JPH0776387B2 - 非焼成塊成鉱の製造装置 - Google Patents

非焼成塊成鉱の製造装置

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JPH0776387B2
JPH0776387B2 JP61247101A JP24710186A JPH0776387B2 JP H0776387 B2 JPH0776387 B2 JP H0776387B2 JP 61247101 A JP61247101 A JP 61247101A JP 24710186 A JP24710186 A JP 24710186A JP H0776387 B2 JPH0776387 B2 JP H0776387B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は製鉄原料の非焼成塊成鉱の製造装置に関するも
のである。
〔従来の技術〕
鉄分を含有する製鉄原料はそれぞれ塊成化する必要があ
り、塊成化法として(1)焼結法、(2)焼成ペレツト
法及び焼成ブリケツト法、(3)非焼成塊成法(コール
ドペレツト、ブリケツト、ロール成形物)などがある。
上記(1)、(2)については、製造物の強度を付加さ
せるために焼成する必要があるため、大規模な設備とエ
ネルギーを使用するばかりでなく、焼成過程にて発生す
るイオウ酸化物、窒素酸化物、粉塵等の排出があり、公
害の原因となる問題を有している。このため、前記
(3)の非焼成塊成鉱法が(1)、(2)の問題点を解
消するため近年急速に開発されてきた。
この非焼成塊成鉱の製造技術としては、例えば特開昭59
−157229号公報に示されるように、製鉄用原料に炭酸塩
の形成により硬化する結合剤及び水を添加して生ペレツ
トを調製し、この生ペレツトを予備乾燥帯、炭酸化反応
帯及び乾燥帯からなる反応容器内を順次通過させて非焼
成塊成鉱を製造する技術がある。又、特開昭57−92143
号公報に示されるように、バインダーに粉末ダイカルシ
ウムシリケート(2CaO・SiO2で表す)を用いたペレツト
をCO2ガス雰囲気で養生硬化する技術がある。
〔発明が解決しようとする問題点〕
非焼成塊成鉱は以下のような問題点を抱えている。
製造上の問題点は、原料鉱石を微粉砕するため電力コス
トが高いこと、充分な強度を達成させるにはセメントな
どのバインダーを多量に添加する必要があるためバイン
ダーコストが高くなること、強度発現の養生に長時間を
要するためバツチ式となり、高生産性を望めないこと、
養生過程で相互付着が起き、莫大な養生スペースが必要
であること等である。
又、成品としての問題点は、形状がペレツトの場合には
安息角が小さく、高炉に装入したとき炉の中央部に偏在
し、高炉操が不安定になるため使用量が少量に限定され
ること、成品中に混練成形時等の水分が残留し、高炉の
炉温低下を招き燃料比が増大すること、球状且つトポケ
ミカル的に還元反応が進行するため内部に未還元FeOが
残留し易いこと、充分な強度を達成させるにはセメント
等を多量(通常7%以上)に添加する必要があるため、
高炉の操業中にスラグ比が高くなり、出銑比、コークス
比、および炉前作業性などが悪くなること等の欠点を有
することである。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明は、製鉄用原料粉末にバインダーと水を添加混合
した混練物を成形加工し、該成形物を炭酸化養生して硬
化させる装置において、上記混練物の成形加工装置とし
て、湿潤混練物をフレーク状に圧縮成形する一対の回転
ロール成形機を設け、上記成形物の炭酸化養生装置とし
て、パレットコンベア型炭酸化養生装置を設け、上記炭
酸化養生装置のパレットコンベアの移動方向に沿って、
水分調整帯、CO2養生帯及び乾燥帯を区画配置すると共
に各区画帯に処理ガスの吹込口及び排出口を設け、上記
水分調整帯の処理ガス吹込口はCO2ガスを含まない熱ガ
スの供給源に接続したことを特徴とする非焼成塊成鉱の
製造装置である。
〔作 用〕
従来、ダイカルシウムシリケート(2CaO・SiO2)の粉末
は水和反応速度が遅いため硬化剤としては不適なものと
されてきたが、CO2ガス雰囲気中ではその水和反応が促
進され、硬化に有効な硅酸カルシウム水和物とCaCO3
生成する。すなわち、2CaO・SiO2の炭酸化による強度発
現は次のような反応により進行すると考えられる。
CO2+H2O→H2CO3 ……(1) H2CO3+2CaO・SiO2→CaCO3+CaO−SiO2−H2O……(2) CaO−SiO2−H2O+CO2→CaCO3+SiO2−H2O ……(3) 上記(1)式に示すように、CO2が一度水に溶けてから
バインダーと反応する。成形直後の高水分の成形物を高
濃度のCO2ガスで乾燥すると、成形物表層で(1)の反
応が急速に起り、次いで(2),(3)式の如く2CaO・
SiO2との反応も連鎖的に起る。
しかるに、成形物表層にバインダーの反応生成物が形成
されるためCO2ガスの成形物内部への浸透、拡散が阻害
され、大量のCO2ガスに暴露して養生強度は得られない
ことが解つた。
従つて、炭酸化による強度発現を有効にかつ迅速に行な
わしめるためには、(a)水分を介しての反応であるた
め、水分が必要不可欠であるが、もつとも強度が必要な
粉体粒子の接触点に水分及びバインダーが存在している
ことが必要であり、(b)またCO2ガスの成形物への浸
透、拡散を有利に行なわせるためには成形物表層での水
和反応を抑制し、CO2ガスの経路を確保する必要があ
る。
このような作用を行わせるには、養生前の水分調整が最
も効果を発揮する。すなわち、養生前の水分調整により
CO2ガスの経路が確保でき、かつ毛細管現象により鉱石
粒子接触点近傍に水分が移動するため、バインダーの反
応効率が増し、成形物の強度が向上する。又、ロール圧
縮成形により低水分成形が可能となるため、上記水分調
整の負荷が軽減できる。
ロール圧縮成形はこの外、鉱石粒度をペレツトよりも粗
粒にできるので粉砕動力費を低減できること、フレーク
状に成形できるので安息角が大きく、高炉で偏在現象が
防止できること等の作用を有する。
第3図は実験による処理時間と成形物強度の関係を示す
図である。曲線(A)は、熱風乾燥により成形物の水分
を減少させると強度は一旦低下するが、適正水分でCO2
ガス養生反応により鉱石粒結合のボンドを生成させた
後、後乾燥によりボンドの反応生成物が固化し、鉱石粒
子の結合力が急速に向上することを示す。曲線(B)
は、最初から最後までCO2ガスで養生したもので、強度
発現は遅い。シヤツター強度100%に達する時間は実験
(A)では90〜100分であるが、実験(B)では、90〜1
00分ではまだ40数%しか強度発現していない。しかも、
成形物の残存水分について調査した結果でも実験(A)
ではほとんど零であるが、実験(B)ではほとんど減水
していなかつた。
第4図は実験によるバインダーとして粉末の2CaO・SiO2
を添加し、ロール成形機にて600kg/cm2の圧縮力で成形
した成形物と養生水分の関係を示す図であるが、CO2
ス反応には適正水分範囲があり、水分0.5〜4.5%の範囲
では反応効果が著しいことが解る。しかし、水分0.5%
以下では炭酸化反応はほとんど起らない。
従つて本発明は、バインダーとして2CaO・SiO2を用い、
水分を添加して混練し、ロール成形機にフレーク状に圧
縮成形して成形物水分を炭酸化被膜の形成を抑制するよ
うCO2ガスを含まないガス(但し、0.5%以下の微量CO2
含有ガスは可)で除去して、成形物の含有水分0.5〜4.5
%を保持しながらCO2ガスによる本養生を行ない、例え
ば、シヤツター強度50〜80%まで硬化させた後、後養生
として高温ガス(但し、含CO2ガスでも可)で強制的に
結合力を向上させるとともに成形物の水分を完全に零と
する。
シヤツター強度の下限を50%に仮に規定したのは、結合
ボンド生成量が少量のうちに強制乾燥すると、生成ボン
ドの固化が起つても結合力向上代は小さく、焼結鉱並の
強度が確保できないためと、高炉内還元反応により粉化
が多くなるためである。また、シヤツター強度の上限を
80%に仮に規定したのは、CO2ガス養生のみでこれを越
す強度向上を図るためには長時間の養生時間を必要とす
るためである。
CO2ガス濃度は、炭酸化反応から5vol%以上とする必要
があり、CO2ガスとしては、CO2ガスを大量に含む熱風
炉、或はコークス炉等の排ガスを用いても充分効果は発
揮できる。
本発明のバインダーとして用いられる2CaO・SiO2の添加
量は前に説明した炭酸化反応を行なわせる必要量であれ
ばよく、製鉄原料に対し3〜5重量%(外割)が好まし
い範囲である。また2CaO・SiO2としては、例えば石灰石
粉に硅石粉を添加して2CaO・SiO2になるように調整し、
セメントキルンで焼成し製造してもよく、或いは2CaO・
SiO2を大量に含有する転炉スラグ、電気炉スラグ等を用
いてもよい。
次に装置発明について説明すると、本装置は前述の如く
製鉄用原料として鉄鉱石粉末単味、あるいは鉄鉱石粉末
にコークス粉末、製鉄ダスト、石灰石粉末等にバインダ
ーとして2CaO・SiO2を所定配合した混合物に必要水分を
添加し充分混練する混練機、この混練機より排出された
湿潤の製鉄原料をフレーク状に圧縮成形するための後述
実施例のような一対の回転ロール成形機、この成形機に
よつて作られたフレーク状成形物を炭酸化反応により養
生硬化させる装置として、パレットコンベア型炭酸化養
生装置を設ける。従来、炭酸化養生装置としては前記特
開昭59−157299号に示される縦型の養生装置が知られて
いるが、該縦型養生装置であると、成形物が上端から装
入され装置内を重力降下して、下端から排出されるとい
う態様とからなることから、成形物はそれ自身が十分に
強度を発現していない水分調整処理過程及び強度が発現
し始める炭酸化養生処理の過程で荷重を受けるという問
題、また上記縦型養生装置内の各帯域は上下連通してい
るので各帯域を雰囲気的に遮断することが難しく、特
に、水分調整帯とCO2養生帯を雰囲気的に遮断しようと
すると、例えば、緩衝帯を相互間に設けると雰囲気遮断
は可能となるが設備費が大幅に高くなるという問題が避
けられない。
本発明のパレットコンベア型炭酸化養生装置は横型であ
ること、また、パレットコンベアの移動方向に沿って、
水分調整帯、CO2養生帯及び乾燥帯を区画配置すると共
に各区画帯に処理ガスの吹込口及び排出口を設け、上記
水分調整帯の処理ガス吹込口はCO2ガスを含まない熱ガ
スの供給源に接続したので上記縦型養生装置に内在する
問題が解消でき、しかも、前記説明したように、成形物
の表層での急激な炭酸化反応生成物を実質的に形成する
ことなしに成形物の水分を調整する水分調整帯と、炭酸
化反応を行わせるCO2養生帯と、この炭酸化反応によつ
て所定の強度が発現したら一気に高温ガスで硬化発現さ
せると共に成形物の水分を除去する乾燥帯に区隔した養
生室を連配設して構成する。上記養生室の区隔された各
帯には、その目的に応じた各種ガスを吹込む吹込口およ
び排出口を有し、また各帯にはパレツトコンベアが設備
されており、このパレットコンベア上に成形物を積層
し、搬送されながらガスが上方あるいは下方から直交的
に接触し、効果的に連続養生が可能となる。
〔実施例〕
本発明装置として好適のドワイトロイド式の焼結機及び
焼結鉱冷却機を一部改造して本発明を実施した。第1図
はその装置概要図で、第1図において1は各種製鉄原料
粉末及び2CaO・SiO2粉末の配合原料槽で、この原料槽1
から所定割合で切出された原料に混練機2で水を添加し
て充分混練した湿潤混合物原料はホツパー3に装入され
て切出され、一対の回転ロール成形機4でフレーク状の
成形品5を得た。
第2図は回転ロール成形機4の構造を示すもので、駆動
ロール回転体6及び負荷ロール回転体7の一対のロール
間で製鉄原料は圧縮され、又駆動ロール回転体6の表面
に設けられた仕切り突起物8により所定の大きさのフレ
ーク状に成形されて成形品5を作つた。本実施例では縦
20mm×横20mm×高さ15mmの仕切り突起物8を設け、500
〜800kg/cm2の圧縮力で成形した。
成形品5はすぐ篩9にかけられて篩下の粉粒は混練機2
へ返送され、新らしい原料と共に再混練した。
篩上の成形品5は水分調整帯14へ送られた。この水分調
整帯14はドワイトロイド式焼結機のパレツト台車10上に
フード11を設け、水分調整用熱風源として他の焼結設備
の焼結鉱冷却装置のクーラー排ガス12(120〜160℃,CO2
はほとんど零)を用い、矢印の如くウインドボツクス13
から吹込んでパレツト台車10上に積層されて搬送されて
いる成形品5の水分を0.5〜4.5wt%の範囲に調整した。
このようにして水分調整された成形品5は、CO2養生帯1
5及び乾燥帯16へ送られた。このCO2養生帯15及び乾燥帯
16は焼結鉱冷却機のパレツト台車17上部の冷却筒18A〜
Dのうち18A〜Cの3筒をCO2養生帯15にしてCO2ガスは
熱交換後の冷却した熱風炉排ガス19(50〜70℃,CO210〜
25%)を矢印の如く吹込みボツクス20を介して吹込み、
CO2ガスの吹込量を調整して成形品5の水分を0.5〜4.5w
t%に保持しながら養生し、シヤツター強度50〜80%ま
で硬化させた。
又、乾燥帯16は冷却筒18Dを利用して他の焼結機排ガス2
1(120〜150℃,CO25〜6%)によつて矢印の如く吹込
み、高温ガスにより乾燥養生し、成形品5の水分を零に
して高炉装入に必要な強度を得ることができた。
これら養生に際し、水分調整時間とCO2養生及び後乾燥
の時間が異なるため、水分調整帯14におけるパレツト台
車10上の成形品5層厚を約200mm,CO2養生帯15及び乾燥
帯16におけるパレツト台車17上の成形品5層厚を約400m
mに調整して連続養生できるようにした。
尚、22は成形品5の貯蔵ホツパーで、23はコンベアであ
る。
このように連続製造した非焼成塊成鉱の製造条件とその
結果を、比較例として従来の各種製鉄原料にバインダー
としてセメント或は2CaO・SiO2を添加し、成形に必要な
水を添加してペレツト、或はロール成形して、これらを
CO2ガス雰囲気で養生硬化させた結果とともに、表1に
示した。
表1からも明らかな如く、本実施例では使用原料種や原
料粒径が変化してもそれほどその影響を受けず、かつ養
生時間の短縮と養生後の強度が、従来のCO2養生法に比
べ大巾に改善された。しかも成品の含水量を零とするこ
とができ、さらにはバインダーの利用率向上により添加
量を低減することができた。
〔発明の効果〕
以上詳細に説明した如く、本発明方法とその装置によれ
ば次の利点がある。
イ、フレーク状として製造されるため、従来の非焼成ペ
レツトよりも安息角が大きく、高炉装入時の偏在現象が
防止できる。
ロ、従来の非焼成ペレツトよりも養生時間を著しく短縮
できる。
ハ、原料配合から養生完了まで連続して製造できるの
で、高生産性が可能となる。
ニ、従来の非焼成ペレツトよりも粉砕動力費を低減出来
る。
ホ、バインダーの使用量を削減でき、コスト低減とな
る。
ヘ、被還元性にすぐれ、製錬効果が向上する。
ト、既設のドワイトロイド式焼結機を簡単な改造で利用
できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明装置の実施例における製造設備の概要
図、第2図は同じく実施例における成形ロール構造図、
第3図は実験における養生時間と成形物強度の関係を示
す図、第4図は同じく実験における養生時の成形物水分
と成形物強度の関係を示す図である。 1……原料槽、2……混練機、3……ホツパー、4……
回転ロール成形機、5……成形品、6……駆動ロール回
転体、7……負荷ロール回転体、8……突起物、9……
篩、10……パレツト台車、11……フード、12……クーラ
ー排ガス、13……ウインドボツクス、14……水分調整
帯、15……CO2養生帯、16……乾燥帯、17……パレツト
台車、18A〜D……冷却筒、19……熱風炉排ガス、20…
…吹込みボツクス、21……焼結機排ガス、22……貯蔵ホ
ツパー、23……コンベア。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】製鉄用原料粉末にバインダーと水を添加混
    合した混練物を成形加工し、該成形物を炭酸化養生して
    硬化させる装置において、上記混練物の成形加工装置と
    して、湿潤混練物をフレーク状に圧縮成形する一対の回
    転ロール成形機を設け、上記成形物の炭酸化養生装置と
    して、パレットコンベア型炭酸化養生装置を設け、上記
    炭酸化養生装置のパレットコンベアの移動方向に沿っ
    て、水分調整帯、CO2養生帯及び乾燥帯を区画配置する
    と共に各区画帯に処理ガスの吹込口及び排出口を設け、
    上記水分調整帯の処理ガス吹込口はCO2ガスを含まない
    熱ガスの供給源に接続したことを特徴とする非焼成塊成
    鉱の製造装置。
JP61247101A 1986-10-17 1986-10-17 非焼成塊成鉱の製造装置 Expired - Lifetime JPH0776387B2 (ja)

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JPS59157229A (ja) * 1983-02-28 1984-09-06 Nippon Kokan Kk <Nkk> 非焼成塊成鉱の製造方法および装置

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