JP7040332B2

JP7040332B2 - 焼結鉱の製造方法

Info

Publication number: JP7040332B2
Application number: JP2018135770A
Authority: JP
Inventors: 望松田; 翼原田; 健一八ケ代; 勝松村
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2018-07-19
Filing date: 2018-07-19
Publication date: 2022-03-23
Anticipated expiration: 2038-07-19
Also published as: JP2020012164A

Description

本発明は、粉鉱石と凝結材を含む焼結原料をドラムミキサーで造粒処理した後、焼結機に装入する焼結鉱の製造方法に関する。

焼結鉱を製造する焼結機の生産性は焼成速度×焼成後の歩留で示される。従って、焼結機の生産性を向上させるためには、焼成速度もしくは焼成後の歩留の向上が必要となる。
焼成速度は、焼結機パレット上の焼結原料の赤熱帯降下速度であり、焼結機パレット上の焼結原料内の通気性と焼結原料に含まれる炭材（以下、「凝結材」と呼ぶ。）の燃焼性に影響される。そこで、主に凝結材の燃焼性を改善する手段として以下の方法が開示されている。

特許文献１記載の技術では、凝結材である粉コークスを事前に乾燥させて粉コークスの造粒性を低下させることにより、粉コークスを核とする擬似粒子の生成を抑制して粉コークスの燃焼性を確保する。
また、特許文献２記載の技術では、粉鉱石と粉コークス（凝結材）をドラムミキサーで擬似粒子に造粒する焼結原料の造粒方法において、ドラムミキサーの全長をＬとして、装入口から０．５Ｌ～０．９８Ｌの範囲に一部の粉コークスを添加することにより、粉コークスを核とする擬似粒子の生成を抑制して粉コークスの燃焼性を確保する。

特開昭６１－９９６３５号公報特開２０００－２９０７３２号公報

しかしながら、特許文献１記載の方法の場合、粉コークスを事前に乾燥させたとしても、他の焼結原料に含まれる水分が造粒中に粉コークスに移行するため、造粒中の粉コークスの水分を低下させることができず、粉コークスを核とする擬似粒子の生成を抑制することができない。
一方、特許文献２記載の方法によれば相応の生産性向上効果が期待できるが、粉コークス等の凝結材の水分値は天候などに左右されるため、降雨等により凝結材の水分値が上昇すると、凝結材が自己凝集して凝結材の均一な撹拌及び混合が困難となり、凝結材が焼結原料内で偏在して、焼結機上で焼結原料の焼けムラが発生することを本発明者らは発見した。

本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、特許文献２記載の方法を改善することにより、焼結原料の焼けムラを防止して更なる生産性の向上を実現することが可能な焼結鉱の製造方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明は、粉鉱石と凝結材を含む焼結原料をドラムミキサーにて水分の存在下で混合、造粒し、造粒処理した焼結原料をベルトコンベアＡにて焼結機に装入する焼結鉱の製造方法であって、
一部又は全部の前記凝結材を、水分２質量％以下の低水分焼結原料と共にベルトコンベアＢで搬送して前記ドラムミキサー内に後添加することとし、
前記凝結材及び前記低水分焼結原料の後添加位置は、前記ドラムミキサーの全長をＬとして、該ドラムミキサーの装入口から０．８Ｌ以上０．９８Ｌ以下の範囲とし、
前記低水分焼結原料の質量は、後添加する前記凝結材の質量の１倍以上、前記焼結機に装入される全焼結原料の２４質量％以下とし、
前記ベルトコンベアＢは、前記凝結材と前記低水分焼結原料が合流して前記ドラムミキサー内に後添加されるまでの間に一カ所以上の乗継部を有し、
前記ベルトコンベアＡは、前記ドラムミキサーから前記焼結機までの間に二カ所以上の乗継部を有することを特徴としている。

ドラムミキサーの後半部に凝結材を添加することにより、擬似粒子内への凝結材の埋没を抑制して、凝結材の燃焼性を確保することができる。しかし、前述したように、降雨等により凝結材の水分値が上昇した場合、特許文献２記載の方法では、凝結材が自己凝集して凝結材の均一な撹拌及び混合が困難となり、凝結材が焼結原料内で偏在して、焼結機上で焼結原料の焼けムラが発生する。

そこで、本発明では、水分高位時における凝結材の自己凝集による焼結原料内での凝結材の偏在を抑制するため、凝結材を低水分焼結原料と共にベルトコンベアで搬送(及び混合)してドラムミキサー内に後添加する。これにより、凝結材の水分が低水分焼結原料に移行することにより低減され、自己凝集による凝結材の偏在及びそれに起因する焼結原料の焼けムラを防止することができる。

本発明に係る焼結鉱の製造方法では、凝結材を低水分焼結原料と共にベルトコンベアで搬送(及び混合)してドラムミキサー内に後添加することにより、自己凝集による凝結材の偏在及びそれに起因する焼結原料の焼けムラが防止され、更なる生産性の向上を実現することができる。

本発明の一実施の形態に係る焼結鉱の製造方法が適用される焼結原料造粒設備の模式図である。

続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態について説明し、本発明の理解に供する。

図１に、本発明の一実施の形態に係る焼結鉱の製造方法が適用される焼結原料造粒設備を示す。本焼結原料造粒設備は、粉鉱石と凝結材を含む焼結原料を水分の存在下で混合、造粒するドラムミキサー１０と、ドラムミキサー１０によって造粒処理された焼結原料を焼結して焼結鉱を製造する焼結機１３と、ドラムミキサー１０から排出される焼結原料を焼結機１３まで搬送するベルトコンベアＡ１１と、凝結材と低水分焼結原料をドラムミキサー１０の排出口側に搬送するベルトコンベアＢ１２とを備えている。

本実施の形態に係る焼結鉱の製造方法では、一部又は全部の凝結材を、水分２質量％以下の低水分焼結原料と共にベルトコンベアＢ１２で搬送してドラムミキサー１０内に後添加する。
水分２質量％以下の低水分焼結原料は、生石灰、返鉱、焼結粉（高炉貯蔵槽付近での篩下粉）などである。凝結材の水分は、天候にもよるが概ね６～１８質量％である。
凝結材を水分２質量％以下の低水分焼結原料と共に（積層して）ベルトコンベアＢ１２で搬送することにより、凝結材の水分が低水分焼結原料に移行し、凝結材の水分値が低下する。

低水分焼結原料の質量は、ドラムミキサー１０内に後添加する凝結材の質量の１倍以上、焼結機１３に装入される全焼結原料の２４質量％以下とする。
低水分焼結原料の質量が、後添加する凝結材の質量の１倍未満であると、凝結材水分の低水分焼結原料への移行が少ないため、凝結材の水分値低下代が小さくなり、凝結材の自己凝集による偏在及びそれに起因する焼けムラが生じる。一方、低水分焼結原料の質量が、焼結機１３に装入される全焼結原料の２４質量％を超えると、後添加する低水分焼結原料が多くなり過ぎ、ドラムミキサー１０による均一な混合、撹拌処理が困難となる。

特許文献２には、ドラムミキサーの全長をＬとして、ドラムミキサーの装入口から０．５Ｌ以上０．９８Ｌ以下の範囲に凝結材を添加することにより擬似粒子内への凝結材の埋没を抑制できると記載されている。
擬似粒子内への凝結材の埋没をより効果的に抑制するには、凝結材粒子の周囲への粉鉱石粒子の付着をさらに抑制し、凝結材粒子を擬似粒子の表面に付着させる必要がある。そのため、凝結材の添加位置は上記範囲の後半であることがより望ましいと考えられる。しかし、上記範囲の後半で凝結材を添加すると、擬似粒子内への凝結材の埋没は抑制できるものの、凝結材が均一に混ざらず、焼結原料内で凝結材が偏在することを本発明者らは発見した。特に、ドラムミキサー１０の装入口から０．８Ｌ以上０．９８Ｌ以下の範囲において、擬似粒子内への凝結材の埋没抑制と焼結原料内での凝結材の偏在が顕著となる。
そこで、本発明では、凝結材を低水分焼結原料と共に搬送後、ドラムミキサー１０の装入口から０．８Ｌ以上０．９８Ｌ以下の範囲に後添加することにより、擬似粒子内への凝結材の埋没抑制効果の向上と焼結原料内での凝結材の偏在防止を図る。なお、凝結材の後添加位置が０．９８Ｌを超えると、本発明によっても混合不足による凝結材の偏在及びそれに起因する焼きムラが生じる。

ベルトコンベアＢ１２は、凝結材と低水分焼結原料が合流してドラムミキサー１０内に後添加されるまでの間に一カ所以上の乗継部１２ａを有している。乗継部１２ａにより、凝結材と低水分焼結原料がドラムミキサー１０添加前に混合され、凝結材水分が低水分焼結原料へ移行し、凝結材の水分低減が効率よく行われる。
また、凝結材の添加位置を、特許文献２に記載されているドラムミキサーの装入口から０．５Ｌ～０．９８Ｌの範囲から、より埋没抑制効果が得られるドラムミキサーの装入口から０．８Ｌ～０．９８Ｌの範囲へ変更したことに伴い、凝結材添加後の混練不足による凝結材の偏在と焼けムラを防止するため、ベルトコンベアＡ１１に二か所以上の乗継部１１ａ、１１ｂを設けている。乗継部１１ａ、１１ｂにおいて焼結原料の混合を生じさせることにより、凝結材の偏在及びそれに起因する焼けムラを防止する。
なお、乗継部１１ａ、１１ｂ、１２ａの高低差は０．８ｍ～１．５ｍ程度である。

以上、本発明の一実施の形態について説明してきたが、本発明は何ら上記した実施の形態に記載の構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載されている事項の範囲内で考えられるその他の実施の形態や変形例も含むものである。例えば、上記実施の形態では、凝結材の全量をドラムミキサー内に後添加しているが、一部の凝結材をドラムミキサー内に後添加し、残部の凝結材をドラムミキサーの装入口から添加してもよい。

本発明の効果について検証するために実施した検証試験について説明する。
試験結果の一覧を表１に示す。

実施例の条件は以下の通りである。
・凝結材及び低水分焼結原料の後添加位置（ドラムミキサーの全長Ｌ）
：ドラムミキサーの装入口から０．８０Ｌ～０．９８Ｌの位置
・低水分焼結原料の質量／後添加する凝結材の質量：１～６倍
・低水分焼結原料の質量／全焼結原料の質量：４～２４質量％
・ベルトコンベアＢの乗継部の数：１カ所
・ベルトコンベアＡの乗継部の数：２カ所

比較例の条件は以下の通りである。
・凝結材及び低水分焼結原料の後添加位置（ドラムミキサーの全長Ｌ）
：ドラムミキサーの装入口から０．３５Ｌ～１．００Ｌの位置
なお、１．００Ｌの場合、ドラムミキサーの出口で凝結材及び低水分焼結原料を添加する。
・低水分焼結原料の質量／後添加する凝結材の質量：０～７倍
・低水分焼結原料の質量／全焼結原料の質量：０～２８質量％
・ベルトコンベアＢの乗継部の数：０～１カ所
・ベルトコンベアＡの乗継部の数：１～２カ所

なお、歩留は、成品／（成品＋返鉱）×１００％である。また、生産改善指数は、比較例１の生産性（焼成速度×歩留）に対する各ケースの生産性（焼成速度×歩留）の比である。合否判定は、生産改善指数が１．１０以上のケースを○（可）、１．１０未満のケースを×（不可）とした。

同表より以下のことがわかる。
・実施例は全て合否判定が○であった（実施例１～５）。
・特許文献２記載の方法における生産改善指数は１．１０未満であった（比較例２～４）。
・凝結材及び低水分焼結原料の後添加位置を０．８Ｌ～０．９８Ｌとすることで、焼成速度の大幅な改善が見られた(実施例１、４と比較例５、１０の比較)。
・低水分焼結原料質量／後添加する凝結材質量を１倍以上とすることで、歩留の低下を抑制することができた(実施例１、４と比較例３、４、６の比較)。
・低水分焼結原料質量／全焼結原料質量を２４質量％以下とすることで、擬似粒子減少による焼成速度の低下を抑制することができた(実施例３と比較例７の比較)。
・ベルトコンベアＡの乗継部を１カ所以上設けることで、凝結材の水分低下効果が促進され、歩留の低下を抑制することができた(実施例１と比較例８の比較)。
・ベルトコンベアＢの乗継部を２カ所以上設けることで、凝結材と低水分焼結原料の偏在が抑制され、歩留の低下を抑制することができた(実施例１と比較例９の比較)。

１０：ドラムミキサー、１１：ベルトコンベアＡ、１２：ベルトコンベアＢ、１１ａ、１１ｂ、１２ａ：乗継部、１３：焼結機

Claims

粉鉱石と凝結材を含む焼結原料をドラムミキサーにて水分の存在下で混合、造粒し、造粒処理した焼結原料をベルトコンベアＡにて焼結機に装入する焼結鉱の製造方法であって、
一部又は全部の前記凝結材を、水分２質量％以下の低水分焼結原料と共にベルトコンベアＢで搬送して前記ドラムミキサー内に後添加することとし、
前記凝結材及び前記低水分焼結原料の後添加位置は、前記ドラムミキサーの全長をＬとして、該ドラムミキサーの装入口から０．８Ｌ以上０．９８Ｌ以下の範囲とし、
前記低水分焼結原料の質量は、後添加する前記凝結材の質量の１倍以上、前記焼結機に装入される全焼結原料の２４質量％以下とし、
前記ベルトコンベアＢは、前記凝結材と前記低水分焼結原料が合流して前記ドラムミキサー内に後添加されるまでの間に一カ所以上の乗継部を有し、
前記ベルトコンベアＡは、前記ドラムミキサーから前記焼結機までの間に二カ所以上の乗継部を有することを特徴とする焼結鉱の製造方法。