JP2013256694A - 焼結原料の造粒方法 - Google Patents

Abstract

【課題】粉状鉄鉱石、石灰石、粉コークス等の焼結原料に水を加えて混合し、粉コークスの添加が前期と後期の二度に分割して行われる焼結原料の造粒方法において、生産性を向上させる。
【解決手段】下記式のＣＥＩを１．０≦ＣＥＩ≦３．１とする。
ＣＥＩ＝ｌｎ［（Ｇ１＋Ｇ２／Ｇ４+Ｇ５）］ここでＧ１：造粒物中における粉コークス単独の粒子の存在比率、Ｇ２：粒状の鉄鉱石を核粒子とし、その表面に粒状鉄鉱石が付着すると共に、更にその表面に粉コークスが付着した粒子の存在比率、Ｇ４：凝集した粉コークスを核とし、その表面に粉状鉄鉱石が付着した粒子の存在比率、Ｇ５：粒状の鉄鉱石を核粒子とし、その表面に粉状鉄鉱石が付着すると共に、該粉状鉄鉱石中に粉コークスが埋設した粒子の存在比率
【選択図】図２

Description

本発明は、粉状鉄鉱石等よりなる焼結原料の造粒方法に関する。

焼結鉱の製造は一般に、粉状鉄鉱石、石灰石、炭材等の焼結原料を焼結機のパレット上に層状に装填し、ついで表層部の炭材に着火後、下方に向けて空気を吸引することにより炭材を燃焼させ、燃焼熱により焼結原料を焼結してから冷却破砕することにより行われ、炭材としては通常、高炉用の冶金コークスを製造する際に副次的に発生する粉コークスが使用される。

パレット上に装填される焼結原料は、微粉原料の割合が多くなる程、通気性が悪化して焼結に要する時間が長くなり、焼結鉱の生産効率が低下する。そこで従来より粉状鉄鉱石、石灰石、粉コークス等の焼結原料に水を加えてドラムミキサーで混合することにより原料を粒状化することが行われているが、粉コークスは水との接触角が大きく、濡れ性が悪いため鉄鉱石に比べると、造粒性が非常に悪く、そのため粉状鉄鉱石、石灰石等と共に粉コークスをドラムミキサーに入れ、混合、造粒したとき、擬似粒子の造粒が阻害され、造粒物の粒度が低下する。しかも粉コークスは擬似粒子内に埋没しがちであり、粉コークスの燃焼効率が悪化するなどの弊害を生じがちである。

これらの問題の解決策として、粉コークスを前期（一次）と後期（二次）の二度に分けて添加することが提案されている（非特許文献１、特許文献１）。粉コークスを分割して添加する方法によると、前期で添加した粉コークスは、粉石灰と共にドラムミキサー内で適量の水分の存在と転動作用により粒状化していって微粉鉱の凝集粒子に内蔵された状態となり、混合が続くことで粒子がだんだんと固く緻密となり、粒子表面は水分で濡れた状態となる、とされる。そして後期で粉コークスが添加されると、粉コークス中の微粉は大部分が前期で形成された粒子の表面に付着し、比較的粗い粉コークスは比較的粒度の粗い原料鉱石粒子と密着し、これにより強度の高い焼結鉱を生産性よく製造できる、としている（特許文献１）。

また前期と後期の二度に分割添加されるコークスは、後期での添加比率を上げると、コークスの焼結性が改善されることも報告されている（非特許文献１）。

特公昭４８−２５２８１号

「鉄と鋼」第６８年第３号、１９８２年発行、Ｐ３２〜４０

本発明は、粉状鉄鉱石、石灰石、粉コークス等よりなり、粉コークスを前期と後期の二度に分割して添加する焼結原料の造粒方法において、焼結原料の生産性を向上させることを目的とする。

粉状鉄鉱石、石灰石、粉コークス等の焼結原料に水を加えて混合することにより造粒される焼結鉱の造粒物中における粉コークスの賦存状態は、図１に示すように、Ｇ１〜Ｇ５の５種類に分類することができる。これらの種類について詳述すると、図１のＧ１は、粉コークスのみが凝集したものであり、図１のＧ２は粒状の鉄鉱石２を核粒子とし、その表面に粉状の鉄鉱石３が付着すると共に、更にその表面に粉コークス４が付着したもの、図１のＧ３は粉状の鉄鉱石６と粉コークス４が凝集したもの、図１のＧ４は凝集した粉コークス８を核とし、その表面に粉状鉄鉱石３が付着したもの、図１のＧ５は粒状の鉄鉱石２を核粒子とし、その表面に粉状鉄鉱石３が付着すると共に、該鉄鉱石内に粉コークス４が埋没するものである。

本発明者らは、以下の表１に示す鉄鉱石と副原料よりなる焼結原料を用い、粉コークスを一次と二次に分けて添加する際の二次添加率を０〜１００％まで種々に変化させたときのＧ１〜Ｇ５の存在比率について調査した。この調査は造粒された造粒物の表層を目視にて観察し、さらに鋭利な刃物で造粒物の表層を削り内部構造を目視にて観察し、Ｇ１ないしＧ５のいずれに属するかを判定することにより行った。結果を図２に示す。

図２に示されるように、粉コークスの添加は二次の添加比率を増す程、Ｇ１とＧ２の存在比率が逓増するのに対し、Ｇ４とＧ５の存在比率は逓減し、Ｇ３の存在比率は、ほとんど変動がないことが判明した。そこで本発明者らは、逓増するグループＧ１とＧ２と逓減するグループＧ４とＧ５との比をコークス存在指標Cokes Existence Index（以下、ＣＥＩという）で表わし、ＣＥＩ＝ｌｎ［（Ｇ１＋Ｇ２）／（Ｇ４+Ｇ５）］と定義して粉コークスの後期（二次）添加比率％と、図２より求めたＣＥＩと生産率（t/d/m²）の関係を調査した。結果を以下の表２に示す。

ここで生産率は、後述の歩留を求めた焼結鉱製品について、目開き１０mmのスクリーン又は金網で篩別した篩上げ製品の重量（t）／焼結時間（day）／焼結鉱試験装置の表面積（m²）で表されるものである。

図３は、ＣＥＩと燃焼速度（mm/sec）との関係、図４は同原料を用いた場合のＣＥＩと生産率（t/d/m²）の関係を示すものである。また図５は、粉コークス二次添加比率と図２から求めたＣＥＩとの関係を示すもので、前記表２と図５から粉コークスの二次添加比率を増す程、ＣＥＩも増加することが見られ、また図３及び図４から粉コークスの後期（二次）添加比率を高め、ＣＥＩを増加させると、ＣＥＩはある値までは焼成速度（mm/sec）及び生産率（t/d/m²）が向上するが、ある値を超えると、焼成速度及び生産性とも低下することが判明した。

請求項１に係る発明は、本発明者らのかかる知見に基づいてなされたもので、粉状鉄鉱石、石灰石、粉コークス等の焼結原料に水を加えて混合し、粉コークスの添加が前期と後期の二度に分割して行われる焼結原料の造粒方法において、下記数１式で定義される造粒物中の粉コークスの存在指標であるＣＥＩが１．０≦ＣＥＩ≦３．１、好ましくは１．０≦ＣＥＩ≦２．８であることを特徴とする。

本発明者らは更に焼結原料を造粒して焼成したのちの焼結鉱の歩留（％）と、冷間強度ＳＩ（％）についてＣＥＩとの関係を調査した。ここで歩留及び冷間強度ＳＩはいずれも鉄鋼協会の製銑部会で定められる試験方法に基づいて求められたもので、具体的には歩留は、焼結鉱を２ｍの高さから落下させたのち、散らばった焼結鉱を拾い集めて再度２ｍの高さから落下させ、目開き５ｍｍのスクリーン又は金網で篩別した篩上製品の割合を示すものであり、冷間強度ＳＩは目開き１０ｍｍのスクリーン又は金網で篩別した篩上の焼結鉱２０ｋｇを２ｍの高さから落下させる作業を４回繰返したのち、目開き１０ｍｍのスクリーン又は金網で篩別した篩上焼結鉱の割合を示すものである。

ここで歩留は水分値を除いた投入原料ｋｇと、目開き５ｍｍの篩上げ原料の比で算出される。

図６はＣＥＩと表３に示される歩留（％）の関係、図７はＣＥＩと表４に示されるＳＩ（％）の関係を示すもので、図６からＣＥＩ≦１．５でほぼ満足できる歩留及びＳＩとなることが判明し、１．０≦ＣＥＩ≦１．５で、生産性のほか、歩留及びＳＩに優れることを知得した。

したがって請求項２に係る発明は、請求項１に係る発明において、ＣＥＩが１．０≦ＣＥＩ≦１．５であることを特徴とする。

請求項１に係る発明によると、粉状鉄鉱石、石灰石、粉コークス等の焼結原料に水を加えて混合し、粉コークスの添加が前期と後期の二度に分割して行われる焼結原料の造粒方法において、造粒物中の粉コークスの存在指標であるＣＥＩを１．０≦ＣＥＩ≦３．１とすることで焼結鉱の生産性を極大的に高めることができ、
請求項２に係る発明によると、１．０≦ＣＥＩ≦１．５とすることにより焼結鉱の生産性のほか、歩留及び冷間強度を向上させることができる。

造粒物中における粉コークスの賦存状態の分類を示す図。 造流物中における粉コークス賦存状態の存在比率（％）を示す図。 ＣＥＩと焼成速度の関係を示す図。 ＣＥＩと生産率の関係を示す図。 粉コークス２次添加比率とＣＥＩの関係を示す図。 ＣＥＩと歩留の関係を示す図。 ＣＥＩとＳＩの関係を示す図。

Claims (2)

1. 粉状鉄鉱石、石灰石、粉コークス等の焼結原料に水を加えて混合し、粉コークスの添加が前期と後期の二度に分割して行われる焼結原料の造粒方法において、下記数１式で定義される造粒物中の粉コークスの存在指標であるＣＥＩが１．０≦ＣＥＩ≦３．１であることを特徴とする焼結原料の造粒方法。
   
2. ＣＥＩが１．０≦ＣＥＩ≦１．５であることを特徴とする請求項１記載の焼結原料の造粒方法。