JP7107056B2

JP7107056B2 - 振動篩の目詰まり防止装置及び目詰まり防止方法

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Publication number: JP7107056B2
Application number: JP2018137651A
Authority: JP
Inventors: 洋一中川; 旭吉本; 優佳白石
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2018-07-23
Filing date: 2018-07-23
Publication date: 2022-07-27
Anticipated expiration: 2038-07-23
Also published as: JP2020014976A

Description

本発明は、粉粒体を振動篩にて篩分ける際に生じる篩網の目詰まりを防止する装置及び方法に関する。

使用目的に応じて、所定の粒度を有する粉粒体を選別する際、傾斜配置された篩網を振動させ、粉粒体を当該篩網の上流から下流に移動させる間に篩分けることが一般に行われている。このような篩分け作業では、粉粒体が篩網上で篩分けられながら上流から下流に移動する過程において、粉粒体が篩網に付着したり網目に噛み込んだりして篩網に目詰まりが生じる。その結果、篩分けが十分に行われず、成品品質の均一化や安定操業が阻害される場合があった。

例えば、製鉄所における焼結鉱製造プロセスで熱源として用いられる炭材の粒度は０．５ｍｍ～３ｍｍ程度が最適とされているが、通常、焼結鉱製造用の炭材として用いられるコークスや石炭は様々な粒度のもので構成されており、平均粒度は１０ｍｍ程度である。そのため、適切な粒度までコークスや石炭を破砕する必要があるが、そのまま全てを破砕してしまうと、最適な粒度のものまで破砕してしまうことになるため、破砕する前に振動篩で分級して篩網上の粗粒のみを破砕している。

しかしながら、コークスや石炭の水分値が高い場合、振動篩の網目にコークスや石炭が付着して目詰まりし、本来篩落とされるべき小さな粒度のコークスや石炭が篩網上に残り、適正な篩分けが困難となる。その結果、篩網上に残った最適な粒度の炭材も破砕され、過破砕となって最適な粒度よりも小さな粒度のコークスや石炭の割合が増え、焼結鉱の成品歩留りが低下する要因となる。

このような振動篩の目詰まりを解消するため、以下のような技術が提案されている。
特許文献１には、篩枠の側方に配置され、篩網の上流側から下流側に往復移動可能なノズル台車と、ノズル台車に設置され、篩網の下方から篩網に向かって圧力空気を噴射する空気噴射用ノズルと、ノズル台車に内装され、空気噴射用ノズルに圧力空気を供給する空気供給手段とを備え、篩網の目詰まりを空気噴射用ノズルからの空気噴射により除去する、振動篩の篩網目詰まり除去装置が開示されている。
また、特許文献２には、振動篩の原料スラグ投入位置の下方かつ振動篩の上流位置に、振動篩の篩網に向けて上方から圧縮空気を噴出する空気噴出ノズルが縦横に並べて配置され、篩網の目詰まりを空気噴出ノズルからの空気噴射により防止する移動式スラグ篩分け設備が開示されている。

実開平６－７７８６１号公報実用新案登録第３１４００８１号公報

特許文献１記載の技術では、空気噴射用ノズルを篩網の下方に設置し、篩網の下方から篩網に向けて圧力空気を噴射することにより、篩網に付着した付着物を除去する。しかしながら、篩網の下方から篩網に向けて圧力空気を噴射すると、本来篩落とされるべき付着物中の細粒粉が篩網上に飛散して破砕機に持ち込まれ、目的とする粒度より細かい粉粒体となってしまうおそれがある。また、篩網の下方に空気噴射用ノズルを設置した場合、空気噴射用ノズルが粉粒体と接触するため、短期間で空気噴射用ノズルが摩耗すると共に、空気噴射用ノズルの中に微粉が入り込んでノズルが詰まり圧縮空気を噴射できなくなるという問題がある。

一方、特許文献２記載の技術では、篩網の上方から篩網に向けて圧縮空気を噴射するため、特許文献１記載の技術における問題が生じることはない。しかし、特許文献２記載の技術の場合、圧縮空気を受ける篩網部分の目詰まりは解消するものの、すぐ下流側で篩網の目詰まりが発生する。そのため、篩網の目詰まりを完全に防止するには、多数の空気噴出ノズルが必要となりコストが掛かるという難点がある。

本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、篩網の目詰まりを防止して、篩網の目詰まり除去作業を不要とする振動篩の目詰まり防止装置及び目詰まり防止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、第１の発明は、傾斜配置された振動篩面の傾斜上流位置に供給される粉粒体を下流側に移送しながら篩分ける振動篩の篩網に生じる目詰まりを防止する装置であって、
前記振動篩の上流側篩網の上方に設置され、該篩網に向けてエアを吹き付ける上段ノズルと、前記上段ノズルより下流側の篩網の上方に設置され、該篩網と略平行に下流に向けてエアを吹き付ける下段ノズルとを備えることを特徴としている。

また、第２の発明は、傾斜配置された振動篩面の傾斜上流位置に供給される粉粒体を下流側に移送しながら篩分ける振動篩の篩網に生じる目詰まりを防止する方法であって、
前記振動篩の上流側篩網の上方に設置された上段ノズルから該篩網に向けてエアを吹き付け、前記上段ノズルより下流側の篩網の上方に設置された下段ノズルから該篩網と略平行に下流に向けてエアを吹き付けることを特徴としている。

本発明者らは、振動篩の目詰まり状況について詳細に調査し、以下の知見を得た。
篩分ける粉粒体が投入される上流側篩網では、篩網上の粉粒体の層厚が厚く、単位面積当たり重量が大きいため、篩網上の粉粒体の動きが少なくなる。その結果、粉粒体の水分値が高い場合、粉粒体が篩網に付着する。本発明では、上流側篩網への粉粒体の付着に対して、篩網の上方からエアを吹き付け、篩網へ付着した粉粒体を篩下に吹き落とすことにより篩網の目詰まりを防止する。
一方、下流側篩網では、篩網の振動によって粒度の大きい粗粒が粉粒体層の上層部に、粒度の小さい細粒が粉粒体層の下層部に分離して偏在するようになる。本発明では、粉粒体層の上層部に偏在する粗粒をエアで下流側に吹き飛ばすことによって粉粒体層の層厚を薄くする。粉粒体層の層厚が薄くなれば、篩網の振動によって篩網への粉粒体の付着が抑制されるので、篩網の目詰まりが防止される。
なお、上流側篩網では、粗粒と細粒が混合した状態であるため、粗粒だけ下流に吹き飛ばすことができない。

また、第１の発明に係る振動篩の目詰まり防止装置では、前記上段ノズルの向きが前記振動篩の下流方向とされ、前記上段ノズルの材軸と前記振動篩の篩網とがなす角度が５０°以上９０°未満であることを好適とする。

上段ノズルは、篩網に向けてエアを吹き付けることによって、篩網に付着した粉粒体を篩下に吹き飛ばすと共に、振動によって跳ね上がった粉粒体を篩網の下流側に搬送する機能を有している。さらに、吹き付けたエアの一部が篩網に沿って下流側に流れることによって、下流側の一定領域における粉粒体（例えば、炭材）の付着を生じにくくする機能を有している。
上段ノズルの材軸と振動篩の篩網とがなす角度が５０°未満の場合、付着物を篩下に落とす力が弱くなる。一方、上段ノズルの材軸と振動篩の篩網とがなす角度が９０°以上であると、振動によって跳ね上げられた粉粒体を篩網の下流側に搬送する力が弱くなることに加えて、下流側における粉粒体の付着抑制効果が得られなくなる。

また、第１の発明に係る振動篩の目詰まり防止装置では、前記下段ノズルの向きが前記振動篩の篩網と平行な面に対して上向きに５°以下かつ下向きに５°以下であることを好適とする。

下段ノズルは、粉粒体層の上層部に偏在する粒度の大きな粗粒を篩網の下流側に吹き飛ばす機能を有している。これにより、粉粒体層の層厚が薄くなり、篩網の振動によって篩網への粉粒体の付着が生じにくくなる。
下段ノズルの向きが振動篩の篩網と平行な面に対して上向きに５°より大きくなる、即ち上向きになり過ぎると、粉粒体にエアが当たらなくなり粗粒を吹き飛ばすことができなくなる。一方、下段ノズルの向きが振動篩の篩網と平行な面に対して下向きに５°より大きくなる、即ち下向きになり過ぎると、篩落とされるべき小さな粒度の細粒まで下流に吹き飛ばしてしまうことになる。

また、第１の発明に係る振動篩の目詰まり防止装置では、前記振動篩は、篩網が張りと弛みを交互に繰り返し周期的に上下動するウェーブスクリーンであってもよい。

ウェーブスクリーンでは、篩網が篩網が張りと弛みを交互に繰り返し上下動することにより粉粒体が跳ね上がる。これにより、跳ね上がった粉粒体をエアで効率的に吹き飛ばすことができる。

本発明では、振動篩の上流側篩網の上方に設置した上段ノズルから篩網に向けてエアを吹き付け、上段ノズルより下流側に設置した下段ノズルから篩網と略平行に下流に向けてエアを吹き付けることにより、篩網の目詰まりを略完全に防止することができる。その結果、篩網の目詰まり除去作業が不要となる。また、焼結鉱製造プロセスにおける振動篩に適用した場合、焼結歩留りを改善することができる。

炭材製造工程のフロー図である。本発明の一実施の形態に係る振動篩の目詰まり防止装置の側面図である。同振動篩の目詰まり防止装置を構成する上段ノズル装置の正面図である。（Ａ）～（Ｄ）はウェーブスクリーンの動作を順を追って示した模式図である。

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。

高炉原料に用いられる焼結鉱は、一般に次のような焼結原料の処理工程を経て製造されている。粒径が１０ｍｍ以下の鉄鉱石、集塵機等から回収されたダスト、焼結機から払い出された後の篩下粉（返鉱）等の粉鉱石、バインダーとなる石灰石などのＣａＯを含有する石灰石系粉原料、焼結鉱の還元性を改善するカンラン岩、ドロマイト等のＭｇＯ含有粉原料、並びに、粉コークスや無煙炭などの熱源となる炭材を、ドラムミキサーに装入し、適量の水分を添加して混合、造粒し、擬似粒子と呼ばれる造粒物を形成する。造粒された擬似粒子は、ドワイトロイド式焼結機等の焼結機に装入して焼成され焼結鉱となる。

図１は、粉コークスや無煙炭などの炭材（粉粒体）の製造工程を示したフロー図である。粉コークスや無煙炭などの炭材は一旦、中継槽１３に貯留された後、振動篩１により分級される。篩下の細粒の炭材は貯留槽１２に貯留され、篩上の粗粒の炭材は破砕機１１により破砕された後、再度、振動篩１により分級される。

篩網の目詰まりを防止するため、振動篩１には目詰まり防止装置が設置されている。本発明の一実施の形態に係る振動篩の目詰まり防止装置１０（以下では、単に「目詰まり防止装置」と呼ぶ。）の模式図を図２及び図３に示す。
振動篩１は傾斜配置されており、傾斜角度は２０°程度とされている。炭材は、振動篩１の上流側に隣接して配置された流し網１９上に投入され、振動篩１の篩網１５の上流位置に供給される。傾斜配置された篩網１５を振動させ、篩網１５の上流から下流に向けて炭材が移動する間に炭材の篩分けが行われる。

振動篩１は、篩網１５が張りと弛みを交互に繰り返し周期的に上下動するウェーブスクリーンとされている。篩網１５は、図２に示すように、篩網１５の幅方向に延在し傾斜方向に間隔をあけて配置された固定枠１６と、篩網１５の幅方向に延在し固定枠１６間に配置された可動枠１７とで下方から支持されている。可動枠１７が篩網１５の傾斜方向に周期的に往復運動することにより、可動枠１７を挟んで上流側の篩網１５と下流側の篩網１５が張りと弛みを交互に繰り返し上下動する（図４（Ａ）～（Ｄ）参照）。
なお、振動篩１は幅２４００ｍｍ、全長４５００ｍｍとされ、固定枠１６間の間隔は５００ｍｍとされている。

振動篩１の目詰まり防止装置１０は、振動篩１の上流側篩網１５（流し網１９に近接する篩網１５）の上方に設置され篩網１５に向けてエアを吹き付ける上段ノズル装置２０と、上段ノズル装置２０より下流側の篩網１５の上方に設置され篩網１５と略平行に下流に向けてエアを吹き付ける下段ノズル装置３０とを備えている。
上段ノズル装置２０は、上流側篩網１５において最も目詰まりが生じる位置に設置し、下段ノズル装置３０は、粉粒体層の上層部に粗粒が偏在するようになる位置に設置する。本実施の形態では、上段ノズル装置２０と下段ノズル装置３０の水平距離は７２０ｍｍ以上１２００ｍｍ以下としている。

上段ノズル装置２０は、篩網１５の幅方向に延在し水平方向に配置されたヘッダー管２２と、ヘッダー管２２から下方に向けて分岐する複数の上段ノズル２１と、鉛直方向に配置されヘッダー管２２の両端部を保持する一対の鉛直治具２３とから概略構成されている（図２、図３参照）。
下段ノズル装置３０も、上段ノズル装置２０と同様、篩網１５の幅方向に延在し水平方向に配置されたヘッダー管３２と、ヘッダー管３２から下方に向けて分岐する複数の下段ノズル３１と、鉛直方向に配置されヘッダー管３２の両端部を保持する一対の鉛直治具３３とから概略構成されている（図２参照）。

上段ノズル２１及び下段ノズル３１には、エア分布が扇形状となるエアノズルを使用している。ヘッダー管２２、３２を介して上段ノズル２１、下段ノズル３１に供給されるエアの噴射圧力は、目詰まり防止や粗粒の吹き飛ばしという目的に応じて適宜設定すればよく、本実施の形態では、０．１５ＭＰａ以上１．０ＭＰａ以下としている。
また、上段ノズル２１及び下段ノズル３１から噴射されるエアの噴射角は９０°以上１２０°以下とする。エアの噴射角度が９０°未満では、ノズルの設置数が多くなってしまい、１２０°超では、噴射されるエアの両端部における圧力が小さくなり効果が得られにくくなる。

隣接する上段ノズル２１間の間隔及び下段ノズル３１間の間隔は、エアの噴射角度やノズル先端と篩網１５との距離等との関係で、篩網１５全幅にエアが吹き付けられるように設定すればよい。本実施の形態では、隣接する上段ノズル２１間の間隔及び下段ノズル３１間の間隔をそれぞれ３００ｍｍ以上６００ｍｍ以下とし、等間隔に配置している。

上段ノズル２１及び下段ノズル３１の向きは振動篩１の下流方向とされ、上段ノズル２１の材軸と篩網１５とがなす角度αは５０°以上９０°未満、下段ノズル３１の先端部が篩網１５と平行な面１８に対してなす角度βは上向きに５°以下かつ下向きに５°以下とされている。

上段ノズル２１の先端と篩網１５との間の鉛直距離Ｈ_１は１００ｍｍ以上とする。１００ｍｍ未満では、跳ね上げられた粉粒体が上段ノズル２１に衝突して上段ノズル２１が損傷する恐れがある。上段ノズル２１の先端と篩網１５との間の鉛直距離Ｈ_１の上限は特に規定しないが、大きくなり過ぎると、目詰まり防止のために大きなエア圧力が必要となる。本実施の形態では、３００ｍｍ以下としている。
また、下段ノズル３１の先端と篩網１５との間の鉛直距離Ｈ_２は、篩網１５と平行な面１８に対する角度との関係で、粉粒体上層部の粗粒をエアで吹き飛ばせるように適宜設定すればよい。本実施の形態では、１００ｍｍ以上１５０ｍｍ以下としている。

なお、ヘッダー管２２、３２は、一対の鉛直治具２３、３３をガイドとして上下方向に移動可能とされると共に、自身の材軸回りに回動可能とされている。これにより、上段ノズル２１と下段ノズル３１の上下方向位置及び篩網１５に対する角度を調節することができる。

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、振動篩としてウェーブスクリーンを使用しているが、これに限定されるものではなく、他の方式の振動篩でもよい。

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。
粉粒体は粉コークスとし、振動篩には、幅２４００ｍｍのウェーブスクリーンを使用した。ウェーブスクリーンの傾斜角度は２０°とした。
上段ノズル及び下段ノズルにはエア分布が扇形状となるエアノズルを使用し、エアの圧力は０．３ＭＰａとした。上段ノズルの先端と篩網との間の鉛直距離Ｈ_１は２００ｍｍ、下段ノズルの先端と篩網との間の鉛直距離Ｈ_２は１００ｍｍ、隣接する上段ノズル間の間隔及び下段ノズル間の間隔はそれぞれ５００ｍｍとした。上段ノズル装置と下段ノズル装置の水平距離は１０００ｍｍとした。
また、上段ノズルの材軸と篩網とがなす角度αは７０°、下段ノズルの先端部が篩網と平行な面に対してなす角度βは０°とした。

従来、篩網の目詰まり除去作業を１月当たり１７回実施していたが、上記条件下で検証試験を実施したところ、篩網の目詰まり除去作業が不要となった。
また、中間粒度（０．２５ｍｍ～３ｍｍ）の粉コークスの比率が５５．１質量％から６２．５質量％に増加し、焼結歩留りが１％向上した。なお、焼結歩留りは次式によって算出した。
焼結歩留り＝成品／（成品＋返鉱）×１００％

１：振動篩、１０：目詰まり防止装置、１１：破砕機、１２：貯留槽、１３：中継槽、１５：篩網、１６：固定枠、１７：可動枠、１８：平行な面、１９：流し網、２０：上段ノズル装置、２１：上段ノズル、２２、３２：ヘッダー管、２３、３３：鉛直治具、３０：下段ノズル装置、３１：下段ノズル

Claims

傾斜配置された振動篩面の傾斜上流位置に供給される粉粒体を下流側に移送しながら篩分ける振動篩の篩網に生じる目詰まりを防止する装置であって、
前記振動篩の上流側篩網の上方に設置され、該篩網に向けてエアを吹き付ける上段ノズルと、前記上段ノズルより下流側の篩網の上方に設置され、該篩網と略平行に下流に向けてエアを吹き付ける下段ノズルとを備えることを特徴とする振動篩の目詰まり防止装置。
請求項１記載の振動篩の目詰まり防止装置において、前記上段ノズルの向きが前記振動篩の下流方向とされ、前記上段ノズルの材軸と前記振動篩の篩網とがなす角度が５０°以上９０°未満であることを特徴とする振動篩の目詰まり防止装置。
請求項１又は２記載の振動篩の目詰まり防止装置において、前記下段ノズルの向きが前記振動篩の篩網と平行な面に対して上向きに５°以下かつ下向きに５°以下であることを特徴とする振動篩の目詰まり防止装置。
請求項１～３のいずれか１項に記載の振動篩の目詰まり防止装置において、前記振動篩は、篩網が張りと弛みを交互に繰り返し周期的に上下動するウェーブスクリーンであることを特徴とする振動篩の目詰まり防止装置。
傾斜配置された振動篩面の傾斜上流位置に供給される粉粒体を下流側に移送しながら篩分ける振動篩の篩網に生じる目詰まりを防止する方法であって、
前記振動篩の上流側篩網の上方に設置された上段ノズルから該篩網に向けてエアを吹き付け、前記上段ノズルより下流側の篩網の上方に設置された下段ノズルから該篩網と略平行に下流に向けてエアを吹き付けることを特徴とする振動篩の目詰まり防止方法。