JPH0523566A - 原料の造粒方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 造粒に際し、機械本体の耐久性確保や架台の
振動対策を必要とする圧密可塑化混練を行なわず、且つ
造粒性及び処理能力を向上すること。 【構成】 原料に応じて定まる当該原料の造粒に必要な
水分量を添加し、該原料を攪拌混合する攪拌混合機４
と、攪拌混合機４による攪拌混合により湿潤化された原
料に当該原料の進み方向に交差する方向の円振動を付与
し、該原料を転動塊成化しミニペレットを得る振動造粒
機５とを有して構成される原料の造粒装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、原料の造粒方法及び装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図１０は従来の焼結プロセスを示す模式
図である。この従来技術では、微粉鉱石槽１に装入され
た原料を下部コンスタントフィーダ２により定量切出
し、これをベルトコンベア３で搬送し、混練機４、振動
造粒機５を経てミニペレットを製造している。他方、配
合槽６の下部コンスタントフィーダ７により定量切出さ
れた通常の焼結原料をベルトコンベア８上で多層積み配
合した後、上述の振動造粒されたミニペレットと上述の
通常の焼結原料とを、ドラムミキサ９にて混合し、これ
らを給鉱ホッパー１０、ドラムフィーダ１１を介してベ
ルトシュート１２からＤＬ式焼結機１３のパレット１４
へ装入し、点火炉１５にて原料中のコークスに着火し、
焼結する。

【０００３】ここで、本出願人は、特願平1-269416号に
より、上述の混練機４、振動造粒機５の構成として図９
の如くのものを開示している。

【０００４】即ち、混練機４は、ドラム４０内に多数の
ロッド（圧密媒体）４１を収納しており、ドラム４０の
両側に加振機４２を取付け、これらをバネ４３上に載置
している。加振機４２は、ドラム４０の両側にて互いに
バランスして同期回転する如くに結合されて取付けられ
ており、バネ４３との協働によりドラム４０及び圧密媒
体４１に円振動を付与する。

【０００５】また、振動造粒機５は、上記混練機４と同
様な、ドラム５０回りに加振機５２、バネ５３を配設し
た加振機構を備え、ドラム５０に円振動を付与し得るも
のである。

【０００６】従って、従来技術にあっては、焼結原料を
事前造粒するに際し、原料を第１の工程の上記混練機４
に供給し、適正造粒水分になるように水分添加し、ドラ
ム４２内の圧密媒体４１によって原料の粒子に圧密、剪
断、転動、圧潰、こね廻し混練等の総合作用を与え、粒
子内水分の絞り出し、表面水分の均一展拡作用を行な
い、これによって圧密可塑化されたフレークを第２の工
程の振動造粒機５に供給し、ドラム５０の円振動により
これを転動造粒し、ミニペレットを製造していた。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】然しながら、従来技術
には、下記〜の問題点がある。

【０００８】造粒のための第１の工程として、圧密媒
体を用いた振動型混練機を用いており、大量処理の場
合、振動体重量が大きく、それによる慣性力が大きくな
る結果、機械本体の耐久性確保及び架台の振動対策が問
題となる。

【０００９】造粒のための第２の工程として、バネ上
に載架したドラムを加振機にて加振する振動造粒機を用
いており、バネの安定振動領域から振幅を 7〜 8mm以上
には大きくとれず、造粒性及び処理能力の向上に限界が
ある。即ち、粒径 2〜10mmのものの収率が60重量％以下
と低い。

【００１０】振動造粒されたミニペレットと、通常の
焼結原料とをドラムミキサにて混合しているため、ミキ
サ内の原料の移動層と静止層との間で生ずる剪断力がミ
ニペレットを崩壊し、その残存率が低い。このため、焼
結原料をパレット上で焼結するに際し、通気性が悪く、
生産性の低下、主排風機の消費電力過多を招く。

【００１１】本発明は、造粒に際し、機械本体の耐久性
確保や架台の振動対策を必要とする圧密可塑化混練を行
なわず、且つ造粒性及び処理能力を向上することを目的
とする。

【００１２】また、本発明は、焼結に際し、造粒したミ
ニペレットのハンドリング上での崩壊を防止することを
目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の本発明
は、原料に応じて定まる当該原料の造粒に必要な水分量
を添加し、該原料を攪拌混合する第１の工程と、第１の
工程の攪拌混合により湿潤化された原料に当該原料の進
み方向に交差する方向の円振動を付与し、該原料を転動
塊成化しミニペレットを得る第２の工程とからなる原料
の造粒方法である。

【００１４】請求項２に記載の本発明は、請求項１に記
載の本発明方法において更に、前記原料がＤＬ式焼結機
に供給する焼結原料であり、当該原料の進み方向に交差
する方向における振幅10〜30mmの円振動を 4秒以上付与
するようにしたものである。

【００１５】請求項３に記載の本発明は、請求項２に記
載の本発明方法において更に、前記原料が粒径63μm 未
満の粒子を60重量％以上含有する微粉鉄鉱石のみである
ようにしたものである。

【００１６】請求項４に記載の本発明は、請求項１〜３
のいずれかに記載の本発明方法において更に、前記添加
水分量が、原料に応じて定まる当該原料の造粒による粒
径2〜10mmのものの収率を80重量％とするに必要な水分
量から、当該原料の保有水分量を差し引いた不足水分量
であるようにしたものである。

【００１７】請求項５に記載の本発明は、原料に応じて
定まる当該原料の造粒に必要な水分量を添加し、該原料
を攪拌混合する攪拌混合機と、攪拌混合機による攪拌混
合により湿潤化された原料に当該原料の進み方向に交差
する方向の円振動を付与し、該原料を転動塊成化しミニ
ペレットを得る振動造粒機とを有して構成される原料の
造粒装置である。

【００１８】請求項６に記載の本発明は、請求項５に記
載の本発明装置において更に、前記攪拌混合機が、 2本
の互いに反対方向に回転する螺旋羽根軸を容器内に並設
し、容器の螺旋羽根軸始端側には原料投入口を設け、螺
旋羽根軸終端側には原料排出口を設け、原料投入口の下
流側には加湿装置を設けて構成されるようにしたもので
ある。

【００１９】請求項７に記載の本発明は、請求項５に記
載の本発明装置において更に、前記振動造粒機が、容器
を偏心軸により支持し、容器内の原料に偏心軸の回転に
よる円振動を付与するように構成されるようにしたもの
である。

【００２０】請求項８に記載の本発明は、請求項１〜４
のいずれかに記載の原料の造粒方法により振動造粒され
たミニペットを、ドラムミキサを経由しないで直送し、
焼結機のパレットへ装入する原料の焼結方法である。

【００２１】

【作用】本発明の原理について、図２に示した原料含水
率と振動エネルギーによる単一粒子内の結合状態を用い
て説明する。

【００２２】図２に示す如く、ある含水率を持つ微粉原
料を容器内に収納し、これを圧縮する方向に振動加速度
を与えると容器内の微粉の密度が上昇することが知られ
ている。このとき、容器内の微粉原料の含水率及び加振
エネルギーの大小に応じて粒子の充填状態が変化し、こ
の充填状態に応じて密度が上昇する。図２のグラフはこ
れを示すものである。

【００２３】微粉原料の含水率が少ないときは、粉体の
粒子間には空気のある空隙が存在し、粉体はパサパサの
混合物の状態である。微粉原料の含水率を増加させて加
振すると、粒子の表面に水分が一様均一に拡展され、空
気層の空隙がなくなり、粒体全体はねばねばした可塑化
状態となり、微粉原料の乾燥密度は空隙率ゼロの曲線に
近づく。

【００２４】更に含水率が増加すると、粉体はどろどろ
のスラリー状態となる。このスラリー状態より水分が少
なく、空気層の空隙が最も少ない可塑物状態は、キャピ
ラリー域と呼ばれ、粉体の乾燥密度が最も高く高密度な
フレーク状態となっている。

【００２５】このキャピラリー域の粉体を得るには、粒
体の粒子の性状に応じた最も適正な含水率と、適正なエ
ネルギーの振動を加えることによって得ることができ
る。本発明は、この原理を利用した原料の造粒方法であ
って、まず第１の工程で、攪拌混合を行ない、適正な水
分量を添加することにて適正造粒水分状態に加湿し、且
つ均一水分に湿潤化した粉体を得る。そして、第２の工
程で、上記適正造粒水分に調合され、且つ均一水分に湿
潤化した粉体に円振動を与えることにて粒子中の水分を
表面に透出せしめ、この水分による粒子の付着、成長を
生じさせ、転動造粒するものである。

【００２６】尚、第１の工程で、原料に添加する水分量
は、粒径 2〜10mmのミニペレットの収率が80重量％以上
得られるときの水分量（適正造粒水分）から、原料が元
々保有している水分量を差し引いた不足水分量であり、
原料の銘柄によって異なる。一例として、クドレムク鉱
石は保有水分が8.8 ％、適正造粒水分が10.6％であるた
め、添加水分としては1.8 ％である。また、ＭＢＲ鉱石
では、保有水分が9.5％、適正造粒水分が11.5％である
ため、添加水分は2.0 ％である。

【００２７】然るに、本発明によれば、下記〜の作
用効果がある。 造粒のための第１の工程が、圧密媒体を用いた振動型
混練機等による圧密可塑化混練を行なわず、適正な水分
添加と均一な攪拌混合を行なうものであり、振動発生を
伴わないから、格別な機械本体の耐久性確保や架台の振
動対策が不要である。

【００２８】尚、第１の工程で用いる攪拌混合機が、 2
本の螺旋羽根軸の回転により原料を攪拌混合するもので
あるとき、わずかな滞溜時間で均一な湿潤体を得ること
ができ、且つ振動を発生させることがない。

【００２９】造粒のための第２の工程が、振幅を10〜
30mmの如くに大きくとるものであり、造粒性及び処理能
力を向上できる。即ち、粒径63μm 未満の粒子を60重量
％以上含有する微粉鉄鉱石のみを原料として、粒径 2〜
10mmのものの収率を80重量％以上に高くできる。

【００３０】尚、第２の工程で用いる振動造粒機が、偏
心軸の回転による円振動を容器内の原料に付与するもの
であるとき、偏心軸の偏心量を調整することにより、振
幅は従来のものに比して 2倍以上にも大きくとれる。

【００３１】また、振動造粒機の容器には余分な荷重が
作用しないので振動体重量を軽減でき、且つバランスウ
エイトを設けることにより架台へ伝達される振動を軽減
化できるので、機械の耐久性向上及び架台の振動防止が
図れ、設備の簡素化と機械の信頼性向上が図れる。

【００３２】振動造粒機を焼結機の給鉱部に近接配置
する等により、振動造粒されたミニペレットを、ドラム
ミキサを経由しないで直送し、焼結機のパレットへ装入
することから、ミニペレットのハンドリング上での崩壊
を防止できる。これにより、残存率が高く、グリーンボ
ールの強度は 100〜120gを確保できる。このため、焼結
原料をパレット上で焼結するに際し、通気性が良く、生
産性の向上、主排風機の消費電力節減を図ることができ
る。

【００３３】尚、焼結時の通気性改善の結果、ＰＦを多
量に配合でき、原料コストの低減を図ることもできる。

【００３４】

【実施例】図１は本発明方法の一実施例を示す焼結工程
図、図２は原料含水率と振動エネルギーによる単一粒子
間の結合状態を示す模式図、図３は攪拌混合機の一例を
示す側断面図、図４は図３のIV−IV線に沿う断面図、図
５は振動造粒機の一例を示す斜視図、図６は図５の側面
図、図７は図６のVII −VII 線に沿う断面図、図８は本
発明方法による造粒成績を示す線図、図９は従来の振動
造粒装置を示す斜視図、図１０は従来方法の焼結工程図
である。

【００３５】本発明方法を用いたＤＬ式焼結機のための
焼結プロセスでは、図１に示す如く、微粉鉱石槽１に装
入された微粉原料を下部コンスタントフィーダ２により
定量に切出し、これをベルトコンベア３で搬送し、この
原料を攪拌混合機４に供給し、適正造粒水分に調合、且
つ均一水分となるように攪拌混合する。更に、この原料
を振動造粒機５に供給し、粒径 2〜10mmの収率が80重量
％以上であるミニペレットを事前造粒する。他方、配合
槽６の下部コンスタントフィーダ７により定量に切出さ
れた通常の焼結原料（返鉱、石灰石、コークス、粉鉱
等）を、ベルトコンベア８上で多層積み配合した後、ド
ラム形ミキサ９にて原料全体の水分が 5〜7％になるよ
うに水分を添加し、ドラムの回転により混合、転動造粒
し、給鉱ホッパー１０へ搬送し、ドラムフィーダ１１に
て定量切出す。そして、前記振動造粒されたミニペレッ
トと２次配合原料をベルトシュート１２上で混合し、Ｄ
Ｌ式焼結機１３のパレット１４へ装入した後、点火炉１
５にて原料中のコークスに着火し焼結する。

【００３６】ここで、上記攪拌混合機４は図３、図４に
示す如くである。即ち、攪拌混合機４は、台座１６を介
し架台１７に固定された双Ｕ形容器１８内に、2本の互
いに反対方向（上半部が外向きの回転）に回転する螺旋
羽根軸１９、２０を並設し、該螺旋羽根軸１９、２０に
攪拌用の羽根２１を螺旋状に固着している。各螺旋羽根
軸１９、２０はそれらの両側軸端部を軸受２２に支承さ
れ、給鉱側の軸端部には軸継手２３を介し、駆動用モー
タ２４が接続されている。また、双Ｕ形容器１８の螺旋
羽根軸１９、２０始端側には原料投入口２５を設け、螺
旋羽根軸１９、２０終端側には原料排出口２６を設け、
また原料投入口２５の下流側には加湿装置２７を設けて
いる。

【００３７】また、上記振動造粒機５は図５〜図７に示
す如くである。即ち、振動造粒機５は、架台３０上に、
軸受３１、３２を介して、 2本の偏心軸３３、３４（偏
心量ｅ）を軸支し、それらの偏心軸３３、３４により筒
状もしくはトラフ状の容器３５を支持する。尚、３６は
主ブラケット、３７は副ブラケット、３８は連結ピンで
ある。偏心軸３３は軸継手３９を介して接続される駆動
用モータ４０にて駆動され、偏心軸３４はタイミングベ
ルト４１を介して偏心軸３３と同期駆動せしめられる。

【００３８】これにより、振動造粒機５は、容器３５内
の原料に、偏心軸３３、３４の回転による振動加速度3G
〜10G の円振動（振幅10〜30mm、振動数 600〜1000回／
分）を付与する。

【００３９】このとき、振動造粒機５は、前後一対の主
ブラケット３６上に容器３５を略水平支持され、且つ容
器３５の長手方向に斜めに交差する円振動を付与し、容
器３５内の原料に螺旋運動の移動力を与え、該原料を投
入口４２Ａの側から排出口４２Ｂの側へ給送せしめる。

【００４０】尚、振動造粒機５は、図６に鎖線で示す如
く、前後一対の主ブラケット３６上に容器３５を傾斜支
持（投入口４２Ｂに向かって10〜20度の下り勾配）さ
れ、且つ容器３５の長手方向に直交する円振動を付与
し、容器３５内の原料を重力によって投入口４２Ａの側
から排出口４２Ｂの側へ給送せしめるものとしても良
い。

【００４１】次に、本発明によるＤＬ式焼結機に供給す
る焼結原料、特に粒径63μm 未満の粒子を60重量％以上
含有する微粉鉄鉱石のみの原料の造粒成績について説明
する。

【００４２】図８（Ａ）は振動造粒機５のトラフ状容器
に振幅16mm、振動数 900回／分一定の円振動を付与し、
且つトラフ長さを種々変えて滞溜時間を求め、この滞溜
時間と造粒産物中の粒径 2〜10mmのグリーンボールの収
率との関係を示したものである。これより、粒径 2〜10
mmのものの収率80重量％以上を得るには、 4秒以上の滞
溜時間が必要となることが認められる。

【００４３】また、図８（Ｂ）は振動造粒機５の容器に
振動数 900回／分、滞溜時間 5秒一定の円振動を付与
し、且つ振幅を種々変え、この振幅と造粒産物中の粒径
2〜10mmのグリーンボールの収率との関係を示したもの
である。これより、振幅を大きくするほど、粒径 2〜10
mmのものの収率は向上するが、粒径 2〜10mmのものの収
率80重量％以上を得るには、振幅10〜30mm、好ましくは
15mm以上が適正と考えられる。尚、粒径 2〜10mmのもの
の収率80重量％以上を得るとき、角トラフでは振幅10〜
25mm、円筒では振幅15〜30mmがそれぞれ適正であること
が認められる。

【００４４】更に、図８（Ｃ）は振動造粒機５の容器に
振幅16mm、振動数 900回／分、滞溜時間 5秒一定の円振
動を付与し、原料投入量を種々変えたときの原料層厚と
造粒産物中の粒径 2〜10mmのグリーンボールの収率との
関係を示したものである。これより原料層厚は薄いほど
良いが、10mm以下が適正と考えられる。

【００４５】上記実施例によれば、下記〜の作用効
果がある。 造粒のための第１の工程が、圧密媒体を用いた振動型
混練機等による圧密可塑化混練を行なわず、適正な水分
添加と均一な攪拌混合を行なうものであり、振動発生を
伴わないから、格別な機械本体の耐久性確保や架台の振
動対策が不要である。

【００４６】尚、第１の工程で用いる攪拌混合機４が、
2本の螺旋羽根軸１９、２０の回転により原料を攪拌混
合するものであるとき、わずかな滞溜時間で均一な湿潤
体を得ることができ、且つ振動を発生させることがな
い。

【００４７】造粒のための第２の工程が、振幅を10〜
30mmの如くに大きくとるものであり、造粒性及び処理能
力を向上できる。即ち、粒径63μm 未満の粒子を60重量
％以上含有する微粉鉄鉱石のみを原料として、粒径 2〜
10mmのものの収率を80重量％以上に高くできる。

【００４８】尚、第２の工程で用いる振動造粒機５が、
偏心軸３３、３４の回転による円振動を容器３５内の原
料に付与するものであるとき、偏心軸３３、３４の偏心
量を調整することにより、振幅は従来のものに比して 2
倍以上にも大きくとれる。

【００４９】また、振動造粒機５の容器３５には余分な
荷重が作用しないので振動体重量を軽減でき、且つバラ
ンスウエイトを設けることにより架台３０へ伝達される
振動を軽減化できるので、機械の耐久性向上及び架台３
０の振動防止が図れ、設備の簡素化と機械の信頼性向上
が図れる。

【００５０】振動造粒機５を焼結機１３の給鉱部に近
接配置する等により、振動造粒されたミニペレットを、
ドラムミキサを経由しないで直送し、焼結機１３のパレ
ット１４へ装入することから、ミニペレットのハンドリ
ング上での崩壊を防止できる。これにより、残存率が高
く、グリーンボールの強度は 100〜120gを確保できる。
このため、焼結原料をパレット１４上で焼結するに際
し、通気性が良く、生産性の向上、主排風機の消費電力
節減を図ることができる。

【００５１】尚、焼結時の通気性改善の結果、ＰＦを多
量に配合でき、原料コストの低減を図ることもできる。

【００５２】尚、本発明方法の成績は従来法に比して表
１の如くである。ここで、焼結機の生産率は、(a) 粒径
2〜10mmの収率向上により、通気性良く、焼結時間を短
縮できること、(b) 圧潰強度の向上により、崩壊が少な
く、通気性確保でき、焼結時間を短縮できることによ
り、1.7 （トン／時間・m²）に向上できたものと考えら
れる。

【００５３】

【表１】

【００５４】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、造粒に際
し、機械本体の耐久性確保や架台の振動対策を必要とす
る圧密可塑化混練を行なわず、且つ造粒性及び処理能力
を向上することができる。

【００５５】また、本発明によれば、焼結に際し、造粒
したミニペレットのハンドリング上での崩壊を防止する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明方法の一実施例を示す焼結工程図
である。

【図２】図２は原料含水率と振動エネルギーによる単一
粒子間の結合状態を示す模式図である。

【図３】図３は攪拌混合機の一例を示す側断面図であ
る。

【図４】図４は図３のIV−IV線に沿う断面図である。

【図５】図５は振動造粒機の一例を示す斜視図である。

【図６】図６は図５の側面図である。

【図７】図７は図６のVII −VII 線に沿う断面図であ
る。

【図８】図８は本発明方法による造粒成績を示す線図で
ある。

【図９】図９は従来の振動造粒装置を示す斜視図であ
る。

【図１０】図１０は従来方法の焼結工程図である。

【符号の説明】

４ 攪拌混合機 ５ 振動造粒機 １３ ＤＬ式焼結機 １８ 容器 １９、２０ 螺旋羽根軸 ２５ 原料投入口 ２６ 原料排出口 ２７ 加湿装置 ３３、３４ 偏心軸 ３５ 容器

フロントページの続き (72)発明者 末森 ▲あきら▼ 岡山県倉敷市水島川崎通１丁目（番地な し） 川崎製鉄株式会社水島製鉄所内 (72)発明者 井山 俊司 岡山県倉敷市水島川崎通１丁目（番地な し） 川崎製鉄株式会社水島製鉄所内 (72)発明者 藤井 紀文 岡山県倉敷市水島川崎通１丁目（番地な し） 川崎製鉄株式会社水島製鉄所内 (72)発明者 小西 行雄 千葉県千葉市川崎町１番地 川崎製鉄株式 会社技術研究本部内

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 原料に応じて定まる当該原料の造粒に必
   要な水分量を添加し、該原料を攪拌混合する第１の工程
   と、第１の工程の攪拌混合により湿潤化された原料に当
   該原料の進み方向に交差する方向の円振動を付与し、該
   原料を転動塊成化しミニペレットを得る第２の工程とか
   らなる原料の造粒方法。
2. 【請求項２】 前記原料がＤＬ式焼結機に供給する焼結
   原料であり、当該原料の進み方向に交差する方向におけ
   る振幅10〜30mmの円振動を 4秒以上付与する請求項１記
   載の原料の造粒方法。
3. 【請求項３】 前記原料が粒径63μm 未満の粒子を60重
   量％以上含有する微粉鉄鉱石のみである請求項２記載の
   原料の造粒方法。
4. 【請求項４】 前記添加水分量が、原料に応じて定まる
   当該原料の造粒による粒径2 〜10mmのものの収率を80重
   量％とするに必要な水分量から、当該原料の保有水分量
   を差し引いた不足水分量である請求項１〜３のいずれか
   に記載の原料の造粒方法。
5. 【請求項５】 原料に応じて定まる当該原料の造粒に必
   要な水分量を添加し、該原料を攪拌混合する攪拌混合機
   と、攪拌混合機による攪拌混合により湿潤化された原料
   に当該原料の進み方向に交差する方向の円振動を付与
   し、該原料を転動塊成化しミニペレットを得る振動造粒
   機とを有して構成される原料の造粒装置。
6. 【請求項６】 前記攪拌混合機が、 2本の互いに反対方
   向に回転する螺旋羽根軸を容器内に並設し、容器の螺旋
   羽根軸始端側には原料投入口を設け、螺旋羽根軸終端側
   には原料排出口を設け、原料投入口の下流側には加湿装
   置を設けて構成される請求項５記載の原料の造粒装置。
7. 【請求項７】前記振動造粒機が、容器を偏心軸により支
   持し、容器内の原料に偏心軸の回転による円振動を付与
   するように構成される請求項５記載の原料の造粒装置。
8. 【請求項８】 請求項１〜４のいずれかに記載の原料の
   造粒方法により振動造粒されたミニペットを、ドラムミ
   キサを経由しないで直送し、焼結機のパレットへ装入す
   る原料の焼結方法。