(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
装入された原料を排出する原料供給部と、
前記原料供給部から離隔され、前記原料供給部から排出される原料を貯留する貯留器と、
前記原料供給部から前記貯留器に向かって斜め下向きになるように搬送経路を形成し、前記搬送経路に沿って高さの変化が周期的に形成された凸部を有して前記搬送経路の上において移動する原料を前記搬送経路に垂直な方向に振動させる振動面を有する装入シュートと、を備え、
前記装入シュートは、
下記の数式１により計算される原料の無次元加速度（ａ）が８以上の値を有するように、原料の移動距離に伴う前記凸部の高さを示す振動波形において振幅（Ａ）を変化させる前記凸部の最高の高さ（Ｈ）、振動周波数（ｆ）を変化させる前記搬送経路の傾斜角（θ）及び振動周波数（ｆ）を変化させる前記凸部の波長（λ）のうちの少なくとも一つの大きさを制御して形成され、
前記原料を搬送経路上において小さな粒度を有するものから大きな粒度を有するものの順に積層しながら搬送することを特徴とする原料の装入装置。
【数１】
0006446541.tif 000005
（ここで、ｆは、振動周波数（１／ｓ）を示し、Ａは、振幅（ｍ）を示し、ｇは、重力加速度（ｍ／ｓ２）を示す。）
【請求項２】
前記無次元加速度（ａ）の値は、前記振幅（Ａ）が前記凸部の最高の高さ（Ｈ）の増加に伴い増加し、前記振動周波数（ｆ）が前記搬送経路の傾斜角（θ）の増加に伴い増加し、前記振動周波数（ｆ）が前記凸部の波長（λ）の増加に伴い減少する関係から計算されることを特徴とする請求項１に記載の原料の装入装置。
【請求項３】
前記装入シュートは、一体型又は複数枚の分割型の傾斜板を有し、
前記凸部は、前記傾斜板の上部の表面に沿って突設される複数の突起により形成される面を有することを特徴とする請求項１に記載の原料の装入装置。
【請求項４】
前記装入シュートは、複数のローラーを有し、前記凸部は、前記ローラーが互いに並ぶように配置されて、各ローラーの表面に沿って形成される面を有することを特徴とする請求項１に記載の原料の装入装置。
【請求項５】
前記装入シュートの搬送経路は、直線又は曲線の軌跡で形成されることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の原料の装入装置。
【請求項６】
前記装入シュートの搬送経路は、上部から下部に進むにつれて傾斜角（θ）が減少することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の原料の装入装置。
【請求項７】
前記搬送経路は、４０乃至５０°の傾斜角（θ）を有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の原料の装入装置。
【請求項８】
前記ローラーは、１５０ｍｍ以下の直径（Ｄ）を有することを特徴とする請求項４に記載の原料の装入装置。
【請求項９】
原料を設ける過程と、
前記原料を、原料の搬送経路を形成する装入シュートに供給する過程と、
前記装入シュートの振動面に形成され、周期的に高さが変わる凸部の最高の高さ（Ｈ）、前記搬送経路の傾斜角（θ）、及び前記凸部の波長（λ）からなる変数のうちの少なくともいずれか一つを制御して、前記原料を搬送経路上において振動させて、小さな粒度を有するものから大きな粒度を有するものの順に積層させながら搬送する過程と、
搬送された前記原料を貯留器に装入する過程と、
を含み、
前記原料を搬送する過程は、
下記の数１により計算される原料の無次元加速度（ａ）が８以上の値を有するように、原料の移動距離に伴う前記凸部の高さを示す振動波形において振幅（Ａ）を変化させる前記凸部の最高の高さ（Ｈ）、振動周波数（ｆ）を変化させる前記搬送経路の傾斜角（θ）及び振動周波数（ｆ）を変化させる前記凸部の波長（λ）のうちの少なくとも一つの大きさを制御して行われることを特徴とする原料の装入方法。
【数１】
0006446541.tif 000006
（ここで、ｆは、振動周波数（１／ｓ）を示し、Ａは、振幅（ｍ）を示し、ｇは、重力加速度（ｍ／ｓ２）を示す。）
【請求項１０】
前記装入シュートに供給される原料は、上下方向又は前記搬送経路に垂直な方向に振動することを特徴とする請求項９に記載の原料の装入方法。
【請求項１１】
前記搬送経路は、直線又は曲線の軌跡で形成されることを特徴とする請求項９に記載の原料の装入方法。
【請求項１２】
前記貯留器に装入する過程において、前記原料は、大きな粒度を有するものから小さな粒度を有するものの順に積層されて装入されることを特徴とする請求項９に記載の原料の装入方法。
【請求項１３】
前記原料は、副原料又は燃料としての微粉コークスを配合した焼結配合原料であり、
前記貯留器は、焼結台車であることを特徴とする請求項９乃至１２のいずれか１項に記載の原料の装入方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、原料の装入装置及び装入方法に係り、より詳しくは、焼結台車に原料を装入する原料の装入装置及び装入方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、焼結工程においては、焼結原料を、装入装置を用いて焼結機の焼結台車に装入して焼結鉱を製造している。
図１は、通常の焼結原料の装入装置を示す図である。
図１に示すように、従来の焼結原料の装入装置は、微粉鉄鉱石、石灰石などの副原料及び燃料としての微粉コークスを配合してなる焼結原料１が貯留されている焼結原料ホッパー２と、前記焼結原料１をその回転により焼結原料ホッパー２のホッパーゲート４を経て下部に供給するドラムフィーダー３を有する原料供給部と、供給された焼結原料１を焼結台車８に既に敷かれている底鉱の上に装入する装入シュート５と、を備える。装入シュート５は、傾斜板により構成され、焼結台車８の上部には小さな粒子が、又下部には大きな粒子が装入されるように焼結原料１を分級する役割を果たす。
【０００３】
焼結台車８に焼結原料１が装入されると、焼結機は、焼結原料１の表面を表面均し板６を用いて均し、点火炉７において点火し、吸引ブロワー（図示せず）による風箱から下部に吸引される空気により焼結原料１内に含まれているコークスを燃焼させ、焼結反応を行って焼結鉱を製造する。
【０００４】
このような焼結工程においては、焼結台車における原料の装入状態を、下部には大きな粒子、上部には小さな粒子が位置するように垂直方向に偏積（バラツキ）させて、燃料としてのコークスが上部に多量に存在するのを人為的に助長することが必要である。このように垂直偏積が効果的に助長されると、焼結機上下方向の熱量の不釣合い現象が抑えられる一方、焼結機内の原料層に流入する空気の抵抗（通気抵抗）が低下して焼結鉱の生産性が向上する。
【０００５】
しかしながら、焼結台車における原料の偏積度合が低下すると、焼結機内の原料層に流入する空気の抵抗（通気抵抗）が大きくなって通気性が悪くなる。即ち、装入過程において小粒の焼結原料が焼結台車の下部に積載されると、小粒の焼結原料間の通気空間が狭くなるために通気性が悪くなる。このために吸引ブロワーを用いた吸気を行い難くなり、差圧の発生や焼結状態の不良などによる未焼結鉱を多量に発生させてしまう。このような問題は、焼結鉱の品質及び生産性に重大な影響を及ぼす。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】実開昭４９−１９００４号
【特許文献２】実開昭５９−１５８９９１号
【特許文献３】大韓民国特許登録公報第４１１２８０号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、原料が、焼結台車上において大きな粒度を有するものから小さな粒度を有するものの順に粒度別に積層されるようにして、原料の通気性を向上させることができる原料の装入装置及び装入方法を提供する。
【０００８】
また、本発明は、製造される焼結鉱の品質及び生産性を向上させることができる原料の装入装置及び装入方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、装入された原料を排出する原料供給部と、
前記原料供給部から離隔され、前記原料供給部から排出される原料を貯留する貯留器と、
前記原料供給部から前記貯留器に向かって斜め下向きになるように搬送経路を形成し、前記搬送経路に沿って高さの変化が周期的に形成された凸部を有して前記搬送経路の上において移動する原料を前記搬送経路に垂直な方向に振動させる振動面を有する装入シュートと、を備え、
前記装入シュートは、
下記の数式１により計算される原料の無次元加速度（ａ）が８以上の値を有するように、原料の移動距離に伴う前記凸部の高さを示す振動波形において振幅（Ａ）を変化させる前記凸部の最高の高さ（Ｈ）、振動周波数（ｆ）を変化させる前記搬送経路の傾斜角（θ）及び振動周波数（ｆ）を変化させる前記凸部の波長（λ）のうちの少なくとも一つの大きさを制御して形成され、
前記原料を搬送経路上において小さな粒度を有するものから大きな粒度を有するものの順に積層しながら搬送することを特徴とする。
【数１】
0006446541.tif 000002
（ここで、ｆは、振動周波数（１／ｓ）を示し、Ａは、振幅（ｍ）を示し、ｇは、重力加速度（ｍ／ｓ２）を示す。）
【００１０】
前記搬送経路は、原料供給部から貯留器に向かって斜め下向きに形成され、振動面は、搬送経路に沿って高さの変化が周期的に形成された凸部を有し、無次元加速度ａの値は、凸部の最高の高さＨ、搬送経路の傾斜角θ、及び凸部の波長λからなる変数のうちの少なくともいずれか一つの大きさを制御して決定することが好ましい。
【００１１】
前記装入シュートは、一体型又は複数枚の分割型の傾斜板を有し、前記凸部は、傾斜板の上部の表面に沿って突設される複数の突起により形成される面を有することが好ましい。
前記装入シュートは、複数のローラーを有し、前記凸部は、ローラーが互いに並ぶように配置されて、各ローラーの表面に沿って形成される面を有することが好ましい。
【００１３】
前記装入シュートの搬送経路は、直線又は曲線の軌跡で形成されることを特徴とする。
前記装入シュートの搬送経路は、上部から下部に進むにつれて傾斜角（θ）が減少することを特徴とする。
【００１４】
前記搬送経路は、４０乃至５０°の傾斜角（θ）を有することを特徴とする。
前記ローラーは、１５０ｍｍ以下の直径（Ｄ）を有することを特徴とする。
また、本発明の原料の装入方法は、原料を設ける過程と、
前記原料を、原料の搬送経路を形成する装入シュートに供給する過程と、
前記装入シュートの振動面に形成され、周期的に高さが変わる凸部の最高の高さ（Ｈ）、前記搬送経路の傾斜角（θ）、及び前記凸部の波長（λ）からなる変数のうちの少なくともいずれか一つを制御して、前記原料を搬送経路上において振動させて、小さな粒度を有するものから大きな粒度を有するものの順に積層させながら搬送する過程と、
搬送された前記原料を貯留器に装入する過程と、
を含み、
前記原料を搬送する過程は、
下記の数１により計算される原料の無次元加速度（ａ）が８以上の値を有するように、原料の移動距離に伴う前記凸部の高さを示す振動波形において振幅（Ａ）を変化させる前記凸部の最高の高さ（Ｈ）、振動周波数（ｆ）を変化させる前記搬送経路の傾斜角（θ）及び振動周波数（ｆ）を変化させる前記凸部の波長（λ）のうちの少なくとも一つの大きさを制御して行われることを特徴とする。
【数１】
0006446541.tif 000003
（ここで、ｆは、振動周波数（１／ｓ）を示し、Ａは、振幅（ｍ）を示し、ｇは、重力加速度（ｍ／ｓ２）を示す。）
【００１５】
前記装入シュートに供給される原料は、上下方向又は前記搬送経路に垂直な方向に振動することを特徴とする。
前記搬送経路は、直線又は曲線の軌跡で形成されることを特徴とする。
【００１６】
前記貯留器に装入する過程において、原料は、大きな粒度を有するものから小さな粒度を有するものの順に積層されて装入されることが好ましい。
前記原料は、副原料又は燃料としての微粉コークスを配合した焼結配合原料であり、前記貯留器は、焼結台車であることが好ましい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の実施形態による原料の装入装置及び装入方法によれば、装入シュートに振動面を形成して搬送中に原料を振動させることにより、装入シュート上において原料が小さな粒度を有するものから大きな粒度を有するものの順に積層して搬送することができる。
【００１８】
これにより、焼結台車内に装入される原料を大きな粒度を有するものから小さな粒度を有するものの順に積層することができて、焼結配合原料層における垂直偏積度を向上させることができる。なお、原料の垂直偏積度を向上させることにより、焼結機の上下方向の熱量の不釣合い現象を抑えることができ、焼結機内の原料層に流入する空気の抵抗を低めて通気性を向上させることができ、その結果、焼結工程において製造される焼結鉱の品質及び生産性を向上させることができる。
【００１９】
これらに加えて、本発明の実施形態による原料の装入装置及び装入方法によれば、製造設備を大幅に変更することなく、焼結台車に装入される配合原料の垂直方向の偏積度を格段に向上させることができるという効果もある。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】通常の焼結原料の装入装置を概略的に示す図である。
【図２】本発明に適用されるブラジルナッツ効果を説明するための図である。
【図３】本発明の実施形態による原料の装入装置を概略的に示す図である。
【図４】本発明の実施形態による装入シュートを示す図である。
【図５】本発明の実施形態による搬送経路が曲線の軌跡で形成される装入シュートを示す図である。
【図６】本発明の他の実施形態による原料の装入装置を概略的に示す図である。
【図７】本発明の他の実施形態による装入シュートを示す図である。
【図８】本発明の他の実施形態による搬送経路が曲線の軌跡で形成される装入シュートを示す図である。
【図９】本発明の他の実施形態による装入シュートに組み込まれるローラーの直径に対する無次元加速度値の変化を示すグラフである。
【図１０】本発明の実施形態による原料の装入方法を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本発明に係る原料の装入装置及び装入方法は、原料が焼結台車上において、大きな粒度を有するものから小さな粒度を有するものの順に粒度別に積層されるようにして原料の通気性を向上させることのできる技術的な特徴を提示する。
【００２２】
以下、添付図面に基づいて本発明の実施形態について詳細に説明する。しかしながら、本発明は以下に開示する実施形態に何ら限定されるものではなく、異なる様々な形態に具体化され、単にこれらの実施形態は本発明の開示を完全たるものにし、通常の知識を有する者に発明の範囲を完全に知らせるために提供されるものである。図中、同じ参照符号は、同じ構成要素を示す。
【００２３】
本発明は、様々な密度及び大きさを有する粒子を含む原料を、移動する貯留器に装入する原料の装入装置及び装入方法に関するものであり、原料を貯留器内において粒子の大きさ別に分離して装入するのに適用可能である。このように、貯留器内に装入された原料は、原料粒子間に空間を形成して通気性を向上させることができる。
【００２４】
以下に、製銑工程における焼結鉱を製造する工程に用いられる、焼結配合原料を、移動させる焼結台車に装入する焼結原料の装入装置、及び装入方法を例にとって説明する。しかしながら、本発明は、焼結工程に限定されるものではなく、高炉、コークスなど粒子により構成される原料の垂直偏積装入を必要とするあらゆる工程に適用可能であるということはいうまでもない。
【００２５】
図２は、本発明に適用されるブラジルナッツ効果を説明するための図である。
図２に示すように、ブラジルナッツ効果（ＢＮＥ：Ｂｒａｚｉｌ  Ｎｕｔ  Ｅｆｆｅｃｔ）は、色々な種類のピーナッツを混ぜ合わせたピーナッツミックス缶を買って蓋を開けると、最も大きなブラジルナッツが常に一番上に乗っていることから名付けられたものであり、様々な大きさの粒子が混ぜ合わせられた粒物質を振って混ぜたとき、最後には最も大きな物体が表面の上に浮き上がる現象をいう。
【００２６】
即ち、様々な大きさの粒子を有する混合物を垂直方向に振動させると、大きな粒度を有する粒子が表層方向に上昇し、大きな粒度を有する粒子の上昇に伴って発生する空き空間に小さな粒度を有する粒子が充填されて下部に移動して、垂直方向の偏積が発生してしまう。
【００２７】
上述したようなブラジルナッツ効果（ＢＮＥ）は、主として化学分野において大きさの異なる粒子を互いに分離するのに用いられる。本発明は、ブラジルナッツ効果（ＢＮＥ）を用いて原料を搬送する際に、装入シュート上に於いて原料を振動させることにより、小さな粒度を有するものから大きな粒度を有するものの順に積層させながら搬送する。
【００２８】
以下、本発明の原料の装入装置及び装入方法に、ブラジルナッツ効果（ＢＮＥ）を適用した場合について、各実施形態に基づいて詳細に説明する。
図３は、本発明の実施形態による原料の装入装置を概略的に示す図であり、図４は、本発明の実施形態による装入シュートを示す図である。
図３及び図４に示すように、本発明の実施形態による原料の装入装置は、装入された原料１０を排出する原料供給部と、原料供給部から離隔され原料供給部から排出される原料１０を貯留する貯留器と、原料供給部と貯留器との間において搬送経路を形成し、搬送経路上において移動する原料１０の無次元加速度ａが８以上の値を有するように形成された振動面を有する装入シュート５０と、を備える。
【００２９】
原料供給部は、原料ホッパー２０及びドラムフィーダー３０を備えていてもよい。原料ホッパー２０は、微粉鉄鉱石、副原料、及び微粉コークスなどを配合した原料１０を、ホッパーゲート４０を経てドラムフィーダー３０に供給し、ドラムフィーダー３０は、回転しながら内部に供給された配合原料１０を混合して装入シュート５０に払い出す。
図３には、原料ホッパー２０及びドラムフィーダー３０を備える原料供給部が示されている。しかし、本発明の原料供給部は、上述したような構成に何等限定されるものではなく、原料１０を払い出して装入シュート５０に供給する様々な構成の原料供給部を網羅することはいうまでもない。
【００３０】
装入シュート５０は、原料供給部と貯留器との間において搬送経路を形成し、原料供給部から供給される原料１０を搬送経路に沿って焼結台車８０などの貯留器に搬送する。焼結台車８０に原料１０が装入されると、原料１０は、表面を表面均し板６０を用いて均され、点火炉７０において点火される。吸引ブロワー（図示せず）による風箱から下部に吸引される空気により原料１０内に含まれているコークスの燃焼により焼結反応が行われて、焼結鉱が製造される。
【００３１】
装入シュート５０は、搬送経路上において移動される原料１０を振動させてブラジルナッツ効果（ＢＮＥ）を生じさせる振動面を有する。搬送経路は、原料供給部から貯留器に向かって斜め下向きに形成されてもよく、振動面は、搬送経路に沿って高さの変化が周期的に形成された凸部５２を備えていてもよい。
【００３２】
また、装入シュート５０は、一体型の傾斜板を有していてもよく、搬送経路に沿って配置される複数枚の分割型の傾斜板を備えていてもよい。この場合、凸部５２は、図３及び図４に示すように、一体型又は複数枚の分割型の傾斜板の上部の表面に沿って突設された複数の突起により形成される面を有する。
【００３３】
より具体的には、凸部５２には、一体型又は分割型の傾斜板の上部の表面に沿って突設した複数の突起により振動面が形成される。このため、装入シュート５０は、原料１０の搬送中に、上部の表面に沿って突設した複数の突起により、搬送経路に垂直な方向に原料１０を振動させ、このような振動により原料１０を小さな粒度を有するものから大きな粒度を有するものの順に装入シュート５０上に積層させる。
【００３４】
【数１】
0006446541.tif 000004
（ここで、ｆは、振動周波数を示し、Ａは、振幅を示し、ｇは、重力加速度を示す。）
【００３５】
上記の数１は、ブラジルナッツ効果（ＢＮＥ）を生じさせるための粒子の無次元加速度ａの値を示す。数式１において、無次元加速度ａの値が８以上になるように振動周波数ｆ及び振幅Ａを設定した場合に、混合物を構成する様々な大きさを有する粒子が、粒子の密度又は大きさの比に係わらずに大きな粒度を有する粒子が表層方向に上昇し小さな粒度を有する粒子が下部に下降するというブラジルナッツ効果（ＢＮＥ）が生じる。
【００３６】
これに対し、数１において、無次元加速度ａの値が８よりも小さい場合には、逆偏積のブラジルナッツ効果（ＲＢＮＥ：Ｒｅｖｅｒｓｅ  Ｂｒａｚｉｌ  Ｎｕｔ  Ｅｆｆｅｃｔ）が生じる。逆偏積のブラジルナッツ効果（ＲＢＮＥ）とは、大きな粒度を有する粒子が下部に配置され、表層には小さな粒度を有する粒子が配置されることをいう。装入シュート５０上においてこのような逆偏積のブラジルナッツ効果（ＲＢＮＥ）が生じた場合、原料１０が排出される方向とは反対の方向に移動する焼結台車８０には、大きな粒度を有する原料１０から小さな粒度を有する原料１０の順に積層して装入することが困難になり、その結果、通気性が低下してしまうという問題がある。
【００３７】
このため、本発明の実施形態による装入シュート５０の上部の表面５２に形成される振動面の振動周波数ｆ及び振幅Ａは、上記の数式１において無次元加速度ａの値が８以上になるように決定されなければならない。
振幅Ａは、振動面に形成された凸部５２の最高の高さＨに比例する関係を有する。また、振動周波数ｆは、搬送経路の傾斜角θが大きくなるにつれて原料１０の移動速度が大きくなるため搬送経路の傾斜角θに比例し、凸部５２の波長λには反比例する関係を有する。ここで、装入シュート５０の長さを増加させて原料１０の移動速度を大きくしてもよいが、これは、設備を大幅に大きくすることを余儀なくされるが故に製作性及び制御性並びに経済性の側面からみて妥当ではない。
【００３８】
このため、搬送経路上において移動する原料の無次元加速度ａの値は、凸部５２の最高の高さＨ、搬送経路の傾斜角θ及び凸部５２の波長λの大きさを制御して決定してもよい。即ち、前記無次元加速度ａは、上記の数式１、振幅Ａと凸部５２の最高の高さＨの間の比例関係、振動周波数ｆと搬送経路の傾斜角θの間の比例関係及び振動周波数ｆと凸部５２の波長λの反比例関係から計算可能である。
【００３９】
このため、無次元加速度ａが８以上の値を有するように、装入シュート５０の振動面に形成される凸部５２の最高の高さＨ、傾斜角θ、及び凸部の波長λからなる変数のうちの少なくともいずれか一つを制御して、原料１０を搬送経路上において振動させながら移動させて、小さな粒度を有するものから大きな粒度を有するものの順に積層しながら搬送することが可能になる。
【００４０】
図３及び図４には、一体型の傾斜板の上部の表面に沿って搬送経路に垂直な方向に複数の突起を突設して原料１０を振動させる例が示されているが、原料１０の振動方向はこれに制限されない。例えば、重力の方向と同じ上下方向の振動を有するようにして原料１０を振動させるなど、ブラジルナッツ効果（ＢＮＥ）を生じさせるための様々な形状の装入シュート５０が適用可能であることはいうまでもない。
【００４１】
図５は、本発明の実施形態による搬送経路が曲線の軌跡で形成される装入シュートを示す図である。
図５に示すように、本発明の実施形態による装入シュートは、曲線の軌跡で形成されてもよく、装入シュートの搬送経路は、上部から下部に進むにつれて傾斜角θが小さくなるように形成されてもよい。
【００４２】
上述したように、装入シュート５０上において、原料１０が小さな粒度を有するものから大きな粒度を有するものの順に積層されると、原料１０を焼結台車８０に装入する過程において、焼結台車８０は、原料１０が離脱する方向の水平成分とは反対の方向に移動することになる。
【００４３】
この結果、ウィリアムズの軌跡効果（Ｗｉｌｌｉａｍｓ  Ｔｒａｊｅｃｔｏｒｙ  Ｅｆｆｅｃｔ）により、大きな粒度を有する原料１０の落下距離が増えて、まず、焼結台車８０には大きな粒度を有する原料１０が積もった後、その上部に小さな粒度を有する原料１０が積もることになる。その結果、装入シュート５０の下部から落下して離脱される原料１０の移動方向は、水平成分を増やすことが焼結台車８０への偏積の装入に効果的であるということが分かる。
【００４４】
このため、装入シュート５０の搬送経路を、上部から下部に進むにつれて傾斜角θが小さくなるように形成してもよい。即ち、装入シュート５０の上部においては、振動周波数ｆの増加に伴い原料供給部から排出される原料１０がブラジルナッツ効果（ＢＮＥ）により装入シュート５０上において小さな粒度を有するものから大きな粒度を有するものの順に積層しながら搬送してもよい。また、装入シュート５０の下部においては、離脱する原料１０の移動方向の水平成分を増やしてウィリアムズの軌跡効果により焼結台車８０内の焼結配合原料層における偏積度を高めることができる。なお、偏積度が高くなるにつれて粒子同士の間に広い空間が確保されるので通気性を向上させることができ、これにより、焼結鉱の生産性を大幅に向上させることができる。
【００４５】
図６は、本発明の他の実施形態による原料の装入装置を概略的に示す図であり、図７は、本発明の他の実施形態による装入シュートを示す図である。図６及び図７に示すように、本発明の他の実施形態による原料の装入装置の装入シュート５０は、複数のローラー５４を有し、ローラー５４は互いに並ぶように配置されて各ローラー５４の表面に沿って凸部５２を形成する。
【００４６】
より具体的には、本発明の他の実施形態による原料の装入装置の装入シュート５０は、互いに並ぶように配置された複数のローラー５２の上部の表面により、搬送経路に沿って高さが周期的に変わる凸部５２を形成する。即ち、複数のローラー５４の上部の表面に沿って移動する原料１０の搬送経路は、ローラー５４の表面のうねりにより振動を伴う。このため、装入シュート５０は、複数のローラー５４の表面のうねりにより原料１０を搬送経路に垂直な方向に振動させる。このような垂直方向の振動により原料１０は、小さな粒度を有するものから大きな粒度を有するものの順に装入シュート５０上に積層されながら搬送される。
【００４７】
装入シュート５０は、搬送経路に沿って配置される複数のローラー５４を有する場合であっても、前記数式１により表わされる無次元加速度ａの値が８以上になるように振動面の振動周波数ｆ及び振幅Ａを決定することによって始めて、混合物を構成する様々な大きさを有する粒子の密度又は大きさ比を問わずにブラジルナッツ効果（ＢＮＥ）を生じさせることができる。ここで、振幅Ａは、振動面に形成された凸部５２の最高の高さＨに比例し、振動周波数ｆは、搬送経路の傾斜角θに比例し、凸部５２の波長λに反比例する関係を有することは、上述した通りである。
【００４８】
また、図８に示すように、本発明の他の実施形態による装入シュート５０は、曲線の軌跡で形成されてもよく、装入シュート５０の搬送経路は、上部から下部に進むにつれて傾斜角θが小さくなるように形成されてもよい。この場合、原料１０は、装入シュート５０の上部においては、ブラジルナッツ効果（ＢＮＥ）により装入シュート５０上において小さな粒度を有するものから大きな粒度を有するものの順に積層されながら搬送されてもよく、装入シュート５０の下部においては、上述したウィリアムズの軌跡効果により焼結台車８０内の焼結配合原料層における偏積度を更に高めることが可能になる。
【００４９】
しかしながら、上述したように、装入シュート５０が搬送経路に沿って配置される複数のローラー５４を有する場合、凸部５２の最高の高さＨ及び波長λは、ローラーの直径Ｄ及び数により決定される。即ち、装入シュート５０が搬送経路に沿って配置される複数のローラー５４を有する場合、凸部５２の最高の高さＨはローラー５４の半径に等しく、凸部５２の波長λはローラー５４の直径Ｄに等しい。
【００５０】
図９は、基準となる重力加速度を９．８１ｍ／ｓ２とし、直線軌跡の搬送経路を有する装入シュート５０の長さが１．５ｍであるという条件下で、搬送経路が４０°、４５°、及び５０°の傾斜角を有する装入シュート５０にそれぞれ組み込まれるローラー５４の、直径Ｄに対する無次元加速度ａの値の変化を示すグラフである。
【００５１】
図９に示すように、搬送経路が４０°の傾斜角を有する装入シュート５０は、ローラー５４の直径Ｄが約１５０ｍｍ以下になる範囲内においてブラジルナッツ効果（ＢＮＥ）を生じさせる無次元加速度ａの値が８以上になる。このとき、ローラー５４は、原料１０の搬送経路に沿って１０以上が配置されて装入シュート５０を構成する。これに対し、ローラー５４の直径Ｄが約１５０ｍｍを超える場合には、無次元加速度ａの値は、８よりも小さくなって上述した逆偏積のブラジルナッツ効果（ＲＢＮＥ）が生じる。
【００５２】
さらに、装入シュート５０の傾斜角が４０°から４５°、５０°に次第に大きくなるにつれて、装入シュート５０上においてブラジルナッツ効果（ＢＮＥ）又は逆偏積のブラジルナッツ効果（ＲＢＮＥ）が生じる基準である無次元加速度ａの値が８となるローラー５４の直径Ｄは、約１５０ｍｍから次第に大きくなることを確認することができる。
【００５３】
ここで、装入シュート５０上におけるローラー５４の表面のうねりに伴う運動量の減少を防ぎ、基準となる重力加速度により原料１０をスムーズに搬送するとともに、装入シュート５０の上部の表面に沿って有効な振動を発生させるために、装入シュート５０の搬送経路は、４０°〜５０°の傾斜角を有していてもよい。また、この場合、装入シュート５０に組み込まれるローラー５４は、１５０ｍｍ以下の直径Ｄを有するものにしてもよい。これによって混合物を構成する様々な大きさを有する粒子を、密度又は大きさ比を問わずに装入シュート５０上において小さな粒度を有するものから大きな粒度を有するものの順に原料１０を積層して搬送することが可能になる。
【００５４】
図１０は、本発明の実施形態による原料の装入方法を示すフローチャートである。
以下、本発明の実施形態による原料の装入方法について詳細に説明する。原料の装入方法に関して、上述した原料の装入装置において説明した内容と重複する説明は省略する。
【００５５】
図１０に示すように、本発明の実施形態による原料の装入方法は、原料１０を設ける過程（Ｓ１００）と、原料１０を装入シュート５０に供給する過程（Ｓ２００）と、装入シュート５０の振動面に形成される凸部５２の最高の高さＨ、傾斜角θ、及び凸部５２の波長λからなる変数から選ばれる少なくともいずれか一つを制御して、原料１０を搬送経路上において振動させて、小さな粒度を有するものから大きな粒度を有するものの順に積層しながら搬送する過程（Ｓ３００）と、搬送された原料１０を貯留器に装入する過程（Ｓ４００）と、を含む。
【００５６】
原料１０を設ける過程（Ｓ１００）において、原料１０は、例えば、製銑工程において用いられる焼結鉱を製造するのに用いられる焼結配合原料１０であってもよい。しかしながら、本発明は、焼結工程に制限されるものではなく、高炉、コークスなど粒子からなる原料１０の垂直偏積装入を必要とするあらゆる工程に適用可能であるということはいうまでもない。
【００５７】
原料１０を装入シュート５０に供給する過程（Ｓ２００）において、原料ホッパー２０は、微粉鉄鉱石、副原料及び微粉コークスなどの配合原料１０を、ホッパーゲート４０を経てドラムフィーダー３０に供給し、ドラムフィーダー３０は、回転しながら内部に供給された配合原料１０を混合して装入シュート５０に払い出す。
【００５８】
装入シュート５０に供給された原料１０を搬送経路に沿って振動させながら搬送する過程（Ｓ３００）は、装入シュート５０の振動面に形成される凸部５２の最高の高さＨ、傾斜角θ及び凸部５２の波長λからなる変数のうちの少なくともいずれか一つを制御して、原料１０を、搬送経路上において振動させて小さな粒度を有するものから大きな粒度を有するものの順に積層させながら搬送する。
【００５９】
この場合、搬送経路上において移動される原料１０の無次元加速度ａは、上記の数式１、振幅Ａと凸部５２の最高の高さＨとの間の比例関係、振動周波数ｆと搬送経路の傾斜角θの間の比例関係、及び振動周波数ｆと凸部５２の波長λの間の反比例関係から計算される。このため、原料１０は、上述したように、搬送経路上において移動される原料の無次元加速度ａが８以上の値を有するように装入シュート５０の振動面に形成される凸部５２の最高の高さＨ、傾斜角θ及び凸部５２の波長λからなる変数のうちの少なくともいずれか一つが制御され振動移動されて、小さな粒度を有するものから大きな粒度を有するものの順に積層されながら搬送されることができる。
【００６０】
上述したように、装入シュート５０の振動面に形成される凸部５２の最高の高さＨ、傾斜角θ又は凸部５２の波長λからなる変数のうちの少なくともいずれか一つが制御され、装入シュート５０上において小さな粒度を有するものから大きな粒度を有するものの順に偏積された原料１０は、搬送された後、焼結台車８０などの貯留器に装入（Ｓ４００）される。
【００６１】
このとき、焼結台車８０は、装入シュート５０から搬送された原料１０が排出される方向の水平成分とは反対の方向に移動されてもよい。焼結台車８０が原料１０の排出方向とは反対の方向に移動されて原料１０が装入されると、上述したように、ウィリアムズの軌跡効果により大きな粒度を有する原料１０の落下距離が増えて、まず、焼結台車８０には大きな粒度を有する原料１０が積もった後、その上部に小さな粒度を有する原料１０が積もることになる。
【００６２】
この場合、ウィリアムズの軌跡効果により、大きな粒度を有する原料１０の落下距離が増えて、  焼結台車８０には、先ず大きな粒度を有する原料１０が積もった後、その上部に小さな粒度を有する原料１０が積もることになる。結局、装入シュート５０の下部から落下して離脱する原料１０の移動方向は、水平成分を増やすことが焼結台車８０への偏積装入に効果的であることが分かる。このため、装入シュート５０の搬送経路は、上部から下部に進むにつれて傾斜角θが小さくなるような曲線の軌跡で形成してもよい。
【００６３】
上述した過程により、焼結台車８０内の焼結配合原料層における偏積度を高めることが可能になり、偏積度が高くなるにつれて粒子同士の間に広い空間が確保されるので通気性を向上させることができ、これにより、焼結鉱の生産性を大幅に高めることができる。
【００６４】
以上、本発明の好適な実施形態について特定の用語を用いて説明及び開示したが、このような用語は単に本発明を明確に説明するためのものに過ぎず、本発明の実施形態及び記述された用語は、次の請求範囲の技術的思想及び範囲から逸脱しない範囲内において種々の変更及び修正が加えられることは自明である。このようにして変形された実施形態は、本発明の思想及び範囲から個別的に理解されてはならず、本発明の請求範囲内に属するものと見なすべきである。
【符号の説明】
【００６５】
１０：  原料
２０：  原料ホッパー
３０：  ドラムフィーダー
４０：  ホッパーゲート
５０：  装入シュート
５２：  凸部
５４：  ローラー
６０：  表面均し板
７０：  点火炉
８０：  焼結台車
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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