JP2014077573A

JP2014077573A - 焼結原料装入装置

Info

Publication number: JP2014077573A
Application number: JP2012224303A
Authority: JP
Inventors: Junji Osada; 淳治長田; Kenichi Yatsugayo; 健一八ヶ代; Shigeru Kashimura; 茂樫村; Kazuyuki Shinagawa; 和之品川
Original assignee: Nippon Steel and Sumitomo Metal Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2012-10-09
Filing date: 2012-10-09
Publication date: 2014-05-01
Anticipated expiration: 2032-10-09
Also published as: JP6003508B2

Abstract

【課題】バースクリーンへの焼結原料の付着を抑制し、高位な歩留りを実現することができる焼結原料装入装置を提供する。
【解決手段】焼結原料Ｓを貯蔵する貯蔵ホッパー１１と、焼結原料Ｓを貯蔵ホッパー１１から切出すドラムフィーダ１２と、ドラムフィーダ１２から切出された焼結原料Ｓをパレット２５に装入する装入シュート１３と、装入シュート１３の幅方向に間隔をあけて焼結原料Ｓの流下方向に延在する複数のバー１６、１７、１８を有し、装入シュート１３から流下する焼結原料Ｓを分級するバースクリーン１４とを備える焼結原料装入装置１０において、バースクリーン１４の表面に水Ｗを供給するスプレーノズル２３を備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、焼結機の焼結パレットに焼結原料を装入する焼結原料装入装置に関し、特に、焼結原料の流下方向に沿って延在する複数のバーから構成されるバースクリーンで焼結原料を分級しながら焼結パレットに装入する焼結原料装入装置に関する。

粉鉱石等の鉄鉱石、粉コークス等の凝結材、及び生石灰等の石灰類を焼結原料（以下では、単に「原料」と記すことがある。）に用いて焼結鉱を製造する焼結工程では、焼結原料の一部又は全部を適切な粒径の造粒物に造粒して焼結機の焼結パレット（以下では、単に「パレット」と記すことがある。）に装入した後、この焼結原料の表層に点火し、パレットの下方から外気を吸引しながら凝結材を酸化させ、酸化時の発熱を利用して鉄鉱石（粉鉱石）を焼結させることが一般に行われている。

しかし、上記焼結プロセスにおいて、焼結パレットに装入された焼結原料層が、高さ（深さ）方向に均一な粒度分布である場合、以下のような課題があった。
焼結原料層の表層部は、吸引された外気により冷却されて昇温不足となる一方、焼結原料層の下部を通過する気体は、上方の焼結原料層を通過するときより高温になっているため、上方の焼結原料層よりも通気抵抗が増大して、吸引される空気量（通気量）が減少する。その結果、焼結原料の焼結が進行せず、焼結鉱の歩留り低下や生産量（焼成量）縮小の要因となっていた。

従って、焼結原料層の表層部では、焼結原料の平均粒径を小さくすることにより受熱面積を増加させて焼結を促進させる一方、焼結原料層の下部では、焼結原料の平均粒径を大きくして通気性を向上させることが望ましい。

上記対策は偏析装入とも呼ばれ、所定の粒度偏析を得るため、従来から種々の技術が提案されている。例えば、特許文献１では、焼結原料の装入シュートの下流側に、焼結原料の流下方向に沿って延在する複数のバー（棒条材）からなるバースクリーン（フルイ）を設け、装入シュートから流下する焼結原料をバースクリーンで分級しながら焼結パレットへ装入する技術が提案されている。複数のバーは、装入シュートの幅方向に間隔を有して配置され、側面視して上下方向に隣り合うバーの間隔は下流側に行くにつれて拡大している。
特許文献１記載の方法により、焼結原料の偏析装入が実現され、焼結鉱の歩留りが向上する。この歩留りを略一定とするならば、焼成量を増大させることができるため、焼成量（ｔｏｎ／日／ｍ^２）と歩留り（％）の積で算出される焼結鉱の生産性（ｔｏｎ／日／ｍ^２）が大幅に向上する。

特開昭６３−１９０１２５号公報

焼結原料は通常、ヤードに野ざらし状態で積み付けられている。そのため、焼結原料中の水分は天候に大きく左右され、雨天時は原料水分が上昇する。焼結鉱の製造工程では、焼成時における焼結原料中の通気性を良好に保つと共に、焼結機による焼結鉱の生産性を高位に維持するため、焼結原料の造粒を事前に行っており、原料水分が上昇すると、焼結原料を造粒するための造粒水分も結果的に上昇する。他方、近年における鉄鉱石の微粉化を受けて、最適な造粒水分値は上昇傾向にある。
これらの理由により、造粒水分値が高くなると、特許文献１に記載された技術では、造粒物（焼結原料）がバースクリーンに付着してしまい、目標とする偏析装入が実現できなくなる。

本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、焼結原料のバースクリーンへの付着を抑制し、高位な歩留りを実現することができる焼結原料装入装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明は、焼結原料を貯蔵する貯蔵ホッパーと、焼結原料を前記貯蔵ホッパーから切出す切出しフィーダと、前記切出しフィーダから切出された焼結原料を焼結パレットに装入する装入シュートと、前記装入シュートの幅方向に間隔をあけて焼結原料の流下方向に延在する複数のバーを有し、前記装入シュートから流下する焼結原料を分級するバースクリーンとを備える焼結原料装入装置において、
前記バースクリーンの表面に液体を供給する液体供給手段を備えることを特徴としている。

一般に、焼結原料の水分が増加すると、焼結原料の付着力も増大し、バースクリーンに焼結原料が付着しやすくなることが知られている。しかしながら、バースクリーンに水などの液体を少量供給し、バースクリーンが常に液体で濡れた状態（バースクリーンの表面に液体膜が形成されている状態）にすることで、焼結原料がバースクリーンに付着する力を抑制できることを、本発明者等は種々の実験により初めて明らかにした。
上記新知見に基づき、本発明に係る焼結原料装入装置では、液体供給手段を設け、液体供給手段からバースクリーンの表面に液体を供給するようにした。

また、本発明に係る焼結原料装入装置では、前記液体供給手段から前記バースクリーンに供給される液体量が該バースクリーンを構成するバー１本当たり１０ｃｃ／ｍｉｎ以上１０００ｃｃ／ｍｉｎ以下であることを好適とする。

ここで、バー１本当たりの液体量Ｖ（ｃｃ／ｍｉｎ）は次のようになる。なお、下式は、バーの本数を３本〜３０本としたときの試験結果から導出した。
（ａ）１本のバーに１基の液体供給手段で液体を供給する場合、１基の液体供給手段から供給される液体量をＱ（ｃｃ／ｍｉｎ）とすると、Ｖ＝Ｑとなる。
（ｂ）Ｘ本のバーに１基の液体供給手段で液体を供給する場合、１基の液体供給手段から供給される液体量をＱ（ｃｃ／ｍｉｎ）とすると、Ｖ＝Ｑ／Ｘとなる。

液体供給手段からバースクリーンに供給される液体量がバー１本当たり１０ｃｃ／ｍｉｎ未満の場合、後述するように、焼結原料がバーへ付着する一方、１０００ｃｃ／ｍｉｎを超えると、原料水分の上昇による操業への影響がでてくる。具体的には、焼結機の点火炉において着火を安定させるためにバーナの燃料ガス使用量を５％程度増加させる必要がある。

本発明に係る焼結原料装入装置は、装入シュートから流下する焼結原料を分級するバースクリーンの表面に液体を供給する液体供給手段を備えているので、液体供給手段からバースクリーンの表面に液体を供給することで、バースクリーンの表面に液体膜が形成され、従来方法ではできなかったバースクリーンへの原料付着を抑制することができる。その結果、偏析装入による高位な歩留りを実現することができる。

本発明の一実施の形態に係る焼結原料装入装置の模式図である。（Ａ）は同焼結原料装入装置を構成するバースクリーンの側面図、（Ｂ）は同バースクリーンの部分平面図、（Ｃ）は（Ｂ）のバースクリーンを先端側から見た端面図、（Ｄ）は（Ｂ）のバースクリーンを基端側から見た端面図である。

続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態について説明し、本発明の理解に供する。

本発明の一実施の形態に係る焼結原料装入装置１０の模式図を図１に示す。
焼結原料装入装置１０は、粉鉱石等の鉄鉱石、粉コークス等の凝結材、及び生石灰等の石灰類から構成される焼結原料Ｓを、ドワイトロイド式の焼結機（図示省略）のパレット２５（焼結パレット）に装入する装置である。なお、以下の説明では、便宜上、パレット２５の進行方向を「前」側、その逆方向を「後」側と呼ぶ。

ドワイトロイド式の焼結機では、上下に配置された往路と復路からなる無端レール上を走行する複数のパレット２５が数珠状に連結され、無端搬送コンベアを構成している。パレット２５に焼結原料Ｓを供給する給鉱部と、製造された焼結鉱が排出される排鉱部にそれぞれ設けられたスプロケットを回転させることにより、複数のパレット２５が無端レールに沿って周回する。

焼結原料装入装置１０は給鉱部に設置されており、焼結原料Ｓを貯蔵する貯蔵ホッパー１１と、焼結原料Ｓを貯蔵ホッパー１１から切出すドラムフィーダ１２（切出しフィーダの一例）と、ドラムフィーダ１２から切出された焼結原料Ｓをパレット２５に装入する装入シュート１３とを備えている。また、装入シュート１３の下流側には、装入シュート１３から流下する焼結原料Ｓを分級するバースクリーン１４と、バースクリーン１４の表面に水Ｗ（液体の一例）を供給する液体供給手段としてのスプレーノズル２３とを備えている。

装入シュート１３は、貯蔵ホッパー１１の下方に配置され、前側から後側に向けて下方に傾斜する傾斜面を有している。
装入シュート１３の下流側に配置されるバースクリーン１４は、平面視して装入シュート１３の幅方向に間隔ｄをあけて焼結原料Ｓの流下方向（装入シュート１３の幅方向と直交する方向）に延在する複数のバー１６、１７、１８から構成され、焼結原料Ｓの流下方向（後方）に向けて下方へ傾斜した状態で、基端部が装入シュート１３の下流側端部（後端部）の裏側に取り付けられている（図２（Ａ）〜（Ｄ）参照）。

各バー１６、１７、１８は、鉄などの金属製の棒材（直径：５ｍｍ〜３０ｍｍ程度、長さ：５００ｍｍ〜１５００ｍｍ程度）からなり、材軸回りに自転する。バー１６、１７、１８の断面は、通常、円形であるが、焼結原料Ｓを分級できる形状であれば特に限定されるものではなく、例えば楕円形や卵形、あるいは三角形や四角形などの多角形でもよい。

バースクリーン１４を先端側もしくは基端側から見た際に、隣接するバー１６、１７、１８の先端もしくは基端を順に結ぶ仮想線がＶ字状（逆Ｖ字状）となるように、１段目（上段）のバー１６、２段目（中段）のバー１７、３段目（下段）のバー１８の三段配置とされている（図２（Ｃ）、（Ｄ）参照）。また、側面視して上下方向に隣り合うバー１６、１７、１８の下流側（先端側）における間隔ａ１、ａ２が上流側（基端側）における間隔ｂ１、ｂ２よりも広くなっている。即ち、上段バー１６の俯角α＜中段バー１７の俯角β＜下段バー１８の俯角γとなっている（図２（Ａ）参照）。

バースクリーン１４は、側面視して上下方向に隣り合うバー１６、１７、１８の下流側における間隔が上流側における間隔よりも広くなっているので、下流側ほど粒径の大きな焼結原料Ｓがパレット２５に落下する。一方、パレット２５は、バースクリーン１４の下流側から上流側に向けて走行している。従って、粒径の小さな焼結原料Ｓに比べて粒径の大きな焼結原料Ｓがパレット２５に先に落下することになり、下層に行くほど焼結原料Ｓの粒径が大きくなる偏析装入が実現される。

なお、本発明者等の実験結果によれば、上段バー１６の俯角αは２９°〜４３°程度、中段バー１７の俯角βは３２°〜４４°程度、下段バー１８の俯角γは３５°〜４５°程度、またバー１６、１７、１８の水平方向の間隔ｄは３ｍｍ〜２０ｍｍ程度が、偏析装入を実現するうえで好ましい。

バースクリーン１４の表面に液体を供給する液体供給手段としてのスプレーノズル２３は、バースクリーン１４基端部の下方に、装入シュート１３の幅方向に間隔をあけて複数配置されている（図１参照）。各スプレーノズル２３は、バースクリーン１４の下方前方からバースクリーン１４の基端部に向けて散水する。スプレーノズル２３からの散水によってバースクリーン１４の基端部に付着した水Ｗは、各バー１６、１７、１８を伝って先端部まで流れる。これにより、バー１６、１７、１８の表面全体に渡って水膜を形成することができる。

水平面に対するスプレーノズル２３の散水角度θは０°以上γ未満、即ち、最下段のバー１８を含む鉛直面内において、水平線と最下段のバー１８との間の角度とすることが好ましい（図２（Ａ）参照）。
スプレーノズル２３の散水角度θが０°未満になると、スプレーノズル２３から噴出した水Ｗのバースクリーン１４突き抜けが顕著になり、バー１６、１７、１８先端まで水Ｗが流れにくくなるため、散水効果が減殺される。一方、スプレーノズル２３の散水角度θがγ以上になると、流れ落ちている焼結原料Ｓや装入シュート１３が障害となってスプレーノズル２３の設置が難しいという問題がある。

スプレーノズル２３からバースクリーン１４に供給される水量は、バー１本当たり１０ｃｃ／ｍｉｎ以上１０００ｃｃ／ｍｉｎ以下であることが好ましい。
なお、液体供給手段として水スプレーに代えて、気水スプレーや垂れ水等を用いても良い。

上記構成を有する焼結原料装入装置１０を用いて焼結原料Ｓを焼結機のパレット２５に装入する際は、スプレーノズル２３からバースクリーン１４に向けて散水し、バースクリーン１４が常に水Ｗで濡れている状態にしておく。その状況下で、貯蔵ホッパー１１からドラムフィーダ１２で焼結原料Ｓを切出して装入シュート１３に投下すると、装入シュート１３上を流下した焼結原料Ｓは、バースクリーン１４に付着することなく、バースクリーン１４で分級され、パレット２５に装入される。

以上、本発明の一実施の形態について説明してきたが、本発明は何ら上記した実施の形態に記載の構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載されている事項の範囲内で考えられるその他の実施の形態や変形例も含むものである。例えば、上記実施の形態では、バースクリーンは三段としているが、二段以上の複数段（例えば四段）であれば良い。また、上記実施の形態では、バースクリーンに供給する液体は水としたが、これに限定されるものではなく、バースクリーンの表面を濡らせるものであれば良い。

本発明の効果について検証するために実施した検証試験について説明する。
検証試験に使用したバースクリーンは、上記実施の形態に示したタイプとし、直径１０ｍｍ、長さ６００ｍｍの丸棒からなるバー５０本から構成されている。水平方向に隣接するバーの間隔ｄは１０ｍｍ、上下方向に隣接するバーの基端側における間隔ｂ１、ｂ２は各１ｍｍ、また上段バーの俯角αは３６°、中段バーの俯角βは３８°、下段バーの俯角γは４０°である。
液体供給手段は水スプレーとし、散水角度θは１０°とした。検証試験では、バー１本当たりの水供給量（液体量）を０ｃｃ／ｍｉｎから２０００ｃｃ／ｍｉｎまで段階的に変化させて、バースクリーンへの液体供給効果について調べた。

使用した焼結原料は、５００μｍアンダーが２０質量％以上８０質量％以下の微粉鉱石と、粉コークス等の凝結材及び石灰石等の副原料から構成されている。焼結原料中の水分比率は７．０質量％〜１０．０質量％であった。ただし、水分比率＝水分／（水分＋焼結原料）である。焼結機への原料供給量は、装入シュートの幅１ｍ当たり２００ｔｏｎ／ｈとした。試験結果の一覧を表１に示す。

なお、表１の焼結原料付着抑制効果は目視確認とし、バーへの焼結原料の付着が確認できなかった場合を◎、バーへの焼結原料の付着が一部見られたが、操業に支障を来さない場合を○、バー全体に焼結原料が付着していた場合を×とした。また、水分増による操業への影響評価では、操業への影響が有るか無いかの二者択一を基本としたが、焼結機の点火炉において着火を安定させるためにバーナの燃料ガス使用量を５％程増加させる程度でよい場合は「軽微」とした。
総合評価については、燃料ガスの増加やバーに付着した焼結原料の定期的な除去が不要で、実機への採用が可能な場合を◎、燃料ガスの増加が僅かにあるが、バーに付着した焼結原料の定期的な除去が不要で、実機への採用が可能な場合を○、バーに付着した焼結原料を定期的に除去する程度でよく、実機への採用が可能な場合、もしくは燃料ガスの増加はあるが、バーに付着した焼結原料の定期的な除去が不要で、実機への採用が可能な場合を△、実機に採用できない場合を×とした。

表１よりわかることを以下に列記する。
（１）バーに散水しない場合は、バーへの原料付着が確認された。
（２）バー１本当たりの水供給量を５ｃｃ／ｍｉｎとした場合、焼結原料のバーへの付着は低減し、１０ｃｃ／ｍｉｎ以上とすると、焼結原料のバーへの付着を完全に抑制することができる。
（３）バー１本当たりの水供給量が１０００ｃｃ／ｍｉｎのとき、焼結原料（特に、上層部）の水分上昇による焼成悪化が見られ始め、２０００ｃｃ／ｍｉｎのとき、水分上昇による焼成悪化が顕著になった。

以上より、バースクリーンに水を供給することで、バーへの焼結原料付着が抑制できること、バー１本当たりの水供給量を１０ｃｃ／ｍｉｎ以上１０００ｃｃ／ｍｉｎ以下とすることで、焼成悪化を招くことなく、操業を改善できることが明らかとなった。

１０：焼結原料装入装置、１１：貯蔵ホッパー、１２：ドラムフィーダ（切出しフィーダ）、１３：装入シュート、１４：バースクリーン、１６、１７、１８：バー、２３：スプレーノズル（液体供給手段）、２５：パレット（焼結パレット）、Ｓ：焼結原料、Ｗ：水（液体）

Claims

焼結原料を貯蔵する貯蔵ホッパーと、焼結原料を前記貯蔵ホッパーから切出す切出しフィーダと、前記切出しフィーダから切出された焼結原料を焼結パレットに装入する装入シュートと、前記装入シュートの幅方向に間隔をあけて焼結原料の流下方向に延在する複数のバーを有し、前記装入シュートから流下する焼結原料を分級するバースクリーンとを備える焼結原料装入装置において、
前記バースクリーンの表面に液体を供給する液体供給手段を備えることを特徴とする焼結原料装入装置。
請求項１記載の焼結原料装入装置において、前記液体供給手段から前記バースクリーンに供給される液体量が該バースクリーンを構成するバー１本当たり１０ｃｃ／ｍｉｎ以上１０００ｃｃ／ｍｉｎ以下であることを特徴とする焼結原料装入装置。