JPH0328331A - 焼結原料の事前処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

〔産業上の利用分野】 本発明は、鉄鉱石などをＤＬ式焼結機に供給して焼結鉱
を形成する際の焼結原料の事前処理方法に関する。

【従来の技術１ 第１７図は従来のＤＬ式焼結機の全体フローシ一トであ
る．焼結原料配合槽ｌには、焼結原料（扮鉱石、石灰石
，扮コークス、生石灰および返鉱なと）が収納されてお
り、配合槽下部に設けられたコンスタントフィーダ２に
より定量切出しされた後、ベルトコンベヤ３上で多層積
み配合される．その配合原料はドラム型ミキサ４にて、
４〜５％の水分を添加し，混合造粒される。造粒物は給
鉱ホッパｌ４に搬送され、下部のドラムフイーダ１５ｊ
５よび給鉱シュー１−１６を介して焼結機ｌ７のパレッ
トｌ８へ装入される。その後点火バーナｌ９にて原料中
の扮コークスに着火し、焼結が進行する．なお、点火バ
ーナｌ９の手前には、予熱フード２３が配設され焼結ク
ーラ２０からの排ガス２ｌが昇圧ブロア２２を介して供
給され、排ガス２ｌによって焼結前の原料を予熱し乾燥
させている例もある． この場合、６０μｍ未満の粒子が６０％以上であるよう
な、微粉鉄鉱石（以下ＰＦという）も使用される． その場合の問題点として、ＰＦを主原料に対し１０％以
上多配合使用すると焼結ベッドの通気を阻害し、生産性
が低下する．あるいは通気を改善するためのバインダ（
生石灰、消石灰等）が多量に必要となり、パインダコス
トが高騰する等の欠点がある． 上記の問題点を解消するためＰＦ（約６０％）と核にな
る原料（返鉱または鉄鉱石約４０％）をドラム型ミキサ
またはディスク型ペレタイザにて事前造粒した後、通常
の焼結原料と混ぜてドラム型ミキサに装入し、混合造粒
するＰＦの核造粒法が提示されている（鉄とｗ４：ｖｏ
ｌ．７１．ＮａｌＯ　（１９８５）？焼結原料の造粒と
その役割』）．この場合は、核になる原料が必要である
ため、同一ＰＦ配合比では、混合機の能力が１．４倍大
きいものが必要となり、設備コストが高くつくという欠
点がある． さらに別の方法として、通常の焼結原料（粉鉱石６０重
量％）にＰＦを４０重量％程度多配合し、ディスク型ベ
レタイザに供給して混合造粒し、５〜１０ｍｍのベレッ
トを作る。その後微粉コークスを添加し，ベレットの外
周に外装コークスをまぶしたもの給鉱ホッパに搬送し、
焼結する方法が提示されている（鉄と鋼：ｖｏｌ．７３
、Ｉｋｌｌ　（１９８７）ｌｉ’高炉用新塊成鉱の製造
条件に関する基礎的研究及び品質の評価』）。 この方法の欠点として、生ボールの見掛けの密度が小さ
く、ボールの圧潰強度が低いので、焼結ベッドまでの搬
送過程で壊れ易く、ベッドの通気性を阻害する．また、
成品の平均粒径が８〜１０ｍｍと大きく外装カーボンが
必要であることや外装コークスがペレットの外周に均一
に付着しない場合はボール内部が未溶融となり破砕工程
で単一のペレットになるか返鉱になり易い欠点がある。 一方、古い技術であるが、潤式磨砕混練方式造粒、成形
法（特公昭４３−６２５６）が知られており、これはボ
ールミル、ロッドミルその他の潤式磨砕混練機にて原料
の磨砕、水分調整、混線を行った後、竪型、円筒型その
他の造粒機を用いて生ベレットを造粒するものである． この方法は旧来の湿式または乾式の磨砕工程と水分調整
混線工程とを湿潤状態でｌ工程で達成するものである．
この方法はロッドミルまたはボールミルの回転によって
ロツドまたはボールを転勤させるもので、設備の大きさ
の割に生産量が少なく，動力原単位が大きく、現在の時
点では経済性に乏しい． 〔発明が解決しようとする課題Ｊ 本発明者らは上記実情に鑑み、種々研究の結果、多数の
圧密媒体に円運動振動を与えて強力に加振し、この圧密
媒体の間隙に焼結原料を供給することによって高能率、
高生産量で加振圧密可塑化混練を行うことができ、次い
でこの原料を加振転動塊成化することによって，所望粒
度範囲の強固なミニペレットを高能率で生産することが
可能であることを見出した． また、この方法によれば、６０ｇｍ未満の粒子が６０重
量％以上であるＰＦでも所望粒度に強固に造拉すること
が可能となった． 本発明はさらに、上述のようにして得られたミニペレッ
トを他の焼結原料と混合して焼結するにあたり，この原
料の予熱工程を加えることによりベッド表層の原料水分
を減少して擬似粒子の崩壊を防止し通気性の改善を図る
ことにより、生産性の著しい向上が可能であることを見
出した．本発明は以上のような方法を提供することを課
題とするものである． 〔課題を解決するための十段］ 本発明は、ＤＬ式焼結機に供給する焼結原料の事前処理
に当り、 ■焼結原料を圧密媒体と共に圧密可塑化混練空間に装入
し，加振力３ｇ〜Ｌｏｇ（ｇは重力の加速度）を加えて
加振圧密混練してフレークを形成する第１の工程と、 ■フレーク状焼結原料に加振力３ｇ〜６ｇを加えてこれ
を転動塊成化し，強固なミニペレットを造粒する第２の
工程と， ■他の原料と前記第ｌｉ３よび第２の工程で造粒された
原料とを混合して焼結機に供給し、点火炉の手前に設け
た予熱フードから供給される熱風で原料層を乾燥させる
第３の工程と、かうなることを特徴とする焼結原料の事
前処理方法である． さらに、予熱フードを同一延出収納方向に摺動自在に多
段に設け、混合原料の含有水分に応じ予熱フードの可動
台数を調節すると共に点火炉位置を予熱フード側へ近接
させることにより通気性の向上を図ることができる． ［作用】 本発明の第１の工程においては、容器中に収納された多
数の圧密媒体に強力な円運動を行う加振力を付与するこ
とによって，圧密媒体が同一回転方向に回転し、この容
器中に焼結原料を装入すると、隣接する圧密媒体同士の
面の相対逆方向運動により、その圧密媒体間に存在する
焼結原料の粒子に圧密、剪断、転勤、圧漬、こね廻し，
混線などの総合作用を与え、粒子の内部水分の絞り出し
、表面水分の均一展拡作用をなす．その結果粒子群はフ
レーク状に付着し合うと共に可塑化状態となる． これを第７図によって説明する．第７図中に示す（ａ）
図のように，ある含水比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加振力を与えると、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比および加える加振エネルギー
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．第７図のグラフはこれを示す
ものである． 微粉原料の含水比が少ないときは、粉体の粒子間には空
気のある空隙が存在し、粉体はパサバサの混合物の状態
である．微粉原料の含水比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． さらに含水比が増加すると、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“
気層の空隙の最も少ない可塑物状態は、キャビラリー域
と呼ばれ、扮体の乾燥密度が最も高く密実なフレーク状
態となっている．このキャビ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比と、適正
なエネルギーの振動圧縮を加えることによって得ること
ができる． 本発明の第１の工程は、この原理を利用したものであり
、加振圧密可塑化混練を行ってキャビラリー域のフレー
ク化した扮体を先ず加工し、第２の工程においてそのフ
レーク化した粉体を転勤造粒するものである。 従って、第１の工程では、微粉原料の特性に応じた最適
含水比と最適加振力を微粉原料に与え、粒子表面の水滴
を粒子表面に均一に分散させ、かつ水膜が薄く粒子表面
に引き延ばされた状態とし、粒子間の空気による空隙率
を低下させて密充填させ、充填状態がキャビラリー域と
なり、密充填の圧密可塑化したフレークを形成するよう
にする。 次に、第２の工程において５圧密可塑化した原料に強力
な加振による転勤を与えことにより、充填密度の増大、
表面への水分の透出、この水分による付着、粒度成長が
起こる． 水分添加量は原料の保有水分と造粒最適含水比との差を
添加すればよく、０〜２％である．すなわち、粒度範囲
の広い焼結原料の全量を加振圧密する時は、原料の保有
水分５〜６％に対して、最適含水比は５〜７％に調整す
る。またＰＦのみを造粒する場合は、ＰＦは８〜１１％
の保有水分を有し、最適含水比は９〜１２％である。 また、第１３図は、造粒機の加振力と焼結原料の最適粒
度である２〜８　ｍ　ｍの収率の関係を示すもので、前
述したように加振力３ｇ〜６ｇの範囲で転動塊成化する
のが良いことがわかる．すなわち、収率６０％以上を得
ようとすれば３ｇ以上の加振力で造粒する必要があり、
６ｇ以上では造粒効果は飽和する。 また、第ｌ、第２の工程により原料の保有水分に対し、
添加される水分で焼結操業における適正含有量を越える
ことになる．そのため、第３工程として原料の乾燥工程
を加えるもので、点火炉の手前で焼結機に供給された原
料を予熱して乾燥を図るもので、この乾燥工程の作用は
次の通りである． すなわち、焼結ベッド原料の上層から、例えば２００℃
の熱風を強制通気させた場合、第１４図に示す湿度線図
上で、大気湿度であった熱凰は原料と接触することによ
り原料中の水分が蒸発し、ガス側の湿度は断熱冷却線に
沿ってＡ点からＢ点に移動し増湿される．と同時にガス
温度は２００℃から５０℃に低下し、飽和曲線と交った
点で湿度は飽和状態に達する．原料温度およびガス温度
がＢ点よりさらに低下すると、凝縮水分となり擬似粒子
が崩壊し通気性が阻害されることになる．従って、点火
前に原料表層を熱風で予備乾燥することにより、この凝
縮水分量を減少させ通気性を改善することができる． 〔実施例Ｊ 第１図は、本発明の第１，第２および第３の工程並びに
焼結工程を示す工程図を示している。 焼結原料配合槽ｌからコンスタントフィーダ２によりベ
ルトコンベヤ３上に定量切出しされた原料は、加振混練
機３０および加振造粒磯４０を介してミニペレット化さ
れ、これに他の焼結原料が混合されて給鉱ホッパｌ４に
搬送され、焼結機１７のパレットｌ８へ装入される．パ
レットｌ８の焼結原料は点火バーナ１９の手前に配設さ
れた予熱フード５０により所定の含有水分まで乾燥され
た後、焼結される．なお、予熱フード５０には、焼結ク
ーラ２０からの排ガス２１が昇圧ブロア２２を介して供
給されているのは従来例と同様である．以下これらの各
工程について説明する． 第２図は、本発明方法の第ｌおよび第２の工程を好適に
実施することのできる装置の例を示したものである。こ
の実施例では、加振混練機３０右よび加振造粒機４０の
形状は何れもドラムタイプで、加振混練機３０には圧密
媒体３ｌとして多数のロッドが収納されている． ベルトコンベヤ３で搬送されてきた焼結原料は加振混練
機３０に供給される．加振混練機３０は、第３図に示す
ように、ドラム３ｌ内に多数のロッド（圧密謀体３４）
が収納されており，ドラム３ｌの両側に加振機３２を取
り付けスプリング３３上に截置されている． 加振機３２はドラム３ｌの両側にバランスして同期回転
するように結合されて取り付けられており、加振機３２
のモータは可変速となっている．加振機３２はスプリン
グ３３との協働によりドラム３１および圧密媒体３４に
、広範囲の加速度で円形振動を付与することができる． モータの回転数と加速度との関係は、 α　＝　ω２゛ｘ ＝　　（２π／６０）’Ｎ’　・ｘ から求められ第８図に示すような関係にある。ただし、 α　：　振動の加速度 ω　：　角速度 Ｘ　：　振幅 Ｎ　：　回転数 である． 第４図に示すように、加振造粒機４０は加振混練機３０
から圧密可塑化混練された焼結原料を供給され、これに
振動を加えて、転動造粒し，粒径２〜８ｍｍの均一粒度
のミニペレットを造粒する． 実施例の加振混練機および加振造粒機の仕様は次の通り
である． 加振混練機の仕様 ドラム：水平形円筒 振動方式：円振動 加振力：３〜ｔｏｇ（ｇは重力の加速 度） 振　幅：ストローク５〜２０ｍｍ 振動数：５００〜２００Ｏｒｐｍ ロツド量：ドラム内容積のｌＯ％〜５０％ロツド径：　
１　０ｍｍ−１　００ｍｍ粉体の滞留時間：２０秒以上 加振造粒機の仕様 振動方式二円振動 加振力：３〜６ｇ　（ｇは重力の加速度）振　幅二スト
ローク５〜１５ｍｍ 振動数：　５００〜１　５００ｒｐｍ 粉体の滞留時間：２０秒以上 第５図および第６図は本発明の第３の工程を好適に実施
することのできる装置例の側面図を示したものである．
本実施例では、予熱フードを３段設けており、第５図は
予熱フードを延出してＡフード（固定）、Ｂフード、Ｃ
フードの３基を使用している例、第６図はＢフード、フ
ードＣをＡフード内に収納して予熱フードを１基として
使用している例を示したものである． 第６図は、シリンダ５２により伸縮管５３を収縮させて
、Ｂフード，フードＣの各フード５４を引上げ退避させ
た後、Ａフードの中に、ＢフードおよびＣフードを収納
して、Ａフード１基のみとし、台車に搭載された点火バ
ーナｌ９をＡフードに近接させた状態を示している。 このように、予熱フードは原料の含有水分量に応じて可
変とするような移動フード方式とし，吹込みガス量も昇
圧ブロア２２をＶ　Ｖ　Ｖ　Ｆ　（ｖａｒｉａｂｌｅ　
ｖｏｌｔａｇｅ　ｖａｒｉａｂＬｅ　ｆｒｅｑｕｅｎｃ
ｙ　ｉｎｖｅｒｔｅｒ　）制御により可変としている．
さらに吹込みガス温度も焼結クーラの排熱ボイラ入口の
ガスを用いると３００〜３５０℃、冷却ゾーンのファン
出口のガスを用いると２００〜２５０℃となり、２００
〜３５０℃の範囲で可変とすることができる。 なお、第５図、第６図に示すように、点火炉を移動式と
しているので、第５図の例では乾燥のため十分に予熱フ
ードを可動させることができ、また、第６図においては
、予熱フード単基による乾燥工程の直後から焼結原料に
点火することが可能となり，高生産性を得ることのでき
る焼結揉業が可能となる。 次に本発明方法の実施例を説明する。 内径１９４ｍｍ＄Ｘ長さ４９４ｍｍＩ２（径長比２．５
）　．内容積ｌ５Ｉ２の円筒形ドラム中に３０ｍｍφの
鋼棒をドラム内容積の２５〜３０％の充填率となるよう
に装入し、Ｌ２ｔ／ｈの焼結原料を供給し、振幅７　ｍ
　ｍ　．加振力６ｇの円運動を与えて圧密可塑化混練を
行い、次いでその原料を同寸法の円筒形ドラム中に送入
し、振幅７ｍｍ、加振力４ｇの円運動を与えて造粒した
． 通常の粒度分布を有する焼結用原料全量を造粒した場合
の成品粒度分布を第９図に示した．第９図には比較例と
して同一原料を用いてドラムミキサによって製造した造
粒物・の成品粒度分布を比較して示した．なお、この実
施例は含水比６．２％，混線、造粒時間合計１分、比較
例は含水比６．５％、造粒時間５分である． 次に焼結用原料のうち、微粉原料（−１２５μｍが９０
重量％以上）のみを事前に本発明方法により混線、造粒
時間１分、含水比９．５％およびｌＯ．５％で造粒した
場合の粒度分布を第１０図に示した．第１０図には比較
例として同一原料を用いてディスクベレタイザにより造
粒時間５分、含水比１０．５％および１１．５％で造粒
した造粒物の成品粒度分布を示した。 次に，第１１図に示す曲線Ａの造粒前粒度を有する原料
をディスクベレタイザで造粒したときの造粒後の粒度分
布は曲線Ｂとなった。本発明の実施例では曲線Ｃとなっ
た． 第９図〜第１１図から、本発明によれば２〜８ｍｍの粒
度の収率の大きい造粒物が得られることが明らかである
。 次に、圧密可塑化混ｍｉの加振力を変化させたときの造
粒物の見掛け密度および圧壊強度を第１２図に示した．
また、比較例の造粒物の密度及び圧壊強度も併せて第ｉ
２図に示した。 造粒前原料の嵩密度は２−　５　ｇ　／　ｃ　ｒｄであ
り、ディスクベレタイザで造粒した造粒物の乾燥見掛密
度は３．１であった．これに対し、実施例では振動の加
速度に応じて見掛密度は４．４〜５．６と非常に密実と
なった． また，ディスクペレタイザで造粒した造粒物（湿ボール
）圧壊強度は約７０ｇ／個であったのに対し、実施例で
は圧壊強度は振動の加速度に応じて約１３０〜１５０ｇ
／個と極めて強固であった。 第１２図から圧密可塑化混練機の加振力が３ｇ未満では
圧密造粒の効果が少なく、ｌＯｇを越えると飽和するこ
とがわかる． 次に、第３の工程である、乾燥工程を説明する． 熱風温度ｔｇ＋ パレット速度Ｖ 原料層厚 通気速度 パレット幅 Ｈを熱風湿度（ｋｇ・水 ＝　　　２００℃ ｐ＝　　　２．５町’＋ｗｉｎ ＝　　　７００ｍｍ ＝　　ｌ■／ｓｅｃ ＝　　　５ｍ ／ｋｇ・空気）とするとき、 一定 各乾燥ゾーン（Ｔ、＝４ｍ、６ｍ、８ｍ）出口における
ベッド中の水分挙動を第１５図に示す．Ｌ＝８ｍのとき
水分の減少率が最も大きいことがわかる。第１５図を図
積分して水分減少量を計算すると第ｌ表が得られる。 第　　　１　　　表 鍋テストの結果では、点火前の焼結原料を通気乾燥した
場合、第１６図に示すような、焼結ベッドの通気改善効
果が得られた。乾燥ゾーンＬ＝８ｍでは、第１表より 水分減少量＝Δ１．８４ であり，バインダおよび燃料コストの大幅な低減を図る
ことができる．これらによる、焼結生産性の向上は約１
７％である。 〔発明の効果】 本発明方法では、焼結原料を振動圧密可塑化混練し、つ
いで振動転動造粒するために次の優れた効果を奏する。 ■圧密可塑化混練過程で水分が均一に分散されるので、
低水分で造粒することができる．■原料が圧密可塑化混
練されるため、充填密度の高い均一な粒度の強固なミニ
ペレットを造粒することが可能となった． ■振動により表面に水分が浮き出てこれを有効に造粒に
使用することができる． ■水分を均一化し、造粒物の粒径分布が均一一様になる
． ■強制造粒するために造粒時間が短くなる．このため、
同一量を処理するため設備は従来よりも小型化すること
ができ、動力も節減される。 さらに、予熱フードを多段に設け，混合原料の含有水分
に応じ予熱フードの可動台数を調節すると共に点火炉位
置を予熱フード側へ近接させるので、 ■湿潤帯での擬似粒子の崩壊を防止して通気性が改善さ
れ、従って，燃料原単位およびバインダのコストの低減
が図られ、焼結生産性を大幅に向上させることができる
。

【図面の簡単な説明】

第ｌ図〜第６図は本発明の各工程を好適に実施できる装
置の説明図であり、第１図は混線、造粒、加熱および焼
結工程を示す工程図、第２図は第１および第２の工程を
実施する装置の一部切欠斜視図、第３図は第１の工程を
実施する加振圧密可塑化混ｍ機の横断面図、第４図は第
２の工程を実施する加振造粒機の横断面図、第５図およ
び第６図は第３の工程を実施する乾燥機の一部断面を含
む側面図であり、第５図は各フードを延出した例、第６
図はフードを１基に収縮した例、第７図は本発明の原理
を説明する説明図、第８図はモータの回転数と振動の加
速度との関係を示すグラフ、第９図〜第１１図は実施例
と比較例の粒度分布の例を示すグラフ、第１２図は実施
例と比較例の成品の見掛け密度および圧壊強度を示すグ
ラフ、第１３図は造粒機の加振力と焼結原料の最適粒度
である２〜５ｍｍの収率との関係グラフ、第１４図は湿
度線図、第１５図は乾燥ゾーン出口における焼結ベッド
中の水分挙動を示すグラフ、第ｌ６図は焼結ベッド中の
水分減少量と焼結時間短縮率との関係グラフ、第１７図
は従来の焼結工程を示す工程図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　ＤＬ式焼結機に供給する焼結原料の事前処理に当り
   、 焼結原料を圧密媒体と共に圧密可塑化混練空間に装入し
   、加振力３ｇ〜１０ｇ（ｇは重力の加速度）を加えて加
   振圧密混練してフレークを形成する第１の工程と、該フ
   レーク状焼結原料に加振力３ｇ〜６ｇを加えてこれを転
   動塊成化し、強固なミニペレットを造粒する第２の工程
   と、他の原料と前記第１および第２の工程で造粒された
   原料とを混合して焼結機に供給し、点火炉の手前に設け
   た予熱フードから供給される熱風で原料層を乾燥させる
   第３の工程とからなることを特徴とする焼結原料の事前
   処理方法。 ２　前記予熱フードを同一延出収納方向に摺動自在に多
   段に設け、前記混合原料の含有水分に応じ該予熱フード
   の可動台数を調節すると共に前記点火炉位置を該予熱フ
   ード側へ近接させる請求項１記載の焼結原料の事前処理
   方法。