JPH0748634A - 焼結原料の事前処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 微細粉の焼結原料についても効率的な造粒を
可能とする事前処理技術の確立。 【構成】 事前に攪拌羽根を内蔵した混合機を使用し、
この混合の際に焼結原料の含水量を6.5 〜10.0％とす
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、焼結鉱製造工程の中の
造粒工程に先立って行う、焼結原料の事前処理方法に関
する。

【０００２】

【従来の技術】焼結鉱の製造に際しては、まず鉄鉱石、
石灰石等いくつかの焼結原料を適宜配合してから適当量
の水分を加えた後に造粒し、焼結パレットに装入して焼
結原料充填層とする。次いで、この焼結原料充填層の上
部を点火するとともに、下方から空気を吸引することに
よって上部より順に焼成する。焼成後、焼結パレットを
傾転して焼成物 (焼結ケーキと称する) を破砕し冷却し
てから、ある一定粒径以上の産物を焼結鉱として高炉原
料に供する。なお、一定粒径以下の粉粒体 (返鉱と称す
る) は再び焼結原料として供される。

【０００３】この焼結鉱製造工程の中でも特に造粒は、
焼成の際の原料充填層の通気性を左右し、焼結鉱の生産
性に大きく影響を及ぼす。従って、造粒工程での造粒効
率の改善は生産性改善の重要な手段である。

【０００４】従来より造粒に使用される装置としてはド
ラムミキサーが主流であった。しかし、近年では焼結原
料、特に鉄鉱石が細粒化する傾向にあるため、疑似粒子
化をより促進するためにドラムミキサー以外の高性能混
合機や造粒機を使用する造粒技術も報告されている。

【０００５】例えば、そのような焼結原料の造粒機とし
て振動型混練機および振動型造粒機を使用することが提
案されている。この方法では、まず圧密媒体を容器内に
有する振動型混練機を使用して焼結原料を圧密混練する
ことによって、水分を原料表面に滲み出させる。さらに
円振動もしくは水平揺動振動する振動型造粒機を使用し
て原料同士を合体させる。その結果、擬似粒径が上昇し
原料充填層の通気性が上昇するのである。

【０００６】また別の例として特開昭57−174420公報で
は、フレットミル、ボールミル、アイリッヒミキサー、
双軸ニーダ等を使用して焼結原料をねっか処理する方法
が提案されている。これらはいずれも、原料表面にまん
べんなく水分をコーティングすることによって原料の毛
細管力が上昇し、その結果、擬似粒径が上昇するという
メカニズムを利用するものである。

【０００７】しかし、これらの方法では焼結原料に剪断
力等外力を加えると粉粒体自身が破砕され、粒度が小さ
くなる場合がある。なお、特公平３−166322公報の場
合、混練後原料はフレーク状になると記述されている
が、厳密には微粉の集合体である。このような微粉の集
合体はその内部に微粉の石灰石や粉コークスを含んでい
ることが当然予測される。このため、これら微粉石灰石
や粉コークスの反応が遅れたり、未反応のまま残存する
ことが予想される。この結果、焼結時間が長くなったり
焼結の歩留が低下し、この結果、生産性低下が懸念され
る。

【０００８】従って、混合後の原料粒径を考慮した混合
方法が重要であるが、この点については明確にされてい
ない。さらに、このような混合機や造粒機を使用する際
の適性水分量が定量化されておらず、高性能造粒機や混
合機と水分との複合効果についても明確にされていな
い。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ここに、本発明の目的
は、焼結原料の造粒工程における造粒効率を改善するこ
とで、焼結鉱の生産性の改善を図る方法を提供すること
である。焼結原料中の粒径0.5 mm以下の粒子比率が増加
すると、これまで多く使用されているドラムミキサーで
は造粒状態が悪化し、粒径0.5 mm以下の粒子が他の粒子
と合体する比率が低下するが、本発明のより具体的目的
は、かかる焼結原料の造粒効率を改善する方法を提供す
ることである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】すでに述べたように、焼
結鉱の製造において造粒効率の改善は、その生産性改善
にとって重要な因子である。近年の焼結原料細粒化に対
処するにはドラムミキサー以外の高機能造粒機や混合機
を使用する必要がある。しかし、機種によっては焼結原
料を破砕し、生産性の悪化を招く。また適性水分量につ
いても明確にされていない。原料を破砕しない造粒機や
混合機の選択およびこれら造粒機や混合機を使用する際
の適性水分量を明確にすることが求められている。

【００１１】そこで、本発明者らは、上述の目的達成の
ためにこれまでの技術を検討したところ、造粒原料の事
前処理が必要であり、かつ焼結原料を破砕しない観点か
ら攪拌羽根を内蔵した混合機を用い、さらに水分含有量
を所定値に調整することで一層効率的な造粒が達成でき
ることを知り、本発明を完成した。

【００１２】よって、本発明の要旨とするところは、粒
径0.5 mm以下が30wt％以上の焼結原料を造粒するに際し
て、予め該原料を実質的破砕することなく剪断力を与え
ながら混合し、この混合の際に焼結原料の含水量を6.5
〜10.0％とすることを特徴とする焼結原料の事前処理方
法である。

【００１３】また、別の面からは、本発明は、粒径0.5
mm以下が30wt％以上の焼結原料を造粒するに際して、事
前に、焼結原料水分が遠心分離法で計測される吸水性指
数 (％) よりも1.0 〜3.0 ％多い値となるように該原料
を実質的に破砕することなく剪断力を与えながら調湿混
合することを特徴とする焼結原料事前処理方法である。

【００１４】本発明が対象とするのは、粒径0.5 mm以下
が30wt％以上の焼結原料であり、これはそのように細粒
化した焼結原料、特に鉄鉱石の造粒性の改善が問題にな
っているからである。

【００１５】これよりも粗粒の原料は、従来法にしたが
って造粒を行えばよい。また、そのような粗粒であって
も分級して粒径0.5 mm以下が30wt％以上の細粒分につい
て本発明の事前処理を行ってもよい。また、従来にあっ
ても、焼結原料の事前処理方法として混合機を使用して
原料に剪断力を加える方法はあったものの、水分含有量
の調整は明確にされていなかった。

【００１６】この点、本発明にあっては、例えば攪拌羽
根を内蔵した混合機を用いることで、剪断力を掛けた状
態で水分を添加して調湿混合を行っている。具体的に
は、アイリッヒミキサーなどの混合機を用いて混合しな
がら水分量を6.5 〜10.0％に調整するのであり、あるい
は吸水性指数より1.0 〜3.0 ％多い水分量に調整するの
である。

【００１７】このとき、水分量を6.5 〜10.0％とするの
は、水分量が6.5 重量％未満であると、水分不足であ
り、一方10.0％を超えると水分過剰となるからである。
さらに、本発明の好適態様によれば、原料水分が遠心分
離法で計測される吸水性指数 (％) よりも１〜３％多い
値で高速攪拌羽根を内蔵した混合機を使用して調湿混合
することにより、微粉原料の付着力が一層上昇する。し
かし、１〜３％の範囲を外れると、焼結原料の粒子表面
に存在する水分量が不足したり過剰になったりすること
があるので、本発明法に基づく事前処理方法の効果が充
分に得られない。

【００１８】本発明において、水分量の規制に際して、
水分量でもって行う場合と比較して、吸水性指数でもっ
て行う場合には、造粒に寄与する水分量が明確なので、
より実際的と考えられる。なお、吸水性指数は、各配合
原料について予め計測しておき、それらを総合すること
で求めたものである。

【００１９】

【作用】ここで、混合時の焼結原料に破砕することなく
剪断力を与えることのできる適性な混合機として高速攪
拌羽根を内蔵した混合機を例にとって、本発明について
さらに具体的にその作用効果を説明する。

【００２０】まず、図１(a) 、(b) に高速攪拌羽根を内
蔵した混合機を使用した場合と振動型混練機を使用した
場合とにおける擬似粒子構造を比較する。図１(a) に示
すように、高速攪拌羽根を内蔵した混合機を使用した場
合には粗粒を核としてその回りに微粉が付着している。
一方、図１(b) に示すように振動型混練機を使用した場
合には原料が微粉砕された後に相互結合している。

【００２１】ここで重要なことは焼結において熱源とな
る粉コークスや、フラックスとなる石灰石についても粒
径0.5 mm以下の微粉が多く含まれる。高速攪拌羽根を内
蔵した混合機を使用した場合には粒径の小さい粒子は擬
似粒子の表面に分布している。焼結の反応が上方からの
ガス伝熱によることを考えると高速攪拌羽根を内蔵した
混合機を使用した場合の擬似粒子構造の方が反応速度が
速くなる。

【００２２】それに対して振動型混練機を使用した場合
には、これら粒径の小さい粉コークスや石灰石が擬似粒
子の内部に多く存在している。そのため、反応速度が遅
くなったり、場合によっては未焼成のまま残存したりす
る。その結果、歩留や焼結鉱冷間強度の低下が危惧され
る。

【００２３】なお、それぞれの混合後の擬似粒子を構成
粒子レベルまで分解し、完全乾燥させて粒度分布を測定
したところ、振動型混練機を使用した場合には−0.125
mm30％、−1.0 mm90％程度まで微細化されるのに対し
て、高速攪拌羽根を内蔵した混合機を使用した場合に
は、粒径の変動は殆ど認められなかった。

【００２４】このように、本発明にしたがって、剪断力
の存在下で混合を行うには、具体的には高速攪拌羽根を
内蔵した混合機( 例: アイリッヒミキサー) を使用する
のであるが、その他の例としては、ドラムミキサー内に
ドラムと逆回転する羽根を取付けてもよい。

【００２５】アイリッヒミキサーを例にとると、そのと
きの剪断力としては、攪拌羽根の回転速度 100〜700 rp
m 、パンの回転速度30〜70rpm の条件下で混合を行えば
本発明の所期の目的を達成するには十分である。高速攪
拌羽根を備えて混合機を使用することで強力な外力を剪
断力として粒子に加えることによる造粒へ及ぼす作用効
果には次の２点ある。

【００２６】第１に、水分を原料中に均一に分散させる
こと、即ち、各粒子に供する水分を均一にすることであ
る。第２に、粒子に含まれる水分を表面に滲み出させて
粒子の付着力を増大させることである。換言すれば、上
述のような作用が発揮され、結果的に高強度の造粒が行
われる剪断力が与えられる限り、その具体的程度は制限
されない。

【００２７】この際に高速攪拌羽根を内蔵した混合機を
使用することによる作用効果が発現する粒度条件につい
ては、すでに述べたように、造粒前の粒度構成において
完全乾燥後に測定した粒度分布で粒径0.5 mm以下が30wt
％以上である。またその際に水分は6.5 ％以上10.0％以
下が適正で、また別の見地にたてば遠心分離法にて測定
する吸水性指数よりも1.0 ％以上3.0 ％以下の範囲にて
多くする条件が適正である。

【００２８】粒径0.5 mm以下が30wt％未満の粉体につい
ては、造粒において付着粉として機能する粒子の比率が
低いので事前に高速攪拌羽根を内蔵した混合機混合処理
しなくても従来から多く使用されているドラムミキサー
による造粒で充分高通気性を確保することができる。

【００２９】また、粒子中に含有する水分においてある
一定値までは、たとえ高速攪拌羽根で混合しても表面に
滲み出すことはできない。要はこの一定値以上に粒子中
に水分を吸水した場合において、粒子中水分の分布状態
が問題となる。水分量が6.5％以上10.0％以下、もしく
は遠心分離法にて測定する吸水量、つまり吸水性指数よ
りも1.0 ％以上3.0 ％以下の範囲にて多い場合には、高
速攪拌羽根を内蔵した混合機の使用の有無によって粒子
中水分の分布状態が異なる。高速攪拌羽根を内蔵した混
合機を使用すると原料表面に水分が滲み出す。水分量が
10.0％を越える場合や遠心分離法にて測定する吸水量よ
りも3.0 ％を越えて水分が多い場合には、高速攪拌羽根
を内蔵した混合機の使用の有無によらず、水分が過剰に
なって水分の一部が粒子表面に浮き出て厚い水膜を形成
したり、さらに水分が多いと粒子に吸着されずに粒子間
空隙を埋める形で存在したりする。そうなると擬似粒子
径は上昇するものの擬似粒子の強度が低下する。その結
果、焼成中に擬似粒子が崩壊し、通気性が悪化する。

【００３０】即ち、水分量が6.5 ％未満や遠心分離法に
て測定する吸水量＋1.0 ％未満では高速攪拌羽根を内蔵
した混合機の使用効果が発現しない。水分量が10.0％を
越える場合や遠心分離法にて測定する吸水量＋3.0 ％を
越える場合には通気性そのものが悪化する。次に実際の
焼結操業における高速攪拌羽根を内蔵した混合機の実施
形態について説明する。

【００３１】焼結全原料の粒度構成において粒径0.5 mm
以下の構成比率が30wt％以上の場合にはその全原料を高
速攪拌羽根を内蔵した混合機で調湿混合する。あるいは
高速攪拌羽根を内蔵した混合機の処理能力よりも焼結全
原料の供給量が多い等の事情によって高速攪拌羽根を内
蔵した混合機で全原料を処理できない場合には原料の一
部を調湿混合するだけでも効果がある。

【００３２】焼結全原料の粒度構成において粒径0.5 mm
以下の構成比率が30wt％に満たない場合には、粒径0.5
mm以下の構成比率は30wt％以上となるように原料粒度の
細かい銘柄を選定し、高速攪拌羽根を内蔵した混合機に
供して調湿混合すればよい。

【００３３】

【実施例】

(実施例１)焼結全原料粒度構成が粒径0.5 mm以下の比率
が30wt％以上、前提条件における本発明に基づく造粒法
の効果について鍋焼成試験によって確認した。焼成条件
は直径300 mmの鍋を使用して層厚500 mm吸引圧力1050mm
水柱一定条件で焼成を行った。なお、点火条件について
はLPG70Nl/min にて２分間とし、排ガス温度におけるBT
P で焼成終了とした。

【００３４】原料配合を吸水性指数および乾燥状態にお
ける粒径 (−0.5 mm粒子の比率) と合わせて表１、表２
に示す。ここで吸水性指数は、原料を水中に24hr浸漬し
た後に回転半径140 mmにおいて2300RPM にて30分間遠心
分離し、遠心分離後に乾燥法によって計測した水分値と
した。また本例で採用した造粒法の一覧を図２に、造粒
機の仕様を表３に示す。高速回転羽根を内蔵した混合機
としてアイリッヒミキサーを使用した。

【００３５】

【表１】

【００３６】

【表２】

【００３７】

【表３】

【００３８】ここで、混合、造粒方法と水分量の通気性
および生産率に及ぼす影響を評価するために、表４の条
件下で本発明を実施した。

【００３９】

【表４】

【００４０】結果を図３および図４に示す。水分が6.5
〜10％もしくは吸水性指数より１〜３％多い場合におい
てアイリッヒミキサーを使用した場合に原料通気性が向
上し、生産率が改善した。なお、50％の原料をアイリッ
ヒに供する方法 [造粒法]においても改善が認められ
た。

【００４１】次に、混合造粒方法の通気性、生産率、歩
留に及ぼす影響を評価するために、表５に示す条件で本
発明を実施した。

【００４２】

【表５】

【００４３】結果を表６に示す。ドラムミキサーのみを
使用したケースと比較してアイリッヒミキサーやロッド
ミルを使用したケースは通気性が向上する。しかし、ロ
ッドミルを使用したケースは、アイリッヒミキサーを使
用したケースと比較して成品歩留が悪化し、生産率が低
下する。

【００４４】

【表６】

【００４５】(実施例２)本発明に基づく造粒法の効果が
発現する原料粒度条件について鍋焼成試験によって確認
した。鍋焼成試験条件については実施例１と同様であ
る。原料条件を表７に示す。

【００４６】

【表７】

【００４７】ここで、分割造粒選択銘柄の通気性生産率
に及ぼす影響を評価するために表８の条件で本発明を実
施した。表７に示す配合を以下のように分割し、通気性
および生産率の比較を行った。試験条件を表８に示す。

【００４８】

【表８】

【００４９】なお、水分についてはケースI 、IIのＡ系
については、吸水性指数＋0 ％から吸水性指数＋4.0 ％
まで変更し、ケースI 、IIにおけるＢ系、およびケース
III、IVについては、吸水性指数＋2.0 ％に固定した。
結果を表９に示す。

【００５０】

【表９】

【００５１】Ａ系にSFハマスレーとSFリオドセを選択
し、Ａ系水分を6.5 〜10％、もしくは吸水性指数＋1.0
〜3.0 ％に調整した場合に、通気性が20JPU 以上となり
生産率の改善がみられた。

【００５２】

【発明の効果】本発明によって焼結原料の粒度が低い場
合において原料充填層通気性を上昇し、生産性を改善す
ることができる。また原料粒度に依らず、細粒原料を予
備処理することによって通気性を上昇し、生産性を改善
することができる。これは、適正な混合造粒方法を機種
選定と水分量の適正化によって達成されたものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】高速攪拌羽根を内蔵した混合機を使用した場合
と振動型混練機を使用した場合における擬似粒子構造の
比較図である。

【図２】実施例で使用した本発明例および従来例の造粒
法の比較表である。

【図３】実施例における結果を示すグラフである。

【図４】実施例における結果を示すグラフである。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 粒径0.5 mm以下の部分が30wt％以上の焼
   結原料を造粒するに際して、予め該原料を実質的破砕す
   ることなく剪断力を与えながら混合し、この混合の際に
   焼結原料の含水量を6.5 〜10.0％とすることを特徴とす
   る焼結原料の事前処理方法。
2. 【請求項２】 粒径0.5 mm以下の部分が30wt％以上の焼
   結原料を造粒するに際して、事前に、焼結原料水分が遠
   心分離法で計測される吸水性指数 (％) よりも1.0 〜3.
   0 ％多い値となるように該原料を実質的に破砕すること
   なく剪断力を与えながら調湿混合することを特徴とする
   焼結原料事前処理方法。