JPH0741871A - 焼結原料の装入方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 原料粒子の粒度が層高方向に連続的に変化す
る粒度偏析を付けた原料充填層を形成し、一定した品質
の焼結鉱を高い歩留りで製造する。 【構成】 ホッパー２から切り出された焼結原料１を傾
斜シュート５を経てパレット７に充填する際、傾斜シュ
ート５の設置角度θを４５〜４８度に設定し、パレット
７の走行速度Ｖを２．５〜３．５ｍ／分の範囲で制御す
る。 【効果】 設置角度θ及び走行速度Ｖの調整により、原
料充填層８の傾斜面９に滞留領域の原因となるテラスや
ナダレを発生させず、上層部から下層部に向けて原料粒
度が連続的に大きくなった原料充填層８を得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、高炉装入として適した
焼結鉱を得るために有効な粒度偏析を付けた原料充填層
をパレット上に形成する焼結原料の装入方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】高炉に装入される鉄鉱石は、炉内の反応
性や通気性を確保するため所定サイズの焼結鉱として使
用されている。焼結鉱は、通常ドワイトロイド式等の連
続焼結機で製造される。焼結機においては、無端式に連
結されて移動するパレット上に床敷き鉱を装入した後、
その上に焼結原料が層状に装入され、原料充填層が形成
される。原料充填層は、点火炉で上層が着火される。焼
結反応は、原料充填層を介して上から下に吸引されてい
る空気，酸素富化空気等によって、パレットの進行に伴
って上層部から下層部に進行する。得られた焼結鉱は、
排鉱部から排出され、クラッシャー等の後続設備に送り
出される。

【０００３】均一な品質の焼結鉱を高生産性で製造する
ため、上層部における焼結を促進させると共に、下層部
において過剰溶融が抑制されるように原料充填層の層高
方向に焼結反応を制御することが要求される。この点、
上層部から下層部に向けて粒径が連続的に大きくなる粒
度偏析を原料充填層につけることが焼結反応を制御する
上で有効である。粒度偏析が付けられた原料充填層の上
層部は、コークス粉，微粒原料及び細粒原料が占める割
合が高く、吸引気流によって冷却されがちな部分を熱補
償する。下層部は、コークス配合割合が低下し、粗粒原
料が占める割合が高くなっている。そのため、下層部の
通気性が良好になり、焼き過ぎ，過熱等に起因した過剰
溶融がなくなる。

【０００４】原料充填層は、通常、ホッパーから切り出
された焼結原料を傾斜シュートを介してパレットに送り
込むことにより形成されている。焼結原料は、パレット
上に形成された原料充填層の傾斜面を転動しながらパレ
ットに装入される。このとき、細粒の転動距離が短く、
粗粒の転動距離が長くなる。その結果、原料充填層は、
上から下に向けて大きくなる粒径分布をもつ。また、焼
結原料が傾斜シュートを滑走している間でも、細粒及び
粗粒がそれぞれ下層及び上層となった滑走流が形成さ
れ、滑走流の粒度分布も原料充填層に反映される。

【０００５】焼結原料の粒径が上から下に向けて大きく
なる粒度偏析は、単に傾斜シュートを滑走した焼結原料
を原料充填層の斜面に沿って転動させるだけでは不十分
である。そこで、原料充填層の粒度偏析を強化させるこ
とが要求され、種々の原料装入方式が提案されている。
たとえば、特公昭６２−１３０２２６号公報では、粒度
構成が異なる焼結原料を２段に積層する方法が紹介され
ている。また、特公平４−４３７８号公報，特公平４−
６７７６号公報等では、複数の棒条材からなるフルイを
傾斜シュートの下位側に配置している。本発明者等も、
粒度偏析が強化された原料充填層を形成するように、回
転体を使用して焼結原料を装入する方法を開発し、特願
平５−６７８４７号として出願した。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従来法で形成された原
料充填層には、層高方向に関する粒度分布に不連続点が
発生することがある。不連続点の発生は、原料充填層の
傾斜面を転がり落ちる焼結原料の転動状態が一様でない
ことに起因する。装入された焼結原料は、原料充填層の
上部に堆積し、局部的に積み上げられた山状になる場合
がある。山状に堆積した焼結原料は、安息角を超えたと
き、或いは後から送り込まれる焼結原料による衝撃等で
崩壊し、ナダレ現象を発生させる。ナダレ現象によっ
て、細粒及び粗粒が混合した状態の焼結原料が一気に傾
斜面に沿って崩れ落ち、原料充填層の下層部まで細粒が
送り込まれる。その結果、層高方向に関する粒度偏析が
小さくなる、下層部の通気性が低下する。

【０００７】原料充填層の傾斜面に落下した焼結原料
は、落下衝撃によって傾斜面の一部を崩壊し、落下地点
にテラスを形成することがある。テラス上では、焼結原
料の転動が期待できず、送り込まれた焼結原料が堆積し
易い。焼結原料の堆積部は、ナダレ現象を発生させる原
因となる。ナダレ現象や堆積は、傾斜面に沿った原料粒
子の円滑な転動が阻害されることに起因する。阻害要因
としては、傾斜シュートから送り出された焼結原料のパ
レット進行方向に関する落下幅が小さいことが掲げられ
る。焼結原料の落下幅は、前掲した特公平４−４３７８
号公報，特公平４−６７７６号公報で紹介されている棒
状フルイや特願平５−６７８４７号等で紹介した回転体
により拡大できる。しかし、何れも装入装置の設備変更
を必要とする欠点がある。

【０００８】従来法で形成された原料充填層を観察する
と、焼結原料の粒度及びコークス濃度が層高方向に関し
て変動しない滞留領域が原料充填層の中間部にみられ
る。この滞留領域は、上層部の微粒原料や細粒原料が下
層部に転動するナダレ現象及びテラスの形成による原料
粒子の堆積が原因である。滞留領域がある原料充填層で
は、所期の変化率をもった粒度分布が得られず、焼結鉱
の生産性向上が期待できない。本発明は、このような問
題を解消すべく案出されたものであり、装入条件を特定
することにより、従来の装入装置における設備構成を何
ら変更せず、層高方向に関して適正な粒度偏析及びコー
クス濃度偏析を付けた原料充填層を形成し、品質が安定
した焼結鉱を高い歩留りで製造することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の装入方法は、そ
の目的を達成するため、ホッパーから切り出された焼結
原料を傾斜シュートを経てパレットに充填する際、傾斜
シュートの設置角度を４５〜４８度に設定し、パレット
の走行速度を２．５〜３．５ｍ／分の範囲で制御するこ
とを特徴とする。

【００１０】

【作用】本発明者等は、原料充填層に発生する滞留領域
を解消すべく、種々の調査・研究を重ねた。その結果、
新たな設備投資や装入装置を改造を必要とすることな
く、現存の装入装置においても傾斜シュートの設置角度
及びパレットの走行速度を適正に制御するとき、粒度偏
析を阻害するナダレ現象が抑制されることを見い出し
た。得られた原料充填層は、上層部から下層部に向かう
層高方向に関して原料粒子の粒径が連続的に大きくなっ
ており、コークス濃度も上層部ほど高くなっている良好
な偏析強度をもっている。良好な偏析状態が得られるこ
とを、試験結果に基づいて説明する。試験は、実機に装
入される焼結原料を使用し、実機焼結機における原料装
入をシミュレートできる連続原料装入試験装置を使用し
て行った。

【００１１】この試験装置における原料装入状態を、図
１に示す。焼結原料１は、ホッパー２に収容され、ホッ
パー２の底部からロールフィーダ３によって定量切出し
される。切り出された焼結原料４は、傾斜シュート５に
送り出され、傾斜シュート５上を滑走流６として落下す
る。焼結原料の滑走流６は、定速走行しているパレット
７に装入され、原料充填層８となる。このとき、傾斜シ
ュート５から排出された焼結原料は、傾斜シュート５の
下部に形成された原料充填層８の傾斜面９に沿って層状
に流れ落ちる流下層１０を形成する。装入条件を表１に
示すように変更し、傾斜シュート５の設置角度θ及びパ
レット７の走行速度Ｖが原料充填層８の偏析状態に与え
る影響を調査した。

【００１２】

【表１】

【００１３】原料充填層８の層高方向に関する原料粒度
分布及びコークス濃度分布を調べるため、原料充填層８
の一部を切断し、１００ｍｍ間隔でサンプリングした。
原料供給速度を２．６８トン／分・ｍとしたとき、パレ
ット７の走行速度Ｖは、図２及び図３に示す影響を原料
粒度分布及びコークス濃度分布に与えた。なお、原料粒
度は、各サンプリング位置で得られた焼結原料の調和平
均粒径を全焼結原料の調和平均粒径で除した値として示
す。図２（ａ），（ｂ）及び図３（ｃ），（ｄ）におい
て実線で取り囲んだ部分は、原料粒度に変化がみられな
い滞留領域に相当する。滞留領域は、パレット７の走行
速度Ｖが大きくなるに応じて解消する傾向を示した。走
行速度Ｖがある値を超えたとき、図２（ｃ）及び（ｄ）
に示すように滞留領域のない原料充填層８が得られた。
更に走行速度Ｖを大きくした場合でも、図３（ａ）及び
（ｂ）にみられるように、原料充填層８に滞留領域が検
出されなかった。しかし、過度に大きな走行速度Ｖで
は、図３（ｃ）及び（ｄ）に示したように、滞留領域が
出現した。このことから、滞留領域のない原料充填層８
を形成する上で、パレット７の走行速度Ｖに適性範囲が
存在することが判る。

【００１４】原料粒度は、図４に示すように原料充填層
８のコークス濃度分布に影響を与える。すなわち、原料
粒度の増大に伴ってコークス濃度が減少する傾向を示し
た。このことは、原料粒度の変化に付随する形でコーク
ス濃度が変化することを意味する。したがって、パレッ
ト７の走行速度Ｖを制御するとき、原料粒度及びコーク
ス濃度が連続的に変化した偏析が原料充填層８に付けら
れることが予想される。パレット７の走行速度Ｖ如何に
よって滞留領域の有無が変わるのは、焼結原料の充填形
態が走行速度Ｖに応じて変化することに原因があるもの
と推察される。焼結原料の充填過程を、パレット７の走
行速度Ｖで区分して以下に説明する。

【００１５】走行速度Ｖが大きいとき、図５に示す充填
過程を経るものと考えられる。この場合、原料充填層８
の形成速度に比較してパレット７が早く走行するため、
傾斜シュート５から滑走流６として送り出された焼結原
料は、テラス１１の形成を主体とする充填形態を繰り返
しながら、原料充填層８を形成する。すなわち、落下し
た焼結原料が傾斜面９の一部を崩し、テラス１１を形成
する（ａ）。後続して送り込まれる焼結原料は、テラス
１１上に大部分が堆積し、一部が傾斜面９に沿って流れ
落ちる（ｂ）。テラス１１上に堆積した焼結原料がある
量を超えたとき、堆積した焼結原料は、上層部が部分的
にナダレ１２となって傾斜面９に沿って崩れ落ちる
（ｃ）。テラス１１上に焼結原料が積み上げられている
過程（ｂ）では、傾斜面９に沿った原料粒子の転動が期
待できず、細粒及び粗粒が混合状態で堆積する。そのた
め、装入原料の滞留が生じ、層高方向に関する粒度分布
に不連続点が発生する。ナダレ１２が発生している過程
（ｃ）では、細粒及び粗粒が混合状態で傾斜面９に沿っ
て流化し、原料充填層８の下層部に細粒がもち込まれ
る。そのため、原料充填層８の粒度偏析が小さくなる。

【００１６】小さな走行速度Ｖでは、図６に示す充填過
程を経る。この場合、原料充填層８の形成速度に比較し
て、パレット７が遅く走行する。傾斜シュート５から送
り込まれた焼結原料は、一部が傾斜面９に沿って転動す
るものの、大半が原料充填層８の傾斜面に沿って堆積す
る（ａ）。走行速度Ｖが小さいことからパレット７の単
位面積当り多量の焼結原料が送り込まれ、焼結原料が堆
積層１３として層状に積み上げられ、堆積層１３の上部
にテラス１１が生じ易くなる（ｂ）。また、多量に焼結
原料が送り込まれることとテラス１１の形成が相俟つ
て、原料充填層８の上層部に焼結原料が局部的に堆積
し、ナダレ１２が発生し易くなる（ｃ）。堆積層１３が
成長している過程（ｂ）では、原料充填層８に滞留領域
が生じる。ナダレ１２が発生している過程（ｃ）では、
細粒原料が原料充填層８の下層部に送り込まれ、粒度偏
析を低下させる。

【００１７】適正な走行速度Ｖでパレット７が走行して
いるとき、原料充填層８は、図７に示すように小規模の
ナダレ１２を頻繁に発生させながら成長する。原料充填
層８の上層部に小山状に堆積された焼結原料は、後続す
る焼結原料の補給を受けて安息角を超えたとき、小規模
のナダレ１２として傾斜面９を崩れ落ちる。ナダレ１２
として傾斜面９を転動する焼結原料が少量であるため、
転動の過程で大半の細粒が傾斜面９の途中で停止し、粗
粒が原料充填層８の下層部まで送られる。一部に原料充
填層８の下層部まで達する細粒もあるが、極く僅かな量
であることから、原料充填層８の粒度偏析に大きな影響
を与えることがない。その結果、マクロ的にみると層状
の流下層１０として原料充填層８の傾斜面９に順次積み
重ねられ、粒度偏析が強化された原料充填層８が形成さ
れる。

【００１８】原料供給速度を３．６５トン／分・ｍに設
定し、同様にパレット５の走行速度Ｖが原料粒度に及ぼ
す影響を調査した。調査結果を示す図８及び図９から明
らかなように、この場合にも、滞留領域の発生は、図２
及び図３と同様な傾向を示した。すなわち、走行速度Ｖ
＝２．５〜３．５ｍ／分の範囲で、滞留領域のない原料
充填層８が形成されていた。傾斜シュート５の設置角度
θは、原料充填層の粒度偏析に図１０及び図１１に示す
影響を及ぼしていた。傾斜シュート５から送り出される
焼結原料は、設置角度θに応じて加速度が変わる。

【００１９】設置角度θが小さい場合、原料充填層８に
送り込まれる原料粒子に傾斜シュート５で与えられる運
動エネルギーが小さく、原料充填層８の傾斜面９に落下
した時点から比較的短時間に転動が停止する。そのた
め、図１０（ａ）及び（ｂ）に示されているように、滞
留領域が発生し易い。逆に、大きすぎる設置角度θで
は、過度の運動エネルギーをもった原料粒子が傾斜面９
に落下する。原料粒子の大きな落下衝撃は、傾斜面９に
テラス１１となる凹部を形成し、その上に焼結原料が局
部的に堆積することを助長する。このことが、図１１の
（ｂ）〜（ｄ）に滞留領域として現れている。

【００２０】傾斜シュート５の設置角度θを４５〜４８
度の範囲に設定するとき、適正な運動エネルギーで原料
粒子が原料充填層８に送り込まれる。その結果、図１０
（ｄ）及び図１１（ａ）に示されているように、滞留領
域のない原料充填層８が形成される。設置角度θが大き
い場合は、パレット７の走行速度Ｖが大きいときと同様
な影響を焼結原料の充填過程に与えた。小さな設置角度
θは、パレット７の走行速度Ｖが小さいときと同様な影
響を焼結原料の充填過程に与えた。以上の試験結果か
ら、設置角度θ＝４５〜４８度で傾斜シュート５を配置
し、パレット７を２．５〜３．５ｍ／分の速度で走行さ
せるとき、テラス１１やナダレ１２の影響を受けること
なく、良好な粒度偏析をもつ原料充填層８が形成される
ことが判る。

【００２１】

【実施例】表２に示した割合で主原料及び副原料を配合
した焼結原料を、連続原料装入試験装置を使用してパレ
ット上に充填した後、パレット上に形成された原料充填
層の一部を切り出し焼結実験に供した。なお、焼結原料
は、表３に示す条件でパレットに装入した。

【００２２】

【表２】

【００２３】

【表３】

【００２４】焼結実験は、吸引負圧を１０．７９ｋＰａ
の一定値に維持しながら、切り出された原料充填層の表
層部に着火し、焼結反応を下層部に向けて進行させるこ
とにより行った。そして、焼結鉱の生産性に及ぼす粒度
偏析の影響を調査した。

【００２５】

【表４】

【００２６】調査結果を示す表４から明らかなように、
本発明に従って原料粒度の偏析状態が改善された原料充
填層では、通気性が良好で、比較例２に比較して焼結速
度が約１．０７倍になっていた。また、コークス濃度が
原料充填層の上層部で高く、下層部で低いことから、焼
結鉱の歩留りは、上層部及び下層部共に高く、比較例２
に比較して約１．０３倍であった。このように高い焼結
速度及び歩留りを勘案すると、焼結鉱の生産性は、比較
例２の約１．１倍に相当する。焼結鉱の品質は、ＪＩＳ
還元率ＲＩについては実質的な変化がみられなかった。
低温還元粉化指数ＲＤＩは、焼結鉱の強度増大に伴って
多少改善されていた。

【００２７】

【発明の効果】以上に説明したように、本発明において
は、傾斜シュートの設置角度及びパレットの走行速度を
適正に調整することにより、テラスやナダレの発生に起
因した滞留領域がない原料充填層をパレット上に形成し
ている。得られた原料充填層は、粒度分布に不連続点が
なく、上層部から下層部に向かう層高方向に関し粒径が
連続的に大きくなる粒度偏析が付けられている。コーク
ス濃度は、この粒度偏析とは逆に原料充填層の上層部ほ
ど大きくなっている。そのため、一定した品質の焼結鉱
が高い歩留りで製造される。また、良好な粒度偏析は、
傾斜シュートの設置角度及びパレットの走行速度の装入
条件を調整することにより得られるため、経費負担の増
加を招く設備変更や付帯機器の追加を必要とせず、従来
の装入装置で簡単に実現される。

【図面の簡単な説明】

【図１】 焼結原料の装入状態

【図２】 原料充填層の層高方向に関する原料粒度分布
及びコークス濃度分布に比較的小さいパレットの走行速
度が与える影響

【図３】 原料充填層の層高方向に関する原料粒度分布
及びコークス濃度分布に比較的大きなパレットの走行速
度が与える影響

【図４】 原料粒度とコークス濃度との関係

【図５】 パレットの走行速度が大きいときの焼結原料
の充填過程

【図６】 パレットの走行速度が小さいときの焼結原料
の充填過程

【図７】 適正なパレット走行速度における焼結原料の
充填過程

【図８】 焼結原料の供給速度を大きくしたときの原料
粒度分布に与えるパレット走行速度の影響

【図９】 焼結原料の供給速度を更に大きくしたときの
原料粒度分布に与えるパレット走行速度の影響

【図１０】 比較的小さい傾斜シュートの設置角度が原
料粒度分布に与える影響

【図１１】 比較的大きな傾斜シュートの設置角度が原
料粒度分布に与える影響

【符号の説明】

１：焼結原料 ２：ホッパー ３：ロールフィーダ
４：切り出された焼結原料 ５：傾斜シュート
６：焼結原料の滑走流 ７：パレット ８：原料
充填層 ９：原料充填層の傾斜面 １０：焼結原料
の流下層 １１：テラス １２：ナダレ １３堆
積層

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ホッパーから切り出された焼結原料を傾
   斜シュートを経てパレットに充填する際、前記傾斜シュ
   ートの設置角度を４５〜４８度に設定し、前記パレット
   の走行速度を２．５〜３．５ｍ／分の範囲で制御するこ
   とを特徴とする焼結原料の装入方法。