JP5805748B2 - 粒子状物質の排出を阻害するための熱処理されたペレット上へのアルコール誘導体の適用方法、および粒子状物質の排出を阻害するための熱処理されたペレット上へのアルコール誘導体の適用システム - Google Patents

Description

本発明は、ペレットを輸送、貯蔵、および船積みする際の、粒子状物質の排出を阻害するための、熱処理されたペレット上へのアルコール誘導体の適用方法に関するものである。より具体的には、粒子状物質の排出を阻害する製品としての生グリセリンの適用（application）方法であって、このグリセリンが、ペレットの貯蔵場または船積みのために熱処理炉からに運ばれた鉄鉱石のペレット上に吹き付けられる方法を説明する。また、粒子状物質の排出を阻害するための、熱処理されたペレット上へのアルコール誘導体の適用システムについても説明する。

この分野に特化した技術者によく知られているように、輸出用に商品化された鉄鉱石は自然な形態（粒状の粒子、焼結フィード、およびペレットフィード）および圧縮された形態、すなわちクラスター状の鉱石またはペレット形態の鉱石（ペレット）、の製品である。この二番目のケースでは、従来、船または他の任意の種類の輸送機関の格納室に収納される前に、そのようなペレットは工場の炉内での燃焼による熱処理を経験し、そして、出荷、積み重ねおよび船積みに付される。

この手法は通常用いられるものであるが、この製造工程の間に発生する多くの欠点があり、その中で際立つのは多量の鉱石微粒子の形成である。

鉱石微粒子の排出に関して行われた研究によると、ペレットが動くことが産出プロセスの最も重要な瞬間であり、これは同じペレットを炉から貯蔵場へ、およびそこから船へと運ぶ間に、それらの表面間で一定の摩擦があり、このことが環境に放出される微粒子の放出を引き起こすことになるからである。

粉末形態にあるこれらの粒子は、風によって港湾施設の外れに運ばれることになる。

従って、主要な経済活動として鉄鉱石を採掘し、ペレット化する街において、工場および港を取り囲む村は、大気中への粒子の激しい排出によって最も影響を受けるようになる。これらの粒子は健康に有害ではないが、これらは屋根、壁、歩道および他の環境を汚し、さらには目のかゆみを引き起こすこととなるため、地域生活の様子に直接影響する傾向があり、日常的によく起こる欠点となる。

同様に、環境基準の要件を適合せずにこのような種類の汚染を引き起こす企業は、罰金を科され、公的機関によって訴訟を起こされ、さらには一般的にそのイメージが社会の面前で打ちのめされる。

粒子排出の万能な阻害剤としての水の使用が先行技術から知られているが、ペレットがいまだに熱い場合は水が蒸発するためこの手法は効率が低く、さらにペレットが冷めたときにペレットの最終的な湿度を上げることになる。

水以外で細粉抑制剤として使用されるものとして、この目的のための市場には他の製品があり、最も一般的なポリマー剤、パラフィン系およびアルコール誘導体、例えばグリセリン、がある。

文献ＰＩ０５１５９２４−５には、他の機能の一つとして粒子状物質から細粉の発生を抑制する製品が説明されている。この製品は、バイオディーゼル製造プロセスの副生成物として形成される生グリセリン、水および水溶性塩から構成され、冷表面上または氷点下温度で用いられる。そして、この文献では、生グリセリン、水および水溶性塩の混合物から用途に応じてグリセリンが９．０重量％〜９０重量％に変動する程度に調製される、細粉発生および粒子状物質の凍結を抑制する製品が説明されている。

文献ＰＩ０９０１１９４−３には、グリセロールの化学修飾によって派生した細粉抑制剤の製造方法が説明されている。この場合のグリセロールは、商業的に純粋か、またはバイオディーゼル製造の廃棄物から得られるものである。しかしながら、このタイプの細粉抑制剤の使用に関して、望ましい結果を達成できるようにするために、高温を用いたグリセロールの調製および修飾のための段階を有する必要がある。そのようなケースでは、この文献には、商業的に純粋か、またはグリセリンの形態でバイオディーゼル製造の廃棄物から得られるグリセロール重合の種々のプロセスから、細粉抑制剤の製造方法が言及されている。

文献ＰＩ０５１５９２４−５およびＰＩ０９０１１９４−３では、グリセリンを含む際粉抑制剤の製品および製造方法が説明されているが、約２００℃の熱い物質に適用される、生グリセリンを細粉抑制剤として使用することを可能とする方法については言及されていない。

文献ＰＩ０９０３９８６−４は、加熱された鉄鉱石ペレットが摩擦する際の粒子状物質排出阻害プロセス、およびそのような粒子状物質の排出を阻害するためのアルコール誘導体、好ましくはグリセリン、の使用に関するものである。このプロセスには、散水液および配送液、好ましくは水、と混合されたグリセリンを熱処理された鉄鉱石のペレット上にそれらがいまだ約２００℃の温度に熱せられている間に適用する段階を含み、これは有意な結果に至る一方で、白煙の発生を伴う潜在的に健康に有害な刺激性の望ましくない匂いの形成が確認された。

発明の目的

本発明の目的は、望ましくない刺激性の匂いを発生させずに、さらに、潜在的に有害な白煙の形成を防ぐ、粒子状物質の排出を阻害するための、アルコール誘導体を熱処理されたペレット上に適用する方法を提供することである。

また、本発明の目的は、粒子状物質の排出を阻害するための、アルコール誘導体を熱処理されたペレット上に適用するシステムを提供することである。

本発明は、目的として、粒子状物質の排出を阻害するための、熱処理されたペレット上にアルコール誘導体を適用する方法であって、
ａ）炉から送り出された熱処理されたペレットの量を量る工程と、
ｂ）炉から送り出された前記熱処理されたペレットの温度を測定する工程と、
ｃ）前記熱処理されたペレット上に、該ペレットが１４０℃以下の温度に達するまで冷却液を適用する工程と、
ｄ）前記熱処理されたペレット上にアルコール誘導体を吹き付ける工程と
を含んでなる、方法を有する。

粒子状物質の排出を阻害するための、熱処理されたペレット上にアルコール誘導体を適用するシステムであって、
（ｉ）前記熱処理されたペレットに適用されるべき冷却液の投与量を計算することができる、冷却液を適用する装置（１００）と、
（ｉｉ）既に冷却された前記熱処理されたペレットに適用されるべきアルコール誘導体の投与量を計算することができる、アルコール誘導体を適用する装置（２００）と、
（ｉｉｉ）前記冷却液を適用する装置（１００）および前記アルコール誘導体を適用する装置（２００）と連続的に通信する、搬送装置（３００）と
を含んでなる、システムもまた本発明の目的である。

本発明を、図に描かれた現行の例を基に、以下により詳細に説明する。以下に説明するように、各図面は以下の項目を示す。
図１は、本発明の目的である、粒子状物質の排出を阻害するために、アルコール誘導体を熱処理されたペレット上に適用する方法のフローチャートを表わす。 図２は、熱処理炉の出力において得られる、ペレット温度の平均および基準偏差を示すグラフを表わす。 図３は、本発明の目的である、粒子状物質の排出を阻害するために、アルコール誘導体を熱処理されたペレット上に適用するシステムのフローチャートを表わす。 図４は、本発明の目的であるシステムにおける、冷却液投与量制御プロセス、およびアルコール誘導体投与量制御の模式図を表わす。 写真１は、本発明の目的である、粒子状物質の排出を阻害するために予冷したペレット上にアルコール誘導体を適用する方法を用いずに、炉の出口でペレット上に阻害剤（例えばグリセリン）が適用されたときの、強烈な刺激性の望ましくない匂いを伴う、厚い煙幕を示す。 写真２は、本発明の目的である方法において、熱いペレットおよび冷却されたペレットのそれぞれの表面に冷却液とアルコール誘導体を適用するのに使用される、曝気した浸透装置の一構成を図解する。 写真３は、冷却段階前後の温度の測定を図解する。 写真４は、望ましくない刺激性の匂いの発生ならびに発煙を避ける冷却工程がプロセスに加えられることで得られる工業試験結果を示す。

（図の詳細な説明）
好ましい態様よれば、および、図１から分かるように、本発明は熱いペレットを輸送、貯蔵、および船積みする際の粒子状物質の排出を阻害するための、アルコール誘導体、好ましくはバイオディーゼルの製造プロセスにおいて得られる生グリセリン、を熱処理したペレット上に適用する方法に関するものである。

熱処理炉および貯蔵場での積み重ねの間の経路上で熱い鉄鉱石ペレット上にアルコール誘導体を適用するという選択は、粒子状物質の排出の発端となる２つの主要な要因を減らすことを目的としている。第１の要因は、貯蔵場でのペレットの積み重ねであり、第２の要因は、船またはワゴンに積み込むための、これらのペレットの貯蔵場からの回収および輸送である。

写真１は、ペレットを熱処理する炉の出口で、同じペレット上に生グリセリンを適用する間の強烈な刺激性の望ましくない匂いを伴う濃い煙幕を示す。グリセリンを新たに一致されたペレットまたは最近熱処理炉から出てきたペレットに適用すると、これらのペレットが高温であるために、強烈な刺激性の望ましくない匂いを有する白煙が大量に発生することが、工業規模で分かった。

この意味で、図２のグラフによれば、熱処理炉から出てくるペレットの温度が１４０℃〜２３０℃に変動することが立証される。グリセリンが１４０℃以上のペレットに適用された場合、刺激性の不快な匂いを有する煙の形成が観察された。

野外で行われたこの観察から、実験室での試験は室温（２５℃）で１００ｍｌの工業グリセリンを金属容器に加えて行った。工業グリセリンは、約１３％および１５％の水をその組成に有する。工業グリセリンを含むこの容器を加熱し、その温度を容器内に浸したガラス棒温度計で観察した。温度が１００℃および最大約１４０℃に達したとき、グリセリン中に含まれる水蒸気が放出されることにより、容器の中に蒸気が形成された。この場合、最初に形成された蒸気は、刺激性、または、強烈な匂いは示さなかった。

しかしながら、容器の温度が１４０℃を超えたとき、グリセリンに凝集した成分によるグリセリン酸化プロセスの触媒作用による、強烈な刺激性の匂いで特徴付けられる煙の発生が観察された。

従って、本発明の目的である方法は、熱処理された鉄鉱石ペレット上への粒子状物質の排出阻害剤としてアルコール誘導体、例えばグリセリン、の使用に基づくが、潜在的に有害な刺激性の望ましくない匂いを有する煙が排出されないように、これらのペレットの温度はこの方法の間適切である。

粒子状物質の排出を阻害するための、熱処理されたペレット上にアルコール誘導体を適用するこの方法は、
ａ）炉から送り出された熱処理されたペレットの量を量る工程と、
ｂ）炉から送り出された熱処理されたペレットの温度を測定する工程と、
ｃ）熱処理されたペレット上に、該ペレットが１４０℃以下の温度に達するまで冷却液を適用する工程と、
ｄ）熱処理されたペレット上にアルコール誘導体を吹き付ける工程と
を含んでなる。

粗鉄鉱石のペレットを、熱処理または燃焼される炉に入れる。最大燃焼温度を約１３５０℃で保持し、炉の出口で冷却されるときに、約１４０℃および２３０℃に達する。

そして、鉄鉱石ペレットを炉から取り除き、コンベヤーベルト上に降ろし、はかりまたは同様な装置にこれらの熱処理されたペレットを移動させ、重さを量り、次いで、これらの熱処理されたペレットの温度測定を行う。

重量および温度データを得た後、計算された量、好ましくは測定されたペレットの重量に対して２％〜１０％、の冷却液を熱処理されたペレットに１４０℃以下の温度に達するまで適用する。冷却液は好ましくは水であるが、工程用水も使用することができる。熱処理されたペレットを冷却するこの工程は、これらのペレット上にアルコール誘導体を吹き付ける工程である次工程で、刺激性の望ましくない匂いまたは白煙の排出が起きないであろうことを保証する機能を有する。したがって、冷却液を適用する工程の後、熱処理されて今は１４０℃以下の温度であるペレットはコンベヤーベルトを経由して、他のはかりまたは冷却されたペレットの重さを量るための同様な装置に運ばれ、ペレット上に適用されるべきアルコール誘導体の投与量計算が行われる。

アルコール誘導体を熱処理されたペレット上に吹き付ける工程は、冷却工程のすぐ後に行われる。この場合、使用されるべきアルコール誘導体は、好ましくはバイオディーゼル製造プロセスにおいて得られる生グリセリンである。鉄鉱石ペレット１トン当たり５００グラムのグリセリンが適用されるのが好ましく、この投与量は１００ｇ／トン〜１０００ｇ／トンの間で調整されることができるが、これらの値に限定されるものではない。

アルコール誘導体は次いで、適用液体、好ましくは水、と共に混合され、これはペレットの質量に対して２％〜１０％の範囲にあり、２．５％〜０．５％に希釈される結果になる。ペレットを加熱することによって水が蒸発する物理的なプロセス、つまりグリセリンの蒸気圧による自然な蒸発が吸湿的にペレットの最終水分含有量を規定するであろう。したがって、ペレット１トン当たり約０．５ｋｇの低い希釈で煙の排出を阻害することが可能である。

熱処理され冷却されたペレット上にグリセリンを適用した後、粒子の排出を起こすこと無しに、または刺激性の望ましくない匂いの存在無しに、顧客の仕様に適切な水分を有しつつ、これらのペレットはすぐに輸送、貯蔵、または船積みすることができる。

その結果、粒子状物質の排出に対処する後続のプロセスは、もやは必要ではなく、船積みの最終湿度が制御されていないこと、および冷却液、例えば水、に関する過剰の出費を防ぐことができる。

本発明の目的である方法は、鉄鉱石のペレット化プロセスから派生したペレットにおいて好ましくは使用されるが、採鉱または粒子状物質の排出が起こる他のプロセスにおける他の単位操作と共に適用されることもできる。

また、本発明の目的は、粒子状物質の排出を阻害するための、熱処理されたペレット上にアルコール誘導体を適用するシステムを提供することである。

図３に説明されているように、このシステムは、
（ｉ）熱処理されたペレットに適用されるべき冷却液の投与量を計算することができる、冷却液を適用する装置１００と、
（ｉｉ）既に冷却された熱処理されたペレットに適用されるべきアルコール誘導体の投与量を計算することができる、アルコール誘導体を適用する装置２００と、
（ｉｉｉ）冷却液を適用する装置１００およびアルコール誘導体を適用する装置２００と連続的に通信する、搬送装置３００と
を含んでなる。

搬送装置３００は、炉から送り出された熱処理されたペレットを受け取り、それらを最初に冷却液を適用する装置１００に運ぶコンベヤーベルトからなる。冷却液を適用するこの装置１００は、はかり１０１または熱処理されたペレットの重量に関しての測定を連続的に提供する同様の装置、およびオーブンからまっすぐ出てきたペレットの温度を連続的に測定する温度計１０２を備える。

冷却液を適用する装置１００は、さらに、はかり１０１または同様の装置および温度計１０２によってＰＬＣ４００に送られた信号から、ＰＬＣ４００によって制御される冷却液投与装置１０３を含む。そして、熱処理されたペレットを１４０℃以下の理想的な望ましい温度に達するまで冷却するために、重量、温度および流出量について得られたデータに従って、正確な投与量の冷却液、好ましくは水、が熱処理されたペレットに適用され、コンベヤーベルトによって運搬される。

熱処理されたペレットを冷却した後、アルコール誘導体を適用する装置２００までコンベヤーベルト３００によって運ぶ。

アルコール誘導体を適用するこの装置２００は、はかり２０１または熱処理されて今は冷却されたペレットの重量の測定を連続的に提供する同様の装置、およびはかり２０１もしくは同様の装置によってＰＬＣ４００に送られた信号から、ＰＬＣ４００によって制御される投与ポンプ２０２を含む。したがって、得られた重量データによって決まる推奨量のアルコール誘導体、好ましくは生グリセリン、が熱処理され冷却されたペレットに適用される。

多数のペレットを冷却する工程およびアルコール誘導体、好ましくはグリセリン、を適用する工程は、重量および温度センサーが論理システムの主要入力であるパラメーターを生成し、事前に計画、試験および実行した論理に従って動作するＰＬＣ４００によって制御されている。

これらのパラメーターは、センサーおよびそれぞれの添加物との間の距離、およびにコンベヤーベルト３００上でのペレットの貨物輸送の速度応じて、受け取った信号からバラバラに作動する冷却液のバルブおよびアルコール誘導体のポンプに命令を与え、その結果、ペレット装填量の変動に関係なく、冷却液／アルコール誘導体とペレット荷重との間で規定された比率は一定のままである。

（制御プロセスの説明）
本発明の目的である、粒子状物質の排出を阻害するための、アルコール誘導体を熱処理されたペレット上に適用するシステムにおいて、冷却液の正確な投与量およびアルコール誘導体の投与量を制御するプロセスは、正確な測定および投与量を保証するために自動化されている。これに関して、ＰＬＣ４００は入力データを受け取り、プリセットパラメーターに従ってそのデータを処理し、バルブおよびポンプを操作し、システムの精度を保証する出力データを配送する。

上記の意味で、冷却液を適用する工程は、
１）はかり１０１を介してペレットの流出質量を読み取り、温度計１０２を介してペレットの温度を読み取るコマンドと、
２）収集した流出量および温度データをＰＬＣ４００に送るコマンドと、
３）ＰＬＣ４００が、冷却液の設定値に規定された百分率に基づいて、すなわち、あらかじめ定められてＰＬＣ４００にプログラムされた情報に従って、冷却液の流出量の計算を行うコマンドと、
４）ＰＬＣ４００によっても監視されている冷却液に関する流出量データ１０５を絶えず受信および送信する、冷却液の制御バルブ１０４を介して冷却されるべきペレット上に冷却液を適用するコマンドと、
５）温度が１４０℃よりも高かった場合、ペレットの温度が１４０℃以下に達するときまでＰＬＣ４００は水の流出量を増やすコマンドと
からなる。この不断の監視および制御は、冷却液の流出量データ１０５から、温度計１０２および冷却液の制御バルブ１０４によって行われる。

アルコール誘導体を適用する工程と液体適用：
アルコール誘導体、好ましくはグリセリン、は水で希釈されてペレットに適用される。

アルコール誘導体の適用および適用液体に関して、出口での流出量が決定された設定値に従うことを保証するために、ＰＬＣ４００はクローズドループ（closed loop）制御を達成する。

既に説明したように、好ましくは、鉄鉱石ペレット１トン当たり５００グラムのグリセリンが適用され、この比率は１００ｇ／ｔｏｎ〜１０００ｇ／ｔｏｎの間で調節することができるが、これらの値に限定されるものではない。

そして、第一工程で、ＰＬＣ４００は適用液体、好ましくは水、の設定値データ２０４およびアルコール誘導体、好ましくはグリセリン、の設定値データ２０５を受け取る。

次いで、グリセリンおよび水を混合し、グリセリンを２．５％〜０．５％に希釈してペレット上に吹き付ける。

適用液体である水の投与量の制御は、この適用液体の流出量データ２０７から、液体適用の制御バルブ２０６を介して行う。同様に、アルコール誘導体であるグリセリンの投与量の制御は、アルコール誘導体の具体的な流出量データ２０８から、アルコール誘導体の投与ポンプ２０２を介して行う。

上述の全ての制御は、図４に説明されているように、ＰＬＣ４００のプログラミングによって命令される。

冷却液およびアルコール誘導体の熱処理したペレット上への適用は、気泡の発生および捕捉によって液体を曝気することを目的として、２つの曝気した浸透装置を介して行われ、これらの装置のそれぞれが、ディスペンサーノズルおよびつり下がった輪において鎖のカーテンを形成する一組の鎖を備える。写真２ではこの装置が図解されている。

曝気する浸透装置の使用は、冷却液およびアルコール誘導体である適用液体からの泡の形成を促進し、適用液体と組み合わさると熱ショックを減らし、追加の粉末の排出を阻害し、さらに装填物へ液体を均一に分布させてベルトの下部にあるペレットもこれらの液体を受け取ることができるようにし、適用均一性の程度を著しく向上するため、適切かつ便利である。結果として、目詰まりおよび早期に摩損する傾向が非常に高く、液体の高圧および速度に加えて細粉を発生させる通常のノズルのシステムと、これらは有利に取って代わる。

実施に関する好ましい例について説明したが、本発明の範囲には他の可能な変化も包含され、請求項の文言にのみ限定されるものであり、可能な同等の項目を含むことが理解されるべきである。

Claims (7)

1. 粒子状物質の排出を阻害するための、熱処理されたペレット上にアルコール誘導体を適用する方法であって、
   ａ）炉から送り出された熱処理されたペレットの量を量る工程と、
   ｂ）炉から送り出された前記熱処理されたペレットの温度を測定する工程と、
   ｃ）前記熱処理されたペレット上に、該ペレットが１４０℃以下の温度に達するまで冷却液を適用する工程と、
   ｄ）前記熱処理されたペレット上にアルコール誘導体を吹き付ける工程と
   を含んでなり、
   前記アルコール誘導体が、生グリセリンからなることを特徴とする、方法。
2. 工程（ｃ）で適用される前記冷却液が、熱処理されたペレットの質量に対して２％〜１０％の比率であり、水からなる、請求項１に記載の方法。
3. 前記吹き付ける工程が、熱処理されたペレット１トン当たり５００ｇのアルコール誘導体の比率を順守する、請求項１に記載の方法。
4. 粒子状物質の排出を阻害するために、熱処理されたペレット上にアルコール誘導体を適用するシステムであって、
   （ｉ）前記熱処理されたペレットに適用されるべき冷却液の投与量を温度や重量を測定することで計算することができる、冷却液を適用する装置（１００）と、
   （ｉｉ）既に冷却された前記熱処理されたペレットに適用されるべきアルコール誘導体の投与量を温度や重量を測定することで計算することができる、アルコール誘導体を適用する装置（２００）と、
   （ｉｉｉ）前記冷却液を適用する装置（１００）および前記アルコール誘導体を適用する装置（２００）と連続的に通信する、搬送装置（３００）と
   を含んでなり、
   前記アルコール誘導体が、生グリセリンからなることを特徴とする、システム。
5. 前記搬送装置（３００）が、前記冷却液を適用する装置（１００）を前記アルコール誘導体を適用する装置（２００）に相互に連結するコンベヤーベルトからなる、請求項４に記載のシステム。
6. 前記冷却液を適用する装置（１００）が、ＰＬＣと連結したはかり、温度計、および冷却液供給装置を備える、請求項４に記載のシステム。
7. 前記アルコール誘導体を適用する装置（２００）が、ＰＬＣと連結したはかり、およびポンプ供給装置を備える、請求項４に記載のシステム。