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技術 焼結原料へのバインダーの添加方法

出願人 新日鐵住金株式会社
発明者 八ヶ代健一長田淳治大山浩一樫村茂
出願日 2015年7月31日 (5年3ヶ月経過) 出願番号 2015-152039
公開日 2015年12月3日 (4年11ヶ月経過) 公開番号 2015-214761
状態 特許登録済
技術分野 金属の製造または精製
主要キーワード 処理程度 比重選鉱 固形バインダー 撹拌機内 金属製網 試験用ふるい 凝結材 造粒水
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (4)

課題

生石灰消石灰バインダーの使用量を増加させることなく、造粒性を効率的に改善して、難造粒性を有する微粉原料使用可能にする焼結原料へのバインダーの添加方法を提供する。

解決手段

鉄鉱石として、500μmアンダーが50質量%以上かつ10μmアンダーが5質量%以下の粒度粉鉱石である微粉原料を用いる焼結原料に、生石灰及び消石灰のいずれか1又は2からなるバインダーを、生石灰換算で焼結原料の全量の外掛けで0.5質量%以上6質量%以下の量加え、撹拌機撹拌して造粒機造粒するに際し、少なくとも撹拌機内及び撹拌機の上流側に配置された原料搬送コンベア上で、バインダーを焼結原料に添加する(但し、原料搬送コンベア上でバインダーを焼結原料へ添加する方法のうち、バインダーを搬送用の空気又は水に混合して吹き付ける方法、及びフィーダから落下しているバインダーに空気又は水を吹き付ける方法を除く)。

概要

背景

焼結原料鉄鉱石からなる粉鉱石であり、必要に応じて成分調整する副原料凝結材を配合し、焼成前に、この粉鉱石に水とバインダーを混合し造粒処理することで、焼結機装入する微粉量を低減している。この造粒は、焼結生産性の維持改善に重要な操作であり、従来から各種の造粒技術が提案されてきた。
例えば、特許文献1には、生石灰粉に予め水を加えてなる生石灰スラリーを、ミキサー上流側に配置された搬送ベルト流し込み、この生石灰スラリー上に含鉄粉を切り出し積層して搬送し、これらを混合装置造粒装置に順次供給して、擬似粒子を製造することで、細粒からの核の形成を促進して、造粒性を向上させ得ることが開示されている。
また、特許文献2には、ミキサーにおいて3分間以上、混合、造粒した焼結原料に、生石灰や消石灰などのバインダーを添加し、更に混合、造粒することで、造粒性を向上できることが開示されている。

概要

生石灰や消石灰のバインダーの使用量を増加させることなく、造粒性を効率的に改善して、難造粒性を有する微粉原料使用可能にする焼結原料へのバインダーの添加方法を提供する。鉄鉱石として、500μmアンダーが50質量%以上かつ10μmアンダーが5質量%以下の粒度の粉鉱石である微粉原料を用いる焼結原料に、生石灰及び消石灰のいずれか1又は2からなるバインダーを、生石灰換算で焼結原料の全量の外掛けで0.5質量%以上6質量%以下の量加え、撹拌機撹拌して造粒機で造粒するに際し、少なくとも撹拌機内及び撹拌機の上流側に配置された原料搬送コンベア上で、バインダーを焼結原料に添加する(但し、原料搬送コンベア上でバインダーを焼結原料へ添加する方法のうち、バインダーを搬送用の空気又は水に混合して吹き付ける方法、及びフィーダから落下しているバインダーに空気又は水を吹き付ける方法を除く)。

目的

本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、生石灰や消石灰のバインダーの使用量を増加させることなく、造粒性を効率的に改善して、難造粒性を有する微粉原料を使用可能にする焼結原料へのバインダーの添加方法を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

鉄鉱石として、500μmアンダーが50質量%以上かつ10μmアンダーが5質量%以下の粒度粉鉱石である微粉原料を用いる焼結原料に、生石灰及び消石灰のいずれか1又は2からなるバインダーを、生石灰換算で前記焼結原料の全量の外掛けで0.5質量%以上6質量%以下の量加え、撹拌機撹拌して造粒機造粒するに際し、少なくとも前記撹拌機内及び該撹拌機の上流側に配置された原料搬送コンベア上で、前記バインダーを前記焼結原料に添加することを特徴とする焼結原料へのバインダーの添加方法(但し、前記原料搬送コンベア上で前記バインダーを前記焼結原料へ添加する方法のうち、前記バインダーを搬送用の空気又は水に混合して吹き付ける方法、及びフィーダから落下している前記バインダーに空気又は水を吹き付ける方法を除く)。

請求項2

請求項1記載の焼結原料へのバインダーの添加方法において、前記撹拌機の撹拌羽根周速を2m/秒以上にすることを特徴とする焼結原料へのバインダーの添加方法。

技術分野

0001

本発明は、鉄鋼製造原料の一つである焼結鉱を製造するにあたり、その原料となる焼結原料造粒する際の焼結原料へのバインダー添加方法に関する。

背景技術

0002

焼結原料は鉄鉱石からなる粉鉱石であり、必要に応じて成分調整する副原料や凝結材を配合し、焼成前に、この粉鉱石に水とバインダーを混合し造粒処理することで、焼結機装入する微粉量を低減している。この造粒は、焼結生産性の維持改善に重要な操作であり、従来から各種の造粒技術が提案されてきた。
例えば、特許文献1には、生石灰粉に予め水を加えてなる生石灰スラリーを、ミキサー上流側に配置された搬送ベルト流し込み、この生石灰スラリー上に含鉄粉を切り出し積層して搬送し、これらを混合装置造粒装置に順次供給して、擬似粒子を製造することで、細粒からの核の形成を促進して、造粒性を向上させ得ることが開示されている。
また、特許文献2には、ミキサーにおいて3分間以上、混合、造粒した焼結原料に、生石灰や消石灰などのバインダーを添加し、更に混合、造粒することで、造粒性を向上できることが開示されている。

先行技術

0003

特開平4−254533号公報
特開昭57−200530号公報

発明が解決しようとする課題

0004

しかしながら、前記従来の方法には、未だ解決すべき以下のような問題があった。
特許文献1の方法では、生石灰スラリーをミキサーの上流側に配置された搬送ベルトに流し込むため、水和反応によって生成した消石灰(Ca(OH)2)が多量に含まれる粘着性の高いスラリー上に、含鉄粉を切り出して積層することになる。このため、生石灰スラリー中の消石灰が凝集し(ダマとなり)、これを含鉄粉に均一に分散させることができず、造粒過程で、擬似粒子中に消石灰の濃淡が発生する。その結果、造粒性が低下して未造粒の微粉が増加するため、生石灰の使用量を増加させる必要があり、コストの上昇を招く。
また、特許文献2の方法では、生石灰や消石灰の全量をミキサー内投入するため、生石灰が消化する時間や、消石灰が水に溶解し分散する時間を、十分に確保できず、生石灰や消石灰の効果を十分に発揮できずに、未造粒の微粉が残存することになる。
特に、近年、劣質な鉄鉱石を粉砕処理浮遊選鉱処理して得られる難造粒性の粉鉱石(即ち、微粉原料)が増加してきており、この微粉原料を、上記した従来の方法で造粒処理しようとすると、造粒性が著しく低下してしまう。

0005

本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、生石灰や消石灰のバインダーの使用量を増加させることなく、造粒性を効率的に改善して、難造粒性を有する微粉原料を使用可能にする焼結原料へのバインダーの添加方法を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

0006

前記目的に沿う本発明に係る焼結原料へのバインダーの添加方法は、鉄鉱石として、500μmアンダーが50質量%以上かつ10μmアンダーが5質量%以下の粒度の粉鉱石である微粉原料を用いる焼結原料に、生石灰及び消石灰のいずれか1又は2からなるバインダーを、生石灰換算で前記焼結原料の全量の外掛けで0.5質量%以上6質量%以下の量加え、撹拌機撹拌して造粒機で造粒するに際し、少なくとも前記撹拌機内及び該撹拌機の上流側に配置された原料搬送コンベア上で、前記バインダーを前記焼結原料に添加する(但し、前記原料搬送コンベア上で前記バインダーを前記焼結原料へ添加する方法のうち、前記バインダーを搬送用の空気又は水に混合して吹き付ける方法、及びフィーダから落下している前記バインダーに空気又は水を吹き付ける方法を除く)。

0007

本発明に係る焼結原料へのバインダーの添加方法において、前記撹拌機の撹拌羽根周速を2m/秒以上にすることが、本発明の効果がより顕著になる観点から好ましい。

発明の効果

0008

本発明に係る焼結原料へのバインダーの添加方法は、鉄鉱石として微粉原料を使用する焼結原料に、生石灰や消石灰のバインダーを所定量加えるに際し、原料搬送コンベア上のみならず、更に撹拌機内に、バインダーをそれぞれ添加する分割添加を行う。このように、原料搬送コンベア上にバインダーを添加することで、生石灰の消化や消石灰の溶解分散が促進されて、良好な造粒物が得られることに加え、撹拌機内にバインダーを添加することで、機械的な分散効果が発揮されて、残存微粉を低減できる。
従って、従来のように、撹拌機内のみ、又は原料搬送コンベア上のみに(即ち、一箇所に)、バインダーの全量を添加する場合と同じバインダー量で、焼結生産性を改善できるため、生石灰や消石灰のバインダーの使用量を増加させることなく、造粒性を効率的に改善して、難造粒性を有する微粉原料を使用できる。

0009

また、撹拌機の撹拌羽根の周速を2m/秒以上にする場合、生石灰や消石灰を、焼結原料全体に更に分散させる効果が促進され、焼結生産性を一層向上させることができる。

図面の簡単な説明

0010

添加するバインダーの種類が造粒物の造粒性に及ぼす影響を示すグラフである。
撹拌羽根の周速を1m/秒とした場合の生石灰の添加量と撹拌機内の添加割合が焼結生産性の向上率に及ぼす影響を示す説明図である。
撹拌羽根の周速を2m/秒とした場合の生石灰の添加量と撹拌機内の添加割合が焼結生産性の向上率に及ぼす影響を示す説明図である。

実施例

0011

続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。
まず、本発明に想到した経緯について説明する。
はじめに、粉鉱石(鉄鉱石)のうち、難造粒性を示す微粉原料の造粒性について説明する。
本発明が造粒の対象とする焼結原料は、篩目10μmアンダーの粒子微粒子)が5質量%以下と極めて少なく、500μmアンダーの粒子が50質量%以上と非常に多い、難造粒性を示す微粉原料(鉄鉱石)である。この微粉原料が、通常の鉄鉱石と異なる点は、10μmアンダーの粒子が極めて少ない点であり、例えば、鉄鉱石の粉砕処理と水による比重選鉱処理を繰り返すことで、この特徴が得られることがわかった。なお、500μmアンダーの粒子の質量%の測定に際しては、微粉原料(2kg)を、150℃で1時間乾燥した後、0.5mmの篩目(JIS Z8801−1「試験用ふるい−第1部:金属製網ふるい」に拠る)で分級し、篩下の質量%を求めた。また、10μmアンダーの微粒子の質量%の測定に際しては、上記乾燥後の微粉原料を対象に、レーザー回折散乱法測定機器(日機装株式会社製MICROTRAC(登録商標MT3300型、測定範囲:0.02〜1400μm)を用いた。

0012

ここで、鉄鉱石として少なくとも1種又は複数種の粉鉱石(微粉原料の場合を含む)を含むものが焼結原料であり、この焼結原料に、副原料(成分調整用原料)や凝結材(例えば、コークス粉石炭粉等)が含まれるか否かは任意であり、本実施の形態での焼結原料とは、生石灰と消石灰(バインダー)を含まないものをさす。なお、焼結原料に副原料や凝結材が含まれる場合、焼結原料中の副原料と凝結材の合計量が質量比で30質量%以下程度(焼結原料中の鉄鉱石量:例えば、焼結原料の70〜100質量%程度)となるように、鉄鉱石に副原料と凝結材を添加する場合があるが、焼結原料の造粒性や造粒物の強度は、これらの添加量では改善しにくい。

0013

上記した粒度構成、即ち10μmオーバーかつ500μmアンダー程度に概ね揃った微粉原料を造粒すると、隣接する原料粒子の間に空間が形成される。
しかし、上記したように、微粉原料中には、この空間を充填する10μmアンダーの微粒子が極めて少ないため、微粉原料は空間を内包したまま造粒され、造粒物の強度が極めて低くなる。このため、例えセルロース等の粘着質のバインダーを用いて微粉原料を造粒し、隣接する微粉原料の粒子同士を粘着できたとしても、造粒物内部には空間が残留するため、造粒物の強度を向上しにくい。
更に一般に、粉鉱石は水を用いて造粒するが、結晶水を4質量%以上含む高結晶水鉱石を、微粉原料に30質量%以上60質量%以下含む場合、高結晶水鉱石の気孔に水が吸収され、造粒物強度が経時劣化(低下)する問題もある。
上記状況において、上記した微粉原料の造粒に用いるバインダーには、10μmアンダーの微粒子を供給でき、上記した空間を充填できるものが好ましいことに想到した。

0014

なお、固形バインダーには、ベントナイト炭酸カルシウム等があるが、通常の混練(撹拌)処理程度では、上記した微粉原料へ固形バインダーを均一分散させるのが難しいことが判明した。
これは、上記したように、微粉原料の粒径が10μmオーバーかつ500μmアンダー程度の大きさに概ね揃っており、一般には広範囲粒度分布を持つことで撹拌(混練)による原料の混合が進むため、粒子が微粒化せず溶解もしないベントナイトや炭酸カルシウム等を添加しても分散が進まないものと考えられ、この観点からも、別の手段で10μmアンダーの微粒子を添加することが好ましいと考えられた。
以上のことから、本発明者らは、鉄鉱石として、500μmアンダーが50質量%以上かつ10μmアンダーが5質量%以下の粒度である微粉原料を用いた焼結原料を造粒するに際し、撹拌(混練)や造粒を容易化するバインダーとして、生石灰と消石灰に想到した。なお、焼結パレットに入れる焼結原料は撹拌を行わない場合もある。

0015

次に、生石灰と消石灰による造粒メカニズムについて説明する。
生石灰は、混練や造粒中に水と接触することで一部が吸湿し消化(消石灰化)して微粒化し、水と共に微粉原料に均一に混ざり易くなるものであると考えられる。なお、生石灰としては、CaOが例えば84質量%以上のものが多用されている。
ここで、生成した消石灰の一部については、水に溶解することでも、微粉原料に均一に混ざり易くなる。
なお、微粉原料に、生石灰の代わりに、又は生石灰と共に、消石灰を添加する場合も同様であり、一部の消石灰が水に溶解して、微粉原料中に均一に混ざり易くなる。

0016

生石灰の消化で生成する消石灰や、水の蒸発等によって再晶出する消石灰は、粒径が10μmアンダーの微粒子であり、更にはサブミクロンオーダーの微粒子も多く含まれており、固体架橋によって上記微粉原料の造粒性向上や造粒物の強度向上に大きく寄与する。
従って、極力多くの生石灰を消化させること、生成する消石灰の粒径を小さくすること、極力多くの消石灰を造粒水に溶解すること、等で、造粒に寄与する消石灰を多量に生成させて、生成する消石灰を微粉原料全体に分散させ(マクロに分散させ)、各微粉原料の粒子表面に極力付着させる(ミクロに分散させる)こと、が重要となる。

0017

なお、炭酸カルシウム(分子式:CaCO3)は、生石灰や消石灰と同様にCaOを含み、そのCaO含有率が56質量%程度のものであり、石灰石あるいは単に石灰と称される場合がある。しかし、炭酸カルシウムは、化学的に安定な物質であって、吸湿による消化や水への溶解は起こりにくい。
従って、上記した生石灰や消石灰に、炭酸カルシウムは含まれない。
ここで、添加するバインダーの種類が造粒物の造粒性に及ぼす影響について、図1を参照しながら説明する。

0018

なお、試験は、結晶水を4質量%以上含む高結晶水鉱石を0又は0を超え10質量%以下配合した500μmアンダーが50質量%以上かつ10μmアンダーが5質量%以下の粒度である難造粒性の微粉原料(焼結原料)に、バインダー(炭酸カルシウム、消石灰、生石灰)を外掛けで2質量%添加し、これを万能ミキサー(自転する撹拌羽根の軸を公転させる竪型ミキサー)で撹拌した後、ドラムミキサーで造粒処理した。ここでは、バインダー添加の評価基準として、バインダーを添加していない難造粒性の微粉原料(原料)のみのものについても、万能ミキサーで撹拌した後、ドラムミキサーで造粒処理した。
細条件は、水分:9〜12質量%の範囲で一定、撹拌:周速2.2m/秒、処理時間90秒、造粒:周速1.0m/秒、処理時間60秒、である。なお、周速は、万能ミキサー(撹拌機)とドラムミキサー(造粒機)において、回転するもの(羽根ドラム等)で、一番速い部分の速度のことを意味する。

0019

また、評価は、以下の手順で行った。
まず、上記した造粒処理した微粉原料(2kg)を、150℃で1時間乾燥した後、0.5mmの篩目(JIS Z8801−1「試験用ふるい−第1部:金属製網ふるい」に拠る)で分級し、0.5mmアンダーの割合を粉率と定義した。なお、粉率は、バインダーを添加していない微粉原料のみの粉率を「1.0」として、それぞれ算出した。
図1から、微粉原料に対して炭酸カルシウムを添加した場合、造粒性の改善が小さい(粉率:0.70)のに対し、微粉原料に対して生石灰又は消石灰を添加した場合は、造粒性が著しく改善(生石灰:0.41、消石灰:0.43)することを、本発明者らは初めて発見した。
これは、生石灰が水と接触することにより微粒化し、更に生成した消石灰(添加した消石灰)の一部が水に溶解することで、微粉原料に均一に混ざり易くなり、固体架橋によって微粉原料の造粒性向上や造粒物の強度向上に大きく寄与したためと考えられる。

0020

上記粉率は平均値であり、いずれのバインダーを用いた場合も、粉率値は5%程度のばらつきをもった。
一方、上記試験に用いた微粉原料として、結晶水を4質量%以上含む高結晶水鉱石を30〜60質量%配合したものを用いた場合、粉率が全体的に悪化(増加)し、特に、バインダーとして炭酸カルシウムを用いた場合は、概ね2〜3割程度のばらつきを示すのに対し、バインダーとして生石灰や消石灰を用いた場合は、炭酸カルシウムの粉率値のばらつきよりも小さな1割程度であった。これは、造粒時や造粒後に気孔に水が吸収され得る高結晶水鉱石を用いたとしても、バインダーとして炭酸カルシウムを用いると上記した固体架橋が安定せず、一方、生石灰や消石灰を用いると上記した固体架橋が安定するものと推定され、吸湿による消化や水への溶解が起きると、気孔への吸水が起こっても固体架橋が比較的安定しているものと推定された。

0021

以上のことから、本発明者らは、難造粒性を有する微粉原料の造粒性を向上できる焼結原料へのバインダーの添加方法に想到した。
即ち、鉄鉱石として、500μmアンダーが50質量%以上(更には60質量%以上)かつ10μmアンダーが5質量%以下(更には4質量%以下)の粒度の粉鉱石である微粉原料を用いた焼結原料(難造粒性微粉原料)に、生石灰及び消石灰のいずれか1又は2からなるバインダーを、生石灰換算で焼結原料の全量の外掛けで0.5質量%以上6質量%以下の量加え、撹拌機で撹拌して造粒機で造粒するに際し、少なくとも撹拌機内及び撹拌機の上流側に配置された原料搬送コンベア(以下、単にコンベアともいう)上で、バインダーを焼結原料に添加する。

0022

なお、焼結原料を、撹拌機を介さずに(撹拌を行うことなく)、コンベアから直接、造粒機に装入する場合は、造粒機内及び造粒機の上流側に配置された原料搬送コンベア(以下、単にコンベアともいう)上で、バインダーを焼結原料に添加する。
ここで、難造粒性微粉原料の粒度について、500μmアンダーの上限値を規定していないのは100質量%でもよく、また10μmアンダーの下限値を規定していないのは0質量%でもよいためである。
また、撹拌機には、前記した万能ミキサーの他に、従来公知のアイリッヒミキサーレディゲミキサー、パドルミキサー等があり、混練機と呼ばれる場合もある。
以下、詳しく説明する。

0023

本発明者らは、上記した焼結原料に、生石灰(バインダー)を添加し撹拌して造粒する工程において、生石灰の添加位置と、これを造粒した後、焼成した場合の焼結生産性の関係について、鋭意検討した。
生石灰の添加位置として、撹拌機の上流側に配置されたコンベア上には、他の原料と共に生石灰を載せる方法を採用し、撹拌機内には、生石灰のみを直接装入する方法を採用し、焼結原料として、結晶水を4質量%以上含む高結晶水鉱石を30〜60質量%配合した難造粒性微粉原料を用いた。なお、上記以外の試験条件は、図1に示した試験の詳細条件と略同一とした。
この結果を、図2に示す。なお、図2は、撹拌機の撹拌羽根の周速を1m/秒にした場合において、焼結原料に添加する生石灰を、コンベア上と撹拌機内の双方に分割添加した際に、この分割添加の割合が焼結生産性の向上率に及ぼす影響を示している。

0024

ここで、図2縦軸は、生石灰を添加しない焼結原料の焼結生産性を「1」としたときの焼結生産性の向上割合を示している。なお、焼結生産性は、焼成速度歩留の積で表され、焼成速度の単位は(kg/分)、歩留の単位は(質量%)、で表される。
また、図2横軸は、焼結原料に添加する総生石灰量(生石灰の総量)のうち、撹拌機内へ直接添加した生石灰量の割合を示しており、撹拌機内の添加割合「0」は、添加する生石灰の全量をコンベア上に添加した場合を、また添加割合「1」は、添加する生石灰の全量を撹拌機内に添加した場合を、それぞれ意味している。

0025

この試験は、焼結原料への生石灰の総添加量(生石灰をコンベアと撹拌機内にそれぞれ分割添加した場合はその合計量、以下同様)を、焼結原料の総量に外掛けで、0.5質量%から最大6質量%まで増加させた場合について検討した。
図2に示すように、焼結原料への生石灰の総添加量の増加に伴い、焼結生産性の向上率が、全体的に上昇する傾向にある(×印から○印へ)。このとき、添加する生石灰の全量を、撹拌機前のコンベア上のみへ、又は撹拌機内のみへ投入する場合に対し、同量の生石灰を、撹拌機前のコンベア上と撹拌機内の双方に分割して、コンベア上の焼結原料と撹拌機内の焼結原料へ添加することで、焼結生産性が向上する(改善する)傾向が確認された。

0026

上記した現象の内容について、以下に説明する。
生石灰を撹拌機前のコンベア上に添加する場合、焼結原料と接触した生石灰が、焼結原料の水分を吸収して消化し、溶解するため、生石灰を焼結原料中に分散させる時間(例えば、0.5〜5分程度)が確保されるものの、生石灰はコンベア上の焼結原料上に単に載置されるのみであり、機械的な撹拌操作は行われないため、焼結原料と接触できる生石灰量に限界があり、添加量が一定量以上になると、消化や分散が進行しにくくなるためと考えられる。ここで、吸水した生石灰や消石灰が一旦凝集すると(ダマ状になると)、その後の撹拌機において機械的分散作用を与えたとしても、十分な分散確保が困難になるためと推定される。

0027

また、生石灰を撹拌機内に直接添加した場合は、前述した消化や溶解時間が十分に確保されないため、その効果に限界があると考えられるが、一方で、生石灰や消石灰を焼結原料中に機械的に分散させることができることから、総添加量の制約は少ないと考えられる。
以上のことから、これらの複合効果として、焼結原料への生石灰の総添加量が少ない場合には、撹拌機前のコンベア上への生石灰の添加割合が多いときに、焼結生産性の改善効果が大きくなるが、生石灰の総添加量が増加すると共に、撹拌機内への生石灰の添加割合を次第(徐々)に増加させた方が、焼結生産性の改善効果が大きい傾向となることを見出した。上記の生石灰や消石灰の事前添加と直接添加の併用効果分割投入効果)が、一般に水との濡れ性が悪く吸水による造粒の不安定さが指摘されている高結晶水鉱石(結晶水を4質量%以上含む高結晶水鉱石を30〜60質量%配合した難造粒性微粉原料)で見られたことから、高結晶水鉱石の配合量が低い(結晶水を4質量%以上含む高結晶水鉱石を0又は0を超え10質量%以下配合した)難造粒性微粉原料でも、同様の効果が得られるものと考えられる。

0028

即ち、本発明者らは、焼結生産性の改善効果を最大化する方法として、焼結原料へ添加する生石灰を、撹拌機前のコンベア上と撹拌機内の2箇所に分割投入する方法に想到したものである。このように、焼結生産性の改善効果は、生石灰の分割添加、例えば、撹拌機内(コンベア上)への生石灰の添加割合を0.1以上0.9以下にすることで得られるが、下限を0.2、上限を0.8とすることが好ましい。
また、この作用は、図2の試験結果からも明らかなように、生石灰の総添加量が、焼結原料の全量の外掛けで(焼結原料100質量%に対して)0.5質量%から6質量%までの範囲において確認されたことから、生石灰の分割添加を、生石灰の総添加量が焼結原料の全量の外掛けで0.5質量%以上6質量%以下の範囲において行うことを規定した。

0029

なお、従来は、前記した特許文献1、2のように、コンベア上のみ又は撹拌機内のみに、生石灰の全量を添加していた。これは、造粒対象となる焼結原料が、篩目10μmアンダーの粒子(微粒子)を含む造粒性の良好な原料、即ち、易造粒性原料を含む焼結原料であることによる。
この易造粒性原料を含む焼結原料に生石灰を添加した場合、この焼結原料はもともと造粒性が良好であるため、生石灰の添加による焼結生産性の改善効果があまり現れない。このため、このような焼結原料に生石灰を分割添加したとしても、焼結生産性の向上率は、0.5〜1%の間で変動する程度で、添加割合の変動による影響があまり認められない。
従って、従来は、設備コストをかけてまで、コンベア上と撹拌機内の双方に、生石灰の添加装置を設置しなかった。しかし、本発明が造粒対象とする難造粒性微粉原料を含む(からなる)焼結原料では、コンベア上と撹拌機の双方に、生石灰の添加装置を設置することで、焼結生産性が向上し、設備コストに見合った効果が得られる。

0030

続いて、上記した図2と同様の試験方法で、撹拌機の撹拌羽根の周速を2m/秒にした(高速撹拌機を使用した)場合について、焼結原料(難造粒性微粉原料)に添加する生石灰を、コンベアと撹拌機の双方に分割添加した際に、この分割添加の割合が焼結生産性の向上率に及ぼす影響を、図3に示す。
図3に示すように、焼結原料へ添加する生石灰の総添加量が、図2の場合と同じであっても、撹拌羽根の周速を高速化(2m/秒)することで、焼結生産性の改善効果がより大きくなることが確認された。また、生石灰を、撹拌機前のコンベア上と撹拌機内の双方に分割して、コンベア上の焼結原料と撹拌機内の焼結原料へ添加することで、焼結生産性の改善効果がより大きくなることも、同様に確認された。

0031

更に、焼結生産性の改善効果が最大となる生石灰の分割添加の割合は、焼結原料への生石灰の総添加量に影響されることなく、0.6〜0.8程度の範囲に集中していた。このことは、撹拌羽根の周速が1m/秒の場合(図2の場合)、焼結生産性の改善効果が最大となる生石灰の分割添加の割合が、生石灰の総添加量に応じて変化することと比較して、操業上、安定して、焼結生産性の改善効果を得ることが可能となることを意味する。なお、この現象は、撹拌羽根の周速の高速化により、生石灰や消石灰の機械的分散の効果がより大きくなると考えられることによる。

0032

従って、焼結原料へ添加する生石灰を、撹拌機前のコンベア上と撹拌機内の2箇所に分割投入する方法においては、更に、撹拌機の撹拌羽根の周速を2m/秒(更に好ましくは、3m/秒)以上にすることが好ましい。
以上のことから、撹拌機は、撹拌羽根の周速を2m/秒以上にできるものであれば、特に限定されるものではなく、例えば、前記した万能ミキサー等を使用できる。なお、撹拌羽根の周速の上限値は、上記した記載から特に限定していないが、世の中で一般的に使用されている撹拌機を考慮すれば、例えば、35m/秒程度である。また、撹拌羽根の直径は、0.1〜1.5m程度である。

0033

なお、上記した結果は、生石灰の代わりに(又は生石灰と共に)消石灰を使用した場合も、消石灰(又は生石灰及び消石灰)の総添加量が、生石灰換算で焼結原料の全量の外掛けで0.5質量%以上6質量%以下の範囲において、同様の傾向が得られた。
また、上記した結果は、撹拌機で撹拌し造粒機で造粒するため、原料の切出し側(上流側)から焼結機側(下流側)へかけて、コンベア、撹拌機、及び造粒機が順次配置された設備前提とし、生石灰の分割添加を、コンベア上と撹拌機内の双方に行った場合について示したが、更に造粒機内(合計3箇所)に分割添加してもよい。

0034

上記した方法で、コンベア上と撹拌機内(又は造粒機内)の双方で、生石灰を焼結原料に添加し、撹拌して造粒した(又は撹拌することなく造粒した)後、この造粒物を焼結パレットに装入することで、焼結鉱を製造できる。
以上のことから、本発明の焼結原料へのバインダーの添加方法を用いることで、生石灰や消石灰のバインダーの使用量を増加させることなく、造粒性を効率的に改善して、難造粒性を有する微粉原料(焼結原料)を使用できることを確認できた。

0035

以上、本発明を、実施の形態を参照して説明してきたが、本発明は何ら上記した実施の形態に記載の構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載されている事項の範囲内で考えられるその他の実施の形態や変形例も含むものである。例えば、前記したそれぞれの実施の形態や変形例の一部又は全部を組合せて本発明の焼結原料へのバインダーの添加方法を構成する場合も本発明の権利範囲に含まれる。

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