特開 2024-90840 ロータリーキルン用敷板アセンブリ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024090840

(43)【公開日】2024-07-04

(54)【発明の名称】ロータリーキルン用敷板アセンブリ

(51)【国際特許分類】

   F27B 7/22 20060101AFI20240627BHJP

   C22B 19/02 20060101ALI20240627BHJP

   C22B 19/38 20060101ALI20240627BHJP

【ＦＩ】

F27B7/22

C22B19/02

C22B19/38

【審査請求】未請求

【請求項の数】3

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022206983

(22)【出願日】2022-12-23

(71)【出願人】

【識別番号】000183303

【氏名又は名称】住友金属鉱山株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100136825

【弁理士】

【氏名又は名称】辻川 典範

(74)【代理人】

【識別番号】100095407

【弁理士】

【氏名又は名称】木村 満

(72)【発明者】

【氏名】近藤 孝史

(72)【発明者】

【氏名】島田 康平

【テーマコード（参考）】

4K001

4K061

【Ｆターム（参考）】

4K001AA30

4K001BA14

4K001GA07

4K061AA08

4K061BA01

4K061BA02

4K061BA12

4K061CA16

4K061CA23

4K061DA01

(57)【要約】

【課題】 摩耗やスラスト阻止材の脱落の問題を抑えることが可能なロータリーキルン用の敷板アセンブリを提供する。
【解決手段】 ロータリーキルンの炉体１とタイヤ２との間隙部に周方向に等間隔に設けられる複数の敷板アセンブリ１０であって、それらの各々は、略長方形板状の敷板１１と、敷板１１の表面に溶接された１対の角柱状のスラスト阻止材１２と、敷板１１の長手方向両端部からそれぞれ立設して１対のスラスト阻止材１２の長手方向中央部にそれぞれ接合する１対の略Ｌ字形状の補強材１３と、炉体１の外周面のうち敷板１１の４つの角部の近接位置にそれぞれ溶接された４個の敷板ストッパー１４と、４個の敷板ストッパー１４からそれぞれ立設して１対のスラスト阻止材１２の両端部におけるタイヤ２の対向面とは反対側の面にのみそれぞれ当接しうる４個の押え部材１５とからなる。
【選択図】 図４

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ロータリーキルンの炉体の外周面と、前記炉体の軸方向の少なくとも両端部に同芯軸状に設けられるタイヤの内周面との間隙部において、前記炉体の周方向に等間隔に設けられる複数の鉄製の敷板アセンブリであって、前記複数の敷板アセンブリの各々は、両端部が前記タイヤの両側から突出するようにして前記間隙部に差し込まれる略長方形板状の敷板と、前記タイヤを挟んで互いに対向するように前記敷板の表面に溶接された１対の角柱状のスラスト阻止材と、前記敷板の長手方向両端部からそれぞれ立設して前記１対のスラスト阻止材の長手方向中央部にそれぞれ接合する１対の略Ｌ字形状の補強材と、前記炉体の外周面のうち前記敷板の４つの角部の近接位置にそれぞれ溶接された４個の敷板ストッパーと、前記４個の敷板ストッパーからそれぞれ立設して前記１対のスラスト阻止材の両端部における前記タイヤの対向面とは反対側の面にのみそれぞれ当接しうる４個の押え部材とからなることを特徴とするロータリーキルン用敷板アセンブリ。

【請求項2】

前記４個の敷板ストッパーの各々は、最も近接位置にある前記角部を構成する前記敷板の長手方向端面及び幅方向端面に対向するように平面視略Ｌ字型状を有していることを特徴とする、請求項１に記載のロータリーキルン用敷板アセンブリ。

【請求項3】

前記押え部材は、その当接側の先端部に当接用部材が取り付けられていることを特徴とする、請求項１又は２に記載のロータリーキルン用敷板アセンブリ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ロータリーキルン用敷板アセンブリに関するものである。

【背景技術】

【0002】

円筒状の炉体を横向きにして回転可能に支持した構造のロータリーキルンは、大量の粉粒状の被処理物を比較的低コストで熱処理できるので、非鉄金属産業、セメント産業、化学工業、廃棄物処理業などの様々な産業分野で広く利用されている。例えば、電炉ダスト、鉄鋼ダスト、亜鉛めっきスラッジ、キュポラダスト等の鉄系廃棄物から亜鉛に代表される低沸点の金属を回収するウェルツキルン法にロータリーキルンが用いられている。

【0003】

上記のウェルツキルン法は、ロータリーキルンに装入した亜鉛を含有する鉄系廃棄物を１０００～１５００℃程度の高温の還元雰囲気下において還元焙焼処理し、その際、該鉄系廃棄物に含まれる亜鉛酸化物から還元揮発により発生する亜鉛蒸気が再酸化することで微粉末状の酸化亜鉛を生成するものである。生成された微粉末状の酸化亜鉛は排ガスと共に該ロータリーキルンから排出されるので、粗酸化亜鉛ダストとして集塵機等において回収することができる。なお、回収した粗酸化亜鉛ダストは湿式精製工程においてハロゲン等の不純物が除去された後、乾燥加熱キルンにてカ焼されることで、亜鉛製錬の原料となる粗酸化亜鉛焼鉱を生成することができる。

【0004】

上記のウェルツキルン法で使用されるロータリーキルンのように、工業的規模で用いられる大型のロータリーキルンは、その円筒状の炉体（シェルとも称する）のサイズが一般的に外径数メートル程度、長さ数十メートル程度にまで及ぶため、該炉体の外周部には、その軸方向の少なくとも両端部にタイヤと称する円環体が同芯軸状に設けられており、各タイヤは２個の受けローラーによって回転可能に支持されている。

【0005】

上記炉体の外周部には、更にガースギアと称する円環状の歯車が同芯軸状に設けられており、このガースギアに噛合するモーター駆動のピニオンギアによって、操業時は０.１～２ｒｐｍ程度の回転速度で該炉体を回転させる。上記の炉体はその軸心が水平方向から僅かに傾けられているので、該炉体の一端部から炉内に装入された被処理物は、上記の炉体の回転に伴って撹拌されながら徐々に他端部に向かって移動し、その間に、該他端部に設けたバーナーの燃焼ガスによって熱処理が施される。

【0006】

ロータリーキルンの炉体内では、上記のように高温で被処理物の熱処理が行なわれるのでタイヤよりも炉体の温度が高くなり、これらタイヤと炉体とに熱膨張差が生じる。この熱膨張差による熱応力でロータリーキルンが破損しないように、ロータリーキルンはその炉体の外径がタイヤの内径よりも小さくなるように作製されており、これら炉体の外周面とタイヤの内周面との間隙部に、炉体の周方向に均等な間隔をあけて複数の略矩形板状の敷板（ライナー又は座金とも称する）が差し込まれている。

【0007】

例えば特許文献１には、ロータリーキルンの胴体の外周部と、該外周部に嵌挿されたタイヤの内周部との間隙部に、該胴体の全周に亘って略等間隔に複数のライナーを配置すると共に、該タイヤがロータリーキルンの軸方向に移動するのを防止するため、該ライナーの表面に金属製のスラスト阻止材が設けられている。更に、該スラスト阻止材がライナーから浮き上がったり傾いたりすることを防止するため、これらスラスト阻止材とライナーとを互いに抑え金物で接続する技術が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0008】

【特許文献1】実公昭４９－０２４５９３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

上記のロータリーキルンの炉体の外周面とタイヤの内周面との間隙部に設ける敷板は、炉体の外周面に溶接等により接合することがある。この場合、熱処理条件によっては炉体と敷板との温度差により熱応力が生じて敷板が変形することがあった。そこで、略矩形板状の敷板を炉体に接合させずに、該炉体の外周面のうち敷板の４つ角部のそれぞれ近接位置に、該炉体の外周面に沿った敷板の摺動領域を画定する敷板ストッパーを設ける技術が採用されている。これにより、炉体と敷板とに温度差が生じても、該敷板は該炉体の外周面上の限られた範囲内で摺動できるので、該敷板に熱応力がかかるのを防ぐことが可能になる。

【0010】

ところで、上記の敷板を備えたロータリーキルンにおいては、炉体とタイヤとの温度差により熱膨張差が生じたときにそれらに熱応力がかからないように、タイヤの内周面と、これに対向する敷板の表面との間には僅かな隙間が確保されている。このため、タイヤと炉体とは周方向に互いに僅かにずれながら回転することがある。また、前述したようにロータリーキルンの炉体はその軸心を水平方向から僅かに傾けた姿勢で回転可能に支持されているので、回転時にタイヤに対して炉体がその軸方向（スラスト方向とも称する）に少しずつ相対移動することがある。そこで上記の敷板の表面には、敷板の長手方向端部からタイヤがはみ出るのを防ぐため、例えば角柱状のスラスト阻止材が隅肉溶接により取り付けられている。

【0011】

前述したように、ロータリーキルンはその炉体とタイヤとが周方向に互いに僅かにずれながら回転するため、該炉体に対して該タイヤがスラスト方向に相対的に移動してその側面がスラスト阻止材に当接すると、これらタイヤの側面とこれに対向するスラスト阻止材の側面とが互いに摺接しながら回転することになる。その結果、これらの一方又は両方が著しく摩耗したり、スラスト阻止材が敷板から脱落したりする問題が生じることがあった。本発明はロータリーキルンが抱える上記問題に鑑みてなされたものであり、ロータリーキルンの炉体に対してタイヤがスラスト方向に相対的に移動してその側面がスラスト阻止材の側面に当接し、これらタイヤ及びスラスト阻止材が摺接しながら回転することで生じる上記の摩耗やスラスト阻止材の脱落の問題を抑えることが可能な敷板アセンブリ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】

【0012】

上記目的を達成するため、本発明に係るロータリーキルン用敷板アセンブリは、ロータリーキルンの炉体の外周面と、前記炉体の軸方向の少なくとも両端部に同芯軸状に設けられるタイヤの内周面との間隙部において、前記炉体の周方向に等間隔に設けられる複数の鉄製の敷板アセンブリであって、前記複数の敷板アセンブリの各々は、両端部が前記タイヤの両側から突出するようにして前記間隙部に差し込まれる略長方形板状の敷板と、前記タイヤを挟んで互いに対向するように前記敷板の表面に溶接された１対の角柱状のスラスト阻止材と、前記敷板の長手方向両端部からそれぞれ立設して前記１対のスラスト阻止材の長手方向中央部にそれぞれ接合する１対の略Ｌ字形状の補強材と、前記炉体の外周面のうち前記敷板の４つの角部の近接位置にそれぞれ溶接された４個の敷板ストッパーと、前記４個の敷板ストッパーからそれぞれ立設して前記１対のスラスト阻止材の両端部における前記タイヤの対向面とは反対側の面にのみそれぞれ当接しうる４個の押え部材とからなることを特徴とする。

【発明の効果】

【0013】

本発明によれば、ロータリーキルンの炉体に対してタイヤがスラスト方向に相対的に移動してその側面が敷板アセンブリのスラスト阻止材の側面に当接しても、これらタイヤとスラスト阻止材とが互いに摺接しながら回転するのを抑えることができるので、これらタイヤやスラスト阻止材が摩耗したりスラスト阻止材が脱落したりする問題を抑えることができる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】本発明の敷板アセンブリが好適に設けられるロータリーキルンの模式的な側面図である。

【図2】図１のロータリーキルンのII-II面断面図である。

【図3】図１のロータリーキルンのうちタイヤが設けられている部分の部分斜視図である。

【図4】図１に示すロータリーキルンの炉体の外周面とタイヤの内周面との間隙部に設けた本発明の実施形態の敷板アセンブリの部分斜視図である。

【図5】図４の敷板アセンブリの平面図である。

【図6】従来の敷板アセンブリの部分側面図である。

【図7】本発明の実施形態の敷板アセンブリの部分平面図及び部分側面図である。

【図8】本発明のロータリーキルン用敷板アセンブリの変形例である。

【図9】本発明の実施形態の敷板アセンブリが具備する押え部材の変形例である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

先ず、本発明の実施形態の敷板アセンブリが好適に設けられるロータリーキルンの一具体例について、亜鉛を含む融点１０００～１１００℃程度の鉄鋼ダストをウェルツキルン法により１日当たり１８０～２４０トン処理して粗酸化亜鉛を生成する場合を例に挙げて図１を参照しながら説明する。この図１に示すロータリーキルンは、内壁面が耐火レンガなどの耐火材で内張りされた円筒体を横向きにした構造の炉体１からなり、その外周部には２個のタイヤ２が軸方向に互いに離間して設けられている。これら２個のタイヤ２の各々は、２個の受けローラー３によって回転可能に支持されている。

【0016】

上記の２個のタイヤ２の各々の側面に対向する位置には、炉体１の中心軸Ｏに対して直交する方向に回転軸を有する切頭円錐形状のスラストローラー４が設けられており、これらスラストローラー４によって、炉体１の位置はその中心軸Ｏ方向の所定の範囲から外れないように制御されている。更に、上記の炉体１の外周部における上記２個のタイヤ２の間には、略円環状のガースギア５が炉体１に同芯軸状に設けられており、このガースギア５にモーター駆動のピニオンギア６が噛合している。

【0017】

上記の構成により、紙面左側の装入端側に設けられているロータリーキルンの装入口７からコークス等の還元剤と共に炉体１内に装入された原料の鉄鋼ダストは、ピニオンギア６によって回転するガースギア４と共に回転する炉体１の内側において撹拌されながら紙面右側の排出端側に向かって徐々に移動する。その際、炉体１の排出端側のバーナー８における燃料及び還元剤の燃焼によって生じる好ましくは１０００～１４００℃程度、より好ましくは１１００～１２００℃程度の高温の雰囲気により鉄鋼ダストは還元焙焼される。

【0018】

上記の鉄鋼ダストの還元焙焼の際に揮発により生ずる亜鉛蒸気は、気相中で酸素により酸化されて微粉末状の粗酸化亜鉛になる。この粗酸化亜鉛の微粉末は、排ガスと共に炉体１の装入端部からダクト９を介して排出され、図示しない電気集塵機等において粗酸化亜鉛ダストとして回収される。一方、上記の鉄鋼ダストの還元焙焼後にロータリーキルンの炉体１内に残留する残渣は、クリンカーとしてロータリーキルンの炉体１の排出端部から排出される。

【0019】

上記のように、ロータリーキルンの炉体１内では被処理物に対して１０００℃を超える高温で熱処理を行うので、これにより生ずる炉体１とタイヤ２との熱膨張差による破損を防ぐため、タイヤ２の内径が炉体１の外径よりも大きくなるように製作されており、これら炉体１とタイヤ２とを同芯軸状に維持するため、それらの間隙部に図２及び図３に示すように複数の鉄製の敷板アセンブリ１０が炉体１の周方向に等間隔に設けられている。なお、図２では１６個の敷板アセンブリ１０を周方向に等間隔に設けた例が示されているが、敷板アセンブリ１０の個数はこれに限定されるものではない。

【0020】

上記の複数の敷板アセンブリ１０の各々は、図４及び図５に示すように、タイヤ２の幅方向両側から突出するようにして上記間隙部に差し込まれる例えば長さ５５０～８５０ｍｍ、幅２００～３５０ｍｍ、厚み２５～４０ｍｍの略長方形板状の鉄製の敷板１１と、タイヤ２を挟んで互いに対向するように敷板１１の表面に溶接された例えば縦２５～４０ｍｍ、横２５～４０ｍｍの矩形の断面を有し、敷板１１の幅方向の長さの０.７～１.０倍程度の長さを有する互いに平行な１対の鉄製の四角柱状のスラスト防止材１２と、これら１対のスラスト阻止材１２が敷板１１から浮き上がったり脱落したりするのを防止すべく、敷板１１の表面の長手方向両端部からそれぞれ立設すると共に１対のスラスト阻止材１２の長手方向中央部にそれぞれ溶接された例えば高さ１００～１６０ｍｍ、長さ１２０～１８０ｍｍ、厚み２５～４０ｍｍの１対の略Ｌ字形状の鉄製の補強材１３と、炉体１の外周面に沿った敷板１１の摺動領域を画定すべく、炉体１の外周面のうち敷板１１を平面視したときの４つの角部のそれぞれ近接位置に溶接された平面視略Ｌ字形状の４個の鉄製の敷板ストッパー１４と、これら４個の敷板ストッパー１４のそれぞれの表面から立設すると共にそれぞれ最も近くに位置するスラスト阻止材１２の端部におけるタイヤ２の側面２ａとの対向面１２ａとは反対側の非対向面１２ｂにのみ当接する例えば縦長さ４０～６０ｍｍ、横長さ１５～２５ｍｍの矩形当接面を有し、部材全体の長さ７０～１１０ｍｍ、厚み１５～２５ｍｍの略Ｌ字状の鉄製の押え部材１５とから構成される。

【0021】

かかる構成により、炉体１のスラスト方向にタイヤ２が相対的に移動してその側面２ａがこれに対向するスラスト阻止材１２におけるタイヤ２との対向面１２ａに当接したとき、このスラスト阻止材１２にはこの対向面１２ａとは反対側の非対向面１２ｂに押え部材１５が当接しているので、タイヤ２がそれ以上スラスト方向に相対的に移動するのを阻止できる。これにより、タイヤ２と敷板１１とを一緒に回転させることができるので、ロータリーキルンの回転の際にタイヤ２とスラスト阻止材１２とが互いに摺動する頻度を大きく減らすことができる。その結果、これらタイヤ２やスラスト阻止材１２が摩耗したり、スラスト阻止材１２が敷板１１から脱落したりするのを抑えることができる。

【0022】

すなわち、従来のロータリーキルンの敷板アセンブリ１１０では、図６に示すようにタイヤ２がスラスト阻止材１１２と離間する位置Ａからスラスト方向に少しずつ移動し、スラスト阻止材１１２におけるタイヤ２の側面２ａとの対向面１１２ａに当接する位置Ｂに到達しても、スラスト阻止材１１２にはタイヤ２との対向面１１２ａとは反対側の非対向面１１２ｂに当接する押え部材がないので、タイヤ２はそのまま敷板１１１と共にスラスト方向に更に移動して敷板１１１の端面が敷板ストッパー１４に当接する位置Ｃに到達する。この間、タイヤ２はその側面２ａをスラスト阻止材１１２の対向面１１２ａに摺接させながら回転することになる。その結果、スラスト阻止材１１２と敷板１１１との溶接部のうちタイヤ２との対向面１１２ａ側が摩耗により減肉し、最終的に１点鎖線で示すようにスラスト阻止材１１２が敷板１１１から浮き上がったり脱落したりすることがあった。

【0023】

これに対して、本発明の実施形態の敷板アセンブリ１０は、図７（ａ）、（ｂ）に示すように、タイヤ２がスラスト阻止材１２と離間する位置Ａからスラスト方向に少しずつ移動してスラスト阻止材１２と当接する位置Ｂに到達したとき、前述したようにスラスト阻止材１２の非対向面１２ｂに当接する押え部材１５が設けられているので、タイヤ２がスラスト阻止材１２を押しても、この押す方向とは反対の方向に押え部材１５がスラスト阻止材１２を押し返すので、万一スラスト阻止材１２のタイヤ２側の溶接部が摩耗により減肉しても敷板１１から浮き上がるのを抑えることができる。

【0024】

また、押え部材１５の先端の当接面の面積は、前述した敷板ストッパー１４に当接する敷板１１の端面の当接面積よりも狭いので、スラスト阻止材１２におけるタイヤ２との非対向面１２ｂに対して、この押え部材１５をその先端の当接面で確りと当接させることができる。これにより、前述したように、ある程度タイヤ２と敷板１１とを一緒に回転させることができるので、従来の敷板アセンブリに比べてタイヤ２の側面２ａがスラスト阻止材１２におけるタイヤ２との対向面１２ａに摺接しながら回転する頻度を減らすことが可能になる。なお、タイヤ２の側面２ａがスラスト阻止材１２に当接し、ロータリーキルンが一方の軸方向の上限位置に達したときはロータリーキルンの炉体１の下側において炉体１の回転軸と直交するように設けられているスラストローラー５に接触するので、このスラストローラーを回転させることでタイヤ２のスラスト方向の力を緩和させることができる。

【0025】

以上、本発明の敷板アセンブリ１０の実施形態について説明したが、本発明の敷板アセンブリは上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の変更例や代替例などを含むことができる。例えば炉体１の外周面に沿って敷板が自在に摺動するのを規制する敷板ストッパーは、図５の略Ｌ字形状のものに限定されるものではなく、図８に示すように、炉体１の外周面のうち、敷板１１を平面視したときの４つの角部の各々における敷板１１の長手方向の端面及び幅方向の端面にそれぞれ対向する位置に、敷板１１の長手方向及び幅方向の移動をそれぞれ規制する第１敷板ストッパー２４ａ及び第２敷板ストッパー２４ｂを溶接してもよい。この場合は、第１敷板ストッパー２４ａの１個当たり１個の押し部材１５を設けることになる。

【0026】

なお、図５に示す略Ｌ字型形状の敷板ストッパー１４及び図８に示す第１敷板ストッパー２４ａのいずれにおいても、１個のストッパーに１個の押し部材１５を設けることで、スペースに限りがある敷板アセンブリの設置場所であるにもかかわらず、敷板アセンブリを構成する各部材の点検作業や保守作業等を行うための作業空間を確保しつつ、炉体１のスラスト方向におけるタイヤ２の移動を阻止できる強度を有する十分な厚みを有する押え部材１５を取り付けることができる。

【0027】

また、本発明の実施形態の敷板アセンブリ１０においては、図９に示すように、押え部材２５の先端部におけるスラスト阻止材１２との当接部分に例えば柱状又は略直方体形状の当接用部材２６を設けるのが好ましい。これにより、摺接により最も摩耗しやすいスラスト阻止材１２との当接部分に例えば高硬度の材質で形成した当接用部材２６を設けたり、押し部材２５に対して当接用部材２６を着脱可能にしたりすることで、敷板アセンブリの点検保守作業を簡素化することが可能になる。

【符号の説明】

【0028】

１ 炉体（シェル）
１ａ 耐火材
２ タイヤ
２ａ タイヤ側面
３ 受けローラー
４ スラストローラー
５ ガースギア
６ ピニオンギア
７ 装入口
８ バーナー
９ ダクト
Ｏ 中心軸
１０、１１０ 敷板アセンブリ
１１、１１１ 敷板
１２、１１２ スラスト阻止材
１２ａ、１１２ａ 対向面
１２ｂ、１１２ｂ 非対向面
１３ 補強材
１４、２４、１１４ 敷板ストッパー
２４ａ 第１敷板ストッパー
２４ｂ 第２敷板ストッパー
１５、２５ 押え部材
２６ 当接用部材

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】