(57)【要約】【課題】高炉等に装入する多量の原料を乾燥するために用いることができ、連続して原料の乾燥を行なうことが可能な、原料の乾燥装置およびこれを用いた原料の乾燥方法を提供すること。【解決手段】原料の受け入れ槽２と、受け入れ槽２の下方に位置しシュート４を介して受け入れ槽２と連結された乾燥槽３とを有し、乾燥槽３の下方に乾燥用ガスを前記乾燥槽内に供給する送気口５と原料を排出する排出口８とを有し、乾燥槽３の上方に乾燥槽３内の乾燥用ガスを吸引する排気口７を有することを特徴とする原料の乾燥装置を用いる。この原料の乾燥装置を用い、受け入れ槽３からシュート４を介して乾燥槽内に原料を充填し、乾燥槽３内の原料を送気口５から供給する乾燥用ガスで乾燥させて排出口８から排出する際に、常にシュート４内に原料が充填された状態を維持して、乾燥槽３内の乾燥用ガスのシュート４から受け入れ槽２への流入を防止して原料を乾燥する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
原料の受け入れ槽と、該受け入れ槽の下方に位置しシュートを介して前記受け入れ槽と連結された乾燥槽とを有し、該乾燥槽の底面および／または側面下部に乾燥用ガスを前記乾燥槽内に供給する送気口と原料を排出する排出口とを有し、前記乾燥槽の上面および／または側面上部に該乾燥槽内の乾燥用ガスを吸引する排気口を有することを特徴とする原料の乾燥装置。
【請求項２】
シュートの下端部が乾燥槽内に突出していることを特徴とする請求項１に記載の原料の乾燥装置。
【請求項３】
乾燥槽の下部を加熱する、加熱装置を有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の原料の乾燥装置。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の原料の乾燥装置を用い、受け入れ槽に原料を装入し、シュートを介して乾燥槽内に前記原料を充填し、該乾燥槽内の原料を送気口から供給する乾燥用ガスで乾燥させて排出口から排出する際に、常に前記シュート内に原料が充填された状態を維持して、前記乾燥槽内の乾燥用ガスのシュートから受け入れ槽への流入を防止することを特徴とする原料の乾燥方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉄鉱石、コークス等の高炉装入原料の乾燥に好適な、原料の乾燥装置およびこれを用いた原料の乾燥方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
高炉では、鉄鉱石、コークス、造滓剤を原料として炉頂から炉内へ装入し、炉下部から高温空気あるいは酸素を富化した高温空気を炉内へ吹き込むことによりコークスを燃焼し、この燃焼により発生する熱とＣＯガスを利用して鉄鉱石の還元、溶融を行なうことで、溶銑を製造している。炉頂から装入される原料は数ｍｍから数十ｍｍの粒状に調整されて、炉内へ装入されるので、炉下部でコークスの燃焼によって発生する燃焼ガスは炉内に充填された粒状の原料の間隙を炉頂へ向けて上昇することになる。
【０００３】
原料への熱供給は主としてこの燃焼ガスからの伝熱により行われるために、炉内における燃焼ガスの流れが適正な状態でなければ、原料の昇温が不安定となり、鉄鉱石の還元、溶融に支障をきたすことになる。
【０００４】
したがって、炉内のガス流を適正な状態とするために、炉頂における原料の炉内装入時に、炉内の適正な位置へ適正な粒度の原料を装入するための、炉頂装入装置や炉頂装入方法の開発が鋭意進められている。
【０００５】
しかしながら、このような原料装入装置や方法の工夫を精緻に行っても、原料そのものに粉が混入したり、高炉ガスに同伴され炉外へ排出される粉の量が減ったりした場合には、炉内の原料充填層に侵入する粉の量が増加し、充填層全体、または局部に通気抵抗の高い部分が生じ、上記したガス流の適正化は困難となってしまう。
【０００６】
高炉で使用される原料には、焼結機やコークス炉において製造されて粒度調整後直接、高炉の原料槽へ送られてくる原料と、製造後一旦ヤードと呼ばれる露天の保管場所にて保管された後に、改めてこれを回収して高炉原料槽へ送られてくる原料、さらには、鉄鉱石の中には、工場に入荷後に粒状のままヤードに保管され、これを回収して粒度調整後に高炉の原料槽へ送られてくる原料もある。これらの原料のうち、ヤードで保管された後に高炉原料槽へ送られてくるものについては、ヤード保管時に雨水等による湿潤が進むことが避けられず、水分含有量が数ｍａｓｓ％となり、中には水分含有量が１０ｍａｓｓ％を超えるような原料もある。
【０００７】
こうした水分量の多い原料では、原料の粒子に粉原料が水分によって付着しているため、篩等により粒度調整をおこなっても粉原料が除去できない場合が生じる。また、このような水分を含んだ粉原料は篩の網そのものにも付着しやすいため、篩の目詰まりの原因となり、その結果さらに原料の篩分けが困難になるという問題がある。
【０００８】
篩により粒原料から除去しきれなかった粉原料は粒原料に付着したまま炉頂へ運ばれて炉内へ装入されると、炉内の熱により乾燥されて粒原料の表面から離脱し、結果として、持ち込まれる粉の量が増加する。
【０００９】
また、水分量の多い原料が炉内に入ると、炉頂ガスの顕熱をうばい、炉頂ガスの温度が低下した結果、炉頂ガスにより同伴され、炉外に排出される粉の量が低下し、この場合も炉内の原料充填層に侵入する粉の量が増加する。侵入した粉は、炉内の原料充填層の間隙を流れ、場合によっては原料同士の間隙に粒原料が溜まって炉内のガス流を阻害するといった現象を引き起こす。
【００１０】
そのため、以上のような高炉原料に付着する粉原料および水分を除去することにより、高炉の操業は安定化し、出銑能力の増加、還元材比の低下を実施することができる。
【００１１】
したがって、高炉原料に付着する粉原料および水分を除去する技術は、高炉炉内への原料装入技術と同等に重要な技術であるといえる。
【００１２】
高炉原料に付着する粉原料および水分を除去するために、高炉原料を貯蔵するホッパー内に加熱ガスを供給して原料を乾燥させた後に粉状部を篩い分け除去して高炉に装入する、高炉原料の乾燥予熱装置が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開２００７−２５４８３７号公報
【特許文献２】特開２００７−２４７９１４号公報
【非特許文献】
【００１４】
【非特許文献１】亀井三郎編  「化学機械の理論と計算（第２版）」産業図書  １９８０年、ｐ．３７０−３７９
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
特許文献１に記載の乾燥予熱装置を用いれば、高炉原料からの水分の除去が容易となり、篩分けによる粉原料除去を行なうことで、高炉への粉原料の持込量が減少するので、炉内のガス流を適正化して、高炉の操業安定に大きく寄与することができる。この乾燥予熱装置は、加熱ガスの送気装置と、排気装置とを有し、加熱ガスを強制的に原料内に流通させるものであるが、加熱ガスを効果的に吸引するためには、ホッパー内への原料装入時以外は、原料を装入する開口部である装入口を蓋等を用いて閉口することが好ましく、原料を装入しながら乾燥させる操業形態に対応するものではなく、連続的に原料の乾燥を行なうことが困難であるという問題がある。
【００１６】
したがって本発明の目的は、このような従来技術の課題を解決し、高炉等に装入する多量の原料を乾燥するために用いることができ、連続して原料の乾燥を行なうことが可能な、原料の乾燥装置およびこれを用いた原料の乾燥方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
このような課題を解決するための本発明の特徴は以下の通りである。
（１）、原料の受け入れ槽と、該受け入れ槽の下方に位置しシュートを介して前記受け入れ槽と連結された乾燥槽とを有し、該乾燥槽の底面および／または側面下部に乾燥用ガスを前記乾燥槽内に供給する送気口と原料を排出する排出口とを有し、前記乾燥槽の上面および／または側面上部に該乾燥槽内の乾燥用ガスを吸引する排気口を有することを特徴とする原料の乾燥装置。
（２）、シュートの下端部が乾燥槽内に突出していることを特徴とする（１）に記載の原料の乾燥装置。
（３）、乾燥槽の下部を加熱する、加熱装置を有することを特徴とする（１）または（２）に記載の原料の乾燥装置。
（４）、（１）ないし（３）のいずれかに記載の原料の乾燥装置を用い、受け入れ槽に原料を装入し、シュートを介して乾燥槽内に前記原料を充填し、該乾燥槽内の原料を送気口から供給する乾燥用ガスで乾燥させて排出口から排出する際に、常にシュート内に原料が充填された状態を維持して、前記乾燥槽内の乾燥用ガスのシュートから受け入れ槽への流入を防止することを特徴とする原料の乾燥方法。
【００１８】
なお、乾燥槽の底面および／または側面下部とは、乾燥槽中で原料が充填される部位に相当する。一方、乾燥槽の上面および／または側面上部とは、乾燥槽中で原料が充填されない部位に相当する。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、原料の水分の除去を連続して行なうことが可能となり、操業効率が向上する。これにより多量の原料の乾燥を、低コストで行なうことができる。
【００２０】
原料を乾燥させることで、水分を低下すると共に、粉原料除去を確実に行なうことができ、炉内のガス流を適正化して、炉の操業安定にも大きく寄与することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の原料の乾燥装置の一実施形態を示す概略図。
【図２】本発明の原料の乾燥装置に原料を装入した状態を示す概略図。
【図３】乾燥槽における層厚設定方法の説明図。
【図４】絶対湿度と温度との関係を示す質量基準湿度図表。
【図５】乾燥槽の上部を示す説明図。
【図６】本発明の一実施形態を示す概略図。
【図７】本発明の原料の乾燥装置の他の一実施形態を示す概略図。
【図８】本発明の原料の乾燥装置の他の一実施形態を示す概略図。
【図９】図７、８の水平断面の概略図。
【図１０】生鉱石の水分含有量と、粒径３ｍｍ以下の粉鉱石の混入率の関係を示す            グラフ。
【図１１】炉頂ガス温度上昇による出銑能力増加を示すグラフ。
【図１２】原料水分と粉混入量、還元材比の関係を示すグラフ。
【図１３】従来の原料の乾燥装置の一例を示す概略図。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
原料を乾燥するために、原料を貯蔵する従来のホッパー等を用いて原料の乾燥を行なう場合には、例えば、図１３に示すように、ホッパー２１の下部に、乾燥用ガスをホッパー２１内に供給する送気口２２と原料を排出する排出口２３とを有し、ホッパー２１の上部に、原料装入口２４とホッパー内の乾燥用ガスを吸引する排気口２５を有するものを用いて、原料装入口２４からホッパー２１内に原料を装入し、原料装入口２４に蓋２６をして、送気口２２から乾燥用ガスを供給し、排気口２５から排気することで、原料を乾燥し、乾燥した原料を排出口２３から排出する。多量の原料を乾燥する際には、引き続いて原料を乾燥するために、蓋２６を開けて新たな原料をホッパー２１に装入して行なうことになり、基本的にバッチ式の操業形態となる。
【００２３】
これに対して本発明の原料の乾燥装置を用いれば、蓋を使用しない方式で乾燥用ガスを原料中に流通させることができるので、連続的に原料を乾燥することが可能である。本発明の原料の乾燥装置の一実施形態を図１に示す。
【００２４】
図１は原料の乾燥装置の側面図であり、原料の乾燥装置１は、原料の受け入れ槽２と、受け入れ槽２の下部に位置する乾燥槽３と、シュート４とから構成され、受け入れ槽２と乾燥槽３とはシュート４を介して連結されている。乾燥槽３は、下部に乾燥用ガスを乾燥槽３内に供給する送気口５と原料を排出する排出口８とを有している。本実施形態においては、送気口５に熱風環状管９が接続され、排出口８にはフィーダー６が設置されている。乾燥槽３の上部には乾燥槽３内の乾燥用ガスを吸引する排気口７が形成されている。排気口７は乾燥槽３の側面でなく上面に形成することも可能である。
【００２５】
１つの受け入れ槽２に対して、乾燥槽３の数は任意に設定可能である。１つの受け入れ槽に対して乾燥槽は１つでもよいし複数でも良い。実操業上は、１つの受け入れ槽に対する乾燥槽の数は１〜４槽が適当である。
【００２６】
次に、図１の乾燥装置を用いた場合の、原料の乾燥方法を図２を用いて説明する。
【００２７】
たとえば鉄鉱石やコークス等の高炉で使用する原料を乾燥する際には、乾燥装置１の受け入れ槽２の上部の開口部から原料を一定速度で供給して、受け入れ槽２に原料１０ａを装入し、シュート４を介して乾燥槽３内に原料１０ｃを充填する。乾燥槽３内の原料１０ｃは、一定速度でフィーダー６により排出口８から排出される。このようにして乾燥槽３に連続して原料を供給するが、その際に、乾燥槽３からシュート４内に連続して原料１０ｂ、ｃが積層されるように十分な量の原料１０を受け入れ槽２に装入する。ここで受け入れ槽２は、原料投入速度のばらつきを吸収して、常に十分な量の原料をシュート４に供給できるよう、十分な大きさを有する必要がある。
【００２８】
乾燥槽３内の原料１０ｃは、熱風環状管９から送気口５を介して供給される（押込み）乾燥用ガスで乾燥される。乾燥用ガスは排気口７から吸引して排出される。乾燥用ガスによる乾燥の際には、常にシュート４内に原料１０ｂが充填された状態を維持することで、乾燥槽３内の乾燥用ガスがシュート４から受け入れ槽２へと流通することを防止する。図２において、原料の流れを太い実線の矢印で、乾燥用ガスの流れを点線の矢印で示している。
【００２９】
同時に、乾燥槽３上部には原料１０ｃの安息角に応じて空洞が形成されるので、この部分に排気口を配置することで、排気口の流路に原料が吸引されて排気ガス中に原料が混入することを防止できる。
【００３０】
上記のように、乾燥槽の原料装入部は上部から装入される原料によりシールされた状態となり、さらに乾燥槽内の乾燥用ガスを、強制排気装置や排気塔によるドラフト効果等により、排気口７から吸引することでシュート４の上端部での圧力を負圧にし、原料装入部からの乾燥用ガスの吹き出しが完全に防止できる。また、乾燥槽内の排出口部分については、送気口５と原料の排出口８との距離を長くすることで、原料の排出口からの吹き出し量を抑えることができる。吹き出しが発生する場合には、排出口８下方に設置したフィーダー６において、吸引装置により、吹き出した量の全量を強制的に吸引することが好ましい。ここで吸引された乾燥用ガスは、乾燥した粉を同伴するため、集塵機を介して大気放散することで発塵を防止することが望ましい。
【００３１】
また、シュート４の下端部は、乾燥槽３内に突出していることが好ましい。図２に示すように排気口７が乾燥槽３の上部側面にある場合、シュート４の下端部が乾燥槽３内の高い位置にあると、装入される原料により排気口７が閉塞される場合があるので、これを防止するのに十分な長さ、シュート４の下端部を乾燥槽３内に突出させることが好ましい。また、シュート４の下端部位置で、乾燥槽３に装入される原料１０ｃの装入高さ(層厚)ｈが決まるので、突出長さにより層厚を任意に設定できる。
【００３２】
乾燥槽３内の原料の装入高さである層厚ｈは、原料の乾燥効率等を考慮して適宜設定することができる。
【００３３】
以下に、乾燥槽における層厚ｈ（＝必要長さ）を設定する方法の一例について説明する。
【００３４】
図３に、乾燥槽３に出入する原料と熱風が向流の場合における一般的な諸元を示す。図３に示すように、原料は、無水原料供給速度Ｗ０、含水率ｗ１、温度ｔm１で乾燥槽３に入り、無水原料供給速度Ｗ０、含水率ｗ２、温度ｔm２で乾燥槽から出て、熱風は、流量Ｇ０、湿度Ｈ２、温度ｔ２で乾燥槽に入り、流量Ｇ０、湿度Ｈ１、温度ｔ１で乾燥槽から出る。
【００３５】
ここで、乾燥槽３の上部（Ｉ）は原料予熱期間に相当する部分であり、原料予熱期間とは原料温度が乾燥条件に対して定常になるまでの期間であり、原料温度は加熱によって上昇し、あるいは顕熱を失って温度降下し、水分蒸発はほとんど行われない。
【００３６】
また、乾燥槽３の中央部（II）は表面蒸発期間に相当する部分であり、表面蒸発期間とは液状水が原料表面に存在する限り原料温度が常に一定となり、流入熱量はすべて水分蒸発に使用され、水分蒸発速度（＝乾燥速度）が一定となる期間であり、含水率は乾燥時間に比例して減少する。
【００３７】
さらに、乾燥槽３の下部（III）は減率乾燥期間に相当する部分であり、減率乾燥期間とは水分蒸発と原料加熱が行われる期間であり、液状水が原料表面に存在しなくなれば、原料温度が上昇し流入熱量は減少して乾燥速度も次第に減少し、最終的に乾燥条件と平衡する含水率および原料温度に到達して乾燥が終結するのである。
【００３８】
原料と熱風との間の水分および熱量の収支と実験式を用いて計算された伝熱容量係数に基づき、上記（Ｉ）、（II）および（III）の各部分における乾燥槽の容積をそれぞれ求め、各容積を合計した全容積を求める。
【００３９】
また、乾燥槽の断面積は、例えば特許文献２の記載に従い、以下の制約に基づき、熱風流量Ｇ０を所定の槽内熱風質量速度で除することにより決定することができる。
Ｌ＞Ｗ／２
但し、Ｌ：乾燥用熱気体（熱風）の噴流の移動方向が水平方向から垂直方向へ変化した位置と噴出口（送気口）との水平距離、Ｗ：噴出口（送気口）間の水平距離である。
【００４０】
上記で求めた全容積を上記で決定した乾燥槽の断面積で除することにより、乾燥槽の必要長さを求めることができる。なお、原料と熱風との間の水分の物質収支は次式で表される。
Ｗ０（ｗ１−ｗ２）＝Ｇ０（Ｈ１−Ｈ２）
このようにして求めた乾燥槽の必要長さより、原料の装入高さである層厚ｈを設定することができるのである。
【００４１】
なお、乾燥槽３の容積は、公知の方法（例えば、非特許文献１参照。）により理論的に求めることができるが、質量基準湿度図表を用いた場合における層厚の考え方について以下に示す。
【００４２】
図４は、乾燥空気１ｋｇおよび全圧７６０ｍｍＨｇを基準とした時の質量基準湿度図表であり、絶対湿度と温度との関係を示している。大気を加熱して熱風を発生させ、これを乾燥対象の充填層内に通風して、乾燥を行なう本発明と同様のプロセスを考えた場合、図４中に「大気」として示した点の大気を加熱装置等で加熱すると状態点は「熱風」で示した点に移る。この後、乾燥槽内で乾燥対象と熱交換すると共に、蒸発した水分を同伴していくと、状態点は断熱冷却線上を温度低下の方向に向かって移行していく。ここで充填層厚が十分にある場合を想定すると、充填層内の通過距離と共に、空気の相対湿度は上昇し続け、飽和に達し、図４中の「排風（飽和）」点に至る。乾燥槽出側（排気口位置）がこの状態になるような充填層厚で、乾燥水分量は最大となる。これ以上に充填層厚を増すと、乾燥対象との熱交換によりさらに熱風の温度が下がるため、図４中の「（過層厚）」の点に移行し、絶対湿度が低下して、乾燥水分量は低下していく。さらに充填層厚を増すと、最終的には大気温度に達し、この条件では、加熱装置により大気を昇温した効果がなくなってしまうことになる。
【００４３】
したがって、層厚は、排ガスが水分飽和範囲となるように設定することが望ましく、加熱ガスの排気口における排気温度が、加熱ガスの送気口における送気温度と加熱ガスの湿度とから計算される断熱飽和温度となるように層厚を保つことが望ましい。加熱ガスの排気温度が断熱飽和温度となるような層厚の場合は、乾燥槽内の原料の上部に湿潤帯が形成される。湿潤帯とは、加熱ガスの結露により、原料が濡れている領域であり、原料の乾燥により発生した粉が加熱ガスに随伴して乾燥槽内を上昇した場合に、これを再度水分により原料に付着させて、加熱ガスとともに粉が排気口から排出されることを防止する。原料に付着させてトラップされた粉は、乾燥槽内下方で再度乾燥され、塊状の原料と共にフィーダーより排出される。
【００４４】
層厚が加熱ガスの水分飽和（図４中の「排風（飽和）」点）に到達するのに足りない領域（層厚＜排ガスの水分飽和範囲）では、乾燥した粉をトラップする湿潤帯が十分に形成されず、排気される加熱ガスに乾燥した粉が同伴されるため、集塵機の設置が必須となる。また、加熱ガスも飽和に達していないため、加熱ガス質量あたりの水分持ち去り量、即ち乾燥水分量も少ない。
【００４５】
層厚が厚くなると、鉱石との熱交換により、加熱ガス温度は低下し、いずれ結露点に達する。さらに層厚が厚くなると、加熱ガス温度は結露点以下となり、鉱石との熱交換による加熱ガス温度低下に対し、結露による加熱ガスの温度上昇が加わり、相殺されるため、勾配が緩やかとなる。
【００４６】
この層厚≧排ガスの水分飽和範囲の場合は、「湿潤帯」が形成され、乾燥した粉がトラップされるため、集塵機の設置を省略することができる。
【００４７】
しかしながら、層厚≧排ガスの水分飽和範囲となるように層厚を設定すると、層厚が高くなるほど、排ガスの温度が低下し、加熱ガスが持ち去ることができるトータルの水分量が減少するため、逆に乾燥後の原料の水分は増加傾向となる。代わりに、水分蒸発潜熱が減った分、余剰となった乾燥ガスの顕熱が、原料の昇温に消費されるため、乾燥後の原料の温度が上昇する。乾燥槽を出た後、高炉までの輸送の過程で、大気による乾燥が期待できる場合や、輸送時間が短く原料が昇温されたまま、高炉で使用できる場合には、原料昇温による炉頂温度上昇、水分低下による粉の持込み量の低下の効果を一部、享受できるが、最も効率がよいのは、乾燥槽で最大限に水分を低下することであることから、層厚＞排ガスの水分飽和範囲と設定することは、あまり好ましくない。
【００４８】
したがって、層厚≒排ガスの水分飽和範囲となる条件が最も乾燥効率がよく、しかも、集塵機を設置する必要がない。ただし、実際のプロセスの場合、原料の水分や温度等の前提条件が一定ではなく大きく変動するため、加熱ガスの流量や温度を高精度で制御可能な構造にする必要がある。例えば、乾燥用の加熱ガスとして他のプロセスにおける排ガスを用いた場合には、本発明者ら等が提案した特願２００８−２４５５４１に記載されるように、排ガス回収装置において環状管に連通するノズルをバランス良く配置すると共に、ノズルと排気筒との断面積比率を十分に考慮した構造にして排ガス速度を変化させないようにして、他プロセスに影響を与えずに加熱ガス流量を制御する方法がある。
【００４９】
送気口と排気口との設置位置を、図５を用いて説明する。本発明の原料の乾燥装置は乾燥槽の底面および／または側面下部に送気口を、乾燥槽の上面および／または側面上部に排気口を有しているが、送気口は乾燥槽中で原料が充填される部位に、排気口は乾燥槽中で原料が充填されない部位に配置する。図５は図１および図２における乾燥槽３の上部を示すが、シュート４の半径をｒ0、乾燥槽３の半径をｒ1、シュート４の乾燥槽３内への突出長さをｘa、原料の安息角をθとすると、図５におけるｘbは、
ｘb＝ｔａｎθ・（ｒ1−ｒ0）
であり、
ｘc＝ｘa＋ｘb＝ｘa＋ｔａｎθ・（ｒ1−ｒ0）
となるので、乾燥槽の上面、および／または上面からｘcの高さ位置までの側面に排気口を、乾燥槽の底面、および／または上面からｘcの長さ下がった位置よりも低い位置の側面に送気口を設置すればよいことになる。安息角θは、ペレットで２５〜３０°、焼結鉱・鉄鉱石（生鉱石）で３０〜３５°、コークスで３５〜４０°程度であるので、安息角θとしては、通常の原料であれば２５〜４０°程度を用いれば良い。
【００５０】
図２において、乾燥槽３の下部の、側壁の傾斜部分１１の内部、及びフィーダー６は原料１０ｃが付着しやすい。前者については、この部分を加熱する、加熱装置を有することが好ましい。乾燥槽３の下部にらせん状に管を配置し、管に原料の乾燥に用いる乾燥用ガスや、その他水蒸気等の高温のガスを流すことで、乾燥槽３の下部を加熱することができる。後者については、付着部分が振動するため、加熱装置の設置が困難であれば、原料と接触する部分に、低粗度の高分子ライナーを貼り付ける等、その他の方法による付着防止策を実施することが好ましい。
【００５１】
フィーダー６から排出された、乾燥された原料は、篩い設備等により、粉状部を分離除去して、粗粒部分の原料を高炉等に装入して使用する。
【００５２】
乾燥用ガスを乾燥槽３内へ供給するには昇圧ファン等の送気装置を用いて乾燥用ガスを昇圧することが好ましい。熱風発生源で発生させた乾燥用ガスを送気装置によって昇圧し各乾燥槽３内へ送気する。各乾燥槽３の送気口５毎に流調弁を設置しておくと、一つの送気装置で複数の乾燥槽３へ同時に乾燥用ガスを供給するときに、それぞれの送気量を調整でき、好適である。各乾燥槽３の送気口５は１個でも複数個でも良い。
【００５３】
乾燥槽３内の乾燥用ガスを排気口吸引するには、吸引ファン等を有する排気装置を用いることが好ましく、排気口７から、集塵器を介して吸引ファンによって排気することが好ましい。また、原料層内に原料層湿潤帯を形成することで、発生したダストをトラップする効果があるので、吸引を排気塔によるドラフト効果で代用し、集塵器を介さずに排気を大気放散することもできるが、この場合には、乾燥槽３の設計段階で、湿潤帯を保つための層厚を十分に保った上、運転中は排ガス温度、湿分等の測定により、原料水分の低下等に起因する湿潤帯の消失傾向を検知し、乾燥槽３内や送気中への水分添加、送気量の低下、または原料フィード量の低下等により、湿潤帯を保持する制御を必要とする。
【００５４】
乾燥槽３内の乾燥用ガスを排気口吸引することにより、乾燥槽３の送気口５から送気された乾燥用ガスが乾燥槽３内を上昇して排気口７から排出されるガスの流れが形成され、乾燥用ガスによる原料１０ｃの乾燥が容易に行われる。したがって、乾燥の観点からは乾燥用ガスを乾燥槽３内へ送気する送気口５の位置はできる限り乾燥槽３側壁の下部に設けると良い。
【００５５】
原料の乾燥に用いる乾燥用ガスとしては、工場で発生する各種の加熱ガス（排ガス）が利用できる。特に３００℃以下程度の比較的低温で排出されて熱回収が困難な排ガスが有効に利用できるため、これを用いることが好ましい。高炉原料を乾燥する場合、近隣に焼結機が設置されている場合がほとんどであるので、焼結機のクーラー排ガスを利用すると、送気経路が短く、放熱が少ないため最適であり、特に好ましい。その他、高炉熱風炉排ガス、圧延の加熱炉排ガス等それぞれの工場の立地条件にあわせて適宜乾燥用ガスを選択できる。もちろん、乾燥用ガス発生用に燃焼炉、電気炉等を設置して、専用の熱風発生源としても良い。
【００５６】
乾燥用ガスの温度は、高炉原料の乾燥の際には、送気口５で６０℃以上とすることが好ましく、より好適には、８０℃以上あれば良い。ただし３００℃を超えるような高温とすると、高温ガスに対応できる昇圧ファンを設置する必要があり、また原料の乾燥装置周辺の機器の耐熱性等も問題となり、設備コストが上昇する可能性があるので、３００℃以下とすることが好ましい。乾燥の目的から考えれば、２００℃以下で十分である。
【００５７】
送気口５は乾燥槽３底面、側面に一つあるいは二つ以上設置する。乾燥槽３内の原料を均等に乾燥予熱するためには、乾燥槽３の周方向に複数送気口５を配置することが好ましい。また複数の送気口５は、周方向で均等位置に配置することが好ましい。乾燥槽３の周方向に複数送気口５を配置するには、上記のように乾燥槽３の周囲に熱風環状管を設け、熱風の送気配管を介して、送気口５へ乾燥用ガスを供給することが好ましい。熱風環状管がリザーバーの役目を果たし、各送気口５から均等に乾燥用ガスを供給することができる。
【００５８】
乾燥する原料の処理量を増やすためには、乾燥槽３の大型化が考えられるが、設備高さが高いほどコストの上昇が著しいため、乾燥槽３の断面積を大きくすることが望ましい。しかし、断面積が大きくなるほど乾燥槽３内の原料１０ｃを中心部まで均一に乾燥させることが困難となるため、図６に示すように、原料の乾燥装置１を複数並べることで断面積を増加させることができる。各乾燥装置１にはトリッパーコンベヤ１９等を用いて原料を装入することが望ましい。
【００５９】
立地条件等により、乾燥装置を複数並べることが困難な場合には、例えば図７、８に示す原料の乾燥装置１を用いることができる。乾燥槽３の中央部にも送気口５を配置し、外周部および中心部から乾燥用ガスを吹き込むことで、乾燥槽１つあたりの断面積を拡げることができる。図９は図７、８の送気口位置の水平断面での概略図である。図７、８に示すように受け入れ槽２と乾燥槽３とは複数のシュートで接続することもできる。
【実施例１】
【００６０】
内容積５１５３ｍ3の高炉で使用している生鉱石５６００ｔ／ｄの全量を、図１に示すものと同様の原料乾燥装置を用いて乾燥し、その後篩い分けを行った。
【００６１】
（熱風条件）
乾燥用の熱風は、隣接する焼結機のクーラー排ガス２００℃の一部を使用し、これを導入ファンにて昇圧して乾燥用ガスとして各乾燥槽へ送給した。図１０に、生鉱石の水分含有量と、粒径３ｍｍ以下（−３ｍｍ）の粉鉱石の混入率の関係を示す。生鉱石の水分含有量は実績で平均４ｍａｓｓ％だったため、粉混入率が低下して、篩い効率が最大となる水分含有量２ｍａｓｓ％まで低下するための熱量を計算し、１６００００ｍ3（標準状態）／Ｈの熱風を吹き込み可能な設備とした。
【００６２】
（乾燥槽条件）
乾燥槽は立地条件より、４槽とした。各送気口での乾燥用ガスのガス速度は２０ｍ／ｓ、槽内の空塔ガス速度は０．４ｍ／ｓとなるように、各乾燥槽の円周方向に等間隔で８本、径４００ｍｍφの送気口を設置した。乾燥後の品質が均一となるように、各送気口は平面視において、送気口から噴出される乾燥用ガスの噴流が排出口の少なくとも一部と重なるが、送気口が排出口と重ならない位置に配置した。乾燥槽は、下方に向かうにつれて内径が縮小し、且つ排出口に接続する縮径部を備え、送気口は、縮径部内に配置した。送気口の先端には吹き込みノズルを取り付けた。８本の送気口は水平に、２本ずつが対向した状態で等間隔に配置した。各対向した２本の送気口について、送気口先端部の水平距離は３０００ｍｍであり、乾燥用ガスの噴流の移動方向が乾燥槽内で水平方向から垂直方向へ変化する位置と送気口先端部との水平距離は１７００ｍｍであった。
【００６３】
（乾燥、昇温効果）
乾燥していない生鉱石は水分含有量４ｍａｓｓ％、２５℃であったが、乾燥した生鉱石は水分含有量１．９ｍａｓｓ％、温度６０℃であり、所望の乾燥後水分含有量、温度を得ることができた。
【００６４】
（粉混入量低減効果）
さらに、５ｍｍの篩目の篩いで篩い分けを行った後の３ｍｍ以下の粉の混入率は、乾燥していない生鉱石では３．２ｍａｓｓ％であったのに対して、本発明の原料乾燥予熱装置を設置して乾燥した生鉱石は、１．５ｍａｓｓ％であり、高炉原料への粉の混入量はほぼ半分となった。
【００６５】
（高炉増産効果）
上記高炉にて生産能力最大２．３５ｔ／ｄ／ｍ3で操業を継続しながら、使用している生鉱石の全量の乾燥を開始した。その結果、高炉の生産能力を制約していた炉頂ガス温度が、図１１に示すように、１２０℃から１３５℃まで上昇した。そこで、高炉への送風中の酸素富化率を高め、炉頂ガス温度が再度１２０℃になるまで生産量を増やした結果、炉頂からの粉の排出量は低下なく、出銑比を２．４３ｔ／ｄ／ｍ3とすることができた。すなわち、生産能力を０．０８ｔ／ｄ／ｍ3高めることができた。
【００６６】
（高炉還元材比低減効果）
さらに、上記粉混入量低下により、高炉内の通気抵抗が低下すると共に、高炉内のガス流速分布が均一化し、図１２に示す通り、ガス利用率が４９．８％から５０．２％まで上昇し、溶銑温度も相当分上昇し、炉熱過剰となったため、還元材比を４９１ｋｇ／ｔから４８９ｋｇ／ｔまで低下させることができた。
【符号の説明】
【００６７】
１    原料の乾燥装置
２    受け入れ槽
３    乾燥槽
４    シュート
５    送気口
６    フィーダー
７    排気口
８    排出口
９    熱風環状管
１０（１０ａ、１０ｂ、１０ｃ）    原料
１１    側壁の傾斜部分
１９    トリッパーコンベヤ
２０    篩い設備
２１    ホッパー
２２    送気口
２３    排出口
２４    原料装入口
２５    排気口
２６    蓋
ｈ    装入高さ(層厚)
ｒ0    シュートの半径
ｒ1    乾燥槽の半径
ｘa、ｘb、ｘc    長さ
θ    原料の安息角
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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