JP2020015964A - 焼結用原料の造粒方法 - Google Patents

Abstract

【課題】鉄含有原料として微粉鉱石を用いた場合であっても、粒度の大きな造粒物を作製することが可能な、新規かつ改良された焼結用原料の造粒方法を提供する。【解決手段】上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、全焼結用原料のうち、粉鉱石、微粉鉱石、及びバインダを含む副焼結用原料を造粒する副造粒工程と、全焼結用原料のうち、副焼結用原料以外の主焼結用原料を造粒する主造粒工程と、を含み、副造粒工程は、微粉鉱石及びバインダを第１の高速撹拌ミキサーで混練することで、第１の混練物を作製する工程と、第１の混練物及び粉鉱石を第２の高速撹拌ミキサーで混練することで、第２の混練物を作製する工程と、第２の混練物を造粒することで、副焼結用原料の造粒物を作製する工程と、を含み、第２の高速撹拌ミキサーによる撹拌時間が９０秒未満であることを特徴とする、焼結用原料の造粒方法が提供される。【選択図】図１

Description

本発明は、焼結用原料の造粒方法に関する。

焼結鉱の製造方法は概略以下の通りである。まず、焼結鉱の原料となる焼結用原料を所定の比率で配合した後、水とともに造粒する。ここに、焼結用原料は、主原料である鉄含有原料、焼結反応及び成分調整のために必要な副原料、熱源である炭材（固体燃料）、及び返鉱等で構成される。鉄含有原料は、例えば粉鉱石、微粉鉱石等の鉄鉱石、および製鉄ダスト（製鉄ダスト、製鋼ダスト、スケール等）等である。副原料は、石灰石、ドロマイト、転炉スラグ、蛇紋岩、珪石および橄欖岩等である。炭材は、例えばコークス粉および無煙炭等である。

ついで、焼結用原料の造粒物を焼結機の焼結パレットに層状に装入する。ついで、原料充填層の表面から原料充填層中の固体燃料に着火し、原料充填層の上から下の厚み方向に吸引通風する。これによって、原料充填層の燃焼ゾーンを順次下層側に移行させ、焼結反応を進行させる。焼成後の焼結パレット内の焼結ケーキは高炉用焼結鉱として適した所定粒度となるように解砕、整粒される。以上の工程により、焼結鉱が作製される。

焼結用原料を造粒物としてから焼結機に装入することで、原料充填層の空隙率及び気孔を大きくすることができる。したがって、原料充填層の通気性が向上するので、焼結鉱の生産性が向上することが期待される。

特開２０１５−２０３１３２号公報 特開２０１６−１９１１２２号公報 特開２０１６−１９４１１３号公報

ところで、近年、鉄鉱石に含まれる鉄分の低下、脈石成分の増加が進行しており、その対策として、選鉱処理によって鉄分を高めた微粉鉱石（ペレットフィード（ＰＦ）とも称される）の使用量を増加させていくことが有効と考えられている。しかし、微粉鉱石は造粒性に劣るため、微粉鉱石の使用量を増加させると、造粒物の粒度が小さくなる。この結果、上述した原料充填層の通気性が低下し、ひいては、焼結鉱の生産性が低下するという問題があった。特許文献１〜３には、微粉鉱石を用いた焼結鉱の生産性を改善する改善するための技術が開示されている。

特許文献１に開示された技術では、焼結用原料を分別造粒する技術が開示されている。具体的には、微粉鉱石を多く含む焼結原料Ａを造粒することで造粒物ＡＡを作製する。ついで、造粒物ＡＡの表面に他の鉄含有原料（焼結原料Ｂ、混練ダスト）を付着させる。ここに、造粒物ＡＡを造粒する際には、多くの水分を微粉鉱石とともに造粒する一方で、他の鉄含有原料に含まれる水分量を少なくする。これにより、造粒物ＡＡＢを作製する。

特許文献１に開示された造粒物ＡＡＢは、難造粒性の微粉鉱石を造粒するために、微粉鉱石の造粒に使用する水分量を多くしている。しかし、このままでは造粒物ＡＡの分散性が悪くなる。造粒物ＡＡの分散性が悪いまま原料充填層を形成すると、原料充填層内で水分量の偏在が起こり、焼成不良が生じうる。そこで、特許文献１では、造粒物ＡＡの表面に水分量の少ない他の鉄含有原料を付着させることで、造粒物ＡＡＢの分散性を高めている。

しかし、特許文献１に開示された技術では、微粉鉱石を多く含む造粒物ＡＡが核となっているので、造粒物ＡＡＢの強度が弱いという問題があった。このため、造粒物ＡＡＢは、ベルトコンベヤの乗継ぎや焼結機への装入といったハンドリング過程における衝撃などで崩壊しやすい。

特許文献２、３に開示された技術では、粉鉱石及び微粉鉱石を含む鉄含有原料にバインダを添加して混練することで混練物を作製する。ついで、混練物を造粒することで造粒物を作製する。特許文献２、３に開示された造粒物は、核となる粉鉱石の表面に微粉鉱石が付着した構造を有している。このため、特許文献２、３に開示された造粒物は、特許文献１に開示された造粒物ＡＡＢよりも高い強度を有する。さらに、特許文献２、３に開示された技術によれば、微粉鉱石の造粒性の改善、すなわち造粒物の粒度の向上が期待できる。

特許文献２、３に開示された技術において、造粒物の粒度を十分に高めるためには、微粉鉱石とバインダとを十分に混練し、これらを近接させる必要がある。しかしながら、特許文献２、３に開示された技術では、粉鉱石、微粉鉱石及びバインダを１つのミキサーで混練する。このため、微粉鉱石とバインダとを十分に混練しようとすると、粉鉱石が攪拌羽根あるいは他の粉鉱石に衝突して破砕されてしまい、粉鉱石の粒度が小さくなってしまうという問題があった。粉鉱石は造粒物の核となるので、粉鉱石の粒度が小さくなると、造粒物の粒度も小さくなってしまう。

そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、鉄含有原料として微粉鉱石を用いた場合であっても、粒度の大きな造粒物を作製することが可能な、新規かつ改良された焼結用原料の造粒方法を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、全焼結用原料のうち、粉鉱石、微粉鉱石、及びバインダを含む副焼結用原料を造粒する副造粒工程と、全焼結用原料のうち、副焼結用原料以外の主焼結用原料を造粒する主造粒工程と、を含み、副造粒工程は、微粉鉱石及びバインダを第１の高速撹拌ミキサーで混練することで、第１の混練物を作製する工程と、第１の混練物及び粉鉱石を第２の高速撹拌ミキサーで混練することで、第２の混練物を作製する工程と、第２の混練物を造粒することで、副焼結用原料の造粒物を作製する工程と、を含み、第２の高速撹拌ミキサーによる撹拌時間が９０秒未満であることを特徴とする、焼結用原料の造粒方法が提供される。

ここで、第１の高速撹拌ミキサーによる撹拌時間が３０〜１２０秒であってもよい。

また、バインダは、粒度１０μｍ未満のバインダ用鉄鉱石を含む鉄鉱石スラリーであってもよい。

本発明の上記観点によれば、予め微粉鉱石及びバインダを第１の高速撹拌ミキサーで混練することで、第１の混練物を作製する。これにより、微粉鉱石及びバインダを近接させることができるので、微粉鉱石の造粒性を高めることができる。ついで、第１の混練物及び粉鉱石を第２の高速撹拌ミキサーで混練する。ここに、第２の高速撹拌ミキサーによる２次撹拌時間は９０秒未満とされる。つまり、第２の高速撹拌ミキサーによる２次撹拌時間を短くする。これにより、粉鉱石の破砕を抑制しつつ、粉鉱石の表面に微粉鉱石を付着させることができる。上述したように、微粉鉱石は予め第１の高速撹拌ミキサーによりバインダと十分に混練されているので、造粒性が改善されている。このため、２次撹拌時間が短くても微粉鉱石を粉鉱石の表面に付着させることができる。さらに、副造粒物（副焼結用原料の造粒物）の核は粉鉱石となるので、副造粒物の強度を高めることができる。さらに、粉鉱石の破砕が抑制される。それらの結果、副造粒物の粒度が大きくなる。

したがって、本発明によれば、鉄含有原料として微粉鉱石を用いた場合であっても、粒度の大きな造粒物を作製することが可能となる。

本発明の実施形態に係る造粒ラインの概要を示す説明図である。 比較例に係る造粒ラインの概要を示す説明図である。 粉鉱石添加後の２次撹拌時間（秒）と造粒物の平均粒度（ｍｍ）との対応関係を示すグラフである。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

＜１．造粒システムの構成＞
まず、図１に基づいて、本実施形態に係る造粒システム１の構成について説明する。造粒システム１は、主造粒ライン１０、副造粒ライン２０、及び焼結機３０を備える。なお、図１では副造粒ライン２０は１本であるが、副造粒ライン２０は複数用意されても良い。このように、本実施形態に係る造粒システム１は、分別造粒を行う。分別造粒は、選択造粒、分割造粒等とも称される。

主造粒ライン１０は、全焼結用原料のうち、主焼結用原料を造粒することで、主焼結用原料の造粒物、すなわち主造粒物を作製するラインである。ここに、焼結用原料は、主原料である鉄含有原料、焼結反応及び成分調整のために必要な副原料、熱源である炭材（固体燃料）、及び返鉱等で構成される。鉄含有原料は、例えば粉鉱石、微粉鉱石等の鉄鉱石、および製鉄ダスト（製鉄ダスト、製鋼ダスト、スケール等）等である。副原料は、石灰石、ドロマイト、転炉スラグ、珪石および橄欖岩等である。炭材は、例えばコークス粉および無煙炭等である。

粉鉱石は、掘り出した鉄鉱石から直接高炉に投入される塊鉱を回収した残部である。その粒度は、例えば１０ｍｍ未満である。平均粒度でみると２〜３ｍｍ程度となる。本実施形態における粒度は、目開きの異なる篩によって測定される。例えば、粉鉱石を目開きがＸｍｍの篩に掛けた場合に、篩に残った粒子の粒度はＸｍｍ以上となり、篩から落ちた粒子の粒度はＸｍｍ未満となる。粉鉱石の平均粒度は、例えば以下の方法で測定される。すなわち、粉鉱石を目開きの異なる複数種類の篩で篩分けする。ついで、各粒度区分の質量比率及び代表粒度（例えば粒度区分の中間値）に基づいて平均粒度を算出する。もちろん、本実施形態に適用可能な粉鉱石はこの例に限られず、焼結鉱の分野において粉鉱石と称される鉄鉱石は全て本実施形態に適用可能である。

微粉鉱石は、選鉱処理によって鉄分を高めた鉄鉱石である。その粒度は５００μｍ未満程度である。上述したように、微粉鉱石は造粒性に劣っている。このため、本実施形態では、バインダ（詳細は後述するが、例えば粒度１０μｍ未満のバインダ用鉄鉱石を含むスラリー）によって微粉鉱石を強固に粉鉱石に付着させる。

主焼結用原料は、全焼結用原料のうち、後述する副焼結用原料以外の焼結用原料を意味する。詳細は後述するが、副焼結用原料は、例えば粉鉱石、微粉鉱石、及びバインダを含む。主焼結用原料は、全焼結用原料の７０〜９０質量％に調整するのがよい。副焼結用原料の総質量に対する微粉鉱石の質量％は５０〜８５質量％であることが好ましく、全焼結用原料の総質量に対する微粉鉱石の質量％は１０質量％以上であることが好ましい。したがって、これら以外の焼結用原料が主焼結用原料となる。

主造粒ライン１０は、ドラムミキサー１１、１２を備える。ここに、主造粒ライン１０にドラムミキサー１１、１２を配置したのは、ドラムミキサー１１、１２は単位時間当りの処理量が大きいからである。主造粒ライン１０を用いた主焼結用原料の造粒方法は従来の造粒方法と同様であれば良い。すなわち、ドラムミキサー１１には、主焼結用原料が投入される。主焼結用原料には、主焼結用原料の造粒性を改善するためのバインダとして生石灰を添加しても良い。これにより、主造粒物の粒度が大きくなり、ひいては、原料充填層の通気性が向上する。また、主焼結用原料には、原料充填層の通気性を悪化させない程度に微粉鉱石を添加しても良い。主焼結用原料に対する微粉鉱石の添加量は、主焼結用原料の総質量に対して概ね１０質量％未満程度としてもよい。

ドラムミキサー１１は、主焼結用原料及び添加物を水分とともに混練する。ドラムミキサー１２は、ドラムミキサー１１から排出された主焼結用原料の混練物を造粒することで、主造粒物を作製する。以上の工程により、主焼結用原料を造粒する。このように、ドラムミキサー１１（１次ミキサー）は主焼結用原料を混練する機能を担い、ドラムミキサー１２（２次ミキサー）は主焼結用原料を造粒する機能を担う。

ここに、ドラムミキサー１１、１２は、焼結用原料の造粒に使用されるものであればどのようなものであってもよい。また、本実施形態では、ドラムミキサー１１、１２によって主焼結用原料を造粒することとしたが、主焼結用原料を造粒することができる装置であればどのような装置を用いても良い。

副造粒ライン２０は、全焼結用原料のうち、副焼結用原料を造粒することで、副造粒物を作製するラインである。ここに、副焼結用原料は、例えば粉鉱石、微粉鉱石、及びバインダを含む。副焼結用原料は、微粉鉱石を、副焼結用原料の総質量に対して５０〜８５質量％含むことが好ましい。つまり、微粉鉱石が副焼結用原料の過半を占めることが好ましい。このように、比較的造粒し難い鉄鉱石を主造粒ライン１０から分離して造粒することで、造粒を効率的に行うことができる。つまり、造粒しにくい微粉鉱石を副造粒ライン２０に集中させることで、バインダを副造粒ライン２０に集中して添加すればよいことになる。

副焼結用原料は、微粉鉱石を含むので、造粒性が劣る。そこで、本実施形態では、予め（すなわち、微粉鉱石を粉鉱石と混練する前に）、微粉鉱石及びバインダを十分に混練することで、微粉鉱石及びバインダを近接させる。その後、微粉鉱石及びバインダの混練物（第１の混練物）と粉鉱石とを混練する。これにより、微粉鉱石及びバインダを十分に混練しつつ、粉鉱石の破砕を抑制する。詳細は後述する。

バインダの種類は特に制限されず、微粉鉱石のバインダとして使用可能なものであれば本実施形態でも好適に使用される。バインダとしては、例えば生石灰、鉄鉱石スラリー等があげられる。

鉄鉱石スラリーは、バインダ用鉄鉱石を含むスラリーである。バインダ用鉄鉱石は、粒度が１０μｍ未満の鉄鉱石であり、例えば破砕鉱石である。鉄鉱石スラリーは、例えば鉄鉱石を湿式粉砕することで作製される。具体的な製造方法は、例えば国際公開第２０１３／０５４４７１号、特許第５６４４９５５号、及び特開２０１６−７９４６７号公報等に開示されている。鉄鉱石スラリーの原料となる鉄鉱石は、結晶水を多く含むものであることが好ましい。このような鉄鉱石としては、豪州マラマンバ鉱、ピソライト鉱等が挙げられる。

ここに、バインダ用鉄鉱石は、副焼結用原料の総質量に対して３質量％以上７質量％未満であることが好ましい。バインダ用鉄鉱石の質量％が３質量％未満である場合には、バインダとしての効果が小さくなる可能性があり、バインダ用鉄鉱石の質量％が７質量％以上になる場合、副造粒物（副焼結用原料の造粒物）が過剰に粗大化する可能性がある。この場合、焼成時に十分に溶融同化が進行しない可能性がある。

スラリー濃度（鉄鉱石スラリーの総質量（水分含む）に対するバインダ用鉄鉱石の質量％）は特に制限されないが、４０質量％以上８０質量％未満であることが好ましい。微粉鉱石は保水能力が高く、鉄鉱石ヤードから造粒ラインに持ち込まれる時点で他の粉鉱石と比較して水分を多く含んでおり、特に水分量の多い銘柄では、水分量は微粉鉱石の総質量に対して１０質量％程度に達している。なお、本実施形態において、特に説明がない限り、各水分量は所謂外数となる。

このため、スラリー濃度は比較的高い値、すなわち４０質量％以上とされることが好ましい。これにより、バインダ用鉄鉱石の質量％を３質量％以上７質量％未満とすることができる。スラリー濃度が４０質量％未満となる場合、スラリー中に占めるバインダ用鉄鉱石の割合が少なく、バインダ用鉄鉱石の質量％を３質量％以上７質量％未満とすることが困難となる可能性がある。また、スラリー濃度が８０質量％以上となる場合、スラリーは、スラリーとしての流動性をほぼ失い固体に近い状態となる、つまり流動性がいわゆる流動限界値に達すると判断される可能性がある。

副造粒ライン２０は、第１の高速撹拌ミキサー２１、第２の高速撹拌ミキサー２２及びパンペレタイザ２３を備える。副焼結用原料は、微粉鉱石を多量に含むため、造粒されにくい。このため、ドラムミキサーでは副焼結用原料を十分混練することができない場合がある。そこで、本実施形態では、副焼結用原料を混練する装置として、第１の高速撹拌ミキサー２１及び第２の高速撹拌ミキサー２２を使用する。

第１の高速撹拌ミキサー２１は、微粉鉱石及びバインダを混練することで、第１の混練物を作製する。このように、本実施形態では、微粉鉱石及びバインダを予め十分に混練することで、微粉鉱石とバインダを近接させる。

ここに、第１の高速撹拌ミキサー２１は、内部に撹拌羽根（アジテータ）やそれに類する機構を有しており、試料に大きな混合、撹拌、せん断力を作用させるミキサーである。通常、攪拌羽根（アジテータ）の周速は、３〜３０ｍ／秒に調整される（遊佐郁生：『粉体技術の基礎と応用』、化学装置９月号別冊、工業通信社、２００５年）。第１の高速撹拌ミキサー２１としては、例えば、ミキサー容器と内部の撹拌羽根（アジテータ）が、それぞれ逆方向に回転することで大きな混合撹拌力を発生させる竪型の高速撹拌ミキサー（日本アイリッヒ社製）等が挙げられる。また、第１の高速撹拌ミキサー２１の他の例として、レディゲミキサー／プロシェアミキサー（太平洋機工社製）、ダウミキサー等が挙げられる。もちろん、第１の高速撹拌ミキサー２１はこれらの例に限られず、焼結鉱の分野において高速撹拌ミキサーと称されるものであれば本実施形態に適用可能である。

第１の高速撹拌ミキサー２１の駆動方式は、バッチ式であっても、連続式であっても良い。第１の高速撹拌ミキサー２１がバッチ式となる場合、以下の処理が行われる。すなわち、ミキサー投入口に原料（ここには、微粉鉱石及びバインダ）を投入し、蓋をする。ついで、第１の高速撹拌ミキサー２１内で微粉鉱石及びバインダが混練される。そして、第１の混練物が同じミキサー投入口から排出される。

第１の高速撹拌ミキサー２１が連続式となる場合、以下の処理が行われる。すなわち、混練前の微粉鉱石及びバインダが第１の高速撹拌ミキサー２１の一端、例えば上部から投入され、第１の混練物がもう一端、例えば底部から排出される。

第１の高速撹拌ミキサー２１による撹拌時間（言い換えれば、第１の高速撹拌ミキサー２１内の滞留時間）は、後述する副造粒物の粒度が所望の値以上になるように調整されればよいが、例えば３０〜１２０秒であることが好ましく、５０〜７０秒であることがより好ましい。以下、第１の高速撹拌ミキサー２１による撹拌時間を「１次撹拌時間」とも称する。１次撹拌時間が３０秒未満となる場合、副造粒物の粒度が十分に大きくならない可能性がある。１次撹拌時間が１２０秒を超えても、副造粒物の粒度はほとんど変動しない。

ここに、１次撹拌時間は、第１の高速撹拌ミキサー２１の駆動方式に応じて異なる。第１の高速撹拌ミキサー２１がバッチ式の場合、１次撹拌時間は、第１の高速撹拌ミキサー２１を運転した時間となる。すなわち、１次撹拌時間には、投入および排出作業にかかる時間は含まれない。したがって、第１の高速撹拌ミキサー２１の運転時間を調整することで、１次撹拌時間を調整可能である。

一方、第１の高速撹拌ミキサー２１が連続式となる場合、微粉鉱石及びバインダが第１の高速撹拌ミキサー２１に投入されてから排出されるまで、すなわち微粉鉱石及びバインダが第１の高速撹拌ミキサー２１内に存在していた時間が１次撹拌時間となる。すなわち、連続式の第１の高速撹拌ミキサー２１は、いわゆる定常状態で運転される。定常状態では、原料供給量と排出量がほぼ一定となる。供給量が排出量を上回ると第１の高速撹拌ミキサー２１から原料が溢れ、逆だと第１の高速撹拌ミキサー２１内が空になる為、第１の高速撹拌ミキサー２１が機能しない。第１の高速撹拌ミキサー２１を定常状態で運転するには、原料供給量、ミキサー装置条件、及び運転条件等を適宜調整すれば良い。

第１の高速撹拌ミキサー２１が定常状態で運転されている場合、第１の高速撹拌ミキサー２１内では、概ね一定量の原料が滞留して混合されている。

したがって、原料供給量及びミキサー内の原料滞留量から１次撹拌時間が計算される。例えば、原料供給量および排出量が１ｔ／ｍｉｎで滞留量が２ｔの場合、２ｍｉｎで原料が入れ替わる計算となる。このため為、１次撹拌時間は２ｍｉｎとなる。なお、実際には一部の原料はより長時間ミキサー内に留まり、また一部は素通りしてしまう等のばらつきは存在する。このため、１次撹拌時間は平均値とされることが好ましい。例えば、ある期間内で複数回１次撹拌時間を測定し、これらの算術平均値を１次撹拌時間とする。１次撹拌時間は、例えば、原料投入速度及び原料排出速度を調整する、ミキサー容量を調整すること等によって調整可能である。

第２の高速撹拌ミキサー２２は、第１の混練物及び粉鉱石を混練することで、第２の混練物を作製する。第２の高速撹拌ミキサー２２の具体的な構成は第１の高速撹拌ミキサー２１と同様である。

第２の高速撹拌ミキサー２２の撹拌時間、すなわち２次撹拌時間は９０秒未満とされる。これにより、粉鉱石の破砕を抑制しつつ、粉鉱石の表面に微粉鉱石を付着させることができる。上述したように、微粉鉱石は予め第１の高速撹拌ミキサー２１によりバインダと十分に混練されているので、造粒性が改善されている。このため、２次撹拌時間が短くても微粉鉱石を粉鉱石の表面に付着させることができる。２次撹拌時間は、６０秒以下であることが好ましく、３０秒以下であることがより好ましい。

一方で、第２の高速撹拌ミキサー２２による２次撹拌時間が短すぎても第１の混練物と粉鉱石との混練が十分に進行しない可能性がある。そこで、２次撹拌時間は、１０秒以上であることが好ましい。なお、２次撹拌時間の定義は第１の高速撹拌ミキサー２１と同様である。

パンペレタイザ２３は、第２の高速撹拌ミキサー２１から排出された第２の混練物を造粒することで、副造粒物を作製する。なお、第２の混練物を造粒する装置はパンペレタイザ２３に限られない。すなわち、第２の混練物を造粒できる装置であれば、どのような装置であっても良い。

副造粒物に含まれる水分量は、副造粒物の総質量に対して９〜１２質量％程度とされることが好ましい。したがって、副造粒物に含まれる水分量が上述した範囲内の値となるように、スラリー濃度、スラリー添加量を決定すれば良い。水分量が足りない場合には、第１の高速撹拌ミキサー２１あるいは第２の高速撹拌ミキサー２２での混練時に水分を添加すればよい。

副焼結用原料には、本実施形態の効果を損なわない範囲で、添加物を添加しても良い。例えば、融液源となるＣａ分や熱源となるＣ分に乏しい場合、融液源及び熱源を補填するために、副原料やダストやスラグ類を副焼結用原料に添加しても良い。

副造粒物が作製された後、副造粒ライン２０は、主造粒ライン１０と合流する。これにより、主造粒物に副造粒物が合わされる。その後、主造粒物及び副造粒物は焼結機３０に装入される。焼結機３０は、主造粒物及び副造粒物を焼成することで、焼結鉱を作製する。

＜３．焼結用原料の造粒方法＞
つぎに、上述した造粒システム１を用いた焼結用原料の造粒方法について説明する。焼結用原料の造粒方法は、主焼結用原料を造粒する主造粒工程と、副焼結用原料を造粒する副造粒工程とを含む。主造粒工程は主造粒ライン１０で行われ、副造粒工程は副造粒ライン２０で行われる。主造粒工程は、従来と同様であればよい。

副造粒工程は、微粉鉱石及びバインダを第１の高速撹拌ミキサー２１で混練することで、第１の混練物を作製する工程と、第１の混練物及び粉鉱石を第２の高速撹拌ミキサー２２で混練することで、第２の混練物を作製する工程と、パンペレタイザ２３で第２の混練物を造粒することで、副造粒物を作製する工程と、を含む。ここに、第１の高速撹拌ミキサー２１による１次撹拌時間は３０〜１２０秒であることが好ましい。第２の高速撹拌ミキサー２２による２次撹拌時間は９０秒未満とされる。

このように、本実施形態では、予め微粉鉱石及びバインダを第１の高速撹拌ミキサー２１で混練することで、第１の混練物を作製する。これにより、微粉鉱石及びバインダを近接させることができるので、微粉鉱石の造粒性を高めることができる。ついで、第１の混練物及び粉鉱石を第２の高速撹拌ミキサー２２で混練する。ここに、第２の高速撹拌ミキサー２２による２次撹拌時間は９０秒未満とされる。つまり、第２の高速撹拌ミキサー２２による２次撹拌時間を短くする。これにより、粉鉱石の破砕を抑制しつつ、粉鉱石の表面に微粉鉱石を付着させることができる。上述したように、微粉鉱石は予め第１の高速撹拌ミキサー２１によりバインダと十分に混練されているので、造粒性が改善されている。このため、２次撹拌時間が短くても微粉鉱石を粉鉱石の表面に付着させることができる。さらに、副造粒物の核は粉鉱石となるので、副造粒物の強度を高めることができる。さらに、粉鉱石の破砕が抑制される。これらの結果、副造粒物の粒度が大きくなる。また、本実施形態では、微粉鉱石及びバインダを予め混練するので、バインダの機能を十分に発揮させることができる。このため、造粒物の粒度を所定の値にするために必要なバインダの量を低減することができる。

＜１．前提条件＞
以下に説明する実施例、比較例１、２では、副造粒ライン２０を模擬した試験を行った。すなわち、全焼結用原料の８０質量％を主焼結用原料とし、２０質量％を副焼結用原料とした。主焼結原料には、本来は通常の粉鉱石、副原料、炭材からなる原料が配合されるが、本実施例にかかる実験では原料準備、造粒実験共に実施しなかった。副焼結用原料の内訳は、粉鉱石２４質量％、微粉鉱石７１質量％、鉄鉱石スラリー（バインダ用鉄鉱石５質量％）とした。鉄鉱石スラリーは、鉄鉱石を水とともにボールミルで破砕することで作製した。鉄鉱石スラリーに含まれるバインダ用鉄鉱石の粒度は１０μｍ未満であった。鉄鉱石スラリーを除く副焼結用原料は全て事前に乾燥処理し、水分０質量％にしてから用いた。

＜２．実施例＞
実施例では、まず、副焼結用原料のうち、粉鉱石を除く微粉鉱石および鉄鉱石スラリーを、第１の高速撹拌ミキサー２１で混練した。これにより、第１の混練物を作製した。第１の高速撹拌ミキサー２１による１次撹拌時間は６０秒とした。撹拌中には、微粉鉱石およびバインダ用鉄鉱石に含まれる水分量が１１．５質量％となるように第１の高速撹拌ミキサー２１に水分を添加した。これは、副造粒物の水分量を９．０質量％とするための調整である。

第１の混練物を第１の高速撹拌ミキサー２１から排出し、第１の混練物に粉鉱石を添加した。ついで、粉鉱石及び第１の混練物を第２の高速撹拌ミキサー２２で混練した。第２の高速撹拌ミキサー２２による２次撹拌時間は、３０秒、６０秒、１２０秒の何れかとした。これにより、第２の混練物を作製した。ついで、第２の混練物をパンペレタイザ２３で３００秒造粒した。これにより副造粒物を作製した。副造粒物の水分量は９．０質量％であった。

造粒された副造粒物について、平均粒度を測定し、平均粒度を評価指標とした。ここで、平均粒度は以下の工程で測定した。（１）造粒物約５００ｇを採取し、１０５℃に保持された乾燥機に５−１０分間保持した。これは、後に篩分けする際に、造粒物が網に付着して篩分けを困難にするのを抑制する為に造粒物表面の水分を低下させる操作である。（２）乾燥機から取り出した造粒物を幾つかの目開きの篩にかけて篩分けした。（９．５，８．０，４．７５，２．８，２．０，１．０ｍｍのＪＩＳ規格準拠２００ｍｍφ丸篩使用）（３）各粒度区分の質量比率及び代表値（粒度区分の中間値）から算術平均粒度を求めた。このように、実施例では、２次撹拌時間を変更し、各々の２次撹拌時間に対応する平均粒度を求めた。

（比較例１）
比較例１では、図２に示す造粒システム１００を想定した試験を行った。造粒システム１００は造粒システム１から第２の高速撹拌ミキサー２２を除去したものである。比較例１では、副焼結用原料の全量を、副造粒物水分が９．０質量％となる様に水分を添加しつつ第１の高速撹拌ミキサー２１で混練した。ここで、第１の高速撹拌ミキサー２１による撹拌時間を３０秒、６０秒、１２０秒のいずれかとした。ここでの撹拌時間は、実施例の２次撹拌時間に相当するものである。つまり、比較例１では、１次撹拌時間が０秒、２次撹拌時間が３０秒、６０秒、１２０秒のいずれかであると考えることができる。

第１の高速撹拌ミキサー２１で作製された混練物をパンペレタイザ２３で３００秒間造粒した。これにより、副造粒物を作製した。副造粒物の水分量は９．０質量％であった。副造粒物について、平均粒度を測定し、評価指標とした。つまり、比較例１では、第１の高速撹拌ミキサー２１による撹拌時間を変更し、各々の撹拌時間に対応する平均粒度を求めた。平均粒度の測定方法は実施例と同様とした。

（比較例２）
比較例２でも、図２に示す造粒システム１００を想定した試験を行った。比較例２では、副焼結用原料のうち、粉鉱石を除く微粉鉱石および鉄鉱石スラリーを第１の高速撹拌ミキサー２１で混練した。撹拌時間は６０秒とした。ここでの撹拌時間は、実施例の１次撹拌時間に相当するものである。撹拌中には、副造粒物の水分量が９．０質量％となるように水分を添加した。すなわち、この時点では粉鉱石は含まれていないため、微粉鉱石およびバインダ用鉄鉱石の水分量は一時的に１１．５質量％となっている。第１の高速撹拌ミキサー２１で作製された混練物に粉鉱石を加え、パンペレタイザで３００秒間造粒した。これにより、副造粒物を作製した。つまり、比較例２では、１次撹拌時間が６０秒、２次撹拌時間が０秒であると考えることができる。副造粒物の水分量は９．０質量％であった。副造粒物について、平均粒度を測定し、評価指標とした。平均粒度の測定方法は実施例と同様とした。

（考察）
図３に結果をまとめて示す。図３の横軸は粉鉱石添加後の２次撹拌時間（秒）を示し、縦軸は副造粒物の平均粒度（ｍｍ）を示す。点Ｐ１は実施例における２次撹拌時間と副造粒物の平均粒度との対応関係を示し、グラフＬ１は点Ｐ１の近似直線（最小二乗法による）である。点Ｐ２は比較例１における２次撹拌時間と副造粒物の平均粒度との対応関係を示し、グラフＬ２は点Ｐ２の近似直線（最小二乗法による）である。点Ｐ３は比較例２における２次撹拌時間と副造粒物の平均粒度との対応関係を示す。

比較例１では、２次撹拌時間の増加に伴い、副造粒物の平均粒度は低下した。比較例１では、全ての副焼結用原料を一括して混練しているため、２次撹拌時間の増加に伴い、粉鉱石の破砕が進み、核粒子、すなわち造粒物の数は増加するが、平均粒度は低下したと思われる。

比較例２では、パンペレタイザでの造粒工程にてはじめて粉鉱石が微粉鉱石と混練される。比較例２では、副造粒物の平均粒度は比較例１よりも増大したが、実施例より低下した。また、比較例２では、微粉鉱石及びバインダの混練物が核となった副造粒物も作製されていた。そして、評価過程（すなわち平均粒度の測定過程）において混練物からなる核が崩壊する現象も観察された。したがって、比較例２では、微粉鉱石と粉鉱石との混練が不十分であったこと、強度が不十分な混練物が副造粒物の核になったこと等の理由により、副造粒物の平均粒度が実施例よりも低下したと考えられる。

一方、実施例では、比較例１、２よりも副造粒物の平均粒度が増大した。実施例では、第１の高速撹拌ミキサー２１によって予め微粉鉱石及びバインダが十分に混練されるので、微粉鉱石及びバインダが近接したと考えられる。これにより、微粉鉱石の造粒性が改善されたと考えられる。ただし、２次撹拌時間の増加に伴う副造粒物の平均粒度低下は、比較例１と同様であった。図３によると、２次撹拌時間が９０秒で副造粒物の平均粒度が比較例２と同等となり、優位性が消失すると推定される。従って好ましい２次撹拌時間は９０秒未満となる。第２の高速撹拌ミキサー２２による２次撹拌時間を９０秒未満とすることで、粉鉱石の破砕が抑制され、副造粒物の平均粒度が増大する。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

１ 造粒システム
１０ 主造粒ライン
１１、１２ ドラムミキサー
２０ 副造粒ライン
２１ 第１の高速撹拌ミキサー
２２ 第２の高速撹拌ミキサー
２３ パンペレタイザ

Claims (3)

1. 全焼結用原料のうち、粉鉱石、微粉鉱石、及びバインダを含む副焼結用原料を造粒する副造粒工程と、
   前記全焼結用原料のうち、前記副焼結用原料以外の主焼結用原料を造粒する主造粒工程と、を含み、
   前記副造粒工程は、前記微粉鉱石及びバインダを第１の高速撹拌ミキサーで混練することで、第１の混練物を作製する工程と、
   前記第１の混練物及び前記粉鉱石を第２の高速撹拌ミキサーで混練することで、第２の混練物を作製する工程と、
   前記第２の混練物を造粒することで、前記副焼結用原料の造粒物を作製する工程と、を含み、
   前記第２の高速撹拌ミキサーによる撹拌時間が９０秒未満であることを特徴とする、焼結用原料の造粒方法。
2. 前記第１の高速撹拌ミキサーによる撹拌時間が３０〜１２０秒であることを特徴とする、請求項１記載の焼結用原料の造粒方法。
3. 前記バインダは、粒度１０μｍ未満のバインダ用鉄鉱石を含む鉄鉱石スラリーであることを特徴とする、請求項１または２に記載の焼結用原料の造粒方法。
   

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