JP2013203365A - 製鉄原料収容体 - Google Patents

Abstract

【課題】製鉄原料がスラリー化するのを抑制する方法を提供する。
【解決手段】所定量の製鉄原料を収容可能な空間１０と、該空間１０内に収容される塊状及び／又は粒状の製鉄原料と、を備え、空間１０内には、製鉄原料由来の水分を吸収可能な吸水材２が配置されている、製鉄原料収容体である。前記吸水材が前記空間内における底面及び／又は底部に配置されている製鉄原料収容体である。前記空間内における底部には、所定厚さの層を構成する前記塊状及び／又は粒状の製鉄原料の表面に前記吸水材が散布されている吸水製鉄原料層２０が配置されており、その上部に前記製鉄原料３０が収容されている製鉄原料収容体である。
【選択図】図１

Description

本発明は、製鉄原料由来の水分に起因した製鉄原料のスラリー化を抑制する製鉄原料収容体に関する。

製鉄原料はバラ積み貨物船に集積され製鉄所に輸送されているが、その輸送中に製鉄原料の含有水がその船倉の床に溜まり、集積されている製鉄原料がスラリー化する。この結果、船倉の製鉄原料をベルトコンベアー等を用いて搬出するのが困難となり、スラリー化した製鉄原料は水切りをしながらバケット等で搬出していた。この製鉄原料には、粒径約５ｍｍ未満の粉鉄鉱石や、粒径約５ｍｍ超の塊鉄鉱石等がある（特許文献１参照）。

特開２００９−２８０８４９号公報

しかしながら、バケット等で水切りをしながら搬出するは手間及び時間がかかるという問題があった。

本発明は、以上の実情に鑑みてなされたものであり、製鉄原料由来の水分に起因して製鉄原料のスラリー化を抑制する製鉄原料収容体を提供することを目的とする。

本発明者らは、製鉄原料等を収容可能な空間に、吸水材を所定の状態で配置することで、製鉄原料のスラリー化が抑制されることを見出し本発明を完成するに至った。具体的には、本発明は以下のような方法を提供する。

（１）所定量の製鉄原料を収容可能な空間と、該空間内に収容される塊状及び／又は粒状の製鉄原料と、を備える製鉄原料収容体であって、
前記空間内には、前記製鉄原料由来の水分を吸収可能な吸水材が配置されている製鉄原料収容体。

（２）前記吸水材が前記空間内における底面及び／又は底部に配置されている（１）記載の製鉄原料収容体。

（３）前記空間内における底部には、所定厚さの層を構成する前記塊状及び／又は粒状の製鉄原料の表面に前記吸水材が散布されている吸水製鉄原料層が配置されており、その上部に前記製鉄原料が収容されている（１）又は（２）記載の製鉄原料収容体。

（４）前記吸水材が高分子吸水剤である（１）〜（３）いずれかに記載の製鉄原料収容体。

（５）前記製鉄原料１００質量部に対し０．０００２質量部以上１質量部以下の前記吸水材を配置する（４）記載の製鉄原料収容体。

（６）前記製鉄原料を輸送するための船倉に設置される（１）〜（５）いずれかに記載の製鉄原料収容体。

本発明の製鉄原料収容体によれば、製鉄原料由来の水に起因して製鉄原料がスラリー化するのを抑制できる。

本発明の一実施形態における製鉄原料収容体の製造方法を示す概略工程図である。 図１（ｂ）における吸水製鉄原料層付近の拡大図である。 本発明の他の実施形態における製鉄原料収容体を示す模式図である。 本発明の更に他の実施形態における製鉄原料収容体を示す模式図である。

以下、本発明の一実施形態における製鉄原料収容体について図１（ｃ）を参酌しながら説明する。

（製鉄原料収容体）
本発明の製鉄原料収容体１００は、所定量の製鉄原料を収容可能な空間１０の底部に吸水製鉄原料層２０を備え、吸水製鉄原料層２０の上に製鉄原料層３０を備える。吸水製鉄原料層２０は吸水材２及び製鉄原料（大）３を含み、製鉄原料層３０は製鉄原料（小）４を含む。なお、製鉄原料（大）３及び製鉄原料（小）４は、本発明において相対的な大きさに基づく、本発明の説明上の便宜的な記載であり、吸水製鉄原料層２０に製鉄原料（小）４が含まれていてもよく、また、製鉄原料層３０に製鉄原料（大）３が含まれることを妨げない。

空間１０は、所定量の製鉄原料を収容可能であれば、特に制限されないが、例えば、製鉄原料の輸送船の船倉、輸送車のコンテナや荷台、倉庫のような大量の製鉄原料を収容可能な空間を有するものであってもよく、少量の製鉄原料を収容する小型容器であってもよい。好ましくは、大量の製鉄原料を収容する必要のある輸送船の船倉、輸送車のコンテナ、倉庫等であり、特に好ましくは輸送船の船倉である。空間１０の大きさは、特に制限されない。

（製鉄原料）
製鉄原料は、鉄鉱石、石炭、石灰石等であってよく、製鉄原料の形状は特に制限されない。製鉄原料は、本発明の説明の便宜上、製鉄原料の相対的な大きさに基づく製鉄原料（大）３及び製鉄原料（小）４を含むが、本発明の製鉄原料収容体１００において層２０ａ又は吸水製鉄原料層２０は比較的大きい製鉄原料（大）３を多く含み、製鉄原料層３０は比較的小さい製鉄原料（小）４を多く含み、層２０ａ又は吸水製鉄原料層２０に製鉄原料（小）４が含まれていてもよく、また、製鉄原料層３０に製鉄原料（大）３が含まれていてもよい。製鉄原料（大）の一例は上記の塊鉄鉱石であり、製鉄原料（小）の一例は上記の粉鉄鉱石である。

（吸水材）
本発明の吸水材２は、吸水速度が早く、また吸水後に分子構造内に水分を捕獲し放水しない又はしにくい材料である。これらの材料として高分子吸水剤、シリカゲル、ゼオライト、活性炭等が挙げられ、それらを混合して用いることもできる。吸水材２としては、吸水能力の観点から高分子吸水剤又はシリカゲルが好ましく、高分子吸水剤が特に好ましい。

高分子吸水剤としては、特に制限されないが、例えば、ポリアクリル酸（塩）、ポリアクリル酸エステル、ポリアクリルアミド、ポリメタクリル酸（塩）、ポリメタクリル酸エステル、ポリアルキレンイミン、ポリオキシアルキレン、ポリマレイン酸、これらの単量体同士又はこれらの単量体と他の単量体との共重合体等が挙げられる。

ポリアクリル酸（塩）の単量体としては、アクリル酸、アクリル酸ナトリウム、アクリル酸カリウム、アクリル酸アンモニウム等；ポリアクリル酸エステルの単量体としては、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸ｎ−プロピル、アクリル酸ｎ−ブチル、アクリル酸イソブチル、アクリル酸ヒドロキシエチル、アクリル酸−２−エチルヘキシル等；ポリメタクリル酸（塩）の単量体としては、メタクリル酸、メタクリル酸ナトリウム等；ポリメタクリル酸エステルの単量体としては、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸プロピル、メタクリル酸ｎ−ブチル、メタクリル酸イソブチル、メタクリル酸ヒドロキシエチル、メタクリル酸−２−エチルヘキシル等；ポリアルキレンイミンの単量体としては、エチレンイミン、メチルエチレンイミン等；ポリオキシアルキレンの単量体としては、エチレンオキシド等；他の単量体としては、ビニルスルホン酸、スチレンスルホン酸、アクリルアミド、メタアクリルアミド、Ｎ−エチル（メタ）アクリルアミド、ビニルピリジン等が挙げられる。

本発明の吸水材２としては、吸水速度、吸水能力の高さから高分子吸水剤又はシリカゲルが好ましく、高分子吸水剤がより好ましい。また、高分子吸水剤の中でも、入手しやすさ、吸水能力の高さからポリアクリル酸又はポリアクリル酸ナトリウムが好ましい。

以下、図１及び図２を用いて本発明の一実施形態の製鉄原料収容体の製造方法について説明する。

まず、図１（ａ）に示すように、空間１０の底面に製鉄原料（大）３を１以上の層状に配置する。ここで配置される製鉄原料（大）３の粒径は特に制限されない。製鉄原料（大）３で形成された層２０ａの厚さは、製鉄原料収容体１００の上部の製鉄原料層３０の製鉄原料（小）４に由来する水分又は製鉄原料（大）３に由来する水分等が製鉄原料収容体１００の下部に溜まるのを抑制するため、製鉄原料の含水量等により適宜選択することができる。なお、本発明において底部とは、層２０ａの高さまでの部分を意味する。

次に、図１（ｂ）に示すように吸水材２を空間１０の底面に配置された製鉄原料（大）３で形成される層２０ａの表面に空間の上部から散布する。一定量の吸水材２を散布すると吸水材２が製鉄原料（大）３の周りに付着した状態になり、吸水製鉄原料層２０が形成される。散布する方法は特に制限されないが、人力で散布してもよく、機械で散布してもよい。このように吸水材２を製鉄原料（大）３に散布することで、図２に示すように吸水材２が製鉄原料（大）３の表面に付着され、吸水製鉄原料層２０が形成される。なお、吸水製鉄原料層２０は、製鉄原料（大）３と吸水材２とを予め混合した後に配置してもよい。

吸水材２の使用量は、吸水材の吸水能力に伴うため特に制限されないが、水分１ｋｇに対し０．１〜５００ｇであるのが好ましく、１〜５０ｇであるのがより好ましい。水分１ｋｇに対し１ｇ以下の場合は製鉄原料に起因する水分を吸水しきれず、製鉄原料のスラリー化を抑制できない場合があり、水分１ｋｇに対し５００ｇ以上の場合は、過剰に吸水材が存在することとなり、後の製銑工程（焼結、コークス、高炉）における熱効率の低下及び環境の面から好ましくない。
一方、吸水材２の使用量は、製鉄原料１００質量部に対し０．０００２質量部以上１質量部以下が好ましい。製鉄原料１００質量部に対し０．０００２質量部以下の場合は製鉄原料に起因する水分を吸水しきれず、製鉄原料のスラリー化を抑制できない場合があり、製鉄原料１００質量部に対し１質量部以上の場合は、過剰に吸水材が存在することとなり、後の製銑工程（焼結、コークス、高炉）における熱効率の低下及び環境の面から好ましくない。なお、吸水材の使用量は、製鉄原料の一部を試料として用い、製鉄原料全体の含水量を推測し、その推測値に基づき、吸水材の使用量を決定して吸水材を用いてもよい。

最後に図１（ｃ）に示すように、吸水製鉄原料層２０の上部に製鉄原料層３０を形成することで、製鉄原料収容体１００を形成することができる。

本発明の製鉄原料収容体１００は、製鉄原料由来の水分が、製鉄原料収容体１００の底面及び／又は底部に配置されている吸水材２に吸水され、製鉄原料層３０及び吸水製鉄原料層２０における製鉄原料のスラリー化を抑制することができる。

これは、以下の作用によると解される。つまり、本発明において、製鉄原料（大）３は吸水材２と少なくとも一部分が接するように配置されている。そのため吸水材２は、その接点から製鉄原料由来の水分を直接吸水することができ、水分の拡散を抑制することができる。

次に、本発明の他の実施形態に係る製鉄原料収容体について図３を参酌しながら説明する。

図３において、製鉄原料収容体１１０は、所定量の製鉄原料を収容可能な空間１０と該空間内に収容される製鉄原料（小）４とを備え、空間内における底面に吸水材２が配置されている。本実施形態は、吸水材２が空間１０の底面に配置されている点で上記実施形態と異なる。なお、図３における、吸水材２及び製鉄原料（小）４は、上記実施形態と同じであり、説明を省略するが、本実施形態において製鉄原料（小）４は製鉄原料（大）３を大量に含むものであってもよく、製鉄原料（大）３のみを含むものであってもよい。

具体的には、空間１０の底面に吸水材２を配置する。本実施形態においても、上記実施形態で用いた吸水材２の使用量を参照して適宜設定される。最後に、空間１０に配置した吸水材の上面に製鉄原料（小）４を配置し、製鉄原料収容体１１０を形成する。

また、本発明の更に他の実施形態に係る製鉄原料収容体１２０について図４を参酌しながら説明する。

図４において、製鉄原料収容体１２０は、所定量の製鉄原料を収容可能な空間１０と該空間内に収容される製鉄原料（小）４とを備え、製鉄原料（小）４の表面に吸水材２が配置されている。本実施形態は、吸水材２が製鉄原料（小）４の全ての表面に付着し吸水材付製鉄原料層４０を形成して集積されている点で上記実施形態と異なるが、下部の製鉄原料の表面にだけ吸水材が付着していてもよい。なお、図４における、吸水材２及び製鉄原料（小）４は、上記実施形態と同じであり、説明を省略するが、本実施形態において製鉄原料（小）４は製鉄原料（大）３を大量に含むものであってもよく、製鉄原料（大）３のみを含むものであってもよい。

具体的には、製鉄原料（小）４を空間１０に集積する前に吸水材２と混合し、吸水材２が製鉄原料（小）４の表面に付着した状態を形成し、それを空間１０に配置して製鉄原料収容体１２０を形成する。

吸水材２が製鉄原料（小）４の表面に付着した状態を形成する方法は、特に制限されないが、例えば、製鉄原料（小）４を空間１０に配置する際、即ち投入する際に所定量の吸水材２を同時に投入することで形成する、又は製鉄原料（小）４をベルトコンベアを用いて空間１０に搬送する際に、ベルトコンベア上に敷かれている所定量の吸水材２と混合し、若しくは、ベルトコンベアで搬送中に吸水材２を添加することでそのコンベア上又はベルトコンベアの乗継部で吸水材２が混合され、吸水材２が製鉄原料（小）４の表面に付着した状態が形成する方法が挙げられる。ベルトコンベアを用いる場合、搬送中に１以上の乗継部があることが好ましい。なお、当該方法において、ベルトコンベア上に敷く吸水材２の量を調整することにより、又はベルトコンベア上の製鉄原料に吸水材を添加するタイミングを調整することにより、空間１０の底面又は下部に配置される製鉄原料の表面にだけ吸水材が付着した製鉄原料収容体や、空間１０の下部の製鉄原料の表面に上部の製鉄原料よりも多くの吸水材が付着した製鉄原料収容体を形成することもできる。また、吸水材と製鉄原料の混合を製鉄原料収容体内の原料上に吸水材を散布し、ユンボやショベルカー等で混合してもよい。更にまた、製鉄原料収容体内上部の製鉄原料を取り出し、製鉄原料収容体内に吸水材を散布し、製鉄原料収容体の下部の製鉄原料と混合してもよい。

本発明の製鉄原料収容体は、製鉄原料を集積する場所であれば、特に制限されないが、例えば、製鉄原料の輸送船、輸送車、倉庫等に製鉄原料を集積する場合に使用されうる。このような場所で本発明が使用されることで、集積した製鉄原料のスラリー化を抑制でき、ベルトコンベア等で機械的に搬送できる。そのため、製鉄原料の輸送を機械的に行うことができ、例えば、船舶の滞船時間等が短縮できる。また、スラリーの乾燥処理等煩雑な操作を省略できる。

なお、吸収材は製銑工程においてそのまま燃焼してもよいし、篩等を用いて吸水材を除いてから製鉄原料として用いてもよい。

以下、実施例を用いて本発明を説明するが、本発明は実施例に制限されるものではない。
［実施例１］

取り外し可能な蓋を上部及び下部に備えた高さ５０ｃｍ、直径５ｃｍのアクリル製の筒の底に、下部の蓋をして吸水材としてクリラインＳ−２００（栗田工業株式会社製）を０．３ｇ入れた。その後、アクリル製の筒の高さ４０ｃｍまで、含水率４％の鉄鉱石を集積し、水を１００ｍＬ注水し、当該筒の上部に蓋をした。当該筒を一月間静置した後、その下部の蓋を開け、下部の鉄鉱石を取り出し、それらの鉄鉱石の外観を観察し及び含水量を測定した。
［実施例２］

アクリル製の筒の底にクリラインＳ−２００を０．３ｇ入れ、アクリル製の筒の高さ４０ｃｍまで、鉄鉱石を集積する代わりに、粒径５〜１０ｍｍの鉄鉱石を筒の底から高さ２ｃｍまで入れ、その上にクリラインＳ−２００を０．３ｇ散布し、更に鉄鉱石をアクリル製の筒の高さ４０ｃｍまで集積したことを除いては実施例１と同様に行った。
［実施例３］

クリラインＳ−２００と鉄鉱石を順にアクリル製の筒に集積する代わりに、クリラインＳ−２００を０．３ｇと鉄鉱石を前もって混合し、アクリル製の筒の高さ４０ｃｍまで集積したことを除いては実施例１と同様に行った。
［実施例４］

クリラインＳ−２００を０．３ｇ使用する代わりに、シリカゲル（株式会社東海化学工業所製）を５０ｇ使用したことを除いては実施例１と同様に行った。
［実施例５］

粒径約５〜１０ｍｍの鉄鉱石をアクリル製の筒の高さ約２ｃｍまで入れ、その上にクリラインＳ−２００を集積する代わりに、粒径約５〜１０ｍｍの鉄鉱石をアクリル製の筒の高さ約５ｃｍの高さまで入れ、その上にシリカゲル５０ｇを集積したことを除いては実施例２と同様に行った。
［実施例６］

クリラインＳ−２００を０．３ｇ使用する代わりに、シリカゲル（株式会社東海化学工業所製）を５０ｇ使用したことを除いては実施例３と同様に行った。
［比較例１］

クリラインＳ−２００を使用せず、含水率４％の鉄鉱石のみを集積したことを除いて、実施例１と同様に行った。
［比較例２］

シリカゲルを使用せず、粒径約５〜１０ｍｍの鉄鉱石及び含水率４％の鉄鉱石を集積したことを除いて、実施例３と同様に行った。

［含水量の測定方法］
筒の下部から取り出した鉄鉱石約２０ｇの乾燥前の質量を測定し、その鉄鉱石を１０５℃の乾燥機で２時間乾燥した。この乾燥後の鉄鉱石の質量を測定し、以下の計算式を用いて、乾燥前の鉄鉱石の含水量を算出した。なお、粒径の大きい（直径２ｍｍ以上）鉄鉱石は除いて測定した。

実施例１〜６並びに比較例１及び２において、吸水材を所定の方法で用いることで、製鉄原料のスラリー化を抑制することができることがわかった。これは吸水材が製鉄原料由来の水分を適時吸水したことによると考えられる。

実施例１、２、４及び５並びに比較例１及び２において、吸水材を底面及び／又は底部に配置することで、製鉄原料のスラリー化を抑制することができた。また、実施例１〜４より高分子吸水剤はより少ない量で製鉄原料に由来の水分を低減できることがわかった。

２ 吸水材
３ 製鉄原料（大）
４ 製鉄原料（小）
１０ 空間
２０ 吸水製鉄原料層
２０ａ 層
３０ 製鉄原料層
４０ 吸水材付製鉄原料層
５０ ベルトコンベアー
１００、１１０、１２０ 製鉄原料収容体

Claims (6)

1. 所定量の製鉄原料を収容可能な空間と、該空間内に収容される塊状及び／又は粒状の製鉄原料と、を備える製鉄原料収容体であって、
   前記空間内には、前記製鉄原料由来の水分を吸収可能な吸水材が配置されている製鉄原料収容体。
2. 前記吸水材が前記空間内における底面及び／又は底部に配置されている請求項１記載の製鉄原料収容体。
3. 前記空間内における底部には、所定厚さの層を構成する前記塊状及び／又は粒状の製鉄原料の表面に前記吸水材が散布されている吸水製鉄原料層が配置されており、その上部に前記製鉄原料が収容されている請求項１又は２記載の製鉄原料収容体。
4. 前記吸水材が高分子吸水剤である請求項１〜３いずれか１項記載の製鉄原料収容体。
5. 前記製鉄原料１００質量部に対し０．０００２質量部以上１質量部以下の前記吸水材を配置する請求項４記載の製鉄原料収容体。
6. 前記製鉄原料を輸送するための船倉に設置される請求項１〜５いずれか１項記載の製鉄原料収容体。

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