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技術 生石灰をバインダーとする難造粒性粉体原料の造粒設備

出願人 協材興業株式会社株式会社阿部鐵工所新日鐵住金株式会社
発明者 稲角忠弘小野高志橋山和生阿部兼美大山浩一八ヶ代健一
出願日 2015年1月30日 (5年10ヶ月経過) 出願番号 2015-016617
公開日 2016年8月8日 (4年4ヶ月経過) 公開番号 2016-141826
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 トータル添加量 エアーサスペンション 一次造粒物 二次造粒 横広がり 混練造粒装置 消費原単位 振動造粒
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (6)

課題

バインダーとなる生石灰の多量添加による水蒸気粉塵の発生を抑えながら搬送過程での激しいハンドリングに耐える強度を持った難造粒性粉体造粒物経済的に製造できる造粒設備を提供することを課題としている。

解決手段

圧密用のロッド4を内蔵したドラム3を懸架装置7で支持した一次造粒装置2、ドラム3から排出される一次造粒物を分散させる分散装置8、その分散装置経由で供給される一次造粒物を多数の10bに受け入れ転造造粒する二次造粒装置10、及び二次造粒物に水分を補給する散水装置9を具備し、一次造粒装置2は、ドラム3を最大部で振動加速度6G以上に加振して円振動させる加振源5をドラム外周のドラム中央よりも原料投入口側に偏った位置に装着して構成され、二次造粒装置10はドラム3に接続されて前記加振源5によって加振される造粒設備とし、この設備を使用して生石灰を質量比で3%以上添加が必要な難造粒性粉体の造粒を行うようにした。

概要

背景

灰石バインダーとして使用する粉体造粒の具体例として、例えば、鉄鉱石焼結工程がある。

微粉が混在する粉体を高炉原料にする鉄鉱石の焼結工程では従来から粉体を造粒することが行われている。

粉体を造粒して焼結し、平均粒径が20mm程度の焼結鉱に塊成化して高炉原料として使用可能となすのが鉄鉱石の焼結工程である。

焼結鉱は、造粒物に含まれる燃料燃焼させ、燃焼時の熱で造粒物を部分的に溶融させて塊成化する。

この焼結の生産性は、造粒物が充填された層内での燃料の燃焼を保証する通気性に左右される。その通気性を確保しながら燃焼を促進させて焼結鉱を得るために、従来は、ドラムミキサーパンペレタイザーアイリッヒミキサーなどを使用して造粒を行っていた。

また、造粒物充填層の通気性は焼結原料中の微粉量反比例することから、最近では、下記特許文献3、4などに記載されているような従来造粒法よりも未造粒微粉量が少なく搬送時に崩壊粉化し難い造粒ができる振動混練造粒装置が開発され、さらに、その振動混練造粒装置の後段篩装置を設けて造粒の不十分な原料や崩壊して粉に戻った原料を回収して再利用する技術も開発されている(下記特許文献1参照)。

また、造粒物には、搬送などのハンドリングに耐える強度が要求されることから、振動混練造粒装置による造粒工程と工程を経た造粒物のうち強度の小さい疑似粒子焼結機に導入される前に意図的に淘汰して回収する提案もなされている(下記特許文献2参照)。

特許文献3に開示された振動混練造粒装置は、多数の圧密媒体を収容した容器内に原料粉末投入し、容器に3G〜10Gの振動加速度を加えて容器を円振動させる一次造粒装置の後段に二次造粒装置を配置し、一次造粒装置から供給される造粒物を、圧密媒体を使用しない二次造粒物を用いて低振動回転数転動塊成化するようにしている。

また、特許文献3には、一次造粒装置から供給されるフレーク状造粒物を波型トラフに設けられた多数のに分散させて落とし入れて二次造粒を行う二次造粒装置も併せて開示されている。

概要

バインダーとなる生石灰の多量添加による水蒸気粉塵の発生を抑えながら搬送過程での激しいハンドリングに耐える強度を持った難造粒性粉体の造粒物を経済的に製造できる造粒設備を提供することを課題としている。圧密用のロッド4を内蔵したドラム3を懸架装置7で支持した一次造粒装置2、ドラム3から排出される一次造粒物を分散させる分散装置8、その分散装置経由で供給される一次造粒物を多数の樋10bに受け入れ転造造粒する二次造粒装置10、及び二次造粒物に水分を補給する散水装置9を具備し、一次造粒装置2は、ドラム3を最大部で振動加速度6G以上に加振して円振動させる加振源5をドラム外周のドラム中央よりも原料投入口側に偏った位置に装着して構成され、二次造粒装置10はドラム3に接続されて前記加振源5によって加振される造粒設備とし、この設備を使用して生石灰を質量比で3%以上添加が必要な難造粒性粉体の造粒を行うようにした。

目的

この発明は、生石灰の多量添加による水蒸気、粉塵の発生を抑えながら搬送過程での激しいハンドリングに耐える強度を持った造粒物を製造できる簡素で経済的な構造の造粒設備(造粒装置)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

圧密用の多数のロッド(4)を内蔵したドラム(3)を懸架装置(7)で支持し、原料投入口(3a)、水添加口(3b)、及びドラム内にて形成された造粒物出口(3c)を有する一次造粒装置(2)と、前記ドラムの出口(3c)から排出される一次造粒物を横ひろがりの方向に分散させる分散装置(8)と、その分散装置経由で供給される前記一次造粒物を排出方向に延びた多数の(10b)に受け入れ転造造粒する二次造粒装置(10)と、二次造粒を行う造粒物に水分を補給する散水装置(9)を具備し、前記一次造粒装置(2)は、前記ドラム(3)を最大部で振動加速度6G以上に加振して円振動させる加振源(5)をドラム外周のドラム中央(長手方向中間点)よりも原料投入口(3a)側に偏らせた位置に装着して構成され、前記二次造粒装置(10)は前記ドラム(3)に一体に接続されて前記一次造粒装置の加振源(5)によって加振されるように構成された造粒設備

技術分野

0001

この発明は、生灰石バインダーとして多量に使用する粉体造粒において、水蒸気粉塵の発生を抑制しつつ崩壊し難い、造粒強度の高い造粒物を製造することを可能にした造粒設備、詳しくは、簡素な構造の振動式造粒装置を採用した造粒設備に関する。

背景技術

0002

生灰石をバインダーとして使用する粉体造粒の具体例として、例えば、鉄鉱石焼結工程がある。

0003

微粉が混在する粉体を高炉原料にする鉄鉱石の焼結工程では従来から粉体を造粒することが行われている。

0004

粉体を造粒して焼結し、平均粒径が20mm程度の焼結鉱に塊成化して高炉原料として使用可能となすのが鉄鉱石の焼結工程である。

0005

焼結鉱は、造粒物に含まれる燃料燃焼させ、燃焼時の熱で造粒物を部分的に溶融させて塊成化する。

0006

この焼結の生産性は、造粒物が充填された層内での燃料の燃焼を保証する通気性に左右される。その通気性を確保しながら燃焼を促進させて焼結鉱を得るために、従来は、ドラムミキサーパンペレタイザーアイリッヒミキサーなどを使用して造粒を行っていた。

0007

また、造粒物充填層の通気性は焼結原料中の微粉量反比例することから、最近では、下記特許文献3、4などに記載されているような従来造粒法よりも未造粒微粉量が少なく搬送時に崩壊粉化し難い造粒ができる振動混練造粒装置が開発され、さらに、その振動混練造粒装置の後段篩装置を設けて造粒の不十分な原料や崩壊して粉に戻った原料を回収して再利用する技術も開発されている(下記特許文献1参照)。

0008

また、造粒物には、搬送などのハンドリングに耐える強度が要求されることから、振動混練造粒装置による造粒工程と工程を経た造粒物のうち強度の小さい疑似粒子焼結機に導入される前に意図的に淘汰して回収する提案もなされている(下記特許文献2参照)。

0009

特許文献3に開示された振動混練造粒装置は、多数の圧密媒体を収容した容器内に原料粉末投入し、容器に3G〜10Gの振動加速度を加えて容器を円振動させる一次造粒装置の後段に二次造粒装置を配置し、一次造粒装置から供給される造粒物を、圧密媒体を使用しない二次造粒物を用いて低振動回転数転動塊成化するようにしている。

0010

また、特許文献3には、一次造粒装置から供給されるフレーク状造粒物を波型トラフに設けられた多数のに分散させて落とし入れて二次造粒を行う二次造粒装置も併せて開示されている。

先行技術

0011

特開2007−547830号公報
特開2012−67348号公報
特開平3−166321号公報
特開平5−23567号公報

発明が解決しようとする課題

0012

ドラムミキサー、パンペレタイザー、アイリッヒミキサーなどで造粒される造粒物は、疑似粒子と称される強度の比較的弱い粒子となる。この疑似粒子は、造粒機から焼結機に
至る搬送用コンベヤ乗り継ぎサージホッパ及び原料装入装置を通して焼結機に装入するまでの搬送中に崩壊して一部が粉に戻り、その分に関しては造粒した意味がなくなる。

0013

その粉化した原料の混入率が高まると焼結機原料充填層の通気性が低下して燃焼に支障を来たし、焼結の生産性が著しく低下すると言う問題があった。

0014

これに対し、特許文献3,4などに開示されている振動混練造粒装置を使用した造粒物
は、ドラムミキサーなどで得られる疑似粒子に比べて強度が高まるが、この種の造粒装置を用いても造粒物の崩壊を完全に無くすことは難しい。

0015

そこで、特許文献1、2は、崩壊した粉を篩にかけて回収することで、粉の無い造粒を可能にしている。しかしながら、この方法は、造粒設備のほかに篩装置を必要とする。また、その篩装置で水分を含んだ湿状態の造粒物を効率的、かつ、効果的に篩わねばならないと言う新たな技術的課題もあり、湿式篩いも高価で特別なウェイブスクリーンを必要とするなど、その要求を満たすのが難しい。

0016

なお、難造粒性粉体原料については、石灰が造粒強化のためのバインダーとして有効なことが知られている。

0017

石灰の添加は、例えば、生石灰酸化カルシウム)に関しては質量比で2〜3%程度添加するのが一般的である。その生石灰の添加量を3%以上に増加させると難造粒性の原料も造粒可能となるが、生石灰を多量に使用すると生産コストが非常に高くなる。

0018

加えて、従来の造粒設備では発熱激しく、水蒸気や粉塵が発生することから特別な集塵装置を設けないと環境に支障をきたす。また、生石灰の多量添加は、造粒強度を大きくばらつかせ、添加効果が安定しない。そのような問題が生じることは既に知られている。

0019

一方、生石灰に代えて消石灰水酸化カルシウム)を添加すると、生石灰使用時の問題は解消されるが、消石灰は生石灰に比べてコストがはるかに高い。

0020

難造粒性の粉体原料を、コストアップを極力抑えて激しいハンドリングに耐える強度と
安定した燃焼を保証する通気性を持った造粒物にするには、バインダーとして生石灰を多量に添加するのが最良選択肢と考えられるが、生石灰の多量添加には上記の問題が伴う。

0021

近年、資源の有効利用のために、従来は使用されていなかったような微粉(低品位鉱石選鉱粉である精鉱製鉄所などで発生する含鉄発生ダストスラジなど)や難造粒性粉体も原料として無駄なく利用する要求が高まっている。

0022

ところが、上記の生石灰の多量添加に起因した問題を、確実に経済的に解消できる実用的な造粒設備はまだ開発されておらず、そのために、資源の有効利用の要求に十分に応えられていないのが実情である。

0023

この発明は、生石灰の多量添加による水蒸気、粉塵の発生を抑えながら搬送過程での激しいハンドリングに耐える強度を持った造粒物を製造できる簡素で経済的な構造の造粒設備(造粒装置)を提供することを課題としている。

課題を解決するための手段

0024

上記課題を解決するため、この発明においては、多数のロッドを内蔵したドラムに、質量比で3%以上の生石灰をバインダーとして加えて必要とする難造粒性粉体(以下単に粉体と言う)を投入し、前記ドラムを最大部で振動加速度6G以上の振動を付与して円振動させ、ドラム内の投入材料攪拌混練、造粒する工程、
前記ドラム内で形成される一次造粒物をドラムの出口から分散装置経由で一次造粒装置と一体の二次造粒装置の傾斜した樋上に落下させる工程、
二次造粒装置の樋上に落下した造粒物に適正量の水分を添加する散水工程、
前記二次造粒装置の樋を円振動させ、その円振動を、前記樋の造粒物流下方向先端側で振動が減衰されるように実施して二次造粒を行う工程を経て粉体を造粒するようにした。

0025

かかる方法で焼結原料中の難造粒粉体原料だけを選択して造粒し、この方法で得られた造粒物と焼結原料中のその他の粉体原料の造粒物(これは従来法のドラムミキサーで造粒可能)を混合して焼結原料となす。

0026

難造粒粉体原料は振動式造粒設備を使用して造粒する。この発明においては、その振動式造粒設備を以下の如く構成した。
即ち、圧密用の多数のロッドを内蔵したドラムを懸架装置で支持し、原料投入口水添加口、及びドラム内にて形成された造粒物の出口を有する一次造粒装置と、
前記ドラムの出口から排出される一次造粒物を横ひろがりの方向に分散させる分散装置と、
その分散装置経由で供給される前記一次造粒物を排出方向に延びた多数の樋に受け入れて造粒する二次造粒装置と、二次造粒を行う造粒物に水分を補給する散水装置具備し、
前記一次造粒装置は、前記ドラムを最大部で振動加速度6G以上に加振して円振動させる加振源をドラム外周のドラム中央(長手方向中間点)よりも原料投入口側に偏った位置に装着して構成され、前記二次造粒装置は前記ドラムに一体に接続されて前記一次造粒装置の加振源によって加振される構造にした。

発明の効果

0027

この発明の造粒設備を用いれば、生石灰の激しい発熱による水蒸気と粉塵の発生が抑制され、特別な集塵装置などの環境維持設備を設ける必要がなくなる。

0028

その理由は、一次造粒装置のドラム内のロッドとドラム間での摺動摩擦粉砕作用及びロッド間での粉砕作用により生石灰の均一な微粒化が目覚しく進行し、その微粒化により生石灰が原料粉中に均一に分散し、生石灰が消石灰に変化する消和反応がドラム内の各部において効率的、かつ、均一に、しかも、瞬時的に起こり、そのために、従来装置(ドラムミキサーなど)に比べて局所的な発熱の偏りが減少し、しかも、その熱が比熱の高い粉体に万遍なく吸収されることにある。

0029

発明者等は、生石灰を多量に使用してもその発熱、発塵が抑制されることを実験によって見出し、一次造粒用として上記の作用、効果が得られる振動混練式の造粒装置を開発した。

0030

難造粒性の粉体をハンドリングに耐える強度を有した造粒物にするには、微粒化した生石灰を均一に分散させて原料粉(粒子)の表面に均等に付着させて各粒子間に介在させることが重要である。こうすることで造粒物の強度のバラツキを抑制することができる。

0031

この点に関し、この発明の造粒設備による造粒は、振動混練式造粒装置の特徴が生かされてその要求が満たされる。そのために、バインダーの生石灰の添加量を多くしても粒子結合の効果が安定して発揮され、強度の安定した造粒物が得られる。

0032

さらに、生石灰を多量に添加した振動混練式造粒では、一次造粒において生石灰の消和反応が終わらないうちに混練が進行する。その混練において最大の結合強度が得られるように添加水分を調整すると二次造粒過程での消和に必要な水分が消費されて全体に水分が不足する状況を招き、高強度を確保した二次造粒ができないことも実験によって見出した。

0033

この問題に対し、この発明の造粒設備は、散水装置を備えており、二次造粒を行う造粒物に水分を補給することができ、その水分添加により造粒強度が高められる。

0034

さらに、造粒は当初は粒子の塊成化を優先し、最終的には表面に丸みをつけることが搬送過程での崩壊低減に効果を奏することも見出した。

0035

この発明の造粒設備は、加振源を一次造粒装置のドラム中央よりも原料投入口側に偏った位置に配置し、その加振源で一次造粒装置と一体になった二次造粒装置も振動させるようにしたので、造粒物の進行方向前方(二次造粒装置の出口側)に向かって振動力が減少する。

0036

これにより、造粒物の表面に丸みがつき易くなり、水分補給による結合の強化と表面に丸みをつけることによる崩壊抑制の相乗効果によって生石灰のトータル添加量を従来装置で使われていた量よりも少なくして高強度を得ることが可能になった。

0037

また、難造粒性粉体を生石灰の投入量を増加させて造粒し、こうして得られた造粒物を
別途ミキサー等の従来造粒法で生石灰添加量を減らして造粒されたその他の原料の造粒物と混合して焼結原料にすれば、難造粒性粉体を選択して造粒しない従来の造粒法と比較して、生石灰のトータル添加量を減少させて搬送に耐える強度を有した造粒物を得ることができる。

0038

このほか、従来別々に設けていた一次造粒装置と二次造粒装置が一体化されたものになっているため、構造の簡素化と設備コストの削減も実現される。

図面の簡単な説明

0039

この発明の造粒設備の一形態を示す斜視図である。
図1の造粒設備の縦断断面図である。
図1の造粒設備の正面図である。
図1の造粒設備の一次造粒でのドラム振動とドラム内ロッド運動状態解説図である。
従来のドラムミキサーによる造粒、従来の振動混練装置2段を用いた造粒(特許文献1の造粒法)、一次二次造粒一体型で装置の中央を振動させた造粒と本発明の造粒装置による造粒の比較実験結果を示す図表である。

0040

以下、この発明の粉体造粒方法と造粒設備の実施の形態を添付図面の図1図4に基づいて説明する。

0041

例示の造粒設備1は、一次造粒装置2と、その一次造粒装置2の下流(造粒物が流れる方向に前方)に配置する分散装置8、散水装置9、及び二次造粒装置10を一体に組み合わせて構成されている。

0042

一次造粒装置2は、振動式造粒装置であって、原料投入口3a、水添加口3b、造粒物の出口3cを有するドラム3の内部に多数のロッド4(図2参照)を収納し、さらに、ドラム3を円振動させる加振源5をドラム3の外周に装備させ、ドラム3を架台6上の懸架装置7で支持して構成されている。

0043

3dは、ドラム3の一端に設けられる扉である。その扉3dは、ドラム3の内部の点検口を設けたので、その点検口を塞ぐために設けたが、点検口は必要に応じて設けるものである。従って、扉3dは必須ではない。ドラム3は水平に配置している。

0044

図示した加振源5は、重錘式振動モータである。この加振源5は、6G(Gは重力加速度)以上の振動加速度でドラム3を円振動させ得る能力を有するものが用いられており、さらに、ドラム3の外周のドラム中央(長手方向中間点)よりも原料投入口3a側に偏った位置、例えば、長さLのドラム(一次造粒装置)の中央から原料投入口側へ0.03×L以上偏った位置に装着されている。

0045

懸架装置7は、空気ばねで構成されるもの(エアーサスペンション)を設けたが、スプリングで構成される懸架装置であってもよい。

0046

分散装置8は、ドラムの出口3cの直下に配置されている。一次造粒装置2は、加振源5を作動させると、内部のロッド4が加振源(重錘式振動モータ)5の回転方向図4のA方向)と逆回りの方向(図4のB方向)に運動する。その運動は自転公転を組み合わせたような動作となってドラム3に投入した粉体と生石灰をロッド4による粉砕、混練がなされるが、上記の運動をすることからロッド4がドラム3内で図4に示すように偏る。

0047

そのために、ドラム3に投入された粉体も粉砕、混練、造粒されてゆく過程でロッド4と同じ方向に偏り、一次造粒を終えた造粒物が偏ったまま出口3cから排出される。

0048

その偏った一次造粒物を横広がりの方向(二次造粒装置10の幅方向)に均一に分散させて二次造粒装置10の樋10bの全てに平均的に供給する働きをするものであって、図示のそれは、排出の偏り方向と反対側と一次造粒物の流れ方向前方が位置の低くなる方向に傾いた邪魔板8aで構成されている。

0049

散水装置9は、水を霧状に拡散させて下向きに噴射し、下側を通過する造粒物(二次造粒を行う造粒物)に水分を補給するものである。

0050

二次造粒装置10は、凹形湾曲した振動板10aの内面に多数の樋10bを、波状をなすように平行配置にして設けたものであって、振動板10aは、前下がりの方向(下流側を前とする)に傾けており、上流側の端部が一次造粒装置2のドラム3と一体に接続されてドラム3により中空位置に保持されている。

0051

この二次造粒装置10の加振は、一次造粒装置2の加振源5を併用して行われる。既述の通り、一次造粒装置2の加振源5はドラム3の外周のドラム中央よりも原料投入口3a側に偏った位置に装着されている。本発明の特徴の一つは、従来は一次、二次造粒装置が独立で構成されているのに対して、一次、二次造粒装置を一体化し、二次造粒装置も一次造粒装置の加振源で振動させるところにある。

0052

このような構造であるので、二次造粒装置10は、加振源5に加振されると、造粒物の進行方向前方側ほど振動力が小さくなる。例えば、最大部で6〜8G程度の振動加速度となるように加振した場合、二次造粒装置10の出口付近の振動加速度は3〜4G程度に半減する。このことが有効に作用して樋10b中を流れる造粒物の表面に丸みがつく。

0053

この二次造粒装置10は、散水装置9から水分の補給を受けて一次造粒物の造粒をより進行させ、その造粒物の強度を向上させる。そのときに、同時に造粒物の表面を丸める。これにより、造粒物の表面の崩れ易い箇所(崩壊のきっかけになるエッジ出っ張りなど)が減少してハンドリングでの崩壊がより一層起こり難くなる。

0054

以上の如く構成された例示の振動式造粒設備1は、加振源5を作動させ、ドラム3を最大部での振動加速度が6G以上となる状況で円振動させる。そして、この状態で造粒目的の粉体(例えば、鉄鉱石原料の粉体)と生石灰を一次造粒装置の原料投入口3aからドラム3内に同時に投入する。その投入は、少しずつ連続的に行う。

0055

このときの生石灰の添加量は、3%(この生石灰、粉体、水の添加量は全て質量比とする)以上とする。ただし、生石灰3%以下で強い造粒が可能なものも本装置によれば従来法よりも効果があるので、経済性が成り立つならば本装置を使うことができる。

0056

その後、水添加口3bから添加水を投入する。その水分の添加量は、生石灰による吸収消化分などを考慮すると、造粒水分は10〜30%程度が適当であった。

0057

この水分の添加により、投入した生石灰がすぐに水と反応するが、ドラム3内でのロッド4による粉砕、混練が強力になされることから、反応熱は、ほとんど全て、粉体に吸収され(粉体が比熱係数の高い鉄鉱石原料などであると熱の吸収がより効果的に進行する)
る。そのために、投入粉体の温度は若干上昇するが、水蒸気や粉塵の発生が抑えられる。

0058

このことによって、集塵装置などの環境維持設備の設置を省くことが可能になる。

0059

なお、ドラムミキサーなどの既存の造粒装置を使用して生石灰多量添加の粉体を造粒すると、塊状の生石灰が局所で激しい消和反応を起こして加熱され、そのために水蒸気が発生し、同時に周りの粉塵を巻き上げることがわかった。

0060

この発明の一次造粒装置によれば、その不具合が発生しない。

0061

一次造粒装置2では、ドラム3に投入した生石灰が円運動するロッド4の働きによって
微粒化され、均一に分散して粉体の表面にムラ無く付着する。そのために、生石灰の粉体粒子間への介在が確実化され、粒子相互の結合が安定した造粒物が得られる。その結果、造粒物強度のバラツキが減少し、強度が高いレベルに揃った造粒物になる。

0062

次ぎに、ドラム3に投入された粉体は、ドラム3内で攪拌、混練、造粒されて一次造粒物となってドラムの出口3cから落下する。ドラム3に対する粉体の投入から一次造粒物となってドラムから取り出されるまでの時間は、5〜10分程度であった。

0063

ドラム3から排出された一次造粒物は、分散装置の邪魔板8a上に落下してその邪魔板8a上を転がり、或いは滑って横に広がり、偏りが均された後に二次造粒装置の各樋10bに平均的に落ち込む。

0064

二次造粒装置10に移された造粒物は、二次造粒過程での消和に必要な水分が既に消費されて全体に水分が不足する状況となっているが、散水装置9から水分が補給されることで二次造粒がなされる造粒物の水分不足が解消され、粒子の結合が強化されて二次造粒物の強度が高まる。

0065

また、二次造粒装置の樋10bには、出口側ほど振動力が小さくなるように加振されており、そのために、樋10bに導入された造粒物は、転がる力を弱めながら二次造粒装置10の出口に向かって流れ、そのことによって表面に効果的に丸みがつく。

0066

水分を補給しての二次造粒により粒子相互の結合が強化され、これに加えて、造粒物が丸みを帯びて表面の崩壊し易い箇所も減る。そのために、ハンドリングによる崩壊が起こり難い造粒物ができる。

0067

以下に、この発明の方法の実施例を挙げる。
−実施例1−
難造粒性の細粒砂鉄を10%配合した焼結鉱の焼結工程での造粒は、生産率を適正レベルに維持した操業を行おうとすると、生石灰の添加量を2.1%から3%にまで増加させることが要求される。

0068

砂鉄は、平均粒径0.2mmの微細原料であり、造粒をしっかりできないと焼結層の通気性を悪化させて生産性が低下するためである。

0069

そこで、例示した構造の造粒設備を用いて、焼結原料中10%配合される砂鉄のみに、
砂鉄100%に対して生石灰を5%添加して造粒を行った。

0070

この試験で用いた造粒設備は、一次造粒装置のドラム直径:φ700mm、ドラム長さ:1700mm、ドラム内に装填したロッドの直径:φ60mm、ロッド長さ:1650mm、ロッド装填本数:30本、加振源:12Kwの重錘式振動モータ2台(計24Kw)、二次造粒装置の樋長さ:600mm、ロッドとドラムと樋の合計重量:5000kgである。

0071

加振源によってドラムに印加される振動加速度は最大部で6G以上であり、その加振によってドラムは円振動する。

0072

一次造粒装置による混練、造粒時間は5〜10分とした。二次造粒装置での造粒時間は約1〜2分である。また、一次造粒装置での水の添加量は10〜30%とし、二次造粒では、一次造粒で消化して不足した水分を補った。
この実験の結果、生産率は従来法で生石灰添加量を3%にした場合と変わらなかった。

0073

次ぎに、生石灰添加量を従来と同じく2.1%にした砂鉄以外の粉体原料(実施例1での配合は、豪州鉱石A16%、豪州鉱石B20%、豪州鉱石C9%、ブラジル鉱石A15%、スケール3%、石灰石10%、生石灰2.1%、返鉱20%、粉コークス5%)の造粒物と上記の操業で得た砂鉄の造粒物を混合し、これを、焼結原料として使用した。

0074

このケースでは、廉価な砂鉄の使用量を10%まで増加させた場合は従来法では生石灰は3%まで増加させる必要があったが、生石灰のトータル使用量は2.39%となり、砂鉄の選択造粒における生石灰の増量分(0.29%=0.1x(5.0−2.1))のみで済んだことになる。このように、この発明の廉価な造粒設備を使用すれば、造粒性の良くない原料の使用量を増加させ、総合的にコストが低減される操業が可能になる。

0075

なお、焼結する前の造粒物の強度の評価は、以下の方法で行った。
従来のドラムミキサーなどの造粒装置で作られる強度の低い造粒物(擬似粒子)は、得られた造粒物を篩いにかけ、篩をソフトに揺らして篩い、粉率を求めていた。粉率は、例えば、粒子径2mm以下、1mm以下、0.25mm以下と言った粒径のものが全量中に占める割合を求めている。

0076

発明者等は、搬送に耐える強度を有するか否かを調べるために、強度評価のための試験方法自体を見直すことから始めた。

0077

湿状態の造粒物は、乾燥させると粉になるような結合力の弱いものであっても、見かけ上は問題なく造粒されていると思われるものがあり、そのようなものを問題のない造粒物と誤評価する虞がある。

0078

また、湿状態の造粒物は、篩を目詰まりさせるので、造粒物を乾燥させて篩いにかける
ことにした。篩作業は、篩を手もしくはタッピング機で叩きながら篩下(篩の網目を通り抜けるもの)が出てこなくなるまで篩った(これを改善評価法と言う)。

0079

その結果、粉の発生量は、従来の疑似粒子の評価方法での発生量に比べて増加したが、これが焼結機の搬送過程での搬送に耐える造粒強度が得られたか否かの評価指数になることを確認した。

0080

その評価方法で実施例の造粒物について、粒径が1mm以下の粒子の占有割合(粉率)を求めた結果を以下に記す。なお、従来の造粒装置で造粒された造粒物(擬似粒子)について従来の評価方法で評価した粉率と、その造粒物を上記改善評価法で評価した粉率も併せて示す。

0081

なお、実機焼結機では従来の造粒方法はドラムミキサー方式である。これを、本発明方式を導入する前に、実験室において、砂鉄を原料とした造粒効果確認結果を図5に示す(図5の粉率は、従来のドラムミキサーを用いた造粒装置:45%、特許文献1に示されるような2段造粒装置:27%、一次二次一体型で装置中央を振動させた造粒装置:20%、発明品の造粒装置:12%)。

0082

従来のドラムミキサーを用いた造粒にくらべ、振動混練造粒装置を用いた造粒の改善はいずれも明瞭であるが、振動混練造粒装置とそれにロッドを抜いた振動混練装置型造粒機を連結した2段造粒法(特許文献1の方法)と本発明方法とを比べると、本発明の効果が著しいことが確認できる。なお、本発明の装置は、振動造粒装置の加振源中央の位置を、ドラムの中央から偏在させない構造では効果が劣ることが分かった。

0083

以下、この実験結果に基づき、ドラムミキサーを本発明装置に置き換えた実機効果を示す。

0084

・従来のドラムミキサーで造粒された造粒物を従来の評価方法で評価した粉率35%
・従来のドラムミキサーで造粒され造粒物を改善評価方法で評価した粉率42%
・この発明の造粒方法で造粒され造粒物を改善評価方法で評価した粉率9%

0085

このデータから、この発明の造粒設備を使った造粒物は、強度が大きく高まることがわかる。造粒の改善は、微粉の砂鉄使用増による通気性の悪化、生産性の低下を解消した。その生産性の比較データを表1に示す。

0086

上記の効果に加え、焼結鉱の品質も改善される副次効果も得られた。品質の改善効果低温還元粉化指数によって評価することができる。低温還元粉化特性は、通気性の悪化によっても悪化するが、砂鉄についてはそれに含まれる化学成分のチタニア(TiO2)も品質を悪化させる要因となる。砂鉄を選択造粒することで、そのチタニア成分が造粒物内に偏在し、焼結反応関与し難くなったことが品質改善に繋がったと考えられる。低温還元粉化指数の比較データを表1に併せて示す。

0087

表1のIは、砂鉄10%添加前の操業での生産性と低温還元粉化指数である。また、IIは砂鉄10%添加での従来法による操業での生産性と低温還元粉化指数であり、IIIは砂鉄10%添加でのこの発明の方法による操業での生産性と低温還元粉化指数である。

0088

0089

このように、難造粒性の砂鉄の添加量を増加させても強固な造粒により通気性が改善され、さらに、造粒物は容易に溶融拡散しないことから、チタニアによる焼結への悪影響も抑制される。

0090

上記の実施例の結果からわかるように、この発明の方法によれば、僅かな生石灰使用増で砂鉄の添加量を10%に増加させても砂鉄添加量を増加させない場合と遜色の無い生産性と低温還元粉化指数が得られる。砂鉄は廉価であるので、使用量を増加させることはコスト低減を図る上で好ましいことである。

0091

実施例のように、焼結原料の中から造粒性の悪い原料だけを取り出し、この発明の造粒設備で取り出した原料100に対して生石灰を5%以上添加して効率的に高強度の造粒を行い、比較的造粒しやすい大多数の通常原料を従来法で造粒すれば生石灰の添加量を低減して造粒を維持することができる。

0092

このようにして得られた2種類の造粒物を混合して使用すれば、総合して生石灰使用原単位を変化させることなく微粉の使用増や焼結操業の改善が図れる。

0093

このような、現状の操業改善のみならず、将来の劣質原料の積極利用にこの発明は効果を発揮する。現在の高炉原料の焼結技術では、現状以上に造粒性の悪い原料や微粉原料の使用を増加することは生産性、品質などの低下があり困難であるが、この発明の造粒設備と焼結技術を用いれば、これ等造粒性の悪い原料や微粉原料の効率的な使用増が可能になる。

0094

—実施例2−
焼結原料中の難造粒原料のひとつとして挙げられる粉コークスに生石灰を10%前後添加し、実施例1で用いた造粒設備で造粒を行った。その結果、従来装置では得られない高強度を有した造粒物を得ることができた。本造粒設備による粉コークスの造粒効果を表2に示す。

0095

0096

表2の1)から、粉コークスは単体での造粒がいかに難しいかが理解できる。また、2)から、造粒の強度を考慮した改善評価法でみると従来の造粒では造粒強度を高め難く、造粒物が崩壊しやすいことがわかる。
さらに、3)から、この発明の造粒装置を用いた造粒では、強度の高い、崩壊し難い造粒物が得られることがわかる。

0097

粉コークスとその他の原料を一緒に添加した燃料は、粉コークスとその他の原料を混合して造粒するとその他の原料の塊成化が粉コークスに邪魔されて悪化することが一般によく知られている。

0098

そこで、例示した構造の造粒設備を用いて粉コークスのみを生石灰を10%添加して予め造粒し、粉コーク以外の原料は従来通りの造粒法で造粒し、こうして得られた2種類の造粒物を混合して焼結原料とした。

0099

その際の生石灰添加量は、粉コークスと粉コークス以外の原料を一緒に造粒する従来操業では2.1%であったが、粉コークス以外の原料は造粒し難い粉コークスを除いたことで造粒性が改善されたために1.9%まで低減した。

0100

トータルの生石灰添加量は従来操業と変わるところがないが、総合して安定した造粒がなされた。従来操業とこの発明の方法での操業の比較データを表3に示す。

0101

0102

粉コークスの造粒改善は、粉コークスの燃焼を効率化し、燃焼速度が向上するとともに焼結温度が向上する。その結果として生産速度が向上し、粉コークスの消費原単位である
膠結原単位が改善し、また、低温還元粉化や強度などの品質が改善する。同時に、燃焼効率の改善により、排ガス中のNOxも低減する効果が得られた。焼結では、燃焼温度が上昇するとNOxの発生量が減少することは一般によく知られている。

0103

実施例のように、焼結原料の中から造粒性の悪い原料だけを取り出し、この発明の造粒設備で取り出した原料100に対して生石灰を5%以上添加して効率的に高強度の造粒を行い、比較的造粒しやすい大多数の通常原料は従来法で造粒すれば生石灰の総合添加量を低減して造粒を維持することができる。

0104

現在、世界的に利用可能な原料資源の劣化が急速に進み、選鉱強化を行わないと品位が向上しないソースが増加してきている。このことは、現在の操業に適さない原料が増加していることを意味する。

0105

また、省資源や環境改善の観点から製鉄所などで発生するダストなども有効に利用することが望まれているが、その種の発生物は焼結には適さない造粒困難な微粉原料が多い。今後の焼結原料の劣質化に対して、この発明の造粒、焼結技術は、効率的かつ経済的に対応することを可能ならしめるものである。

実施例

0106

この発明の造粒困難な粉体原料の造粒設備は、バインダーである生石灰の添加量を大きく増加させて、ハンドリングなどで破壊され難い強度の高い粉体の造粒物を必要とする産業分野の全てにおいて使用することが可能であり、そのような分野に適用することで生産性の向上やコスト低減などに貢献することができる。

0107

1振動式造粒設備
2一次造粒装置
3ドラム
3a原料投入口
3b水添加口
3c出口
3d 扉
4ロッド
5加振源
6架台
7懸架装置
8分散装置
8a邪魔板
9散水装置
10二次造粒装置
10a振動板
10b 樋

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