JPH02225628A - 焼結原料の事前処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野） 本発明は、鉄鉱石などをＤＬ式焼結機に供給して焼結鉱
を焼成する焼結原料の事前処理方法に関する。

［従来の技術］ 第１４図は従来のＤＬ式焼結機の全体フローシートであ
る。焼結原料配合１ｔには、焼結原料（粉鉱石１石反石
、扮コークス、生石灰および返鉱など）が収納されてお
り、配合槽下部に設けられたコンスタントフィーダ２に
よりそれぞれ定量切出しされた後、ベルトコンベヤ３上
で多層積み配合される。その配合原料はドラム型ミキサ
４にて、４〜５％の水分を添加し、混合造粒される。

造粒物は給鉱ホッパ１４に搬送され、下部のドラムフィ
ーダ１５ｊ５よび給鉱シュート１６を介して焼結機Ｉ７
のパレットＩ８へ装入される。その後点火バーナＩ９に
て原料中の粉コークスに着火し、焼結が進行する。

この場合、６０μｍ未満の粒子が６０％以上であるよう
な、微粉鉄鉱石（以下ＰＦという）も使用される。

その場合の問題点として、ＰＦを主原料に対し１０％以
上多配合使用すると焼結ペッドの通気を阻害し、生産性
が低下する。あるいは通気を改善するためのバインダ（
生石灰、消石灰等）が多量に必要となり、バインダコス
トが高騰する等の欠点がある。

上記の問題点を解消するためＰＦ（約６０％）と核にな
る原料（返鉱または鉄鉱石約４０％）をドラム型ミキサ
またはディスク型ベレタイザにて事前造粒した後１通常
の焼結原料と混ぜてドラム型ミキサに装入し、混合造粒
するＰＦの核造粒法が提示されている（鉄と鋼：ｖｏｌ
、７１゜ＦｋＬｌｏ　（１９８５）Ｉｉ’焼結原料の造
粒とその役割１）、この場合は、核になる原料が必要で
あるため、同−ＰＦ配合比では、混合機の能力が１．４
倍大きいものが必要となり、設備コストが高（つくとい
う欠点がある。

さらに別の方法として、通常の焼結原料（粉鉱石６０重
量％）にＰＦを４０重置％程度多配合し、ディスク型ペ
レタイザに供給して混合造粒し、５〜１０ｍｍのパレッ
トを作る。その後微粉コークスを添加し、ベレットの外
周に外装コークスをまぶしたもの給鉱ホッパに搬送し、
焼結する方法が提示されているＣ鉄と鋼：ｖｏＪ、７３
゜Ｍａｌ　１　　（１９８７）ｒ高炉用新塊成鉱の製造
条件に関する基礎的研究及び品質の評価Ｊ）。

この方法の欠点として、生ボールの見掛けの密度が小さ
く、ボールの圧潰強度が低いので、焼結ペッドまでの搬
送過程で壊れ易く、焼結ペッドの通気を阻害する。また
、成品の平均粒径が８〜１０ｍｍと大きく外装カーボン
が必要であることや外装カーボンがベレットの外周に均
一に付着しない場合はボール内部が未溶融となり破砕工
程でｍ−のベレットになるかまたは返鉱になり易い欠点
がある。

一方、古い技術であるが、ｌｌ１式磨砕混練方式造粒、
成形法（特公昭４３−６２５６）が知られており、ボー
ルミル、口・ソドミルその他の潤式磨砕混綽機にて原料
の磨砕、水分調整、混練を行った後、竪型１円筒型その
他の造粒機を用いて生ベレットを造粒するものである。

この方法は旧来の温式または乾式の磨砕工程と水分ＪＩ
Ｎ混練工程とを湿潤状態で１工程で達成するものである
。この方法はロッドミルまたはボールミルの回転によっ
てロッドまたはボールを転動させるもので、設備の大き
さの割に生産量が少なく、動力原単位が大きく、現在の
時点では経済性に乏しい。

〔発明が解決しようとする課題］ 本発明者らは上記実情に鑑み、種々研究の結果、多数の
圧密媒体に円運動振動を与えて強力に加振し、この圧密
媒体の間隙に焼結原料を供給することによって高能率、
高生産量で加振圧密可塑化混練を行うことができ１次い
でこの原１４を加振転動塊成化し、さらにこのミニペレ
ットを乾燥すると強度が著しく大きくなり、所望粒度範
囲の強固なミニペレットを高能率で生産することが可能
であることを見出した。

またこの方法によれば、６０μｍ未満の粒子が６０重置
％以上であるようなＰＦも所望粒度に強固に造粒するこ
とが可能となった６本発明者らは上記 （１）第１工程：加振圧密可塑化混練、（２）第２工程
：加振転動塊成化工程 （３）第３工程二乾燥工程 にさらに、第４工程として分級工程を加えることによっ
て強固なミニペレットを焼結機のパレットへ理想的に装
入し、大幅な通気性の改善を図り著しい焼結生産性の向
上を図ることが可能であることを知見した。

本発明はこのような方法を提供することを目的とするも
のである。

〔課題を解決するための手段１ 本発明は、焼結原料を加振圧密可塑化混練する第１工程
と、この焼結原料を転動塊成化してミニペレットを造粒
する第２工程と、この第２工程により得られたミニペレ
ットを振動移送床上を移送し、その下面より１５０〜２
００　’Ｃのガスを上向きに吹込んでミニペレットと直
交熱交換させ、製品の含水分を３％以下に乾燥する第３
工程と、この乾燥したミニペレットを焼結パレットへ装
入する際、振動スクリーンにて粒度偏析させながら装入
する第４工程とから成る焼結原料の事前処理方法である
。

この場合、第３工程の振動移送床には床面に開口を設け
、この開口を通じて前記１５０〜２００℃のガスを流し
、ミニペレットの乾燥を図る。この場合、乾燥熱源であ
る熱ガスとして、焼結クーラの排ガスを利用するとよい
、また、熱交換した排ガス中のダストをバグフィルタで
捕集し、その捕集タスト及び振動移動床の下面に落下し
た微細なダストを第１工程にリサイクルするとダストの
有効利用を図ることができる。

また、第３工程の乾燥工程の振動移動床の下面の多孔板
の開口を幅２〜３ｍｍ、長さＩ　Ｏｍｍの長孔とすると
造粒工程で造粒されたミニペレットを効率よく乾燥する
ことができる。

さらに、第４工程における篩分物を工程に振動篩を“用
い、その篩目を上流側から２ｍｍ〜５ｍｍに小さい開き
目から順次大きい開き目とし、粒子の大きい方から順次
焼結パレット上に供給するようにすると極めて好ましい
。

【作用１ 本発明は、第１工程において、容器中に収納された多数
の圧密媒体に強力な円運動を行う加振力を付与すること
によって、圧密媒体が同一回転方向に回転し、この容器
中に焼結原料を装入すると、隣接する圧密媒体同士の面
の相対逆方向運動により、その圧密媒体間に存在する焼
結原料の粒子に圧密、剪断、転勤、圧潰、こね廻し、混
練などの総合作用を与え、粒子の内部水分の絞り出し２
表面水分の均−展拡作用をなす、その結果粒子群はフレ
ーク状に付着し合うと共に可塑化状態となる。

これを第１．１図によって説明する。第１１図の（ａ）
に示すように、ある含水比を持つ微粉原料を容器内に収
納し、これを圧縮する方向に加振力を与えると、容器内
の微粉の密度が上昇することが知られている。このとき
、容器内の微粉原料の含水比および加える加振エネルギ
ーの大小に応じて粒子の充填状態が変化し、この充填状
態に応じて密度が上昇する。第１．１図のグラフはこれ
を示すものである。

微粉原料の含水比が少ないときは、粉体の粒子間には空
気のある空隙が存在し、粉体はパサパサの混合物の状態
である。微粉原料の含水比を増加させて加振すると、粒
子の表面に水分が一様均一に拡展され、空気層の空隙が
なくなり、粒体全体はネバネバした可塑化状態となり、
微粉原料の乾ｔ！ｊ密度は空隙率ゼロの曲線に近づく。

さらに含水比が増加すると、粉体はドロドロのスラリー
状態となる。このスラリー状態より水分が少なく、空気
層の空隙の最も少ない可塑物状態は、キャピラリー域と
呼ばれ、粉体の乾燥密度が最も高（密実なフレーク状態
とならでいる。

このキャピラリー域の粉体を得るには、粒体の粒子の性
状に応じた最も適正な含水比と、適正なエネルギーの振
動圧縮を加えることによって得ることができる。

本発明は、工程にこの原理を利用した焼結原料の事前処
理方法であって７加振圧密可塑化混練を行ってキャピラ
リー域のフレーク化した粉体を先ず加工し４そのフレー
ク化した粉体を転勤造粒するものである。

従って、微粉原料の特性に応じた適正含水比と最適加振
力を微粉原料に与え１粒子表面の水滴を粒子表面に均一
に分散させ、かっ水膜が薄く粒子表面に引き延ばされた
状態とし、粒子間の空気による空隙率を低下させて密充
填させ、充填状態がキャピラリー域となり、密充填の圧
密可塑化したフレークを形成するようにする。

圧密可塑化混練機の加振力を変化させたときの造粒物の
見掛は密度および圧壊強度を第１２図に示している。ま
た、比較例の造粒物の見掛は密度および圧壊強度も併せ
て第１２図に示した。

造粒前原料の嵩密度は２．５　ｇ　／　ｃ　ｍ　３であ
り。

ディスクベレタイザで造粒した造粒物の乾燥見掛は密度
は３Ａｇ／ｃｍ”であった、これに対し。

実施例では振動の加速度に応じて見掛は密度は４．４〜
５．６　ｇ　／　ｃ　ｍ　３と非常に密実となった。

また、ディスクベレタイザで造粒した造粒物（温ボール
）圧壊強度は約７０ｇ／個であったのに対し、実施例で
は、圧壊強度は振動の加速度に応じて約１３０〜１５０
ｇ／個と陽めて強固であった。

第１２図から圧密可塑化混練機の加振力が３ｇ未満では
圧密可塑化の効果が少ないために。

製造されるベレットの乾燥密度が低く、１０ｇを越える
と飽和しており、混１ａ機の加振力の適正範囲は３ｇ〜
１０ｇであることがわかる。

次に第２工程では、圧密可塑化した原料に強力な加振に
よる転勤を与えると、充填密度の増大、表面への水分の
透出、この水分による付着１粒度成長が起こり１粒度の
均一な密実なミニペレットを造粒することができる。

また、第１３図は、造粒機の振動加速度（加振力）と焼
結原料の最適粒度である２〜５ｍｍの収率との関係を示
すもので、加振力３〜６ｇの範囲で転動塊成化するのが
良いことがわかる。すなわち、収率６０％以上を得よう
とすれば３ｇ以上の加振力で造粒する必要があり、６ｇ
以上では造粒効果は飽和することになり、この傾向は粒
度２〜１０ｍｍでも同様である。

水分添加量は原料の保有水分と造粒最適含水比との差を
添加すればよく５０〜２％である。すなわち１粒度範囲
の広い焼結原料の全量を加振圧密する時は、原料の保有
水分５〜６％に対して、最適含水比は５〜７％に調整す
る。またＰＦのみを造粒する場合は、ＰＦは８〜ｌ１％
の保有水分を有し、最適含水比は９〜１２％である。

本発明方法に用いる装置は、圧密媒体を内蔵した加振混
練機と、加振造粒機とを直列に組合わせて構成されてい
るので２水分調整と加振力の調整とによって上記方法を
好適に実施することができるものである。

第３工程では、この造粒したミニペレットを振動移送床
上に供給してその上を移送し、振動移送床の下面より１
５０〜２００℃のガスを上向きに吹込んでミニペレット
と直交熱交換させ、製品の含水分を３％以下に乾燥する
ので、ミニペレットの強度が著しく向上する。

本発明の振動移送床は振動陥と同様の構成を有するもの
で、ミニペレットを振動によって移送し熱交換させるの
で、熱伝達係数が高く効率が良い、熱伝達係数の実施例
を第７図に示す、第７図に示すように振動を付加するこ
とによって、粒子の流動化開始速度以下の流速で、すで
に熱伝達係数の値は固定層の値を大きく上回っている。

また振動強度が大である程、これが著しい、その理由の
主なものとして１次のような２点が挙げられよう、１つ
は加振によって、粒子の運動が活発化するため、すなわ
ち、加熱面付近の粒子の更新速度が大きくなるためとい
う理由であり、もう１つは、加熱面での粒子濃度が、ガ
ス流速を大きくしても、加振しない場合のようには減少
しないというものである。この後者の理由は、加振時に
は。

層の膨張が比較的小さいというＩｌｌ！察結果に基いて
いる。このように、伝熱係数に及ぼす加振効果は２つ考
＾られるが、前者は比較的低い流速で起こり、後者はむ
しろ流速の大きい範囲で支配的となると考えられる。

振動移送床の床面の開口を幅２ｍｍ、長さ１０ｍｍの長
孔とすれば振動移送床に篩の作用も併せ持たせることが
できるので、微粉分を除去して原料に戻すことができ、
焼結工程における焼結層の通気抵抗を小さくすることが
でき、生産性が向上し、コークスや電力の原単位を低減
することができ、好適である。

また、Ｉｌｉ、燥熱源には、焼結工程に隣接している焼
結クーラの排ガスを用いることが容易にでき。

熱絆済であり、さらに、熱交換した排ガス中のダストを
回収してリサイクルすれば、原料の経済となる。

次に第４１程において、振動スクリーン上の装入原料の
移送方向がパレットの移送方向とは逆方向になるようス
クリーンを配置し、スクリーンの篩網な上流側から例え
ば２ｍｍ、３ｍｍ、４ｍｍおよび５ｍｒｎと漸次太きす
ることによって、スクリーンの指上および篩下産物のパ
レット上への供給順序が１粒径の小さい原料はど速く。

粒度の大きい原料はど遅くなり粒度の大きい原料はパレ
ットの下層部に供給される。従ってパレットの下層部に
粗粒を、上層部に細粒を積付けることができる。

〔実施例１ 第１図は本発明方法を適用した焼結工程の全体系統図で
ある。焼結原料の搬送コンベヤ３を、加振圧密可塑化混
練する第１工程の加振圧密可塑化混綽装置３０に導き、
その後流に第２工程である加振転動塊成化のための加振
造粒機４０を配設して造粒し、その造粒物を第３工程で
振動移送床５０において乾燥する。乾燥された焼結原料
は給鉱ホッパ１４に搬送され焼結工程に送られ以下従来
と同様に焼結される。

焼結クーラ２０からの排ガス２１はブロワ２２により振
動移送床５０に誘導され、振動移送床５０でミニペレッ
トを乾燥して熱交換の後排出される。その排出ガス２３
はファン２４を経てバグフィルタ２５に送られ、ダスト
２６を回収する１回収ダスト２６は原料系統に戻される
。

次に、給鉱ホッパ１４からフィーダ２７によって排出さ
れたミニペレットは篩分は装置６０において篩分けられ
て焼結機１７に供給される。このとき篩分けた粗粒粉を
焼結ペッドの下層側に、細粒分を上層鋼に装入する。

以下各工程をさらに詳しく説明する。

第２図は加振圧密可塑化混練工程と造粒工程を示を斜視
図である６ ベルトコンベヤ３で搬送されてきた焼結原料は加振混練
機３０に供給される。加振混練機３０は、第３図に示す
ように、ドラム３１内に多数の圧密媒体３４が収納され
ており、ドラム３１の両側に加振機３２を取り付はスプ
リング３３上に載置されている。

加振機３２はドラム３１の両側にバランスして同期回転
するように結合されて取り付けられており、加振機３２
のモータは可変速となっている。

加振機３２はスプリング３３との協働によりドラム３１
Ｊ３よび圧密媒体３４に、広範囲の加速度で円形振動を
付与することができる。

加ｒｉ造粒機４０は加振混Ｍ機３０から圧密可塑化混練
された焼結原料を供給され、こハに振動を加えて、転動
造粒し、粒径２〜５ｍｍの均一粒度のミニペレットを造
粒する。第４図はその横断面図を示したものである。

次に第５図は第３工程の乾燥工程の振動移送床の模式的
縦断面および物質フローを示すブロック図である。

上流側の加振圧密混練および加振転動造粒を経たミニペ
レット４４は振動移送床５０に入口シュート５］から供
給される。振動移送床５０は孔明き床板５２を備え、上
カバー５４．下部ホッパ５３により密閉されており、１
５０〜２００℃のクーラ排ガス２１を床板５２の下方か
ら供給されてミニペレット４４を水分３％以下に乾燥す
る。乾燥されたミニペレットは床板５２で篩分は作用を
受け、オーバーサイズは高強度の乾燥ミニペレット２６
となって給鉱ホッパ１４に送られる。一方アンダーサイ
ズは下部ホッパ５３から回収されて回収ダスト２６とし
て原料系統に戻される。

クーラ排ガス２１は床板５２上のミニペレットと熱交換
した後排ガス２３となってファン２４に吸引され、バグ
フィルタなどの集！［ｌ１２５において同伴した微粉分
を分離し大気放出される。集塵機２５で捕集された回収
ダスト２６は原料系統２５へ戻される。

第６図は篩分装置１６０の縦断面を示すものである。給
鉱ホッパ１４から乾燥された２〜５ｍｍのミニペレット
がフィーダ２７によって、ｉｉ分装置６０に供給される
。篩分装置６０は篩網の開目を上流側から下流側に向か
って順次大きくしでおり、ミニペレットの移送方向は焼
結機１７のパレット１８の進行方向と逆向きに配設され
ている。

篩分装置６０は果合６３に支持され、モータ６７からプ
ーリ６８．駆動ベルト６６、従動プーリ６５、クランク
ロッド６４を介して揺動される。篩網６１は上流側から
開口２ｍｍ、３ｍｍ。

４ｍｍ、５ｍｍのように配設されており、各篩産物はシ
ュート６２によりパレット１８上に導かれ、カットゲー
ト２８により表面をならされる。

篩分原料が乾燥しているので、篩分裂１６０は網の目詰
まりを起こすことなく、パレット上に下層に粗粒分、上
層に細粒分を理想的に成層させることができる。

次に第８図は本発明の実施例の造粒工程で製造されたミ
ニペレットの成品粒度分布を示すもので比較例として従
来のドラムミキサによって製造した造粒物の成品粒度分
布を比較して示した。

このようにして製造されたミニペレットの圧壊強度およ
び第３工程で乾燥した後の圧壊強度を第９図に示した。

また、比較例の圧壊強度も併せて第９図に示した。

ディスクペレタイザで造粒した比較例の造粒物（湿ボー
ル）圧壊強度は約７０ｇ／個であったのに対し、実施例
の圧壊強度は１４０ｇ／個であった。本発明の第３工程
で乾燥した後の圧壊強度は振動の加速度に応じ４６０〜
７００ｇ／個であった。

第１０図は実施例の効果を示すグラフであって、水分を
減少したミニペレットを焼結パレット上に理想的に成層
させた場合の焼結時間減少率を示したものである。従来
法に比し約２７％の生産性の向上となった。

〔発明の効果］ 本発明によれば、混錬、造粒したミニペレットは密充填
されているので、従来に比較して、グリーンボールの圧
壊強度が向上するが、さらに、グリーンボールを第３工
程において低温乾燥することにより圧壊強度が著しく向
上する。

また、振動移送床の床面の開口を適当な寸法ににするこ
とによって２．０　ｍ　ｍ未満の粒子は第３工程で分級
され、リサイクルされるので、焼結ペッドでの通気性が
改善される。

さらに、乾燥により、余剰水分が除去されるので、ｔ！
料使用量を低減することができる６乾燥には焼結クーラ
の排ガスを利用することができ熱経済である。

さらに本発明の第４工程では、焼結操業にとって理想的
な原料装入が確実に可能となるため、焼結パレット上の
高さ方向の焼結鉱品質の均一化。

装入層の通気度の向上および塊の歩出り向上を図ること
ができる。

また第４工程の、スクリーンに供給する前の乾燥工程で
原料水分を３％以下に低減しているので第４工程のスク
リーンにおいて扮鉱付着による篩の目詰りがなく分級性
能が極めてよく、確実にパレット上に偏析装入すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例の適用される焼結工程の全体系
統図、第２図は本発明の実施例の第１工程及び第２工程
を示す斜視図、第３図は加振圧密可塑化混練装置の横断
面図、第４図は加振造粒装置の横断面図、“第５図は振
動移送床の模式断面図、第６図は篩分装置の断面図、第
７図は熱伝達係数のグラフ、第８図は造粒されたベレッ
トの粒度分布の例を示すグラフ、第９図はミニペレット
の圧壊強度を示すグラフ、第１０図は本発明の効果を示
すグラフ、第１Ｉ図は本発明の工程の原理を説明する説
明図、第１２図は実施例と比較例の成品の見掛は密度お
よび圧壊強度を示すグラフ、第１３図は造粒機の振動加
速度と焼結原料の最適粒度、である２〜５ｍｍの収率と
の関係グラフ、第１４図は従来の焼結工程の全体フロー
図である。 ３０・−・加振圧密可塑化混練装置 ４０・・・造粒装置 ４４・・・ミニペレクト ５０・・・振動移送床 ６０・・・篩分装置 出 願 人 川 崎 製 鉄 株 式 第 図 第 図 収率（ｗｔで） 第 図 凛動７Ｊ［ｌ達成（９） 第１２ 図 含水１ヒ（ｗｌ幻 第１３図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　焼結原料を加振圧密可塑化混練する第１工程と、 該焼結原料を加振転動塊成化してミニペ レットを造粒する第２工程と、 該造粒したミニペレットを振動移送床上を 移送し、該振動移送床の下面より１５０〜 ２００℃のガスを上向きに吹込んでミニペ レットと直交熱交換させ、製品の含水分を ３％以下に乾燥する第３工程と、 該乾燥したミニペレットを篩分け、該篩分 けた粗粒分を焼結ペッドの下層側に、細粒分を上層側に
   積層装入する第４工程とから成る焼結原料の事前処理方
   法。 ２　乾燥熱源に焼結クーラの排ガスを利用する請求項１
   記載の方法。 ３　熱交換した排ガス中のダストをバグフィルタで捕集
   し、その捕集ダストおよび振動移動床の下面に落下した
   ２ｍｍ未満のダストを第１工程にリサイクルする請求項
   １または２記載の方法。 ４　乾燥工程の振動移動床の下面の多孔板の開口を幅２
   〜３ｍｍ、長さ１０ｍｍの長孔とした請求項１〜３記載
   のいずれかの方法。 ５　篩分工程に振動篩を用い、その篩目を上流側から２
   ｍｍ〜５ｍｍに小さい開き目から順次大きい開き目とし
   た請求項１〜４記載のいずれかの方法。