JP2003113424A

JP2003113424A - 焼結原料の造粒方法及び装置

Info

Publication number: JP2003113424A
Application number: JP2001309754A
Authority: JP
Inventors: Tsutomu Okada; 務岡田; Yozo Hosoya; 陽三細谷
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2001-10-05
Filing date: 2001-10-05
Publication date: 2003-04-18

Abstract

(57)【要約】【課題】焼結鉱の製造に用いる粉鉱石、副原料、炭材
の配合原料を転動式造粒機で混合・造粒し疑似粒化物の
高い焼結原料を製造する。【解決手段】微粉の粉鉱石等の鉱石原料、副原料、コ
ークス等の炭材を配合して平均粒径１ｍｍ以上の微粒子
となる事前造粒物を製造し、これと残部の粉状原料を転
動式造粒機に装入して製鉄原料である焼結鉱を焼成する
のに用いられる疑似粒子を造粒するに際し、造粒機に装
入された配合原料の装入流に対し、その下側から、配合
原料移送方向の前上方に向かい所定の仰角で水を高圧噴
霧する

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は、高炉等の原料とな
る焼結鉱の製造工程（塊成化プロセス）における造粒方
法及び装置に関し、特に粉鉱石などからなる焼結原料を
ドラムミキサー用いて造粒する方法及び装置に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】高炉等に用いられる焼結鉱は粉鉱石等を
部分溶融して塊成鉱としたものであり、製鉄原料として
大量に用いられている。

【０００３】この塊成鉱である焼結鉱は、一般的には、
粉鉱石等の鉱石成分、石灰石等の副原料、燃料である粉
コークス等の炭材を配合した後、ドラムミキサーに装入
し、混合・散水・造粒を行って得た擬似粒子化した焼結
原料を、焼結機のパレット上に所定の層厚になるように
装入し焼成して得られるものである。

【０００４】焼成は、原料層表層への着火を原料をパレ
ット上に装入した直後に行い、パレットの下方から焼結
原料の層の上方から空気を吸引することにより、原料層
の上部から順次下方に向かって行われる。そして、この
焼結鉱の生産性は、パレット上で移送される原料層の通
気性に強く依存することが従来から知られている。通気
性が低いと原料層の焼成が円滑に行われないからであ
る。そこで従来から、原料層の通気性を高く維持する目
的で、焼成原料を焼結機に装入する前に配合原料を造粒
して擬似粒子化することを通常行っている。また焼結鉱
を製造する焼成時の条件は、焼結機に装入した原料層の
部分的な性状の違いにも影響され、焼結鉱の生産性を向
上させるためには、焼結機に装入する前の擬似粒子の付
着微粉量を増し、疑似粒子の付着強度を増すことに加
え、疑似粒子を全体として平均的な性状を有するように
製造することが望まれる。

【０００５】このような観点から、例えば：図２に示
したように、擬似粒子を製造するに際し、転動式造粒機
であるドラムミキサー１１に、装入フィーダー１２か
ら、粉鉱石、副原料および炭材からなる配合原料を装入
する際に、高圧空気でミスト化した水を上方のノズル１
３から原料層１５に噴霧して原料に水分を平均的に付着
させるという提案（特開平３−２１９０２６号公報）が
されている。この公報の図２中の符号１６は、配合原料
中の１ｍｍ以上である核粒子、符号１７は１ｍｍ未満の
付着粉となる微粉配合原料を示している。このドラムミ
キサー１１で造粒された擬似粒子は搬送フィーダー１４
により焼結機に送られて焼成される。

【０００６】また：擬似粒子製造のための造粒機であ
るドラムミキサーに装入された配合原料の運動領域内に
水噴霧管を設置し、所定の層厚のうちの比較的運動性の
低い領域（滞留領域）にもバインダーを含む水を添加す
るという提案（特開昭６２−２２５２３８号公報）もあ
る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記
の方法によるものは、ドラムミキサー等の造粒機に装入
された配合原料の表層に対しての水散布を平均的に行う
ことはできるが、この配合原料の層厚方向については水
添加が平均的に行えないという問題があった。

【０００８】また上記の方法によるものは、ドラムミ
キサー等の造粒機に装入された配合原料に、概念的に
は、層厚方向も含めて水を平均的に添加することが可能
である点で優れているが、実装置としては、装置の構造
上かかる構造を採用することは難しいという問題があっ
た。例えば、装入した配合原料の層内に水噴霧管を設置
するために、水噴霧ノズルに原料が付着することが避け
られず長時間に渡って安定した操業ができないという問
題があり、またかかる管の設置により、装入された配合
原料の運動性が阻害される結果、配合原料の混合が円滑
に行われないという問題もある。

【０００９】本発明者は、以上のような従来技術の問題
点を解決することができる新たな技術的改良のために研
究を行った。そして、粉鉱石、副原料、炭材を混合・造
粒して擬似粒子化する際に、擬似粒子化性が向上し、ま
た擬似粒子強度が優れると共に、添加水量を低減でき、
本発明をなすに至ったものである。

【００１０】すなわち本発明者は、造粒機に装入した配
合原料に対する水の付着を、装入配合原料の層厚方向も
含め平均化させるという研究の過程で、製造される擬似
粒子の強度等は、単に添加水が平均に付着するだけでな
く、造粒機に装入される配合原料の粒径の分布が主に層
厚方向にバラツキがあることに影響されて、疑似粒子強
度の部分的なバラツキを生ずることを見出した。これ
は、粒径の大きいものが層厚方向に偏在すると、粒径の
小さいもの（微粉）が多く存在する領域では、微粉のみ
で固まった粒子が形成される可能性が高くなり、このよ
うな微粉のみで固まった粒子は強度が低いために、造粒
した擬似粒子を焼結機に装入した際に崩壊し易く、上記
の通気性を損なう結果になることが実験の結果判明した
ことに基づく。

【００１１】つまり核粒子が転動する際に微粉を核粒子
に付着させる転動造粒においては、擬似粒子の成長に併
せて徐々に微粉を供給すれば、強度の高い擬似粒子を提
供できることを新たに見出したのである。

【００１２】かかる知見により、焼結原料用の擬似粒子
の製造においては、水添加の平均化のみならず、配合原
料から焼結原料である擬似粒子を製造する際に、造粒機
に装入された配合原料の中の細粒が部分的に偏在せずに
平均的に分散していること、更に、微粉を徐々に供給す
ることも重要であることが新たに見出されたのである。

【００１３】そして、かかる問題に対処するために、本
発明においては、配合原料から擬似粒子を造粒するにあ
たり、全体設備の構成上必須の配合原料への水添加の工
程において、装入配合原料に対し分級作用を与えること
で、ドラムミキサー内に装入された配合原料の搬送方向
及び層厚方向に関して、粒径の大きな粒子と小さな粒子
を平均的に分布させることが有効であるという本発明を
提案するものである。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記目的を実現する本発
明の内容は以下の通りである。（１）微粉の粉鉱石等の鉱石原料、副原料、コークス等
の炭材を配合した配合原料を、ドラムミキサーに落下装
入し、水を添加しながら混合・移送して焼結原料用の擬
似粒子を造粒する方法において、配合原料をドラムミキ
サーに装入する際の装入流に対して、その下方から配合
原料移送方向の前上方に向かい所定の仰角で水を高圧噴
霧することを特徴とする焼結原料の造粒方法。

【００１５】（２）高圧噴霧の水の噴霧方向の仰角が１
０〜６０°であることを特徴とする上記発明（１）に記
載の焼結原料の造粒方法。

【００１６】（３）水の噴霧圧力が０．１〜２ＭＰａで
あることを特徴とする上記発明（１）又は（２）に記載
の焼結原料の造粒方法。

【００１７】（４）原料装入側の始端部に装入された配
合原料を混合しながら造粒して造粒物排出側の終端部か
ら焼結原料用の擬似粒子を排出するドラムミキサーと、
鉱石原料、副原料、炭材を配合した配合原料をドラムミ
キサーの始端部に装入する装入手段と、ドラムミキサー
の終端部から排出された擬似粒子を搬送する搬送手段
と、ドラムミキサーに装入された配合原料に対して水を
添加する水添加手段とを有する焼結原料の造粒装置であ
って、前記配合原料の装入手段は、ドラムミキサー内の
配合原料を移送する面に対して上方から配合原料を落下
装入させるように設けられ、前記水添加手段は、前記落
下装入される配合原料の装入流の下側から前記移送方向
の斜め前上方に所定の仰角で水を高圧噴霧するように配
置されていることを特徴とする焼結原料の造粒装置。

【００１８】

【発明の実施の形態】本発明で行われる造粒の一例概要
を図１により説明すると、核粒子（粗粒）となる原料、
および微粉状（細粒）の原料の混合物からなる配合原料
を、転動式造粒機である円筒形状のドラムが略水平方向
（先端側が若干下向きに傾斜）をなす軸回りに回転しな
がら配合原料を混合・造粒させるドラムミキサーに装入
し、その配合原料の装入始端部において、ベルトコンベ
ア型の装入フィーダー２から落下装入される配合原料の
装入流の下方より、ドラムミキサー１の回転により配合
原料を混合・移送する方向の斜め前上方に所定の仰角で
ノズル３から水を高圧噴霧して、径が小さく軽量な微粉
粒子（細粒７）を気流分級するようにしている。上記に
おいて「装入流の下方から水を高圧噴霧する」というの
は、上記装入流よりも移送方向の上流側でかつ該装入流
よりも下方から水を高圧噴霧することをいう。

【００１９】本発明で用いる配合原料の中の粉鉱石等の
鉱石原料には、返鉱石等、従来から使用されている焼結
原料用の原料を用いることができる。また、副原料とし
ては石灰石、蛇紋岩、珪石、ドロマイトを挙げることが
できる。炭材としては代表的には粉コークス、無煙炭、
含炭ダスト等が挙げられ、これらは鉱石原料と同様に粉
状とされて、そのまま、配合原料としてドラムミキサー
に装入することができる。

【００２０】また、鉱石原料，副原料，炭材等を篩い分
けして粗粒のものを予め粗大化シテおいてもよい。

【００２１】本発明によれば、粗粒（核粒子）と細粒
（残部の粉状焼結原料）の混合物からなる配合原料の装
入流に対して、その下方から斜め前上方に向かって水を
高圧噴霧することで、噴霧される高圧空気により細粒が
気流分級され、飛翔した細粒が付着粉として核粒子（粗
粒）に平均的に付着することができる。ここで粗粒、細
粒の区別は、本発明が気流による分級を行うのであるか
ら厳密には粒子の比重、噴霧する気流の圧力などにも影
響される。しかしこれは必ずしも理論的なものではない
ので、実際の実施に当たっては、実験的，経験的に確認
できる気流分級の作用を受ける程度で分けて本発明の作
用をできるだけ有効に発揮できる値を選択すること好ま
しく、一般的には１ｍｍを両者を区別する境界的な基準
とすることがよい場合が多い。つまり１ｍｍ以上のもの
を粗粒、１ｍｍ未満のものを粉状の細粒として分類し、
これに合わせて例えば、高圧噴霧の気流の圧力を決める
ことができる。

【００２２】添加する水の量は、配合原料の持ち込み水
分などにより必ずしも一律ではないが、擬似粒子化した
焼結原料の最終水分が一般的には６．０〜８．０質量
％、好ましくは６．３〜７．３質量％とすることがよ
い。６．０質量％未満では擬似粒子化性が不足するとい
う問題があり、反対に８．０質量％を越えると原料の付
着や燃料原単位が増すという問題があるので上記範囲と
される。

【００２３】高圧噴霧する水（主にエア）の圧力は、上
記１ｍｍを粗粒，細粒の区別の境界とする場合には、一
般的には０．１〜２ＭＰａとされる。圧力が０．１ＭＰ
ａ未満では粗粒と細粒の分級が不十分であり、反対に２
ＭＰａを越えると、ドラムミキサー内壁への原料付着が
増し、ドラムミキサー外への発塵が増加するなどして転
動性が悪化するという問題を招くからである。

【００２４】ドラムミキサーに装入する配合原料の装入
流の下方から高圧噴霧する水の噴霧方向は、装入された
配合原料の斜め上前方に仰角（θ）１０〜６０°の範囲
とされる。これよりも仰角が小さくても大きくても、微
粉がドラムミキサーの搬送方向へ散布されないという問
題がある。

【００２５】上記ドラムミキサーは、一般的には円筒形
の略水平置きされたドラムを略水平方向の軸の回りに回
転させながら、一端側（始端側）より配合原料を装入
し、このドラムの回転により装入された配合原料を混合
・造粒し、他端側（始端側より若干下傾斜した終端側）
より、造粒された擬似粒子を排出する構成のものとして
用いられる。

【００２６】水を噴霧するノズルの形状は特に限定され
ず、また、配合原料に対する水噴霧を平均的に行うもの
であれば、本数も限定されない。

【００２７】ドラムミキサーと共に用いられる装入フィ
ーダー（装入手段）２，排出用の搬送フィーダー（搬送
手段）４には、一般的にはベルトコンベアが採用され
る。

【００２８】このようにすることで、焼結時の通気性を
十分に確保しながら粒子径の大きなものの偏在の影響を
低減して擬似粒子化性が平均的に高い造粒物（擬似粒
子）を製造することができ、焼結に際して、擬似粒子化
物の崩壊は少なく、高い生産性をもって均一性の高い焼
結鉱が製造できる。

【００２９】

【実施例】実施例１図１の装置を用いて、以下の条件で焼結原料を製造し、
焼結機で焼結して焼結鉱を得た。

【００３０】焼結原料の配合組成

【００３１】

【表１】

【００３２】ドラムミキサーへの装入装入量：７００ｔ／Ｈｒ粗粒と細粒の配合割合：６０質量％（粗粒）：４０質量
％（細粒）装入後の造粒時間４ｍｉｎ造粒後の水分：６．８質量％水の高圧噴霧方向（仰角θ）：３０° 以上により得られた擬似粒子化物の性状を下記表２に示
す。また図３には、噴霧方向が３０°のときの噴霧圧力
依存性について示す。

【００３３】比較例１また比較のために、上記特開平３−２１９０２６号公報
で説明した図２の装置を用いて、以下の条件で焼結原料
を製造し、焼結機で焼結して焼結鉱を得た。

【００３４】焼結原料の配合組成：実施形態１と同じドラムミキサーへの装入装入量：７００ｔ／Ｈｒ粗粒と細粒の配合割合：装入後の造粒時間：４ｍｉｎ６．８質量％以上により得られた擬似粒子化物の性状を下記表２に示
す。

【００３５】

【表２】

【００３６】（疑似粒子の平均粒径、ＧＩ指数）造粒操
作を行って得られた疑似粒子をふるいを用いて分級する
ことにより、その粒度（疑似粒度）並びに平均粒径を求
めた。造粒された疑似粒子のＧＩ指数とは、製鉄研究第
２８８号（１９７６）９頁に開示されている方法の一つ
であり、該粒子の周りに付着する微粒子の割合を示す。
以下の測定においては、造粒後の粒径が０．２５ｍｍ以
下の疑似粒子のＧＩ指数を求めた。

【００３７】（焼結鉱強度）焼結鉱強度は、以下の強度
測定方法（ＳＩ：シャッターインデックス）により測定
した。焼結鉱強度は、上記製品歩留まり評価後の焼結鉱
を粒度分布が変わらないように１０ｋｇ採取し、２ｍの
高さからさらに４回鉄板上に落下させたときの、粒径５
〜１０ｍｍの粒度を有する粒子の割合を測定することに
より評価した。

【００３８】（生産率）生産率は、以下の式により算出
した。生産率（t/day/m²)=製品歩留り評価後の粒径５ｍｍ以上
の粒度を有する粒子の総重量（t）／焼結時間（day）／
焼結機の表面積（ｍ²）

【００３９】（ＲＤＩ）ＲＤＩは焼結鉱の還元粉化指数
を示し、５５０℃で還元ガス（ＣＯ３０％、Ｎ₂ ７
０％）により３０分間還元した後、回転試験（３０ｒｐ
ｍ、３０分間）を行って最初の質量に対する百分率で表
した。

【００４０】この表２の結果から分かるように、焼結原
料の製造のために製造される焼結機擬似粒子が、ドラム
ミキサーにおいて均一に混合され、擬似粒子化性（Ｇ
Ｉ，ＭＳ）が向上し、焼結機における焼結原料の生産性
が向上することが確認された。

【００４１】

【発明の効果】本発明によれば、焼結原料である造粒物
として擬似粒子が、強度の弱い微粉のみで固まった粒子
の生成を低減させることができ、擬似粒子の造粒化性
（ＧＩ，ＭＳ）を向上させることができて、これを原料
とした焼結鉱の生産性を向上させることができるという
効果が奏される。

【００４２】更にまた、造粒機としてドラムミキサーを
用いていることにより、ペレット型擬似粒子が減少し、
擬似粒子の強度も高く得られるという効果が奏される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の焼結原料の製造プロセスの概要一例を
示したフロー図。

【図２】従来の焼結原料の製造プロセスの概要一例を示
したフロー図。

【図３】噴霧方向が３０°のときの噴霧圧力依存性の関
係を示すグラフ。

【符号の説明】

１：ドラムミキサー２：装入フィーダー３：ノズル４：搬送フィーダー５：配合原料層６：粗粒（配合原料中の核粒子）７：細粒（配合原料中の微粉）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】微粉の粉鉱石等の鉱石原料、副原料、コ
ークス等の炭材を配合した配合原料を、ドラムミキサー
に落下装入し、水を添加しながら混合・移送して焼結原
料用の擬似粒子を造粒する方法において、配合原料をド
ラムミキサーに装入する際の装入流に対して、その下方
から配合原料移送方向の前上方に向かい所定の仰角で水
を高圧噴霧することを特徴とする焼結原料の造粒方法。
【請求項２】前記高圧噴霧される水の噴霧方向の仰角
が１０〜６０°であることを特徴とする請求項１に記載
した焼結原料の造粒方法。
【請求項３】前記水の高圧噴霧の圧力が０．１〜２Ｍ
Ｐａであることを特徴とする請求項１又は２に記載した
焼結原料の造粒方法。
【請求項４】原料装入側の始端部に装入された配合原
料を混合しながら造粒して造粒物排出側の終端部から焼
結原料用の擬似粒子を排出するドラムミキサーと、鉱石
原料、副原料、炭材を配合した配合原料をドラムミキサ
ーの始端部に装入する装入手段と、ドラムミキサーの終
端部から排出された擬似粒子を搬送する搬送手段と、ド
ラムミキサーに装入された配合原料に対して水を添加す
る水添加手段とを有する焼結原料の造粒装置であって、
前記配合原料の装入手段は、ドラムミキサー内の配合原
料を移送する面に対して上方から配合原料を落下装入さ
せるように設けられ、前記水添加手段は、前記落下装入
される配合原料の装入流の下側から前記移送方向の斜め
前上方に所定の仰角で水を高圧噴霧するように配置され
ていることを特徴とする焼結原料の造粒装置。