JP5181485B2 - 造粒焼結原料の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、造粒焼結原料の製造方法に関し、とくに高炉用焼結鉱の製造時に用いられる低水分の乾燥造粒焼結原料の製造方法について提案する。

高炉製銑法において主原料として用いられる焼結鉱は、一般に、図１に示すような工程を経て製造される。以下、その製造方法について、図示したフローに従って簡単に説明する。図１に示すように、平均粒径１．０〜５．０ｍｍ程度の鉄鉱石粉や製鉄所内回収粉、焼結鉱篩下粉、石灰石やドロマイトなどの含ＣａＯ原料（以下、ＣａＯ系副原料という）、生石灰等の造粒助剤およびコークス粉、無煙炭などの凝結材などからなる焼結原料は、まずホッパー１・・・にそれぞれ貯蔵される。そして、これらのホッパー１から、各種の原料をコンベヤ上に所定の割合で切り出し、混合用ドラムミキサー２ａ等により混合しながら適量の水を加えて調湿し、次いで造粒用ドラムミキサー２ｂに導入して造粒し、平均径が３．０〜６．０ｍｍの生造粒粒子（擬似粒子）とする。次いで、その造粒した焼結原料の造粒粒子（擬似粒子）は、焼結機上に配置されているサージホッパー４、５からドラムフィーダー６と切り出しシュート７を介して、無端移動式の焼結機パレット８上に４００〜６００ｍｍ程度の厚さ（高さ）になるように装入されて装入層９を形成し、次いで、その装入層９の上方に設置した点火炉１０により、この装入層中にある炭材に点火する。そして、パレット８下に配置したウインドボックス１１による吸引により、該装入層９中の造粒粒子内の炭材（内装炭材）を順次燃焼させ、このときに発生する燃焼熱によって、該造粒焼結原料を燃焼、溶融させることによって焼結させる。その後、パレット上に生成した焼結層（焼結ケーキ）は、破砕−整粒されて、５．０ｍｍ以上のものが成品焼結鉱として回収される。

なお、上述した焼結鉱の製造方法において、点火炉１０により装入層９（原料堆積層）表面の炭材に点火が行われると、この装入層９の頂部から下層部へ向けて吸引される吸引ガスの作用により、該装入層９内に配合されている炭材が燃焼し、この燃焼域がパレット８の移動に伴って次第に下層かつ前方に進む。このとき、該装入原料粒子中の水分は、炭材の燃焼で発生する熱によって蒸発するものの、下方に吸引されて、まだ温度が上がっていない下層の湿潤帯の原料中に濃縮する。その濃度がある程度以上に大きくなると、吸引ガス流路である原料粒子問の空隙を水分が埋めるようになるため、通気抵抗が大きくなる。なお焼結化反応に必要な溶融帯の部分もまた、通気抵抗が高くなる。この湿潤帯の通気抵抗は、装入層９の全通気抵抗の約半分以上を占めることが知られており、生産性の向上には、少なくともこの湿潤帯での水分凝縮による通気抵抗を減らすことが有効であると考えられている。例えば、特許文献１では、焼結原料の造粒過程で熱風を送り込んで焼結原料粒子を乾燥させる方法を提案している。
特開平０３−２１５６２９号公報

しかしながら、上掲の従来技術では、乾燥工程における生造粒粒子中の水分の低下や、生造粒粒子の転動により、該生造粒粒子の崩壊が不可避に発生する。その結果、得られた造粒焼結原料を焼結機のパレット上に装入堆積させて焼結する際に、崩壊により発生した微粉が、吸引ガス流路である原料粒子間の空隙を埋めるようになり、通気抵抗が大きくなる。その結果、吸引ガスが偏流し、焼けムラが生じて、焼結鉱歩留りや生産性の低下を招くようになる。この点、バインダーの使用量を増加させれば、原料粒子同士の結合は強固にはなるが、バインダーコストひいては製品コストの上昇を招くという問題がある。

本発明の目的は、バインダーの使用量を抑制することができると共に、粉化の少ない乾燥造粒焼結原料を得るのに有利な製造技術を提案することにある。

発明者らは、従来技術が抱えている前記課題を解決し、本発明の目的を実現する方法につき検討した結果、バインダーの添加方法を工夫することが有効であるとの知見を得て、本発明を開発した。即ち、発明者らは、バインダーを予め水に溶解させ、または懸濁した状態で焼結原料に添加して造粒するよりも、このバインダー（粉状）の少なくとも一部を焼結原料と予め混合し、その後、造粒に際して水を添加して造粒する方が、擬似粒子からなる生造粒粒子の粒径が大きく堅固で、その生造粒粒子を乾燥した後の乾燥造粒粒子、即ち造粒焼結原料の粒子径もまた大きく強固であることを見出した。

これは、バインダーと水を予め混合溶解させまたは懸濁させたものを使用する場合、混合液の粘度が上昇するか、あるいは液がゲル化し、このことが焼結原料と液（バインダー＋水）との混合を不充分にし、そのために、乾燥時およびその後の造粒後のハンドリング時に崩壊が起こりやすくなるからと考えられる。一方で、バインダーの大半を予め焼結原料と混合しておき、その後、造粒時に始めて水を添加するようにした場合には、バインダーが焼結原料中へ均一に分散するようになるため、造粒特性が改善されるものと考えられる。

即ち、本発明は、焼結原料にバインダーと水とを加えて造粒し、乾燥して造粒焼結原料を製造するに当たり、前記バインダーは、その使用量のうちの５０ｍａｓｓ％以上を、まず、グアガムもしくはアラビアガムであるガム系物質についてはそれぞれを０．０１〜１．０ｍａｓｓ％、または、カルボキシメチルセルロースであるセル系増粘剤については０．０１〜１．０ｍａｓｓ％からなる有機バインダーを含む粉状バインダーの形で前記焼結原料に予め加えて混合すると共に、残りのバインダーは造粒時に水を加えて溶解させた水溶液として加えるか懸濁させた状態にして使用し、造粒後の乾燥に当たっては、ドラムミキサーの後半で８０℃以上の熱媒を用いて予備乾燥したのち、ロータリーキルンで２００℃以上の熱媒を用いて本乾燥を行うことを特徴とする造粒焼結原料の製造方法を提案する。

本発明においては、
ａ．前記ガム系物質が、グアガムまたはアラビアガムであること、
ｂ．前記セル系増粘剤が、カルボキシメチルセルロースであること、
ｃ．前記無機バインダーが、ベントナイト、水ガラスからなるグループから選択された少なくとも一つであること、
より好ましい解決手段となり得るものと考えられる。

本発明によれば、少ないバインダー使用量で強固な造粒焼結原料を製造することができるようになる。しかも、造粒焼結原料の粉化が少ないので、生造粒粒子の大きさ（粒径）を乾燥後もそのまま維持できるので、焼結機パレット上の装入層全体の通気抵抗の低減を実現できる。その結果、高強度の成品焼結鉱を高い生産性の下で製造することができると共に、バインダー使用量の低減による焼結鉱製造コストの削減も実現できる。

焼結機の操業において、焼結機パレット上の焼結原料（ここでは乾燥後の「造粒焼結原料」を指す）の装入層内の通気性は、上述したように、焼結鉱歩留りやその生産性を左右する重要な因子であり、その通気性の確保のためには、焼結原料の当然、造粒粒子径の維持は必須の条件である。そこで、本発明は、造粒粒子を強固にして粉化が起こらないようにするために、バインダーを適正なタイミングで添加する新たな方法を開発することで、その後に行う乾燥工程において生造粒粒子が崩壊するのを抑えることができる技術を提案するものである。以下にその詳細について説明する。

図２は、一般的な造粒焼結原料製造プロセスの一例を示すものであり、その特徴は、バインダーを造粒用の水とともにドラムミキサー２ｂに一緒に同時添加する方法である。そして、この方法では、次の工程でロータリーキルン３で生造粒粒子中の水分を調整し、４ｍａｓｓ％程度以下にする。

一方、図３は、本発明に係る造粒焼結原料の製造プロセスの一例を示すものであり、その特徴とするところは、前記バインダーの少なくとも一部を焼結原料と予めドラムミキサー２ａで予混合しておき、その後、別のドラムミキサー２ｂに装入し、ここでは水のみを供給しながら造粒するか、または前記バインダーの残部を水と共に一緒に、またはこのバインダーを予め水中に懸濁させたものを該ドラムミキサー２ｂ内に供給して造粒する方法である。そして、この方法では、その後、得られた生造粒粒子をロータリーキルン３内に装入して転動させながら乾燥し、該造粒粒子中の水分を４ｍａｓｓ％以下に調整して、乾燥した造粒焼結原料とする。

（１）乾燥工程での外力に耐え得る造粒粒子についての検討
発明者らは、乾燥中における上記問題点を解決するために、まず、造粒用バインダーについて検討した。その結果、本発明では、造粒時に用いるバインダーとして、乾燥後も擬似粒子化した造粒粒子の高い強度を維持でき、１００℃以上での乾燥によって、造粒水が蒸発してもなお、バインダーとしての作用効果を発揮する有機系バインダーを用いること、またはこの有機系バインダーと従来から用いられてきた各種のバインダーとの混合物を用いることにした。このようなバインダーであれば、強固な生造粒粒子を製造することができ、しかも乾燥によって水分が除去された後でも、乾燥造粒粒子の崩壊を確実に防止することができるからである。その結果、乾燥後も造粒時の平均粒度を維持した粒子を、焼結機のパレット上に装入することができるようになり、焼成ひいては焼結時に生じる湿潤帯による焼結ベッド装入層の通気性悪化の問題をも解消することができるようになる。

本発明で使用するバインダーを選定するに当たり、発明者らは、乾燥後の造粒粒子、即ち造粒焼結原料の引張強度に着目した。具体的には、造粒粒子の引張強度は、下記の式（１）にて表わされるように、バインダーなどの架橋物質の表面張力に起因する毛細管力による吸引圧力と、架橋物質の粘度による外力に対する抗力との和で表わされる。そして、その内の外力に対する抗力（粉体の粉化に対する抗力）は、架橋物質すなわちバインダーの粘度μに大きく依存し、バインダー粘度μが高くなると造粒体である造粒粒子の引張強度は上昇し、崩壊しにくくなることがわかっている。

ここで、σ：造粒体の引張強度、γ：架橋物質の表面張力、θ：粉体との接触角、μ：架橋物質の粘度、Ｓ：粉体表面積、Ψ：液充満度（＝０．６）、ε：造粒物の空隙率、Ｄ：比表面積相当径、a：架橋液体の曲率半径、である。

そこで、発明者らは、造粒時のバインダーの粘度と造粒粒子の強度との関係に着目し、検討を重ねた結果、有機バインダーを適時に使用（添加混合）すると、強固な造粒粒子の製造に役立ち、この場合、乾燥によって水分が除去された後でも、造粒粒子の崩壊を確実に防止することができるようになる。その結果、乾燥後も、造粒時の粒径を維持させることができるようになることを見出した。

即ち、有機バインダーを、従来のように、混合焼結原料にドラムミキサー２ｂで水と該有機バインダーとを一挙に加えるという方法ではなく、その有機バインダーの少なくとも一部（≧５０ｍａｓｓ％）を、予め混合焼結原料中に加えておき、その有機バインダー含有混合焼結原料を、ドラムミキサー２ｂに装入して、そこに水のみまたは水と残部有機バインダーを加えるという方法で造粒し、乾燥すると、望ましい造粒粒子が得られることがわかった。

本発明で用いる上記バインダーのうち、特に望ましい有機バインダーとしては、中性多糖類であるガム系物質やセルロース系増粘剤等が好ましく、前記ガム系物質としては、グアガムやアラビアガムを用いることができる。また、有機バインダーは、単独で用いても、あるいは、何種類かのバインダーを組み合せて用いてもよく、また、上記ガム系物質、セルロース系増粘剤の使用に加えて、増粘剤の分散強化剤として、カルボン酸基を有する物質を併用、あるいは後述するベントナイト、水ガラスからなる無機バインダーとの併用を行うことができる。

図４は、異なるバインダーを用いて造粒した焼結原料（造粒粒子）における、ロータリーキルンによる乾燥前後の粒子径累積割合の変化を示したものである。（ａ）は、造粒時に焼結原料に水とバインダーとして生石灰を一緒に添加した例である。ロータリーキルン入側では粗粒であった造粒粒子径分布が、ロータリーキルン内での乾燥と転動により崩壊して、ロータリーキルン出側においては細粒部分が大きく増加している。

また、図４の（ｂ）は、バインダーとして、上記（ａ）の生石灰に代えて、有機バインダーとしてガム系物質であるアラビアガムを使用したときの例であり、また、図４の（ｄ）は、同じく生石灰に代えて、セルロース系増粘剤であるＣＭＣ（カルボキシメチルセルロース）を使用したときの例を示すものである。いずれの場合も、ロータリーキルン入側と出側と粒子径累積割合にほとんど変化が認められない。すなわち、ロータリーキルン内での乾燥と転動によっても崩壊を起こすことなく乾燥が進行していることがわかる。

ガム系物質であるアラビアガムの添加効果が生じるのは、添加量０．０１ｍａｓｓ％以上であり、その上限は、添加コストから定まるが１．０ｍａｓｓ％程度である。その理由は、０．０１ｍａｓｓ％未満では、乾燥工程後、造粒粒子の崩壊が観察されるからであり、一方、その添加の効果は１．０ｍａｓｓ％程度でほぼ飽和する。好ましい範囲は０．０５〜０．５ｍａｓｓ％、より好ましくは０．１〜０．３ｍａｓｓ％である。

一方、セルロース系増粘剤であるＣＭＣ（カルボキシメチルセルロース）の添加効果が生じるのは、アラビアガムと同様に、添加量０．０１ｍａｓｓ％程度以上であり、その上限は、添加コストから定まるが、１．０ｍａｓｓ％程度である。その理由は、０．０１ｍａｓｓ％未満では、乾燥工程後、造粒粒子の崩壊が観察されるからであり、その添加の効果は１．０ｍａｓｓ％でほぼ飽和する。好ましい範囲は０．０５〜０．５ｍａｓｓ％、より好ましくは０．１〜０．３ｍａｓｓ％である。

また、図４（ｃ）は、上記（ｂ）のアラビアガムに代えて、同じ中性多糖類であるグアガムを有機バインダーとして用いた例である。この図に示すように、この例では、ロータリーキルン入側では粗粒であった造粒粒子が、ロータリーキルン内での乾燥と転動により崩壊して、出側では細粒部分が増加しているが、グアガムを添加、混合し、その後、造粒水を添加し造粒することにより、（ｂ）に示すアラビアガムとほぼ同様の変化を示すようになる。よって、グアガムも使用できることが判明した。

このグアガムの添加効果が生じるのは、アラビアガムと同様に、添加量０．０１ｍａｓｓ％程度以上であり、その上限は、添加コストから定まるが、１．０ｍａｓｓ％程度である。その理由は、０．０１ｍａｓｓ％未満では、乾燥工程後、造粒粒子の崩壊が観察されるからであり、その添加の効果は１．０ｍａｓｓ％でほぼ飽和する。好ましい範囲は０．０５〜０．５ｍａｓｓ％、より好ましくは０．１〜０．３ｍａｓｓ％である。このように、ガム系物質やセルロース系増粘剤は、有機バインダーとして好適に用いることができる。

本発明において、アラビアガムやグアガム、ＣＭＣ等の有機バインダーを使用するときは、上述したように、水添加の前に少なくともその一部を粉末のままで焼結原料と予め混合することが好ましい。その理由は、もし、これらのバインダーを水に溶解させてから焼結原料と混合するようにすると、粒子間への該バインダーの均一分散が阻害されて造粒粒子強度の低下を招く他、造粒体に有機バインダーがコーテイング状態で付着した状態で造粒がなされるため添加量が増大する。したがって、有機バインダーを粉末の状態で、造粒水を添加する前に予め焼結原料中に添加して、混合し造粒し、そして、その後、造粒水を添加して造粒することにより、少ないバインダー添加量で造粒粒子の強度を発現させるようにすることが好ましい。

図５および図６は、造粒強度に及ぼすバインダーの賦存状態の影響を示すもので、アラビアガムやグアガム、ＣＭＣ等の有機バインダーを使用するときには、粉末のままで添加すると、造粒粒子の強度を高めることができる原理を説明する図である。すなわち、図５は、粉体充填層中にけるバインダーの分布状態を模式的に示すものであり、（ａ）は、バインダーを水とは別に先添加して得られる濡れ性のない場合を、（ｂ）は、バインダーを水中に懸濁させて添加した濡れ状態の場合（懸垂状態）を、（ｃ）は、バインダーと水とを同時に添加してなるコーテイング状態（予めバインダーを水に溶かした状態で生成）の例を示す。

次に、発明者らは、造粒焼結原料を低コストで製造するため、添加量を減らすためのバインダー（有機）の添加方法を検討したので、図６を用いて説明する。
図６（ａ）は、焼結原料中に有機バインダーを粉末状態で予め添加、混合し（（１）の状態）、その後、別のドラムミキサーに装入して造粒水を添加、あるいは粉末状有機バインダーを造粒水とともに添加した場合の状態を示したものである。この場合には、焼結原料の鉱石（返鉱も含む）中には多数の空隙が存在しており、この空隙（多孔）にバインダーが侵入し（（２）の状態）、その結果、造粒強度に寄与する鉱石表面のバインダー量が減少する（（３）の状態）ことを突き止めた。

なお、本発明では、無機バインダーの使用を妨げるものではない。前記無機バインダーが、ベントナイト、水ガラスからなるグループから選択されるときには、有機バインダーとの併用は有効である。ベントナイト、水ガラスから選ばれる無機バインダーは、有機バインダー使用時の増粘材として作用し、有機バインダーの添加量を削減する効果を発揮し、併用によって、バインダーとしての作用効果が減じられることはない。

図７は、有機バインダーとしてＣＭＣを、無機バインダーとしてベントナイトを併用した時の作用効果を説明する図である。造粒水とともに添加したベントナイトが焼結原料鉱石間の空隙を塞ぐため、ＣＭＣ添加量を削減する効果を発現する。他の有機バインダーと、併用した場合でも同様である。

上述した例、以外に用いることができる有機系バインダーとしては、たとえば、ウエランガムの如き有機系バインダーあるいはカルボン酸基を有する有機系バインダー等を挙げることができる。この無機系バインダーおよび／または有機系バインダーの選択は、焼結原料との相性などを考慮して適宜に決定すればよい。

なお、有機バインダーを使用するときには、生石灰をバインダーとして併用することを避けることが好ましい。生石灰と併用すると、ガム系物質、セルロース系増粘剤のカルボン酸基と生石灰に含まれるＣａ^２＋イオンとが反応して、バインダー作用を減少させ、造粒性が低下して、通気性の悪化を招くからである。

また、有機バインダーを使用する場合において、有機バインダー量を低減し、低コスト化を狙うには、焼結原料として、返鉱の使用量を減少させるか、抑えることが好ましい。多孔質である返鉱は、添加したバインダーを多孔内に吸収し、その効果を減ずる。そのため、返鉱の多量使用は、バインダーの使用量の増加を必要とし、また、吸収によりバインダーが不足したときには、造粒粒子の乾燥時における崩壊を引き起こすからである。

（２）乾燥工程の処理についての検討
乾燥時に本発明で用いる熱媒の温度は、造粒粒子の加熱・昇温が進んだときに、該造粒粒子の崩壊や爆裂現象を引き起こさないようにすることが必要である。そのために、本発明では、ドラムミキサー２ｂの後半部分においてまず、予備乾燥を行い、次いで、ロータリーキルン３で本乾燥を施す２段階の乾燥を提案する。このような乾燥を行うと、本乾燥時の熱媒の温度を、予備乾燥を行わない乾燥形態の場合よりも高くすることができる。すなわち、予備乾燥時には８０℃以上、好ましくは１００℃以上の熱媒を使用するのに対し、本乾燥時には２００℃以上の熱媒を使用するなどして、乾燥温度を徐々に上げていく乾燥形態をとることが好ましい。これらの乾操に適用する熱媒の温度は、無機系バインダーや有機系バインダーの添加量、乾燥設備の規模を勘案して適宜決定すればよい。

次に、図８は、生造粒粒子の乾燥の程度が、乾燥後の造粒焼結原料の焼結性に及ぼす影響について調査し、その結果を、造粒焼結原料の水分（ｍａｓｓ％）と焼結時間（分）との関係で示したものである。この図から、造粒焼結原料の水分が４ｍａｓｓ％以下になると、焼結時間が急速に短縮されることがわかる。したがって、前記熱媒による乾燥は、造粒焼結原料の水分量が４ｍａｓｓ％以下になるまで行う必要がある。このことが、本発明において、４．０ｍａｓｓ％以下の水分を有する乾燥造粒焼結原料を生成させる理由である。好ましい水分量は、３ｍａｓｓ％以下、より好ましくは２ｍａｓｓ％以下である。

上述したように、造粒焼結原料中の水分含有量を４．０ｍａｓｓ％以下にまで下げることができれば、これを焼結機へ装入することにより、装入層（焼結ベッド）の燃焼−溶融帯下に湿潤帯が生成しないか、生成したとしても、湿潤帯の大きさ（上下方向の厚さ）を小さくすることができる。その結果、湿潤帯の生成に起因する通気抵抗を小さくできるだけでなく、焼結速度の向上をもたらして、焼結鉱の生産効率を向上することもできる。さらに、同じ通気抵抗で焼結操業を行う場合には、焼結ベッド層厚（装入層厚）を大きくすることができるので、歩留りの向上も図ることができ、しかも、装入層上層部の熱を有効利用することができるようになるので、焼結鉱の製造に必要な炭材量の削減も可能となる。

図９は、炭材量を表す凝結材比と、焼結強度を表すタンブラー強度との関係を示したものであり、通常は、炭材（凝結材）の量を減らすと、焼結鉱強度が低下する。しかし、層厚と焼結鉱強度（タンブラー強度）との関係を示す図１０から明らかように、湿潤帯に係わる通気抵抗を減らして、パレット上の装入層全体の通気抵抗を減少させ、焼結ベッド層厚（装入層厚）を大きくすることができれば、装入層上層部の熱を有効利用することができるようになるので、焼結鉱の強度を高めることも可能となり、ひいては、焼結鉱の製造に必要な炭材量をも削減することができるようになる。

（３）熱媒の種類および乾燥方法の検討
ロータリーキルンで粒子を転動して乾燥を進める際に用いる乾燥用熱媒の排ガスは、その温度が高いと、造粒粒子内の水分が急速に蒸発し、該粒子が爆裂（崩壊）を起こすおそれがある。さらに、造粒粒子どうしの衝突により、造粒粒子の崩壊が起こる可能性も大きい。この場合、前記ロータリーキルンの排出口側から向流で供給する乾燥用熱媒の排ガスは、希釈して適正温度の熱風とした上で使用することが好ましい。

また、炭材を含む焼結原料の造粒粒子に、バインダーを予め添加し、その後造粒水を添加して造粒する際、造粒行程の後半部分で造粒粒子に予備乾燥を加え、その後、前記ロータリーキルンで攪拌−乾燥を施せば、前記ロータリーキルンでの転動撹拌−乾燥時における爆裂防止に有効に作用する。

さらに、造粒機の後半部分で行う前記予備乾燥は、ロータリーキルン内に供給する造粒粒子の昇温操作のための加熱操作であってもよい。それは、ロータリーキルン内に供給する造粒粒子が予め昇温されているため、その後に行う前記ロータリーキルンによる撹拌−乾操の本乾燥過程が、直ちに乾燥過程になるとして爆裂を軽減ないし防止することができるからである。

なお、本発明方法において、炭材を含む焼結原料にバインダーと水（後添加）とを混合し、造粒して生造粒粒子としたのち、その一部のものをロータリーキルンで乾燥して４．０ｍａｓｓ％以下の水分とした後、この脱水した一部の乾燥造粒焼結原料粒子と残りの未乾燥の生造粒粒子とを混合し、その後、これらの混合物を焼結機のパレットに装入するための焼結原料としてもよい。すなわち、この方法は、生造粒粒子の一部をロータリーキルンによる乾燥工程にまわし、その後、得られた乾燥造粒粒子（造粒焼結原料）を生造粒粒子と混合することによって、乾燥工程で生じた乾燥造粒焼結原料粒子の崩壊部分を焼結に害のないように、混合過程で付着させて、造粒焼結原料中の微粉部分の減少を図る上で有効である。

以下に本発明の効果を確認するために実施した焼結鍋試験の結果を表１に基づいて説明する。

（比較例１）
この例は、バインダーに生石灰を使用し、造粒粒子の乾燥を行わない通常の焼結プロセスにおける原料配合および造粒工程を模擬した実験である。

（比較例２）
この例は、バインダーとして有機系バインダーであるカルボキシメチルセルロース（カルボン酸メチルセルロースとも言い、ＣＭＣと呼称される分子量約８万）を使用し、バインダーを水とともに造粒機（ドラムミキサー）中に同時添加する例であり、図２に示すプロセスに従う方法である。この方法では、焼結機に装入する前の造粒焼結原料は、比較例１より小さく、乾燥工程前の生造粒粒子の径より大幅に小さくなっており、乾焼時の該生粒粒子の崩壊が顕著である。
焼結機操業実験中の平均風量は比較例１よりも低く、空隙を塞ぐ細かい原料粒子が多いことが原因と考えられる。その結果、焼結時間が大幅に増加し、生産率の低下を招いている。

（参考例１）
この例は、比較例２と同じ有機系のカルボキシメチルセルロースをバインダーとして使用し、このバインダーをまず焼結原料とともに混合し、その後、水を添加して造粒する。図３に示す本発明に適合するのプロセスによる実施例である。この実施例では、焼結機操業実験に供する前の造粒焼結原料粒子は、比較例１および比較例２よりも粒径が大きく、乾燥後の造粒粒子径も比較例１および比較例２に比較すると大幅に大きいものとなる。また、比較例２に比べ、乾燥処理時の造粒粒子の崩壊が大幅に抑制されている。なお、この実施例の平均風量は、比較例１および比較例２よりも大きい。その原因としては、空隙を塞ぐ細かい原料粒子が少ないためと考えられる。なお、この実施例の結果、焼結時間が大幅に短縮し、生産率が上昇している。

（発明例１）
この例は、比較例２および参考例１と同じ有機系バインダーとしてカルボキシメチルセルロースを使用し、その使用量のうち半分の０．１３ｍａｓｓ％を焼結原料とともに予め混合した後、残り半分のバインダーを溶解させた水溶液を添加して造粒する方法である。この実施例では、焼結機操業実験に供する前の造粒焼結原料粒子の径は、比較例２のものよりも大きく、参考例１のものよりかは小さい。また、乾燥後の造粒粒子径も比較例２より大きく、参考例１より小さい。従って、乾燥時の造粒粒子の崩壊は、比較例２より小さく、発明例１より大きい結果となった。
なお、上記焼結機操業実験における装入密度および平均風量、排ガス最高温度、歩留、焼結時間、生産率は、いずれも比較例２と参考例１の中間の値となり、バインダーの一部のみ使用する焼結原料に予め混合することによっても、一定の効果が得られることがわかった。なお、使用する有機系バインダーがカム系物質であるグアガムまたはアラビアガムでも同じ成績を示した。

以上の実施結果から、バインダーは水添加造粒の前に予め焼結原料と混合することが、造粒粒子径の維持、拡大に有効であり、焼結操業中の通気性の確保や生産性の維持、改善に有効であることがわかった。また、焼結原料に、添加するバインダーのうちの一部のみを水添加造粒処理の前に混合し、残部を水中に懸濁させるか水と同時に添加してから造粒処理することによっても造粒粒子径の拡大効果があることもわかった。

本発明に係る技術は、湿潤レス焼結機の操業に当たって、その焼結原料として好適に用いられる他、通常のＤＬ焼結機用の焼結原料としても有効である。

従来の焼結鉱製造プロセスのフローを示す図である。 従来の造粒焼結原料製造プロセスのフローを示す図である。 本発明の造粒焼結原料製造プロセスのフローを示す図である。 ロータリーキルンを用いた造粒粒子の乾燥前後の粒子径累積割合に及ぼすバインダーの影響を示すグラフである。 粉体充填層中におけるバインダーの分布状態を説明する模式図である。 添加方法の違いによる有機バインダーの分布状態の変化を説明する図である。 無機バインダーと有機バインダーを併用した時の作用を説明する図である。 造粒粒子の水分量が焼結時間に及ぼす影響を示すグラフである。 炭材量と焼結鉱強度との関係を示すグラフである。 層厚と焼結鉱強度との関係を示すグラフである。

符号の説明

１ ホッパー
２ａ 混合用ドラムミキサー
２ｂ 造粒用ドラムミキサー
３ ロータリーキルン
４ サージホッパー
６ ドラムフイダー
７ シュート
８ パレット
９ 装入層
１０ 点火炉
１１ 風箱

Claims (4)

1. 焼結原料にバインダーと水とを加えて造粒し、乾燥して造粒焼結原料を製造するに当たり、前記バインダーは、その使用量のうちの５０ｍａｓｓ％以上を、まず、グアガムもしくはアラビアガムであるガム系物質についてはそれぞれを０．０１〜１．０ｍａｓｓ％、または、カルボキシメチルセルロースであるセル系増粘剤については０．０１〜１．０ｍａｓｓ％からなる有機バインダーを含む粉状バインダーの形で前記焼結原料に予め加えて混合すると共に、残りのバインダーは造粒時に水を加えて溶解させた水溶液として加えるか懸濁させた状態にして使用し、
   造粒後の乾燥に当たっては、ドラムミキサーの後半で８０℃以上の熱媒を用いて予備乾燥したのち、ロータリーキルンで２００℃以上の熱媒を用いて本乾燥を行うことを特徴とする造粒焼結原料の製造方法。
2. 前記バインダーが、有機バインダーと無機バインダーからなることを特徴とする請求項１に記載の造粒焼結原料の製造方法。
3. 前記無機バインダーが、ベントナイト、水ガラスからなるグループから選択された少なくとも一つであることを特徴とする請求項１または２に記載の造粒焼結原料の製造方法。
4. 乾燥後の水分が４．０ｍａｓｓ％以下であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１に記載の造粒焼結原料の製造方法。

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