TW202138049A - 礦物原料的附著及堵塞防止方法 - Google Patents
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Abstract
一種礦物原料的附著及堵塞防止方法，利用移送處理設備，對使礦物原料與符合下述基準的吸水性樹脂接觸而成的原料混合物進行移送及處理，並防止所述礦物原料於所述移送處理設備中的附著及堵塞，其中，所述基準為：於所述吸水性樹脂中添加與所述吸水性樹脂相同質量的水，並將經過10分鐘後的吸水樣品於網孔9.5 mm、振動頻率2800 rpm的振動篩上進行1分鐘的振動篩試驗，利用下述式（1）求出所述振動篩上的吸水樣品的殘存率，所述殘存率為50質量%以下。
殘存率（質量%）=（所述振動篩試驗後的所述振動篩上的吸水樣品的質量）÷（所述振動篩試驗前的所述振動篩上的吸水樣品的質量）×100・・・（1）
Description
本發明是有關於一種礦物原料的附著及堵塞防止方法，尤其是有關於一種防止濕潤的礦物原料於移送處理設備中的附著及堵塞的方法。
當藉由散裝貨船將煉鐵原料輸送至煉鐵廠時，由於船艙的地板上積存的水而導致堆積物下部的煉鐵原料成為漿料狀態。另外，礦石原料或原料灰塵當以露天堆放於原料場的狀態進行保管時，亦存在由於雨或者用以防止粉塵的灑水等的水而成為漿料狀態的情況。
成為此種漿料狀態的煉鐵原料等礦物原料漿料為水分多的泥狀的流動物，因此存在難以自船艙或原料場搬出的問題。
針對此種問題，本發明者提出了一種搬運方法，即：使煉鐵原料漿料與高分子吸收劑接觸，而製成將煉鐵原料漿料固化的固化體，從而不需要除水等工時而改善了操作（參照專利文獻1）。
另一方面，被搬入煉鐵廠或火力發電廠等且露天堆放於原料場的礦物原料自原料場進而轉乘帶式運送機被移送至使用礦物原料的設備。例如，於將煤供給至火力發電廠的鍋爐的情況下，煤一般藉由在轉乘帶式運送機後經過粉煤機及鬥式運送機該一系列的生產線而被移送至鍋爐。
原料場及帶式運送機設備位於室外，因此，會被雨淋而導致煤成為濡濕狀態。即便尚未成為所述漿料狀態而處於濕潤狀態的煤亦存在容易附著於對鍋爐供給煤的配管（供煤管）或帶式運送機、斜槽（chute）、加料斗（hopper）等移送處理設備的接觸面，進而固著，致使配管等堵塞（閉塞）的情況。
於發生了此種附著或堵塞（閉塞）的情況下，先前需要停止生產線的運轉，將堵塞的煤取出、或者拆開移送處理設備以消除附著或堵塞（閉塞），從而導致煤的移送效率降低，進而亦發生火力發電廠的發電效率降低的事態。
針對此種問題，本發明者提出了一種使吸水性樹脂與對象礦物原料接觸混合，藉由礦物原料的表面的吸水來降低由水引起的流動性及附著性，從而改善搬運性的輸運方法（參照專利文獻2）。
[現有技術文獻]
[專利文獻]
專利文獻1：日本專利特開2013-256710號公報
專利文獻2：日本專利特開2018-58017號公報
[發明所欲解決之課題]
然而，於所述專利文獻2記載的搬運方法中，根據所使用的吸水性樹脂的種類，吸水性樹脂若包含即便為少量的水，亦會成為塊狀，提高了附著於設備而堵塞（閉塞）的風險。另外，吸水性樹脂由於成為塊狀，與礦物原料整體的反應變得不充分，有時無法獲得充分的改質效果。
對此，本發明是為了解決以下課題而完成者：當對礦物原料進行移送或處理時，產生作為礦物原料及吸水性樹脂的混合物的原料混合物向移送處理設備的附著或移送處理設備的堵塞（閉塞）。
即，本發明的目的在於提供一種有效率且穩定地改善原料混合物的附著性及礦物原料的搬運性以防止原料混合物向移送處理設備的附著及移送處理設備的堵塞（閉塞）的方法。
[解決課題之手段]
本發明基於以下發現：藉由使用不易成為塊狀（吸水後的吸水性樹脂彼此不易附著）的吸水性樹脂，吸水性樹脂附著於移送處理設備、或堵塞（閉塞）移送處理設備的風險降低，另外，吸水性樹脂充分吸收礦物原料整體中的水分，可獲得充分的改質效果。
即，本發明提供以下的[1]～[4]。
[1]一種礦物原料的附著及堵塞防止方法，利用移送處理設備，對使礦物原料與符合下述基準的吸水性樹脂接觸而成的原料混合物進行移送及處理，並防止所述礦物原料於所述移送處理設備中的附著及堵塞，其中，所述基準為：於所述吸水性樹脂中添加與所述吸水性樹脂相同質量的水，並將經過10分鐘後的吸水樣品於網孔9.5 mm、振動頻率2800 rpm的振動篩上進行1分鐘的振動篩試驗，利用下述式（1）求出所述振動篩上的吸水樣品的殘存率，所述殘存率為50質量%以下。
殘存率（質量%）=（所述振動篩試驗後的所述振動篩上的吸水樣品的質量）÷（所述振動篩試驗前的所述振動篩上的吸水樣品的質量）×100・・・（1）
[2]如所述[1]所述的礦物原料的附著及堵塞防止方法，其中，所述移送處理設備為船艙、卸載機、堆集機、原料場、取料機、配管、帶式運送機、帶式運送機中轉部、運送鏈、斜槽、加料斗、儲倉、調配槽、粉碎機、調濕煤設備及裝煤車中的至少任一者。
[3]如所述[1]或[2]所述的礦物原料的附著及堵塞防止方法，具有以下步驟：藉由對利用所述移送處理設備移送前或移送途中的礦物原料散佈所述吸水性樹脂，獲得所述原料混合物。
[4]如所述[1]至[3]中任一項所述的礦物原料的附著及堵塞防止方法，具有以下步驟：藉由將所述吸水性樹脂添加於收容有礦物原料的容器內並攪拌混合，獲得所述原料混合物。
[發明的效果]
根據本發明，可有效率且穩定地改善原料混合物的附著性及礦物原料的搬運性，從而可防止原料混合物向移送處理設備的附著及移送處理設備的堵塞（閉塞）。
因此，本發明的方法可有助於礦物原料的有效率的移送或處理。
以下，對本發明的礦物原料的附著及堵塞的防止方法進行說明。
再者，本發明中的所謂「附著防止」，是以如下含義來使用：不僅包括完全不附著的情況，而且包括即便發生一部分附著，但附著亦被充分抑制成礦物原料的移送不受妨礙的程度的情況。
本發明的礦物原料的附著及堵塞防止方法利用移送處理設備，對使礦物原料、尤其是濕潤的礦物原料與滿足規定的基準的吸水性樹脂接觸而成的原料混合物進行移送及處理，並防止所述礦物原料於所述移送處理設備中的附著及堵塞（閉塞）。
礦物原料藉由與滿足規定的基準的吸水性樹脂接觸，其表面被改質。藉此，礦物原料相對於移送處理設備的接觸面的附著性得到抑制，滑動性提升，從而可防止於移送處理設備中附著礦物原料或發生堵塞（閉塞）。
（礦物原料）
礦物原料的種類並無特別限定，例如可列舉：煤、鐵礦石、灰塵、焦炭或石灰石等。該些可為單獨一種，亦可為兩種以上的混合物。
另外，礦物原料的形狀、大小等並無特別限定，但由於本發明為防止堵塞（閉塞）的方法，因此可適宜地應用易堵塞的形態者，例如一個粒子的粒徑為2 mm以下的粒狀、粉末狀等的礦物原料。再者，此處，礦物原子的粒徑是使用日本工業標準（Japanese Industrial Standards，JIS）Z 8815篩分試驗方法（乾式篩法）而測定的粒徑。
本說明書中的所謂「濕潤的礦物原料」，是指並非漿料狀態但包含水的礦物原料，且能夠作為固體物而藉由帶式運送機搬運者。即，與難以藉由帶式運送機搬運的且為水分多的泥狀或液狀的流動物、即漿料相區別。濕潤狀態的礦物原料中的含水率（所含水分）根據該礦物原料的種類或性狀而不同，無法一概確定，但例如於煤的情況下，當含水率為約1質量%～30質量%時，可稱為濕潤狀態，當含水率超過約30質量%時，可稱為漿料狀態。
關於礦物原料中的含水率，其來源並無特別限定，可為源於原料自身的水，或者另外亦可為於搬運或保管中所接觸的雨或者用以防止粉塵的灑水等的水。
（吸水性樹脂）
吸水性樹脂是由JIS K7223（1996）及JIS K7224（1996）定義的「為高度吸收水並膨潤的樹脂，且具有以下特徵：藉由以交聯結構的親水性物質與水接觸來吸水，一旦吸水，即便施加壓力亦難以脫水」者。即，為吸水量多且保水性優異的樹脂。
吸水性樹脂的種類可為合成樹脂系及天然物來源系中的任一者，並無特別限定，例如可列舉：聚(甲基)丙烯酸、聚(甲基)丙烯酸鹽、聚(甲基)丙烯酸酯、聚(甲基)丙烯醯胺、聚伸烷基亞胺、聚氧化烯（polyoxyalkylene）、聚順丁烯二酸、以及包含構成該些的單體中的任一者的共聚體等。再者，於本發明中，所謂「(甲基)丙烯酸」，是指丙烯酸或甲基丙烯酸。
作為構成聚(甲基)丙烯酸鹽的單體，可列舉：(甲基)丙烯酸鈉、(甲基)丙烯酸鉀、(甲基)丙烯酸銨等。
作為構成聚(甲基)丙烯酸酯的單體，可列舉：(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸正丙酯、(甲基)丙烯酸正丁酯、(甲基)丙烯酸異丁酯、(甲基)丙烯酸羥乙酯、(甲基)丙烯酸-2-乙基己酯等。
作為構成聚伸烷基亞胺的單體，可列舉：乙烯亞胺、甲基乙烯亞胺等。
作為構成聚氧化烯的單體，可列舉：環氧乙烷、環氧丙烷等。
作為構成所述共聚體的其他單體，可列舉：乙烯基磺酸、苯乙烯磺酸、N-乙基(甲基)丙烯醯胺、乙烯基吡啶等。
吸水性樹脂可單獨使用一種，或者另外亦可併用兩種以上。就獲取容易性及高吸水能力等觀點而言，可適宜地使用聚丙烯酸或聚丙烯酸鈉，尤其較佳為聚丙烯酸鈉。
另外，吸水性樹脂亦可與其他吸水劑併用。作為其他吸水劑，可列舉不易塊狀化的吸水劑，例如矽膠、沸石、活性炭等。進而，作為其他吸水劑的濃度，以即便併用其他吸水劑但吸水性樹脂亦滿足後述的選定基準的方式選定。
關於吸水性樹脂的性狀，就與礦物原料表面均勻地接觸、以及操作容易性等觀點而言，較佳為與礦物原料同等以下的粒徑的粒狀或粉末狀。
與礦物原料接觸的吸水性樹脂的量可根據礦物原料及吸水性樹脂的種類、性狀等而適宜調整，就無損礦物原料的用途中的所期望的物性且使礦物原料的表面的所含水分充分降低的觀點、以及成本等觀點而言，例如於煤的情況下，相對於濕潤的煤（含水率為1質量%～30質量%的煤）的100質量份，較佳為0.001質量份～5質量份，更佳為0.005質量份～1質量份，進而較佳為0.01質量份～0.5質量份。
於本發明中，按照以下的基準選定不易成為塊狀的吸水性樹脂。關於所述基準，於所述吸水性樹脂中添加與所述吸水性樹脂相同質量的水，並將經過10分鐘後的吸水樣品於網孔9.5 mm、振動頻率2800 rpm的振動篩上進行1分鐘的振動篩試驗，利用下述式（1）算出振動篩上的吸水樣品的殘存率（質量%）。然後，選定殘存率為50質量%以下、較佳為40質量%以下的吸水性樹脂。
殘存率（質量%）=（振動篩試驗後的振動篩上的吸水樣品的質量）÷（振動篩試驗前的振動篩上的吸水樣品（所有吸水樣品）的質量）×100・・・（1）
該殘存率為50質量%以下的吸水性樹脂的製造方法並無特別限制，例如可列舉反相懸浮聚合法、水溶液聚合法等。
反相懸浮聚合法是利用分散劑於有機溶劑（己烷、甲苯等）中懸浮包含丙烯酸、丙烯酸鈉等單體的單體混合物以及包含聚合觸媒、交聯劑等的水溶液，並使其恆溫（例如，60℃～80℃）聚合的方法。聚合後，藉由離心脫水等將有機溶劑去除，進而利用乾燥機等將水分去除，則可獲得珍珠狀的吸水性樹脂。
另一方面，水溶液聚合法有絕熱式聚合法以及帶式聚合法，所述絕熱式聚合法使用將水用作溶媒且包含丙烯酸、丙烯酸鈉等單體；聚合觸媒；交聯劑等的混合溶液，於反應容器中使其聚合，所述帶式聚合法於連續運動的帶式運送機上使所述混合溶液聚合。將藉由水溶液聚合法獲得的聚合物乾燥，於去除了水分後加以粉碎（破碎），來調整粒度分佈。
無論是反相懸浮聚合法及水溶液聚合法中的哪一製造方法，為了使吸水性樹脂於吸水後不易塊狀化，均較佳為進行表面交聯。此處，所謂「進行表面交聯」是指「使吸水性樹脂的表面附近的分子鏈交聯，來提高表面層的交聯密度」。經表面交聯的吸水性樹脂例如藉由添加多元醇等交聯劑等而獲得。
（移送處理設備）
本發明中提及的所謂移送處理設備例如是指，自船艙經由原料場等礦物原料的保管場所，以規定的生產線將礦物原料送入使用礦物原料的設備的移送生產線內的設備，且表示船艙、卸載機、堆集機、原料場、取料機、配管、帶式運送機、帶式運送機中轉部、運送鏈、斜槽、加料斗、儲倉、調配槽、粉碎機、調濕煤設備、裝煤車等。再者，其中亦包括斜槽、加料斗、儲倉等具有臨時貯存的功能者。與利用船或卡車等的輸送、或者利用鏟鬥（bucket）的搬運等相區別。
本發明於移送處理設備中，尤其是於容易發生由附著及堵塞（閉塞）引起的不良現象的部位，具體而言為配管、帶式運送機、運送鏈、斜槽、加料斗、儲倉等中可獲得良好的附著及堵塞（閉塞）防止效果。
當礦物原料於該些移送處理設備中容易發生附著或堵塞（閉塞）且發生了堵塞時，如上所述，需要於停止生產線的運轉後消除堵塞（閉塞），從而需要工時。
相對於此，根據本發明，於移送處理設備的接觸面，礦物原料的滑動性提升而變得不易附著，藉此無需使生產線的運轉停止，即可簡便地防止移送處理設備中的礦物原料的堵塞（閉塞），可有效率且穩定地改善搬運性。
（原料混合物）
原料混合物是使礦物原料與吸水性樹脂接觸而獲得的、礦物原料及吸水性樹脂的混合物。
藉由吸水性樹脂與礦物原料接觸，礦物原料中的所含水分的至少一部分由吸水性樹脂吸收，礦物原料的表面的所含水分減少，從而礦物原料相對於移送處理設備的接觸面的附著性得到抑制，滑動性提升。再者，只要相對於移送處理設備的接觸面的附著性得到抑制即可，無需使吸水性樹脂將礦物原料中的所含水分的總量吸收。
使礦物原料與吸水性樹脂接觸而獲得原料混合物的方法並無特別限定，但較佳為可獲得礦物原料與吸水性樹脂均勻地混合且相互接觸的狀態的原料混合物。
與吸水性樹脂接觸的位置並無特別限定，可為利用帶式運送機等移送處理設備將礦物原料移送前、移送途中、或者移送後的任一者。
例如，可藉由對利用帶式運送機等移送處理設備移送前或移送途中的礦物原料散佈吸水性樹脂來獲得原料混合物。更佳為對正在利用帶式運送機等移送處理設備移送的礦物原料，自礦物原料的上方散佈吸水性樹脂。藉此，每次轉乘帶式運送機等移送處理設備時，可獲得將礦物原料與吸水性樹脂混合、且吸水性樹脂均勻地附著於礦物原料的表面的、整體均勻的原料混合物。
另外，亦可藉由將吸水性樹脂添加於收容有礦物原料的規定容器內並攪拌混合來獲得所述原料混合物。
向礦物原料中添加吸水性樹脂的方法並無特別限制，例如可列舉散佈、空氣壓送、螺旋加料器等。
另外，吸水性樹脂與礦物原料的混合方法並無特別限制，可列舉：使用重型機械將煤與吸水性樹脂混合的方法；利用帶式運送機的中轉部的衝擊進行混合的方法；使用混合機等混合裝置進行混合的方法等。
[實施例]
以下，藉由實施例來具體說明本發明，但本發明並不由下述實施例限定。
（實施例1）
[塊狀化判定試驗]
將作為吸水性樹脂的「可利萊恩（KURILINE）（註冊商標）S-250」（栗田工業股份有限公司製造；聚丙烯酸鈉）5.0 g以大致遍佈培養皿的方式放至培養皿上，並向培養皿中噴霧添加與吸水性樹脂相同質量的純水5.0 g，使所述吸水性樹脂吸水10分鐘。將吸水後的吸水樣品放入篩孔為9.5 mm的電動篩（「ANF-30」，日陶科學股份有限公司製造），測定振動篩試驗前的振動篩上的吸水樣品（所有吸水樣品）的質量（A），並於振動篩（網孔9.5 mm，振動頻率2800 rpm）上進行1分鐘的振動篩試驗，測定振動篩試驗後的質量（振動篩試驗後的振動篩上的吸水樣品的質量（B）），根據下述式計算殘存率（質量%）。殘存率（質量%）成為選定吸水樣品是否容易塊狀化的指標。殘存率（質量%）越大，表示吸水樣品越容易塊狀化，殘存率（質量%）越小，表示吸水樣品越不容易塊狀化，由吸水性樹脂對礦石原料的改質效果越高。
殘存率[質量%]=B/A×100
[附著性評價試驗（改質效果確認試驗）]
對濕潤的鐵礦石（含水率調整為11質量%，粒徑未調整）500 g添加「可利萊恩（KURILINE）（註冊商標）S-250」0.1質量%，並均勻地攪拌混合，從而製備原料混合物試樣。
使用在電動篩的上部代替振動篩而安裝有模擬加料斗（投入口：140 mm×180 mm、排出口：30 mm×60 mm的倒四角鎚梯狀外形（長度：160 mm，垂直距離：110 mm，內表面積：65600 mm2
，角度：70°），鋼製）的振動試驗裝置，進行原料混合物試樣的附著性評價試驗。
附著性的評價是藉由如下方式來進行：將所製備的原料混合物試樣投入振動試驗裝置的模擬加料斗中，並測定試驗後模擬加料斗內所附著的原料混合物試樣（加料斗內附著量（X））（g）。
再者，關於含水率，針對約7 g的鐵礦石而測定質量（C），另外，測定利用105℃的乾燥器將所述鐵礦石乾燥2小時後的質量（D），將其減少量（C-D）視為含水量，並根據下述式（2）算出。
含水率[質量%]=（C-D）/C×100・・・（2）
（實施例2及比較例1～比較例3）
於實施例1中，作為吸水性樹脂，代替使用「可利萊恩（KURILINE）（註冊商標）S-250」（栗田工業股份有限公司製造；聚丙烯酸鈉）而分別使用了「可利萊恩（KURILINE）（註冊商標）S-260（栗田工業股份有限公司製造；聚丙烯酸鈉）（實施例2）」、「三福萊斯（SANFRESH）（註冊商標）OK-100（三洋化成工業股份有限公司製造；丙烯酸聚合體部分鈉鹽交聯物）（比較例1）」、「CL-SA4（SNF股份有限公司；聚丙烯酸鈉）（比較例2）」、「CL-SA5（SNF股份有限公司；聚丙烯酸鈉）（比較例3）」，除此以外，與實施例1同樣地進行塊狀化判定試驗及附著性評價試驗（改質效果確認試驗）。
（比較例4）
於實施例1中不使用吸水性樹脂，除此以外，與實施例1同樣地進行塊狀化判定試驗及附著性評價試驗（改質效果確認試驗）。
將所述各實施例及各比較例的結果彙總示於表1。
[表1]
表1
| 吸水性樹脂 | 塊狀化判定試驗 | 附著性評價試驗 （改質效果確認試驗） | |||
| 振動篩試驗前的振動篩上的吸水樣品（所有吸水樣品）的質量（A）（g） | 振動篩試驗後的振動篩上的吸水樣品的質量（B） （g） | 殘存率 （質量%） | 加料斗內附著量（X） （g） | ||
| 實施例1 | S-250 | 9.6 | 3.4 | 35 | 0.2 |
| 實施例2 | S-260 | 9.9 | 2.8 | 28 | 0.3 |
| 比較例1 | OK-100 | 9.4 | 9.3 | 99 | 7.3 |
| 比較例2 | CL-SA4 | 9.8 | 9.4 | 96 | 1.0 |
| 比較例3 | CL-SA5 | 9.8 | 7.2 | 73 | 1.2 |
| 比較例4 | - | - | - | - | 5.4 |
如根據表1所示的結果可知，於使用由振動篩試驗求出的殘存率為50質量%以下的吸水性樹脂的實施例1及實施例2中，與使用由振動篩試驗求出的殘存率超過50質量%的吸水性樹脂的比較例1～比較例3相比，確認到模擬加料斗內所附著的原料混合物試樣的質量（加料斗內附著量）降低。
如此，可謂藉由使用由振動篩試驗求出的殘存率為50質量%以下的吸水性樹脂，原料混合物相對於移送處理設備的接觸面的附著得到抑制，滑動性提升，能夠防止附著及堵塞（閉塞）。
（比較例5）
於實施例1中，作為吸水性樹脂，代替使用「可利萊恩（KURILINE）（註冊商標）S-250」（栗田工業股份有限公司製造；聚丙烯酸鈉）而使用「可利萊恩（KURILINE）（註冊商標）S-200（栗田工業股份有限公司製造；聚丙烯酸鈉）」，除此以外，與實施例1同樣地進行塊狀化判定試驗。其結果，殘存率為91質量%。再者，「可利萊恩（KURILINE）（註冊商標）S-200」是專利文獻1的實施例1中所使用的吸水性樹脂。如此，專利文獻1的實施例1中記載的吸水性樹脂不具備本發明的結構「殘存率為50%以下」。
Claims (4)
- 一種礦物原料的附著及堵塞防止方法，利用移送處理設備，對使礦物原料與符合下述基準的吸水性樹脂接觸而成的原料混合物進行移送及處理，並防止所述礦物原料於所述移送處理設備中的附著及堵塞，其中， 所述基準為：於所述吸水性樹脂中添加與所述吸水性樹脂相同質量的水，並將經過10分鐘後的吸水樣品於網孔9.5 mm、振動頻率2800 rpm的振動篩上進行1分鐘的振動篩試驗，利用下述式（1）求出所述振動篩上的吸水樣品的殘存率，所述殘存率為50質量%以下， 殘存率（質量%）=（所述振動篩試驗後的所述振動篩上的吸水樣品的質量）÷（所述振動篩試驗前的所述振動篩上的吸水樣品的質量）×100・・・（1）。
- 如請求項1所述的礦物原料的附著及堵塞防止方法，其中，所述移送處理設備為船艙、卸載機、堆集機、原料場、取料機、配管、帶式運送機、帶式運送機中轉部、運送鏈、斜槽、加料斗、儲倉、調配槽、粉碎機、調濕煤設備及裝煤車中的至少任一者。
- 如請求項1或請求項2所述的礦物原料的附著及堵塞防止方法，具有以下步驟：藉由對利用所述移送處理設備移送前或移送途中的礦物原料散佈所述吸水性樹脂，獲得所述原料混合物。
- 如請求項1至請求項3中任一項所述的礦物原料的附著及堵塞防止方法，具有以下步驟：藉由將所述吸水性樹脂添加於收容有礦物原料的容器內並攪拌混合，獲得所述原料混合物。
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