JP2021147656A - 鉄鉱石の処理方法 - Google Patents
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Abstract
Description
鉄鉱石の内、保水力が低い鉄鉱石は、例えば、船から荷揚げ時に、含まれる水によりスラリー化し、ベルトコンベアに付着して搬送が困難になったり、ヤードの積山が降雨で崩れたりする問題が起こっている。
ポリアクリルアミド系凝集剤は、薬剤の高分子成分が静電気力又は水素結合により粒子表面に吸着し、高分子同士が絡まり合い粒子を凝集させる。薬剤は、ベルトコンベア又はそのジャンクション部などで付与されるが、付与量が微量(鉱石に対し、0.05〜0.5質量%程度)であるため、均一に混合するためには、薬剤を希釈して粘度を下げておくことが有効と考えられる。
<1>
水分を含む鉄鉱石に、ポリ(メタ)アクリル酸系高分子が水に分散したO/W型エマルジョンであるポリ(メタ)アクリル酸系増粘剤を付与し、前記鉄鉱石中の鉄鉱石粒子を凝集させる鉄鉱石の処理方法。
<2>
前記鉄鉱石を船舶に積み込む前に、前記鉄鉱石に前記ポリ(メタ)アクリル酸系増粘剤を付与する<1>に記載の鉄鉱石の処理方法。
<3>
前記ポリ(メタ)アクリル酸系増粘剤の付与量は、前記ポリ(メタ)アクリル酸系高分子が前記鉄鉱石100質量部に対し、0.002〜0.02質量部となる量である<1>又は<2>に記載の鉄鉱石の処理方法。
<4>
前記ポリ(メタ)アクリル酸系増粘剤において、前記水と前記ポリ(メタ)アクリル酸系高分子との質量比(水/ポリ(メタ)アクリル酸系高分子)が5以上20未満である<1>〜<3>のいずれか1項に記載の鉄鉱石の処理方法。
なお、本明細書において、「〜」を用いて表される数値範囲は、特に指定しない限り、「〜」の前後に記載される数値を下限値及び上限値として含む範囲を意味する。よって、例えば、0.65〜1.50%は0.65%以上1.50%以下の範囲を意味する。
成分組成における「%」は、特に断らない限り、質量%を意味するものとする。
そして、鉄鉱石のスラリー化が抑制されることで、例えば、鉄鉱石がヤードで積上げられた後、降雨があっても崩れることが抑制される。また、ベルトコンベアの搬送が困難になることも抑制される。
さらに、ポリアクリルアミド系凝集剤がW/O型エマルジョンであるのに対して、ポリ(メタ)アクリル酸系増粘剤は、O/W型エマルジョンであり、溶媒が水である。
そのため、本実施形態に係る鉄鉱石の処理方法は、環境にも優しい処理方法となる。
そのため、ポリ(メタ)アクリル酸系増粘剤中のポリ(メタ)アクリル酸系高分子が少量でも、スラリー化抑制効果が高く、コスト面で有利である。
増粘剤を付与する鉄鉱石は、水分を含む鉄鉱石である。鉄鉱石としては、PFFT(ブラジル産微粉鉱石)、ミナスリオ、AMMC(カナダ産微粉鉱石)、サンマルコ、メタロインベスト、ノースランド等の微粉鉱石;カラジャスなどの鉱石が挙げられる。
これら鉄鉱石は、比表面積が小さいため、保水力が低く、含浸した水によるスラリー化が生じやすい。
ポリ(メタ)アクリル酸系増粘剤は、ポリ(メタ)アクリル酸系高分子が水に分散したO/W型エマルジョンである。
(メタ)アクリル酸エステルとしては、炭素数1〜24の、直鎖、分岐、又は環状のアルキル基を有する(メタ)アクリル酸エステルが挙げられる。
具体的には、(メタ)アクリル酸エステルとしては、(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sec−ブチル、(メタ)アクリル酸tert−ブチル、(メタ)アクリル酸ヘキシル、(メタ)アクリル酸2−エチルヘキシル、(メタ)アクリル酸n−オクチル、(メタ)アクリル酸デシル、(メタ)アクリル酸ドデシル、(メタ)アクリル酸テトラデシル、(メタ)アクリル酸ヘキサデシル、(メタ)アクリル酸オクタデシル、(メタ)アクリル酸イコシル、(メタ)アクリル酸ヘンイコシル、(メタ)アクリル酸ドコシル、(メタ)アクリル酸オクタデセニル、(メタ)アクリル酸シクロぺンチル、(メタ)アクリル酸シクロヘキシル、(メタ)アクリル酸べンジル等が挙げられる。
これらの中でも、鉄鉱石のスラリー化抑制の観点から、(メタ)アクリル酸エステルとしては、炭素数1〜12の直鎖又は分岐アルキル基を有する(メタ)アクリル酸エステル(アクリル酸エチル、アクリル酸ブチル、アクリル酸2−エチルヘキシル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸ブチル等)が好ましく、アクリル酸エチルが特に好ましい。
ただし、ポリ(メタ)アクリル酸系高分子は、(メタ)アクリル酸及び/または(メタ)アクリル酸エステルのモノマー由来の構成単位を70質量%(80質量%以上、又は90質量%以上)を有することがよい。
なお、重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィ(GPC)により測定される値である。
なお、粘度は、25℃で測定される値である。
ポリ(メタ)アクリル酸系増粘剤の付与場所は、特に限定されないが、例えば、鉄鉱石の原料ヤード、貯蔵保管場(積地等)、船やトラック等の運送時、船からの荷揚げ時、ベルトコンベアの搬送時などが挙げられる。
特に、鉄鉱石のスラリー化抑制効果をより引き出すためには、国内の荷揚げ時に増粘剤を付与するよりも、あらかじめ海外の積地で、例えば、鉱山、港でのベルトコンベア輸送時や積み付け時、払い出し時など、船舶に積込む前に、増粘剤を付与しておく方が有効である。つまり、鉄鉱石を船舶に積み込む前に、鉄鉱石に前記ポリ(メタ)アクリル酸系増粘剤を付与することが好ましい。その理由は、次の通りである。
ポリ(メタ)アクリル酸系増粘剤の付与方法は、特に限定されないが、積地での積込み時又は揚地での荷揚げ時に、ベルトコンベア上又はベルトコンベアのジャンクション部で、シャワー状に散布する方式、又は蛇口からストレート棒状に流す方式等が挙げられる。
可能ならば、保管・貯蔵等の際に機械的に鉄鉱石を攪拌しつつ、増粘剤を鉄鉱石と混合することが望ましい。
ポリ(メタ)アクリル酸系増粘剤の付与量は、鉄鉱石のスラリー化抑制の観点から、ポリ(メタ)アクリル酸系高分子が鉄鉱石100質量部に対し、0.0005〜0.04質量部となる量が好ましく、0.002〜0.02質量部となる量がより好ましい。
しかし、鉄鉱石に増粘剤を均一に付与する観点から、水で希釈して、水とポリ(メタ)アクリル酸系高分子との質量比(水/ポリ(メタ)アクリル酸系増粘剤)を5以上20未満(好ましくは5以上10以下)とすることがよい。なお、質量比が20以上の場合には、鉄鉱石に含有される水分が多くなりすぎ、鉄鉱石のスラリー化抑制効果が小さくなる場合がある。
凝集性の評価をコンクリート等の流動性を評価するスランプフロー試験を模擬した方法(以下、崩れやすさ確認試験と呼ぶ)により行った。
鉄鉱石として、微粉鉱石であるPFFTを用い、薬剤として、水中にポリアクリル酸系高分子が分散したO/W型エマルジョン型増粘剤((株)日本触媒製アクリセット)を用いた。薬剤の固形分濃度(ポリアクリル酸系高分子濃度)は30質量%であった(水/ポリアクリル酸系高分子(固形分)の質量比が2.33)。
薬剤として、炭化水素系溶媒中にポリアクリルアミド系高分子が分散したW/Oエマルジョン型凝集剤(ハイモ(株)製ロックマスター)を用いて、実施例1と同じ方法で崩れやすさ確認試験を行った。凝集剤の固形分濃度(ポリアクリルアミド系高分子濃度)は40質量%であった、そして、凝集剤を、鉄鉱石100質量部に対し、固形分濃度(ポリアクリルアミド系高分子濃度)として0.008質量%付与した。管を引き抜いた後、形状は崩れ、高さが低下して35mmとなって、凝集性は弱かった。
鉄鉱石としてPFFT、薬剤として、実施例1で使用したO/W型エマルジョン型増粘剤(日本触媒(株)製アクリセット、固形分濃度(ポリアクリル酸系高分子濃度)30質量%)又は比較例1で使用したW/Oエマルジョン型凝集剤(ハイモ(株)製ロックマスター、固形分濃度(ポリアクリルアミド系高分子濃度)40質量%)を用いた。
そして、鉄鉱石中に含有される水分量、薬剤の固形分濃度を変えて、実施例1及び比較例1と同じ方法で崩れやすさ確認試験を行い、高さを測定した。
結果を表1の実施例2〜12および比較例2〜10に示す。
表中の薬剤の種類には、O/W型エマルジョン型増粘剤((株)日本触媒製アクリセット)を「増粘剤」、W/Oエマルジョン型凝集剤(ハイモ(株)製ロックマスター)を「凝集剤」と記入した。
評価は高さが47mm以上を〇(優)、高さが47mm未満、42mm以上を△(可)、42mm未満を×(不可)とした。ポリ(メタ)アクリル酸系増粘剤を用いた実施例2〜12では、比較的少量の付与でも△または〇の評価結果が得られたのに対し、薬剤を付与しなった、又はポリアクリルアミド系凝集剤を用いた比較例2、3、5〜10では、鉄鉱石粒子の凝集が弱く、形状が崩れて、×の評価となった。また、ポリアクリルアミド系凝集剤を用いて良好な結果を得るには、比較例4に例示したように薬剤付与量をかなり増やす必要があり、コストが高くなるとともに、有機溶剤の量が増えるという環境上の問題も生じる。
鉄鉱石として、カラジャス鉄鉱石を用い、篩分けにより粒径を5mm以下とした後、水を加えて含水率14%に調整し、崩れやすさ確認試験を行った。
薬剤は、実施例1で使用したO/W型エマルジョン型増粘剤((株)日本触媒製アクリセット、固形分濃度(ポリアクリル酸系高分子濃度)30質量%)又は比較例1で使用したW/Oエマルジョン型凝集剤(ハイモ(株)製ロックマスター、固形分濃度(ポリアクリルアミド系高分子濃度)40質量%)を用いた。
結果を表2の実施例13〜15および比較例16〜19に示す。
表中の薬剤の種類には、O/W型エマルジョン型増粘剤((株)日本触媒製アクリセット)を「増粘剤」、W/Oエマルジョン型凝集剤(ハイモ(株)製ロックマスター)を「凝集剤」と記入した。
評価は高さが90mm以上を〇(優)、高さが90mm未満、80mm以上を△(可)、80mm未満を×(不可)とした。ポリアクリル酸系増粘剤を用いた実施例13〜15では、比較的少量の付与でも△または〇の評価結果が得られたのに対し、薬剤を付与しなかった、又は、ポリアクリルアミド系凝集剤を用いた比較例16〜19では、薬剤が均一に混合されず、粒子の凝集が弱くなり、形状が崩れて、×の評価となった。
鉄鉱石として粒径5mm以下に篩分けし、水分含有量を14質量%に調整したカラジャス鉱石を用い、実施例14と同様の崩れやすさ確認試験を行った。
薬剤は、実施例1で使用したO/W型エマルジョン型増粘剤((株)日本触媒製アクリセット、固形分濃度(ポリアクリル酸系高分子濃度)30質量%)を用い、増粘剤の拡散性をより向上させるため、水とポリアクリル酸系高分子との質量比(水/ポリアクリル酸系高分子=固形分質量比(水/固形分))が所定の比率となるように、水で増粘剤を希釈してから鉄鉱石に加えた。
その結果を表3の実施例16〜20に示す。評価は高さが90mm以上を〇(優)、高さが90mm未満、80mm以上を△(可)、80mm未満を×(不可)とした。増粘剤を希釈することにより、増粘剤をより均一に混合することができ、形状の崩れがより小さくすることができたが、希釈倍率が高くなり過ぎると、鉄鉱石に含有される水分量が多くなり、若干形状の崩れが大きくなり、高さが低くなった。
比較のため、比較例1で使用したW/Oエマルジョン型凝集剤(ハイモ(株)製ロックマスター、固形分濃度(ポリアクリルアミド系高分子濃度)40質量%)を用い、水とポリアクリルアミド系高分子との質量比(水/ポリアクリルアミド系高分子=固形分質量比(水/固形分))が所定の比率となるように、水で凝集剤を希釈してから鉄鉱石に加えた。
その結果を表3の比較例20〜25に示す。比較例20〜24では、凝集剤に水を加えると凝集剤がゲル化し、均一に混合することができず、凝集性が悪化した。比較例25では、薬剤が流動するようにはなったが、粘性は高く、混合状態の不均一性が改善されなかったとともに、鉄鉱石に含有される水分量が多くなり、形状の崩れが大きく、高さ低くなり、不適であった。
Claims (4)
- 水分を含む鉄鉱石に、ポリ(メタ)アクリル酸系高分子が水に分散したO/W型エマルジョンであるポリ(メタ)アクリル酸系増粘剤を付与し、前記鉄鉱石中の鉄鉱石粒子を凝集させる鉄鉱石の処理方法。
- 前記鉄鉱石を船舶に積み込む前に、前記鉄鉱石に前記ポリ(メタ)アクリル酸系増粘剤を付与する請求項1に記載の鉄鉱石の処理方法。
- 前記ポリ(メタ)アクリル酸系増粘剤の付与量は、前記ポリ(メタ)アクリル酸系高分子が前記鉄鉱石100質量部に対し、0.002〜0.02質量部となる量である請求項1又は請求項2に記載の鉄鉱石の処理方法。
- 前記ポリ(メタ)アクリル酸系増粘剤において、前記水と前記ポリ(メタ)アクリル酸系高分子との質量比(水/ポリ(メタ)アクリル酸系高分子)が5以上20未満である請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の鉄鉱石の処理方法。
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2024004298A1 (ja) * | 2022-06-30 | 2024-01-04 | Jfeスチール株式会社 | 粉体性状改質方法、含水バラ物の製造方法、含水バラ物および焼結用原料の造粒方法 |
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2020
- 2020-03-18 JP JP2020048004A patent/JP2021147656A/ja active Pending
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