JP7161843B2 - 濾布ベルト式脱水装置の濾布ベルト洗浄方法 - Google Patents

Description

本発明は、製鉄プロセスで発生するスラリー状又はスラッジ状の被脱水処理物を、無端状に巻回して循回する濾布ベルトで濾過する濾布ベルト式脱水装置において、濾過後の濾布ベルトを洗浄する洗浄方法に関するものである。

従来、スラリー状又はスラッジ状の被脱水処理物を脱水処理する装置として、ベルトプレス型脱水装置が知られている（例えば、特許文献１、参照）。また、スラリー状又はスラッジ状の被脱水処理物を濾過できるフェルト製の濾布ベルトを、無端状に巻回して順次移送して脱水を行う濾布ベルト式脱水装置が知られている（例えば、特許文献２と３、参照）。

特許文献２及び３に記載の濾布ベルト式脱水装置は、プレストップロール及びプレスボトムロールが、無端状に巻回されて順次移送されるフェルト製の濾布ベルト上の被脱水処理物を加圧して脱水を行うが、脱水後の脱水処理物が濾布ベルトの網目に詰まり、目詰りが発生するので、これを防止するため、通常、濾布ベルトを浸漬して洗浄する洗浄水を貯留する洗浄プールと、濾布ベルトに洗浄水を噴出するシャワーパイプを備えている。

しかし、特許文献２及び３に記載の濾布ベルト式脱水装置のプール・シャワーパイプ方式の洗浄では、濾布ベルトの洗浄が十分になされず、濾布ベルトの幅方向及び／又は長手方向に“洗浄むら”が生じる恐れがある。“洗浄むら”が生じると、濾布ベルトの脱水効率が低下するので、濾布ベルトの寿命が短くなり、交換を頻繁に行う必要があり、作業効率は低下する。

特公昭５８－１８１４９８号公報 特開２００２－１４４０９１号公報 特開２００１－１７０４１９号公報

製鉄プロセスで発生するスラリー状又はスラッジ状の被脱水処理物は、他の技術分野（例えば、食品製造、化学工業、非鉄金属、下水等）で発生する被脱水処理物と性状が異なり、粒径分布が幅広く、かつ、酸化珪素、アルミナ、酸化鉄等の他、製鉄プロセスで発生する特有の物質、例えば、水溶性のＣａ系化合物を、乾燥換算質量％で１０～２０質量％含んでいる。

それ故、製鉄プロセスで発生するスラリー状又はスラッジ状の被脱水処理物を、従来の濾布ベルト式脱水装置で脱水すると、脱水処理物が濾布ベルトの網目に詰まり、脱水効率が低下する他、製鉄プロセスで発生する特有の水溶性物質（以下「製鉄特有物質」ということがある。）が洗浄プールの洗浄水に溶解した後、濾布ベルトに析出し固着する。

製鉄特有物質の濾布ベルトへの析出・固着は、濾布ベルトの“目詰り”を助長して、脱水効率を大幅に低下させる原因となる。

そこで、本発明は、製鉄プロセスで発生するスラリー状又はスラッジ状の被脱水処理物を、無端状に巻回して循回する濾布ベルトで濾過する濾布ベルト式脱水装置において、濾過後の濾布ベルトを洗浄する際、(a)脱水処理物による濾布ベルトの“目詰り”を解消するとともに、(b)“目詰り”を助長する、水溶性の製鉄特有物質の濾布ベルトへの析出・固着を抑止して、“洗浄むら”を極力抑制することを課題とし、該課題を解決する濾布ベルト洗浄方法を提供することを目的とする。

本発明者らは、上記課題を解決する手法について鋭意検討した。その結果、濾布ベルトを挟んで、濾布ベルトの幅方向に洗浄ノズルを列状に配置し、好ましくは、洗浄ノズルを、濾布ベルトの幅方向に往復動させながら、酸性洗浄液を、濾過後の濾布ベルトに噴射すれば、濾布ベルトを、洗浄液の噴射前に洗浄液槽に浸漬しなくても、(a)濾布ベルトの“目詰り”を解消できるとともに、(b)上記“目詰り”を助長する、製鉄特有物質の濾布ベルトへの析出・固着を抑止できることを見いだした。

本発明は、上記知見に基づいてなされたもので、その要旨は次のとおりである。

（１）製鉄プロセスから発生するスラリー状又はスラッジ状の被脱水処理物を、無端状に巻回して循回する濾布ベルトで濾過して脱水する濾布ベルト式脱水装置において、濾過後の濾布ベルトを洗浄する洗浄方法であって、
（ｉ）濾布ベルトを挟んで、洗浄ノズルを、濾布ベルトの幅方向に、複数個、列状に配置し、
（ii）上記洗浄ノズルから、酸性洗浄液を、濾過後の濾布ベルトの両面に噴射する
ことを特徴とする濾布ベルト式脱水装置の濾布ベルト洗浄方法。

（２）前記洗浄ノズルが、濾布ベルトの幅方向に往復動可能な洗浄配管に取り付けられていることを特徴とする前記（１）に記載の濾布ベルト式脱水装置の濾布ベルト洗浄方法。

（３）前記洗浄ノズルの列が、濾布ベルトを挟んで、段差を付けて交互に配置されていることを特徴とする前記（１）又は（２）に記載の濾布ベルト式脱水装置の濾布ベルト洗浄方法。

（４）前記酸性洗浄液のｐＨが３～５であることを特徴とする前記（１）～（３）のいずれかに記載の濾布ベルト式脱水装置の濾布ベルト洗浄方法。

本発明によれば、濾布ベルト式脱水装置の濾布ベルトの洗浄において、濾布ベルトの“目詰り”を解消するとともに、上記“目詰り”を助長する、製鉄特有物質の濾布ベルトへの析出・固着を抑止して、濾過後の濾布ベルトを“洗浄むら”なく洗浄することができるので、濾布ベルトの寿命を延長し、交換頻度を減らすことができる。

製鉄プロセスから発生するスラリー状又はスラッジ状の被脱水処理物を脱水する濾布ベルト式脱水装置の一態様を示す図である。 濾布ベルトの幅方向における洗浄ノズルの配置と酸性洗浄液の噴射の態様を示す図である。 濾布ベルトの循回方向における洗浄ノズルの配置と酸性洗浄液の噴射の態様を示す図である。

本発明の濾布ベルト式脱水装置の濾布ベルト洗浄方法（以下「本発明洗浄方法」ということがある。）は、
製鉄プロセスから発生するスラリー状又はスラッジ状の被脱水処理物を、無端状に巻回して循回する濾布ベルトで濾過して脱水する濾布ベルト式脱水装置において、濾過後の濾布ベルトを洗浄する方法であって、
（ｉ）濾布ベルトを挟んで、洗浄ノズルを、濾布ベルトの幅方向に、複数個、列状に配置し、
（ii）上記洗浄ノズルから、酸性洗浄液を、濾過後の濾布ベルトの両面に噴射する
ことを特徴とする。

以下に、本発明洗浄方法について、図面に基づいて説明する。

図１に、製鉄プロセスで発生するスラリー状又はスラッジ状の被脱水処理物を脱水する濾布ベルト式脱水装置、即ち、本発明洗浄方法を実施する装置の一態様を示す。

図１に示す濾布ベルト式脱水装置においては、例えば、フェルト製の繊維で編んだ濾布ベルト１２が、スクイズロール４、ガイドロール５、プレスロール２、ガイドロール６、及び、ガイドロール７に無端状に巻回されて、矢印方向に循回する。濾布ベルト１２の循回は、プレスロール２を駆動して行うのが好ましい。

プレスロール１が、プレスロール２に対向し、所要の圧で押圧されて配置されていて、プレスロール１とプレスロール２が協働して、被脱水処理物１３を脱水する。一方、スクイズロール３が、スクイズロール４に対向し、所要の圧で押圧されて配置されていて、プレスロール３とプレスロール４が協働して、洗浄後の濾布ベルトから、付着している洗浄液を搾出する。

ガイドロール５が、プレスロール１、２とスクイズロール３、４の間にて、濾布ベルト１２を持ち上げる位置に配置されている。ガイドロール５の配置により、濾布ベルト１２が傾斜するので、送給管１７から濾布ベルト１２上に送給する、製鉄プロセスで発生するスラリー状又はスラッジ状の被脱水処理物は、プレスロール１、２の方向に流動し、被脱水処理物１３として、その手前に貯留する。

濾布ベルト１２の循回に伴い、被脱水処理物１３は、プレスロール１とプレスロール２の間に侵入し挟圧されて脱水される。製鉄プロセスで発生するスラリー状又はスラッジ状の被脱水処理物は、粒度分布が幅広くて、脱水性が良好で、一対のプレスロールで容易に脱水できるので、例えば、濾過を効率よく行うための濾過前の脱水処理を、必ずしも行う必要がない。この点は、本発明洗浄方法の背景をなす知見の一つである。

プレスロール１とプレスロール２の協働で脱水されて生成した脱水処理物は、プレスロール１の周面に転着するので、プレスロール１の上部近傍に、スクレーパー１４を配置し、プレスロール１の周面に転着した脱水処理物を、シュート１６上に掻き落とす。シュート１６上に掻き落とされた脱水処理物１５は、通常、一旦、貯蔵されて、次の処理工程へ搬送される。

プレスロール１、２とスクイズロール３、４の間の下部空間に、ガイドロール６とガイドロール７が上下に配置され、ガイドロール６とガイドロール７の間に、洗浄ノズル１０を備える洗浄配管８と、洗浄ノズル１１を備える洗浄配管９が、濾布ベルト１２を挟んで、上下に、即ち、洗浄ノズル１０と洗浄ノズル１１に段差が付くように配置されている。

図１に示す濾布ベルト式脱水装置では、ガイドロール６とガイドロール７の間で下降する濾過後の濾布ベルト１２を洗浄するが、“洗浄むら”が発生しない限り、上昇する濾過後の濾布ベルトを洗浄するように、ガイドロール６とガイドロール７を配置してもよい。

洗浄ノズルは、濾布ベルトを挟んで、対向するように、又は、僅かの段差を付けて配置してもよいが、洗浄効率を高めて“洗浄むら”を極力なくす点で、洗浄液の噴射幅が上下で重複しないように、所要の段差を付けて配置するのが好ましい。洗浄ノズルの配置については、図２及び図３に基づいて後述する。

無端状の濾布ベルト１２を循回して、被脱水処理物を脱水し、脱水後、濾布ベルト１２を洗浄するロール組構造体の下に、回収管１９を有する回収溝１８を底部に備える下部構造体２０が配置されている。下部構造体２０は、プレスロール１、２が脱水した水、濾布ベルト１２に噴射した酸性洗浄液、及び、スクイズロール３、４が搾出した酸性洗浄液を、まとめて回収する。

濾布ベルト１２の循回速度は、特定の循回速度に限定されない。プレスロール１、２の協働による被脱水処理物の脱水、洗浄ノズル１０、１１が噴射する酸性洗浄液による濾布ベルト１２の洗浄、及び、スクイズロール３、４の協働による洗浄後の濾布ベルトからの酸性洗浄液の搾出が所要の状態で進行するように、適宜設定すればよい。

製鉄プロセスで発生するスラリー状又はスラッジ状の被脱水処理物は、前述したように、他の技術分野（例えば、食品製造、化学工業、非鉄金属工業、下水処理等）で発生する被脱水処理物と性状が異なり、粒径分布が幅広い他、製鉄特有物質（例えば、Ｃａ系化合物）を多量に含んでいる。

製鉄特有物質は水に溶解する。濾布ベルトを、製鉄特有物質が溶解した水が付着した状態で循回すると、その間に、製鉄特有物質が析出して濾布ベルトに固着する。製鉄特有物質が濾布ベルトに析出して固着すると、“洗浄むら”が助長されて、脱水効率が低下するし、さらに、析出固着物が成長すると、脱水効率は大きく低下する。

そこで、上下に配置したガイドロール６とガイドロール７の間で、濾過後の濾布ベルト１２の両面に、洗浄ノズル１０及び洗浄ノズル１１から、酸性洗浄液Ａを噴射し、脱水処理物による濾布ベルトの“目詰り”を解消する他、濾布ベルトに付着する水中の製鉄特有物質を溶解して、製鉄特有物質の濾布ベルトへの析出と固着を抑止するとともに、濾布ベルトに析出・固着した製鉄特有物質を溶解する。

製鉄特有物質は、主として、Ｃａ系化合物であるので、洗浄ノズル１０と洗浄ノズル１１から、洗浄液として、例えば、硫酸又は塩酸を希釈してｐｈを調整した酸性洗浄液Ａを噴射すれば、脱水処理物による濾布ベルトの“目詰り”を解消できるとともに、酸性洗浄液Ａが、濾布ベルトに付着する水中の製鉄特有物質、及び／又は、濾布ベルトに析出・固着した製鉄特有物質を溶解して、“洗浄むら”の発生を抑制することができる。

酸性洗浄液ＡのｐＨは、Ｃａ系化合物の種類、量に応じて適宜定めればよいが、製鉄特有物質を確実に溶解する点で３．０～５．０が好ましい。酸洗洗浄液のｐＨが３．０未満であると、酸性洗浄液の酸性が強すぎて、濾布ベルトの繊維が腐食して劣化する場合があるので、酸性洗浄液のｐＨは３．０以上が好ましい。より好ましくは３．４以上である。

一方、酸性洗浄液のｐＨが５．０を超えると、酸洗洗浄液の製鉄特有物質を溶解する能力が低下し、濾布ベルトに“洗浄むら”が生じるので、酸性洗浄液のｐＨは５．０以下が好ましい。より好ましくは４．７以下である。

図２に、濾布ベルトの幅方向における洗浄ノズルの配置と酸性洗浄液の噴射の態様を示す。図３に、濾布ベルトの循回方向における洗浄ノズルの配置と酸性洗浄液の噴射の態様を示す。

下降する濾布ベルト１２を挟んで、濾布ベルト１２の幅方向に、洗浄配管８と洗浄配管９が配置され、洗浄配管８には、濾布ベルト１２に酸性洗浄液Ａを噴射する洗浄ノズル１０が取り付けられ、洗浄配管９には、濾布ベルト１２に洗浄液Ａ11を噴射する洗浄ノズル１１が取り付けられている。このように、濾布ベルト１２の両面に、洗浄液を噴射して濾布ベルト１２を洗浄する。

洗浄配管８と洗浄配管９を、濾布ベルト１２の循回方向（図では下降方向）に対し直角（左右）に往復動させ、酸性洗浄液を、濾布ベルト１２の幅方向に満遍なく噴射する（図２、参照）。洗浄配管の往復幅及び往復数／分は、“洗浄むら”が生じないように、適宜設定する。例えば、濾布ベルトの幅が４０００ｍｍで、３７個の洗浄ノズルを配置した場合、洗浄配管の往復幅（洗浄ノズルの往復幅）は５ｃｍ、往復数は５回／分が好ましい。

洗浄ノズル１０と洗浄ノズル１１は、酸性洗浄液Ａの洗浄能力を最大化する点で、濾布ベルト１２に対し９０度（直角）になるように配置するのが好ましい。洗浄ノズル１０と洗浄ノズル１１のノズル形状は、洗浄液が濾布ベルトの幅方向に広がる形状、例えば、扇状、又は、円錐状が好ましい。

洗浄配管に取り付ける洗浄ノズルの個数は特定の個数に限定されない。濾布ベルトの幅、洗浄ノズルのノズル形状、及び、洗浄液の広がり幅等に基づいて、酸性洗浄液が濾布ベルトの幅方向に満遍なく行きわたるように決定すればよい。例えば、濾布ベルトの幅が４０００ｍｍの場合、洗浄液が扇形に広がるノズル形状の洗浄ノズルを、３７個、即ち、１０～１１ｃｍ／個の間隔で、洗浄配管に配置するのが好ましい。

洗浄配管に取り付ける洗浄ノズルの個数は、洗浄液が、濾布ベルトの幅方向において、満遍なく行きわたり、“洗浄むら”のない均一な洗浄を確保できる限りで、濾布ベルトの両側で異なってもよいが、“洗浄むら”のない均一な洗浄を確実に確保する点で、洗浄配管に取り付ける洗浄ノズルの個数は、濾布ベルトの両側で同数が好ましい。

洗浄ノズルから噴射する洗浄液の噴射圧及び噴射量は、特定の噴射圧及び噴射量に限定されず、“洗浄むら”が生じないように、適宜設定する。例えば、濾布ベルトの幅が４０００ｍｍで、３７個の洗浄ノズルを配置した場合、噴射圧は０．４５～０．６０ＭＰａ／個、噴射量は０．６～０．８ｍ³／分が好ましく、３７個の洗浄ノズルで、３０～４０ｍ³／時間が好ましい。

濾布ベルト１２を挟んで、段差を付して配置した洗浄ノズル１０と洗浄ノズル１１に、洗浄液タンク２２でｐＨを所要の範囲、好ましくは３～５に調整した酸性洗浄液Ａを、ポンプ２１で圧送する。

次に、本発明の実施例について説明するが、実施例での条件は、本発明の実施可能性及び効果を確認するために採用した一条件例であり、本発明は、この一条件例に限定されるものではない。本発明は、本発明の要旨を逸脱せず、本発明の目的を達成する限りにおいて、種々の条件を採用し得るものである。

（実施例１）
図１～３に示す濾布ベルト式脱水装置を用いて、循回速度：１５～６０ｍｍ／分で循回する幅４０００ｍｍの濾布ベルト上に、製鉄プロセスで発生するスラリー状又はスラッジ状の、粒径：０．１～３００μｍ、比重：１．６～１．８、水分量：６０～７０％の被脱水処理物を、送給量３～４ｔ／時間で送給した。

濾過後の濾布ベルトに、濾布ベルトを挟んで配置した２本の洗浄配管に取り付けた３７個の洗浄ノズルから、表１に示す洗浄条件で、酸性洗浄液を扇状に噴射して洗浄し、濾布ベルトを交換するまでの日数（濾布ベルトの寿命）を調査した。酸性洗浄液は、塩酸又は硫酸を希釈してｐＨを調整して用いた。

表１に、洗浄条件と濾布ベルトの寿命を示す。

表１から、発明例においては、濾布ベルトの寿命が、比較例に比べ、約３０％以上、大幅に延びていることが解る。

前述したように、本発明によれば、濾布ベルト式脱水装置の濾布ベルトの洗浄において、濾布ベルトの“目詰り”を解消するとともに、上記“目詰り”を助長する、製鉄プロセス特有の物質の濾布ベルトへの析出・固着を抑止して、濾布ベルトを“洗浄むら”なく洗浄することができるので、濾布ベルトの寿命を延長し、交換頻度を減らすことができる。よって、本発明は、鉄鋼産業及び廃棄物処理産業において利用可能性が高いものである。

１、２ プレスロール
３、４ スクイズロール
５、６、７ ガイドロール
８、９ 洗浄配管
１０、１１ 洗浄ノズル
１２ 濾布ベルト
１３ 被脱水処理物
１４ スクレーパー
１５ 脱水処理物
１６ シュート
１７ 送給管
１８ 回収溝
１９ 回収管
２０ 下部枠体
２１ ポンプ
２２ 洗浄液タンク
Ａ 酸性洗浄液

Claims (2)

1. 水溶性のＣａ系化合物を乾燥換算質量％で１０～２０質量％含む、製鉄プロセスから発生するスラリー状又はスラッジ状の被脱水処理物を、無端状に巻回して循回する濾布ベルトで濾過して脱水する濾布ベルト式脱水装置において、濾過後の濾布ベルトを洗浄する洗浄方法であって、
   （ｉ）濾布ベルトを挟んで、洗浄ノズルを、濾布ベルトの幅方向に、複数個、列状に、濾布ベルトを挟んで段差を付けて配置し、幅方向に往復動させながら、
   （ii）上記洗浄ノズルから、ｐＨが３～５の酸性洗浄液を、濾過後の濾布ベルトの両面に噴射する
   ことを特徴とする濾布ベルト式脱水装置の濾布ベルト洗浄方法。
2. 前記洗浄ノズルが、濾布ベルトの幅方向に往復動可能な洗浄配管に取り付けられていることを特徴とする請求項１に記載の濾布ベルト式脱水装置の濾布ベルト洗浄方法。

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