JP6911602B2 - 製鉄原料の積み付け払い出し方法 - Google Patents

Description

本発明は、製鉄原料を屋外貯蔵ヤードに積み付け払い出しする方法に関する。

石炭や鉄鉱石等の製鉄原料は、コンベアにより搬送され、スタッカーを用いて屋外貯蔵ヤードに積み付けられて積み付け山を形成するのが一般的である。
しかし、従来の積み付け方法では、積み付け山の斜面を粒径の大きな製鉄原料（以下、「粗粒」と呼ぶ。）が転げ落ちるなどの現象が発生する。その結果、積み付け山の頂部と裾野部で粒度分布が偏る粒度偏析が起き、以降の製造工程（例えば焼結工程）の操業に変動を与えていた。

他方、特許文献１には、屋外貯蔵ヤードの１辺に側壁を立て、当該側壁に隣接する屋外貯蔵ヤードに堆積物を山積みする方法において、堆積山表層部を流れる降雨を側壁に設けた排水孔から排出させる発明が開示されている。
また、特許文献２には、乗継コンベヤとシャトルコンベヤの組み合わせにより、貯蔵設備の矩形状空洞に上部からほぼ均等にばら物を堆積することができるばら物貯蔵設備が開示されている。

特開昭６３−２１８４０９号公報 特開平７−２７７５１８号公報

特許文献１記載の方法は、従来の屋外貯蔵ヤードに比べて排水性は向上するが、積み付け山の頂部と裾野部で生じる粒度偏析の問題は依然として解決されていない。
また、特許文献２記載の方法は、乗継コンベヤとシャトルコンベヤの組み合わせにより、矩形状空洞にばら物を均等に堆積する技術であり、ばら物を山状に積み付けないため、粒度偏析を生じさせることなく製鉄原料を貯蔵することが可能であるが、非常に高額な設備投資が必要となる。

本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、製鉄原料の払い出し時における粒度偏析を従来に比べて緩和することが可能な方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明は、平面視矩形状とされ、少なくとも各長辺に隔壁が設けられているヤード内に、上方から製鉄原料を落下させ、前記製鉄原料を断面山形状に積み付けて積み付け山を形成し、積み付けられた前記製鉄原料をリクレーマ又はクラブバケットにて払い出す方法であって、
対向する前記隔壁間の距離をＷ（ｍ）とすると、前記隔壁は、前記ヤードの底面からの高さが０．２９×Ｗ（ｍ）以上の部分を有することを特徴としている。

断面山形状とされた積み付け山の斜面を転げ落ちた粗粒（の一部）は隔壁近傍に集積する。リクレーマ又はクラブバケットにより、対向する隔壁を有するヤードから製鉄原料を払い出すと、積み付け山の形状は、隔壁近傍が高位、払い出し箇所が低位なＶ字断面となる。その結果、隔壁近傍に集積している粗粒が斜面を転げ落ちて払い出し箇所に集積し、少なくとも焼結機生産性の向上効果が認められる程度に粒度偏析が緩和される。

また、本発明に係る製鉄原料の積み付け払い出し方法では、前記製鉄原料は、篩目０．２５ｍｍアンダーが１０質量％以上、且つ５ｍｍオーバーが５質量％以上の鉄鉱石であることを好適とする。
上記粒度分布を有する製鉄原料は、微粉が多く、粗粒も一定量以上含んでいるため、積み付け時の粒度偏析が著しくなり易く、本発明の効果が顕著に発揮されやすい。

また、本発明に係る製鉄原料の積み付け払い出し方法では、前記隔壁には、前記ヤードの底面から０．２９×Ｗ（ｍ）未満の位置に排水孔が設けられていてもよい。
製鉄原料の含水率を低位に維持することにより、ヤードから製鉄原料を払い出す際に、隔壁近傍に集積している粗粒が払い出し箇所へ転げ落ちる効果の向上が期待できる。

本発明に係る製鉄原料の積み付け払い出し方法では、リクレーマ又はクラブバケットにて、対向する隔壁を有するヤードから製鉄原料を払い出す際に、隔壁近傍に集積している粗粒が斜面を転げ落ちて払い出し箇所に集積するので、従来に比べて粒度偏析を緩和することができる。その結果、焼結機やコークス炉のような以降の製造工程の操業変動を抑制でき、さらには高炉の操業変動も抑制することができる。また、操業が安定し生産性が向上するのでコスト改善を図ることができる。

本発明の一実施の形態に係る製鉄原料の積み付け払い出し方法が実施されるヤードの平面図である。 （Ａ）は、本実施の形態における製鉄原料の積み付けに伴う粗粒の移動を説明するための模式図、（Ｂ）は、製鉄原料の払い出しに伴う粗粒の移動を説明するための模式図である。 隔壁に設けられた排水孔の模式図である。

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いて説明し、本発明の理解に供する。

製鉄所に搬入される鉄鉱石や石炭などの製鉄原料は、ヤードと呼ばれる広大な面積を有する露天置き場にスタッカー等の搬入手段により上方から落下されて断面山形状に積み上げられ（積み付けられ）て貯蔵され、リクレーマやクラブバケットで取り崩され（払い出され）て搬出されるのが一般的である。
製鉄原料の積み付けには、固定された一点（スタッカー）から落下する製鉄原料をヤードに積み付けて貯蔵する定点積付法が用いられている。一定量の積み付けが終了すると、スタッカーは他の固定された一点に移動して積み付けを継続する。

ヤードに積み付ける製鉄原料は、種々の大きさを有する粒子から構成されているのが一般的である。積み付け山の高さが増すにつれて粒度の大きな粒子は積み付け山の下方へ転がり落ち、粒度の小さな粒子は積み付け山の上方に積み重なっていくことになる。そのため、積み付け山の粒度は、下方ほど大きく、上方に進むにつれて小さくなる傾向にある。つまり、粒度偏析が発生する。
その結果、リクレーマやクラブバケットによって、粒度偏析した製鉄原料の払い出しを行うと、積み付け山の下方に積み付けられていた製鉄原料や積み付け山の上方に積み付けられていた製鉄原料が連続して払い出されることになり、払い出し時期によって払い出す製鉄原料の粒度に偏りが生じ、著しい場合には、焼結機の生産性に影響を及ぼすことになる。

図１に、本発明の一実施の形態に係る製鉄原料の積み付け払い出し方法が実施されるヤード１０の平面図を示す。本実施の形態におけるヤード１０は、平面視矩形状とされ、各長辺には隔壁１１が設けられている。対向する隔壁１１間の距離をＷ（ｍ）とすると、隔壁１１の高さは、ヤード１０の底面から０．２９×Ｗ（ｍ）以上とされている。なお、隔壁１１の高さに上限を設ける必要はないが、スタッカーやリクレーマ等のメンテナンスを考慮すると、隔壁１１の高さの上限は３０ｍ程度であろう。

本実施の形態におけるヤード１０のように、対向する隔壁１１を有するヤード１０内に製鉄原料１２をスタッカー（図示省略）で積み付けると、粒径の大きな製鉄原料１２（粗粒１２ａ）が積み付け山の下方へ転がり落ちるが、隔壁１１によって転動が阻止されるため、隔壁１１近傍に粗粒１２ａが集積する（図２（Ａ）参照）。
その後も積み付けを継続すると、ヤード１０内は、積み付けられた製鉄原料１２で満たされるが、上述したように、隔壁１１近傍には粗粒１２ａが集積し、その状態はヤード１０底面から高い位置における隔壁１１近傍も同様である。

積み付けられた製鉄原料１２はリクレーマやクラブバケット（図示省略）により取り崩されて搬出される。これにより、積み付け山の形状は、隔壁１１近傍が高位、払い出し箇所が低位なＶ字断面となる（図２（Ｂ）参照）。粗粒１２ａは、払い出し時に再び転がり落ちるが、転動方向は積み付け時の方向とは逆の方向、つまり、隔壁１１から払い出し箇所に向かって転がり落ちていく。その結果、対向する隔壁１１を有するヤード１０内の製鉄原料１２を払い出すと、粒度偏析が相殺され、払い出す製鉄原料１２の粒度偏析が緩和される。

なお、スタッカーやリクレーマ、クラブバケットは、対向する隔壁１１間の中央付近に配置される。対向する隔壁１１の間隔が広い場合は、対抗する隔壁１１の間隔の中央を挟んだ一定の幅を持った領域に、スタッカーやリクレーマ、クラブバケットが配置される。ただし、いずれの場合であっても、隔壁１１の近傍にスタッカーやリクレーマ、クラブバケットが固定して配置されることは無い。

リクレーマやクラブバケットにより製鉄原料１２が払い出され、ヤード１０内の在庫量が低下しその量がゼロに近づいてくると、払い出し箇所の在庫がゼロとなり、ヤード１０の底面が露出する状態となる。その状況に至るまで本発明の効果を得るためには、隔壁１１の高さを、製鉄原料１２の傾斜角１３が安息角であるときの高さとしなければならない（図２（Ｂ）参照）。安息角は製鉄原料１２の粒度、嵩比重、表面性状（なめらかさ等）等によって異なるが、概ね３０°である。安息角を３０°とすると、隔壁１１の幾何学的高さは、１／２√３×Ｗ≒０．２９×Ｗとなる。因って、隔壁１１の高さは、ヤード１０の底面から０．２９×Ｗ（ｍ）以上でなければならない。

ヤード１０に貯蔵する製鉄原料１２は、特に限定するものではないが、篩目０．２５ｍｍアンダーが１０質量％以上、且つ５ｍｍオーバーが５質量％以上の鉄鉱石であることを好適とする。この粒度の鉄鉱石は、微粉が多く、粗粒も一定量以上が含まれているため、積み付け時の偏析が著しくなり易く、本発明の効果が顕著に発揮され易い。

なお、図３に示すように、隔壁１１を貫通する排水孔１４を設けても良い。排水孔１４の位置は、ヤード１０の底面から０．２９×Ｗ（ｍ）未満の位置とする。
降雨によってヤード１０に貯蔵した製鉄原料１２の含水率が上がるため、隔壁１１の低い部位に排水孔１４を設けると、排水を促すことが可能となり、製鉄原料１２の含水率を低位に維持することができる。製鉄原料１２の含水率を低位にすると、ヤード１０から製鉄原料１２を払い出す際に、隔壁１１近傍の粗粒１２ａが払い出し箇所へ転げ落ちる効果の向上が期待できる。

以上、本発明の一実施の形態について説明してきたが、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、上記実施の形態では、ヤードの長辺のみに隔壁を設けているが、長辺に加えて短辺に隔壁を設けても良い。

本発明の効果について検証するために実施した検証試験について説明する。
表１に試験結果の一覧を示す。

実施例及び比較例におけるヤードは、平面視して長辺４２ｍ×短辺２０ｍの矩形状ヤードとした。各長辺には高さｈ（ｍ）の隔壁を設けた。対向する隔壁間の距離Ｗは２０ｍである。また、短辺の一方にも高さｈ（ｍ）の隔壁を設け、他方の短辺には、リクレーマで製鉄原料を払い出すため、高さ１ｍの製鉄原料流出防止用壁を設けた。
また、隔壁に排水孔を設ける場合は、ヤード底面から高さ約１ｍの位置に直径３ｃｍの貫通孔を概ね２ｍ間隔で設けた。

製鉄原料には鉄鉱石を使用した。スタッカーからヤード底面に鉄鉱石を落下させて山状に積み付け、鉄鉱石の積み付け山の裾野部分がｈ（ｍ）となるまで落下積み付けを継続した。

製鉄原料の払い出しでは、隔壁間の中央部分（各隔壁から概ね１０ｍの位置）から±８ｍの範囲においてリクレーマを製鉄原料の残量度合いに応じて移動させ、リクレーマを用いて積み付け山から鉄鉱石を払い出した。鉄鉱石を繰り返し積み付ける場合は、リクレーマがヤード底面から高さ２ｍの位置まで降下した後に、再度、鉄鉱石の積み付け山の裾野部分がｈ（ｍ）を超えない範囲まで落下積み付けを実施した。

なお、検証試験では、隔壁の無い平坦なヤードに、スタッカーを用いて山脈状に鉄鉱石を積み付け、リクレーマで払い出す従来例についても実施した。

各ケースについて、ヤード底面から高さが約２ｍの位置において、リクレーマが払い出した鉄鉱石を複数サンプリングし、それぞれ平均粒径を測定し、平均粒径の最大値と最小値の差を求めた。そして、平均粒径の最大値と最小値の差が０．００ｍｍ以上０．２０ｍｍ未満の場合を◎、０．２０ｍｍ以上０．４０ｍｍ未満の場合を○、０．４０ｍｍ以上０．６０ｍｍ未満の場合を△、０．６０ｍｍ以上０．８０ｍｍ未満の場合を×、０．８０ｍｍ以上の場合を××とした。

また、一部のケースについては、払い出した製鉄原料をドラムミキサーで撹拌造粒した後に焼結機で焼結し、焼結鉱の成品歩留まり（焼成後粉砕した焼結鉱の篩目５ｍｍ以上の質量割合）を算出した。

表１より以下のことがわかる。
・全ての実施例は評価が△以上であったが、全ての比較例及び従来例は評価が×以下であった。
・隔壁に排水孔を設けた実施例１、４、５は評価が○以上であった。特に、篩目０．２５ｍｍアンダーが１０質量％以上、且つ５ｍｍオーバーが５質量％以上の鉄鉱石を使用し、隔壁高さｈが１５ｍ（ｈ／Ｗ＝０．７５）で、隔壁に排水孔を設けた実施例１は評価が◎であった。

・隔壁高さｈを０．２９×Ｗ以上とすることにより、評価が×若しくは××から△へ改善される（実施例２と比較例１の比較、実施例３と比較例２の比較）。また、製品歩留りが０．７％改善される（実施例３と比較例２の比較）。
・篩目０．２５ｍｍアンダーが１０質量％以上、且つ５ｍｍオーバーが質量３％以上の鉄鉱石を使用した場合、隔壁高さｈを０．２９×Ｗ以上とすることにより、評価が×から△へ改善される（実施例２と比較例１の比較）が、篩目０．２５ｍｍアンダーが１０質量％以上、且つ５ｍｍオーバーが質量５％以上の鉄鉱石を使用した場合、隔壁高さｈを０．２９×Ｗ以上とすることにより、評価が××から△へ改善される（実施例３と比較例２の比較）。
・隔壁に排水孔を設けることにより、評価が△から○へ改善される（実施例２と実施例５の比較、実施例３と実施例４の比較）。また、製品歩留りが０．２％改善される（実施例３と実施例４の比較）。

１０：ヤード、１１：隔壁、１２：製鉄原料、１２ａ：粗粒、１３：傾斜角、１４：排水孔

Claims (3)

1. 平面視矩形状とされ、少なくとも各長辺に隔壁が設けられているヤード内に、上方から製鉄原料を落下させ、前記製鉄原料を断面山形状に積み付けて積み付け山を形成し、積み付けられた前記製鉄原料をリクレーマ又はクラブバケットにて払い出す方法であって、
   対向する前記隔壁間の距離をＷ（ｍ）とすると、前記隔壁は、前記ヤードの底面からの高さが０．２９×Ｗ（ｍ）以上の部分を有することを特徴とする製鉄原料の積み付け払い出し方法。
2. 請求項１記載の製鉄原料の積み付け払い出し方法において、前記製鉄原料は、篩目０．２５ｍｍアンダーが１０質量％以上、且つ５ｍｍオーバーが５質量％以上の鉄鉱石であることを特徴とする製鉄原料の積み付け払い出し方法。
3. 請求項１又は２記載の製鉄原料の積み付け払い出し方法において、前記隔壁には、前記ヤードの底面から０．２９×Ｗ（ｍ）未満の位置に排水孔が設けられていることを特徴とする製鉄原料の積み付け払い出し方法。

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