CN108699623B

CN108699623B - 烧结矿的制造方法

Info

Publication number: CN108699623B
Application number: CN201780013342.9A
Authority: CN
Inventors: 竹原健太; 山本哲也; 广泽寿幸; 樋口隆英; 大山伸幸
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2016-03-04
Filing date: 2017-02-27
Publication date: 2022-05-10
Anticipated expiration: 2037-02-27
Also published as: KR20180110034A; JP6508500B2; KR102189069B1; BR112018067367B1; CN108699623A; BR112018067367A2; AU2017227235B2; WO2017150428A1; JPWO2017150428A1; AU2017227235A1; PH12018550145A1

Abstract

本发明的目的在于提出一种即使使用含有大量难造粒性的微粉的铁矿石也能够制造高强度的造粒粒子、能够得到高品质的烧结矿的烧结矿的制造方法，该制造方法的特征在于，将由含有20质量％以上的粒径1mm以上的核粒子且含有10～50质量％的粒径0.125mm以下的微粉的铁矿石、凝结材料以及副原料构成的烧结原料利用高速搅拌机进行搅拌后进行造粒，然后进行烧成。

Description

烧结矿的制造方法

技术领域

本发明涉及作为DL型烧结机等中使用的高炉原料的烧结矿的制造方法。

背景技术

烧结矿如下制造：向多个品牌的铁矿粉(通常为约125μm～约1000μm的被称为烧结料的物质)中配合各为适量的石灰石、硅石、蛇纹岩等副原料粉、以及粉尘、氧化皮、返矿等杂原料粉、以及粉焦等固体燃料，向由此得到的烧结配合原料中添加水分并进行混合-造粒，将所得到的造粒原料装入到烧结机中并进行烧成，由此来制造。该烧结配合原料通常通过含有水分而在造粒时彼此凝集而形成准粒子。另外，该准粒子化后的烧结用造粒原料被装入到烧结机的台车上时，发挥确保烧结原料装入层的良好的通气的作用，使得烧结反应顺利进行。烧结反应中，被加热后的造粒粒子的水分蒸发，下风的造粒粒子变为高水分，形成强度下降的区域(润湿带)。该润湿带中，造粒粒子容易破碎，堵塞填充层的空气的流路，使通气变差。

另一方面，近年来，正在进行铁矿石的微粉化，使用了该微粉矿的造粒粒子的强度减小。特别是在添加水时强度大幅降低，存在导致通气变差的问题。另外，已知微粉矿在烧结矿的制造中难以进行重要的造粒。在围绕烧结用铁矿粉这样的环境中，最近，提出了用于使用含有大量难造粒性的微粉的铁矿石来制造高品质的烧结矿的技术。

以往，关于这样的作为高炉原料的烧结矿的制造方法，已知有如下所述的技术(专利文献1～9)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开昭62-37325号公报

专利文献2：日本特开平1-312036号公报

专利文献3：日本特开2007-247020号公报

专利文献4：日本特开平11-61282号公报

专利文献5：日本特开平7-331342号公报

专利文献6：日本特开平7-48634号公报

专利文献7：日本特开2005-194616号公报

专利文献8：日本特开2006-63350号公报

专利文献9：日本特开2003-129139号公报

发明内容

发明所要解决的问题

专利文献1公开了混合球团烧结法(Hybrid Pelletized Sinter法)(以下，称为“HPS法”)。该技术通过使用滚筒式混合机和造粒机对含有大量铁分高的微粉铁矿石的烧结配合原料进行造粒来制造低渣比和高被还原性的烧结矿。但是，对于该技术而言，对烧结原料进行大量处理时，需要设置多个造粒机，存在制造成本增大的问题。

另外提出了：在造粒工序之前，将微粉铁矿石和炼铁粉尘利用搅拌混合机预先混合，进一步利用搅拌混合机进行造粒的方法；将以微粉为主体的烧结原料利用搅拌机进行搅拌后使用造粒机进行造粒的方法(专利文献2～3)。但是，对于这些方法而言，造粒粒子为微粉原料主体，与具有强度高于造粒粒子的核粒子(铁矿石)的情况相比，存在造粒粒子的强度减小这样的问题。

此外，还提出了：将配合有微粉和烧结料的烧结原料利用艾氏混合机(EIRICHMIXER)预先进行混合处理后利用滚筒式混合机进行造粒的方法(专利文献4～6)等。但是，在这些方法中，微粉比例增加时，附着粉层变得过量，造粒粒子的燃烧性劣化成为问题。另外，还存在由于核粒子的不足而使造粒性变差、在造粒不完全的状态下进行烧成这样的问题。

此外，提出了对含有微粉且含有大量结晶水的难造粒性矿石进行处理的方法(专利文献7～9)。但是，对于这些方法而言，烧结中，由于大量水分从高结晶矿石蒸发，难以防止润湿带中的压损升高。另外，使用大量造粒粒子的强度容易降低的微粉铁矿石时，还存在润湿带中的压损容易进一步升高的问题。

本发明是着眼于如上所述的问题而完成的，其目的在于提供即使使用含有大量难造粒性的微粉的铁矿石也能够制造高强度的造粒粒子、能够得到高品质的烧结矿的烧结矿的制造方法。

用于解决问题的方法

本申请发明人对提高使用微粉铁矿石时的造粒粒子强度的方法、以及为了抑制润湿带中的压损升高而减少结晶水的蒸发的方法和使用低结晶水且含有大量微粉的矿石时高效地进行造粒的方法进行了研究，从而实现了如下所述的本发明。

即，本发明是一种烧结矿的制造方法，其特征在于，将由含有20质量％以上的粒径1mm以上的核粒子且含有10～50质量％的粒径0.125mm以下的微粉的铁矿石、凝结材料以及副原料构成的烧结原料利用高速搅拌机进行搅拌后进行造粒，然后进行烧成。

另外，认为在本发明的上述烧结矿的制造方法中以下的(1)～(4)可成为更优选的解决方法：

(1)对包含含有25～40质量％的粒径0.125mm以下的微粉的铁矿石的烧结原料进行搅拌、造粒；

(2)结晶水为4质量％以下；

(3)将高速搅拌机的搅拌叶片的圆周速度设定为6m/s以上；

(4)利用高速搅拌机进行预处理时的水分为6质量％以下。

发明效果

根据本发明，通过含有大量核粒子，由此，即使在使用含有大量难造粒性的微粉的铁矿石的情况下，也能够制造高品质的烧结矿，并且能够改善烧结矿生产率。

附图说明

图1是用于对实施本发明的烧结矿的制造方法的设备列的一例进行说明的图。

图2是用于对改变微粉比例时进行高速搅拌的情况下和不进行高速搅拌的情况下的烧结生产率进行比较的图。

图3是示出核粒子比例与烧结生产率的关系的图。

图4是示出高速搅拌机的搅拌叶片的圆周速度与调和平均径的关系的图。

图5是示出搅拌时的水分与粒径4.75mm以上的比例的关系的图。

具体实施方式

图1是用于对实施本发明的烧结矿的制造方法的设备列的一例进行说明的图。按照图1对本发明的烧结矿的制造方法进行说明，首先，准备由含有20质量％以上的粒径1mm以上的核粒子且含有10～50质量％的粒径0.125mm以下的微粉的铁矿石、凝结材料、副原料构成的烧结原料11。烧结原料11优选由上述的含有30质量％以上的粒径1mm以上的核粒子且含有10～50质量％的粒径0.125mm以下的微粉的铁矿石、粉焦等凝结材料、以及返矿、硅石、石灰、生石灰等副原料构成。

接着，利用高速搅拌机12对所准备的烧结原料11实施预处理。高速搅拌机12的目的在于，为了抑制粗大的造粒粒子的生成而在造粒前将成为粗大的造粒粒子的种子的微粉的凝集体破碎。为了高效地将微粉的凝集体破碎，在微观上，对凝集体本身施加剪切力从而直接使微粉剥离是有效的。作为高速搅拌机12的一例，可以使用例如艾氏混合机、PELLEGAIA混合机、ProShare混合机等。其中，艾氏混合机作为“高速搅拌造粒机”而已知，是兼具由液体交联引起的粒子的凝集、伴随着生长的造粒功能的设备。

接着，将利用高速搅拌机12进行预处理后的烧结原料11利用滚筒式混合机13在水分添加下进行搅拌混合，进行造粒。造粒后的烧结原料11被供给至烧结机14，在烧结机14中形成烧结矿。然后，将烧结矿与焦炭、石灰石等一起作为高炉原料供给至高炉15，制造生铁。

需要说明的是，在图1所示的设备列中，利用滚筒式混合机进行造粒后，将造粒粒子直接装入到烧结机中进行烧成，但是，关于到烧结机为止的构成也可以采用如下所述的设备列。即，在(1)搅拌机、滚筒式混合机、滚筒式混合机这样地配置多个滚筒式混合机的设备列；(2)搅拌机、滚筒式混合机、造粒机、滚筒式混合机这样地在多个滚筒式混合机之间配置造粒机的设备列；(3)在本发明中，为了降低润湿带中的压损，进行了使用低结晶水矿石的开发，但是，为了进一步抑制润湿带的形成，在利用滚筒式混合机的造粒后配置干燥工艺的设备列；等中也可以优选应用本发明。

利用上述设备列实施本发明的烧结矿的制造，本发明的烧结矿的制造方法的特征在于，使用含有20质量％以上的粒径1mm以上的核粒子且含有10～50质量％的粒径0.125mm以下的微粉的铁矿石作为烧结原料这一点、以及进行利用高速搅拌机的搅拌作为造粒前的预处理这一点。

首先，在本发明的烧结矿的制造方法中，使粒径1mm以上的核粒子为20质量％以上而在铁矿石中含有大量核粒子，由此，在造粒时该核粒子成为核，因此，与核粒子少的情况相比，造粒得到促进。含有大量微粉的造粒粒子的强度低，因此，为了增加强度，重要的是抑制抵抗压力的造粒粒子的破坏。因此，通过具有强度比微粉的凝集体高的核粒子，使得造粒粒子中容易破坏的部分减少，从而使得粒子强度升高。

需要说明的是，在此，限定为粒径1mm以上的核粒子的原因在于，通常核粒子为1mm以上。另外，将核粒子限定为20质量％以上的原因在于，根据以下的实施例2的结果，核粒子小于20质量％时，烧结生产率变差。进一步优选设定为30质量％以上。上限没有特别限制，但优选为80质量％以下。

另外，在本发明的烧结矿的制造方法中，在铁矿石中含有10～50质量％的粒径0.125mm以下的微粉，但含有大量微粉的原料由于水分的不均衡而容易形成只有强度低的微粉的造粒粒子。通过使用高速搅拌机，这些粒子被破坏，由此使微粉的凝集被破碎，原料均匀地分散。由此，微粉的凝集消失，附着粉层减小，因此，能够制造高强度的造粒粒子。

需要说明的是，在此，在铁矿石中含有10～50质量％的粒径0.125mm以下的微粉的原因在于，小于10质量％时不能形成结合强度弱的准粒子，另外，超过50质量％时存在形成同样地结合强度弱的粗大的粒子的问题，但实质上不会配合超过50质量％的125μm以下的微粉铁矿石，将上限设定为50质量％。将粒径设定为125μm以下的原因在于，粒径为125μm以下时，表示添加了水分的粉体填充层中的粒子层彼此的粘接性的附着力增加，因此，表现出造粒性大大不同的特性。

此外，在本发明的烧结矿的制造方法中，利用高速搅拌机的破碎需要足以使微粉的凝集崩解的力，通过施加比迄今为止提出的搅拌叶片的圆周速度更大的力，能够将微粉的凝集破碎。另外，微粉的凝集在烧结原料的水分达到造粒水分时已经增多。因此，通过在添加水分之前的低水分的状态下对原料进行搅拌，可进一步促进微粉的凝集物的破碎效果。

此外，在本发明的烧结矿的制造方法的优选例中，为了抑制使用微粉矿时导致减产的润湿带，提出了使用成为润湿带的原因的结晶水少的矿石对烧结原料进行造粒来制造烧结矿的方法。通过该方法，所得到的造粒粒子如上所述与使用高结晶水矿石的情况相比，可减少在烧结机内达到高温时的水分的产生。润湿带中的水分减少时，润湿带的压损降低，由此，烧结中的烧结原料(烧结床层)中的通气得以改善。作为其结果，能够改善烧结矿生产率。另外，还具有如下效果：通过抑制水分的蒸发，能够减少作为燃料的凝结材料。

以上，参考实施方式对本发明进行了说明，但也可以使用本发明的高速搅拌后进行造粒而得到的造粒粒子的全部量作为烧结原料，另外，将本发明的高速搅拌后进行造粒而得到的造粒粒子和未进行高速搅拌的情况下进行造粒而得到的造粒粒子混合后应用于烧结原料也包含在本发明的权利范围内。另外，本发明不受上述实施方式所记载的构成的任何限定，还包括在权利要求所记载的事项的范围内可考虑的其它实施方式、变形例。

实施例

接着，对为了确认本发明效果而进行的实施例进行说明。

在本发明中，将核粒子比例定义为粒径1mm以上的粒子的重量比例，将微粉比例定义为铁矿石中的粒径0.125mm以下的粒子的重量比例。在此，测定方法中，使采集的铁矿石干燥，使用JIS Z 8801的网筛进行过筛，测定各粒度的重量，由铁矿石整体的重量算出各粒度的重量比例。另外，烧结原料的水分是烧结原料中的水的重量除以含有水分的烧结原料的重量而得到的值，在本发明中，是由干燥后的烧结原料以及所添加的水的重量计算的值。在此，烧结原料使用了包含含有上述核粒子和微粉的铁矿石、以及凝结材料、副原料的原料。但是，通常，烧结原料是在多个品牌的铁矿粉中配合各为适量的石灰石、硅石、蛇纹岩等副原料粉、以及粉尘、氧化皮、返矿等杂原料粉、以及生石灰等粘结剂、以及粉焦等作为固体燃料的凝结材料而成的原料。

＜实施例1：关于高速搅拌和微粉比例的影响＞

试验中，使用粒径1mm以上的核粒子为30质量％以上、结晶水为4质量％以下、微粉比率为10质量％(核粒子：42质量％、结晶水：4质量％)、25质量％(核粒子：40质量％、结晶水：3质量％)、40质量％(核粒子：36质量％、结晶水：3质量％)的铁矿石。在此，试样的结晶水是由所配合的铁矿石的各结晶水的重量比例通过加权平均求得的平均值。在本发明中，所配合的铁矿石的结晶水是通过该平均值的计算方法求得的值。该各矿石的结晶水的测定依据JIS M 8700进行。以内添比计配合这些铁矿石69～70质量％、返矿16质量％、石灰石14质量％和硅石0～1质量％，以外添比计添加作为凝结材料的粉焦5％。向其中以使烧结原料的水分达到6质量％的方式添加水分。

针对这些试样，在使用和不使用利用高速搅拌机的预处理的情况下进行试验。高速搅拌机使用艾氏混合机，搅拌叶片的长度为直径350mm，容器为直径750mm。搅拌叶片的圆周速度v(m/s)根据搅拌叶片的转速N(rpm)和搅拌叶片的长度350mm而设定为：

v＝0.35×π×N/60

在本发明中，以6m/s的圆周速度进行60秒搅拌。

然后，对于这些烧结原料，以使水分达到7质量％的方式添加水分，同时使用滚筒式混合机进行5分钟造粒，使用锅试验机进行烧成。将使烧结后的烧结饼从2m的高度掉落一次时粒径为+10mm的样品作为成品，将其重量除以(烧结饼重量-铺底料重量)而得到的值设定为成品率。烧结生产率(t/(m²·h))设定为成品重量除以烧成时间和试验锅的截面积而得到的值。

将测定结果示于图2中。如图2所示可知，与作为通常的微粉比例的10质量％以上相比，微粉比率增加时，在仅滚筒式混合机的情况下，烧结生产率减小。另一方面可知，在进行利用高速搅拌的预处理的情况下，虽然烧结生产率随着微粉的增加而减小，但与仅利用滚筒式混合机进行造粒的情况相比，减小被显著地抑制。

＜实施例2：关于核粒子比例的影响＞

使用结晶水为4质量％以下、粒径0.125mm以下的微粉比率为40质量％的铁矿石，进行改变核粒子的比例的试验。在核粒子的比例为13质量％(结晶水：2质量％)、25质量％(结晶水：2质量％)、32质量％(结晶水：2质量％)、43质量％(结晶水：4质量％)的范围进行实验。以内添比计配合这些铁矿石69～70质量％、返矿16质量％、石灰石14质量％和硅石0～1质量％，以外添比计添加作为凝结材料的粉焦5％。向其中以使烧结原料的水分达到6质量％的方式添加水分。将这些试样利用高速搅拌机进行搅拌。关于高速搅拌机，搅拌叶片的长度为直径350mm、容器为直径750mm。在本发明中，以6m/s的圆周速度进行60秒搅拌。然后，对于这些烧结原料，以使水分达到7质量％的方式添加水分，同时使用滚筒式混合机进行5分钟造粒，使用锅试验机进行烧成。

将测定结果示于图3中。如图3所示可知，使核粒子为20质量％以上时，烧结生产率得到改善，特别是在使用30质量％以上的情况下，烧结生产率得到显著改善。认为这是因为：通过导入核粒子，造粒粒子强度增加；并且，通过在烧结原料中混合大量核，造粒得到促进，改善了烧结中的通气。

＜实施例3：关于高速搅拌机的搅拌叶片的优选圆周速度＞

接着，针对利用高速搅拌对使用结晶水少、微粉比率高且核粒子比例高的铁矿石的烧结原料进行处理时的优选圆周速度进行了研究。作为试样的条件，使用结晶水为2质量％、微粉比率为25质量％、核粒子的比例为30质量％的铁矿石。以内添比计配合该铁矿石70质量％、返矿16质量％和石灰石14质量％，以外添比计添加作为凝结材料的粉焦5质量％。向其中以使烧结原料的水分达到6质量％的方式添加水分。

将该试样利用高速搅拌机搅拌60秒。关于高速搅拌机，搅拌叶片的长度为直径350mm、容器为直径750mm。在本发明中，圆周速度在0～12m/s变化。然后，对于这些烧结原料，以使水分达到7质量％的方式添加水分，同时使用滚筒式混合机进行5分钟造粒。在本实施中，对造粒后的粒子的调和平均径进行评价。调和平均径是用于评价粉体层的通气而通常使用的指标，调和平均径越大，则表示造粒越进行，通气越良好。

关于调和平均径，采集1kg搅拌处理后的粉体样品，干燥后，使用网眼为0.25mm、0.5mm、1mm、2.8mm、4.75mm、8mm的筛，按照网眼递减的顺序将该粉体样品进行过筛，测定各粒度的重量比例。调和平均径通过下述(1)式求出。

在此，w_i为在各粒径间得到的重量比例，x_i为各粒径间的代表粒径。各粒径间的代表粒径使用各自较大的网眼和较小的网眼的几何平均值，对于0.25mm以下的粒子而言，设定为0.125mm与所采集的粒子中最大的粒径的几何平均值，对于8mm以上的粒子而言，设定为8mm与所采集的粒子中最大的粒径的几何平均值。

图4中示出利用滚筒式混合机造粒后的造粒粒子的调和平均径。其结果可知，直至圆周速度达到6m/s为止，随着圆周速度的增加，调和平均径增加。另外，圆周速度为6m/s以上时，调和平均径变为恒定。随着圆周速度的增加，调和平均径增加的原因是：在进行搅拌时，圆周速度低的情况下，由搅拌叶片引起的烧结原料中的水分的分散不充分，未遍布水分，残留有未被造粒的粒子。另外，圆周速度充分大的情况下，水分的分散变得充分，未被造粒的粒子减少，调和平均径增加。

＜实施例4：关于搅拌前的水分量的影响＞

接着，针对利用高速搅拌对使用结晶水少、微粉比率高且核粒子比例高的矿石的烧结原料进行处理时的优选的搅拌前的水分进行了研究。作为试样的条件，使用结晶水为2质量％、微粉比率为25质量％、核粒子的比例为30质量％的铁矿石。以内添比计配合该铁矿石70质量％、返矿16质量％和石灰石14质量％，以外添比计添加作为凝结材料的粉焦5质量％。向其中以使烧结原料的水分达到0～7质量％的方式添加水分。然后，对于这些烧结原料，以使水分达到7质量％的方式添加水分，同时使用滚筒式混合机进行5分钟造粒。

在本试验中，为了对由搅拌引起的微粉的凝集物的破碎变得容易的水分进行研究，以搅拌后的粒子中作为大粒子的4.75mm以上的粒子的比例进行评价。通常，造粒是制造3～5mm的粒子的工艺，造粒前粒径4.75mm以上的粒子在造粒后生成粗大粒子，该粗大粒子在烧成时导致燃烧性变差。因此，作为搅拌后的粒子，优选使粒径4.75mm以上的粒子减少。另外，粒径4.75mm以上的粒子减少意味着，附着于核粒子的微粉被破碎。因此，成为微粉的分散进行而使原料被均匀地分散、混合的指标。

图5中示出搅拌时的水分与搅拌后的粒径4.75mm以上的粒子的比例。其结果可知，通过使水分减少，能够降低搅拌后的粒径4.75mm以上的粒子的比例。可知，特别是在水分为6质量％以下的情况下，粒径4.75mm以上的粒子比例变为恒定。这是因为：通过使水分减少，烧结原料中的微粉的凝集物的水分也减少。通过使微粉的凝集物的水分减少，凝集所需的粒子彼此的附着力降低，由搅拌叶片引起的凝集物的破碎进行。

以上，参考实施方式对本发明进行了说明，但本发明不受上述实施方式所记载的构成的任何限定，还包括在权利要求所记载的事项的范围内可考虑的其它实施方式、变形例。例如，将上述各实施方式、变形例的一部分或全部组合而构成本发明的微粉原料的混炼方法的情况也包括在本发明的权利范围内。

产业上的可利用性

根据本发明的烧结矿的制造方法，通过含有大量核粒子，即使在使用含有大量难造粒性的微粉的铁矿石的情况下，也能够制造高品质的烧结矿，并且能够改善烧结矿生产率，能够在各种烧结矿的制造方法中优选使用本发明。

符号说明

11 烧结原料

12 高速搅拌机

13 滚筒式混合机

14 烧结机

15 高炉

Claims

1.一种烧结矿的制造方法，其特征在于，

将烧结原料利用高速搅拌机在将高速搅拌机的搅拌叶片的圆周速度设定为6m/s以上、水分为6质量％以下的条件下进行搅拌后进行造粒，然后进行烧成，

所述烧结原料由含有20质量％以上的粒径1mm以上的核粒子且含有25～50质量％的粒径0.125mm以下的微粉的铁矿石、凝结材料以及副原料构成。

2.如权利要求1所述的烧结矿的制造方法，其特征在于，对包含含有25～40质量％的粒径0.125mm以下的微粉的铁矿石的烧结原料进行搅拌、造粒。

3.如权利要求1或2所述的烧结矿的制造方法，其特征在于，铁矿石的结晶水为4质量％以下。