JP5401919B2 - 焼結鉱の製造方法 - Google Patents
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Description
鉄鉱石、副原料、雑原料および固体燃料を含有する粉状物質を配合してなる焼結原料に水分を添加して混合造粒し、得られた造粒物である擬似粒子を焼結して焼結鉱を製造する方法において、
前記水分の添加前に、前記焼結原料の吸収指数、粒度分布、化学組成、水との濡れ性を測定し、得られた測定値に基づいて前記擬似粒子の適正造粒水分濃度を推定し、前記適正造粒水分濃度となるように前記水分の添加量を決定することを特徴とする焼結鉱の製造方法を用いる。
Wopt=a・Wabs+b・Pf+c・Aff−d・Pr+e・[Al2O3]−f・[SiO2]−G ・・・(1)
但し、
Wabs:吸収指数、
Pf:微粉の質量比率、
Aff:水との濡れ性、
Pr:核粒子の質量比率、
[Al2O3]:微粉中のAl2O3比率、
[SiO2]:原料中SiO2比率であり、
a〜f、Gは定数である。
ここで、各係数は
V:風量[Nm3/min]、
S:充填層断面積[m2]、
h:充填層高さ[mm]、
ΔP:圧力損失[mmH2O]
である。
図3のグラフ(A)の領域においては、水分を添加しても、擬似粒子の粒径、通気度ともに変化しない。図3の右側に(A)領域として示すように、鉱石粒子11表面には、微細な開気孔10が存在し、添加された水分12は最初にこの空隙内に浸透するのに使われるものと予想される。気孔量、空隙量が多いほど、内包する水分が多くなるため、造粒に必要な水分は多くなる。
図3(A)の状態からさらに水分を添加すると、図3のグラフ(B)の領域となり、この領域では図3の右側に(B)領域として示すように鉱石粒子11表面を濡らす付着水15となり、隣接する鉱石粒子11と接触すれば、架橋水14として働く。いわゆる、Pendular域、Fanicular域、Capillary域と呼ばれる充填様式である。鉱石粒子11同士の接触が進み、微粉8の核粒子9への付着が進行するに従い、擬似粒子13の径も増加し、原料中の粉率低減により、通気度も増加する。
擬似粒子を湿潤凝集粉体とみなした時、擬似粒子強度σを与える推定式は下記(b)、(c)式のように表される。
Pc=6・(1−ε)/ε・γ/Ds・cosθ ・・・(c)
ここで、各係数は
σ:造粒物強度[N]、
ψ:液体の充満度[−]、
S:粉体の表面積[m2]、
Pc:吸引圧力[Pa]、
ε:造粒物の空隙率[−]、
γ:水の表面張力[N/m]、
Ds:比表面積球相当径[m]、
θ:粉体との接触角[°]
である。
一般に、鉄鉱石中には粘土鉱物であるカオリン鉱物が微量に含まれている。カオリン鉱物はアルミニウムの含水ケイ酸塩鉱物(粘土鉱物の一種)であり、Al2O3質量比率が30〜40%程度である。カオリン鉱物の粒径は数μmと細かく、吸水性に富んでいる。すなわち、原料中のAl2O3質量比率が増加すると、造粒に必要な水分が余分に多くなると考えられる。
焼結鉱は高炉において安定した原料して使用されなければならず、SiO2、Al2O3、MgO、CaO/SiO2といったスラグ成分値は厳しく管理されている。特にSiO2は鉱石によって3〜8mass%と異なる為、珪石等の副原料で配合調整する必要がある。すなわち、SiO2含有量が少ない鉱石では、珪石を増配し、逆の場合には、珪石を減配する。珪石は吸収水に乏しい原料の為、珪石増配により装入原料の必要水分量が少なくなると考えられる。
Wopt=a・Wabs+b・Pf+c・Aff−d・Pr+e・[Al2O3]−f・[SiO2]−G ・・・(d)
ここで、
Wabs:吸収指数、
Pf:質量比率(微粉)、
Aff:水との濡れ性、
Pr:質量比率(核粒子)、
[Al2O3]:微粉中のAl2O3比率、
[SiO2]:原料中SiO2比率であり、
各係数a〜f、Gは定数である。
気孔量の測定には、乾燥原料を4〜6.7mm径に整粒した粉状物質について、水銀圧入法により0.003μmから200μmまでの径を有する開気孔の合計体積を求め、これを単位質量あたりに換算した値を用いる。
微粉として、原料中の1mm〜0.1mm質量比率と、−0.1mm質量比率との合計量、または、−0.1mm質量比率を用いることができる。核粒子として、原料中の+2mm質量比率を指標として用いる。
H=(φRγcosθ/2η)0.5・t0.5・・・(e)
ここで、各係数は、
H:水の上昇高さ[m]、
R:粒径[m]、
t:時間[sec]、
γ:水の表面張力[N/m]、
η:水の粘度[N・s/m2]、
θ:水と粉体の接触角[°]である。
Wopt=a・Wabs+b・Pf+c・Aff−d・Pr+e・[Al2O3]−f・[SiO2]−G ・・・(d)
上記実施形態の方法は、単一銘柄、複数銘柄の鉱石のいずれを用いる場合にも当然に適用できるものである。
Wopt=0.482・CW[mass%]+0.057・[-0.1mm mass%]+0.912・cosθ−0.136・[+2mm mass%]+0.268・[Al2O3mass%]−0.023・[SiO2 mass%]+9.714 ・・・(f)
操業を行なう際には、副原料(生石灰、珪石)、ダスト、コークス配合量込みの原料において、上記と同様の原料化学組成、粒度分布、濡れ性を測定して、(f)式の重回帰係数を修正して使用し、適性水分を推定した。副原料は、未知なる焼結原料と異なり既知であるため適正水分量は既存の技術で求めることができる。
2 風箱
3 試験焼結鍋(φ150mm)
4 グレート
5 ピトー管
6 差圧計
7 吸引ブロア
8 微粉
9 核粒子
10 気孔
11 鉱石粒子
12 水分
13 擬似粒子
14 架橋水
15 付着水
16 添加水分
17 原料ホッパ
18 コンベア
19 ドラムミキサー
20 コンベア
21 給鉱ホッパ
22 焼結パレット
23 点火炉
24 破砕機
25 燃焼溶融帯
26 焼結ケーキ
27 成品
Claims (2)
- 鉄鉱石、副原料、雑原料および固体燃料を含有する粉状物質を配合してなる焼結原料に水分を添加して混合造粒し、得られた造粒物である擬似粒子を焼結して焼結鉱を製造する方法において、
前記水分の添加前に、前記焼結原料の吸収指数、粒度分布、化学組成、水との濡れ性を測定し、得られた測定値に基づいて前記擬似粒子の適正造粒水分濃度を推定し、前記適正造粒水分濃度となるように前記水分の添加量を決定することを特徴とする焼結鉱の製造方法。 - 擬似粒子の適正造粒水分濃度(Wopt)を下記(1)式を用いて算出して推定することを特徴とする請求項1に記載の焼結鉱の製造方法。
Wopt=a・Wabs+b・Pf+c・Aff−d・Pr+e・[Al2O3]−f・[SiO2]−G ・・・(1)
但し、
Wabs:吸収指数、
Pf:微粉の質量比率、
Aff:水との濡れ性、
Pr:核粒子の質量比率、
[Al2O3]:微粉中のAl2O3比率、
[SiO2]:原料中SiO2比率であり、
a〜f、Gは定数である。
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JP4154914B2 (ja) * | 2002-04-04 | 2008-09-24 | Jfeスチール株式会社 | 高炉用焼結鉱の製造方法 |
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