JP2014214339A - 焼結鉱の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】固体燃料粉の擬似粒子内への埋没を防止し、固体燃料粉の燃焼速度を向上させることにより、焼結生産率を向上させることができる焼結鉱の製造方法を提供する。【解決手段】ドワイトロイド式焼結機により焼結鉱を製造する際に、固体燃料粉を、細粒の固体燃料粉と、これより平均粒径が大きい粗粒の固体燃料粉とに２分割し、前記細粒の固体燃料粉は鉄鉱石、副原料、返鉱とともに造粒処理を行って擬似粒子とし、前記粗粒の固体燃料粉を、造粒処理工程終了後サージホッパーまで搬送する過程で前記擬似粒子に添加、混合した後、焼成することとし、かつ、粗粒の固体燃料粉の比率を固体燃料粉全体の２０〜８０質量％の範囲内とする。粗粒の固体燃料粉中に、粒径３〜５ｍｍの固体燃料粉が３０質量％以上含まれることが望ましい。【選択図】なし

Description

本発明は、ドワイトロイド式焼結機による焼結鉱の製造方法に関し、特に、焼結固体燃料粉（以下、「固体燃料粉」という）の擬似粒子内への埋没を防ぎ、焼結鉱の生産率を向上させることができる焼結鉱の製造方法に関する。なお、前記「固体燃料粉の擬似粒子内への埋没」とは、焼結原料を造粒して得られる擬似粒子の内部に固体燃料粉が取り込まれた状態を指す。

焼結原料は、粉鉱石、返鉱、固体燃料粉、および副原料から構成されている。返鉱とは、焼結ケーキを破砕した後に発生する成品粒度条件から外れる焼結鉱である。固体燃料粉とは、粉コークス、石炭（粉炭）など、炭素源を含む原料であり、副原料とは、焼結鉱の成分を調整するための石灰石粉、含ＳｉＯ₂原料、含ＭｇＯ原料などである。

これらの原料は、焼結機のパレット上に装入される前に、ドラムミキサー内で適当量の水分を添加されながら混合、造粒される。これは、種々の粒径の粒子が水分を介して合体し、擬似的な粒子（擬似粒子）が形成される過程であり、通常、粒子径が１ｍｍ以上の原料を核粒子として、その周囲に粒子径が０．２５ｍｍ以下の原料が付着した、粒子径が２〜４ｍｍ程度の擬似粒子が形成される。

造粒処理後、ドラムミキサーから排出された焼結原料（擬似粒子）は、ベルトコンベアを何度か乗り継ぎながら搬送され、焼結機直上のサージホッパーに投入される。サージホッパーから切り出された擬似粒子は、シュートにより焼結機に投入され、パレット上に焼結原料層を形成する。焼結原料層形成の際、偏析により、粗く、重たい粒子は原料層の下層へ集中し、細かく、軽い粒子は原料層の上層へ集中して堆積する。

その後、焼結原料層の上部を点火炉で加熱し、固体燃料粉に点火して燃焼させ、下方から空気を吸引する。燃焼により生成した高温ガスにより原料層内の固体燃料粉を上方から順次加熱、燃焼させることによって原料層内に燃焼帯が形成され、原料層の上部から下部へ向かって順次焼結反応が進行する。焼結機の排鉱部から排出された塊状物（焼結ケーキ）を破砕し、冷却して、焼結鉱を製造する。

ここで、固体燃料粉は、水に対する親和性が悪いため、造粒を妨げることが知られている。すなわち、固体燃料粉は、焼結原料の造粒性を悪化させる。

また、固体燃料粉を他の焼結原料とともに造粒する方法を適用した場合、以下に示すように、焼結生産性が低下するという欠点があった。

すなわち、造粒された固体燃料粉は、核粒子として擬似粒子の内部に取り込まれるほか、核粒子に付着した固体燃料粉も、さらにその外側に他の原料が付着することにより擬似粒子の内部に取り込まれる。このようにして固体燃料粉が擬似粒子内に埋没した状態になる。

擬似粒子内に埋没した固体燃料粉は、焼結時に焼結原料層の上部から供給される高温ガスと接触することが難しい。一方、固体燃料粉の燃焼は高温ガスからの酸素および熱の供給により律速されるので、固体燃料粉と高温ガスとの接触が困難であると、固体燃料粉の燃焼に遅れが生じ、原料層内での燃焼帯の形成が遅延する。この燃焼帯と、未だ着火していない原料帯との境界を「燃焼前線」と称しており、焼結鉱の製造においては、この燃焼前線が焼結原料層の上方から下方に向かって移動する速度（燃焼前線降下速度（ＦＦＳ））が、焼結反応の速度を規定し、焼結生産率を決定する重要な因子となっている。

このように、固体燃料粉が擬似粒子内に埋没した状態になると、焼結時に固体燃料粉の燃焼に遅れが生じ、焼結原料層における燃焼帯の形成が遅れることとなり、燃焼前線降下速度が低下して、焼結生産性が低下する。

前述の固体燃料粉の造粒への悪影響（造粒性の悪化）を排除するとともに、固体燃料粉の擬似粒子内への埋没を防ぐためには、焼結原料から固体燃料粉を分離して造粒を行い、得られた擬似粒子に固体燃料粉を添加する方法が考えられる。

従来から、固体燃料粉を焼結原料から分離して造粒する技術がいくつか提案されており、例えば、特許文献１では固体燃料（コークス）粉の全量または一部をドラムミキサー排出端から気流搬送によって入口側に向かって装入する技術が提案されている。この提案の技術によれば、大きいコークス粒子はミキサーの排出端側に落下してそのままの形で存在し、それよりもミキサーの入口側に落下する細かいコークス粒子は大きな粉鉱石の周囲に付着造粒され、いずれも燃焼用空気と有効に接触するので、固体燃料粉の燃焼効率を向上させ、固体燃料使用量を削減することができるとしている。しかしながら、この技術を実機に適用するには、固体燃料粉の吹き込み装置に加え、ホッパー、搬送装置等を設置する必要があり、設備コストが過大になるという問題がある。

特許文献２では、ドラムミキサーの装入口から固体燃料粉を除く焼結原料を装入して造粒するとともに、排出端からドラムミキサー内部にベルトコンベアを挿入して固体燃料粉を添加することにより、固体燃料粉の造粒時間を制御し、固体燃料粉を擬似粒子表面に外装する技術が提案されている。この提案の技術を用いれば、造粒し難い固体燃料粉による造粒性悪化の影響を抑えて擬似粒子の粒径を増大させ、固体燃料粉を擬似粒子の外周に外装、付着させることができ、その結果、添加した固体燃料粉の燃焼性を向上させて生産性を大きく向上させることができるとしている。しかしながら、ドラムミキサー内では、擬似粒子の崩壊と再造粒が起こるため、添加された固体燃料粉の一部が擬似粒子内に埋没するので、固体燃料の燃焼速度の向上効果が十分に得られない。

さらに、特許文献３では、ＣａＯ含有原料粉および固体燃料粉を、ドラムミキサーからベルトコンベア上に排出される焼結原料の擬似粒子（鉄鉱石およびＳｉＯ₂含有副原料粉からなる第１被覆層を有する擬似粒子）および／またはベルトコンベアに載置された焼結原料の擬似粒子（同）に添加することにより、前記擬似粒子の外側にＣａＯ含有原料粉および固体燃料粉の第２被覆層を形成させる技術が提案されている。この第１被覆層および第２被覆層を有する擬似粒子焼結することによってカルシウムフェライトの生成を促進し、焼結鉱の強度ならびに被還元性を向上させることができるとしている。

特許文献３には固体燃料粉の粒径は明記されていないが、通常使用される固体燃料粉（一般的には、粒径３ｍｍ以下）であれば、その中の微粉は擬似粒子内に埋没しやすいため、ベルトコンベア上で添加したとしても、搬送中、あるいは焼結機パレットへの装入の際に擬似粒子内に埋没し、固体燃料粉の燃焼速度の向上効果が十分に得られない。

特開昭５８−１１７４６号公報 特許第３７９４３３２号公報 特許第３９４５３２３号公報

鉄と鋼 ６７（１２），Ｓ６６３（１９８１）

本発明は、上記の課題を解決し、特に、搬送中の擬似粒子内への固体燃料粉の埋没を防止して、固体燃料粉の燃焼速度を向上させることにより、焼結成品歩留を維持したまま、焼結生産率を向上させることができる焼結鉱の製造方法を提供することを目的とする。

前述のように、固体燃料粉を他の焼結原料とともに造粒する方法を適用した場合、固体燃料粉は水に対する親和性が悪く、造粒に悪影響を及ぼす。また、固体燃料粉は擬似粒子内に埋没するため、固体燃料粉の燃焼速度に遅れが生じ、焼結生産率が低下するという欠点があった。特に後者の擬似粒子内への固体燃料粉の埋没を防ぐことは、焼結生産性の向上に大きく係わる重要な課題である。

この課題を解決するために、本発明者らは、固体燃料粉を焼結原料から分離して造粒し、造粒後にベルトコンベアで搬送される擬似粒子に、前記分離した固体燃料粉を添加することを前提として検討を行った。

固体燃料粉を焼結原料から分離して造粒することにより、造粒時における固体燃料粉の擬似粒子への埋没を防止ないしは軽減することができる。しかし、後述するように、分離した固体燃料粉を搬送用のベルトコンベア上の擬似粒子に添加した場合にも固体燃料粉の擬似粒子への埋没が起こり得るので、擬似粒子への添加時における固体燃料粉の埋没を効果的に防止することが必要である。

ここで、非特許文献１によれば、焼結原料に添加する固体燃料粉の粒径は、１．５〜２ｍｍ程度とすることが歩留・生産率の面で最適とされている。しかしながら、焼結原料は、造粒されると粒径が２〜４ｍｍ程度の擬似粒子となるので、造粒後に添加する固体燃料粉の粒径を１．５〜２ｍｍとした場合、固体燃料粉は擬似粒子の粒径と比べて細かく、主に鉄鉱石粉からなる擬似粒子と比べて軽いため、焼結機パレットに装入する際に、上層に偏析しやすい。

また、前述のパレット装入時における固体燃料粉の擬似粒子への埋没を防止するためには、造粒後に添加する固体燃料粉の粒径が大きい方がよいと考えられる。さらに、微細な固体燃料粉を造粒せずに擬似粒子に添加、混合して焼結原料層を形成すると、原料層の通気性を悪化させる懸念があるので、これを防ぐためにも、粒径の小さい固体燃料粉は造粒前に焼結原料に添加し、粒径の大きな、通気性悪化の懸念の少ない固体燃料粉を造粒後添加するのがよい。

固体燃料粉を焼結原料から分離して造粒し、固体燃料粉を造粒後の擬似粒子に添加する場合、添加は、一般に擬似粒子を搬送するベルトコンベア上で行うこととなる。ベルトコンベア上の擬似粒子に添加した固体燃料粉は、次のベルトコンベア上に落下する（乗り継ぎ）際、あるいはサージホッパーへの装入時の落下、サージホッパーから焼結機パレットへの装入時の落下の際に、擬似粒子と混合され、擬似粒子の外側に付着する。

ベルトコンベア上での添加は、固体燃料粉を擬似粒子の外側に付着させる（擬似粒子に外装する）方法として有効であり、前掲の特許文献３に記載されている技術においても採用されている。

しかしながら、ベルトコンベア上の擬似粒子に添加し、その後のベルトコンベアの乗継部等における落下を利用する混合では、ドラムミキサー等の比較的均一な機械的エネルギーをうける造粒機での添加、混合と異なり、受ける機械的エネルギーが不均一になりやすい。そのため、微粉を含む固体燃料粉を添加した場合は、固体燃料粉の特に微粒分、細粒分が擬似粒子内に不均一に埋没する（機械的エネルギーの不均一性に依存して、埋没したり、しなかったりする）という現象が起こる。

ベルトコンベア上の擬似粒子への固体燃料粉の添加、混合におけるこのような欠点を補い、固体燃料粉の擬似粒子内への埋没を防止するためには、添加する固体燃料粉を粗粒分の多いものとすることが有効であると考えられる。例えば、擬似粒子と同程度の大きさの粒子を添加することとすれば、不均一な機械的エネルギーを受けたとしても、固体燃料粉が擬似粒子内に埋没するという現象は起こりようがなく、固体燃料粉の燃焼速度に遅れが生じることにはならないからである。

このような考え方のもとに、本発明者らは、６０ｋｇ規模の焼結原料を用いて造粒試験および焼結鍋試験を行った。その結果、固体燃料粉を、細粒の固体燃料粉と、これより平均粒径が大きい粗粒の固体燃料粉とに２分割し、細粒の固体燃料粉は鉄鉱石、副原料等、他の焼結原料とともに造粒処理を行って擬似粒子とし、この擬似粒子に、粗粒の固体燃料粉を添加、混合した後、焼成することによって、固体燃料粉の擬似粒子への埋没を抑え、焼結生産率を向上させ得ることが判明した。

本発明は上述の検討結果に基づきなされたもので、下記の焼結鉱の製造方法を要旨とする。

すなわち、鉄鉱石、副原料、返鉱および固体燃料粉からなる焼結原料を造粒処理して、擬似粒子を製造し、該擬似粒子をドワイトロイド式焼結機のサージホッパーへ搬送し、焼結機パレットに装入して焼成する焼結鉱の製造方法において、前記固体燃料粉を、細粒の固体燃料粉と、これより平均粒径が大きい粗粒の固体燃料粉とに２分割し、前記細粒の固体燃料粉は鉄鉱石、副原料、返鉱とともに造粒処理を行って擬似粒子とし、前記粗粒の固体燃料粉を、造粒処理工程終了後サージホッパーまで搬送する過程で前記擬似粒子に添加、混合した後、焼成することとし、かつ、粗粒の固体燃料粉の比率を固体燃料粉全体の２０〜８０質量％の範囲内とすることを特徴とする焼結鉱の製造方法である。

本発明の焼結鉱の製造方法においては、前記粗粒の固体燃料粉中に、粒径３〜５ｍｍの固体燃料粉が３０質量％以上含まれることが望ましい。

ここでいう「平均粒径」とは、固体燃料粉の累積分布曲線（残留または通過累積分布曲線）から求められる５０％径（メジアン径）を意味する。

「固体燃料粉」とは、前述のように、粉コークス、石炭（粉炭）などの炭素源を含む原料である。通常は、粒径３ｍｍ以下の粉コークスが用いられる。

また、「造粒処理工程終了後サージホッパーまで搬送する過程で」とは、造粒処理が終了してドラムミキサーなどの造粒機からの擬似粒子の排出が開始される時点から、サージホッパーへの装入の直前までの間に、ということを意味する。一般的には搬送用のベルトコンベア上で固体燃料粉を擬似粒子に添加する方法の採用が好適である。

前記の「粒径３〜５ｍｍ」とは、篩目の大きさが３ｍｍの篩で篩い分けたときの篩上であって、５ｍｍの篩で篩い分けたときの篩下をいう。また、「粒径３ｍｍ以下」とは、篩目の大きさが３ｍｍの篩で篩い分けたときの篩下を指し、「粒径０〜３ｍｍ」とも表示する。

なお、以下において、固体燃料粉全体に対する粗粒の固体燃料粉の比率、粗粒の固体燃料粉中の粒径３〜５ｍｍのものの比率、焼結成品歩留、および造粒前の配合原料に添加する水分量を表す「％」は、「質量％」を意味する。

本発明の焼結鉱の製造方法によれば、搬送中の擬似粒子に添加する固体燃料粉を粗粒化することにより、固体燃料粉の擬似粒子内への埋没を防止し、固体燃料粉を擬似粒子の外側に付着させることができる。また、粗粒の固体燃料粉を乾燥状態で焼結原料層内に混在させることができ、焼結原料層の嵩密度を低減させて、焼結原料層の通気性を向上させることができる。

その結果、固体燃料粉の燃焼速度が向上するので、焼結生産率を向上させることが可能となる。しかも、大幅な設備改造を行なうことなく既存の設備を利用できるので、経済的にも有利である。

本発明を適用した場合の焼結時間を従来の焼結時間と対比して示す図である。 本発明を適用した場合の焼結鉱成品歩留を従来の焼結鉱成品歩留と対比して示す図である。 本発明を適用した場合の焼結鉱生産率を従来の焼結鉱生産率と対比して示す図である。

本発明は、前記のとおり、ドワイトロイド式焼結機により焼結鉱を製造する際に、固体燃料粉を、細粒の固体燃料粉と、これより平均粒径が大きい粗粒の固体燃料粉とに２分割し、前記細粒の固体燃料粉は鉄鉱石、副原料、返鉱とともに造粒処理を行って擬似粒子とし、前記粗粒の固体燃料粉を、造粒処理工程終了後サージホッパーまで搬送する過程で前記擬似粒子に添加、混合した後、焼成することとし、かつ、粗粒の固体燃料粉の比率を固体燃料粉全体の２０〜８０％の範囲内とする焼結鉱の製造方法である。

本発明において、固体燃料粉を、細粒の固体燃料粉と、粗粒の固体燃料粉とに２分割し、細粒の固体燃料粉は鉄鉱石、副原料、返鉱とともに造粒処理を行って擬似粒子とし、粗粒の固体燃料粉を、前記擬似粒子に添加、混合した後、焼成するのは、前述のとおり、固体燃料粉の擬似粒子内への埋没を防ぐためである。

固体燃料粉は、造粒されることによって粒径が２〜４ｍｍ程度の擬似粒子となる。通常、固体燃料粉としては、粒径３ｍｍ以下の粉コークスが用いられるが、その場合、擬似粒子の粒径と比べて細かいものが多く、また固体燃料粉は主に鉄鉱石粉からなる擬似粒子と比べて軽いため、造粒後に添加する固体燃料粉は、焼結機パレットに装入する際に、上層に偏析しやすい。また、ベルトコンベア上の擬似粒子に添加した固体燃料粉は、ベルトコンベアの乗継部での落下、パレット装入時のサージホッパーからの落下等の際に、不均一な力（機械的エネルギー）を受けて擬似粒子内に埋没する場合があるが、これを防止するためには、擬似粒子に添加、混合する固体燃料粉を粗粒とすることが有効である。

擬似粒子に添加、混合する固体燃料粉が造粒処理に供する固体燃料粉に比べてどの程度の粗粒であるかの判定は、両者の平均粒径を比較することにより行えばよい。平均粒径の大きい固体燃料粉には粗い粒子が多く含まれ、その分細かい粒子が少なくなっているので、擬似粒子内に埋没する固体燃料粉が少なく、固体燃料粉の燃焼速度の向上に寄与できることとなる。

前記細粒の固体燃料粉および粗粒の固体燃料粉の平均粒径は特に規定しない。焼結原料として用いる固体燃料粉を単純に２分割するのではなく、造粒処理により得られる擬似粒子に添加、混合する固体燃料粉の方を僅かでも粗粒化することにより、固体燃料粉の擬似粒子内への埋没抑制効果が認められるからである。

また、粗粒の固体燃料粉を乾燥状態で焼結原料層内に混在させることにより、焼結原料層を構成する粒子同士の摩擦力が増し、嵩密度が低減する。一般に、焼結原料をドラムミキサーに装入する前に固体燃料粉の乾燥粒子を添加すると、ドラムミキサー内で他の焼結原料の水分が固体燃料粉に移動してしまうので、ドラムミキサーから排出された擬似粒子に添加するのが有効である。焼結原料層の嵩密度を低減させることにより、焼結原料層の通気性を向上させ、固体燃料粉の燃焼速度を高めることができる。

本発明においては、擬似粒子に添加する粗粒の固体燃料粉の比率を固体燃料粉全体の２０〜８０％の範囲内とする。粗粒の固体燃料粉の比率が固体燃料粉全体の２０％未満では、擬似粒子内への埋没防止に寄与する固体燃料粉の絶対量が少なく、固体燃料粉の燃焼速度を向上させる上で、十分な効果が得られない。また、粗粒の固体燃料粉の比率が８０％を超えると、固体燃料粉が焼結原料層内で偏在するほか、固体燃料粉が全く造粒されずにパレットへ装入されるため、微細な固体燃料粉が焼結原料層の通気性を悪化させ、生産率が低下する。

粗粒の固体燃料粉の擬似粒子への添加を、造粒処理工程終了後、焼結機のサージホッパーまで搬送する過程で行うこと、言い換えれば、造粒処理が終了してドラムミキサーなどの造粒機からの擬似粒子の排出が開始される時点から、サージホッパーへの装入の直前までの間に行うこととしたのは、以下の理由によるものである。

すなわち、粗粒の固体燃料粉を造粒処理工程終了前に擬似粒子に添加する（例えば、ドラムミキサーの出口近傍で添加する）と、短時間とはいえドラムミキサーによる混合、造粒作用を受けて、固体燃料粉が擬似粒子内に埋没し、焼成時に固体燃料粉の燃焼速度が低下する。また、サージホッパーまでの搬送よりも後に添加する（例えば、サージホッパーに装入された後に添加する）と、サージホッパーから焼結機パレットへの装入時に固体燃料粉と擬似粒子とはある程度混合されるが十分ではなく、焼成時のムラ焼けの原因となり、成品歩留が悪化する。

本発明では、固体燃料粉の擬似粒子への添加の時期を、上記のように、造粒処理工程終了後、焼結機のサージホッパーまで搬送する過程で行うと規定しているが、具体的な添加位置で例示すると、擬似粒子を搬送中のベルトコンベア上、ベルトコンベアから次のベルトコンベアへの落下部（乗継部）、サージホッパーの直上部などがあげられる。添加する固体燃料粉の比率や、粗粒の粒径とその含有割合等に応じ、適切な添加位置を定めればよい。一般的には、ベルトコンベア上で添加するのがよい。

粗粒の固体燃料粉は、ベルトコンベアの乗継部、あるいはサージホッパーからの落下時に、擬似粒子と混合され、そのうちの粗い固体燃料粉は適度に分散し、細かい固体燃料粉の多くは擬似粒子の外側に付着する（外装される）と考えられる。これにより、固体燃料粉の擬似粒子内への埋没が防止されるので、焼成時に固体燃料粉の燃焼速度を高め、焼結生産率を向上させることが可能となる。

本発明において、粗粒の固体燃料粉としては、粒径３〜５ｍｍのものが３０％以上含まれることが望ましい。粒径３ｍｍ以下の固体燃料粉は、粒径２〜４ｍｍ程度の擬似粒子と比べて軽く、上層に偏析しやすく、また擬似粒子内に埋没しやすい。一方、粒径５ｍｍを超える固体燃料粉は下層に偏析しやすく、さらに局所的に固体燃料粉が偏在する原因ともなりやすい。

粒径３〜５ｍｍの固体燃料粉は、大きさが擬似粒子と同程度なので、ベルトコンベア上の擬似粒子に添加した後、不均一な機械的エネルギーを受けたとしても、擬似粒子内に埋没することはない。粒径３〜５ｍｍの固体燃料粉は、そのすべてがベルトコンベアの乗継部で、あるいはサージホッパーからの落下時に、擬似粒子と適度に混合され、埋没することなく単独で焼結原料層中に混在することとなるので、固体燃料粉の燃焼速度の向上に大きく寄与することが期待できる。

粗粒の固体燃料粉中には、この粒径３〜５ｍｍの固体燃料粉が３０％以上含まれることが望ましい。粒径３〜５ｍｍの固体燃料粉は、ベルトコンベア上の擬似粒子への添加によっても埋没することなく、焼結原料層中に単独で混在し、焼結時に高温空気と容易に接触して燃焼するという作用効果を考えると、多ければ多いほどよい。しかし、粒径３〜５ｍｍの固体燃料粉のみを選択して得ることは、実操業上難しい。粒径３〜５ｍｍの固体燃料粉の割合が３０％以上であれば、相応の効果が得られ、次に述べるように、当該固体燃料粉の調製も可能なので、望ましい粗粒の固体燃料粉として、粒径３〜５ｍｍのものが３０％以上含まれる固体燃料粉とした。

実操業においては、焼結原料用の固体燃料粉は、高炉使用の塊コークスの篩下粉（例えば、１５ｍｍ以下）を破砕したものを主に用いている。本発明の焼結鉱の製造方法を実際のプロセスに適用するに際しては、破砕の前後に篩を設置する等して、細粒の固体燃料粉と粗粒の固体燃料粉を調製すればよいが、例えば、篩下粉を全量粒径５ｍｍ以下に破砕し、そのうち、粒径３ｍｍ以上のものの全量を粗粒の固体燃料粉とし、ベルトコンベアで搬送中の擬似粒子に添加することが望ましい。

以上説明したように、本発明の焼結鉱の製造方法は、焼結原料を造粒処理する際に、焼結原料中の固体燃料粉を、造粒に供するものと、造粒により得られた擬似粒子に添加するものとに２分割し、後者（擬似粒子に添加するもの）を粗粒の固体燃料粉とすることを特徴とする方法である。この方法を適用することにより、擬似粒子への添加に伴う固体燃料粉の埋没を防止するとともに焼結原料層の通気性をよくし、固体燃料粉の燃焼速度を向上させ、焼結生産率を向上させることが可能となる。

さらに、固体燃料粉の一部を搬送中の擬似粒子に添加することにより造粒処理に供される固体燃料粉が少なくなることから、固体燃料粉の造粒への悪影響（焼結原料の造粒性の悪化）を軽減できるという副次的な効果も期待できる。

本発明を実施するに際しては、固体燃料粉調製工程の変更、造粒により得られた擬似粒子への固体燃料粉の添加用シュートの取り付けなど、大幅な設備改造を行なうことなく既存の設備を利用できるので、経済的にも有利である。

本発明の効果を検証するため、直径（内径）３００ｍｍφ、高さ５００ｍｍの円筒形焼結試験装置（焼結試験鍋；約６０ｋｇ規模）を用いた焼結試験（焼結鍋試験）を行った。

実験に用いた原料の配合割合を表１に示す。なお、固体燃料粉としては、粉コークスを用いた。

表１に示されるように、本発明例では、粉コークスの一部を粒径３〜５ｍｍの粗粒とし、この粗粒の全量と粒径３ｍｍ以下の細粒の一部を造粒後の擬似粒子に添加した。固体燃料粉全体に対する粗粒の固体燃料粉の比率は２２．２％である。この例は、粗粒の固体燃料粉中に、粒径３〜５ｍｍの固体燃料粉が５０％含まれる本発明の望ましい形態に該当する。

従来例では、粉コークスの粒径を全て３ｍｍ以下とし、全量を造粒前の配合原料に混合した。また、比較例１では、粉コークスの粒径を全て３ｍｍ以下とし、全量を造粒後の擬似粒子に添加し、比較例２では、粉コークスの一部を粒径３〜５ｍｍの粗粒とし、粒径３ｍｍ以下の細粒とあわせ全量を造粒処理に供した。

造粒前の原料は、ドラムミキサーで２分間混合した後、水分を添加して５分間造粒した。水分量は、造粒後に７％となるように調整した。

本発明例では、ベルトコンベア上での造粒後原料（擬似粒子）の添加、ならびにベルトコンベアの乗継部での混合を模擬するため、原料を床に広げ、その上から所定量の粉コークスを添加し、スコップで一回混合した後に回収した。続いて、回収した原料を、前記の焼結試験鍋に原料層厚が５００ｍｍとなるように装入し、焼結鍋試験を行った。

焼結鍋試験では、鍋下圧力を２０ｋＰａとして吸引しながらＬＰＧバーナーにより１分間着火後、鍋下圧力を９．８ｋＰａで一定として焼成を行い、排ガス温度が最高温度に到達してから３分後に吸引を停止した。ＬＰＧバーナーによる着火が始まった時点から、排ガス温度が最高温度に到達した後、３分経過後（すなわち、吸引停止）までの時間を焼結時間として記録した。

焼結試験終了後、下記の方法により、焼結鉱成品歩留および焼結鉱生産率を求め、固体燃料粉の添加方法の改善による効果を調査した。

焼結ケーキを直ちに焼結試験鍋から取り出し、焼結ケーキの温度が室温に低下するまで放冷した。冷却完了後、製造された焼結ケーキを２ｍの高さから４回落下させた後に、篩目の大きさが５ｍｍの篩により篩い分け、その篩上の質量を測定し、焼結鉱成品歩留および焼結鉱生産率を求めた。

ここで、「焼結鉱成品歩留」とは、篩目の大きさが５ｍｍの篩により篩い分けた篩上の質量を、元の焼結ケーキの質量で除した値を意味し、下記（１）式により算出される。
焼結鉱成品歩留（質量％）＝｛粒径が５ｍｍ以上の焼結鉱の質量（ｔ）／
焼結ケーキの質量（ｔ）｝×１００ ・・・・（１）
また、「焼結鉱生産率」は、上述の５ｍｍの篩により篩い分けた篩上の焼結鉱の質量を焼結機の有効面積および焼結時間により除し、下記（２）式を用いて算出される。
焼結鉱生産率（ｔ／ｍ²／ｄ）＝［粒径が５ｍｍ以上の焼結鉱の質量（ｔ）／
｛焼結機の有効面積（ｍ²）×焼結時間（分）｝］×６０×２４ ・・（２）
なお、焼結鍋試験の場合には、焼結機の有効面積として焼結試験鍋の横断面積（π×｛０．３／２｝²＝０．０７ｍ²）を使用した。

図１は、本発明を適用した場合の焼結時間を従来の焼結時間と対比して示す図である。図２は、本発明を適用した場合の焼結鉱成品歩留を従来の焼結鉱成品歩留と対比して示す図である。また、図３は、本発明を適用した場合の焼結鉱生産率を従来の焼結鉱生産率と対比して示す図である。

本発明を適用した場合、図１に示されるように、従来例と比較して焼結時間の短縮が顕著であった。これは、粗粒の粉コークスを擬似粒子に添加、混合したことにより粉コークスの擬似粒子内への埋没が抑制され、粉コークスの燃焼速度が向上したこと、および粗粒の粉コークスを乾燥状態で焼結原料層内に混在させて焼結原料層の嵩密度を低減させたことにより、焼結原料層の通気性が向上し、それに伴い粉コークスの燃焼速度が向上したことによるものと考えられる。

また、本発明を適用した場合、焼結時間が短縮されたにもかかわらず（前記図１参照）、図２に示されるように、焼結鉱成品歩留は従来例と同等に維持された。これは、粉コークスの燃焼が改善されたことによるもの考えられる。

このように、焼結時間が短縮され、一方、焼結鉱成品歩留が維持された結果（前記図２参照）、本発明を適用した場合、図３に示されるように、従来例と比較して生産性が著しく向上した。

これに対し、粉コークスの全量を造粒後の擬似粒子に添加した比較例１では、焼結時間が従来例と比較してほとんど短縮されず、生産性向上効果は表れなかった。これは、造粒後に添加した粉コークスの粒径が小さかったため、一部は搬送中の擬似粒子内に埋没し、また造粒されなかった粉コークスは、微粒であるために焼結原料層の通気性を悪化させたことによるものと考えられる。

粉コークスの一部を粒径３〜５ｍｍの粗粒とし、粒径３ｍｍ以下の細粒とあわせ全量を造粒処理に供した比較例２では、従来例と比較して、焼結時間は短縮したものの、焼結鉱成品歩留が悪化した。これは、粉コークスの一部を粗粒化したことで、粉コークスを含む擬似粒子の粒径が増加し、下層に偏析しやすくなったため、また、造粒時に埋没した粉コークスが燃焼不良となったためと考えられる。

本発明の焼結鉱の製造方法によれば、搬送中の擬似粒子内への固体燃料粉の埋没を防止するとともに焼結原料層の通気性をよくし、固体燃料粉の燃焼速度を向上させ、焼結生産率を向上させることが可能である。したがって、本発明は、焼結鉱の製造に有効に利用することができる。

Claims (2)

1. 鉄鉱石、副原料、返鉱および固体燃料粉からなる焼結原料を造粒処理して、擬似粒子を製造し、該擬似粒子をドワイトロイド式焼結機のサージホッパーへ搬送し、焼結機パレットに装入して焼成する焼結鉱の製造方法において、
   前記固体燃料粉を、細粒の固体燃料粉と、これより平均粒径が大きい粗粒の固体燃料粉とに２分割し、
   前記細粒の固体燃料粉は鉄鉱石、副原料、返鉱とともに造粒処理を行って擬似粒子とし、
   前記粗粒の固体燃料粉を、造粒処理工程終了後サージホッパーまで搬送する過程で前記擬似粒子に添加、混合した後、焼成することとし、
   かつ、粗粒の固体燃料粉の比率を固体燃料粉全体の２０〜８０質量％の範囲内とすることを特徴とする焼結鉱の製造方法。
2. 前記粗粒の固体燃料粉中に、粒径３〜５ｍｍの固体燃料粉が３０質量％以上含まれることを特徴とする請求項１に記載の焼結鉱の製造方法。

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