JP5929515B2 - 塊鉱石付着粉の除去方法および除去装置 - Google Patents

Description

本発明は、高炉原料として使用される塊状の鉄鉱石（塊鉱石）の表面に付着する微粒鉄鉱石（付着粉）を除去するための、塊鉱石付着粉の除去方法に関し、塊鉱石の高炉装入前処理に適用される。

高炉原料である塊鉱石は、通常、原料ヤードに山積みの状態で貯留されている。そのため、降雨時には、塊鉱石が濡れて、例えば５〜５０ｍｍの粒径である塊鉱石の表面に５ｍｍ以下の粒径の微粒鉄鉱石が付着する。塊鉱石がこのままの状態で高炉へ装入されると、塊鉱石の平均粒径が小さくなり、炉内の通気性抵抗が増すので生産性が低下する。

そこで、塊鉱石を高炉へ装入する前に、塊鉱石の表面に付着した５ｍｍ以下の微粒鉄鉱石（付着粉）を除去する高炉装入前処理が行われている。

従来、塊鉱石付着粉を除去する方法としては、以下のような方法が開示されている。

例えば、特許文献１には、塊鉱石を水洗して付着粉を除去する方法が提案されている。

また、振動篩を用いて付着粉を除去する方法が提案されている。振動篩は、片振幅数ｍｍ、振動数数百Ｈｚ以上で篩網を振動させて、篩網上で塊鉱石を移動させながら、付着粉を篩網下へ除去するものである。

なお、後述する［発明を実施するための形態］において、下記の特許文献２を引用するので、ここに併せて記載しておく。

特開平０７−１１３１２７公報 特許第３２６４２００号公報

しかし、特許文献１に記載の塊鉱石を水洗して付着粉を除去する方法は、大量の水を使用し、かつ、付着粉除去後の水処理のため、シックナーやフィルタープレスなどの設備が必要となる上に、水洗して濡れた塊鉱石を直接高炉へ送ることができないので、濡れた塊鉱石を乾燥するための熱源設備が必要となる。

また、振動篩を用いて付着粉を除去する方法は、次のような問題がある。すなわち、前述したように、塊鉱石は原料ヤードに山積み状態で貯留しているため、降雨時に塊鉱石表面が濡れて付着粉が粘着性を持つ。この状態では、振動篩を使用した場合、付着粉が篩目に詰まりやすくなり、付着粉の除去効率が低下する。

本発明は、上記のような事情に鑑みてなされたものであり、高炉原料として使用される塊鉱石の表面に付着した付着粉を効率良く除去することができる塊鉱石付着粉の除去方法を提供することを目的とするものである。

塊鉱石表面の付着粉は、一定の水分を含むと粘着性を持ち、この状態で篩による分級操作をしても、付着粉は塊鉱石から剥離し難いので、塊鉱石表面に付着粉が残留したままとなる。

そこで、本発明者らは、鋭意検討の結果、塊鉱石に少量の水分を添加することで、付着粉が粘着性を持つ水分領域を回避する方法を想到した。すなわち、粘着性を持つ水分領域を超える含水率になれば、付着粉が流動性を持つので剥離し易くなり、篩による分級操作で付着粉を効率よく除去することができる。

本発明は、上記の考え方に基づいており、以下の特徴を有する。

［１］塊鉱石表面に付着した付着粉を篩を用いて除去する方法であって、
予め、塊鉱石の銘柄ごとに、含水率と篩での付着粉の除去率との関係を測定する除去率測定工程と、該除去率測定工程で得られた前記含水率と除去率との関係に基づいて、塊鉱石に水分を添加して塊鉱石の含水率を調整する含水率調整工程と、該含水率調整工程で含水率を調整した塊鉱石の表面に付着した付着粉を篩を用いて除去する篩工程を有することを特徴とする塊鉱石付着粉の除去方法。

［２］前記篩工程では、振動篩を用いて付着粉を除去することを特徴とする前記［１］に記載の塊鉱石付着粉の除去方法。

［３］前記篩工程では、傾斜スクリーンと、該傾斜スクリーンを傾斜角度を保持したまま傾斜逆方向の円運動をするような偏心駆動機構とを備えた揺動篩を用いて付着粉を除去することを特徴とする前記［１］に記載の塊鉱石付着粉の除去方法。

［４］前記含水率調整工程では、前記含水率と除去率との関係に基づいて、乾燥状態と同等の付着粉残留割合となる含水率に塊鉱石の含水率を調整することを特徴とする前記［１］〜［３］のいずれかに記載の塊鉱石付着粉の除去方法。

本発明においては、塊鉱石の銘柄ごとに適量の水を添加することによって、塊鉱石付着物の粘着性が緩和するので、塊鉱石付着粉を効率良く除去することができる。

すなわち、特許文献１のような大量の水を使用することが無いので、塊鉱石を乾燥させる必要がなく、付着粉を除去後の塊鉱石を直接高炉に送ることができる。

本発明の一実施形態における処理フロー図である。 本発明の一実施形態において用いる揺動篩の斜視図である。 本発明の一実施形態において用いる揺動篩の正面図である。 本発明の一実施形態における塊鉱石の動きを示す側面図である。 本発明の実施例１における付着粉除去効果を示す図である。 本発明の実施例２における付着粉除去効果を示す図である。

本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。

図１は、本発明の一実施形態における処理フロー図である。

この実施形態においては、塊鉱石１０（１０Ａ）の表面に付着した付着粉１１を篩１を用いて除去して、付着物１１の付着がほとんど無い塊鉱石１０（１０Ｃ）を得るようにしており、予め、塊鉱石１０の銘柄ごとに、塊鉱石１０（付着粉１１）の含水率と篩１での付着粉１１の除去率との関係を測定する除去率測定工程と、原料ヤードに貯留された塊鉱石１０Ａを所定量切り出して、ベルトコンベア２０に載せる切り出し工程と、ベルトコンベア２０の上方に設けられた含水率測定装置（水分計）２１によって塊鉱石１０Ａの含水率を測定し、前記除去率測定工程で得られた前記含水率と除去率との関係に基づいて、塊鉱石１０Ａの含水率が付着粉１１の粘着性により所定の除去率を得られない領域（粘着領域）である場合には、ベルトコンベア２０の上方に設けられたノズル２２によって塊鉱石１０Ａに水分を添加して、塊鉱石１０Ａの含水率が付着粉１１の流動性により所定の除去率を得られる領域（流動領域）となるように塊鉱石１０Ａの含水率を調整する含水率調整工程と、該含水率調整工程で含水率を調整した後の塊鉱石１０Ｂの表面に付着した付着物１１を篩１を用いて除去する篩工程を有している。

そして、篩工程において付着物１１を除去した塊鉱石１０Ｃは高炉に送られて高炉原料となり、除去された付着物１１は焼結機に送られる。

なお、含水率調整工程において、塊鉱石１０Ａの含水率が付着粉１１の乾燥により所定の除去率を得られる領域（乾燥領域）である場合には、塊鉱石１０Ａへの水分の添加は行わない。

また、含水率調整工程において、塊鉱石１０Ａの含水率の測定は、ベルトコンベア２０上から塊鉱石１０Ａをサンプリングして、水分計で測定してもよい。

そして、篩工程において用いる篩１として、振動篩などの分級装置を用いればよいが、この実施形態では、篩工程において用いる篩１として、図２に斜視図、図３に正面図を示す揺動反発式選別機（揺動篩）１を用いている。

ここで、揺動反発式選別機（揺動篩）１は、前記特許文献２に記載されているように、チャンバー（図示せず）内で一定角度傾斜させたスクリーン（傾斜スクリーン２、スクリーン架台３）を偏心駆動機構（軸受４を介して一定量Ａだけ偏心したクランク軸５）により傾斜逆方向に回転させて（図２中に矢印で示す）、傾斜方向に往復しながら上下方向に振動する動作（揺動運動）を行わせることで、投入物の形状および硬度の差によって傾斜スクリーン２上で反発する弾道が異なることを利用して選別する形態選別装置である。

すなわち、傾斜スクリーン２上で反発の強い重量物は傾斜スクリーン２の傾斜下方向に回収され、反発の弱い軽量物は傾斜スクリーン２の傾斜上方に回収され、傾斜スクリーン２の篩目より小さい小径物は傾斜スクリーン２の直下に回収される。

なお、傾斜スクリーン２は、打ち抜き板、櫛歯のいずれも使用可能で形状を問わず選択することができる。その材質は、鋼板製、樹脂製、ゴム製のいずれも使用可能であるが、硬質ゴム、軟質ゴムを樹脂布で強化したラバースクリーンが、耐摩耗性、耐衝撃性、粉の剥離性に優れるのでより好ましい。

また、傾斜スクリーン２は、塊鉱石に付着した５ｍｍ以下の付着粉を効率的に除去できるように、５〜１５ｍｍの篩目を有するのが好ましい。塊鉱石に付着する粉のほとんどは５ｍｍ以下と細かいので、篩目は５ｍｍ以上であればよく、篩目は大きい方が目詰まり防止、処理能力の点で好ましいが、篩目が大きすぎると比較的小さい塊鉱石まで篩目を通ってしまうので、５〜１５ｍｍとするのが好ましく、５〜１０ｍｍがより好ましい。

なお、クランク軸５は、図１、図２では片側２基であるが、片側１基で駆動させても、また３基以上を、駆動軸同士をチェーンで連結させてもよい。

そして、揺動篩１においては、図４に示すように、揺動運動する傾斜スクリーン２上に塊鉱石１０を投入すると、クランク軸５の１回転の内、図４（ａ）に示すように、上半分の回転では、傾斜スクリーン２の動きによって塊鉱石１０が持ち上げられ、上方に跳ね上がる。このとき、塊鉱石１０同士の攪拌・衝突が生じ、塊鉱石１０表面に付着した微粉（付着粉）１１が剥ぎ取られる。更に、クランク軸５の１回転の内、図４（ｂ）に示すように、下半分の回転では、跳ね上げられた塊鉱石１０が傾斜スクリーン２上に落下し、塊鉱石１０と傾斜スクリーン２との衝突により、さらに付着粉１１が払い落とされる。そして、付着粉１１が除去された塊鉱石１０が傾斜スクリーン２の傾斜に沿って傾斜下方向に搬送されて行き、傾斜下方向端で回収される。一方、除去された付着粉１１は傾斜スクリーン２の直下に回収される。

このようにして、この実施形態においては、高炉原料として使用される塊鉱石１０の表面に付着した付着粉１１を効率良く除去することができる。

本発明の実施例１を示す。

この実施例１では、５ｍｍ以下の微粒を１０質量％程度含む銘柄の塊鉱石１０Ａについて、篩１に投入する直前の塊鉱石（除去処理直前の塊鉱石）１０Ｂの含水率を変化させて、篩１での付着粉１１の除去率との関係を測定した。

その際、塊鉱石１０Ｂの含水率（質量％）の測定は、ベルトコンベア２０で搬送される塊鉱石１０Ｂをサンプリングし、水分計により測定した。また、篩１としては、振動篩を使用した。

そして、篩１での付着粉１１の除去率として、振動篩１に投入する直前の塊鉱石（除去処理直前の塊鉱石）１０Ｂと、振動篩１で回収した塊鉱石（除去処理後の塊鉱石）１０Ｃのそれぞれについて、乾燥後、篩目５ｍｍの篩を通過した篩下粉量を測定することで、除去処理後の塊鉱石１０Ｃの付着粉残留割合を算出した。

ここで、付着粉残留割合は、除去処理直前の塊鉱石１０Ｂを乾燥して測定した篩下粉量（当初付着粉量）に対する、除去処理後の塊鉱石１０Ｃを乾燥して測定した篩下粉量（残留付着粉量）の質量比率（％）である。すなわち、付着粉残留割合＝塊鉱石１０Ｃの篩下粉量／塊鉱石１０Ｂの篩下粉量×１００である。

図５に、この実施例１における塊鉱石１０Ｂの含水率と付着粉残留割合の関係を示す。

図５より、除去処理直前の塊鉱石１０Ｂの含水率が１％超え４％未満（特に、含水率が２％〜３％）の範囲は、付着粉１１が粘着性を持つ領域（粘着領域）であり、振動篩１による除去が困難であることがわかる。これを、乾燥領域（含水率が１％以下）と同等の付着粉残留割合にするには、除去処理直前の塊鉱石１０Ｂの含水率が４％〜５％（流動領域）となるように水分を添加すればよいことが分かる。

本発明の実施例２を示す。

この実施例２では、５ｍｍ以下の微粒を１５質量％程度含む銘柄の塊鉱石１０Ａについて、篩１に投入する直前の塊鉱石（除去処理直前の塊鉱石）１０Ｂの含水率を変化させて、篩１での付着粉１１の除去率との関係を測定した。

なお、塊鉱石１０Ｂの含水率の測定や、篩１での付着粉１１の除去率の測定については、上記の実施例１と同様である。

図６に、この実施例２における塊鉱石１０Ｂの含水率と付着粉残留割合の関係を示す。

図６より、除去処理直前の塊鉱石１０Ｂの含水率が２％超え６％未満（特に、含水率が３％〜４％）の範囲は、付着粉１１が粘着性を持つ領域（粘着領域）であり、振動篩１による除去が困難であることがわかる。これを、乾燥領域（含水率が２％以下）と同等の付着粉残留割合にするには、除去処理直前の塊鉱石１０Ｂの含水率が６％〜７％（流動領域）となるように水分を添加すればよいことが分かる。

１ 篩（振動篩、揺動篩）
２ 傾斜スクリーン
３ スクリーン架台
４ 軸受
５ クランク軸
１０ 塊鉱石
１０Ａ 原料ヤードから切り出された塊鉱石
１０Ｂ 除去処理直前の塊鉱石
１０Ｃ 除去処理後の塊鉱石
１１ 付着粉
２０ ベルトコンベア
２１ 含水率測定装置（水分計）
２２ ノズル

Claims (8)

1. 塊鉱石表面に付着した付着粉を篩を用いて除去する方法であって、
   予め、塊鉱石の銘柄ごとに、含水率と篩での付着粉の除去率との関係を測定する除去率測定工程と、該除去率測定工程で得られた前記含水率と除去率との関係に基づいて、含水率測定装置によって測定された塊鉱石の含水率が付着粉の粘着性により所定の除去率を得られない領域である場合には、塊鉱石に水分を添加して塊鉱石の含水率を調整する含水率調整工程と、該含水率調整工程で含水率を調整した塊鉱石の表面に付着した付着粉を篩を用いて除去する篩工程を有し、
   前記篩工程では、傾斜スクリーンと、該傾斜スクリーンを傾斜角度を保持したまま傾斜逆方向の円運動をするような偏心駆動機構とを備えた揺動篩を用いて付着粉を除去することを特徴とする塊鉱石付着粉の除去方法。
2. 塊鉱石表面に付着した付着粉を篩を用いて除去する方法であって、
   予め、塊鉱石の銘柄ごとに、含水率と篩での付着粉の除去率との関係を測定する除去率測定工程と、該除去率測定工程で得られた前記含水率と除去率との関係に基づいて、含水率測定装置によって測定された塊鉱石の含水率が付着粉の粘着性により所定の除去率を得られない領域である場合には、塊鉱石に水分を添加して塊鉱石の含水率を調整する含水率調整工程と、該含水率調整工程で含水率を調整した塊鉱石の表面に付着した付着粉を篩を用いて除去する篩工程を有し、
   前記含水率調整工程では、前記含水率と除去率との関係に基づいて、乾燥状態と同等の付着粉残留割合となる含水率に塊鉱石の含水率を調整することを特徴とする塊鉱石付着粉の除去方法。
3. 前記篩工程では、振動篩を用いて付着粉を除去することを特徴とする請求項２に記載の塊鉱石付着粉の除去方法。
4. 前記篩工程では、傾斜スクリーンと、該傾斜スクリーンを傾斜角度を保持したまま傾斜逆方向の円運動をするような偏心駆動機構とを備えた揺動篩を用いて付着粉を除去することを特徴とする請求項２に記載の塊鉱石付着粉の除去方法。
5. 塊鉱石の含水率を測定する含水率測定装置と、
   前記含水率測定装置によって測定された塊鉱石の含水率が付着粉の粘着性により所定の除去率を得られない領域である場合には、塊鉱石に水分を添加して、塊鉱石の含水率が付着粉の流動性により所定の除去率を得られる領域となるように塊鉱石の含水率を調整する含水率調整装置と、
   該含水率調整装置で含水率を調整した塊鉱石の表面に付着した付着粉を篩を用いて除去する篩装置を有し、
   前記篩装置では、傾斜スクリーンと、該傾斜スクリーンを傾斜角度を保持したまま傾斜逆方向の円運動をする偏心駆動機構とを備えた振動篩を用いて付着粉を除去することを特徴とする塊鉱石付着粉の除去装置。
6. 塊鉱石の含水率を測定する含水率測定装置と、
   前記含水率測定装置によって測定された塊鉱石の含水率が付着粉の粘着性により所定の除去率を得られない領域である場合には、塊鉱石に水分を添加して、塊鉱石の含水率と付着粉の除去率との関係に基づいて、乾燥状態と同等の除去率を得られる領域となるように塊鉱石の含水率を調整する含水率調整装置と、
   該含水率調整装置で含水率を調整した塊鉱石の表面に付着した付着粉を篩を用いて除去する篩装置を有することを特徴とする塊鉱石付着粉の除去装置。
7. 前記篩装置では、振動篩を用いて付着粉を除去することを特徴とする請求項６に記載の塊鉱石付着粉の除去装置。
8. 前記篩装置では、傾斜スクリーンと、該傾斜スクリーンを傾斜角度を保持したまま傾斜逆方向の円運動をする偏心駆動機構とを備えた振動篩を用いて付着粉を除去することを特徴とする請求項６に記載の塊鉱石付着粉の除去装置。

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