JP2000256756A

JP2000256756A - 焼結原料の造粒方法

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Publication number: JP2000256756A
Application number: JP11061872A
Authority: JP
Inventors: Harumi Ishii; 晴美石井; Yukio Tomita; 幸雄富田; Susumu Kameo; 晋亀尾; Nobuyuki Toumoto; 信幸嶌本; Seiji Hanaoka; 征二花岡
Original assignee: Nisshin Steel Co Ltd
Current assignee: Nippon Steel Nisshin Co Ltd
Priority date: 1999-03-09
Filing date: 1999-03-09
Publication date: 2000-09-19
Anticipated expiration: 2019-03-09
Also published as: JP4205242B2

Abstract

(57)【要約】【課題】従来の焼結原料の造粒方法においては、全原
料と水を一次ミキサーにて造粒して二次ミキサーでさら
に造粒して造粒物を得ていたため、設備の大幅な改善を
しなければ、ピソライト鉱石の過溶融を防止して多量配
合することは困難であった。【解決手段】本発明による焼結原料の造粒方法は、各
原料ホッパーからゲーサイトを含むピソライト鉱石と他
の鉱石と副原料と燃料を切り出し、水を添加しつつ一次
ミキサー(3)で混合造粒し、二次ミキサー(5)にて返鉱(1
1)と一次ミキサー(3)で混合した造粒物(12)とを混合造
粒することにより、過溶融を防止して多量配合する方法
である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、焼結原料の粉粒体
の混合造粒に関するもので、特に焼結機に装入する原料
であるピソライト鉱石の過溶融を防止して混合・造粒す
るための新規な改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、焼結原料は図６に示すように、
原料ホッパー１から切り出した原料を第１ベルトコンベ
ア２によって第１段目の一次ミキサー３に供給し、この
一次ミキサー３においてノズル９で水を添加しながら原
料を混合し、次段のベルトコンベアに送り出し、さらに
混合された原料を第２ベルトコンベア４によって第２段
目の二次ミキサー５に供給し、その後粒状化した原料を
第３ベルトコンベア６を介して給鉱ホッパー７に貯蔵
し、その後、焼結機８へと供給されて焼結鉱が製造され
る。

【０００３】しかしながら、焼結原料として、従来、赤
鉄鉱（ヘマタイト）や磁鉄鉱（マグネタイト）の良質な
鉱石を使用していたが、近年ゲーサイト（Ｆｅ₂Ｏ₃・Ｈ
₂Ｏ）を多く含む魚卵状を呈しているピソライト鉱石の
使用量が増えてきている。このピソライト鉱石は焼結過
程において生産性を維持する上で問題が多く、これに対
応する技術開発が望まれている。また、ピソライト鉱石
は４％以上の結晶水を含有しており、３００℃で結晶水
を解離したピソライト鉱石は多孔質となり、１２００℃
以上の焼結過程において、多孔質なピソライト鉱石は通
常の鉱石と比較してフラックスと反応しやすく、過剰な
融液を生成する。この過剰な融液が焼結層の通気性を悪
化させ、生産性を低下させることが判明している。その
ため、ピソライト鉱石の多量使用技術としては、ピソラ
イト鉱石は多量に結晶水を含んでいるため、焼結時にク
ラックや気孔が発生し焼結鉱品質を悪化させるため、事
前に熱処理をして結晶水を発散させる方法、高融点物質
の蛇紋岩などを用いてペレタイザーで予備造粒して保護
層を形成させる方法、１３００℃以上で溶融液が生成す
るように造粒付着粉の組成を調整する高溶融点液相焼結
法等がある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来の焼結原料の造粒
方法は、以上のように構成されていたため、次のような
課題が存在していた。すなわち、いずれの事前処理法も
既設造粒設備のみで達成できるものではなく、設備の大
幅な改造や新規設備の導入が必要となる。また、通常の
造粒工程ではピソライト鉱石は造粒性が悪いため充分な
付着粉の保護層が形成できずに強度、生産性の低下を招
くことになっている。

【０００５】本発明は、以上のような課題を解決するた
めになされたもので、特に、ピソライト鉱石の過溶融を
防止するため、ペレタイザー等に事前処理設備、既設造
粒設備の大掛かりな改造等を必要とせずに、焼結反応時
に生成する溶融液とピソライト核粒子との接触を遮断す
る付着粉層を増大させ、ピソライト鉱石多量配合による
強度、生産性低下を抑制する焼結原料の造粒方法を提供
することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明による焼結原料の
造粒方法は、各原料ホッパーからゲーサイトを含むピソ
ライト鉱石と他の鉱石と副原料と燃料を切り出し、水を
添加しつつ一次ミキサーで混合造粒し、二次ミキサーに
て返鉱と前記一次ミキサーで混合造粒した造粒物とを混
合造粒する方法であり、また、各原料ホッパーからゲー
サイトを含むピソライト鉱石と他の鉱石と副原料と燃料
を切り出し、水を添加しつつ一次ミキサーで混合造粒
し、二次ミキサーにて返鉱と前記ピソライト鉱石より飽
和水分の低い鉱石と前記一次ミキサーで混合造粒した造
粒物とを混合造粒する方法であり、さらに、前記原料ホ
ッパーから一次ミキサーに至る間に混合造粒に必要な水
分の一部を前記ピソライト鉱石に噴霧添加する方法であ
る。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、図面と共に本発明による焼
結原料の造粒方法の好適な実施の形態について説明す
る。まず、予め、焼結原料の混合造粒性を調査するため
に、次の表１の配合原料で原料の配合設計を行い、図４
（本発明法）および図５（従来法）で示す混合造粒試験
を行った。すなわち、図４においては、原料１０及び水
１４を一次ミキサー３に入れて造粒し、この造粒物１２
と返鉱１１と水１５を二次ミキサー５に入れて造粒した
後に、造粒物１３を得ている。これに対し、図５におい
ては、全原料１０Ａを水１４と共に一次ミキサー３に入
れて造粒し、得られた造粒物１２を二次ミキサー５で造
粒して最終的な造粒物１３を得ている。

【０００８】

【表１】

【０００９】図７に核粒子２０に付着した微粉の模式図
を示すが、図４の本発明法と図５の従来法で造粒し焼結
に供する前の混合原料を採取して核粒子に付着した粉層
の厚みを測定した。測定に当たって造粒物１３の疑似粒
子の５〜１０ｍｍを造粒物から取出し、乾燥した後に熱
可塑性の樹脂に埋め込み研磨して粒子の四方の付着粉層
２１の厚みを顕微鏡を用いて測り比較すると、本発明法
であるピソライト鉱石の核粒子に付着した粉層の厚みは
平均値で７９０μｍであったのに対して、従来法で混合
造粒したピソライト鉱石への付着粉の厚みは４２０μｍ
と少なかった。すなわち、ピソライト鉱石が魚卵状を呈
し粒子外面が他の鉱石と比較して凹凸が少なく、且つ平
均粒径が大きく飽和水分値が高いため造粒性が悪い。造
粒性が悪いと、全焼結原料を一次ミキサー３に装入して
混合造粒すると、粒子外面の凹凸が大きく飽和水分が低
い造粒性の良い原料、たとえば返鉱核粒子などから優先
的に微粉が付着し、微粉の絶対量が不足してピソライト
鉱石には微粉が付着し難いと考えられる。

【００１０】さらに、焼結工場の原料フロー工程である
原料ホッパーから切り出した焼結原料を一次ミキサー３
にて水分を添加しながら混合造粒し、混合造粒して得ら
れた造粒物を二次ミキサー５に装入し、更に返鉱１１を
加えて混合造粒した焼結原料を焼結機に装入して焼結が
行われるが、焼結鉱工場を想定した四方を耐火物で形成
した内寸法３００ｍｍ角の焼結鍋で一次、二次ミキサー
３，５を想定して混合造粒した焼結原料を装入層厚を７
００ｍｍと一定にし、ガスバーナーにより原料表面に着
火し下方から吸引負圧が１１００ｍｍＡｑで吸引してラ
ボテストを行った。

【００１１】また、鍋試験原料配合を実際の焼結工場で
操業する配合を想定して配合設計をした。その配合設計
を前記した表１で配合した。飽和水分の高いピソライト
鉱石と逆に飽和水分の低い返鉱１１を一次ミキサー３、
二次ミキサー５と別けて混合造粒することによって、返
鉱１１に付着する粉を抑制し、抑制した分だけピソライ
ト鉱石の付着粉層の増加が図られ、ピソライト鉱石の過
溶融を防止する。すなわち、返鉱は凹凸の多い粗い粉で
あるため、凹部に微粉が詰まり、この微粉が更に造粒性
を高めるためと、飽和水分が低いため少ない水分でも十
分に造粒が進むと考えられる。このように低水分域でも
充分に造粒が進行する返鉱をピソライト鉱石と分離して
造粒することで、ピソライト鉱石への付着粉の増大を図
るものである。

【００１２】次に、前述の第１表に示す焼結に供する各
原料を配合してラボテストを行い焼結特性を調査した結
果について説明する。本発明法である焼結工程を前述の
図４に示し比較法として図５に全原料を一次ミキサー３
に入れて混合造粒を行った。なお、ピソライト鉱石を２
４（重量）％と他の鉱石３８．８７（重量）％と副原料
である生石灰、石灰石、珪石、蛇紋岩と燃料であるコー
クスを外数で４（重量）％と３．７（重量）％、二水準
でそれぞれ計り取って一次ミキサー３を想定した直径１
ｍで高さ５０ｃｍのペレタイザーを１２ｒｐｍで回転さ
せ、造粒水分の８０％を一次ミキサー３で添加し５分間
混合造粒を行った。次いで一次ミキサー３で混合造粒し
た造粒物１２と返鉱１１を加えて造粒水分の残りの２０
％を加え、５分間回転させ二次ミキサー５を想定した直
径１ｍで高さ５０ｃｍのペレタイザーを１２ｒｐｍで５
分間回転させ混合造粒して焼結原料としての造粒物１３
を鍋試験に供した。比較材としては本発明法と全く同一
の原料を用い配合も同一で、全原料を計り取り、一次ミ
キサー３、二次ミキサー５で混合造粒時間を一定にして
比較試験に供した。なお、飽和水分の測定方法として
は、図示していないが、各種原料を混合した混合物を濾
紙を敷いたロートに入れ、原料表面を被うまで水を添加
し、その後ロート下方から水が自然落下しなくなるまで
置き、その時の総重量を測り原料を１１０℃の乾燥機に
入れて絶乾させ絶乾重量を求め飽和水分を算出した。本
試験における造粒水分は飽和水分の６０％を使用した。

【００１３】前述のラボテスト結果を図１〜図３に示
す。図１に示す如く焼結特性である生産性、歩留まりは
本発明法であるピソライト鉱石とその他の鉱石や副原料
を一次ミキサー３にて優先的に混合造粒して、二次ミキ
サー５で前記混合物と返鉱を加えて混合造粒して焼結に
供すると、コークスの添加量に関わらず生産性、歩留ま
りは向上し、焼結時間は短縮されることが判明した。

【００１４】また、多孔質なピソライト鉱石は通常の鉱
石と比較してフラックスと反応しやすく、過剰な融液を
生成するため、一次ミキサー３でピソライト鉱石の粒子
に微粉を付着させて付着粉層の増大を図ったことが図２
の通気性の改善で見られる。このことは、ピソライト鉱
石は他の鉱石に比べて粗粒であるため核粒子となり易い
ことと推定される。更に、ピソライト鉱石は他の鉱石に
比べて平均粒径が大きくしかも、飽和水分も高いため、
原料ホッパーから一次ミキサー３に至る間に混合造粒に
必要な水分の一部を予め添加すると、添加した水との馴
染みが良くなり一次ミキサーでの付着粉層の増大が図ら
れ、通気性改善にはより好ましい。また、図３に焼結鉱
の品質である被還元性（ＲＩ）が従来に比べて向上し、
焼結鉱の冷間強度（Ｓｉ）も良好になっている。

【００１５】図８には鉱石の平均粒径と飽和水分の関係
を図示しているが、ピソライト鉱石は平均粒径が大であ
るのに比し飽和水分が他の鉱石より高い。これは、ピソ
ライト鉱石より飽和水分の低い他の鉱石、例えば豪州産
のヘマタイト鉱石やインド産鉱石、更にブラジル鉱石な
どの一部は返鉱と同様に二次ミキサー５で混合造粒する
とピソライト鉱石を用いた焼結原料であっても通気性を
悪くしないことを示唆している。従って、ピソライト鉱
石と比較して飽和水分の低い鉱石は返鉱と同様に二次ミ
キサー５で混合造粒することが好ましい。なお、実施の
形態としてピソライト鉱石としてローブリバーを示した
が、他の鉱石銘柄であっても同様な作用が得られる。

【００１６】

【実施例】前述の第１表の銘柄を表記した配合割合で配
合し、返鉱１１を除いた銘柄に燃料であるコークスを添
加して一次ミキサー３である回転ドラムへ各ホッパーか
ら切り出し装入し、水を添加して混合造粒を行い、混合
造粒物をベルトコンベアで二次ミキサー５に送り、この
時点で最大粒径４ｍｍ以下の返鉱１１を装入して造粒物
１２と合わせて、さらに水分を加えながら混合造粒物を
得て焼結原料としての造粒物１３として焼結ホッパーへ
供給し焼結機にて焼結鉱を得た。得られた焼結鉱の品質
である、冷間強度、低温還元粉化性、還元粉化性それぞ
れ良好で、問題となっている通気性についても改善さ
れ、通気性の向上に伴い焼結時間が短縮され生産性が向
上した。従って、本発明においては、各原料ホッパーか
らゲーサイトを含むピソライト鉱石と他の鉱石と副原料
と燃料を切り出し、水を添加しながら一次ミキサー３で
混合造粒し、二次ミキサー５にて返鉱１１と前記一次ミ
キサー３で混合造粒した造粒物４とを混合造粒する方法
と、各原料ホッパーからゲーサイトを含むピソライト鉱
石と他の鉱石と副原料と燃料を切り出し、水を添加しな
がら一次ミキサー３で混合造粒し、二次ミキサー５にて
返鉱１１と前記ピソライト鉱石より飽和水分の低い鉱石
と前記一次ミキサー３で混合造粒した造粒物４とを混合
造粒する方法と、さらに、前記原料ホッパーから一次ミ
キサー３に至る間に混合造粒に必要な水分の一部を前記
ピソライト鉱石に噴霧添加する方法を採用している。

【００１７】

【発明の効果】本発明による焼結原料の造粒方法は、以
上のように構成されているため、次のような効果を得る
ことができる。すなわち、第１の発明である各原料ホッ
パーからピソライト鉱石と副原料と燃料又は他の鉱石を
切り出し、水を添加しながら一次ミキサーで混合造粒
し、二次ミキサーにて返鉱と前記一次ミキサーで混合造
粒した造粒物を混合造粒することにより、焼結反応時に
生成する溶融液とピソライト核粒子との接触を遮断する
付着粉層を増大させ、ペレタイザー等の事前処理設備、
既設造粒設備の大掛かりな改造等を必要とせずに、か
つ、強度、生産性を低下させずにピソライト鉱石を多量
配合した焼結鉱を製造することが可能となる。また、第
２の発明である、各原料ホッパーからピソライト鉱石と
他の鉱石と副原料と燃料を切り出し、水を添加しながら
一次ミキサーで混合造粒し、二次ミキサーにて返鉱と前
記ピソライト鉱石より飽和水分の低い鉱石とを前記一次
ミキサーで混合造粒した造粒物とを混合造粒することに
より、更にピソライト鉱石の粒に微粉層を形成させて通
気性の阻害要因を排除して生産性が向上する。また、原
料ホッパーから一次ミキサーに至る間に混合造粒に必要
な水分の一部をピソライト鉱石に噴霧添加することによ
って、鉱石に水を十分なじますことができ、付着粉の形
成を促進させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明法と従来法を比較した焼結の生産性を示
す特性図である。

【図２】本発明法と従来法を比較した焼結の通気性を示
す特性図である。

【図３】本発明法と従来法を比較した焼結の品質を示す
特性図である。

【図４】本発明法を説明する原料の混合造粒工程図であ
る。

【図５】従来法を説明する原料の混合造粒工程図であ
る。

【図６】焼結工程の概略を説明する構成図である。

【図７】核粒子に微粉が付着した様子を示す模式図であ
る。

【図８】平均粒径と飽和水分の関係を説明する特性図で
ある。

【符号の説明】

１原料ホッパー２ベルトコンベア３一次ミキサー４ベルトコンベア５二次ミキサー６ベルトコンベア７給鉱ホッパー８焼結機９ノズル１０原料１１返鉱１２，１３造粒物１４，１５水

フロントページの続き (72)発明者亀尾晋広島県呉市昭和町11番１号日新製鋼株式会社呉製鉄所内 (72)発明者嶌本信幸広島県呉市昭和町11番１号日新製鋼株式会社呉製鉄所内 (72)発明者花岡征二広島県呉市昭和町11番１号日新製鋼株式会社呉製鉄所内Ｆターム(参考） 4K001 AA10 BA04 CA35 CA36 CA37

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】各原料ホッパーからゲーサイトを含むピ
ソライト鉱石と他の鉱石と副原料と燃料を切り出し、水
を添加しつつ一次ミキサー(3)で混合造粒し、二次ミキ
サー(5)にて返鉱(11)と前記一次ミキサー(3)で混合造粒
した造粒物(12)とを混合造粒することを特徴とする焼結
原料の造粒方法。
【請求項２】各原料ホッパーからゲーサイトを含むピ
ソライト鉱石と他の鉱石と副原料と燃料を切り出し、水
を添加しつつ一次ミキサー(3)で混合造粒し、二次ミキ
サー(5)にて返鉱(11)と前記ピソライト鉱石より飽和水
分の低い鉱石と前記一次ミキサー(3)で混合造粒した造
粒物(12)とを混合造粒することを特徴とする焼結原料の
造粒方法。
【請求項３】前記原料ホッパーから一次ミキサーに至
る間に混合造粒に必要な水分の一部を前記ピソライト鉱
石に噴霧添加することを特徴とする請求項１又は２記載
の焼結原料の造粒方法。