JP7632015B2

JP7632015B2 - 受樋洗浄装置

Info

Publication number: JP7632015B2
Application number: JP2021068331A
Authority: JP
Inventors: 大地村瀬; 勝輝佐藤
Original assignee: Sumitomo Metal Mining Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Metal Mining Co Ltd
Priority date: 2021-04-14
Filing date: 2021-04-14
Publication date: 2025-02-19
Anticipated expiration: 2041-04-14
Also published as: JP2022163417A

Description

本発明は、鉱石等の粉粒体を搬送するベルトコンベアの下方に設けられている受樋の洗浄装置に関する。

ニッケル酸化鉱石の湿式製錬法として、ＨＰＡＬ（ＨｉｇｈＰｒｅｓｓｕｒｅＡｃｉｄＬｅａｃｈ）法とも称する硫酸を用いた高温加圧酸浸出法が知られている。この高温加圧酸浸出法は、従来の一般的なニッケル酸化鉱石の製錬方法である乾式製錬方法とは異なり、還元工程や乾燥工程等の乾式処理工程を含んでおらず、原料のニッケル酸化鉱石からニッケル硫化物を生成するまで一貫して湿式法で処理を行なうので、コスト面及びエネルギー消費の面で有利な製錬法である。また、原料に用いる鉱石がニッケル品位１％程度の低品位ニッケル鉱であっても、製品のニッケル硫化物のニッケル品位を５０％程度まで効率的に高めることが可能になる。

上記の高温加圧酸浸出法でニッケル酸化鉱石の処理を行なうＨＰＡＬプラントにおいては、鉱山から産出したニッケル原料鉱石をＨＰＡＬプラントの敷地内まで運搬する必要がある。そのため、該ＨＰＡＬプラントには、鉱山の採石場に設けた破砕機で破砕したニッケル酸化鉱石をホッパー等の機器やその近傍のストックパイルまで搬送するため、一般的にベルトコンベアが１又は複数基設置されている。

また、上記のＨＰＡＬプラント以外の工場においても、鉱石、土砂、石炭等の粉粒体を搬送するためにベルトコンベアが多用されている。上記の粉粒体を取り扱うベルトコンベアにおいては、長時間に亘って運転しているうちに、ベルトが蛇行するトラブルや、ベルトの幅方向の両端部に設けられているサイドスカートが破損するトラブル等が生じ、その結果、粉粒体がベルトコンベアから落下して床面等の上に徐々に堆積することがある。この床面等に堆積した粉粒体をそのままにしておくと、ベルトコンベアの搬送ローラーが粉粒体を巻き込んでベアリング等の機構を破損させるおそれがあり、その結果、回転不良が生じてコンベア走行時の抵抗が増大し、ヘッドプーリーでの空転が発生するので搬送が不安定になる。また、堆積した粉粒体がベルトに接触すると摩耗が進み、切断等の大きな設備トラブルに発展するおそれがある。

この対策として、例えば特許文献１には、ベルトコンベアのヘッドプーリー近傍の復路を走行するベルトに対して、ベルトクリーナーとしてのスクレーパーを下方から押し付けると共に、上方から押圧ローラーで押し付けることによって、ベルトの表面に付着している粉粒体を掻き落とし、これをスクレーパーの下方に設けられている回収ケースで回収する技術が開示されている。

しかしながら、上記の特許文献１の技術では、ヘッドプーリー近傍の床面に粉粒体が堆積することは抑制できるものの、該ヘッドプーリー近傍以外の例えばベルトコンベアの搬送経路の途中やテールプーリー近傍の床面に粉粒体が堆積するのを防ぐことはできないので、この搬送経路の途中やテールプーリー近傍においてベルト表面から落下してその下方の床面に堆積した粉粒体により上記の不安定な走行や設備トラブルを生じるおそれがある。

また、特許文献２には、ベルトコンベアから落下した粉塵を受け止める受樋をベルトコンベアの下方に該ベルトコンベアの搬送経路に沿って傾斜させて設置すると共に、この受樋の上流側に洗浄装置を設けて、そこから間欠的に水を流すことで受樋の洗浄を行なう技術が開示されている。この特許文献２の洗浄装置は、流出する洗浄水の量が、洗浄前半の水量よりも洗浄後半の水量が多くなるように設計されているので、受樋の洗浄に際して洗浄力を向上させることができると記載されている。

実開平７－４０６２８号公報特開２０２０－３７４８７号公報

上記のように、被搬送物としての粉粒体がベルトコンベアのベルト表面に付着する場合は、該粉粒体はヘッドプーリー側の端部で落下せずにリターン側に回り込み、このリターン側の経路に設けられている特定のリターンローラー部によって掻き取られることが多い。このため、ベルトコンベアの下方に設置した受樋のうち特定の位置に粉粒体が堆積しやすくなる。しかしながら、上記の特許文献２の技術では、このように特定の位置に堆積した粉粒体を効率よく除去するのは困難であった。

本発明は上記の従来のベルトコンベアが抱える問題点に鑑みてなされたものであり、ベルトコンベアから落下した粉粒体を受け入れるべくベルトコンベアの下方に該ベルトコンベアの搬送経路に沿って設けた受樋において、その内部に堆積した粉粒体を効率的に除去することが可能な簡易な構造の受樋洗浄装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するため、本発明に係る受樋洗浄装置は、ベルトコンベアの下方に搬送経路に沿って設けた受樋に落下して堆積した被搬送物の堆積物を水洗により除去する受樋洗浄装置であって、該受樋の幅方向に延在する洗浄水供給配管と、該洗浄水供給配管にその軸方向に沿って設けられた複数のスプレーノズルとから構成され、該複数のスプレーノズルの各々は、該受樋上の堆積物に対して洗浄水を斜め上方から噴射して該受樋の下流側に向けて押し流すように噴射口が差し向けられており、前記複数のスプレーノズルの各噴射口は、前記ベルトコンベアのリターン側の搬送経路に設けられているスパイラルリターンローラーによって掻き取られた被搬送物の前記受樋上の落下地点に向けて洗浄水を噴射することを特徴とする。

本発明によれば、コンベアベルトの下方に設けた受樋の内部に堆積する粉粒体を簡易な構造で効果的に除去することができる。

本発明の受樋洗浄装置を具備する受樋が下方に設けられているベルトコンベアの模式的な側面図である。本発明に係る受樋洗浄装置の実施形態の斜視図である。図２の受樋洗浄装置が有する洗浄水供給配管をその軸方向に垂直な断面で切断した断面図である。図２の受樋洗浄装置が有するスプレーノズルの噴射パターンの一具体例を示す斜視図（ａ）及び該スプレーノズルの噴射口の正面図（ｂ）である。

以下、本発明に係る受樋洗浄装置の実施形態について図面を参照しながら説明する。先ず図１を参照しながら本発明の受樋洗浄装置を具備する受樋が下方に設けられているベルトコンベアについて説明する。この図１に示すベルトコンベアは、図示しない骨格構造のフレームの先端部及び後端部にそれぞれ回転可能に設けられたヘッドプーリー１及びテールプーリー２と、これら両プーリーに巻き掛けられた無端状のベルトＢとから主に構成される。

上記のベルトコンベアの搬送経路のうち、テールプーリー２からヘッドプーリー１までの被搬送物が搬送される側の経路をキャリア側と称し、逆にヘッドプーリー１からテールプーリー２までのベルトＢが戻ってくる側の経路をリターン側と称する。前者のキャリア側のベルトＢを支持するために複数のキャリアローラー３が一定の間隔をあけて設けられており、後者のリターン側のベルトＢを支持するために複数のリターンローラー４が一定の間隔をあけて設けられている。なお、リターンローラー４のうちの一部は、ベルトＢの蛇行や片寄りの原因となる搬送物の付着を回転しながら掻き落とす機能を有するスパイラルリターンローラー４ａになっている。また、リターン側の最下流のリターンローラーは、リターンベルトの蛇行修正能力を有する逆型調整リターンローラー４ｂになっている。

ヘッドプーリー１の直ぐ下流側には、ヘッドプーリー１の巻き付け角度がより大きくなるように、取り付け位置の調整が可能なスナッププーリー５が設けられている。これにより、ヘッドプーリー１の外周面にベルトＢをより多く巻き付けることができるので、ヘッドプーリーの回転駆動力をより確実にベルトＢに伝えて安定的に走行させることが可能になり、ベルトＢがヘッドプーリー１の外周面で空回りしたりスリップしたりする問題を防ぐことができる。

ベルトＢのリターン側には、更にウェイトプーリー６及びその直ぐ上流側と下流側に位置する１対のベンドプーリー７が設けられている。このウェイトプーリー６及び前述したスナッププーリー５によってベルトＢにテンションが付与される。更に、ベルトＢのリターン側には、ベルトＢを下方側に押し付けて調芯する強制調芯ローラー８が設けられている。

上記のような機構を有するベルトコンベアにおいて、被搬送物の粉粒体がコンベア面から落下する原因には、例えば粉粒体が鉱石の場合は、以下のような事例を挙げることができる。すなわち、ホッパーＨの底部からスクリューフィーダ等により定量的に切り出される鉱石は、ベルトコンベアのテールプーリー２側の端部に載せられ、所定の搬送先に向けて一般的には水平方向又は斜め上方向のキャリア側経路に沿って搬送された後、該搬送先に位置するヘッドプーリー１側の終端部から重力により落下する。このようにして搬送される鉱石は、搬送前に予め必要に応じて破砕や分級等の前処理により粒度の調整が行なわれているため、搬送時の鉱石のサイズは約１５０ｍｍ以下のものが多く、テールプーリー２からヘッドプーリー１までの搬送経路の途中で振動等によりベルトＢの幅方向両端部から落下しやすい。

また、ベルトコンベアで搬送される鉱石の一部は、ヘッドプーリー１側の終端部において落下せずに、ベルト表面に付着したままリターン側へ回り込むことがある。このリターン側への回り込みを防ぐため、ヘッドプーリー１にはプライマリースクレーパー１０及びセカンダリースクレーパー１１が取り付けられており、ベルト表面に付着した鉱石を掻き取っている。しかしながら、鉱石の水分率が高い場合は、これらスクレーパー１０、１１でもベルト表面の鉱石を十分に掻き取れないことがあり、例えば０.５ｍｍアンダー程度の鉱石はベルト表面に付着したままコンベアのリターン側に回り込む。このリターン側に回り込んだ鉱石は、ほとんどがスパイラルリターンローラー４ａで掻き取られて落下する。なお、鉱石がベルトコンベアから落下する上記の事象を落鉱と呼ぶことがある。

主として上記の原因により発生する落鉱を受け入れるため、ベルトコンベアの下方にベルトＢの搬送経路に沿って受樋２０が設けられている。この受樋２０に受け入れられる落鉱は、ベルトＢのキャリア側の搬送経路の途中で落鉱する１００ｍｍ程度以下の比較的粒径の小さい鉱石よりも、ベルトＢのリターン側の搬送経路に設けられているスパイラルリターンローラー４ａで掻き取られて落鉱する鉱石の割合が高い。そのため、受樋２０の内部では、局所的に落鉱による堆積物が生じやすく、これがリターンローラー４やベルトＢに損傷等を生じさせる原因になっていた。

すなわち、受樋２０に受け入れた落鉱が堆積してその高さがスパイラルリターンローラー４ａまで達すると、そのベアリング内に落鉱が噛みこまれることでスパイラルリターンローラー４ａの回転が妨げられ、これによりベルトＢが走行する上での抵抗となり、ベルトＢの張力が不安定になる。その結果、ベルトＢのスプライシング部や既に損傷していた箇所に応力が集中してベルトＢの破断が発生する。

そこで、このコンベアベルトの下方に設けた受樋２０に落下して堆積した被搬送物に由来する堆積物を除去するため、受樋２０には本発明の実施形態の受樋洗浄装置３０が設けられている。具体的には、この本発明の実施形態の受樋洗浄装置３０は、図２に示すように、受樋２０の幅方向に延在する洗浄水供給配管３１と、洗浄水供給配管３１にその軸方向に沿って好ましくは等間隔に設けられた複数のスプレーノズル３２とから構成される。洗浄水供給配管３１は図示しない洗浄水供給ラインに接続しており、所定の水圧を有する洗浄水が洗浄水供給配管３１に導入される。この洗浄水供給ラインと洗浄水供給配管３１の端部とは、カムロック構造のカップラー３３を介して接続するのが好ましい。

上記の複数のスプレーノズル３２の各々は、受樋２０上の堆積物に対して洗浄水を斜め上方から噴射してベルトコンベアのリターン側経路の下流側に対応する受樋２０の下流側に向けて押し流すように噴射口が差し向けられている。具体的には、図３に示すように、洗浄水供給配管３１の軸方向から見たとき、各スプレーノズル３２は、受樋２０の底面２０ａ上におけるスパイラルリターンローラー４ａからの落鉱の落下地点に向かって噴射される洗浄水の噴射方向と、受樋２０の底面２０ａの垂線とのなす角θが３５°以上５５°以下程度の範囲内に噴射口が差し向けられているのが好ましく、４５°に噴射口が差し向けられているのがより好ましい。また、該噴射口の中央部と受樋２０の底面２０ａとの最短距離は１１０ｍｍ以上１３０ｍｍ以下が好ましい。更に、複数のスプレーノズル３２は、それらから噴射される洗浄水の合計噴射流量が、１時間当たり１５ｍ^３以上３０ｍ^３以下であるのが好ましい。これにより、受樋２０の内部に堆積した堆積物を効果的に押し流すことができる。

前述したように、ベルトコンベアのリターン側の搬送経路に設けられているスパイラルリターンローラー４ａで掻き取られる鉱石の落下地点において落鉱の堆積が生じやすいので、受樋洗浄装置３０は、スパイラルリターンローラー４ａによって掻き取られた被搬送物の受樋２０上の落下地点に向けて洗浄水を噴射する位置に配置するのが好ましい。その際、受樋洗浄装置３０は、ベルトコンベアに設けられている全てのスパイラルリターンローラー４ａに対して、それらから落下する落鉱の受樋２０上の落下地点よりもリターン側の搬送経路に関して上流側近傍の位置に取り付けることが望ましい。

しかしながら、スペースの制限やコスト等の理由により上記のように全てのスパイラルリターンローラー４ａからの落下地点の近傍に設けるのが困難な場合は、少なくともヘッドプーリー１に最も近い位置に取り付けられているスパイラルリターンローラー４ａからの落下地点の近傍に受樋洗浄装置３０を設けるのが好ましい。その理由は、受樋２０は一般的にヘッドプーリー１の下方側の端部の方がテールプーリー２の下方側の端部よりも高くなるように傾斜して設けられているので、上記のようにヘッドプーリー１に最も近い位置に取り付けられているスパイラルリターンローラー４ａからの落下地点の近傍に受樋洗浄装置３０を設けることで、それよりもリターン側の搬送経路に関して下流側に取り付けられているスパイラルリターンローラー４ａから落下して受樋２０に堆積した堆積物も一緒に洗浄することが期待できるからである。あるいは、リターン側の搬送経路に沿って設けられている複数のスパイラルリターンローラー４ａに対して、全てではなく１～２本程度おきにその落下地点の近傍に受樋洗浄装置３０を設けてもよい。

上記の受樋洗浄装置３０からは、洗浄水を連続的に噴射してもよいし、断続的に噴射してもよい。複数の受樋洗浄装置３０から断続的に噴射する場合は、噴射するタイミングをずらしながら噴射してもよい。また、ヘッドプーリー１に最も近い位置に取り付けられているスパイラルリターンローラー４ａの落下地点の近傍に設けた受樋洗浄装置３０は連続的に噴射し、それ以外の受樋洗浄装置３０は断続的に噴射してもよい。

このようにして受樋洗浄装置３０から噴射される洗浄水でスラリー化した落鉱は、受樋２０内を流れてその下流側端部から排出される。受樋２０の端部から排出されたスラリー状の落鉱は、ピット内に一時的に貯められた後、該ピット内のサンプポンプにより抜き出されて溜池等に回収される。その後、必要に応じて固液分離が行なわれた後、生産プラントに原料として使用される。

以上説明したように、本発明の実施形態の受樋洗浄装置を用いることで、ベルトコンベアで搬送されている鉱石が振動や衝撃等で幅方向両端部から落下したり、ベルト表面に付着した状態でリターン側に回り込んだ鉱石が特定のローラーで掻き取られて落下したりして受樋の内部で局所的に堆積しても、洗浄水をその部分に集中的に吹き付けて除去できるので、該堆積物によるベルトのスリップや設備トラブル等の問題を防ぐことができる。

図１に示すようなヘッドプーリー１及びテールプーリー２にベルトＢが架け渡された構造のベルトコンベアを用いて、速度９５ｍ／ｍｉｎでベルトＢを走行させることにより、ニッケル酸化鉱石を最大運搬能力５４０ｔ／ｈｒで搬送した。このベルトコンベアは、ヘッドプーリー１の中心軸とテールプーリー２の中心軸との離間距離が約１６３ｍであり、ベルトＢの幅が１０５０ｍｍであった。このベルトコンベアの下方に、ベルトＢの搬送経路に沿って受樋２０をヘッドプーリー１側がテールプーリー２側よりも高くなるように傾斜角１０.９°で設置した。

上記の受樋２０において、図２に示すように、３本のスパイラルリターンローラー４ａに対して、それらの落鉱の受樋２０上の落下地点よりもリターン側の搬送経路に関して上流側近傍の位置に、受樋２０の幅方向に延在するようにそれぞれ３台の受樋洗浄装置３０を取り付けた。この時、テールプーリー２の中心軸を起点とする離間距離Ｌ_１、Ｌ_２、及びＬ_３は、それぞれ約５５ｍ、約５９ｍ、及び約４６ｍとなった。これら３台の受樋洗浄装置３０の各々は、炭素鋼鋼管ＳＧＰからなる洗浄水供給配管３１と、その軸方向に７０ｍｍのピッチで等間隔に配設された１５個のスプレーノズル３２とから構成され、洗浄水供給配管３１の端部に設けたカムロック構造のカップラー３３を介して、バルブ及びフレキシブル配管を有する洗浄水供給ラインに接続した。これにより、各受樋洗浄装置３０に洗浄水給水ラインから工業用水を導入した。

スプレーノズル３２には、中心角４０°の扇形状パターンで洗浄水を噴射することが可能な、スプレーイングシステムズファーイーストカンパニー製のスプレーノズル（型番：ＨＢ３／８Ｕ－ＳＳ、材質：ＳＵＳ３０３）を用いた。上記の洗浄水供給ラインのバルブ開度を調整することで、１本の洗浄水供給配管３１に設けたスプレーノズル３２群からの洗浄水の合計噴射流量を１時間当たり１５ｍ^３から３０ｍ^３の範囲内にした。

各受樋洗浄装置３０の各スプレーノズル３２は、洗浄水供給配管３１の軸方向から見たとき、受樋２０の底面２０ａ上におけるスパイラルリターンローラー４ａからの落鉱の受樋２０上の落下地点に向かって噴射される洗浄水の噴射方向と、受樋２０の底面２０ａの垂線とのなす角θが４５°となるように噴射口を差し向けると共に、該噴射口の中央部と受樋２０の底面２０ａとの最短距離が１２０ｍｍとなるように位置を調整した。これにより、受樋２０に堆積した堆積物に対して、洗浄水を斜め上方から噴射してベルトコンベアのリターン側搬送経路の下流側に対応する受樋２０の下流側に向けて押し流すことができるようにした。

このようにしてコンベアベルトの落鉱の受樋２０に洗浄水を噴射して堆積物を除去した。なお、受樋２０に堆積した被搬送物の堆積物の残留状態に応じて適宜上記洗浄水供給ラインのバルブ開度を調整することで、洗浄水の噴射量を調整した。また、比較のため、上述した受樋２０を備えたベルトコンベアにおいて、該受樋２０に受樋洗浄装置３０を取り付けない以外は同様にして運転した。

上記の受樋洗浄装置３０を取り付けて運転した実施例と、受樋洗浄装置３０を取り付けないで運転した比較例とのそれぞれにおいて発生したベルトＢの月ごとのベルトダメージの回数を下記表１に示す。なお、ベルトダメージの回数は、受樋２０上に堆積した落鉱が原因でベルトＢが破断するか、あるいは部分的な破損が生じた１月当たりの回数と定義する。評価のための運転期間は１２ヶ月間とし、ベルトダメージ回数の平均値で評価した。

上記表１から分かるように、ベルトダメージの回数は、実施例では平均０.０８回／月であるのに対して比較例では０.５８回／月であり、受樋洗浄装置を設けることで受樋の内部の落鉱による堆積物を効果的に除去できることが分かる。なお、実施例及び比較例それぞれのベルトダメージの回数の平均値を用いて片側Ｔ検定を行った結果、棄却域２.５％にて有意差が認められた。

１ヘッドプーリー
２テールプーリー
３キャリアローラー
４リターンローラー
４ａスパイラルリターンローラー
４ｂ逆型調整リターンローラー
５スナッププーリー
６ウェイトプーリー
７ベンドプーリー
８強制調芯ローラー
１０プライマリースクレーパー
１１セカンダリースクレーパー
２０受樋
３０受樋洗浄装置
３１洗浄水供給配管
３２スプレーノズル
３３カップラー
Ｂベルト
Ｈホッパー

Claims

ベルトコンベアの下方に搬送経路に沿って設けた受樋に落下して堆積した被搬送物の堆積物を水洗により除去する受樋洗浄装置であって、該受樋の幅方向に延在する洗浄水供給配管と、該洗浄水供給配管にその軸方向に沿って設けられた複数のスプレーノズルとから構成され、該複数のスプレーノズルの各々は、該受樋上の堆積物に対して洗浄水を斜め上方から噴射して該受樋の下流側に向けて押し流すように噴射口が差し向けられており、前記複数のスプレーノズルの各噴射口は、前記ベルトコンベアのリターン側の搬送経路に設けられているスパイラルリターンローラーによって掻き取られた被搬送物の前記受樋上の落下地点に向けて洗浄水を噴射することを特徴とする受樋洗浄装置。
前記受樋洗浄装置は、少なくともヘッドプーリーに最も近い位置に取り付けられているスパイラルリターンローラーによって掻き取られた被搬送物の受樋上の落下地点の近傍に設けられることを特徴とする、請求項１に記載の受樋洗浄装置。
前記複数のスプレーノズルは、前記洗浄水供給配管にその軸方向に沿って３０ｍｍ以上１００ｍｍ以下のピッチで等間隔に配設されており、それらの各々の噴射口は、前記洗浄水供給配管の軸方向から見たとき、前記落下地点に向かって噴射される洗浄水の噴射方向と、前記受樋の底面の垂線とのなす角が３５°以上５５°以下となるように差し向けられており、該噴射口の中央部と前記受樋の底面との最短距離が１１０ｍｍ以上１３０ｍｍ以下であり、前記洗浄水の合計噴射流量が１時間当たり１５ｍ３以上３０ｍ３以下であることを特徴とする、請求項１に記載の受樋洗浄装置。