JP2013256710A - 製鉄原料の搬送方法及び製鉄原料固化体の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】製鉄原料スラリーの取り扱いを改善する製鉄原料の搬送方法を提供する。
【解決手段】製鉄原料収容体において形成された、製鉄原料と水とを含む製鉄原料スラリーに対し、高分子吸水剤を接触させることで、前記製鉄原料スラリーを固化して製鉄原料固化体とする工程と、該製鉄原料固化体を、製鉄原料収容体外へ搬送する工程とを含む製鉄原料の搬送方法である。製鉄原料固化体の製造方法は、所定量の製鉄原料を含む製鉄原料スラリーを製鉄原料収容体の空間に形成する工程と、製鉄原料スラリーと高分子吸水剤とを混合して製鉄原料固化体を調製する工程とを含む。
【選択図】なし

Description

本発明は、スラリー化した製鉄原料の取り扱いを改善する製鉄原料の搬送方法及び製鉄原料固化体の製造方法に関する。

製鉄原料はバラ積み貨物船に集積され製鉄所に輸送されているが、その輸送中に製鉄原料の含有水がその船倉の床に溜まり、集積されている製鉄原料がスラリー化し、製鉄原料スラリーを形成する。また、ヤード内に野積みされた製鉄原料は雨や粉塵防止用の散水等でスラリー化し製鉄原料スラリーを形成する。その結果、船倉やヤードから、製鉄原料スラリーの搬出が困難となる場合がある。また、製鉄所の水処理ピット内に堆積したスラッジは鉄鉱石、石炭、コークス、鉄を主体としたものであるため製鉄原料として利用される場合があるが、このようなスラッジはスラリー化しており、ピットからの搬出が困難な場合がある。スラリー化した製鉄原料は、ベルトコンベア等を用いて搬出するのが困難なため、製鉄原料スラリー中の製鉄原料は水切りをしながらバケット等で搬出していた。

なお、この製鉄原料には、粒径約５ｍｍ未満の粉鉄鉱石や、粒径約５ｍｍ超の塊鉄鉱石等がある（特許文献１参照）。

特開２００９−２８０８４９号公報

しかしながら、バケット等で水切りをしながら搬出するのは手間及び時間がかかるという問題があった。また、天日乾燥では時間がかかるため、雨が降ると再度スラリー化する等の問題があった。

本発明は、以上の実情に鑑みてなされたものであり、製鉄原料スラリーの取り扱いを改善する製鉄原料の搬送方法を提供することを目的とする。

本発明者らは、製鉄原料スラリーと高分子吸水剤との混合物が固化することを見出し、本発明を完成するに至った。具体的には、本発明は以下の製鉄原料の搬送方法を提供する。

（１）製鉄原料収容体において形成された、製鉄原料と水とを含む製鉄原料スラリーに対し、高分子吸水剤を接触させることで、前記製鉄原料スラリーを固化して製鉄原料固化体とする工程と、該製鉄原料固化体を、製鉄原料収容体外へ搬送する工程とを含む、製鉄原料の搬送方法。

（２）少なくとも一部の工程を屋外暴露の状態で行う（１）記載の製鉄原料の搬送方法。

（３）前記搬送にベルトコンベアを用いる（１）又は（２）記載の製鉄原料の搬送方法。

（４）前記高分子吸水剤が前記製鉄原料スラリー１００質量部に対し、０．００１質量部以上２質量部以下で含まれる（１）〜（３）いずれか１つ記載の製鉄原料の搬送方法。

（５）前記高分子吸水剤がポリアクリル酸ナトリウム塩である（１）〜（４）いずれか１つ記載の製鉄原料の搬送方法。

（６）前記製鉄原料収容体が船倉に位置する（１）〜（５）いずれか1つ記載の製鉄原料の搬送方法。

（７）所定量の製鉄原料を含む製鉄原料スラリーを製鉄原料収容体の空間に形成する工程と、製鉄原料スラリーと高分子吸水剤とを混合して製鉄原料固化体を調製する工程とを含む製鉄原料固化体の製造方法。

本発明で提供される製鉄原料の搬送方法によれば、製鉄原料スラリーの取り扱いが改善される。

以下、本発明の製鉄原料の搬送方法について説明する。

本発明の製鉄原料の搬送方法は、製鉄原料収容体において形成された、製鉄原料と水とを含む製鉄原料スラリーに対し、高分子吸水剤を接触させることで、前記製鉄原料スラリーを固化して製鉄原料固化体とする工程と、該製鉄原料固化体を、製鉄原料収容体外へ搬送する工程とを含む。

（製鉄原料収容体）
製鉄原料収容体は、所定量の製鉄原料スラリーを収容可能な空間を有し、その底部に製鉄原料スラリーを備える。

製鉄原料収容体は、特に制限されないが、例えば、製鉄原料を野積みして保管するためのヤード、製鉄原料の輸送船の船倉、輸送車のコンテナや荷台、倉庫のような大量の製鉄原料を収容可能な空間を有するものであってもよく、少量の製鉄原料を収容する小型容器であってもよい。また、製鉄所の水処理設備の沈殿池や水槽であってもよい。好ましくは、大量の製鉄原料を収容する必要のあるヤード、輸送船の船倉、輸送車のコンテナ、倉庫等であり、特に好ましくは輸送船の船倉であるが、製鉄原料収容体の空間の大きさは、特に制限されない。

（製鉄原料固化体）
製鉄原料固化体は、製鉄原料及び高分子吸水剤を含み、製鉄原料は製鉄原料スラリーに由来するものを含み、ゲル状又は固体状であって、例えば、塊状、粒状、粉状に固化した形態を有する。なお、製鉄原料スラリーは製鉄原料及び高分子吸水剤以外の物質を含んでいてもよい。

製鉄原料固化体は、製鉄原料スラリーと高分子吸水剤とが固化したものであり、製鉄原料スラリーのような取り扱いの困難さはなく、製鉄原料を搬出する際、水切り等の手間が省ける。

製鉄原料固化体に含まれる製鉄原料は、全てが１の製鉄原料スラリーに含まれていたもの、２以上の製鉄原料スラリーに含まれていたものを混合したもの、一部の製鉄原料は製鉄原料スラリーに含まれ、他の部分は製鉄原料スラリーに含まれていなかったもの等が挙げられる。製鉄原料固化体の品質の点で取り扱いが容易であるため、製鉄原料固化体に含まれる製鉄原料の全てが、１の製鉄原料スラリーに含まれていたものであるのが好ましいが、他の製鉄原料であってもよい。

本発明の製鉄原料固化体は、製銑工程においてそのまま処理してもよいし、焼成・乾留してもよい。本発明により得られる製鉄原料固化体は、スラリー状の製鉄原料と比較して大気との接触面積が大きいため、水分の蒸発が速い。このため、後工程での省エネルギー効果が得られる。

（製鉄原料）
製鉄原料は、特に制限されず、鉄鉱石、石炭、ダスト、コークス又は石灰石等であり、また、製鉄原料の形状等は特に制限されない。製鉄原料固化体の保持や取扱いが容易となるため、鉄鉱石が好ましく、鉄鉱石は粉鉄鉱石が特に好ましいが塊鉄鉱石等であってもよいし、それらの混合物であってもよい。

製鉄原料固化体に含まれる製鉄原料の量は、製鉄原料や高分子吸水剤の種類等によって変更しうるため、特に制限されず、製鉄原料スラリーを高分子吸水剤で固化できる量であればよい。

（製鉄原料スラリー）
製鉄原料スラリーは、製鉄原料と水とを含み、製鉄原料は上述の通りであり、水は、特に制限されないが、製鉄原料由来の水であってもよく、雨若しくは粉塵防止用に散布した水であってもよい。

（高分子吸水剤）
高分子吸水剤は、吸水速度が早く、また吸水後に分子構造内に水分を捕獲し放水しない又は放水しにくい材料である。本発明において、高分子吸水剤は単独であってもよいが、シリカゲル、ゼオライト、活性炭等他の吸水材や他の物質を含んでいてもよい。

高分子吸水剤は、特に制限されないが、例えば、ポリアクリル酸（塩）、ポリアクリル酸エステル、ポリアクリルアミド、ポリメタクリル酸（塩）、ポリメタクリル酸エステル、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、これらの単量体同士又はこれらの単量体と他の単量体との共重合体等である。

ポリアクリル酸（塩）の単量体は、アクリル酸、アクリル酸ナトリウム、アクリル酸カリウム、アクリル酸アンモニウム等；ポリアクリル酸エステルの単量体としては、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸ｎ−プロピル、アクリル酸ｎ−ブチル、アクリル酸イソブチル、アクリル酸ヒドロキシエチル、アクリル酸−２−エチルヘキシル等；ポリメタクリル酸（塩）の単量体としては、メタクリル酸、メタクリル酸ナトリウム等；ポリメタクリル酸エステルの単量体としては、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸プロピル、メタクリル酸ｎ−ブチル、メタクリル酸イソブチル、メタクリル酸ヒドロキシエチル、メタクリル酸−２−エチルヘキシル等；ポリアルキレンイミンの単量体としては、エチレンイミン、メチルエチレンイミン等；ポリオキシアルキレンの単量体としては、エチレンオキシド等；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、アクリルアミド、メタアクリルアミド、Ｎ−エチル（メタ）アクリルアミド、ビニルピリジン等である。

高分子吸水剤は、入手しやすさ、吸水能力の高さからポリアクリル酸又はポリアクリル酸ナトリウム塩が好ましく、ポリアクリル酸ナトリウム塩が特に好ましい。

製鉄原料固化体に含まれる高分子吸水剤の量は、製鉄原料や高分子吸水剤の種類等によって変更しうるため、特に制限されないが、例えば、製鉄原料スラリー１００質量部に対して、約０．００１質量部以上約２質量部以下で含まれるのが好ましく、約０．０１質量部以上約１質量部以下で含まれるのが特に好ましい。高分子吸水剤の量が、製鉄原料スラリー１００質量部に対し約０．００１質量部以下の場合は製鉄原料に起因する水分を吸水しきれず、製鉄原料のスラリー化を抑制できない場合があり、製鉄原料スラリー１００質量部に対し約２質量部以上の場合は、過剰に高分子吸水剤が存在することとなり、後の製銑工程（焼結、コークス、高炉）における熱効率の低下及び環境の面から好ましくない。なお、高分子吸水剤の使用量は、製鉄原料の一部を試料として用い、製鉄原料全体の含水量を推測し、その推測値に基づき、決定してもよい。

＜製鉄原料固化体の製造方法＞
製鉄原料固化体の製造方法は、所定量の製鉄原料を含む製鉄原料スラリーを製鉄原料収容体の空間に形成する工程と、製鉄原料スラリーと高分子吸水剤とを混合する工程とを含む。

通常、高分子吸水剤は、吸水後に紫外線に暴露されることで、その分子構造内に捕獲した水分を放水する。しかし、本発明の製鉄原料固化体は、吸水後に紫外線に暴露されても分子構造内に捕獲した水分を放水しにくい。よって、本発明によれば、製鉄原料の搬送の際に紫外線に暴露されても、捕獲している水分が放水され製鉄原料が泥状又はスラリーになることなく製鉄原料固化体として製鉄原料を取扱うことが可能となり、製鉄原料の取り扱いが容易になる。

（製鉄原料スラリーの形成態様）
製鉄原料スラリーが製鉄原料収容体において形成される態様は特に制限されないが、例えば、製鉄原料収容体に配置された製鉄原料から該製鉄原料の含有水が滲出し、製鉄原料収容体に自然に滞留することによりスラリーが形成される態様、製鉄原料収容体に製鉄原料が配置された状態で降雨があり、この雨水により製鉄原料がスラリー化する態様、製鉄原料収容体に製鉄原料を配置し、粉塵防止のために水分を添加した結果、スラリー化する態様、製鉄所の水処理設備（製鉄原料収容体）の上澄みを除いた結果、製鉄原料を含む沈殿物がスラリー化する態様等が挙げられる。

（製鉄原料固化体の調製方法）
製鉄原料スラリーと高分子吸水剤とを含む製鉄原料固化体を調製する方法は、特に制限されないが、例えば、製鉄原料スラリーが形成された後に空間の上部から高分子吸水剤を散布する方法や、下部に散布する方法が挙げられる。混合する方法は、特に制限されないが、例えば、撹拌機等を用いて機械的に混合する方法や、ショベル等を用いて人為的に混合する方法が挙げられる。

製鉄原料固化体は、製鉄原料スラリーと高分子吸水剤とが接触していれば形成され、接触する状態は特に制限されない。そのため、製鉄原料固化体を形成する方法は、特に制限されないが、例えば、製鉄原料スラリーと高分子吸水剤とが接触した状態で静置しておいてもよく、撹拌して混合をしてもよい。また、混合物を撹拌及び静置を交互に行ってもよい。迅速に製鉄原料スラリーを固化するため、混合物を撹拌するのが好ましいが、特に制限されない。

なお、本発明において「固化」は、スラリー状から、ベルトコンベアやトラック等で搬送可能な程度まで塊状、粒状、粉状に固化した状態であり、この状態であれば水を含んでいても構わない。

（製鉄原料の搬送方法）
製鉄原料の搬送方法は、機械的であっても、人力で行ってもよい。ここで機械的に搬送する方法は、例えば、ベルトコンベアやトラック等を用いて行う方法が挙げられる。一度に大量に長距離搬送できるため、機械的に搬送するのが好ましく、ベルトコンベアを用いて搬送するのが特に好ましい。

従来、高分子吸水剤が屋外で用いられた時、高分子吸水剤が紫外線の影響を受けやすく、数分から数時間で吸収した水分を分離してしまう問題があったが、製鉄原料固化体は屋外で紫外線に暴露していても、捕獲した水分を放水することなく安定に取り扱うことができる。
これは、酸化鉄が紫外線を遮蔽又は散乱することで、高分子吸水剤への紫外線の影響が軽減されているものと考えられる。

以下、実施例を用いて本発明を説明するが、本発明は実施例に制限されるものではない。

（固化効果の確認）
［実施例１〜３、比較例１〜４］
含水率７質量％の鉄鉱石１１４０ｇが入っているステンレス製のパレットに、水１２０ｇを加え、含水率１６％の鉄鉱石スラリー１２６０ｇを作製した。
該鉄鉱石スラリーをモルタルミキサー（容量３L）に投入し、所定量の各種薬剤と鉄鉱石スラリーとを３秒間撹拌して混合した。
撹拌混合後、ステンレス製のパレットに鉄鉱石スラリーと高分子吸水剤との混合物を移し、１５分経過後、更に１０秒間固化したスラリーを撹拌した。
パレットから固化体を取り出し、ＪＩＳ Ｒ−５２０１に準拠して、テーブルフロー値（落下衝撃回数：０回）を計測した。具体的には、フローテーブル上の中央に正しく置いたフローコーンにサンプルを詰め、その後直ちにフローコーンを正しく上方に取り去り、フロー値を計測した。
ハンドルを回しテーブルを所定回数落下させた後のフロー値を計測した。
ＪＩＳ Ｒ ５２０１によるセメントの物理性状試験を参考に、鉄鉱石固化体の流動性を評価した。

鉄鉱石に含まれる水分量を以下の方法により決定した。
まず、約２０ｇの鉄鉱石の乾燥前の質量を測定し、該鉄鉱石を、１０５℃の乾燥器で２時間乾燥した。２時間後、該鉄鉱石の質量を測定し、「含水率＝（乾燥前の質量−乾燥後の質量）÷乾燥前の質量×１００」の計算方法にて含水率を算出した。
高分子吸水剤としてはポリアクリル酸重合体であるクリラインＳ−２００（栗田工業製）を用いた。他の薬剤としてはシリカゲル（株式会社東海化学工業所製）、グアーガム（平均分子量 約３０万）、カルボキシルメチルセルロース（平均分子量 約３万）を用いた。結果を表１に添付する。

クリラインＳ−２００は、今回のように薬剤とスラリーの混合時間が短くても、水と接していれば吸水効果を発揮し、固化する。結果として、落下衝撃回数０回のフロー値が小さく、スラリーの流動性が低下しており、固化効果が認められた。比較例においては、固化効果は、薬剤添加無し（ブランク）と同様の結果であった。
更に落下衝撃回数１５回、５０回実施した際に、フロー値が１１０ｍｍ以下となったものは、特に鉄鉱石の固化が十分に行われており、団粒状の形態となり安定している状態であった。

（紫外線の影響の確認）
鉄鉱石スラリーの固化効果を確認した実施例２に係る固化体と、純水を吸水させた高分子吸水剤とをパレット上に置き、屋外で紫外線に曝露し外観の変化を観察し、評価した。比較例２の純水を吸水させた高分子吸水剤は、鉄鉱石スラリーの固化効果の確認に用いた水・クリラインＳ−２００と同量の水及びクリラインＳ−２００を用いて作製した。
鉄鉱石スラリーの固化体及び純水を吸水させた高分子吸水剤をパレット上に塊となるように手で整え紫外線に曝露した。暴露開始後３０分後、１時間後、１日後の外観の評価結果を表２に示す。

実施例の鉄鉱石固化体は、紫外線に暴露開始時と同様の形状を維持していた。単に水を吸水させた高分子吸水剤は、30分後には水を放出しており、1時間後には水と同様の外観となっていた。鉄鉱石の紫外線遮蔽効果又は紫外線散乱効果が発揮されたものと考えられる。

Claims (7)

1. 製鉄原料収容体において形成された、製鉄原料と水とを含む製鉄原料スラリーに対し、高分子吸水剤を接触させることで、前記製鉄原料スラリーを固化して製鉄原料固化体とする工程と、
   該製鉄原料固化体を、製鉄原料収容体外へ搬送する工程とを含む、製鉄原料の搬送方法。
2. 少なくとも一部の工程を屋外暴露の状態で行う請求項１記載の製鉄原料の搬送方法。
3. 前記搬送にベルトコンベアを用いる請求項１又は２記載の製鉄原料の搬送方法。
4. 前記高分子吸水剤が前記製鉄原料スラリー１００質量部に対し、０．００１質量部以上２質量部以下で含まれる請求項１〜３いずれか１項記載の製鉄原料の搬送方法。
5. 前記高分子吸水剤がポリアクリル酸ナトリウム塩である請求項１〜４いずれか１項記載の製鉄原料の搬送方法。
6. 前記製鉄原料収容体が船倉に位置する請求項１〜５いずれか1項記載の製鉄原料の搬送方法。
7. 所定量の製鉄原料を含む製鉄原料スラリーを製鉄原料収容体の空間に形成する工程と、製鉄原料スラリーと高分子吸水剤とを混合して製鉄原料固化体を調製する工程とを含む製鉄原料固化体の製造方法。