JP2017056458A - 粉粒体の連続式乾式密度分離装置、粉粒体の連続式乾式密度分離方法、およびリサイクル耐火物の製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
(1)連続式乾式密度分離において、流動槽に流動化空気を供給するための空気室を複数に分割し、各空気室へ供給する流動化空気の流量を調節することによって分離中の各段階における分離条件を制御できる。
(2)上記のように制御を行うことによって、粉粒体を3種以上に分離するような場合であっても、1回の分離処理で効率的に分離を行うことができる。
(3)さらに、上記の方法によれば、密度差の小さい粉粒体であっても高い精度で分離できる。
1.粉粒体の連続式乾式密度分離装置であって、
分散板を介して連通した流動槽と空気室とを備え、前記空気室が仕切板によって複数に分割されている装置本体と、
前記流動槽に粉粒体を投入するための粉粒体投入口と、
前記粉粒体を流動させるための流動化空気を、前記分割された空気室のそれぞれを経由して、前記分散板から前記流動槽内へ供給するための流動化空気供給手段と、
前記分割された空気室のそれぞれに供給される流動化空気の流量を個別に制御する流量制御手段と、
前記流動化空気を流動槽から排気するための流動化空気排気口と、
前記流動槽内で密度分離された粉粒体を分離された状態で排出するための、前記流動槽の壁面に並んで設けられた複数の排出口とを有する、粉粒体の連続式乾式密度分離装置。
前記屑より分離された耐火物を原料の少なくとも一部として用いてリサイクル耐火物を製造する、リサイクル耐火物の製造方法。
なお、以下の説明においては、特に断らない限り、上、下、水平、垂直など用語を、本発明の粉粒体の乾式密度分離装置を稼働時の状態に設置したときにおける位置関係を表すものとして使用する。
本発明の連続式乾式密度分離装置および連続式乾式密度分離方法は粉粒体を処理対象とするものである。前記粉粒体としては、特に限定されることなく、密度の異なる材料からなる複数の粉粒体の混合物であれば、任意のものを用いることができる。使用済み耐火物のようにサイズの大きなものを分離する場合には、密度分離に適した粒径に粉砕してから分離を行うことが好ましい。粉粒体の粒径は特に限定されないが、流動化に必要な風速は粒径の2乗に比例して増大するため、過度に粒径が大きくなると粉粒体の流動化が困難となる。また、そのような粗大粒子を流動化するために風速を上げると、流動層内の気流によって粒子同士が激しく衝突し、粒子の破壊や摩耗が著しくなる。そのため、粉粒体の粒径は3mm以下とすることが好ましい。一方、粒径が過度に小さくなると粒子同士が付着、凝集し、やはり流動化が困難となる。そのため、粉粒体の粒径は0.02mm以上とすることが好ましい。
本発明の乾式密度分離装置は、分散板を介して連通した流動槽と空気室とを備える装置本体を有している。前記流動槽は、その内部に粉粒体を収容し、空気によって流動層を形成するための部分である。そして、前記空気室は、粉粒体を流動させるための流動化空気を前記流動槽へ供給する前に一時的に収容する部分である。前記流動槽と空気室との間は分散板で仕切られている。前記分散板としては、空気を通すが粉粒体は通さない大きさの穴を有する多孔質材料からなる板状の部材を用いることができる。前記流動槽は、地面と平行となるように設置することが好ましい。なお、ここで流動槽が地面と平行であるとは、流動槽の底面が地面で水平であることを意味する。また、前記空気室を前記流動槽の下方(地面側)に設け、前記分散板が地面と水平となるように装置本体を設置することが好ましい。
本発明の連続式乾式密度分離装置においては、前記空気室が仕切板によって複数に分割されており、分割された空気室のそれぞれに流動化空気が供給される。前記仕切板による空気室の分割は任意の態様で行うことができる。ただし、流動化空気は、空気室を経由して流動槽へ供給されるため、前記仕切板は、流動化空気が空気室を通過して流動槽へ入ることを妨げないように設けられる。流動化空気の流れを妨げないという観点からは、仕切板を分散板に垂直に設けることが好ましい。
粉粒体を流動化するための空気は、流動化空気供給手段から、分割された空気室のそれぞれを経由して、分散板の穴を通って流動槽へ供給される。このように、空気室と分散板を通って空気を供給するため、流動槽へ直接空気を送る場合に比べて均一に空気を供給することができる。前記流動化空気供給手段としては、流動化に必要な量の空気を供給できるものであれば任意の装置、例えば、ブロアー等を用いることができる。
本発明の連続式乾式密度分離装置は、分割された空気室のそれぞれに供給される流動化空気の流量を個別に制御する流量制御手段を有している。このように流量制御手段を設けることにより、分割された空気室のそれぞれから流動槽へ供給される流動化空気の量を個別に制御することができる。そしてその結果、分割された空気室のそれぞれに隣接する流動槽の各領域における流動化条件を独立して調整することが可能となり、分離精度をさらに向上させることができる。
前記流動槽には、流動化空気供給装置から流動槽内へ供給された空気を排出するための流動化空気排気口が設けられている。前記流動化空気排気口は、自然排気を行うための開口や排気管であればよく、ブロアー等で強制的に排気を行う必要はない。また、処理対象である粉粒体に、粒径が小さいもの等、気流に乗って排出されてしまう可能性のあるものが含まれる場合には、流動化空気排気口の先にサイクロン式集塵装置やフィルター等のトラップを接続してもよい。
本発明においては、流動槽全体を振動させるための加振手段を設け、分離処理中に流動槽全体を振動させることが好ましい。加振を行うことにより流動槽内における粉粒体の密度偏析を促進することができるが、特許文献4に記載されている装置のように流動層内に加振手段(振動機)を設置した場合、該加振手段の近傍の粉粒体は密度偏析が促進されるものの、振動が伝播しない部分では加振の効果を得ることができない。そこで本発明において加振手段を設ける場合は、流動槽全体を振動させることにより、流動槽内に存在する粉粒体全体に対し、加振による密度偏析の促進効果を与えることが好ましい。なお、ここで流動槽全体を振動させるとは、少なくとも流動槽全体を振動させることを意味する。例えば、流動槽と空気室とが一体に構成されている場合には、両者がともに振動してよい。また、流動槽と結合している他の部材が流動槽とともに振動してもよい。
さらに、本発明の乾式密度分離装置は、流動槽内で密度分離された粉粒体を分離された状態で排出するための、前記流動槽の壁面に並んで設けられた複数の排出口を有している。複数の排出口を並べて設けることにより、密度偏析現象によって分離された粉粒体を、前記排出口のそれぞれから、混ざり合うことなく取り出すことができる。なお、以降の説明において、それぞれの排出口から排出される粉粒体を画分と呼ぶ。
さらに、上記複数の排出口のうち少なくとも一つの排出口に、粉粒体の排出量を制御する排出量制御手段を設けることが好ましい。前記排出量制御手段を用いて排出される粉粒体の量を制御することによって、粉粒体が流動槽内に滞在する時間、すなわち分離処理時間を調整することができる。前記排出量制御手段としては、排出口に取り付けられた排出量制御弁を用いることができる。前記排出量制御弁は、電子制御されたものであってもよいが、手動のものであってもよい。また、前記排出量制御弁は、複数の排出口の少なくとも一つに設けられるが、すべての排出口に設けることもできる。
さらに、本発明の一実施形態においては、上記粉粒体の連続式乾式密度分離装置を用いて分離された耐火物を用いて(再利用して)、リサイクル耐火物を製造することができる。具体的には、上記粉粒体の連続式乾式密度分離装置を用いて、複数種類の耐火物が混合した屑より再利用可能な耐火物を分離し、前記屑より分離された耐火物を原料の少なくとも一部として用いてリサイクル耐火物を製造することができる。
上記実施形態において説明した装置(図2)を利用して、耐火物の分離を行った。前記耐火物としては、タンディッシュ用の耐火物として使用されるAl2O3リッチなワーク材とSiO2リッチなパーマ材とを、重量比1:1で混合したものを用いた。ワーク材およびパーマ材の成分組成と密度は表1に示すとおりである。
比較のため、すべての空気室13a〜13jへの送風速度を1.05cm/sとしたこと以外は実施例1と同様の条件で粉粒体の分離を実施した。その後、得られた画分a〜eのそれぞれについて、実施例1と同様にかさ密度を測定した。
実施例1で用いたものと同様の装置(図2)を利用して、耐火物の分離を行った。前記耐火物としては、高炉主樋用の耐火物として使用されるAl2O3リッチなメタルライン材とSiCリッチなスラグライン材との混合物を用いた。
次いで、上記実施例2において画分eとして得られた分離産物を用い、以下に述べる方法でリサイクル耐火物(メタルライン材向け)を製造し、その性能評価を実施した。
原料に水を混練した後のタップフロー値が150〜170となるように水の添加量を調整した。その際の水の添加量を混水量とした。なお、前記タップフロー値は、次の手順で測定した。まず、上下に振動するテーブルの上にカップを置き、その中に混練された材料を詰める。その後、前記カップを真上に抜き、残った材料がテーブル上で広がっていくのが止まるまで待つ。なお、この時のテーブル上に広がった材料の「最大直径」と、「前記最大直径と垂直方向における直径」との平均をとったものがフリーフロー値である。次いで、1秒に1回のスピードで15回振動を与えた後、広がった材料の「最大直径」と、「前記最大直径と垂直方向における直径」との平均をとったものタップフロー値とした。
上記リサイクル耐火物より寸法40×40×160mmのサンプルを切り出し、水を用いたアルキメデス法を用いて見かけ気孔率を測定した。
耐食性の指標として、上記リサイクル耐火物の溶損指数を測定した。まず、リサイクル耐火物から寸法(上底:53/下底:78)×35×160mmのサンプルを切り出し、コークスブリーズ中にて1400℃×3時間の還元焼成を行った後、8組1本にして高周波誘導炉内に設置した。その中に銑鉄6.8kgを融解して1600℃×3時間保持した。1600℃に到達したら高炉スラグを200g投入し、1時間ごとにスラグを入れ替えた。そして、試験前後におけるサンプルの寸法変化が最も大きかった部位における寸法変化を測定した。バージン材を用いた参考例の試験前後の寸法変化を100として、発明例における寸法変化を規格化した値を溶損指数とした。
2 ノズル
3 鉄皮
4 ライニング
5 ワーク材
6 パーマ材
10 連続式乾式密度分離装置
11 装置本体
12 分散板
13 空気室
13a〜13j 空気室
14 流動槽
15 仕切板
16 配管
17 流量制御弁(流量制御手段)
18 粉粒体投入口
19 流動化空気排気口
20 排気口側分散板
21 排出口
21a〜21e 排出口
22 粉粒体
23 高炉主樋
24 溶銑
25 スラグ
26 ライニング
27 メタルライン材
28 スラグライン材
Claims (9)
- 粉粒体の連続式乾式密度分離装置であって、
分散板を介して連通した流動槽と空気室とを備え、前記空気室が仕切板によって複数に分割されている装置本体と、
前記流動槽に粉粒体を投入するための粉粒体投入口と、
前記粉粒体を流動させるための流動化空気を、前記分割された空気室のそれぞれを経由して、前記分散板から前記流動槽内へ供給するための流動化空気供給手段と、
前記分割された空気室のそれぞれに供給される流動化空気の流量を個別に制御する流量制御手段と、
前記流動化空気を流動槽から排気するための流動化空気排気口と、
前記流動槽内で密度分離された粉粒体を分離された状態で排出するための、前記流動槽の壁面に並んで設けられた複数の排出口とを有する、粉粒体の連続式乾式密度分離装置。 - 前記複数の排出口のうち少なくとも一つの排出口に、粉粒体の排出量を制御する排出量制御手段が備えられている、請求項1に記載の粉粒体の連続式乾式密度分離装置。
- 前記流動槽が、地面と平行に設置されている、請求項1または2に記載の粉粒体の連続式乾式密度分離装置。
- 前記流動槽全体を振動させるための加振手段をさらに有する、請求項1〜3のいずれか一項に記載の粉粒体の連続式乾式密度分離装置。
- 前記加振手段の加振振動数が前記流動槽の固有振動数である、請求項4に記載の粉粒体の連続式乾式密度分離装置。
- 請求項1〜5のいずれか一項に記載の粉粒体の連続式乾式密度分離装置を用いて、前記流動化空気を前記流動槽内へ供給しながら連続的に粉粒体を分離する、粉粒体の連続式乾式密度分離方法。
- 請求項1〜5のいずれか一項に記載の粉粒体の連続式乾式密度分離装置を用いて、複数種類の耐火物が混合した屑より再利用可能な耐火物を分離し、
前記屑より分離された耐火物を原料の少なくとも一部として用いてリサイクル耐火物を製造する、リサイクル耐火物の製造方法。 - 前記屑が、高炉樋で使用した使用済み耐火物を含有する、請求項7に記載のリサイクル耐火物の製造方法。
- 前記原料が、前記屑より分離された耐火物を10質量%以上50質量%以下含有する、請求項7または8に記載のリサイクル耐火物の製造方法。
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