JP5020501B2 - 焼結原料の事前処理方法及び焼結鉱の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は焼結原料の事前処理方法及び焼結鉱の製造方法に関し、特に造粒物の崩壊を防止するとともに、効率よく焼結原料を乾燥させることが可能な焼結原料の事前処理方法と、当該事前処理方法により製造された焼結原料を焼結して焼結鉱を製造する方法、及び焼結鉱の製造方法に関するものである。

近年、焼結機において主流として使用されてきた赤鉄鉱等の鉄鉱石の供給量が減少し、ピソライト等の結晶水含有率が高く（例えば３質量％以上）多孔質の鉄鉱石、マラマンバ等の結晶水が多く多孔質且つ微粉が多い鉄鉱石、及び、ペレットフィード等の微粉鉱石の供給量が増加している。

このような鉄鉱石は、従来使用されてきた鉄鉱石と比較して微粉成分が多いため、事前処理を行うことなく焼結機に装入すると、焼結機の通風性を阻害して良好な品質を有する焼結鉱を効率よく製造することが困難である。このため、焼結機に装入する前の鉄鉱石を造粒して擬似粒子化する必要がある。

従来、高炉用原料として使用される焼結鉱は、粉状の鉄鉱石に石灰石と粉コークスとを混合し、さらに適度な水分と生石灰等からなるバインダーを添加して造粒した後、焼結機に装入して製造していた。特に、結晶水含有率が高い鉄鉱石や多孔質の鉄鉱石の場合には、より粒径が小さい微粉鉱石が多く、又、多孔質の孔内部に造粒用の水が吸収されてしまい、造粒性が悪く、造粒された焼結原料の擬似粒子（造粒物とも言う）の強度が低いという欠点があった。そのため、焼結機までの搬送過程で擬似粒子が崩壊する現象や、焼結機内で擬似粒子が崩壊する現象が生じ、焼結機の通風性を阻害して良好な品質を有する焼結鉱を効率よく製造することが困難となる問題があった。

こうした中、粉鉱石に、バインダー、粉コークス、返鉱を配合した焼結原料に、１次ミキサーで水を添加して混合した後、２次ミキサーへ投入して造粒し、当該２次ミキサーに焼結機排ガス又は焼結機クーラ排ガスを吹き込んで、造粒した焼結原料を３〜４％水分まで乾燥して、その後に焼結することで、造粒された擬似粒子の崩壊を防ぐ技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。

また、他の焼結原料と混合する焼結原料を予備的に造粒処理する方法において、予備造粒用ミキサーの後工程に予備造粒物乾燥工程を設け、当該工程の乾燥フードに焼結機の循環ガスを吹き込み、造粒物を乾燥して、擬似粒子の圧壊強度を向上させる技術が開示されている（例えば、特許文献２参照）。

このように焼結原料となる造粒物を乾燥することで、擬似粒子の圧壊強度を向上させ、搬送過程や焼結機内での擬似粒子の崩壊を抑制して、焼結機の通風性の良好化と高品位焼結鉱の効率的な製造を狙った技術が知られている。
特開平３−２１５６２９号公報 特開平６−５７３４０号公報

特許文献１の技術は、乾燥をドラム乾燥機と考えられる造粒機能を有するミキサー（同文献の図面中符号２で示す）内で行っているが、ドラム乾燥機は、パドルやドラムの回転を伴うものであり、造粒物が回転中に攪拌及び転動されてドラム内面に衝突する衝撃で崩壊し易く、特に、乾燥工程の前期において強度が発現していない湿潤状態の造粒物が存在している際に、造粒物である擬似粒子が崩壊する頻度が高く、擬似粒子の崩壊の抑制が十分ではないという問題があった。

特許文献２の技術は、乾燥を、固定層式乾燥機（バンド乾燥機）と考えられる乾燥フードで行っているが、固定層式乾燥機（バンド乾燥機）は、乾燥速度が遅いため、一般的な高炉で使用が想定される量の焼結原料を乾燥しようとすると、乾燥機の設置面積を大きくせざるを得ない。そのため、設置用地の制約が大きい上、設備費が増大するという問題があった。

また、固定層式乾燥機では、乾燥速度を大きくするために吹き込み側（上流側）の温度を上昇させると、下流側の造粒物の乾燥が充分にできていない状態で上流側の造粒物の乾燥が進み、上流側造粒物の温度が上昇する。造粒物の温度が２００℃を超えると、原料中のバインダーが変質して擬似粒子として所定の強度が得られなくなったり、崩壊したりする恐れもあった。

さらに、造粒されなかった微粉や乾燥中に擬似粒子が崩壊して生じた微粉は、焼結機に投入すると通風性を阻害するため、良好な品質の焼結鉱を効率良く製造するには取り除く必要があるが、固定式乾燥機やドラム乾燥機で乾燥されると微粉を取り除く機構がないため、造粒物と微粉を分級するための篩い等を用いて、乾燥機の後段で別途分級しなければならず、作業工程が増えて、生産効率が良くないという問題があった。

本発明は、上述した事情に鑑み提案されたもので、造粒物（擬似粒子）の崩壊を防止するとともに、効率よく乾燥させることが可能な焼結原料の事前処理方法、及び焼結鉱の製造方法を提供することを第１の目的とする。

また、本発明は、乾燥装置の設置面積を、従来のバンド乾燥機等に比べて小さくすることが可能な焼結原料の事前処理方法、及び焼結鉱の製造方法を提供することを第２の目的とする。

更に、本発明は、作業効率の悪化を招く、乾燥装置後段での篩いによる微粉の取り除き作業に変えて、効率の良い乾燥工程における微粉の分級が可能な焼結原料の事前処理方法、及び焼結鉱の製造方法を提供することを第３の目的とする。

本発明者等は、上述した課題を解決するため、乾燥手段として、従来、焼結原料の造粒物の乾燥には不向きと考えられていた流動層乾燥に着目した。

流動層乾燥は、被乾燥物をガスにより流動させて乾燥するため、これを焼結原料の造粒物に適用した場合、（１）流動中に造粒物（擬似粒子）同士が衝突すること、（２）流動中に造粒物が流動床乾燥機の内壁面に衝突すること、（３）流動中に造粒物の一部は、乾燥機内のガスの偏流等により落下して分散板に衝突すること、の理由から擬似粒子は崩壊し易いと考えられていた。

しかしながら、検討を重ねた結果、焼結原料を造粒する際にバインダーを添加して造粒し、且つ、乾燥時間がバンド乾燥機等に比べて非常に早いという流動床乾燥の特性を適切に活用することで、造粒物（擬似粒子）を崩壊する前に素早く乾燥させて擬似粒子の強度を発現し、更に、流動層の持つエアクッション効果を利用して、流動層乾燥中の擬似粒子の崩壊を旨く抑制できる方法を発明した。

本発明に係る焼結原料の事前処理方法、及び焼結鉱の製造方法は、以下の特徴点を備えている。
（１）焼結原料の事前処理方法において、鉄鉱石を含む焼結原料に、バインダーを添加して造粒し、生成する造粒物を、流動層乾燥機にてガスにより流動化して乾燥すると共に、造粒時に残存していた微粉および乾燥中に生じた微粉を、前記流動化させるガスに同伴させて前記流動層乾燥機から排出して回収することを特徴とする。
（２）焼結原料の事前処理方法において、鉄鉱石を含む焼結原料に、バインダーを添加して混練した後に造粒し、生成する造粒物を、流動層乾燥機にてガスにより流動化して乾燥すると共に、造粒時に残存していた微粉および乾燥中に生じた微粉を、前記流動化させるガスに同伴させて前記流動層乾燥機から排出して回収することを特徴とする。
（３）焼結原料の事前処理方法において、鉄鉱石を含む焼結原料を粉砕し、当該粉砕された焼結原料に、バインダーを添加して混練した後に造粒し、生成する造粒物を、流動層乾燥機にてガスにより流動化して乾燥すると共に、造粒時に残存していた微粉および乾燥中に生じた微粉を、前記流動化させるガスに同伴させて前記流動層乾燥機から排出して回収することを特徴とする。
（４）前記（１）〜（３）のいずれかに記載の焼結原料の事前処理方法において、前記バインダーが、ポリアクリル酸系の分散剤、又は生石灰であることを特徴とする。
（５）前記（１）〜（４）のいずれかに記載の焼結原料の事前処理方法において、前記鉄鉱石を含む焼結原料にマラマンバ鉱石、ピソライト鉱石、又はマラマンバ鉱石とピソライト鉱石を２０〜１００質量％（ｄｒｙ）含むことを特徴とする。
（６）焼結原料の事前処理方法において、前記（１）〜（５）のいずれかに記載の焼結原料の事前処理方法により製造された焼結原料を、更に他の焼結原料と混合することを特徴とする。
（７）前記（１）〜（６）のいずれかに記載の焼結原料の事前処理方法において、前記流動層乾燥機から排出ガスとともに排出した微粉を回収する工程と、該回収した微粉を前記造粒前の焼結原料と混合して再利用する工程とを、含むことを特徴とする。
（８）前記（１）〜（７）のいずれかに記載の焼結原料の事前処理方法において、前記乾燥においては、ガス空塔速度が５〜２０ｍ／ｓとなるようにして流動層を形成することを特徴とする。
（９）前記（１）〜（８）のいずれかに記載の焼結原料の事前処理方法において、前記乾燥においては、ガス温度が１５０〜４００℃となるようにして流動層を形成することを特徴とする。
（１０）前記（１）〜（９）のいずれかに記載の焼結原料の事前処理方法において、前記乾燥においては、乾燥速度を０．０５〜０．５ｋｇ／ｋｇ・ｍｉｎとすることを特徴とする。
（１１）焼結鉱の製造方法において、前記（１）〜（１０）のいずれかに記載の焼結原料の事前処理方法により製造された焼結原料を、焼結機に搬送して焼結することを特徴とする。

本発明に係る焼結原料の事前処理方法は、バインダーが添加された焼結原料の造粒物を、流動層乾燥のようにガスにより流動化させることで、造粒物を素早く乾燥して強度を発現し、更に流動層が持つエアクッション効果により、乾燥中の造粒物同士の衝突や、乾燥機の内面への衝突や、落下による分散板への衝突という過度な衝撃を和らげて、造粒物の崩壊を抑制することができる。

また、流動層を形成して造粒物を乾燥させることにより、造粒物の温度を均一に上昇させることができるため、バンド乾燥機等に比べて、非常に効率的な乾燥を行うことが可能となる。

また、ガス空塔速度が５〜２０ｍ／ｓとなるようにして流動層を形成することにより、ガスと造粒物との間における伝熱速度が大きくなって、乾燥速度をより速めることができる。特に、本発明に係る焼結原料の事前処理方法では、乾燥速度を速めて、造粒物の乾燥に適した０．０５〜０．５ｋｇ／ｋｇ・ｍｉｎとすることができる。このように乾燥速度を速めることにより、乾燥機の設置面積をより小さくすることができる。

また、ガス温度が１５０〜４００℃となるようにして流動層を形成することにより、造粒物の温度を２００℃以下に抑制して、造粒物中のバインダーの変質や鉄鉱石からの結晶水の脱離を防止して、造粒物の崩壊を抑制することができる。

また、ガス空塔速度を速めることにより、ガスにより微粉を吹き飛ばすことができるので、別途、分級装置を設けて分級工程を行うことなく、乾燥工程において微粉の分級を行うことが可能となる。

本発明で使用する焼結原料は、鉄鉱石を含む焼結原料である。

鉄鉱石単独での使用の他、鉄鉱石に加えて、更に、製鉄ダスト（高炉集塵ダスト、転炉ダスト等）、石灰石、ドロマイト、蛇紋岩、珪石、カンラン石、コークス粉、無煙炭等の１種又は２種以上を加えた混合原料を用いることができる。

鉄鉱石としては、通常の焼結原料として使用するものであれば種類は問わず、赤鉄鉱、磁鉄鉱の他、結晶水を多く含む鉄鉱石（例えば、針鉄鉱、褐鉄鉱（ピソライト鉱石等）等）でも良く、更には、多孔質のもの（例えば、マラマンバ鉱石）でも、造粒物（擬似粒子）の崩壊を抑制しながら乾燥でき、その後の搬送過程や焼結工程で、崩壊しない焼結原料とすることができる。

乾燥前の焼結原料の造粒物中に含有される鉄鉱石の割合としては、２０〜１００質量％（ｄｒｙ）が好ましい。特に、鉄鉱石にマラマンバ鉱石やピソライト鉱石を使用した場合は、乾燥前の焼結原料の造粒物中に含有されるマラマンバ鉱石の割合、ピソライト鉱石の割合、又はマラマンバ鉱石とピソライト鉱石を両方含む場合は合計の割合としては、２０〜１００質量％（ｄｒｙ）が好ましい。２０質量％未満では、焼結原料としての鉄鉱石の割合が少なすぎて、生産性を悪化させるため、後工程で更に鉄鉱石を多量に添加する必要があるからである。鉄鉱石の割合が大部分の場合は、後工程でその他の焼結に必要な原料を添加する。

また、鉄鉱石を含む焼結原料に添加するバインダーとしては、造粒性を高めるという点で、例えば、ポリアクリル酸系の分散剤、生石灰、リグニンのうち少なくとも１種類以上を用いることが好ましい。特に、マラマンバ鉱石やピソライト鉱石等の多孔質の鉄鉱石を焼結原料に含む場合は、ポリアクリル酸ナトリウムがより好ましい。

以下、図面を参照して、本発明に係る焼結原料の事前処理方法の実施形態を説明する。

図１〜図４は、本発明に係る焼結原料の事前処理方法に用いる焼結設備の概略構成を示すブロック図、図５は、本発明に係る焼結原料の事前処理方法に用いる流動層乾燥機の概略構成を示す模式図である。また、図６は、流動層乾燥機を用いて焼結原料を乾燥する際の粒径と最小流動化速度との関係を示すグラフ、図７は、流動層乾燥機を用いて焼結原料を乾燥する際の粒径と終末速度との関係を示すグラフである。

＜焼結設備＞
本発明に係る焼結原料の事前処理方法は、多孔質である鉄鉱石、例えばマラバンバ鉱石（産地銘柄：ウエストアンジェラス）を含有する焼結原料の微粉を用いて焼結鉱を製造する際に特に有用な方法である。

＜第１の実施形態＞
図１を参照して、本発明の第１の実施形態を説明する。

第１の実施形態では、焼結原料２１にバインダー３１と必要に応じて水（図示せず）を添加して、造粒機２９にて造粒物（擬似粒子）を生成し、当該造粒物を流動層乾燥機３０にて乾燥し、その後、乾燥した造粒物を焼結機２４へ搬送して焼結させて焼結鉱を製造する。この際、流動層乾燥機３０においては、造粒時に残存していた微粉や、乾燥中に僅かに生じた微粉は、流動させているガスに同伴されて流動層乾燥機３０の上部から排出される。排出された微粉は集塵機３２で回収される。回収した微粉は、造粒機２９へリターンして再度造粒しても良い。流動層乾燥機３０としては、バッチ式、連続式のどちらでも良く、流動化及び乾燥させるために投入するガスとしては、熱風発生炉等で製造した熱風等、流動層乾燥機用のガスとして一般的に使用されているもので構わない。

この場合、造粒機２９は、混練機能を兼ねているものが良く、ヘンシェルミキサー等を使用することが好ましい。集塵機としては、例えば、バグフィルターやサイクロン、電気集塵機等を使用できる。

＜第２の実施形態＞
図２を参照して、本発明の第２の実施形態を説明する。

第２の実施形態は、第１の実施形態の造粒機２９の前段に混練機２８を設置し、混練機能を分離して、混練能力を高めた形態である。混練機２８には、例えば、レディゲミキサー、ボールミル等の一般的な混練機が使用できる。造粒機２９には、例えば、ドラムミキサやパンペレタイザー等が使用できる。

＜第３の実施形態＞
図３を参照して、本発明の第３の実施形態を説明する。

第３の実施形態は、第２の実施形態の造粒機２９の前段に粉砕機３３を設置し、焼結原料２１を粉砕してより微粉化し、造粒をより容易化した形態である。粉砕する焼結原料２１は、事前に篩い３４等である程度微粉（例えば３ｍｍアンダー）としておくことが造粒の容易化及び造粒物の強度発現にとってより好ましい。粉砕機３３には、例えば、ローラープレスやボールミル等の粉砕機を使用できる。

また、流動層乾燥機３０で乾燥した造粒物は、直接焼結機２４で焼結するだけでなく、図３に示すように、他の焼結原料２１ｂに添加して混合しても良い。他の焼結原料２１ｂが粉状の場合は、混合した焼結原料にバインダー３１ｂと必要に応じて水を添加し、造粒機２９ｂで造粒することが好ましい。造粒機２９ｂはドラムミキサ等が使用できる。バインダー３１ｂは、生石灰、ベントナイト、ポリアクリル酸系の分散剤、リグニンのうち少なくとも１種類以上を用いることが好ましい。

＜第４の実施形態＞
図４を参照して、本発明の第４の実施形態を説明する。

第４の実施形態は、流動層乾燥機３０用の熱風として焼結クーラ２５の排気ガスを利用する形態を示している。焼結機２４の後段には、焼結鉱を冷却するための焼結クーラ２５が配設されており、焼結クーラ２５から排出される排ガスは、送風機２６を経て流動層乾燥機３０へ導かれて、流動層の形成に使用される。

第４の実施形態の一例を図４を参照して説明する。第４の実施形態では、他の焼結原料２１ｂと、流動層乾燥工程を必要とする焼結原料２１である鉄鉱石２７（例えば、１０ｍｍアンダー品）とを用いるようになっている。他の焼結原料２１ｂの事前処理工程には、第１ドラムミキサ（１ＤＭ）２２および第２ドラムミキサ（２ＤＭ）２３が配設されており、他の焼結原料２１ｂは第１ドラムミキサ２２および第２ドラムミキサ２３により攪拌、造粒された後に、焼結機２４に装入される。

一方、流動層乾燥工程を必要とするマラバンバ鉱石等の鉄鉱石２７（例えば、３ｍｍアンダー品）の事前処理工程には、鉄鉱石２７とバインダー３１とを混練するための混練機２８と、混練機２８で混練された原材料を所望の粒径となるように造粒するための造粒機２９と、造粒物を乾燥するための流動層乾燥機３０とが配設されており、乾燥処理後の造粒物が焼結機２４に装入される。

混練機２８前に鉄鉱石の造粒するための粒度を調整するために実施例３のように粉砕機を配設しても構わない。

なお、混練機２８として、例えばレディゲミキサーやボールミルを用いることができる。また、造粒機２９として、例えばドラムミキサやパンペレタイザーを用いることができる。

また、流動層乾燥機３０のガス出口には、排ガス中に含まれる微粉を除去するための集塵機３２が配設されている。流動層乾燥機３０からの排ガスは集塵機３２により集塵されて排気される。また、集塵された微粉は混練機２８に戻されて再利用される。

＜流動層乾燥機＞
造粒物を乾燥するための流動層乾燥機は、図５に示すように、乾燥前の造粒物１１を蓄積するための供給ホッパ２と、供給ホッパ２に蓄積された造粒物１１を乾燥機本体１に供給するための供給装置（スクリューフィーダ、ロータリーフィーダ等）３と、乾燥機本体１に熱風を供給するための熱風炉（もしくはダクトバーナ）７および送風機８とを備えている。

乾燥機本体１の下部には分散板４が配設されており、分散板４の下方に風箱６が形成されている。熱風炉７から供給される熱風は風箱６内に導かれて分散板４を通過し、流動部１２を通してフリーボード部９内に吹き込まれる。

乾燥機本体１の側方下部には、乾燥後の造粒物１３を抜き出すための排出装置５が設けられている。また、乾燥機本体１の上部には、集塵機（図１〜図４参照）に連通接続された排気管１０が設けられている。

この流動層乾燥機では、供給ホッパ２から分散板４上の流動部１２に造粒物１１が供給される。分散板４上の流動部１２に装入された造粒物１１は、熱風炉７から送られてくるガスにより分散板上に流動層を形成しながら乾燥される。流動部１２から飛出した粒子はフリーボード部９にて造粒物は流動層内に戻り、微粉は排気管１０にガスと随伴して排出することで分級される。また、排気管１０からの微粉を伴った排ガスは集塵機（図１〜図４参照）へ導かれて微粉が集塵される。この微粉は混練機（図３〜図４参照）へ導かれて、造粒工程で再利用される。そして、乾燥後の造粒物１３は、排出装置５により乾燥機本体１の外部へ排出され焼結原料と混合され焼結機へ装入される。

次に、本発明に係る流動層乾燥における主な技術的特徴について説明する。

本発明に係る焼結原料の事前処理方法では、流動床乾燥機でバインダーが添加された造粒物を流動化乾燥することによって、（１）急速乾燥により造粒物の強度を発現させると共に、造粒物の流動化によるエアクッション効果等によって造粒物の衝突衝撃、落下衝撃を緩和することで崩壊を抑制すること、（２）造粒物の温度を均一的に上昇させて、造粒物温度の偏差が大きいときに生じる、部分的な高温化によるバインダーの変質等を防止し、造粒物強度の低下を抑制すること、（３）ガス温度を上げても造粒物の温度を上昇させることなく水分が制御でき乾燥速度を上げることが可能であること、（４）ガス流速を高くとれることで、微粉を排出ガスに同伴させて除去することができること、（５）その微粉を造粒前の原料と混合して再利用もできること、が同時に可能であることを特徴としている。

＜乾燥工程における最適値＞
発明者らは、種々の実験および考察を経て、乾燥工程におけるガス空塔速度、ガス温度、乾燥速度、及び乾燥後の水分率に関する最適値に関する知見を得た。

すなわち、造粒物の大きさが２〜１０ｍｍであると仮定した場合に、造粒物は平均粒径５ｍｍの球形粒子となる。この場合、ガス温度を２２０℃とすると、造粒物の粒径Ｄｐ（ｍｍ）に対する最小流動化速度Ｕｍｆ（ｍ／ｓ）は、図６に示すようなる。

すなわち、図６に示すように、粒径が５ｍｍの造粒物の場合には、最小流動化速度として２．５ｍ／ｓ程度が必要となる。したがって、流動層乾燥機において流動層が安定するためには、最小流動化速度Ｕｍｆの２倍以上のガス空塔速度が必要となり、平均粒径が５ｍｍの造粒物の場合に流動層を安定させるためには、５ｍ／ｓ程度のガス空塔速度が必要となる。粒径は篩にて測定し、平均粒径は体面積平均径で、下記の式にて算出する。

Ｄｐ＝（ΣｎＤｐ^３／ΣｎＤｐ^２）
但し、Ｄｐ：平均粒径、ｎ：個数
また、上述した条件において、造粒物の粒径Ｄｐ（ｍｍ）に対する終末速度Ｕｔ（ｍ／ｓ）は、図７に示すようなる。

すなわち、図７に示すように、粒径が５ｍｍの造粒物の場合には、終末速度Ｕｔが１５ｍ／ｓ程度であることがわかる。流動層乾燥機において、ガス空塔速度が終末速度Ｕｔを超えると、造粒物の流動状態がバブリング（気泡流動）状態を超えて気流搬送の状態に移行する。製品である造粒物まで排出される。したがって、粒径が５ｍｍの造粒物の場合に、流動層乾燥機において流動層を安定に形成させるためには、２０ｍ／ｓ程度以下のガス空塔速度とする必要がある。

したがって、本発明に係る焼結原料の事前処理方法では、ガス空塔速度が５〜２０ｍ／ｓとなるようにして流動層を形成している。なお、流動層乾燥機において流動層を安定させるという点で、ガス温度を２２０℃とした場合に、ガス空塔速度が５〜１０ｍ／ｓとなるようにして流動層を形成することがさらに一層好ましい。

また、本発明に係る焼結原料の事前処理方法では、ガス温度が１５０〜４００℃となるようにして流動層を形成することにより、造粒物の温度を上昇させることなく乾燥させることが可能である。バインダー造粒物の温度を２００℃以下に抑制して、原料中のバインダーを変質させることなく造粒物の崩壊を防止かつ強度を発現させることができる。

また、乾燥速度を速めることにより乾燥機の設置面積を小さくすることができる。したがって、本発明に係る焼結原料の事前処理方法では、乾燥速度を速めるために、乾燥速度を０．０５〜０．５ｋｇ／ｋｇ・ｍｉｎとすることが好ましい。

また、乾燥後の造粒物の水分率｛＝（乾燥後の造粒物に残存する水分の質量／乾燥後の造粒物の質量−ｗｅｔ）×１００｝としては、４％以下が好ましく、１％以下がより好ましい。水分率が４％以下になると造粒物の強度は急速に強まり、更に１％以下になるとバラツキ無く、安定した強度を発現するからである。尚、乾燥後の造粒物の水分率は、熱風温度、又は、処理量を調整することで制御できる。

＜他の実施形態＞
なお、本発明に係る焼結原料の事前処理方法において使用する装置は上述したものに限られず、焼結原料を乾燥する事前処理において、ガスにより焼結原料を流動化させて乾燥することができれば、どのような装置を用いてもよい。

図２記載の設備構成で、図５に記載の流動層乾燥機を用いて、下記の試験条件にて焼結原料を事前処理する試験を行った。
（１）焼結原料
（ｉ）焼結原料配合（ｄｒｙ換算）：表１に示す。

（ii）平均水分率 ８質量％（水分質量／焼結原料質量−ｗｅｔ）
（iii）処理量：２００ｔ／ｈ
（２）混練機：レディゲミキサー
（３）造粒機：ドラム式転動造粒機
（４）集塵機：バグフィルター
（５）バインダー：
１％ポリアクリル酸ナトリウム溶液を、焼結原料に対して０．０２質量％添加
（６）流動層乾燥機条件
1) 流動層乾燥機の構成： 図５
2) ガス温度 ： ３００℃ （１５０〜４００℃のクレーム範囲）
3) ガス空塔速度： １５ｍ／ｓ
上記の試験条件で処理した結果を実施例として表２に示す。また、乾燥を流動層乾燥機に替えて、バンド乾燥機を用いた場合の試験結果も、比較例として表２に示す。尚、バンド乾燥機の熱風温度は、造粒物の温度が２００℃を超えない、最大温度の２００℃とした。

試験の結果、実施例１の流動層乾燥機は、バンド乾燥機に比べて、設備規模（床面積）を、１／７以下に大幅に小さくすることができた。

また、実施例１では、流動層乾燥機の熱風温度を３００℃で乾燥を行っても、造粒物の温度は２００℃には到達せず、圧壊強度を、搬送工程や焼結工程で崩壊しない狙い値である０．６MN/m²（６kgf/cm²）をクリアし、０．７MN/m²（７kgf/cm²）以上とすることができた。

また、実施例１では、粒度２ｍｍ超の歩留りも９５質量％と、バンド乾燥機の９０質量％と同等以上とすることができた。

また、実施例１では、流動層内で、乾燥すると共に分級でき効率的であるが、比較例のバンド乾燥機においては、２ｍｍ以下の歩留り落ちは、篩分けにより分離する必要があり、処理工程が１工程増えた。

実施例１及び比較例の造粒物を、ベルトコンベアで搬送し、焼結したところ、両方共に、搬送中の造粒物の崩壊、及び、焼結中の造粒物の崩壊が無く、生産性は４０ｔ／ｄ／ｍ^２と良好に焼結鉱を得ることができた。
尚、焼結条件としては、焼結面積：４００ｍ２、パレット幅５ｍの焼結機を用い、層厚を６２０ｍｍとし、吸引負圧１６ＭＰａで行なった。

次に、実施例１の試験条件において、熱風温度だけを変えて、乾燥後の水分率を、３．５％、４％、５％とした試験を行ったところ、造粒物の圧壊強度は、それぞれ、０．７MN/m²（７kgf/cm²）、０．７MN/m²（７kgf/cm²）、０．５MN/m²（５kgf/cm²）となり、水分率が４％を超えると、圧壊強度は急激に減少することが確認できた。

また、実施例１の試験条件において、焼結原料の平均含水率を９％とし、熱風温度を３００℃に加えて、４００℃の条件での試験を行ったところ、それぞれの熱風温度において、乾燥後の造粒物の水分率を、３％、１％とすることができた。すなわち、熱風温度を調整することで、乾燥後の造粒物の水分率を制御できることが確認できた。

また、実施例１の試験条件において、焼結原料の平均含水率を９％とし、処理量を２００ｔ／ｈｒに加えて、１２０ｔ／ｈｒの条件での試験を行ったところ、それぞれの処理量において、乾燥後の造粒物の水分率を、３％、１％とすることができた。すなわち、処理量を調整することで、乾燥後の造粒物の水分率を制御できることが確認できた。

本発明は、主として結晶水含有率が高い鉄鉱石を原料として焼結鉱を製造する際に有用であるが、一般的な焼結原料を事前処理する際にも広く応用することができる。

本発明の第１の実施形態に係る焼結設備の概略構成を示すブロック図である。 本発明の第２の実施形態に係る焼結設備の概略構成を示すブロック図である。 本発明の第３の実施形態に係る焼結設備の概略構成を示すブロック図である。 本発明の第４の実施形態に係る焼結設備の概略構成を示すブロック図である。 本発明に係る焼結原料の事前処理に用いる流動層乾燥機の概略構成を示す模式図である。 流動層乾燥機を用いて焼結原料を乾燥する際の粒径と最小流動化速度との関係を示すグラフである。 流動層乾燥機を用いて焼結原料を乾燥する際の粒径と終末速度との関係を示すグラフである。

符号の説明

１ 乾燥機本体
２ 供給ホッパ
３ 供給装置（スクリューフィーダ）
４ 分散板
５ 排出装置
６ 風箱
７ 熱風炉（ダクトバーナ）
８ 送風機
９ フリーボード部
１０ 排気管
１１ 乾燥前の造粒物
１２ 流動部
１３ 乾燥後の造粒物
２１ 焼結原料
２１ｂ 他の焼結原料
２２ 第１ドラムミキサ
２３ 第２ドラムミキサ
２４ 焼結機
２５ 焼結クーラ
２６ 送風機
２７ 鉄鉱石
２８ 混練機
２９、２９ｂ 造粒機
３０ 流動層乾燥機
３１、３１ｂ バインダー
３２ 集塵機
３３ 粉砕機

Claims (11)

1. 鉄鉱石を含む焼結原料に、バインダーを添加して造粒し、生成する造粒物を、流動層乾燥機にてガスにより流動化して乾燥すると共に、造粒時に残存していた微粉および乾燥中に生じた微粉を、前記流動化させるガスに同伴させて前記流動層乾燥機から排出して回収することを特徴とする焼結原料の事前処理方法。
2. 鉄鉱石を含む焼結原料に、バインダーを添加して混練した後に造粒し、生成する造粒物を、流動層乾燥機にてガスにより流動化して乾燥すると共に、造粒時に残存していた微粉および乾燥中に生じた微粉を、前記流動化させるガスに同伴させて前記流動層乾燥機から排出して回収することを特徴とする焼結原料の事前処理方法。
3. 鉄鉱石を含む焼結原料を粉砕し、当該粉砕された焼結原料に、バインダーを添加して混練した後に造粒し、生成する造粒物を、流動層乾燥機にてガスにより流動化して乾燥すると共に、造粒時に残存していた微粉および乾燥中に生じた微粉を、前記流動化させるガスに同伴させて前記流動層乾燥機から排出して回収することを特徴とする焼結原料の事前処理方法。
4. 前記バインダーが、ポリアクリル酸系の分散剤、又は生石灰であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の焼結原料の事前処理方法。
5. 前記鉄鉱石を含む焼結原料にマラマンバ鉱石、ピソライト鉱石、又はマラマンバ鉱石とピソライト鉱石を２０〜１００質量％（ｄｒｙ）含むことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の焼結原料の事前処理方法。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載の焼結原料の事前処理方法により製造された焼結原料を、更に他の焼結原料と混合することを特徴とする焼結原料の事前処理方法。
7. 前記流動層乾燥機から排出ガスとともに排出した微粉を回収する工程と、
   該回収した微粉を前記造粒前の焼結原料と混合して再利用する工程とを、
   含むことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の焼結原料の事前処理方法。
8. 前記乾燥においては、
   ガス空塔速度が５〜２０ｍ／ｓとなるようにして流動層を形成することを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の焼結原料の事前処理方法。
9. 前記乾燥においては、
   ガス温度が１５０〜４００℃となるようにして流動層を形成することを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の焼結原料の事前処理方法。
10. 前記乾燥においては、
    乾燥速度を０．０５〜０．５ｋｇ／ｋｇ・ｍｉｎとすることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の焼結原料の事前処理方法。
11. 請求項１〜１０のいずれか１項に記載の焼結原料の事前処理方法により製造された焼結原料を、焼結機に搬送して焼結することを特徴とする焼結鉱の製造方法。

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