JP7424876B2 - 含水バラ物の処理方法、及び凝集剤添加装置 - Google Patents

Description

本発明は、含水バラ物の処理方法、及び凝集剤添加装置に関する。

鉱山にて採掘された鉄鉱石及び石炭等のバラ物は、ベルトコンベア、貨車、及びトラック等の搬送手段により、採掘地における、ヤードと称される保管場、バラ物の処理施設及び使用施設等に搬送されている。また、鉄鉱石及び石炭等のバラ物は、採掘地から、上記搬送手段にて船舶に搬送されて積み込まれ、採掘地外へ輸送され、その採掘地外において荷揚げされ、積み下ろされる。採掘地外で積み下ろされたバラ物は、再び、搬送手段により、採掘地外における保管場、バラ物の処理施設及び使用施設等（例えば製鉄所、発電所、及び工場等）等に搬送されている。

鉄鉱石及び石炭等のバラ物は、採掘現場や、採掘地内外における、保管場、並びにベルトコンベア、トラック、及び船舶等の搬送手段（例えばベルトコンベア上、トラックの荷台、及び船倉等）において、例えば降雨や粉塵防止用の散水等により、水と接触する機会が多い。そのため、バラ物と水とが接触することにより、水分を含んだ状態のバラ物（本明細書において、「含水バラ物」と記載する。）が生じる。

また、含水バラ物は、採掘地から採掘地外へ船舶で輸送されている間に、船舶の動揺や振動等によって、含水バラ物中の水分が、バラ物とは分離して船倉の床に溜まった状態となり、その水とバラ物の粉体とが混合した懸濁湧水が生じることがある。この場合、懸濁湧水を含むことで含水率及び流動性がより高まった含水バラ物が、輸送されてきた採掘地外において船舶からベルトコンベア上に荷揚げされ、ベルトコンベアで搬送されると、ベルトコンベアから流出しやすい等の荷揚げ障害を引き起こすことがある。

上述のような場合における荷揚げ障害を解消するために、特許文献１では、ベルトコンベア上の含水バラ物に対し、高分子凝集剤を主成分とした薬液を添加して含水バラ物と懸濁湧水の凝集物とした後、その凝集物をベルトコンベアで搬送する方法が提案されている。

国際公開第２０１４／０５８０７４号

上記特許文献１に開示された方法によれば、荷揚げの途中に船倉内で懸濁湧水が発生してバラ物の含水率が上昇した場合でも、バラ物がベルトコンベアから溢れることなく搬送可能となることが当該文献に記載されている。また、特許文献１には、ベルトコンベア上の含水バラ物に、上記薬液をシャワー状に散布又はミスト状に噴霧し、含水バラ物及び薬液をベルトコンベアのジャンクション部位の落差部分で混ぜることにより、それらの混合を進め、高分子凝集剤の凝集作用を促進させ、荷揚げ効率を一層向上できることが記載されている。

しかし、本発明者らの検討の結果、高分子凝集剤を主成分とする薬液をシャワー状やミスト状にして含水バラ物に添加する場合、実機での長時間の連続運転を想定すると、薬液の添加に用いる部材の吐出口が薬液で詰まりやすく、均一に添加し難くなる場合があることがわかった。

また、ベルトコンベアのジャンクション部位の有無、その設置箇所、及びその落差部分の高さ、並びにベルトコンベアの長さ等は、施設や設備等によって様々である。そのため、例えば、ベルトコンベアのジャンクション部位を有しない設備や、ジャンクション部位の落差部分がほぼないか落差が低い設備、ベルトコンベアの距離が短い設備等では、含水バラ物と薬液との混合が不十分となり、均一に混ざり難いと考えられる。

そこで、本発明は、ベルトコンベアで搬送される含水バラ物に対して、高分子凝集剤を連続的に添加する場合でも、より簡易な設備を用いて、含水バラ物に高分子凝集剤をより均一に添加しやすい方法を提供しようとするものである。また、本発明は、その方法に使用し得る凝集剤添加装置を提供しようとするものである。

本発明は、ベルトコンベアで搬送される含水バラ物に凝集剤を添加することを含む、含水バラ物の処理方法であって、前記凝集剤として、塩水溶液中に高分子凝集剤をディスパージョン状で含有するディスパージョン液を用いること；前記ディスパージョン液を前記ベルトコンベアの幅方向にわたって流出させる流出口が長軸方向に沿って周壁に設けられ、前記ベルトコンベアの上方に設置された、管状部材を用いること；前記ディスパージョン液を前記管状部材の前記流出口から前記ベルトコンベア上の前記含水バラ物に添加すること；を含む、含水バラ物の処理方法を提供する。また、本発明は、含水バラ物に対して、塩水溶液中に高分子凝集剤をディスパージョン状で含有するディスパージョン液を添加することを含む、含水バラ物の処理方法を提供する。

また、本発明は、ベルトコンベアで搬送される含水バラ物に凝集剤を添加する装置であって、前記凝集剤として、塩水溶液中に高分子凝集剤をディスパージョン状で含有するディスパージョン液を貯蔵するタンクと、前記ベルトコンベアの上方に設置される管状の部材であって、内部に流入された前記ディスパージョン液を前記ベルトコンベアの幅方向にわたって流出させる流出口が長軸方向に沿って周壁に設けられた管状部材と、前記ディスパージョン液を前記タンクから前記管状部材に移送するポンプと、を備える、凝集剤添加装置を提供する。

本発明によれば、ベルトコンベアで搬送される含水バラ物に対して、高分子凝集剤を連続的に添加する場合でも、より簡易な設備を用いて、含水バラ物に高分子凝集剤をより均一に添加しやすい方法を提供することができる。また、本発明は、その方法に使用し得る凝集剤添加装置を提供することができる。

本発明の一実施形態の含水バラ物の処理方法及び凝集剤添加装置に用いることが可能な管状部材の構成の一例を表す模式側面図である。 図１に示す管状部材の流出口を正面として視た模式平面の部分拡大図である。 管状部材の設置例を説明するための図であり、管状部材をベルトコンベアとともに示した模式上面図である。 管状部材の別の設置例を説明するための図であり、管状部材をベルトコンベアとともに示した模式上面図である。 本発明の一実施形態の凝集剤添加装置の構成の一例を表す模式図である。 本発明の一実施形態の含水バラ物の処理方法及び凝集剤添加装置に用いることが可能な管状部材の構成の別の一例を表す、図２に対応する模式平面図である。 本発明の一実施形態の含水バラ物の処理方法及び凝集剤添加装置に用いることが可能な管状部材の構成のまた別の一例を表す、図１に対応する模式側面図である。

以下、本発明の実施の形態について説明するが、本発明は以下の実施の形態に限定されるものではない。

＜含水バラ物の処理方法＞
本発明の一実施形態の含水バラ物の処理方法（以下、単に「含水バラ物の処理方法」と記載することがある。）は、ベルトコンベアで搬送される含水バラ物に凝集剤を添加することを含むものである。この方法は、凝集剤として、塩水溶液中に高分子凝集剤をディスパージョン状で含有するディスパージョン液（以下、単に「ディスパージョン液」と記載することがある。）を用いることを含む。また、この方法は、ベルトコンベアの上方に設置された管状の部材を用いることを含む。その管状の部材は、ディスパージョン液をベルトコンベアの幅方向にわたって流出させる流出口が長軸方向に沿って周壁に設けられた管状部材である。そして、この方法は、ディスパージョン液を管状部材の流出口からベルトコンベア上の含水バラ物に添加することを含む。

この含水バラ物の処理方法では、高分子凝集剤を含有するディスパージョン液を用いるため、ディスパージョン液の添加に用いる部材（管状部材）における流出口の詰まりが生じ難く、かつ、高分子凝集剤が含水バラ物に浸透しやすい。また、ディスパージョン液の添加に用いる管状部材の周壁には、ディスパージョン液をベルトコンベアの幅方向にわたって流出させる流出口が長軸方向に沿って設けられているため、ベルトコンベアの幅方向（ベルトコンベアの進行方向に直交する方向）にわたる含水バラ物にディスパージョン液（高分子凝集剤）を添加することができる。

上述の通り、上記含水バラ物の処理方法では、ディスパージョン液及び管状部材を用いることにより、管状部材の流出口が詰まり難いこと、高分子凝集剤がベルトコンベアの幅方向にわたる含水バラ物に添加され、かつ浸透しやすいことから、含水バラ物に高分子凝集剤をより均一に添加しやすい。具体的には、実機での長時間の連続運転により、高分子凝集剤を含水バラ物に連続的に添加する場合でも、また、仮に、ベルトコンベアが設置されている設備の都合上、含水バラ物と高分子凝集剤との混合を十分に確保できない場合でも、含水バラ物に高分子凝集剤をより均一に添加しやすい方法を提供することができる。

含水バラ物にディスパージョン液が添加されると、ディスパージョン液中の高分子凝集剤が含水バラ物の全体にいきわたり、高分子凝集剤の凝集作用により、バラ物が凝集し、凝集したバラ物の間隙に水分を捕捉することが可能となる。その結果、含水バラ物の流動性を低下させることが可能となり、含水バラ物の外観を団粒状又は団塊状に改質させることが可能となる。

したがって、例えば、採掘地で含水バラ物をベルトコンベアで搬送して船舶等に積み込む際や、船舶等で採掘地外へ輸送されてきた含水バラ物をベルトコンベアに荷揚げして搬送する際、また、採掘地内外の保管場、処理施設、及び使用施設等に含水バラ物をベルトコンベアで搬送する際などに、上記含水バラ物の処理方法を好適に利用することができる。これにより、含水バラ物の船舶等への積み込み作業の容易化、その積み込まれた含水バラ物の崩れ抑制、含水バラ物のベルトコンベア等への荷揚げ障害の抑制、ベルトコンベア等による搬送障害の抑制、搬送され山積みされた含水バラ物の山崩れ抑制、山積みされた含水バラ物の風による発塵抑制などの効果が期待できる。

（含水バラ物）
本発明の一実施形態の含水バラ物の処理方法は、ベルトコンベアで搬送される含水バラ物を処理対象とする。バラ物としては、例えば、鉄鉱石、石炭、石灰石、コークス、ボーキサイト、及び屑鉄等を挙げることができる。これらのなかでも、鉄鉱石及び石炭が好適であり、鉄鉱石がより好適である。

含水バラ物における含水状態の原因となる水としては、特に制限されず、例えば、降雨、粉塵防止用の散水、バラ物を輸送する船舶の動揺や振動等によってバラ物とは分離して船倉の床に溜まった懸濁湧水等を挙げることができる。含水バラ物の含水率（水の含有量）は、含水バラ物の全質量を基準として、１～５０質量％であることが好ましく、２～３０質量％であることがより好ましく、５～２０質量％であることがさらに好ましい。

ベルトコンベアで搬送される含水バラ物の態様としては、例えば、鉱山におけるバラ物の採掘現場から、ベルトコンベアにより、採掘地における保管場（ヤード）、処理施設、及び使用施設等に搬送されるバラ物；採掘地において、採掘現場（鉱山）、保管場、処理施設、及び使用施設等から、ベルトコンベアにより船舶等に搬送されるバラ物；並びに船舶等で採掘地外に輸送され、ベルトコンベアにより、採掘地外における、保管場（ヤード）、処理施設、及び使用施設等（例えば製鉄所、発電所、及び工場等）等に搬送されるバラ物；等を挙げることができる。

（ディスパージョン液）
本発明の一実施形態の含水バラ物の処理方法は、含水バラ物に添加する凝集剤として、塩水溶液中に高分子凝集剤をディスパージョン状で含有するディスパージョン液を用いる。高分子凝集剤を主成分として含有する薬液の製品形態としては、主に、油中水（Ｗ／Ｏ）型エマルジョンや、ディスパージョン液が存在する。本発明者らの実験による検討の結果、ディスパージョン液は、Ｗ／Ｏ型エマルジョンに比べて、含水バラ物との混合条件が緩やかな場合でも含水バラ物の流動性を低下させやすいことがわかった。このことから、ディスパージョン液は、Ｗ／Ｏ型エマルジョンに比べて、含水バラ物に浸透しやすく、それより、ディスパージョン液中の高分子凝集剤が含水バラ物中に分散しやすいと考えられる。また、ディスパージョン液は、分散媒が塩水溶液である点で、分散媒が油を含むＷ／Ｏ型エマルジョンに比べて、含水バラ物中の水分に溶解しやすいと考えられ、それにより、ベルトコンベア上の含水バラ物の深くまで浸透しやすいと考えられる。

さらに本発明者らの実験による検討の結果、ディスパージョン液は、Ｗ／Ｏ型エマルジョンに比べて、後述する管状部材における流出口の詰まりが生じ難いことがわかった。このことから、ディスパージョン液を用いれば、Ｗ／Ｏ型エマルジョンを用いる場合に比べて、高分子凝集剤を含水バラ物に均一に添加しやすいと考えられる。

ディスパージョン液は、例えば、塩水溶液中に、ポリマー（高分子凝集剤）を構成する単量体、及び高分子分散剤を溶解させ、分散重合法によって製造することができる。このような分散重合法により得られたディスパージョン液が好ましく、塩水溶液中に高分子凝集剤とともに、高分子凝集剤を分散させる高分子分散剤を含有するディスパージョン液がより好ましい。高分子分散剤としては、特に制限されず、例えば、（メタ）アクリル酸、マレイン酸、イタコン酸、アクリルアミド２－メチルプロパンスルホン酸、スチレンスルホン酸あるいはそれらの塩等のアニオン性単量体の（共）重合体を挙げることができる。さらに、非イオン性の単量体であるアクリルアミド、Ｎ－ビニルホルムアミド、Ｎ－ビニルアセトアミド、Ｎ－ビニルピロリドン、Ｎ、Ｎ－ジメチルアクリルアミド、アクリロニトリル、ジアセトンアクリルアミド、２－ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート等との共重合体も使用可能である。その他、アニオン変性ポリビニルアルコール、スチレン／無水マレイン酸共重合体、ブテン／無水マレイン酸共重合体、あるいはそれらの部分アミド化物も使用可能である。

塩水溶液における塩を構成する陰イオンとしては、例えば、ハロゲン化物イオン、硫酸イオン、亜硫酸イオン、硝酸イオン、亜硝酸イオン、及びリン酸イオン等を挙げることができる。塩を構成する陽イオンとしては、例えば、ナトリウムイオン、カリウムイオン、マグネシウムイオン、カルシウムイオン、及びアンモニウムイオン等を挙げることができる。塩水溶液としては、硫酸アンモニウム水溶液、及び硫酸マグネシウム水溶液が好ましく、硫酸アンモニウム水溶液がより好ましい。

高分子凝集剤は、凝集剤として機能する高分子化合物をいい、その機能を有する水溶性重合体（共重合体を含む）が好適に用いられる。高分子凝集剤は、アニオン性単量体に由来するアニオン性構造単位、カチオン性単量体に由来するカチオン性構造単位、及びノニオン性単量体に由来するノニオン性構造単位のいずれも含むことができ、これらの１種又は２種以上を含むことができる。高分子凝集剤としては、アニオン性高分子凝集剤、カチオン性高分子凝集剤、ノニオン性高分子凝集剤、及び両性高分子凝集剤を用いることができる。それらの１種を単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。これらのなかでも、アニオン性高分子凝集剤及びノニオン性高分子凝集剤が好ましく、アニオン性高分子凝集剤がより好ましい。

アニオン性単量体としては、例えば、（メタ）アクリル酸、（メタ）アクリル酸ナトリウム等の（メタ）アクリル酸塩、並びに２－メチルプロパンスルホン酸等を挙げることができる。カチオン性単量体としては、例えば、ジメチルアミノエチル（メタ）アクリレート、ジメチルアミノプロピル（メタ）アクリレート、及びジメチルアミノプロピル（メタ）アクリルアミド、並びにそれらの四級化物等を挙げることができる。四級化物としては、例えば、アクリロイルオキシエチルトリメチルアンモニウムクロライド、及びメタクリロイルオキシエチルトリメチルアンモニウムクロライド等を挙げることができる。ノニオン性単量体としては、例えば、（メタ）アクリルアミド、及びＮ，Ｎ’－ジメチル（メタ）アクリルアミド等を挙げることができる。

好適な高分子凝集剤としては、例えば、（メタ）アクリル酸系モノマーの重合体であるポリ（メタ）アクリル酸系凝集剤、（メタ）アクリル酸エステル系モノマーの重合体であるポリ（メタ）アクリル酸エステル系凝集剤、（メタ）アクリルアミドの重合体であるポリ（メタ）アクリルアミド系凝集剤、アルキルアミノアルキル（メタ）アクリレート系モノマーの重合体であるポリアルキルアミノアルキル（メタ）アクリレート４級塩系凝集剤、及びポリビニルアミジン系凝集剤等を挙げることができる。また、好適な高分子凝集剤としては、（メタ）アクリル酸系モノマー、（メタ）アクリル酸エステル系モノマー、（メタ）アクリルアミド、及びアルキルアミノアルキル（メタ）アクリレート系モノマーからなる群より選ばれる１種又は２種以上のモノマーに由来する構造単位を含む共重合体系凝集剤を挙げることができる。そのなかでも、アニオン性単量体に由来するアニオン性構造単位と、（メタ）アクリルアミドに由来する構造単位とを含む共重合体系凝集剤がより好ましい。

本明細書において、「（メタ）アクリル」との文言には、アクリル及びメタクリルの両方の文言が含まれることを意味する。また、「（メタ）アクリロイル」との文言には、「アクリロイル」及び「メタクリロイル」の両方の文言が含まれることを意味する。さらに、「構造単位」とは、高分子凝集剤（ポリマー）を構成する単量体単位を意味する。「単量体に由来する構造単位」とは、例えば、モノマーにおける重合性二重結合（Ｃ＝Ｃ）が開裂して単結合（－Ｃ－Ｃ－）となった構造単位等が挙げられる。

上記（メタ）アクリル酸系モノマーとしては、（メタ）アクリル酸のほか、例えば、（メタ）アクリル酸ナトリウム、（メタ）アクリル酸カリウム、及び（メタ）アクリル酸リチウム等の（メタ）アクリル酸の金属塩；（メタ）アクリル酸アンモニウム；及び（メタ）アクリル酸のアミン塩等を挙げることができるが、これらに限定されない。以下、それらのような（メタ）アクリル酸及びそれらの塩を含めて、「（メタ）アクリル酸（塩）」と記載することがある。また、上記（メタ）アクリル酸エステル系モノマーとしては、例えば、（メタ）アクリル酸メチル、（メタ）アクリル酸エチル、（メタ）アクリル酸プロピル、（メタ）アクリル酸ブチル、及び（メタ）アクリル酸２－エチルヘキシル等を挙げることができるが、これらに限定されない。

上記共重合体系凝集剤のさらに好適なものとしては、例えば、（メタ）アクリル酸又は（メタ）アクリル酸塩と、（メタ）アクリルアミドとの共重合体（（メタ）アクリル酸（塩）・（メタ）アクリルアミド共重合体）；（メタ）アクリルアミドと、（メタ）アクリル酸又はその塩と、２－アクリルアミド－２－メチルプロパンスルホン酸又はその塩との共重合体（（メタ）アクリルアミド・（メタ）アクリル酸（塩）・２－アクリルアミド－２－メチルプロパンスルホン酸（塩）共重合体）等の凝集剤を挙げることができる。

上記共重合体系凝集剤には、上述のモノマー以外のモノマー（他のモノマー）に由来する構造単位を含んでいてもよい。他のモノマーとしては、例えば、マレイン酸、フマル酸、及びイタコン酸、並びにそれらの塩等の不飽和ジカルボン酸；無水マレイン酸及び無水イタコン酸等のカルボン酸無水物；スチレン及びα－メチルスチレン等の芳香族ビニル系化合物；ビニルスルホン酸、及びスチレンスルホン酸、並びにそれらの塩等の不飽和スルホン酸；酢酸ビニル；アクリロニトリル；メタクリロニトリル等を挙げることができる。

高分子凝集剤の重量平均分子量（Ｍｗ）は、３００万～３０００万であることが好ましく、５００万～２５００万であることがより好ましい。この重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー（ＧＰＣ）により、測定することができる。

高分子凝集剤は、ポリ（メタ）アクリル酸系凝集剤、ポリ（メタ）アクリル酸エステル系凝集剤、ポリ（メタ）アクリルアミド系凝集剤、及び（メタ）アクリル酸ナトリウム・（メタ）アクリルアミド共重合体系凝集剤からなる群より選ばれる１種又は２種以上を含むことが好ましい。これらのなかでも、ディスパージョン液は、高分子凝集剤として、（メタ）アクリル酸ナトリウム・（メタ）アクリルアミド共重合体（上記（メタ）アクリル酸ナトリウム・（メタ）アクリルアミド共重合体系凝集剤）、アクリル酸又はその塩の重合体（上記ポリ（メタ）アクリル酸系凝集剤）、及びアクリルアミド重合体からなる群より選ばれる少なくとも１種を含有することがより好ましく、アクリル酸ナトリウム・アクリルアミド共重合体を含有することがさらに好ましい。

ディスパージョン液には、塩水溶液中に高分子凝集剤をディスパージョン状で含有する市販の薬液を用いることができ、市販の薬液を原液で用いることが好ましい。市販の薬液（ディスパージョン液）は、高分子凝集剤の含有量が２０質量％程度であるものが多い。これらの観点から、ディスパージョン液中の高分子凝集剤の含有量は、ディスパージョン液の全質量を基準として、１０～４０質量％であることが好ましく、１０～３０質量％であることがより好ましく、１５～２５質量％であることがさらに好ましい。

含水バラ物へのディスパージョン液の添加量は、含水バラ物の全質量に対する、ディスパージョン液中の高分子凝集剤としての添加割合で、０．０００１～０．１質量％が好ましく、０．０００２～０．０２質量％がより好ましく、０．０００５～０．０１２質量％であることがさらに好ましい。上記の「含水バラ物の全質量」は、ディスパージョン液が添加される含水バラ物中の固形分（バラ物）の質量及び水分の質量の和である。また、含水バラ物の全質量に対する高分子凝集剤としての添加割合は、ディスパージョン液中の高分子凝集剤（有効成分）としての添加質量を、含水バラ物の全質量で割って算出される。

（管状部材）
本発明の一実施形態の含水バラ物の処理方法では、ディスパージョン液を含水バラ物に添加する際、ベルトコンベアの上方に設置された管状の部材を用いる。この管状の部材として、ディスパージョン液をベルトコンベアの幅方向にわたって流出させる流出口が長軸方向に沿って周壁に設けられた管状部材を用いる。以下、図面を参照しながら、管状部材について説明する。

図１は、本発明の一実施形態の含水バラ物の処理方法、及び後述する本発明の一実施形態の凝集剤添加装置に用いることが可能な管状部材１０の構成の一例を表す模式側面図である。図２は、図１に示す管状部材１０の流出口１３を正面として視た模式平面の部分拡大図である。図３Ａ及び図３Ｂは、管状部材１０の設置例の説明図であり、管状部材１０をベルトコンベア１とともに示した上方からみた模式平面図である。図４は、後述する本発明の一実施形態の凝集剤添加装置１００の構成の一例を表す模式図である。なお、各図において共通する構成部については同一の符号を付して、その説明を省略することがある。

図１～図４に示すように、本発明の一実施形態の含水バラ物の処理方法では、内部１０ａに流入されたディスパージョン液をベルトコンベア１の幅方向Ｘにわたって流出させる流出口１３が長軸方向Ａに沿って周壁１０ｂに設けられた管状部材１０を用いる。流出口１３により、ディスパージョン液をベルトコンベア１の幅方向Ｘにわたって流出させることは、ディスパージョン液を幅方向Ｘの全幅にわたって流出させることまでは要しない。ベルトコンベア１上に幅方向Ｘの全幅にわたって含水バラ物２が載置されるとは限らないためである。流出口１３からのディスパージョン液の流出は、ベルトコンベア１の幅方向Ｘの全幅に対し、概ね５０％以上で行われることが好ましく、６０％以上で行われることがより好ましく、７０％以上で行われることがさらに好ましい。

図１に示すように、管状部材１０は、長手方向を軸方向とする管状に形成された部材である。管状部材１０は、その長手方向を軸方向とすることから、この軸方向を長軸方向Ａという。管状部材１０の材質としては、例えば、ポリ塩化ビニル管；鉛管；鋼管；ステンレス管；並びにポリ塩化ビニル製ブレードホース、ポリエステル製ブレードホース、ポリテトラフルオロエチレン製ブレードホース、ポリオレフィン系樹脂製ブレードホース、シリコーンゴム製ブレードホース等の樹脂又はゴム製ブレードホース等を好適に用いることができる。これらのなかでも、ポリ塩化ビニル管がより好ましい。

また、管状部材１０は、管状の形状であることから、内部（空間）１０ａを有する。管状部材１０の内部１０ａには、ディスパージョン液が流入する。管状部材１０の内部１０ａに流入したディスパージョン液は、後述する流出口１３から流出することから、管状部材１０の内部１０ａは、ディスパージョン液の流路でもある。管状部材１０の内部１０ａの径（管内径）は、特に制限されないが、１０～５００ｍｍが好ましく、１５～２００ｍｍがより好ましく、２０～５０ｍｍがさらに好ましい。

管状部材１０の長軸方向Ａの長さは、管状部材１０の内部１０ａに流入して流出口１３から流出するディスパージョン液が、ベルトコンベア１の幅方向Ｘにわたるように設計することが好ましい。この観点から、管状部材１０の長軸方向Ａの長さは、ベルトコンベア１の幅に対して、０．５～２倍であることが好ましく、０．６～１．５倍であることがより好ましく、０．７～１．２倍であることがさらに好ましい。

図３Ａ及び図３Ｂに示すように、管状部材１０は、その長軸方向Ａが、含水バラ物２を搬送するベルトコンベア１の幅方向Ｘ（幅方向Ｘにおける一端側及び他端側）に向くように設置されればよい。具体的には、図３Ｂに示すように、管状部材１０は、長軸方向Ａがベルトコンベア１の幅方向Ｘに対して斜めに（非平行）に設けられていてもよい（換言すれば、ベルトコンベア１の進行方向Ｙに対して斜め（非垂直）に設けられていてもよい）。好ましくは、図３Ａに示すように、長軸方向Ａとベルトコンベアの幅方向Ｘとがほぼ平行（長軸方向Ａと幅方向Ｘとがなす角度が０°±１０°の範囲内）となるように管状部材１０を設置するのが良い。

後述する凝集剤添加装置１００の概略構成を表す図４に示されているように、管状部材１０は、ベルトコンベア１の上方に設置される。この際、ディスパージョン液が管状部材１０の流出口１３から流出して、ベルトコンベア１上の含水バラ物２に添加されるために、流出口１３がベルトコンベア１の載置面１ａに対向する向きで管状部材１０を設置することができる。また、管状部材１０の設置高さとしては、ベルトコンベア１上の含水バラ物２の高さ（厚み）を考慮して、ベルトコンベア１の載置面１ａから管状部材１０の流出口１３までの高さＨが１０～３００ｃｍ（より好ましくは１０～２５０ｃｍ、さらに好ましくは１０～２００ｃｍ）となる位置に管状部材１０を設置することが好ましい。ただし、ベルトコンベア１上の含水バラ物２の高さ（厚み）を考慮して、その含水バラ物２の最高点から管状部材１０の流出口１３までの高さが上記範囲内にあるように、管状部材１０の設置高さを調節することができる。

管状部材１０は、長軸方向Ａに沿って周壁１０ｂに設けられた流出口１３を有する。この流出口１３は、管状部材１０の内部１０ａに流入されたディスパージョン液が流出する部位である。流出口１３は、管状部材１０の周壁１０ｂにおいて、長軸方向Ａに沿って設けられているため、前述の通り、管状部材１０がベルトコンベア１の進行方向Ｙに交差する方向（好ましくは直交する方向（幅方向Ｘ）；図３Ａ及び図Ｂ参照）に設置されることにより、ディスパージョン液をベルトコンベア１の幅方向Ｘにわたって流出させることが可能である。流出口１３の長軸方向Ａに沿う長さは、流出口１３における長軸方向Ａの一端側（後述する一端側流入口１４参照）の端から他端側（後述する他端側流入口１５参照）の端までの長さで、管状部材１３の長軸方向Ａの長さの概ね６０～１００％程度であることが好ましく、概ね７０～９０％であることがより好ましい。

図１及び図２に示すように、流出口１３は、管状部材１０の周壁１０ｂに、長軸方向Ａに沿って複数設けられた流出孔１３ａで構成されていることが好ましい。これにより、ベルトコンベア１の幅方向Ｘ（ベルトコンベア１の進行方向Ｙに直交する方向）にわたる含水バラ物２にディスパージョン液（高分子凝集剤）をより均一に添加しやすくなる。この観点から、ディスパージョン液の添加は、ベルトコンベア１の駆動中（進行方向Ｙへの進行中）に行われることが、効率が高いことからも好ましい。ディスパージョン液の添加は、ベルトコンベア１上の含水バラ物２に行われれば、ベルトコンベア１の停止中に行われてもよい。また、複数の流出孔１３ａは、各流出孔１３ａ間が均等間隔となるように設けられていることがより好ましく、各流出孔１３ａからディスパージョン液をストレート棒状に流出させることが可能に構成されていることがさらに好ましい。

管状部材１０においては、１２個の流出孔１３ａが設けられている例が図１及び図２に示されているが、流出孔１３ａの数や径は、例えば、管状部材１０の長さ及び管内径、並びにディスパージョン液の流量及び流入圧力等に応じて、適宜決めることができる。一態様としては、流出孔１３ａの数は８～１８個が好ましく、１０～１５個がより好ましい。また、この場合、流出孔１３ａの径は、１～５ｍｍが好ましく、流出孔１３ａでのディスパージョン液の詰まり抑制の観点から、１．５ｍｍ以上がより好ましく、２ｍｍ以上がさらに好ましい。一方、各流出孔１３ａからのディスパージョン液の流出量の均等化（バラツキ抑制）の観点から、流出孔１３ａの径は４．５ｍｍ以下がより好ましく、４ｍｍ以下がさらに好ましい。

管状部材１０は、内部１０ａにディスパージョン液が流入可能に構成されていればよく、好適には、内部１０ａにディスパージョン液を流入させるための流入口を備える管状部材１０を用いることができる。管状部材１０における流入口は、管状部材１０の長軸方向Ａにおける一端側及び他端側のいずれか一方に設けられていてもよく、両方に設けられていてもよい。また、長軸方向Ａにおける両端が閉塞した管状部材を用いてもよく、その場合、周壁の長軸方向における一部（例えば中央部等）に、ディスパージョン液の流入口を設けてもよく、周壁の長軸方向における複数箇所に流入口を設けてもよい。

図１及び図２に示すように、管状部材１０は、長軸方向Ａにおける一端側及び他端側のそれぞれに、内部１０ａにディスパージョン液を流入させるための一端側流入口１４及び他端側流入口１５を備えることが好ましい。この場合、管状部材１０における一端側流入口１４及び他端側流入口１５の両方から、内部１０ａにディスパージョン液を流入させることが好ましく、各流入口１４、１５へのディスパージョン液の流入圧力を一定（同等）とすることがより好ましい。これらの構成により、長軸方向Ａに沿って周壁１０ｂに設けられた流出口１３（複数の流出孔１３ａ）からのディスパージョン液の流出量を、流出口１３（流出孔１３ａ）の長軸方向Ａにおける位置間での違いが抑制され均等化しやすくなる。そのため、ベルトコンベア１の幅方向Ｘ（ベルトコンベア１の進行方向Ｙに直交する方向）にわたる含水バラ物２にディスパージョン液（高分子凝集剤）をより均一に添加しやすくなる。

上述した管状部材１０は、周壁１０ｂに長軸方向Ａに沿って複数設けられた流出孔１３ａで構成された流出口１３を備えるが、管状部材１０における流出口１３の構成は、複数の流出孔１３ａに限られない。例えば、管状部材の流出口の形状、大きさ、数、及び位置等については、管状部材の長さ及び管内径等、並びにディスパージョン液を管状部材の内部に流入させる際の流量及び流入圧力等の種々の因子によって、適当な流出口の構成が変わり得るためである。上記種々の因子を調整することによって、適当な流出口の構成を決定することができる。

管状部材の変形例として図５に示す管状部材２０のように、流出口２３は、管状部材２０の周壁２０ｂに、長軸方向Ａに沿って設けられたスリット２３ａで構成されていてもよい。これにより、スリット２３ａからディスパージョン液をストレートカーテン状に流出させることができ、ベルトコンベア１の幅方向Ｘにわたる含水バラ物２にディスパージョン液（高分子凝集剤）をより均一に添加しやすくなる。

管状部材２０におけるスリット２３ａの幅は、例えば、管状部材２０の長さ及び管内径、並びにディスパージョン液の流量及び流入圧力等に応じて、適宜決めることができるが、一態様としては、０．１～１ｍｍが好ましい。この場合、スリット２３ａの幅は、スリット２３ａでのディスパージョン液の詰まり抑制の観点から、０．２ｍｍ以上がより好ましい一方、スリット２３ａの全長におけるディスパージョン液の流出量の均等化の観点から、０．８ｍｍ以下がより好ましく、０．５ｍｍ以下がさらに好ましい。

また、管状部材の別の変形例として図６に示す管状部材３０のように、流出口３３は、管状部材３０の周壁３０ｂに、長軸方向Ａに沿って設けられた複数のノズル３３ａで構成されていてもよい。これにより、各ノズル３３ａ（その先端口）からディスパージョン液をストレート棒状に流出させることができ、ベルトコンベア１の幅方向Ｘにわたる含水バラ物２にディスパージョン液（高分子凝集剤）をより均一に添加しやすくなる。

管状部材３０における複数のノズル３３ａは、各ノズル３３ａ間が均等間隔となるように設けられていることが好ましい。ベルトコンベア１側に向かうノズル３３ａの長さ、数、及び先端口径等は、例えば、管状部材３０の長さ及び管内径等、並びにディスパージョン液を管状部材３０の内部に流入させる際の流量及び流入圧力等に応じて、適宜決めることができる。一態様としては、ノズル３３ａの長さは、１～３０ｃｍが好ましく、２～２５ｃｍがより好ましく、５～２０ｃｍがさらに好ましい。なお、ノズル３３ａの先端口径の大きさや、ノズル３３ａを備える管状部材３０の設置高さについては、それらに対応する前述の管状部材１０の説明における流出孔１３ａ（流出口１３）を、ノズル３３ａの先端口に置き換えたことと同様に説明することができる。

（ポンプ）
図４に示すように、ディスパージョン液を管状部材１０の流出口１３からベルトコンベア１上の含水バラ物２に添加する際には、ディスパージョン液を管状部材１０に移送するポンプ５２を用いることが好ましい。

ポンプ５２には、圧力の作用によってディスパージョン液を管状部材１０に移送することが可能なものを用いることができる。ポンプ５２としては、例えば、渦巻ポンプ、ディフューザポンプ、斜流ポンプ、及び軸流ポンプ等の非容積（ターボ）型ポンプ；並びにダイヤフラムポンプ、ピストンポンプ、プランジャーポンプ、ギヤポンプ、ねじポンプ、及びベーンポンプ等の容積ポンプ等を挙げることができる。これらのなかでも、ねじポンプが好ましく、ディスパージョン液の詰まりをより抑制しやすいことで、含水バラ物にディスパージョン液をさらに均一に添加しやすくなる観点から、一軸偏心ねじポンプ（モーノポンプ）がさらに好ましい。

なお、ポンプ５２と管状部材１０との接続等には、配管及びジョイント部等を用いることができるが、それらについては、以下に述べる凝集剤添加装置の説明において挙げることとする。

以上詳述した本発明の一実施形態の含水バラ物の処理方法では、塩水溶液中に高分子凝集剤をディスパージョン状で含有するディスパージョン液と、特定の管状部材とを用いる。これにより、ベルトコンベアで搬送される含水バラ物に対して、高分子凝集剤を連続的に添加する場合でも、特定の管状部材というより簡易な設備を用いて、含水バラ物に高分子凝集剤をより均一に添加しやすい方法を提供することができる。これは、前述の通り、ディスパージョン液が、凝集剤の添加に用いる部材の口を詰まらせ難いこと；塩水溶液を分散媒とする点で含水バラ物中の水分に溶解しやすいことで含水バラ物に浸透しやすく、高分子凝集剤を含水バラ物中に分散させやすいこと；等の考えられる性質によるところも大きく寄与していると考えられる。

したがって、本発明のまた別の一実施形態の含水バラの処理方法として、含水バラ物に対して、塩水溶液中に高分子凝集剤をディスパージョン状で含有するディスパージョン液を添加することを含む、含水バラ物の処理方法を挙げることができる。この方法によっても、上述のディスパージョン液の性質によって、例えばベルトコンベアで搬送される含水バラ物に対して、高分子凝集剤を連続的に添加する場合においても、より簡易な設備を用いて、含水バラ物に高分子凝集剤をより均一に添加しやすい方法を提供することができる。簡易な設備としては、前述の管状部材等を用いてもよいし、それ以外の他の設備を用いてもよい。この方法では、硫酸アンモニウム水溶液中に高分子凝集剤をディスパージョン状で含有するディスパージョン液を用いることが好ましい。また、そのディスパージョン液中の高分子凝集剤は、アニオン性単量体に由来する構造単位と、（メタ）アクリルアミドに由来する構造単位とを含む共重合体系凝集剤であることがより好ましく、（メタ）アクリル酸（塩）・（メタ）アクリルアミド共重合体であることがさらに好ましい。このように、この方法でも、前述の実施形態に係る含水バラ物の処理方法の説明で述べた好ましい構成を採ることも可能である。

＜凝集剤添加装置＞
本発明の一実施形態の凝集剤添加装置（以下、単に「凝集剤添加装置」と記載することがある。）は、ベルトコンベアで搬送される含水バラ物に凝集剤を添加する装置である。この凝集剤添加装置は、上述した本発明の一実施形態の含水バラ物の処理方法に好適に利用することができるものである。以下、図４を参照しながら、凝集剤添加装置について説明する。図４は、前述の管状部材１０を備える凝集剤添加装置１００の概略図である。なお、図４には、参考として、ディスパージョン液が流れる方向を一方向矢印で示す。

凝集剤添加装置１００は、前述のディスパージョン液を貯蔵するタンク５１と、ベルトコンベア１の上方に設置される管状部材１０と、ディスパージョン液をタンク５１から管状部材１０に移送するポンプ５２とを備える。タンク５１には、図示を省略するが、前述の通り、塩水溶液中に高分子凝集剤をディスパージョン状で含有するディスパージョン液が貯蔵される。

前述の通り、管状部材１０は、図１及び図２に示すように、内部１０ａに流入されたディスパージョン液をベルトコンベア１の幅方向Ｘにわたって流出させる流出口１３が長軸方向Ａに沿って周壁１０ｂに設けられている。また、流出口１３は、管状部材１０の周壁１０ａに、長軸方向Ａに沿って均等間隔で複数設けられた流出孔１３ａで構成されている。さらに、管状部材１０は、長軸方向Ａにおける一端側及び他端側のそれぞれに、内部にディスパージョン液を流入させるための一端側流入口１４及び他端側流入口１５を備えている。凝集剤添加装置１００では、管状部材１０の代わりに、例えば、前述の管状部材２０、３０を使用してもよく、管状部材１０における流出口１３（流入孔１３ａ）の数、径、及び形状等、並びに流入口１４、１５の数及び位置等を変更した管状部材を使用してもよい。

凝集剤添加装置１００におけるポンプ５２についても、前述した各種ポンプを使用することができ、それらのなかでも、ねじポンプが好ましく、一軸偏心ねじポンプ（モーノポンプ）がさらに好ましい。

凝集剤添加装置１００は、タンク５１とポンプ５２とを接続する第１の配管６１と、ポンプ５２と管状部材１０とを接続する第２の配管６２とを備えることができる。ポンプ５２の機能により、タンク５１に貯蔵されているディスパージョン液は、第１の配管６１を通ってポンプ５２に引き込まれ、ポンプ５２の供給口５２ａに供給される。第１の配管６１とポンプ５２の供給口５２ａとの連結には、ジョイント部７１を用いることができ、また、ジョイント部７１にはバルブ部８１を設けてもよい。バルブ部８１により、ポンプ５２に供給されるディスパージョン液の流量や圧力を調整したり、ディスパージョン液の供給及びその停止を切り替えたりすることも可能である。

また、ポンプ５２の機能により、タンク５１から供給されたディスパージョン液は、ポンプ５２の吐出口５２ｂから吐出され、ポンプ５２の吐出口５２ｂに接続された第２の配管６２を通って、管状部材１０へ移送される。第２の配管６２とポンプ５２の吐出口５２ｂとの連結には、ジョイント部７２を用いることができ、また、ジョイント部７２にはバルブ部８２を設けてもよい。バルブ部８２により、ポンプ５２から吐出されるディスパージョン液の流量や圧力を調整したり、ディスパージョン液の吐出及びその停止を切り替えたりすることも可能である。

凝集剤添加装置１００では、一端側流入口１４及び他端側流入口１５を有する管状部材１０を備えることから、ポンプ５２と管状部材１０を接続する第２の配管６２は、三叉ジョイント部７３を介して、第１の分岐配管６４及び第２の分岐配管６５に分岐されている。第１の分岐配管６４は、管状部材１０の一端側流入口１４とジョイント部７４により接続されている。第２の分岐配管６５は、管状部材１０の他端側流入口１５とジョイント部７５により接続されている。三叉ジョイント部７３、一端側流入口１４側のジョイント部７４、及び他端側流入口１５側のジョイント部７５には、それぞれ、バルブ部８３、８４、８５を設けてもよい。バルブ部８３、８４、８５により、管状部材１０に流入されるディスパージョン液の流量や圧力を調整したり、ディスパージョン液の流入及びその停止を切り替えたりすることも可能である。

なお、上述した各配管６１、６２、６４、６５には、前述の管状部材１０の説明で挙げた材質の管（パイプ）、ホース、及びチューブ等を用いることができ、それらのなかでも、ポリ塩化ビニル管や各種ブレードホースが好ましい。また、上述した各ジョイント部７１～７５には、管継手やホース継手を用いることができる。

凝集剤添加装置１００では、ポンプ５２を起動させること、ポンプ５２におけるディスパージョン液の供給及び吐出に関わる流量及び圧力等を調整すること、並びに管状部材１０に流入されるディスパージョン液の流量及び圧力等を調整すること等によって、前述の本発明の一実施形態の含水バラ物の処理方法を実行することができる。

したがって、本発明の一実施形態の凝集剤添加装置を用いることにより、管状部材の流出口の詰まりが抑制されつつ、高分子凝集剤をベルトコンベアの幅方向にわたる含水バラ物に浸透しやすい状態で添加することが可能となる。そのため、この凝集剤添加装置を長時間連続運転する場合においても、また、仮に、ベルトコンベアが設置されている設備の都合上、含水バラ物と高分子凝集剤との混合を十分に確保できない場合でも、含水バラ物に高分子凝集剤をより均一に添加しやすい。

よって、例えば、採掘地において含水バラ物を船舶等に積み込む際に含水バラ物を搬送するベルトコンベアを備えた設備；船舶等で採掘地外へ輸送されてきた含水バラ物を荷揚げして搬送するベルトコンベアを備えた設備；採掘地内外の保管場、処理施設、及び使用施設等に含水バラ物を搬送するベルトコンベアを備えた設備；等の付近に、又はそれら設備に備え付ける態様で、上記凝集剤添加装置を好適に利用することができる。これにより、含水バラ物の船舶等への積み込み作業の容易化、その積み込まれた含水バラ物の崩れ抑制、含水バラ物のベルトコンベア等への荷揚げ障害の抑制、ベルトコンベア等による搬送障害の抑制、搬送され山積みされた含水バラ物の山崩れ抑制、山積みされた含水バラ物の風による発塵抑制などの効果が期待できる。

以上の通り、本発明の一実施形態の含水バラ物の処理方法及び凝集剤添加装置に関する技術では、次の構成を採ることが可能である。
［１］ベルトコンベアで搬送される含水バラ物に凝集剤を添加することを含む、含水バラ物の処理方法であって、前記凝集剤として、塩水溶液中に高分子凝集剤をディスパージョン状で含有するディスパージョン液を用いること；前記ディスパージョン液を前記ベルトコンベアの幅方向にわたって流出させる流出口が長軸方向に沿って周壁に設けられ、前記ベルトコンベアの上方に設置された、管状部材を用いること；前記ディスパージョン液を前記管状部材の前記流出口から前記ベルトコンベア上の前記含水バラ物に添加すること；を含む、含水バラ物の処理方法。
［２］前記ディスパージョン液の添加の際は、ポンプを用いて前記ディスパージョン液を前記管状部材に移送し、前記管状部材の内部に流入された前記ディスパージョン液を前記流出口から前記ベルトコンベア上の前記含水バラ物に添加することを含む、上記［１］に記載の含水バラ物の処理方法。
［３］前記ポンプとして、一軸偏心ねじポンプを用いることを含む上記［２］に記載の含水バラ物の処理方法。
［４］前記流出口は、前記管状部材の前記周壁に、前記長軸方向に沿って複数設けられた流出孔で構成されている上記［１］～［３］のいずれかに記載の含水バラ物の処理方法。
［５］前記管状部材は、前記長軸方向における一端側及び他端側のそれぞれに、前記管状部材の内部に前記ディスパージョン液を流入させるための一端側流入口及び他端側流入口を備えており、前記管状部材における前記一端側流入口及び前記他端側流入口の両方から、前記内部に前記ディスパージョン液を流入させることを含む上記［１］～［４］のいずれかに記載の含水バラ物の処理方法。
［６］前記高分子凝集剤が、アニオン性単量体に由来するアニオン性構造単位と、（メタ）アクリルアミドに由来する構造単位とを含む共重合体系凝集剤である上記［１］～［５］のいずれかに記載の含水バラ物の処理方法。
［７］前記高分子凝集剤が、（メタ）アクリル酸又は（メタ）アクリル酸塩と、（メタ）アクリルアミドとの共重合体である上記［６］に記載の含水バラ物の処理方法。
［８］前記塩水溶液が硫酸アンモニウム水溶液である上記［１］～［７］のいずれかに記載の含水バラ物の処理方法。
［９］含水バラ物に対して、塩水溶液中に高分子凝集剤をディスパージョン状で含有するディスパージョン液を添加することを含む、含水バラ物の処理方法。
［１０］ベルトコンベアで搬送される含水バラ物に凝集剤を添加する装置であって、前記凝集剤として、塩水溶液中に高分子凝集剤をディスパージョン状で含有するディスパージョン液を貯蔵するタンクと、前記ベルトコンベアの上方に設置される管状の部材であって、内部に流入された前記ディスパージョン液を前記ベルトコンベアの幅方向にわたって流出させる流出口が長軸方向に沿って周壁に設けられた管状部材と、前記ディスパージョン液を前記タンクから前記管状部材に移送するポンプと、を備える、凝集剤添加装置。
［１１］前記流出口は、前記管状部材の前記周壁に、前記長軸方向に沿って複数設けられた流出孔で構成されている上記［１０］に記載の凝集剤添加装置。
［１２］前記管状部材は、前記長軸方向における一端側及び他端側のそれぞれに、前記内部に前記ディスパージョン液を流入させるための一端側流入口及び他端側流入口を備える上記［１０］又は［１１］に記載の凝集剤添加装置。
［１３］前記ポンプとして、一軸偏心ねじポンプを備える上記［１０］～［１２］のいずれかに記載の凝集剤添加装置。

以下、試験例を挙げて、本発明の一実施形態の含水バラ物の処理方法に関する効果等をさらに具体的に説明する。

＜試験例１＞
試験例１では、塩水溶液中に高分子凝集剤をディスパージョン状で含有するディスパージョン液と、高分子凝集剤をエマルジョン状で含有するＷ／Ｏ型エマルジョンとを用いて、それらによる効果の違いを確認する試験を行った。

篩分けにより、粒径が５ｍｍ以下の鉄鉱石であって、含水率が１１．２質量％であるミナスリオ鉱石を含水バラ物として用いた。後述する流動性確認試験では、この含水バラ物に水を添加して、含水率を１５質量％に調整した。

試験例１では、含水バラ物に添加する薬液として、以下のＡ～Ｆ剤を用いた。
Ａ剤：硫酸アンモニウム水溶液中に、アニオン性の高分子凝集剤であるアクリル酸ナトリウム・アクリルアミド共重合体を２０質量％含有するディスパージョン液（商品名「ＮＳドライ－７０９Ｌ」、日鉄環境社製）
Ｂ剤：塩水溶液中に、カチオン性の高分子凝集剤であるアクリロイルオキシエチルトリメチルアンモニウムクロライド・アクリルアミド共重合体を２０質量％含有するディスパージョン液
Ｃ剤：塩水溶液中に、ノニオン性の高分子凝集剤であるアクリルアミド重合体を２０質量％含有するディスパージョン液
Ｄ剤：アニオン性の高分子凝集剤であるアクリル酸ナトリウム・アクリルアミド共重合体を４０質量％含有するＷ／Ｏ型エマルジョン
Ｅ剤：カチオン性の高分子凝集剤であるアクリロイルオキシエチルトリメチルアンモニウムクロライド・アクリルアミド共重合体を４０質量％含有するＷ／Ｏ型エマルジョン
Ｆ剤：ノニオン性の高分子凝集剤であるアクリルアミド重合体を４０質量％含有するＷ／Ｏ型エマルジョン

上記ミナスリオ鉱石を５００ｇ分取し、水を加えて含水率を１５質量％に調整した。容量１Ｌのプラスチックボトルに、含水率１５質量％に調整した含水ミナスリオ鉱石、及び上記薬液を入れた後、プラスチックボトルを上下に５回転倒撹拌（上下入れ替えで１回の転倒撹拌）し、含水ミナスリオ鉱石と薬液との混合試料を作製した。含水ミナスリオ鉱石に対する薬液の添加量は、後記表１に示す「含水バラ物に対する薬液の添加割合（質量％）」の通りとした。

一方、内寸で幅（奥行）２００ｍｍ、長さ４００ｍｍ、及び高さ１００ｍｍの片側が開口した直方体状の槽であって、底面に滑り止めのための珪砂を敷き詰めて固定した試験用槽を用意した。この試験用槽の底面の中央付近に、内寸で内径６０ｍｍ及び高さ１００ｍｍのプラスチック製の無底円筒部材を置いた後、その円筒部材内に、作製した混合試料をすりきりまで充填した。次いで、円筒部材を上方に引き抜き、そのときに試験用槽の底面に残った混合試料について、円筒部材内に充填されていたことで円柱形状であった混合試料からの崩れ度合いを評価した。具体的には、円筒部材を引き抜いた後に試験用槽に残った混合試料の径方向への最大長さ（ｘ値；試験用槽に水平方向の長さ）及び残った混合試料の最大高さ（ｙ値；試験用槽に垂直方向の高さ）を測った。残った混合試料のｘ値が元の円筒部材の内径（６０ｍｍ）に近くて小さいほど、また、残った混合試料のｙ値が元の円筒部材の高さ（１００ｍｍ）に近くて大きいほど、残った混合試料が、円筒部材内にあった元の円柱形状に近い形状であったことを表し、流動性が低下したことを表す。

上記薬液を用いた試験例１の結果を表１に示す。なお、表には、薬液を用いずに同様の試験を行ったブランク試験の結果もあわせて示した。

試験例１の結果より、ディスパージョン液は、Ｗ／Ｏ型エマルジョンに比べて、含水バラ物との混合条件が緩やかな場合において、含水バラ物の流動性を低下させやすいことが確認された。また、高分子凝集剤の種類について、カチオン性やノニオン性よりもアニオン性の方が含水バラ物の流動性を低下させやすいことが確認された。

＜試験例２＞
試験例２では、試験例１で使用したディスパージョン液（Ａ剤）を使用し、その添加量を含水バラ物の全質量に対して高分子凝集剤として０．００２０～０．０４０質量％で変化させて、試験例１と同様の流動性評価試験を行った。含水バラ物も試験例１と同等の物を用いた。

試験例２の結果を表２に示す。なお、表２には、薬液を用いずに同様の試験を行ったブランク試験の結果もあわせて示した。

試験例２の結果より、高分子凝集剤の添加量は、含水バラ物の全質量に対して、０．００２０～０．０４０質量％程度で足り、経済性を考慮し、より安定した十分な処理を行なうためには、例えば、０．００２～０．０２質量％とすればよいことを確認した。

＜試験例３＞
試験例３では、凝集剤添加装置の流出孔の違いによる高分子凝集剤の詰まりやすさを比較した。高分子凝集剤を含有する薬液には、試験例１で使用したディスパージョン液（Ａ剤）、及びＷ／Ｏ型エマルジョン（Ｄ剤）を用いた。また、凝集剤添加装置には、図４に示す凝集剤添加装置１００におけるジョイント部７３に、流出孔の形状等の構成が異なる部材（下記条件Ａ～Ｅに記載の部材）をそれぞれ接続した構成となるように作製した試験装置を用いた。これらの試験装置を用いて、各部材の流出孔から高分子凝集剤の流出状況を観測した。持続的に高分子凝集剤の流出が認められた場合には長時間の連続運転を行い、部材と流出状況との関係について目視での評価及び流出した高分子凝集剤量の測定による流出速度の評価を行った。

条件Ａ：シャワーヘッド（１つの孔径が０．５ｍｍ程度のシャワー状流出口のもの）を部材として用いた。
条件Ｂ：ミスト状の流出を期待して、株式会社共立合金製作所製の高粘度流体微粒化ノズル（大タイプ）を部材として用いた。
条件Ｃ１：長さ１ｍ（ベルトコンベアの幅を想定）、管内径２５ｍｍ、両端開口とし、管の周壁に長軸方向（長さ１ｍの方向）に沿って均等間隔で孔径が５ｍｍの５個の孔で構成された流出口を有するポリ塩化ビニル管を部材（図１に示す管状部材１０参照）として用いた。
条件Ｃ２：孔数が８個で各孔の孔径が４ｍｍであること以外は、上記条件Ｃ１に用いたポリ塩化ビニル管と同様の部材を用いた。
条件Ｃ３：孔数が１２個で各孔の孔径が３ｍｍであること以外は、上記条件Ｃ１に用いたポリ塩化ビニル管と同様の部材を用いた。
条件Ｄ：上記条件Ｃ３に用いたポリ塩化ビニル管における各孔に、ノズルとして、管長５０ｍｍ、管内径３ｍｍの棒状の塩化ビニル菅が接続された部材を用いた（図６に示す管状部材３０参照）。
条件Ｅ：長軸方向と平行な幅０．５ｍｍのスリットを有する管長１ｍ、内径２５ｍｍのポリ塩化ビニル菅を部材として用いた（図５に示す管状部材２０参照）。
なお、条件Ａ及びＢでは、薬液（Ａ剤又はＤ剤）をそれぞれ１つの流入口から流入させて、条件Ａ及びＢ以外の条件では、各部材（管状部材）における両端開口（一端側流入口及び他端側流入口）からディスパージョン液を流入させる態様で各部材を使用し、また、そのような態様に合わせて各試験装置を構成した。

上記試験装置において、モーノポンプ（兵神装備社製、「ＮＹ－２０」）を用いて高分子凝集剤の供給流量を２．５Ｌ／分の条件とし、７２時間の連続循環運転試験を行った。この試験において、時間経過に伴う各部材の流出口の状態を確認することにより、流出口の詰まり具合（閉塞度合）と、開始時の添加均一性について評価した。結果を表３に示す。

試験例３の結果より、ディスパージョン液（Ａ剤）は、Ｗ／Ｏ型エマルジョン（Ｄ剤）に比べて、管状部材における流出口の詰まりが生じ難いことがわかった。この試験例３の結果と、上述の試験例１の結果から、ディスパージョン液を用いれば、Ｗ／Ｏ型エマルジョンを用いる場合に比べて、高分子凝集剤を含水バラ物に長時間均一に添加しやすいことが確認された。なお、凝集剤添加装置を使用する場所、施設、及び状況等に応じて、上記各種条件は変更される可能性があり、それにより、最適な部材の構成は変わり得るものである。

＜試験例４＞
試験例４では、試験例３の条件Ｃ１～Ｃ３で用いた部材と同じものを用いて、所定条件下における管状部材の流出孔の数及び径の違いが、各流出孔からのディスパージョン液の流出量のバランスに与える影響を調査した。ディスパージョン液及び含水バラ物には、試験例１で使用したものと同じものを用いた。

具体的には、いずれの管状部材も、ベルトコンベアの幅を想定した長さ１ｍ、管内径２５ｍｍのポリ塩化ビニル管を使用し、そのポリ塩化ビニル管の周壁に長軸方向（長さ１ｍの方向）に沿って均等間隔で下記表４に示す数及び径の流出孔を設けたものを使用した。また、いずれの管状部材についても、両端開口（一端側流入口及び他端側流入口）からディスパージョン液を流入させる態様で使用した。

試験例２で使用したものと同一の試験装置を用いて、ディスパージョン液の供給流量を２．５Ｌ／分とし、循環運転試験の開始から１時間後の管状部材の各流出孔からのディスパージョン液の流出量（Ｌ／分）を測定した。流出量の測定は、各孔から流出した液をメスシリンダーで１分間受け、その目盛りを読み取ることによった。この結果を表５に示す。表５中に示した「孔Ｎｏ．」の数値は、各試験例で使用した管状部材における複数の流出孔について、一端側流入口（例えば図１中の符号１４参照）に近い方の流出孔から順に付した番号である。

条件Ｃ１では、各流出孔（孔Ｎｏ．１～５）からのディスパージョン液の流出量において、最大で０．２０Ｌ／分程度の差が見られた。条件Ｃ２では、各流出孔（孔Ｎｏ．１～８）からのディスパージョン液の流出量において、最大で０．１０Ｌ／分程度の差が見られた。条件Ｃ３では、各流出孔（孔Ｎｏ．１～１２）からのディスパージョン液の流出量が均等で、流出量のバランスに優れていた。以上の結果より、試験例４で用いた管状部材の材質、長さ及び管内径等の条件、使用ポンプの種類及びその運転条件、並びに試験装置に用いた配管の材質、長さ及び管内径等の条件等を含む試験例４で採用した条件下においては、条件Ｃ３で用いた管状部材が最適であることが確認された。なお、凝集剤添加装置を使用する場所、施設、及び状況等に応じて、上記各種条件は変更される可能性があり、それにより、最適な管状部材の構成は変わり得るものである。

＜試験例５＞
実際に、鉄鉱石を搬送するベルトコンベア（幅１ｍ）が設置された使用施設において、管状部材も含めて上述の条件Ｃ３で用いたものと同一の試験装置（凝集剤添加装置）を設置した。管状部材の設置高さは、ベルトコンベアの載置面から管状部材における流出孔までの高さを１００ｃｍとした。また、ベルトコンベアの進行方向に対する管状部材の設置位置は、ベルトコンベアのスタート位置（鉄鉱石が載置される位置）から約１００ｍの位置とした。上記ベルトコンベアは、５つのコンベアパーツが、それらの間に乗り継ぎ部（ジャンクション部位；計４箇所）を有して連結されたものであり、各乗り継ぎ部の落差は約１５０ｃｍであった。鉄鉱石としては、含水率が１０質量％以上であるカラジャス鉱石粉を用い、このカラジャス鉱石粉に添加する薬液として、試験例１で使用したディスパージョン液（Ａ剤）を用いた。

上記ベルトコンベアの載置面におけるスタート位置に、上記カラジャス鉱石粉５００ｔを、鉱石荷役２，０００～３，０００ｔ／時間の条件で荷揚げした。また、上記カラジャス鉱石粉５００ｔに上記ディスパージョン液５０ｋｇが添加されることとなる条件に設定して、上記試験装置におけるモーノポンプを駆動させた。このようにして、管状部材の流出口（各流出孔）から、ベルトコンベアで搬送中の上記含水カラジャス鉱石粉に対し、ベルトコンベアの幅方向にわたってディスパージョン液を添加した。そして、ベルトコンベアの終点から、ディスパージョン液が添加されたカラジャス鉱石粉を取り出して、ヤードに山積みし、略円錐状となった積山の裾の半径ｒ値（ｍ）と積山の高さｚ値（ｍ）を測定し、記録した。この結果を表６に示す。表６には、ディスパージョン液を用いずに同様の試験を行ったブランク試験の結果もあわせて示した。

試験例５の結果より、実際の現場において、ディスパージョン液、及び特定の管状部材等を含む凝集剤添加装置を用いた含水バラ物の処理方法によって、積山の裾の拡がりが抑制され、積山の高さも高く維持されやすいことが確認された。

なお、ディスパージョン液を試験例１で使用したＷ／Ｏ型エマルジョン（Ｄ剤）に変更して、試験例５と同様の試験を行った（比較例５）。その結果、比較例５では、試験終了後、管状部材における１２個の流出孔のうち、２個の流出孔で詰まりが確認されたが、ディスパージョン液（Ａ剤）を用いた試験例５では、流出孔の詰まりが確認されなかった。また、比較例５と比べて、ディスパージョン液を用いた試験例５では、含水カラジャス鉱石粉に対する高分子凝集剤としての添加割合が半分程度で同程度の効果が得られた。この結果から、ディスパージョン液は、Ｗ／Ｏ型エマルジョンに比べて、含水バラ物に対して浸透しやすく、高分子凝集剤が含水バラ物中に分散しやすいと考えられる。

１ ベルトコンベア
２ 含水バラ物
１０ 管状部材
１３ 流出口
１３ａ 流出孔
１４ 一端側流入口
１５ 他端側流入口
５１ タンク
５２ ポンプ
１００ 凝集剤添加装置
Ａ 管状部材の長軸方向
Ｘ ベルトコンベアの幅方向

Claims (13)

1. ベルトコンベアで搬送される含水バラ物に凝集剤を添加することを含む、含水バラ物の処理方法であって、
   前記凝集剤として、塩水溶液中にアニオン性高分子凝集剤をディスパージョン状で含有するディスパージョン液を用いること；
   前記ディスパージョン液を前記ベルトコンベアの幅方向にわたって流出させる流出口が長軸方向に沿って周壁に設けられ、前記ベルトコンベアの上方に設置された、管状部材を用いること；
   前記ディスパージョン液を前記管状部材の前記流出口から前記ベルトコンベア上の前記含水バラ物に添加すること；
   を含み、
   前記アニオン性高分子凝集剤は、アニオン性単量体に由来するアニオン性構造単位と、（メタ）アクリルアミドに由来する構造単位とを含む共重合体系凝集剤であり、
   前記流出口は、前記管状部材の前記周壁に、前記長軸方向に沿って複数設けられた、流出孔又はノズルで構成され、
   前記管状部材は、各前記流出孔又は各前記ノズルから前記ディスパージョン液をストレート棒状に流出させることが可能に構成されている、含水バラ物の処理方法。
2. 前記ディスパージョン液の添加の際は、ポンプを用いて前記ディスパージョン液を前記管状部材に移送し、前記管状部材の内部に流入された前記ディスパージョン液を前記流出口から前記ベルトコンベア上の前記含水バラ物に添加することを含む、請求項１に記載の含水バラ物の処理方法。
3. 前記ポンプとして、一軸偏心ねじポンプを用いることを含む請求項２に記載の含水バラ物の処理方法。
4. 複数の前記流出孔又は前記ノズルは、各前記流出孔間又は各前記ノズル間が均等間隔となるように設けられた５～１８個の前記流出孔又は前記ノズルである請求項１～３のいずれか１項に記載の含水バラ物の処理方法。
5. 前記管状部材は、前記長軸方向における一端側及び他端側のそれぞれに、前記管状部材の内部に前記ディスパージョン液を流入させるための一端側流入口及び他端側流入口を備えており、
   前記管状部材における前記一端側流入口及び前記他端側流入口の両方から、前記内部に前記ディスパージョン液を流入させることを含む請求項１～４のいずれか１項に記載の含水バラ物の処理方法。
6. 前記ディスパージョン液中の前記アニオン性高分子凝集剤の含有量は、前記ディスパージョン液の全質量を基準として、１０～４０質量％である請求項１～５のいずれか１項に記載の含水バラ物の処理方法。
7. 前記アニオン性高分子凝集剤が、（メタ）アクリル酸又は（メタ）アクリル酸塩と、（メタ）アクリルアミドとの共重合体である請求項１～６のいずれか１項に記載の含水バラ物の処理方法。
8. 前記塩水溶液が硫酸アンモニウム水溶液である請求項１～７のいずれか１項に記載の含水バラ物の処理方法。
9. 前記含水バラ物への前記ディスパージョン液の添加量は、前記含水バラ物の全質量に対する、前記ディスパージョン液中の前記アニオン性高分子凝集剤としての添加割合で、０．０００１～０．１質量％である請求項１～８のいずれか１項に記載の含水バラ物の処理方法。
10. ベルトコンベアで搬送される含水バラ物に凝集剤を添加する装置であって、
    前記凝集剤として、塩水溶液中にアニオン性高分子凝集剤をディスパージョン状で含有するディスパージョン液を貯蔵するタンクと、
    前記ベルトコンベアの上方に設置される管状の部材であって、内部に流入された前記ディスパージョン液を前記ベルトコンベアの幅方向にわたって流出させる流出口が長軸方向に沿って周壁に設けられた管状部材と、
    前記ディスパージョン液を前記タンクから前記管状部材に移送するポンプと、
    を備え、
    前記アニオン性高分子凝集剤は、アニオン性単量体に由来するアニオン性構造単位と、（メタ）アクリルアミドに由来する構造単位とを含む共重合体系凝集剤であり、
    前記流出口は、前記管状部材の前記周壁に、前記長軸方向に沿って複数設けられた、流出孔又はノズルで構成され、
    前記管状部材は、各前記流出孔又は各前記ノズルから前記ディスパージョン液をストレート棒状に流出させることが可能に構成されている、凝集剤添加装置。
11. 複数の前記流出孔又は前記ノズルは、各前記流出孔間又は各前記ノズル間が均等間隔となるように設けられた５～１８個の前記流出孔又は前記ノズルである請求項１０に記載の凝集剤添加装置。
12. 前記管状部材は、前記長軸方向における一端側及び他端側のそれぞれに、前記内部に前記ディスパージョン液を流入させるための一端側流入口及び他端側流入口を備える請求項１０又は１１に記載の凝集剤添加装置。
13. 前記ポンプとして、一軸偏心ねじポンプを備える請求項１０～１２のいずれか１項に記載の凝集剤添加装置。

Images