JP5224917B6 - 焼結原料の製造方法 - Google Patents
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そこで、例えば、特許文献1には、鉄鉱石と石灰石を250μm以下が80重量%以上となるように粉砕し、水の存在下で造粒物を製造する技術が開示されている。また、特許文献2には、粉鉱石の造粒物を2度の造粒を経て製造する技術が開示されている。
特許文献1に開示された方法は、バインダーの役割を果たす石灰石を全て粉砕する手間が必要であり、また粉砕による製造コストの増大を招き経済的でなく、造粒物の生産性も非常に悪い。また、粉砕粒径250μm以下が80重量%以上とするだけで、これを用いて製造した造粒物、即ちP型造粒物の強度を目的とする強度まで高めることができず、例えば、造粒物を複数のベルトコンベアーを経由して搬送する場合、その乗り継ぎ時に造粒物が粉化する恐れがあった。
また、特許文献2に開示された方法は、造粒物の強度を向上できる可能性がある。しかし、例えば、核粒子となる粗粒に微粉を付着させた造粒物、即ちS型造粒物を製造する場合、微粉の付着厚さを制御できない。このため、付着厚みが厚ければ、造粒物内部にコークスが埋没し、目的とする品質を備える焼結鉱を製造することが困難になり、焼結鉱の歩留り低下を招き、焼結鉱の生産性が損なわれる。
第1の造粒装置により、核粒子となる前記粗粒に前記微粉と粉コークスを付着させて造粒物Sからなる焼結原料を製造すると共に、第2の造粒装置により、前記微粉を用いるペレットである造粒物Pからなる焼結原料を製造する。
また、第1、第2の造粒装置としては、例えば、ドラムミキサー、アイリッヒミキサー、ディスクペレタイザー、プロシャミキサー等を使用できる。
更に結晶水含有率が3mass%以上の鉄鉱石を用いる割合としては、鉄鉱石の新原料(焼結機を経た後に原料として使用される返鉱等を除いたもの)の内、40mass%以上を結晶水含有率が3mass%以上の鉄鉱石とすると良い。40mass%以上になると微粉の増加が顕著となり発明の効果が顕著となるためである。40mass%未満では発明の効果はあるが、著しいものではないためである。
このように、従来よりも多量の微粉を含む鉄鉱石の原料に対応可能な焼結原料の製造方法を提供できる。
ここで、図1は本発明の一実施の形態に係る焼結原料の製造方法の説明図、図2はコークス燃焼指数に及ぼすS型造粒物の微粉付着厚さの影響を示す説明図、図3はP型造粒物の崩壊抑制に要する圧潰強度を示す説明図、図4は圧潰強度に及ぼすP型造粒物の製造条件の影響を示す説明図である。
このピソライト鉱石、粉コークス、その他の鉄鉱石、及び石灰石を使用してS型造粒物を製造し、マラマンバ鉱石、高燐ブロックマン鉱石、混練ダスト、及びペレットフィードを使用してP型造粒物を製造する。
図1に示すように、粗粒及び微粉を含むピソライト鉱石を篩選別機10により篩分けする。なお、本実施の形態においては、篩選別機10の篩目として3mmのものを使用したが、これに限定されるものではない。
篩分けされた篩上の鉄鉱石は粗粒であるため、処理することなくそのままの状態で核粒子として使用される。一方、篩下の鉄鉱石は、アイリッヒミキサー11に装入され、例えば石灰石等のバインダー等と共に混練されて造粒される。
図2の横軸である微粉付着平均厚さは、製造したS型造粒物を使用し、以下の手順で算出した。
(1)まず、対象原料を水洗などによって微粉や粗粒等の各粒子に完全に分離し、5mm、2mm、1mm、0.5mm、0.25mmの篩目の篩い順で篩下を篩分けていき、各粒度区間の重量比率を求めた(全体を100gとした場合の各粒度区間の重量g)。
(3)核粒子への付着粉となる0.25mm以下の微粉を上記の各核粒子区間毎に分配するに際し、上記の各核粒子区間の核粒子重量比率に比例させて、各核粒子区間に分配する微粉重量を決定した。
(4)(2)で算出した核粒子の各区間代表粒子径の粒子個数と、(3)で算出決定した分配する微粉重量から、各核粒子の付着厚さを計算した。その際、付着粉層の嵩密度を2g/cm3とした。
(5)そして各核粒子区間の付着粉厚さを、各粒度区間重量比率で加重平均し、微粉付着平均厚さとした。
図2は、粒度分布を種々変更させた原料を造粒した後に鍋試験にて焼結させたテストにおいて、微粉付着厚さ(μm)とコークス燃焼指数の関係を示したものである。
図2に示すように、コークス燃焼指数は、微粉付着厚さが100μmになるまで厚さの増加に伴って上昇し、その後厚さの増加に伴って低下していく傾向が得られた。
以上のことに焼結鉱の歩留り悪化に影響を及ぼさないことを考慮して、微粉付着平均厚さを、50~300μmに規定し、好ましくは上限を250μm、更に望ましくは220μmとするものである。
なお、各S型造粒物は、鉄鉱石の原料量が一定の下で製造しているため、327μmのS型造粒物(粉砕のみ)は、不足する微粉量を鉄鉱石を粉砕して核粒子の周囲に付着させることで製造して焼結機に装入し、88μmのS型造粒物は、S型造粒物に使用されなかった残部の微粉を造粒して製造したP型造粒物(ペレット化)と共に焼結機に装入している。ここで、88μmのS型造粒物の調査結果は、S型造粒物のみの結果ではないが、P型造粒物の配合量は少なく(例えば、S型造粒物とP型造粒物の合計量の20~30mass%程度)、しかも熱源となる粉コークスがP型造粒物中に含まれていないため、得られた結果はS型造粒物の結果に略対応できるものと考えられる。
上記前提の調査の結果、図2の鍋試験結果のコークス燃焼指数に沿う焼結鉱歩留りが得られた。
図1に示すように、それぞれ粗粒及び微粉を含むマラマンバ鉱石及び高燐ブロックマン鉱石を篩選別機13により篩分けする。なお、篩選別機13の篩目は、0.5~10mmの範囲(本実施の形態では3mm)に設定されている。篩選別機13で篩分けされた篩下の鉄鉱石は、粉砕機15で粉砕され混練ダスト及びペレットフィード(MBR-PF)と共に混合機17に装入され混合される。なお、篩選別機13及び粉砕機15が、事前処理装置をそれぞれ構成する。
このとき、P型造粒物を製造するために使用した鉄鉱石の粉砕整粒した粒径分布に応じて、その後の処理が行われる。
そして、P型造粒物の原料となる篩下鉄鉱石を粉砕し、500μmアンダーが40mass%以上、かつ22μmアンダーが5mass%以上70mass%以下となるように整粒した場合、P型用ドラムミキサー18に装入され、例えば、パルプ廃液、コーンスターチ等の有機質のバインダー(例えば、外分で0.01~3mass%とすることが好ましく、更には0.1~3mass%とすることが好ましい)及び水(例えば、外分で5~15mass%)を使用して造粒された後、篩選別機19で篩分けされ、更に乾燥機20で乾燥処理される。
なお、乾燥は、40℃以上250℃以下に設定された雰囲気中で、例えば20~60分間程度行う。また、500μmアンダー、22μmアンダー等の微粉粒子のmass%の測定に際しては、レーザー回折散乱法の測定機器(日機装株式会社製 MICROTRAC FRA型、測定範囲:0.1~700μm)を、用いた。
P型造粒物(以下、ペレットともいう)の原料として微粉を用いる場合、P型造粒物の強度(圧潰強度)は低いため、この強度を適正な値まで高めることが必要である。このため、この必要な強度を、ベルトコンベア(図示しない)の乗り継ぎが5回(実機乗り継ぎ相当)以上でも問題ない程度の強度を備えることを考慮して規定すると、図3に示すように、直径10mmのP型造粒物1個あたり2kgf(2kgf/10mmφ・1個)以上の強度が必要であることが分かる。
そこで、この2kgf/10mmφ・1個以上を満足する処理方法を、図4を参照しながら説明する。なお、使用した原料は、マラマンバ鉱石を3mm以下を粉砕したもの、ペレットフィード、及び混練ダストである。
更に、バインダーが添加された造粒物に乾燥処理を施した場合、平均粒度を更に大きくし、700μm以下(500μmアンダーが40mass%以上、かつ22μmアンダーが5mass%以上70mass%以下)としても、製造したペレットが2kgf/10mmφ・1個以上の条件を満足できる。
以上のことから、粉砕粒径に応じて、前記した処理を施した。
これにより、粒径が1~10mmの範囲に調整された造粒物は、前記したように、必要に応じて乾燥処理を行いP型造粒物になる。
このように、マラマンバ鉱石及び高燐ブロックマン鉱石に含まれる微粉は、篩選別機13の篩目によって微粉配合量を調整、即ちS型用ドラムミキサー12に供給しないという状態に調整し、S型用ドラムミキサー12に極力供給しない残部、即ちほぼ全ての微粉を、P型用ドラムミキサー18の原料として使用する。
例えば、使用する鉄鉱石の粒度分布の変化により、S型造粒物の微粉付着平均厚さが増加する場合、1mm以上の範囲で1mmに近い篩目を用い、S型用ドラムミキサー12に供給されるS型造粒物の核粒子量を増加させることで、微粉付着平均厚さの最適化を図ることができる。一方、例えば、使用する鉄鉱石の粒度分布の変化により、S型造粒物の微粉付着平均厚さが減少する場合、10mmに近い篩目を用い、S型用ドラムミキサー12に供給されるS型造粒物の核粒子量を減少させることで、微粉付着平均厚さの最適化を図ることができる。
例えば、使用する鉄鉱石の粒度分布の変化により、P型造粒物を製造する各装置の製造能力に余裕がある場合は、10mmに近い篩目を用い、P型造粒物を製造する原料の供給量を増加させることができる。一方、例えば、使用する鉄鉱石の粒度分布の変化により、P型造粒物を製造する各装置の製造能力が不足する場合は、0.5mmに近い篩目を用い、P型造粒物を製造する原料の供給量を減少させることができる。このとき、篩下の鉄鉱石を一時的にストック(貯留)し、P型造粒物を製造する各装置の能力に余裕がある場合に、ストックした鉄鉱石の処理を実施する等の対策を、必要に応じて使用することも可能である。
以上の方法により製造したS型造粒物とP型造粒物とを、例えば、その合計量の70~80mass%がS型造粒物になるように、混合することなく重ねながら焼結機21に装入して焼結鉱を製造する。
これにより、従来よりも多量の微粉を含む鉄鉱石の原料に対応可能で、造粒性及び強度を従来よりも向上させた造粒物を製造し、良好な品質を備えた焼結鉱を製造できる。
また、前記実施の形態においては、それぞれ粗粒及び微粉を含む3種の鉄鉱石として、ピソライト鉱石、マラマンバ鉱石、及び高燐ブロックマン鉱石を使用した場合について説明したが、それぞれ粗粒及び微粉を含む2種以上の鉄鉱石であればよく、例えば、ピソライト鉱石及びマラマンバ鉱石を使用することも、また、他の鉄鉱石、例えば、磁鉄鉱(Fe3O4)、赤鉄鉱(Fe2O3)等を使用することも可能である。なお、これらの鉄鉱石に、他の鉄源、例えば製鉄所内で発生する鉄源等を加えることで、原料を構成することも勿論可能である。
そして、前記実施の形態においては、P型造粒物の製造に際し、微粉の粉砕整粒後の粒径を500μmアンダーが90mass%以上、かつ22μmアンダーが80mass%超えとした場合、バインダーを添加することなく造粒し、乾燥処理を施すことなく焼結機に装入したが、必要に応じてバインダーの添加及び乾燥処理のいずれか一方又は双方の処理を施すことも可能である。また、微粉の粉砕整粒後の粒径を500μmアンダーが80mass%以上、かつ22μmアンダーが70mass%を超え80mass%以下とした場合、バインダーを添加することなく造粒し、乾燥処理を施して焼結機に装入したが、必要に応じてバインダーを添加することも可能である。
Claims (1)
- それぞれ篩目1mmオーバーの粗粒及び1mm以下の微粉を含む2種以上、且つ、その一部又は全部の結晶水含有率が3mass%以上である鉄鉱石を事前処理して焼結原料を製造する方法であって、
第1の造粒装置により、核粒子となる前記粗粒に前記微粉と粉コークスを付着させて造粒物Sからなる焼結原料を製造すると共に、第2の造粒装置により、前記微粉を用いるペレットである造粒物Pからなる焼結原料を製造することを特徴とする焼結原料の製造方法。
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