CN103857809A - 烧结原料的造粒方法 - Google Patents

Abstract

一种烧结原料的造粒方法，该烧结原料的造粒方法包含：使用立式粉碎机将铁矿石湿式粉碎，并将该湿式粉碎而成的铁矿石浆添加到烧结原料的整体或者一部分来进行造粒的做法，该立式粉碎机具有：粉碎部，其由在旋转驱动的铅垂中心轴上具有螺旋叶片的圆筒容器构成；分级部，其利用重力和离心力的作用进行分级；循环部，其用于使被分级部分级后的底流在粉碎部的圆筒容器循环。通过使用由该方法造粒而成的烧结原料，即使在混合大量的被称为球团矿的特定种类的高品质的铁矿粉，并且增加烧结原料的粉末比例的情况下，也能够确保填充层的通气性，并能够廉价地维持烧结矿的生产效率。

Description

烧结原料的造粒方法

技术领域

本发明涉及一种在制造用于高炉的烧结矿时的烧结原料的造粒方法，尤其是涉及一种即使在增加作为烧结原料的具有难造粒性的铁矿粉的混合比例的情况下、也能够廉价地维持烧结矿的生产效率的烧结原料的造粒方法。

背景技术

通常，作为用于高炉的铁源的烧结矿是如下这样制造出来的。将多个种类的铁矿石、石灰石等副原料、焦炭粉等碳材料以及返矿（使作为被烧结后的原料的烧结饼破碎并进行筛分而获得作为筛下物的粒子）按照预先确定好的比例进行混合而形成烧结原料，向该烧结原料添加水分并实施混合、调湿以及造粒处理。由此，烧结原料被制造成如下模拟的粒子（以下，称为“模拟粒子”）：以3mm～5mm左右的比较大的粒子作为核，并在该核粒子的周围包围有比核粒子细小的、被称为“附着粉”的1mm以下的粒子。

将被制造成粒子的烧结原料装入烧结机的托盘上，并在托盘上形成烧结原料填充层（以下，简称为“填充层”）。填充层利用烧结机的点火炉在其上部表面点火，于是，存在于填充层内的碳材料开始燃烧，碳材料的燃烧部分形成燃烧带。因为填充层自下方被吸引，燃烧带从填充层的上部朝向下部逐渐移动。在燃烧带中，利用燃烧热使周围的模拟粒子升温并局部熔融，利用该熔融液将模拟粒子间交联起来烧结。由此，填充层最终成为烧结饼。烧结饼从烧结机排出并利用破碎机破碎，再利用筛子整粒，筛上物是烧结矿，筛下物作为返矿返回烧结原料。

但是，烧结矿的铁品质与高炉的作业成绩有很深的关系，还有，鉴于从环境保护的角度出发而强烈要求削减由高炉排出的CO₂量的状况，制造高品质的烧结矿很重要。但是，近年来，作为烧结原料的高品质的铁矿石粉接近枯竭。鉴于这样的状况，可以预见到，为了维持烧结矿的铁品质，今后的烧结矿的制造形式将是使用大量的高品质铁矿粉来取代高品质的铁矿石粉。

这里所说的高品质的铁矿粉指的是基于JIS（Japanese Industrial Standards）M8716规定的铁矿石的粒度分布测定法，利用筛眼为250μm的筛子进行了筛分后的筛下物（粒径为250μm以下）的比例是80质量％以上、T.Fe（全铁）是60质量％以上的铁矿石。作为具体的例子，例举利用选矿处理提升了铁品质的球团矿铁矿石。这样的高品质铁矿粉以下也简称“球团矿”。

但是，在烧结矿的制造中，如果一味地增加球团矿的使用量，烧结原料的粉末比例将增加，在将模拟粒子装入烧结机的托盘时，形成于填充层的空隙被未被造粒而直接残留下来的粉末堵塞，从而阻碍填充层的通气性。其结果，作为燃烧带从上部向下部移动的速度的烧结速度降低，烧结矿的生产效率变差。

以往，相对于伴随烧结原料中粉末比例的增加所导致的生产效率的变差，例如，像下述的非专利文献1所述的那样，通过添加生石灰来应对。但是，如该文献记载的那样，由生石灰带来的附着粉的着粉率提高效果在生石灰的混合率达到2质量％以前是显著的，即使进行混合率超过2质量％的混合，着粉率提高效果几乎没有变化。此外，因为生石灰在工业生产中要将石灰石加热到900℃以上才能生产出来，在制造方面需要较高能量，成本高。因此，希望尽可能抑制生石灰的使用量。

因此，进行如下技术的开发：应对烧结原料中的粉末比例的增加方面不采用生石灰，或者抑制生石灰的使用量。该具体的技术例如在下记的专利文献1～5中被提出。

在专利文献1中记载有如下烧结矿的制造方法：将作为造粒性差的铁原料的集尘灰、铁矿砂、马拉曼巴矿石以及球团矿中的至少一种在全烧结原料中混合30质量％以上，在该铁原料中添加含有表面活性剂的水分，而与其他烧结原料一起进行造粒。采用该方法，能够改善上述造粒性差的铁原料粒子的润湿性，其结果，烧结矿的造粒和生产效率得到改善。

但是，表面活性剂与上述生石灰一样价格高，在混合了大量球团矿的情况下，表面活性剂的使用量也必然增加。因此，在专利文献1所记载的方法中，难以达成廉价地应对由于球团矿的大量混合所导致的粉末比例的增加。

在专利文献2中记载有如下烧结原料的造粒方法：将对生石灰进行湿式粉碎而制造出来的熟石灰浆向造粒机内的烧结原料进行喷雾式添加。采用该方法，与通过对生石灰进行湿式粉碎来进行添加的情况相比更能够提高烧结矿的生产效率。

但是，因为熟石灰浆的原料是生石灰，在利用专利文献2所记载的方法混合了大量的球团矿的情况下，熟石灰浆、进而生石灰的使用量也必然增加，从而难以避免成本的恶化。

在专利文献3中记载有如下烧结原料的造粒方法：在将烧结原料的一部分进行预先造粒的选择造粒工序中，添加聚丙烯酸等高分子化合物和碳酸钙等的平均粒径在200μm以下的微粒子中的至少一种，并对具有难造粒性的马拉曼巴矿石、球团矿等进行造粒，之后，与残留的烧结原料混合起来。

但是，高分子化合物、碳酸钙与上述的生石灰一样价格高，在利用专利文献3所记载的方法混合了大量的球团矿的情况下，难以避免成本的恶化。

在专利文献4中记载有如下方法：在烧结原料粒子中，在2质量％～15质量％的范围内添加混合作为粘接剂的平均粒径为10μm以下的铁矿石超细粉末，并形成该原料粒子。在该方法中，作为平均粒径为10μm以下的铁矿石超细粉末，可以使用仅在铁矿石的矿山中产生的、作为选矿残渣的尾矿。

但是，因为尾矿是产生在矿山中的，不知道如何能够稳定地供给作为粘接剂所必要的量。此外，也不知道除尾矿以外获得铁矿石超细粉末的具体的方法。因此，专利文献4所记载的方法缺乏可实现性。

在专利文献5中记载有如下烧结原料的造粒方法：在利用滚压破碎机将含有铁矿石的烧结原料压缩破碎后，添加聚丙烯酸类的分散剂来进行造粒。在该方法中，由于利用滚压破碎机处理烧结原料，能够获得大量作为粘接剂的、粒度在45μm以下的超微粒子，在造粒时能够高效地进行模拟粒子化，同时提高造粒物的强度。

但是，在专利文献5所记载的方法中，向利用滚压破碎机进行了干式粉碎而得到的超微粒子添加聚丙烯酸类的分散剂而使该超微粒子分散在水中，无法避免由于分散剂的使用引起的成本恶化，因此存在进一步改善的余地。

专利文献1：日本特开2004-183031号公报

专利文献2：日本特开昭62-56533号公报

专利文献3：日本特开2005-097686号公报

专利文献4：日本特开2009-144240号公报

专利文献5：日本特开2007-162127号公报

非专利文献1：佐藤武夫、外4名、「浮选」、1985年、Vol.32、No.2、p.84-90

发明内容

发明要解决的问题

本发明是鉴于上述问题而做成的，其目的在于提供一种如下烧结原料的造粒方法：即使在大量混合被称为球团矿的特定种类的高品质的铁矿粉，并增加烧结原料的粉末比例的情况下，也能够确保填充层的通气性，并能够廉价维持烧结矿的生产效率。

用于解决问题的方案

为了达成上述目的，本发明的烧结原料的造粒方法的特征在于，将铁矿石、碳材料、副原料以及返矿混合而形成烧结原料，在对该烧结原料进行混合、调湿以及造粒处理时，使用立式粉碎机将铁矿石湿式粉碎，并将该湿式粉碎而成的铁矿石浆添加到烧结原料的整体或者一部分来进行造粒，该立式粉碎机具有：粉碎部，其由在旋转驱动的铅垂中心轴上具有螺旋叶片的圆筒容器构成；分级部，其利用重力和离心力的作用进行分级；循环部，其用于使被分级部分级后的底流在粉碎部的圆筒容器循环。

在该造粒方法中，优选的是，上述烧结原料在全部烧结原料中至少含有比13.20质量％高且20.00质量％以下的特定种类的铁矿粉，该铁矿粉是粒径为250μm以下的粒子的比例为80质量％以上、含有60质量％以上的T.Fe（全铁）的铁矿粉，向该烧结原料的全部或者该烧结原料的一部分中的包含50质量％以上的该铁矿粉的部分以上述铁矿石浆中的铁矿石之中粒径为10μm以下的极小粒子的量相对于1.0质量％的上述铁矿粉成为0.01质量％以上的方式添加上述铁矿石浆并进行造粒。

这里所说的特定种类的铁矿粉例如相当于高品质的南美产的球团矿。

发明的效果

采用本发明的烧结原料的造粒方法，使用立式粉碎机对铁矿石进行湿式粉碎，将悬浮有由此得到的10μm以下的铁矿石的极小粒子的浆液作为造粒的粘接剂添加到烧结原料，即使混合大量的作为高品质的铁矿粉的球团矿，也能够维持烧结生产效率。

附图说明

图1是表示球团矿和铁矿石的各自的粒度分布的图。

图2是被粉碎机粉碎了的铁矿石的、利用扫描电子显微镜（SEM）观察到的照片。

图3是表示利用本发明的烧结原料的造粒方法制造铁矿石浆所使用的塔式粉碎机的整体结构的示意图。

图4是表示改变极小粒子的添加比例而制造出来的粗大模拟粒子的抗压强度试验结果的图。

图5是表示本发明的实施例的造粒系统的结构的图。

图6是表示由烧结锅试验得到的烧结矿的生产率的评价结果的图。

具体实施方式

以下，针对本发明的烧结原料的造粒方法，说明直到完成本发明的过程以及本发明的优选的实施方式。

首先，本发明者们着眼于将粒径为10μm以下的铁矿石的极小粒子（以下也简称“极小粒子”）作为造粒中的粘接剂这样的技术。极小粒子作为造粒中的粘接剂发挥作用的详细的机理如下所示。

在烧结原料的造粒中，以3mm～5mm左右的比较大的粒子为核，在该核粒子的周围包围有比核粒子细小的被称为附着粉的1mm以下的粒子，从而形成模拟粒子。所添加的水分（以下，也称为“添加水分”）发挥将核粒子和附着粉结合起来的粘接剂的作用，该添加水分在混合、搅拌、造粒的过程中进入核粒子和附着粉之间并将两者结合在一起。

另一方面，烧结原料所包含的粒径为10μm以下的极小粒子因为在悬浮于添加水分中的情况下能与水一起自由移动，因此，与添加水分一起进入核粒子和附着粉之间。如此，因为极小粒子埋入核粒子和附着粉之间而形成交联，从而能够增加模拟粒子的强度。

推断为：通过该机理得到的强度上升不仅是在由核粒子和附着粉构成的模拟粒子中，也在由不包含核粒子的总量在1mm以下的粒子构成的模拟粒子（以下，称为“P型模拟粒子”）中被发现。但是，在这样的P型模拟粒子的制造中，鉴于需要大量的作为粘接剂的极小粒子并且P型模拟粒子与通常的模拟粒子相比在装入了烧结机的托盘上时受到碰撞而容易损坏等，更加优选的是，在进行由核粒子和附着粉构成的模拟粒子的造粒中添加极小粒子。

在这里，本发明者们对球团矿的性状进行了调查，查明了球团矿作为包含有80质量％以上的、粒径为250μm以下的粒子的微粉原料，几乎不含有10μm以下的极小粒子。其原因在于：球团矿在矿山进行选矿处理、具体而言是进行粉碎、磨矿、水洗以及浮选等处理而使铁品质提高，在该过程中将极小粒子去除。

因此，由于球团矿的混合而发生造粒性变差。具体而言，在将模拟粒子装入烧结机的托盘上时，形成于填充层的空隙被未经过造粒而直接残留下来的粉末堵塞，从而阻碍填充层的通气性。其原因是，在球团矿中作为粘接剂的极小粒子不足的位置较大。

图1是分别表示球团矿（PF.A）和3种铁矿石（SF.A、SF.B、SF.C）的粒度分布的图。粒度分布如下：对于粒径超过250μm的粒子，利用JIS M8716规定的铁矿石的湿式筛分法进行测定，对于粒径在250μm以下的粒子，回收通过湿式筛分法进行测定而产生的含有250μm以下的粒子的分离水，并利用JIS R1629所规定的激光衍射·散射法对该分离水进行了测定。

如图1所示，PF.A虽然含有88.2％的、大于10μm且250μm以下的粒子，但10μm以下的极小粒子几乎未含有0.1％。另一方面，任何铁矿石的大于10μm且250μm以下的粒子的含有率为10～20％程度时，尽管与PF.A相比较少，也包含10％～15％左右的10μm以下的极小粒子。

此外，下述表1表示PF.A的成分。包含60％以上的T.Fe的铁矿粉就是高品质的铁矿粉。

表1

根据上表考虑到了，即使在混合大量的作为高品质的铁矿粉的球团矿的情况下，通过添加10μm以下的极小粒子来作为粘接剂，能够确保填充层的通气性，也能够维持烧结矿的生产效率。

此外，鉴于上述极小粒子的粘接剂效果的发现机理，可以说极小粒子与添加水分良好地混合在一起是很重要的。

如上述那样，将专利文献3中的碳酸钙等、专利文献4中的尾矿、专利文献5中的利用滚压机粉碎了的铁矿石作为分别含有极小粒子的粘接剂来使用。但是，能够猜想到，在采用这些方法的情况下，为了使极小粒子作为粘接剂发挥充分的效果，例如添加高分子的分散剂等而使极小粒子良好地分散在水中并悬浮的工序不可或缺。

因此，本发明者们判断出：作为极小粒子的添加形式，，预先制造出使铁矿石的极小粒子在水中悬浮的浆液（以下，也称为“铁矿石浆”），将该铁矿石浆添加到烧结原料的形式是能够廉价地获得粘接剂效果的最优形式。

铁矿石浆的制造方法以湿式粉碎为优。由此，能够同时进行铁矿石的粉碎和使粉碎了的铁矿石的极小粒子在水中悬浮，尽管不添加分散剂极小粒子与水也能处于良好的混合状态。在干式粉碎的情况下，为了使由粉碎得到的极小粒子进一步悬浮在水中，有必要另外进行混炼和捏合工序。

由此发现：利用湿式粉碎对铁矿石进行粉碎，通过将悬浮有由粉碎得到的10μm以下的铁矿石的极小粒子的浆液添加到烧结原料，即使在大量混合球团矿并增加烧结原料的粉末比例的情况下，也能够确保填充层的通气性，并能够廉价地维持烧结矿的生产效率。

1.被粉碎机粉碎的铁矿石粒子的性状

图2是被粉碎机粉碎了的铁矿石的、利用扫描电子显微镜（SEM）观察到的照片。在图2的（a）和图2的（b）中将利用上述专利文献5所记载的球磨机进行粉碎的情况作为比较例来示出，在图2的（c）和图2的（d）中将利用上述专利文献5所记载的滚压机进行粉碎的情况作为比较例来示出。图2的（e）和图2的（f）示出利用后述的塔式粉碎机进行粉碎的情况作为本发明的例子。各自的倍率为：图2的（a）、图2的（c）以及图2的（e）是500倍，图2的（b）、图2的（d）以及图2的（f）是3000倍。

图3是表示利用本发明的烧结原料的造粒方法制造铁矿石浆所使用的塔式粉碎机的整体结构的示意图。如图3所示，塔式粉碎机1是立式的湿式粉碎机，大体由粉碎部、分级部以及循环部构成。粉碎部由在旋转驱动的铅垂中心轴2具有双重螺旋状的螺旋叶片3的圆筒容器4构成，在圆筒容器4内，装入有作为粉碎介质的铁球。分级部由连接于圆筒容器4的上部侧面的水簸槽5和连接于水簸槽5的离心式分级装置6构成。循环部是由从水簸槽5的下部经由循环泵7连接到圆筒容器4的下部的配管8和从离心式分级装置6的下部连接到水簸槽5的上部的配管9构成。

作为粉碎对象的铁矿石与水一起从圆筒容器4的上部投入。被投入的铁矿石向圆筒容器4的下部落下，并与圆筒容器4内的铁球一起重复如下运动：借助螺旋叶片3的伴随铅垂中心轴2的旋转驱动所产生的旋转而沿周向旋转的运动、借助螺旋叶片3而被举起进而向上方被卷起的运动以及在自重的作用下向下方落下的运动。通过进行这些复合运动，在铁矿石彼此之间或者铁矿石与铁球之间作用剪切力、压缩力，而将铁矿石粉碎（破碎）。

在圆筒容器4内，铁矿石随着粉碎的进行而粒度逐渐变小，如果由于螺旋叶片3的旋转而被向上方卷起的速度比在自重的作用下落向水中的速度快，就可以悬浮在填满在圆筒容器4内的水上而形成浆状，并流入圆筒容器4的上部侧面的水簸槽5。

流入到水簸槽5的铁矿石浆利用重力的作用进行粗分级。此时，被分级出来的粗粒的铁矿石浆作为底流（参照图3中的“U／F”）从水簸槽5的下部流入配管8，经由循环泵7返回到圆筒容器4的下部被再次粉碎。另一方面，细粒的铁矿石浆作为溢流（参照图3中的“O／F”）流入离心式分级装置6。

流入到离心式分级装置6的铁矿石浆利用离心力的作用进一步进行细分级。此时，被分级后的粗粒的铁矿石浆作为底流（参照图3中的“U／F”）经由配管9返回到水簸槽5的上部，另一方面，细粒的铁矿石浆作为溢流（参照图3中的“O／F”）向塔式粉碎机1的系统外排出。而且，将与被排出到系统外的铁矿石浆的量相应的新的铁矿石和水投入到圆筒容器4。此外，因为作为粉碎介质的铁球逐渐产生磨耗，因此，适当地将铁球与铁矿石一起投入圆筒容器4来进行补充。

通过以上的工艺，塔式粉碎机1能够将在造粒过程中成为粘接剂的铁矿石的极小粒子作为悬浮在水中的浆液进行连续供给。在这里，为了平衡投入量和排出量，可以在水簸槽5和离心式分级装置6之间等的各装置间、在从离心式分级装置6的溢流的出口设置临时储存铁矿石浆的浆液罐。

将上述图2的（a）、（c）以及（e）所表示的观察照片进行比较而发现：利用塔式粉碎机粉碎了的铁矿石与利用球磨机和滚压机粉碎了的铁矿石相比，粒径显著变小。像上述那样，在使用了塔式粉碎机的情况下，铁矿石不仅在圆周方向也在铅垂方向被搅拌粉碎。因此，与例如像除塔式粉碎机以外的作为代表性的湿式粉碎机的球磨机那样，只利用伴随容器的旋转运动的圆周方向的搅拌进行粉碎的情况相比，粒子彼此的剪切力、压缩力较强地发挥作用。其结果，能够推测出：将利用塔式粉碎机粉碎了的铁矿石与利用其他的粉碎机粉碎了的铁矿石相比，粒径显著变小。

此外，鉴于被称为进入到核粒子和附着粉之间并成为交联的所谓的极小粒子的粘接剂效果的发现机理，推测出极小粒子的形状有较多凹凸的话，进入到核粒子和附着粉之间后的粘接剂效果比较好。在该方面，将上述图2的（b）、（d）、（f）所示的观察照片进行比较，利用塔式粉碎机粉碎了的铁矿石的表面与利用球磨机粉碎了的铁矿石相比，形成为凹凸较多的形状。

由此，观察到利用塔式粉碎机粉碎的铁矿石浆具有在造粒过程中成为具有良好的粘接剂的性状。

2.造粒物的强度

按照下记表2所示的比例准备4份混合有作为高品质的铁矿粉的球团矿（PF.A）的烧结原料，对各种烧结原料添加比例不同的极小粒子，从而制造直径大约10mm以上的粗大模拟粒子（以下，也称为“生球（green ball）”），在105℃下干燥2小时以上后，执行用于测定各生球的抗压应力的抗压强度试验。此时，将作为豆石矿石的SF.A粉碎到含有60质量％的10μm以下的极小粒子的状态，并添加该极小粒子。

表2

图4是表示改变极小粒子的添加比例并制造出粗大模拟粒子的抗压强度试验结果的图。如图4所示，在相对于作为烧结原料中的高品质的铁矿粉的球团矿（PF.A）45.60质量％添加了0.60质量％以上的极小粒子情况下，即，在相对于同一1.0质量％的球团矿添加了大约0.013质量％以上的极小粒子的情况下，与未添加极小粒子的情况相比，已确认了造粒物的强度上升。据此，推测出发现了伴随极小粒子的添加所产生的粘接剂效果。

3.利用锅试验进行的烧结矿生产效率的评价

如下记表3所示，按照规定的比例将各种种类的铁矿石、副原料、返矿以及碳材料等混合，在将混合而成的烧结原料装入造粒设备内的同时，添加造粒水和本发明的例子中的铁矿石浆（极小粒子浆液）来进行造粒，从而制造出模拟粒子。在表3中，为了使铁矿石浆与表2在记数上匹配，碳材料模仿烧结的实机作业中的惯用的记数法，利用外部数对各自混合率进行记数。在造粒过程中，如图5所示的那样，使用由2台滚筒式混合机构成的造粒系统A以及由高速搅拌混合机和盘式造粒机（日文：パンペレタイザ一）构成的造粒系统B。在以往例1、以往例2以及比较例1中，在只使用造粒系统A进行了造粒后，进行烧结。另一方面，在比较例2、比较例3以及本发明的例子中，将表3所示的规定的烧结原料分别装入造粒系统A和造粒系统B，并添加造粒水和本发明的例子中的铁矿石浆来进行造粒后，对各造粒系统A和造粒系统B制造出来的烧结原料进行了合流并烧制。

表3

铁矿石浆是利用塔式粉碎机对作为豆石矿石的1种的SF.A进行湿式粉碎而得到的。此外，在本发明的例子中，在铁矿石浆总重量中的铁矿石和水的重量比为50：50，还有在该铁矿石中10μm以下的极小粒子所占的比例为50质量％的铁矿石浆用于试验。

在这里，在上述图3所示的立式粉碎机（塔式粉碎机）中，能够通过使所供给的铁矿石的量增加或者减少与铁矿石同时供给的水的量来使浆液中的铁矿石粒子的浓度上升。但是，因为铁矿石粒子的浓度上升将会牵扯到阻碍破碎工序中的铁矿石粒子在水中的移动，导致粉碎效率的降低。因此，为了进行有效的粉碎，必须将浆液中的粒子浓度调节到25体积％以下、更优选的是，调节到20体积％以下。

另一方面，也能够通过降低所供给的铁矿石的量或者增加与铁矿石同时供给的水的量来使浆液中的铁矿石粒子的浓度下降。但是，铁矿石粒子的浓度降低也会引起破碎工序中铁矿石彼此或者铁矿石与粉碎介质（铁球）的碰撞次数下降，也会导致粉碎效率的降低。因此，为了进行有效的粉碎，需要将浆液中的粒子浓度调节到15体积％以上。但是，在造粒时能够添加的水分具有上限，如果添加了超过限度的水分并进行造粒，水分将会存在于原料的整个表面，从而无法保证模拟粒子的强度。鉴于这个问题，希望浆液中的铁矿石粒子浓度尽可能较高。

鉴于以上内容，优选的是，铁矿石浆中的铁矿石粒子的适宜的浓度是15体积％～25体积％。在这里，因为铁矿石的密度在比较多孔质的豆石矿石、马拉曼巴矿石中大约是4g／cm³，在比较致密的赤铁矿石中大约是5g／cm³，如果用质量％表示上述体积％，能够换为如下说法：大约41质量％～大约63质量％是适宜的浓度范围。

因为在上述本发明的例子中的铁矿石浆使用的是密度大约为4g／cm³的SF.A，因此，在以该浆液中的铁矿石粒子的浓度为20体积％的方式粉碎时，铁矿石与水的重量比大约为50：50。此外，因为如上述那样，造粒时能够添加的水分具有上限，因此，希望10μm以下的极小粒子占铁矿石浆中的铁矿石粒子的比例能够尽可能较高。但是，如果使浆液中的铁矿石粒子中的极小粒子的比例上升，因为达到规定粒度为止不能从粉碎机排出而循环的量增加，所以粉碎效率、粉碎处理量降低。

因此，在本发明的例子中，鉴于它们的平衡，使用在铁矿石粒子中10μm以下的极小粒子所占比例为50质量％的铁矿石浆。但是，如果粉碎机的能力足够高，在维持粉碎处理量的同时能够比较容易地使极小粒子的比例上升。相反，即使粉碎机的能力较低并且只能提供极小粒子的比例较低的铁矿石浆，能够添加与球团矿的混合量相对应的规定的极小粒子量，因此也可以说不存在问题。

将如上所述制造出来的以往例1～以往例2、比较例1～比较例3以及本发明例的模拟粒子以原料层厚度500mm且重量大约60kg的规模装入内径300mm的烧结试验锅，并进行了锅烧结试验。此时，一边以锅下压力20kPa进行吸引一边利用LPG燃烧器点火1分钟后，再以锅下压力9.8kPa恒定地进行烧制，在排气温度到达最高温度3分钟后停止吸引，由此形成烧结饼并完成烧制。在烧结试验结束后，利用下述的方法求出烧结矿生产率并对此进行了评价。

立即从烧结试验锅取出烧结饼，放冷至烧结饼的温度降低到室温。冷却结束后，使制造出来的烧结饼从2m的高度落下4次后，利用筛眼为5mm的筛子进行筛分并测定该筛上物的质量，从而求出烧结矿生产率。在这里，烧结矿生产率指的是以5mm筛眼的筛子进行筛分后的筛上物的质量除以烧结机的有效面积和烧结时间而得到的值，利用下述公式（1）进行计算。此时，在锅烧结试验的情况下，使用烧结试验锅的横截面积作为烧结机的有效面积。

烧结矿生产率（ton／m²／day）＝［粒径5mm以上的烧结矿的质量（ton）／｛烧结机的有效面积（m²）×烧结时间（分）｝］×60×24···（1）

（以往例1）

在以往例1中，高品质的铁矿粉（球团矿（PF.A））混合0质量％，即、不混合球团矿而利用造粒系统A对全部烧结原料进行造粒。之后，装入烧结机进行烧制。以该情况的烧结矿生产率为基准值（100），在后述中，用烧结矿生产率与该基准值的比（以下，称为“相对生产率”）进行比较，并评价各情况下的烧结矿生产率。

图6是表示由烧结锅试验得到的烧结矿的生产率的评价结果的图。在图6中，如上所述，将以往例1的情况下的烧结矿生产率作为基准值（100），并相对于该基准值以相对值示出以往例2、比较例1～比较例3以及本发明例的各情况下的烧结矿生产效率。

（以往例2）

在以往例2中，以高品质的铁矿粉（球团矿（PF.A））的混合率是5.00质量％、10.00质量％、20.00质量％作为3个条件，利用造粒系统A对全部烧结原料进行造粒。之后，装入烧结机进行烧制。在以往例2的情况下，伴随着球团矿的混合率的上升，相对生产率降低。如图6所示，尤其是，在混合了20.00质量％的球团矿的情况下，相对生产效率下低于70，从而能够确认由于球团矿的大量混合导致生产率大幅恶化。

（比较例1）

在比较例1中，以高品质的铁矿粉（球团矿（PF.A））的混合率是5.00质量％、10.00质量％、20.00质量％作为3个条件，利用造粒系统A对全部烧结原料进行造粒时，添加3.00质量％的生石灰作为粘接剂。之后，装入烧结机进行烧制。如图6所示，在比较例1的情况下，虽然由于生石灰的添加，使相对生产率整体上升，但在混合了20.00质量％的球团矿的情况下，尽管非常大量地添加了3.00质量％的生石灰，相对生产率也没达到100。

（比较例2）

在比较例2中，以高品质的铁矿粉（球团矿（PF.A））总计混合13.20质量％来进行造粒。即，利用造粒系统B对含有9.35质量％的球团矿的全部烧结原料的20.00质量％的原料进行造粒，并且利用造粒系统A对含有3.85质量％的球团矿的全部烧结原料的剩余80.00质量％的原料进行造粒。此时，生石灰总计添加1.80质量％。之后，将造粒系统A和造粒系统B中的两者混合起来装入烧结机进行烧制。如图6所示，根据比较例2的结果，能够确认的是：直到混合13.20质量％的球团矿，相对生产率才能维持与以往例1相同。

（比较例3）

在比较例3中，以高品质的铁矿粉（球团矿（PF.A））总计混合20.00质量％来进行造粒。即，利用造粒系统B对含有9.35质量％的球团矿的全部烧结原料的20.00质量％的原料进行造粒，并且利用造粒系统A对含有10.65质量％的球团矿的全部烧结原料的剩余80.00质量％的原料进行造粒。此时，生石灰总计添加1.80质量％。之后，将造粒系统A和造粒系统B中的两者混合起来装入烧结机进行烧制。如图6所示，根据比较例3的结果，能够确认的是：在直到混合了20.00质量％的球团矿的情况下，兼用造粒系统B，并且即使生石灰总计添加1.80质量％，相对生产率只能到达大约84％。

（本发明例）

在本发明例中，以高品质的铁矿粉（球团矿（PF.A））总计混合20.00质量％来进行造粒。即，利用造粒系统B对含有14.00质量％（造粒系统B的烧结原料中的70质量％）的球团矿的全部烧结原料的20.00质量％的原料进行造粒，并且利用造粒系统A对含有6.00质量％的球团矿的全部烧结原料的剩余80.00质量％的原料进行造粒。此时，生石灰总计添加1.80质量％。并且，在造粒系统B中添加了铁矿石浆。即，在该例子中，将铁矿石浆添加到作为烧结原料的一部分的含有50质量％以上的铁矿粉的部分。此时，铁矿石浆以除去该铁矿石浆中的水分的铁矿石的重量相对于全部烧结原料成为0.40质量％的方式进行添加。如上所述，因为铁矿石浆的铁矿石中的极小粒子的比例为50质量％，混合后的烧结原料中的每1.0质量％的球团矿，添加0.01质量％的10μm以下的极小粒子。如图6所示，在本发明例的情况下，由于铁矿石浆的添加，即使混合20.00质量％的球团矿，也能将相对生产率维持为与以往例1相同。

即，在本发明例的情况下，可知：在比较例1～比较例3的情况下相对生产率降低的、球团矿的混合率高于13.20质量％的范围内，通过以铁矿石浆中的极小粒子相对于1.0质量％的球团矿成为0.01质量％以上的方式添加铁矿石浆，即使将球团矿混合至20.00质量％也能维持烧结矿的生产率。

此外，在实际的烧结作业中，经常使用将利用与碳材料相同的外部数表示返矿的所谓的新原料的量作为100质量％来表示的新原料基础的混合率。可以说从新原料基础的混合率考虑，通过本发明例即使球团矿混合到25质量％也能维持生产率。

从以上内容可知，本发明的烧结原料的造粒方法如上所述，其特征在于，使用立式粉碎机将铁矿石湿式粉碎，并将该湿式粉碎而成的铁矿石浆添加到烧结原料的整体或者一部分来进行造粒，该立式粉碎机具有：粉碎部，其由在旋转驱动的铅垂中心轴上具有螺旋叶片的圆筒容器构成；分级部，其利用重力和离心力的作用进行分级；循环部，其用于使被分级部分级后的底流在粉碎部的圆筒容器循环。

优选的是，在该情况下，上述烧结原料在全部烧结原料中至少含有比13.20质量％高且20.00质量％以下的特定种类的铁矿粉（例如：球团矿），该铁矿粉是粒径为250μm以下的粒子的比例为80质量％以上且含有60质量％以上的T.Fe（全铁）的铁矿粉，向该烧结原料的全部或者该烧结原料的一部分中以上述铁矿石浆中的铁矿石之中的粒径为10μm以下的极小粒子的量相对于1.0质量％的上述铁矿粉成为0.01质量％以上的方式添加上述铁矿石浆并进行造粒。

以下，表示采用了本发明的造粒方法的烧结矿的制造的概要。例如，烧结原料是由含有作为高品质的铁矿粉的大量的球团矿的铁矿石、副原料、返矿以及碳材料等构成，分为造粒系统A、造粒系统B以及破碎系统这3个系统。造粒系统A的原料是利用由滚筒式混合机构成的造粒机进行造粒而得到的模拟粒子。造粒系统B的原料是利用高速搅拌混合机进行混合调湿后、利用盘式造粒机造粒而形成的粗大模拟粒子。

在这里，破碎系统的原料是通过预先使用作为立式粉碎机的塔式粉碎机进行湿式粉碎并与水一起粉碎混合而形成的铁矿石浆。利用破碎系统制造出来的铁矿石浆是在造粒系统B的造粒过程中与造粒系统B的原料一起添加到高速搅拌混合机的，并在造粒系统B的原料被造粒时作为粘接剂。利用各种各样的造粒系统的造粒制造出来的模拟粒子在装入浪涌（自动）加料戽（surgehopper）的过程中被混合，并且，在利用辊式给料机切分的过程以及落到烧结机的托盘上进行堆积并在形成烧结原料填充层的过程中被混合。

这样形成的烧结原料填充层是利用点火炉在其上部表面点火，在从给矿部向排矿部移动的期间被来自下方的空气吸引，按照从填充层的上部到下部的顺序进行烧制。烧制后的烧结饼从烧结机的排矿部排出并被破碎机破碎，利用冷却器冷却后，利用筛子进行整粒并输送至高炉。

在本发明中，之所以作为制造向烧结原料添加的铁矿石浆的方法使用了湿式粉碎，是根据以下理由。如上所述，在极小粒子的粘接剂效果的发现机理方面，要求极小粒子与添加水分良好地混合在一起。在这方面，湿式粉碎因为能够将铁矿石粉碎，并且能够不使用分散剂等而实现粉碎后的极小粒子悬浮在水中，从而湿式粉碎成为满足该要求的优选方法。

此外，在湿式粉碎中使用作为立式粉碎机的塔式粉碎机。如上所述，塔式粉碎机通过在圆周方向和铅垂方向的复合型搅拌而能够产生较大的粉碎力，能够制造具有在粘接剂性状优异的、凹凸较多的形状的极小粒子。

产业上的可利用性

采用本发明的烧结原料的造粒方法，即使在混合大量的被称为球团矿的特定种类的高品质的铁矿粉，并且增加烧结原料的粉末比例的情况下，也能够确保填充层的通气性，并能够廉价地维持烧结矿的生产效率，因此，本发明作为也能够应对高品质的铁矿石枯竭的技术是非常有用的。

附图标记说明

1：塔式粉碎机（立式粉碎机）  2：铅垂中心轴

3：螺旋叶片  4：圆筒容器  5：水簸槽

6：离心式分级装置  7：循环泵  8：配管

9：配管

Claims (2)

1.一种烧结原料的造粒方法，其特征在于，

将铁矿石、碳材料、副原料以及返矿混合而形成烧结原料，在对该烧结原料进行混合、调湿以及造粒处理时，使用立式粉碎机将铁矿石湿式粉碎，并将该湿式粉碎而成的铁矿石浆添加到烧结原料的整体或者一部分来进行造粒，该立式粉碎机具有：粉碎部，其由在旋转驱动的铅垂中心轴上具有螺旋叶片的圆筒容器构成；分级部，其利用重力和离心力的作用进行分级；循环部，其用于使被分级部分级后的底流在粉碎部的圆筒容器循环。

2.根据权利要求1所述的烧结原料的造粒方法，其特征在于，

上述烧结原料在全部烧结原料中至少含有比13.20质量％高且20.00质量％以下的特定种类的铁矿粉，该铁矿粉是粒径为250μm以下的粒子的比例为80质量％以上、含有60质量％以上的T.Fe即全铁的铁矿粉，向该烧结原料的全部或者该烧结原料的一部分中的包含50质量％以上的该铁矿粉的部分以上述铁矿石浆中的铁矿石之中粒径为10μm以下的极小粒子的量相对于1.0质量％的上述铁矿粉成为0.01质量％以上的方式添加上述铁矿石浆并进行造粒。

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