(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
石炭と、鉄源原料を含む原料を加熱、攪拌する攪拌機と、この攪拌機によって攪拌された攪拌物を挟み込んで塊状の成型物に成型するダブルロール成型機と、このダブルロール成型機により成型された成型物に乾留処理を施す乾留炉とを備えたフェロコークスの製造設備において、
前記ダブルロール成型機と乾留炉との相互間に、外気を吸引して強制通気により該ダブルロール成型機にて成型された成型物を冷却すると同時に該成型物同士の衝突を誘発させて該成型物の成型時にその外表面に形成されたバリを除去する冷却・バリ取り装置を設けたことを特徴とするフェロコークスの製造設備。
【請求項２】
前記冷却・バリ取り装置は、横向き傾斜姿勢でもってその軸心の周りに回転可能に支持され、周壁に篩目を有する筒状体と、この筒状体を取り囲んでその内側空間内に該筒状体を収める壁部を有し、下面壁に該内側空間内につながる外気導入口が形成されたケースと、このケースの天面壁につながる経路を形成するダクトと、前記外気導入口から前記ケースおよび前記ダクトを通して外気を吸引して強制通気を行う吸引ブロアとからなることを特徴とする請求項１に記載したフェロコークスの製造設備。
【請求項３】
前記筒状体は、周壁の内側面に、その軸心とほぼ平行に突設され、放射状に配列された複数枚のフィンを有することを特徴とする請求項２に記載したフェロコークスの製造設備。
【請求項４】
前記筒状体の下部に、該筒状体の長手方向に沿って輪転するコンベアを有することを特徴とする請求項２または３に記載したフェロコークスの製造設備。
【請求項５】
石炭と、鉄源原料を含む原料を加熱、攪拌して得られた攪拌物をダブルロール成型機により挟み込んで塊状の成型物に成型したのち、該塊状の成型物に乾留処理を施してフェロコークスを製造する方法において、
前記塊状の成型物の成型直後に、吸引された外気による強制通気により該成型物を冷却すると同時に該成型物同士の衝突を誘発させて該成型物の成型時にその外表面に形成されたバリを除去することを特徴とするフェロコークスの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、石炭と鉄鉱石等の鉄源原料を主原料としてフェロコークスを製造するのに適した製造設備およびフェロコースの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
高炉製鉄法において使用されるコークスは、鉄鉱石の還元材、熱源、通気性維持材という３つの役割を担う原料であり、通常は、室炉コークスが用いられている。
【０００３】
ところで、近年では、上記室炉コークスよりもガス化反応性が高い特徴があるフェロコークスを使用する、例えば特許文献１に開示されているような方法が開発されている。
【０００４】
ここに、フェロコークスとは、石炭に鉄鉱石を混合し、その混合物を乾留処理することによって製造されるものであり、これを高炉用原料として用いることにより鉄鉱石還元反応をより低温で発生させ、高炉でのエネルギー消費量を低減させることが期待されている。
【０００５】
フェロコークスの製造は、鉄鉱石と石炭とを混合して塊状の成型物を製造する成型工程と、塊状に成型された成型物を竪型シャフト炉に装入して該成型物の乾留を行う乾留工程の２つの工程に大きく分けられる。
【０００６】
そして、上記成型工程で得られる塊状の成型物は、その品質として、乾留炉へ搬送される際のハンドリング強度や乾留炉への搬送に先立ってホッパーで一時貯留する際の成型物の荷重による圧力に耐え得る強度を有していることが求められ、乾留後のフェロコークスは、高炉への搬送時や高炉内降下時の摩耗に耐え得る強度を有していることが求められている。
【０００７】
上記の成型工程で成型物の強度を向上させる従来技術としては、原料となる鉄鉱石と石炭に対し、軟化点が１５０℃以上の高軟化点バインダーおよび軟化点が１５０℃以下の低軟化点バインダーを混合して１２０〜２４０℃の範囲で加熱しながら攪拌してその後に成型を行う、例えば、特許文献２に開示されている方法が知られている。
【０００８】
また、成型直後の、軟らかい成型炭をネットコンベア上に配置し、その上部より強制的に通風して冷却し、成型炭強度を確保する特許文献３に開示されている冷却乾燥方法も知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００５−１５７００号公報
【特許文献２】特開２００７−２７７４８９号公報
【特許文献３】特公昭６２−４５９１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ところで、上記文献１、２のように、成型加工でバインダーを加える方法においては、成型物の強度の改善を図ることができるものの、逆に、成型直後の成型物の圧潰強度を低下させるという問題がある。
【００１１】
というのは、成型直後の成型物は、その温度が加熱時の温度とほぼ同じであり、成型物に含まれるバインダー、とくに低軟化点のバインダーが軟化しているため、成型物は外力を受けると、容易に変形するからである。
【００１２】
圧潰強度の低下により成型物が変形すると、乾留時に変形した部分から亀裂が生じやすくなるため、乾留後のフェロコークスの強度を低下させる原因になる。とくに、成型物を、ホッパー等で一時貯留する際には、下部側に位置する成型物は、成型物自体の荷重による圧力で変形するため、変形により強度が低下したフェロコークスが大量に製造されることになる。
【００１３】
なお、成型直後の成型物を、ホッパー等を経ることなしに直接乾留炉に装入することによって成型物が変形する機会を少なくすることはできるが、竪型シャフト炉である乾留炉は、安定的な操業を行うため、成型物を連続的に投入することが重要であり、成型工程での操業トラブルにより乾留炉への成型物の供給が途絶えることのないように、通常は成型物をある程度の量だけ一時的に貯留しておくことが必要となる。従って、成型後の成型物の圧潰強度を確保するため、成型後の成型物を冷却する冷却設備を準備しておくことが肝要となる。
【００１４】
また、上記文献３によれば、ネットコンベアによる冷却は、成型物の搬送を同時に行える点で効率的ではある。しかし、成型工程にて、成型物の外表面に形成されたバリ（材料が型の部分からはみ出して固まったもの）が残ったまま成型物が乾留炉に入ると、乾留炉を成型物が降下する間に成型物同士の磨耗によりバリが粉化し、乾留炉の通気性が悪化し乾留炉内の成型物の加熱効率が低下する、乾留炉内で成型物が棚つりを起こす問題が発生する。該バリを取り除くためには、振動篩等の専用の工程を付加する必要があり、設備コストの上昇が避けられない不具合がある。
【００１５】
本発明の目的は、成型物の冷却と同時にバリの除去を可能として高強度のフェロコークスを効率的に製造する製造設備および製造方法を提案するところにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明は、石炭と、鉄源原料を含む原料を加熱、混合する攪拌機と、この攪拌機によって攪拌された混合物を塊状の成型物に成型する成型機と、この成型機により成型された成型物に乾留処理を施す乾留炉とを備えたフェロコークスの製造設備において、前記成型機と乾留炉との相互間に、外気を吸引して該外気の強制通気により該成型機にて成型された成型物を冷却すると同時に該成型物同士の衝突を誘発させて該成型物の成型時にその外表面に形成されたバリを除去する冷却・バリ取り装置を設けたことを特徴とするフェロコークスの製造設備である。
【００１７】
上記の構成からなるフェロコークスの製造設備においては、
１）冷却・バリ取り装置として、横向き傾斜姿勢でもってその軸心の周りに回転可能に支持され、周壁に篩目を有する筒状体と、この筒状体を取り囲んでその内側空間内に該筒状体を収める壁部を有し、下面壁に外気導入口が形成されたケースと、このケースの天面壁につながる経路を形成するダクトと、外気導入口からケースおよびダクトを通して外気を吸引して強制通気を行う吸引ブロアとから構成されたものを適用すること、
２）筒状体は、周壁の内側面に、その軸心とほぼ平行に突設され、放射状に配列された複数枚のフィンを有するものを適用すること、
３）筒状体の下部に、該筒状体の長手方向に沿って輪転するコンベアを配置しておくこと、
が本発明の課題解決のための手段として好ましい。
【００１８】
また、本発明は、上述したような従来の課題を解決するためになされたものである。すなわち、本発明は、石炭と、鉄源原料を含む原料を加熱、混合して塊状の成型物に成型したのち、該塊状の成型物に乾留処理を施してフェロコークスを製造する方法において、前記塊状の成型物の成型直後に、吸引された外気による強制通気により該成型物を冷却すると同時に該成型物同士の衝突を誘発させて該成型物の成型時にその外表面に形成されたバリを除去することを特徴とするフェロコークスの製造方法である。
【発明の効果】
【００１９】
本発明に係るフェロコークスの製造設備によれば、成型機と乾留炉との相互間に、外気を吸引して強制通気により成型物に該外気を接触させて冷却すると同時に該成型物同士の衝突を誘発させて該成型物の成型時にその外表面に形成されたバリを除去する冷却・バリ取り装置を設けたため、高強度のフェロコークスの効率的な製造が可能となる。
【００２０】
また、本発明による上記構成のフェロコークスの製造設備によれば、冷却・バリ取り装置を、横向き傾斜姿勢でもってその軸心の周りに回転可能に支持され、周壁に篩目を有する筒状体と、この筒状体を取り囲むとともにその内側空間内に該筒状体を収める壁部を有し、下面壁に外気導入口が形成されたケースと、このケースの天面壁につながる経路を形成するダクトと、外気導入口からケースおよびダクトを通して外気を吸引する吸引ブロアとにて構成するようにしたため、製造設備の延長を伴うことしに成型物の冷却と同時にバリを除去することができる。
【００２１】
また、本発明によるフェロコークスの製造設備によれば、筒状体の周壁の内側面に、その軸心とほぼ平行に突設され、放射状に配列された複数枚のフィンを設けたため、成型物同士の衝突を効率的に誘発させることができる。
【００２２】
さらに、本発明によるフェロコークスの製造設備によれば、筒状体の下部に、該筒状体の長手方向に沿って輪転するコンベアを配置するようにしたため、成型物同士の衝突によって除去されたバリを、該コンベア上に落下させて該バリの効率的な回収が可能となる。
【００２３】
本発明によるフェロコースの製造方法によれば、塊状の成型物に成型された直後に、吸引された外気による強制通気により成型物を冷却すると同時に該成型物同士の衝突を誘発させるようにしたため、該成型物の圧潰強度が改善されるとともに、乾留炉内でのバリの粉化を防止し、乾留後のフェロコークス強度を高く維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明に従うフェロコークスの製造設備の実施の形態を模式的に示した図である。
【図２】冷却・バリ取り装置の構成を示した図である。
【図３】図２に示した装置の要部を拡大して示した図である。
【図４】冷却時間と冷却風速の関係を示したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、図面を参照して本発明を具体的に説明する。
図１は、本発明に従うフェロコークスの製造に用いて好適な製造設備の実施の形態を模式的に示した図である。
【００２６】
図における符号１は、石炭と、鉄源原料を含む原料を加熱、攪拌する攪拌機である。石炭、鉄源原料(鉄鋼石)は、粉砕機により予め所定の粒度に粉砕され、所定の配合率で攪拌機１に投入される。この時、該攪拌機１には、軟化点が１５０℃以上の高軟化点バインダーと軟化点が１５０℃以下の低軟化バインダーも添加される。
【００２７】
また、２は、攪拌機１によって攪拌された攪拌物を挟み込んで所定形状に成型す
るダブルロール成型機、３は、ダブルロール成型機２によって成型された成型物を強制的に冷却すると同時にその外表面に形成されたバリを除去する冷却・バリ取り装置、４は、冷却・バリ取り装置３を経た成型物を一時貯留するホッパー、５はホッパー４に貯留され
た成型物を乾留処理してフェロコークスとする乾留炉である
【００２８】
上記冷却・バリ取り装置３は、その具体的構成を図２に示すように、横向き傾斜姿勢でもってその軸心Ｌの周りに回転可能に支持され、周壁に篩目を有する筒状体（ロータリースクリーン）３ａと、この筒状体３ａを取り囲んでその内側空間Ｍ内に該筒状体３ａを収める壁部を有し、下面壁に該内側空間Ｍ内につながる外気導入口ｈが形成されたケース３ｂと、このケース３ｂの壁部(天面壁)につながる経路を形成するダクト３ｃを有し、前記外気導入口ｈからケース３ｂの内側空間Ｍおよびダクト３ｃの経路を通して外気を吸引して強制通気を行う吸引ブロア３ｄと、この吸引ブロア３ｄにて吸引された外気を放散する放散塔３ｅとからなるものが適用される。
【００２９】
ダクト３ｃは、筒状体３の長手方向に沿って複数個所に設けることが可能であり、これにより効率的な冷却を行うことができる。なお、外気導入口ｈについては、ケース３ｂの下面壁に設け、ダクト３ｃは、ケース３ｂの天面壁に設けた場合について説明したが、外気導入口ｈ、ダクト３ｃは、ケース３ｂの側面壁に設けることも可能であり（同様の効果が期待できる）、この点については適宜変更することができる。
【００３０】
上記の構成からなる冷却・バリ取り装置において、筒状体３ａは、その内側に成型物の搬送経路を有するものであって、該筒状体３ａの一端（成型物入側）から挿入された成型物は、筒状体３の回転に合わせて搬送経路内を移動しその他端（成型物出側）から排出される。
【００３１】
筒状体３による成型物の搬送中、該成型物は、吸引ブロア３ｄによって吸引された外気による強制的な通気により冷却されるとともに、該成型物自体の回転、転動、落下により成型物同士の衝突が誘発され、その衝撃で外表面に形成されたバリは破壊、除去されることとなる。
【００３２】
筒状体３ａの下部には、図２に示すように、筒状体３ａの長手方向に沿って伸延するとともに輪転可能なコンベア６を配置しておくことができ、これにより、成型物から除去されたバリの効率的な回収が可能となる。
【００３３】
また、筒状体３ａの周壁の内側面には、その要部を拡大して図３に示すように、その軸心Ｌとほぼ平行に突設され、放射状に配列された掻き揚げ用の複数枚のフィン７を設けることができる。
【００３４】
筒状体３ａの周壁の内側面にフィン７を設けることにより、成型物は、該フィン７により高く掻き揚げられて落下することとなり、吸引された外気との接触領域の拡大を図ることが可能になるとともに、バリを除去するための適度な衝撃を付与することが可能となる。
【００３５】
なお、成型物の掻き揚げ高さが高すぎると、落下の際の衝撃により成型物自体に亀裂が入り、強度を低下させてしまうことが懸念される。よってフィン７の高さｔは、最低でも、成型物の厚さに近い高さ、例えば、成型物が楕円形状を有している場合、その短径の寸法に近い高さにすべく１０〜３０ｍｍ程度とするのが望ましい。
【００３６】
筒状体３の直径、長さ、回転速度については、外気を効率よく通気させることができ、なおかつ、成型物にバリを取るのに十分な衝撃を与えることができる条件となるように決定すればよい。
【００３７】
例えば、バリに関しては、該バリを除去するのに十分な衝撃が得られる回転を与えればよい。筒状体３の回転に際してそこに装入された成型物が、常時転動可能になっていることが望ましく、該筒状体３の直径と回転速度を事前に検討し決定する。
【００３８】
筒状体３の直径については、成型物の処理量と、成型物の層厚（成型物が筒状体３内に装入された状態における厚さ）を勘案して決定される。筒状体３の回転に合わせて成型物を常時転動させることができるような層厚とは、成型物を装入する場合において、該成型物筒状体３内に１つずつ敷き詰められるような状態から５個程度重ね合わさった状態をいうものとする。
【００３９】
また、筒状体３のサイズ（直径、長さ）や吸引ブロア３ｄの吸い込み空気量を決定するには、冷却風速と成型物の冷却時間との関係を求めておく必要がある。
【００４０】
冷却風速は、ケース３ｂの外気導入口ｈにおける断面通過風速を表すものであり、成型物の層厚が４５ｍｍで、該成型物を１４０℃から１００℃まで冷却するときの冷却風速と成型物の冷却時間の関係を実験により簡易的に求めたものを図４に示す。
【００４１】
冷却風速と成型物の冷却時間との関係、成型物の搬送速度、ケース３ｂの長さ(成型物の搬送方向の長さ)、ケース３ｂの幅から、吸引ブロア３ｄの吸い込み空気量を計算することが可能となる。
【００４２】
ここで、成型物の搬送速度とは、筒状体３に装入された成型物が、装入口から排出口に至るまでに移動する際の速度であり、この搬送速度は、目標とする筒状体３の直径、成型物の層厚、処理量を決定すれば見積ることができる
【００４３】
また、筒状体３の傾斜角度も成型物の搬送速度に影響を及ぼすため、該筒状体３の傾斜角度を調整するなどして成型物の搬送速度を適宜検討する必要がある。
【００４４】
筒状体３の周壁に形成された篩目は、搬送される成型物が落下せず、かつ、バリをコンベア６に向けて落下させることができるサイズとするのが望ましく、６ｃｍ３程度の成型物に対しては、篩目のサイズを１０〜１４ｍｍ程度とするのが好ましい。
【００４５】
上掲図４においては、成型物の冷却目標温度を１００℃として冷却した場合のデータについて示したが、その理由は、例えば、底部に直径２．２ｍ、高さ１．５ｍの円錐部を有し、その上に高さ１ｍの円柱部が備えられた構造からなる貯留ホッパーで成型物を貯留する場合、該成型物を１００℃以下に冷却することで貯留時における成型物の変形が抑制できることが判明したからである。
【００４６】
高さがより高いホッパーで成型物を貯留する場合、成型物にかかる荷重は大きくなるが、おおよそ１００℃以下に冷却すれば、成型物の変形を軽減することができると考えられ、従って成型物の冷却目標温度は、１００℃以下とするのが望ましい。なお、貯留ホッパーの大きさや形状が著しく異なる場合には、冷却目標温度をより低くして冷却する必要がある。
【００４７】
成型物の処理量が多い場合には、冷却速度を上げるためにミストを吹き付ける方法を組み合わせることもできる。
【００４８】
この場合、筒状体３の前段の周壁は、篩目なしとし、その内側からミストを成型物に向けて吹き付ける。ミストの吹き付け量は、ミストの吹き付け量を成型物の質量の３％以上にすると付着水分が蒸発しきれず、該成型物が篩目部分に到達したとき該篩目が目詰まりを起こすおそれがあるとともに、成型物の冷却速度が高すぎて該成型物に亀裂が発生し強度が低下することが懸念されるため、ミストの吹き付け量は多くとも成型物の質量の２％程度の量とするのが望ましい。
【００４９】
筒状体３による成型物の搬送中に該成型物に対してその質量の２％程度の量のミストを吹き付けることで、該ミストの蒸発熱によって２０〜３０℃の冷却が可能となり、その分、冷却時間を短縮することができる。
【実施例】
【００５０】
上掲図２に示したような構造になる冷却・バリ取り装置（筒状体：長さ５ｍ、直径１ｍ、篩目１０ｍｍ、掻き揚げ用フィンの高さ１０〜３０ｍｍ、枚数８枚）を配置した図１に示す如き構成になる設備を用いてフェロコークスの製造を行うべく、冷却・バリ取り装置の出側における成型物の強度についての調査を行った。
【００５１】
なお、成型物の強度は、Ｉ型ドラム試験機（内径１３０ｍｍ×長さ７００ｍｍの円筒状）に成型物を２００ｇ投入し、１分間に３０回転させたときにサイズ１６ｍｍ以上のものが残存する歩留りを表したものとする。
【００５２】
フェロコークスを製造するための原料としては、粒径３ｍｍ以下（１００％）に調整した石炭と、粒径０．５ｍｍ以下（１００％）に調整した鉄鉱石を配合し、アスファルトピッチ（高軟化点バインダー、軟化点１９０℃）を添加して加熱、攪拌したものを用い、攪拌機より攪拌物を排出する直前に軟ピッチ（低軟化点バインダー、軟化点５５℃）を添加し、１６０℃で攪拌物を排出し、サイズが６ｃｍ３になるカップを備えたダブルロール成型機により成型物を成型した。
【００５３】
また、石炭、鉄鉱石、アスファルトピッチ、軟ピッチの配合率は、それぞれ、６６．５％、２８．５％、２％、３％とした。
【００５４】
冷却・バリ取り装置における成型物の層厚は、成型物が３個程度重なった状態、すなわち、厚さ４５ｍｍ程度（目標層厚）となるようにし、該成型物の搬送速度は、筒状体の回転速度、傾斜角度を適宜調整して２．２ｍ／ｍｉｎに設定した。また、成型直後の成型物は、１４０℃程度の温度を有していたため、係る成型物を１４０℃から１００℃まで冷却すべく、上掲図４に示した関係に基づき０．８ｍ／ｓの冷却風速で１３７秒間冷却することとしたものである。ブロワ冷却風量は、３６０Ｎｍ３／ｍｉｎとした。
【００５５】
その結果を、成型直後の成型物を、１０ｍｍの篩目を有する振動スクリーンを通して排出された成型物を自然冷却により室温まで冷却した成型物（比較例）の結果とともに表１に示す。
【００５６】
【表１】
0005928708.tif 000002
【００５７】
表１における比較例は、成型物が１００℃以下になるまで１０分以上の時間を要したうえ、その強度は８８．３であった。
【００５８】
これに対して、本発明例１〜３においては、いずれにおいても成型直後の成型物の温度（実測）は１４０℃であったのに対して冷却・バリ取り装置の出側では、９８℃程度まで冷却され、目標とする冷却温度１００℃以下に冷却することが可能であることが確認された。また、成型物の強度は低いものでも８８．９であり、比較例に比べ、強度が向上しており、成型物の外表面に形成されたバリについても奇麗に除去されていることが明らかとなった。
【００５９】
とくに、冷却・バリ取り装置の筒状体につき、成型物を掻き揚げるフィンの高さを３０ｍｍに設定して、成型物の冷却、バリ取りを行った場合においては、成型物の強度が最も高い値（９０．４）を示した。
【産業上の利用可能性】
【００６０】
本発明によれば、成型物の冷却と同時にバリの除去を可能としてフェロコークスの効率的な製造を行い得る方法およびその製造設備が提供できる。
【符号の説明】
【００６１】
１      攪拌機
２      成型機
３      冷却・バリ取り装置
３ａ    筒状体（ロータリースクリーン）
３ｂ    ケース
３ｃ    ダクト
３ｄ    吸引ブロア
３ｅ    放散塔
４      ホッパー
５      乾留炉
６      コンベア
７      フィン
Ｌ      軸心
Ｍ      内側空間
ｈ      外気導入口
【図１】
0005928708.tif 000003
【図２】
0005928708.tif 000004
【図３】
0005928708.tif 000005
【図４】
0005928708.tif 000006