(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
高炉に装入する塊鉱石の処理方法であって、前記塊鉱石を水洗する水洗工程と、水洗により6mm未満の微粒粉を除去した塊鉱石を遠心脱水方式の脱水機に投入して表面水を除去する脱水工程とを備え、前記脱水工程における遠心脱水機の回転数を、鉱石にかかる遠心加速度が４００ｍ／ｓｅｃ２以上、７００ｍ／ｓｅｃ２以下になるように調整することを特徴とする塊鉱石の処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高炉装入用の主原料の一部として使用する塊鉱石の処理方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
高炉で原料として使用する塊鉱石は、所定粒径、例えば６ｍｍ〜３０ｍｍに粒度調整された後、高炉に装入される。
通常、ヤードにおいて野積みされている入荷直後の塊鉱石の表面には微粒粉（例えば６ｍｍ未満の粉）が付着しているが、微粒粉が付着していると、これが炉内に持ち込まれて炉内通気に悪影響を与えることが懸念される。
そこで、このような微粒粉を除去することが必要となるが、雨の影響等で水分を含んだ微粒粉は塊鉱石表面に強固に付着しているため、例えば篩い分けによって除去することは難しい。
【０００３】
そこで、塊鉱石の表面に付着している微粒粉を除去する技術として、特許文献１には、鉱石の水洗処理方法が提案されている。
特許文献１に提案された鉱石の水洗処理方法は、「微粒粉を含む塊鉱石をスクリーン式ジェット水洗機により洗浄し、該洗浄水を第１のスクリーン式脱水機により脱水して微粒粉を回収し、次いで前記第１のスクリーン式脱水機からの排出洗浄水を液体サイクロンに供給して細微粒粉を分離し、その後、分離された該細微粒粉を第２のスクリーン式脱水機により脱水して回収することを特徴とする鉱石の水洗処理方法。」（特許文献１の請求項１参照）というものである。
【０００４】
また、特許文献２には、予め水洗処理した塊鉱石を焼結機の床敷として使用する技術が提案されている（特許文献２の請求項２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平７−１１３１２７号公報
【特許文献２】特開２００３−２７７８４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１には、塊鉱石を水洗して微粒粉を除去すること、及び除去された微粒粉の処理に関しては述べられているが、水洗して水に濡れた塊鉱石のその後の処理については触れられていない。
塊鉱石は、炉内に向けて搬送されるが、塊鉱石が水に濡れた状態のまま搬送されると、その搬送過程においてベルトコンベアの搬送面や高炉用ホッパーの内壁に水分が付着して、それによって搬送過程で粉化した微粒粉が再び塊鉱石の表面に付着することが考えられる。また、濡れた状態の塊鉱石をそのまま炉内に装入すると、水分が炉内へ入るため、高炉の炉頂温度が低下してしまうことも懸念され、高炉でより多くの燃料が必要となるという問題もある。
【０００７】
他方、特許文献２においては、水洗した塊鉱石を焼結機の床敷として使用することで、濡れた塊鉱石を熱によって乾燥することが述べられている。
しかし、焼結機の床敷として使用することで塊鉱石を乾燥させるというのでは、炉内への塊鉱石の効率的な装入には利用できない。また、焼結機の生産性低下、使用する鉱石性状が制限されるといった問題もある。
【０００８】
本発明はかかる課題を解決するためになされたものであり、微粒粉の付着がなく効率的に高炉に装入できる塊鉱石の処理方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
発明者は、塊鉱石に付着している微粒粉を除去し、水分が高炉へ入るのをできるだけ抑制するにはいかにするべきかを検討した。
まず、ヤードにおいて野積みされている塊鉱石に付着している微粒粉を除去するには、水洗することが効果的であるとの結論に達した。しかし、水洗することで付着する水分を処理しないと、上述したように、ベルトコンベアなどによる搬送過程で微粒粉が塊鉱石の表面に再び付着するという問題がある。また、水分が炉内へ入るため、高炉の炉頂温度が低下してしまうことも懸念され、高炉でより多くの燃料が必要となるという問題もある。
【００１０】
そこで、水洗した塊鉱石から水分を除去する必要があるが、この水分除去の方法として一般的に考えられるのは、熱風によって乾燥するという方法である。この点、特許文献２の方法もこれに近いものである。
しかし、発明者の検討によると、例えば積層された塊鉱石の下方から熱風を当てるようにして乾燥するようにした場合、熱風が直接当たる下層部分の塊鉱石の乾燥は可能でも、より上層にある塊鉱石には飽和蒸気を含んだ熱風が当たり、乾燥されにくく、効率が悪いということがわかった。つまり、このような乾燥方法ではコスト高につながる上、ＣＯ２の排出量も大きいという問題もある。
【００１１】
塊鉱石に付着している水分の状況を確認したところ、水分の大部分は塊鉱石の表面近くに付着しており、内部への浸透は少ないことが分かった。また、塊鉱石の水分を除去することの意義としては、搬送過程での微粒粉の付着防止と、水分の炉内への浸入抑制である。とすれば、塊鉱石の水分除去にとって重要なことは、その内部まで乾燥させるような方法は必要なく、表面付着している水分を効果的に除去し、しかも粉化が生じないことである。
そこで、このような水分除去方法について検討した結果、遠心力を使って塊鉱石から水分を分離することを考え、実験を行ったところ、水洗した塊鉱石を遠心方式の脱水機に投入することで、粉化を生ずることなく表面付着水を効果的に除去できるとの知見を得た。
【００１２】
本発明は以上のような考察と研究によって得られた知見を基になされたものであり、具体的には以下の構成からなるものである。
【００１３】
（１）本発明に係る塊鉱石の処理方法は、高炉に装入する塊鉱石の処理方法であって、前記塊鉱石を水洗する水洗工程と、水洗により6mm未満の微粒粉を除去した塊鉱石を遠心脱水方式の脱水機に投入して表面水を除去する脱水工程とを備え、前記脱水工程における遠心脱水機の回転数を、鉱石にかかる遠心加速度が４００ｍ／ｓｅｃ２以上、７００ｍ／ｓｅｃ２以下になるように調整することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１６】
本発明においては、高炉に装入する塊鉱石の処理方法であって、前記塊鉱石を水洗する水洗工程と、水洗により6mm未満の微粒粉を除去した塊鉱石を遠心脱水方式の脱水機に投入して表面水を除去する脱水工程とを備え、前記脱水工程における遠心脱水機の回転数を、鉱石にかかる遠心加速度が４００ｍ／ｓｅｃ２以上、７００ｍ／ｓｅｃ２以下になるように調整するようにしたので、塊鉱石の表面に付着した微粒粉を効果的に除去でき、さらに塊鉱石の表面に付着した水分を塊鉱石に粉化を生ずることなく効果的に除去できるので、微粒粉の付着がなく効率的に高炉に装入できる塊鉱石を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施の形態における塊鉱石の処理方法の処理工程の説明図である。
【図２】本発明の一実施の形態における塊鉱石の処理方法に用いる遠心脱水機の構造の説明図である。
【図３】本発明の実施例における残留水分量と遠心加速度との関係を示すグラフである。
【図４】本発明の実施例における６ｍｍ未満の微粒粉の含有比率と遠心加速度との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本実施の形態に係る塊鉱石の処理方法は、図１の処理工程の説明図に示すように、６ｍｍ未満の微粒粉１が付着した塊鉱石３を水洗する水洗工程（Ｓ１）と、水洗した塊鉱石３を遠心脱水方式の脱水機に投入して表面水５を除去する脱水工程（Ｓ２）とを備え、脱水工程を経た塊鉱石３を高炉に装入する工程を備えている。
以下、主な工程を詳細に説明する。
【００１９】
＜水洗工程＞
水洗工程は塊鉱石３の表面に付着した６ｍｍ未満の微粒粉１を水洗により除去する工程である。水洗方法は、特に限定されるわけではなく、例えば高圧水を塊鉱石３に散水して行う方法でもよいし、あるいは塊鉱石３を回転ドラム型水洗装置に装入して水洗する方法でもよいし、またあるいはスクリーン式のジェット水洗機によって水洗する方法でもよい。
【００２０】
＜脱水工程＞
脱水工程は、水洗した塊鉱石３を遠心脱水方式の脱水機に投入し表面水５を除去する工程である。
脱水機の構造は特に限定されるものではなく、公知のものを利用することができ、例えば図２に示すような、＜工場操作シリーズ＞増補・遠心分離、化学工業所、昭和49年6月15日初版、p.227に記載された竪型連続式遠心脱水機７を利用できる。
図２に示した竪型連続式遠心脱水機７は、図示しないモータによって回転する駆動軸９と、該駆動軸９に固定されたバスケット１１と、バスケット１１に装備された逆円錐台状のスクリーン１３と、塊鉱石３を装入するためのホッパー１５とを備えている。
ホッパー１５に投入された塊鉱石３は、ホッパー１５を通り、高速回転するスクリーン面に供給される。スクリーン面に供給された塊鉱石３は、遠心力を受けて脱水され、スクリーン面を徐々に上昇してスクリーン面の上縁部から固体排出口１７側へ落下して排出される。他方、脱水された水はスクリーン１３を通過して液体排出口１９から排出される。
【００２１】
上記のような連続式の遠心脱水機を用いることで、塊鉱石３の表面の水分を効率的に脱水処理できる。
なお、連続式の遠心脱水機は、図２に示すような竪型のものに限定されず、スクリーン１３を横向きに設置した横型の遠心脱水機であってもよい。
【実施例１】
【００２２】
連続式の遠心脱水機によって塊鉱石３を脱水処理した場合の、塊鉱石３に残留する水分と塊鉱石３に作用する遠心加速度との関係を実験によって調査した。
使用した塊鉱石３は、水洗により６ｍｍ未満の微粒粉を除去したヘマタイト系の鉱石Ａと、同じく水洗処理をしたピソライト系の鉱石Ｂである。ヘマタイト系の鉱石Ａは気孔率が小さく比較的粘りのある鉱石であり、ピソライト系の鉱石Ｂは気孔率が大きく比較的もろい鉱石である。
また、使用した連続式遠心脱水機は、スクリーンを横型にした横型遠心脱水装置を用いた。装置内での鉄鉱石の滞留時間は１〜４秒であった。
【００２３】
図３はこの実験結果を示すグラフであり、縦軸が残留水分量（質量％）、横軸が遠心加速度（ｍ／ｓｅｃ２）である。図３のグラフに示されるように、残留水分量が鉱石Ａの場合であれば６．０質量％程度、鉱石Ｂの場合であれば６．８質量％程度まで減少すると、遠心加速度をさらに大きくしても残留水分量は減少することなくほぼ一定になることがわかった。残留水分量の減少がストップするときの遠心加速度は約４００ｍ／ｓｅｃ２であった。したがって、残留水分量を減少させるという観点からは遠心加速度は４００ｍ／ｓｅｃ２以上であることが好ましい。もっとも、遠心加速度が４００ｍ／ｓｅｃ２を超えてさらに大きくなっても、脱水の効果が大きくならないことから、遠心加速度を４００ｍ／ｓｅｃ２より相当程度大きくしてもエネルギーの無駄になるため、上限値としては例えば、１０００ｍ／ｓｅｃ２以下、さらにエネルギーの無駄をなくすには７００ｍ／ｓｅｃ２以下、あるいは５００ｍ／ｓｅｃ２以下にするのも好ましい。
【００２４】
脱水処理後の鉱石Ａ、Ｂの外観調査をしたところ、両者共に表面は乾いており、本発明方法によれば鉱石の表面に付着した表面水５を除去できることが確認できた。この結果、鉱石運搬中のベルトコンベアや高炉用ホッパーの内壁を濡らしたり、再び微粒粉１が塊鉱石３の表面に付着したりする問題が解決されることが実証された。
【実施例２】
【００２５】
塊鉱石３を水洗して微粒粉１を除去しても、脱水工程で粉化が生じて粉が発生すると効果が半減することから、連続式遠心脱水機を用いた場合の粉化発生の有無についても調査した。使用した塊鉱石３及び脱水装置は実施例１と同様である。
実験は、鉱石にかかる遠心加速度を変化させて、粉化の状況を確認した。
【００２６】
図４はこの実験の結果を示すグラフであり、縦軸が６ｍｍ未満の微粒粉１の含有比率（質量％）、横軸が遠心加速度（ｍ／ｓｅｃ２）である。
図４のグラフに示されるように、実験前は６ｍｍ未満の微粒粉１が含まれていなかったものが、遠心加速度５００ｍ／ｓｅｃ２で実験した後は、鉱石Ａでは１．４質量％、鉱石Ｂでは２．８質量％であった。また、遠心加速度１０００ｍ／ｓｅｃ２で実験した後は、鉱石Ａでは７．１質量％、鉱石Ｂでは１３．３質量％であった。さらに、遠心加速度３０００ｍ／ｓｅｃ２で実験した後は、鉱石Ａでは１８．０質量％、鉱石Ｂでは３２．０質量％であった。
この実験から、遠心加速度が大きくなるにしたがって微粒粉１の含有比率が増加することが分かった。
炉内の通気性を保持するという観点からは微粒粉１の含有比率を５質量％未満にする必要があることから、微粒粉１の含有比率を５質量％未満にするための遠心加速度を図４のグラフから読み取ると７００ｍ／ｓｅｃ２以下である。
したがって、塊鉱石３の粉化を５質量％未満にするためには遠心加速度を７００ｍ／ｓｅｃ２以下にする必要がある。
【００２７】
発明者は、遠心加速度が増すと塊鉱石３の粉化が増すことの原因を調査したところ、遠心加速度が増すとスクリーン１３の回転数が増し、より高速回転になったスクリーン１３に塊鉱石３が投入される際に塊鉱石３に破砕が生ずることが主な原因であるとの知見を得た。
したがって、高速回転するスクリーン１３に投入口から連続的に塊鉱石３を装入するタイプの連続式遠心脱水機においては、塊鉱石３の粉化を５質量％未満にするためには遠心加速度を７００ｍ／ｓｅｃ２以下にするのが好ましいが、投入時に塊鉱石３とスクリーン１３の接触による粉化を抑制する手段を設けたり、あるいはバッチ式の遠心脱水機を用いたりするなどして塊鉱石３の投入時の粉化を防止するようにすれば必ずしも遠心加速度を７００ｍ／ｓｅｃ２以下にする必要はない。
【符号の説明】
【００２８】
１  微粒粉
３  塊鉱石
５  表面水
７  竪型連続式遠心脱水機
９  駆動軸
１１  バスケット
１３  スクリーン
１５  ホッパー
１７  固体排出口
１９  液体排出口
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図１】
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