JP2022112263A - Method for manufacturing briquette - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、製鉄プロセスで用いられるブリケットの製造方法に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for manufacturing briquettes used in ironmaking processes.
製鉄プロセスにおいては、原料コストの低減、中間製品の品質向上、飛散防止による環境負荷低減を目的として様々な粉状原料をブリケット化して使用している。具体的には、例えば、安価な低品位の鉱石を破砕、選別しブリケット化することで高品位原料として利用する場合や、石炭、鉄鉱石の粉末をブリケット化することでかさ密度及び通気性の向上を図る場合や、転炉への投入ダストをブリケット化することで飛散防止を図る場合などが挙げられる。 In the steelmaking process, various powdered raw materials are briquetteized and used for the purpose of reducing raw material costs, improving the quality of intermediate products, and reducing environmental impact by preventing scattering. Specifically, for example, when cheap low-grade ore is crushed, sorted and made into briquettes for use as high-grade raw materials, and coal and iron ore powder are made into briquettes to improve bulk density and air permeability. and to prevent scattering by briquetting the dust introduced into the converter.
一般的に、ブリケットは、原料を破砕し粉末状にしたものをバインダーと混合した後、成型機で加圧成型することにより製造され、また、搬送中の粉化を抑止するため一定以上の強度が必要とされる。しかし、比較的安価なデンプンをバインダーの素材として使用する場合、安価なデンプンに多く含まれるβデンプンが非水溶性であるため粉末中の粒子同士を接着させる力が弱くブリケットの強度が非常に弱い。 In general, briquettes are produced by crushing raw materials into powder, mixing them with a binder, and then pressing and molding them with a molding machine. is required. However, when relatively inexpensive starch is used as a binder material, β-starch, which is abundantly contained in inexpensive starch, is water-insoluble, so the adhesion between particles in the powder is weak and the strength of the briquette is very weak. .
そこで、従来、デンプンをバインダーとして使用した場合のブリケットの強度を向上させるために、以下のような方法が提案されている。 Therefore, conventionally, the following methods have been proposed in order to improve the strength of briquettes when starch is used as a binder.
非特許文献1には、デンプンに苛性ソーダを混ぜてβデンプンを糊化し接着力を向上させブリケット強度を向上させるという方法が開示されている。しかし、苛性ソーダは、人体に有害であり取扱いには安全衛生上のリスクがある。また、高炉内でのコークスとガスの反応の触媒となる作用を持つナトリウムがブリケット内に混合するので、ブリケットから製造したコークスの反応性が過剰に上昇するという問題もある。
Non-Patent
また、特許文献1には、デンプン粉(βデンプンが多く含まれていると考えられる)と粉炭と水を混合し、得られた混合物を加熱することでデンプン粉をα化(糊化)し接着力を向上させた成形体を得る技術が開示されている。しかし、加熱後に混練を行わないため粉炭と糊化デンプン(α化デンプン又はαデンプンともいう。)との混合状態が不均一となり、成形体の強度が不十分でありかつ強度のばらつきが非常に大きいという問題がある。そもそも特許文献1は、炭の機能を保持しつつ柔軟な構造にする目的の技術であり、粉化の抑止は考慮されていないため、製鉄プロセスで成型物を使用する場合など搬送過程における粉化を抑止する必要がある状況では工業的に採用できない技術である。
Further, in
さらに、特許文献2には、製鉄原料用の加炭材の製造において、原料へのバインダーの添加と混合、加熱を一工程で処理するという方法が開示されている。しかし、この特許文献2では、デンプンはバインダーの一例として開示されているのみで、βデンプンのα化による効果は考慮されていない。そこでは、βデンプンをバインダーの素材として用いる場合、βデンプンの加熱によるα化と撹拌による分散とが同時に行われているので、デンプンをバインダーとして利用して強度の高いブリケットを得るための好適な条件は不明である。
Furthermore,
以上のように、製鉄プロセスにおいて、バインダーとしてデンプンを使用してブリケットを製造する従来の方法では、十分な強度を有するブリケットを得ることが困難であるという問題があった。 As described above, the conventional method of producing briquettes using starch as a binder in the ironmaking process has the problem that it is difficult to obtain briquettes having sufficient strength.
そこで、本発明は、粉体をバインダーで混合、成形したブリケットの製造方法において、バインダーとしてデンプンを使用し、苛性ソーダを添加することなく、製鉄プロセスに適した、強度が高くて粉化し難いブリケットの製造方法を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention provides a method for producing briquettes by mixing powders with a binder and forming them, using starch as a binder and without adding caustic soda, to produce briquettes having high strength and resistance to pulverization suitable for the iron-making process. The object is to provide a manufacturing method.
本発明者らは、上記の課題を解決するために鋭意検討し、その結果、粉体とバインダーとを、まず未加熱状態で混合し、その後加熱状態で混合することにより、高強度のブリケットが得られることを見出した。 The inventors of the present invention have made intensive studies to solve the above problems, and as a result, by first mixing the powder and the binder in an unheated state and then mixing them in a heated state, a high-strength briquette can be obtained. I found what I got.
本発明は、以上の知見に基づきなされたもので、その要旨は以下の通りである。
〔1〕ブリケットの製造方法において、粉体とバインダーとを混合するにあたり、前記粉体と前記バインダーとを未加熱状態で混合し、その後加熱状態で混合し、得られた混合物を成型することを特徴とするブリケットの製造方法。
〔2〕〔1〕において、前記粉体が石炭粉であることを特徴とするブリケットの製造方法。
〔3〕〔1〕又は〔2〕において、前記バインダーがデンプンであることを特徴とするブリケットの製造方法。
〔4〕〔3〕において、前記加熱状態における加熱温度が、前記デンプンの糊化開始温度以上であることを特徴とするブリケットの製造方法。
〔5〕〔1〕ないし〔4〕のいずれか一つにおいて、前記加熱状態における加熱温度が、60.0~90.0℃であることを特徴とするブリケットの製造方法。
The present invention was made based on the above findings, and the gist thereof is as follows.
[1] In the briquette manufacturing method, when mixing the powder and the binder, the powder and the binder are mixed in an unheated state, then mixed in a heated state, and the resulting mixture is molded. A method for producing a briquette, characterized in that:
[2] The method for producing briquettes in [1], wherein the powder is coal powder.
[3] The method for producing briquettes in [1] or [2], wherein the binder is starch.
[4] The method for producing briquettes in [3], wherein the heating temperature in the heating state is equal to or higher than the gelatinization start temperature of the starch.
[5] The method for producing briquettes according to any one of [1] to [4], wherein the heating temperature in the heated state is 60.0 to 90.0°C.
本発明によれば、苛性ソーダを添加することなくブリケットの強度を向上させることができ、しかも、強度のばらつきが小さく、粉化し難いブリケットを製造することができる。 According to the present invention, it is possible to improve the strength of briquettes without adding caustic soda, and to produce briquettes with less variation in strength and less pulverization.
以下、本発明の実施形態について、バインダーにデンプンを使用した製鉄プロセスで用いられる成型炭ブリケットの製造方法を例に説明するが、成型炭ブリケットのみならず、鉱石粉ブリケット、鉱石粉と石炭粉の混合ブリケット、あるいは転炉投入ダストブリケットなどの製造方法にも適用することができる。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with an example of a method for producing briquette charcoal briquettes used in an iron-making process using starch as a binder. It can also be applied to a method for producing mixed briquettes or dust briquettes fed into a converter.
[製造工程]
まず、原料となる粉体として、本実施態様では石炭粉を用い、その粉体にデンプンを添加し混合・混練し、前記混合・混練した物を圧縮して造粒する。次に、最初に粉体とデンプンとを未加熱状態で混合(以下、「未加熱混合」ともいう。)し、デンプン中のβデンプンを粘性を持たない状態で粉体中に均一に混在した状態で分散した混合物(以下、「未加熱混合物」ともいう。)を得る。
[Manufacturing process]
First, in this embodiment, coal powder is used as the raw material powder, starch is added to the powder, mixed and kneaded, and the mixed and kneaded product is compressed and granulated. Next, the powder and starch were first mixed in an unheated state (hereinafter also referred to as "unheated mixing"), and the β-starch in the starch was uniformly mixed in the powder in a non-viscous state. A mixture (hereinafter also referred to as "unheated mixture") dispersed in a state is obtained.
ここで、「未加熱状態」とは、加熱しない状態のことであり、通常は常温の状態をいう。ただし、加熱された状態であっても、後述するデンプンの糊化開始温度より低い温度であれば、デンプンは糊化しないので、加熱しない状態と同等である。 Here, the "unheated state" means a state in which no heat is applied, and usually refers to a normal temperature state. However, even in a heated state, if the temperature is lower than the gelatinization start temperature of starch, which will be described later, the starch will not gelatinize, so the state is equivalent to the state without heating.
前記未加熱混合の後に、前記未加熱混合物を加熱状態で混合(以下、「加熱混合」ともいう。)して混合物(以下、「加熱混合物」ともいう。)を得る。この加熱混合は、例えば、混合機に蒸気を吹込み、前記未加熱混合物を加熱することにより、混合しながらデンプンが糊化(以下「α化」ともいう。)して粘性のある混合物を得る方法である。つまり、この方法は、粘着力が高い糊化(α化)デンプンを粉体と十分均一に混合することができるので、ブリケットの強度が向上し強度のばらつきも減少する。 After the unheated mixing, the unheated mixture is mixed in a heated state (hereinafter also referred to as "heated mixture") to obtain a mixture (hereinafter also referred to as "heated mixture"). In this heating and mixing, for example, by blowing steam into the mixer and heating the unheated mixture, the starch is gelatinized (hereinafter also referred to as "gelatinization") while mixing to obtain a viscous mixture. The method. That is, according to this method, the gelatinized (pregelatinized) starch having high adhesive strength can be sufficiently uniformly mixed with the powder, so that the strength of the briquette is improved and the variation in strength is reduced.
以上のように、本発明は、粉体とデンプンの混合の工程を、未加熱混合と加熱混合の2つの工程によって実行している点に特徴がある。従来の方法では、粉体とデンプンとの混合と加熱を単独の工程で行えば十分と考えられていた。ちなみに、特許文献1では、混合後に加熱のみが行われており、特許文献2では、未加熱混合はなく、混合と加熱が同時に行われている。
As described above, the present invention is characterized in that the step of mixing powder and starch is carried out by two steps of unheated mixing and heated mixing. In conventional methods, it was considered sufficient to mix and heat the powder and starch in a single step. Incidentally, in
これらの従来技術に対し、本発明では、まず、混合を加熱しないで行い、その後の加熱時にも混合を併せて行うことにより、成型物の強度が向上することを見出したものである。これは、加熱前における粉体とα化前のデンプン(すなわちβデンプン)の混合(未加熱混合)と、加熱時における粉体とα化後の糊状のデンプン(すなわちαデンプン)との混合(加熱混合)では、混合形態が異なるため、どちらか一方の状態で混合するよりも両方の状態で混合することによってデンプンのより高度な分散が達成されたことによるものと考えられる。 In contrast to these prior arts, the inventors of the present invention have found that the strength of the molded product is improved by first performing the mixing without heating and then performing the mixing while heating. This is a mixture of powder and starch before pre-gelatinization (i.e., β-starch) before heating (unheated mixture), and a mixture of powder and pasty starch after pre-gelatinization (i.e., α-starch) during heating. In (heated mixing), since the mixing mode is different, it is considered that a higher degree of starch dispersion was achieved by mixing in both states than by mixing in either state.
したがって、本発明においては、混合時に苛性ソーダを添加することなくブリケット強度を向上させることができるので、劇物である苛性ソーダを取り扱わなくてもよく、またブリケット中のナトリウム濃度が上昇することもない。さらに、本発明では、粉体とデンプンとを未加熱状態で混合し、得られた混合物を加熱状態でさらに混合するため、糊化後のα化デンプンと粉体との混合・混練が行われるので、ブリケットの強度のばらつきが非常に小さい。 Therefore, in the present invention, since the briquette strength can be improved without adding caustic soda during mixing, there is no need to handle caustic soda, which is a deleterious substance, and the sodium concentration in the briquette does not increase. Furthermore, in the present invention, since the powder and starch are mixed in an unheated state and the resulting mixture is further mixed in a heated state, the gelatinized gelatinized starch and the powder are mixed and kneaded. Therefore, the variation in briquette strength is very small.
[粉体]
原料となる粉体としては、石炭粉、鉱石粉、その他転炉投入ダストなどの粉体が挙げられるが、製鉄プロセスの成型炭ブリケットの製造においては、石炭粉を用いるのが好ましい。石炭粉の粒径は、特に限定されないが、細かいものほどブリケットの強度が向上するので好ましく、粒径3mm以下が80質量%以上が好ましく、90質量%以上がより好ましい。なお、粒径3mm以下が80質量%未満の石炭粉を用いる場合には、粉砕するか、又は別の細かい粒度の石炭粉と混合して上記粒径範囲となるように調整してもよい。
[powder]
Powders used as raw materials include powders such as coal powder, ore powder, and converter dust, but coal powder is preferably used in the production of briquette coal briquettes in the ironmaking process. The particle size of the coal powder is not particularly limited, but the finer the powder, the better the strength of the briquette. When coal powder having a particle size of 3 mm or less and less than 80% by mass is used, it may be pulverized or mixed with another fine coal powder to adjust the particle size within the above range.
[バインダーとしてのデンプン]
粉体に混合するバインダーとしては、種々の結合剤を用いることができるが、本実施態様の成型炭ブリケットの製造方法に使用するバインダーとしては、デンプンを用いるのが好ましい。
[Starch as binder]
Various binders can be used as the binder to be mixed with the powder, but it is preferable to use starch as the binder used in the method for producing the molded coal briquette of the present embodiment.
デンプンの種類は、特に限定されず、タピオカ、じゃがいも、さつまいも、とうもろこし、米、小麦などの原料植物から製造されたデンプンが適宜使用でき、また、植物由来のデンプンを加工したデンプン誘導体や化学合成したデンプンなども使用することができる。 The type of starch is not particularly limited, and starch produced from raw material plants such as tapioca, potato, sweet potato, corn, rice, and wheat can be used as appropriate. Starches and the like can also be used.
なお、デンプンには、糊化(α化)した糊状のαデンプンと、α化前のβデンプンとがあるが、前述したように、本発明においては、βデンプンあるいはβデンプンを70質量%以上含むデンプンを用いるのが好ましい。 Starch includes gelatinized (pregelatinized) pasty α-starch and pre-gelatinized β-starch. It is preferred to use a starch containing the above.
[混合割合]
バインダーであるデンプンを石炭粉へ混合する割合は、石炭粉とデンプンとの合計に対して質量比率で、0.1~5.0%となるように添加するのが好ましい。また、0.5~3.0%がより好ましい。デンプンの量が少なすぎるとバインダーとしての効果が弱くなり、多すぎると原料のコストが上昇してしまうためである。
[Mixing ratio]
The ratio of starch as a binder to coal powder is preferably added so as to be 0.1 to 5.0% by mass with respect to the total of coal powder and starch. Also, 0.5 to 3.0% is more preferable. This is because if the amount of starch is too small, the effect as a binder will be weakened, and if it is too large, the cost of the raw material will increase.
[混合工程、混合装置]
粉体の混合装置としては、混合機の容量、処理量については制約はないが、内容物の混合が十分に行え、加熱時間を確保できる混合機であればよい。好適な混合機の具体例としては、ヘンシェル型混合機が挙げられるが、横型パドル式、竪型パドル式など加熱が可能であればどのような混合機を用いてもよい。例えば、バッチ型の混合機で最初に未加熱混合を行い、その後混合機に蒸気を吹き込んで加熱しながら混合することができる。
[Mixing process, mixing device]
As for the powder mixing device, there are no restrictions on the capacity of the mixer and the processing amount, but any mixer that can sufficiently mix the contents and secure the heating time may be used. A specific example of a suitable mixer is a Henschel mixer, but any mixer such as a horizontal paddle type or a vertical paddle type may be used as long as it can be heated. For example, a batch-type mixer can be used to first perform unheated mixing and then to mix while heating by blowing steam into the mixer.
加熱方法は、蒸気吹込みだけではなく、他の加熱方法、例えばマイクロ波照射又は混合機の周囲あるいは内部への熱媒の設置(例えば、電気ヒーターやガス燃焼装置など)を採用してもよい。 The heating method is not limited to steam blowing, and other heating methods such as microwave irradiation or installation of a heat medium around or inside the mixer (such as an electric heater or gas combustion device) may be adopted. .
また、連続型の混合装置で未加熱混合と加熱混合を行う装置としては、図3に示すような未加熱混合に適した混合力のあるパドル羽根2を配置した混合機の後段に、加熱混合用に複数の蒸気噴出口4を回転軸1に設けた混錬性に優れたスクリュー羽根3を配置した混合機を連結手段8により連結させた装置などが好ましい。
In addition, as a device for performing unheated mixing and heated mixing in a continuous type mixing device, as shown in FIG. It is preferable to use a device such as a mixer in which a plurality of
[加熱温度]
加熱混合時の加熱温度は、バインダーとして用いるデンプンの糊化開始温度以上であることが望ましい。この糊化開始温度は、デンプンの種類によって異なっているので、使用するデンプンによって加熱温度を調整すればよい。一般にデンプンの糊化開始温度は60℃以上である。例えば、タピオカ由来のデンプンの場合の糊化開始温度は、65.4℃であり、じゃがいも由来のデンプンの場合は、糊化開始温度が61.0℃となっている。したがって、加熱混合時の加熱温度は、60.0~90.0℃とするのが好ましい。
[Heating temperature]
The heating temperature during heating and mixing is desirably equal to or higher than the gelatinization starting temperature of the starch used as the binder. Since this gelatinization initiation temperature varies depending on the type of starch, the heating temperature may be adjusted according to the starch used. Generally, starch gelatinization initiation temperature is 60° C. or higher. For example, the gelatinization initiation temperature of tapioca-derived starch is 65.4°C, and the gelatinization initiation temperature of potato-derived starch is 61.0°C. Therefore, the heating temperature during heating and mixing is preferably 60.0 to 90.0°C.
なお、未加熱混合の場合は、通常は常温の状態であるが、前述したように、デンプンの糊化開始温度より低い温度であれば糊化しないので、未加熱状態と同じである。例えば、タピオカ由来のβデンプンであれば、50.0℃以下で行えば、未加熱状態の混合であるといえる。 In the case of unheated mixing, the state is usually room temperature, but as described above, gelatinization does not occur if the temperature is lower than the gelatinization start temperature of starch, so it is the same as the unheated state. For example, β-starch derived from tapioca can be said to be mixed in an unheated state if performed at 50.0° C. or lower.
[加熱時間]
加熱混合を行う時間は、粉体やバインダーの種類により適宜調整すればよいが、後述する実施例において説明するように、デンプンを用いた場合には、糊化して粉体と均一に混合した状態となるための時間が必要であり、例えば、前述の成型炭プロセスの場合の加熱時間は、150秒以上が好ましい。
[Heating time]
The time for heating and mixing may be appropriately adjusted depending on the type of powder and binder. As will be described later in Examples, when starch is used, starch is gelatinized and uniformly mixed with powder. For example, the heating time in the case of the coal briquetting process described above is preferably 150 seconds or more.
さらに、未加熱混合を行う時間も同様に、粉体やバインダーの種類により適宜調整すればよいが、後述する実施例において説明するように、デンプンを用いた場合には、粉体とバインダーのデンプンが未加熱混合物として均一に混合するための時間が必要であり、例えば、前述の成型炭プロセスで用いる場合の未加熱混合を行う時間は、15秒以上が好ましい。 Furthermore, the time for unheated mixing may be similarly adjusted according to the type of powder and binder. is required to be uniformly mixed as an unheated mixture. For example, when used in the above-described coal briquette process, the unheated mixture is preferably performed for 15 seconds or more.
[成形工程、成形装置」
前述の混合工程によって得られた混合物(加熱混合物)を、加圧成形することにより、成型炭のブリケットが得られる。この成形方法は、特に限定されず、また、ブリケット成型装置としては、ロール圧縮、転動、押出方式のいずれの成型機を用いてもよい。特に、装置が比較的単純で汎用性が高く、圧縮力を粉体に作用させやすいため強度の高いブリケットが得やすいダブルロール成型機を用いるのが好ましい。なお、本実施態様においては、成型炭ブリケットを例に説明したが、製鉄プロセスにおけるその他のブリケット(鉱石粉ブリケットや転炉投入ダストブリケットなど)にも適用することができる。
[Molding process, molding equipment]
A briquette of coal briquette is obtained by pressure-molding the mixture (heated mixture) obtained by the above-described mixing step. The molding method is not particularly limited, and as the briquette molding apparatus, any molding machine of roll compression, tumbling, and extrusion may be used. In particular, it is preferable to use a double roll molding machine, which is relatively simple and highly versatile, and can easily apply a compressive force to the powder, thereby easily obtaining a briquette with high strength. In this embodiment, the briquette coal briquette was explained as an example, but it can also be applied to other briquettes (ore powder briquettes, converter dust briquettes, etc.) in the ironmaking process.
[ブリケット強度]
ブリケット強度は、得られた加熱混合物に加圧ロール式成型機で圧縮力を作用させて、46mm×46mm×38mmのマセックタイプの成型炭ブリケットに成形し、上記成型炭ブリケットを2時間自然養生した後のブリケット10個を、2mの高さから3回落下させ、落下させたブリケットの重量に対する15mm以上の塊の重量の割合を落下強度(%)として測定した。
[Briquette strength]
The briquette strength was determined by subjecting the obtained heated mixture to a compression force with a pressure roll type molding machine to form a Macek type charcoal briquette briquette of 46 mm × 46 mm × 38 mm, and subjecting the briquette briquette to natural curing for 2 hours. The 10 briquettes after being dropped were dropped from a height of 2 m three times, and the ratio of the weight of lumps of 15 mm or more to the weight of the dropped briquettes was measured as drop strength (%).
以下、実施例を挙げて本発明の実施形態をさらに詳しく説明するが、本発明は、これらの実施例に限定されるものではない。 EXAMPLES Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to Examples, but the present invention is not limited to these Examples.
(実施例1)
まず、本実施例では、バインダーとしてβデンプンを用い、βデンプンを石炭粉に添加して混合(未加熱混合)し、さらに加熱混合し、その後成形してコークス原料として用いられるブリケットを製造し、そのブリケットの強度を測定して、βデンプンの加熱方法がブリケットの強度に与える影響を調査した。
(Example 1)
First, in this example, β-starch was used as a binder, β-starch was added to coal powder, mixed (unheated and mixed), further heated and mixed, and then formed into briquettes to be used as coke raw materials. The strength of the briquettes was measured to investigate the effect of the heating method of β-starch on the strength of the briquettes.
石炭粉としては、粒径が10mm未満の大きさの粒子の質量が石炭全体の95質量%である粉炭を使用した。バインダーとしては、タピオカ由来のβデンプンを使用し、石炭粉への添加は、石炭粉との合計に対して1重量%の重量比率となるように調整添加した。 As the coal powder, pulverized coal was used in which the mass of particles having a particle size of less than 10 mm accounted for 95% by mass of the entire coal. Tapioca-derived β-starch was used as the binder, and was added to the coal powder so as to have a weight ratio of 1% by weight with respect to the total with the coal powder.
上記の原料(石炭粉とβデンプン)をヘンシェル式の混合機で、まず未加熱混合を実施して未加熱混合物を得、次に蒸気を吹き込みながら加熱混合を実施して加熱混合物を得た。この時の加熱温度は、タピオカ由来のβデンプンの糊化開始温度である65.4℃以上の温度である約70.0℃に調整した。 The above raw materials (coal powder and β-starch) were mixed in a Henschel mixer without heating to obtain an unheated mixture, and then heated and mixed while blowing steam to obtain a heated mixture. The heating temperature at this time was adjusted to about 70.0° C., which is higher than 65.4° C., which is the gelatinization start temperature of β-starch derived from tapioca.
ブリケットの強度は、前述したブリケットの落下強度試験により測定した。このブリケットの落下強度について、加熱混合のみを行った場合、すなわち未加熱混合を行わない場合(a)と、未加熱混合+加熱混合を行う場合であって、その未加熱混合の時間を15秒行った場合(b)と45秒行った場合(c)とで比較した。 The briquette strength was measured by the briquette drop strength test described above. Regarding the falling strength of this briquette, when only heating mixing is performed, that is, when unheated mixing is not performed (a), and when unheated mixing + heating mixing is performed, the unheated mixing time is 15 seconds (b) and 45 seconds (c) were compared.
ブリケットの落下強度とトータル混合時間の関係を図1に示す。図1の横軸のトータル混合時間(秒)は、未加熱混合の時間とその後の加熱混合の時間との合計時間を示している。また、縦軸は、ブリケットの落下強度(%)を示している。ここで、未加熱混合なしの場合(a)(図1の○印、実線)は、落下強度が上がり始める時間は早いものの、150秒加熱した時点では落下強度が約70%であり、230秒加熱を行っても落下強度は80%程度であった。これに対し、未加熱混合を15秒行った場合(b)(図1の△印、破線)は、落下強度が上がり始めるのは遅れるものの、トータル混合時間が165秒(未加熱混合15秒+加熱混合150秒)の時点で落下強度が約80%となった。また、未加熱混合を45秒行った場合(c)(図1の□印、点線)も、落下強度が上がり始めるのは遅れるものの、トータル混合時間が195秒(未加熱混合45秒+加熱混合150秒)の時点で落下強度が約83%となり、未加熱混合を行わない加熱混合のみの処理に対し、加熱混合の前に未加熱混合を行う処理の方が強度が向上し、さらに未加熱混合時間が長い方が強度が向上することがわかる。 Fig. 1 shows the relationship between the falling strength of briquettes and the total mixing time. The total mixing time (seconds) on the horizontal axis of FIG. 1 indicates the total time of non-heated mixing and subsequent heated mixing. The vertical axis indicates the drop strength (%) of the briquette. Here, in the case of no unheated mixing (a) (○ mark in FIG. 1, solid line), the drop strength starts to rise early, but the drop strength is about 70% when heated for 150 seconds, and the drop strength is about 70% after 230 seconds. Even after heating, the drop strength was about 80%. On the other hand, when the unheated mixing was performed for 15 seconds (b) (marked Δ in FIG. 1, dashed line), although the drop strength started to rise later, the total mixing time was 165 seconds (unheated mixing 15 seconds + After 150 seconds of heating and mixing, the drop strength reached about 80%. In addition, when unheated mixing was performed for 45 seconds (c) (marked with □ in FIG. 1, dotted line), although the drop strength began to rise later, the total mixing time was 195 seconds (unheated mixing 45 seconds + heated mixing 150 seconds), the drop strength is about 83%, and the strength is improved by performing unheated mixing before heating and mixing, compared to the heat mixing alone without unheated mixing. It can be seen that the longer the mixing time, the higher the strength.
さらに、上記の結果を、ブリケットの落下強度と加熱混合時間との関係で整理したグラフを図2に示す。横軸は加熱混合時間(秒)であって、縦軸はブリケットの落下強度(%)である。ここで、未加熱混合なしの場合(a)(図2の○印、実線)は、加熱混合時間が40秒くらいで落下強度が上がり始め、150秒加熱した時点では落下強度が約70%であり、230秒加熱を行っても落下強度は80%程度であった。これに対し、未加熱混合を15秒行った場合(b)(図2の△印、破線)は、同じように40秒くらいで落下強度が上がり始め、加熱混合時間が150秒の時点で落下強度が約80%となった。また、未加熱混合を45秒行った場合(c)(図2の□印、点線)も、落下強度が上がり始めるのは40秒くらいであったが、加熱混合時間が150秒の時点で落下強度が約83%となり、未加熱混合を行わない加熱混合のみの処理に対し、加熱混合の前に未加熱混合を行う処理の方が強度が向上し、さらに未加熱混合時間が長い方が強度が向上することがわかる。特に、図2においては、加熱混合時間をさらに増加しても強度の向上が飽和してくる傾向が明瞭に認められる。それぞれの強度上昇傾向から外挿によりさらに長時間の加熱混合を行った場合の飽和強度値を推定すると、未加熱混合なし(a)の場合の飽和強度が80%強であるのに対し、未加熱混合を行った場合(b)(c)の飽和強度は90%強と推定される。以上の推定を図2において各グラフの線の右側に点線で記載した外挿線で示す。強度の値の10%の差は、強度試験による粉の発生率(=100-強度(%))で見れば、粉発生率が20%と10%ということになり、粉発生率には2倍の差が認められ、この差は工業的には重要な意味を持つ。図1、図2の結果より、未加熱混合を行った後加熱混合する場合の方が、未加熱混合を行わずに加熱混合した場合よりも強度の高いブリケットを製造できることがわかる。 Furthermore, FIG. 2 shows a graph in which the above results are arranged in relation to the falling strength of the briquette and the heating and mixing time. The horizontal axis is the heating and mixing time (seconds), and the vertical axis is the drop strength (%) of the briquette. Here, in the case of no unheated mixing (a) (○ mark in FIG. 2, solid line), the drop strength starts to increase after about 40 seconds of heating and mixing time, and when heated for 150 seconds, the drop strength is about 70%. The drop strength was about 80% even after heating for 230 seconds. On the other hand, when the unheated mixing was performed for 15 seconds (b) (marked Δ in FIG. 2, dashed line), the drop strength began to increase in about 40 seconds, and the drop strength started at about 40 seconds. The strength became about 80%. In addition, when unheated mixing was performed for 45 seconds (c) (marked with □ in FIG. 2, dotted line), the drop strength began to increase at about 40 seconds, but the drop strength started at about 150 seconds. The strength is about 83%, and the strength is improved by the process of performing unheated mixing before heating and mixing, compared to the treatment of only heating and mixing without unheated mixing, and the longer the unheated mixing time, the stronger the strength. It can be seen that the In particular, in FIG. 2, it is clearly observed that even if the heating and mixing time is further increased, the improvement in strength tends to be saturated. When estimating the saturation strength value when heating and mixing for a longer time is performed by extrapolation from the tendency of each strength increase, the saturation strength in the case of no unheated mixing (a) is a little over 80%, whereas the unheated It is estimated that the saturation strength of (b) and (c) is a little over 90% when heat mixing is performed. The above estimation is indicated by the extrapolation line indicated by the dotted line on the right side of each graph line in FIG. A difference of 10% in the strength value means that the powder generation rate is 20% and 10% in terms of the powder generation rate (= 100 - strength (%)) in the strength test, and the powder generation rate is 2. A two-fold difference is recognized, and this difference has an important meaning industrially. From the results of FIGS. 1 and 2, it can be seen that briquettes with higher strength can be produced by heat-mixing after unheated mixing than by heat-mixing without unheated mixing.
この結果からも、ブリケットの強度には、加熱混合の時間だけでなく、未加熱混合の時間も影響を及ぼしており、βデンプンが粘性を持たない未加熱状態で粉体と混合することにより、ブリケット強度を大幅に向上させることがわかる。 From this result, the strength of the briquette is affected not only by the heating and mixing time but also by the unheated and mixed time. It can be seen that the briquette strength is greatly improved.
(実施例2)
次に、同じ加熱時間で10回の成型試験を行って、ブリケット強度のばらつきを調査したところ、未加熱混合なしの場合(a)、測定された強度の範囲(最大強度-最小強度)が30%であったのに対し、未加熱混合15秒の場合(b)には、強度の範囲が10%、未加熱混合45秒の場合(c)には、強度の範囲が5%と、未加熱混合を長く行うことによって強度のばらつきも低減することが分かった。
(Example 2)
Next, the molding test was conducted 10 times with the same heating time, and the variation in briquette strength was investigated. %, in the case of unheated mixing 15 seconds (b), the strength range is 10%, and in the case of unheated mixing 45 seconds (c), the strength range is 5%. It was found that longer heating and mixing also reduces variations in strength.
これらのことから、未加熱混合を行う時間は、15秒以上が好ましい。また、未加熱混合後の加熱混合を行う時間は、130秒以上が好ましく、150秒以上がより好ましい。 For these reasons, it is preferable that the non-heated mixing time is 15 seconds or longer. The time for heating and mixing after unheated mixing is preferably 130 seconds or longer, more preferably 150 seconds or longer.
未加熱混合の有無による、上述のようなブリケット強度の違いが発生する理由としては、未加熱混合を実施しない場合には、原料粉末とβデンプンが十分均質に混合する前にβデンプンが昇温されて糊化が始まり、その結果、ダマが生じて成型後の原料全体にデンプンが行き渡らずブリケットの落下強度の低下や強度ばらつきが発生することが考えられる。 The reason why the above-mentioned difference in briquette strength occurs depending on the presence or absence of unheated mixing is that when unheated mixing is not performed, the temperature of the β-starch rises before the raw material powder and β-starch are sufficiently homogeneously mixed. As a result, it is conceivable that lumps are generated and the starch is not distributed throughout the raw material after molding, resulting in a decrease in drop strength of the briquette and variations in strength.
(実施例3)
さらに、図3の装置を用いて、未加熱混合と加熱混合を連続して行う試験も実施した。図3の装置において、前段には混合力の強いパドル羽根2を配置し、後段には混合力の比較的弱いスクリュー羽根3を設置し、後段から蒸気を吹き込んだ場合(ケース1)と、前段と後段ともにスクリュー羽根3を設置した場合(ケース2)で石炭粉とβデンプンを混合し、混合物を成型して得たブリケットの強度を測定した。その結果、ケース1の場合の強度は93.8%、ケース2の場合の強度は62.6%となり、前段において混合を強化することでブリケットの強度が高まることが確認できた。
(Example 3)
Furthermore, using the apparatus shown in FIG. 3, a test was also conducted in which unheated mixing and heated mixing were continuously performed. In the apparatus of FIG. 3, the
(実施例4)
また、βデンプンと石炭粉に未加熱混合を行った後加熱混合してブリケットを製造し、そのブリケットを乾留してコークスを製造したところ、十分な強度のコークスを得られることも確認した。本発明の方法で石炭粉を成型して得たブリケットはコークス製造用の原料としても好適に利用できる。
(Example 4)
In addition, it was confirmed that β-starch and coal powder were mixed without heating, then heated and mixed to produce briquettes, and the briquettes were carbonized to produce coke, resulting in sufficiently strong coke. Briquettes obtained by molding coal powder by the method of the present invention can also be suitably used as a raw material for coke production.
以上のように、本発明の製造方法とすることで、混合時に苛性ソーダを添加することなくブリケットの強度を向上させることが出来るので、劇物である苛性ソーダを扱わなくても良く、またブリケット中のナトリウム濃度が上昇することもない。さらに、本発明は、混合した後に加熱混合を実施するため、糊化後のα化デンプンの混合混練が行われるので、ブリケットの強度のばらつきが非常に小さいという格別の効果を奏する。 As described above, according to the production method of the present invention, the strength of the briquette can be improved without adding caustic soda at the time of mixing. No increase in sodium concentration. Furthermore, since the present invention heats and mixes after mixing, the pregelatinized starch is mixed and kneaded after gelatinization, so that there is an exceptional effect that the variation in strength of the briquettes is very small.
1 回転軸
2 パドル羽根
3 スクリュー羽根
4 蒸気噴射口
5 容器
6 軸受
7 装置枠体
8 連結手段
1 Rotating
Claims (5)
The method for producing briquettes according to any one of claims 1 to 4, wherein the heating temperature in the heated state is 60.0 to 90.0°C.
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