JP6459724B2 - 焼結鉱の製造方法 - Google Patents
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Description
このことにより、焼結機に装入した後、焼結パレット内に形成された原料充填層内の通気性を維持し、焼結原料の焼結反応を促進し、高い生産性を確保することができる。
焼結機の生産性を向上させる手段としては、焼結原料に生石灰を配合し、強固な擬似粒子を形成する技術がある。即ち、焼結原料中の粒径0.25mm以下の割合が多い場合、原料銘柄によっては造粒が困難で、擬似粒子の強度が脆弱なものとなり、焼結パレット内に装入した原料充填層の通気抵抗性を悪化させ、焼結機の生産性を低下させてしまう。この場合、脆弱な擬似粒子から強固な擬似粒子にすることが必要である。又、更なる生産性の向上が要求される場合に、更に強固な擬似粒子を形成が必要となる。
かかる場合に焼結原料に生石灰を配合し、混合・造粒することにより、生石灰が焼結原料の粒子を結合する造粒剤としての効果を発揮し、強固な擬似粒子が形成されることにより焼結機の生産性の向上を図ることができる。
又、同じCaを含有することより、生石灰に替わり消石灰を使用する技術もある。
特許文献2に記載の発明は、造粒剤が前記新原料の合計量に対し、内数で、生石灰2質量%以上3質量%以下であり、それ以上に必要な場合に消石灰を用いるものであり、消石灰のみの造粒剤を用いるものではない。生石灰と消石灰のそれぞれに設備が必要であるという問題がある。また、生石灰と消石灰の併用効果を得るために、消石灰は、粒径の中央値(D50)が20μm以下の微粒であるという問題がある。
特許文献4に記載の発明は、燒結鉱製造時の排煙中のNOxを低減するために、炭材の周囲にCa含有被覆材を被覆する設備についての発明である。Ca含有被覆材用のCa源として生石灰を消化し消石灰とするが、付着水分が1.5質量%以上で、高いという問題がある。また、消石灰は、排煙中のNOx低減を目的とするものであり、難造粒性の微粉鉱石の造粒性を向上させることを目的とするものではない。
(1)鉄鉱石や製鉄ダストなどの鉄含有原料と、石灰石や蛇紋岩などの副原料と、凝結剤とから構成される焼結原料を、主焼結原料と副焼結原料とに分け、それぞれを混合・造粒する、主造粒工程と、副造粒工程とを並列で有し、
前記主造粒工程と前記副造粒工程で製造したそれぞれの造粒物を合わせ、前記合わせた造粒物を焼成する焼結鉱の製造方法であって、
前記副造粒工程は、細粒鉱石と、粗粒鉱石と、生石灰を水和当量比が1.3以上1.5未満の範囲の水和反応により製造された消石灰とから構成される前記副焼結原料を混合・造粒し、
前記主造粒工程は、前記副焼結原料を除く前記主焼結原料を混合・造粒することを特徴とする焼結鉱の製造方法。
(2)前記細粒鉱石は、ペレットフィードであり、前記粗粒鉱石は、平均粒径が1mm以上の鉄鉱石であることを特徴とする(1)に記載の焼結鉱の製造方法。
(3)前記消石灰は、消化率が82質量%以上であることを特徴とする(1)または(2)に記載の焼結鉱の製造方法。
(4)前記消石灰は、平均粒径が40μm以下、付着水分が、1.5%以下であることを特徴とする(1)乃至(3)のいずれかに記載の焼結鉱の製造方法。
本発明は、ペレットフィード等の微粒子で、難造粒性の鉱石を造粒するに当たり、主造粒工程とは別の副造粒工程で、バインダーとして消石灰を用いる場合に、消石灰の品質の適正化を図り、難造粒性の鉱石を造粒する焼結鉱の製造方法である。
ペレットフィード等の微粒子は、擬似粒子の形成が困難である。従来、粒径が1mm以上の粗粒鉱石を核とし、その周辺に微粒子鉱石を付着させるために、バインダーとして生石灰が用いられてきた。この場合、製鉄所では、生石灰は、他社より購入され、製鋼工程において大量に使用されており、その一部が、焼結工程において使用されてきた。
しかし、生石灰は、高価であり、その使用量を低減するため、全焼結原料の1〜3%程度の少量が使われてきた。また、主造粒工程とは別の副造粒工程で、主に、ペレットフィード等の微粒鉄鉱石を造粒する試みもなされてきた。
これに対し、水和反応し安定した消石灰(Ca(OH)2)を購入するという考えもある。しかし、生石灰は、製鉄所の製鋼工程で大量に使用されており、これとは別に焼結工程のみに高価な消石灰を購入するのは、好ましくない。
また、購入した消石灰をバインダーとして用いると、ダマになって分散しないために、バインダーとしての効果が十分に発揮できないという問題もある。これに対して生石灰が水和する反応過程では、微細化しながら分散する。したがって、焼結工場でのオンラインで、生石灰を水和させながらバインダーとして添加する方法が有効である。
図1に、本発明実施の工程を示す。本発明実施の工程は、主造粒工程1と副造粒工程2を有する。主造粒工程1においては、鉄鉱石槽3、副原料槽4及び凝結剤槽5からそれぞれ、鉄鉱石、副原料及び凝結剤(コークス等)を切り出し、造粒機6に装入して、擬似粒子を造粒する。副造粒工程2においては、微粒鉄鉱石槽7及び粗粒鉄鉱石槽8から、微粒鉄鉱石及び粗粒鉄鉱石を切り出す。微粒鉄鉱石は、ペレットフィード等の難造粒性鉱石である。粗粒鉄鉱石は、主に、粒径1mm以上であり、擬似粒子の核となるものである。副造粒工程2は、更に、生石灰槽10と消化機9を有する。生石灰槽10から切り出された生石灰を消化機9に投入し、水と接触させることで、生石灰は、水和され、消化されて消石灰が製造される。消化機9は、ケーシング内に1軸又は複数軸の回転羽根を有しているものが好ましい。この消化機9の構成は、その他に、例えば、ダウミキサー、レディゲミキサー又はセメントミキサーなどの汎用的な混連機に、給水管を設けたものでもよい。
この場合、副造粒工程2の造粒機12で造粒された擬似粒子を、主造粒工程1の造粒機6に投入し、主造粒工程1の鉄鉱石、副原料及び凝結剤(コークス等)と共に、造粒機6により、造粒してもよい(図中点線によるルート)。
生石灰(CaO)は、消化機9内で水と接触し、水和反応(式(1))により、消石灰(Ca(OH)2)となる。この時、生成物は消化の進行とともに微細化する。そして、水和により、発熱する。
CaO+H2O → Ca(OH)2・・・・・・・・・・式(1)
図2に、水和当量比と消石灰温度の関係を示す。
上記の式(1)で、CaOとH2Oは、1モルと1モルの反応であるが、この反応式通りに水和当量比が1.0の水分添加を行っても、生石灰の水和反応時に発生する熱により水分が蒸発するために、消化率は100%にならない。したがって、消化率を高めるためには、水和等量比1.0より過剰の水分添加を行う必要がある。
加えて、水和等量比が高くなると、水和反応による発熱分を消費することができ、反応後の消石灰の温度上昇を抑えることができる。これは、消化機9および、その後の輸送設備の保全の点で、100℃未満とすることが好ましい。
図2に、水和当量比と、副造粒鉱石に添加される時点での消石灰温度の関係を示す。
水和当量比が、1.3の時点で、消石灰温度は80℃に達した。 水和等量比が1.3未満になると、すぐに100℃を超える危険性が高くなることが分かる。
尚、消化機9の後の輸送設備は、耐熱性のスクリュウーコンベアを用いる。
図4より、水和等量比1.3以上1.5未満の範囲で、82%以上の消化率を得られており、バインダー効果としては十分である。したがって、水和等量比1.3~1.5未満の範囲が好ましい。
図5に消石灰の粒度を示す。生石灰の粒度と、水和当量比を1.45で消化した場合の消石灰の粒度である。平均粒径が127μmの生石灰は、上記(1)式の反応により、平均粒径が36.8μmの消石灰が生成された。
粒径が小さな消石灰は、粒径が大きな生石灰と比較し、バインダーとしての効果が大きく発揮するものと考えられる。
表1に実験を実施した設備の仕様を示す。設備フローは、図1に示す通りである。
生石灰の消化機9は、2軸の羽根を有するものである。
試験は、実機の大型焼結機で実施するため、生産率一定の条件下で行った。副造粒物のバインダーは比較例として生石灰を用い、実施例として消石灰を用いた。
副造粒工程2の実施例の消石灰の使用量は、消化前の生石灰量で管理した。即ち、副造粒工程2において、同じ生石灰の使用量(0.50質量%)を比較例では、生石灰をそのまま、実施例では、消石灰に消化して使用した。
比較例の生石灰の使用に対し、実施例で消石灰を使用すると、副造粒工程2での造粒性が改善され、通気性が改善した。そこで、生産率を一定にするため、主造粒工程での生石灰を、比較例(0.50質量%)から実施例(0.20質量%)に低下することができた。消石灰の使用によるバインダーの微粒化により生石灰使用割合を低減することができた。
Claims (4)
- 鉄鉱石や製鉄ダストなどの鉄含有原料と、石灰石や蛇紋岩などの副原料と、凝結剤とから構成される焼結原料を、主焼結原料と副焼結原料とに分け、それぞれを混合・造粒する、主造粒工程と、副造粒工程とを並列で有し、
前記主造粒工程と前記副造粒工程で製造したそれぞれの造粒物を合わせ、前記合わせた造粒物を焼成する焼結鉱の製造方法であって、
前記副造粒工程は、細粒鉱石と、粗粒鉱石と、生石灰を水和当量比が1.3以上1.5未満の範囲の水和反応により製造された消石灰とから構成される前記副焼結原料を混合・造粒し、
前記主造粒工程は、前記副焼結原料を除く前記主焼結原料を混合・造粒することを特徴とする焼結鉱の製造方法。 - 前記細粒鉱石は、ペレットフィードであり、前記粗粒鉱石は、平均粒径が1mm以上の鉄鉱石であ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。
- 前記消石灰は、消化率が82質量%以上であることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の焼結鉱の製造方法。
- 前記消石灰は、平均粒径が40μm以下、付着水分が、1.5%以下であることを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれか一項に記載の焼結鉱の製造方法。
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