JPH04500701A - 焼結方法 - 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】 焼結方法 現今では、溶鉱炉法または直接製鉄法等の冶金学的方法の装填材料は、工程効率 を向上させるために、あるいは低品位材料を使用できるように、あるいはそれら 両方の目的のために種々の予備処理を行うことが絶え間なく増大している。

一つの予備処理として、冶金用鉱石を粉砕し、そして粉砕鉱石を比較的強度の高 いベレットにすることがある。粉砕鉱石を少量の水および結合剤の存在下に凝集 させて凝集粒子とし、次にこれらを焼成して硬質ベレットにする。凝集粒子の成 分および焼成条件は、凝集粒子同士の実質的な結合、焼結を避けながらある程度 の焼結が各凝集粒子に生じる（焼成ベレットとするために）ように選択される。

これらの焼結ベレットの製造に通常使用される結合剤はベントナイトであるが、 より最近になって、水溶性有機ポリマーを使用することが提案され、カナダ特許 第８９０．３４２号には水膨潤性の高い架橋アクリルポリマーを使用することが 提案されている。そこには、最初の凝集粒子の水許容量および生強度が向上し、 乾燥焼結生成物は改善された強度特性を有すると述べられている。もちろん、こ のことは、例えば溶鉱炉内に存在しうる装填圧力を考慮して非常に価値のあるこ とである。

他の予備処理は、冶金学的に有用なダストを炉に装填することができる焼結物に することである。このダストはどちらかと言えば利用しないものである。それら の例としては、例えば塩基性酸素製鋼（Ｂａｓｉｃ　Ｏｘｙｇｅｎ　５ｔｅｅ＋ 、ＢＯ３）ダスト、ストックヤード（Ｓｔｏｃｋ　Ｙａｒｄ）ダスト等である。

このダストまたは他の冶金用材料を冶金用炉に装填することができる焼結物にす る共通の方法は材料バートン（すなわち、素材塊）の−表面を焼成し、そして実 質的に全バートンの隅々まで焼成を行わせて焼結塊にするようにバートン中に空 気を通すことである。この焼結塊は引き続き焼結小塊に破砕される。

この方法は焼結ストランドとして知られている装置上で行われる。この装！で、 バートンは、移動ストランド上に層として運ばれる。ストランドは層中に空気を 通す手段上に配設された層の上面を焼成する焼成位置から焼結塊を小塊に破砕す る焼結物破砕位１に及んでいる。

処理を有効に行うために、バートンは工程を通して多孔質であることが絶対に必 要である。さもなければ、空気が全バートンを焼成するのに十分にバートンを通 過することができない、このために、凝集粒子から空気を通して焼成を行うこと ができる多孔質バートンを形成するように、粉状または他の焼結材料を凝集粒子 の形にする。１１１集粒子は焼成される材料に多孔性を付与する目的のためにだ け形成されるので、できるだけ容易にそれらを結合することが望ましく、またそ れらは焼成されないままであるのが望ましい、したがって、凝集粒子は水によっ て結合されるのが都合よい。

都合の悪いことに、湿った凝集粒子中の水の量は、低過ぎると凝集粒子が満足に 結合せず、また高過ぎるとそれらは緻密になって空気の通過を阻み易く、不十分 な焼成および焼結物の形成に至るので、非常に注意深く選択せねばならない、特 に、焼成された凝集粒子は焼成されていないものより熱いので、この方法は最初 に焼成した凝集粒子から水を追放し、かつその水が未焼成凝集粒子上に凝縮する 凝縮面を与えがちである。したがって、凝縮面がバートンを伝わるに連れて未焼 成凝集粒子の含水量が増大し、凝集粒子間の気泡が崩壊することになる。

凝集粒子中の最適な含水量は一般に約１０％であり、含水量が、例えば約１％（ 凝集粒子の重量に対して、すなわち水の重量に対しては約１０％）より多く最適 量から逸れると、バートンの多孔性が大いに低下するので、バートンの含水量を 非常に正確に制御する必要がある０例えば、含水量が低過ぎると、凝集粒子が粉 体になり過ぎ、また高過ぎると、特に凝縮面が進行するに連れてそれらが緻密に なる。

したがって、バートン中の水の量に余り敏感でなくすることができるように焼結 方法を改善するのが望ましい。

本発明の焼結方法は、炭素質物質および冶金材料がら成り、湿潤未焼成凝集粒子 を含有する多孔質バートンを一表面から焼成し、空気を焼成表面からバートン中 に通して、実質的に全バートンを焼成し、焼結塊とし、そして焼結塊を焼結小塊 に破砕することから成る。この方法において、吸水性の粒状ポリマーがバートン 中に含有される。

この方法はバートンを静止して行うことができるが、焼結用ストランド上で連続 的に行うのが好ましい１例えば、バートンを、空気を層中を下方に吸引する風箱 または他の手段上に配設された層の上面を焼成する焼成位置から焼結塊を焼結小 塊に破砕する焼結物破砕位！に層として搬送する移動ストランドに付与する。

最初に形成されるバートンは多孔質であらねばならない。

多孔質でないと、最初に焼成される表面からバートンの焼成を拡げるために空気 をバートンに通すことが不可能になる。バートンは、またそれを、例えば移動ス トランドまたは焼成の間バートンを支持する他の表面に付与することができるよ うに十分に流動性であらねばならない。

通常、全バートンは実質的に湿潤凝集粒子の形状であるが、時にはバートンの一 部（例えば、少なくとも２５重量％、通常は少なくとも５０重量％、好ましくは 少なくとも７５重量％）が湿潤凝集粒子の形状であり、残りが、得られるバート ンが多孔質および流動性であるような大きさおよび形状を有する他の粒状物質で あるのが便利である。冶金材料の少なくとも一部（一般に少なくとも２５ｆ！量 ％、通常は少なくとも５０重量％、好ましくは少なくとも７５重量％）は標準的 に粉体の形状で最初に用意され、この材料は少なくとも湿ｉ１１！ｊ凝集粒子の 形状で供給されるべきである。炭素質物質は湿潤凝集粒子中に組み入れられるか または他の粒状体中に含有される。

バートンが形成される粒状材料は一般に主として５０〜６０００ｐｍの範囲、好 ましくは５０〜５ｏｏＪＩＢの範囲の粒子であり、また特に焼成中に非孔質にな りがちである。粗粒子（例えば、コークス）が含まれる場合、その割合は通常バ ートンに透過性を付与するのに不十分なしのである。

コークスまたは他の炭素質物質の量は一般にバートンの２〜６重量％の範囲であ る。

吸収性ポリマーは別として、バートンの成分は通常のものでありうる０例えば、 炭素質物質は代表的にはコークス、通常は粉コークスである。冶金材料はある種 の新しい冶金用鉱石または鉱石濃縮物を含みうるが、バートンの少なくとも３０ ％、好ましくは少なくとも５０％、より好ましくは少なくとも７０％が通常はブ ローダウンダスト、ストックヤードダスト、ＢＯＳダスト、アークダストもしく はプラズマアーク炉ダストまたは破砕焼成ベレットまたは他の再循環微粉のよう な再循環冶金材料である。冶金材料の残りのものは一般に鉄であるが、他の金属 でもよい。

バートンは通常焼結を助成しかつ最終生成物に強度を与える種々の無機フラック ス材、例えば石灰石および／ｌたはドロマイトを含んでいる。これらは別個の材 料としてまたは凝集粒子の一部として含めることができる。

バートン中の凝集粒子のあるものは１つの成分または成分混合物からなり、−万 能のものは別の成分または成分混合物から成りうる。しかしながら、凝集粒子の 全てが通常は同様な組成を有する０例えば、凝集粒子が１つの材料より多くの材 料を含む場合、凝集されるこれらの材料を全て予めブレンドしてから凝集させる 。

凝集は、粒状材料を混合して均質の湿潤配合物とし、そして、例えばドラムコン ディショナー、混和機、ボールミキサーまたはトロンメルミキサーを用いて凝集 させる通常め湿潤凝集粒子中！によって行うことができる。所望によって、凝集 は二次凝集装置中で完了してもよい、凝集された材料は一般に凝集混合装置（ま たは二次凝集混合装置）から移動ストランドまたは焼成の間バートンを支持する 他の表面に実質的に直接（すなわち、いかなる中間処理なしに）案内される。

凝集粒子の粒径は通例通り、例えば３〜２０ｍｍ、好ましくは５〜１５ｍｍであ りうる。

凝集粒子の結合を促進するためにポリマー結合剤を凝集粒子中に含有させること ができるが、これは一般に不必要であり、結合は単に水（単一の結合剤として） といずれにせよバートン中に含有される材料とを組合せることによって通常成さ れる。

凝集粒子の含水量は通常少なくとも８％、好ましくは少なくとも１０％である６ 本発明以前は、含水量は約１５％以上であってはならず、好ましくは最適量の１ または２％以内、代表的には約１０または１１％でなければならないが、本発明 における含水量は非常に高く、例えば透過性の重大な損失を被ることなく約３０ ％以上にすることができる。しかしながら、含水量は１０〜２０％の範囲である のが好ましい、バートンの含水量が変動するにもかかわらず、例えば良好な多孔 性を維持することができる。

吸収性ポリマーはバートンのいかなる部分にも入れられるが、凝集粒子の幾つか または全てに含ませる゛のが好ましい、このポリマーは焼結方法を改善するため にだけ凝集工程において計画的に添加することができる。あるいはまた、ポリマ ーは、冶金材料の一部または全部と混合してポリマーを含有する水性スラリーか らの冶金材料の回収および冶金材料の取扱を容易にしたそのような冶金材料との 混合物として凝集工程に導入することができる０例えば、本出願人は吸水性ポリ マー粒子を粘着性の湿潤粒状素材と混合することによってこの素材を脆くするこ とができたとＥＰＩ９５５５０において記載した。また、本発明の好ましい方法 は冶金材料の粘着性の湿潤粒状素材をポリマーとブレンドし、得られたブレンド を凝集される材料の一部または全部として使用することによってこの素材を脆い 状態にすることから成る。この手段によれば、ＥＰ１９５５５０の提案に従う取 扱の利点と本発明で得られる焼結の利点の両方を得ることができる。

本発明で使用される吸収性ポリマーはエチレン系不飽和単ｉ体の架橋合成ポリマ ーであるのが好ましい、それらのポリマーは陰イオン性であるのが好ましく、５ 〜１００モル％（好ましくは３０〜１００モル％）の遊離酸としてのアクリル酸 またはナトリウムもしくは他のアルカリ金属塩と０〜９５モル％のアクリルアミ ドとから生成されるのが最も好ましい、特に好ましいポリマーは所望のゲル容量 を与えるのに十分な架橋剤を含むポリアクリル酸ナトリウムホモポリマーおよび ３０〜７０１量％のアクリル酸ナトリウムと７０〜３０重量％のアクリルアミド とのコポリマーである。このゲル容量（１グラムのポリマー当りの吸収される脱 イオン水のグラム数）は少なくと６２５、一般に少なくと６１００、そして好ま しくは少なくとも２００、代表的には５００まで、またさらには７００以上であ るのが好ましい。例えば、ポリマーを粒状材料スラリーと予め混合する場合は、 このゲル容量がバートンに組入れる前にある程度利用されるかもしれないが、粒 子は焼成の時になお少なくとも２５ｇ／ｇのゲル容量を有しているべきである。

同一の一般形の適切な陰イオン性ポリマーに対するさらに他の情報については、 上記ＥＰ１９５５５０を参照されたい、使用することができる、また天然、改質 天然もしくは合成でありかつ直鎖もしくは架橋でありうる吸収性ポリマーの一般 群に対する情報については、ＥＰ２７７０１８Ａ、特に３頁２９行〜４頁２１行 を参照されたい。

ポリマーは通常、例えばＥＰ１９５５５０に提案されているような粒径を有する 粉末の形で導入される。あるいはまた、ＥＰ２７７０１８に記載されているよう な凝結体または油分散液の形で導入することもできる。ポリマーの乾燥粒径は１ 〜２０００ｘｍであるのがよい、ポリマーが油分散液として導入される場合、粒 径は一般に５０ｙ＋ｍ以下である。ポリマーは代表的に１００〜１１０００ｊの 粒径を有する粉末として、導入するのが好ましい。

ポリマーの量は、バートンの湿分と平衡にあるポリマーが、焼成が進行するに連 れて蒸気がバートンの冷部中で凝縮する結果としてバートンからさらに水を吸収 することができるようなものであるのが好ましい、したがって、バートンと初期 の平衡にある時に、ポリマーはそのゲル容量の５０％以下しか吸収していないの が好ましい。

ポリマーの量はバートンの乾燥重量に基づく乾燥重量で通常少なくとも０．０５ ％、一般に少なくとも０．１％であるが、通常、その量は０．４または０．５％ 以上である必要はない。ポリマーが、例えばＢＯ３または他のダストのスラリー に最初に添加される場合、その湿潤生成物に対する量は代表的には湿潤生成物の ０．１〜２％でありうる。

ＥＰ１９５５５０　（およびＥＰ２７７０１８）は、例えば磯鉄鉱の湿潤ケーキ を脆い塊にする方法を開示しているが、得られた生成物が凝集され、次に本発明 の特定の焼結方法を行うダストとして使用されるとは同等提案しておらず、した がって本発明で得ることができる特別な恩恵を同等認識していないことに留意す べきである。

ドラムコンディショナーまたは他の凝集器に供給されている配合物も、１００以 上のゲル容量を与える約２００ｐｐｍの量のメチレンビスアクリルアミドで架橋 されたほぼ同量のアクリル酸ナトリウムとアクリルアミドとから成るコポリマー を配合物に基づいて約０．３％含んでいるのが本発明において特に好ましい、透 過性および焼結が大いに改善され、また性能が劣化する前に許容することができ る水の合計量は２５％以上である。

この利点の劇的な証明はＢＯＳダストを利用する標準方法を検討することから察 することができる。ＢＯＳダストを次第に沈降するスラリーとして標準的に採集 し、次に、沈殿物をサイクロンに通して鉛、亜鉛等の物質を鉄残留物を含む濃縮 スラリーから分離する。

次に、この濃縮スラリーを標準的に回転真空−過して、引き続いて焼結ストラン ド用の凝集混合器に送られる粘着性情を生成する。都合の悪いことに、この粘着 性情は搬送が困難なほど十分に粘着性であるので、時には水でフラッシュするこ とによってその運搬を助成する。したがって、次の凝集工程において含水量を限 界の低い値に保持しなければならないことは周知であるけれど、この処理は含水 量を増大させる。したがって、この材料を凝集工程へ供給するためには、沈降、 サイクロン分離および回転真空濾過が必要であるばかりでなく、濾過物に水を計 画的に添加することもしばしば含まれる０本発明において、この工程は２つの点 で非常に簡略化される。吸収性ポリマーを好ましくはサイクロンを出るスラリー に導入し、その結果回転−過器で引き続き一過される生成物の取扱性を改善する ことができ、またある場合には、回転−過工程をまったく省略することも可能で ある。

第二に、本発明は、多孔性の問題を生じることなくバートンをより湿潤させるこ とができる上述の利点を与える。

したがって、本発明は、取扱を非常に簡略化し、必要な装置を減少させることが でき、そして含水量が変動するにもかかわらず非常に信頼性のある結果を与える ことができる。

本発明の実施例を以下に挙げる。

通常の焼結ストランド法を次の通り操作する。

粒状混合物は約２３％の鉄鉱石、２３％のＢＯＳダスト、３１％の再循環微粉、 １％の煙塵、６％の石灰石、１１％のドロマイトおよび５％の粉コークスから成 る。ＢＯＳダスト等のダストをサイクロン分離器に続く回転真空−過器から離れ たケーキとしての混合物に供給する。約１１％の合計湿分となるようにこの生成 物を十分な水の存在下にブレンドし、次にドラムコンディショナー中で混合する ことによって凝集させる。得られた凝集粒子を焼結ストランド上に層として広げ る０層を形成したほとんど直後に、この層の上面で凝集粒子中の炭素を強熱する 強熱装置の下に層を通す、焼結ストランドは、空気を層を通して吸引して焼成部 分を層の下方に拡げる一連の風箱の上に層を搬送する。

焼成領域からの水のＦｋ発および冷領域でのその凝縮によって凝縮面が層の上面 に生じる０層がストランドの終点に達する時までに、深さ方向全域が焼成され、 かなり粘着性の焼成塊を形成する。この塊がストランドから離れると同時にこの 塊を破砕して小塊とし、それから公知の方法でさらに粉砕する。

この操作を約１０．５％以下または約１１．５％以上の量の水を用いて行うと、 バートンの透過性、すなわち全焼結が著−しく劣化することが認められる。

本発明において、配合物の乾燥重量に基づいて約０．３％の粒状ポリマーをサイ クロン分離器から出てくる生成物とブレンドすると、回転真空ｒ過工程を省略す ることができる、すなわちポリマーをサイクロンからの生成物に十分な量で添加 すると、この−過工程を省略することができる。

ポリマーは種として１００〜７００ｘｍの範囲の粒径を有する粉末であり、１０ ０以上のゲル容量を与える約２００ｐｐｍの量のメチレンビスアクリルアミドで 架橋されたほぼ同量のアクリル酸ナトリウムとアクリルアミドとのコポリマーで ある。透過性および焼結が大いに改善され、また焼結性能が劣化する前に許容す ることができる水の合計量は２５％以上である。

他の工程において、ポリマーを約０．１％の量でドラムコンディショナーに供給 されている配合物にブレンドしても、性能が劣化する前に許容することができる 水の合計量はまた２５％以上である。

国際調査報告 ＋＋１＋＠−電、−ＭＩＡ−Ｎ−＃Ｉ−ｍ、ＰＣＴ／ＧＢ９０１０１０５４国際 調査報告

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. １．炭素質物質および冶金材料から成り、湿潤未焼成凝集粒子を含有する多孔質 バードンを一表面から焼成し、空気を焼成表面からバードン中に通して、実質的 に全バードンを焼成して焼結塊とし、そして焼結塊を焼結小塊に破砕することか ら成る焼結方法において、吸水性の粒状ポリマーをバードン中に含有させること を特徴とする方法。
2. ２．凝集粒子を単一の添加結合剤として水を用いて粉末焼結材料から形成する請 求項１記載の方法。
3. ３．凝集粒子が炭素質物質も含有する請求項１記載の方法。
4. ４．バードンを移動ストランド上に付与して、層中を下方に空気を吸引する手段 上に配設された層の上面を焼成する焼成位置から焼結塊を焼結小塊に破砕する焼 結物破砕位置に層として搬送する、焼結ストランド上で連続的に操作する請求項 １記載の方法。
5. ５．単一の結合剤としての水の存在下に粉末焼結材料を凝集させることによって 凝集粒子を製造し、得られた湿潤凝集粒子を移動ストランドに実質的に直接案内 する請求項４記載の方法。
6. ６．焼結用粉末を永住塊として工程に供給し、そして吸収住ポリマー粒子を水性 塊とブレンドして、引き続いて凝集粒子にされる脆い塊を得る請求項１記載の方 法。
7. ７．吸収性粒子をブレンドする水性塊をサイクロン分離器によって得、次に中間 のろ過工程なしに凝集させる請求項６記載の方法。
8. ８．吸収性ポリマー粒子を１００〜１０００μｍの粒径を有する粉末として添加 する請求項１記載の方法。
9. ９．吸収性ポリマー粒子が５〜１００モル％のアクリル酸（またはそのアルカリ 金属塩）と０〜９５％モル％のアクリルアミドから成り、そして架橋されている 請求項１記載の方法。
10. １０．吸収住ポリマー粒子がポリアクリル酸ナトリウムホモポリマーおよび３０ 〜７０重量％のアクリル酸ナトリウムと７０〜３０重量％のアクリルアミドとの コポリマーから選択される架橋ポリマーであり、１００〜１０００μｍの粒径を 有する粉末として添加される請求項１記載の方法。
11. １１．吸収住ポリマー粒子がバードン中においてポリマー１グラム当り少なくと も２５グラムの脱イオン水のゲル容量を有する請求項１記載の方法。