JP2006102564A - ダブルロール式破砕機及びそれを用いた焼結鉱の整粒方法 - Google Patents

Abstract

【課題】焼成された焼結鉱を破砕し分級することによって、高炉原料として適正な粒径である５ｍｍ〜５０ｍｍの粒径の焼結鉱に粒度調整するに際し、簡便な設備構成によって的確に焼結鉱の粉化率を低減させることができるダブルロール式破砕機と、それを用いた焼結鉱の整粒方法を提供する。
【解決手段】粗破砕された焼結鉱を、対向する二本のロール4ａ、４ｂに歯１１が設けられてなるダブルロール式破砕機４で二次破砕するに際し、歯１１の形状が頭を切った角錐形状であり、歯１１の高さｈが５ｍｍ〜２５ｍｍになっているとともに、歯１１の歯先と対向ロール面との隙間ｇは、４５ｍｍ〜５０ｍｍに設定されている。また、ロール4ａ、４ｂの回転速度は、外周速度が５０ｍｐｍ〜１８０ｍｐｍとなるように設定されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、焼成された焼結鉱を破砕し分級することによって、高炉原料として適正な粒径の焼結鉱に粒度調整する際に用いられるダブルロール式破砕機と、そのダブルロール式破砕機を用いた焼結鉱の整粒方法に関するものである。

従来の焼結鉱の整粒方法を図７に示す。焼結機１にて、約５ｍ×１ｍのパレットで焼成された焼結鉱が、一次破砕機２で、２００ｍｍ程度の大きさに粗破砕される。粗破砕された焼結鉱は、冷却機３で冷却された後、１００ｍｍ程度の網目のスクリーンを有する第一段篩５５で分級される。第一段篩５５で篩上に分級された１００ｍｍ超の塊状の焼結鉱は、二次破砕機５４に供給され、５０ｍｍ以下を目標に破砕される。二次破砕機５４で破砕された焼結鉱は、第一段篩５５の篩下分級物と合流して、第二段篩５６に供給される。そして、第二段篩５６、第三段篩５７、第四段篩５８と順次スクリーンの網目を小さくして、高炉原料として適正な粒径である５ｍｍ超〜５０ｍｍの粒径の焼結鉱が分級され、分級された５ｍｍ超〜５０ｍｍの粒径の焼結鉱が高炉１０に供給される。なお、この破砕及び分級の際に生じた５ｍｍ以下の粒径の焼結鉱（以下、粉化鉱と記す）は回収され、再度、焼結原料として焼結機１に返鉱される。

そして、通常、一次破砕機２としては、一本のロールに鬼歯と呼ばれる爪状の破砕片が設けられてなるシングルスパイクロール式破砕機が使用され、二次破砕機５４としては、対向する二本のロールに互いに噛合する歯が設けられてなるダブルロール式破砕機が使用されている。また、第一段篩５５〜第四段篩５８の各篩には、振幅が数ｍｍである振動篩が用いられている。

上記のような従来の焼結鉱の整粒方法において問題となるのは、焼成された焼結鉱に対する粉化鉱の発生割合（粉化率）がかなり大きいということであり、一般的に２０〜３０％に達している。このような、高炉原料として不適で焼結機に返鉱される粉化鉱が多いということは、焼結鉱の整粒工程の生産性が低下するとともに、余分なエネルギーを消費していることとなるので、整粒工程における粉化率を低減させることは重要である。

そこで、焼結鉱の整粒工程における粉化率を低減させる技術として、シングルスパイクロール式破砕機で一次破砕した焼結鉱をダブルロール式破砕機で二次破砕するに際し、一次破砕をしているシングルスパイクロール式破砕機の回転軸の歪量等から焼結鉱の強度を検知し、その焼結鉱の強度情報に基づいて、ダブルロール式破砕機のロール回転数とロール間隔を調整することによって、焼結鉱の粉化率の低減を図かろうとする技術が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。
特開平６−１５１８９号公報

しかし、上記特許文献１に記載の技術は、ダブルロール式破砕機のロール回転数とロール間隔を、焼結鉱の強度情報に基づいてオンラインで変更するというものであるので、そのための制御機構等が必要になって、設備の構成が複雑で高価になる。また、使用環境から故障の発生が懸念され、保守点検にも手間が掛かる。

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、簡便な設備構成によって的確に焼結鉱の粉化率を低減させることができるダブルロール式破砕機と、そのダブルロール式破砕機を用いた焼結鉱の整粒方法を提供することを目的とするものである。

発明者等は、整粒工程での粉化率が大きいことの主要な原因は、従来のダブルロール式破砕機による二次破砕において、焼結鉱に過大な衝撃力が作用していることにあると考えた。

すなわち、従来、二次破砕において用いられているダブルロール式破砕機５４は、図８に示すように、対向する二本のロール５４ａ、５４ｂの表面に互いに噛合するように多数の破砕歯６１が設けられていて、破砕歯６１の歯先と対向ロール面との隙間Ｇは、適正な粒径である５０ｍｍ以下の粒径に破砕するために、５０ｍｍ以下に設定されており、破砕歯６１の高さＨは、破砕歯６１が互いに噛合するように５０〜８０ｍｍ程度になっている。また、噛合する破砕歯６１同士の間隔Ｂ及び破砕歯６１のピッチＰも５０ｍｍ以下になっている。そして、ロール５４ａ、５４ｂの回転速度は、ロールの外周速度が２５０ｍｐｍ程度になるようなかなり高い速度に設定されている。ちなみに、２５０ｍｐｍという速度は物体（焼結鉱）を１ｍの高さから自由落下した際の地面との衝突速度（落下速度）であり、その衝突によって焼結鉱が粉砕される速度である。

このようなダブルロール式破砕機５４を用いて焼結鉱を破砕すると、高速で回転する破砕歯６１によって焼結鉱に衝撃効果が付加され、あたかも鉈のような突起で焼結鉱を高速度で叩いて破砕する状態になり、焼結鉱に過大な衝撃力が作用することとなって、粉化鉱の発生が増えていると考えられる。

そこで、発明者等は、ダブルロール式破砕機による二次破砕において、焼結鉱に過大な衝撃力が作用しないように、ロールの圧縮力で破砕するようにすれば、複雑な設備構成としなくとも粉化鉱の発生が的確に抑止されて粉化率の低減を図ることができるとの考えに至った。

本発明は、上記の観点に立脚して、前記の課題を解決するために、以下の特徴を有している。

［１］焼成された焼結鉱を所定の粒径範囲の焼結鉱に粒度調整する際に用い、対向する二本のロールの表面に歯が設けられてなるダブルロール式破砕機であって、前記ロールの歯の高さが、所定の粒径範囲の上限値の１／２以下であることを特徴とするダブルロール式破砕機。

［２］焼成された焼結鉱を破砕し分級することによって、所定の粒径範囲の焼結鉱に粒度調整するための焼結鉱の整粒方法において、粗破砕された焼結鉱を、前記［１］に記載のダブルロール式破砕機を用いて二次破砕することを特徴とする焼結鉱の整粒方法。

［３］前記ロールの外周速度を所定値以下とすることを特徴とする前記［２］に記載の焼結鉱の整粒方法。

［４］前記ダブルロール式破砕機で二次破砕された焼結鉱を分級し、所定の粒径範囲より大きい粒径の焼結鉱を、再度、前記ダブルロール式破砕機で二次破砕することを特徴とする前記［２］又は［３］に記載の焼結鉱の整粒方法。

［５］二次破砕された焼結鉱を分級する際に、網目寸法の異なる複数のスクリーンを有する分級機を用いて、所定の粒径範囲の上限値より大きい粒径の焼結鉱と、所定の粒径範囲の粒径の焼結鉱と、所定の粒径範囲の下限値より小さい粒径の焼結鉱とに分級することを特徴とする前記［２］〜［４］のいずれかに記載の焼結鉱の整粒方法。

本発明においては、ダブルロール式破砕機のロールの歯の高さを適切な値に設定しているので、従来のあたかも鉈のような突起で焼結鉱を高速度で叩いて破砕するような状態が回避され、焼結鉱に過大な衝撃力が作用することがないことから、焼結鉱の粉化が抑止されて、粉化率を的確に低減することができる。また、ロールの速度や間隔をオンラインで変更するといった操作は不要であるので、簡便な設備構成によって実施することができる。

本発明の実施形態を、図面を参照しながら説明する。

（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態における処理フロー図、図２は、本発明の第１の実施形態おいて用いる二次破砕機の説明図である。

図１に示すように、この実施形態においては、焼結機１にて、約５ｍ×１ｍのパレットで焼成された焼結鉱が、一次破砕機２で、２００ｍｍ程度の大きさに粗破砕される。粗破砕された焼結鉱は、冷却機３で冷却された後、１００ｍｍ程度の網目のスクリーンを有する第一段篩５で分級される。第一段篩５で篩上に分級された１００ｍｍ超の塊状の焼結鉱は、二次破砕機４に供給され、５０ｍｍ以下を目標に破砕される。二次破砕機４で破砕された焼結鉱は、第一段篩５の篩下分級物と合流して、第二段篩６に供給される。そして、第二段篩６、第三段篩７と順次スクリーンの網目を小さくして、高炉原料として適正な粒径である５ｍｍ超〜５０ｍｍの粒径の焼結鉱が分級され、分級された５ｍｍ超〜５０ｍｍの粒径の焼結鉱が高炉１０に供給される。なお、この破砕及び分級の際に生じた５ｍｍ以下の粒径の焼結鉱（粉化鉱）は回収され、再度、焼結原料として焼結機１に返鉱される。

この実施形態において用いられる二次破砕機４は、図２（ａ）に平面図、図２（ｂ）にその部分拡大図を示すように、対向する二本のロール４ａ、４ｂの表面に、頭を切った角錐形状の歯１１が所定の間隔で設けられてなるダブルロール式破砕機である。

ここで、頭を切った角錐形状の歯１１は、下辺の長さＳ１が２５ｍｍ、上辺の長さＳ２が１０ｍｍ、高さｈが５ｍｍ〜２５ｍｍになっており、歯１１の歯先と対向ロール面との隙間ｇは、４５ｍｍ〜５０ｍｍに設定されている。また、ロール４ａ、４ｂの回転速度は、外周速度が５０ｍｐｍ〜１８０ｍｐｍとなるように設定されている。

ここで、ロール４ａ、４ｂの歯１１の高さｈを５ｍｍ〜２５ｍｍとしているが、歯１１の高さｈの上限値を２５ｍｍとしたのは、高炉原料として適正な所定の粒径範囲５ｍｍ超〜５０ｍｍの上限値５０ｍｍの１／２以下となる２５ｍｍ以下の高さとすることによって、歯１１が焼結鉱に衝突して衝撃的な力が掛かることを回避するためである。さらに、歯１１の形状を、先端の尖塔部が無く、側面にテーパが付いた形状にすることによって、一層、歯１１から焼結鉱に衝撃的な力が掛からないようにしている。一方、歯１１の高さｈの下限値を５ｍｍとしたのは、それよりも高さを低くすると、歯１１によってロール4ａ、４ｂ間に焼結鉱を引き込むという作用が期待できなくからである。

また、歯１１の歯先と対向ロール面との隙間ｇを４５ｍｍ〜５０ｍｍに設定しているが、これは、適正な粒径である５０ｍｍ以下の粒径に破砕するためである。

そして、ロール４ａ、４ｂの外周速度が５０ｍｐｍ〜１８０ｍｐｍとなるように設定しているが、外周速度の上限値を１８０ｍｐｍとしたのは、１８０ｍｐｍという速度は物体（焼結鉱）を０．５ｍの高さから自由落下した際の地面との衝突速度（落下速度）であり、０．５ｍ以下の高さからの落下速度では、二次破砕する前の焼結鉱は粉砕しないことを事前に確認しているからである。一方、外周速度の下限値を５０ｍｐｍとしたのは、これより外周速度を遅くすると、二次破砕での処理量が少なくなって、整粒作業全体のバランスが崩れるからである。

上記のように、この実施形態においては、粗破砕された焼結鉱を二次破砕するに際し、ロール４ａ、４ｂの歯１１の高さｈやロール４ａ、４ｂの外周速度等が適切な値に設定されたダブルロール式破砕機４を用いているので、従来のあたかも鉈のような突起で焼結鉱を高速度で叩いて破砕するような状態が回避され、焼結鉱に過大な衝撃力が作用することがなくなり、焼結鉱がロール４ａ、４ｂからの圧縮力によって破砕されるようになることから、焼結鉱の粉化が抑止されて、粉化率を的確に低減することができる。また、ロールの速度や間隔をオンラインで変更するといった操作は不要であるので、簡便な設備構成によって実施することができる。さらに、粉化率を低減することができるので、粉化鉱を篩い分けるための篩の基数も削減できる。

なお、この実施形態においては、ダブルロール式破砕機のロール４ａ、４ｂは、図２に示すような、頭を切った角錐形状の歯１１をロールの円周方向及び胴長方向に所定の間隔で配置したロールであるが、それに代えて、胴長方向に延びた歯を円周方向に所定の間隔で配置したロールを用いることもできる。例えば、図３（ａ）に示すような、胴長方向に延びた弓形断面の歯１２を円周方向に所定の間隔で配置したロール、あるいは、図３（ｂ）に示すような、胴長方向に延びた三角形断面の歯１３を円周方向に所定の間隔で配置したロールである。また、図示しないが、胴長方向に延びた台形断面の歯を円周方向に所定の間隔で配置したロールでもよい。いずれの場合も、歯の高さｈは５ｍｍ〜２５ｍｍ、歯の歯先と対向ロール面との隙間ｇは４５ｍｍ〜５０ｍｍに設定するとともに、ロールの回転速度は、外周速度が５０ｍｐｍ〜１８０ｍｐｍとなるように設定される。

（第２の実施形態）
図４は、本発明の第２の実施形態における処理フロー図、図５は、本発明の第２の実施形態おいて用いる揺動式分級機の説明図である。

図４に示すように、この実施形態においては、焼結機１にて、約５ｍ×１ｍのパレットで焼成された焼結鉱が、一次破砕機２で、２００ｍｍ程度の大きさに粗破砕される。粗破砕された焼結鉱は、冷却機３で冷却された後、二次破砕機４に供給され、５０ｍｍ以下を目標に破砕される。二次破砕機４で破砕された焼結鉱は、揺動式分級機８に供給される。そして、揺動式分級機８において、所定の粒径範囲５ｍｍ超〜５０ｍｍの粒径の焼結鉱と、所定の粒径範囲の上限値５０ｍｍより大きい粒径の焼結鉱と、所定の粒径範囲の下限値５ｍｍより小さい粒径の焼結鉱とに分級される。その後、分級された５ｍｍ超〜５０ｍｍの粒径の焼結鉱は、高炉１０に供給される。一方、５０ｍｍ超の粒径の焼結鉱は、再度、ダブルロール式破砕機４に供給されて破砕される。また、５ｍｍ以下の粒径の焼結鉱（粉化鉱）は回収され、再度、焼結原料として焼結機１に返鉱される。

なお、この実施形態において用いている二次破砕機４は、前述の第１の実施形態において用いた二次破砕機４と同様であり、図２（ａ）に平面図、図２（ｂ）にその部分拡大図を示すように、対向する二本のロール４ａ、４ｂに歯１１が設けられてなるダブルロール式破砕機である。

そして、この実施形態では、歯１１の歯先と対向ロール面との隙間ｇは、第１の実施形態より若干広くして、５０ｍｍ〜５５ｍｍに設定されている。これは、適正な粒径の上限値５０ｍｍを目標にしつつ、焼結鉱に過大な圧縮力が作用するのを抑えるためである。また、それにともなって、ロール４ａ、４ｂの外周速度も、第１の実施形態の半分の２５ｍｐｍ〜９０ｍｐｍとしている。これは、隙間ｇを広げた分、単位時間あたりの処理量（二次破砕機通過量）が上げられるので、第１の実施形態に比べて、ロール４ａ、４ｂの外周速度を下げることができ、歯１１による焼結鉱への衝撃力を一層低減することができる。

そして、この実施形態において用いられる揺動式分級機８は、図５に示すように、チャンバー１４の内部に傾斜して上方から直列に配置された第１スクリーン１５と第２スクリーン１６を備えており、第１スクリーン１５の網目は、所定の粒径範囲の下限値５ｍｍになっており、第２スクリーン１６の網目は、所定の粒径範囲の上限値５０ｍｍになっている。第１スクリーン１５と第２スクリーン１６は、クランク機構や遊星歯車等の偏心駆動機構１７によって、第１スクリーン１５及び第２スクリーン１６の上の焼結鉱に対して傾斜下方への送りをかけるように上下方向及び傾斜方向において往復運動するような揺動運動を行う。これによって、既存の振動篩に比べて、振幅を大きくすることができ、焼結鉱焼結粉に反発力を与えて分級効率をあげることができる。

このような揺動式分級機８に二次破砕機４から焼結鉱が供給されると、第１スクリーン１５による分級によって、その篩下に５ｍｍ以下の粒径の焼結鉱（粉化鉱）が回収され、第２スクリーン１５による分級によって、その篩下に５ｍｍ超〜５０ｍｍの粒径の焼結鉱（適正粒）が回収され、第２スクリーン１５の篩上に５０ｍｍ超の粒径の焼結鉱（粗粒）が回収される。

上記のように、この実施形態においても、第１の実施形態と同様に、ダブルロール式破砕機で二次破砕するに際し、ロール４ａ、４ｂの歯１１の高さｈとロール４ａ、４ｂの外周速度等を適切な値に設定しているので、従来のあたかも鉈のような突起で焼結鉱を高速度で叩いて破砕するような状態が回避され、焼結鉱に過大な衝撃力が作用することがなくなり、焼結鉱がロール４ａ、４ｂからの圧縮力によって破砕されるようになることから、焼結鉱の粉化が抑止されて、粉化率を的確に低減することができる。また、ロールの速度や間隔をオンラインで変更するといった操作は不要であるので、簡便な設備構成によって実施することができる。

さらに、この実施形態においては、異なる網目寸法のスクリーンを有する揺動式分級機８を用いて、粉化鉱と適正粒と粗粒の３種に分級するとともに、粗粒は、再度、二次破砕機に戻すようにしているので、すなわち、３種分級式閉回路破砕プロセスとしているので、従来のように複数の分級機（振動篩）を乗り継いでいく間の搬送落差によって粉化鉱が発生することを防止することができるとともに、所定の粒径範囲の上限を超えるものが出た場合でも、全量を適正な所定の粒径範囲に破砕することができる。

なお、この実施形態においては、ダブルロール式破砕機のロール４ａ、４ｂは、図２に示すような、頭を切った角錐形状の歯１１をロールの円周方向及び胴長方向に所定の間隔で配置したロールであるが、それに代えて、胴長方向に延びた歯を円周方向に所定の間隔で配置したロールを用いることもできる。例えば、図３（ａ）に示すような、胴長方向に延びた弓形断面の歯１２を円周方向に所定の間隔で配置したロール、あるいは、図３（ｂ）に示すような、胴長方向に延びた三角形断面の歯１３を円周方向に所定の間隔で配置したロールである。また、図示しないが、胴長方向に延びた台形断面の歯を円周方向に所定の間隔で配置したロールでもよい。いずれの場合も、歯の高さｈは５ｍｍ〜２５ｍｍ、歯の歯先と対向ロール面との隙間ｇは５０ｍｍ〜５５ｍｍに設定するとともに、ロールの回転速度は、外周速度が２５ｍｐｍ〜９０ｍｐｍとなるように設定される。

本発明の実施例として、本発明の第１の実施形態によって焼結鉱を整粒した場合（本発明例１）と、本発明の第２の実施形態によって焼結鉱を整粒した場合（本発明例２）と、図７、図８に示した従来の整粒方法で整粒した場合（比較例）について、整粒後の焼結鉱の粒径分布を比較したものを図６に示す。

その結果、比較例では、５ｍｍ以下の粒径の焼結鉱が２５％あり、５ｍｍ超〜５０ｍｍの適正な粒径の焼結鉱が７２％であったものが、本発明例１では、５ｍｍ以下の粒径の焼結鉱を８％に抑えることができるとともに、５ｍｍ超〜５０ｍｍの適正な粒径の焼結鉱が８５％に向上した。さらに、本発明例２では、５ｍｍ以下の粒径の焼結鉱がほとんどなくなるとともに、５ｍｍ超〜５０ｍｍの適正な粒径の焼結鉱が９８％に向上し、その中でも、２５ｍｍ〜５０ｍｍの粒径の焼結鉱が８５％を占めている。

これによって、本発明の優れた整粒効果を確認することができた。

本発明の第１の実施形態における処理フロー図である。 本発明の第１の実施形態において用いる二次破砕機の説明図である。 本発明の実施形態において用いる他の二次破砕機の説明図である。 本発明の第２の実施形態における処理フロー図である。 本発明の第２の実施形態において用いる分級機の説明図である。 本発明の実施例における焼結鉱の粒径分布を示す図である。 従来技術における処理フロー図である。 従来技術において用いられている二次破砕機の説明図である。

符号の説明

１ 焼結機
２ 一次破砕機
３ 冷却機
４ 二次破砕機
４ａ 二次破砕機のロール
４ｂ 二次破砕機のロール
５ 第一段篩
６ 第二段篩
７ 第三段篩
８ 揺動式分級機
１０ 高炉
１１ 二次破砕機の歯
１２ 二次破砕機の歯
１３ 二次破砕機の歯
１４ ケース
１５ 第１スクリーン
１６ 第２スクリーン
１７ 偏心駆動機構
５４ 二次破砕機
５４ａ 二次破砕機のロール
５４ｂ 二次破砕機のロール
５５ 第一段篩
５６ 第二段篩
５７ 第三段篩
５８ 第四段篩
６１ 破砕歯

Claims (5)

1. 焼成された焼結鉱を所定の粒径範囲の焼結鉱に粒度調整する際に用い、対向する二本のロールの表面に歯が設けられてなるダブルロール式破砕機であって、前記ロールの歯の高さが、所定の粒径範囲の上限値の１／２以下であることを特徴とするダブルロール式破砕機。
2. 焼成された焼結鉱を破砕し分級することによって、所定の粒径範囲の焼結鉱に粒度調整するための焼結鉱の整粒方法において、粗破砕された焼結鉱を、請求項１に記載のダブルロール式破砕機を用いて二次破砕することを特徴とする焼結鉱の整粒方法。
3. 前記ロールの外周速度を所定値以下とすることを特徴とする請求項２に記載の焼結鉱の整粒方法。
4. 前記ダブルロール式破砕機で二次破砕された焼結鉱を分級し、所定の粒径範囲より大きい粒径の焼結鉱を、再度、前記ダブルロール式破砕機で二次破砕することを特徴とする請求項２又は３に記載の焼結鉱の整粒方法。
5. 二次破砕された焼結鉱を分級する際に、網目寸法の異なる複数のスクリーンを有する分級機を用いて、所定の粒径範囲の上限値より大きい粒径の焼結鉱と、所定の粒径範囲の粒径の焼結鉱と、所定の粒径範囲の下限値より小さい粒径の焼結鉱とに分級することを特徴とする請求項２〜４のいずれかに記載の焼結鉱の整粒方法。

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