JP2018058017A - 鉱物原料の付着及び詰まり防止方法 - Google Patents

Abstract

【課題】配管等の移送設備において、湿潤な、石炭、鉄鉱石、ダスト、コークス又は石灰石等の鉱物原料の付着及び詰まりを簡便に防止する方法を提供する。
【解決手段】高吸水性樹脂を、ベルトコンベヤで移送する前又は移送途中の湿潤な鉱物原料に対して散布することにより、湿潤な鉱物原料に高吸水性樹脂を接触させた原料混合物を得る工程を有し、前記原料混合物を移送設備にて移送し、前記鉱物原料の前記移送設備内での付着及び詰まりを防止する、鉱物原料の付着及び詰まり防止方法。
【選択図】なし

Description

本発明は、湿潤な鉱物原料の移送設備における付着及び詰まりを防止する方法に関する。

製鉄原料は、バラ積み貨物船で製鉄所に輸送される際、船倉の床に溜まった水により、集積物の下部の製鉄原料がスラリー状態となる。また、原料ヤードに野積みされた状態で保管される際も、雨や粉塵防止のための散水等の水により、スラリー状態となる場合がある。
このようなスラリー状態となった製鉄原料等の鉱物原料スラリーは、水分が多い泥状の流動物であるため、船倉や原料ヤードからの搬出が困難であるという問題があった。

このような問題に対して、本発明者は、製鉄原料スラリーに高分子吸収剤を接触させて、製鉄原料スラリーを固化した固化体として、水切り等の手間を要さず、取り扱いを改善した搬送方法を提案している（特許文献１参照）。

一方、製鉄所や火力発電所等に搬入され、原料ヤードに野積みされている鉱物原料は、さらに、原料ヤードから鉱物原料を使用する設備まで、ベルトコンベヤを乗り継いで移送される。例えば、石炭を火力発電所のボイラーに供給する場合、一般に、石炭は、ベルトコンベヤを乗り継いだ後、石炭粉砕機及びバケット式コンベヤを経る、一連のラインで、ボイラーまで移送される。
原料ヤード及びベルトコンベヤ設備は屋外にあるため、雨に曝されて、石炭は濡れた状態となる。上記のようなスラリー状態とならないまでも、湿潤な状態の石炭は、ボイラーに石炭を供給する配管（給炭管)やベルトコンベヤ、シュート、ホッパー等の移送設備の接触面に付着しやすく、さらに固着し、配管等が詰まる場合がある。

このような付着や詰まりが生じた場合、従来は、ラインの運転を停止して、詰まった石炭を取り出したり、移送設備を分解したりして、付着や詰まりを解消する必要があり、石炭の移送効率が低下することとなり、さらには、火力発電所における発電効率が低下するという事態も生じていた。

特開２０１３−２５６７１０号公報

上記特許文献１に記載の搬送方法は、製鉄原料スラリーの流動性を低下させて、固化体のベルトコンベヤやトラックによる搬送を容易とすることを目的とするものであり、湿潤な状態の鉱物原料が、配管等の移送設備に付着したり、固着して詰まったりすることにより、鉱物原料の移送が停滞するといった課題は想定されていない。

これに対して、本発明は、雨水等で濡れて、湿潤な状態となった鉱物原料が、目的の設備まで移送される際、配管等の移送設備の接触面に付着して固着したり、配管等での詰まりが生じたりするという課題を解決するためになされたものである。
すなわち、本発明は、配管等の移送設備において、湿潤な鉱物原料の付着及び詰まりを簡便に防止する方法を提供することを目的とする。

本発明は、高吸水性樹脂を用いることにより、配管等の接触面に対して、湿潤な鉱物原料の滑り性が向上し、付着しにくくなることを見出したことに基づくものである。

すなわち、本発明は、次の［１］〜［４］を提供するものである。
［１］湿潤な鉱物原料に高吸水性樹脂を接触させた原料混合物を移送設備にて移送し、前記鉱物原料の前記移送設備での付着及び詰まりを防止する、鉱物原料の付着及び詰まり防止方法。
［２］前記移送設備が、配管、ベルトコンベヤ、コンベヤチェーン、シュート、ホッパー又はサイロである、上記［１］に記載の鉱物原料の付着及び詰まり防止方法。
［３］前記高吸水性樹脂を、ベルトコンベヤで移送する前又は移送途中の湿潤な鉱物原料に対して散布することにより、前記原料混合物を得る工程を有する、上記［１］又は［２］に記載の鉱物原料の付着及び詰まり防止方法。
［４］前記高吸水性樹脂を、湿潤な鉱物原料を収容した容器内に添加して撹拌混合することにより、前記原料混合物を得る工程を有する、上記［１］〜［３］のいずれか１項に記載の鉱物原料の付着及び詰まり防止方法。

本発明によれば、鉱物原料の配管等の移送設備において、湿潤な鉱物原料が移送設備の接触面に付着することが抑制され、該移送設備での付着及び詰まりを簡便に防止することができる。
したがって、本発明の方法は、鉱物原料の効率的な移送に寄与し得るものである。

以下、本発明の鉱物原料の付着及び詰まり防止方法について説明する。
なお、本発明における「付着防止」とは、まったく付着しない場合のみならず、一部付着する場合であっても、鉱物原料の移送が妨げられない程度に付着が十分に抑制される場合も含む意味で用いるものとする。

本発明の鉱物原料の詰まり防止方法は、湿潤な鉱物原料に高吸水性樹脂を接触させた原料混合物を移送設備にて移送し、前記鉱物原料の前記移送設備での付着及び詰まりを防止するものである。
湿潤な鉱物原料は、高吸水性樹脂と接触することによって、その表面が改質される。これにより、鉱物原料の配管等の移送設備の接触面に対する付着性が抑制され、滑り性が向上し、移送設備で鉱物原料が付着したり、詰まったりすることを防止することができる。

（鉱物原料）
鉱物原料の種類は、特に限定されるものではなく、例えば、石炭、鉄鉱石、ダスト、コークス又は石灰石等が挙げられる。これらは、１種単独であっても、２種以上の混合物であってもよい。
また、鉱物原料の形状、大きさ等は、特に限定されるものではないが、本発明は、詰まりを防止する方法であることから、詰まりやすい形態のもの、例えば、粒子１個の粒子径が２ｍｍ以下の粒状、粉末状等のものに好適に適用される。

本発明で言う「湿潤な鉱物原料」とは、スラリー状態ではないが、水を含んだ鉱物原料であり、ベルトコンベヤで固形物として搬送可能なものを指す。すなわち、ベルトコンベヤでは搬送困難な、水分が多い泥状又は液状の流動物であるスラリーとは区別される。湿潤状態の鉱物原料中の含水分は、該鉱物原料の種類や性状によって異なり、一概には定めることはできないが、例えば、石炭の場合には、含水率が約１〜３０質量％のとき湿潤状態であると言え、約３０質量％を超えるときスラリー状態と言える。
鉱物原料中の含水分は、その由来は特に限定されるものではなく、原料自体に由来するものでもよく、あるいはまた、搬送や保管中に接触した雨や粉塵防止のための散水等の水でもよい。

（高吸水性樹脂）
高吸水性樹脂は、ＪＩＳ Ｋ７２２３（１９９６）及びＪＩＳ Ｋ７２２４（１９９６）で定義される、「水を高度に吸収して、膨潤する樹脂で、架橋構造の親水性物質で水と接触することにより吸水し、一度吸水すると圧力をかけても離水しにくい特徴を持っている」ものである。すなわち、吸水量が多く、保水性に優れた樹脂である。
高吸水性樹脂の種類は、合成樹脂系及び天然物由来系のいずれでもよく、特に限定されるものではないが、例えば、ポリ（メタ）アクリル酸、ポリ（メタ）アクリル酸塩、ポリ（メタ）アクリル酸エステル、ポリ(メタ)アクリルアミド、ポリアルキレンイミン、ポリオキシアルキレン、ポリマレイン酸、及びこれらを構成する単量体のいずれかを含む共重合体等が挙げられる。なお、本発明において、「（メタ）アクリル」とは、アクリル又はメタクリルを意味する。

ポリ（メタ）アクリル酸塩を構成する単量体としては、（メタ）アクリル酸ナトリウム、（メタ）アクリル酸カリウム、（メタ）アクリル酸アンモニウム等が挙げられる。
ポリ（メタ）アクリル酸エステルを構成する単量体としては、（メタ）アクリル酸メチル、（メタ）アクリル酸エチル、（メタ）アクリル酸ｎ−プロピル、（メタ）アクリル酸ｎ−ブチル、（メタ）アクリル酸イソブチル、（メタ）アクリル酸ヒドロキシエチル、（メタ）アクリル酸−２−エチルヘキシル等が挙げられる。
ポリアルキレンイミンを構成する単量体としては、エチレンイミン、メチルエチレンイミン等が挙げられる。
ポリオキシアルキレンを構成する単量体としては、エチレンオキシド、プロピレンオキシド等が挙げられる。
前記共重合体を構成する他の単量体としては、ビニルスルホン酸、スチレンスルホン酸、Ｎ−エチル（メタ）アクリルアミド、ビニルピリジン等が挙げられる。

高吸水性樹脂は、１種単独で用いてもよく、あるいはまた、２種以上を併用してもよい。入手容易性及び高い吸水能等の観点から、ポリアクリル酸又はポリアクリル酸ナトリウムが好適に用いられ、ポリアクリル酸ナトリウムが特に好ましい。
また、高吸水性樹脂は、他の吸水剤と併用してもよい。他の吸水剤としては、シリカゲル、ゼオライト、活性炭等が挙げられる。
高吸水性樹脂の性状は、鉱物原料表面に均一に接触させること、また、取り扱い容易性等の観点から、鉱物原料と同等以下の粒径の粒状又は粉末状であることが好ましい。

鉱物原料に接触させる高吸水性樹脂の量は、鉱物原料及び高吸水性樹脂の種類、性状等に応じて適宜調整されるが、鉱物原料の用途における所望の物性を損なうことなく、鉱物原料の表面の含水分を十分に低下させる観点、また、コスト等の観点から、例えば、石炭の場合、湿潤な石炭１００質量部に対して、０．００１〜５質量部であることが好ましく、より好ましくは０．０１〜２質量部、さらに好ましくは０．０５〜１質量部である。

（移送設備）
本発明で言う移送設備とは、例えば、原料ヤード等の鉱物原料の保管場所から、鉱物原料を使用する設備まで、所定のラインで鉱物原料を送り込む移送ライン内の設備を指し、シュート、ホッパー、サイロ等の一時的に貯蔵する機能を有するものも含む。船やトラック等による輸送や、バケツによる搬送等とは区別されるものである。
本発明は、移送設備の中でも、付着及び詰まりによる不都合が生じやすい箇所、具体的には、配管、ベルトコンベヤ、コンベヤチェーン、シュート、ホッパー、サイロ等において、良好な付着及び詰まり防止効果が得られる。
湿潤な鉱物原料は、これらの移送設備において付着や詰まりが生じやすく、詰まった場合は、上述したように、ラインの運転を停止した上で詰まりを解消する必要があり、手間を要していた。
これに対して、本発明によれば、移送設備の接触面において、湿潤な鉱物原料の滑り性が向上し、付着しにくくなることにより、ラインの運転を停止させることなく、移送設備での鉱物原料の詰まりを簡便に防止することができる。

（原料混合物）
原料混合物は、湿潤な鉱物原料に高吸水性樹脂を接触させて得られる、湿潤な鉱物原料及び高吸水性樹脂の混合物である。
高吸水性樹脂が湿潤な鉱物原料に接触することにより、鉱物原料中の含水分の少なくとも一部が高吸水性樹脂に吸収され、鉱物原料の表面の含水分が低減して、鉱物原料の移送設備の接触面に対する付着性が抑制され、滑り性が向上する。なお、移送設備の接触面に対する付着性が抑制されればよく、鉱物原料中の含水分の全量が、高吸水性樹脂に吸収される必要はない。

湿潤な鉱物原料に高吸水性樹脂を接触させて、原料混合物を得る方法は、特に限定されるものではないが、湿潤な鉱物原料と高吸水性樹脂とが均一に混合されて、相互に接している状態の原料混合物が得られることが好ましい。
高吸水性樹脂を接触させる位置は、特に限定されるものではなく、鉱物原料をベルトコンベヤで移送する前、移送途中、又は移送後のいずれでもよい。
例えば、高吸水性樹脂を、ベルトコンベヤで移送する前又は移送途中の湿潤な鉱物原料に対して散布することにより、原料混合物を得ることができる。より好ましくは、ベルトコンベヤで移送されている湿潤な鉱物原料に対して、高吸水性樹脂を鉱物原料の上方から散布する。これにより、ベルトコンベヤの乗り継ぎの度に、鉱物原料と高吸水性樹脂とが混合され、鉱物原料の表面に高吸水性樹脂が均一に付着した、全体的に均一な原料混合物が得られる。
また、高吸水性樹脂を、湿潤な鉱物原料を収容した所定の容器内に添加して撹拌混合することにより、前記原料混合物を得ることもできる。

以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明は下記実施例により限定されるものではない。

［付着性評価試験］
（実施例１）
湿潤な石炭（含水率１５．５質量％、粒径２ｍｍ以下）１０００ｇに対して、高吸水性樹脂として「クリラインＳ−２００」（栗田工業株式会社製；ポリアクリル酸ナトリウム）０．１質量％を添加して、均一に撹拌混合し、原料混合物試料を調製した。
電動フルイ（「ＡＮＦ−３０」、日陶科学株式会社製）の上部に、フルイに代えて、模擬ホッパー（投入口：２００ｍｍ×２００ｍｍ、排出口：３０ｍｍ×５０ｍｍの逆四角錘台状外形；鋼製）を取り付けた振動試験装置を用いて、原料混合物試料の付着性評価試験を行った。
付着性の評価は、振動試験装置の模擬ホッパーに、調製した原料混合物試料を投入し、投入開始から、振動試験装置下部の受け皿に落下し終わるまでの排出時間を測定することにより行った。
なお、石炭の含水率は、約２０ｇの石炭について、質量（Ａ）を測定し、また、これを１０５℃の乾燥器で２時間乾燥した後の質量（Ｂ）を測定し、その減量（Ａ−Ｂ）を含水量とみなして、下記式から算出した。
含水率［％］＝（Ａ−Ｂ）／Ａ×１００

（実施例２〜４）
石炭の含水率及び高吸水性樹脂の添加量を下記表１に示すように変更し、それ以外は実施例１と同様にして、原料混合物試料の排出時間を測定した。

（比較例１及び２）
実施例１及び３において、高吸水性樹脂を添加せずに、それ以外は実施例１と同様にして、原料混合物試料の排出時間を測定した。

上記各実施例及び各比較例の付着性評価試験の結果を表１にまとめて示す。

表１に示した結果から分かるように、湿潤な石炭にクリラインＳ−２００を添加することにより、模擬ホッパーからの原料混合物試料の排出時間が短くなり、付着が抑制されることが確認された。
また、試験後の模擬ホッパー上部の目視観察から、原料混合物試料の付着量が少なくなることが確認された。
このように、湿潤な石炭にクリラインＳ−２００を添加することにより、石炭の移送設備の接触面に対する付着が抑制され、滑り性が向上し、付着及び詰まりを防止することが可能となると言える。

Claims (4)

1. 湿潤な鉱物原料に高吸水性樹脂を接触させた原料混合物を移送設備にて移送し、前記鉱物原料の前記移送設備での付着及び詰まりを防止する、鉱物原料の付着及び詰まり防止方法。
2. 前記移送設備が、配管、ベルトコンベヤ、コンベヤチェーン、シュート、ホッパー又はサイロである、請求項１に記載の鉱物原料の付着及び詰まり防止方法。
3. 前記高吸水性樹脂を、ベルトコンベヤで移送する前又は移送途中の湿潤な鉱物原料に対して散布することにより、前記原料混合物を得る工程を有する、請求項１又は２に記載の鉱物原料の付着及び詰まり防止方法。
4. 前記高吸水性樹脂を、湿潤な鉱物原料を収容した容器内に添加して撹拌混合することにより、前記原料混合物を得る工程を有する、請求項１〜３のいずれか１項に記載の鉱物原料の付着及び詰まり防止方法。