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発明の名称 湿式造粒後の脱水方法及び脱水装置
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2001−54728(P2001−54728A)
公開日 平成13年2月27日(2001.2.27)
出願番号 特願平11−232890
出願日 平成11年8月19日(1999.8.19)
代理人 【識別番号】100067541
【弁理士】
【氏名又は名称】岸田 正行 (外2名)
【テーマコード(参考)】
3L113
4D021
4D041
4D057
4G004
4H012
4H015
【Fターム(参考)】
3L113 AA04 AB08 AC39 AC58 AC63 AC68 BA36 DA02 DA04 DA24 
4D021 AA01 AA08 AA11 AB02 AB03 AC01 CA01 CA07 CA20 DB20 EA10
4D041 AA09 AB03 AB24 CA03 CB00 CC08
4D057 AA11 AB01 AC02 AC06 AD01 AE02 AF03 BC00
4G004 HA00 HA04 NA04
4H012 KA01 KA03 KA04 KA06 RA00
4H015 AA09 AA10 AB01 AB03 BA09 BA12 BB01 BB07 CA03 CB01
発明者 猪飼 恭三 / 黒川 博 / 佐野 明秀 / 上田 晴久 / 深澤 康裕
要約 目的


構成
特許請求の範囲
【請求項1】 微細粉体とバインダーと水とを混合した水スラリーを転動しつつ遠心力を作用させ圧縮して粒状物を生成する湿式造粒の後の脱水方法において、造粒後の粒状物をメッシュスクリーン上で脱水し、次いで遠心脱水機で脱水することを特徴とする湿式造粒後の脱水方法。
【請求項2】 前記メッシュスクリーンは、シーブベンド、振動篩、メッシュコンベアの1種又は2種以上の組み合わせであることを特徴とする請求項1に記載の湿式造粒後の脱水方法。
【請求項3】 メッシュコンベアを備え、該メッシュコンベアにおいて通過する粒状物を送風乾燥することを特徴とする請求項2に記載の湿式造粒後の脱水方法。
【請求項4】 前記メッシュスクリーンの目開き寸法は、前記遠心脱水機内スクリーンの目開き寸法より大きいことを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の湿式造粒後の脱水方法。
【請求項5】 微細粉体とバインダーと水とを混合した水スラリーを転動しつつ遠心力を作用させ圧縮して粒状物を生成する湿式造粒機の生成物を脱水する脱水装置において、造粒後の粒状物を脱水するメッシュスクリーンと、前記メッシュスクリーンの後流側に配置する遠心脱水機とを有することを特徴とする湿式造粒後の脱水装置。
【請求項6】 前記メッシュスクリーンは、シーブベンド、振動篩、メッシュコンベアの1種又は2種以上の組み合わせであることを特徴とする請求項5に記載の湿式造粒後の脱水装置。
【請求項7】 メッシュコンベアを備え、該メッシュコンベアは通過する粒状物を送風乾燥する送風乾燥装置を有することを特徴とする請求項6に記載の湿式造粒後の脱水装置。
【請求項8】 前記メッシュスクリーンの目開き寸法は、前記遠心脱水機内スクリーンの目開き寸法より大きいことを特徴とする請求項5乃至7のいずれかに記載の湿式造粒後の脱水装置。
発明の詳細な説明
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、微細粉体、特に微粉石炭のスラリーを湿式造粒した後に脱水する方法及び装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】製品の製造工程等で粉塵の発生がある場合は、該製造装置あるいは製造建屋全体に集塵装置を設置し、バグフィルター等によって粉塵を捕獲する。捕獲された粉塵は微細粉体であり、この微細粉体を再利用するにしても廃棄するにしても、微細粉体のままでは再度粉塵発生の源となってしまうので、例えば水と混合してスラリー状態とし、次いで凝集剤等を添加してシックナー等で沈澱処理し、最終的には固体の形状で回収する。
【0003】製鉄用コークス製造設備においても、コークスの原料となる石炭(原料炭)の粉砕・整粒・搬送等の工程が必要であり、このときに発生する微粉石炭が搬送途中等で発塵しないように、石炭搬送の乗り継ぎ部等でバグフィルターによる集塵強化が図られており、その結果多量の低水分微粉石炭が捕集されることになる。捕集された低水分微粉石炭は、上記微細粉体と同様に水と混合してスラリー状態とし、最終的には沈殿回収される。
【0004】更に、製鉄用コークス製造においてはコークス品質向上・コークス製造コスト低減を目的として原料炭の事前処理の高度化が進展している。原料炭を乾燥・分級して微粉石炭を積極的に捕集し、この微粉石炭に重質油等のバインダーを添加するとともにスラリー状態とし、造粒機等で大径化し強度の高い造粒炭を製造する、いわゆる湿式造粒法が採用されている。こうして製造した造粒炭をコークス製造の原料炭として用いることにより、環境改善・コークス品質向上等に大きな成果をあげることができる(例えば特開平5−230481号公報、特開平9−31469号公報)。
【0005】湿式造粒後において、生成した粒状物と水との混合物が造粒機から送り出される。該混合物を粒状物と水とに分離し、更に粒状物の含有水分を低下させる必要がある。特にコークス炉で使用する造粒炭の製造においては、造粒炭の水分が高ければ、コークス炉での消費エネルギー量が増大するにとどまらず、コークス炉への石炭水分が増加することによりコークス炉内の石炭の充填密度が低下し、コークス品質の低下を招くことになるので、造粒炭の含有水分を3%程度まで低下させることが望ましい。
【0006】特開昭57−18792号公報においては、造粒炭の溌水性に期待し、スクリーンのみによって造粒後の造粒炭の脱水を行なう方法が記載されている。また、特開昭60−8396号公報では、造粒後の造粒炭に大量の空気を吹き付けることによって急冷するとともに脱水を行い、水分を5%まで低下させる方法が記載されている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】造粒炭の脱水をスクリーンのみによって行なう方法では、いかに造粒炭が溌水性を有しているといえども、含有水分を10%以下まで低下させることは難しい。また、造粒炭に大量の空気を吹き付ける方法では、大量の空気の圧送と造粒炭の長い滞留時間が必要となることから、大規模な設備投資が必要となり、経済的とはいえない。
【0008】本発明は、湿式造粒後の粒状物、特に造粒炭の含有水分を効果的に低下させるための脱水方法及び脱水装置を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】即ち、本発明の要旨とするところは、以下のとおりである。
(1)微細粉体とバインダーと水とを混合した水スラリーを転動しつつ遠心力を作用させ圧縮して粒状物を生成する湿式造粒の後の脱水方法において、造粒後の粒状物をメッシュスクリーン上で脱水し、次いで遠心脱水機で脱水することを特徴とする湿式造粒後の脱水方法。
(2)前記メッシュスクリーンは、シーブベンド、振動篩、メッシュコンベアの1種又は2種以上の組み合わせであることを特徴とする上記(1)に記載の湿式造粒後の脱水方法。
(3)メッシュコンベアを備え、該メッシュコンベアにおいて通過する粒状物を送風乾燥することを特徴とする上記(2)に記載の湿式造粒後の脱水方法。
(4)前記メッシュスクリーンの目開き寸法は、前記遠心脱水機内スクリーンの目開き寸法より大きいことを特徴とする上記(1)乃至(3)のいずれかに記載の湿式造粒後の脱水方法。
(5)微細粉体とバインダーと水とを混合した水スラリーを転動しつつ遠心力を作用させ圧縮して粒状物を生成する湿式造粒機の生成物を脱水する脱水装置において、造粒後の粒状物を脱水するメッシュスクリーンと、前記メッシュスクリーンの後流側に配置する遠心脱水機とを有することを特徴とする湿式造粒後の脱水装置。
(6)前記メッシュスクリーンは、シーブベンド、振動篩、メッシュコンベアの1種又は2種以上の組み合わせであることを特徴とする上記(5)に記載の湿式造粒後の脱水装置。
(7)メッシュコンベアを備え、該メッシュコンベアは通過する粒状物を送風乾燥する送風乾燥装置を有することを特徴とする上記(6)に記載の湿式造粒後の脱水装置。
(8)前記メッシュスクリーンの目開き寸法は、前記遠心脱水機内スクリーンの目開き寸法より大きいことを特徴とする上記(5)乃至(7)のいずれかに記載の湿式造粒後の脱水装置。
【0010】
【発明の実施の形態】本発明の脱水方法を適用した湿式造粒炭製造装置を図1に示す。
【0011】図4に示す遠心脱水機50は、高い加速度を付加することにより、紛体等から効果的に水分を除去することができる。特に、高回転かつ回転体の直径を大きくし、通過紛体の層厚を薄くすることによって低位の水分まで脱水することができる。しかし、湿式造粒された粒状物、特に造粒炭を遠心脱水機によって脱水しようとすると、湿式造粒後の粒状物は十分な強度を有していないため、遠心脱水機中で高加速度を付加され、遠心脱水機通過部位での突起物等により粒状物が崩壊するという問題がある。造粒炭中には強度が弱くかつ粒径の小さい、いわゆる未造粒炭が含まれているため、この未造粒炭が遠心脱水機のスクリーン51に短時間で付着・堆積してしまい、脱水性能が急激に低下してしまうことにもなる。
【0012】本発明においては、メッシュスクリーンによる脱水手段と遠心脱水による脱水手段を組み合わせることにより、上記遠心脱水機を使用したときの問題点を解消して効果的に水分を除去することに成功した。
【0013】メッシュスクリーンによる脱水手段とは、固定篩、振動篩40等のいわゆる篩、コンベアの床がメッシュスクリーンになっていて脱水と同時に粒状物を搬送するメッシュコンベア30(図3)、メッシュスクリーン面が曲面を形成し、粒状物を受ける部位はメッシュスクリーン面が急勾配を有して粒状物着地時の衝撃を緩和するシーブベンド20(図2)等を含む脱水手段である。また、メッシュスクリーンとしては、縦横にワイヤーを編んだメッシュのみならず、図5に示すような、多数のワイヤーを一方向に並べてスリットを形成させるウェッジワイヤー12を用いることができる。
【0014】湿式造粒においてはバインダーとして重質油等が用いられている。また、湿式造粒機8の出側においては、粒状物は高い温度を有している。そのため、造粒機から送り出された粒状物においてはバインダーの重質油が十分に固化しておらず、そのためこの粒状物を直接遠心脱水機50で脱水しようとすると該遠心脱水機中で粒状物が崩壊する現象が発生するのである。それに対し、本発明においてはメッシュスクリーンによる脱水手段で脱水を行なうため、この段階で粒状物の温度が低下し、その後の遠心脱水機による脱水において粒状物は十分な強度を有し、遠心脱水機単独使用におけるような粒状物の崩壊が起こらない。また、メッシュスクリーンによる脱水においては粒状物が受ける加速度は小さいのでこの段階での粒状物の崩壊も発生しない。特に、造粒機から排出される粒状物を最初に受けるメッシュスクリーンをシーブベンド20とすれば、粒状物がシーブベンド上に着地する部位はスクリーン21が傾斜しているので、着地するときに受ける衝撃を小さくすることができる。
【0015】粒状物がメッシュスクリーンを通過する間に送風乾燥を行なえば、乾燥が急速に進行するとともに粒状物の強制冷却を行なうこともでき、遠心脱水機入口における粒状物の温度を一層低下させて粒状物の強度を確保することが可能である。これにより、遠心脱水機内における粒状物の崩壊はより一層減少する。粒状物の送風乾燥を行なうメッシュスクリーンとしてはメッシュコンベア30が最適である。メッシュコンベアは、粒状物の搬送量に応じた機長・機幅・速度を選定することにより、脱水に最適な滞留時間・層厚にすることが可能だからである。
【0016】メッシュスクリーンは、そのメッシュを通じて水分を除去する脱水機能とともに、径の小さな粒状物および未造粒物を除去する機能も持つ。メッシュスクリーンの目開き寸法を大きくするほど、除去される粒状物の径が大きくなる。ここで目開き寸法とは、縦横に編んだメッシュの目開き寸法、あるいはウェッジワイヤーの目開き幅をいう。
【0017】本発明においては、メッシュスクリーンの目開き寸法を遠心脱水機50内スクリーン51の目開き寸法より大きくすることにより、遠心脱水機内における造粒炭および未造粒炭の崩壊による付着・堆積を効果的に防止することができる。前述のとおり、湿式造粒機8内において十分に造粒がされずに強度が弱いいわゆる未造粒炭(未造粒物)は粒径が小さい。そのため、メッシュスクリーンの目開き寸法を大きくしてこの未造粒物を遠心脱水機前で排除すれば、遠心脱水機内において強度が弱い未造粒物が崩壊することを防止できる。一方、遠心脱水機50内スクリーン51は、付加された遠心力で粒状物から水を分離するためのスクリーンであり、この遠心脱水機内スクリーンの目開き寸法にほぼ等しい大きさの粒状物は該スクリーンを通過しようとし、このとき該粒状物の強度が弱ければスクリーン内で崩壊してスクリーンに付着・堆積する原因となる。本発明の実施の形態によれば、遠心脱水機内スクリーンの目開き寸法をメッシュスクリーンの目開き寸法より小さくするため、遠心脱水機に投入された粒状物には遠心脱水機内スクリーンの目開き寸法に近い粒径の径小粒状物が存在せず、遠心脱水機内スクリーンへの紛状物の付着・堆積を防止することができる。
【0018】粒径の小さい粒状物を有効に排除するためには、メッシュスクリーンとして振動篩40を用いることが効果的である。振動手段によって篩上の粒状物層内で粒状物が相互に入れ替わり、径の小さい粒状物を篩い分けることができる。
【0019】各メッシュスクリーン毎の目開き寸法として、シーブベンド20・メッシュコンベア30のスクリーン(21、31)の目開き寸法は、目標とする粒状物寸法と同一かやや小さ目とする。この2種類のメッシュスクリーンは静止搬送なので、前記目開き寸法としても、スクリーンを通過する粒状物の大半は目標粒状物寸法の1/2以下である。振動篩40の場合は、目標とする粒状物寸法から該粒状物寸法の1/2までの範囲とする。スクリーンの目開き寸法をあまり大きくすると、振動を付与しているので、目標粒状物寸法に近いものまでスクリーンを通過してしまうからである。従って、遠心脱水機50内のスクリーン51の目開き寸法は、各メッシュコンベアで排除した目標とする粒状物寸法の1/2以上とする。なおスクリーン51の目開き寸法を必要以上に大きくすることは、多量の粒状物が通過してしまうので、好ましくないことは勿論である。
【0020】
【実施例】図1に示す湿式造粒炭製造設備の脱水装置において本発明の脱水方法および脱水装置を用いた。微粉石炭処理量は20トン/H、スラリー濃度は30%、原料の微粉石炭の粒度は0.1〜0.2mmであり、造粒後の造粒石炭の粒度は1〜2mmである。
【0021】原料の微粉石炭は微粉石炭ホッパー1から微粉石炭コンベア2によって切り出され、バインダーの重質油とともに混練機4に投入される。混練機4において擬似粒子化した微粉石炭をスラリー化タンク5内においてスラリー化する。スラリー濃度は30%である。該スラリーは造粒機8に送られ、造粒機8においてスラリーを転動しつつ遠心力を作用させ圧縮して造粒され、造粒機8から生成した粒状物と水との混合物が脱水装置10に送られる。
【0022】脱水装置10は、シーブベンド20、メッシュコンベア30、振動篩40、遠心脱水機50がこの順序で配置される。
【0023】シーブベンド20は、スクリーン21の目開き寸法1〜1.5mm、スクリーン面積3m2である。造粒炭と水の混合物はシーブベンド20のメッシュスクリーン21上に供給され、シーブベンド入口で70%であった含有水分はシーブベンド出口で30%まで減少する。
【0024】メッシュコンベア30はそのメッシュスクリーン31がウェッジワイヤー12で形成され、目開き寸法0.8〜1.5mm、スクリーンの幅1m、長さ2.5m、5m/minの速度でスクリーンが移動し、該スクリーン31上に散布された造粒炭にファン32によって空気を吹き付けて造粒炭を乾燥・冷却する。メッシュコンベア30出口において造粒炭の水分は10%まで減少する。また、造粒炭の温度は、造粒機出口で85〜90℃であったものがメッシュコンベア出口で約75℃まで冷却される。
【0025】振動篩40は、スクリーン目開き寸法0.8〜1mm、スクリーン面積2m2、加振力3Gであり、粒径の小さい未造粒炭は主に振動篩で篩い分けられる。振動篩出口において含有水分は8%まで減少する。
【0026】遠心脱水機50は、回転数500rpm、付加される遠心力が200G、スクリーン51の目開き寸法0.6〜0.8mmであり、造粒炭の水分を遠心脱水機入口で6%であったものを最終目標の3%まで脱水する。遠心脱水機入口の造粒炭の温度も約70℃まで低減しており、強度の低い未造粒炭も篩い分け除去されているので、遠心脱水機に投入される造粒炭の強度は十分に高く、遠心脱水機内で崩壊してスクリーンに付着堆積することがなくなった。
【0027】本実施例において、脱水装置が消費する電力使用量は、メッシュコンベア30が3.7kW、振動篩40が2.2kW、ファン32が1.5kW、遠心脱水機50が55kWであり、合計約60kW程度となる。エネルギー量に換算すると約50Mcal/Hとなる。同じ造粒炭20トン/Hを製造するに際し、水分30%から3%までの乾燥を熱風による蒸発で行おうとすると、エネルギー量は3000Mcal/Hと試算されるので、本発明法は熱風法に比較して1/60程度の消費エネルギーで対応が可能である。
【0028】
【発明の効果】本発明は、湿式造粒設備の脱水装置において最終段に遠心脱水機を適用した結果、脱水後の粒状物の含有水分を3%まで減少させることができ、特にコークス炉装入原料の造粒炭製造において、コークス炉での消費エネルギー量の減少、コークス炉内の石炭充填密度の向上、コークス品質の向上を実現することができる。
【0029】本発明は更に、メッシュスクリーンを通過させて脱水した後に遠心脱水機で脱水するため、遠心脱水機に投入する粒状物の強度が高く、遠心脱水機内で粒状物が崩壊して付着・堆積することがない。




 

 


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