JPH11181531A

JPH11181531A - 焼結原料の造粒方法及び造粒用添加剤

Info

Publication number: JPH11181531A
Application number: JP36475097A
Authority: JP
Inventors: Tsutomu Okada; 務岡田; Jun Okazaki; 潤岡崎; Yozo Hosoya; 陽三細谷
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1997-12-22
Filing date: 1997-12-22
Publication date: 1999-07-06

Abstract

(57)【要約】【課題】焼結原料を造粒する際、均一な擬似粒子を造
るとともに、擬似粒化性を向上する。【解決手段】焼結配合原料に水を添加して造粒する際
に、水分の表面張力を低下させる造粒用添加剤を添加し
て均一な擬似粒子を造る。また、さらに水分の粘性を増
加させる造粒用添加剤を添加して擬似粒化性を向上する
とともに、湿潤帯等で擬似粒子の崩壊を防止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は高炉の原料となる焼
結鉱の製造法に関わり、原料となる粉鉱石に水を添加し
て造粒する際、特に原料粉鉱石と溶剤と燃料を含む配合
原料の水分を調節して造粒して擬似粒子を造る方法及び
その添加剤に関する。

【０００２】

【従来の技術】焼結鉱の製造においては、まず配合原料
となる鉄鉱石、副原料、燃料等を混合し、ドラムミキサ
ー、ペレタイザー、アイリッヒミキサーなどの造粒機で
水分を調節しながら造粒して擬似粒子を造る。擬似粒子
とは、一般的に０．５ｍｍ以下の微粒子が１〜３ｍｍの
核粒子に付着している粒子である。この際、造粒に求め
られるのは、微粉粒子が核粒子のまわりに付着する擬似
粒化性を向上すること、擬似粒子が焼成過程における湿
潤帯、乾燥帯などで崩壊しにくいこと等である。配合原
料をこのように擬似粒子とすることで、焼結機上での焼
結原料充填層中の通気性を向上し、焼結機の生産性向上
を図ることができる。

【０００３】このために、従来から擬似粒化性を向上す
る対策として、配合原料中に粘結剤として種々の造粒用
添加剤を添加する方法が提案されてきた。造粒用添加剤
として用いられるものは、数多く知られている。例え
ば、ベントナイト、リグニン亜硫酸塩（パルプ廃液）、
澱粉、砂糖、糖蜜、水ガラス、セメント、ゼラチンなど
が結合剤あるいは増粘剤として、その使用を検討されて
きた。これらは、焼結鉱の製造において、高価であるこ
とや使用する量の確保が困難であること等の問題があ
り、工業的には使用されていない。

【０００４】現在実用化されている造粒用添加剤として
は、例えば、製鉄研究第２８８号（１９７６）、ｐ９．
に開示されている生石灰が広く使われている。これによ
ると、生石灰を添加することにより、第１に、ミキサー
内での擬似粒化促進を図ることができ、第２に、擬似粒
子よりなる焼結原料を特定の高さに充填し、焼結ベッド
を形成した後に表層に点火した後の焼結過程において、
乾燥、加熱する過程で擬似粒子が崩壊することを防止
し、焼結層中の均一な風の流れを保つことができるとさ
れている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】一般的に、造粒後の擬
似粒子の水分は５〜８ｗｔ％の範囲になるようにする。
そして、造粒機内で水をノズル等を介して添加し、水分
を調節している。しかしながら、配合原料が水分を含ん
でいることから、添加する水分の量は配合原料の１〜６
ｗｔ％程度と少なく、配合原料の水分が一定になるよう
調整しながら、擬似粒子を均一に造粒するのは困難であ
った。このために、造粒用添加剤の有無に関わらず、造
粒過多となっている部分や、造粒不足となっている部分
があり、十分に均一な擬似粒子が形成できなかった。も
ちろん、造粒用添加剤も均一に分散できなかった。造粒
過多となった擬似粒子は、焼成時に擬似粒子の内部が未
焼成となったり、局所的に塩基度や配合成分が設計値を
大きく外れた部位は焼成できなかったりする。また、造
粒不足となった擬似粒子は粒径が小さいことに加え、焼
結機上で粉化するなどして原料充填層内の通気抵抗を増
し、生産性を低下させる等の問題があった。そこで、均
一な擬似粒子をつくる方法が望まれていた。

【０００６】また、現在使用されている生石灰は非常に
高価であるために、その使用量を極力減少させて操業し
ているのが現状である。そして、生石灰を２％ｗｔ以上
添加しても、その擬似粒化性の向上効果は頭打ちとなる
傾向があった。さらに最近では、優良塊鉱の枯渇化と共
に粉鉱石の劣質化も激しく、配合原料の造粒性が以前よ
りも悪化している問題がある。このために、生石灰添加
による造粒を実施しても、その効果が以前よりも小さく
なっている。従って、生石灰に代わる安価な造粒用添加
剤、あるいは生石灰よりも生産性向上効果を発揮する造
粒用添加剤の開発が望まれていた。

【０００７】本発明は、原料粉鉱石と溶剤と燃料を含む
配合原料の水分を調節して擬似粒子を造粒する際に、水
の性質を変更して擬似粒化の均一化を図るとともに、擬
似粒化性を向上し、さらに焼結過程での湿潤帯、乾燥帯
において擬似粒子の崩壊を防止する造粒用添加剤、及び
焼結原料の造粒方法を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の造粒方法及び造
粒用添加剤は以下の通りである。

【０００９】（１）原料粉鉱石、燃料、溶剤を含む配合
原料の水分を調節して造粒する方法において、該水分の
表面張力を調節することを特徴とする焼結原料の造粒方
法。

【００１０】（２）原料粉鉱石、燃料、溶剤を含む配合
原料の水分を調節して造粒する方法において、該水分の
表面張力及び粘性を調節することを特徴とする焼結原料
の造粒方法。

【００１１】（３）（１）及び（２）において、造粒用
添加剤として界面活性剤を用いて水分の表面張力を調節
することを特徴とする焼結原料の造粒方法。

【００１２】（４）（１）から（３）において、天然高
分子を変性させて親水基及び疎水基を有する半合成高分
子とした造粒用添加剤を用いることを特徴とする焼結原
料の造粒方法。

【００１３】（５）（１）から（４）において、配合原
料に対する重量％で、水分を１０％以下、造粒用添加剤
を１％以下に調節することを特徴とする焼結原料の造粒
方法。

【００１４】（６）親水基及び疎水基を有するセルロー
ス系高分子からなる半合成高分子であることを特徴とす
る焼結原料の造粒用添加剤。

【００１５】

【発明の実施の形態】現状の造粒機において、配合原料
の結晶水を除く持ち込み水分と、造粒機での添加水分を
合わせた造粒に寄与する水分が、配合原料に均一に分散
されておらず、これを改善できれば擬似粒化性を向上で
きる。このためには、水の表面張力を低下させて、局所
的な水の溜まりができるのを防止すれば良い。ただし、
表面張力を低下させ過ぎると、水の表面張力によって核
粒子の周りに微粉粒子を接着する作用が低下し過ぎるた
め、これまでに表面張力を低下させることは実施されて
いない。図１に、擬似粒子の粒度分布と該擬似粒子を完
全乾燥した真粒度の分布を示す。このように、添加する
水の表面張力を僅かに低下させることで、均一に水を分
散でき、擬似粒化性を低下させることなく、１ｍｍ以下
の粒子の割合を大きく減少させて擬似粒子を造粒できる
ことを種々の研究を重ねることにより発見した。ここ
で、水の表面張力は一般に７０×１０^-5Ｎ／ｃｍ程度で
あるが、本発明においては表面張力を５〜４０％低下さ
せた範囲とすることが望ましい。

【００１６】水の表面張力を低下させる手段は特に限定
されるものではないが、界面活性剤を添加すれば表面張
力を容易に低下させることができる。添加方法として
は、例えば界面活性剤が粉末状であれば、生石灰を添加
するように配合原料に混合して造粒しても良いし、界面
活性剤を溶解した水を添加しても良いし、両者の方法を
合わせても良い。界面活性剤としては、陰イオン、陽イ
オン、両性界面活性剤など限定されるものではない。

【００１７】また、従来から造粒用添加剤等を用いて水
の粘性を増加させれば、擬似粒化性が良くなることが知
られている。前述したような水の表面張力を低下させる
造粒用添加剤に、水の粘性を増加する造粒用添加剤をさ
らに加えれば、均一な擬似粒子を造粒できるとともに、
その擬似粒子強度が向上できる。しかし、単に水の粘性
を増加するだけでは、水分の分散を妨げる悪影響が出て
しまうために、不均一な造粒を助長し、特に造粒過多と
なった固まりが多くできる。従って、水の粘性を増加し
て擬似粒化性を向上しようとする場合には、水を均一に
分散させることが必要であり、前述したように水の表面
張力を低下させることが必要である。

【００１８】また、少量添加するだけで水の表面張力を
低下させると共に、水の粘性を従来以上に大きく増加さ
せる造粒用添加剤として、天然高分子を変性させて親水
基及び疎水基を有する半合成高分子とした造粒用添加剤
を用いれば、造粒用添加剤だけでも擬似粒化性が向上す
る。さらに、界面活性剤や生石灰等の他の造粒用添加剤
と組合せて、擬似粒化性を制御することもできる。さら
に、該半合成高分子は、一度水に溶解して水の粘性を増
加させた後に乾燥しても、高分子繊維がフィルム状に残
るため、乾燥後にも結合力を有する。従って、焼結機上
の原料充填層内において、一般に乾燥帯では擬似粒子の
崩壊が引き起こされるが、該半合成高分子は擬似粒子の
崩壊を防止できるので、従来以上に乾燥帯での通気抵抗
を低下できると共に、従来よりも理想的な状態での擬似
粒子の燃焼溶融反応を可能とする。

【００１９】天然高分子を変性させた親水基及び疎水基
を有する半合成高分子としては、メチルセルロース、エ
チルセルロース、カルボキシルメチルセルロース、ヒド
ロキシエチルセルロース、ヒドロシキプロピルメチルセ
ルロース等が、水の粘性を高める点から好ましい。特
に、メチルセルロース、カルボキシルメチルセルロース
はコストや生産量から工業的に使用するのに好ましい。
また、これらは粉末状にできるので、配合原料に混合し
て造粒しても良いし、水にも溶解するので、該半合成高
分子を予め溶解した水を添加しても良いし、両者を組み
合わせることもできる。

【００２０】添加する造粒用添加剤の量は、配合原料に
対する重量％で、水分の量を１０％以下、造粒用添加剤
の量を１％以下とすることが望ましい。造粒用添加剤の
量を１％超とすると、界面活性剤では表面張力が低下し
過ぎて擬似粒化性を悪化させるし、半合成高分子では造
粒過多となって固まりができてしまい焼成されなくなる
等の悪影響が出てしまう。また、その下限については、
配合原料の鉱石の造粒性や、水分添加量、使用する造粒
機等によって異なるが、できるだけ少量となるように設
計することが望ましい。

【００２１】

【実施例】本発明を実施例１、２、３により詳細に説明
する。

【００２２】表１に本実験に供した配合原料の配合割合
を示す。配合原料は、種々の鉄鉱石及び雑原料として石
灰石、生石灰、蛇紋岩、スケールを焼結鉱中のＳｉ
Ｏ₂、Ａｌ₂Ｏ₃がそれぞれ５．８％、１．８％になる
ように調整し、塩基度は１．７になるように配合した。
返鉱配合率は新原料に対して１５ｗｔ％一定、コークス
配合率は新原料に対して４．０ｗｔ％一定とした。比較
例、実施例ともに同じ配合である。また、以下に示す造
粒用添加剤の添加割合は、新原料に対する重量％で示
す。

【００２３】

【表１】

【００２４】配合原料に返鉱、粉コークスを配合した後
に水を添加してドラムミキサーで混合、造粒して焼結機
に装入した。なお、造粒機で添加する水の量は、造粒後
の配合原料（擬似粒子）の水分が６．７ｗｔ％一定にな
るように調節した。操業は、層厚を５５０ｍｍ一定、吸
引負圧１５００ｍｍＡｑ一定とし、焼結完了点が排鉱部
になるようにパレットスピードを調整した。

【００２５】実施例１では、ミキサーで添加する水に事
前に界面活性剤としてアルキルアリルスルホン酸ナトリ
ウムを配合原料の造粒後の水分に対し（擬似粒子の水分
に対し）０．０１ｗｔ％になるように添加して造粒し
た。造粒後の水分の表面張力は、比較例１に対して２０
％低下した。

【００２６】実施例２では、配合原料に半合成高分子と
して粉体であるメチルセルロースを配合原料に対して
０．１ｗｔ％になるように添加して造粒した。なお、メ
チルセルロースは２％水溶液で粘度が１５００００ｍＰ
ａ・ｓとなるものを用いて、比較例１に対して造粒後の
水分の粘度は５０％増加するとともに、表面張力は１０
％低下した。

【００２７】実施例３では、ミキサーで添加する水に事
前に界面活性剤としてアルキルアリルスルホン酸ナトリ
ウムを配合原料の造粒後の水分に対し（擬似粒子の水分
に対し）０．０１ｗｔ％になるように添加した。さら
に、配合原料に半合成高分子として粉体であるメチルセ
ルロースを配合原料に対して０．１ｗｔ％になるように
添加して造粒した。なお、メチルセルロースは２％水溶
液で粘度が１５００００ｍＰａ・ｓとなるものを用い
た。ここで、造粒後の水分の表面張力は、比較例１に対
して２０％低下し、造粒後の水分の粘度は比較例１に対
して５０％増加した。

【００２８】比較例１は、実施例と同じ配合原料に水だ
けを添加して造粒した。

【００２９】比較例２は、実施例と同じ配合原料に、生
石灰を生石灰と新原料を合わせたものに対して１ｗｔ％
添加して造粒した。

【００３０】表２に比較例１、２と実施例１、２、３で
得られた擬似粒子のＧＩ指数と平均粒径、焼結鉱の生産
率、成品歩留り、ＲＤＩ、ＮＯｘ排出量原単位を示す。
なお、擬似粒子のＧＩ指数とは、製鉄研究第２８８号
（１９７６）、ｐ９．に示されている評価方法の一つで
あり、その計算方法を図２に示す。

【００３１】

【表２】

【００３２】表２から分かるように、実施例１、２、３
では比較例１、２に対して擬似粒子のＧＩ指数が著しく
向上し、平均粒径も増加し、生産率、成品歩留が向上し
た。また、従来は生産率が向上すると成品歩留りが低下
する傾向があったが、実施例では成品歩留りも向上し
た。さらに、焼結鉱の還元粉化指数（ＲＤＩ）も改善さ
れ、ＮＯｘ排出量原単位が低減し、操業面及び環境面に
おいて優れた効果を発揮できた。

【００３３】なお、造粒用添加剤の添加方法や添加量、
添加割合、そして造粒方法は上記実施例に限るものでは
ない。

【００３４】

【発明の効果】本発明によれば、従来困難であった擬似
粒化性を向上すると共に、均一な擬似粒子を造ることが
でき、焼結機の生産率を大幅に向上させることができ
る。さらに、成品歩留やＲＤＩ、ＮＯｘ排出量原単位を
改善できる。このように、本発明は両立し難い改善効果
を同時にもたらし、さらに劣質な原料を多量に使用でき
る等、その効果は非常に大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】擬似粒子及び真粒度の例を示す図である。

【図２】擬似粒子のＧＩ指数を計算する方法を示す図で
ある。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】原料粉鉱石、燃料、溶剤を含む配合原料
の水分を調節して造粒する方法において、該水分の表面
張力を調節することを特徴とする焼結原料の造粒方法。
【請求項２】原料粉鉱石、燃料、溶剤を含む配合原料
の水分を調節して造粒する方法において、該水分の表面
張力及び粘性を調節することを特徴とする焼結原料の造
粒方法。
【請求項３】造粒用添加剤として界面活性剤を用いて
水分の表面張力を調節することを特徴とする請求項１ま
たは請求項２記載の焼結原料の造粒方法。
【請求項４】天然高分子を変性させて親水基及び疎水
基を有する半合成高分子とした造粒用添加剤を用いるこ
とを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の焼結原
料の造粒方法。
【請求項５】配合原料に対する重量％で、水分を１０
％以下、造粒用添加剤を１％以下に調節することを特徴
とする請求項１〜４のいずれかに記載の焼結原料の造粒
方法。
【請求項６】親水基及び疎水基を有するセルロース系
高分子からなる半合成高分子であることを特徴とする焼
結原料の造粒用添加剤。