JP6060696B2 - 微粉炭の塊成方法 - Google Patents

Description

本発明は、微粉炭の塊成方法に関する。

従来、微粉炭とバインダーを混練した混練物を、図３（Ａ）、（Ｂ）に示すように、スクリューコンベア等の搬送手段９０を用いて塊成機９１（例えば、ロールコンパクター）へ搬送し、加圧し塊成化して塊成炭を製造している。
この塊成機９１は、互いに逆回転する一対の回転ロール（加圧成型用ロール）９２、９３を有しており、この回転ロール９２、９３の直上部には、内部に押し込みスクリュー（図示しない）が配置されたホッパー９４が設けられている。これにより、ホッパー９４内の混練物は、押し込みスクリューによって対向する回転ロール９２、９３間の隙間９５へ押し込まれ、この回転ロール９２、９３で加圧成形される（例えば、特許文献１参照）。

塊成機９１で塊成された塊成炭は、更に、回転ロール９２、９３の下方に配置された搬出コンベア９６により、コークス炉側（下流側）へと搬送され、コークスの原料に使用される。
上記した搬送手段９０と搬出コンベア９６は、設備構成の単純化や設備コストの低減等を図るため、混練物と塊成炭の搬送方向が平面視して重ならないように（直交する方向となるように）配置されており、この配置の制約から、搬送手段９０による混練物の搬送方向と回転ロール９２、９３の軸方向（長手方向）とが同一方向となるように、塊成機９１が配置されている。

特開２００８−３６６９２号公報

しかしながら、前記従来の方法には、未だ解決すべき以下のような問題があった。
混練後の混練物は、粗粒（ダマ）を有する粒度分布となっているため、搬送手段９０による混練物の搬送方向と回転ロール９２、９３の軸方向とを同一方向とした場合、ホッパー９４内の前側（搬送方向下流側）に多くの粗粒が流れ込み、ホッパー９４内の混練物の粒度が回転ロール９２、９３の軸方向で偏っていた。これは、混練物のホッパー９４内への落下位置は、通常、回転ロール９２、９３の軸方向中央部であるが、ホッパー９４内に落下する混練物は、搬送手段９０での移動による慣性力を有しているため、混練物中の粗粒が、ホッパー９４の前側に転がり易くなることによると考えられる。

このように、粒度が偏った混練物を回転ロール９２、９３上に供給して塊成すると、回転ロール９２、９３の軸方向一方側に多くの粗粒が噛み込まれる。このため、混練物の塊成時には、通常、略一定となる対向する回転ロール９２、９３間の隙間が、回転ロール９２、９３の他方側から一方側へかけて広がる（平面視してハ字状となる）。なお、回転ロール９２、９３間の隙間は、最も広い部分で最も狭い部分の２〜１０倍程度になることもある。
このように、回転ロールの９２、９３の軸方向一方側の隙間が広がることで、例えば、混練物を部分的に塊成化できず、塊成炭の歩留り低下や、また、回転ロール９２、９３の軸受け部が破損して、塊成機の操業トラブルを招く恐れがある。

本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、良好な品質の塊成炭を連続的に安定して製造可能な微粉炭の塊成方法を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するためになされた本発明の要旨は、以下の通りである。
（１）粒径が０．５ｍｍ以下の粉状石炭からなる微粉炭にバインダーを添加し混練して得られた２．８ｍｍ以上が２０質量％以上４０質量％以下かつ０．６ｍｍ未満が５０質量％以上７０質量％以下の粒度を有する混練物を、搬送手段で搬送し、隙間を有して平行に配置された一対の回転ロール間へ前記混練物を供給して塊成化するに際し、前記搬送手段による前記混練物の搬送を、平面視して前記回転ロールの軸方向と直交する方向に行うことを特徴とする微粉炭の塊成方法。

（２）前記混練物の前記一対の回転ロール間への供給は、該一対の回転ロールの直上に設けられ、該回転ロールの軸方向に幅広としたホッパーを介して行うことを特徴とする（１）記載の微粉炭の塊成方法。

本発明に係る微粉炭の塊成方法は、２．８ｍｍ以上が２０〜４０質量％かつ０．６ｍｍ未満が５０〜７０質量％の粒度を有する混練物の搬送手段による搬送を、平面視して回転ロールの軸方向と直交する方向に行うので、搬送手段による慣性力が回転ロールの軸方向に働かず、回転ロール上に供給された混練物中の粗粒分が、例えば、回転ロールの軸方向全体にわたって略均等に分配供給される。これにより、回転ロールの軸方向片側のみに多くの粗粒が噛み込まれるという現象を抑制、更には防止できるため、一対の回転ロールの軸芯を平行状態に維持でき、良好な品質の塊成炭を連続的に安定して製造できる。

また、一対の回転ロール間への混練物の供給を、回転ロールの軸方向に幅広としたホッパーを介して行う場合、回転ロールの軸方向の広い範囲に、より安定に混練物を供給できるため、微粉炭を効率よく塊成できる。

（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ本発明の一実施の形態に係る微粉炭の塊成方法を示す平面図、側面図である。 （Ａ）は実施例に係る微粉炭の塊成方法を使用した一対の回転ロールの間隔を示すグラフ、（Ｂ）は従来例に係る微粉炭の塊成方法を使用した一対の回転の間隔を示すグラフである。 （Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ従来例に係る微粉炭の塊成方法を示す平面図、側面図である。

続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。
まず、本発明の一実施の形態に係る微粉炭の塊成方法を適用する塊成設備１０について説明した後、本発明の一実施の形態に係る微粉炭の塊成方法について説明する。
図１（Ａ）、（Ｂ）に示すように、塊成設備１０は、微粉炭とバインダーとを混練する混練機（図示しない）と、混練機で得られた混練物を搬送する搬送手段１１と、搬送手段１１で搬送された混練物を塊成化し塊成炭を製造する塊成機１２とを有している。

混練機は、例えば、従来公知のネスコニーダ、パドルミキサー、ピンミキサー、又は、筒状となった搬送路内に１本又は２本のスクリュー（回転軸の周囲に螺旋状に羽根が設けられたもの）が回転可能に設けられたものを使用できる。
搬送手段１１は、混練物を搬送するスクリューコンベアであるが、これに限定されるものではなく、例えば、ベルトコンベアやチェーンコンベア等でもよい。
なお、搬送手段には、混練物を製造するための混練機（混練しながら搬送）を使用することもでき、この場合、上記したコンベアは不要になる。

図１（Ａ）、（Ｂ）に示すように、塊成機１２は、搬送手段１１で搬送されてきた混練物を一旦貯留するホッパー１３と、このホッパー１３の下端部から所定量ずつ連続的に供給される混練物を塊成化するため、隙間１４を有して平行に対向配置された一対の回転ロール（加圧成型用ロール）１５、１６とを有している。なお、隙間１４の幅は、混練物の塊成前（初期状態）で０．５〜３ｍｍ程度、塊成時で塊成前より広く２〜５ｍｍ程度、である。
この塊成機１２は、搬送手段１１による混練物の搬送方向が、平面視して回転ロール１５、１６の軸方向（長手方向）と直交する方向となるように、搬送手段１１の下流側端部の下方に配置されている。

ホッパー１３は、断面長方形（断面正方形でもよい）となって、回転ロール１５、１６の軸方向が幅広となるように、回転ロール１５、１６の直上に設けられている。
このホッパー１３の上側には、ホッパー１３内に混練物を供給するための供給口１７が設けられ、下側には、混練物を回転ロール１５、１６間に向けて排出する押出口１８が設けられている。
また、ホッパー１３の内部には、ホッパー１３内の混練物を回転ロール１５、１６間の隙間１４へ押し込む押し込みスクリュー（図示しない）が配置されている。

一対の回転ロール１５、１６は共に、その回転軸の両側がベアリングで支持され、一方側（搬送手段１１による混練物の搬送方向上流側）の回転ロール１５が、常時同じ位置で回転するように設けられ、他方側（搬送手段１１による混練物の搬送方向下流側）の回転ロール１６の両側には各々油圧シリンダー（図示しない）が設けられ、この両油圧シリンダーが伸縮することにより、回転ロール１５、１６間の隙間１４の幅を調整できるように、構成されている。

続いて、本発明の一実施の形態に係る微粉炭の塊成方法について説明する。
使用する微粉炭は、例えば、粒径が０．５ｍｍ以下の粉状石炭であり、バインダーは、例えば、特開２００４−１４９６４７号公報に開示された石炭からコークスを製造する際に副生されるタール類のものが好ましい。このバインダーの添加量は、少な過ぎれば、バインダーによる微粉炭の結合効果を得ることができず、一方、多過ぎれば、混練物の搬送過程にある各種装置へのバインダーの付着が発生することから、例えば、微粉炭の５質量％以上１２質量％以下とすることが好ましい。
なお、バインダーは、石炭系に限定されるものではなく、石油系のタール類でもよく、また、例えば、澱粉（例えば、コーンスターチ）や廃プラスチックを使用することもできる。

上記した微粉炭とバインダーを、混練機へ供給して撹拌し、混練物を製造する。これによって得られた混練物は、多数の微粉炭がバインダーによって結合された擬似造粒物の形態となる。
次に、混練機で得られた混練物を、更に、複数の混練物供給ホッパー（図示しない）へ供給して貯留した後、各混練物供給ホッパーから順次搬送手段１１へ供給する。そして、図１（Ａ）、（Ｂ）に示すように、搬送手段１１により混練物を塊成機１２まで搬送し、塊成機１２のホッパー１３の供給口１７へ混練物を供給して、ホッパー１３内で一旦滞留させた後、ホッパー１３の押出口１８を介して、所定量ずつ連続的に混練物を回転ロール１５、１６上へ供給する。

ここで、塊成機１２へ供給する混練物（即ち、混練機で混練した後の混練物）は、２．８ｍｍ以上（粗粒）が２０質量％以上（更には２５質量％以上）４０質量％以下かつ０．６ｍｍ未満（粉粒）が５０質量％以上（更には５５質量％以上）７０質量％以下の粒度を有している。なお、残部は、０．６ｍｍ以上２．８ｍｍ未満の粒径である。
混練物は、一対の回転ロール１５、１６により塊成化されるが、塊成に際しては、混練物と回転ロール１５、１６表面との摩擦抵抗を大きくし、混練物の回転ロール１５、１６への噛み込みを容易とするため、前記したように微粉炭にバインダーを添加して前記混練機で混練しており、その結果、混練物は上記した粒度となる。

この混練物の搬送手段１１による搬送は、前記した搬送手段１１と塊成機１２の配置により、平面視して回転ロール１５、１６の軸方向と直交する方向に行われる。
このため、回転ロール１５、１６の軸方向と直交する方向では、搬送手段１１での移動による慣性力により、ホッパー１３の前側（搬送方向下流側）に多くの粗粒が流れ込むが（図１（Ｂ）の側面図参照）、回転ロール１５、１６の軸方向、即ちホッパー１３の幅方向（左右方向）では、上記した慣性力が働かないため、混練物中の粗粒は、回転ロール１５、１６の軸方向全体にわたって略均等に分配供給される（図１（Ｂ）の正面図参照）。
なお、ホッパー１３内の混練物は、ホッパー１３内での粒度分布が大きく変わらない状態で、回転ロール１５、１６上に供給される。

従って、一対の回転ロール１５、１６の回転で、上記した粒度の混練物を噛込みながら加圧して塊成化するに際し、一対の回転ロール１５、１６の隙間１４が、この回転ロール１５、１６の軸芯方向で、一方側から他方側へかけてハの字状に広がるものの、図２（Ａ）に示すように、図２（Ｂ）の従来に比較して大幅に低減することができるため、回転ロール１５、１６の軸受部のベアリングの変形による塊成機の操業トラブルを招く恐れもなく、塊成炭の生産効率の低下も防止できる。
なお、図２（Ａ）、（Ｂ）の２本の線は、それぞれ回転ロールの軸芯方向の一方側と他方側における一対の回転ロールの間隔（ロール間隔）をグラフ化したものである。即ち、２本の線の間隔が狭ければ狭いほど、一対の回転ロールは、平面視して平行状態を維持し、２本の線の間隔が広がるに伴い、一対の回転ロールは、平面視してハ字状に広がっていることを意味する。

一方、上記した粒度の混練物の搬送手段１１による搬送を、平面視して回転ロールの軸方向に行った場合、回転ロールの軸方向では、搬送手段での移動による慣性力により、ホッパーの前側に多くの粗粒が流れ込む（図３（Ａ）、（Ｂ）参照）。
従って、一対の回転ロールの回転で、上記した粒度の混練物を噛込みながら加圧して塊成するに際し、対向する回転ロール間の隙間が、回転ロールの他方側（搬送方向上流側）から一方側（搬送方向下流側）へかけ、上記した図２（Ａ）に比較して大きく広がる。これにより、一対の回転ロール間の隙間は、図２（Ｂ）に示すように、最も広がった部分で最も狭い部分よりも４ｍｍ程度大きく広がり、混練物を部分的に塊成化できず、塊成炭の歩留りが低下し、また、回転ロールの軸受部のベアリングの変形（破損）により、塊成機の操業トラブルを招くため、塊成炭の生産効率が低下する。
なお、２．８ｍｍ以上が２０質量％未満の混練物は、上記した現象、即ち対向する回転ロール間の隙間が、回転ロールの他方側から一方側へかけて広がる現象が小さくなる。

塊成設備を図示するに際しては、従来、混練物の搬送手段による搬送が、平面視して回転ロールの軸方向と直交する方向に行われるように記載する場合があるが、これは、記載の便宜上、回転ロールを使用したことを明確にするためである。通常、当業者であれば、搬送手段と塊成機の配置に制約がない場合、設備構成の単純化や設備コストの低減等を図るため、混練物の搬送手段による搬送を、平面視して回転ロールの軸方向に行う。
つまり、本願発明者らは、上記した粒度の混練物を塊成化するに際して直面した問題を解決するにあたり、混練物の搬送手段による搬送を、平面視して回転ロールの軸方向と直交する方向に行うことに想到したものであり、本発明の微粉炭の塊成方法が極めて優れた方法であることは明らかである。

以上のことから、上記した粒度を有する混練物の搬送手段１１による搬送は、平面視して回転ロール１５、１６の軸方向と直交する方向に行っている。なお、ここで直交とは、完全に直交する場合（混練物の搬送方向と回転ロール１５、１６の軸方向とのなす角が９０度の場合）だけでなく、安定して塊成炭を製造できる範囲であれば、設備の設置可能領域等により、例えば、直交位置に対して、−１０度〜＋１０度（好ましくは、−５度〜＋５度）の範囲内で傾斜させてもよい。
上記した方法で、塊成機１２により塊成された平板状の塊成炭は、塊成機１２の下方に配置された搬出手段（例えば、搬出コンベアや搬出シュート）により、コークス炉側（下流側）へと搬送され、コークスの原料に使用される。

次に、本発明の作用効果を確認するために行った実施例について説明する。
まず、粒径が０．５ｍｍ以下の微粉炭を、タール系のバインダーと共に混練機で撹拌して混練物とし、この混練物を複数の混練物供給ホッパーへ供給して貯留した後、順次スクリューコンベアへ供給し、塊成機のホッパーを介して回転ロールへ送り塊成炭を製造した。この混練物供給ホッパー内（スクリューコンベアの搬送前）の混練物の粒度と、塊成機のホッパー内の混練物の粒度を、表１に示す。この混練物の粒度の測定は、網目が２．８ｍｍと０．６ｍｍの各篩を使用し、２．８ｍｍは手ぶるいで篩分け（篩時間：２分間）し、０．６ｍｍは自動で篩分け（篩時間：５分間）した。

なお、表１において従来例とは、スクリューコンベアによる混練物の搬送を、平面視して回転ロールの軸方向に行った場合の結果であり（図３（Ａ）、（Ｂ）参照）、実施例とは、混練物の搬送を、平面視して回転ロールの軸方向と直交する方向に行った場合の結果である（図１（Ａ）、（Ｂ）参照）。また、従来例において、ホッパー内前側とは、混練物の搬送方向下流側（即ち、回転ロールの軸方向一方側）を、また、ホッパー内後側とは、混練物の搬送方向上流側（即ち、回転ロールの軸方向他方側）を、それぞれ意味し、具体的には、ホッパー内に装入された混練物の表面レベル位置で、ホッパーの前後壁内面から前後壁間距離の１／４までの範囲をそれぞれ意味する。そして、実施例において、ホッパー内一側とは、図１（Ａ）の左側（即ち、回転ロールの軸方向一方側）を、また、ホッパー内他側とは、図１（Ａ）の右側（即ち、回転ロールの軸方向他方側）を、それぞれ意味し、具体的には、ホッパー内に装入された混練物の表面レベル位置で、ホッパーの左右壁内面から左右壁間距離の１／４までの範囲をそれぞれ意味する。

表１に示すように、従来例と実施例の混練物供給ホッパー内の混練物は、２．８ｍｍ以上（粗粒）が３０〜４０質量％（２０〜４０質量％の範囲内）、かつ、０．６ｍｍ未満（粉粒）が５０〜６０質量％（５０〜７０質量％の範囲内）の粒度を有していた。

この粒度の混練物を、スクリューコンベアを用いて塊成機まで搬送したところ、従来例では、搬送手段による慣性力が回転ロールの軸方向に働くため、ホッパー内前側とホッパー内後側の粗粒の量の差が大きく異なっていた（粗粒量の差：２０質量％以上）。
そして、この混練物を一対の回転ロールで塊成化したところ、混練物中の粗粒により、対向する回転ロール間の隙間が、回転ロールの他方側から一方側へかけて広がり（最も広い部分で１０ｍｍ程度）、混練物の塊成化が部分的に行われず、塊成炭の歩留り低下を招き（６０〜７０質量％程度）、また、この広がりに伴って回転ロールのベアリングが傾き、塊成機の操業トラブルが発生した。

一方、実施例では、搬送手段による慣性力が回転ロールの軸方向に働かないため、混練物中の粗粒は、回転ロールの軸方向全体にわたって略均等に分配供給され、ホッパー内一側とホッパー内他側の粗粒の量の差が小さくなった（粗粒量の差：５質量％以下）。
この混練物を、一対の回転ロールで塊成化したところ、一対の回転ロールの軸芯を平行状態に維持できるため、混練物を安定に塊成でき、塊成炭の歩留り向上が図れ（８５〜９０質量％程度）、また回転ロールのベアリングの傾きもないため、塊成機を安定に操業できた。

従って、本発明の微粉炭の塊成方法を用いることで、良好な品質の塊成炭を連続的に安定して製造できることを確認できた。

以上、本発明を、実施の形態を参照して説明してきたが、本発明は何ら上記した実施の形態に記載の構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載されている事項の範囲内で考えられるその他の実施の形態や変形例も含むものである。例えば、前記したそれぞれの実施の形態や変形例の一部又は全部を組合せて本発明の微粉炭の塊成方法を構成する場合も本発明の権利範囲に含まれる。
また、前記実施の形態においては、混練物を、ホッパーを介して一対の回転ロール間へ供給した場合について説明したが、ホッパーを介することなく一対の回転ロール間へ供給することもできる。

１０：塊成設備、１１：搬送手段、１２：塊成機、１３：ホッパー、１４：隙間、１５、１６：回転ロール、１７：供給口、１８：押出口

Claims (2)

1. 粒径が０．５ｍｍ以下の粉状石炭からなる微粉炭にバインダーを添加し混練して得られた２．８ｍｍ以上が２０質量％以上４０質量％以下かつ０．６ｍｍ未満が５０質量％以上７０質量％以下の粒度を有する混練物を、搬送手段で搬送し、隙間を有して平行に配置された一対の回転ロール間へ前記混練物を供給して塊成化するに際し、前記搬送手段による前記混練物の搬送を、平面視して前記回転ロールの軸方向と直交する方向に行うことを特徴とする微粉炭の塊成方法。
2. 請求項１記載の微粉炭の塊成方法において、前記混練物の前記一対の回転ロール間への供給は、該一対の回転ロールの直上に設けられ、該回転ロールの軸方向に幅広としたホッパーを介して行うことを特徴とする微粉炭の塊成方法。

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