JP3675105B2 - 焼結原料処理方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、焼結原料の焼結時における原料の擬似粒子化を促進し、通気性の向上による生産性の改善が図れる焼結原料処理方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
高炉装入物中、焼結鉱は最も多く、その生産量及び品質は高炉操業に多大な影響を与える。ここでドワイトロイド式焼結機（以下、「ＤＬ式焼結機」という）においては、給鉱部からパレット上に４００〜６００ｍｍ程度の層厚で供給された焼結原料層に表面側から点火した後、焼結原料層の上部から下部に向かって空気を吸引し、原料中に混合してあるコークスを順次燃焼させ、ここで発生した熱によって原料鉱石粒子相互の焼結反応及び溶融反応を促進して焼成し、これを冷却する事によって気孔率の高い塊状の焼結鉱を得ている。
【０００３】
このＤＬ式焼結機を用いた焼結鉱の製造においては、焼結は焼結原料と粉コークスを混合したものをパレット上に装入し、焼成するものであるから、焼成過程での原料帯及び焼成帯における通気性を改善することが生産性及び品質の向上につながる。
【０００４】
そこで、ＤＬ式焼結機上での通気性改善策として、例えば特開昭６０−２４８８２７号では、０．１２５ｍｍ以下の粒子を７０ｗｔ％以上含有する微粉鉱石と、平均粒度が１．５０ｍｍ以下の石灰石粉、生石灰、又は消石灰のうち１種又は２種以上とを用い、完成焼結原料の重量を基準にして、１．０ｗｔ％以上の微粉鉱石と、石灰石粉、生石灰又は消石灰のうちの１種類又は２種類以上を０．５ｗｔ％以上と、粗粒鉱石の粗粒鉱石重量／（微粉鉱石＋石灰石粉＋生石灰＋消石灰）重量＝２０／８０〜６０／４０の範囲の量とを事前造粒し、これを焼結主原料と混合又は混合造粒する方法が提案されている。
【０００５】
また、高結晶水鉱石配合時の歩留改善策としては、例えば特開平３−４７９２７号では、結合水／T.Fe≦0.03の高ゲーサイト鉱石を焼結原料の一部として使用し、高ゲーサイト鉱石の全量あるいは一部と含MgO-SiO₂副原料粉および固体炭素粉とを−１mm部混合条件が下記▲１▼▲２▼式を満たすように配合し、調湿、造粒した後、他の原料に配合する方法が提案されている。
１％＋｛（−１mm部結合水％−８％）／１５｝≦Ｃwt％≦３％＋｛（−１mm部結合水％−８％）／１５｝ …▲１▼
0.12≦｛含MgO-SiO₂副原料wt％（除結合水）｝／高ゲーサイト鉱石wt％（除結合水）≦0.5 …▲２▼
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、近年では、焼結原料の微粉化やダスト類を増配する傾向にあり、従って造粒性の低下を抑制するために焼結原料を分割して事前造粒する。しかし、この事前造粒によって微粉焼結原料の擬似造粒化が促進されるものの、十分に事前造粒の効果を引き出すには至っていない。こうした傾向にあって、事前造粒における造粒物は、核原料となる銘柄の粘着性による擬似粒化度とその成分による焼成時の融液の流動性によって造粒性が左右される。
【０００７】
また、上記特開昭６０−２４８８２７号では事前造粒し、生石灰などを配合することで造粒性を向上させる旨が記載されているが、この方法ではある程度の擬似粒化は可能となるが、造粒物の核となる原料が少ないために、十分に事前造粒の効果を得ることができないといった不具合があった。
【０００８】
また、上記した特開平３−４７９２７号では、焼結原料として有効に利用することが困難であったゲーサイト鉱石を利用して、耐還元粉化性のよい焼結鉱を歩留、生産性よく製造する旨が記載されているものの、基本的に焼結原料としては不向きであったゲーサイトを多配して得る焼結鉱は、その際に結合水を除去するための脱水工程を加える必要が生じるばかりか、固体炭素粉を焼結原料に含有させる必要が生じる。
【０００９】
さらに、高炉操業上、成分的にもAl₂O₃ の含有量が多く、粒度が細かい砂鉄でも焼結では利用せざるを得ない状況となっている。そのような状況において、Al₂O₃ を焼結原料として制限なく配合すると、造粒物の還元粉化性に悪影響を及ぼし、かつ高炉スラグ粘性増しに伴う炉況悪化も引き起こすといった問題がある。
【００１０】
本発明は、以上の諸事情を鑑みてなされたものであり、事前造粒系処理における核原料の化学成分及び粒度を規定することにより生産性及び品質の改善を図ることができる焼結原料処理方法を提供することを目的としている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の焼結原料処理方法は、高速攪拌ミキサーを含む２機のミキサーで行う事前造粒時に供される核原料について、Al₂O₃ 含有量≦２wt％、粒径１mm以下のものの含有量≦５０wt％、鉱石中の結晶水含有量≧５wt％と規定したのである。これにより、焼成前のトータルとしての造粒物の品質の向上が図れる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の焼結原料処理方法は、原料槽から切り出される焼結原料の一部に微粉鉱石及びダストのうち１種又は２種以上を添加して事前造粒した後、この事前造粒物を前記原料槽から切り出される残りの焼結原料（一次ドラムミキサーで混合造粒する前の焼結原料を除く）と混合造粒する焼結原料の処理方法であって、事前造粒工程は、高速攪拌ミキサーを含む２機のミキサーから構成され、事前造粒工程に供される核原料が下記条件を満たすものである。
Al₂O₃ 含有量≦２wt％
粒径１mm以下のものの含有量≦５０wt％
鉱石中の結晶水含有量≧５wt％
【００１３】
上記方法において、核原料についての各限定理由は以下のとおりである。
１）Al₂O₃ 含有量≦２wt％とした理由
Al₂O₃ が核となって擬似粒子が形成されると、この擬似粒子は後の焼結原料層の下層部に偏析される。擬似粒子は下層部で融着帯の到達までは通気性を保つが融着帯に到達すると粘性がより上昇し、通気性の低下を招く。そこで、本発明ではAl₂O₃ 含有量を２wt％以下とした。
【００１４】
２）粒径１mm以下のものの含有量≦５０wt％とした理由
近年、ダストなどの微粉原料を採用する傾向にあるが、粒径が１mm以下のものの含有量が５０wt％より多い場合は、造粒物の核の働きをする原料が少ないために造粒率が低下してしまう。そこで、本発明では、粒径１mm以下のものの含有量を５０wt％以下とした。
【００１５】
３）鉱石中の結晶水含有量≧５wt％とした理由
結晶水の含まれた鉱石が核となって擬似粒子が形成されるが、この擬似粒子が焼結原料層の下層部に偏析されると、下層部で肥大化する融着帯を結晶水で抑えることになる。そして、結晶水がガス化した後の焼結鉱は多孔質となり、被還元化が得られる。しかし、結晶水の含有量が５wt％より少ない場合には、上記作用を奏することができない。そこで、本発明では、鉱石中の結晶水含有量を５wt％以上とした。
【００１６】
なお、必ずしも必要ではないが、焼結原料層の下層部において、融着帯での粘性が低く、該融着帯での通気性を確保するために、Al₂O₃ と逆の性質を有するSiO₂の含有量が３wt％以上という条件を加えれば一層好適な造粒物を得ることができる。
【００１７】
また、本発明の焼結原料処理方法における事前造粒工程は、高速攪拌ミキサーを含む２機のミキサーから構成するものである。このように、高速攪拌ミキサーを用いることにより、焼結原料がより一層攪拌されて混合ムラがなくなり、さらに次のミキサーにて混合されることにより、造粒性が向上する。
【００１８】
【実施例】
以下、本発明の焼結原料処理方法の実施例を図１〜図３を参照して説明する。図１は、本発明の焼結原料処理方法を実施する焼結鉱製造ラインを示す。図２は、核原料銘柄を変更したときの粒径２mm以下の造粒率を示す。図３は、各核銘柄を採用した場合における造粒物の特性を示す。
【００１９】
図１において、１は焼結原料の原料槽であり、これらの原料槽１より切り出された焼結原料は、通常は１次ドラムミキサー２で水分や生石灰が配合されて混合、調湿、造粒され、２次ドラムミキサー３で水分を微調整されて造粒を強化され、所定の物理性状を有する配合原料となされる。そして、配合原料槽４を介して焼結機５のパレット５ａ上に装入し、点火炉６で表面側から着火し、以後、主排風機７による吸引により、パレット５ａの移動に伴って順次下部に向かって焼成される。なお、８は、集塵機である。
【００２０】
しかしながら、上記のような焼結原料処理方法によれば、焼結原料の細粒化が進んだり、環境上の観点から集塵ダスト等の焼結再利用が増加すると通気性が悪化し、焼成速度が遅くなり、冷却速度も低下することにより生産性及び品質が悪化する。
【００２１】
そこで、本発明の原料処理方法では、原料槽１から切り出される焼結原料の全てを従来系処理の１次ドラムミキサー２、及び２次ドラムミキサー３にて処理するのではなく、その一部、例えば焼結原料の２０wt％を事前造粒系処理として高速攪拌ミキサー９、３次ドラムミキサー１０に導入して処理する。
【００２２】
その際、微粉原料及びダストのみではある程度の擬似粒子化は可能であるが、その強度及び擬似粒化度の向上には造粒物の核となる原料が不可欠である。しかし、核原料としては粗粒であればよいというものではなく、その付着性による造粒率の改善及び造粒後の偏析による熱間通気性の観点から生産性及び品質をトータルして評価する必要がある。
【００２３】
そこで、本発明は、事前造粒系に供される焼結原料として、Al₂O₃ 含有量≦２wt％、粒径１mm以下のものの含有量≦５０wt％、鉱石中の結晶水含有量≧５wt％の条件を満たすものを核原料として供することとしたのである。
【００２４】
以下に、本発明の効果を確認するために行った実験結果について説明する。
まず、実験に供した焼結原料とその配合割合についてを表１に、また、その原料の物理、化学性状を表２に各々示す。さらに、事前造粒系に供される原料のうち、核銘柄を変更したときの粒径２mm以下の造粒率を図２に示す。
【００２５】
【表１】

【００２６】
【表２】

【００２７】
図２に示すように、造粒率のみから判断すれば、核原料とする銘柄は、ローブ、ハマスレー、ヤンディ、ニューマン、カラジャスの順となるが、これは、核原料自身の粒度と核原料の表面状態を示す給水性指向及び付着性指向に起因するものと考えられる。従って、冷間通気のみを考慮すれば、図３に示すように、ローブが最大通気であり、カラジャスが最小通気のため、生産性及び品質もその順になるはずである。
【００２８】
しかし、実際には、図３の結果に示すように、核原料としてヤンディを核銘柄に用いた場合が、被還元性ＲＩ（％）が最適であった。なお、このときの焼結条件は、層厚が４９０mm、パレット幅が３．７ｍ、焼結スピードが３．２m/min である。
【００２９】
図３の結果は、生産性及び品質に多大な影響を及ぼす熱間通気によるものである。この結果を考察すると、造粒物のみで考えると上記したようにローブ、ニューマンなどが良好な銘柄と考えられるが、図１に示すように従来系と事前造粒系とが合流した後、造粒物は焼結原料層の下層部に偏析される。そして、このとき、造粒物の核原料中においてAl₂O₃ 含有量が高いと、焼結鉱の反応に寄与するスラグ中のAl₂O₃ 濃度が増加する。このAl₂O₃ 濃度が高くなると、スラグの流動性が低下するため熱間通気が悪化する。従って、Al₂O₃ 含有量を２wt％以下とすることにより、粒度を適度に有するので付着性が向上し、結果として、生産性及び品質の向上化を図ることができた。
【００３０】
また、ヤンディは、高結晶水鉱石であるので、気孔率が上昇し、ＲＩが向上するが、そのような作用を得るためには５wt％以上の結晶水が含有されている必要があることを確認した。
【００３１】
そして、その粒径は、造粒物の核となり、かつ上記条件を満たす程度の粗粒であればよく、従って粒径が１mm以下である核原料の含有量が５０wt％以下のときに最適な造粒物を得ることができた。
【００３２】
従って、本発明条件を満たす核銘柄としてはヤンディが相当するが、当然にこの条件を満たす他の焼結原料を用いても上記図３のヤンディの場合と同様に良好な結果を得ることができる。
【００３３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の焼結原料処理方法によれば、事前造粒時に供される核原料を、Al₂O₃ 含有量≦２wt％、粒径１mm以下のものの含有量≦５０wt％、鉱石中の結晶水含有量≧５wt％と規定したとしたので、微粉鉱石やダストなどの造粒性の低い焼結原料を分割して事前造粒する際においても、最適な造粒物を得ることができ、通気性を向上させ、生産性及び品質を改善することができ、また、より一層造粒性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の焼結原料処理方法を実施する焼結鉱製造ラインの概略説明図である。
【図２】事前造粒系に供される原料のうち、核銘柄を変更したときの粒径２mm以下の造粒率を示す図である。
【図３】各種銘柄を核原料として用いた際の焼結時の特性を示す図である。
【符号の説明】
１ 原料槽
２ １次ドラムミキサー
３ ２次ドラムミキサー
９ 高速攪拌ミキサー
１０ ３次ドラムミキサー

Claims (1)

1. 原料槽から切り出される焼結原料の一部に微粉鉱石及びダストのうち１種又は２種以上を添加して事前造粒した後、この事前造粒物を前記原料槽から切り出される残りの焼結原料（一次ドラムミキサーで混合造粒する前の焼結原料を除く）と混合造粒する焼結原料の処理方法であって、事前造粒工程は、高速攪拌ミキサーを含む２機のミキサーから構成され、事前造粒工程に供される核原料が下記条件を満たすものであることを特徴とする焼結原料処理方法。
   Al₂O₃ 含有量≦２wt％，
   粒径１mm以下のものの含有量≦５０wt％，
   鉱石中の結晶水含有量≧５wt％

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