(57)【要約】      （修正有）【課題】粒状合成樹脂の気体による輸送時に発生する合成樹脂粒による配管の閉塞を防止する方法の提供。【解決手段】最大粒径が３ｍｍ未満の細粒合成樹脂と、粒径が３〜１０ｍｍの粗粒合成樹脂とを、それぞれ４０〜９０質量％、１０〜６０質量％の割合で混合し、混合した粒状合成樹脂５を輸送配管３内に気体６と共に導入して流動させながら羽口部まで気体輸送してから、炉内に吹き込む。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
高炉の羽口部から炉内へ最大粒径１０ｍｍの合成樹脂粒子を吹込む高炉の操業方法であって、最大粒径が３ｍｍ未満の細粒合成樹脂粒子と、粒径が３〜１０ｍｍの範囲内にある粗粒合成樹脂粒子とを下記の割合で混合し、得られた合成樹脂粒子混合物を、前記羽口部に至る輸送配管内に気体と共に導入して流動させながら羽口部へ気体輸送し、該羽口部から該合成樹脂粒子混合物を炉内に吹き込むことを特徴とする高炉の合成樹脂粒子吹込み操業方法。
細粒合成樹脂粒子    ：４０〜９０質量％
粗粒合成樹脂粒子    ：１０〜６０質量％
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、粒状合成樹脂を輸送配管内に気体と共に導入して流動させながら、また輸送管の閉塞を防止しながら羽口部まで気体輸送して高炉に吹き込む高炉の操業方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、合成樹脂を用いた製品の大量消費に伴いその廃棄量も増大している。廃棄された合成樹脂は埋め立てや焼却により処理されている。しかしながら、埋め立て地の確保がますます困難になりつつあり、また焼却処理の場合は焼却に伴う環境汚染の問題もあって、その処理方法が社会的な問題となっている。
【０００３】
その解決手段の一つとして、高炉に使用されている微粉炭、石油等の補助燃料の代替材として、廃棄された合成樹脂製品を粉砕して粒状にし、高炉羽口部から炉内へ吹き込んで使用されるようになった。
【０００４】
高炉への合成樹脂の吹き込みに関して、粒状合成樹脂による輸送配管内壁の摩耗抑制や燃焼効率の向上のための開発が進められてきた。
高炉への合成樹脂粒子の吹き込みは、燃焼効率を向上させるために、一般的に微細に粉砕した細粒の合成樹脂粒子が使用される。しかし、粒径が小さな合成樹脂粒子を気体搬送すると、配管内における搬送性が低下することが一般に知られており、この搬送性の低下に伴い配管内に細粒合成樹脂が付着・堆積し、搬送配管を詰まらせると言う問題が発生し、その改善が求められている。
【０００５】
輸送配管の摩耗抑制方法として、特許文献１に粒子径１０ｍｍ以上の粗粒樹脂粒子と最大粒子径が２ｍｍ以下の細粒樹脂粒子とを混合して、細粒樹脂粒子を摩耗防止材として粗粒の３〜２０％配合して粗粒合成樹脂粒子による配管摩耗を防止する高炉吹き込み方法が開示されている。
【０００６】
また、燃焼効率を改善する方法として、特許文献２には高炉羽口から廃プラスチック粒、つまり合成樹脂粒子を炉内に吹き込む際に、その粒度に応じて、合成樹脂粒子吹込みランスの先端位置を制御する高炉羽口吹き込み方法が開示されている。
【０００７】
輸送管が閉塞した場合の対策として特許文献３には、輸送配管に複数の遮断装置を接続して、吹込みノズル内や輸送配管内で閉塞が生じた場合に、複数の遮断装置を利用して輸送配管を保護し、吹込みの早期再開を容易にする方法が開示されている。
【０００８】
このように、合成樹脂粒子の気体による輸送時に生じる配管の摩耗や粒状合成樹脂の燃焼性についての検討はなされてきた。また、配管が閉塞した場合の対処方法についても提案されている。しかし、配管閉塞の防止方法についての報文はなく、配管の閉塞防止方法の開発が望まれていた。
【０００９】
【特許文献１】特開平１０−２１９３１９号公報
【特許文献２】特開平９−２０２９０７号公報
【特許文献３】特開２０００−１９２１５７号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、合成樹脂粒子を高炉へ吹き込む場合、安定した高炉操業をおこなうために必要なのは輸送配管の摩耗防止や樹脂粒の燃焼性の改善だけでなく、羽口部に至るまでの輸送配管が微細な合成樹脂粒により閉塞されるのを防止しながら合成樹脂粒子を安定して供給することが重要である。従来、輸送管の摩耗や燃焼性を考慮して高炉に吹き込む粒状合成樹脂の最大粒径は１０ｍｍ以下がよいとされているが、粒状合成樹脂が細粒になるに従い燃焼性は向上するが、流動性が低下して輸送管を閉塞させる危険性が増大する。
【００１１】
本発明の課題は、合成樹脂粒子の気体による輸送時に発生する配管閉塞を防止し、常時安定した合成樹脂粒子の輸送を維持しながら、高炉吹き込みを行う方法を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
一般に高炉へ吹込まれる微粉炭の粒度は２００  メッシュ（７４μｍ）以下が７０〜８０％に対し、合成樹腑の場合は微粉砕が困難なこともあり、ミリメートルオーダの粒径のものが使用される場合が多い。従って、合成樹脂粒子の気体による輸送特性は、微粉炭の気体による輸送特性とは異なることが容易に予想されたため、本発明者らは、実際の高炉の補助燃料吹き込み設備の輸送配管部分を模擬した気体による輸送試験設備を製作して種々輸送試験を実施し、検討した結果、以下の知見を得るに至った。
【００１３】
ａ）輸送配管の閉塞は、合成樹脂の細粒粉が配管継ぎ目等の小さな段差部、あるいは他の要因によって配管の壁面へ付着し、それを起点として更に細粒粉の合成樹脂が付着、成長して発生する。
【００１４】
ｂ）したがって、小さな段差に引っかからず、付着し難くするためには樹脂の粒径を大きくすればよい。
ｃ）しかし、合成樹脂の粒径を大きくすれば燃焼性が低下してしまうが、燃焼性の低下を抑制しつつ輸送配管内における閉塞を防止するには、合成樹脂の粗粒と細粒とを混合して輸送すればよい。
【００１５】
ｄ）輸送中に管内壁に付着しない粒径（粗粒）の粒状合成樹脂を混入させることにより、付着、成長する細粒子の割合が減少するので付着する頻度が減少するとともに、付着物の成長速度も低下する。また、粗粒子が混合されていることから、細粒子が輸送管の内壁に付着して成長し始めても、粗粒子が付着物に衝突することで付着物が剥がれてしまうため、閉塞に至らない。さらに、粗粒子の混合により粒径の小さい合成樹脂同士の凝集、圧密も減少する。
【００１６】
ｅ）燃焼性の低下を抑制しつつ輸送配管内における閉塞を防止するには、最大粒径３ｍｍ未満の合成樹脂粒子を４０〜９０質量％、粒径３〜１０ｍｍの合成樹脂粒子を１０〜６０質量％の割合にすればよい。
【００１７】
本発明は、上記の知見に基づきなされたもので、その要旨は以下のとおりである。
高炉の羽口部から炉内へ最大粒径１０ｍｍの合成樹脂粒子を吹込む操業方法であって最大粒径が３ｍｍ未満の細粒合成樹脂と、粒径が３〜１０ｍｍの範囲内にある粗粒合成樹脂とを下記の割合で混合し、混合した粒状合成樹脂を輸送配管内に気体と共に導入して流動させながら羽口部に気体輸送し、該羽口部から該合成樹脂粒子混合物を炉内に吹込むことを特徴とする高炉の合成樹脂粒子吹込み操業方法。
【００１８】
細粒合成樹脂粒子    ：４０〜９０質量％
粗粒合成樹脂粒子    ：１０〜６０質量％
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の閉塞を防止する合成樹脂粒子の高炉吹き込み操業方法において規定した各条件について詳細に説明する。
【００２０】
細粒合成樹脂粒子と粗粒合成樹脂粒子との混合：
粒状合成樹脂は、廃棄された合成樹脂を破砕、粉砕することにより得らる。この場合粉砕して得られた粒子の形状は異形なものとなる。また、廃棄された合成樹脂がフィルムやシート状の場合は、一旦溶融してから造粒して粒状化することにより得られ、形状はほぼ球状となる。
【００２１】
本発明では、細粒合成樹脂とは粒子の最大直径が３ｍｍ未満である粒子をいい、また粗粒合成樹脂とは粒子の最大直径が３〜１０ｍｍの範囲にある粒子をいう。
燃焼効率を向上させるためには、細粒であることが好ましいが、細粒合成樹脂のみではそれが輸送管の内壁に付着し、配管を閉塞させる。したがって、細粒による閉塞を防止するために粗粒を混合する。粗粒を混合することにより閉塞が防止される理由は、前記知見ｄ）で述べたとおりである。
【００２２】
粗粒合成樹脂の最大粒径と混合割合（３〜１０ｍｍ、１０〜６０％）：
粗粒合成樹脂の最大粒径を１０ｍｍ以下としたのは、気体による輸送配管径は一般には２０〜２５ｍｍが多く、合成樹脂の粒径が１０ｍｍを超える場合は配管径に対して粒径が大きすぎて、輸送、吹き込みに支障をきたすおそれがあるからである。それを避けるためには配管径を拡大すればよいが、安定に気体による輸送をするためにはある一定以上のガス流速を確保する必要があることから、管径を大きくすると輸送ガス量が増大し操業コストが嵩む上、高炉等の高温域で使用する場合には温度の低下等の支障も生じるため現実的ではない。また、粒径が１０ｍｍを超えると配管内壁の摩耗も増大する。好ましくは８ｍｍ以下である。
【００２３】
一方、粗粒合成樹脂の粒径の下限を３ｍｍとしたのは、輸送試験による輸送配管閉塞時の閉塞部分の観察、調査によれば、その根部および初期成長部は主に粒径１ｍｍ以下の微粉および１〜２ｍｍ程度の細粒の合成樹脂で形成されており、３ｍｍ以下の粒径では輸送配管内での閉塞防止効果が低減するからである。好ましい下限は４ｍｍである。
【００２４】
粗粒合成樹脂の割合の上限を６０質量％としたのは、６０質量％を超えると貯蔵タンクからの切り出しの際、粗粒合成樹脂の間隙が増加することにより、より粒径の小さい合成樹脂がタンク内を降下、切り出され易くなり、所定割合での切り出しが困難になること、および粗粒の割合が６０質量％を超えると燃焼性が低下するためである。好ましい上限は５０％である。
【００２５】
また、粗粒合成樹脂の割合の下限を１０質量％としたのは、それ未満になると輸送配管内での閉塞防止効果が低減するからである。好ましい下限は１５％である。細粒合成樹脂の最大粒径と混合割合（３ｍｍ未満、４０〜９０％）：
細粒樹脂は輸送管内の摩耗を抑制したり、輸送後の合成樹脂を燃焼させる場合に燃焼性を向上させるために混入するもので、粒径は３ｍｍ未満でそれらの効果が期待できるので細粒の上限は３ｍｍ未満とした。粒径が小さくなるに従い輸送管の閉塞が生じ易くなるが、粗粒と混合する場合は下限はいくらであってもよいので特に限定するものではない。合成樹脂を微粉砕するのは困難で通常小さいもので１ｍｍ前後となる。
【００２６】
混合割合を４０〜９０％としたのは、４０％未満では燃焼性と輸送性が悪化するためである。一方、９０％を超えると粗粒量が減少し、閉塞防止ができなくなるため上限を９０％とした。好ましくは５０〜８５％である。
【００２７】
なお、上記の粗粒と細粒の粒度構成を得るには、予め細粒と粗粒の粒子を作っておきそれらを混合してもよく、また予め廃棄樹脂を上記粒度構成が得られるように粉砕してもよい。
【００２８】
本発明における合成樹脂粒子の吹込み量、搬送ガス流量などは従来法に準じるものであれば特に制限ないが、本発明によれば搬送配管に閉塞がみられないことから、従来の方法に比較してより多量の合成樹脂粒子を供給できる。
【００２９】
【実施例】
図１は、本実施例で使用した実高炉の補助燃料吹き込み設備の輸送配管部分を実寸で再現した輸送試験設備の概略図である。
【００３０】
タンク１に貯蔵された粒状合成樹脂５は、ロータリフィーダ２で定量切り出しされ、所定の固気比に調整された輸送ガス６で輸送管内３で流動されながら受けタンク４まで輸送されて吹き込まれる。吹き込まれた合成樹脂は、受けタンク４内に溜まり、輪送ガスは受けタンク４外に放散される。実高炉と条件を揃えるため、受けタンク４には内圧０．５  ＭＰａ  をかけている。図中符号７は圧力計であり、符号８は差圧計で各差圧計間の流送状態、閉塞状態を圧損の変化で監視するために設けたものである。
【００３１】
実施例１：
用いた粒状合成樹脂は、廃棄された合成樹脂製品を破砕、粉砕して得られた樹脂粒であった。最大粒径３ｍｍ未満の粒状合成樹脂に、粗粒合成樹脂として粒径３〜１０ｍｍの範囲内にある粒状合成樹脂を全粒状合成樹脂量に対して、０  、５、１０、１５、３０、５０、６０、７０の各質量％の割合で混合した。
【００３２】
輸送ガスの流速は全て５１ｍ／秒とし、同一条件での輸送時間は６０分とした。
輸送中にタンクから切り出された合成樹脂の粗粒と細粒の混合割合の安定性を受けタンク４に留まった合成樹脂の粒度分布  （篩い分け）  により測定した。
【００３３】
また、高炉の羽口前条件を模した燃焼試験装置を使用して測定した合成樹脂の燃焼性を合わせて示す。燃焼試験は、羽口１本を有するコークス充填層型の粉体燃焼試験炉を用い、吹込み酸素量および窒素量の調整により高炉の羽口前条件  （燃焼条件）  を模した燃焼空間に所定の合成樹脂を吹込み、付帯する水冷ゾンデで炉内のガスおよび煤を採取し、採取した煤と、吹込み前の合成樹脂について炭素（Ｃ）  濃度とＡｌ２Ｏ３  濃度を測定し、下記▲１▼式により燃焼率を求めることにより行った。
【００３４】
【数１】
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【００３５】
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また、差圧計による配管内各部の圧損変化および終了後に、配管を接続部より外して内部観察することにより輸送配管閉塞の有無を調べた。
【００３６】
試験結果を表１に示す。輸送管の閉塞の評価は、管の内壁に少しでも樹脂粒が堆積している場合は×、全く堆積していない場合を○とした。タンクの切り出し性は、細粒と粗粒との混合割合が本発明で規定する範囲を外れた場合を×、範囲内にあった場合を○とした。また、燃焼性の評価は、燃焼率が７０％未満あるいは燃焼率が７０％以上であっても所定の切り出し量  （＝吹込み量）  が吹き込めなかった場合を×、所定の切り出し量が吹き込めた上で燃焼率が７０％以上であった場合を○とした。
【００３７】
表１から明らかなように、本発明で規定する細粒と粗粒の混合割合を満足する場合は、輸送管の閉塞が全くなく、タンクからの切り出し、燃焼性とも良好であった。
【００３８】
【表１】
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【００３９】
実施例２：
粗粒として粒径が３ｍｍの粒状合成樹脂を選別して用い、また細粒として最大粒径が１ｍｍの粒状合成樹脂を選別して用いたこと以外は実施例１と同様の条件で輸送試験および評価を実施した。
【００４０】
試験結果を表２に示す。
【００４１】
【表２】
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【００４２】
表２から明らかなように、本発明で規定する粗粒の粒径の範囲の中で最小値の３ｍｍの樹脂粒を用いた場合であっても、１０〜６０質量％の量で含有させれば閉塞が防止でき、切り出し性および燃焼性においても問題ないことが分かる。
【００４３】
【発明の効果】
本発明によれば、高炉の羽口部から炉内へ粒状合成樹脂を吹き込む際、羽口部までの合成樹脂粒子の気体による輸送時の輸送配管閉塞が防止でき、切り出し性もよく輸送後に合成樹脂を燃焼させる場合でも燃焼性が良く、今日の合成樹脂粒子の高炉吹き込みにおける各種問題をいずれも防止できることから、その実際上の意義は大きい。
【図面の簡単な説明】
【図１】輸送試験設備の概略図である。
【符号の説明】
１：タンク
２：ロータリフィーダ
３：輸送記管
４：受けタンク
５：合成樹脂粒
６：輸送ガス
７：圧力計
８：差圧計
【図１】
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