JP2012153949A - 高炉原料用塊成化物の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】logMFが0.3〜2.5で、揮発分VMを10質量%以上、硫黄Sを0.3質量%以上含有する粉状石炭Aと、結晶水LOIを3質量%以上含有する粉状鉄鉱石Bとを混合機1にて冷間で混合して混合原料Cとし、その全部または一部を造粒してペレットC1とし、これと混合原料Cの残部C2とを再混合して成形用原料C’とした後に、この成形用原料C’を加熱装置2で350〜550℃に加熱し、この加熱原料C’’を熱間成形機4で熱間成形して成形物Dを作製し、この成形物Dを熱処理装置5で不活性ガス雰囲気下にて560〜750℃で10min以上加熱処理して高炉原料用塊成化物Eを製造する。
【選択図】 図1
Description
LBM=ρBM/ρM ・・・式(4)
ここに、ρBMは前記整形用原料のかさ密度、ρMは前記混合原料のかさ密度である。
図1に本発明の一実施形態に係る高炉原料用塊成化物の製造装置の概略構成を示す。なお、上記従来技術で説明した図14と共通する物質には同じ符号を用いた。
このようにして粒度調整した粉状石炭Aと粉状鉄鉱石Bとを質量比で20:80〜50:50の配合割合で切り出して混合機1で混合して混合原料Cとする。
次いで、混合原料Cの全部または一部を造粒機として例えばディスク型ペレタイザ2にて適量の水分を添加して造粒し造粒物として例えばペレットC1を作製し、このペレットC1と混合原料Cの残部C2とを再混合して成形用原料C’とする。ここで、下記再掲式(4)で定義される成形用原料C’の相対かさ密度LBMは1.3以上とする。
LBM=ρBM/ρM・・・再掲式(4)
ここに、ρBMは前記成形用原料のかさ密度、ρMは前記混合原料のかさ密度である。
なお、ペレットC1と混合原料Cの残部C2とを再混合する際に、ペレットC1の一部が粉化してしまうことが想定されるが、そのような場合には、粉化量を見込んで予めペレットC1の造粒量をその分だけ多めに設定すればよい。
上記のようにして調製された成形用原料C’は、加熱装置(例えば、外部加熱式ロータリキルン)3で350〜550℃、好ましくは400〜500℃に加熱して加熱原料C’’とする。
加熱された成形用原料(加熱原料)C’’は、熱間成形機(例えば熱間成形用の双ロール型成形機)4を用いてブリケット(成形物)Dに加圧成形する。
成形物Dを、上記加熱工程での加熱温度範囲よりも高い温度範囲である560〜750℃に調整した熱処理装置(例えば、シャフト炉)5内に装入し、10min以上加熱処理することで、成形物D中に残存する揮発分を気化させて十分に除去するとともに、石炭組織の縮重合・再配列を促進して固化させる。これにより、得られた塊成化物Eが、高強度を獲得するとともに、高炉に装入されて加熱された際に、もはや石炭が軟化することがなく塊成化物Eの強度が維持されるとともに、タール分が多量に発生することがなく高炉の排ガス系統にタールが固着する等のトラブルの発生を防止できる。
シャフト炉5で熱処理された成形物Dは、熱いまま大気中に排出すると発火や燃焼のおそれがあるため、シャフト炉5の下部または図示しない冷却器中で酸素濃度5容量%以下(例えば、窒素ガスや冷却後の燃焼排ガス等)の雰囲気下にて300℃以下まで冷却してから排出するのが望ましい。
上記実施形態では、造粒機2としてディスク型ペレタイザを例示したが、もちろんドラム型ペレタイザを用いてもよい。また、造粒物C1としてペレットを例示したが、ブリケットとしてもよい。この場合、造粒機2としては、熱間成型機4と同様、周知の双ロール型成形機や押出し成形機を用いればよい。
ラボ試験の方法としては、以下の(1)〜(6)の手順で行った(図2参照)。
(2)ついで、この混合原料を、その全部または一部を造粒することなくそのまま、外部ヒータ付きのドーナツ型モールドの中心部円筒空間(内径20mm)に充填して所定温度に加熱する。
(3)その後、モールドの外部ヒータの電源をOFFにし、直ちに加圧用ピンで加熱原料を2000kgf(1kgf≒9.8N)の成形荷重で加圧してタブレット(成形物)を作製する。
(4)モールドからタブレット(成形物)を取り出し、これをN2流通下で所定温度に加熱された加熱炉内に速やかに装入して所定時間熱処理する。
(5)熱処理が終了したタブレット(成形物)を取り出し、N2で室温まで冷却する。
(6)コンクリートの引張強度試験方法(JIS−A1113)に準じて、タブレット(高炉原料用塊成化物)の圧潰強度を測定し、引張強度を算出する。
粉状石炭の粒度はd50(50%平均径、以下同じ。)で約40μm、粉状鉄鉱石の粒度はd50で約25μmとした。そして、混合原料は、粉状鉄鉱石:粉状石炭=60:40(質量比)の配合割合(一定)とした。
[試験1](粉状石炭中の硫黄S含有量の影響)
タブレット(高炉原料用塊成化物)の引張強度に及ぼす粉状石炭中の硫黄S含有量の影響を調査するため、以下の試験を実施した。
そこで、さらに、ピロータイトの石炭表層部のゲル化作用を別の観点から検証するため、上記試験1とは異なり粉状鉄鉱石を用いることなく、粉状石炭単味に試薬のピロータイトを添加し、その他の条件は上記試験1と同じ条件(造粒を省略)で加熱→熱間成形→熱処理を行ってタブレットを作製し、タブレットの引張強度に及ぼすピロータイト添加量の影響を調査した。
次に、タブレット(高炉原料用塊成化物)の引張強度に及ぼす粉状鉄鉱石中の結晶水LOI含有量の影響を調査するため、以下の試験を実施した。
次に、ブリケット(高炉原料用塊成化物)の塊歩留に及ぼす成形用原料中におけるペレットの質量割合の影響を調査するため、以下のパイロット試験を実施した。
次に、タブレット(高炉原料用塊成化物)の引張強度に及ぼす加熱温度の影響を調査するため、以下の試験を実施した。
タブレット(高炉原料用塊成化物)の引張強度に及ぼす熱処理時間の影響を調査するため、以下の試験を実施した。
最後に、タブレット(成形物)を熱処理後、どの程度まで冷却すれば大気中に安全に取り出せるかを確認するため、600℃および800℃でそれぞれ熱処理した後のタブレット(成形物)を、N2雰囲気中および大気雰囲気中のそれぞれで示差熱分析を実施した。
2:造粒機(ディスク型ペレタイザ)
3:加熱装置(外部加熱式ロータリキルン)
4:熱間成形機(双ロール型成形機)
5:熱処理装置(シャフト炉)
6:スクリーン
A:粉状石炭
B:粉状鉄鉱石
C:混合原料
C1:造粒物(ペレット)
C2:混合原料Cの残部
C’:成形用原料
C’’:加熱原料
D:成形物(ブリケット)
E:高炉原料用塊成化物(篩上塊状物)
F:篩下粉
Claims (4)
- ギーセラー最高流動度MFがlogMFで0.3〜2.5であるとともに、揮発分VMを10質量%以上、硫黄Sを0.3質量%以上含有する粉状石炭と、結晶水LOIを3質量%以上含有する粉状鉄鉱石とを混合して混合原料となす混合工程と、
この混合原料の全部または一部を造粒して造粒物となす造粒工程と、
この造粒物と前記混合原料の残部とからなる成形用原料を350〜550℃に加熱して加熱原料となす加熱工程と、
この加熱原料を熱間成形して成形物となす熱間成形工程と、
この成形物を不活性ガス雰囲気下にて560〜750℃で10min以上加熱処理して高炉原料用塊成化物となす熱処理工程と、を備え、
下記式で定義される前記成形用原料の相対かさ密度LBMを1.3以上とすることを特徴とする高炉原料用塊成化物の製造方法。
式:LBM=ρBM/ρM
ここに、ρBMは前記成形用原料のかさ密度、ρMは前記混合原料のかさ密度である。 - 前記造粒物がペレットであり、前記成形用原料中における当該ペレットの質量割合を50〜80%とする請求項1に記載の高炉原料用塊成化物の製造方法。
- 前記熱処理工程の後に、前記高炉原料用塊成化物を酸素濃度5容量%以下の雰囲気下にて300℃以下まで冷却する冷却工程を備えた請求項1または2に記載の高炉原料用塊成化物の製造方法。
- 前記粉状石炭が、2種類以上の石炭を配合してなる請求項1〜3のいずれか1項に記載の高炉原料用塊成化物の製造方法。
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