JP6734370B2 - 原料処理装置及び原料処理方法 - Google Patents

Description

本発明は、原料処理装置及び原料処理方法に係り、更に詳しくは、極微粉鉄鉱石などの極微粉原料を用いて強度に優れた造粒物を製造することのできる原料処理装置及び原料処理方法に関する。

燒結鉱の製造工程においては、微細な粉鉄鉱石を焼結して高炉の使用に適した大きさに製造する。このような燒結工程においては、粉鉄鉱石、副原料及び燃料（粉コークス、無鉛炭）などをドラムミキサーに入れて混合及び調湿（原料重量比が約７〜８％）を行って焼結配合原料を疑似粒子化させて焼結台車の上から所定の高さにまで装入し、点火炉により表面に点火した後、下方から空気を強制的に吸引しながら焼結配合原料の焼成が行われ、焼結鉱が製造される。焼結が終わった焼結鉱は、排鉱部の破砕器（Ｃｒｕｓｈｅｒ）を経て冷却器（Ｃｏｏｌｅｒ）において冷却され、分級されて高炉に搬送される。分級された粒子の大きさは、高炉内への装入及び反応を行い易い５ｍｍ〜５０ｍｍの粒度に調整される。
燒結鉱を製造するための燒結用の配合原料の製造工程は、一般に、主原料である鉄鉱石と、副原料である石灰石と、生石灰及び珪石と、燒結に際して燃料として働くコークスと、を混合する過程と、主原料と、副原料及びコークスが混合された混合物を造粒する過程と、を含む。なお、このような過程を経て製造された造粒物は、焼結機内に装入されて燒結される。すなわち、焼結機の下部を吸引することにより空気を吸い込むと、造粒物内に含まれているコークスが空気中の酸素と接触して火炎が発生し、火炎が前進するにつれて焼結機の内部に装入された燒結配合原料が燒結される。

一方、燒結用の配合原料のうち、主原料である鉄鉱石の代わりに安価な鉄源を用いて製造コストを節減する方案が講じられている。このような安価な鉄源のうち、ペレットフィード（Ｐｅｌｌｅｔ Ｆｅｅｄ）は、０．１５ｍｍ以下の粒度を有する極微粉鉄鉱石であって、７０％に近い鉄（Ｔ．Ｆｅ）成分を含有している。ところが、ペレットフィードが燒結配合原料として多量に用いられるとき、ペレットフィードを選択的に造粒化させる過程なしに既存の造粒化工程を適用して燒結配合原料用の造粒物を製造する場合には、造粒性及び強度を確保するために生石灰などの高価な結合材が多量に用いられる。このため、製造コストが高騰して比較的に安価なペレットフィードの使用が無意味になるという問題がある。なお、ペレットフィードを用いて造粒物を製造する場合、所望の大きさ及び強度を持たせるためには少なくとも１０機以上の造粒機が必要になって設備を構築するための空間及びコストが膨大にかかるといいう問題もある。

本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであってその目的とするところは、極微粉原料により製造された造粒物の強度を向上させることのできる原料処理装置及び原料処理方法を提供することにある。
また、また他の目的とするところは、造粒物の強度を向上させて造粒物を用いた操業効率を向上させることのできる原料処理装置及び原料処理方法を提供することにある。

上記課題を解決するためになされた本発明の原料処理装置は、燒結鉱を製造するための原料を処理する装置であって、
含鉄極微粉原料及び結合材を造粒して１次造粒物を製造する１次造粒機と、１次造粒物の表面に生石灰及び消石灰のうちの少なくともいずれか一方を含むコーティング層を形成して２次造粒物を製造する２次造粒機と、２次造粒物をＣＯ_２で養生する養生機と、備え、
前記養生機は、２次造粒機において製造された２次造粒物を搬送する搬送経路と、搬送経路の上にＣＯ _２ を含む排ガスを供給するための排ガス供給器と、を備え、
前記排ガス供給器は、石灰焼成工程において発生する排ガスを供給することができることを特徴とする。

原料処理装置は、含鉄極微粉原料及び結合材を混合する混合機を備えることが好ましい。
養生機は、２次造粒機において製造される２次造粒物を搬送する搬送経路と、搬送経路に排ガスを供給する排ガス供給器と、を備えることができる。
前記搬送経路は、コンベヤベルトを備えるとよい。

上記課題を解決するためになされた本発明の原料処理方法は、燒結鉱の製造のための原料を処理する方法であって、含鉄極微粉原料及び結合材を用意する過程と、混合機において含鉄極微粉原料及び結合材を混合する過程と、含鉄極微粉原料及び結合材を１次造粒機に投入して１次造粒物を製造する過程と、１次造粒物と、生石灰（ＣａＯ）及び消石灰（Ｃａ（ＯＨ）_２）のうちの少なくともいずれか一種を２次造粒機に投入して２次造粒物を製造する過程と、２次造粒物をＣＯ_２で養生する過程と、を含み、
前記養生する過程は、２次造粒物を貯留する貯留機に搬送する過程と、搬送される２次造粒物に石灰焼成工程において発生するＣＯ _２ を含む排ガスを供給して２次造粒物を養生して１次造粒物の表面に炭酸カルシウムを含むコーティング層として形成する過程と、を含むことを特徴とする。

含鉄極微粉原料は、０〜４ｍｍ（但し０ｍｍを除く）の粒度を有することが好ましい。 結合材は、糖蜜、極微粉石灰石、ベントナイト、取鍋スラグ、フライアッシュ及び高分子有機バインダーのうちの少なくともいずれか一種であることがよい。

結合材は、含鉄極微粉原料の重量に対して０．１〜５重量％用いられることが好ましい 。
２次造粒物を製造する過程は、２次造粒物を１０ｍｍ以下の大きさに製造することがよい。

養生する過程は、２次造粒物にＣＯ_２を含む排ガスを供給することが好ましい。
養生する過程は、２次造粒物に石灰の焼成工程において発生する排ガスを供給することができる。
排ガスは、３〜７％のＣＯ_２の濃度を有することが好ましい。
排ガスは、３〜１０％の水分を含有することがよい。

養生する過程は、５０〜１００℃の排ガスを２次造粒物に供給することが好ましい。
養生する過程は、２次造粒物を貯留する貯留機に搬送する過程において行うことができる。
養生する過程は、１次造粒物の表面に炭酸カルシウムを含むコーティング層を形成することが好ましい。

上記課題を解決するためになされた本発明の造粒物は、含鉄極微粉原料と結合材の混合物を含む１次造粒物と、１次造粒物の表面にコーティング層として形成される２次造粒物と、を含み、前記コーティング層は、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ _３ ）を含むことを特徴とする。
本発明の造粒物は、上述した原料処理方法により製造されることを特徴とする。
本発明の造粒物は、１０ｍｍ以下の直径に形成されることが好ましい。
本発明の造粒物は、表面に０．２５ｍｍ〜１ｍｍの厚さのコーティング層が形成されることができる。

本発明の実施形態によれば、粉鉄鉱石及びペレットフィードなどの極微粉原料を用いて製造された造粒物の強度を向上させることができる。極微粉原料を用いて１次造粒物を製造した後、１次造粒物の表面に生石灰や消石灰を含むコーティング層を形成して２次造粒 物、すなわち、造粒物を製造することができる。このようにして製造された造粒物は、たとえ高価なバインダーを少量用いるとしても、優れた強度及び生産性を確保することができる。

燒結鉱の製造設備を示す図である。 本発明の実施形態に係る原料処理装置を概念的に示す図である。 本発明の実施形態に係る原料処理方法を説明するための手順図である。 本発明の実施形態に係る原料処理方法により製造された造粒物を概念的に示す図である。

以下、添付した図面に基づき、本発明の実施形態について詳細に説明する。しかしながら、本発明は以下に開示した実施形態に何ら限定されるものではなく、異なる様々な形態として実現されるこれらの実施形態は本発明の開示を完全なものにし、通常の知識を有する者に発明の範囲を完全に知らせるために提供されるものである。
本発明の実施形態においては、０〜４ｍｍ（但し０ｍｍを除く）の粒度を有する極微粉原料を用いて造粒物を製造し、これを燒結鉱を製造するための原料として用いることができる。このために、極微粉原料、例えば、含鉄極微粉原料を用いて造粒物を造り、これをＣＯ_２を用いて養生することにより、造粒物の表面にコーティング層を形成して造粒物の強度を増加することができる。

図１は、燒結鉱の製造設備を示す図であり、図２は、本発明の実施形態に係る原料処理装置を概念的に示す図である。また、図３は、本発明の実施形態に係る原料処理方法を説明するための手順図であり、図４は、本発明の実施形態に係る原料処理方法により製造された造粒物を概念的に示す図である。

まず、図１に基づくと、燒結鉱の製造設備は、閉ループを形成する移動経路（図示せず）と、移動経路に沿って無限軌道状に移動する燒結台車３００と、移動経路の上に配置されて移動する燒結台車３００内に燒結原料を装入する原料供給部１００と、燒結台車３００内の原料の表層に火炎を噴射して点火させる点火炉２００及び燒結台車３００の内部を吸引する複数のウィンドボックス４００を備える。
移動経路に沿って移動する燒結台車３００内に、原料供給部１００より上部鉱及び燒結配合原料が装入されたならば、原料供給部１００の一方の側、すなわち、燒結台車３００の移動方向に対して前方に位置する点火炉２００において燒結台車３００内の燒結配合原料の表層部に点火する。点火された後、燒結台車３００は、移動経路に沿って移動し、移動経路の下部のウィンドボックス４００により燒結台車３００の内部が吸引されながら燒結配合原料の燒結が行われて燒結鉱が製造される。

一方、燒結鉱の原料としては、上部鉱及び燒結配合原料が使用可能である。上部鉱は、燒結鉱の製造後に発生するものであって、選別機５６０により選別された所定の大きさ、例えば、約１０ｍｍ〜１５ｍｍの大きさを有する燒結鉱のことをいう。上部鉱は、燒結配合原料を貯留するサージホッパー１２０の一方の側の上部鉱ホッパー１１０に貯留され、燒結配合原料を燒結台車３００に装入する前に燒結台車３００の底側に装入される。また、燒結配合原料とは、鉄鉱石、生石灰、石灰石、珪石、コークス、石炭などを含み、これらを均一に混合したものを意味する。このとき、コークス及び石炭は、燃料として使用可能である。このような燒結配合原料は、装入器１３０により燒結台車３００内の上部鉱の上部に装入され、これらを構成するそれぞれの原料は、所定の大きさ、例えば、１０ｍｍ以下の粒径を有する。しかしながら、背景技術の欄において記載した通り、粒径が非常に小さい、例えば、０〜４ｍｍ（但し０ｍｍを除く）の極微粉原料は、燒結に際して燒結台車３００内の通気性を悪化させるため、別途の加工工程、すなわち、造粒工程を経て燒結配合原料として使用可能である。しかしながら、通常の造粒工程においては、極微粉原料を造粒機に造粒してそのまま用いるため、造粒物の強度があまり良くない。これに対し、本発明においては、極微粉原料を用いて造粒物を製造した後、養生過程を経て造粒物の表面にコーティング層を形成することにより、造粒物の強度を向上させている。

以下、燒結配合原料を用意するための原料処理装置は、次のように構成することができる。
図２に基づくと、原料処理装置５００は、原料貯留機５２０、５２２、５２４、５２６、５２８と、原料貯留機５２０、５２２、５２４、５２６、５２８から供給される原料を混合する１次混合機５３０と、極微粉原料を造粒して造粒物を製造する造粒部５４０と、１次混合機５３０において混合された原料及び造粒物を混合する２次混合機５５０と、を備えることが好ましい。

原料貯留機５２０、５２２、５２４、５２６、５２８は、鉄鉱石を貯留する鉄鉱石貯留ホッパー５２０と、石灰石を貯留する石灰石ホッパー５２２と、珪石を貯留する珪石ホッパー５２４と、コークスや石炭などの燃料を貯留する燃料ホッパー５２６及び返鉱を貯留する返鉱ホッパー５２８を備えることが好ましい。このとき、返鉱ホッパー５２８は、高炉返鉱や燒結鉱の製造後に発生する自体返鉱を貯留する貯留ホッパー５１０、５１２から返鉱を供給される。
１次混合機５３０は、原料貯留機５２０、５２２、５２４、５２６、５２８の各ホッパーから排出されるそれぞれの原料を均一に混合する役割を果たす。
２次混合機５５０は、１次混合機５３０から排出された混合物及び造粒部５４０において製造された造粒物を均一に混合して燒結配合原料を製造する。製造された燒結配合原料は、燒結鉱の製造設備の原料供給部１００のサージホッパー１２０に貯留される。

造粒部５４０は、極微粉原料及び結合材を貯留する第１のホッパー５４１と、第１のホッパー５４１から排出される極微粉原料及び結合材を均一に混合する混合機５４２と、極微粉原料及び結合材の混合物を造粒して１次造粒物を製造する１次造粒機５４３と、生石灰及び消石灰を貯留する第２のホッパー５４４と、１次造粒機５４３において製造された１次造粒物と、生石灰及び消石灰のうちの少なくともいずれか一種を用いて２次造粒物を製造する２次造粒機５４５及び２次造粒物を養生する養生機５４６を備えることが好ましい。
第１のホッパー５４１は、極微粉原料及び結合材をそれぞれ貯留するように複数配備されることが好ましく、極微粉原料及び結合材を混合機５４２に所定量ずつ排出することが好ましい。このとき、極微粉原料は、鉄を含有する含鉄極微粉原料であることが好ましく、０〜４ｍｍ（但し０ｍｍを除く）の粒子径を有することが好ましい。含鉄極微粉原料は、鉄鉱石、ペレットフィード、製鋼副産物などを含むことが好ましく、製鋼副産物は、ダストや汚泥などを含むことが好ましい。
結合剤は、糖蜜、極微粉石灰石、ベントナイト、取鍋スラグ、フライアッシュ（ｆｌｙ
ａｓｈ）及び高分子有機バインダーのうちの少なくともいずれか一種を含むことが好ましく、固体状態や液体状態で使用可能である。

混合機５４２は、第１のホッパー５４１から供給される含鉄極微粉原料及び結合材を高速にて攪拌する「高速攪拌ミキサー」であることが好ましい。混合機５４２は、第１のホッパー５４１から供給される含鉄極微粉原料及び結合材を高速にて攪拌して均一に混合する。混合機５４２は、内部空間を有する筒状であり、投入された原料を混合する攪拌手段、例えば、ブレード（図示せず）を備えることが好ましい。このとき、混合機５４２には、含鉄極微粉原料及び結合材の混合物に水を噴射するためのノズルが配設されることが好ましい。
１次造粒機５４３は、通常の選択造粒設備において用いられる造粒機（Ｐｅｌｌｅｔｉｚｅｒ）であって、混合物が装入される内部空間を有し、その内部に回転ファン（図示せず）が配設され、混合機５４２において混合された含鉄極微粉原料及び結合材の混合物は回転ファンの上を流動しながら粒子が次第に成長して造粒が行われて１次造粒物が製造される。このとき、１次造粒機５４３には、含鉄極微粉原料及び結合材が結合され易いように１次造粒機５４３内に水分を供給する水分供給器が配備されることが好ましい。

２次造粒機５４５は、１次造粒機５４３と略同じ構成を有するように形成されることが好ましい。
２次造粒機５４５は、１次造粒機５４３において製造された１次造粒物と、第２のホッパー５４４から供給される生石灰及び消石灰のうちの少なくとも一種を用いて２次造粒物を製造する。２次造粒物は、相対的に粒子径が大きい１次造粒物が核として用いられ、相対的に粒子径が小さい生石灰や消石灰が１次造粒物の表面に付着して形成されることが好ましい。
このとき、２次造粒機５４５には、生石灰や消石灰が１次造粒物の表面に付着し易いように２次造粒機５４５内に水分を供給する水分供給器が配設されることが良い。
すなわち、１次造粒機及び２次造粒機は、水分を供給する水分供給器を備えることが好 ましい。１次造粒物及び２次造粒物を製造する過程は、水分を供給する過程を含むことが できる。

養生機５４６は、２次造粒機５４５において製造された２次造粒物を搬送する搬送経路と、搬送経路に沿って搬送される２次造粒物に炭素及び酸素のうちの少なくともいずれか一方を含有するガス、例えば、ＣＯ_２を含有する排ガスを供給するための排ガス供給器と、を備えることが好ましい。このとき、搬送経路はコンベヤベルトなどであることが好ましく、排ガス供給器は、搬送経路の上に排ガスを噴射するように形成されることがよい。
排ガス供給器は、製鉄工程において発生する各種多様な排ガスを供給することが好ましく、本発明の実施形態においては、灰焼成工程において発生する排ガスを供給することが好ましい。

以下、上述した原料処理装置を用いて原料を処理する方法について説明する。
図３を参照すると、本発明の実施形態に係る原料処理方法は、主原料を用意する過程（Ｓ１００）と、主原料を混合する１次混合過程（Ｓ１１０）と、極微粉原料を造粒して造粒物を製造する過程（Ｓ１２０）と、主原料及び造粒物を混合して燒結配合原料を製造する２次混合過程（Ｓ１３０）及び燒結配合原料を貯留機、すなわち、サージホッパー１２０に貯留する過程（Ｓ１４０）を含むことが好ましい。
ここで、造粒物を製造する過程を除く残りの過程は、通常の燒結配合原料を製造する過程と略同様である。
但し、造粒物を製造するときに含鉄極微粉原料に加えて、生石灰及び消石灰のうちの少なくともいずれか一方のみを用いているので、主原料を用意するときに生石灰や消石灰は別途に用意しなくてもよく、既存の燒結配合原料の用意量よりも少量だけ用意すればよい。

造粒物を製造する過程は、次の通りである。
造粒物を製造する過程（Ｓ１２０）は、含鉄極微粉原料と、結合材と、生石灰及び消石灰を用意する過程（Ｓ１２１）と、含鉄極微粉原料及び結合材を混合する過程（Ｓ１２２）と、含鉄極微粉原料及び結合材の混合物を用いて１次造粒物を製造する過程（Ｓ１２３）と、１次造粒物と、生石灰（ＣａＯ）及び消石灰（Ｃａ（ＯＨ）_２）のうちのいずれか一種を用いて、１次造粒物の表面に生石灰及び消石灰のうちのいずれか一方を含有するコーティング層が形成される２次造粒物を製造する過程（Ｓ１２４）と、２次造粒物をＣＯ_２で養生する過程（Ｓ１２５）と、を含む。

含鉄極微粉原料は、０〜４ｍｍ（但し０ｍｍを除く）の粒子径を有する鉄鉱石と、ペレットフィード及び製鋼副産物を含むことが好ましい。このとき、製鋼副産物は、鉄成分を含有するダストや汚泥であることがよい。
含鉄極微粉原料として鉄鉱石及び製鋼副産物を用いる場合、鉄鉱石が含鉄極微粉原料の総重量に対して約５０〜９０重量％含まれるようにすればよい。鉄鉱石の含量が上記に提示された範囲よりも少ない場合には、燒結鉱内への鉄の含量が少なくなり、上記に提示された範囲よりも多い場合には、造粒物の強度が低下してしまうという問題がある。

結合材は、糖蜜、極微粉石灰石、ベントナイト、取鍋スラグ、フライアッシュ（ｆｌｙ
ａｓｈ）及び高分子有機バインダーのうちの少なくともいずれか一種が使用可能である。この場合、結合材は、液体状態又は固体状態で使用可能である。結合材は、含鉄極微粉原料の重量に対して０．１〜５重量％の使用が可能である。このとき、結合材が液体状態である場合には、約０．１〜１重量％の範囲で用いることがよく、結合材が固体状態である場合には、５重量％以下の範囲で用いることがよい。結合材が液体状態である場合、結合材が上記に提示された範囲よりも少量に又は多量に用いられれば、後続する造粒過程において造粒物の造粒性が低下する虞がある。また、結合材が固体状態である場合、結合材が上記に提示された範囲よりも少量に用いられる場合には、造粒物の造粒性が低下し、結合材が上記に提示された範囲よりも多量に用いられる場合には、造粒物の造粒性が向上するとはいえ、続いて行われる高温工程において結合材が除去され造粒物の強度が低下する虞があり、さらにこれを用いて製造される燒結鉱を製鋼工程に用いる場合、多量の製鋼スラグが発生する虞があるという問題がある。

生石灰及び消石灰は、造粒物を製造するときに造粒物の表面にコーティング層を形成するための材料である。生石灰及び消石灰は、約０〜０．２５ｍｍ（但し０ｍｍを除く）の粒子径を有することが好ましい。生石灰及び消石灰の粒子径が上記に提示された範囲よりも大きい場合には、均一な厚さのコーティング層を形成することが困難であり、養生の工程に際してＣＯ_２との反応時間が遅延されて造粒物の強度を効果的に高めることを困難にするという問題がある。
このように、造粒物を製造するための原料が用意されれば、含鉄極微粉原料及び結合材を混合機５４２に供給して均一に混合する。
次いで、含鉄極微粉原料及び結合材の混合物を１次造粒機５４３に装入して含鉄極微粉原料及び結合材からなる１次造粒物を製造する。

１次造粒物が製造されれば、２次造粒機５４５に１次造粒物を装入し、生石灰及び消石灰のうちの少なくともいずれか一方を装入して２次造粒物を製造する。２次造粒物は、１次造粒物の表面に生石灰及び消石灰のうちのいずれか一方を含むコーティング層を形成するものであり、生石灰や消石灰が１次造粒物の表面に付着し易いように２次造粒機５４５に水分を供給することが好ましい。
２次造粒物は、１０ｍｍ以下の粒子径を有するように形成されることが好ましく、さらに好ましくは、粒子径が約１〜８ｍｍである割合が約７０〜９０％になるようにする。粒子径が約１〜８ｍｍである割合が上記に提示された範囲よりも小さい場合には、今後、燒結配合原料中の微粉の含量が多過ぎて燒結台車３００内の通気性が悪化する虞がある。なお、粒子径が約１〜８ｍｍである割合が上記に提示された範囲よりも大きければよいが、設備それ自体の能力からみて、粒子径が約１〜８ｍｍである割合が上記に提示された範囲よりも大きくなることが不可能である。

また、２次造粒工程により１次造粒物の表面に形成されるコーティング層は、約０．２５〜１ｍｍの厚さに形成されることが好ましい。コーティング層の厚さが上記に提示された範囲よりも小さい場合には、１次造粒物の表面にコーティング層が部分的に形成されず、その結果、最終的に製造される造粒物の強度を所望の通りに向上させることができず、コーティング層の厚さが上記に提示された範囲よりも大きい場合には、造粒物の強度が改善されるとはいえ、その効果が微小であり、生石灰や消石灰の使用量の増加に伴い生産コストが高騰してしまうという問題がある。
このようにして２次造粒物が製造されれば、２次造粒物を主原料と均一に混合するように２次混合機５５０に搬送する。
２次造粒物を２次混合機５５０に搬送する過程において、２次造粒物が搬送される搬送経路にＣＯ_２を含有する排ガスを供給して２次造粒物を養生する。このとき、２次造粒物に供給される排ガスは、様々な工程において発生する排ガスであることが好ましく、本実施形態においては、生石灰を製造するための石灰の焼成工程において発生する排ガスが使用可能である。

石灰の焼成工程において発生する排ガスは、通常、約３００℃の高温であり、このような排ガスを２次造粒物に直接的に供給すれば、２次造粒物が搬送される搬送経路が損傷されてしまうという問題がある。なお、２次造粒物には所定の水分が含有されているが、高温の排ガスが供給されれば、２次造粒物内の水分が急激に蒸発されて２次造粒物が分化される虞がある。
したがって、本発明においては、石灰の焼成工程において発生する約３００℃の排ガスに空気を混合して１００℃以下、例えば、約５０〜１００℃まで冷却させて２次造粒物に供給することにより、２次造粒物の分化を抑制又は防止することができる。

石灰の焼成工程において発生する排ガスは、約２０％のＣＯ_２の濃度及び約１５％の含水量を有するが、排ガスに空気を混合すれば、排ガス中のＣＯ_２の濃度がある程度下がり、且つ、含水量がある程度低減される効果がある。このため、養生工程において１０％以下、好ましくは、３〜７％のＣＯ_２濃度、及び１０％以下、好ましくは、３〜１０％の含水量を有する排ガスを２次造粒物に供給することが好ましい。
図４を基にすると、このような養生工程により２次造粒物の表面、すなわち、１次造粒物の表面に形成されるコーティング層は、ＣＯ_２と下記式１及び２のように反応して炭酸カルシウム（ＣａＣＯ_３）を形成しながら硬化する。これにより、２次造粒物の強度が向上する。
式１）ＣａＯ＋ＣＯ_２→ＣａＣＯ_３
式２）Ｃａ（ＯＨ）_２＋ＣＯ_２→ＣａＣＯ_３＋Ｈ_２Ｏ
このようにして製造された造粒物は２次混合機５５０に供給されて１次混合機５３０において混合された主原料と混合されて燒結配合原料として用意された後に、サージホッパー１２０に装入される。

以下、本発明に係る原料処理方法により製造された造粒物の強度の向上を検証するための実験例について説明する。
まず、含鉄極微粉原料として、鉄鉱石と、ダスト及び汚泥をそれぞれ２：１：１の組成比を有するように用い、結合材として糖蜜を用いて１次造粒物を製造した。
次いで、０．２５ｍｍ以下の粒子径を有する生石灰を用いて１次造粒物の表面にコーティング層を形成して２次造粒物を製造した。このとき、コーティング層の厚さを種々に変更しながら２次造粒物を製造した。
次いで、石灰の焼成工程において発生する排ガスに空気を混入させて約１００℃まで冷却させた後、２次造粒物に供給して養生工程を行った。
このとき、排ガス中のＣＯ_２の濃度及び含水量を変更しながら２次造粒物に供給して養生工程を行った。
［コーティング層の厚さの変更］

コーティング層の厚さを０．２５ｍｍ、０．５ｍｍ、１．０ｍｍ及び１．５ｍｍに変更しながら２次造粒物を製造した。
このようにして製造された２次造粒物を同じ条件下で養生した後に強度を測定した。このとき、強度は、４〜６．３ｍｍの粒子径を有する造粒物３００ｇを２ｍの高さから５回落下させた後、４ｍｍ以上の粒子径を有する造粒物の割合を示した。

上記表１から明らかなように、コーティング層の厚さが大きくなるにつれて、造粒物の強度が向上する。しかしながら、コーティング層の厚さが１．０ｍｍである実験例３及びコーティング層の厚さが１．５ｍｍである実験例４の場合、造粒物の強度が約０．２％ほど向上した。
このことから、実験例２及び実験例３による厚さの変化量に対する強度の変化と比較すれば、強度の向上度が非常に微小であることが分かる。したがって、通常の養生過程を経ていない造粒物の強度が約７５％であることを考慮すれば、造粒物の強度の向上のためには、コーティング層の厚さを１ｍｍ以下、好ましくは、約０．２５〜１ｍｍに形成することがよい。
［排ガス中のＣＯ_２の濃度の変更］

１次造粒物の表面に１．０ｍｍのコーティング層が形成された２次造粒物を製造した。
このようにして製造された２次造粒物に排ガスを供給して養生工程を行うが、排ガス中のＣＯ_２の濃度を変更しながら養生工程を行った。次いで、造粒物の強度を測定し、強度の測定は、実験例１〜４の方法と同様にして行った。

上記表２から明らかなように、排ガス中のＣＯ_２の濃度が高くなるにつれて、造粒物の強度が向上する。しかしながら、排ガス中のＣＯ_２の濃度がある程度高くなった後には、造粒物の強度が下がっている。すなわち、排ガス中のＣＯ_２の濃度が約５％であるときまでは造粒物の強度が高くなったが、ＣＯ_２の濃度が７％である場合には、造粒物の強度が下がっている。しかしながら、ＣＯ_２の濃度が７％である場合であっても、養生工程を経ていない造粒物に比べて優れた強度を示すので、排ガス中のＣＯ_２の濃度を約３〜７％の範囲に制御して養生工程を行うことができる。
［排ガス中の含水量の変更］

１次造粒物の表面に１．０ｍｍのコーティング層が形成された２次造粒物を製造した。
このようにして製造された２次造粒物に排ガスを供給して養生工程を行うが、排ガス中の含水量を変更しながら養生工程を行った。次いで、造粒物の強度を測定し、強度の測定は、実験例１〜８の方法と同様にして行った。

上記表３から明らかなように、排ガス中の含水量が増えるにつれて、造粒物の強度が下がる。排ガス中には、ある程度の水分が含有されているが、これを完全に除去することは困難であるという問題がある。したがって、上記表３に示すように、排ガス内の水分がある程度含有されている場合であっても、造粒物の強度に大きい影響を及ぼさないので、排ガス内の水分を所定の範囲内、例えば、約３〜１０％に調節して造粒物を養生することができる。このような排ガス内の含水量の制御は、排ガスを冷却させるために空気を流入させることにより行うことができる。

以上、本発明の詳細な説明の欄においては具体的な実施形態について説明したが、本発明の範囲から逸脱しない範囲内において種々に変形可能であるということはいうまでもない。よって、本発明の範囲は、説明された実施形態に限定されてはならず、下記の特許請求の範囲だけではなく、この特許請求の範囲と均等なものにより定められるべきである。

本発明に係る原料処理装置と、原料処理方法及びこれを用いて製造された造粒物は、燒結鉱を製造するための配合原料として使用可能である。

１００：原料供給部
１１０：上部鉱ホッパー
１２０：サージホッパー
１３０：装入器
２００：点火炉
３００：燒結台車
４００：ウィンドボックス
５００：原料処理装置
５１０、５１２：貯留ホッパー
５２０：鉄鉱石貯留ホッパー、原料貯留機
５２２：石灰石ホッパー、原料貯留機
５２４：珪石ホッパー、原料貯留機
５２６：燃料ホッパー、原料貯留機
５２８：返鉱ホッパー、原料貯留機
５３０：１次混合機
５４０：造粒部
５４１：第１のホッパー
５４２：混合機
５４３：１次造粒機
５４４：第２のホッパー
５４５：２次造粒機
５４６：養生機
５５０：２次混合機
５６０：選別機

Claims (10)

1. 焼結鉱を製造するための原料を処理する装置であって、
   含鉄極微粉原料及び結合材を造粒して１次造粒物を製造する１次造粒機と、
   前記１次造粒物の表面に生石灰及び消石灰のうちの少なくともいずれか一方を含むコーティング層を形成して２次造粒物を製造する２次造粒機と、
   前記２次造粒物をＣＯ_２で養生する養生機と、を備え、
   前記養生機は、前記２次造粒機において製造された前記２次造粒物を搬送する搬送経路と、前記搬送経路の上にＣＯ２を含む排ガスを供給するための排ガス供給器と、を備え、
   前記搬送経路は、前記焼結鉱の主原料と混合するように前記２次造粒物を搬送するコンベヤベルトを備え、
   前記排ガス供給器は、前記コンベヤベルト上の前記第２次造粒物に石灰焼成工程において発生する排ガスを供給することができることを特徴とする原料処理装置。
2. 前記含鉄極微粉原料及び前記結合材を混合する混合機を備えることを特徴とする請求項１に記載の原料処理装置。
3. 焼結鉱の製造のための原料を処理する方法であって、
   含鉄極微粉原料及び結合材を用意する過程と、
   混合機において前記含鉄極微粉原料及び前記結合材を混合する過程と、
   前記含鉄極微粉原料及び前記結合材を１次造粒機に投入して１次造粒物を製造する過程と、
   前記１次造粒物と、生石灰（ＣａＯ）及び消石灰（Ｃａ（ＯＨ）_２）のうちの少なくともいずれか一種と、を２次造粒機に投入して２次造粒物を製造する過程と、
   前記２次造粒物をＣＯ_２で養生する過程と、
   を含み、
   前記養生する過程は、
   前記２次造粒物を貯留する貯留機に搬送する過程と、
   搬送される前記２次造粒物に石灰焼成工程において発生するＣＯ_２を含む排ガスを供給して前記２次造粒物を養生して前記１次造粒物の表面に炭酸カルシウムを含むコーティング層として形成する過程と、を含み、
   前記２次造粒物を養生して前記１次造粒物の表面に炭酸カルシウムを含むコーティング層として形成する過程は、前記排ガスに空気を混合して前記排ガスを冷却させる過程を含むことを特徴とする原料処理方法。
4. 前記含鉄極微粉原料は、０〜４ｍｍ（但し０ｍｍを除く）の粒度を有することを特徴とする請求項３に記載の原料処理方法。
5. 前記結合材は、糖蜜、極微粉石灰石、ベントナイト、取鍋スラグ、フライアッシュ及び高分子有機バインダーのうちの少なくともいずれか一種であることを特徴とする請求項４に記載の原料処理方法。
6. 前記結合材は、前記含鉄極微粉原料の重量に対して０．１〜５重量％用いられることを特徴とする請求項５に記載の原料処理方法。
7. 前記２次造粒物を製造する過程は、前記２次造粒物を１０ｍｍ以下の大きさに製造することを特徴とする請求項６に記載の原料処理方法。
8. 前記排ガスは、３〜７％のＣＯ_２濃度を有することを特徴とする請求項７に記載の原料処理方法。
9. 前記排ガスは、３〜１０％の水分を含有することを特徴とする請求項８に記載の原料処理方法。
10. 前記養生する過程は、５０〜１００℃の前記排ガスを前記２次造粒物に供給することを特徴とする請求項９に記載の原料処理方法。

Images