JP3820677B2

JP3820677B2 - 還元鉄製造原料の装入方法および装置

Info

Publication number: JP3820677B2
Application number: JP14078297A
Authority: JP
Inventors: 尊三川口; 康夫亀井; 義久中村; 公一大根
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1997-05-30
Filing date: 1997-05-30
Publication date: 2006-09-13
Anticipated expiration: 2017-05-30
Also published as: JPH10330814A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、粉状の鉄鉱石や鉄分を含んだダスト、スラッジ、スケール等の粉状鉄原料と石炭、コークス等の粉状固体還元剤とを混合した原料を炉床が水平に回転移動する加熱炉に装入して還元鉄を製造する際の炉内への原料の装入方法、および装入装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、粉状の鉄鉱石と粉状固体還元剤とを混合して塊成化し、これを炉床が水平に回転移動する加熱炉床（以下、「回転炉床」といい、この炉床を有する炉を「回転床炉」という）に装入して還元鉄を製造する技術が注目されている。
【０００３】
この回転床炉は古くからあるロータリーキルン炉とは異なり、設備コストが安価であるのが特徴であるが、一方、炉床が水平に回転するために原料の装入および製品の排出に配慮が必要である。その技術の代表的なものとしては、粉状の鉄鉱石と固体還元剤とを混合して塊成化物（ペレット）となし、これを高温に加熱することにより鉄鉱石中の酸化鉄を還元して固体状金属鉄とする技術がある（例えば、米国特許第３，４４３，９３１号明細書、特開平７−２３８３０７号公報）。
【０００４】
図１は、加熱を回転床炉を用いて行う従来の還元鉄の製造プロセスの一例の概略図である。図示するように、粉鉄鉱石と粉石炭にバインダーとしてのベントナイトを添加し、混練機で、さらに水分やタールを添加して混合する。この混合原料をペレタイザーまたはダブルロール圧縮機で塊成化し、回転床炉の原料装入部へ移送して炉内へ装入し、炉床の移動に伴って１回転させる間に鉄鉱石中の酸化鉄を高温還元して固体状金属鉄とする。得られた金属鉄は排出部から取り出される。
【０００５】
上記の還元鉄の製造方法において、粉状鉄原料としては、粉状の鉄鉱石の他に、製鉄所で発生する鉄分を含んだ各種のダストやスラッジ、スケールなどが使用でき、また、粉状固体還元剤としては、石炭、コークス、チャー、オイルコークスなどが使用可能である。これら鉄原料や固体還元剤は、場合によっては乾燥処理、破砕処理が施される。
【０００６】
粉状鉄原料と粉状固体還元剤は、次いで混練処理されるが、その際、必要に応じてバインダーとしての水分、タール、糖蜜、有機系樹脂、セメント、スラグ、ベントナイト、生石灰、軽焼ドロマイト、消石灰が添加される。
【０００７】
混練された原料は、デスクペレタイザイーにより球状のペレットに、またはダブルロール圧縮機によりブリケットに塊成化される。この場合、ペレットにするためには粒径が０．１ｍｍ以下の粒度の原料が適し、ブリッケトには粒径が１ｍｍ以下の粒度のものが適するので、あらかじめ所定の粒度に微粉砕する必要がある。また、塊成化物（上記のペレット、ブリケットを指す）の強度を高めるため、原料成形後に乾燥処理または養生処理が施される場合もある。
【０００８】
得られた塊成化物は、ベルトコンベヤーで回転床炉の上部に送られ、そこから回転炉床上に幅広く分散するように装入シュートを用いて装入され、レベラーによりならされる。続いて、炉内を移動する間に加熱還元され、金属鉄となる。
【０００９】
しかしながら、上述のような従来の還元鉄の製造方法には、つぎのような問題がある。すなわち、塊成化物は回転床炉に装入されるまでの間に粉化し、小粒径の粒度の異なる塊成化物となるとともに粉を発生し、その状態で回転炉床に装入される。そのため、炉内に装入された発生粉は燃焼ガスにより飛散し、炉壁に溶融付着して、設備トラブルの原因となる。また、回転炉床に溶融付着したり、溶融浸食して、床面が荒れ、設備トラブルの原因となる。
【００１０】
さらには、塊成化物の粒度が異なるため焼成にむらを生じ、９２％程度の金属化率を有する還元鉄を製造するためには焼成時間を延長する必要が生じ、還元鉄生産性が悪化する。
【００１１】
この塊成化物の粉化の悪影響を防止するため前述したバインダーが添加され、効果を奏しているが、粉化が完全に防止されるわけではない。また、有機系バインダーは高価なもので、製造コストを上昇させ、一方、無機系バインダーは鉄分以外のスラグ分を含有するため還元鉄の品位を低下させるという欠点がある。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、従来の還元鉄の製造技術における上記の問題を解決することを課題としてなされたものである。本発明の具体的な目的は、粉状の鉄鉱石と粉状固体還元剤とを混合して塊成化した原料を回転床炉に装入するまでの間の粉化を極力抑制し、粉化の少ない状態で回転床炉に装入する方法およびそのための装入装置を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明は、下記（１）の還元鉄製造原料の装入方法、および（２）の装入装置、を要旨とする。
【００１４】
（１）粉状鉄原料と粉状固体還元剤の混合原料を、圧縮成形した後水平回転移動する加熱炉床に装入し、焼成して還元鉄を製造するに際し、前記加熱炉床の上方で、二つのロール軸が加熱炉床の移動方向と直交する方向に設置され、原料に荷重をかける側のロールが加熱炉床の移動方向の下流側に配置されたダブルロール圧縮機で原料を成形し、この圧縮機から排出される成形原料を装入シュートで受けて加熱炉床上に載置することを特徴とする還元鉄製造原料の装入方法。
【００１５】
（２）粉状鉄原料と粉状固体還元剤を混合して圧縮成形した成形原料を水平回転移動する加熱炉床上に装入する還元鉄製造原料の装入装置であって、前記加熱炉床の上方に、二つのロール軸が加熱炉床の移動方向と直交する方向に設置された、原料を成形するためのダブルロール圧縮機と、この圧縮機から排出される成形原料を受けて加熱炉床上に載置する装入シュートを有し、前記ダブルロール圧縮機の原料に荷重をかける側のロールが加熱炉床の移動方向の下流側に配置されていることを特徴とする還元鉄製造原料の装入装置。
【００１６】
上記（１）の還元鉄製造原料の装入方法の望ましい実施態様として、下記の方法を採用することができる。
【００１８】
〔望ましい態様１〕
回転炉床の移動方向と直交する方向で炉床の幅方向に複数個に分割された複数のダブルロール圧縮機で原料を成形する。
【００１９】
上記（２）の還元鉄製造原料の装入装置の望ましい実施態様として、下記の装置を採用することができる。
【００２１】
〔望ましい態様２〕
ダブルロール圧縮機が回転炉床の移動方向と直交する方向で炉床の幅方向に複数個に分割された複数台の圧縮機からなっている。
【００２２】
【発明の実施の形態】
上記（１）の発明（以下、これを「本発明方法」という）の特徴は、粉状鉄原料と粉状固体還元剤の混合原料を回転床炉へ装入する際に、混合した原料を炉外で塊成化してベルトコンベアで炉の上部へ移送するのではなく、回転炉床の上方に、二つのロール軸が炉床の移動方向と直交する方向に設置され、原料に荷重をかける側のロールが加熱炉床の移動方向の下流側に配置されたダブルロール圧縮機で混合原料を成形し、この圧縮機から排出される成形原料を装入シュートで受けて回転炉床上に載置することにある。
【００２３】
ここで、「粉状鉄原料」とは、酸化鉄が主成分の粉状の鉄原料であり、具体的には、前述した粉状の鉄鉱石や製鉄所で発生する鉄分を含んだダスト、スラッジ（例えば、焼結機発生ダスト、高炉発生ダスト、転炉発生ダスト、圧延工場発生スラッジ）、スケール等をいう。本発明においては、これらを単独で、または２種以上の混合物状態で使用することができる。
【００２４】
「粉状固体還元剤」とは、石炭、コークス、チャー、オイルコークス等の、主に炭素を含む固体物質の粉末である。これらも、単独で、または２種以上組み合わせて使用することができる。
【００２５】
また、「成形原料」とは、粉状鉄原料と粉状固体還元剤の混合原料をダブルロール圧縮機で成形したもので、ペレット、ブリケットに限らず、平板のタイル状、シート状のものなど、種々の形態の成形原料をいう。
【００２６】
本発明方法において、回転炉床の上方に設置されたダブルロール圧縮機で原料を成形するのは、原料の成形後から回転炉床に装入するまでのハンドリングを極力軽減するためである。すなわち、成形された原料を装入シュートで受けて回転炉床上に載置する装入方法を採用することにより、ハンドリングをダブルロール圧縮機のロール出口から装入シュート上に落下させ、シュート上を滑走させて炉床上に載せるだけとし、ハンドリングに伴う衝撃を軽微なものとした。
【００２７】
二つのロール軸が炉床の移動方向と直交する方向に設置されたダブルロール圧縮機で原料を成形するのは、成形された原料を回転炉床の幅方向に一列に設けられたロール出口から排出させ、成形原料の幅方向での移動はほとんど起こさせず装入シュートに沿わせて回転炉床に装入するためである。移動に伴う成形原料どうしの衝突等による粉の発生を抑制するためである。
また、原料に荷重をかける側のロールが加熱炉床の移動方向の下流側に配置されたダブルロール圧縮機で混合原料を成形するのは、原料供給ホッパー１０から供給される混合原料に荷重をかける加圧ロール５が回転炉床２の移動方向に対して上流側にあるか、下流側にあるかによって、ダブルロール圧縮機で成形された原料が回転炉床上に載置される際に受ける衝撃の程度に差が生じるからである。
前述したように、混合原料は成形時は粉体であって、加圧ロール５側では受圧ロール８側よりも大きな圧縮力を受けるので、やや加圧ロール５側にそり曲がった状態でロール間から排出される。したがって、回転炉床２の移動方向に対して下流側に設けられた加圧ロール５によって混合原料に荷重をかける方が、装入シュート上で成形原料が受ける衝撃力が小さく、また、落下の際に装入シュート上で転動したりする懸念もなく、粉化を低減できる。
【００２８】
前記（２）の発明（以下、これを「本発明の装置」という）は、上記の本発明方法を実施するための装置であって、回転炉床の上方に、二つのロール軸が回転炉床の移動方向と直交する方向に設置されたダブルロール圧縮機と、この圧縮機から排出される成形原料を受けて回転炉床上に載置する装入シュートを有し、ダブルロール圧縮機の原料に荷重をかける側のロールが加熱炉床の移動方向の下流側に配置されている。
【００２９】
図２は、本発明の装置の一例の要部の構成を示す縦断面図である。図示するように、ダブルロール圧縮機１は回転炉床２の上方（この場合は、直上）に設置され、二つのロール軸が回転炉床の移動方向と直交する方向に配されている。また、ダブルロール圧縮機の原料に荷重をかける側のロールが加熱炉床の移動方向の下流側に配置されている。ダブルロール圧縮機１の真下には、圧縮機１から排出される成形原料１２を受けて回転炉床２上に載置するための装入シュート１１が取り付けられている。なお、この例では、ダブルロール圧縮機１に原料を供給するための原料供給ホッパー１０が設けられている。
【００３０】
ダブルロール圧縮機１は、加圧ロール歯車６を備えた加圧ロール５と受圧ロール歯車９を備えた受圧ロール８の二つのロールを有し、受圧側ロール軸７は固定され、加圧側ロール軸４は油圧シリンダー３により矢印の方向またはその反対方向に移動して原料を成形する際の加圧力を調節できるように構成されている。なお、加圧力は、原料の種類、成形形状、バインダー量等によって調節されるもので、成形しやすい条件であれば加圧力はなしでもよい。また、ダブルロール圧縮機の二つのロール軸は同じ高さにあるのが普通であるが、高さが異なってずれた状態であってもよい。
【００３１】
ダブルロール圧縮機１の真下にある装入シュート１１は、図示するように、回転炉床２の移動方向に傾斜した直線形平板のシュートである。これによって、ダブルロール圧縮機のロール出口から落下する成形原料１２が受ける衝撃を少なくし、成形原料１２を炉床２上にソフトに載置することができる。
【００３２】
また、加圧ロール５は、回転炉床２の移動方向の下流側に配置されている。ダブルロール圧縮機１で成形された成形原料１２は、成形時は粉体であるため、加圧ロール５側では受圧ロール８側よりも大きな圧縮力を受け、やや加圧ロール５側にそり曲がった状態でロール間から排出されるので、この方が成形原料の受ける衝撃力が小さく、粉化を低減できるからである。
【００３３】
上記本発明の装置を用い、本発明方法により回転床炉への原料の装入を行えば、成形した原料を回転床炉に装入するまでの間の粉化を極力抑制し、粉化の少ない状態で回転床炉に装入することができる。
【００３４】
次に、本発明方法および本発明の装置の望ましい実施態様について説明する。
【００３７】
〔望ましい態様１〕
一台のダブルロール圧縮機をロール軸が回転炉床の移動方向と直交する方向、すなわち炉床の幅方向に設置しようとすると、少なくとも炉床の幅と同じ長さのロール長さが必要となる。この場合、ロール長さ方向で、ロールの端部よりも中央部で加圧力が弱くなり、ロール長さ方向の中央部の成形原料の強度が低下する。
【００３８】
したがって、ロール長さが短いダブルロール圧縮機を回転炉床の移動方向と直行する方向に並列に複数台並べて原料を成形すれば、ロール長さ方向で強度差のない、炉床の幅方向全体にわたって強固な成形原料を製造することができる。
【００４０】
〔望ましい態様２〕
前述したように、一台のダブルロール圧縮機で原料を成形しようとすると、ロール長さ方向の中央部の成形原料の強度が低下する。
【００４１】
これを防止するためには、１台のロール長さを短くしたダブルロール圧縮機が回転炉床の移動方向と直行する方向で炉床の幅方向に複数個に分割された複数のダブルロール圧縮機を用いればよい。
【００４２】
図３は、ダブルロール圧縮機の設置状態を模式的に示す図で、（ａ）はダブルロール圧縮機が回転炉床上に設置されている台数が１台の場合、（ｂ）は３台で、望ましい態様２に該当する場合である。なお、（ｃ）は従来例で、原料を炉外で塊成化して移送し、回転炉床上に取り付けられた装入ホッパー１３から装入する場合である。（ｂ）に示したように、ロール長さの短い複数台のダブルロール圧縮機１が設置されている装置を用いれば、ロール長さ方向で強度差のない強固な成形原料を製造することができる。
【００４３】
【実施例】
表１に示す粉鉄鉱石と表２に示す粉石炭を用い、これらを表３に示す配合率で配合した後、混合し、ペレット、ブリケットまたは正方形タイルに成形した。この成形原料を用いて、表５の各ケースに示す条件で還元鉄を製造し、そのときの生産率を求めて、本発明の効果を評価した。なお、用いた回転炉床の設備仕様と操業条件を表４に示す。
【００４４】
【表１】

【００４５】
【表２】

【００４６】
【表３】

【００４７】
【表４】

【００４８】
【表５】

【００４９】
Ｎｏ．１のケースは、従来実施されている方法で、前記の図１に示した製造工程に準じ、直径７．５ｍの皿型ペレタイザーを用いて径が２０ｍｍのペレットを製造し、平板シュートで回転床炉に装入した。また、Ｎｏ．２のケースは、同じく従来例で、Ｎｏ．１のケースのペレットに変えてブリケットを用いた場合である。
【００５０】
Ｎｏ．４、５、７および８のケースは本発明例で、ダブルロール圧縮機を回転床炉の原料装入部の直上に設置した場合である。
【００５１】
Ｎｏ．４とＮｏ．７のケースでは、ダブルロール圧縮機の圧縮加圧側のロールを回転移動床の下流に設置し、無加圧の固定ロールを回転移動床の上流に設置した。ダブルロール圧縮機は幅５ｍのものを１台使用した。
【００５２】
Ｎｏ．５とＮｏ．８のケースでは、幅１．６７ｍの３台のダブルロール圧縮機を回転床炉の幅方向に図３（ｂ）に示したように並べ、ダブルロールの圧縮加圧側のロールを回転移動床の下流に設置し、無加圧の固定ロールを回転移動床の上流に設置した。
【００５３】
Ｎｏ．４およびＮｏ．５のケースでは成形原料として表３に示したブリケットを用い、Ｎｏ．７およびＮｏ．８のケースでは成形原料として表３に示した形状のタイルを用いた。
【００５４】
操業に際し、還元鉄の金属化率が９２％となるように炉床の回転速度を調整した。すなわち、金属化率が目標値よりも低ければ、回転速度を下げ、焼成時間を延長して金属化率を上昇させた。この場合、生産性は低下する。逆に、金属化率が目標値よりも高ければ、回転速度を上昇させ、焼成時間を短縮して金属化率を目標値まで低下させた。この場合、生産性は向上する。
【００５５】
上記の各ケースの操業比較を行った結果、本発明例で用いた成形原料は炉床へ装入されるまでに受ける衝撃力が従来例におけるよりも小さいので、粉発生量が少なく、炉内での粉付着による悪影響も少なかった。
【００５６】
上記の操業の結果求められた生産率を表５に併せて示したが、この結果から明らかなように、本発明例では従来例に比べて還元鉄の生産率も向上している。特に、ロール長さを短くしたダブルロール圧縮機を複数台設置した場合、生産性改善効果は大きかった。
【００５７】
【発明の効果】
本発明方法によれば、粉状の鉄鉱石と粉状固体還元剤とを混合して成形した原料を回転床炉に装入するまでの間の粉化を極力抑制し、粉化の少ない状態で回転床炉に装入することができる。この方法は、本発明の装置により容易に実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】回転床炉を用いて行う従来の還元鉄の製造プロセスの一例の概略図である。
【図２】本発明の装置の一例の要部の構成を示す縦断面図である。
【図３】ダブルロール圧縮機の設置状態を模式的に示す図で、（ａ）は回転炉床上に設置されているダブルロール圧縮機の台数が１台の場合、（ｂ）は３台の場合である。また、（ｃ）は従来の装入ホッパーから装入する場合である。
【符号の説明】
１：ダブルロール圧縮機
２：回転炉床
３：油圧シリンダー
４：加圧側ロール軸
５：加圧ロール
６：加圧ロール歯車
７：受圧側ロール軸
８：受圧ロール
９：受圧ロール歯車
１０：原料ホッパー
１１：装入シュート
１２：成形原料
１３：装入ホッパー
１４：ギヤー

Claims

粉状鉄原料と粉状固体還元剤の混合原料を、圧縮成形した後水平回転移動する加熱炉床に装入し、焼成して還元鉄を製造するに際し、前記加熱炉床の上方で、二つのロール軸が加熱炉床の移動方向と直交する方向に設置され、原料に荷重をかける側のロールが加熱炉床の移動方向の下流側に配置されたダブルロール圧縮機で原料を成形し、この圧縮機から排出される成形原料を装入シュートで受けて加熱炉床上に載置することを特徴とする還元鉄製造原料の装入方法。
加熱炉床の移動方向と直交する方向で炉床の幅方向に複数個に分割された複数のダブルロール圧縮機で原料を成形することを特徴とする請求項１に記載の還元鉄製造原料の装入方法。
粉状鉄原料と粉状固体還元剤を混合して圧縮成形した成形原料を水平回転移動する加熱炉床上に装入する還元鉄製造原料の装入装置であって、前記加熱炉床の上方に、二つのロール軸が加熱炉床の移動方向と直交する方向に設置された、原料を成形するためのダブルロール圧縮機と、この圧縮機から排出される成形原料を受けて加熱炉床上に載置する装入シュートを有し、前記ダブルロール圧縮機の原料に荷重をかける側のロールが加熱炉床の移動方向の下流側に配置されていることを特徴とする還元鉄製造原料の装入装置。
ダブルロール圧縮機が加熱炉床の移動方向と直交する方向で炉床の幅方向に複数個に分割された複数台の圧縮機からなることを特徴とする請求項３に記載の還元鉄製造原料の装入装置。