JP2004197141A

JP2004197141A - 焼結原料の擬似粒子化方法および装置

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Publication number: JP2004197141A
Application number: JP2002365207A
Authority: JP
Inventors: Kanji Aizawa; 完二相沢
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2002-12-17
Filing date: 2002-12-17
Publication date: 2004-07-15
Anticipated expiration: 2022-12-17
Also published as: JP4378943B2

Abstract

【課題】焼結鉱に適した焼結原料を製造するための簡易かつ経済的な焼結原料の擬似粒子化方法と装置を提案する。
【解決手段】含鉄原料５をロータリーミキサ３に装入して擬似粒子化するに当たり、ロータリーミキサの排鉱口４から追装副原料１１を投射することにより擬似粒子化を行う。副原料の追装範囲は、ロータリーミキサの後端部分のうち、ロータリーミキサ全長に対し、排鉱口から1/4〜1/12の範囲とし、ロータリーミキサの排鉱口に近接して設けた追装コンベア１０でロータリーミキサ内に追装副原料を投射する。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高炉に装入される焼結鉱を製造するための焼結原料の事前処理に係り、特にロータリーミキサを用いた焼結原料の擬似粒子化方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
高炉に装入される製鉄用原料として焼結鉱が用いられている。この焼結鉱は、一般に鉄鉱石粉、含鉄ダスト、スラッジ等の含鉄原料と、生石灰、石灰石や消石灰等のバインダー、および、粉コークスなどの燃料等の副原料を混合・造粒して擬似粒子化した後、焼結機で焼成して製造される。通常、焼結機は下方吸引式のものが採用されており、焼結原料の下側から焼結に必要な空気を吸引し、焼結原料の上側から下側へ向かって燃料を燃焼させることにより焼結原料が焼成される。このため、焼結原料は十分な通気性を有し、燃料となる粉コークスが速やかに燃焼して焼結が円滑に進むことが必要である。また、焼成後の焼結鉱が所定の強度を有することが必要である。
【０００３】
このために焼結原料の事前処理として、ロータリーミキサ（ドラムミキサともいう）による擬似粒子化が広く行われており、上記目的を確実にするため一部の副原料の追装が行われている。この追装について、例えば、特許文献１では、粉コークス及び石灰石を追装して所謂三層擬似粒子を得る造粒方法が提案されている。この粉コークス及び／又は石灰石を追装する目的は、追装する副原料を擬似粒子表面に付着させることにある。これにより、粗粒を第一層としてその外周を細粒の第二層とする擬似粒子に対して、擬似粒子表面の層が粉コークス及び／又は石灰石に富んだ第三層が形成され、焼結原料から焼結鉱を製造する際に粉コークスの燃焼性が高まり、焼結鉱の製造効率向上が実現できる。
【０００４】
このような目的のための副原料の追装は、特許文献１では、ベルトコンベアをロータリーミキサ内に挿入して原料を添加することにより行われている。また、他の追装手段として、特許文献２には、ロータリーミキサの原料流動方向の中間部位から排鉱側（排出側）にかけての域内に気流を利用してロータリーミキサの排鉱側から噴射添加する方法が挙げられている。
【０００５】
【特許文献1】
特開2002−285250号公報
【特許文献2】
特開昭58-189335号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、特許文献１記載の追装方法、特にベルトコンベアを用いる方法では以下の問題がある。すなわち、ロータリーミキサ内での造粒過程で内壁に付着した堆積物がベルトコンベア上に落下してベルトコンベアに付着・堆積する。この付着・堆積物の除去には多大な労力を要す。また、ときにはベルトコンベアの駆動部分が損傷し、操業の中断を招く。さらにベルトコンベア上への付着物が過大になると付着物がロータリーミキサ内壁と接触し、あるいは付着物の荷重によってベルトコンベアが撓んでロータリーミキサ内壁と接触する。このようなロータリーミキサ内壁と付着物との接触はロータリーミキサ内壁に大きな損傷を生じ、操業の中止に至るほか、安全上も大きな問題となる。
【０００７】
また、特許文献２による方法では、追装のための気流発生装置、追装添加物の輸送装置及び噴射装置等を付設する設備費が過大になる。また、噴射装置のうちロータリーミキサ内にある部分には、ロータリーミキサ内壁からの付着物の落下、あるいは粉塵が該装置部分に付着して円滑な操業が妨げられる。さらにこの方法では、追装副原料がロータリーミキサの装入側に向かって気流によって噴射添加されるため、追装副原料はロータリーミキサ内を広く飛散してロータリーミキサの装入側にまで散らばる。このような装入側まで散らばった副原料は、ロータリーミキサでの造粒過程で焼結原料中に取り込まれるので、追装副原料を擬似粒子表面に付着させるという狙いが実現できない。
【０００８】
本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、焼結原料に適した粉コークス等に富んだ層を最外層に有する擬似粒子を製造するための方法及びその方法を実現するための擬似粒子化装置を提案することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る焼結原料の擬似粒子化方法は、含鉄原料をロータリーミキサに装入して擬似粒子化するに当たり、ロータリーミキサの排鉱口から追装副原料を投射することにより行うものである。
【００１０】
この擬似粒子化において、追装副原料の追装範囲は、ロータリーミキサの後端部分のうち、ロータリーミキサ全長に対し、排鉱口から1/4〜1/12の範囲とすることが好適である。また、ロータリーミキサの上記範囲に粉コークスを、必要に応じて粉コークスと生石灰又は石灰石を、追装するのが好適である。
【００１１】
上記擬似粒子化方法を実施する装置は、ロータリーミキサの排鉱口側に、追装コンベアをその排出端が前記ロータリーミキサの排鉱口に向かうように設けている。この追装コンベアは、ロータリーミキサ内に追装する追装副原料の投射すべき初速度及び／又は仰角の調整が可能であることが好適である。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態につき図面を参照して説明する。図１は、本発明の一実施例である含鉄原料の擬似粒子化装置の概要を示す正面図である。この装置には、含鉄原料5を搬送する原料コンベア1と、搬送された該含鉄原料5をロータリーミキサ3に切り出すシュート2と、該含鉄原料5を転動、移送させながら擬似粒子化するロータリーミキサ3と、該含鉄原料5の擬似粒子化途中で追装副原料11を投射する追装コンベア10と、擬似粒子化後の焼結原料21を焼結機に搬送する排鉱コンベア20と、が備えられている。追装コンベア10と排鉱コンベア20は、ロータリーミキサ排鉱口4に近接して設けられている。
【００１３】
所定の含鉄原料5が、シュート2で切り出されロータリーミキサ3に装入されると、該原料はロータリーミキサ3内を図１において右方向に転動しながら粗粒子を核とし、その周囲に微粒子を付着させて擬似粒子化が進行する。そして、擬似粒化を終えた含鉄材量5はロータリーミキサの排鉱口4から排鉱コンベア20により排鉱され造粒工程が終わる。
【００１４】
上記造粒工程において、擬似粒化のほとんど最終工程になった位置で、すなわちロータリーミキサの後端部で擬似粒化中の含鉄材料に追装副原料が投射される。追装副原料としては任意に選ぶことができる。例えば、追装副原料として、粉コークス、または、粉コークスと生石灰もしくは石灰石の混合物を用いるときは、通気性を有し、燃焼特性の優れた焼結原料を得ることができる。すなわちこの追装操作により、擬似粒子の外層部に粉コークスや石灰分に富んだ外殻が形成される。この外殻が存在することが、擬似粒子の形状安定化・強度の向上につながる。
【００１５】
上記に述べるように焼結鉱に適した焼結原料を得るには、ロータリーミキサ内での副原料追装位置が重要である。追装位置がロータリーミキサ内の前端部であると核となる擬似粒子が十分に形成・成長していないため追装分が擬似粒子の内部に取り込まれてしまう。一方、追装位置が中間部分であっても、ロータリーミキサ内においては焼結原料の造粒作用（擬似粒子化）とともにその破壊作用も同時に進行しているため、壊れた擬似粒子内に追装副原料が取り込まれて、粉コークス等に富んだ層を最外層に有する三層構造の擬似粒子を作るという目的を果たすことができない。さらに、あまりに後端部であると追装した追装副原料が擬似粒子の最外層に均一に付着せず、未付着の状態でかたまって残ることがあり、焼結の円滑な進行が妨げられる。このため、原料がロータリーミキサの後端部分に達したとき、特にロータリーミキサ全長に対し、排鉱口4から1/4〜1/12の範囲に達したときに追装副原料を追装するのがよい。
【００１６】
このような追装を行うには、ロータリーミキサの後端部から追装副原料を投げ込むことによってもできるが、図１に示すように、ロータリーミキサの排鉱口に近接する追装コンベアの排出端から、ロータリーミキサ内の所定範囲に追装副原料を投射して追装することができる追装コンベアを設けるのがよい。
【００１７】
図３は、追装副原料の投射実験装置の概略図であり、本装置は、駆動用モータMと、該モータの回転速度を制御するインバータ制御部INVを備えている。図４は、本装置を用いて行ったベルトコンベアの速度及びベルトコンベア末端部からの落下距離をパラメータとする、追装副原料の投射距離及び追装副原料の分散の程度を示すグラフである。この実験では、通常使用される追装原料を用い、ベルトコンベア末端部の高さを地上1.75m位置に設置し、ベルトコンベアの搬送速度を60m/min，180m/min，300m/minと変化させた。投射物の90%が含まれる投射距離の範囲（主流範囲という）は、図４中破線で示す質点の放物運動式で表される投射距離を中心として約300mmの範囲に含まれており、この装置を利用すれば追装原料を飛散させることなくほぼ一体にまとまって投射できることが確認できた。上記追装副原料として焼結原料に使用される粒径及び量比の粉コークス、石灰石を投射する実験での投射距離は、計算値とほぼ一致しており、追装コンベアによりロータリーミキサ内へ追装原料を投射する場合、その投射距離が上記放物運動式で推定できることが分かった。したがってこれを利用して、追装コンベアの初速度、投射レベル等の操業パラメータを決定し、追装副原料の投射距離を確認しながら上記駆動モータMの回転速度を調整してベルトコンベアの搬送速度を制御すれば、追装位置の調整をすることができる。
【００１８】
なお、上記追装実験においてベルトコンベアには仰角が付けられていないが、追装コンベア10は、初速度のみならず仰角も調整できるように、仰角制御手段を有することが好ましい。また、追装副原料の性状によっては、追装副原料の分散範囲を広げることが好ましい。図2に追装副原料の分散範囲を広げる手段の一例を示す。図2(a)の場合は、追装コンベア10をロータリーミキサ3の軸方向に対し斜めに設置して、追装副原料の分散範囲を広げる場合である。図2(b)の場合は、追装コンベア10をロータリーミキサ3の中心軸から偏心させて設置し、追装副原料の分散範囲を広げる場合である。
【００１９】
本発明の上記装置によれば設備費を安価に抑えることができる。また、空気輸送によるものと異なり、種々のサイズの粉コークスをほぼ同じ範囲に追装できる。粒径が大きいものや湿って重たくなったものであっても目的とする範囲に追装することができる。さらに、追装コンベア10がロータリーミキサ3の外にあるので、付着物による問題もなく整備も簡単である。
【００２０】
【実施例】
鉄鉱石粉、返鉱、含鉄ダスト、スラッジ及び珪砂からなる含鉄原料6.5t/minをシュートからロータリーミキサ内に切り出し、長さ24mのロータリーミキサを3.5〜4.5（回/分）の速さで回転させ、該原料はロータリーミキサ内を20m/300〜360sの速さで移送させた。追装コンベア10は、追送原料の投射位置がロータリーミキサ内の原料上面平均高さ位置から3〜3.5m上にあるように、コンベア端部をロータリーミキサ排鉱口に接し排鉱口中心から1〜1.5m上に設置した。追装原料は、石灰石を0.6〜0.9t/min、粉コークスを0.2〜0.3t/minの供給量で投射した。このときのコンベア速度は120〜600ｍ/minであり、追装副原料の投射範囲は、ロータリーミキサ排鉱口から1〜6mの範囲であった。
【００２１】
追装副原料の投射範囲を、ロータリーミキサ排鉱口から1〜6mの範囲とした場合に得られた擬似粒子は、粒径が1〜1.5mmでその最外層部は粉コークスに富んだ外殻をなしていた。この擬似粒子からなる焼結原料をドワイトロイド式焼結機で焼結を行ったところ、焼結時の通気性及び燃焼性は良好であり、得られた焼結鉱は所要の強度を有していた。しかし、追装副原料の投射範囲がロータリーミキサ排鉱口から1m未満の位置にある場合に得られた擬似粒子は、粒径が1〜1.5mmであるが、最外層部への粉コークスの付着量が少なく、焼結時の通気性及び燃焼性が悪く得られた焼結鉱は所要の強度を有していなかった。一方、追装副原料の投射範囲がロータリーミキサ排鉱口から6mを超える位置にある場合に得られた擬似粒子は、粒径が1.1〜1.45mmであり、石灰石、粉コークスの相当部分が擬似粒子内部に巻き込まれており、擬似粒子の最外層部に付着した石灰石、粉コークスは比較的少なく、焼結時の通気性及び燃焼性が悪く得られた焼結鉱は所要の強度を有していなかった。
【００２２】
【発明の効果】
本発明によると、設備費を安価に抑えることができ、メンテナンスの容易な装置により、通気性を有し、燃焼性に優れた焼結原料を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る焼結原料事前処理装置を示す正面概要図である。
【図２】追装副原料の分散範囲を広げる手段の一例を示す平面図と一部断面図である。
【図３】追装副原料の投射実験装置の概略図である。
【図４】図3に示す実験装置を用いて行った、ベルトコンベアの速度及びベルトコンベア末端部からの落下距離をパラメータとする、追装副原料の投射距離及び追装副原料の分散の程度を示すグラフである。
【符号の説明】
1：原料コンベア
2：シュート
3：ロータリーミキサ
4：排鉱口
5：含鉄原料
10：追装コンベア
11：追装副原料
20：排鉱コンベア
21：焼結原料

Claims

含鉄原料をロータリーミキサに装入して擬似粒子化するに当たり、ロータリーミキサの排鉱口から追装副原料を投射することを特徴とする焼結原料の擬似粒子化方法。
追装副原料の追装範囲は、ロータリーミキサの後端部分のうち、ロータリーミキサ全長に対し、排鉱口から1/4〜1/12の範囲であることを特徴とする請求項１の焼結原料の擬似粒子化方法。
追装副原料は、粉コークス、または、粉コークスと生石灰もしくは石灰石であることを特徴とする請求項１又は２記載の焼結原料の擬似粒子化方法。
ロータリーミキサの排鉱口側に、追装コンベアをその排出端が前記ロータリーミキサの排鉱口に向かうように設けたことを特徴とする焼結原料の擬似粒子化装置。
追装コンベアは、ロータリーミキサ内に追装する追装副原料を投射すべき初速度及び／又は仰角の調整が可能であることを特徴とする請求項４記載の焼結原料の擬似粒子化装置。