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技術 原料配合装置及び原料配合方法

出願人 日本製鉄株式会社
発明者 川口尊三
出願日 2016年9月20日 (4年3ヶ月経過) 出願番号 2016-183034
公開日 2018年3月29日 (2年9ヶ月経過) 公開番号 2018-047971
状態 特許登録済
技術分野 金属の製造または精製 コンベヤからの排出 チェーンコンベヤ 可動式コンベヤフレーム シュート
主要キーワード 移動回転軸 方向切り替え装置 原料貯蔵槽 切り出し速度 往復目 固定回転軸 上流側軸 粒度比
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2018年3月29日)のものです。
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図面 (6)

課題

銘柄が互いに異なる粒状の複数原料から、化学組成及び重量のバラツキの小さい混合物を得る。

解決手段

粒状の原料を貯留し、原料の切り出し速度を調節可能な原料槽と、原料槽から切り出された原料を搬送する搬送部と、所定方向に配列された複数の小分け容器からなる容器群と、容器群の上側に配置され、所定方向に延びる軌条と、所定方向に延びる無端回動式のベルトと、軌条に載置される車輪とを備え、軌条に沿って往復走行するシャトルコンベアと、を有し、各小分け容器は、寸法形状が同じ受け入れ口を有しており、シャトルコンベアは、搬送部から落下供給される原料をベルトの一端側から受け入れ口に向かって落下排出しながら、各小分け容器の各受け入れ口に対応した第1の走行領域等速で往復走行する。

概要

背景

複数の原料から、所望の配合比率、量および数の混合物を製造するために原料の配合装置が用いられる。ここで、粒状の原料は、粒度分布を有しており、粒度毎に含まれる成分が異なる場合がある。例えば、焼結用の鉄鉱石では、粒度によって粒子を構成する成分が異なるため、量が同じであっても、粒度が異なる場合には、結果的に化学組成の異なる混合物が製造されてしまう。ここで、原料を1回で小分けせずに複数回に分けて小分けすることを縮分といい、縮分を実施することで各混合物の化学組成のバラツキを小さくすることができる。

グラム桁量の配合)
約1kg未満の混合物を得ることを目的とする比較的小重量の原料を配合する場合、所望の数の容器と、1台のがあれば、手作業で行うことができる。すなわち、定められた重量の原料を容器に移す作業を、容器の数だけ繰り返せばよい。

キログラム桁量の配合)
約1kg以上の混合物を得ることを目的とする比較的中質量の原料を配合する場合、手作業が難しいため、配合装置が用いられる。非特許文献1には、10kg〜100kg程度の混合物が得られる配合装置が開示されている。原料貯蔵槽を使用する原料の数だけ設け、混合物を収容する容器が各原料貯蔵槽の切出し装置に向かって移動しながら混合物を配合する。各原料貯蔵槽では、容器が停止した状態で、容器への原料の切り出しが行なわれ、容器の台座をかねた秤量器重量増分計測することで切り出しが停止される。切り出しが停止されると、容器は次の原料貯蔵槽へ移動して、同様の切り出しが行われる。この作業は、必要とされる混合原料の数だけ、繰り返される。

非特許文献1の装置は、焼結用の配合原料を得る装置である。原料が粒状の鉄鉱石であり、各鉄鉱石の配合比率だけでなく、その粒度構成も混合物間で変動がないことが求められる。これを実現するために、前記原料貯蔵槽はさらに各粒度別に分割されており、乾燥、篩処理で粒度別に分級された鉄鉱石が粒度別に格納され、同一鉱石内の粒度比率も制御可能なように配慮されている。

特許文献1には、比較的大量の縮分操作を効率的に行なう装置として、ロータリーデバイダーと呼ばれる装置が提案されている。これは、対象原料原料槽から一定量の速度で切り出し、これを円運動旋回するシュート乗り継がせ、旋回シュート下部に置かれた容器に分配する装置である。原料の切り出し流量が小さい(旋回回数が多い)ほど、また、切り出し流量が安定するほど、精度の高い縮分作業が達成される。また、シュートが旋回せずに、下側の受け容器が旋回するタイプも提案されている。

特許文献1の装置は、上述の操作を所要の原料の数だけ繰り返すことで目的の混合物が得られるため、配合にも適用できそうである。しかし、特許文献1には、それを配合装置として用いることの示唆はない。こうした装置は、混合物の量が1t程度となると、混合物を収容する容器を移動されることが困難となる。例えば、1m長さの立体(1t, 1m3)をイメージし、30°区画で全周囲12分割すると、半径5m以上の旋回シュートまたは回転受台が必要となり、装置が大型化する。また、焼結用原料のように湿潤状態の原料では、それをシュート上で滑らせる必要があるため、少なくとも65度のシュート傾斜角度が必要となり、装置高さを10m以上にしなければならない。また、回転型縮分機では、旋回することによって分割するので、受け容器数の変更に対応しづらい。また、所要数がすくない場合、不必要な縮分原料の作成を回避するためには、特別な原料の投入や、旋回制御が必要となる。

メガグラム桁量の配合)
非特許文献2の高炉原料配合装置では、それぞれに定量切出し装置を備える原料貯蔵槽を使用する原料の数だけ設け、混合物を収容する容器(中継槽)を高炉と前記原料貯蔵槽の間に設けるとともに、中継槽と原料貯蔵槽とがコンベアを介して接続されている。高炉投入1回分に相当する所望の量の原料が、各原料貯蔵槽から定量切出し装置を介してコンベアに切り出され、中継槽で集められることにより、配合が完了する。

非特許文献3の焼結の原料配合装置は、次工程が連続工程であるため、それぞれに定量切出し装置を備える原料貯蔵槽と次工程に接続されるコンベアのみで構成される。配合操作は、配合原料の所望の配合比率、流量に合わせて、各定量切出し装置の切り出し量を調節することで達成される。

これら大規模混合装置では、原料の粒度変動を防止する構成をあわせて採ることは、困難である。また、槽の数だけ秤量装置定量切り出し装置)が必要となるため、トン規模の配合では経済的でない。

概要

銘柄が互いに異なる粒状の複数原料から、化学組成及び重量のバラツキの小さい混合物を得る。粒状の原料を貯留し、原料の切り出し速度を調節可能な原料槽と、原料槽から切り出された原料を搬送する搬送部と、所定方向に配列された複数の小分け容器からなる容器群と、容器群の上側に配置され、所定方向に延びる軌条と、所定方向に延びる無端回動式のベルトと、軌条に載置される車輪とを備え、軌条に沿って往復走行するシャトルコンベアと、を有し、各小分け容器は、寸法形状が同じ受け入れ口を有しており、シャトルコンベアは、搬送部から落下供給される原料をベルトの一端側から受け入れ口に向かって落下排出しながら、各小分け容器の各受け入れ口に対応した第1の走行領域等速で往復走行する。

目的

(グラム桁量の配合)
約1kg未満の混合物を得ることを目的とする

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

粒状の原料貯留し、貯留した原料の切り出し速度を調節可能な原料槽と、前記原料槽から切り出された原料を連続的に搬送する搬送部と、所定方向に配列された複数の小分け容器からなる容器群と、前記容器群の上側に配置され、前記所定方向に延びる軌条と、前記所定方向に延びる無端回動式のベルトと、前記軌条に載置される車輪とを備え、前記軌条に沿って往復走行するシャトルコンベアと、を有し、各前記小分け容器は、平面視矩形受け入れ口を有しており、各前記受け入れ口の前記所定方向における辺の長さは互いに同じであり、前記シャトルコンベアは、前記搬送部から落下供給される原料を前記ベルトの一端側から前記受け入れ口に向かって落下排出しながら、各前記小分け容器の各前記受け入れ口に対応した第1の走行領域等速で往復走行することを特徴とする原料配合装置

請求項2

前記シャトルコンベアは、第1の反転位置と第2の反転位置との間を前記所定方向に往復移動し、前記第1及び第2の反転位置は、前記第1の走行領域を超えた位置に設定されていることを特徴とする請求項1に記載の原料配合装置。

請求項3

前記シャトルコンベアは、前記第1の走行領域を超えた第2の走行領域で減速・停止・加速を行い、前記第2の走行領域を走行する前記シャトルコンベアから落下排出された原料を貯留する余剰槽を有することを特徴とする請求項2に記載の原料配合装置。

請求項4

前記容器群は、前記所定方向に配列された複数の小分け容器からなる第1の容器群と、前記所定方向に配列された複数の小分け容器からなり、第1の容器群の前記所定方向に対して直交する方向に隣接配置された第2の容器群と、からなり、前記容器群と前記軌条との間には、前記シャトルコンベアから落下排出される原料の落下方向を前記第1及び第2の容器群の間で選択的に切り替えダンパが設けられていることを特徴とする請求項1乃至3のうちいずれか一つに記載の原料配合装置。

請求項5

粒状の原料を貯留し、貯留した原料の切り出し速度を調節可能な原料槽と、前記原料槽から切り出された原料を連続的に搬送する搬送部と、所定方向に配列された複数の小分け容器からなる容器群と、前記所定方向に延びる無端回動式のベルトと、前記ベルトの一端部に配置される移動回転軸と、前記ベルトの他端部に配置される固定回転軸と、前記移動回転軸を前記所定方向に往復移動させる駆動機構と、前記ベルトの一部を前記所定方向に対して直交する方向に移動させることにより、前記往復移動時の前記所定方向における前記ベルトの長さ変動を吸収する移動ローラと、を備えるシャトルコンベアと、を有し、各前記小分け容器は、平面視矩形の受け入れ口を有しており、各前記受け入れ口の前記所定方向における辺の長さは互いに同じであり、前記シャトルコンベアは、前記搬送部から落下供給される原料を前記ベルトの前記一端部側から前記受け入れ口に向かって落下排出しながら、各前記小分け容器の各前記受け入れ口に対応した第1の走行領域において前記移動ローラを等速で往復走行させることを特徴とする原料配合装置。

請求項6

請求項1乃至4のうちいずれか一つに記載の原料配合装置を用いて、粒状の原料を配合する原料配合方法であって、少なくとも、配合される複数の原料の銘柄(i)と、前記銘柄ごとの水分(mi)と、前記銘柄(i)のそれぞれの乾燥配合量(Wi)、または、配合率(Xi)および混合物乾燥重量(W)と、混合物の必要数(N)とが規定された配合情報に従って、前記銘柄(i)毎、配合量決定工程、運転条件決定工程、配合実施工程を実施し、前記配合量決定工程では、水分(mi)と、乾燥配合量(Wi)または配合率(Xi)および混合物の乾燥重量(W)とに基づいて、各原料の湿潤配合量(Vi=Wi×(100/(100−mi))=W×Xi(100/(100−mi)))および各原料の湿潤総必要量(Zi=Vi×N)を算出し、各前記受け入れ口の前記所定方向における辺の長さをLとしたとき、前記運転条件決定工程では、前記原料槽に投入される原料投入量を、前記湿潤総必要量(Zi)と反転ロスと計測誤差を考慮した安全量との和として算出するとともに、前記定量切り出し装置の原料切り出し速度(Fi)と、前記シャトルコンベアの走行速度(Si)と、前記シャトルコンベアの往復回数(Ri)とを、Zi/N=Fi×(L/Si)×(2×Ri)を満たすように、設備能力の範囲内で決定し、前記配合実行工程では、反転位置セット工程、原料投入工程、配合装置運転工程を実施し、前記反転位置セット工程では、前記シャトルコンベアの往復走行時の反転位置を混合物の必要数(N)に応じて決定し、前記原料投入工程では、前記運転条件決定工程で決定された原料投入量以上の原料を前記原料槽に投入し、前記配合装置運転工程では、前記運転条件決定工程で決定された原料切り出し速度(Fi)で、前記定量切り出し装置を操作し、一定の走行速度(Si)でRi回だけ前記シャトルコンベアを往復走行させることを特徴とする原料配合方法

技術分野

0001

本発明は、原料配合装置に関し、特に粉状の原料から0.1〜10t程度の混合物を得るのに適した原料の配合装置等に関する。

背景技術

0002

複数の原料から、所望の配合比率、量および数の混合物を製造するために原料の配合装置が用いられる。ここで、粒状の原料は、粒度分布を有しており、粒度毎に含まれる成分が異なる場合がある。例えば、焼結用の鉄鉱石では、粒度によって粒子を構成する成分が異なるため、量が同じであっても、粒度が異なる場合には、結果的に化学組成の異なる混合物が製造されてしまう。ここで、原料を1回で小分けせずに複数回に分けて小分けすることを縮分といい、縮分を実施することで各混合物の化学組成のバラツキを小さくすることができる。

0003

グラム桁量の配合)
約1kg未満の混合物を得ることを目的とする比較的小重量の原料を配合する場合、所望の数の容器と、1台のがあれば、手作業で行うことができる。すなわち、定められた重量の原料を容器に移す作業を、容器の数だけ繰り返せばよい。

0004

キログラム桁量の配合)
約1kg以上の混合物を得ることを目的とする比較的中質量の原料を配合する場合、手作業が難しいため、配合装置が用いられる。非特許文献1には、10kg〜100kg程度の混合物が得られる配合装置が開示されている。原料貯蔵槽を使用する原料の数だけ設け、混合物を収容する容器が各原料貯蔵槽の切出し装置に向かって移動しながら混合物を配合する。各原料貯蔵槽では、容器が停止した状態で、容器への原料の切り出しが行なわれ、容器の台座をかねた秤量器重量増分計測することで切り出しが停止される。切り出しが停止されると、容器は次の原料貯蔵槽へ移動して、同様の切り出しが行われる。この作業は、必要とされる混合原料の数だけ、繰り返される。

0005

非特許文献1の装置は、焼結用の配合原料を得る装置である。原料が粒状の鉄鉱石であり、各鉄鉱石の配合比率だけでなく、その粒度構成も混合物間で変動がないことが求められる。これを実現するために、前記原料貯蔵槽はさらに各粒度別に分割されており、乾燥、篩処理で粒度別に分級された鉄鉱石が粒度別に格納され、同一鉱石内の粒度比率も制御可能なように配慮されている。

0006

特許文献1には、比較的大量の縮分操作を効率的に行なう装置として、ロータリーデバイダーと呼ばれる装置が提案されている。これは、対象原料原料槽から一定量の速度で切り出し、これを円運動旋回するシュート乗り継がせ、旋回シュート下部に置かれた容器に分配する装置である。原料の切り出し流量が小さい(旋回回数が多い)ほど、また、切り出し流量が安定するほど、精度の高い縮分作業が達成される。また、シュートが旋回せずに、下側の受け容器が旋回するタイプも提案されている。

0007

特許文献1の装置は、上述の操作を所要の原料の数だけ繰り返すことで目的の混合物が得られるため、配合にも適用できそうである。しかし、特許文献1には、それを配合装置として用いることの示唆はない。こうした装置は、混合物の量が1t程度となると、混合物を収容する容器を移動されることが困難となる。例えば、1m長さの立体(1t, 1m3)をイメージし、30°区画で全周囲12分割すると、半径5m以上の旋回シュートまたは回転受台が必要となり、装置が大型化する。また、焼結用原料のように湿潤状態の原料では、それをシュート上で滑らせる必要があるため、少なくとも65度のシュート傾斜角度が必要となり、装置高さを10m以上にしなければならない。また、回転型縮分機では、旋回することによって分割するので、受け容器数の変更に対応しづらい。また、所要数がすくない場合、不必要な縮分原料の作成を回避するためには、特別な原料の投入や、旋回制御が必要となる。

0008

メガグラム桁量の配合)
非特許文献2の高炉原料配合装置では、それぞれに定量切出し装置を備える原料貯蔵槽を使用する原料の数だけ設け、混合物を収容する容器(中継槽)を高炉と前記原料貯蔵槽の間に設けるとともに、中継槽と原料貯蔵槽とがコンベアを介して接続されている。高炉投入1回分に相当する所望の量の原料が、各原料貯蔵槽から定量切出し装置を介してコンベアに切り出され、中継槽で集められることにより、配合が完了する。

0009

非特許文献3の焼結の原料配合装置は、次工程が連続工程であるため、それぞれに定量切出し装置を備える原料貯蔵槽と次工程に接続されるコンベアのみで構成される。配合操作は、配合原料の所望の配合比率、流量に合わせて、各定量切出し装置の切り出し量を調節することで達成される。

0010

これら大規模混合装置では、原料の粒度変動を防止する構成をあわせて採ることは、困難である。また、槽の数だけ秤量装置定量切り出し装置)が必要となるため、トン規模の配合では経済的でない。

0011

特開2010−217034号公報

先行技術

0012

CAMP-ISIJ,28(2008),993.
日本鉄鋼協会編:第3版鉄鋼便覧II製銑・製鋼、丸善、(1979)、P281図5.136
日本鉄鋼協会編:第3版鉄鋼便覧II製銑・製鋼、丸善、(1979) 、P83図2.1およびP97図2.27

発明が解決しようとする課題

0013

本願発明は、銘柄が互いに異なる粒状の複数原料から、化学組成及び重量のバラツキの小さい混合物を得ることを目的とする。

課題を解決するための手段

0014

上記課題を解決するために、本願発明に係る原料配合装置は、一つの観点として、(1)粒状の原料を貯留し、貯留した原料の切り出し速度を調節可能な原料槽と、前記原料槽から切り出された原料を連続的に搬送する搬送部と、所定方向に配列された複数の小分け容器からなる容器群と、前記容器群の上側に配置され、前記所定方向に延びる軌条と、前記所定方向に延びる無端回動式のベルトと、前記軌条に載置される車輪とを備え、前記軌条に沿って往復走行するシャトルコンベアと、を有し、各前記小分け容器は、平面視矩形受け入れ口を有しており、各前記受け入れ口の前記所定方向における辺の長さは互いに同じであり、前記シャトルコンベアは、前記搬送部から落下供給される原料を前記ベルトの一端側から前記受け入れ口に向かって落下排出しながら、各前記小分け容器の各前記受け入れ口に対応した第1の走行領域等速で往復走行することを特徴とする。

0015

(2)前記シャトルコンベアは、第1の反転位置と第2の反転位置との間を前記所定方向に往復移動し、前記第1及び第2の反転位置は、前記第1の走行領域を超えた位置に設定されていることを特徴とする上記(1)に記載の原料配合装置。

0016

(3)前記シャトルコンベアは、前記第1の走行領域を超えた第2の走行領域で減速・停止・加速を行い、前記第2の走行領域を走行する前記シャトルコンベアから落下排出された原料を貯留する余剰槽を有することを特徴とする上記(2)に記載の原料配合装置。

0017

(4)前記容器群は、前記所定方向に配列された複数の小分け容器からなる第1の容器群と、前記所定方向に配列された複数の小分け容器からなり、第1の容器群の前記所定方向に対して直交する方向に隣接配置された第2の容器群と、からなり、前記容器群と前記軌条との間には、前記シャトルコンベアから落下排出される原料の落下方向を前記第1及び第2の容器群の間で選択的に切り替えダンパが設けられていることを特徴とする上記(1)乃至(3)のうちいずれか一つに記載の原料配合装置。

0018

本願発明に係る原料配合装置は、別の観点として、(5)粒状の原料を貯留し、貯留した原料の切り出し速度を調節可能な原料槽と、前記原料槽から切り出された原料を連続的に搬送する搬送部と、所定方向に配列された複数の小分け容器からなる容器群と、前記所定方向に延びる無端回動式のベルトと、前記ベルトの一端部に配置される移動回転軸と、前記ベルトの他端部に配置される固定回転軸と、前記移動回転軸を前記所定方向に往復移動させる駆動機構と、前記ベルトの一部を前記所定方向に対して直交する方向に移動させることにより、前記往復移動時の前記所定方向における前記ベルトの長さ変動を吸収する移動ローラと、を備えるシャトルコンベアと、を有し、各前記小分け容器は、平面視矩形の受け入れ口を有しており、各前記受け入れ口の前記所定方向における辺の長さは互いに同じであり、前記シャトルコンベアは、前記搬送部から落下供給される原料を前記ベルトの前記一端部側から前記受け入れ口に向かって落下排出しながら、各前記小分け容器の各前記受け入れ口に対応した第1の走行領域において前記移動ローラを等速で往復走行させることを特徴とする。

0019

本願発明に係る原料配合方法は、(6)上記(1)乃至(4)のうちいずれか一つに記載の原料配合装置を用いて、粒状の原料を配合する原料配合方法であって、少なくとも、配合される複数の原料の銘柄(i)と、前記銘柄ごとの水分(mi)と、前記銘柄(i)のそれぞれの乾燥配合量(Wi)、または、配合率(Xi)および混合物の乾燥重量(W)と、混合物の必要数(N)とが規定された配合情報に従って、前記銘柄(i)毎、配合量決定工程、運転条件決定工程、配合実施工程を実施し、前記配合量決定工程では、水分(mi)と、乾燥配合量(Wi)または配合率(Xi)および混合物の乾燥重量(W)とに基づいて、各原料の湿潤配合量(Vi=Wi×(100/(100−mi))=W×Xi(100/(100−mi)))および各原料の湿潤総必要量(Zi=Vi×N)を算出し、各前記受け入れ口の前記所定方向における辺の長さをLとしたとき、前記運転条件決定工程では、前記原料槽に投入される原料投入量を、前記湿潤総必要量(Zi)と反転ロスと計測誤差を考慮した安全量との和として算出するとともに、前記定量切り出し装置の原料切り出し速度(Fi)と、前記シャトルコンベアの走行速度(Si)と、前記シャトルコンベアの往復回数(Ri)とを、Zi/N=Fi×(L/Si)×(2×Ri)を満たすように、設備能力の範囲内で決定し、前記配合実行工程では、反転位置セット工程、原料投入工程、配合装置運転工程を実施し、前記反転位置セット工程では、前記シャトルコンベアの往復走行時の反転位置を混合物の必要数(N)に応じて決定し、前記原料投入工程では、前記運転条件決定工程で決定された原料投入量以上の原料を前記原料槽に投入し、前記配合装置運転工程では、前記運転条件決定工程で決定された原料切り出し速度(Fi)で、前記定量切り出し装置を操作し、一定の走行速度(Si)でRi回だけ前記シャトルコンベアを往復走行させることを特徴とする。

発明の効果

0020

本発明によれば、シャトルコンベアを所定方向に等速で往復移動させながら、複数回に分けて各小分け容器に原料を投入しているため、定量配分機能と縮分機能とを同時に満足した配合装置を提供することができる。これにより、銘柄が互いに異なる粒状の複数原料から、化学組成のバラツキの小さい10〜1000kg程度の混合物を複数個得ることができる。

図面の簡単な説明

0021

配合装置の概略構成を示す機能ブロック図である。
シャトルコンベア及び小分け容器群の概略図である。
受けシュートの平面図である。
変形例1の排鉱方向切り替え装置の概略構成図である。
シャトルコンベア及び小分け容器群の概略図である(変形例2)。

実施例

0022

図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。図1は、本発明の一実施形態である配合装置の概略構成を示す機能ブロック図であり、矢印は原料の搬送方向を示している。本実施形態では、焼結用の原料(鉄鉱石、石灰石など)を配合する場合について説明する。

0023

ショベルローダー1は、鉄鉱石等を貯鉱場所等からすくい取り、原料受けシュート2に運搬、供給する。原料受けシュート2に供給された鉄鉱石等は、運搬装置3により定量切り出し装置(原料槽に相当する)4のホッパー部に搬送される。ここで、運搬装置3には、ベルトコンベア連続式バケットコンベアを用いることができる。ただし、定量切り出し装置4は、装置高さが高いため、連続式バケットコンベアを用いることが好ましい。連続式バケットコンベアを用いることで、運搬装置3を小型化することができる。

0024

定量切り出し装置4は、上部に原料を貯留するホッパー部を備え、下部に切り出し部を備えている。ホッパー部は円筒型であってもよい。原料である鉄鉱石には粉状の微粉鉱石も含まれているため、ホッパー部の内面が傾斜している場合、この傾斜面に付着してしまう場合がある。ホッパー部を円筒状に形成して壁面を垂直にすることにより、微粉鉱石の付着防止及び粒度偏析の抑制を図ることができる。

0025

切り出し部には、ドラムフィーダーロータリーフィーダー、テーブルーフィーダーサークルフィーダーを用いることができる。フィーダーは、回転装置を備えており、ホッパー部内の原料の重量(α:貯鉱量)をロードセルによって常時測定しており、その重量変化によって原料の排出量(β:切出速度)を算出している。回転装置の回転速度を制御することによって、排出ゲートから排出される原料の排出量を一定値に制御することができる。なお、サークルフィーダーには、水平方向を含む面内で回転可能な羽根付き円盤を用いることができる。

0026

運搬装置3から定量切り出し装置4のホッパー部に原料が投入されている間、定量切り出し装置4の切り出し動作は停止し、排出ゲートは閉じられているため、ホッパー部に貯留される原料は時々刻々と増加する。ホッパー部に貯留される原料の貯留量が所定量に達すると、ショベルローダー1及び運搬装置3が停止して、ホッパー部に対する原料の投入が停止される。

0027

定量切り出し装置4は、ホッパー部に貯留された原料を排出ゲートから所定の切り出し速度(kg/min)で切り出す。排出ゲートの直下には、搬送ベルトコンベア6が設けられている。したがって、定量切り出し装置4から切り出された原料は、搬送ベルトコンベア6の上に落下して、搬送される。

0028

搬送ベルトコンベア6の終端部には、シャトルコンベア7の乗り継ぎホッパー12が設けられている。搬送ベルトコンベア6によって搬送された原料は、乗り継ぎホッパー12を介してシャトルコンベア7に供給される。

0029

次に、図2を参照しながら、シャトルコンベア7及び小分け容器群10について詳細に説明する。シャトルコンベア7は、下流側軸部71と、上流側軸部72と、無端ベルト73と、下流側車輪74と、上流側車輪75と、排鉱ガイドシュート76とを含む。下流側軸部71及び上流側軸部72はそれぞれ紙面法線方向に回転軸が延びており、この回転軸を中心として時計回り方向に回転する。これらの下流側軸部71及び上流側軸部72には、無端ベルト73が掛け回されており、下流側軸部71及び上流側軸部72が回転することによって無端ベルト73が無端回動するようになっている。

0030

無端ベルト73には、搬送ベルトコンベア6によって搬送された原料が、乗り継ぎホッパー12を介して投下される。無端ベルト73に投下された原料は、図中左側から右側に搬送され、下流側軸部71の設けられた位置から排鉱ガイドシュート76に向かって排鉱される。排鉱ガイドシュート76は、シャトルコンベア7の図示しないボディーに固定されている。排鉱ガイドシュート76は、無端ベルト73から排鉱される原料を受けシュート群20に向かってガイドする機能を有している。

0031

小分け容器群10は小分け容器C1〜C10からなり、これらの小分け容器C1〜C10は一方向(所定方向に相当する)に並べられている。小分け容器群10は受けシュート群20を備えている。受けシュート群20は受けシュートH1〜H10からなり、これらの受けシュートH1〜H10はそれぞれ小分け容器C1〜C10の上部に設けられている。なお、以下の説明において、小分け容器C1〜C10を特に区別する必要がない場合には、これらを纏めて小分け容器Cと称するものとする。また、受けシュートH1〜H10を特に区別する必要がない場合には、これらを纏めて受けシュートHと称するものとする。

0032

図3は、受けシュート郡20の平面図である。各受けシュートH1〜H10は、平面視矩形の受け入れ口を有しており、上端から下端に向かって開口面積が徐々に縮小している(つまり、テーパー状に形成されている)。各受けシュートHの受け入れ口は、互いに同じ寸法形状に形成されており、一辺がシャトルコンベア7の走行方向(つまり、小分け容器C1〜C10の並ぶ方向)に延びており、他辺がこれに直交する方向に延びている。隣接する受けシュートHは互いに外径が最も大きい部分(つまり、上端部)において隙間なく接触している。ここに、シャトルコンベア7の走行方向における各受けシュートH1〜H10の一辺の長さをLと定義する。

0033

受けシュート群20の直上には2条のレール(軌条に相当する)30が設けられており(ただし、一つは不図示である)、これらのレール30は受けシュートH1〜H10の並べられた方向に向かって延びている。シャトルコンベア7には正逆回転可能な走行モータが搭載されており、この走行モータが正方向(逆方向)に回転することによって、シャトルコンベア7が矢印X1方向に進み、走行モータが逆方向(正方向)に回転することによって、シャトルコンベア7が矢印X2方向に進む。なお、以下の説明において、シャトルコンベア7が矢印X1方向に進むことを「前進」、シャトルコンベア7が矢印X2方向に進むことを「後進」と定義する。レール30にはシャトルコンベア7の走行範囲規制するための図示しないリミットスイッチが設けられている。なお、リミットスイッチは一例であり、シャトルコンベア7の走行範囲を規制できる他の方法(例えば、距離センサ)を用いることもできる。

0034

リミットスイッチにより規制される走行範囲について、具体的に説明する。各受けシュートH1〜H10の受け入れ口は互いに同一の寸法形状に形成されているため、ベルトコンベア73の回転速度が等速度で、かつ、シャトルコンベア7の走行速度が等速度である場合には、各受けシュートH1〜H10に対して等量の原料を投入することができる。

0035

ただし、本実施形態のシャトルコンベア7は往復移動するため、走行方向を反転する際に必ず減速・停止・加速を行わなければならない。そこで、本実施形態では、原料を投入するために用いられる第1の走行領域と、減速・停止・加速のために用いられる第2の走行領域とにシャトルコンベア7の走行領域を分けており、第1の走行領域においてシャトルコンベア7を等速走行させている。

0036

本実施形態では、シャトルコンベア7が等速走行する第1の走行領域を、受けシュートH2の右側端部から受けシュートH9の左側端部までの範囲に設定しているため、シャトルコンベア7が走行する際に、受けシュートH2〜H9を介して各小分け容器C2〜C9に等量の原料を投入することができる。

0037

また、本実施形態では、受けシュートH1の右側端部を第1の反転位置に設定するとともに、受けシュートH10の左側端部を第2の反転位置に設定することにより、シャトルコンベア7の減速・停止・加速のために用いられる第2の走行領域を受けシュートH2〜H9に対応する領域の外側に設定している。なお、第1の反転位置は、受けシュートH1の右側端部に限られない。また、第2の反転位置は、受けシュートH10の左側端部に限られない。シャトルコンベア7の排鉱ガイドシュート76を、受けシュートH2〜H9に対応する領域において等速走行させることができれば、第1及び第2の反転位置を別の位置に設定することもできる。

0038

第2の走行領域で投入される原料は、配合装置の目的物ではない(目的物として利用することが不適当であるため)。したがって、受けシュートH1,H10、小分け容器C1,C10は省略することもできる。小分け容器C2〜C9が請求項に記載の「小分け容器」に相当し、小分け容器C1及びC10が請求項に記載の「余剰槽」に相当する。なお、第1の走行領域及び第2の走行領域の範囲は、必要な混合物の数などに応じて適宜変更することができる。例えば、必要な混合物の数が7個である場合には、小分け容器C2〜C8に対応した領域を第1の走行領域に設定し、小分け容器C1及びC9に対応した領域を第2の走行領域に設定することができる。

0039

次に、図1乃至図3を参照しながら、配合装置の動作について説明する。定量切り出し装置4を停止させた状態で、ショベルローダー1、原料受けシュート2及び運搬装置3を介して、特定銘柄の原料を定量切り出し装置4のホッパー部に連続的に投入する。この時、定量切り出し装置4は、ロードセルによって投入される原料の重量を常時測定しており、投入量が所定量(例えば、7100kg)に達すると、定量切り出し装置4に対する原料の投入動作を停止する。

0040

続いて、定量切り出し装置4は、一定の切り出し速度(例えば、200kg/min)でホッパー部に貯留された原料を切り出す。切り出された原料は、搬送ベルトコンベア6を介して、乗り継ぎホッパー12からシャトルコンベア7に投入される。

0041

本実施形態では、シャトルコンベア7は、無端ベルト73を無端回動させた状態で第1の反転位置に待機している(より詳細には、第1の反転位置の直上に排鉱ガイドシュート76が配置されるように、シャトルコンベア7は待機している)ものとする。

0042

シャトルコンベア7に投入された原料が排鉱ガイドシュート76に到達すると、直ちに走行モータが駆動され、シャトルコンベア7が前進する。シャトルコンベア7は、受けシュートH1〜H10の直上をこの順序で移動しながら、一定の排鉱速度で原料を各小分け容器C1〜C10に向かって排出する。各受けシュートH2〜H9の寸法形状は同じで、かつ、シャトルコンベア7から排鉱される原料の排鉱速度も同じであり、更には第1の走行領域におけるシャトルコンベア7の移動速度は等速であるから、各小分け容器C2〜C9に等量の原料を装入することができる。なお、本実施形態において、隣接する受けシュートHは隙間なく接触しているため、シャトルコンベア7の走行中に受けシュートHから外れた位置に原料が投下されることはない。

0043

シャトルコンベア7は、受けシュートH9を超えると直ちに減速し、排鉱ガイドシュート76が第2の反転位置に到達すると停止する。停止後、シャトルコンベア7は直ちに走行方向を前進から後進に切り替え、加速する。なお、シャトルコンベア7が走行方向を反転する時間も含めて、無端ベルト73は常時回転している。シャトルコンベア7は、受けシュートH10〜H1の直上をこの順序で移動しながら、一定の排鉱速度で原料を各小分け容器C10〜C1に向かって排出する。この場合も、第1の走行領域におけるシャトルコンベア7の移動速度は等速であるから、各小分け容器C9〜C2に等量の原料を装入することができる。

0044

なお、第1の走行領域におけるシャトルコンベア7の走行速度は、前進時と後進時とで同じであってもよいし、異なっていてもよい。走行速度が異なる場合、前進時及び後進時における原料の投下量が互いに同一でなくなるが、各小分け容器C2〜C9に投下される一往復分の原料の総量は互いに同じであるから、縮分機能が阻害されることはない。

0045

シャトルコンベア7は、予め定められた往復回数だけ走行した後、第1の反転位置で待機する。なお、シャトルコンベア7の上に原料が残っている場合には、無端ベルト73を逆方向に回転させることによって、残った原料を別途抜き出すことができる。

0046

次に、定量切り出し装置4を停止させた状態で、ショベルローダー1、原料受けシュート2及び運搬装置3を介して、銘柄が異なる別の原料を定量切り出し装置4のホッパー部に連続的に投入し、同様の配合処理を行う。これを原料の銘柄の数だけ実施して、所定の混合原料を得る。混合原料が投入された小分け容器C2〜C9は、フォークリフト保管場所に移動させることができる。本願発明は、混合原料の重量が100Kg〜1000Kg程度のものに特に好適である。

0047

本実施形態によれば、シャトルコンベア7を往復移動させて、各小分け容器C2〜C9に等量の原料を複数回に分けて装入することができる。これにより、配合装置の縮分効果を高めることができる。つまり、小分け容器C2〜C9に装入された原料の重量及び化学組成のバラツキを小さくすることができる。この縮分効果は、シャトルコンベア7の往復回数を増加することによって、高めることができる。

0048

シャトルコンベア7の往復回数については、特に限定しないが、鉄鉱石の場合、好ましくは5往復以上であり、より好ましくは10往復以上である。また、石灰石の場合、好ましくは5往復以上である。鉄鉱石は、粒度分布が広くなると、粒度偏析に伴う成分のバラツキが大きくなるため、往復回数を多く設定することが好ましい。これに対して、石灰石は、粒度による成分のバラツキが小さいため、鉄鉱石よりも往復回数が少なくてもよい。

0049

本実施形態の構成によれば、シャトルコンベア7の往復時の反転位置を調整するだけで、混合物の数を変えることができる。したがって、混合物の数の増減に柔軟に対応できる配合装置を提供することができる。

0050

次に、配合装置の運転条件について説明する。以下順に説明する、配合表準備工程、配合量決定工程、運転条件決定工程、配合実施工程を得て、粒状の原料を配合する。
(配合表準備工程について)
配合表には、配合される複数の原料銘柄(i)と、前記原料銘柄ごとの水分(mi)と、前記原料銘柄ごとの乾燥配合量(Wi)と、混合物の必要数(N)とが与えられている。なお、乾燥配合量(Wi)に代えて、配合率(Xi)および混合物の乾燥重量(W)を用いることもできる。乾燥重量(W)は乾燥配合量(Wi)の総和である。以下の表1は、鉄鉱石3銘柄、石灰石1銘柄を混合物の乾燥重量(W)が1dry-t、配合数(N)が14個で配合する場合の配合表のデータテーブルの一例である。

0051

(配合量決定工程について)
配合量決定工程は、個々の原料銘柄(i)について実施される。原料の水分(mi)と、乾燥配合量(Wi)とに基づいて、Vi=Wi×(100/(100−mi))から原料の湿潤配合量(Vi)を求める。ただし、水分(mi)と、配合率(Xi)および混合物の乾燥重量(W)とに基づいて、Vi=W×Xi(100/(100−mi))から原料の湿潤配合量(Vi)を求めてもよい。

0052

さらに、求めた原料の湿潤配合量(Vi)に基づいて、Zi=Vi×Nから原料の湿潤総必要量(Zi)を求める。

0053

以下の表2は、表1の配合表から算出した鉄鉱石A,B,C、石灰石の湿潤総必要量(Zi)を示している。

0054

(運転条件決定工程)
運転条件決定工程は、個々の原料銘柄(i)について実施される。原料投入量を、前記湿潤総必要量と反転ロスと安全量との和として求める。原料投入量は、定量切り出し装置4のホッパー部に貯留された原料の重量である。反転ロスは、シャトルコンベア7の加速、減速時(シャトルコンベア7が等速移動しない時)に投入される原料の重量である。上述の実施形態では、小分け容器C1及びC10に投入された原料の重量が反転ロスになる。安全量は、計測誤差による原料切れを防止するための余剰量である。

0055

定量切り出し装置4の切り出し速度(Fi)、シャトルコンベア7の走行速度(Si)、シャトルコンベア往復回数(Ri)を、Zi/N=Fi×(L/Si)×(2×Ri)なる算出式を用いて、設備能力の範囲内で決定する。定量切り出し装置4の原料切り出し速度(Fi)と、シャトルコンベア7の走行速度(Si)と、シャトルコンベア7の往復回数(Ri)とを、Zi/N=Fi×(L/Si)×(2×Ri)を満たすように、設備能力の範囲内で決定する。搬送ベルトコンベア6の搬送速度、シャトルコンベア7の回転速度は、それぞれ、Fiの切り出し速度で搬送ベルトコンベア6、シャトルコンベア7のベルト上の原料の積載量が適正となるように適宜決めればよい。

0056

以下の表3は、表1の配合表及び表2に基づき決定した運転条件である。

0057

(配合実行工程について)
配合実行工程は、更に、反転位置セット工程、原料投入工程、配合装置運転工程を有する。反転位置セット工程では、シャトルコンベア7の反転位置を設定する。ここで、反転位置は、両端の小分け容器を除いたN個の小分け容器に対応する領域において、シャトルコンベア7が等速度で走行できるように、シャトルコンベア7の加速及び減速に必要な距離を考慮して設定される。

0058

原料投入工程では、運転条件決定工程で決定された原料投入量以上の原料が定量切り出し装置4のホッパー部に投入される。配合装置運転工程では、運転条件決定工程で決定された切り出し速度(Fi)で定量切り出し装置4を操作し、一定の走行速度(Si)でRi回シャトルコンベア7を往復走行させることにより、原料をN個の小分け容器に小分けする。

0059

(変形例1)
図4は、本変形例の容器群を示しており、紙面に対する法線方向がシャトルコンベアの往復方向である。実施形態の要素と同一の機能を有する要素には、同一符号を付している。容器群20は、第1の容器群20A及び第2の容器群20Bからなる。第1の容器群20Aは、複数の小分け容器がシャトルコンベア7の往復方向に配列された構成となっている。第2の容器群20Bは、複数の小分け容器がシャトルコンベア7の往復方向に配列された構成となっている。

0060

第1の容器群20A及び20Bは、前記往復方向に対して直交する方向において隣接している。第1の容器群20Aはその上方に第1の受けシュート群10Aを備えており、第2の容器群20Bはその上方に第2の受けシュート群10Bを備えている。シャトルコンベア7の排鉱ガイドシュート76と受けシュート群10A,10Bとの間には、排鉱方向切り替え装置80が設置されている。

0061

排鉱方向切り替え装置80は、上端に排鉱ガイドシュート76から落下供給される原料を受け入れる開口部84を備えており、この開口部84は第1の排鉱管81及び第2の排鉱管82に分岐している。第1の排鉱管81の排出口は第1の受けシュート群10Aの直上に位置しており、第2の排鉱管82の排出口は第2の受けシュート群10Bの直上に位置している。第1の排鉱管81及び第2の排鉱管82の分岐点には、切り替えダンパ83が設けられている。

0062

切り替えダンパ83は、図中矢印方向に回動することによって、排鉱ガイドシュート76から落下供給される原料の排鉱方向を第1の排鉱管81及び第2の排鉱管82の間で切り替える。実線で示す位置に切り替えダンパ83が操作された場合、排鉱ガイドシュート76から落下供給される原料は、第2の排鉱管82、第2の受けシュート群10Bの受けシュートを介して、第2の小分け容器群20Bの小分け容器に投入される。破線で示す位置に切り替えダンパ83が操作された場合、排鉱ガイドシュート76から落下供給される原料は、第1の排鉱管81、第1の受けシュート群10Aの受けシュートを介して、第1の小分け容器群20Aの小分け容器に投入される。

0063

上述の構成において、例えば、シャトルコンベア7の一往復目に切り替えダンパ83を第1の排鉱管81(第2の排鉱管82)側に設定し、二往復目に切り替えダンパ83を第2の排鉱管82(第1の排鉱管81)側に設定することができる。つまり、一往復毎に切り替えダンパ83を切り替えることにより、縮分操作を行うことができる。

0064

本変形例の構成によれば、シャトルコンベア7の往復方向に対して直交する方向に原料が振り分けられるため、配合装置がシャトルコンベア7の往復方向に長尺化することを防止できる。

0065

(変形例2)
図5は、本変形例のシャトルコンベア90の概略図である。シャトルコンベア90は、
無端回動式の無端ベルト91と、移動回転軸92と、固定回転軸93と、移動ローラ94と、一対の固定ローラ95と、排鉱ガイドシュート96とを含む。移動回転軸92は無端ベルト91の右側端部に設けられており、固定回転軸93は無端ベルト91の左側端部に設けられている。移動回転軸92は、その回転軸周りに回転しながら、黒塗りで示す矢印F1方向に図示しない駆動機構により往復移動させることができる。固定回転軸93は、設置位置に固定された状態でその回転軸周りに回転する。

0066

一対の固定ローラ95は、無端ベルト91の表面に接触しており、無端ベルト91の回動方向を水平方向から上下方向に切り替える機能を有している。移動ローラ94は、一対の固定ローラ95の間に設置されており、移動回転軸92が矢印F1方向に移動する際に、矢印F2方向に移動する。つまり、一対の固定ローラ95の間で無端ベルト91の貯留量を調整しており、移動回転軸92が矢印X2方向に移動する場合には、移動ローラ94を上側に移動させて、貯留された無端ベルト91を繰り出すことにより、矢印F1方向における無端ベルト91の長さ変動を吸収することができる。また、移動回転軸92が矢印X1方向に移動する場合には、移動ローラ94を下側に移動させて、無端ベルト91の貯留量を増大させることにより、矢印F1方向における無端ベルト91の長さ変動を吸収することができる。

0067

実施例を示して、本発明について具体的に説明する。
(実施例)
上述の実施形態に示す表1乃至表3にしたがって小分けされた14個の混合原料(原料1乃至原料14)のそれぞれについて、質量(kg)、含水率(%)、粒径が1mmアンダー粒状物の割合(%)、Feの含有量(%)、CaOの含有量(%)を調べた。その結果を表4に示す。



表4に示すように、原料1乃至14は互いに化学組成などを含む性状、質量が類似していた。したがって、上記実施形態の配合装置の縮分機能が高いことがわかった。

0068

また、大量原料の縮分方法としてよく知られたインクリメント縮分方法(JIS−M8105に準拠)により、同一配合で70kgの混合原料を16個取得し、各混合原料の質量(kg)、含水率(%)、粒径が1mmアンダーの粒状物の割合(%)、Feの含有量(%)、CaOの含有量(%)を測定するとともに、これらの標準偏差を算出した。以下の表5に示すように、本実施例は従来法よりも標準偏差が小さく、縮分機能が高いことがわかった。

0069

1ショベルローダー2原料受けシュート3運搬装置
4定量切り出し装置6搬送ベルトコンベア7シャトルコンベア
10容器群C1〜C10小分け容器12乗り継ぎホッパー
20 受けシュート群 H1〜H10 受けシュート 71 下流側軸部
72上流側軸部 73無端ベルト74 下流側車輪75上流側車輪
76 排鉱ガイドシュート80 排鉱方向切り替え装置81 第1の排鉱管
82 第2の排鉱管 83切り替えダンパ84 開口部
91 無端ベルト 92移動回転軸93固定回転軸94移動ローラ
95 一対の固定ローラ96 排鉱ガイドシュート

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