JP5505188B2 - 塊鉱石の処理方法 - Google Patents

Description

本発明は、高炉装入用の主原料の一部として使用する塊鉱石の処理方法に関するものである。

高炉で原料として使用する塊鉱石は、所定粒径、例えば６ｍｍ〜３０ｍｍに粒度調整された後、高炉に装入される。
通常、ヤードにおいて野積みされている入荷直後の塊鉱石の表面には微粒粉（例えば６ｍｍ未満の粉）が付着しているが、微粒粉が付着していると、これが炉内に持ち込まれて炉内通気に悪影響を与えることが懸念される。
そこで、このような微粒粉を除去することが必要となるが、雨の影響等で水分を含んだ微粒粉は塊鉱石表面に強固に付着しているため、例えば篩い分けによって除去することは難しい。

塊鉱石の表面に付着している微粒粉を除去する技術として、特許文献１には、鉱石の水洗処理方法が提案されている。
特許文献１に提案された鉱石の水洗処理方法は、「微粒粉を含む塊鉱石をスクリーン式ジェット水洗機により洗浄し、該洗浄水を第１のスクリーン式脱水機により脱水して微粒粉を回収し、次いで前記第１のスクリーン式脱水機からの排出洗浄水を液体サイクロンに供給して細微粒粉を分離し、その後、分離された該細微粒粉を第２のスクリーン式脱水機により脱水して回収することを特徴とする鉱石の水洗処理方法。」（特許文献１の請求項１参照）というものである。

また、特許文献２には、予め水洗処理した塊鉱石を焼結機の床敷として使用する技術が提案されている（特許文献２の請求項２参照）。

特開平７−１１３１２７号公報 特開２００３−２７７８４０号公報

特許文献１には、塊鉱石を水洗して微粒粉を除去すること、及び除去された微粒粉の処理に関しては述べられているが、水洗して水に濡れた塊鉱石のその後の処理については触れられていない。
塊鉱石は、炉内に向けて搬送されるが、塊鉱石が水に濡れた状態のまま搬送されると、その搬送過程においてベルトコンベアの搬送面や高炉用ホッパーの内壁に水分が付着して、それによって搬送過程で粉化した微粒粉が再び塊鉱石の表面に付着することが考えられる。また、濡れた状態の塊鉱石をそのまま炉内に装入すると、水分が炉内へ入るため、高炉の炉頂温度が低下してしまうことも懸念され、高炉でより多くの燃料が必要となるという問題もある。

他方、特許文献２においては、水洗した塊鉱石を焼結機の床敷として使用することで、濡れた塊鉱石を熱によって乾燥することが述べられている。
しかし、焼結機の床敷として使用することで塊鉱石を乾燥させるというのでは、炉内への塊鉱石の効率的な装入には利用できない。また、焼結機の生産性低下、使用する鉱石性状が制限されるといった問題もある。

本発明はかかる課題を解決するためになされたものであり、微粒粉の付着がなく効率的に高炉に装入できる塊鉱石の処理方法を提供することを目的としている。

発明者は、塊鉱石に付着している微粒粉を除去し、水分が高炉へ入るのをできるだけ抑制するにはいかにするべきかを検討した。
まず、ヤードにおいて野積みされている塊鉱石に付着している微粒粉を除去するには、塊鉱石の水分を除去してから篩分けすることが効果的であるとの結論に達した。この水分除去の方法として一般的に考えられるのは、熱風によって乾燥するという方法である。この点、特許文献２の方法もこれに近いものである。
しかし、発明者の検討によると、例えば積層された塊鉱石の下方から熱風を当てるようにして乾燥するようにした場合、熱風が直接当たる下層部分の塊鉱石の乾燥は可能でも、より上層にある塊鉱石には飽和蒸気を含んだ熱風が当たり、乾燥されにくく、効率が悪いということがわかった。つまり、このような乾燥方法ではコスト高につながる上、ＣＯ_２の排出量も大きいという問題もある。

塊鉱石に付着している水分の状況を確認したところ、水分の大部分は塊鉱石の表面近くに付着しており、これが微粒粉を分離しにくくしているものを考えられる。とすれば、塊鉱石の水分除去にとって重要なことは、その内部まで乾燥させるような方法は必要なく、表面に付着している水分を効果的に除去することである。
そこで、このような水分除去方法について検討した結果、遠心力を使って塊鉱石から水分を分離することを考え、実験を行ったところ、微粒粉が付着し湿った塊鉱石を遠心方式の脱水機に投入後、篩い分けを行うことで、塊鉱石に付着した微粒粉を効果的に除去できるとの知見を得た。

本発明は以上のような考察と研究によって得られた知見を基になされたものであり、具体的には以下の構成からなるものである。

（１）本発明に係る塊鉱石の処理方法は、6mm未満の微粒粉が付着した湿った塊鉱石を遠心脱水方式の脱水機に投入して表面水を除去する脱水工程と、脱水工程後に塊鉱石を篩い分けして微粒粉を除去する篩い分け工程を備えたことを特徴とするものである。

本発明においては、塊鉱石を遠心脱水方式の脱水機に投入して表面水を除去する脱水工程と、微粒粉を除去するための篩い分け工程を備えたことにより、塊鉱石の表面に付着した微粒粉を効果的に除去できるので、微粒粉の付着がない塊鉱石を効率的に高炉に装入できる。

本発明の一実施の形態における塊鉱石の処理工程の説明図である。 従来技術による塊鉱石の処理工程の説明図である。 本発明の一実施の形態における塊鉱石の処理方法に用いる遠心脱水機の構造の説明図である。

本実施の形態に係る塊鉱石の処理方法は、図１の処理工程の説明図に示すように、６ｍｍ未満の微粒粉１が付着した塊鉱石３を遠心脱水方式の脱水機に投入して表面水を除去する脱水工程（Ｓ1）と、脱水工程（Ｓ１）後に、微粒粉１を分離除去するための篩い分けを行う篩い分け工程（Ｓ２）を備え、篩い分け工程を経ることで微粒粉１が除去された塊鉱石３を高炉に装入する工程（Ｓ３）を備えている。

ちなみに、図２の処理工程に示すように、水分を除去することなく６ｍｍ未満の微粒粉１が付着した塊鉱石３の篩い分けを行ったとしても、湿った微粒粉１を篩い分け工程で除去することができず、多量の微粒粉が高炉に持ち込まれることになる。
以下、本実施の形態の主な工程を詳細に説明する。

＜脱水工程＞
脱水工程は、微粒粉１が付着した塊鉱石３を遠心脱水方式の脱水機に投入し表面水を除去する工程である。
脱水機の構造は特に限定されるものではなく、公知のものを利用することができ、例えば図３に示すような、＜工場操作シリーズ＞増補・遠心分離、化学工業所、昭和49年6月15日初版、p.227に記載された竪型連続式遠心脱水機７を利用できる。

図３に示した竪型連続式遠心脱水機７は、図示しないモータによって回転する駆動軸９と、該駆動軸９に固定されたバスケット１１と、バスケット１１に装備された逆円錐台状のスクリーン１３と、塊鉱石３を装入するためのホッパー１５とを備えている。
ホッパー１５に投入された塊鉱石３は、ホッパー１５を通り、高速回転するスクリーン面に供給される。スクリーン面に供給された塊鉱石３は、遠心力を受けて脱水され、スクリーン面を徐々に上昇してスクリーン面の上縁部から固体排出口１７側へ落下して排出される。他方、脱水された水はスクリーン１３を通過して液体排出口１９から排出される。

上記のような連続式の遠心脱水機を用いることで、微粒粉1、塊鉱石３の表面の水分を効率的に脱水処理できる。
なお、連続式の遠心脱水機は、図３に示すような竪型のものに限定されず、スクリーン１３を横向きに設置した横型の遠心脱水機であってもよい。

＜篩い分け工程＞
篩目6mmのスクリーンを用いて、微粒粉１の付着した塊鉱石３の篩い分けを行い、塊鉱石３から微粒粉１を除去する工程である。
篩い分け工程の前に脱水工程を経ているので、塊鉱石３の表面や塊鉱石３に付着していた微粒粉１の水分が除去されており、篩い分けにより、微粒粉１は効率的に篩い分けられる。
篩い分け工程において、篩上の塊鉱石３が高炉の原料となる。
なお、脱水工程によって塊鉱石３に粉化が生じたとしても、そこで生じた微粒粉は篩い分け工程を経ることで塊鉱石３から除去されるので、微粒粉が高炉に装入されることはない。

連続式の遠心脱水機によって微粒粉１の付着した塊鉱石３を脱水処理し、その後、6mmで篩い分けを行うことで、本発明の効果を調査した。
実験に使用した鉱石は、ヘマタイト系の鉱石Ａと、ピソライト系の鉱石Ｂであり、それぞれ粒度分布をそろえた試料を2つ準備した。ヘマタイト系の鉱石Ａは気孔率が小さく比較的粘りのある鉱石であり、ピソライト系の鉱石Ｂは気孔率が大きく比較的もろい鉱石である。
また、使用した連続式遠心脱水機は、スクリーンを横型にした横型遠心脱水装置を用いた。鉱石にかかる重力加速度は１，０００ｍ／ｓｅｃ^２とし、装置内での鉄鉱石の滞留時間は１〜４秒であった。篩には篩目6mmの網を用意し、1回あたり1kgの試料を投入後、それを10秒間で20回左右に動かし、篩上、篩下の試料に分離した。なお、比較例としては、鉱石A、鉱石Bともに脱水工程を実施せず、篩分け作業を行った。
表１はこの実験結果を示す表である。

表１に示すように、比較例１の場合、篩工程実施後の篩上の塊鉱石の水分は4.3％、篩下の微粒粉の水分は10.2％と高かった。このため、微粒粉の篩分けが困難となり、篩上の塊鉱石に含まれる微粒粉が4.9％あった。比較例２の鉱石Bの場合もほぼ同様の傾向であるが、鉱石Aよりも水分値が高い分、篩上の塊鉱石に含まれる微粒粉の比率が鉱石Aよりも高くなっているものと推定される。

一方、脱水工程を実施した実施例１、２については、脱水直後の鉱石Ａ、Ｂの外観調査をしたところ、両者共に表面は乾いており、本発明方法によれば鉱石の表面に付着した表面水を除去できることが確認できた。次に、これを篩分け工程に通し、篩上、篩下の水分を測定した結果、脱水工程のない比較例の測定結果に対し、篩上の塊鉱石で1.2〜2.0％、篩下の微粒粉について4.3〜4.7％水分が低下できることがわかった。

さらに、篩上の塊鉱石に含まれる微粒粉の比率を調査した結果、鉱石Aで1.6％、鉱石Bで2.4％と大幅に低減できることが確認され、本プロセスによって高炉に持ち込まれる微粒粉を効率的に除去できることが実証された。

１ 微粒粉
３ 塊鉱石
７ 竪型連続式遠心脱水機
９ 駆動軸
１１ バスケット
１３ スクリーン
１５ ホッパー
１７ 固体排出口
１９ 液体排出口

Claims (1)

1. 6mm未満の微粒粉が付着した湿った塊鉱石を遠心脱水方式の脱水機に投入して表面水を除去する脱水工程と、脱水工程後に塊鉱石を篩い分けして微粒粉を除去する篩い分け工程を備えたことを特徴とする塊鉱石の処理方法。