JP4567908B2

JP4567908B2 - 難造粒鉄鉱石粉の処理方法

Info

Publication number: JP4567908B2
Application number: JP2001119483A
Authority: JP
Inventors: 武今井
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2001-04-18
Filing date: 2001-04-18
Publication date: 2010-10-27
Anticipated expiration: 2021-04-18
Also published as: JP2002317228A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、粘土成分であるＡｌ₂ Ｏ₃ を２．０重量％以下含み、気孔率の高い難造粒鉄鉱石粉の造粒性を高めて疑似粒子を製造する難造粒鉄鉱石粉の処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、焼結機に装入される鉄鉱石粉は、造粒して疑似粒子にすることにより、焼結機での通気性を良好にして焼結の生産性を向上し、しかも、高い強度や良好な還元性等を備えた優れた品質の焼結鉱が製造される。
疑似粒子は、鉄鉱石粉とコークス粉に、バインダーである高分子系や生石灰、ベントナイト等を添加して水を加えたものを、ディスクペレタイザー、ドラムミキサー等の造粒装置にかけ、核となる鉄鉱石粉の周囲に鉄鉱石粉に含まれる微粉を付着させることによって製造している。
しかし、鉄鉱石粉は、産出する場所によって前記した粘土成分であるＡｌ₂ Ｏ₃ 等の含有量が大きく変動する。粘土分が不足すると、核となる鉄鉱石粉の周囲に鉄鉱石粉に含まれる微粉を付着させることが難しくなり、例えば、マラマンバ鉄鉱石粉（オーストラリア国ピルバラ地方産）のような場合、造粒の方法を工夫しても難造粒性の鉄鉱石粉となり、良好な疑似粒子を製造することが困難である。
この対策として、特開平５−３２０７７８号公報に記載されているように、鉄鉱石粉を難造粒鉄鉱石粉と造粒性鉄鉱石粉に分けておき、難造粒鉄鉱石粉は、バインダーである生石灰の添加量を増加してから回転するドラムミキサーに装入して、水を添加し、混合して一次造粒を行い、次に、この一次造粒された難造粒鉄鉱石粉をディスクペレタイザーを用い、疑似粒子に製造する。
一方、分離しておいた造粒性鉄鉱石粉は、前記した添加量よりも少い量の生石灰を添加してドラムミキサーに装入し、更に、水を添加し、混合して一次造粒を行ってからディスクペレタイザーによって疑似粒子を製造する。
そして、ベルトコンベアに、この難造粒鉄鉱石粉から製造した疑似粒子と造粒性鉄鉱石粉から製造した疑似粒子を混合して積載し、回転するドラムミキサーに再度装入して表面にコークス粉を付着させることにより、難造粒鉄鉱石粉の造粒性を向上させ、疑似粒子の強度を高める方法が行われている。
更に、特開平５−３２０７７８号公報に記載されているように、難造粒鉄鉱石粉に、転炉の集塵で発生したスラジを添加し、難造粒鉄鉱石粉とスラジを混合してスラジを難造粒鉄鉱石粉の表面に付着させた後、この難造粒鉄鉱石粉を乾燥させてからディスクペレタイザーに装入し、水を添加して一次造粒を行い、次いで、ドラムミキサーを用い、二次造粒を行うことにより、造粒性を良くし、強度や還元性等の良好な疑似粒子を製造する方法が行われている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特開平５−３２０７７８号公報に記載された方法では、難造粒鉄鉱石粉を単独で造粒するため、難造粒鉄鉱石粉専用の造粒工程と、造粒性鉄鉱石粉用の造粒工程の二つの造粒工程を必要とし、造粒の作業が煩雑となり、運転要員等が増加する。しかも、二つの造粒工程を備えるため、設備の規模が大きくなって設備費用が増加する。
更に、難造粒鉄鉱石粉のみを造粒するには、生石灰を多量に使用し、しかも、造粒性鉄鉱石粉にも添加する必要があるため、造粒性鉄鉱石粉に添加した生石灰量を含む総生石灰量が大幅に増加し、ランニングコストが上昇する等の問題がある。
更に、特開平５−３２０７７８号公報に記載された方法では、難造粒鉄鉱石粉の表面にスラジを十分に付着させることが難しく、付着したスラジを固化して難造粒鉄鉱石粉の表面に凹凸を形成するため、ヤード等で長時間の乾燥が必要になり、搬送やハンドリング等に手間を要する。
しかも、搬送やハンドリング過程で、難造粒鉄鉱石粉の表面に固化したスラジが剥落して造粒性が阻害され易い。
その結果、造粒装置での造粒性が阻害され、製造された疑似粒子の強度が低下し、焼結機での通気性が悪くなり、焼結の生産性が低下し、良品質の焼結鉱を製造することができない等の問題がある。
【０００４】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、難造粒鉄鉱石粉の造粒性を良好にして疑似粒子の強度を高め、設備費やバインダー等のランニングコストを低減し、焼結の生産性が良く、良品質の焼結鉱を製造することができる難造粒鉄鉱石粉の処理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に係る難造粒鉄鉱石粉の処理方法は、鉄鉱石粉に含まれる粘土成分であるＡｌ₂ Ｏ₃ を２．０重量％以下含み、粒径が２〜３ｍｍの粒子の気孔率が０．０７ｃｃ／ｇ以上の難造粒鉄鉱石粉と通常の鉄鉱石粉とを配合した混合物に、バインダーを添加し、下式から求まる攪拌のＦｒ数を７〜２０にして疑似粒子を製造する。
Ｆｒ＝Ｖ² ／（Ｄ×Ｇ）・・・・・（１）
ここで、Ｖは混合物に与える攪拌速度（ｍ／ｓｅｃ）、Ｄは造粒装置のパンの内側直径（ｍ）、Ｇは重力の加速度（ｍ／ｓｅｃ² ）である。
この方法により、散水した水やバインダーの分散を促進し、散水して難造粒鉄鉱石粉の気孔に吸収された水を所定のＦｒ数の攪拌力を与えることにより、難造粒鉄鉱石粉に大きな圧縮力を付与することができ、気孔に吸収された水の滲み出し作用を利用して、核の表面への微粉の付着を促進して疑似粒子化を促進する。
難造粒鉄鉱石粉に含まれるＡｌ₂ Ｏ₃ が２．０重量％を超えて多くなった場合及び気孔率が０．０７ｃｃ／ｇ未満の場合では、混合物の攪拌の指標であるＦｒ数の低いところ（例えば、Ｆｒ数が２〜６程度）に造粒効率の最適な領域があるため、Ｆｒ数の高い攪拌をおこなうと、一旦生成した疑似粒子が破砕されて逆に造粒性が低下する。
更に、Ｆｒ数が７未満では、水の分散が悪くなり、圧縮力が小さくなり、気孔に吸収された水の滲み出し作用を有効に利用できず、疑似粒子化の生成が阻害される。一方、Ｆｒ数が２０を超えると、攪拌力が強くなり過ぎて生成した疑似粒子の破砕が生じるため、最終的な造粒時の疑似粒子の生成歩留りが低下する。
【０００６】
ここで、前記難造粒鉄鉱石粉の配合量を３〜５０重量％にすると良い。
これにより、難造粒鉄鉱石粉に添加するバインダーの使用量を少なくでき、しかも、造粒により製造した疑似粒子の強度を高めることができる。
難造粒鉄鉱石粉の配合量が３重量％未満になると、安価な原料の使用量が少なくなり、疑似粒子の製造コストが高くなる。一方、難造粒鉄鉱石粉の配合量が５０重量％を超えると、造粒性が急激に悪くなり、高分子系や生石灰等のバインダーの使用量が大幅に増加し、製造コストが高くなり、バインダーの増加による疑似粒子中のスラグ成分が増加して、強度や還元性等の品質を阻害する。
【０００７】
更に、前記造粒装置に高速攪拌装置を用いることが好ましい。
これにより、難造粒鉄鉱石粉に大きな攪拌力を付与でき、水やバインダーの分散性を高め、難造粒鉄鉱石粉に大きな圧縮を付与することができる。
【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難造粒鉄鉱石粉の処理方法に適用される高速攪拌装置の全体図、図２は図１のＡ−Ａ矢視断面図、図３はＦｒ数と事前造粒物との関係を表すグラフ、図４はＦｒ数とバインダー分散性との関係を表すグラフである。
【０００９】
図１に示すように、本発明の一実施の形態に係る難造粒鉄鉱石粉の処理方法に適用される造粒装置の一例である高速攪拌装置（例えば、アイリッヒミキサー１０）は、難造粒性の鉄鉱石粉等を投入するためのシュート１１を取付けた回転するパン（即ち、原料槽）１２と、このパン１２外に取付けられたモーター１３と、このモーター１３に連結され、先端にパン１２内の混合物を攪拌する攪拌羽根（アジテーター）１４を取付けた回転軸１５と、攪拌羽根１４で攪拌された混合物の流れに抵抗を付与するスクレーパー１６と、疑似粒子を排出する排出口１７を有している。
更に、パン１２の下方には、モーター及び減速機等を備えた回転駆動手段１８と、回転駆動手段１８の駆動軸１９に連結した回転台２０と、パン１２を傾斜させる油圧シリンダー２１を備えている。
【００１０】
次に、アイリッヒミキサー１０を用いた本発明の一実施の形態に係る難造粒鉄鉱石粉の処理方法について説明する。
粘度成分であるＡｌ₂ Ｏ₃ やＳｉＯ₂ を多量に含むヤンディ、ニューマン等の造粒性の良好な鉄鉱石粉に、Ａｌ₂ Ｏ₃ を２重量％以下含み、粒径が２〜３ｍｍの粒子の平均の気孔率が０．０７ｃｃ／ｇ以上の難造粒鉄鉱石粉を３〜５０重量％配合した混合物に、更に、バインダーの一例であるカルボキシルメチルセルロースを２〜３重量％を添加したものを、パン１２のシュート１１から装入しながら、外分で２〜６重量％の水を散水により添加した。
同時に、モーター１３を駆動して攪拌羽根１４を回転させ、回転駆動手段１８を駆動して回転台２０を介してパン１２も回転させた。このパン１２の回転は、油圧シリンダー２１によりパン１２を傾斜させた状態にして混合物の攪拌を行った。
図２に示すように、パン１２の回転（図中実線）によって生じる周速度Ｖ₁ （ｍ／ｓｅｃ）と、スクレーパー１６によって攪拌羽根１４の方向に寄せられた混合物が、攪拌羽根１４に当って飛ばされることによって生じる流れ（図中点線）に影響され、この攪拌羽根１４の回転によって生じる周速度Ｖ₂ （ｍ／ｓｅｃ）とがあり、このＶ₁ とＶ₂ の両方が混合物に作用するため、総合の攪拌速度Ｖ（ｍ／ｓｅｃ）として作用する。よって、Ｖは、Ｖ₁ とＶ₂ の速度の大きさの和になる。ここで、周速度とは、回転体が回転することで現れる円の接線方向の速度を意味する。なお、総合の攪拌速度Ｖは、パン１２と攪拌羽根１４のそれぞれの設備規模及び回転速度（ｒｐｍ）等を基に求めることも可能である。
攪拌力は、Ｆｒ数を用い、パン１２の周速度Ｖ₁ と攪拌羽根１４の周速度Ｖ₂ の何れか、あるいは両方を調整し、（１）式から求まるＦｒ数が７〜２０になるように行う。
Ｆｒ数＝Ｖ² ／（Ｄ×Ｇ）・・・・・（１）
ここで、Ｖは混合物に与える攪拌速度（ｍ／ｓｅｃ）、Ｄはパン１２の内側直径（ｍ）、Ｇは重力加速度（ｍ／ｓｅｃ² ）である。
【００１１】
即ち、図３に示すように、従来の豪州銘柄の造粒性鉄鉱石粉を用いる場合では、Ｆｒ数が２の近傍で造粒性が高く、再破砕作用を考慮すれば６未満にすることが必要である。
しかし、マラマンバ等の難造粒鉄鉱石粉の場合は、Ｆｒ数を７〜２０にした強攪拌力にすることにより、２〜５ｍｍの疑似粒子の造粒物（事前造粒物）が形成される割合が高くなることが判る。
この強攪拌による作用においては、難造粒鉄鉱石粉に、強攪拌によって圧縮力が付与され、難造粒鉄鉱石粉の気孔に吸収されていた水が、核を形成する難造粒鉄鉱石粉の表面に滲み出し、この滲み出た水がバインダーとして働いて難造粒鉄鉱石粉の微粉が付着する。
更に、核の平滑面も前記した滲み出た水によって湿潤されるため、難造粒鉄鉱石粉中に含まれる微粉が容易に付着することができる。
【００１２】
また、図４に示すように、バインダーとして、カルボキシルメチルセルロースの水溶液を用いた場合、従来のＦｒ数である２の近傍では、分散性が極めて悪く、Ｆｒ数を７以上の強攪拌にすることにより、カルボキシルメチルセルロース分散性（バインダー分散性σ％）が良好になる。
そして、Ｆｒ数が７以上の強攪拌を行うことによって、カルボキシルメチルセルロースの分散を良好にし、同時に、添加した水の分散も良好にでき、難造粒鉄鉱石粉の内の比較的大きな粒からなる核の表面に、カルボキシルメチルセルロースや水を接合材として活用して微粉を付着させることができる。
前記した豪州銘柄の通常の造粒性鉄鉱石粉に、難造粒鉄鉱石粉を３〜５０重量％配合して強攪拌して製造した疑似粒子は、更に、コークス粉を添加してドラムミキサーにかけて造粒され、その後に焼結機によって焼結されて焼結鉱が製造される。
【００１３】
【実施例】
次に、難造粒鉄鉱石粉の処理方法の実施例について説明する。
Ａｌ₂ Ｏ₃ を１．８重量％含み、２〜３ｍｍのサイズの気孔率が０．０７ｃｃ／ｇの難造粒鉄鉱石粉の配合を変化させ、カルボキシルメチルセルロースを０．０１重量％添加した混合物を作り、この混合物に外分で水を２重量％散水し、アイリッヒミキサーを用いてＦｒ数を変化させながら疑似粒子を製造した。
実施例１は、難造粒鉄鉱石粉の配合を３重量％にし、Ｆｒ数を８にして疑似粒子を製造したが、疑似粒子の強度が高く、後工程のドラムミキサーでの造粒が良好であり、これを装入した焼結機での通気性も良く、焼結の生産性も良好であった。
実施例２は、難造粒鉄鉱石粉の配合を５０重量％にし、Ｆｒ数を１８にして疑似粒子を製造したが、疑似粒子の強度が高く、後工程のドラムミキサーでの造粒が良好であり、これを装入した焼結機での通気性も良く、焼結の生産性も良好であった。
【００１４】
これに対し、難造粒鉄鉱石粉の配合を５０重量％にし、Ｆｒ数を２にして疑似粒子を製造したが、疑似粒子の生成が悪く、疑似粒子の強度も低下し、後工程のドラムミキサーでの造粒も悪くなった。
更に、この疑似粒子を乾燥して装入した焼結機での通気性が阻害され、焼結の生産性が低下した。
【００１５】
以上、本発明の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、バインダーとしては、カルボキシルメチルセルロースの他に、生石灰、ベントナイト、ポリビニールアルコール、エチルセルロース、ポリエチレン、フェノール樹脂、パルプ廃液、糖密等を用いることができる。
更に、造粒装置としては、高速攪拌装置であるアイリッヒミキサーの他に、ドラムミキサー等を使用しても良く、内部に突起を設けて、難造粒鉄鉱石粉の混合物に大きな転動を付与して強攪拌を行い、混合物のＦｒ数が７〜２０となる攪拌力を付与することもできる。
【００１６】
【発明の効果】
請求項１〜３記載の難造粒鉄鉱石粉の処理方法においては、鉄鉱石粉に含まれる粘土成分であるＡｌ₂ Ｏ₃ を２．０重量％以下含み、粒径が２〜３ｍｍの粒子の気孔率が０．０７ｃｃ／ｇ以上の難造粒鉄鉱石粉と通常の鉄鉱石粉とを配合した混合物に、バインダーを添加して造粒装置により疑似粒子を製造する際、攪拌のＦｒ数を７〜２０にするので、難造粒鉄鉱石粉の造粒性を良くして疑似粒子の強度を高め、設備費やバインダー等のランニングコストを低減し、焼結の生産性の良い良品質の焼結鉱を製造することができる。
【００１７】
特に、請求項２記載の難造粒鉄鉱石粉の処理方法においては、難造粒鉄鉱石粉の配合量を３〜５０重量％にするので、安価な鉄鉱石粉を利用でき、しかも、添加するバインダーの使用量を少なくして製造した疑似粒子の強度や還元性等の品質を高めることができる。
【００１８】
請求項３記載の難造粒鉄鉱石粉の処理方法においては、造粒装置に高速攪拌装置を用いるので、難造粒鉄鉱石粉に大きな攪拌力や圧縮を付与して添加した水やバインダーの分散性を良好にでき、製造した疑似粒子の強度や還元性等の品質をより安定して高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係る難造粒鉄鉱石粉の処理方法に適用される高速攪拌装置の全体図である。
【図２】図１のＡ−Ａ矢視断面図である。
【図３】Ｆｒ数と事前造粒物との関係を表すグラフである。
【図４】Ｆｒ数とバインダー分散性との関係を表すグラフである。
【符号の説明】
１０：アイリッヒミキサー（造粒装置）、１１：シュート、１２：パン（原料槽）、１３：モーター、１４：攪拌羽根（アジテーター）、１５：回転軸、１６：スクレーパー、１７：排出口、１８：回転駆動手段、１９：駆動軸、２０：回転台、２１：油圧シリンダー

Claims

鉄鉱石粉に含まれる粘土成分であるＡｌ₂ Ｏ₃ を２．０重量％以下含み、粒径が２〜３ｍｍの粒子の気孔率が０．０７ｃｃ／ｇ以上の難造粒鉄鉱石粉と通常の鉄鉱石粉とを配合した混合物に、バインダーを添加し、下式から求まる攪拌のＦｒ数を７〜２０にして疑似粒子を製造することを特徴とする難造粒鉄鉱石粉の処理方法。
Ｆｒ＝Ｖ² ／（Ｄ×Ｇ）・・・・・（１）
ここで、Ｖは混合物に与える攪拌速度（ｍ／ｓｅｃ）、Ｄは造粒装置のパンの内側直径（ｍ）、Ｇは重力の加速度（ｍ／ｓｅｃ² ）である。
請求項１記載の難造粒鉄鉱石粉の処理方法において、前記難造粒鉄鉱石粉の配合量を３〜５０重量％にすることを特徴とする難造粒鉄鉱石粉の処理方法。
請求項１又は２記載の難造粒鉄鉱石粉の処理方法において、前記造粒装置に高速攪拌装置を用いることを特徴とする難造粒鉄鉱石粉の処理方法。