JP2015096651A - 粗ペレットを改良する装置、およびペレット化方法 - Google Patents

Abstract

【課題】鉱石等のペレット化において、焼結炉等の次工程で必要とされる追加の特性をペレットに付与する装置及び方法を提供する。
【解決手段】２つの個別の連続するステージを含むペレット化に関し、第一のステージでは、任意の鉱石、または鉱石の混合物（鉄鉱石、マンガン鉱石、およびその他の鉱物など）の粗（もしくは未焼結）ペレットが、ディスク１３等の従来の設備を用いて製造され、一方、第二のステージでは、ＤＩＣＰと略される粗ペレットを改良する装置１が用いられ、その内部に連続的に鉱石ペレットが投入されながらドラム２が回転すると、前工程で発生した微粉の一部を吸収させ、ペレット構造を再構成し、圧縮強度、球形度、および表面仕上げに関するその物理的品質を改良する。
【選択図】図１

Description

本発明は、２つの個別の連続するステージを含む鉱石ペレット化方法に関する。

（発明の概要）
本発明は、２つの個別の連続するステージで特徴的に実施されるペレット化方法に関するものである。第一のステージでは、任意の種類の鉱石、または鉱石の混合物（鉄鉱石、マンガン鉱石、およびその他の鉱物など）が用いられて、粗（もしくは未焼結）ペレットが、粗（もしくは未焼結）鉱石ペレットの生成および製造する従来の設備を用いた従来の方法を介して製造され、一方第二のステージでは、粗ペレットを改良する装置（以降、ＤＩＣＰ）が適用される。ＤＩＣＰは、室温で作動する回転式ドラムを備え、粗（もしくは未焼結）ペレットに硬化および構造を与えるものである。ＤＩＣＰは、微粉およびシードの低減、再循環充填率（recirculation load rate）の低減、ならびにより高い球形度および緻密度、およびより良好な表面仕上げなどのペレットの得られる改良された物理的特徴などのその他の有益性に加えて、耐圧縮性および耐摩耗性をペレットに付与する。

ＤＩＣＰステージは、成形表面と称される溝がつけられた状態であってよく、ならびに粗ペレットの、後には加熱されたペレットの物理的品質を大きく改良することを可能とする、僅かに弾性であり平滑である低摩耗率内部表面から本質的に成る円柱状の構造的機構を有する回転式電気機械装置を備える。

本発明の実施形態はまた、その成分が、完全に、または部分的に球形状に成形された最終製品をもたらすことができ、およびさらに、加工を可能とするための残留する可塑性を特徴とするその他のいずれかの鉱物または物質を得ることを目的とする方法にも関する。

本発明はまた、熱処理もしくは焼結炉へ送る前に、その他の必要とされる特性を、または鉱物ペレットもしくは鉱石混合物を原材料として用いるこれに続く対象となる工業プロセスのために必要とされる特性をペレットに組み込むことを目的として、固体（微細に粉砕された）、液体、またはペースト状物質を、ボーキサイト、石炭、ベントナイトなどのペレットの表面に均質に適用することも可能とするものである。

現行技術によると、任意の鉱石または鉱石混合物の抽出および加工に関する限り、金属鉱石製造炉へ直接供給することができない鉱山からの微粉は、ペレット化方法のために分離される。典型的なペレット化方法において、このような鉱石または鉱石混合物の微粉は、それらが融剤（fluxing agents）と共に粉砕されるかまたは分離適用量（separate dosage）が施されるためにその粒度分布がさらに微細となる予備プロセスに掛けられ、その後に粒子の膠着を目的としてバインダー剤（binder dosage）が施される。

ペレットの作製は、水分量が調節された予め均質とされたこの混合物を取り、それを、極微細粒子を凝集して、これに続く工業プロセスでの使用で必要とされる中程度の直径の部分的に球形状に成形されたペレット（通常は、粗もしくは未焼結ペレットと称される）を形成するペレット化ディスクもしくはペレット化ドラムと称されることの多い現行技術で公知の設備を用いたペレット化方法に掛けることによって行われる。

さらに、これらのペレットは、次いで分類され、硬化のために、熱処理または焼結炉へと供給される。

取扱いの過程にて、ペレット化ディスクの内部にて、および熱処理または焼結炉への充填プロセスの過程にて、未焼結ペレットは、それが移動すべき距離、それが受ける落下の高さおよび回数、移送ベルトのスピード、向流移送（counter-flow transfer）、ならびにその他の多くの因子などの数多くの因子に起因して多くの場合損傷を受けることが知られている。

焼結プロセスの終了時、これらのペレットは、さらに、微粉の除去のために分類され、最終的に、焼成された微粉フリーのペレットが、これに続く工業プロセスで用いられる。通常、鉄鉱石の場合、焼成されたペレットは、一般的に、いずれも鋼鉄の製造に用いられる原材料を成すものである銑鉄または海綿鉄の製造に用いられる。

上述のプロセス内において、ペレット化ディスクは、傾いた面で取り付けられた回転駆動部を有する金属ディスクまたは円形状トレイ、ならびに、鉱石がディスク中へ供給される間、ペレット形状の生成物が得られるまで粒子を混合することに加えて、転がりおよび結合（binding）の動きによってシードの形成ならびに成長を促進するスクレーピング装置（scraping device）を備える。このプロセスの過程全体にわたる変数を調節しながら、最終目標は、所望される粒度分布仕様の範囲内である改良された球形度を、これに続く工業プロセスでの使用のために最も有利な製造範囲内である意図するペレット径に加えて確保することである。

しかしながら、現行技術の不都合な因子の１つは、ディスクまたはトレイの底部で行われる連続的な鉱石の充填および連続的なスクレーピングプロセスが、その他の機構と共に、最終生成物が大量の微粉を含有すること、さらにはペレットが所望されるサイズ範囲外を含み、それが物質の全質量の２０％超の量となり得ることに寄与する結果となることである。この問題は、ディスクまたはトレイがペレット化ドラムに置き換えられる場合、さらに悪化し、破砕およびペレット化方法へと戻される特定の粒子サイズ範囲より上および下である粒子のパーセントに相当する再循環充填度が元々非常に高く、物質の全質量の最大で５０％の量となり得る。

現行技術の別の不都合点は、適切な球形度を持つペレットを得ることが難しいことである。これは、現行技術で既知である複数の機械的および物理的な複雑なプロセスが、大質量の物質を含有する環境中にてペレットが形成され、成長する過程にて、同時に行われることに起因する。複雑なペレット化方法の中でも、核形成、合着（または融合）、および層形成（図１参照）が際立っている。

これらの機構は、様々な原因によって悪影響を及ぼすものであり、それには、ペレット化設備では一般的であり、形成されるペレットの流れの方向を変える底部および側部のスクレーパーの作動が挙げられる。ディスクの傾きおよび回転速度、さらには供給鉱石の水分量、ならびに製造自体も、ペレットの品質に影響を及ぼす因子である。さらに、低い多孔度は、凝集粒子の耐久性において重要な役割を担っており、従って、熱硬化プロセスの前に獲得されるべきである。

現行技術の別の不都合な点は、ペレットを構成する鉱石結晶粒の適切で均質な緻密性および組織性を確保することが難しいことであり、そのことは、ペレットが炉へと運ばれる際のクラックの発生および成長を助長するペレットの脆弱点または内部領域をもたらす。一方で、そのような緻密性にとって転がり運動の時間が重要であるとすると、他方で、ディスク内部のペレットによって発現される過剰な速度は、これらのペレットがディスクの側部と衝突する場合に、クラック形成プロセスをもたらし得る。

現行技術の別の不都合な点は、その表面仕上げに関連して、粗度を低減したペレットを確保することが難しいことであり、そのことによって、ペレットは粗いものとなり、焼成後の移動時におけるダストの発生に加えて、熱処理または焼結炉への運搬の過程での摩擦による微粉の発生を起こしやすくなる。このこともやはり、鉱石の供給速度および水分量を含む、ペレット形成において同時に用いられる種々のプロセスに起因する。

これらの障害の除去または低減を可能とすることを目的として、ペレット化方法のための様々な制御方法が提案されており、水分量、結合剤の量および種類、転がり運動時間、使用される微粉の質量割合およびサイズ分布などのパラメータの変動が挙げられ、各々の方法が、それに固有の欠点を有している。

製造されたペレットがより良好な球形状を示すために利用可能である時間および条件は、従来のペレット化ディスクまたはドラムでは不充分である。従って、同時に鉱石の供給が行われながら、これらの装置において転がり運動時間が延長される場合、粗ペレットを成形するための機構に起因して、対応する適切な球形度が実現されることなく、そのようなペレットの平均サイズが上昇してしまい、これは、確認されている欠点の１つである。

現行技術では、マルチステージペレット化方法も報告されている。しかし、多くの場合、そのような方法の欠点のいくつかとしては、複数の設備の輸送および再充填のための追加のフェーズを含めることに起因して、プロセスフローを中断する必要があること、または同一の大型設備の列もしくは系統の組み立てが必要であることであり、従ってそれは、場所および資源の使用に伴う負担に繋がる。

従って、ペレット化方法を改良することを目的とする現行技術によって予測される制御方法にも関わらず、現行技術において、転がり運動時間または体積を増加させることなく、微粉発生の低減を確保し、より少ないステージ数およびより複雑ではない設備を用いて、より緻密で均質な鉱石または鉱石混合物のペレットを得るために、これらのプロセスに伴う問題を克服することが依然として求められている。

驚くべきことに、本発明は、ペレット生成に続いて追加の処理ステージが行われる２ステージペレット化方法の使用、およびペレット化ディスクまたはドラムでの予備製造により、粗鉱石または鉱石混合物のペレットの物理的品質が改良される結果となり、それによって、現行技術の不都合点が軽減されることを開示するものである。

本発明を、添付の図面に関してさらに考察する。
図１は、本発明の２ステージペレット化方法の代表的な図であり、第一の予備ペレット製造ステージのための２つの任意のペレット化ディスクと、追加のペレット処理ステージのための仕上げドラムに代表される粗ペレットを改良する装置、ＤＩＣＰとの間の配列を示す。 図２は、本発明の２ステージペレット化方法の代表的な図であり、第一の予備ペレット製造ステージのための２つの任意のペレット化ディスクと、追加のペレット処理ステージのための仕上げドラムに代表される粗ペレットを改良する装置、ＤＩＣＰとの間の配列を示す。 図３は、回転式ドラム、洗浄システム、および最内表面を示す、ＤＩＣＰの前面図を示す。 図４は、回転式ドラム、最内表面、および排出シュートを示す、ＤＩＣＰの後面図を示す。 図５は、洗浄システムおよび排出シュートのコンポーネントの位置を示す、後面透視図を示す。 図６は、その傾き方を示す、ＤＩＣＰの側面図を示す。 図７は、ペレットの重量および直径を、ＤＩＣＰ内部での滞留時間と比較するグラフを示す。 図８は、光学的多孔度およびバルク密度を、ＤＩＣＰ内部での滞留時間と比較するグラフを示す。 図９は、緻密化率および高密度化率を、ＤＩＣＰ内部での滞留時間と比較するグラフを示す。

（発明の詳細な説明）
本発明の２ステージペレット化方法の主たる目的は、結晶粒子のより良好な緻密化の結果として、より機械的耐久性の高い未焼結ペレットを製造することであり、それは、まだ未焼結状態であるペレット上へのコーティングの乾式適用を可能とすることに加えて、仕上げドラム２での転がり運動時間の間に粗ペレットへ微粉を組み込むことに起因する再循環充填率の低減という潜在的利益を有する。

２ステージペレット化方法は、従来のディスク１３がペレットの形成に用いられる第一のステージ、および、粗ペレットを改良する装置１（ＤＩＣＰ）を用いてペレットがさらに処理される第二のステージを含む。ＤＩＣＰ１は、仕上げドラム２を備え、その内部表面３は、表面仕上げ、ペレットの緻密度、およびそのようなペレット表面に依然として残留する何らかの微粉の組み込みを改良するために、形成されたペレットの転がり運動を確保するのに充分な平滑性を有する。

ＤＩＣＰ１は、以降「仕上げドラム」２と称する適切なサイズの回転式ドラム２を備え、これは水平面７に対して僅かに傾いた回転軸に取り付けられており、傾きは調節可能であり、部分的に接着性および弾性である物質で内部コーティングされており、このコーティング用であり可変回転を有する連続洗浄システム４が取り付けられており、このドラム内部にて、前述のいくつかの設備によって生成された鉄またはその他の鉱物のペレットに転がりが施され、運搬される。

ＤＩＣＰ１は、ペレット化ディスク１３またはペレット化ドラム１３の後に配置され、これらの技術は、現行技術にて認識されている。このような共同して連続する操作は、本明細書にて「２ステージペレット化」と称する本発明の目的の方法を含み、別々の粗または未焼結ペレット製造フェーズを特徴とし、すなわち、この第一のステージでは、ペレット化ドラムまたはディスク１３のいずれかにおけるシードの生成および成長、ならびに続いての不規則に成形された概略的に球形状であるペレットの形成が行われ、一方第二のステージは、ペレットの最終的な適合のために用いられ、より高い球形度、緻密度、およびより良好な表面仕上げなどのより良好な物理的特徴がペレットに付与される。

全体として、これらの特徴は、ペレットに向上された物理的強度を付加するものであり、熱処理または焼結のための次のフェーズの場所までのペレットの運搬を、低減された破砕率および低減された微粉発生で行うことを可能とし、それによって、プラントの生産性が高められる。

より高い球形度も、熱処理プロセスのより良好な実行を可能とし、それは、そのことによって、ガス流が均一に分布されるより通気性の高い炉内への充填の形成が可能となるからであり、それによって、均質な熱の印加に各ペレットが暴露され、これに続く対象となる工業プロセスに有益な影響を及ぼすことに加えて、特有の物理的品質を有する焼成ペレットの製造に繋がる

緻密度の上昇は、不適切なサイズの空隙部の減少、およびペレット内部の破砕領域の再組織化に繋がり、その結果、高い圧縮強度の粗または焼成ペレットが得られ、これは、粗ペレットの場合は、取扱い、およびペレット化炉への輸送の過程での低い破砕率を保障する一般的な特性である。焼成ペレットの場合、より高い圧縮強度は、その最終的なプロセスを行う場所への輸送の過程で、それが長距離であっても、製品の品質を維持する補助となる。

同様に、より良好な表面仕上げは、摩耗率を低減し、それは、非常に重要であることに加えて、ペレット化炉への運搬の過程における粗ペレットの性能向上を可能とする顕著な特性でもある。焼成ペレットの場合は、その取扱いおよび対象となる追加の工業プロセスを行う場所への運搬の際であり、それは、ペレット同士の相対的な動きに起因して表面間で発生する摩耗機構の結果としての微粉またはダスト発生の低減に大きな影響を与えるからである。

加えて、ＤＩＣＰ１はまた、微粉（微小な結晶粒子）を粗ペレットへと凝集する方向にも働く。微粉は、ペレット化ディスクまたはドラム１３が発生源であり、移動時の落下の過程での異なるペレット同士の互いの衝突および摩耗にも由来し得る。ＤＩＣＰ１はまた、ペレット化ディスクまたはドラム１３からの排出が早すぎたシードの一部を膠着させる方向にも働き、それによって、再循環充填率が低減される。

このプロセスは、ペレット化の生産性を向上し、粗ペレットに組み込まれる上述した有利な特徴と合わせて、ペレット化プラントの生産性を増加させ、運転コストを低減し、最終製品品質を強化する。

最後に、ＤＩＣＰ１はまた、これに続く対象となる工業プロセスで必要とされる場合、ペレット表面に様々な物質を適用することも可能とする。

従って、本発明の目的の１つは、粗ペレット製造プロセスで発生し、これに固有である微粉の一部を再吸収することを可能とし、それによって再循環充填率が低減される２ステージペレット化方法を提供することである。

本発明の別の目的は、鉱石結晶粒の再組織化、ならびに粗ペレット内部の脆弱領域および空隙部の再構成を可能とし、それによって、それらが熱処理もしくは焼結炉へ輸送される過程における、またはそれらが、焼成後に、これに続く対象となる工業プロセスを行う場所へ移動する際における破砕への耐性が強化される２ステージペレット化方法を提供することである。

本発明の別の目的は、熱処理プロセスまたは焼結炉により適するようにする目的で、粗ペレットの球形度の率を向上させることを可能とし、それによって、より球形状である硬化ペレットを確保することに加えて、その通気性を高め、その性能を向上し、従って、それに続く対象となる工業プロセスに有益な影響を及ぼす２ステージペレット化方法を提供することである。

本発明の別の目的は、粗ペレットの表面仕上げを改良することを可能とし、それによって、その表面をより平滑とし、ならびにそれが焼結炉へ向かう途中であっても、または硬化後にこれに続くプロセスを行う場所へ移動される際であっても、相互摩耗を受けた場合に破片を放出する可能性を低下させる２ステージペレット化方法を提供することである。

本発明の別の目的は、これに続く対象となる工業プロセスの改良、および／または性能の改良に必要とされる場合に、ペレットの表面に他の物質を添加することに寄与し、それによって、これに続くプロセスの仕様を満たすようにペレットに追加の特性を付与する２ステージペレット化方法を提供することである。これらの物質は、微細に粉砕された固体、液体、またはペースト状物質であってよく、中でも、これらに限定されないが、ボーキサイト、ベントナイト、石炭、オイル、およびグリースなどであり、これらは、低い接着率、より高い耐老朽化性、追加の機械的耐久性、およびその他の利点などの追加の特性を、硬化後にペレットに提供することを目的として、ペレットの表面に組み込まれる。

本発明のこれらのおよびその他の目的ならびに利点は、その２つの連続する別々のステージを特徴とする、鉱石粗ペレットの物理的品質を改良するための２ステージペレット化方法を通して達成される。第一のステージでは、任意の鉱石、または鉱石の混合物（鉄鉱石、マンガン鉱石、およびその他の鉱物など）が用いられて、粗（もしくは未焼結）ペレットが、粗（もしくは未焼結）鉱石ペレットの生成および製造のための従来の設備を用いて製造され、一方第二のステージでは、ＤＩＣＰ１が用いられる。ＤＩＣＰ１は、回転式ドラム２を備え、その機能は、室温にて未焼結ペレットに硬化および形態を与えることであり、それによって、微粉およびシードの低減、再循環充填の低減、ならびにより高い球形度および緻密度、およびより良好な表面仕上げなどのペレットの得られる改良された物理的特徴などのその他の有益性に加えて、耐圧縮性および耐摩耗性がペレットに付与される。

ＤＩＣＰ１は、電気機械装置であり、仕上げドラム２を備え、そしてそれは、適切に設計された供給および排出用シュート１１、１０に加えて、その表面３が部分的に接着性および弾性である物質（例えば、コンベアシステムのコンベアベルトに通常用いられるものと同じ種類のゴム）で内部コーティングされ、この表面３用である洗浄システム４（例えば、回転式ブラシ）が取り付けられており、成形表面３として機能する回転式ドラムから成り、ならびに、それは、鉱石粗ペレット流に、その粗ペレットが製造されてペレット化ディスクまたはドラム１３から排出された後に組み込まれることで、そのようなペレットに依然としてある程度の可塑性が残っていて、それに対する加工が可能である状態で、ペレットの再構築を促進する。

低摩耗率を有し、成形表面３と称される、わずかに弾性であり平滑な内部表面３を含むＤＩＣＰ１を提供することも、本発明の一部である。ペレットの物理的品質の、および後には熱処理ペレットの著しい改良を可能とする成形表面３。

本発明の設計はまた、その成分が完全にもしくは部分的に球形状に成形される最終製品に繋がり得る、およびさらには、加工を可能とする残留可塑性を特徴とする、その他のいかなる鉱物または物質を得ることを目的とする方法にも適用される。

本発明はまた、熱処理もしくは焼結に必要とされる、または鉱物ペレットもしくは鉱石混合物を原材料として用いるこれに続く対象となる工業プロセスにおいて所望されるその他の特性をペレットに組み込むことを目的として、固体（微細に粉砕された）、液体、またはペースト状物質を、ボーキサイト、石炭、ベントナイトなどのペレットの表面に均質に適用することも促進する。

以下は、本発明の鉱石ペレット製造方法（または鉱石混合物ペレット製造方法）の詳細な記載であり、これは、鉄鉱石を用いたペレット製造方法によって例示されるが、本発明は、この具体的な鉱物に限定されるものとして理解されてはならない。

典型的なペレット化方法の第一ステージでは、鉱石または鉱石混合物の微粉は、コミュニション（comunition）とも称される追加の粒度分布精製（granulometry refining）のための予備フェーズに掛けられ、それを介して、極微細粒子が形成される。次に、それは、融剤と共に粉砕されるか、または分離適用量が施され、最終的には、粒子の膠着を目的としてバインダー適用量が施される。この予備フェーズで用いられる融剤は、これらに限定されないが、石灰石、ダナイト、炭酸カルシウム、アルミナ、およびマグネサイトから成る群より選択される。このフェーズで用いられる結合剤は、これらに限定されないが、水酸化カルシウム、ベントナイト、およびカルボキシメチルセルロースなどの有機バインダーから成る群より選択される。

本発明のペレット製造方法の第二ステージでは、ＤＩＣＰ１が用いられ、それは、静的および動的摩耗率が、好ましくは、これらに限定されないが、０．０５から０．６０の範囲である弾性で平滑な表面３を含む。この表面３は、溝がつけられていてよく、その場合、それは成形表面３と称され、それ自体が輪状になって、やはり円柱状である金属構造によってその型枠が支持される円柱状幾何学的中空形状を形成する。前述の表面３は、その弾性物質を特徴とする可撓性プレートの面の１つを構成し、厚さは、好ましくは、これらに限定されないが、５から３０ｍｍの範囲であり、その形状および完全性を支持するのに充分な強度を有し、ドラム２に追随し、ゴム、ポリウレタン、テフロン（登録商標）、もしくはその他の類似の製品の単独または組み合わせから成り、それ自体の構造、繊維強化材、もしくはその内側部分に織り合わされた金属フレームワークのために安定に維持され、その金属円柱状構造の内側にコーティングを含み、これらは一式として、仕上げドラム２と称される。

仕上げドラム２の長さ方向の軸７は、水平面に対して水平である位置から傾いた位置まで変化し得る面に維持され、その角度は、好ましくは、これらに限定されないが、０から１０°の範囲であり、そのような位置は、電気モーターおよび減速装置（reducer）を含む電気機械機構によって調節される。仕上げドラム２は、これらに限定されないが、０から１２ｒｐｍまでの範囲の可変回転速度を備え、電気モーター、減速装置、および周波数インバーターを含む電気機械機構によって駆動される。

仕上げドラム２は、成形表面３を拭くように構成された内部洗浄装置４を備えている。洗浄装置４は、継続的に、またはその表面３上における物質の付着度合いに従って作動する。上述の洗浄装置４は、成形表面３に対して平行にセットされた金属シャフト６を備え、それは、その構造上に剛毛ブラシ（bristle）８、好ましくは、これに限定されないが、金属剛毛ブラシ８が取り付けられており、それが回転して剛毛ブラシ８が成形表面３に緩やかに接触するとその表面が清浄に保持されることが保障されるように、ドラムの上部半径領域内に配置される。上記で述べた洗浄装置４は、電気機械機構９も取り付けられており、それは、その回転速度を、好ましくは、これらに限定されないが、０から１５０ｒｐｍまで変化させることを可能とするだけでなく、成形表面３からのその距離を、剛毛ブラシ８の端部と前記表面３との恒久的な接触が確保されるように調節することも可能とする。

ＤＩＣＰ１はまた、仕上げドラム２の端部に、ＰＴＥＦ、配合ＰＴＦＥ、ナイロン、ＵＨＭＷ、およびＨＤＰＥなどであるがこれらに限定されない低摩耗率および低付着率物質から作製される供給ならびに排出シュート１１、１０が備えられていることも特徴とする。供給シュート１１は、物質の流れを、仕上げドラム２の成形表面３に対して接線方向に指向し、一方排出シュート１０は、物質の流れを、仕上げドラム２のシャフトへ向かって再指向するものであり、シュート１１、１２のいずれも、その位置を微調整可能である。

成形表面３を常に清浄に維持することに加えて、回転速度と仕上げドラム２の傾きとの組み合わせ、適切な供給および排出により、ペレットの形態が改良され、結果としてそれは、圧縮強度、球形度、および表面仕上げなどのその物理的品質の改良へと繋がり、またペレット化ディスクおよびドラム１３などのような初期プロセスの過程で発生した微粉の一部の組み込みにも繋がる。

提示された定義に基づいて、上述の第一ステージから得られたミックスは、予め均質化され、その水分量が調節された後、通常はペレット化ディスクまたはドラム１３と称される現行技術で公知の設備によるペレット化方法に掛けられ、そこでは、前記の極微細粒子が一緒に結合されて、粗または未焼結ペレットと称されるペレットが形成され、その形状は、これに続く考え得る工業プロセスにおいて所望される平均径を有する部分的球形状である。このステージで用いられるペレット化ディスクまたはドラム１３は、所望されるドラムの充填容量に基づいて、例えば、カスケードタイプ（cascade type）、スライディングタイプ（sliding type）、または現行技術で公知のその他の体制のような種々の運転体制（operation regimes）で作動されてよい。本発明の好ましい実施形態では、極微細粒子は、好ましくは、限定されないが、０．０４５ｍｍ未満の粒子を、その粒子質量に対して４０％から９５％含有することを特徴とする。本発明のこのプロセスステージの過程で得られるペレットはまた、好ましくは、限定されないが、８．０％から１１．０％の範囲の水分含有量も特徴とする。

本発明の第二のステージが、これに続く対象となる工業プロセスに基づいてこれらのペレットに追加の特性が求められる場合はいずれも、その分布、均質性、および薄膜形成を確保する目的で、ペレットの表面に様々な物質を適用することも可能とするものであることは、さらに強調されるべきである。

後のステージでは、これらのペレットは、次に、例えば、過小および過大粒子の除去のためのローラースクリーンなどの現行技術の従来の分類手順によって分類され、１２から１３ｍｍの所望される平均径を有する画分が選択される。過小および過大粒子はいずれも、破砕され、「再循環充填」を構成し、従って、再利用のために、ペレット化ディスクまたはドラム１３へと戻される。

サイズ範囲内のペレットは、次に、硬化のために、熱プロセスまたは焼結炉に掛けられる。

焼結プロセスの後、これらのペレットは、なおさらに、「シンターフィード」鉱石として取引されることの多い微粉の除去に充てられる従来の分類設備によって分類される。対象となるペレットは、焼成され、分類され、後者は、これに続く対象となる工業プロセスに用いられる。例えば、鉄鉱石ペレットは、銑鉄または海綿鉄の製造に用いられ、それはさらに、鋼鉄へと変換される。

上述のプロセスに基づいて、ペレット化ディスク１３は、およそ６から７メートルの直径、および好ましくは、限定されないが、水平面に対して４５°から５０°の範囲の傾きを有し、限定されないが、６から７ｒｐｍの範囲の可変回転速度でこの傾き面内での回転が可能である金属円形トレイから好ましくは構成される。このディスク１３は、さらに、スクレーパーと称される内部装置が取り付けられており、その主たる機能は、底面を清浄かつ平滑に維持することである。原材料は、水分量の高い鉱石から成り、それは、鉱石がディスク１３へ供給される間に、転がり運動および膠着によってシードを形成および成長させること、ならびにペレットの状態まで粒子を結合させることを可能とする。このプロセスに関与する変数が調節されると、最適化された製造範囲内の所望される直径を達成することができる。

スクリーンおよび一式のアングル材（angle bars）が、堆積される物質を保持し、維持することによって底部層を形成するを目的として、この設備の金属底部に溶接される。

その物質は、そこで、ディスク底部グレート上の層として堆積して、ディスク１３が底部の金属部分およびスクレーパーと接触する可能性から保護し、ならびにこれに続く対象となる工業プロセスのための指定された粒度分布内の球形度のより高いペレットの形成のための平坦で均一なトラベリンググレート（traveling grate）を提供する。

しかし、当業者には知られているように、一般的に、およびディスク１３でのペレットの形成および成長のために互いに相互作用する種々の同時プロセスに起因して、最終サイズは、広い範囲内で変動し、そのために、上述のような一連のサイズ分類が必要となる。

好ましい構想についての上記の記述および説明にも関わらず、プロセスおよび設計の変更が行われる可能性が高く、それは本発明の範囲から何ら逸脱することなく行うことができることは強調されるべきである。

本発明の対象となるいくつかの試験を、プロセスに固有の機構、関与する変数、および達成される特性の再現性を観察および評価可能とすることを目的として実施した。

以下の実施例は、鉄鉱石ペレットを用いて実施したそのような試験の結果を示すものである。従って、本発明の好ましい構想の例を提供することを目的としている。ＤＩＣＰ１、回転式円形分類器ふるい（rotating circular classifier sieve）を用い、これに、コンベヤーベルトゴムを例とするゴム層を適合させてコーティングし、内部表面３は、ある程度平滑であるか、または溝がつけられている。

実施例１． これには限定されないが、本発明の例として、上述の一般的記載に従い、工業用ディスク１３を用い、その回転速度を３つのレベル（５．２−６．０−７．３ｒｐｍ）で変化させて方法を実施し、粗ペレットの多孔度および密度に対する滞留時間の効果をシミュレートした。各試験から回収したサンプルを、意図する効果を測定するために、マクロおよびマイクロ構造分析の両方に掛けた。

マクロ構造分析から、７．３ｒｐｍで製造したペレットは、５．２および６ｒｐｍで生成されたペレットよりも大きい直径および平滑な表面を示す傾向にあることが示された。６および５．２ｒｐｍによるペレットは、７．３ｒｐｍと比較した場合、より大きい多孔度に加えて、吸収されたサテライト（satellites）またはシードがより多いことが示された。

図８は、回転速度の関数として密度および光学的多孔度の両方の比較結果を示す。

ペレット化ディスク１３の速度が最も高い場合に、表面仕上げがより良好であり多孔度のばらつき（変動）がより低い、密度のより高い粗ペレットが製造される傾向にあることが観察された。

実施例２． 同様に仕上げドラム２中での滞留時間の効果を、ペレットの緻密化度および高密度化度、ならびにその多孔度に対して定めるために、ある工業的製造から粗ペレットを回収し、それにパイロットスケールの試験を施した。プロセスの第二のステージである本試験で用いた仕上げドラム２（粗ペレットを改良する装置１、またはＤＩＣＰ１、図３〜６の通り）は、その内部領域の寸法が１１００ｍｍの長さに対して３９８ｍｍの直径というパイロット試験用の寸法を有し、５°の傾きでその設備を維持するための支持構造を持つ設備であったことは強調されるべきである。ドラム２の内側は、ローレットゴム（knurled rubber）でコーティングし、回転は４２ｒｐｍとした。ドラム２内部でのペレットの転がり運動により、多孔度が最小となるまで緻密化される傾向となるように、その鉱物粒子の再構成が引き起こされた。ペレットの所望されない成長は、核形成および層形成の両方の現象が実質的に発生しないために最小限に抑えられる傾向にあり、ある程度の残留微粉以外は鉱石の供給はなく、合着、またはシードもしくはサテライトの吸収現象が増大されていた。

得られた結果を、本発明に従うＤＩＣＰ１を用いることなく既に回収しておいたペレットと比較して、球形度および表面仕上げの向上について直ちに確認した。この本発明の構想は、シードがペレットの表面に付着または一体化され、それによってディスク１３で発生した微粉の一部の吸収プロセスが実証されるという事実によって、さらに確実なものとなった。このような微粉は、直接吸収されて、直ちにペレット本体と一体化されるか、またはやはりペレットに一体化されるシードを作り出した。第一の実施例の結果と合わせて、滞留時間および回転速度が、吸収プロセスを強化してシードおよびペレットの両方を境界による区別のない単一体とするために、ならびにさらにはより高い堅牢性と、圧縮および摩耗強度、球形度、および表面仕上げなどの追加の品質パラメータとをペレットに付与するために作用することができるパラメータであるという結論が導き出された。

サンプルは、表１に従って識別され、６つのサンプルを、ドラム２での各滞留時間に関して評価した。

上記ＡからＫのサンプルは、あるプラントで回収した粗ペレットの単一サンプルから取ったサブサンプルであり、サンプルＡは、転がり（tumbling）を施しておらず、一方残りのサンプルは、ドラム２内部での各ペレットの転がりに対して１３．５秒の滞留時間にて、１から１０回の転がりを施した。

図７から９は、滞留時間によるサンプルの直径および重量の変動（図７）、加えて転がり時間によるペレットの多孔度およびかさ密度の変動（図８）、さらには滞留時間による緻密化および高密度化率の変動（図９）を明らかにする結果のグラフを示す。

転がりが施されたサンプルの重量および直径が、転がりが施されていないサンプルよりも小さい傾向を示したことに注目することができ、これは、このプロセスの過程での水分の喪失およびペレットの緻密化の両方に起因し得る。転がりが施されたサンプルは、転がりが施されていないサンプルよりも低い多孔度および高いかさ密度を示した。転がり時間も長くなるに従って多孔度は低下する傾向にあり、一方かさ密度は増加する傾向にあった。

各試験で調べられた６つのペレットの巨視的分析から、異なる滞留時間で製造されたペレットが、目立った巨視的相違を示さなかったことも分かった。所望されるマクロ構造上の態様、球形度および表面仕上げが、取扱い、および地理的に異なる場所での分析の実施に要した時間によって影響を受けたことは、指摘するに値する。

表２は、光学的多孔度試験の結果を示す。平均値は、全体として、ドラム２内での滞留時間が延長されるに従って、光学的多孔度が低下し、かさ密度が上昇する傾向を示した。一方、転がりを施したペレットの直径および重量の平均値は、互いに近接しており、滞留時間の延長による有意な変動は示されていない。

上記表に示す結果は、各サンプル種類に対して６つのペレットの分析の平均および標準偏差を考慮したものであることには留意されたい。（^＊）さらに、サンプルＤおよびＨの場合、各サンプルについて５つのペレットのみを評価したものであることにも留意されたい。

従って、上記の実施例は、粗ペレットが、それらがペレット化された後に転がりが施される場合、ペレットの緻密度および高密度化度が、ドラム２内でのペレットの滞留時間も長くなるに従って増加されることに繋がることを実証するものであり、緻密化および高密度化率は、最初は、滞留時間の減少と共に高められるが、滞留時間の増加と共により安定となるまで次第に低下している。

また、ペレット上の表面水分（または水分露出）の増加に注目することも可能であった。このプロセスは、ペレット内の粒子の再構成により、ペレットを構成する結晶粒間の過剰水分が排出されることに起因する。結果として、ペレットは、より高い緻密度を、従ってより高い機械的強度を示す。

本発明を、その代表的な実施形態および添付の図面に関連して詳細に述べてきたが、当業者であれば、本発明の趣旨および範囲から逸脱することなく、本発明の様々な変更が行われ得ることは明らかであるはずである。従って、本発明は、図面で示し、上記で述べた実施形態そのものに限定されるものではない。むしろ、本発明の趣旨から逸脱しないそのような変形のすべてが、本明細書に添付する請求項によってのみ限定されるその範囲内であるとして見なされることを意図している。

Claims (23)

1. 粗ペレットを改良する装置（１）であって、回転式ドラム（２）を備え、前記回転式ドラム（２）は、室温で作動するように構成され、その最内表面（３）は、同時に接着性および弾性である物質によって少なくとも部分的にコーティングされており、前記回転式ドラム（２）は、前記粗ペレットを改良する装置の運転中に、前記回転式ドラム（２）の前記最内表面（３）を洗浄するように構成されている内部洗浄システム（４）を備える、粗ペレットを改良する装置（１）。
2. 前記回転式ドラム（２）の最内表面（３）が平滑である、請求項１に記載の粗ペレットを改良する装置（１）。
3. 前記回転式ドラム（２）の最内表面（３）に溝がつけられている、請求項１に記載の粗ペレットを改良する装置（１）。
4. 前記回転式ドラム（２）の長さ方向軸（７）が、地面の水平面に対して水平である位置から傾いた位置まで変化することができる面で保持され、これらの傾いた位置が０°から１０°の範囲である、請求項１に記載の粗ペレットを改良する装置（１）。
5. 前記回転式ドラム（２）の長さ方向軸（７）の傾いた位置の調節が、１つの電気モーターおよび１つの減速装置を備える電気機械機構によって提供される、請求項１に記載の粗ペレットを改良する装置（１）。
6. 前記洗浄システム（４）が、前記回転式ドラム（２）の長さ方向軸（７）に対して平行に配置された金属シャフト（６）を備え、前記金属シャフト（６）は、複数の放射状に配置された金属剛毛ブラシ（８）を備え、前記金属シャフト（６）は、それ自体の基準軸で回転するよう構成される、請求項１に記載の粗ペレットを改良する装置（１）。
7. 前記洗浄システム（４）が、継続的に作動するようにプログラムされる、請求項６に記載の粗ペレットを改良する装置（１）。
8. 前記洗浄システム（４）が、前記回転式ドラム（２）の最内表面（３）上での粒子の付着度合いに従って作動するようにプログラムされる、請求項６に記載の粗ペレットを改良する装置（１）。
9. 前記洗浄システム（４）が、回転制御可能であるモーター（９）を備え、前記モーター（９）は、１５０ｒｐｍまでの回転が可能である、請求項６に記載の粗ペレットを改良する装置（１）。
10. 前記洗浄システム（４）が、前記金属シャフト（６）から前記回転式ドラム（２）の前記最内表面（３）までの距離を調節するように設定される電気機械装置を備える、請求項６に記載の粗ペレットを改良する装置（１）。
11. 排出シュート（１０）および供給シュート（１１）を備え、前記排出シュートおよび供給シュートの各々が、前記回転式ドラム（２）の２つの長さ方向端部の各々に配置され、前記排出シュートおよび供給シュートの各々が、低摩耗性および低接着性物質から作られる、請求項１に記載の粗ペレットを改良する装置（１）。
12. 前記粗ペレットを改良する装置（１）が、電気機械装置である、請求項１に記載の粗ペレットを改良する装置（１）。
13. 前記回転式ドラム（２）のコーティング表面（３）がゴムから作られる、請求項１に記載の粗ペレットを改良する装置（１）。
14. 前記コーティング表面（３）が、ローレットゴムから作られる、請求項１３に記載の粗ペレットを改良する装置（１）。
15. 前記コーティング表面（３）が、ポリウレタンから作られる、請求項１に記載の粗ペレットを改良する装置（１）。
16. 前記コーティング表面（３）が、テフロン（登録商標）から作られる、請求項１に記載の粗ペレットを改良する装置（１）。
17. 前記コーティング表面（３）が、０．０５から０．６０の範囲の動的摩耗率を有する、請求項１に記載の粗ペレットを改良する装置（１）。
18. 前記コーティング表面（３）の厚さが、５〜３０ｍｍである、請求項１に記載の粗ペレットを改良する装置（１）。
19. ２つの個別の連続するステージを含むペレット化方法であって、第一のステージでは、任意の鉱石または鉱石の混合物を用いて粗ペレットが製造され、第二のステージでは、粗ペレットを改良する装置を用いて、前記粗ペレットに硬化および形態が提供され、ここで前記粗ペレットを改良する装置（１）は、室温で作動する回転式ドラム（２）を備え、前記回転式ドラム（２）は、同時に接着性および弾性である物質によって少なくとも部分的にコーティングされており、前記回転式ドラム（２）は、前記回転式ドラム（２）の最内表面（３）を洗浄するように構成されている洗浄システム（４）を備える、ペレット化方法。
20. 前記ペレットが、前記ＤＩＣＰ（１）の前記最内表面（３）上を転がる間に、乾燥、ペースト状、またはパルプ状微細粉砕鉱物、および液体物質などの様々な物質を前記ペレット表面上に適用することを可能とし、焼成ペレットに追加の特性を配分する、請求項１９に記載のペレット化方法。
21. 前記第一のステージが、ペレット化ドラム（１３）中で実施される、請求項１９に記載のペレット化方法。
22. 前記第一のステージが、ペレット化ディスク（１３）中で実施される、請求項１９に記載のペレット化方法。
23. 前記ペレット化ディスク（１３）が、６〜７メートルの直径、および水平面に対して４５°から５０°の範囲の傾きを有し、６〜７ｒｐｍの範囲の可変回転速度で前記傾き面内での回転が可能である金属円形トレイから構成される、請求項２２に記載のペレット化方法。