JP4261672B2

JP4261672B2 - 焼結原料の造粒方法

Info

Publication number: JP4261672B2
Application number: JP08452599A
Authority: JP
Inventors: 健一八ケ代; 武今井
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1999-03-26
Filing date: 1999-03-26
Publication date: 2009-04-30
Anticipated expiration: 2019-03-26
Also published as: JP2000273553A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コークスを配合した粉鉱石等を造粒して擬似粒子にしてから焼結鉱を製造する際に、造粒した後に残存する微粉を抑制して焼結機の通気性等を改善することができる焼結原料の造粒方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に高炉に用いる焼結鉱は、８ｍｍ以下の微粉の鉄鉱石や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（返し鉱）等の粉鉱石に、コークスを添加し、水や生石灰等のバインダーを添加してからドラムミキサー等を用いて擬似粒子を造粒し、これを焼結機に装入して１１００〜１３００℃の温度で焼いて焼結鉱を製造している。
この焼結鉱の品質は、高炉の通気性や装入物の荷下がり等に影響を与え、場合によっては、高炉の安定操業や高炉の出銑量等に支障が生じる場合があり、良質の焼結鉱の供給が望まれている。
また、焼結機により製造される焼結鉱は、微粉を多く含んだ粉鉱石等を造粒した擬似粒子の良否によって、焼結操業時の通気性や燃焼性、擬似粒子の焼結状態に影響を与え、その強度や還元粉化率（ＲＤＩ）等の特性が大きく左右され、これ等品質と生産性や焼結歩留りを満足する擬似粒子の製造そのものが難しい実情であった。
従って、焼結鉱の品質や生産性、焼結歩留り等を向上するために、例えば、特開昭５９−２１３４３２号公報には、ドラムミキサーを用いて粉鉱石の造粒を行って、ドラムミキサーから排出する原料の一部をドラムミキサーに循環して、ドラムミキサー内における粉鉱石等の占積率を制御し、擬似粒子を効率良く製造することが提案されている。
また、特開昭６２−２２５２３８号公報に記載されているように、粉鉱石や石灰石等の原料をドラムミキサー内に装入し、ドラムミキサー内の原料の運動領域に噴霧管から擬似粒子化促進剤を添加して擬似粒子を製造し、焼結機での通気性の改善や燃焼時間の短縮等により、焼結鉱の生産性を向上することが行われている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特開昭５９−２１３４３２号公報では、ドラムミキサーを用いて造粒を行った排出原料の一部を再度ドラムミキサーに循環するため、循環した量に相当する粉鉱石の処理が出来なくなり、ドラムミキサーの生産性が低下したり、大きい処理能力のドラムミキサーが必要になる。
更に、粉鉱石には、いろいろな粒度の原料が含まれており、如何にドラムミキサー内の粉鉱石等の占積率を制御しても、造粒により擬似粒子化し難く、循環する微粉が多くなって、造粒の効率が悪くなり、擬似粒子そのものの強度や微粉の混入による焼結機での通気性等の改善が阻害される。
その結果、焼結鉱の強度の低下を招き、高炉への搬送過程や高炉内に装入した際に粉化し、高炉の通気性等を阻害して出銑量の低下等が生じる。
また、特開昭６２−２２５２３８号公報では、ドラムミキサー内の転動する運動領域内に噴霧管から擬似粒子化の促進剤を添加するので、水の添加で十分に疑似粒子化し易い粒度範囲の擬似粒子化に促進剤が消費され、促進剤を必要とする粒度に作用させることができず、高価な促進剤を添加したわりに、造粒の擬似粒子の歩留りが向上できない。
更に、造粒の歩留りの低下により、擬似粒子に未造粒の微粉が混入し、前述の特開昭５９−２１３４３２号公報と同様の擬似粒子そのものの強度や微粉の混入による焼結機での通気性等の改善が阻害される。
その結果、いずれの場合も、焼結鉱の強度の低下を招き、高炉への搬送過程や高炉内に装入した際に粉化したり、還元粉化率等の特性が悪くなり、高炉の安定操業を阻害して出銑量の低下等が生じる等の問題が生じる。
また、粉鉱石を造粒して擬似粒子にする際に、微粉が残存するのは、造粒時間の不足によるものであると考えられており、ドラムミキサー等の長大化が実施されているのが実情であり、設備の大型化や造粒コストの増大を招いていた。
【０００４】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、コークスを配合した粉鉱石等を造粒して擬似粒子にする際に、造粒後に残存する微粉量を抑制し、焼結機の通気性を改善して、焼結鉱の生産性や歩留りを高め、良好な品質を備えた焼結鉱を製造できる焼結原料の造粒方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
前記目的に沿う本発明の焼結原料の造粒方法は、コークスを配合した５００μｍ未満の微粉を３０〜７０質量％含む粉鉱石をドラムミキサーに装入し、攪拌を行って造粒する焼結原料の造粒方法において、前記粉鉱石が装入された前記ドラムミキサー内に５〜８質量％の水を添加して、該ドラムミキサーを５〜１０回転／分の速度で０．５〜２分間回転し、予め前記粉鉱石の一部を擬似粒子に造粒してから、該ドラムミキサーに前記粉鉱石の０．５〜２質量％のバインダーを添加して、前記ドラムミキサーを造粒開始から４分以下回転することにより、前記擬似粒子と残存する前記粉鉱石を造粒する。
この方法により、造粒初期に添加した水の表面張力を利用して粉鉱石内の擬似粒子化し易い粒度部分を予め疑似粒子にし、擬似粒子化が難かしい粒度の部分をバインダーによって擬似粒子化を促進でき、擬似粒子に混入する微粉を無くすことができる。
【０００６】
ここで、前記造粒初期を、造粒を開始してから０．５〜３分間とすることができる。
これにより、初期の間、水により十分な擬似粒子を形成でき、後で添加したバインダーを造粒が困難な粒度の粉鉱石に有効に活用して擬似粒子化することができる。
【０００７】
更に、前記粉鉱石は、５００μｍ未満の微粉を３０〜７０質量％含む。
これにより、擬似粒子化が困難な粒度の粉鉱石を、後で添加するバインダーにより強制的に付着させて擬似粒子にすることができる。
なお、粉鉱石中の５００μｍ未満の微粉が７０質量％を超えると、微粉が多くなり過ぎて、最初の水による擬似粒子の形成が悪くなり、後で添加したバインダーによる擬似粒子化の効果が低下し、微粉の混入を安定して防止できず、焼結鉱の強度や歩留り等の低下が生じる。一方、５００μｍ未満の微粉が３０質量％未満になると、水により十分に粉鉱石を擬似粒子にすることができ、バインダーを添加した効果が顕著でなくなる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
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き説明し、本発明の理解に供する。
図１は本発明の一実施の形態に係る焼結原料の造粒方法に適用される焼結原料の造粒装置の全体図、図２は粉鉱石の造粒時間と造粒指数の関係を表すグラフ、図３は従来例に係る造粒前及び造粒後の粉鉱石の粒度の分布を示すグラフ、図４は従来例に係る造粒前及び造粒後の５００μｍ以下の粉鉱石の粒度の分布を示すグラフである。
まず、図１に示すように、本発明の一実施の形態に係る焼結原料の造粒方法に用いられる焼結原料の造粒装置１０は、図示しない駆動装置により傾斜状態で回転するドラムミキサー１１と、このドラムミキサー１１内に微粉の鉄鉱石、返し鉱石、ダスト等の粉鉱石を貯蔵する貯蔵ホッパー１２から粉鉱石を切り出すフィーダ１３、コークスの貯蔵ホッパー１４からコークスを切り出すフィーダ１５と、これ等を搬送するベルトコンベア１６、１７と、ドラムミキサー１１に投入された直後の粉鉱石に散水するスプレー配管２１と、散水された水により予め造粒された擬似粒子を含む粉鉱石にバインダーを添加するためのベルトコンベア１８と、バインダーを貯蔵するホッパー１９及びフィーダ２０を備えている。
更に、ドラムミキサー１１の出側には、ドラムミキサー１１から排出された擬似粒子を分級する篩２２を設けている。
この篩２２の篩上は、製品として図示しない焼結機に搬送され、篩下となる返し粉２３は、ベルトコンベア１７に返送して再度ドラムミキサー１１に供給するようにしている。
【０００９】
本発明の焼結原料の造粒方法の説明に際し、従来の粉鉱石の造粒前と造粒後の擬似粒子の動向について説明する。
焼結原料として用いる微粉の鉄鉱石、返し鉱石、ダスト等からなる造粒前の粉鉱石（●）の粒度分布は、図３に示すように、５ｍｍ超、及び５ｍｍ〜５００μｍを６０質量％、５００μｍ未満を４０質量％含有している。
この粉鉱石を水や生石灰等を同時に添加して、造粒を行った造粒後の粉鉱石（擬似粒子）（○）では、５００μｍ以上の粒度の粉鉱石に粉鉱石中の２５０μｍ未満の微粉が付着して擬似粒子になるため、微粉の粉鉱石が大幅に減少している。
しかし、２５０μｍ以上５００μｍ未満の粒度範囲では、造粒前と比べ、殆ど変化しない状態である。
この５００μｍ未満の粒度の状態を拡大したグラフが図４であり、２５０μｍ未満のいずれの微粉も造粒後に効率良く減少していることが判る。
しかし、５００μｍ未満２５０μｍ以上の粒度範囲の粉鉱石は、造粒後に１質量％程度増加するが殆ど変化がなく、この粒度範囲は造粒を行った際に擬似粒子になり難いことを示している。
これは、造粒により、核となる粉鉱石の表面に微粉の粉鉱石の付着と、その一部が剥離する動作を繰り返しながら、所定の大きさの擬似粒子を形成する際に、２５０μｍ以上５００μｍ未満の粒度範囲の粉鉱石には、これよりも小さい微粉の粉鉱石が表面に付着し難いからである。しかも、これよりも大きい粉鉱石に付着するには、粒子が大き過ぎる等の要因が考えられる。
その結果、２５０μｍ以上５００μｍ未満の粒度範囲が擬似粒子化し難いこと、そのため未造粒の微粉が多く混入して通気性等を阻害することが判明した。そして、これ等の知見から本発明の焼結原料の造粒方法がなされたものである。
【００１０】
次に、焼結原料の造粒装置１０を用いた焼結原料の造粒方法について説明する。
まず、貯蔵ホッパー１２に貯蔵された粉鉱石をフィーダ１３から、さらにこの粉鉱石の２．５質量％に相当する量のコークスを貯蔵ホッパー１４のフィーダ１５からベルトコンベア１６上に切り出し、ベルトコンベア１７を乗り継いでドラムミキサー１１内に装入する。
この装入直後に、スプレー配管２１から５〜８質量％の水を散水し、ドラムミキサー１１を５〜１０回転／分の速度で、０．５〜３分間回転してコークスが配合された粉鉱石を攪拌し、粉鉱石の一部を擬似粒子に造粒する。
この造粒初期の間に添加する水の量が５質量％未満であると、粒子と粒子を付着させて擬似粒子にする水の量が不足し、表面張力の作用や粒子核の生成が少なくなり擬似粒子化を十分に行えない。一方、添加する水の量が８質量％を超えると、擬似粒子中の水分が多くなり落下強度等が低下して、搬送等の後工程で粉化する等の事態を招く。この理由から添加する水の量を６〜７質量％とすると、より好ましい結果が得られる。
更に、初期の造粒時間が０．５分未満になると、散水した水による５００μｍ以上及び２５０μｍ未満の粒度範囲の粉鉱石の擬似粒子化が不十分となり、この後に添加するバインダーが擬似粒子化し易い微粉に消費され、添加した効果が少なくなり、バインダー量の増加や処理コストの上昇を招く。
一方、初期の造粒時間が３分を超えると、ドラムミキサー１１の機長（長さ）が長くなるか、あるいはバインダーを添加してからの転動攪拌が不足して擬似粒子化が悪くなる等が発生する。
【００１１】
従って、粉鉱石に、造粒初期に５〜８質量％の水を散水して転動攪拌することにより、この水の表面張力を利用して、粉鉱石が粒子核を形成し、この粒子核の周りに粉鉱石が付着しながら、５００μｍ以上と、２５０μｍ未満を主体にした粉鉱石の擬似粒子が積極的に行われる。
この水の散水と粉鉱石の転動攪拌を０．５〜３分間行った後に、ドラムミキサー１１の略中央部に、バインダーの一例である生石灰をホッパー１９の下部に配置したフィーダ２０を作動し、切り出してベルトコンベア１８により搬送して、粉鉱石の０．５〜２質量％に相当する量を添加する。
そして、引き続きドラムミキサー１１を５〜１０回転／分の速度で回転して、擬似粒子と残存する２５０μｍ以上５００μｍ未満の粉鉱石を含む原料を転動攪拌することにより擬似粒子化が促進できる。
バインダーとしては、生石灰の他にポリビニールアルコール（略名ＰＶＡ）を０．５〜２質量％を図示しないスプレーノズル等からドラムミキサー１１の略中央部に、スプレー等で添加することができる。
このバインダーには、前記のもの以外に、セメント、澱粉のりやリグニン等も使用できる。
【００１２】
この造粒を行った際に、造粒時間と粉鉱石の全量が擬似粒子になった場合を造粒指数１００％として図２に示すが、５〜８質量％の水を最終まで散水して造粒した従来技術（●）では、造粒指数が９０〜９１％程度で飽和しているのに対し、５〜８質量％の水を散水して、２分間造粒した後に、バインダーである生石灰を添加して引き続き造粒した本発明（○）では、バインダーを添加した時点から造粒指数が上昇し、造粒時間が４分で造粒指数が９８〜９９％程度にまで到達していることが判る。
これは、ドラムミキサー１１の転動攪拌の後期に、バインダーを添加して転動攪拌することにより、擬似粒子化しにくい２５０μｍ以上５００μｍ未満の粉鉱石が、バインダー添加より以前に形成された疑似粒子に付着したり、新たな粒子核を形成してその周辺に微粉を付着させて擬似粒子を形成したものと推考される。
このように造粒された擬似粒子は、未造粒の微粉が少ないので、図示しない焼結機のパレットに約５５０ｍｍの層厚で装入してから、１１００〜１３００℃の温度で焼結鉱を製造する際に、一般に用いられている下記（１）式で求まる装入層の通気抵抗（ＪＰＵ）が大幅に改善され、装入層の燃焼も良好になり、焼結鉱の歩留りが向上して焼結鉱の生産性が向上し、焼結鉱の強度や還元粉化率等の品質が向上できる。
ＪＰＵ＝（風量×焼成面積）×（層厚×負圧）^0.6 ・・・・（１）
ここで、風量の単位はＮｍ³／分、焼成面積の単位はｍ³、層厚の単位はｍｍ、負圧の単位はｍｍＡｑである。
そして、ドラムミキサー１１を出た擬似粒子は、篩２２で分級され、１０ｍｍ以上の篩上は焼結機に搬送され、１０ｍｍ未満の篩下は、返し粉２３として再度ドラムミキサー１１に供給される。
【００１３】
【実施例】
次に、焼結原料の造粒方法の実施例について説明する。
鉄鉱石粉や返し鉱等からなる粉鉱石を用い、５００μｍ未満の微粉を４０質量％含有する粉鉱石に、蛇紋岩や石灰石粉を１２質量％配合して、コークスを２．５質量％添加し、直径が４ｍ、全長が２０ｍのドラムミキサーを７回転／分で回転しながら、造粒初期に水を６．５質量％外掛けで添加して造粒を行い、この後ポリビニールアルコールを０．５質量％外掛けで添加し、引き続き造粒して擬似粒子にした後、焼結機に５５０ｍｍの装入層厚になるように装入し、１５００Ｎｍ³／時間・ｍ²で焼結を行って、それ等の擬似粒子中の５００μｍ未満の微粉の量、通気指数、焼結鉱の生産性（Ｔ／ｄ・ｍ²）を調査した。
実施例では、造粒後の５００μｍ未満の微粉の量を０．９質量％に大幅に減少でき、焼結機の通気性も比較例１の指数１に対して１．２０と向上し、装入層の燃焼が良好になり、歩留りや強度等に優れ、焼結鉱の生産性が３２．０（Ｔ／ｄ・ｍ²）になり良好な結果が得られた。
【００１４】
【表１】

【００１５】
これに対して、比較例１では、５００μｍ未満の微粉が４０質量％の粉鉱石に、水のみを添加して最終まで造粒した場合であり、造粒後の５００μｍ未満の微粉の量が、実施例に比べ４．５質量％と大幅に増加しており、焼結機の通気指数が１．００と悪くなり、装入層の燃焼の悪化や歩留り、強度等が低下し、焼結鉱の生産性が２９．０（Ｔ／ｄ・ｍ²）となった。
比較例２では、５００μｍ未満の微粉が４０質量％の粉鉱石に、水と生石灰のバインダーを同時に添加して造粒した場合であり、造粒後の５００μｍ未満の微粉の量が、４．２質量％と大幅に増加し、焼結機の通気指数が１．０３と悪くなり、装入層の燃焼の悪化や歩留り、強度等が低下し、焼結鉱の生産性が２９．５（Ｔ／ｄ・ｍ²）となった。
【００１６】
以上、本発明の一実施の形態を説明したが、本発明は、上記した形態に限定されるものでなく、要旨を逸脱しない条件の変更等は全て本発明の適用範囲である。
例えば、粉鉱石は、各産地から出荷される銘柄の鉄鉱石粉等の他に、乾燥スラジ、焼結鉱粉、庫下粉、ペレット用粉等の鉄分を含有するものを一部配合して用いることができ、これに蛇紋岩、カーボン粉、石灰石等を適宜配合することができる。
【００１７】
【発明の効果】
請求項１記載の焼結原料の造粒方法は、コークスを配合した粉鉱石をドラムミキサーに装入し、造粒初期に水を添加して、予め粉鉱石の一部を擬似粒子に造粒してから、バインダーを添加して造粒するので、粉鉱石を擬似粒子にして残存する微粉を少なくでき、焼結機の通気性を良好にして燃焼が良好になり、焼結鉱の生産性や歩留り等が向上でき、良品質の焼結鉱を製造することができる。
【００１８】
【００１９】
請求項１記載の焼結原料の造粒方法は、粉鉱石が５００μｍ未満の微粉を３０〜７０質量％含んでいるので、疑似粒化が困難な粉鉱石をバインダーにより強制的に付着させて擬似粒子にすることができ、微粉の混入を安定して防止して、焼結鉱の強度や歩留り等を高め、焼結鉱の生産性をより安定させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係る焼結原料の造粒方法に適用される焼結原料の造粒装置の全体図である。
【図２】粉鉱石の造粒時間と造粒指数の関係を表すグラフである。
【図３】従来例に係る造粒前及び造粒後の粉鉱石の粒度の分布を示すグラフである。
【図４】従来例に係る造粒前及び造粒後の５００μｍ未満の粉鉱石の粒度の分布を示すグラフである。
【符号の説明】
１０：焼結原料の造粒装置、１１：ドラムミキサー、１２：貯蔵ホッパー、１３：フィーダ、１４：貯蔵ホッパー、１５：フィーダ、１６：ベルトコンベア、１７：ベルトコンベア、１８：ベルトコンベア、１９：ホッパー、２０：フィーダ、２１：スプレー配管、２２：篩、２３：返し粉

Claims

コークスを配合した５００μｍ未満の微粉を３０〜７０質量％含む粉鉱石をドラムミキサーに装入し、攪拌を行って造粒する焼結原料の造粒方法において、
前記粉鉱石が装入された前記ドラムミキサー内に５〜８質量％の水を添加して、該ドラムミキサーを５〜１０回転／分の速度で０．５〜２分間回転し、予め前記粉鉱石の一部を擬似粒子に造粒してから、該ドラムミキサーに前記粉鉱石の０．５〜２質量％のバインダーを添加して、前記ドラムミキサーを造粒開始から４分以下回転することにより、前記擬似粒子と残存する前記粉鉱石を造粒することを特徴とする焼結原料の造粒方法。