、その重油バーナー23を中心とした同心円状に、上述した微粉炭吹き出し部21と、燃焼用空気吹き出し部22とが設けられた構成となっている。

0037

そして、このバーナー2においては、空気と共に燃料の微粉炭を吹き出す微粉炭吹き出し部21と、燃焼用空気を吹き出す燃焼用空気吹き出し部22のぞれぞれの先端部に、供給される微粉炭や燃焼用空気を旋回させて吹き出させるための旋回用羽根30,40が複数枚設けられており、それら旋回用羽根30,40が、所定の角度で設けられていることを特徴としている。なお、図2では、旋回用羽根30,40を4枚ずつ設けた例を示しており、特に、燃焼用空気吹き出し部22の先端部に設けられた旋回用羽根40を4枚(40a,40b,40c,40d)設けた例を明示している。

0038

具体的には、図2(A)に示す旋回用羽根40の設置箇所の一部展開図、並びに図2(B)に示すバーナー2の先端部における断面図(バーナー長手方向の断面図)にあるように、燃焼用空気吹き出し部22の先端部には、燃焼用空気を旋回させて吹き出させるための旋回用羽根40(40a,40b,40c,40d)が、バーナー長手方向に対して30°〜60°の範囲の角度で設けられている。また、図2(C)の断面図に示すように、微粉炭吹き出し部21の先端部には、微粉炭を旋回させて吹き出させるための旋回用羽根30が、バーナー長手方向に対して0°〜60°の角度(図2(C)の(i)パターン)、又は、120°〜180°の角度(図2(C)の(ii)パターン)で設けられている。

0039

なお、図2(A)に示すように、微粉炭吹き出し部21の先端部に設けた旋回用羽根30をバーナー長手方向に対して0°〜60°の角度で設置する、図2(C)の(i)パターンとした場合には、吹き出される微粉炭が時計回り(吹き出し側を正面として見たときに時計回り)に旋回するようになる。一方で、その旋回用羽根30をバーナー長手方向に対して120°〜180°の角度で設置する、図2(C)の(ii)パターンとした場合には、吹き出される微粉炭が反時計回り(吹き出し側を正面として見たときに反時計回り)に旋回するようになる。

0040

微粉炭吹き出し部21、燃焼用空気吹き出し部22のぞれぞれの経路を流れる微粉炭や燃焼用空気といった流体は、そのバーナー2の内部において、同心円状の断面を通過しつつ、全体的には円筒状の流れとなる。このとき、バーナー2の吹き出し口付近、すなわちその微粉炭吹き出し部21や燃焼用空気吹き出し部22の先端部において、上述したような角度でもって複数枚の旋回用羽根30,40を設けるようにすることで、その円筒状の流体の流れを“ねじる”ようにすることができる。つまり、流体を旋回させるようにすることができる。このようにして、各経路を流れる流体を、バーナー2から“ねじる”ようにロータリーキルン1内に吹き出させることによって、それぞれの流体の混ざり合いを促進させることができ、燃焼効率を向上させることができる。

0041

そして、このように、バーナー2の微粉炭吹き出し部21の先端部、燃焼用空気吹き出し部22の先端部にそれぞれ取り付けた旋回用羽根30,40の角度を上述した範囲で調整することで、所望とするフレーム径、フレーム長さのバーナーフレームを形成させることが可能となる。すなわち、それぞれの先端部に設けた旋回用羽根30,40の角度を調整することで、例えば使用する燃料の量等に応じて、ロータリーキルン1内に放出されるバーナーフレームの形状を制御することが可能となる。

0042

これにより、例えば、鉱石の処理能力を増加させるために使用する燃料の量を増加させた場合でも、形成されたバーナーフレームが、生成した焼鉱やロータリーキルン1の内壁に接触して局部的に過熱されてしまうことを防ぐことができ、リング(内壁付着物)の生成を抑制して、そのリングによる操業停止トラブルを効果的に防止することができる。

0043

しかも、上述したような簡易な構造でもって、リングの生成を抑制し、操業停止トラブルを効果的に防止することができるため、メンテナンス等の整備の手間も少なく、極めて効率的な操業を行うことができる。

0044

なお、微粉炭吹き出し部21の先端部に設けた旋回用羽根30は、バーナー長手方向に対して0°〜60°の範囲、又は、120°〜180°の範囲の角度で設けられており、その設置角度が0°又は180°の場合には、吹き出される流体である微粉炭は旋回して吹き出されず、バーナー2からほぼ真っ直ぐに吹き出されるようになる。ただ、この場合においても、燃焼用空気吹き出し部22からは30°〜60°の設置角度で設けた旋回用羽根40を介して燃焼用空気が旋回して吹き出されるため、その旋回流となった燃焼用空気によって微粉炭吹き出し部21からほぼ真っ直ぐに吹き出された微粉炭も旋回し、その燃焼用空気と微粉炭とが効率的に混合されるようになる。

0045

<2−2.旋回用羽根の角度等について>
より具体的に、微粉炭吹き出し部21の先端部、燃焼用空気吹き出し部22の先端部にそれぞれ取り付けた旋回用羽根30,40の角度等について説明する。

0046

先ず、空気と共に搬送される微粉炭を、燃焼用空気の吹き出しの旋回方向と同じ方向に旋回させて吹き出させると、その微粉炭と燃焼用空気が吹き出される中心部から外側への拡散径が相乗効果により大きくなる。そのため、空気と共に燃料の微粉炭を吹き出す微粉炭吹き出し部21に設けられる旋回用羽根30の設置角度を、バーナー長手方向に対して小さくするほど、バーナーフレームのフレーム径は小さくなり、フレーム長は長くなる。

0047

したがって、この場合(同じ旋回方向で吹き出させる場合)には、燃焼用空気吹き出し部22の先端部に設けた旋回用羽根40の設置角度をバーナー長手方向に対して30°〜60°とし、かつ、空気と共に微粉炭を吹き出す微粉炭吹き出し部21の先端部に設けた旋回用羽根30の設置角度をバーナー長手方向に対して0°〜60°とすることが好ましい。なお、燃焼用空気の吹き出し、及び、空気と共に搬送される微粉炭の吹き出しの旋回の方向は、バーナー2の吹き出し側から見て、すなわちロータリーキルン1の装入端側1Aから排出端側1Bを見たときに、時計回り、反時計回りの何れでもよい。

0048

次に、燃焼用空気吹き出し部22の先端部に設けた旋回用羽根40の角度をバーナー長手方向に対して30°〜60°とし、かつ、空気と共に搬送される微粉炭の吹き出し旋回方向を、燃焼用空気の吹き出し旋回方向に対して逆の方向とした場合には、その微粉炭と燃焼用空気が吹き出される中心部から外側への拡散径が反発により縮小されるようになる。そのため、空気と共に燃料の微粉炭を吹き出す微粉炭吹き出し部21に設けられる旋回用羽根30の設置角度を、バーナー長手方向に対して大きくするほど、バーナーフレームのフレーム径は小さくなり、フレーム長は長くなる。

0049

したがって、この場合(異なる旋回方向で吹き出させる場合)には、微粉炭吹き出し部21の先端部に設けた旋回用羽根30の設置角度をバーナー長手方向に対して120°〜180°とすることが好ましい。

0050

ここで、燃焼用空気吹き出し部22の先端部に設けた旋回用羽根40の設置角度が、バーナー長手方向に対して30°未満であると、燃焼用空気と微粉炭が吹き出される中心部から外側への拡散径が小さくなり過ぎるため、燃焼する範囲が狭くなり、不完全燃焼が生じてしまう。一方で、燃焼用空気吹き出し部22の先端部に設けた旋回用羽根40の設置角度が、バーナー長手方向に対して60°を超えると、燃焼用空気と微粉炭が吹き出される中心部から外側への拡散径が大きくなって、フレーム径が大きくなり過ぎ、バーナーフレームがロータリーキルン内壁に接触して局部加熱を引き起こしてしまう。

0051

また、微粉炭を吹き出す微粉炭吹き出し部21の先端部に設けた旋回用羽根30の設置角度が、バーナー長手方向に対して60°を超え90°までの場合、空気と共に微粉炭が吹き出される中心部から外側への拡散径が大きくなって、フレーム径が大きくなり過ぎ、バーナーフレームがロータリーキルン内壁に接触して局部加熱を引き起こしてしまう。また、その微粉炭が旋回用羽根30に衝突する際の角度が垂直に近づくようになるため、旋回用羽根30の寿命が著しく短くなるため好ましくない。

0052

一方で、微粉炭吹き出し部21の先端部に設けた旋回用羽根30の設置角度が、バーナー長手方向に対して90°を超え120°未満の場合、空気と共に吹き出される微粉炭の、バーナー2の先端からロータリーキルン1の奥側への流れが弱くなり、フレーム長が短くなる。すると、燃焼する範囲が狭くなり、不完全燃焼が生じてしまう。また、微粉炭が旋回用羽根30に衝突する際の角度が垂直に近づくようになるため、旋回用羽根30の寿命が著しく短くなるため好ましくない。

0053

微粉炭吹き出し部21の先端部、燃焼用空気吹き出し部22の先端部にそれぞれ設けられる旋回用羽根30,40のサイズや枚数については、特に限定されるものではなく、流体の速度(流量)に応じて適宜設定すればよい。ただし、旋回用羽根30,40の枚数に関しては、それぞれ枚数が1枚であると、流体に対して均等な“ねじり”が有効に加わらない可能性があるため、それぞれの先端部には複数枚を均等に設置することが好ましく、少なくとも4枚以上を均等(各中心角は90°以内)に設置することがより好ましい。

0054

また、旋回用羽根30,40の材質としては、特に限定されず、雰囲気温度に耐え得るものであって、不定形耐火物等によってコーティングされたものであることが好ましい。これにより、温度や吹き出される微粉炭に対する耐磨耗性を高めることができる。

0055

≪3.ロータリーキルンの操業方法≫
本実施の形態に係るロータリーキルンの操業方法は、上述したバーナー2を備えたロータリーキルン1を使用して、フェロニッケル製錬における焼成処理を施す。すなわち、ロータリーキルン1内にニッケル酸化鉱石を予備乾燥して得られた乾燥鉱石を投入し、そのロータリーキルン排出端1Bに設けたバーナー2からの燃料の燃焼熱によって、ロータリーキルン1内を移動してきた乾燥鉱石を焼成して焼鉱を産出する。

0056

より具体的に、このロータリーキルンの操業方法では、略円筒形状であって、同心円状に、燃料の微粉炭を吹き出す微粉炭吹き出し部21と、その微粉炭吹き出し部21の周囲に位置して燃焼用空気を吹き出す燃焼用空気吹き出し部22とを有するバーナー2を備えたロータリーキルン1を使用する。

0057

このバーナー2においては、その微粉炭吹き出し部21の先端部と、燃焼用空気吹き出し部22の先端部に、それぞれ、旋回用羽根30,40が所定角度で複数枚設けられている。

0058

本実施の形態に係るロータリーキルンの操業方法においては、その燃焼用空気吹き出し部22の先端部に設けられた旋回用羽根40を、バーナー長手方向に対して30°〜60°の範囲の設置角度に調整し、また微粉炭吹き出し部21の先端部に設けられた旋回用羽根30を、バーナー長手方向に対して0°〜60°又は120°〜180°の範囲の設置角度に調整することを特徴としている。

0059

この操業方法によれば、そのバーナー2の微粉炭吹き出し部21から微粉炭を、燃焼用空気吹き出し部22から燃焼用空気を、旋回させてロータリーキルン1内に吹き出させるようにすることができ、それぞれの経路から流れる流体である微粉炭と燃焼用空気とがねじられてロータリーキルン1内に放出され、それらが効率的に混合されるようになる。

0060

そして、このように、微粉炭吹き出し部21の先端部、及び、燃焼用空気吹き出し部22の先端部にそれぞれ取り付けた旋回用羽根30,40の角度を上述した範囲で調整するようにすることで、形成されるバーナーフレームのフレーム径、フレーム長さを調整することができ、例えば、使用する燃料の量等に応じてバーナーフレームの形状を制御することができる。これにより、例えば、鉱石の処理能力を増加させるために使用する燃料の量を増加させた場合でも、形成されたバーナーフレームが、焼鉱やロータリーキルン1の内壁に接触して局部的に過熱されてしまうことを防ぐことができ、リング(内壁付着物)の生成を抑えて、そのリングによる操業停止トラブルを効果的に防止することができる。

0061

ここで、ロータリーキルン1の操業においては、そのロータリーキルン1内にダムリングを設けて行うことが好ましい。具体的に、ダムリングとしては、ロータリーキルン1の排出端1Bから0〜10mの長手方向の位置に、200〜1000mmの高さで設けるようにすることが好ましい。

0062

図3は、ロータリーキルン1内にダムリングを設けたときの様子を説明するための図(ロータリーキルン長手方向の断面図)である。この図3に示すように、ロータリーキルン1内にダムリング50を設けることによって、ダムリング50の設置箇所においてロータリーキルン1の内径が狭くなる。すると、ロータリーキルン排出端1Bから入ってくる反応用空気流速が増加して、その反応用空気の流れに沿ってバーナーフレーム70の形状をロータリーキルン1内で安定させることができる。これにより、バーナーフレームがいわゆる“暴れる”ことによってロータリーキルン1の内壁に接触して部分的な過熱が生じることを抑制し、リング(内壁付着物)が生成することをより効果的に防ぐことができる。

0063

ダムリング50の高さが200mm未満であると、形成されるバーナーフレーム70の形状をロータリーキルン1内で安定させる効果が小さくなる。一方で、ダムリング50の高さが1000mmを超えると、バーナーフレーム70とダムリング50とが接触して、そのダムリング50が過熱されてしまう可能性がある。

0064

また、ダムリング50を設ける位置について、ロータリーキルン排出端1Bからの距離が10mを超えると、その設置したダムリング50の位置が、バーナーフレーム70の先端になってしまうため、バーナーフレーム70の形状をロータリーキルン1内で安定させる効果が小さくなる。なお、排出端1Bから0〜10mの長手方向の位置に、ダムリング50の最も高い箇所が存在すればよく、10mを超えた位置に後述する台形形状のダムリング50の斜面が存在していてもよい。

0065

ダムリング50の形状としては、特に限定されないが、図3の断面図に示すように、例えばその断面形状が概略台形とすることができ、より具体的にはバーナーフレーム70の形状に沿った台形とすることができる。

0066

また、ロータリーキルン1内にダムリング50を設け、このダムリング50に沿って排出端1Bから取り込まれた反応用空気を流す際には、ロータリーキルン1内の温度を維持させるために、その反応用空気でもって、バーナーフレーム70の外側付近にある未燃の炭素を燃焼させるようにするとよい。そのために、バーナー2から吹き出す燃焼用空気の量を所定量に調整することが好ましく、具体的には、バーナー2から吹き出させる燃焼用空気の量を、(バーナー2から吹き出す燃焼用空気量)/(バーナー2から吹き出す燃料の理論燃焼空気量)=0.70〜0.95の範囲となるように調整することが好ましい。

0067

また、ロータリーキルン1の操業においては、その排出端1Bにおける圧力を所定の範囲に調整することが好ましい。具体的には、排出端1Bにおける圧力を、−10〜−100PaGの範囲の負圧に維持して操業することが好ましい。

0068

このように、ロータリーキルン排出端1Bにおける圧力を−10〜−100PaGの範囲に維持して操業することで、その排出端1Bからロータリーキルン1の内部の方向に、排出端1Bから取り込まれた反応用空気をロータリーキルン1の内壁とバーナーフレーム70の外周に沿って導入することができる。これにより、バーナーフレーム70の外周付近では、燃え残った炭素粒子を燃焼させて燃焼効率を引き上げることができる。また、ロータリーキルン1の内壁付近では、この反応用空気が流れることで、バーナーフレーム70の火炎が直接ロータリーキルン1の内壁に触れてしまうことを防ぐことができる。このように、排出端1Bにおける圧力を上述した範囲に維持して操業することで、燃焼効率を高くするとともに、ロータリーキルン1の内壁の過熱をより効果的に防ぐことができる。

0069

ロータリーキルン排出端1Bの圧力が−10PaGよりも大きいと、ロータリーキルン1の内壁に沿って流れる反応用空気の量が少なくなるため、バーナーフレーム70が直接内壁に触れてしまうことを防ぐ効果が小さくなる。一方で、ロータリーキルン排出端1Bにおける圧力が−100PaGより小さいと、その排出端1Bからロータリーキルン1の内部に流れ込む反応用空気の量が多くなるため、ロータリーキルン1内の温度が低下してしまう。そして、この温度を戻すためには、余分な燃焼が必要となってしまい、エネルギー消費量が増加して、効率的な操業を行うことができなくなる。

0070

なお、ロータリーキルン排出端1Bにおける圧力は、ロータリーキルン1の排ガス吸引する排ガスファンインバーターやロータリーキルンから排ガスファンまでの間の途中に設けられたダンパーによって所定の範囲に調整することができる。

0071

また、バーナーフレーム70が直接ロータリーキルン1の内壁に触れないようにロータリーキルン1の内壁に沿って反応用空気を流すためには、排出端1Bから取り込んだ反応用空気とバーナー2から吹き出させる燃焼用空気とのバランスを取ることが重要となる。このことから、バーナー2から吹き出す燃焼用空気の量を所定量に調整することが好ましく、具体的には、バーナー2から吹き出させる燃焼用空気の量を、(バーナーから吹き出す燃焼用空気量)/(バーナーから吹き出す燃料の理論燃焼空気量)=0.70〜0.95の範囲となるように調整することが好ましい。

0072

≪4.実施例≫
以下に本発明の実施例を説明するが、本発明は下記実施例に限定されるものではない。

0073

[実施例1]
フェロニッケル製錬において、原料のニッケル酸化鉱石を乾燥させて得られた乾燥鉱石に対して、ロータリーキルンを使用して焼成処理を施し、乾燥鉱石の付着水分を完全に除去するとともに部分還元して焼成鉱石(焼鉱)を産出する操業を行った。

0074

具体的に、この操業においては、図1で模式的に示したような、内径4.3m、長さ(全長)105mのフェロニッケル製錬用ロータリーキルン1を使用した。また、そのロータリーキルン1においては、焼成して得られた焼鉱を排出する排出端1Bに、微粉炭と重油とを混焼するバーナー(排出端バーナー)2を設けた(図1及び図2参照。)。

0075

図4(A)に、使用した排出端バーナー2の断面模式図(なお、バーナー2の先端部を長手方向に対して垂直に切断した断面図であり、装入端1Aから見たときの図である。)を示す。図4(A)にあるように、排出端バーナー2は、重油バーナー23と、その重油バーナー23を中心とした同心円状に、1次燃焼用空気吹き出し部24と、微粉炭吹き出し部21と、2次燃焼用空気吹き出し部22とを設けた。また、1次燃焼用空気吹き出し部24、微粉炭吹き出し部21、2次燃焼用空気吹き出し部22には、それぞれの先端部に、空気や微粉炭を旋回させて吹き出させるための旋回用羽根60,30,40を、それぞれ4枚ずつ均等に設けた。

0076

ここで、図4(B)は、2次燃焼用空気吹き出し部22の先端部に設けた旋回用羽根40の設置角度を示した図であり、図4(C)は、1次燃焼用空気吹き出し部24の先端部に設けた旋回用羽根60の設置角度を示した図であり、図4(D)は、微粉炭吹き出し部21の先端部に設けた旋回用羽根30の設置角度を示した図である。なお、この図4(B)〜(D)は、それぞれの旋回用羽根の設置角度を示すためのバーナー先端部の長手方向の断面図である。図4(B)に示すように、2次燃焼用空気吹き出し部22に設けた旋回用羽根40は、その吹き出し側を正面として見たときに時計回りに旋回して吹き出すように、バーナー長手方向に対して60°の角度で設けた。また、図4(D)に示すように、微粉炭吹き出し部21に設けた旋回用羽根30は、その吹き出し側を正面として見たときに時計回りに旋回して吹き出すように、バーナー長手方向に対して60°の角度で設けた。

0077

なお、1次燃焼用空気吹き出し部24に設けた旋回用羽根60は、その吹き出し側を正面として見たときに時計回りに旋回して吹き出すように、バーナー長手方向に対して45°の設置角度で固定させた。以下の実施例及び比較例でも同様である。

0078

また、このロータリーキルン1には、その排出端から10mの位置に、高さ20mmの台形形状のダムリング50を設けた(図3参照。)。さらに、その排出端1Bでの圧力を−10PaGの負圧に維持させて操業した。

0079

このようなロータリーキルン1を使用して操業を行ったところ、図5に模式的に示すような形状のバーナーフレーム71が形成された。すなわち、ロータリーキルン1の内壁に接触しないバーナーフレームが形成された。そして、その条件で1か月の操業を行った結果、1ヶ月間における操業停止時間は、従来と比較して54%減少した。

0080

[実施例2]
微粉炭吹き出し部21の先端部に設けた旋回用羽根30を、その吹き出し側を正面として見たときに時計回りに旋回して吹き出すように、バーナー長手方向に対して30°の設置角度としたバーナー2が設けられ、またそのロータリーキルン排出端1Bから0mの位置に、高さ1000mmの台形形状のダムリング50を備えたロータリーキルン1を使用し、その排出端1Bでの圧力を−100PaGに維持させて操業したこと以外は、実施例1と同様にして行った。

0081

なお、図6(A)に、使用した排出端バーナー2の先端部の断面模式図(バーナー長手方向に対して垂直に切断した面を装入端1A側から見た断面図)を示す。また、図6(B)〜(D)は、それぞれ、2次燃焼用空気吹き出し部22、1次燃焼用空気吹き出し部24、微粉炭吹き出し部21の各先端部に設けた旋回用羽根40,60,30の設置角度を示した図(バーナー先端部の長手方向の断面図)である。

0082

このようなロータリーキルン1を使用して操業を行ったところ、図7に模式的に示すような形状のバーナーフレーム72が形成された。図7に示すように、この実施例2における操業では、上述した実施例1の操業で形成されたバーナーフレーム71(図5参照)に比べて、フレーム径が小さく、フレーム長さの長いバーナーフレームが形成された。そして、その条件で1ヶ月の操業を行った結果、1ヶ月間における操業停止時間は、従来と比較して57%減少した。

0083

[実施例3]
2次燃焼用空気吹き出し部22の先端部に設けた旋回用羽根40を、その吹き出し側を正面として見たときに時計回りに旋回して吹き出すように、バーナー長手方向に対して30°の設置角度とし、微粉炭吹き出し部21の先端部に設けた旋回用羽根30を、その吹き出し側からほぼ真っ直ぐに吹き出すように、バーナー長手方向に対して0°の設置角度としたバーナー2を設けたロータリーキルン1を使用したこと以外は、実施例2と同様にして行った。

0084

このような条件で1ヶ月間の操業を行った結果、1ヶ月の操業停止時間は、従来と比較して61%減少した。

0085

[実施例4]
2次燃焼用空気吹き出し部22の先端部に設けた旋回用羽根40を、その吹き出し側を正面として見たときに時計回りに旋回して吹き出すように、バーナー長手方向に対して30°の設置角度とし、微粉炭吹き出し部21の先端部に設けた旋回用羽根30を、その吹き出し側を正面として見たときに反時計回りに旋回して吹き出すように、バーナー長手方向に対して150°の設置角度としたバーナー2を設けたロータリーキルン1を使用したこと以外は、実施例2と同様にして行った。

0086

なお、図8(A)に、使用した排出端バーナー2の先端部の断面模式図(バーナー長手方向に対して垂直に切断した面を装入端1A側から見た断面図)を示す。また、図8(B)〜(D)は、それぞれ、2次燃焼用空気吹き出し部22、1次燃焼用空気吹き出し部24、微粉炭吹き出し部21の各先端部に設けた旋回用羽根40,60,30の設置角度を示した図(バーナー先端部の長手方向の断面図)である。

0087

このようなロータリーキルン1を使用して操業を行ったところ、図9に模式的に示すような形状のバーナーフレーム73が形成された。図9に示すように、この実施例4における操業では、微粉炭吹き出し部21に設けた旋回用羽根30をバーナー吹き出し側から見て時計回りに吹き出すようにバーナー長手方向に対して30°の角度で設けた場合(実施例2)よりも、反時計回りに吹き出すように長手方向に対して150°の角度で設けた場合の方が、フレーム径が小さくなり、フレーム長さの長いバーナーフレームが形成された。そして、その条件で1ヶ月の操業を行った結果、1ヶ月間における操業停止時間は、従来と比較して67%減少した。

0088

[実施例5]
2次燃焼用空気吹き出し部22の先端部に設けた旋回用羽根40を、その吹き出し側を正面として見たときに時計回りに旋回して吹き出すように、バーナー長手方向に対して30°の設置角度とし、微粉炭吹き出し部21の先端部に設けた旋回用羽根30を、その吹き出し側を正面として見たときに反時計回りに旋回して吹き出すように、バーナー長手方向に対して120°の設置角度としたバーナー2を設けたロータリーキルン1を使用したこと以外は、実施例2と同様にして行った。

0089

このような条件で1ヶ月間の操業を行った結果、1ヶ月の操業停止時間は、従来と比較して73%減少した。

0090

[実施例6]
微粉炭吹き出し部21の先端部に設けた旋回用羽根30を、その吹き出し側を正面として見たときに時計回りに旋回して吹き出すように、バーナー長手方向に対して30°の設置角度としたバーナー2が設けられ、またロータリーキルン排出端1Bから0mの位置に、高さ150mmの台形形状のダムリング50を備えたロータリーキルン1を使用し、その排出端1Bでの圧力を−8PaGに維持させて操業したこと以外は、実施例1と同様にして行った。

0091

このような条件で1ヶ月間の操業を行った結果、1ヶ月の操業停止時間は、従来と比較して53%減少した。

0092

[比較例1]
2次燃焼用空気吹き出し部22の先端部に設けた旋回用羽根40を、その吹き出し側を正面として見たときに時計回りに旋回して吹き出すように、バーナー長手方向に対して70°の設置角度とし、微粉炭吹き出し部21の先端部に設けた旋回用羽根30を、その吹き出し側を正面として見たときに時計回りに旋回して吹き出すように、バーナー長手方向に対して70°の設置角度としたバーナー2が設けられたロータリーキルン1を使用したこと以外は、実施例1と同様にして行った。

0093

このような条件で1ヶ月間の操業を行った結果、1ヶ月の停止時間は、従来と比較して11%の減少に止まった。

0094

[比較例2]
2次燃焼用空気吹き出し部22の先端部に設けた旋回用羽根40を、その吹き出し側を正面として見たときに時計回りに旋回して吹き出すように、バーナー長手方向に対して70°の設置角度とし、微粉炭吹き出し部21の先端部に設けた旋回用羽根30を、その吹き出し側を正面として見たときに時計回りに旋回して吹き出すように、バーナー長手方向に対して70°の設置角度としたバーナー2が設けられ、またロータリーキルン排出端1Bから0mの位置に、高さ150mmの台形形状のダムリング50を備えたロータリーキルン1を使用した。また、その排出端1Bでの圧力を−5PaGに維持させた操業した。これ以外の条件は、実施例1と同様にして行った。

実施例

0095

このような条件で1ヶ月間の操業を行った結果、1ヶ月の操業停止時間は、従来と同様であった。

0096

1ロータリーキルン、1A ロータリーキルンの装入端、1B ロータリーキルンの排出端、2バーナー(排出端バーナー)、3 焼鉱排出用シュート、4ロストル、21微粉炭吹き出し部、22燃焼用空気吹き出し部(2次燃焼用空気吹き出し部)、23重油バーナー、24 燃焼用空気吹き出し部(1次燃焼用空気吹き出し部)、30,40,60旋回用羽根、50ダムリング、70,71,72,73 バーナー

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