JP7110830B2 - 配合原料の造粒方法 - Google Patents
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Description
特許文献1には、粒状物(核粒子)に対する粉状物(微粉)の量が多すぎると、造粒物の強度が低下するため、粒状物に対する粉状物の質量比を規定することが記載されている。また、特許文献1には、微粒子の炭酸カルシウムを添加することにより造粒物の強度が向上することが記載されている。
また、特許文献2及び3記載の発明によれば一定の焼結生産性の向上が望めるが、核粒子が少なく微粉の多い鉱石種の配合を前提としていない発明であり、レス核粒子の微粉原料に対して焼結生産性の向上が期待できない。
前記返鉱の一部又は全部を前記ドラムミキサーの出側で添加することとし、
250μmアンダーの前記鉄鉱石の質量をWpo、前記ドラムミキサーの出側で添加する1mmオーバーの返鉱の質量をWrre、前記ドラムミキサーの全長をLとすると、
前記ドラムミキサーの出側で添加する返鉱は、250μmアンダーが10質量%以下、且つWrre/Wpo≧0.062として、0.5L~0.98Lの範囲で添加し、
前記ドラムミキサーの出側での前記返鉱の添加までに水を添加して、造粒水分を、前記返鉱の添加前の配合原料に対する内数で9.7~11.6質量%としておくことを特徴としている。
上記傾向は、添加する副原料等にも影響されるが、核粒子の減少と微粉の増加による未造粒微粉や擬似粒子の崩壊が問題となる点は変わらない。
本発明者らは種々の実験を実施することにより以下の知見を得た。
ドラムミキサーで造粒した後の擬似粒子を観察したところ、造粒水分を7質量%から9.7質量まで増加させた場合、核粒子に付着する微粉の付着厚さが増大する傾向が見られた。このことから、造粒水分を増加させると、未造粒微粉が減少することが判明した。
当該未造粒微粉は、200℃以下且つ1mmオーバーの返鉱(粗粒返鉱)を添加してドラムミキサーで転動造粒することにより減少する。これは、造粒中盤から後半において、新たな核粒子として添加した粗粒返鉱に、造粒時に残存した未造粒微粉が付着するためであると考えられる。
図1に、本発明の第1の実施の形態に係る配合原料の造粒方法のフローを示す。
本実施の形態では、核粒子が少なく微粉が多い配合原料をドラムミキサー10を用いて造粒処理する際に返鉱を添加する。
一般に返鉱は、焼成後の焼結鉱を高炉へ投入するのに適した大きさに粉砕する際に発生する微粉であって、高炉へ投入するのに適さない程度の小さな粒径の焼結鉱粉を指し、1mmアンダーの微粉が多く含まれている。
一方、1mmオーバーの粗粒が25質量%を下回ると、本発明によっても顕著な焼結生産性改善効果を得ることができなかった。これは、核粒子20が過少となったため、付着微粉21の厚さが極端に厚くなり、本発明によっても擬似粒子構造を維持できないためと考えられる。
なお、250μmアンダーの微粉の上限値は規定していないが、1mmオーバーの粗粒が25質量%以上65質量%以下であるため、通常の鉄鉱石(焼結原料)を使用すれば、粒度分布の実態から60質量%以下程度となる。
返鉱には200℃以下の低温返鉱を使用する。これは、200℃超、例えば返鉱の温度が400℃程度の場合、造粒水の不規則な蒸発を招き、造粒性が安定しないからである。
なお、造粒水分を11.6質量%超(焼結前水分が9.5質量%超)まで増加させた場合、歩留が低下して顕著な焼結生産性改善効果を得ることができない。
また、ドラムミキサー10の中盤から後半にかけて、粗粒返鉱18を新たに核粒子として添加する位置までに造粒されていない微粉や、一旦造粒されたものの擬似粒子の崩壊によって発生した微粉を中間未造粒微粉22と呼び、ドラムミキサー10出側(造粒処理後)の造粒されていない微粉を最終未造粒微粉23と呼ぶ場合がある。
ドラムミキサー10内で擬似粒子は付着厚みを増大させていくが、付着しきれなかった微粉は中間未造粒微粉22となる。そこで、ドラムミキサー10出側から、まだ微粉が付着しておらず角ばった表面を有している粗粒返鉱18を新たに添加することにより、その凹凸面で中間未造粒微粉22を捕捉して最終未造粒微粉23を低減させる。
250μmアンダーの鉄鉱石14が増加するほど、中間未造粒微粉22は増加し、粗粒返鉱18の必要量は増加すると考えられる。そのため、250μmアンダーの鉄鉱石14との質量比(Wrre/Wpo)をもって粗粒返鉱18の下限値(0.062)を決定した。
微粉を減少させる必要があるため、ドラムミキサー10の出側で添加する微粉返鉱16は10質量%以下と規定した(0質量%でも良い)。
0.98L超の場合、添加した粗粒返鉱18に中間未造粒微粉22を付着させる期間が短く、最終未造粒微粉23の低減効果が限定される。
一方、0.5L未満の場合も最終未造粒微粉23の低減効果が限定される。これは、本発明が、粗粒返鉱18をドラムミキサー10の中盤~後半で添加することにより最終未造粒微粉23を顕著に減少させる効果を得るものであるが、0.5L未満の場合は中間未造粒微粉22の低減が十分ではなく、実質的には中盤~後半の添加ではなく入側からの添加と同様になるためである。
図2に、本発明の第2の実施の形態に係る配合原料の造粒方法のフローを示す。
本実施の形態における配合原料の構成、水の添加量、並びに返鉱の添加量及び添加位置は第1の実施の形態と同様である。
一方、超レス核粒子微粉原料に対して過度に生石灰を添加すると、P型粒子24の強度上昇効果が飽和する。本発明者らの知見では、生石灰の添加量が6質量%で効果が飽和する傾向が確認された。
表1に試験結果の一覧を示す。なお、表中の「+」は「オーバー」、「-」は「アンダー」を意味する。
返鉱は20質量%とし、その全量をドラムミキサー出側の所定位置で添加した。
副原料として、粉コークスを5質量%、石灰石を9質量%、カンラン岩を1質量%配合した。
鉄鉱石の粒度確認及び返鉱の粒度調整は、事前に各原料を乾燥させた後(絶乾後)、JIS Z8801-1「試験用ふるい-第1部:金属製網ふるい」に記載の公称目開き(0.25mmと1.0mm)のふるいに対し、300秒間ロータップシェーカーによる機械ふるい分けを行って(分級して)、ふるい上とふるい下を計測し、以下に示す式で算出して粒度確認、または算出した粒径分布割合となるように粒度調整を行った。
Xmmアンダー:ふるい目Xmmのふるいを用い、「(ふるい下の質量)/(ふるい上の質量+ふるい下の質量)×100(質量%)」で算出。
Xmmオーバー:ふるい目Xmmのふるいを用い、「(ふるい上の質量)/(ふるい上の質量+ふるい下の質量)×100(質量%)」で算出。
α=返鉱添加までの造粒時間(分)/4(分)
例えば、返鉱添加までの造粒時間を3分とした場合、添加後の造粒時間が1分となるため、返鉱添加位置は0.75Lとなる。
なお、連続式ドラムミキサーは、ドラムを傾斜させることによって、ドラムの一方の開口部から供給した焼結原料を造粒しながら他方の開口部へ搬送して他方の開口部から造粒物を排出する装置である。
そして、鍋試験の結果から焼結生産性を以下に示す式で算出し、比較例1に対する相対値を生産性改善率として記載した。
焼結生産性(ton/day/m2)=焼結鉱製造量(ton/鍋)÷鍋断面積(m2)÷焼成時間(day/鍋)
ここで、焼結鉱製造量は、鍋試験で得られた焼成物を2mの高さから4回落下させ、6mmオーバーの量を測定することにより算出した。上記落下工程において粉化した6mmアンダーは焼結工程での歩留落ちとなる。
・全ての実施例は生産性改善率が5%以上であった。特に、実施例4では、生産性改善率を7.6%とすることができた。
なお、鉄鉱石をその粒径によって3グループ以上に分けた場合も生産性改善率の値は異なるものの、実施例4と同様の傾向が認められた。
・ドラムミキサー出側で返鉱を添加する前の造粒水分を9.7質量%以上11.6質量%以下とすることにより生産性改善率を改善することができた(比較例7、8に対して実施例1、3)。
・ドラムミキサー出側で添加する返鉱の添加位置を、ドラムミキサー全長をLとして0.5L~0.98Lとすることにより生産性改善率を改善することができた(比較例4、5に対して実施例1、2)。
・Wrre/Wpoを0.062以上とすることにより生産性改善率を改善することができた(比較例6に対して実施例1)。
Claims (2)
- 複数銘柄の鉄鉱石を配合して、250μmアンダーが20質量%以上、1mmオーバーが25質量%以上65質量%以下としたものと副原料とを含む配合原料をドラムミキサーを用いて造粒処理する際に200℃以下の返鉱を添加する方法であって、
前記返鉱の一部又は全部を前記ドラムミキサーの出側で添加することとし、
250μmアンダーの前記鉄鉱石の質量をWpo、前記ドラムミキサーの出側で添加する1mmオーバーの返鉱の質量をWrre、前記ドラムミキサーの全長をLとすると、
前記ドラムミキサーの出側で添加する返鉱は、250μmアンダーが10質量%以下、且つWrre/Wpo≧0.062として、0.5L~0.98Lの範囲で添加し、
前記ドラムミキサーの出側での前記返鉱の添加までに水を添加して、造粒水分を、前記返鉱の添加前の配合原料に対する内数で9.7~11.6質量%としておくことを特徴とする配合原料の造粒方法。 - 請求項1記載の配合原料の造粒方法において、前記鉄鉱石をその粒径によって2以上のグループに分割し、平均粒径が最も小さい前記グループの鉄鉱石に、生石灰及び/又は消石灰からなるバインダーを、生石灰換算で該グループの鉄鉱石全量の外掛けで0.5質量%以上6質量%以下の量加え、高速撹拌機に装入した後に前記ドラムミキサーの入側に装入することを特徴とする配合原料の造粒方法。
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