JP5588371B2 - 高炉原料用塊成化物の製造方法 - Google Patents
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Description
図1に本発明の一実施形態に係る高炉原料用塊成化物の製造装置の概略構成を示す。なお、上記従来技術で説明した図11と共通する物質には同じ符号を用いた。
このようにして粒度調整した粉状石炭Aと粉状鉄鉱石Bとを質量比で20:80〜50:50の配合割合で切り出して混合機1で混合して混合原料Cとする。
混合原料Cは、加熱装置(例えば、外部加熱式ロータリキルン)2で350〜550℃、好ましくは400〜500℃の加熱温度T1に加熱して加熱原料C’とする。
加熱装置2で加熱温度T1に加熱された混合原料(加熱原料)C’は、該加熱装置2から排出された後、熱間成形機(例えば熱間成形用の双ロール型成形機)4でブリケット(成形物)Dに加圧成形される。
成形物Dを、上記加熱工程での加熱温度範囲よりも高い温度範囲である560〜750℃に調整した熱処理装置(例えば、シャフト炉)5内に装入し、10min以上加熱処理することで、成形物D中に残存する揮発分を気化させて十分に除去するとともに、石炭組織の縮重合・再配列を促進して固化させる。これにより、得られた塊成化物Eが、高強度を獲得するとともに、高炉に装入されて加熱された際に、もはや石炭が軟化することがなく塊成化物Eの強度が維持されるとともに、タール分が多量に発生することがなく高炉の排ガス系統にタールが固着する等のトラブルの発生を防止できる。
シャフト炉5で熱処理された成形物Dは、熱いまま大気中に排出すると発火や燃焼のおそれがあるため、シャフト炉5の下部または図示しない冷却器中で酸素濃度5容量%以下(例えば、窒素ガスや冷却後の燃焼排ガス等)の雰囲気下にて300℃以下まで冷却してから排出するのが望ましい。
上記実施形態では、粉状石炭Aと粉状鉄鉱石Bからなる混合原料Cを、造粒することなくそのまま加熱して加熱原料C’とする例(混合工程→加熱工程)を示したが、混合原料Cの全部または一部を造粒機(例えばディスク型ペレタイザ)にて適量の水分を添加してペレットに造粒し、このペレットと混合原料Cの残部とを加熱して加熱原料C’とする(混合工程→造粒工程→加熱工程)ようにしてもよい。このように、混合原料Cの全部または一部をペレット化してから加熱することで、造粒された個々のペレットは、その内部で粉状石炭Aと粉状鉄鉱石Bとが密接に接触した状態であるため、これを加熱することにより、粉状石炭Aの表層部が十分にゲル化し、熱間成形機4で加圧された際に個々のペレットが押し潰され、内部のゲル化部分が表面に押し出されて加熱原料C’全体が一体化し、冷却後に高強度のブリケット(塊成化物)Eが得られることとなる。
ラボ試験の方法としては、以下の(1)〜(6)の手順で行った(図2参照)。
(2)ついで、外部ヒータ付きのドーナツ型モールドを上下2段に重ね、上下段でそれぞれ独立して温度制御できるように構成した加熱装置を用い、その上段側のモールドの中心部円筒空間(内径20mm)に上記混合原料を充填して所定温度(加熱温度T1)に加熱する。
(3)その後、加熱原料を、上段側のモールドの加熱温度T1より所定温度分ΔTだけ低い温度(成形温度T2)に調整した下段側のモールドに移し、上段側のモールドを撤去し、所定時間経過後に加圧用ピンで加熱原料を2000kgf(1kgf≒9.8N)の成形荷重で加圧してタブレット(成形物)を作製する。
(4)下段側のモールドからタブレット(成形物)を取り出し、これをN2流通下で所定温度に加熱された加熱炉内に速やかに装入して所定時間熱処理する。
(5)熱処理が終了したタブレット(成形物)を取り出し、N2で室温まで冷却する。
(6)コンクリートの引張強度試験方法(JIS−A1113)に準じて、タブレット(高炉原料用塊成化物)の圧潰強度を測定し、引張強度を算出する。
粉状石炭の粒度はd50(50%平均径、以下同じ。)で約40μm、粉状鉄鉱石の粒度はd50で約25μmとした。そして、混合原料は、粉状鉄鉱石:粉状石炭=60:40(質量比)の配合割合(一定)とした。
[試験1](粉状石炭中の硫黄S含有量の影響)
タブレット(高炉原料用塊成化物)の引張強度に及ぼす粉状石炭中の硫黄S含有量の影響を調査するため、以下の試験を実施した。
そこで、さらに、ピロータイトの石炭表層部のゲル化作用を別の観点から検証するため、上記試験1とは異なり粉状鉄鉱石を用いることなく、粉状石炭単味に試薬のピロータイトを添加し、その他の条件は上記試験1と同じ条件で加熱→熱間成形→熱処理を行ってタブレットを作製し、タブレットの引張強度に及ぼすピロータイト添加量の影響を調査した。
次に、タブレット(高炉原料用塊成化物)の引張強度に及ぼす粉状鉄鉱石中の結晶水LOI含有量の影響を調査するため、以下の試験を実施した。
次に、タブレット(高炉原料用塊成化物)の引張強度に及ぼす加熱温度の影響を調査するため、以下の試験を実施した。
タブレット(高炉原料用塊成化物)の引張強度に及ぼす加熱温度T1から成形温度T2までの温度低下分ΔT=T1−T2の影響を調査するため、以下の試験を実施した。
タブレット(高炉原料用塊成化物)の引張強度に及ぼす加熱終了時点から成形開始時点までの所要時間Δtの影響を調査するため、以下の試験を実施した。
タブレット(高炉原料用塊成化物)の引張強度に及ぼす熱処理時間の影響を調査するため、以下の試験を実施した。
最後に、タブレット(成形物)を熱処理後、どの程度まで冷却すれば大気中に安全に取り出せるかを確認するため、600℃および800℃でそれぞれ熱処理した後のタブレット(成形物)を、N2雰囲気中および大気雰囲気中のそれぞれで示差熱分析を実施した。
2:加熱装置(外部加熱式ロータリキルン)
3:サージホッパ
4:熱間成形機(双ロール型成形機)
5:熱処理装置(シャフト炉)
6:スクリーン
A:粉状石炭
B:粉状鉄鉱石
C:混合原料
C’:加熱原料
D:成形物(ブリケット)
E:高炉原料用塊成化物(篩上塊状物)
F:篩下粉
Claims (5)
- ギーセラー最高流動度MFがlogMFで0.3〜2.5であるとともに、揮発分VMを10質量%以上、硫黄Sを0.3質量%以上含有する粉状石炭と、結晶水LOIを3質量%以上含有する粉状鉄鉱石とを混合して混合原料となす混合工程と、
この混合原料を350〜550℃の加熱温度T1に加熱して加熱原料となす加熱工程と、
この加熱原料を成形温度T2で熱間成形して成形物となす熱間成形工程と、
この成形物を不活性ガス雰囲気下にて560〜750℃で10min以上加熱処理して高炉原料用塊成化物となす熱処理工程と、を備え、
前記加熱温度T1から前記成形温度T2までの温度低下分ΔT(=T1―T2)を20℃以内とすることを特徴とする高炉原料用塊成化物の製造方法。 - ギーセラー最高流動度MFがlogMFで0.3〜2.5であるとともに、揮発分VMを10質量%以上、硫黄Sを0.3質量%以上含有する粉状石炭と、結晶水LOIを3質量%以上含有する粉状鉄鉱石とを混合して混合原料となす混合工程と、
この混合原料の全部または一部をペレットに造粒する造粒工程と、
このペレットと前記混合原料の残部とを350〜550℃の加熱温度T1に加熱して加熱原料となす加熱工程と、
この加熱原料を成形温度T2で熱間成形して成形物となす熱間成形工程と、
この成形物を不活性ガス雰囲気下にて560〜750℃で10min以上加熱処理して高炉原料用塊成化物となす熱処理工程と、を備え、
前記加熱温度T1から前記成形温度T2までの温度低下分ΔT(=T1―T2)を20℃以内とすることを特徴とする高炉原料用塊成化物の製造方法。 - 前記加熱工程の終了時点t1から前記熱間成形工程の開始時点t2までの所要時間Δt(=t2−t1)を2min以内とする請求項1または2に記載の高炉原料用塊成化物の製造方法。
- 前記熱処理工程の後に、前記高炉原料用塊成化物を酸素濃度5容量%以下の雰囲気下にて300℃以下まで冷却する冷却工程を備えた請求項1〜3のいずれか1項に記載の高炉原料用塊成化物の製造方法。
- 前記粉状石炭が、2種類以上の石炭を配合してなる請求項1〜4のいずれか1項に記載の高炉原料用塊成化物の製造方法。
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