JP6505668B2 - 含水バラ物処理方法および含水バラ物への凝集剤添加装置 - Google Patents
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Description
本発明は、水分を含む鉱石や石炭等の含水バラ物を到着港湾において荷揚げする時、湧水が発生することによって起こるベルトコンベア上の荷揚げ障害を解消するため、山元積込時に凝集剤を添加する含水バラ物処理方法およびその方法に用いる含水バラ物への凝集剤添加装置に関する。
鉱石や石炭などのバラ物は、大部分が外国から輸入されており、そのほとんどが船舶（鉱石専用船、石炭専用船などがあるが、本明細書では単に船舶あるいは貨物船という）によって輸送されている。これらのバラ物は、近年、高水分のものが多く含水バラ物と称されているが、この含水バラ物の水分は、上記輸送過程においてバラ物と分離し、船倉底部に溜まった状態になる。
その結果、アンローダ等による荷揚げ過程の中盤或いは後半において、荷揚げ用のグラブバケットによる掴み取り後に窪みができると、そこに粉体と水分とが混濁した懸濁湧水となって水分が溜まる（図１参照）。そして、やがてはスラリー状態となって荷揚げ障害を引き起こすという問題を引き起こす。なお、図１中、１は船倉、２は含水バラ物、３は懸濁湧水、４は窪み、５はアンローダ、６はグラブバケットである。
また、この問題は、バケットコンベア等からなる連続式アンローダ等のバケットによる荷揚げ過程でも同様に発生するものである。
また、この問題は、バケットコンベア等からなる連続式アンローダ等のバケットによる荷揚げ過程でも同様に発生するものである。
この問題に対し、従来、特許文献１および２に開示されているような方法、すなわち、湧水が発生しているときは、一旦、その湧水を排水設備（吸引機）によって汲み揚げた後、荷揚げを再開するという方法などが提案されてきた。
しかしながら、特許文献１および２で提案している汲み出し排水方法は、湧水を汲み揚げるために、船舶を排水（汲み揚げ）設備のある場所までその都度移動させるか、あるいは、排水（汲み揚げ）設備自体を移動させて船倉内から汲み揚げるなどの必要があり、作業時間が長くなるという問題があった。
とりわけ、湧水というのは、荷揚げ途中のグラブバケットによる掴み取り後に生ずる窪みに発生することから、上記のような汲み出し排水方法では、湧水の汲み揚げ作業をたびたび繰り返す必要があって、荷揚げ作業の中断、再開を繰り返すことが必要となり、作業効率が大幅に低下するという問題がある。
特に、近年では、鉱石や石炭は劣悪なもの、例えば、高水分含有率のものが多くを占めるようになり、こうした問題がより顕在化している。
また、鉱石や石炭の水分含有率が高いと、荷揚げする際のバラ物は、湧水発生の前に液状化現象を起こしていて流動しやすくなっている場合がある。このように流動しやすくなると、バラ物は、荷揚げ時のベルトコンベア上から流出しやすく、搬送に支障をきたすようになる。そして、このようにベルトコンベア上からバラ物が流動すると、上記搬送のトラブルのほかに、ベルトコンベア設備の保全上の問題も多発することとなる。
また、鉱石や石炭の水分含有率が高いと、荷揚げする際のバラ物は、湧水発生の前に液状化現象を起こしていて流動しやすくなっている場合がある。このように流動しやすくなると、バラ物は、荷揚げ時のベルトコンベア上から流出しやすく、搬送に支障をきたすようになる。そして、このようにベルトコンベア上からバラ物が流動すると、上記搬送のトラブルのほかに、ベルトコンベア設備の保全上の問題も多発することとなる。
ここで、特許文献１および２で提案している従来技術は、湧水のみを汲み揚げることを想定しているが、グラブバケットによる掴み取り後に生じる窪み部分には、粒径の大きいバラ物から分離した粒径の小さい粉体が流入して、多くは泥状（スラリー）化していることが多い。このようなスラリー状の液体を汲み揚げる場合、従来の排水設備では汲み揚げ自体が難しく、さらには、湧水が発生する毎に汲み揚げ作業が必要となって、作業能率がさらに落ちることになる。かといって、そのまま荷揚げした場合には、前述したように、荷揚げしたバラ物が流動性に富んでいるため、ベルトコンベア上から流出しやすく、これもまた、荷揚げ障害を生じさせることとなる。
これらの問題に対し、発明者らは、特許文献３および４で提案されている含水率低減方法に着目し、検討を重ねた。
しかしながら、上記特許文献３および４に記載された方法では、固体である吸水性樹脂を使用するために、荷揚げ時のバラ物と均一に接触させることが難しいという問題と、吸水性樹脂は水分を含むと膨潤するためにベルトコンベアから落下しやすいという問題があることが新たに分かった。また、吸水性樹脂は、最終的にバラ物と分離する必要があることから、含水バラ物の荷揚げの際に利用することは、作業能率上困難であることが分かった。
しかしながら、上記特許文献３および４に記載された方法では、固体である吸水性樹脂を使用するために、荷揚げ時のバラ物と均一に接触させることが難しいという問題と、吸水性樹脂は水分を含むと膨潤するためにベルトコンベアから落下しやすいという問題があることが新たに分かった。また、吸水性樹脂は、最終的にバラ物と分離する必要があることから、含水バラ物の荷揚げの際に利用することは、作業能率上困難であることが分かった。
加えて、含水率の高い含水バラ物は、海上輸送中に、液状化現象を起こしやすい。そして、船内で、含水バラ物が液状化現象を起こすと、図２に示すように、流動化したバラ物が船倉の片側により易くなって、船のバランスが崩れ、最悪の場合、船は復元力を失い転覆する、という問題がある。
本発明は、上記した現状に鑑み開発されたもので、含水バラ物の荷揚げの際に不可避的に発生するスラリー状の湧水によるベルトコンベア上の荷揚げ障害を解消するための含水バラ物処理方法を、それに用いる含水バラ物への凝集剤添加装置と共に提案することを目的とする。
発明者らは、前記した問題を解決するために、水分を固化する凝集剤を含水バラ物に添加させることについて検討した。その結果、山元積込時に凝集剤を添加して、含水バラ物に凝集剤を付着させておくことが、荷揚げ障害の解消に有利なことを知見して本発明を完成させた。
ここで、図３に、揚げ地での原料として示すように、含水バラ物の荷揚げの際には、バラ物７の間に遊離水８が生じる。これに対して、山元積込時の含水バラ物は、図３に、積み地での原料として示すように、水９がバラ物７粒子間に閉じ込められている。そのため、山元積込時の凝集剤の添加には、凝集剤の付着状態の均一性に問題が生じる可能性があった。
そこで、発明者らは、これを防ぐために、さらに、凝集剤の添加について検討したところ、含水バラ物に対し、凝集剤を拡散させるための遊離水を人為的に生成させることが、凝集剤のバラ物への付着に有効であることを知見した。また、凝集剤を拡散させるために、凝集剤をミスト状で添加することが有効であることを知見した。さらに、凝集剤の撹拌または混練工程を加えることが凝集剤のバラ物の付着のバラツキ解消に有効であることがわかった。
本発明は、上記知見に基づいて成されたものである。
そこで、発明者らは、これを防ぐために、さらに、凝集剤の添加について検討したところ、含水バラ物に対し、凝集剤を拡散させるための遊離水を人為的に生成させることが、凝集剤のバラ物への付着に有効であることを知見した。また、凝集剤を拡散させるために、凝集剤をミスト状で添加することが有効であることを知見した。さらに、凝集剤の撹拌または混練工程を加えることが凝集剤のバラ物の付着のバラツキ解消に有効であることがわかった。
本発明は、上記知見に基づいて成されたものである。
すなわち、本発明の要旨構成は次のとおりである。
１．水分を含む鉱石や石炭等の含水バラ物を、ベルトコンベアで船舶に積み込むに際し、
前記ベルトコンベア上および／または前記ベルトコンベアのジャンクション部で、前記含水バラ物に凝集剤を添加し、該含水バラ物に凝集剤を付着させる含水バラ物処理方法。
１．水分を含む鉱石や石炭等の含水バラ物を、ベルトコンベアで船舶に積み込むに際し、
前記ベルトコンベア上および／または前記ベルトコンベアのジャンクション部で、前記含水バラ物に凝集剤を添加し、該含水バラ物に凝集剤を付着させる含水バラ物処理方法。
２．前記凝集剤を添加する際に、さらに凝集剤拡散用の液体を加えて添加する前記１に記載の含水バラ物処理方法。
３．前記凝集剤を添加する際に、予め凝集剤に凝集剤拡散用の液体を加えて作製した凝集溶液を添加する前記１または２に記載の含水バラ物処理方法。
４．前記凝集剤を添加する際の方式を、ミスト散布方式とする前記１〜３のいずれかに記載の含水バラ物処理方法。
５．前記凝集剤を添加する際に、含水バラ物を撹拌する前記１〜４のいずれかに含水バラ物処理方法。
６．前記凝集剤を添加したのち、含水バラ物を撹拌する請求項１〜５のいずれか１項に含水バラ物処理方法。
７．前記１〜３のいずれかに記載の含水バラ物処理方法に用いる、含水バラ物に対し、凝集剤、凝集剤と凝集剤拡散用の液体、および予め凝集剤に凝集剤拡散用の液体を加えて作製した凝集溶液の内のいずれか一つの添加剤を添加する装置であって、該添加剤を添加する添加手段と、該添加剤の添加量を制御する添加量制御手段と、該添加剤添加の開始および停止を判断するための情報を集めるセンサーと、該添加剤を収納するタンクと、該タンクから該添加手段まで該添加剤を搬送する搬送ホースとを備える、含水バラ物への凝集剤添加装置。
８．前記４に記載の含水バラ物処理方法に用いる、含水バラ物に凝集剤をミスト散布する装置であって、凝集剤をミスト散布する添加手段と、凝集剤の添加量を制御する添加量制御手段と、凝集剤の添加の開始および停止を判断するための情報を集めるセンサーと、添加する凝集剤を収納するタンクと、前記タンクから前記添加手段まで凝集剤を搬送する搬送ホースとを備える、含水バラ物への凝集剤添加装置。
９．前記添加手段が、ストレートタイプノズル、または三又ノズルタイプを有する、前記７または８に記載の含水バラ物への凝集剤添加装置。
１０．前記添加量制御手段が、ポンプを有する、前記７〜９のいずれかに記載の含水バラ物への凝集剤添加装置。
１１．前記添加量制御手段が、さらに、バルブと、ノズルの距離調整手段を有する、前記１０に記載の含水バラ物への凝集剤添加装置。
１２．前記センサーが、羽子板スイッチとリミットスイッチを有する、前記７〜１１のいずれかに記載の含水バラ物への凝集剤添加装置。
１３．前記５または６に記載の含水バラ物処理方法に用いる装置であって、該装置は、凝集剤を添加する添加手段と撹拌または混練用の混合設備とを備え、該添加手段は、凝集剤の添加量を制御する添加量制御手段を備えると共に、該混合設備への凝集剤装入前の凝集剤搬送コンベア上、または該混合設備上に設置される、含水バラ物への凝集剤添加装置。
本発明によれば、凝集剤が予めバラ物に付着しているため、バラ物と含有水とが貨物船の船倉内で分離しないので、従来のように荷揚げ時に湧水が発生しない。結果、荷揚げ作業を中断させる必要がなく、連続的な荷揚げ作業を行なうことができるので、荷揚げ効率が向上する。
また、本発明によれば、海上輸送中に、含水バラ物が液状化現象を起こして、船のバランスが崩れ、船が転覆するといった事故も未然に防ぐことができる。
また、本発明によれば、海上輸送中に、含水バラ物が液状化現象を起こして、船のバランスが崩れ、船が転覆するといった事故も未然に防ぐことができる。
以下、本発明を、図面を用いて具体的に説明する。
一般に、図１に示したように、貨物船の船倉（荷室）１に収容されているバラ物２と呼ばれている鉱石や石炭（または、単に「鉱石類」と言う）を、橋形クレーンやアンローダ５、または、連続式アンローダのバケットを使って荷揚げする際、鉱石類堆積層の下層部分には、含水バラ物中の水分由来の水溜りが発生する。そして、荷揚げ作業が進み、荷揚げ作業が鉱石類堆積層の中層から下層部分に達すると、バラ物堆積層の一部には窪み４が生じる。その窪み４内に、主に礫状の鉱石類から分離した粉体が分散して懸濁した懸濁湧水３が溜まる。
一般に、図１に示したように、貨物船の船倉（荷室）１に収容されているバラ物２と呼ばれている鉱石や石炭（または、単に「鉱石類」と言う）を、橋形クレーンやアンローダ５、または、連続式アンローダのバケットを使って荷揚げする際、鉱石類堆積層の下層部分には、含水バラ物中の水分由来の水溜りが発生する。そして、荷揚げ作業が進み、荷揚げ作業が鉱石類堆積層の中層から下層部分に達すると、バラ物堆積層の一部には窪み４が生じる。その窪み４内に、主に礫状の鉱石類から分離した粉体が分散して懸濁した懸濁湧水３が溜まる。
船倉１内の含水バラ物２の堆積層に発生する懸濁湧水３は、荷揚げが進むと共に、次第にスラリー化して、アンローダ５のグラブバケット６などでの荷揚げが困難になる。というのは、一旦、スラリー化したものは、たとえグラブバケット６で掴み得たとしても、アンローダ機内のホッパー（図示省略）やベルトコンベア部分（以下、ＢＣともいう。図示省略）で流出してしまい、アンローダの運転を継続できなくなるからである。特に、船倉１の底部（下層部）では、懸濁湧水がスラリー化することが多く、荷揚げ作業をしばしば中断して、排水作業をしなければならない。
そこで、本発明では、上記懸濁湧水の発生を防止すべく、含水バラ物に対し、大本となる山元で貨物船に積み込む前に凝集剤を添加し、含水バラ物中のバラ物に凝集剤を付着させて貨物船の船倉内に積み込むことを特徴としている。
ここで、図４は、鉱山運搬管理を示す図であり、鉱山の現場で鉱石を掘削してベッセル１３等に鉱石を積み込みで積載し、鉱石を破砕して所定の成分・粒度に処理する処理設備１４に送給し、処理後は、図５に示すように、ベルトコンベアなどで、鉱石専用船や石炭専用船などの貨物船まで輸送し、積み込みを行っている。
本発明は、この段階において、ベルトコンベア上および／またはベルトコンベアジャンクション部（乗り継ぎホッパ内を含む）で含水バラ物に凝集剤を添加し、含水バラ物に凝集剤を付着させて、含水バラ物を貨物船の船倉内に積み込むものである。なお、図４中、１１は油圧ショベル、１２は自走車両、１３はベッセル、１４は処理施設、１５はホッパである。
かかる添加作業を行うことで、含水バラ物２と共に懸濁湧水３を、正確にはその懸濁湧水３の構成成分を、最終的に固体状態（凝集物）にし、荷揚げ作業時に、含水バラ物中の水分とともにバラ物を搬送することを可能とし、荷揚げ作業の中断を防止して荷揚げ効率の向上を図るようにした。なお、凝集剤の添加場所は、乗り継ぎホッパ内、ＢＣジャンクション部およびＢＣ上のうちから選ばれる、少なくとも１箇所でよいが、複数箇所でもよい。
かかる添加作業を行うことで、含水バラ物２と共に懸濁湧水３を、正確にはその懸濁湧水３の構成成分を、最終的に固体状態（凝集物）にし、荷揚げ作業時に、含水バラ物中の水分とともにバラ物を搬送することを可能とし、荷揚げ作業の中断を防止して荷揚げ効率の向上を図るようにした。なお、凝集剤の添加場所は、乗り継ぎホッパ内、ＢＣジャンクション部およびＢＣ上のうちから選ばれる、少なくとも１箇所でよいが、複数箇所でもよい。
また、本発明では、凝集剤の添加を、凝集剤にさらに凝集剤拡散用の液体を加えたり、予め凝集剤に凝集剤拡散用の液体を加えて作製した凝集溶液を凝集剤として添加したり、凝集剤の添加方式を、ミスト散布方式とすることができる。
〔凝集剤拡散用の液体〕
本発明で用いる凝集剤拡散用の液体は、水や、有機溶媒が挙げられ、有機溶媒は、炭化水素系溶媒（Ｃ,Ｈ,Ｏのみ）が挙げられる。
本発明で用いる凝集剤拡散用の液体は、水や、有機溶媒が挙げられ、有機溶媒は、炭化水素系溶媒（Ｃ,Ｈ,Ｏのみ）が挙げられる。
ここで、上記凝集剤拡散用の液体が水の場合であっても、この凝集剤拡散剤用の液体（水）は、凝集剤と凝結粒子を形成するので含水バラ物中の水分が遊離水として増加することはない。
〔ミスト散布方式〕
本発明で用いることができるミスト散布方式とは、スプレーノズル方式であり、凝集剤が粉体でも液体でも、そのまま、ミスト散布をすることができる。
本発明で用いることができるミスト散布方式とは、スプレーノズル方式であり、凝集剤が粉体でも液体でも、そのまま、ミスト散布をすることができる。
さらには、含水バラ物に凝集剤を添加したのち、後述する撹拌または混練用の設備を用いて、前記凝集剤を前記含水バラ物と撹拌して付着させ、貨物船に積み込んだり、上記撹拌または混練用の設備を用いて、含水バラ物に凝集剤を添加して撹拌または混練をして凝集剤を含水バラ物に付着させて、貨物船に積み込んだりすることもできる。
また、これらＢＣ上等で凝集剤を添加する含水バラ物処理方法は、それぞれを適宜組合せて実施することもできる。
〔凝集剤〕
本発明では、高分子凝集剤を主成分とした凝集剤（本明細書において薬液とも称す）を使用する。
また、上記高分子凝集剤としては、高分子のもつ静電気力または水素結合によって、粉体に吸着活性を生じて粉体間架橋作用を起すもので、固粒化構造を形成して凝結粒子（凝集物）を形成させる効果を有するものであれば、いずれも使用可能である。例えば、粉末、顆粒状または液状の有機系凝集剤である、ポリアクリルアミド系（アルリルアミドとアクリル酸ナトリウムを共重合したもの）、ポリビニルアミジン系、両性高分子系の凝集剤などは、凝結作用のみならず、凝集作用を発揮するので好ましい。なお、公知の無機系凝集剤をさらに混ぜて併用することとしてもよい。
さらに、上記高分子凝集剤として、アクリル酸カチオンポリマー、アクリルアミド系カチオンポリマー、メタクリル酸系ポリマー、メタクリル酸アミノエステルカチオンポリマー、アミジンポリマー、アニオン性Ｗ/Ｏ型エマルジョンポリマーなどを使用することもできる。
本発明では、高分子凝集剤を主成分とした凝集剤（本明細書において薬液とも称す）を使用する。
また、上記高分子凝集剤としては、高分子のもつ静電気力または水素結合によって、粉体に吸着活性を生じて粉体間架橋作用を起すもので、固粒化構造を形成して凝結粒子（凝集物）を形成させる効果を有するものであれば、いずれも使用可能である。例えば、粉末、顆粒状または液状の有機系凝集剤である、ポリアクリルアミド系（アルリルアミドとアクリル酸ナトリウムを共重合したもの）、ポリビニルアミジン系、両性高分子系の凝集剤などは、凝結作用のみならず、凝集作用を発揮するので好ましい。なお、公知の無機系凝集剤をさらに混ぜて併用することとしてもよい。
さらに、上記高分子凝集剤として、アクリル酸カチオンポリマー、アクリルアミド系カチオンポリマー、メタクリル酸系ポリマー、メタクリル酸アミノエステルカチオンポリマー、アミジンポリマー、アニオン性Ｗ/Ｏ型エマルジョンポリマーなどを使用することもできる。
なお、本発明において、高分子凝集剤が主成分であるとは、一般に、凝集効果があると認められている量以上の高分子凝集剤を含有していることを指し、通常は高分子凝集剤の含有率が40％程度以上である。勿論、高分子凝集剤：100％のものを、そのまま凝集剤として用いても構わない。なお、本発明における％表示は、遊離水率を除き、かつ特に断らない限り、mass％を意味する。
また、凝集剤が固体状、または液体であって薄めて使用するものの場合、溶液は、水、有機溶媒が挙げられ、溶質は、Ｃ,Ｈ,Ｎ,Ｏの重合体、溶媒は、炭化水素系溶媒（Ｃ,Ｈ,Ｏのみ）が挙げられる。
また、凝集剤が固体状、または液体であって薄めて使用するものの場合、溶液は、水、有機溶媒が挙げられ、溶質は、Ｃ,Ｈ,Ｎ,Ｏの重合体、溶媒は、炭化水素系溶媒（Ｃ,Ｈ,Ｏのみ）が挙げられる。
さらに、本発明における凝集剤の添加量は、バラ物の含水量に対して乾燥質量で0.04〜１％の範囲とすることが好ましい。
というのは、上記範囲を満足すると、後述する試験結果からも確認されたことであるが、過水分による流動性が低下すると共に、凝集剤を過剰に投与した際の粘着性が発現しないためである。
なお、上記添加量は、バラ物の含水量に対して乾燥質量で0.06〜0.4％含まれていることがより好ましい。また、本発明において、薬液の添加比率（量）は、上述したようにバラ物の含水量に対する比率である。
ここに、凝集剤の添加速度は、特に限定はなく、設備等によって適宜設定すればよいが、一例としては、２〜10(L/min)程度が挙げられる。
というのは、上記範囲を満足すると、後述する試験結果からも確認されたことであるが、過水分による流動性が低下すると共に、凝集剤を過剰に投与した際の粘着性が発現しないためである。
なお、上記添加量は、バラ物の含水量に対して乾燥質量で0.06〜0.4％含まれていることがより好ましい。また、本発明において、薬液の添加比率（量）は、上述したようにバラ物の含水量に対する比率である。
ここに、凝集剤の添加速度は、特に限定はなく、設備等によって適宜設定すればよいが、一例としては、２〜10(L/min)程度が挙げられる。
以上、カラジャス鉄鉱石を例に本発明を説明したが、本発明の条件に従う限り、他の鉱石類でもよく、新規な鉄鉱石の場合は、前記した実験一や二などに記載した実験対象を新規な鉄鉱石として実施することで、上記の含水率の目標値を定めることができる。
なお、湧水由来の水分がベルトコンベアから溢れることを極力避けるために、安全をとるならば、含水率：9.6％以上の含水バラ物には、本発明を適用すればよい。なお、含水率：23％以上の含水バラ物は、低含水率の含水バラ物を混合して、含水率：23％以下とすることが好ましい。また、本発明における含水率（量）は、バラ物の質量に対する水分量の比率である。
なお、湧水由来の水分がベルトコンベアから溢れることを極力避けるために、安全をとるならば、含水率：9.6％以上の含水バラ物には、本発明を適用すればよい。なお、含水率：23％以上の含水バラ物は、低含水率の含水バラ物を混合して、含水率：23％以下とすることが好ましい。また、本発明における含水率（量）は、バラ物の質量に対する水分量の比率である。
また、本発明に用いる装置は、図５に示した搬送経路、すなわち鉱石類を含む含水バラ物を、鉱石を破砕して所定の成分・粒度に処理する処理施設１４から、貨物船の船倉内にベルトコンベアなどで搬送する際に、凝集剤、凝集剤と凝集剤拡散用の液体、および予め凝集剤に凝集剤拡散用の液体を加えて作製した凝集溶液の内のいずれか一つの添加剤を添加するための装置とすることができる。
そして、上記装置は、添加剤を添加するまたは凝集剤をミスト散布する添加手段と、添加剤の添加量を制御する添加量制御手段と、添加剤等の添加の開始および停止を判断するための情報を集めるセンサーと、添加する添加剤等を収納するタンクと、該タンクから上記添加手段まで添加剤等を搬送する搬送ホースとを備えるところに特徴がある。
そして、上記装置は、添加剤を添加するまたは凝集剤をミスト散布する添加手段と、添加剤の添加量を制御する添加量制御手段と、添加剤等の添加の開始および停止を判断するための情報を集めるセンサーと、添加する添加剤等を収納するタンクと、該タンクから上記添加手段まで添加剤等を搬送する搬送ホースとを備えるところに特徴がある。
［添加剤を添加する添加手段］
本発明における薬液を添加する添加手段は、図６(a)および、(b)に示すように、搬送ホースとのジョイント部、配管、液体を噴霧するノズル部からなり、それら構成品は、一般的に液体を噴霧する際に用いられるものであって、含水バラ物を貨物船まで搬送する際に、所定量の薬液を添加することができるものであれば、特に限定はされないが、図６(a)に示したストレートタイプノズル、または図６(b)に示した三又ノズルタイプとすることが最も好ましい。なお、図６中、６１は搬送ホース、６２は搬送ホースとのジョイント部、６３は配管、６４はストレートタイプノズル、６５は三又タイプノズル、６６は歩廊である。
本発明における薬液を添加する添加手段は、図６(a)および、(b)に示すように、搬送ホースとのジョイント部、配管、液体を噴霧するノズル部からなり、それら構成品は、一般的に液体を噴霧する際に用いられるものであって、含水バラ物を貨物船まで搬送する際に、所定量の薬液を添加することができるものであれば、特に限定はされないが、図６(a)に示したストレートタイプノズル、または図６(b)に示した三又ノズルタイプとすることが最も好ましい。なお、図６中、６１は搬送ホース、６２は搬送ホースとのジョイント部、６３は配管、６４はストレートタイプノズル、６５は三又タイプノズル、６６は歩廊である。
［ミスト散布方式の添加手段］
本発明における添加手段は、ミスト散布方式とすることができる。
具体的には、スプレーノズル方式とすることが好ましい。
本発明における添加手段は、ミスト散布方式とすることができる。
具体的には、スプレーノズル方式とすることが好ましい。
また、上記添加手段の設置場所は、ＢＣ乗り継ぎホッパ内、ＢＣジャンクション部およびＢＣ上のうちから選ばれる少なくとも１箇所とするが、複数箇所に設置することもできる。
［添加剤の添加量を制御する添加量制御手段］
本発明では、添加剤の添加量を制御する添加量制御手段として、図７に示すように、ノズルの距離調整手段、バルブおよび、送液用のポンプを備えていることが好ましい。なお、図７中、７１はタンク、７２はポンプ、７３はホース、７４はセンサー、７５はバルブ、７６は距離調整手段、７７はノズル部である。
本発明に従う添加剤の添加量を制御する添加量制御は、バルブを用いて、その開度調整をすることで行うことができる。また、ポンプの薬液吐出量を調整したり、ノズルの先端開度や、ノズル本数の変更、ノズルの距離調整手段を用いて、鉱石類とノズルとの距離などを調整したりすることなどで、鉱石類への添加剤の添加量をそれぞれ制御することができる。なお、上記した添加量制御手段は、凝集剤をミスト散布する方式にも同じものを適用することができる。
本発明では、添加剤の添加量を制御する添加量制御手段として、図７に示すように、ノズルの距離調整手段、バルブおよび、送液用のポンプを備えていることが好ましい。なお、図７中、７１はタンク、７２はポンプ、７３はホース、７４はセンサー、７５はバルブ、７６は距離調整手段、７７はノズル部である。
本発明に従う添加剤の添加量を制御する添加量制御は、バルブを用いて、その開度調整をすることで行うことができる。また、ポンプの薬液吐出量を調整したり、ノズルの先端開度や、ノズル本数の変更、ノズルの距離調整手段を用いて、鉱石類とノズルとの距離などを調整したりすることなどで、鉱石類への添加剤の添加量をそれぞれ制御することができる。なお、上記した添加量制御手段は、凝集剤をミスト散布する方式にも同じものを適用することができる。
ここで、添加剤の添加量は、鉱石類の性状によって適宜実験を行い、求めることができるが、500〜2000ton/ｈ程度の時は、添加剤の添加量を乾燥重量で、50〜600kg/ｈ程度とすることが望ましい。
なお、上記したバルブは、一般に添加剤の搬送経路に用いられるものであれば特に限定はない。また、ノズルの距離調整手段は、薬液を添加する添加手段を上下させるものや、搬送ホースとのジョイント部とノズル部の間の配管を伸縮させる機構などを採用することができる。
ここで、ポンプや、バルブ、ノズルの距離調整手段は、必須の構成要件ではなく、いずれかを選択して用いることができ、添加剤の添加量等によっては用いなくても良い。
ここで、ポンプや、バルブ、ノズルの距離調整手段は、必須の構成要件ではなく、いずれかを選択して用いることができ、添加剤の添加量等によっては用いなくても良い。
また、本発明は、図７に示したように、添加する添加剤を収納するタンクと、タンクから上記添加手段まで添加剤を搬送する搬送ホースと備えているが、添加に必要な添加剤の種類および添加剤の量を収納、搬送できれば、構造材の材質に制限はなく、タンクの容量や搬送ホース径は、設備の大きさやバラ物の搬送量に応じて適宜選択することができる。なお、上記したタンクと搬送ホースは、凝集剤をミスト散布する方式にも同じものを適用することができる。
［添加剤添加の開始および停止を判断するための情報を集めるセンサー］
本発明に従う装置は、図８に示す４つのパターンを実施する必要がある。
図中、Iは、添加剤の添加を行うべきパターンであって、添加剤添加用ＢＣが稼働していて、かつ該ＢＣ上に荷がある状態（図中の略絵参照）である。
IIは、添加剤の添加を停止すべきパターンであって、添加剤添加用ＢＣが稼働していて、かつ該ＢＣ上に荷がない状態（図中の略絵参照）である。
IIIは、添加剤の添加を停止すべきパターンであって、添加剤添加用ＢＣが停止していて、かつ該ＢＣ上に荷がある状態（図中の略絵参照）である。
IVは、添加剤の添加を停止すべきパターンであって、添加剤添加用ＢＣが停止していて、かつ該ＢＣ上に荷がない状態（図中の略絵参照）である。
本発明に従う装置は、図８に示す４つのパターンを実施する必要がある。
図中、Iは、添加剤の添加を行うべきパターンであって、添加剤添加用ＢＣが稼働していて、かつ該ＢＣ上に荷がある状態（図中の略絵参照）である。
IIは、添加剤の添加を停止すべきパターンであって、添加剤添加用ＢＣが稼働していて、かつ該ＢＣ上に荷がない状態（図中の略絵参照）である。
IIIは、添加剤の添加を停止すべきパターンであって、添加剤添加用ＢＣが停止していて、かつ該ＢＣ上に荷がある状態（図中の略絵参照）である。
IVは、添加剤の添加を停止すべきパターンであって、添加剤添加用ＢＣが停止していて、かつ該ＢＣ上に荷がない状態（図中の略絵参照）である。
上述した、４つのパターンを確実に行うため、本発明の装置では、ＢＣのモーターが稼働していること、および、湧水鉱石類がＢＣ上に流れていることを確認するために、添加剤添加の開始および停止を判断するための情報を集めるセンサーを有する必要があるが、このセンサーは、羽子板スイッチとリミットスイッチを有することが好ましい。図９に示すように、ＢＣ上に荷があることを正確に検知することができるからである。また、ＢＣのモーターが稼働していることは、ＢＣのモーターの稼働・非稼働にかかる電気信号を、モーターから直接入手することも、電気室から電気信号で得ることもできる。
なお、図９中、９１は羽子板スイッチ、９２はリミットスイッチである。
なお、図９中、９１は羽子板スイッチ、９２はリミットスイッチである。
このセンサーは、添加剤を添加する添加手段がＢＣ上に設置されている場合、この設置されたＢＣよりも前のＢＣに設置することが重要である。
なお、ＢＣ上の鉱石類が湧水を有しているか否かの判断は、作業者が目視で行うこともできるが、ＢＣ上の原料安息角からの判断や、原料表面のビデオ画像からの画像解析、ＢＣ上で自動的に原料を回収しての分析をして、自動で判断させることもできる。本発明では、これらも含めて、添加剤添加の開始および停止を判断するための情報を集めるセンサーという。
なお、具体的なコントロールフローは、図１０に示すように、ＢＣの稼働・非稼働を優先して判断することが重要である。ＢＣが非稼働状態で薬液が添加されると、薬液は粘性高のため、ＢＣ下に貯まって設備トラブルの元となるからである。また、ＢＣが稼働していても、ＢＣ上に荷がない状態で薬液が添加されると、ＢＣのゴム劣化が生じるおそれが生じるとともに、この場合も、薬液がＢＣ下に貯まって設備トラブルの元となるからである。また、上記したセンサーは、凝集剤をミスト散布する方式にも同じものを適用することができる。
加えて、本発明に用いる装置は、凝集剤を添加する添加手段と撹拌または混練用の混合設備とを備え、該添加手段は、凝集剤の添加量を制御する添加量制御手段を備えると共に、該混合設備への凝集剤装入前の凝集剤搬送コンベア上または混合設備上に設置される装置とすることもできる。
［撹拌または混練用の混合設備］
本発明で用いる撹拌または混練用の混合設備は、粉体を混合する混合設備であれば、公知公用の混合設備を用いることができる。
本発明で用いる撹拌または混練用の混合設備は、粉体を混合する混合設備であれば、公知公用の混合設備を用いることができる。
［凝集剤を添加する添加手段］
上記混合設備を有する装置で用いられる添加手段は、前記段落［００４６］に記載の添加手段と同じ手段を適用することができる。
上記混合設備を有する装置で用いられる添加手段は、前記段落［００４６］に記載の添加手段と同じ手段を適用することができる。
［凝集剤の添加量を制御する添加量制御手段］
上記した添加量制御手段は、前記段落［００４９］に記載の手段と同じ手段を適用することができる。
上記した添加量制御手段は、前記段落［００４９］に記載の手段と同じ手段を適用することができる。
〔搬送可能となる原理〕
図１１（ａ）および（ｂ）は、粉体（バラ物）：Ｐを含む懸濁湧水に含まれる水：Ｗｍと、それに添加される高分子凝集剤：Ａを示すものである。このＡがＰに添加されると、図１１（ｃ）に示すように、ＷｍとＰの一部が、高分子凝集剤：Ａにおける分子鎖の枝状に広がったポリマー：Ｂに絡め捕られるようにして凝結し、図１１（ｄ）に示すような粒径の小さい凝結粒子２１の幾つかを形成する。その後、凝結粒子２１の複数個が、やがて凝集（集合）して、図１１（ｅ）に示すような粒径の大きな凝集粒子２２へと成長する。従って、本発明で、含水バラ物に凝集剤が付着しとは、凝集剤が単身で付着している状態だけを意味するのではなく、凝集剤と凝集剤拡散用の液体が併せて付着している状態でも良いし、上記した凝集粒子や凝結粒子が付着している状態、さらには、これらの状態が複合している状態であることも含む。また、本発明における含水バラ物の凝集物とは、上記した凝集粒子と凝結粒子とが任意の比率（いずれかが100％であっても良い）で構成されているものである。
図１１（ａ）および（ｂ）は、粉体（バラ物）：Ｐを含む懸濁湧水に含まれる水：Ｗｍと、それに添加される高分子凝集剤：Ａを示すものである。このＡがＰに添加されると、図１１（ｃ）に示すように、ＷｍとＰの一部が、高分子凝集剤：Ａにおける分子鎖の枝状に広がったポリマー：Ｂに絡め捕られるようにして凝結し、図１１（ｄ）に示すような粒径の小さい凝結粒子２１の幾つかを形成する。その後、凝結粒子２１の複数個が、やがて凝集（集合）して、図１１（ｅ）に示すような粒径の大きな凝集粒子２２へと成長する。従って、本発明で、含水バラ物に凝集剤が付着しとは、凝集剤が単身で付着している状態だけを意味するのではなく、凝集剤と凝集剤拡散用の液体が併せて付着している状態でも良いし、上記した凝集粒子や凝結粒子が付着している状態、さらには、これらの状態が複合している状態であることも含む。また、本発明における含水バラ物の凝集物とは、上記した凝集粒子と凝結粒子とが任意の比率（いずれかが100％であっても良い）で構成されているものである。
図１１（ｅ）に示したような段階になると、Ｗｍは固化した状態となって、バラ物に付着する付着状態となる。かかる状態となることにより、バラ物は、ベルトコンベアでの搬送が容易となって、バラ物と共に懸濁湧水自体も、ベルトコンベアから溢流することなく搬送することができ、もって、原料ヤードなどへのバラ物の送給がトラブル無くできるようになるのである。
また、本発明における凝集剤である薬液を構成する成分は、Ｎ,Ｃ,Ｈといった、次工程の焼結機での焼成の際に燃え、製品中に残らないものなので、薬液分離の必要が要らない。従って、本発明は、薬液分離の工程がいらないというメリットを有している。
また、本発明における凝集剤である薬液を構成する成分は、Ｎ,Ｃ,Ｈといった、次工程の焼結機での焼成の際に燃え、製品中に残らないものなので、薬液分離の必要が要らない。従って、本発明は、薬液分離の工程がいらないというメリットを有している。
さらに、上述したように、水の溢流が生じると、ベルトコンベア背面に生じる付着水や、付着粉により、バラ物等の搬送に支障が出る他、コンベアロールおよび駆動系に、付着水や付着粉に起因する故障が発生するが、本発明では、水やバラ物が、ベルトコンベアから溢流することがないため、高含水率の含水バラ物搬送時であっても、これらの問題が効果的に防止できる。
〔実施例１〕
含水バラ物を搬送するベルトコンベア上の凝集剤添加方法を模擬して、以下の実験を実施した。
鉄鉱石の含水率が12〜24％のカラジャス鉄鉱石（以下、鉄鉱石と記す。）を、下記の手順により遊離水の発生状況を確認した。
(1) 鉄鉱石を30kg準備し、乾燥機により乾燥した。乾燥後、鉄鉱石を容器に移した。
(2) 容器に移した後、鉄鉱石に、所定の含水率になるように水および薬剤を添加し、混合撹拌機（スターラー撹拌機）により撹拌した。ここで、薬剤（凝集剤）は、クリサットC-333Lとした。なお、クリサットC-333Lは、液体である。
(3) 撹拌完了後、水分が蒸発しないように蓋をして24時間静置した。
(4) 24時間静置後、貨物船での運搬を模擬（横揺れ）するために振動を24時間加えた。
(5) その後、発生した遊離水の質量を測定した。
実験結果を、表１に併記する。なお、表中の判定は、遊離水率（％）で行なった。また、遊離水率（％）は以下の式で求められる。
遊離水率（％）＝遊離水量（kg）/添加水量（kg）×100
含水バラ物を搬送するベルトコンベア上の凝集剤添加方法を模擬して、以下の実験を実施した。
鉄鉱石の含水率が12〜24％のカラジャス鉄鉱石（以下、鉄鉱石と記す。）を、下記の手順により遊離水の発生状況を確認した。
(1) 鉄鉱石を30kg準備し、乾燥機により乾燥した。乾燥後、鉄鉱石を容器に移した。
(2) 容器に移した後、鉄鉱石に、所定の含水率になるように水および薬剤を添加し、混合撹拌機（スターラー撹拌機）により撹拌した。ここで、薬剤（凝集剤）は、クリサットC-333Lとした。なお、クリサットC-333Lは、液体である。
(3) 撹拌完了後、水分が蒸発しないように蓋をして24時間静置した。
(4) 24時間静置後、貨物船での運搬を模擬（横揺れ）するために振動を24時間加えた。
(5) その後、発生した遊離水の質量を測定した。
実験結果を、表１に併記する。なお、表中の判定は、遊離水率（％）で行なった。また、遊離水率（％）は以下の式で求められる。
遊離水率（％）＝遊離水量（kg）/添加水量（kg）×100
調査の結果、発明例は、凝集剤を添加してない同一含水率の試験Ｎｏ１〜４に対していずれも遊離水率が低下した。特に、含水率が12〜20％においては遊離水率が皆無（０％）となった。
〔実施例２〕
実施例１と同様の試験を行い、薬剤の拡散性を向上させるために、事前に複数条件の水で薬剤を希釈してから鉄鉱石に加えた。
実施例１と同様の試験を行い、薬剤の拡散性を向上させるために、事前に複数条件の水で薬剤を希釈してから鉄鉱石に加えた。
その結果、薬剤を水によって、質量比(水/薬剤)で20〜200に希釈して粉鉱石に添加した場合に、振動試験後の遊離水の発生を効果的に抑えられることが分かった。
また、この希釈の質量比(水/薬剤)が10では、対象鉱石に薬剤が十分に拡散しない箇所があった。一方、この希釈の質量比(水/薬剤)が300では、添加した水の一部が遊離水となった。なお、上記質量比が10の場合も300の場合も、荷揚げ時の湧水の発生は、搬送工程を止めるほどではなかった。
ここで、表２に記載した実験においては、希釈する水と鉱石自体が持っている水分の合計に対して薬剤が0.4％の濃度になるように添加した。
また、この希釈の質量比(水/薬剤)が10では、対象鉱石に薬剤が十分に拡散しない箇所があった。一方、この希釈の質量比(水/薬剤)が300では、添加した水の一部が遊離水となった。なお、上記質量比が10の場合も300の場合も、荷揚げ時の湧水の発生は、搬送工程を止めるほどではなかった。
ここで、表２に記載した実験においては、希釈する水と鉱石自体が持っている水分の合計に対して薬剤が0.4％の濃度になるように添加した。
本発明に従う含水バラ物処理方法および含水バラ物への凝集剤添加装置は、例示した含水鉱石や石炭の他、砂利、砂、穀物等のバラ物の搬送作業にも適用が可能である。
１ 船倉
２ バラ物
３ 懸濁湧水
４ 窪み
５ アンローダ
６ グラブバケット
７ バラ物
８ 遊離水
９ 含水バラ物中の水分
１１ 油圧ショベル
１２ 自走車両
１３ ベッセル
１４ 鉱石を破砕して所定の成分・粒度に処理する処理施設
１５ ホッパ、
２１ 小さい凝結粒子
２２ 大きい凝集粒子
６１ 搬送ホース
６２ 搬送ホースとのジョイント部
６３ 配管
６４ ストレートタイプノズル
６５ 三又タイプノズル
６６ 歩廊
７１ タンク
７２ ポンプ
７３ ホース
７４ センサー
７５ バルブ
７６ 距離調整手段
７７ ノズル部
９１ 羽子板スイッチ
９２ リミットスイッチ
Ａ 高分子凝集剤
Ｂ ポリマー
Ｐ 粉体
Ｗｍ 水
２ バラ物
３ 懸濁湧水
４ 窪み
５ アンローダ
６ グラブバケット
７ バラ物
８ 遊離水
９ 含水バラ物中の水分
１１ 油圧ショベル
１２ 自走車両
１３ ベッセル
１４ 鉱石を破砕して所定の成分・粒度に処理する処理施設
１５ ホッパ、
２１ 小さい凝結粒子
２２ 大きい凝集粒子
６１ 搬送ホース
６２ 搬送ホースとのジョイント部
６３ 配管
６４ ストレートタイプノズル
６５ 三又タイプノズル
６６ 歩廊
７１ タンク
７２ ポンプ
７３ ホース
７４ センサー
７５ バルブ
７６ 距離調整手段
７７ ノズル部
９１ 羽子板スイッチ
９２ リミットスイッチ
Ａ 高分子凝集剤
Ｂ ポリマー
Ｐ 粉体
Ｗｍ 水
Claims (10)
- 水分を含む鉱石や石炭等の含水バラ物を、ベルトコンベアで船舶に積み込むに際し、
前記ベルトコンベア上および／または前記ベルトコンベアのジャンクション部で、前記含水バラ物に、質量比(水/凝集剤)で２０〜２００に希釈した凝集剤を添加し、該含水バラ物に凝集剤を付着させる含水バラ物処理方法。 - 前記凝集剤を添加する際の方式を、ミスト散布方式とする請求項１に記載の含水バラ物処理方法。
- 前記凝集剤を添加する際に、含水バラ物を撹拌する請求項１または２に記載の含水バラ物処理方法。
- 前記凝集剤を添加したのち、含水バラ物を撹拌する請求項１〜３のいずれか１項に記載の含水バラ物処理方法。
- 請求項１に記載の含水バラ物処理方法に用いる、含水バラ物に対し、前記凝集剤を添加する装置であって、前記凝集剤を添加する添加手段と、前記凝集剤の添加量を制御する添加量制御手段と、前記凝集剤添加の開始および停止を判断するための情報を集めるセンサーと、前記凝集剤を収納するタンクと、該タンクから該添加手段まで前記凝集剤を搬送する搬送ホースとを備える、含水バラ物への凝集剤添加装置。
- 請求項２に記載の含水バラ物処理方法に用いる、含水バラ物に前記凝集剤をミスト散布する装置であって、前記凝集剤をミスト散布する添加手段と、前記凝集剤の添加量を制御する添加量制御手段と、前記凝集剤の添加の開始および停止を判断するための情報を集めるセンサーと、添加する前記凝集剤を収納するタンクと、前記タンクから前記添加手段まで前記凝集剤を搬送する搬送ホースとを備える、含水バラ物への凝集剤添加装置。
- 前記添加手段が、ストレートタイプノズル、または三又ノズルタイプを有する、請求項５または６に記載の含水バラ物への凝集剤添加装置。
- 前記添加量制御手段が、ポンプを有する、請求項５〜７のいずれか１項に記載の含水バラ物への凝集剤添加装置。
- 前記添加量制御手段が、さらに、バルブと、ノズルの距離調整手段を有する、請求項８に記載の含水バラ物への凝集剤添加装置。
- 前記センサーが、羽子板スイッチとリミットスイッチを有する、請求項５〜９のいずれか１項に記載の含水バラ物への凝集剤添加装置。
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