JP2007113086A - 焼結原料の造粒方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】鉄鉱石等の焼結原料を造粒して、焼結機における通気性の改善、生産性の向上に有効な擬似粒子化性に優れた造粒粒子を得る。
【解決手段】鉄鉱石等の焼結原料に生石灰を配合し、散水を行って一次造粒を行った後、更に粘度が５〜１００ｍＰａ・ｓの液状バインダーを添加して二次造粒を行って、含水率６〜９重量％の造粒物を得る。液状バインダーが焼結原料中の微粉を効率的に巻き込んで造粒し、これを造粒粒子内に安定化させる。このため、この造粒粒子は、焼結機内における加熱乾燥、焼成過程で崩壊、微粉の放出による通気性悪化の問題がなく、通気性を高く維持して焼結鉱の生産性を高めることができる。
【選択図】図１
【解決手段】鉄鉱石等の焼結原料に生石灰を配合し、散水を行って一次造粒を行った後、更に粘度が５〜１００ｍＰａ・ｓの液状バインダーを添加して二次造粒を行って、含水率６〜９重量％の造粒物を得る。液状バインダーが焼結原料中の微粉を効率的に巻き込んで造粒し、これを造粒粒子内に安定化させる。このため、この造粒粒子は、焼結機内における加熱乾燥、焼成過程で崩壊、微粉の放出による通気性悪化の問題がなく、通気性を高く維持して焼結鉱の生産性を高めることができる。
【選択図】図１
Description
本発明は、鉄鉱石等の焼結原料の焼結性を改善して焼結機での生産性を向上させるために、この焼結原料を造粒する方法に関する。
一般に高炉に用いられる焼結鉱は、鉄鉱石に、副原料、及びコークス等の燃料等と造粒用添加剤を添加して混合、造粒して擬似粒子とし、これを焼結機に装填して焼成することにより製造されている。即ち、焼結機における焼成に当たり、焼結原料の充填層内の通気性を十分に高めることが、コークス等の燃料の燃焼効率を高め、焼結機の生産性を向上させるために重要な条件となるため、従来においては、焼結原料を造粒して擬似粒子とすることにより、通気性の改善を図っている。
この造粒粒子には、焼結機内での焼結工程における加熱乾燥、焼成過程で、擬似粒子が崩壊することのない十分な強度が要求される。これは、焼結機内で擬似粒子が崩壊して焼結原料の微粉が発生すると、通気性が損なわれ、焼結機の生産性が悪くなるためである。
従来、鉄鉱石の造粒の際に用いられる造粒用添加剤としては、例えば製鉄研究第２８８号（１９７６）第９頁〜第１８頁に開示されているように、生石灰が広く使われている。具体的には焼結原料に生石灰を添加し、更にドラムミキサーで水を添加することで造粒性の改善と、焼結機内での加熱乾燥、焼成過程での擬似粒子の崩壊を防止している。図３は、従来の造粒方法を示す模式図であり、鉄鉱石、コークス、石灰石等の焼結原料に生石灰が配合された配合原料が投入された配合槽１から、配合原料がベルトコンベア２，３によりドラムミキサー４に送給され、このドラムミキサー４内で散水ノズル５からの散水下、混合、造粒され、造粒物は、図示しない後段のサージホッパーを経て焼結機パレットへ装入されて焼結され、焼結鉱となる。
従来、造粒用添加剤としての生石灰は、鉄鉱石等の焼結原料に対して通常１〜２重量％程度配合されている。
製鉄研究第２８８号（１９７６）第９頁〜第１８頁
製鉄研究第２８８号（１９７６）第９頁〜第１８頁
焼結機における生産性の向上のためには、鉄鉱石等の焼結原料の造粒を促進し、得られる造粒粒子の擬似粒子化性をより一層向上させ、焼結機での加熱乾燥、焼成工程での崩壊による微粉の発生を防止することが望まれる。造粒用添加剤として生石灰を用いる従来法では、生石灰の添加量を増加させることにより、ある程度擬似粒子化性を高めることはできるが、その向上効果にも限界があり、更なる擬似粒子化性の向上技術が望まれている。
特に、近年、良質な赤鉱鉱の枯渇が進み、焼結性に劣り、焼結機における生産性を悪化させる褐鉱鉱系の焼結原料の適用が増加してきていることから、焼結原料の造粒技術の改善により、生産性を高めることが強く望まれているのが現状である。
本発明は上記従来の実状に鑑みてなされたものであり、鉄鉱石等の焼結原料を造粒して、焼結機における通気性の改善、生産性の向上に有効な擬似粒子化性に優れた造粒粒子を得る方法を提供することを目的とする。
本発明（請求項１）の焼結原料の造粒方法は、鉄鉱石等の焼結原料に生石灰を配合し、散水を行って一次造粒を行った後、更に粘度が５〜１００ｍＰａ・ｓの液状バインダーを添加して二次造粒を行って、含水率６〜９重量％の造粒物を得ることを特徴とする。
請求項２の焼結原料の造粒方法は、請求項１において、前記液状バインダーがベントナイト、グアーガム、ポリビニルアルコール、ポリアクリルアミド、メチルセルロース、エチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルエチルセルロース、でんぷん、リグニン、及び水ガラスよりなる群から選ばれる１種又は２種以上を含むことを特徴とする。
請求項３の焼結原料の造粒方法は、請求項２において、前記液状バインダーがベントナイトと水ガラスを含むことを特徴とする。
請求項４の焼結原料の造粒方法は、請求項１ないし３のいずれか１項において、前記一次造粒と二次造粒とを個別のミキサーを用いて行うことを特徴とする。
請求項５の焼結原料の造粒方法は、請求項１ないし３のいずれか１項において、前記一次造粒と二次造粒とを１台のミキサーを用いて行うことを特徴とする。
なお、本発明において、造粒物の含水率とは、造粒物に含まれる水分量の造粒物全体に対する重量割合を指す。
本発明によれば、鉄鉱石等の焼結原料に生石灰を配合し、散水を行って一次造粒を行った後、更に粘度が５〜１００ｍＰａ・ｓの液状バインダーを添加して二次造粒を行って、含水率６〜９重量％の造粒物を得ることにより、造粒粒子の安定化が図られ、微粉を放つことがなく、擬似粒子化性に優れた造粒粒子を得ることができる。即ち、本発明で用いる所定の粘度の液状バインダーは、焼結原料中の微粉を効率的に巻き込んで造粒し、これを造粒粒子内に安定化させる。このため、この造粒粒子は、焼結機内における加熱乾燥、焼成過程で崩壊、微粉の放出による通気性悪化の問題がなく、通気性を高く維持して焼結鉱の生産性を高めることができる。本発明では、この液状バインダーを用いる二次造粒に先立ち、焼結原料に生石灰を添加して散水下に一次造粒することにより、液状バインダーの原料への馴染み性を高め、十分な添加効果を得ることができる。また、焼結原料が生石灰によりある程度造粒されることにより、二次造粒工程では、一次造粒物周囲の微粉を一次造粒物に付着させるのみで良く、造粒効率が高められる。
本発明において、液状バインダーとしてはベントナイト、グアーガム、ポリビニルアルコール、ポリアクリルアミド、メチルセルロース、エチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルエチルセルロース、でんぷん、リグニン、及び水ガラスよりなる群から選ばれる１種又は２種以上を含むものが好ましく（請求項２）、特に、ベントナイトと水ガラスを含むものが好ましい（請求項３）。
本発明における一次造粒と二次造粒とは、個別のミキサーを用いて行っても良く（請求項４）、１台のミキサーを用いて行っても良い（請求項５）。
以下に本発明の焼結原料の造粒方法の実施の形態を詳細に説明する。
本発明においては、まず、鉄鉱石等の焼結原料に生石灰を添加してドラムミキサー等の造粒機内で散水下に一次造粒する。
本発明で造粒対象とする焼結原料は、通常、焼結鉱の焼結原料として用いられる鉄鉱石、石灰石、粉コークス等の混合物である。
このような焼結原料に対する生石灰の添加量は、少な過ぎると擬似粒子化性に優れた造粒物を得ることができず、多過ぎると非経済的となるため、焼結原料に対して０．５〜３重量％、特に１〜２重量％とすることが好ましい。以下、この焼結原料に生石灰を添加してなる混合物を「配合原料」と称す場合がある。この配合原料の含水率は通常３〜６重量％程度である。
一次造粒時の水添加量は、最終的に得られる造粒物（二次造粒粒子）の含水率よりも１重量％程度少ない含水率の一次造粒物が得られるような量とすることが好ましい。即ち、例えば、二次造粒粒子の含水率を７重量％程度とする場合には、含水率６重量％の一次造粒物が得られるように散水することが好ましい。
本発明において、最終的に得られる二次造粒粒子の含水率は、後述の如く、６〜９重量％とするため、一次造粒時の散水量は得られる一次造粒物の水分量が５〜８重量％程度となる量とすることが好ましい。
このように、焼結原料に生石灰を添加して散水下に一次造粒することにより、二次造粒工程で添加する液状バインダーが原料全体に馴染み易くなり、十分な添加効果が得られるようになる。また、焼結原料が生石灰によりある程度造粒されることにより、二次造粒工程では、一次造粒物周囲の微粉を一次造粒物に付着させるのみで良く、造粒効率が高められる。
一次造粒物により得られた造粒物は、次いで、粘度５〜１００ｍＰａ・ｓの液状バインダーを添加して、ドラムミキサー等の造粒機で二次造粒を行う。なお、本発明で言う粘度とはＪＩＳ Ｚ８８０３に準拠した値とする。このバインダーは液状であることにより、少量で一次造粒物全体に馴染みやすく、十分な添加効果を発揮し、また、通常の簡易な添加設備で容易に添加することができるという利点がある。この液状バインダーの粘度が５ｍＰａ・ｓ未満では、擬似粒子化性が十分に高められた造粒粒子を得ることができない。逆に、液状バインダーの粘度が１００ｍＰａ・ｓを超えると、一次造粒物への馴染みが悪くなり、造粒原料が部分的に偏るなどして造粒できずに微粉が残留するなどの不具合が生じる。
液状バインダーのバインダー成分としては、増粘又は硬化促進作用により焼結原料の造粒効果を発揮するものであれば特に制限はないが、例えば、ベントナイト、グアーガム、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、ポリアクリルアミド、メチルセルロース、エチルセルロース、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルエチルセルロース、でんぷん、リグニン、水ガラス等を用いることができる。これらのバインダー成分は１種を単独で用いても良く、２種以上を混合して用いても良い。また、１種又は２種以上のバインダー成分を含む液状バインダーを２種以上用いても良い。一般的には、増粘作用を奏するものを用いるか、或いは増粘作用を奏するものと硬化促進作用を奏するものとを組み合わせて用いるのが好ましい。
本発明においては、液状バインダーが添加されて造粒された焼結原料が焼結工程で加熱されるため、バインダー成分としては、温度上昇により変性する可能性のある有機物よりも無機物であることが好ましい。中でもベントナイトは増粘効果を発揮させる他、水分保持効果もあり徐々に水分を放出するため焼結工程でパレット上部で蒸発した水分が下部で凝縮し通気性の抵抗となるのを抑制する効果があると考えられ、好ましい。また、水ガラスは、増粘効果は殆ど無いが生石灰と水の反応により生成した消石灰と結合し、珪酸カルシウムを生成し固化するためバインダーとしての効果を発揮し擬似粒子の安定化作用に優れることから、特にバインダーとしてはベントナイトと水ガラスを混合した液体状混合物を用いることが好ましい。
液状バインダーは、このようなバインダー成分を粘度調整のために、一般的には水に溶解した水溶液又は水に分散させた水分散液として用いられる。
液状バインダーの添加量は、用いるバインダー成分の種類によっても異なるが、焼結原料に対して０．０１〜１重量％、特に０．０２〜０．２重量％とすることが好ましい。特に、バインダー成分としてベントナイトと水ガラスを添加する場合、ベントナイトを焼結原料に対して０．０２〜０．０８重量％、水ガラスを焼結原料に対して０．００４〜０．０１重量％の範囲とすることが好ましい。
また、二次造粒時の水添加量は、一次造粒物の含水率を０．５〜２重量％、特に１重量％程度増加させる程度とすることが好ましい。この二次造粒時の水分添加量が多過ぎると非経済的であり、少な過ぎると造粒効果が得られにくい。
従って、二次造粒に用いる液状バインダーは、所定の粘度内で、好適な水添加量と、バインダー成分添加量を達成できるように、適宜調整される。
このような二次造粒で得られる造粒粒子の含水率は、６〜９重量％とする。この含水率が６重量％未満であっても、９重量％を超えても、擬似粒子化性に優れた造粒粒子を得ることができない。
本発明を実施する際の造粒設備としては、一次造粒と二次造粒とを個別の造粒機（ミキサー）で行うものであっても良く、これらを一台のミキサーで行うものであっても良い。造粒に用いるミキサーについても特に制限はなく、ドラムミキサーの他、パン型ミキサー、アイリッヒミキサー、パドルミキサー等、通常の焼結原料の造粒に用いられるミキサーをいずれも適用可能である。
以下に、本発明の焼結原料の造粒方法の実施の形態の一例を模式的に示す図１，２を参照して本発明の具体的な実施方法を説明する。
図１は、ドラムミキサー４Ａ，４Ｂを２段に設け、一次ドラムミキサー４Ａで一次造粒を行い、二次ドラムミキサー４Ｂで二次造粒を行う例を示すものである。配合槽１からの配合原料は、ベルトコンベア２，３より一次ドラムミキサー４Ａに投入され、このドラムミキサー４Ａ内で散水ノズル５からの散水下、一次造粒される。一次ドラムミキサー４Ａからの一次造粒物は、ベルトコンベア６で二次ドラムミキサー４Ｂに送給され、ドラムミキサー４Ｂ内で液状バインダーの散布ノズル７から液状バインダーが添加されて二次造粒される。得られた造粒粒子は、図示しない後段のサージホッパーを経て焼結機ヘ送給されて焼結され、焼結鉱となる。
なお、図１において、液状バインダーは、二次ドラムミキサー４Ｂ内に散布しても、ベルトコンベア６上の一次造粒物に散布しても良く、又両方に散布しても良い。
図２は、１台のドラムミキサー４で一次造粒と二次造粒を行う例を示すものである。配合槽１からの配合原料は、ベルトコンベア２，３よりドラムミキサーに投入され、このドラムミキサーの上流側で散水ノズル５からの散水下、一次造粒される。一次造粒物は、ドラムの回転によりドラムミキサー４内を下流側へ移動し、ドラムミキサー４の下流側で液状バインダーの散布ノズル７から液状バインダーが添加されて二次造粒される。得られた造粒粒子は、図示しない後段のサージホッパーを経て焼結機へ送給されて焼結され、焼結鉱となる。
このような本発明の二段造粒方法によれば、擬似粒子化性に優れた造粒粒子を得ることができ、このような造粒粒子であれば、焼結工程において良好な通気性を維持し、高い生産性で焼結鉱を得ることができる。
以下に実施例及び比較例を挙げて本発明をより具体的に説明する。
なお、以下において、造粒粒子の擬似粒子化性はＧＩ（擬似粒化）指数により評価した。
ＧＩ指数とは、前述の非特許文献１（製鉄研究第２８８号（１９７６）第９頁〜第１８頁）に開示されている評価方法であり、計算式は、次式にて表される。ＧＩ指数は大きい程、微粉の放出が少なく擬似粒子化性に優れることを示す。
ＧＩ指数＝（（１−Ａ’／Ａ）＋（１−Ｂ’／Ｂ））×１００
Ａ ：粒径０．２５〜０．５ｍｍの真粒子の割合（重量％）
Ａ’：粒径０．２５〜０．５ｍｍの造粒粒子の割合（重量％）
Ｂ ：粒径０．２５ｍｍ以下の真粒子の割合（重量％）
Ｂ’：粒径０．２５ｍｍ以下の造粒粒子の割合（重量％）
ＧＩ指数＝（（１−Ａ’／Ａ）＋（１−Ｂ’／Ｂ））×１００
Ａ ：粒径０．２５〜０．５ｍｍの真粒子の割合（重量％）
Ａ’：粒径０．２５〜０．５ｍｍの造粒粒子の割合（重量％）
Ｂ ：粒径０．２５ｍｍ以下の真粒子の割合（重量％）
Ｂ’：粒径０．２５ｍｍ以下の造粒粒子の割合（重量％）
実施例１〜９、比較例１〜７
焼結原料（各種鉄鉱石、蛇紋岩、珪石、石灰石、返鉱、粉コークス）に生石灰を表１に示す配合で添加した配合原料（含水率４重量％）をドラムミキサーに投入し、２０ｒｐｍで回転させながら、散水下に一次造粒し、表１に示す含水率の一次造粒物を得た。散水は１分間かけて行い、回転時間は表１に示す通りとした。
焼結原料（各種鉄鉱石、蛇紋岩、珪石、石灰石、返鉱、粉コークス）に生石灰を表１に示す配合で添加した配合原料（含水率４重量％）をドラムミキサーに投入し、２０ｒｐｍで回転させながら、散水下に一次造粒し、表１に示す含水率の一次造粒物を得た。散水は１分間かけて行い、回転時間は表１に示す通りとした。
次に、ドラムミキサー内の一次造粒物に表１に示す液状バインダーを表１に示す量添加し、更に同じ回転数で２分間回転させて、二次造粒した（ただし、比較例１では一次造粒のみ）。液状バインダーの添加時間は３０秒とした。得られた造粒粒子を篩で分級して、ＧＩ指数を調べ、結果を表１に示した。
表１より本発明によれば、ＧＩ指数が比較例に対し高く、擬似粒子化性に優れた造粒粒子が得られることが分かる。
１ 配合槽
２，３，６ ベルトコンベア
４ ドラムミキサー
４Ａ 一次ドラムミキサー
４Ｂ 二次ドラムミキサー
２，３，６ ベルトコンベア
４ ドラムミキサー
４Ａ 一次ドラムミキサー
４Ｂ 二次ドラムミキサー
Claims (5)
- 鉄鉱石等の焼結原料に生石灰を配合し、散水を行って一次造粒を行った後、更に粘度が５〜１００ｍＰａ・ｓの液状バインダーを添加して二次造粒を行って、含水率６〜９重量％の造粒物を得ることを特徴とする焼結原料の造粒方法。
- 請求項１において、前記液状バインダーがベントナイト、グアーガム、ポリビニルアルコール、ポリアクリルアミド、メチルセルロース、エチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルエチルセルロース、でんぷん、リグニン、及び水ガラスよりなる群から選ばれる１種又は２種以上を含むことを特徴とする焼結原料の造粒方法。
- 請求項２において、前記液状バインダーがベントナイトと水ガラスを含むことを特徴とする焼結原料の造粒方法。
- 請求項１ないし３のいずれか１項において、前記一次造粒と二次造粒とを個別のミキサーを用いて行うことを特徴とする焼結原料の造粒方法。
- 請求項１ないし３のいずれか１項において、前記一次造粒と二次造粒とを１台のミキサーを用いて行うことを特徴とする焼結原料の造粒方法。
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