JP5644582B2

JP5644582B2 - 粉粒体搬送時の発塵抑制方法

Info

Publication number: JP5644582B2
Application number: JP2011037319A
Authority: JP
Inventors: 八ケ代　健一; 健一八ケ代; 木村　武; 武木村
Original assignee: Nippon Steel and Sumitomo Metal Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2011-02-23
Filing date: 2011-02-23
Publication date: 2014-12-24
Anticipated expiration: 2031-02-23
Also published as: JP2012171764A

Description

本発明は、搬送装置を用いて粉粒体（粉塵を含む）を搬送する際の発塵抑制方法に関する。

粉粒体の搬送系統では、例えば、コンベア（搬送装置）の乗り継ぎ部等で発塵が生じ好ましくない。特に、製鉄所においては、鉄鉱石、石炭、焼結鉱、コークスなどの原料（粉粒体）を、コンベアで多量に搬送しているため、その乗り継ぎ部等で生じる粉塵（微粉）の飛散量も多量となるが、これら飛散する粉塵も有用な原料となる。通常、こうした粉塵の発生箇所には、集塵機が設置され、粉塵を強制的に吸引し捕集している。
しかし、このような粉塵の集塵設備は、原料の搬送経路を網羅する吸引管、集塵機、吸引ブロワ、排気塔などを備え、大掛かりな設備となり、使用にあっては、細かなメンテナンスや調整も欠かせない。このため、簡便な発塵抑制手段として、水の散布も行われているが、原料の水分上昇を招くこととなり、品質やエネルギー面において好ましくない。
このような状況に対し、簡易的に、かつ極力少ない水分で、発塵を抑制したいというニーズがあり、その一手段として、泡沫を用いる技術が、従来から検討され使用されている。

例えば、特許文献１には、原料を覆うに足る最小限の泡沫を、コンベアの幅全体に渡って供給する方法と装置が開示され、これにより、薬剤を節約しつつ発塵を抑制できることが記載されている。
また、特許文献２には、原料の移送に当たり、粉塵発生箇所を泡沫で遮蔽する方法が開示されている。具体的には、コンベアの乗り継ぎ部での原料の発塵を防止する目的で、乗り継ぎ部に設置されたシュートの下流に対し、原料の上方から泡沫を散布している。また、船積時の船倉内の発塵を防止する目的で、泡沫を、旋回シュートからの原料放流部に向けて上方から投射し、泡沫で原料の積込層上を遮蔽している。

特開２０００−６２９３９号公報特開昭４８−４２９６９号公報

しかしながら、前記従来の方法には、未だ解決すべき以下のような問題があった。
特許文献１に記載の方法は、泡沫で発塵箇所を遮蔽することを前提としており、多量の泡沫が必要であった。また、多量の泡沫を、稼動しているコンベア上に確実に供給することも困難が多い。更に、粉粒体の層内部にある粉塵に対しては、泡沫が接触し難く、続く乗り継ぎ部で再度発塵するため、複数の乗り継ぎ部ごとに多量の泡沫を供給しなければならず、例えば、多数の泡供給装置の設置や多量の泡沫の散布が必要であった。
特許文献２に記載のコンベアの乗り継ぎ部の発塵防止方法は、泡沫シュート部をコンベアのシュート上方に配置して、原料を泡沫で覆っているため、特許文献１と同様、多量の泡沫が必要であった。また、船積時の船倉内の発塵防止方法も、泡沫を供給する発泡器を、旋回シュートからの原料放流部よりも上方に配置して、原料放流部に向かって泡沫を投射し原料を泡沫で覆っているため、特許文献１と同様、多量の泡沫が必要であった。

本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、多量の泡を用いることなく、効率的かつ経済的に粉粒体の発塵を抑えることが可能な粉粒体搬送時の発塵抑制方法を提供することを目的とする。

前記目的に沿う本発明に係る粉粒体搬送時の発塵抑制方法は、搬送装置を用いて、鉄鉱石、石炭、焼結鉱、及び、コークスのいずれか１又は２以上からなる粉粒体を搬送するに際し、該搬送装置に該粉粒体を積載する前に、前記粉粒体の搬送方向に向けて下方に傾斜し、しかも、水平方向に対して下方へ、前記粉粒体の安息角を超え８５度以下の範囲内に傾斜した斜面に沿って、前記粉粒体を滑落させて、前記搬送装置に積載された際に下層側となる落下中の前記粉粒体に向けて泡を供給する。

本発明に係る粉粒体搬送時の発塵抑制方法において、前記搬送装置が複数設けられ、前記粉粒体の搬送方向に隣り合う該搬送装置の乗り継ぎ部に、前記斜面を備えるシュートを配置していることが好ましい。

本発明に係る粉粒体搬送時の発塵抑制方法において、前記搬送装置の上流側に、前記斜面を備えた貯留ホッパーを配置していることが好ましい。

本発明に係る粉粒体搬送時の発塵抑制方法は、搬送装置を用いて粉粒体を搬送するに際し、搬送装置に粉粒体が積載される前に、傾斜した斜面に沿って粉粒体を滑落させて、搬送装置に積載された際に下層側となる落下中の粉粒体に向けて泡を供給するので、少なくとも粉粒体層の下層側を泡に接触させることができる。粉粒体は、例えば、搬送過程で転動し粒度偏析を生じるため、粉粒体層の上面側に比較的粗粒が多く、下層側に発塵源である微粉が多い。
従って、上記したように、少なくとも粉粒体層の下層側を泡に接触させることにより、多くの微粉を泡に接触させることができるため、多量の泡を用いることなく、効率的かつ経済的に粉粒体の発塵を抑えることが可能になる。

また、隣り合う搬送装置の乗り継ぎ部に、水平方向に対して下方へ、粉粒体の安息角を超え８５度以下の範囲内に傾斜した斜面を備えるシュートを配置して、粉粒体をシュートの斜面に沿って滑落させる場合、シュートを滑落する粉粒体に、更に粒度偏析を生じさせることができる。これにより、粉粒体層の下層側の微粉を更に増やすことができ、その結果、この微粉を泡に接触させることができるため、本発明の効果が更に顕著になる。

そして、搬送装置の上流側に、粉粒体の搬送方向に向けて下方に傾斜する斜面を備え、しかも斜面の傾斜角度を、水平方向に対して下方へ、粉粒体の安息角を超え８５度以下の範囲内に設定した貯留ホッパーを配置して、粉粒体を貯留ホッパーの斜面に沿って滑落させる場合、貯留ホッパーを滑落する粉粒体に、更に粒度偏析を生じさせることができる。これにより、粉粒体層の下層側の微粉を更に増やすことができ、その結果、この微粉を泡に接触させることができるため、本発明の効果が更に顕著になる。

本発明の一実施の形態に係る粉粒体搬送時の発塵抑制方法の説明図である。従来例に係る粉粒体搬送時の発塵抑制方法の説明図である。

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き説明し、本発明の理解に供する。
図１を参照しながら、本発明の一実施の形態に係る粉粒体搬送時の発塵抑制方法を使用する粉粒体の搬送設備（以下、単に搬送設備ともいう）１０について説明する。
搬送設備１０は、粉粒体１１の貯留ホッパー１２と、この貯留ホッパー１２から切り出された粉粒体１１を水平方向に搬送する複数（ここでは、２台）のベルトコンベア（搬送装置の一例）１３、１４と、粉粒体１１の搬送方向に隣り合うベルトコンベア１３、１４の乗り継ぎ部に配置されたシュート１５とを有している。

粉粒体１１は、製鉄所で使用する原料（鉄鉱石、石炭、焼結鉱、コークス等）であるが、粉塵が発生するものであれば、特に限定されるものではなく、例えば、金属やセラミックスの粉、樹脂粉、食品（原料）の粉等でもよい。
また、粉粒体１１の搬送には、ベルトコンベア１３、１４を使用したが、これに限定されるものではなく、搬送する粉粒体の種類や搬送経路（例えば、水平、斜行、垂直）に応じて、例えば、バケットコンベア、スラットコンベア、スチールコンベア、スクリューコンベア等の搬送装置を使用することもできる。なお、搬送装置の設置台数も、搬送経路に応じて、１台でもよく、また３台以上の複数台としてもよい。

搬送設備１０には、泡製造装置１６が設けられている。
この泡製造装置１６には、複数（ここでは、２本）のホース１７、１８が接続され、各ホース１７、１８の下流側端部にそれぞれ、泡製造装置１６で製造された泡を放出する（吹き付ける）ためのノズル（泡放出手段）１９、２０が取り付けられている。
泡製造装置１６は、水に界面活性剤（薬剤）と空気を混合して泡（泡沫）を製造する従来公知の装置（例えば、特許文献１、２に記載の装置）等を使用できる。なお、ここでは、泡製造装置１６を１台使用したが、搬送設備の構成に応じて複数台設置してもよい。

上記した２本のノズル１９、２０のうち、上流側のノズル１９は、上流側のベルトコンベア１３の上流側端部（貯留ホッパー１２からの粉粒体１１の供給位置よりも上流側）のベルト２３上方（直上）に設置されている。また、下流側のノズル２０は、下流側のベルトコンベア１４の上流側端部（シュート１５からの粉粒体１１の滑落位置よりも上流側）のベルト２４上方（直上）に設置されている。
この各ノズル１９、２０の泡の放出口（噴出口）２１、２２は、いずれもベルト２３、２４上に積載された際に下層側となる落下中の粉粒体１１に向けられている。

なお、各ノズル１９、２０の放出口２１、２２は、粉粒体１１を積載するベルト２３、２４の積載面（載置面、上面、又は表面ともいう）２５、２６に向けてもよい。
また、泡を放出するノズル１９、２０を２本使用したが、粉塵の発生範囲や発生箇所数に応じて、３本以上使用することもできる（ホースの本数も同様）。
更に、泡を放出するノズルの構成も、上記した構成に限定されるものではなく、例えば、長手方向に同一又は異なるピッチで形成された放出口を備える配管とし、これを、粉粒体の搬送方向（ベルトの移動方向）と直交する方向に配置することもできる。

続いて、本発明の一実施の形態に係る粉粒体搬送時の発塵抑制方法について、前記した粉粒体の搬送設備１０を参照しながら説明する。
図１に示すように、粉粒体搬送時の発塵抑制方法は、各ベルトコンベア１３、１４を用いて粉粒体１１を搬送するに際し、各ベルトコンベア１３、１４に粉粒体１１が積載される前に、各ベルトコンベア１３、１４のベルト２３、２４の積載面２５、２６上に泡を供給する方法である。詳細には、貯留ホッパー１２から、上流側のベルトコンベア１３に粉粒体１１が切り出される（落下する）前のベルト２３の積載面２５上に、泡をノズル１９で連続的に供給する。また、上流側のベルトコンベア１３から、シュート１５を介して下流側のベルトコンベア１４に粉粒体１１が落下する前のベルト２４の積載面２６上に、泡をノズル２０で連続的に供給する。

従って、ベルトコンベア１３のベルト２３の移動に伴い、このベルト２３上に供給される泡が、貯留ホッパー１２の下方側へ移動し、落下中の粉粒体１１の下方から接触する。また、ベルトコンベア１４のベルト２４の移動に伴い、このベルト２４上に供給される泡が、シュート１５の下方側へ移動し、落下中の粉粒体１１の下方から接触する。
このとき、各ベルト２３、２４上に供給される泡は、落下中の粉粒体１１に、その側方（積載面２５、２６上に積載された際に下層側となる方向）からも接触している。なお、泡を、上記した落下中の粉粒体１１の側方のみに接触するように放出して（吹き付けて）、粉粒体１１と泡を落下させ、各ベルト２３、２４上に粉粒体１１が積載される前に、その積載面２５、２６上に泡を供給することもできる。

以下、本発明者らが鋭意検討し、上記した発明に至った経緯について説明する。
図２に示す従来の粉粒体の搬送設備では、泡製造装置１６にホース１７、１８を介して取り付けられた２本のノズル１９、２０が、粉粒体１１の上面に対して泡を放出できるようにしている。具体的には、上流側のノズル１９が、貯留ホッパー１２ａから切り出される粉粒体１１に対して、上方から泡を吹き付けており、貯留ホッパー１２ａからの落下途中で粉粒体１１に泡を吹き付け、その後、粉粒体１１が落下回転する過程で、泡を粉粒体１１に混合することを狙ったものである。また、下流側のノズル２０は、粉粒体１１がベルトコンベア１３からベルトコンベア１４へ乗り継ぐ直前で、粉粒体１１の上方から泡を供給して、乗り継ぎの転動過程で泡を粉粒体１１に混合することを狙ったものである。

このように、従来の搬送設備では、ベルトコンベア１３、１４の乗り継ぎ部ごとに多量の泡を供給することで、泡で粉粒体１１全体を覆うことにより発塵を抑えている。
しかしながら、この搬送設備では、十分な発塵抑制効果を得ることができなかった。その原因は、泡と粉粒体の混合効果が小さく、特に発塵源である微粉に対して泡を十分に接触させることができていないためだと考えられる。
本発明者らが、粉粒体と泡の状態を詳細に観察した結果、粉粒体層の上面側は比較的粗粒が多く、下層側に発塵源である微粉が多いことが判明した。これは、粉粒体が転動する過程で粒度偏析を生じ、粗粒が上方に、また微粉が下方に、それぞれ集まるためである。

そこで、本発明者らは、上記した作用を踏まえ、また粉粒体の偏析作用を更に増大し活用するための方法、即ち粉粒体層の下層側に微粉が集まり易いことから粉粒体層の下層を狙って泡を供給する前記した本発明の粉粒体搬送時の発塵抑制方法に想到した。
これにより、粉粒体全体を覆うような多量の泡を用いることなく、効率的かつ経済的に発塵を抑制することが可能となる。
なお、上記したように、粉粒体は、その転動過程において、粉粒体層の下層側に微粉が集まり易いため、貯留ホッパー１２とシュート１５を、以下の構成とすることが好ましい。

図１に示すように、ベルトコンベア１３の上流側に配置された貯留ホッパー１２は、粉粒体１１の搬送方向に向けて下方に傾斜する斜面２７と、この斜面２７に対峙（対向）する垂直面２８（水平方向に対して垂直な面）とを備え、側面視して非対称の形状となっている。なお、貯留ホッパー１２の内幅は、下方に向けて縮幅（縮径）しており、その平面視した形状は、長方形や正方形、円形や楕円形、更には卵形でもよい。
このように、貯留ホッパー１２の形状を規定し、貯留ホッパー１２に貯留された粉粒体１１を、斜面２７に沿って滑落させることで、斜面２７側に微粉が集まり易くなる。

これにより、粉粒体１１を貯留ホッパー１２から切り出した後、ベルトコンベア１３のベルト２３上の粉粒体１１層の下層側に、微粉を更に集中させることができる。従って、粉粒体１１がベルトコンベア１３のベルト２３上に切り出される直前に、ベルト２３の積載面２５上にノズル１９で泡を供給することで、泡による粉粒体１１の発塵抑制効果を大きくできる。
ここで、貯留ホッパー１２の斜面２７の傾斜角度θ１は、水平方向に対して下方へ、粉粒体１１の安息角を超え８５度以下の範囲内に設定することが好ましい。

これにより、粉粒体１１が貯留ホッパー１２の斜面２７に沿って安定に滑落できるが、更には、下限を「粉粒体の安息角＋５度」とすることが好ましく、また上限を８０度、更には７５度とすることが好ましい。
なお、粉粒体の安息角は、粉粒体の種類によっても異なるが、例えば、製鉄所で使用する原料であれば、３０〜６０度程度である。
また、上記した貯留ホッパーの垂直面（斜面２７と対向する面）は、垂直面とすることなく、貯留ホッパーの内幅が、貯留ホッパーの上端から下端へかけて狭まるように（例えば、貯留ホッパー１２ａ）、又は同一となるように、傾斜させてもよい。

更に、シュート１５も、粉粒体１１が滑落するための斜面２９を備えている。
ここでは、粉粒体１１がシュート１５からベルトコンベア１４のベルト２４上に積載される直前に、ベルト２４の積載面２６上にノズル２０で泡を供給する。これは、粉粒体１１がシュート１５を滑落する際に粒度偏析が生じ、微粉が下層へ移動することから、乗り継ぎ後のベルトコンベア１４のベルト２４上では下層側に微粉が更に集中して、泡と微粉の接触確率を高めることができることによる。
このシュート１５の斜面２９の傾斜角度θ２も、貯留ホッパー１２の斜面２７と同様、上記した傾斜角度θ１の角度範囲とすることが好ましい。
上記したように、貯留ホッパーとシュートの斜面の傾斜傾斜θ１、θ２を設定することが好ましいが、粉粒体を滑落可能な角度であれば、この傾斜角度に限定されるものではない。

次に、本発明の作用効果を確認するために行った実施例について説明する。
ここでは、鉱石の造粒物を乾燥したものを粉粒体として使用し、この粉粒体を、前記した図１、図２に示す粉粒体の搬送設備で搬送して発塵量を測定し、発塵状況を比較した。なお、図２の搬送設備の使用にあっては、泡製造装置のみならず、泡製造装置の代わりに水供給装置を設置した場合についても、発塵量を測定した。

まず、強制集塵の有無と、水及び泡の散布量と、泡の散布方法が、発塵状況に及ぼす影響を比較した結果について説明する。なお、発塵状況の比較は、通常の強制集塵を行った場合（集塵機を使用）を参考例１とし、集塵を行わない場合（集塵機不使用、水や泡の散布なし）を参考例２とし、集塵を止め図２の搬送設備を使用して水又は泡を散布した場合を比較例１〜１０とし、図１の搬送設備を使用して泡のみを散布した場合を実施例１〜３として、行った。
この試験条件と試験結果を、表１に示す。

表１中の散布量は、水分供給量と鉱石搬送量から鉱石の水分上昇代に換算（＝（水分）／｛（水分）＋（鉱石）｝×１００）して示した。なお、泡には、水に対して０．３質量％相当の界面活性剤（有効成分）を混合し、泡製造装置にて液の２０倍の体積のエアーを混入しながら発泡させたものを用いた。このため、泡の散布量は、上記した計算式の水分中に界面活性剤量を含めて求めている。
また、発塵量は、発塵箇所の周囲に複数の容器を設置し、その容器内に降下し蓄積した粉塵を秤量して、単位時間、単位面積当たりの値として求めた。

表１に示す参考例１は、通常の強制集塵を行った場合の結果であり、発塵量は５ｇ／ｍ^２／時間であった。一方、参考例２は、強制集塵を止めた状態であり、粉塵が飛散して発塵量が１００ｇ／ｍ^２／時間となった。
これに対し、比較例１〜５は、図２に示す搬送設備で水噴霧を実施し、そのときの水の散布量を０．２質量％相当から最大４質量％相当まで増加させた結果である。表１から明らかなように、水の散布量の増加に伴い発塵量は低下したが、散布量が最大の４質量％相当でも（１５ｇ／ｍ^２／時間）、強制集塵の場合の発塵抑制効果までには達しなかった。
また、比較例６〜１０は、図２に示す搬送設備で泡噴霧を実施し、そのときの泡の散布量（泡を水分相当量にした量）を０．２質量％相当から最大４質量％相当まで増加させた結果である。表１から明らかなように、泡の散布量の増加に伴い発塵量は低減し、また水単味の場合よりも発塵抑制効果は大きくなった。従って、泡により、粉粒体との混合性は改善されたと考えられるが、泡を粉粒体の上方から散布したため、泡を最大４質量％相当まで散布しても、その発塵抑制効果（１０ｇ／ｍ^２／時間）は、集塵機を用いた場合（参考例１）に達しなかった。

一方、実施例１〜３は、図１に示す搬送設備を用いて、泡の散布量を０．２質量％から１質量％まで増加させた結果である。なお、粉粒体の安息角は４５度であったことから、貯留ホッパー下部のコーン（斜面）の傾斜角度を、水平方向に対して下方へ６５度とし、ベルトコンベアの乗り継ぎ部に設置したシュートの傾斜角度を、水平方向に対して下方へ５０度とした。
表１の実施例１に示すように、粉粒体がベルトコンベアに載置される前に、その積載面上に泡を散布したため、泡の散布量が０．２質量％と少ない場合でも、図２の搬送設備を用いた比較例１、６と比較して、発塵量を大幅に抑制できた（４０ｇ／ｍ^２／時間）。特に、泡の散布量を０．５質量％以上とすることで、集塵機を使用した参考例１と同程度以上の発塵抑制効果が得られることが判明した。
以上のことから、本発明の粉粒体搬送時の発塵抑制方法を用いることで、多量の泡を用いることなく、効率的かつ経済的に粉粒体の発塵を抑えることが可能であることを確認できた。

続いて、前記した実施例２に対し、貯留ホッパー下部のコーンの傾斜角度と、隣り合うベルトコンベアの乗り継ぎ部に配置したシュートの有無の影響を比較した結果について、表２を参照しながら説明する。なお、表２において、シュートを使用する場合は、その斜面の傾斜角度を５０度に設定した。

表２に示す参考例３は、実施例２の貯留ホッパー下部のコーンを、水平方向に対して垂直に配置し、かつベルトコンベアの乗り継ぎ部からシュートを外した結果である。これにより、発塵量は５０ｇ／ｍ^２／時間まで増加したが、泡の散布量が同じである比較例７よりも、発塵量を１０ｇ／ｍ^２／時間、低減できた。
また、参考例４は、参考例３において、ベルトコンベアの乗り継ぎ部にシュートを設置した結果であるが、これにより、発塵量は１５ｇ／ｍ^２／時間まで低減した。同様に、実施例４は、参考例３において、貯留ホッパー下部のコーンの傾斜角度を６５度に設定した結果であるが、これにより、発塵量を１５ｇ／ｍ^２／時間まで低減できた。
また、実施例５は、参考例４において、貯留ホッパー下部のコーンの傾斜角度を８５度に設定した結果であるが、参考例４のコーンを垂直に配置した結果と比較して、発塵量を１０ｇ／ｍ^２／時間まで低減できた。
以上のことから、粉粒体の搬送方向に隣り合う搬送装置の乗り継ぎ部にシュートを配置しなくても（例えば、発塵量の基準や乗り継ぎ高さ等に応じて設置しなくても）、多量の泡を用いることなく、効率的かつ経済的に粉粒体の発塵を抑えることが可能であることを確認できた。

以上、本発明を、実施の形態を参照して説明してきたが、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、前記したそれぞれの実施の形態や変形例の一部又は全部を組合せて本発明の粉粒体搬送時の発塵抑制方法を構成する場合も本発明の権利範囲に含まれる。
また、前記実施の形態においては、貯留ホッパーからベルトコンベアへ粉粒体を切り出す部分と、隣り合うベルトコンベアの乗り継ぎ部に、本発明を適用した場合について説明したが、そのいずれか一方のみに適用することもできる。

１０：粉粒体の搬送設備、１１：粉粒体、１２、１２ａ：貯留ホッパー、１３、１４：ベルトコンベア（搬送装置）、１５：シュート、１６：泡製造装置、１７、１８：ホース、１９、２０：ノズル、２１、２２：放出口、２３、２４：ベルト、２５、２６：積載面、２７：斜面、２８：垂直面、２９：斜面

Claims

搬送装置を用いて、鉄鉱石、石炭、焼結鉱、及び、コークスのいずれか１又は２以上からなる粉粒体を搬送するに際し、該搬送装置に該粉粒体を積載する前に、前記粉粒体の搬送方向に向けて下方に傾斜し、しかも、水平方向に対して下方へ、前記粉粒体の安息角を超え８５度以下の範囲内に傾斜した斜面に沿って、前記粉粒体を滑落させて、前記搬送装置に積載された際に下層側となる落下中の前記粉粒体に向けて泡を供給することを特徴とする粉粒体搬送時の発塵抑制方法。
請求項１記載の粉粒体搬送時の発塵抑制方法において、前記搬送装置が複数設けられ、前記粉粒体の搬送方向に隣り合う該搬送装置の乗り継ぎ部に、前記斜面を備えるシュートを配置していることを特徴とする粉粒体搬送時の発塵抑制方法。
請求項１記載の粉粒体搬送時の発塵抑制方法において、前記搬送装置の上流側に、前記斜面を備えた貯留ホッパーを配置していることを特徴とする粉粒体搬送時の発塵抑制方法。