JP5406543B2

JP5406543B2 - ローラスクリーンによる生ペレットの篩い分け方法

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Publication number: JP5406543B2
Application number: JP2009018097A
Authority: JP
Inventors: 耕一森岡; 伸之岩▲崎▼; 充坂本; 美伸若林; 栄作安田
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 2009-01-29
Filing date: 2009-01-29
Publication date: 2014-02-05
Anticipated expiration: 2029-01-29
Also published as: JP2010174330A

Description

本発明は、ローラスクリーンによる生ペレットの篩い分け方法に関し、例えば鉄鉱石ペレットの製造設備における、造粒機と移動式グレートの間に設けられたローラスクリーンによる生ペレットの篩い分け方法に関する。

鉄鉱石ペレットを製造する方法としては、グレートキルン方式とトラベリンググレート方式が代表的である。

グレートキルン方式は、ペレットの乾燥工程から予熱工程までを移動式グレートで行い、焼成工程はグレートとは別に、ロータリキルンを用いる方法である。

一方、トラベリンググレート方式は、ペレットの乾燥工程から焼成工程までを移動式グレートのみで行う方法である。

いずれの方式においても、粉状鉄鉱石に適量の水分を添加してディスク型またはドラム型の造粒機で生ペレットに造粒し、この生ペレットをローラスクリーンに通して篩い分け、所定粒径以下のもの（篩下）は造粒機に循環して原料として利用する一方、所定粒径以上のもの（篩上）は移動式グレートに装入する。以上の操作は連続的に行われる（非特許文献１参照）。

ローラスクリーンにおいては、ローラ上に積層される生ペレットが一段のみになるように、生ペレット供給速度とローラ回転速度を調整することで、篩い効率を維持している。

ところが、ローラスクリーンで生ペレットを篩うと、ローラ表面に鉱石粉の付着層が形成されたり、ローラ間隙に生ペレットが滞留したりして、該ローラ間隙が狭くなり、篩い効率が低下する場合がある。篩い効率が低下すると、小粒径の生ペレットが多量に移動式グレートに持ち込まれてしまい、移動式グレート上のペレット層の圧損が上昇して加熱ガスの流通量が減少し、その結果鉄鉱石ペレットの生産性が低下する。ローラ表面の付着層やローラ間隙に滞留した生ペレットを除去するため、ローラスクリーンの表面はスクレーパで清掃できるようになっている（例えば、特許文献１参照）が、清掃後すぐに付着層の再形成や生ペレットの再滞留が生じる場合には、清掃のために頻繁に造粒操作を中断する必要があり、やはり生産性が低下する問題があった。

ここで、特許文献２には、大径ローラと小径ローラを交互に配置するとともに、小径ローラの表面高さを一つ上流側の大径ローラの表面高さよりも低くなし、大径ローラの表面に突起を設けたローラスクリーンが開示されている。これにより、被処理物がローラ間隙に噛み込んだり、逆回転してローラ間隙を閉塞したりすることが防止できるとしている。確かに、砕石、廃コンクリート、土砂、スラグなどの硬く付着しにくい被処理物を篩い分けする場合には、このような構成からなるローラスクリーンを適用できると考えられる。しかしながら、生ペレットのように軟らかく付着性を有する被処理物の場合には、通常のローラスクリーンを用いる場合よりも、大径ローラの表面に設けられた突起で生ペレットが破壊され、ローラの表面に鉱石粉がより付着しやすくなり、却って篩い効率が低下すると考えられる。

特開２００１−１７９１９号公報特開平１１−１２８８４１号公報

日本鉄鋼協会編、鉄鋼便覧、第３版、第２巻、発行所：日本鉄鋼協会、昭和５４年１０月１５日発行、ｐ．１３７−１３８

そこで、本発明は、ローラスクリーンを用いて生ペレットを篩い分け、その篩上を移動式グレートに装入するにあたり、該ローラスクリーンの篩い効率の低下を防止しうる、ローラスクリーンによる生ペレットの篩い分け方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、発明者らは、ローラ表面への粉の付着層の形成、および、ローラ間隙への生ペレットの滞留の発生に影響する要因を種々検討した結果、ローラの表面粗度Ｒａが大きく影響することを見出した。

すなわち、ローラの表面粗度Ｒａを変化させて、ローラスクリーン稼働中におけるローラ上の生ペレットの挙動と、ローラスクリーン停止後におけるローラ表面の状況を目視観察した結果、以下のことが明らかになった（図２参照）。

つまり、ローラ４１の表面粗度Ｒａが小さすぎるとローラ間隙４２において該ローラ間隙４２より大粒径の生ペレットＧＰがスリップしてしまうため、該ローラ間隙４２から下段側のローラ４１の頂点を越えることができなくなり、該ローラ間隙４２に滞留してしまう（同図（ａ）参照；図に示すように滞留した生ペレットＧＰ’はローラ間隙４２の断面形状に合わせて変形する）。一方、ローラ４１の表面粗度Ｒａが大きすぎると、生ペレットＧＰのスリップは防止されるものの、軟らかい生ペレットＧＰの表面が削り取られ、その削り取られた鉱石粉は水分を含むことからローラ４１表面に容易に付着し、付着層Ａを形成する（同図（ｃ）参照）。

これに対し、ローラ４１の表面粗度Ｒａが適正範囲にある場合は、ローラ間隙４２への生ペレットＧＰ’の滞留もローラ４１表面への付着層Ａの形成も、ともに抑制され、ローラ間隙４２が過度に閉塞されることがなく、良好な篩い効率が維持される（同図（ｂ）参照）。ローラ４１の表面粗度Ｒａの適正範囲は１．０〜１２．５μｍである。

上記知見に基づき、以下の発明を完成するに至った。

請求項１に記載の発明は、水分を含有する造粒原料を造粒機で造粒して得られた生ペレットをローラスクリーンで篩い分けて、その篩上を移動式グレートに装入するにあたり、前記ローラスクリーンを構成するローラの表面粗度Ｒａを１．０〜１２．５μｍの範囲内に維持することによって、前記ローラスクリーンの篩い効率の低下を防止することを特徴とする、ローラスクリーンによる生ペレットの篩い分け方法である。

本発明によれば、ローラの表面粗度Ｒａを適正範囲に維持することで、ローラ間隙への生ペレットの滞留もローラ表面への付着層の形成もともに抑制され、ローラ間隙が過度に閉塞されることがなくなり、良好な篩い効率が維持できるようになった。

ローラスクリーンによる生ペレットの篩い分け部の概略構成を示すフロー図である。ローラスクリーン上における生ペレットの挙動の変化を説明する縦断面図であり、ローラの表面粗度Ｒａが、(ａ)過小な場合、（ｂ）適正な場合、（ｃ）過大な場合、をそれぞれ示す。ローラの表面粗度Ｒａの経時変化を示すグラフ図である。本発明適用前後における、ローラスクリーン篩下の粒度分布の変化を示すグラフ図である。本発明適用前後における、鉄鉱石ペレット製造装置の操業推移を示すグラフ図である。

以下、本発明の実施の形態について、グレートキルン方式による鉄鉱石ペレット製造装置への適用例について詳細に説明する。

〔実施形態〕
グレートキルン方式のペレット製造装置は、図１に示すように、造粒機１、グレート炉５、図示しないロータリキルンおよびアニュラクーラを備えている。この装置による鉄鉱石ペレットの製造工程は、造粒、乾燥、離水、予熱、焼成および冷却の各工程からなる。

〔造粒工程〕
粉状鉱石に、石灰石やドロマイト等の副原料を配合したペレット原料に所定量の水分を添加し、造粒機（本例ではディスク型ペレタイザ）１にて生ペレットＧＰが造粒される。

ディスク型ペレタイザ１から排出された生ペレットＧＰは、シードスクリーン２で所定粒径（本例では７ｍｍ）未満のシードペレットＳＰを除去した後、ベルトコンベヤ３，３にてグレート炉５入口に設置されたローラスクリーン４に搬送される。ローラスクリーン４は、移動グレート５１の幅とほぼ同等の長さ（本例では４．３ｍ）と一定の直径（本例では１５０ｍｍ）を有する円筒状のローラ４１を、一定のローラ間隔（本例では８．５ｍｍ）で複数本（本例では１５本）水平に少しずつ高さを変えて並べ、移動式グレート５１面に向かう下向き斜面状に形成され、全部のローラ４１は生ペレットＧＰの移動方向に沿って同じ回転速度で回転するように構成されている。ローラ４１は、生ペレットＧＰを構成する鉄鉱石による磨耗を抑制するために、例えば表面にクロムめっき等を施したステンレス鋼製のものを用いるのが推奨される。

ローラ４１の表面粗度Ｒａは所定範囲内（推奨範囲：１．０〜１２．５μｍ）に維持する。そして、ローラ４１上で生ペレットＧＰが一段になるように、生ペレットＧＰの供給速度に合わせて全部のローラ４１の回転速度を調整する。これにより、ローラ４１の表面粗度Ｒａが適正範囲にあるため、生ペレットＧＰがローラ間隙４２上にてスリップすることなく、また、生ペレットＧＰの表面が削り取られることもない。この結果、ローラ間隙４２への生ペレットの滞留およびローラ４１表面への付着層の形成がともに抑制されて、ローラ間隙４２の閉塞が防止され、ローラスクリーン４の篩い効率が維持されることとなる。

ここに、表面粗度Ｒａは、ＪＩＳＢ０６０１で規定される中心線平均粗さである。

ローラ４１の表面粗度Ｒａは、例えばローラ４１の表面をグラインダで研磨することで容易に調整できる。

ローラスクリーン４を長期間運転していると、ローラ４１の表面が生ペレットＧＰを構成する鉱石粉により研磨されて磨耗し、図３に示すように、その表面粗度Ｒａが低下してくる。

そこで、例えば定期点検時ごとに各ローラ４１の表面粗度Ｒａを測定し、Ｒａの値が上記所定範囲の下限値（本例では１．０μｍ）に近づいたローラを特定し、該ローラの表面をグラインダで研磨して表面粗度Ｒａが上記所定範囲の上限（本例では１２．５μｍ）に近くなるように調整するか、または、予め表面粗度Ｒａが上記所定範囲の上限（本例では１２．５μｍ）に近くなるように調整された、予備のローラに取り替えるか、するとよい。

上記のような定期点検ごとの測定によりローラ４１の表面粗度Ｒａの低下速度が把握できた後には、定期点検時ごとのＲａの測定を省略し、グラインダによる研磨ないし予備のローラへの取替え時期を、上記ローラ４１の表面粗度Ｒａの低下速度から予測するようにしてもよい。図３の場合であれば、安全を見て例えば６ヶ月ごとの取替えとすればよい。

このようにして、ローラ４１の表面粗度Ｒａを所定範囲内に維持することにより、生ペレットＧＰがローラ間隙４２上にてスリップすることなく、また、生ペレットＧＰの表面が削り取られることもない。この結果、ローラ間隙４２への生ペレットの滞留およびローラ４１表面への付着層の形成がともに抑制されて、ローラ間隙４２の閉塞が防止され、ローラスクリーン４の篩い効率が良好に維持される。

〔乾燥・離水・予熱・焼成・冷却工程〕
上記のようにしてローラスクリーン４の篩い効率が良好に維持されるので、移動式グレート５１上に小粒径の生ペレットが装入されることが防止される。この結果、移動式グレート５１上のペレット層の通気性が維持され、加熱ガスの流通量が確保されるので、グレート炉５にてペレットが高生産性で乾燥・離水・予熱され、後段の上記ロータリキルンでの転動に耐える強度が付与される。予熱されたペレットは、上記ロータリキルンで焼成された後、上記クーラで冷却され、高生産性で鉄鉱石ペレットが製造される。

（変形例）
上記実施形態では、グレートキルン方式の鉄鉱石ペレット製造装置における適用例のみを示したが、トラベリンググレート方式の鉄鉱石ペレット製造装置にも適用できることは当然である。

また、上記実施形態では、造粒機としてディスク型ペレタイザを例示したが、ドラム型ペレタイザを用いることもできる。

また、上記実施形態では、離水工程を有する例のみを示したが、原料鉱石中の結晶水含有量が少ない場合には、離水工程を省略してもよい。

さらに、上記実施形態では、鉄鉱石ペレット製造装置における適用例のみを示したが、炭材を内装した生ペレットを、グレート式ドライヤで乾燥した後、回転炉床炉で加熱還元して還元鉄を製造するプロセス（例えば特開２００３−２９３０１９号公報参照）において、該炭材内装生ペレットをグレート式ドライヤ（移動式グレートに相当）に装入する際にもローラスクリーンを用いることができるが、その部分にも本発明は当然に適用しうるものである。

本発明の効果を確証するため、出願人の加古川製鉄所内に設置されている鉄鉱石ペレット製造装置において、一定期間運転されたローラスクリーンについてローラの表面粗度Ｒａを測定し、その測定結果に基づいてローラ表面のグラインダによる研磨またはローラの取替えの処置を行い、該処置前後における、ローラスクリーンの篩い効率の変化を調査した。

なお、ローラスクリーンの構造および寸法は、上記〔実施形態〕中で本例として記載したものと同様、直径１５０ｍｍ、長さ４．３ｍのローラを１５本並べて構成したものである。ただし、ローラ間隔については、上方のローラ１３本（後述の表１のローラＮｏ．１〜１３）のローラ間隔は８．５ｍｍであるが、下方のローラ３本（ローラＮｏ．１３〜１５）のローラ間隔は５ｍｍとした（上方のローラにて篩いとしての機能がほぼ確保されるので、下方のローラは篩いとしての機能より搬送の機能を重視し、ローラ間隙を狭めることによって、ローラ上での生ペレットの上下動を少なくして移動グレート上への載置時の衝撃をできるだけ小さくするためである。）。また、ローラ材質は、表面にクロムめっきを施したステンレス鋼製である。

ローラ３１の表面粗度（中心線平均粗さ）Ｒａの測定は、定期修理時にローラ３１表面の付着物を除去した後、ローラ３１の中央部と両端部（各端からローラ長さの４％の位置）の合計３箇所について触針式の粗度計を用いて行い、３箇所の測定値の算術平均値をローラ３１の表面粗度Ｒａとした。

上記処置前における各ローラの表面粗度Ｒａの測定結果と、その測定結果に基づく処置を下記表１に併せて示す。

表１に示すように、表面粗度Ｒａ（平均値）が、所定範囲（適正範囲）の下限値である１．０μｍより少し低下した、または、該下限値に近づいた、０．６〜１．１μｍの範囲にあるローラＮｏ．７、９、１１、１２については、グラインダによる研磨により表面粗度Ｒａを５μｍ以上（ただし、１２．５μｍ以下）に回復させた。

また、表面粗度Ｒａ（平均値）が、所定範囲（適正範囲）の下限値である１．０μｍより大幅に低下した、０．６μｍ未満の範囲にあるローラＮｏ．３、５については、予め表面粗度を５μｍ以上（ただし、１２．５μｍ以下）に調整した予備のローラに取替えを行った。

なお、ローラＮｏ．１３〜１５については、表面粗度Ｒａ（平均値）が０．６〜１．１μｍの範囲にあるが、上述したように、上方のローラ（ローラＮｏ．１〜１２）にて篩いの機能がほぼ確保されており、これら下方のローラ（ローラＮｏ．１３〜１５）は篩いとしての機能を回復させる必要性が少ないと判断し、本実施例ではグラインダによる研磨と予備のローラへの取替えをともに省略した。

図４に、上記処置前後（すなわち、本発明適用前後）における、ローラスクリーン篩下の粒度分布の変化を示す。なお、同図は、ローラスクリーンにおける篩下の全回収量（ｔ／ｈ）と、該篩下の縮分サンプルを乾式篩いで篩い分けて測定した粒度構成とから得られたものである。同図に示すように、上記処置（本発明適用）により、篩下の全回収量（ｔ／ｈ）、８ｍｍ以下の回収量ともに大幅に増加しており、ローラスクリーンの篩い効率が大きく改善されたことがわかる。

また、図５に、上記処置前後（すなわち、本発明適用前後）における、鉄鉱石ペレット製造装置の操業推移を示す。なお、同図において１ｍｍＡｑ−Ｇは、９．８０Ｐａ（ゲージ圧）に相当する。同図に示すように、上記処置前（本発明適用前）の約１ヶ月の期間においては、予熱工程の風箱内圧力（負圧）が徐々に低下するとともに、離水工程の加熱ガス温度も徐々に低下しており、ペレット層の圧損が徐々に増大し、加熱ガス量が減少していることがわかる。その結果、鉄鉱石ペレットの生産速度も徐々に低下する傾向にあった。

これに対し、上記処置後（本発明適用後）は、予熱室風箱の圧力（負圧）が上昇するとともに、離水工程の加熱ガス温度も上昇しており、ペレット層の圧損が減少し、加熱ガス量が増加したことがわかる。その結果、鉄鉱石ペレットの生産速度も回復し、高生産性が確保されるようになった。

なお、本実施例では、一部のローラについては、表面粗度Ｒａ（平均値）が、所定範囲（適正範囲）の下限値である１．０μｍより低下してからグラインダによる研磨ないし予備のローラへの取替えの処置を行ったが、上記［実施形態］中で説明したように、すべてのローラについて、上記下限値に達するまでに上記処置を行うようにすれば、本願発明の効果がより確実に得られることが明らかである。

１…造粒機
２…シードスクリーン
３…ベルトコンベヤ
４…ローラスクリーン
４１…ローラ
４２…ローラ間隙
５…グレート炉
５１…移動式グレート
Ａ…付着層
ＧＰ…生ペレット
ＧＰ’…ローラ間隙に滞留した生ペレット
ＳＰ…シードペレット

Claims

水分を含有する造粒原料を造粒機で造粒して得られた生ペレットをローラスクリーンで篩い分けて、その篩上を移動式グレートに装入するにあたり、前記ローラスクリーンを構成するローラの表面粗度Ｒａを１．０〜１２．５μｍの範囲内に維持することによって、前記ローラスクリーンの篩い効率の低下を防止することを特徴とする、ローラスクリーンによる生ペレットの篩い分け方法。