JP2008081759A

JP2008081759A - 製鋼原料用ブリケットの製造方法

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Publication number: JP2008081759A
Application number: JP2006260259A
Authority: JP
Inventors: Kenichi Katayama; 賢一片山; Yoshiyuki Mitarai; 芳行御手洗
Original assignee: Nisshin Steel Co Ltd
Current assignee: Nippon Steel Nisshin Co Ltd
Priority date: 2006-09-26
Filing date: 2006-09-26
Publication date: 2008-04-10
Anticipated expiration: 2026-09-26
Also published as: JP5058544B2

Abstract

【課題】ＣａＯを少なくとも１０質量％以上含有する製鋼用原料に水溶性のバインダーを添加して混練機で混練したのち、加圧成形式の製団機により製団し、ついで養生することよりなる製鋼原料用ブリケットの製造方法において、ブリケットの強度を上げて電気炉に搬入するブリケットの粉率を低下させる。
【解決手段】ブリケットの製造工程において、養生ヤードでの養生後、分級機にかけて分離した篩い下の混練機へのリターン量Ｗを製団総原料の１０〜４０質量％の範囲とし、かつ混練機に投入される原料の粒度構成を０．８５ｍｍ以下が６５〜８５％、０．８５〜４．７５ｍｍが１０〜２０％、４．７５ｍｍ以上が５〜１５％とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、製鋼工程で発生する製鋼ダスト等の副産物を製団してなる製鋼原料用ブリケットの製造方法に関する。

製鋼工程において、電気炉や転炉で発生する製鋼ダストや転炉ダスト、熱延工程で発生するスケール、酸洗処理工程で発生するスラリー状のスラッジを脱水し、乾燥した廃酸スラジ等、製鋼の各種工程で発生する副産物は、これを回収して製鋼原料として用いるため、製団してブリケットに成形することが一般に行われている。

図１は、ブリケットを製造して製鋼設備の電気炉に使用するまでの従来の工程を示すもので、製鋼ダストＡ、転炉ダストＢ、スケールＣ、廃酸スラジＤ、コークスその他Ｅの各種原料を個別に貯蔵するホッパーから各種原料を一定量ずつ切出し装置により切出して混練機に入れ、これにバインダー及び水を加えて混練したのち加給機により図２に示すような断面半菱型状の凹所１を形成した一対の互いに逆向きに回転するローラ２よりなる加圧成形式の製団機に押込み、凹所１に押込まれた混練物を固めて製団するようになっており、製団機で固まらなかった原料や図３に示すようなブリケット３の耳部４の欠片、或いは目標粒度以下のブリケットは、振動篩い機よりなる分級機に掛けて分離し、篩い下の原料は、混練機に戻されて再度製団化されるようになっている。一方、篩い上の原料はベルトコンベヤにより養生ヤードに搬送され、養生ヤードで自然乾燥されたのち電気炉に搬入し、投入されるようになっている。

上述するように製団機で製団されたブリケットは、分級機による篩い掛け、ベルトコンベヤにより搬送する際のベルトコンベヤ乗り継ぎ時での落下衝突、養生ヤードでの重機による搬出入により機械的に壊され、また養生中、ブリケットに含有される水分と原料中のＣａＯ、ＭｇＯとの水和反応による膨張でブリケットが崩壊したりし、電気炉などの製鋼設備に投入される時点でブリケットはかなりな割合で壊れ、粉分を多く含んでいるのが常である。炉内に供給される原料に粉分が多量に含まれると、炉内での棚吊りやガス抜け悪化による生産性の悪化などのトラブルを生じがちで、こうしたトラブルを避けるため、養生ヤードのブリケットを分級機により分級し、篩い上の原料を製鋼設備に搬入していた（篩い下の原料は、混練機に戻される）。

ブリケットの粉状化を避けるため、ブリケット強度を高めることも試みられ、この一環として、下記特許文献１には、混練機で混練した混練物をロータリーキルンにて８００〜１３００℃の温度で焼成して粒状化したのち電気炉に投入することが開示されている。
特開昭５１−２８５１６号

本発明者らは、養生ヤードのブリケットを分級し、篩い下の原料を混練機に戻す際のリターン量を製団総原料に対し特定の割合にすると、ブリケットの強度が向上し、製鋼設備に搬入される原料の粉率が低下することを見出した。

本発明は、かかる知見に基づいてなされたもので、その目的は、ブリケット強度が向上し、製鋼設備に搬入される原料の粉率が低下する製鋼原料用ブリケットの製造方法を提供しようとするものである。

請求項１に係わる発明は、ＣａＯを少なくとも１０質量％以上含有する製鋼用原料に水溶性のバインダーを添加して混練機で混練したのち、加圧成形式の製団機により製団し、ついで養生することよりなる製鋼原料用ブリケットの製造方法において、養生後のブリケットを分級し、その篩い下を製団総原料の１０〜４０質量％の範囲で混練機にリターンすることを特徴とし、
請求項２に係わる発明は、請求項１に係わる発明において、混練機投入原料の粒度構成が、０．８５ｍｍ以下が６５〜８５％、０．８５ｍｍ〜４．７５ｍｍが１０〜２０％、４．７５ｍｍ以上が５〜１５％になるように、篩い目サイズ及び篩い下量を調整することを特徴とする。

本発明方法によると、大幅な強度アップと粉率低下が可能となった。

本実施形態は、図１に示すブリケット製造工程において、養生ヤードでの養生後、分級機にかけて分離した篩い下の混練機へのリターン量Ｗを製団総原料の１０〜４０質量％の範囲にしたものである。強度アップと粉率低下を達成するにはリターン量を製団総原料の１０質量％以上とする必要があるが、リターン量が４０質量％を越えても強度アップは頭打ちとなるのに対し、トータルバインダー量が増加してコストアップを招き、生産性が低下することから好ましくない。

好ましい実施形態ではまた、混練機に投入される原料の粒度構成を０．８５ｍｍ以下が６５〜８５％、０．８５〜４．７５ｍｍが１０〜２０％、４．７５ｍｍ以上が５〜１５％とする。なお製団直後の篩い下も混練機に戻されるが、その量は養生後に分級されて混練機にリターンされる量Ｗに比べ僅かである。

実施例１
ステンレス製造工場で発生する表１に示す組成の原料を表２に示す割合で配合し、これにリグニン（樹脂系の水溶性バインダー）濃度５０％の水溶液を原料１トン当り表４のＮｏ．１〜Ｎｏ．９に示す量を添加し、更に少量の水を微調整して追添加して、処理量が時間当たり９トンの混練機により混練し、図２に示す加圧成形式の製団機で製団した。製団直後、分級機の１０ｍｍ目で振動篩いにより分級し（１段目篩い）、篩い下は混練機にリターンした。一方、篩い上はベルトコンベヤにより養生ヤードへ送り、３日間自然養生した。ここで養生期間を３日とした根拠は、次の通りである。図４は本発明者らが求めたブリケットの養生時間と強度との関係を示す図で、養生開始後７２時間経過すると、強度が８０ｋｇｆに近付き、ほぼ飽和状態となったことによるものである。養生後、分級機の１０ｍｍ目で振動篩いにより分級し（２段目篩い）、篩い下は混練機にリターンした。このときのリターン量Ｗは製団総原料の１５〜４０質量％であった。２段目篩いで分級された篩い上のブリケットは、電気炉の原料として使用した。

実施例１において、混練機に投入した原料の粒度分布、製団機で製団した直後の水分（％）、製団後の圧壊強度（ｋｇｆ）、養生後のブリケットの圧壊強度（ｋｇｆ）、ブリッケットの比重、１０ｍｍ以下の粉の割合を示す粉率（％）、電気炉での１日当りの処理量（Ｔ／Ｄ）、溶解電力原単位指数を個別に測定し、その結果を表３及び表４に示した。なお、溶解電力原単位指数は、電気炉で原料１トン溶解するのに要した従来の電力量の平均値を１００として求めたものである。

実施例２
リグニンの配合量及び混練機に供給される原料の粒度分布を表３及び表４に示す割合とし、１段目及び２段目の分級機の篩い目を７ｍｍ、２段目の篩い下のリターン量Ｗを製団総原料の２５質量％又は３０質量％とした以外は実施例１と同様にしてブリケットを製造し、篩い上のブリケットを電気炉の原料として使用した。

実施例２における混練機に投入される原料の粒度分布、製団機で製団した直後の水分（％）、製団後の圧壊強度（ｋｇｆ）、養生後のブリケットの圧壊強度（ｋｇｆ）、ブリッケットの比重、１０ｍｍ以下の粉の割合を示す粉率（％）、電気炉での１日当りの処理量（Ｔ／Ｄ）、溶解電力原単位指数を個別に測定し、その結果を表３及び表４に示した。

実施例３
リグニンの配合量及び混練機に供給される原料の粒度分布を表３及び表４に示す割合とし、１段目及び２段目の分級機の篩い目を５ｍｍ、リターン量Ｗを製団総原料の２５質量％又は３０質量％とした以外は実施例１と同様にしてブリケットを製造し、篩い上げのブリケットを電気炉の原料として使用した。

実施例３における混練機に投入される原料の粒度分布、製団機で製団した直後の水分（％）、製団後の圧壊強度（ｋｇｆ）、養生後のブリケットの圧壊強度（ｋｇｆ）、ブリッケットの比重、１０ｍｍ以下の粉の割合を示す粉率（％）、電気炉での１日当りの処理量（Ｔ／Ｄ）、溶解電力原単位指数を個別に測定し、その結果を表３及び表４に示した。

比較例１
リグニンの配合量及び混練機に供給される原料の粒度分布を表３及び表４に示す割合とし、分級機の篩い目を１０ｍｍ（養生後の分級はない）、なお、リグニンの配合量は、ブリケットの性状、生産性を見ながら最大添加可能な量とした。１段目の篩い下のリターン量を表３に示されるように製団総原料の３．９〜５．１質量％とした以外は実施例１と同様にしてブリケットを製造し、そのまま電気炉の原料として使用した。

比較例１における混練機に投入される原料の粒度分布、製団機で製団した直後の水分（％）、製団後の圧壊強度（ｋｇｆ）、養生後のブリケットの圧壊強度（ｋｇｆ）、ブリッケットの比重、１０ｍｍ以下の粉の割合を示す粉率（％）、電気炉での１日当りの処理量（Ｔ／Ｄ）、溶解電力原単位指数を個別に測定し、その結果を表３及び表４に示した。

比較例２
リグニンの配合量及び混練機に供給される原料の粒度分布を表３及び表４に示す割合とし、１段目及び２段目の分級機の篩い目を１０ｍｍ、２段目の篩い下のリターン量を５．４〜９．６ｗｔ％とした以外は実施例１と同様にしてブリケットを製造し、篩い上のブリケットを電気炉の原料として使用した。なお、リグニンの配合量は、ブリケットの性状、生産性を見ながら最大添加可能な量とした。

比較例２における混練機に投入される原料の粒度分布、製団機で製団した直後の水分（％）、製団後の圧壊強度（ｋｇｆ）、養生後のブリケットの圧壊強度（ｋｇｆ）、ブリッケットの比重、１０ｍｍ以下の粉の割合を示す粉率の割合（％）、電気炉での１日当りの処理量（Ｔ／Ｄ）、溶解電力原単位指数を個別に測定し、その結果を表３及び表４に示した。

表３及び表４に示されるように、実施例１〜３は、比較例１及び２に比べ、バインダー原単位は最大で２割程度増えており、製団後の強度、とりわけ養生後の強度が格段に向上し、製団後のブリケットの水分含有量が低下すると共に１０ｍｍ以下の粉率％が格段に低下した。これは、混練機にリターンする養生後の篩い下が、混練及び製団する際の骨材となること、養生後の篩い下に含まれるバインダーは、水分が低下していることから原料によく馴染んで原料の固化反応を促進させ、また水分の低下により混練機で新規に添加するバインダーが、篩い下に含まれるバインダー量に影響されることなく添加できてトータルバインダー量が増えたことによるものと考えられる。

実施例１〜３の養生後のブリケットの水分含有量（養生後のブリケットは表３に示される製団直後の水分含有量より通常２〜３％程度低下する。）及び粉率が低下することから電気炉内のブリケットの棚吊りや吹上げが抑えられるようになり、処理量も比較例１及び２に比べ増加することができ、また電気炉での低エネルギーの溶解が可能となって効率的な処理が可能となった。ここで電気炉での低エネルギーでの溶解が可能となった理由として次のことが考えられる。電気炉に投入された原料は、炉内を下降するにつれ、ガスにより予熱乾燥されて溶解されるが、実施例１〜３のブリケットは比較例１、２のブリケットに比べ、粉率が低いためにガス抜けが良好となり、また比重の高いことからブリケットへの熱伝達が向上し、これによりブリケットを溶解するのに要するエネルギーが低減されるものと考えられる。

従来のブリケット製造工程を示す図。製団機を構成するローラの断面図。製団後の耳部を備えたブリケットの拡大断面図。ブリケットの養生時間と強度の関係を示す図。

符号の説明

１・・凹所
２・・ローラ
３・・ブリケット
４・・耳部

Claims

ＣａＯを少なくとも１０質量％以上含有する製鋼用原料に水溶性のバインダーを添加して混練機で混練したのち、加圧成形式の製団機により製団し、ついで養生することよりなる製鋼原料用ブリケットの製造方法において、養生後のブリケットを分級し、その篩い下を製団総原料の１０〜４０質量％の範囲で混練機にリターンすることを特徴とすることを特徴とする製鋼原料用ブリケットの製造方法。
混練機投入原料の粒度構成が、０．８５ｍｍ以下が６５〜８５％、０．８５ｍｍ〜４．７５ｍｍが１０〜２０％、４．７５ｍｍ以上が５〜１５％になるように、篩い目サイズ及び篩い下量を調整することを特徴とする請求項１記載の製鋼原料用ブリケットの製造方法。