CN115427323A - 防止矿物原料的附着和堵塞的方法 - Google Patents

防止矿物原料的附着和堵塞的方法 Download PDF

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Abstract

一种防止矿物原料的附着和堵塞的方法，其利用输送处理设备，对使矿物原料与符合下述基准的吸水性树脂接触过的原料混合物进行输送及处理，防止所述矿物原料在所述输送处理设备中的附着和堵塞，其中，所述基准为：在所述吸水性树脂中添加与所述吸水性树脂相同质量的水，将经过10分钟后的吸水样品在筛孔9.5mm、振动频率2800rpm的振动筛上进行1分钟的振动筛试验，利用下述式(1)求出所述振动筛上的吸水样品的残留率，所述残留率为50质量％以下。残留率(质量％)＝(所述振动筛试验后的所述振动筛上的吸水样品的质量)÷(所述振动筛试验前的所述振动筛上的吸水样品的质量)×100…(1)。

Description

防止矿物原料的附着和堵塞的方法
技术领域
本发明涉一种防止矿物原料的附着和堵塞的方法，尤其涉及一种防止湿润的矿物原料在输送处理设备中的附着和堵塞的方法。
背景技术
在通过散装货船将炼铁原料输送至炼铁厂时，由于积存于货仓地板上的水而使堆积物的下部的炼铁原料成为浆料状态。另外，在以露天堆放的状态将矿石原料、原料粉尘保管于原料场时，也存在由于雨水、用于防止粉尘的洒水等水而成为浆料状态的情况。
这种成为浆料状态的炼铁原料等矿物原料浆料为水分较多的泥状的流动物质，因此存在难以从货仓、原料场搬出这样的问题。
针对这样的问题，本发明人提出了一种输送方法，即：使高分子吸收剂与炼铁原料浆料接触，而制成将炼铁原料浆料固化而成的固化体，无需进行除水等工序而改善了操作性(参照专利文献1)。
另一方面，被搬入炼铁厂、火电厂等、被露天堆放于原料场的矿物原料进而转乘带式输送机从原料场被输送至使用矿物原料的设备。例如，在将煤供给至火电厂的锅炉中的情况下，通常煤通过转乘带式输送机后经过煤粉碎机和斗式输送机的一系列的管线而被输送至锅炉。
由于原料场和带式输送机设备在室外，因此被雨淋湿而使煤成为湿润的状态。即使未成为如上述那样的浆料状态，湿润状态的煤也存在容易附着于将煤供给至锅炉的配管(加煤管)、带式输送机、滑槽、料斗等输送处理设备的接触面，进而固结而致使配管等堵塞(闭塞)的情况。
在发生了这样的附着或堵塞(闭塞)的情况下，以往需要停止生产线的运转，将堵塞的煤取出、或拆开输送处理设备以消除附着或堵塞(闭塞)，从而导致煤的输送效率降低，进而也会发生火力发电厂的发电效率降低的事态。
针对这样的问题，本发明人提出了一种使吸水性树脂与对象矿物原料接触混合，通过矿物原料的表面的吸水来降低由水引起的流动性及附着性，从而改善输送性的输运方法(参照专利文献2)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2013-256710号公报
专利文献2：日本特开2018-58017号公报
发明内容
发明要解决的问题
然而，在所述专利文献2记载的输送方法中，根据所使用的吸水性树脂的种类，吸水性树脂即便包含少量的水也会成为块状，增加了附着于设备而堵塞(闭塞)的风险。另外，吸水性树脂由于成为块状，与矿物原料整体的反应变得不充分，有时无法获得充分的改性效果。
对此，本发明是为了解决以下课题而完成的，在对矿物原料进行输送或处理时，产生作为矿物原料及吸水性树脂的混合物的原料混合物向输送处理设备的附着、输送处理设备的堵塞(闭塞)。
即，本发明的目的在于提供一种有效且稳定地改善原料混合物的附着性及矿物原料的输送性以防止原料混合物向输送处理设备的附着和输送处理设备的堵塞(闭塞)的方法。
用于解决问题的方案
本发明基于以下发现：通过使用不易成为块状(吸水后的吸水性树脂彼此不易附着)的吸水性树脂，吸水性树脂附着于输送处理设备、或堵塞(闭塞)输送处理设备的风险降低，另外，吸水性树脂充分吸收矿物原料整体中的水分，可以获得充分的改性效果。
即，本发明提供以下的[1]～[4]。
[1]一种防止矿物原料的附着和堵塞的方法，其利用输送处理设备，对使矿物原料与符合下述基准的吸水性树脂接触过的原料混合物进行输送及处理，防止所述矿物原料在所述输送处理设备中的附着和堵塞，其中，所述基准为：在所述吸水性树脂中添加与所述吸水性树脂相同质量的水，将经过10分钟后的吸水样品在筛孔9.5mm、振动频率2800rpm的振动筛上进行1分钟的振动筛试验，利用下述式(1)求出所述振动筛上的吸水样品的残留率，所述残留率为50质量％以下。
残留率(质量％)＝(所述振动筛试验后的所述振动筛上的吸水样品的质量)÷(所述振动筛试验前的所述振动筛上的吸水样品的质量)×100…(1)
[2]根据上述[1]所述的防止矿物原料的附着和堵塞的方法，其中，所述输送处理设备为货舱、卸料机、堆垛机、原料场、取料机、配管、带式输送机、带式输送机转运部、输送链、滑槽、料斗、筒仓、配混槽、粉碎机、煤调湿设备和装煤车中的至少任一者。
[3]根据上述[1]或[2]所述的防止矿物原料的附着和堵塞的方法，其具有以下步骤：通过对利用所述输送处理设备输送前或输送途中的矿物原料散布所述吸水性树脂，从而得到所述原料混合物。
[4]根据上述[1]～[3]中任一项所述的防止矿物原料的附着和堵塞的方法，其具有以下步骤：通过将所述吸水性树脂添加至收纳有矿物原料的容器内并搅拌混合，从而得到所述原料混合物。
发明的效果
根据本发明，可有效且稳定地改善原料混合物的附着性及矿物原料的输送性，从而可防止原料混合物向输送处理设备的附着和输送处理设备的堵塞(闭塞)。
因此，本发明的方法可有助于矿物原料的有效的输送或处理。
具体实施方式
以下对本发明的防止矿物原料附着和堵塞的方法进行说明。
需要说明的是，本发明中的“附着防止”不仅包括完全不附着的情况，还包括即使一部分附着也能将附着充分抑制在不妨碍矿物原料的输送的程度的情况。
本发明的防止矿物原料的附着和堵塞的方法利用输送处理设备，对使矿物原料、尤其是湿润的矿物原料与满足规定的基准的吸水性树脂接触过的原料混合物进行输送及处理，防止所述矿物原料在所述输送处理设备中的附着和堵塞(闭塞)。
矿物原料通过与满足规定的基准的吸水性树脂接触，其表面被改性。由此，矿物原料相对于输送处理设备的接触面的附着性得到抑制，滑动性改善，从而可防止在输送处理设备中附着矿物原料或发生堵塞(闭塞)。
(矿物原料)
矿物原料的种类没有特别限定，例如可列举出：煤、铁矿石、粉尘、焦炭或石灰石等。它们可以是单独1种或是2种以上的混合物。
另外，矿物原料的形状、大小等没有特别限定，但由于本发明为防止堵塞(闭塞)的方法，因此适用于容易堵塞的形态的物质、例如1个颗粒的粒径为2mm以下的粒状、粉末状等的矿物原料。需要说明的是，此处矿物原料的粒径是使用日本工业标准(JapaneseIndustrial Standards，JIS)Z 8815筛选试验方法(干式筛法)而测定的粒径。
本发明中所谓的“湿润的矿物原料”是指不是浆料状态但包含水的矿物原料，是能够通过带式输送机以固体物的形式输送的物质。即，区别于难以通过带式输送机输送的、为水分较多的泥状或液态的流动物质的浆料。湿润状态的矿物原料中的含水率(含水量)根据该矿物原料的种类、性状不同而异，不能一概而论，例如，煤的情况，含水率为约1～30质量％时可以称为湿润状态，超过约30质量％时可以称为浆料状态。
对于矿物原料中的含水率，其来源没有特别限定，可以是源自原料本身，或者还可以是在输送、保管过程中所接触的雨水、用于防止粉尘的洒水等水。
(吸水性树脂)
吸水性树脂是JIS K7223(1996)和JIS K7224(1996)中所定义的、“高度吸收水而溶胀的树脂，且具有通过交联结构的亲水性物质与水接触而吸水，一旦吸水则即使施加压力也不易脱水的特征”的树脂。即，是吸水量大且保水性优异的树脂。
吸水性树脂的种类可以是合成树脂系和来源于天然产物的树脂系中的任一者，没有特别限定，例如可列举出：聚(甲基)丙烯酸、聚(甲基)丙烯酸盐、聚(甲基)丙烯酸酯、聚(甲基)丙烯酰胺、聚亚烷基亚胺、聚氧化烯、聚马来酸、及包含构成这些聚合物的单体中的任意者的共聚物等。需要说明的是，本发明中，“(甲基)丙烯酸”是指：丙烯酸或甲基丙烯酸。
作为构成聚(甲基)丙烯酸盐的单体，可列举出：(甲基)丙烯酸钠、(甲基)丙烯酸钾、(甲基)丙烯酸铵等。
作为构成聚(甲基)丙烯酸酯的单体，可列举出：(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸正丙酯、(甲基)丙烯酸正丁酯、(甲基)丙烯酸异丁酯、(甲基)丙烯酸羟基乙酯、(甲基)丙烯酸-2-乙基己酯等。
作为构成聚亚烷基亚胺的单体，可列举出：亚乙基亚胺、甲基亚乙基亚胺等。
作为构成聚氧化烯的单体，可列举出：环氧乙烷、环氧丙烷等。
作为构成前述共聚物的其它单体，可列举出：乙烯基磺酸、苯乙烯磺酸、N-乙基(甲基)丙烯酰胺、乙烯基吡啶等。
吸水性树脂可以单独使用1种，或者还可以组合使用2种以上。从获得容易性和高的吸水能力等的观点出发，可适宜地使用聚丙烯酸或聚丙烯酸钠，特别优选聚丙烯酸钠。
另外，吸水性树脂也可以与其他吸水剂组合使用。作为其他吸水剂，可列举出不易块状化的吸水剂，例如硅胶、沸石、活性炭等。进而，作为其他吸水剂的浓度，以即便组合使用其他吸水剂、吸水性树脂也满足后述的选择基准的方式选择。
吸水性树脂的性状从与矿物原料表面均匀地接触、以及操作容易性等的观点出发，优选为与矿物原料同等以下的粒径的粒状或粉末状。
与矿物原料接触的吸水性树脂的量根据矿物原料和吸水性树脂的种类、性状等进行适宜调整，但从使矿物原料的表面的含水量充分降低而不损害矿物原料的用途所期望的物性的观点、以及成本等的观点出发，例如煤的情况，相对于湿润的煤(含水率为1质量％～30质量％的煤)100质量份，优选为0.001～5质量份、更优选为0.005～1质量份、进一步优选为0.001～0.5质量份。
本发明中，按照以下的基准选择不易成为块状的吸水性树脂。关于所述基准，在所述吸水性树脂中添加与所述吸水性树脂相同质量的水，将经过10分钟后的吸水样品在筛孔9.5mm、振动频率2800rpm的振动筛上进行1分钟的振动筛试验，利用下述式(1)算出振动筛上的吸水样品的残留率(质量％)。然后，选择残留率为50质量％以下、优选为40质量％以下的吸水性树脂。
残留率(质量％)＝(振动筛试验后的振动筛上的吸水样品的质量)÷(振动筛试验前的振动筛上的吸水样品(所有吸水样品)的质量)×100…(1)
该残留率为50质量％以下的吸水性树脂的制造方法没有特别限制，例如可列举出反相悬浮聚合法、水溶液聚合法等。
反相悬浮聚合法是利用分散剂在有机溶剂(己烷、甲苯等)中悬浮包含丙烯酸、丙烯酸钠等单体的单体混合物以及包含聚合催化剂、交联剂等的水溶液，并使其恒温(例如，60℃～80℃)聚合的方法。聚合后，通过离心脱水等将有机溶剂去除，进而利用干燥机等将水分去除，则可以获得珍珠状的吸水性树脂。
另一方面，水溶液聚合法有绝热式聚合法以及带式聚合法，所述绝热式聚合法使用将水用作溶剂且包含丙烯酸、丙烯酸钠等单体、聚合催化剂、交联剂等的混合溶液，在反应容器中进行聚合；所述带式聚合法在连续运动的带式输送机上使所述混合溶液聚合。将通过水溶液聚合法获得的聚合物干燥，在去除了水分后进行粉碎(破碎)来调整粒度分布。
无论是反相悬浮聚合法及水溶液聚合法中的何种制造方法，为了使吸水性树脂在吸水后不易块状化，均优选进行表面交联。此处，例如“进行表面交联”是指“使吸水性树脂的表面附近的分子链交联，来提高表面层的交联密度”。经表面交联的吸水性树脂例如通过添加多元醇等交联剂等而得到。
(输送处理设备)
本发明中提及的所谓输送处理设备例如是指，自货舱经由原料场等矿物原料的保管场所，以规定的生产线将矿物原料送入使用矿物原料的设备的输送生产线内的设备，且表示货舱、卸料机、堆垛机、原料场、取料机、配管、带式输送机、带式输送机转运部、输送链、滑槽、料斗、筒仓、配混槽、粉碎机、煤调湿设备、装煤车等。需要说明的是，此处包括滑槽、料斗、筒仓等具有临时贮存的功能者。与利用船或卡车等的输送、或利用铲斗(bucket)的输送等相区别。
本发明在输送处理设备中尤其在容易发生由附着和堵塞(闭塞)导致的不良情况的部位、具体而言在配管、带式输送机、输送链、滑槽、料斗、筒仓等中也可以得到良好的防止附着和堵塞(闭塞)的效果。
矿物原料在这些输送处理设备中容易发生附着、堵塞(闭塞)，发生堵塞的情况下，如上所述，需要将生产线的运转停止后消除堵塞(闭塞)，费时费力。
相对于此，根据本发明，在输送处理设备的接触面，通过使矿物原料的润滑性提高、且变得不易附着，从而能够简便地防止在输送处理设备中的矿物原料的堵塞(闭塞)而不使生产线的运转停止，可有效且稳定地改善输送性。
(原料混合物)
原料混合物是使吸水性树脂与矿物原料接触而得到的、矿物原料和吸水性树脂的混合物。
通过使吸水性树脂与矿物原料接触，使矿物原料中的含水量的至少一部分被吸水性树脂吸收，从而矿物原料的表面的含水量减少，矿物原料对于输送处理设备的接触面的附着性得以抑制，润滑性提高。需要说明的是，只要对于输送处理设备的接触面的附着性得到抑制即可，无需使矿物原料中的含水量的总量被吸水性树脂吸收。
使吸水性树脂与矿物原料接触而得到原料混合物的方法没有特别限定，但优选使矿物原料与吸水性树脂均匀地混合而得到彼此接触的状态的原料混合物。
使吸水性树脂接触的位置没有特别限定，可以为利用带式输送机等输送处理设备输送矿物原料之前、输送过程中或输送后中的任意者。
例如，通过对利用带式输送机等输送处理设备输送前或输送过程中的矿物原料散布吸水性树脂，从而能够得到原料混合物。更优选为：从矿物原料的上方对通过带式输送机等输送处理设备所输送的矿物原料散布吸水性树脂。由此，在每次转乘带式输送机等输送处理设备时，可以得到将矿物原料和吸水性树脂混合且吸水性树脂均匀地附着于矿物原料的表面的、整体均匀的原料混合物。
另外，通过向收纳有矿物原料的规定的容器内添加吸水性树脂并进行搅拌混合，也能够得到前述原料混合物。
作为向矿物原料中添加吸水性树脂的方法，没有特别限制，例如可列举出散布、空气压送、螺旋加料器等。
另外，吸水性树脂与矿物原料的混合方法没有特别限制，可列举出：使用重型机械将煤与吸水性树脂混合的方法；利用带式输送机的转运部的冲击进行混合的方法；使用混合机等混合装置进行混合的方法等。
实施例
以下通过实施例对本发明进行具体说明，但本发明不限定于下述实施例。
(实施例1)
[块状化判定试验]
将作为吸水性树脂的“KURILINE(注册商标)S-250”(栗田工业株式会社制造；聚丙烯酸钠)5.0g以几乎均匀地遍及培养皿的方式加入培养皿中，并向培养皿中喷雾添加与吸水性树脂相同质量的纯水5.0g，使所述吸水性树脂吸水10分钟。将吸水后的吸水样品投入筛孔为9.5mm的电动筛(“ANF-30”，日陶科学株式会社制造)，测定振动筛试验前的振动筛上的吸水样品(所有吸水样品)的质量(A)，并于振动筛(筛孔9.5mm，振动频率2800rpm)上进行1分钟的振动筛试验，测定振动筛试验后的质量(振动筛试验后的振动筛上的吸水样品的质量(B))，根据下述式计算残留率(质量％)。残留率(质量％)成为选择吸水样品是否容易块状化的指标。残留率(质量％)越大，表示吸水样品越容易块状化，残留率(质量％)越小，表示吸水样品越不容易块状化，由吸水性树脂对矿石原料的改性效果越高。
残留率[质量％]＝B/A×100
[附着性评价试验(改性效果确认试验)]
对湿润的铁矿石(含水率调整为11质量％，粒径未调整)500g添加“KURILINE(注册商标)S-250”0.1质量％，并均匀地搅拌混合，从而制备原料混合物试样。
使用在电动筛的上部代替振动筛而安装有模拟料斗(投入口：140mm×180mm、排出口：30mm×60mm的倒四棱台状外形(长度：160mm，垂直距离：110mm，内表面积：65600mm2，角度：70°)，钢制)的振动试验装置，进行原料混合物试样的附着性评价试验。
附着性的评价是通过如下方式来进行：将所制备的原料混合物试样投入振动试验装置的模拟料斗中，并测定试验后模拟料斗内所附着的原料混合物试样(料斗内附着量(X))(g)。
需要说明的是，关于含水率，针对约7g的铁矿石而测定质量(C)，另外，测定利用105℃的干燥器将所述铁矿石干燥2小时后的质量(D)，将其减少量(C-D)视为含水量，并根据下述式(2)算出。
含水率[质量％]＝(C-D)/C×100…(2)
(实施例2及比较例1～比较例3)
实施例1中，作为吸水性树脂，代替“KURILINE(注册商标)S-250”(栗田工业株式会社制造；聚丙烯酸钠)而分别使用了“KURILINE(注册商标)S-260(栗田工业株式会社制造；聚丙烯酸钠)(实施例2)”、“三福莱斯(SANFRESH)(注册商标)OK-100(三洋化成工业株式会社制造；丙烯酸聚合体部分钠盐交联物)(比较例1)”、“CL-SA4(SNF株式会社；聚丙烯酸钠)(比较例2)”、“CL-SA5(SNF株式会社；聚丙烯酸钠)(比较例3)”，除此以外与实施例1同样地进行块状化判定试验及附着性评价试验(改性效果确认试验)。
(比较例4)
实施例1中未使用吸水性树脂，除此以外与实施例1同样地进行块状化判定试验及附着性评价试验(改性效果确认试验)。
将所述各实施例及各比较例的结果汇总示于表1。
[表1]
Figure BDA0003878242290000101
如根据表1所示的结果可知，在使用由振动筛试验求出的残留率为50质量％以下的吸水性树脂的实施例1及实施例2中，与使用由振动筛试验求出的残留率超过50质量％的吸水性树脂的比较例1～比较例3相比，确认到模拟料斗内所附着的原料混合物试样的质量(料斗内附着量)降低。
如此，可以说通过使用由振动筛试验求出的残留率为50质量％以下的吸水性树脂，原料混合物相对于输送处理设备的接触面的附着得到抑制，滑动性改善，能够防止附着和堵塞(闭塞)。
(比较例5)
实施例1中，作为吸水性树脂，代替“KURILINE(注册商标)S-250”(栗田工业株式会社制造；聚丙烯酸钠)而使用“KURILINE(注册商标)S-200(栗田工业株式会社制造；聚丙烯酸钠)”，除此以外与实施例1同样地进行块状化判定试验。其结果，残留率为91质量％。进而，“KURILINE(注册商标)S-200”是专利文献1的实施例1中所使用的吸水性树脂。如此，专利文献1的实施例1中记载的吸水性树脂不具备本发明的特征“残留率为50％以下”。

Claims (4)

1.一种防止矿物原料的附着和堵塞的方法，其利用输送处理设备，对使矿物原料与符合下述基准的吸水性树脂接触过的原料混合物进行输送及处理，防止所述矿物原料在所述输送处理设备中的附着和堵塞，其中，
所述基准为：在所述吸水性树脂中添加与所述吸水性树脂相同质量的水，将经过10分钟后的吸水样品在筛孔9.5mm、振动频率2800rpm的振动筛上进行1分钟的振动筛试验，利用下述式(1)求出所述振动筛上的吸水样品的残留率，所述残留率为50质量％以下，
残留率(质量％)＝(所述振动筛试验后的所述振动筛上的吸水样品的质量)÷(所述振动筛试验前的所述振动筛上的吸水样品的质量)×100…(1)。
2.根据权利要求1所述的防止矿物原料的附着和堵塞的方法，其中，所述输送处理设备为货舱、卸料机、堆垛机、原料场、取料机、配管、带式输送机、带式输送机转运部、输送链、滑槽、料斗、筒仓、配混槽、粉碎机、煤调湿设备和装煤车中的至少任一者。
3.根据权利要求1或2所述的防止矿物原料的附着和堵塞的方法，其具有以下步骤：通过对利用所述输送处理设备输送前或输送途中的矿物原料散布所述吸水性树脂，从而得到所述原料混合物。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的防止矿物原料的附着和堵塞的方法，其具有以下步骤：通过将所述吸水性树脂添加至收纳有矿物原料的容器内并搅拌混合，从而得到所述原料混合物。
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