CN111918974A - 造粒物、造粒物的制造方法和烧结矿的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供能够减少输送机接合部上的附着量的造粒物。一种造粒物，其含有大于30质量％且90质量％以下的污泥和10质量％以上且小于70质量％的烧结矿粉，所述造粒物含有污泥附着在烧结矿粉上的造粒粒子。

Description

造粒物、造粒物的制造方法和烧结矿的制造方法

技术领域

本发明涉及含有在改善了输送机输送性的炼铁工艺中产生的污泥的造粒物、该造粒物的制造方法和使用了该造粒物的烧结矿的制造方法。

背景技术

在生铁冶炼、炼钢、轧制等各种炼铁工艺中，产生大量的粉尘和污泥。这些粉尘和污泥中含有大量铁成分、碳成分，因此，优选不废弃而作为铁源、热源进行再利用。通常，粉尘和污泥在生铁冶炼和炼钢的高温工艺中使用。粉尘和污泥在高温工艺中再熔融，熔入铁水中作为铁源而被再利用。

粉尘是含有铁且水分含量为0～20质量％、多数情况下水分含量为0～5质量％的微粉，水分含量少，利用带式输送机输送时产生灰尘。另一方面，污泥是含有铁且水分含量为20质量％以上的微粉，水分含量多，附着性高，因此，利用带式输送机输送时，会附着于输送机接合部而发生堵塞。微粉的平均粒径为0.5mm以下，附着、产生灰尘的问题特别大。如此，利用带式输送机输送粉尘和污泥时，会产生灰尘、发生附着所致的堵塞。在输送过程中，产生灰尘可以通过设置集尘设备来缓和问题，但污泥附着的问题特别大。

对于这样的问题，在专利文献1中公开了一种造粒物的制造方法，其中，使用具备在转鼓内进行公转的搅拌叶片和在与搅拌叶片一起公转并进行自转的搅拌转子的造粒物制造装置，将饼状的炼铁污泥破碎，添加固化剂和炼铁粉尘进行造粒处理。通过使用上述方法，能够在不实施特别的干燥处理的情况下适当地进行造粒，能够制造适合用于高温工艺的造粒物。

在专利文献2中公开了一种烧结原料的造粒方法，其中，在粉尘、污泥中混合粉状焦炭和粗粒并利用振动混炼造粒机进行造粒，进而将粉状焦炭进行外装包覆造粒。

在专利文献3中公开了一种方法，其中，通过使在含水污泥中混合细粒烧结矿而成的混合物的水分为3～15％的范围而将污泥保持于烧结矿的凹部。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2012-97295号公报

专利文献2：国际公开第2007/63603号

专利文献3：日本特开昭49-38811号公报

发明内容

发明所要解决的问题

但是，专利文献1中公开的造粒物的水分含量多，因此，将该造粒物用带式输送机输送时，输送机接合部上的附着量增多。特别是在炼铁厂中带式输送机被设置在室外，雨天时雨水也降落在带式输送机上。因此，雨天时造粒物的水分含量进一步增多，输送机接合部上的附着量增加，存在因该附着而发生造粒物的堵塞的问题。

在专利文献2中，没有考虑污泥的水分含量，因此存在其并非是能够解决输送中的造粒物的附着的方法这样的问题。在专利文献3的方法中，通过使污泥附着于烧结矿，能够减轻输送工序中的输送阻碍。但是，专利文献3的方法不包括进行造粒的工序，因此存在必须使混合后的水分含有率为3～15％的制约。因此，如果使污泥的混合量为30质量％以上，则无法得到理想的结果，存在应用范围窄的问题。

本发明是鉴于这样的现有技术的问题而完成的，其目的在于提供能够减少输送机接合部上的附着量的造粒物。

用于解决问题的方法

用于解决上述问题的本发明的主旨如下所述。

(1)一种造粒物，其含有大于30质量％且90质量％以下的污泥和10质量％以上且小于70质量％的烧结矿粉，

所述造粒物含有上述污泥附着在上述烧结矿粉上的造粒粒子。

(2)如(1)所述的造粒物，其中，上述造粒粒子还含有粉尘。

(3)如(1)或(2)所述的造粒物，其中，上述污泥的水分含量为20质量％以上且小于30质量％。

(4)一种造粒物的制造方法，其具有：将污泥脱水而制成脱水饼的脱水工序；以及将上述脱水饼和烧结矿粉混合并进行造粒的造粒工序。

(5)如(4)所述的造粒物的制造方法，其中，在上述造粒工序中，进一步混合粉尘。

(6)如(4)或(5)所述的造粒物的制造方法，其中，上述脱水饼的水分含量为20质量％以上且小于30质量％。

(7)一种烧结矿的制造方法，其具有：将通过(4)～(6)中任一项所述的造粒物的制造方法制造的造粒物、含铁原料、含CaO原料和凝结材料配合而制成烧结原料的配合工序；向上述烧结原料中添加水并进行造粒的造粒工序；以及将造粒后的上述烧结原料用烧结机进行烧结而制成烧结矿的烧结工序。

发明效果

通过使用本发明的造粒物，能够减少造粒物在输送机接合部上的附着量。由此，能够抑制带式输送机输送时的造粒物的堵塞的发生。

附图说明

图1示出造粒物10的截面放大照片。

图2是用于制造本实施方式的造粒物的搅拌机30的内部立体图。

图3是搅拌机30的俯视图。

图4是示出附着性评价装置50的侧视图。

图5是示出附着量的评价结果的图。

图6是示出附着量的评价结果的图。

具体实施方式

以下，通过具体实施方式对本发明进行说明。本实施方式的造粒物是按照含有大于30质量％且90质量％以下的在炼铁工艺中产生的污泥、含有10质量％以上且小于70质量％的烧结矿粉、并且含有污泥附着在烧结矿粉上的造粒粒子的方式进行造粒而得到的造粒物。在该造粒物中可以含有在炼铁工艺中产生的粉尘。

图1是造粒物的截面放大照片。图1(a)是现有的造粒物10的截面放大照片，图1(b)是本实施方式的造粒物20的截面放大照片。现有的造粒物10是指利用转鼓式造粒机对含有在炼铁工艺中产生的污泥的造粒原料进行造粒而得到的造粒物。本实施方式的造粒物20是对含有在炼铁工艺中产生的污泥和烧结矿粉的造粒原料进行造粒而得到的造粒物。

如图1(a)所示，在现有的造粒物10的中央确认到黑色部分。该黑色部分是为了进行显微镜观察而用树脂固定造粒物10后为了进行截面观察进行研磨时造粒物10的中央脱落而产生的空隙12。认为在现有的造粒物10的中央存在含有大量水分的脆弱部，该部分因研磨而脱落，从而在造粒物的中央产生空隙12。

在中央具有这样的脆弱部的造粒物10因带式输送机输送时的撞击而容易崩坏，产生微粉并且放出内部的水分。由于该造粒物10的微粉化和水分的放出，输送机接合部上的造粒物的附着量增多。

如图1(b)所示，本实施方式的造粒物20中含有污泥28以包覆的方式附着在烧结矿粉24上的造粒粒子22。烧结矿粉24具有细孔，在烧结矿的制造过程中从高温的状态被气体冷却，因此水分含量少。因此，对含有烧结矿粉24和污泥28的造粒原料进行造粒时，造粒粒子22被造粒成以烧结矿粉24为核，并且污泥28的水分被烧结矿粉24吸收，因此在造粒粒子22的中央没有产生含有大量水分的强度弱的脆弱部。因此，即使在带式输送机输送时受到撞击也不会崩坏，即使发生崩坏，也不会放出水分。如此，本实施方式的造粒物20含有不易产生微粉、成为附着的原因的水分的放出量也少的造粒粒子22，因此，与现有的造粒物10相比，带式输送机输送时的输送机接合部上的附着减少。

本实施方式的造粒物中的烧结矿粉24的含有比例需要为10质量％以上。造粒物20通过含有10质量％以上的烧结矿粉24，输送机接合部上的附着量减少。烧结矿粉24的含有比例更优选为25质量％以上、进一步优选为50质量％以上。在不到50质量％的情况下，随着烧结矿粉24的含有比例升高，输送机接合部上的附着量减少。通过使烧结矿粉24的含有比例为50质量％，输送机接合部上的附着量几乎为0，因此，即使进一步提高烧结矿粉24的含有比例，也没有进一步减少输送机接合部上的附着量的效果，污泥28的处理量减少。因此，从减少输送机接合部上的附着量的观点考虑，烧结矿粉24的含有比例的上限可以设定为小于70质量％，但从增加污泥28的处理量的观点考虑，优选将烧结矿粉24的含有比例设定为50质量％以下。本实施方式的造粒物中的污泥28的含有比例与烧结矿粉24的含有比例相对应地设定为大于30质量％且90质量％以下。

接着，对本实施方式的造粒物的制造方法进行说明。首先，实施如下所述的脱水工序：使用压缩型脱水装置对炼铁工艺中产生的污泥28进行脱水而制成脱水饼。接着，实施如下所述的造粒工序：将该脱水饼与烧结矿粉24用搅拌机混合，并进行造粒。在本实施方式中，向造粒机供给的原料的质量均是含有水分的原料的质量。此时，可以添加炼铁工艺中产生的粉尘，将它们混合，并进行造粒。如此，制造本实施方式的造粒物。作为压缩型脱水装置，例如可以使用压滤机、真空过滤器。脱水装置不限于压缩型，只要能够将污泥脱水至可供给于搅拌机的状态即可。作为脱水后的污泥的水分含量，优选为约20质量％～约40质量％。更优选对污泥的脱水进行强化，使污泥(脱水饼)的水分含量为20质量％以上且小于30质量％。由此，能够提高污泥的处理效率和造粒性。

本实施方式中使用的污泥是在作为炼铁工艺的生铁冶炼工序、炼钢工序、轧制工序、镀覆工序或酸洗工序等中产生的污泥。脱水前的污泥的水分含量多，其水分含量为约40质量％～约70质量％。

本实施方式的造粒物可以含有粉尘，用于制造造粒物的粉尘是在作为炼铁工艺的生铁冶炼工序、烧结制造工序、炼钢工序等中产生的粉尘。粉尘通过干式集尘等方法回收，水分含量少，其水分含量为0～20质量％、多数情况下为约0质量％～约5质量％。

本实施方式中使用的烧结矿粉是指粒径为5mm以下的烧结矿，是在烧结矿的制造过程或输送过程、将烧结矿装入高炉的装入过程中使用网眼直径为5mm的筛被筛分在筛下的烧结矿粉。进行烧结而制造出的烧结矿的水分含量少，因此，其水分含量为0质量％以上且5质量％以下。为了制造以烧结矿粉为核而被污泥包覆的造粒物，烧结矿粉的粒径优选为2mm以上。在使用网眼直径为5mm的筛被筛分在筛下的粒径为5mm以下的烧结矿粉中，含有大量粒径为0.1～5mm的粒子，因此无需除去粒径为2mm以下的微粉。可以按照烧结矿粉的平均粒径为2mm以上的方式来管理烧结矿粉的粒径，以便含有一定程度大小的烧结矿粉。

图2是用于制造本实施方式的造粒物的搅拌机30的内部立体图。图3是搅拌机30的俯视图。搅拌机30是将使污泥28脱水后的脱水饼微细地破碎并且将微细地破碎后的脱水饼与烧结矿粉24混合、有时还添加粉尘进行混合、并对它们进行造粒的装置。

搅拌机30具有：投入脱水饼、粉尘的圆筒容器32、搅拌叶片34和堰36。为了刮取造粒原料，优选设置堰36，也可以不设置。圆筒容器32具备圆筒38和圆形的底板40。圆筒容器32设置有用于供给和排出脱水饼、粉尘的开口(未图示)。底板40与圆筒38一体地设置，底板40受到驱动力而与圆筒38一起旋转。圆筒容器32可以具有对圆筒容器32的上侧进行密封的顶板。

搅拌叶片34具有旋转轴42和多个搅拌板44。旋转轴42设置在偏离圆筒容器32的中心的位置。搅拌叶片34从设置于圆筒容器32的上侧的未图示的驱动部受到驱动力而进行旋转。如此，圆筒容器32和搅拌叶片34从不同的驱动部受到驱动力而进行旋转，因此各自独立地旋转。旋转轴42也可以设置在圆筒容器32的中心。

搅拌板44以从旋转轴42放射状向外侧突出地设置。搅拌板44在旋转轴42的上下方向的两个部位以60°间隔设置在六个方向。设置搅拌板44的上下方向的位置和数目可以根据填充在圆筒容器32内的脱水饼和粉尘的量适当地变更。

在圆筒容器32中投入有脱水饼的状态下，底板40例如顺时针旋转，搅拌叶片34逆时针旋转。通过使底板40顺时针旋转，投入到圆筒容器32内的脱水饼沿着底板40的旋转方向顺时针旋转。顺时针旋转的脱水饼与逆时针旋转的搅拌叶片34发生碰撞而被破碎。底板40和搅拌叶片34的旋转方向既可以为顺时针也可以为逆时针。底板40和搅拌叶片34的旋转方向相互可以不同，也可以相同。

在图2和图3中示出搅拌机30水平设置的例子，但也可以将搅拌机30相对于水平面倾斜地使用。也可以在保持搅拌叶片34沿铅垂方向被轴支承的状态下仅使圆筒容器32相对于水平面倾斜地使用。

通过使用图2和图3所示的搅拌机30，脱水饼被微细地破碎，破碎后的脱水饼与烧结矿粉24混合。由此，脱水饼的内部所含的水分被烧结矿粉24高效地吸收，能够制造含有污泥28附着在烧结矿粉24上的造粒粒子22的造粒物20。粉尘的水分比污泥少，因此，如果添加粉尘则多数情况下造粒性变好。因此，在要求再利用炼铁工艺中产生的粉尘的情况下，优选将粉尘与污泥、烧结矿一起进行造粒。

在图2和图3所示的搅拌机中，从高效地制造造粒物20的观点考虑，特别优选具有搅拌叶片34这样的特征。从高效地制造造粒物20的观点考虑，进一步使圆筒容器32和搅拌叶片34独立地进行旋转这样的特征也是优选的。从高效地制造造粒物20的观点考虑，进一步使搅拌叶片34与底板40的旋转方向为相反方向这样的特征以及使搅拌叶片34在偏离底板40的中心的位置具有旋转轴这样的特征也是优选的。

本实施方式的造粒物20可以用于制造烧结矿。例如，在将含铁原料、含CaO原料和凝结材料配合而制成烧结原料的配合工序中，配合本实施方式的造粒物20，在造粒工序中添加水，并对该烧结原料进行造粒，将通过烧结工序造粒后的上述烧结原料用烧结机进行烧结，从而制造烧结矿。

此外，也可以代替在配合工序中配合本实施方式的造粒物20而在造粒工序的后半段配合本实施方式的造粒物20，按照造粒后的烧结原料的外层为本实施方式的造粒物20的方式进行配合。如此，本实施方式的造粒物20能够用于制造烧结矿，能够作为烧结矿的制造中的铁源和热源而再利用。

实施例

接着，对于制造本实施方式的造粒物并对其输送性进行评价的实施例进行说明。为了制造本实施方式的造粒物，使用不同的两种造粒方法制造造粒物。作为一种造粒方法，使用与图2所示的搅拌机30相同构成的Eirich公司制造的型号R02的强力混合机来制造造粒物。作为另一种造粒方法，使用转鼓式造粒机来制造造粒物。首先，将使污泥脱水后得到的水分含量为25质量％的脱水饼和水分含量为5质量％的粉尘按照质量比为4：1的方式投入各装置中，向其中添加规定量的水分含量为1.5质量％的烧结矿粉，从而制造出造粒物。将试验中使用的粉尘、污泥和烧结矿粉的成分示于表1中，将造粒物的制造条件示于表2中。表1的“T-Fe”是全部Fe的简称，表示粉尘或污泥中的铁原子的质量比例。在表1中，粉尘和污泥的各成分的合计不是100是因为含有表中未记载的CaO等其它成分。表2中的搅拌叶片的圆周速度为叶片前端部的圆周速度，容器的转速为与搅拌叶片为相反转向的、圆筒容器32的每1分钟的转速。

[表1]

	T-Fe	SiO<sub>2</sub>	Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>	C	金属Fe
						粉尘	31.9	6.7	3.3	13.2	0.3
污泥	60.5	1.6	0.6	10.7	31.9
						烧结矿粉	57.0	5.5	1.8	0.2	0.0

单位：质量％

[表2]

造粒方式	搅拌机	转鼓式
			造粒时间(秒)	60	60
搅拌叶片的圆周速度(米/秒)	6.3	无
			容器的转速(rpm)	50	20

对这样制造的造粒物的附着性进行评价。图4是示出附着性评价装置50的侧视图。附着性评价装置50是具有带式输送机52和模拟输送机接合部而设置的斜槽54的装置。造粒物的附着量的评价如下：使用附着性评价装置50，从箭头56的位置投入8千克造粒物，利用带式输送机52输送造粒物使其落至斜槽54，测定附着于斜槽54的附着量。造粒物的投入量和带式输送机52的速度按照造粒物的输送速度为0.8千克/秒的方式进行调整。关于附着量，进行四次相同试验并以其合计量进行评价。

图5是示出附着量的评价结果的图。在图5中，横轴表示烧结矿粉的含有比例(相对于投入装置中的总质量的质量％)，纵轴表示斜槽54上的附着量(g)。三角图标表示使用强力混合机制造的造粒物的附着性的评价结果。圆形图标表示使用转鼓式造粒机制造的造粒物的附着性的评价结果。

如图5所示，对于使用强力混合机制造的造粒物而言，通过使烧结矿粉的含有比例为10质量％，与不含烧结矿粉的造粒物相比，斜槽54上的附着量减少。进而，通过使烧结矿粉的含有比例为25质量％，与烧结矿粉的含有比例为10质量％的造粒物相比，斜槽54上的附着量减少。

对使烧结矿粉的含有比例为50质量％的造粒物进行评价，结果是斜槽54上的附着量几乎为0。因此结果是，即使使烧结矿粉的含有比例为70质量％，斜槽54上的附着量也不会进一步减少，粉尘和污泥的处理量减少。根据这些结果可知，优选将烧结矿粉的含有比例设定为10质量％以上，更优选设定为25质量％以上，进一步优选设定为50质量％以上。由此，能够减少带式输送机输送时的斜槽54上的附着量。不添加粉尘并使脱水饼和烧结矿粉为1：1(烧结矿粉的含有比例＝50质量％)而进行同样的实验，结果是附着量为1.5g，可以确认即使在不添加粉尘的条件下斜槽54上的附着量也减少。对含有75质量％的脱水至水分含量为21质量％的污泥和25％的烧结矿粉的造粒物的附着性进行测定，结果是附着量为2.1g，可以确认在该条件下附着量也减少。

另一方面，对于使用转鼓式造粒机制造的造粒物而言，通过使烧结矿粉的含有比例为10质量％，与不含烧结矿粉的造粒物相比，斜槽54上的附着量减少。进一步，通过使烧结矿粉的含有比例为25质量％，与烧结矿粉的含有比例为10质量％的造粒物相比，斜槽54上的附着量减少。

但是，转鼓式造粒机的搅拌能力低于强力混合机，因此不能如强力混合机那样将脱水饼破碎。因此认为，对于使用转鼓式造粒机制造的造粒物而言，与利用强力混合机制造的造粒物相比，制造了大量在中央具有含有大量水分的脆弱部的造粒物，由此，斜槽54上的附着量增多。

接着，说明对强力混合机的搅拌叶片的转速和旋转时间与附着量的关系进行确认的结果。将表1所示的使污泥脱水后水分含量为25质量％的脱水饼、水分含量为5质量％的粉尘和水分含量为1.5质量％的烧结矿粉按照质量比为12：3：5(污泥：60质量％、粉尘：15质量％、烧结矿粉：25质量％)的方式投入强力混合机中，改变转速、旋转时间来制造造粒物。使用图4所示的附着性评价装置50对这样制造的造粒物的附着性进行评价。在该试验中，关于附着量，也进行四次相同试验并以其合计量进行评价。

图6是示出附着量的评价结果的图。在图6中，横轴表示搅拌叶片的旋转时间(秒)、即造粒时间，纵轴表示斜槽54上的附着量(g)。圆形图标表示将搅拌叶片的前端部的圆周速度设定为2.3米/秒而制造的造粒物的结果。菱形图标表示将搅拌叶片的前端部的圆周速度设定为4.7米/秒而制造的造粒物的结果。三角图标表示将搅拌叶片的前端部的圆周速度设定为6.3米/秒而制造的造粒物的结果。

如图6所示，发现了：与搅拌叶片的前端部的圆周速度无关，随着延长搅拌叶片的旋转时间，斜槽54上的附着量具有减少的倾向。发现了：随着加快搅拌叶片的前端部的圆周速度，斜槽54上的附着量具有减少的倾向。根据这些结果认为，通过延长搅拌叶片的旋转时间或者加快圆周速度，破碎的脱水饼的量增加，由此，在中央具有含有大量水分的脆弱部的造粒物减少，粉尘和污泥附着在烧结矿粉上的造粒粒子增加，由此斜槽54上的附着量减少。如果在搅拌叶片的圆周速度为6.3米/秒的条件下进行比较，可知旋转时间(造粒时间)优选为30秒以上。另一方面，如果造粒时间延长，则搅拌机的处理能力下降。因此，如果考虑处理能力，旋转时间(造粒时间)优选为180秒以下。根据旋转时间被认为足够的60秒的条件下的结果，搅拌叶片的圆周速度优选为4.7米/秒以上。

符号说明

10 造粒物

12 空隙

20 造粒物

22 造粒粒子

24 烧结矿粉

28 污泥

30 搅拌机

32 圆筒容器

34 搅拌叶片

36 堰

38 圆筒

40 底板

42 旋转轴

44 搅拌板

50 附着性评价装置

52 带式输送机

54 斜槽

56 箭头

Claims (7)

1.一种造粒物，其含有大于30质量％且90质量％以下的污泥和10质量％以上且小于70质量％的烧结矿粉，

所述造粒物含有所述污泥附着在所述烧结矿粉上的造粒粒子。

2.如权利要求1所述的造粒物，其中，所述造粒粒子还含有粉尘。

3.如权利要求1或权利要求2所述的造粒物，其中，所述污泥的水分含量为20质量％以上且小于30质量％。

4.一种造粒物的制造方法，其具有：

将污泥脱水而制成脱水饼的脱水工序；以及

将所述脱水饼和烧结矿粉混合并进行造粒的造粒工序。

5.如权利要求4所述的造粒物的制造方法，其中，在所述造粒工序中，进一步混合粉尘。

6.如权利要求4或权利要求5所述的造粒物的制造方法，其中，所述脱水饼的水分含量为20质量％以上且小于30质量％。

7.一种烧结矿的制造方法，其具有：

将通过权利要求4～权利要求6中任一项所述的造粒物的制造方法制造的造粒物、含铁原料、含CaO原料和凝结材料配合而制成烧结原料的配合工序；

向所述烧结原料中添加水并进行造粒的造粒工序；以及

将造粒后的所述烧结原料用烧结机进行烧结而制成烧结矿的烧结工序。

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