JP2018044222A

JP2018044222A - 焼結原料の造粒装置及び造粒方法

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Publication number: JP2018044222A
Application number: JP2016181162A
Authority: JP
Inventors: 千智山本; Chie Yamamoto; 中川　洋一; Yoichi Nakagawa; 洋一中川; 西川　哲也; Tetsuya Nishikawa; 哲也西川
Original assignee: Nippon Steel and Sumitomo Metal Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2016-09-16
Filing date: 2016-09-16
Publication date: 2018-03-22
Anticipated expiration: 2036-09-16
Also published as: JP6724677B2

Abstract

【課題】従来よりも焼結鉱製造用粉コークスの燃焼性を向上させ、焼結歩留りを改善することが可能な焼結原料の造粒装置及び造粒方法を提供する。【解決手段】焼結原料を造粒するドラムミキサー１０と、ドラムミキサー１０の排出側からドラムミキサー１０内に粉コークスを装入するコンベア１３と、コンベア１３の下流端に設置され、ドラムミキサー１０の上流側に向けてエアを噴射する噴射ノズル１４とを備え、コンベア１３の下流端からドラムミキサー１０内へ落下する粉コークスに対して、ドラムミキサー１０の上流側に向かうエアを吹き付ける。【選択図】図３

Description

本発明は、焼結原料の造粒装置及び造粒方法に関する。

高炉原料に用いられる焼結鉱は、一般に次のような焼結原料の処理工程を経て製造されている。粒径が１０ｍｍ以下の鉄鉱石、集塵機等から回収されたダスト、焼結機から払い出された後の篩下粉（返鉱）等の粉鉱石、バインダーとなる石灰石などのＣａＯを含有する石灰石系粉原料、焼結鉱の還元性を改善するカンラン岩、ドロマイト等のＭｇＯ含有粉原料、並びに、粉コークスや無煙炭などの熱源となる固体燃料系粉原料を、ドラムミキサーに装入し、適量の水分を添加して混合、造粒し、擬似粒子と呼ばれる造粒物を形成する。造粒された擬似粒子は、ドワイトロイド式焼結機等の焼結機に装入して焼成され焼結鉱となる。

焼結操業時の通気性や燃焼性、焼結状態は、造粒された擬似粒子の性状に影響される。例えば、添加する粉コークスのうち微粉コークスが擬似粒子の内部に埋没したり、粗粒粉コークスが外周面に付着した微粉鉱石層で覆われると、粉コークスへの酸素供給が阻害されるため、粉コークスの燃焼性が悪化し焼結歩留りが低下する。

これを改善する方法として、特許文献１では、固体燃料系粉原料（粉コークス）を除く焼結原料をドラムミキサーの装入口から装入し、焼結原料がドラムミキサーの排出口に到達するまでの滞留時間が１０秒〜１２０秒の範囲となる領域で固体燃料系粉原料を添加することにより、固体燃料系粉原料を除く造粒物の表面に固体燃料系粉原料を付着させる方法が開示されている。

また、特許文献２では、粉コークスのうち粒径１ｍｍ以上を９０質量％以上含む粗粒分Ｂをドラムミキサーの下流側で添加し、粉コークスのうち粒径１ｍｍ未満を９０質量％以上含む微粒分Ａをドラムミキサーの上流側で添加する方法が開示されている。

特開２００３−１６０８１５号公報特開２０１２−９２３８４号公報

しかしながら、特許文献１記載の方法の場合、粉コークスの投入位置がドラムミキサーの排出側に近いと、焼結原料を造粒した造粒物を焼結機の焼結パレットへ装入する際に、造粒物の表面に付着した粒径１ｍｍ未満のコークス（以下、「微粉コークス」とも呼ぶ。）の一部が造粒物の表面から剥離する。剥離した微粉コークスは、焼結パレットに積載されている造粒物の隙間に入り込んで通気の悪化を招き、焼結鉱の歩留りが低下する。さらに、造粒物の表面に付着することなく焼結パレットに装入される微粉コークスもあり、同様の通気悪化を招くという課題がある。

また、特許文献２記載の方法の場合、粗粒コークスをドラムミキサーの下流側で添加するため、粗粒コークスの外周面が微粉鉱石で覆われることはなくなるものの、微粉コークスをドラムミキサーの上流側で添加するため、粗粒鉱石からなる核粒子の周囲に形成される微粉鉱石からなる付着粉層内に微粉コークスが深く取り込まれてしまい、粉コークスの燃焼性が悪化する。さらに、篩目１ｍｍの分級設備に加えて、少なくとも２つの貯蔵槽が必要となるというデメリットもある。

本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、従来よりも焼結鉱製造用粉コークスの燃焼性を向上させ、焼結歩留りを改善することが可能な焼結原料の造粒装置及び造粒方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、第１の発明に係る焼結原料の造粒装置は、焼結原料を造粒するドラムミキサーと、前記ドラムミキサーの排出側から該ドラムミキサー内に粉コークスを装入するコンベアと、前記コンベアの下流端に設置され、前記ドラムミキサーの上流側に向けてエアを噴射する噴射ノズルとを備えることを特徴としている。

また、第２の発明は、粉コークスを除く焼結原料をドラムミキサーの装入口から装入して造粒し、前記ドラムミキサーの排出側から該ドラムミキサー内にコンベアで粉コークスを装入する焼結原料の造粒方法において、
前記コンベアの下流端から前記ドラムミキサー内へ落下する粉コークスに対して、前記ドラムミキサーの上流側に向かうエアを吹き付けることを特徴としている。

本発明では、粉コークスを、粒度に応じた適切な位置で装入するため、ドラムミキサーの排出側からドラムミキサー内へ落下する粉コークスに対して、ドラムミキサーの上流側に向かうエアを吹き付ける。これにより、軽い微粉コークスはドラムミキサーの上流側へ飛散して落下し、重い粗粒粉コークスはドラムミキサーの排出側近くに落下する。

本発明によれば、微粉コークスは、ドラムミキサーの上流側に落下するので造粒時間が十分確保され、造粒物の表面に付着せずに微粉のまま存在する割合が小さくなる。また、粗粒粉コークスは、ドラムミキサーの排出側近くに落下するので、外周面が微粉鉱石で覆われてしまうことがない。その結果、従来よりも粉コークスの燃焼性が向上し、焼結歩留りを改善することができる。

コンベア落下位置からの距離と粉コークス存在割合との関係を示したグラフである。コンベア落下位置からの距離と粉コークス平均粒度との関係を示したグラフである。本発明の一実施の形態に係る焼結原料の造粒装置の構成を示す模式図である。コンベア下流端に設置された噴射ノズルの斜視図である。

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。

前述したように、粉コークスを構成する微粉コークスと粗粒粉コークスのドラムミキサー内の投入位置にはそれぞれ適正な位置がある。
粗粒粉コークスは、ドラムミキサー内での滞留時間が長くなると、外周面を微粉鉱石が覆ってしまうため、ドラムミキサーの排出側近くに投入することが望ましい。
一方、微粉コークスは、ドラムミキサー内での滞留時間が長すぎると造粒物中に埋没してしまい、滞留時間が短すぎると造粒物への付着が十分でなくすぐに剥離したり、付着せずに微粉のまま存在することになる。そのため、微粉コークスはドラムミキサーの中央付近に投入することが望ましい。

粗粒粉コークスと微粉コークスを分級することなく、投入位置を変える方法として、本発明者らは、ドラムミキサーの下流側からコンベアで投入する粉コークスに対して、上流側に向かうエアを吹き付けることを想到した。これにより、重い粗粒粉コークスはエアの影響を受けずにコンベアでの投入位置近くに落下し、軽い微粉コークスはエアによってより上流側に落下する。

本発明者らは、エアによる粗粒粉コークスと微粉コークスの分散効果を以下のようにして確認した。
ドラムミキサーを停止させた状態でドラムミキサーの底面にシートを敷き、ドラムミキサーの排出側からコンベアでドラムミキサー内に粉コークスを装入して、噴射ノズルからエアを噴射した場合と噴射しない場合についてそれぞれ、粉コークスの飛距離を調査した。コンベア落下位置からの距離と粉コークス存在割合との関係を図１に、コンベア落下位置からの距離と粉コークス平均粒度との関係を図２にそれぞれ示す。

なお、コンベアの落下位置はドラムミキサーの排出口から３ｍ上流側、コンベアの搬送速度は９０ｍ／ｍｉｎとした。また、噴射ノズルには、直径１．２ｍｍの噴射孔を１６個有する５０ｍｍ幅のフラットエアノズルを５台使用した。フラットエアノズル１台当たりの圧力は０．５３ＭＰａ、風量は２２００ＮＬ／ｍｉｎである。

これらの図より以下のことがわかる。
・粉コークスにエアを吹き付けた場合、粉コークスの粒径が小さいほど、ドラムミキサー内で遠くまで飛散する。飛散した粉コークスの落下位置はコンベアの落下位置から概ね３０００ｍｍまでである。
・粉コークスにエアを吹き付けない場合、粉コークスの落下位置はコンベアの落下位置から１０００ｍｍ程度に留まっている。

本発明の一実施の形態に係る焼結原料の造粒装置の構成を図３に示す。
同図に示すように、本造粒装置は、焼結原料を混合、造粒するドラムミキサー１０と、ドラムミキサー１０の装入口からドラムミキサー１０内に焼結原料を装入するコンベア１１、１２と、ドラムミキサー１０の排出側からドラムミキサー１０内に粉コークスを装入するコンベア１３とを備え、コンベア１３の下流端には、コンベア１３の下流端からドラムミキサー１０内へ落下する粉コークスに対してエアを吹き付ける噴射ノズル１４が設置されている。
また、コンベア１３の上流側上方には、粉コークス貯蔵槽１８が設置され、コンベア１１の上方には、鉄鉱石貯蔵槽１５、石灰石貯蔵槽１６、及びＭｇＯ原料貯蔵槽１７が隣接して設置されている。

鉄鉱石貯蔵槽１５には、粉鉱石が貯蔵されている。貯蔵されている粉鉱石は、原料切出し装置１９によりコンベア１１上に供給される。
石灰石貯蔵槽１６には、粉状の石灰石が貯蔵されている。石灰石は焼結機内で鉄鉱石に隣接して配置されるのが望ましく、高温下で融液を生成する。貯蔵されている石灰石は、原料切出し装置２０によりコンベア１１上に供給される。
ＭｇＯ原料貯蔵槽１７には、粉状のＭｇＯ原料が貯蔵されている。ＭｇＯ原料は焼結鉱還元性を改善するための原料となる。貯蔵されているＭｇＯ原料は、原料切出し装置２１によりコンベア１１上に供給される。
粉コークス貯蔵槽１８には、粉コークスが貯蔵されている。粉コークスは焼結機内で空気中の酸素と接触して反応し、その酸化熱によって融液生成を促進する。貯蔵されている粉コークスは、原料切出し装置２２によりコンベア１３上に供給される。

ドラムミキサー１０内に粉コークスを装入するコンベア１３の下流部は、ドラムミキサー１０の排出口からドラムミキサー１０内に挿入されている。噴射ノズル１４は、図４に示すように、コンベア１３の下流端の下部に、コンベア１３の幅方向に沿って複数（本実施の形態では５台）設置されている。各噴射ノズル１４は、ドラムミキサー１０の上流側に向けてエアを噴射する。
噴射ノズル１４には、例えばフラットエアノズルなどを使用することができる。フラットエアノズルは、断面が矩形とされ、直径１ｍｍ程度のエア吹出孔を先端部に複数備えている。

次に、上記構成からなる造粒装置を用いた焼結原料の造粒方法について説明する。
鉄鉱石貯蔵槽１５に貯蔵されている粉鉱石を原料切出し装置１９で切出し、コンベア１１上に投下する。次いで、コンベア１１上に投下された粉鉱石の１２質量％程度に相当する量の石灰石を石灰石貯蔵槽１６から原料切出し装置２０で切出し、コンベア１１上に投下する。さらに、コンベア１１上に投下された粉鉱石の１．５質量％程度に相当する量のＭｇＯ原料をＭｇＯ原料貯蔵槽１７から原料切出し装置２１で切出し、コンベア１１上に投下する。

コンベア１１上に投下されたこれらの焼結原料は、コンベア１２に乗り継ぎ、ドラムミキサー１０の装入口からドラムミキサー１０内に挿入される。
ドラムミキサー１０の回転速度は５ｒｐｍ〜１０ｒｐｍである。ドラムミキサー１０を０．５分〜３分間程度回転させて粉鉱石、石灰石、ＭｇＯ原料を撹拌し、粉鉱石の一部を擬似粒子に造粒する。

一方、ドラムミキサー１０に装入された粉鉱石の３．０質量％程度に相当する粉コークスを粉コークス貯蔵槽１８から原料切出し装置２２で切出してコンベア１３上に投下する。コンベア１３の下流端はドラムミキサー１０の排出口から３ｍ程度上流側に位置しており、コンベア１３上に投下された粉コークスはコンベア１３の下流端からドラムミキサー１０内へ投下される。

本実施の形態では、コンベア１３の下流端からドラムミキサー１０内へ投下される粉コークスに対して、コンベア１３の下流端に設置した噴射ノズル１４からドラムミキサー１０の上流側に向かうエアが吹き付けられる。これにより、軽い微粉コークスはドラムミキサー１０の上流側へ飛散して落下し、重い粗粒粉コークスはドラムミキサー１０の排出側近くに落下する。

なお、適正なエアの圧力や風量は、粉コークスの粒度分布やドラムミキサー１０の操業条件によって変わるため、焼結歩留り等の効果を確認しながら、適宜設定すればよい。

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、ドラムミキサーを１台としているが、２台以上使用してもよい。

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。
ドラムミキサーは１次ドラムミキサーと２次ドラムミキサーの２機構成とし、１次ドラムミキサーの装入口から粉コークスを除く焼結原料を装入し、２次ドラムミキサーの排出側から粉コークスを装入した。
１次ドラムミキサーの内径は４４００ｍｍ、長さ１５．５ｍ、回転速度は８ｒｐｍである。一方、２次ドラムミキサーの内径は５０００ｍｍ、長さ２２．５ｍ、回転速度は６．２ｒｐｍである。

粉コークスを装入するコンベアの下流端の位置は、２次ドラムミキサーの排出口から３ｍ上流側の位置とした。噴射ノズルの条件は図１及び図２の試験と同じ条件である。

焼結原料には、鉄鉱石、石灰石、ドロマイト、及び粉コークスを使用した。
粉コークスには、平均粒径２．０ｍｍに破砕したものを使用した。但し０．２５ｍｍアンダーの割合は１２質量％である。

試験結果を表１に示す。なお、比較例１は２次ドラムミキサーの下流側からコンベアのみによって粉コークスを装入した例、比較例２は２次ドラムミキサーの上流側から粉コークスを装入した例である。また、焼結歩留りは、成品／（成品＋返鉱）×１００％である。

同表より、比較例２より比較例１のほうが焼結歩留り及び焼結層燃焼速度（Flame Front Speed）が高く、実施例は比較例１よりさらに焼結歩留り及び焼結層燃焼速度が高いことがわかる。

１０：ドラムミキサー、１１、１２、１３：コンベア、１４：噴射ノズル、１５：鉄鉱石貯蔵槽、１６：石灰石貯蔵槽、１７：ＭｇＯ原料貯蔵槽、１８：粉コークス貯蔵槽、１９、２０、２１、２２：原料切出し装置

Claims

焼結原料を造粒するドラムミキサーと、前記ドラムミキサーの排出側から該ドラムミキサー内に粉コークスを装入するコンベアと、前記コンベアの下流端に設置され、前記ドラムミキサーの上流側に向けてエアを噴射する噴射ノズルとを備えることを特徴とする焼結原料の造粒装置。
粉コークスを除く焼結原料をドラムミキサーの装入口から装入して造粒し、前記ドラムミキサーの排出側から該ドラムミキサー内にコンベアで粉コークスを装入する焼結原料の造粒方法において、
前記コンベアの下流端から前記ドラムミキサー内へ落下する粉コークスに対して、前記ドラムミキサーの上流側に向かうエアを吹き付けることを特徴とする焼結原料の造粒方法。