KR20190057307A - 광물원료의 부착 및 막힘 방지방법 - Google Patents
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Abstract
배관 등의 이송설비에 있어서, 습윤한 석탄, 철광석, 더스트, 코크스 또는 석회석 등의 광물원료의 부착 및 막힘을 간편하게 방지하는 방법을 제공한다.
고흡수성 수지를, 벨트 컨베이어로 이송하기 전 또는 이송 도중의 습윤한 광물원료에 대하여 살포함으로써, 습윤한 광물원료에 고흡수성 수지를 접촉시킨 원료혼합물을 얻는 공정을 구비하고, 상기 원료혼합물을 이송설비로 이송하여, 상기 광물원료의 상기 이송설비내에서의 부착 및 막힘을 방지하는 광물원료의 부착 및 막힘 방지방법이다.
고흡수성 수지를, 벨트 컨베이어로 이송하기 전 또는 이송 도중의 습윤한 광물원료에 대하여 살포함으로써, 습윤한 광물원료에 고흡수성 수지를 접촉시킨 원료혼합물을 얻는 공정을 구비하고, 상기 원료혼합물을 이송설비로 이송하여, 상기 광물원료의 상기 이송설비내에서의 부착 및 막힘을 방지하는 광물원료의 부착 및 막힘 방지방법이다.
Description
본 발명은, 습윤(濕潤)한 광물원료(鑛物原料)의 이송설비(移送設備)에 있어서의 부착(adhesion) 및 막힘(clogging)을 방지하는 방법에 관한 것이다.
제철원료(製鐵原料)는, 산적화물선(bulk carrier)에서 제철소로 수송될 때, 선창(船倉)의 밑바닥에 고인 물에 의하여 집적물의 하부의 제철원료가 슬러리 상태가 된다. 또한 원료 야드(raw material yard)에 야적(野積)된 상태로 보관될 때에도 비나, 분진방지를 위한 살수(撒水) 등의 물에 의하여 슬러리 상태가 되는 경우가 있다.
이러한 슬러리 상태가 된 제철원료 등의 광물원료 슬러리는, 수분이 많은 진흙 상태의 유동물이기 때문에 선창이나 원료 야드로부터의 반출이 곤란하다고 하는 문제가 있었다.
이러한 문제에 대하여 본 발명자는, 제철원료 슬러리에 고분자 흡수제를 접촉시켜서 제철원료 슬러리를 고화한 고화체로 하여, 물기를 빼는 등의 수고를 요하지 않고 취급을 개선한 반송방법을 제안하고 있다(특허문헌1 참조).
한편, 제철소나 화력발전소 등에 반입되어, 원료 야드에 야적되어 있는 광물원료는, 원료 야드로부터 광물원료를 사용하는 설비까지 또 벨트 컨베이어를 타고 이송된다. 예를 들면 석탄을 화력발전소의 보일러에 공급하는 경우, 일반적으로 석탄은 벨트 컨베이어를 갈아탄 후에 석탄분쇄기 및 버킷식 컨베이어를 거치는 일련의 라인으로 보일러까지 이송된다.
원료 야드 및 벨트 컨베이어 설비는 옥외에 있기 때문에, 비에 노출되어 석탄은 젖은 상태가 된다. 상기와 같은 슬러리 상태가 되지 않을 때마저도 습윤한 상태의 석탄은, 보일러에 석탄을 공급하는 배관(급탄관(給炭管))이나 벨트 컨베이어, 슈트(chute), 호퍼(hopper) 등의 이송설비의 접촉면에 부착되기 쉽고, 또한 고착하여 배관 등이 막히는 경우가 있다.
이러한 부착이나 막힘이 발생했을 경우, 종래에는 라인의 운전을 정지하고, 막힌 석탄을 꺼내거나 이송설비를 분해하거나 하여 부착이나 막힘을 해소할 필요가 있어, 석탄의 이송효율이 저하하게 되고 또한 화력발전소에 있어서의 발전효율이 저하한다고 하는 사태도 발생하고 있었다.
상기 특허문헌1에 기재되어 있는 반송방법은, 제철원료 슬러리의 유동성을 저하시켜서, 고화체에 있어서 벨트 컨베이어나 트럭에 의한 반송을 용이하게 하는 것을 목적으로 하는 것으로, 습윤한 상태의 광물원료가 배관 등의 이송설비에 부착되거나 고착해서 막힘으로써 광물원료의 이송이 정체된다고 하는 과제는 상정되어 있지 않다.
이에 대하여 본 발명은, 빗물 등으로 젖어 습윤한 상태가 된 광물원료가 원하는 설비까지 이송될 때에, 배관 등의 이송설비의 접촉면에 부착되어서 고착하거나 배관 등에서의 막힘이 발생하거나 한다고 하는 과제를 해결하기 위하여 이루어진 것이다.
즉, 본 발명은, 배관 등의 이송설비에 있어서 습윤한 광물원료의 부착 및 막힘을 간편하게 방지하는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은, 고흡수성 수지를 사용함으로써 배관 등의 접촉면에 대하여 습윤한 광물원료의 슬라이딩성(slidability)이 향상하여 부착되기 어려워지는 것을 찾아낸 것에 기초한 것이다.
즉 본 발명은, 다음의 [1]∼[4]를 제공하는 것이다.
[1]습윤한 광물원료에 고흡수성 수지를 접촉시킨 원료혼합물을 이송설비로 이송하여, 상기 광물원료에 있어서 상기 이송설비에서의 부착 및 막힘을 방지하는 광물원료의 부착 및 막힘 방지방법.
[2]상기 이송설비가, 배관, 벨트 컨베이어, 컨베이어 체인, 슈트(chute), 호퍼(hopper) 또는 사일로(silo)인 상기 [1]에 기재되어 있는 광물원료의 부착 및 막힘 방지방법.
[3]상기 고흡수성 수지를, 벨트 컨베이어로 이송하기 전 또는 이송 도중의 습윤한 광물원료에 대하여 살포함으로써 상기 원료혼합물을 얻는 공정을 구비하는 상기 [1] 또는 [2]에 기재되어 있는 광물원료의 부착 및 막힘 방지방법.
[4]상기 고흡수성 수지를, 습윤한 광물원료를 수용한 용기내에 첨가해서 교반혼합함으로써 상기 원료혼합물을 얻는 공정을 구비하는 상기 [1]∼[3] 중의 어느 하나의 항의 광물원료의 부착 및 막힘 방지방법.
본 발명에 의하면, 광물원료의 배관 등의 이송설비에 있어서, 습윤한 광물원료가 이송설비의 접촉면에 부착되는 것이 억제되어, 상기 이송설비에서의 부착 및 막힘을 간편하게 방지할 수 있다.
따라서 본 발명의 방법은 광물원료의 효율적인 이송에 기여할 수 있는 것이다.
이하, 본 발명의 광물원료의 부착 및 막힘 방지방법에 대해서 설명한다.
또 본 발명에 있어서의 「부착방지」란, 완전히 부착되지 않는 경우 뿐만 아니라, 일부 부착하는 경우이더라도 광물원료의 이송을 방해하지 않을 정도로 부착이 충분하게 억제되는 경우도 포함하는 의미로 사용하는 것으로 한다.
본 발명의 광물원료의 막힘 방지방법은, 습윤한 광물원료에 고흡수성 수지를 접촉시킨 원료혼합물을 이송설비로 이송하여, 상기 광물원료의 상기 이송설비에서의 부착 및 막힘을 방지하는 것이다.
습윤한 광물원료는 고흡수성 수지와 접촉함으로써 그 표면이 개질된다. 이에 따라 광물원료에 있어서 배관 등의 이송설비의 접촉면에 대한 부착성이 억제되어, 슬라이딩성이 향상하여 이송설비에서 광물원료가 부착되거나 막히거나 하는 것을 방지할 수 있다.
(광물원료)
광물원료의 종류는 특별하게 한정되는 것이 아니라, 예를 들면 석탄, 철광석, 더스트(dust), 코크스(coke) 또는 석회석 등을 들 수 있다. 이들은 1종 단독이더라도 좋고 2종 이상의 혼합물이더라도 좋다.
또한 광물원료의 형상, 크기 등은 특별하게 한정되는 것은 아니지만, 본 발명은 막힘을 방지하는 방법이기 때문에, 막히기 쉬운 형태의 것, 예를 들면 입자 1개의 입자지름이 2mm이하인 입상(粒狀), 분말상(粉末狀) 등의 것에 적합하게 적용된다.
본 발명에서 말하는 「습윤한 광물원료」란, 슬러리 상태는 아니지만 물을 포함한 광물원료로, 벨트 컨베이어로 고형물로서 반송가능한 것을 가리킨다. 즉 벨트 컨베이어로는 반송 곤란한 수분이 많은 진흙 상태 또는 액상의 유동물인 슬러리와는 구별된다. 습윤상태의 광물원료중의 함수분(含水分)은, 당해 광물원료의 종류나 성상에 따라 달라서 일률적으로는 정할 수는 없지만, 예를 들면 석탄의 경우에는, 함수율이 약 1∼30질량％일 때에 습윤상태라고 말할 수 있고, 약 30질량％를 넘을 때에 슬러리 상태라고 말할 수가 있다.
광물원료중의 함수분은, 그 유래는 특별하게 한정되는 것이 아니고, 원료 자체에서 유래하는 것이어도 좋고, 또는 반송이나 보관중에 접촉한 비나 분진방지를 위한 살수 등의 물이어도 좋다.
(고흡수성 수지)
고흡수성 수지는, JIS K7223(1996) 및 JIS K7224(1996)로 정의되는 「물을 고도로 흡수하여 팽윤하는 수지로서, 가교구조의 친수성 물질로 물과 접촉함으로써 흡수하고, 한번 흡수하면 압력을 가해도 물이 분리되기 어려운 특징을 가지고 있는」 것이다. 즉 흡수량이 많고 보수성(保水性)이 우수한 수지이다.
고흡수성 수지의 종류는, 합성수지계 및 천연물 유래계의 어느 것이어도 좋고 특별하게 한정되는 것은 아니지만, 예를 들면 폴리(메타)아크릴산, 폴리(메타)아크릴산염, 폴리(메타)아크릴산에스테르, 폴리(메타)아크릴아미드, 폴리알킬렌이민, 폴리옥시알킬렌, 폴리말레인산 및 이들을 구성하는 단량체 중 어느 하나를 포함하는 공중합체 등을 들 수 있다. 또 본 발명에 있어서 「(메타)아크릴」이란, 아크릴 또는 메타크릴을 의미한다.
폴리(메타)아크릴산염을 구성하는 단량체로서는, (메타)아크릴산나트륨, (메타)아크릴산칼륨, (메타)아크릴산암모늄 등을 들 수 있다.
폴리(메타)아크릴산에스테르를 구성하는 단량체로서는, (메타)아크릴산메틸, (메타)아크릴산에틸, (메타)아크릴산n-프로필, (메타)아크릴산n-부틸, (메타)아크릴산이소부틸, (메타)아크릴산히드록시에틸, (메타)아크릴산-2-에틸헥실 등을 들 수 있다.
폴리알킬렌이민을 구성하는 단량체로서는, 에틸렌이민, 메틸에틸렌이민 등을 들 수 있다.
폴리옥시알킬렌을 구성하는 단량체로서는, 에틸렌옥시드, 프로필렌옥시드 등을 들 수 있다.
상기 공중합체를 구성하는 그 밖의 단량체로서는, 비닐술폰산, 스티렌술폰산, N-에틸(메타)아크릴아미드, 비닐피리딘 등을 들 수 있다.
고흡수성 수지는, 1종 단독으로 사용하더라도 좋고 혹은 2종 이상을 병용하더라도 좋다. 입수용이성 및 높은 흡수능 등의 관점으로부터, 폴리아크릴산 또는 폴리아크릴산나트륨이 적합하게 사용되고, 폴리아크릴산나트륨이 특히 바람직하다.
또한 고흡수성 수지는 다른 흡수제와 병용하더라도 좋다. 다른 흡수제로서는, 실리카겔, 제올라이트, 활성탄 등을 들 수 있다.
고흡수성 수지의 성상은, 광물원료 표면에 균일하게 접촉시키는 것 또한 취급용이성 등의 관점으로부터, 광물원료와 동등 이하의 입경의 입상 또는 분말상인 것이 바람직하다.
광물원료에 접촉시키는 고흡수성 수지의 양은, 광물원료 및 고흡수성 수지의 종류, 성상 등에 따라 적당하게 조정되지만, 광물원료의 용도에 있어서의 원하는 물성을 손상하지 않고 광물원료의 표면의 함수분을 충분하게 저하시키는 관점, 또한 비용 등의 관점으로부터, 예를 들면 석탄의 경우, 습윤한 석탄 100질량부에 대하여 0.001∼5질량부인 것이 바람직하고, 더 바람직하게는 0.01∼2질량부, 더욱 바람직하게는 0.05∼1질량부이다.
(이송설비)
본 발명에서 말하는 이송설비란, 예를 들면 원료 야드 등의 광물원료의 보관장소로부터 광물원료를 사용하는 설비까지 소정의 라인으로 광물원료를 반송하는 이송라인내의 설비를 가리키고, 슈트, 호퍼, 사일로 등, 일시적으로 저장하는 기능을 구비하는 것도 포함한다. 배나 트럭 등에 의한 수송이나 버킷에 의한 반송 등과는 구별되는 것이다.
본 발명은, 이송설비중에서도 부착 및 막힘에 의한 지장이 발생하기 쉬운 장소, 구체적으로는, 배관, 벨트 컨베이어, 컨베이어 체인, 슈트, 호퍼, 사일로 등에 있어서 양호한 부착 및 막힘 방지효과가 얻어진다.
습윤한 광물원료는, 이들의 이송설비에 있어서 부착이나 막힘이 발생하기 쉬워, 막힌 경우에는 상기한 바와 같이 라인의 운전을 정지한 뒤에 막힘을 해소할 필요가 있어 수고를 요하고 있었다.
이에 대하여 본 발명에 의하면, 이송설비의 접촉면에 있어서 습윤한 광물원료의 슬라이딩성이 향상하여 부착되기 어렵게 됨으로써, 라인의 운전을 정지시키지 않고 이송설비에서의 광물원료의 막힘을 간편하게 방지할 수 있다.
(원료혼합물)
원료혼합물은, 습윤한 광물원료에 고흡수성 수지를 접촉시켜서 얻어지는 습윤한 광물원료 및 고흡수성 수지의 혼합물이다.
고흡수성 수지가 습윤한 광물원료에 접촉함으로써 광물원료중의 함수분의 적어도 일부가 고흡수성 수지에 흡수되어, 광물원료의 표면의 함수분이 저감하여 광물원료의 이송설비의 접촉면에 대한 부착성이 억제되어, 슬라이딩성이 향상한다. 또 이송설비의 접촉면에 대한 부착성이 억제되면 되고, 광물원료중의 함수분의 전량이 고흡수성 수지에 흡수될 필요는 없다.
습윤한 광물원료에 고흡수성 수지를 접촉시켜서 원료혼합물을 얻는 방법은, 특별하게 한정되는 것은 아니지만, 습윤한 광물원료와 고흡수성 수지가 균일하게 혼합되어서 서로 접촉하고 있는 상태의 원료혼합물이 얻어지는 것이 바람직하다.
고흡수성 수지를 접촉시키는 위치는, 특별하게 한정되는 것이 아니라, 광물원료를 벨트 컨베이어로 이송하기 전, 이송 도중 또는 이송 후의 언제라도 좋다.
예를 들면 고흡수성 수지를, 벨트 컨베이어로 이송하기 전 또는 이송 도중의 습윤한 광물원료에 대하여 살포함으로써, 원료혼합물을 얻을 수 있다. 더 바람직하게는, 벨트 컨베이어로 이송되고 있는 습윤한 광물원료에 대하여 고흡수성 수지를 광물원료의 상방으로부터 살포한다. 이에 따라 벨트 컨베이어를 탈 때마다 광물원료와 고흡수성 수지가 혼합되어, 광물원료의 표면에 고흡수성 수지가 균일하게 부착된 전체적으로 균일한 원료혼합물이 얻어진다.
또한 고흡수성 수지를 습윤한 광물원료를 수용한 소정의 용기내에 첨가해서 교반혼합함으로써 상기 원료혼합물을 얻을 수도 있다.
실시예
이하, 본 발명을 실시예에 의하여 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 하기 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
[부착성 평가시험]
(실시예1)
습윤한 석탄(함수율 15.5질량％, 입경 2mm이하) 1000g에 대하여, 고흡수성 수지로서 「구리라인(KURILINE)S-200」(구리타공업주식회사(Kurita Water Industries Ltd.) 제품; 폴리아크릴산나트륨) 0.1질량％를 첨가하여 균일하게 교반하여 혼합하여, 원료혼합물 시료를 조제했다.
전동체(「ＡＮＦ-30」, 닛토과학주식회사(NITTO KAGAKU CO.,Ltd) 제품)의 상부에, 체를 대신하여 모의 호퍼(simulated hopper)(투입구: 200mm×200mm, 배출구: 30mm×50mm의 역사각뿔대(inverted truncated quadrangular pyramid) 모양 외형; 강제(鋼製))를 부착한 진동시험장치를 사용하여, 원료혼합물 시료의 부착성 평가시험을 하였다.
부착성의 평가는, 진동시험장치의 모의 호퍼에 조제한 원료혼합물시료를 투입하고, 투입 개시로부터 진동시험장치 하부의 접시에 낙하할 때까지의 배출시간을 측정함으로써 이루어졌다.
또 석탄의 함수율은 약 20g의 석탄에 대해서 질량(A)을 측정하고, 또한 이것을 105℃의 건조기로 2시간 건조한 후의 질량(B)을 측정하여, 그 감량(A-B)을 함수량으로 간주하여 하기 식으로부터 산출했다.
함수율［％］＝（A-B)/A×100
(실시예2∼4)
석탄의 함수율 및 고흡수성 수지의 첨가량을 하기 표1에 나타나 있는 바와 같이 변경하고 그 이외에는 실시예1과 마찬가지로 하여, 원료혼합물 시료의 배출시간을 측정했다.
(비교예1 및 2)
실시예1 및 3에 있어서, 고흡수성 수지를 첨가하지 않고 그 이외에는 실시예1과 마찬가지로 하여, 원료혼합물 시료의 배출시간을 측정했다.
상기 각 실시예 및 각 비교예의 부착성 평가시험의 결과를 표1에 정리해서 나타낸다.
표1에 나타난 결과에서 알 수 있는 바와 같이, 습윤한 석탄에 구리라인S-200을 첨가함으로써 모의 호퍼로부터의 원료혼합물 시료의 배출시간이 짧아져, 부착이 억제되는 것이 확인되었다.
또한 시험후의 모의 호퍼 상부의 육안관찰로부터, 원료혼합물 시료의 부착량이 적어진 것이 확인되었다.
이와 같이 습윤한 석탄에 구리라인S-200을 첨가함으로써 석탄의 이송설비의 접촉면에 대한 부착이 억제되어 슬라이딩성이 향상하여, 부착 및 막힘을 방지할 수 있게 된다고 할 수 있다.
Claims (4)
- 습윤(濕潤)한 광물원료(鑛物原料)에 고흡수성 수지를 접촉시킨 원료혼합물을 이송설비(移送設備)로 이송하여, 상기 광물원료의 상기 이송설비에서의 부착 및 막힘을 방지하는 광물원료의 부착 및 막힘 방지방법.
- 제1항에 있어서,
상기 이송설비가, 배관, 벨트 컨베이어, 컨베이어 체인, 슈트, 호퍼 또는 사일로인 광물원료의 부착 및 막힘 방지방법.
- 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 고흡수성 수지를, 벨트 컨베이어로 이송하기 전 또는 이송 도중의 습윤한 광물원료에 대하여 살포함으로써, 상기 원료혼합물을 얻는 공정을 구비하는 광물원료의 부착 및 막힘 방지방법.
- 제1항 내지 제3항 중의 어느 하나의 항에 있어서,
상기 고흡수성 수지를, 습윤한 광물원료를 수용한 용기내에 첨가해서 교반하여 혼합함으로써, 상기 원료혼합물을 얻는 공정을 구비하는 광물원료의 부착 및 막힘 방지방법.
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