(57)【要約】【課題】振動フィーダーを用いて貯槽から粉体原料を切り出して使用する場合において、粉体の棚吊及び流れ込みの発生を抑制しつつ切り出しを行うことができる、粉体原料の使用方法及び溶融金属の溶製方法を提供する。【解決手段】粒径が７５μｍ以下の粒子を含有する粉体原料と、粉体原料を造粒した造粒物とを混合した粉粒体を貯槽（例えば、製品バンカー３ａ）に貯留し、振動フィーダー６ａを用いて粉粒体を貯槽から切り出して使用する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
粒径が７５μｍ以下の粒子を含有する粉体原料と、該粉体原料を造粒した造粒物とを混合した粉粒体を貯槽に貯留し、
振動フィーダーを用いて前記粉粒体を前記貯槽から切り出して使用することを特徴とする粉体原料の使用方法。
【請求項２】
前記粉粒体には、粒径が７５μｍ以下の粒子が、３０質量％以下の割合で含まれることを特徴とする請求項１に記載の粉体原料の使用方法。
【請求項３】
前記粉粒体には、前記造粒物が、６０質量％以下の割合で含まれることを特徴とする請求項１または２に記載の粉体原料の使用方法。
【請求項４】
溶融金属を収容する反応容器に前記粉体原料を供給する際に、
前記貯槽に貯留された前記粉粒体を、前記振動フィーダーを用いて前記貯槽から切り出し、
切り出された前記粉粒体を、前記振動フィーダーに接続された供給経路を通じて、前記反応容器に供給することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の粉体原料の使用方法。
【請求項５】
前記粉体原料が、製鉄プロセスで発生するダストであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の粉体原料の使用方法。
【請求項６】
溶融金属を収容する反応容器に粉体原料を供給して前記溶融金属の溶製を行う際に、
貯槽に貯留された、粒径が７５μｍ以下の粒子を含有する粉体原料と該粉体原料を造粒した造粒物とを混合した粉粒体を、請求項１〜５のいずれか１項に記載の粉体原料の使用方法を用いて切り出し、
切り出された前記粉粒体を、前記反応容器内に燃料と酸化性ガスとを供給する上吹きランスを介して、前記燃料と前記酸化性ガスとの燃焼反応により形成される火炎中を通過するように前記反応容器内に供給することを特徴とする溶融金属の溶製方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、粉体原料の使用方法及び溶融金属の溶製方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
製鉄プロセスでは、溶製コストの安価化や化学反応の反応性向上を目的に、製鋼ダストのような粒径の小さな粉体原料が様々に利用されている。例えば、特許文献１〜３には、クロム酸化物を含む製鋼ダストを溶融還元することで、クロム濃度の高い金属溶湯を製造する溶融金属の溶製方法が開示されている。
このような粉体原料を輸送する方法としては、空気輸送方式の輸送装置を用いて、キャリアガスと共に圧送を行う方法が実施されている。また、機械運動式供給機の中でも、スクリューフィーダーやロータリーフィーダーに代表される定量切り出し方式の機械運動式供給機を用いて切り出しを行い、ベルトコンベア等の輸送手段を用いて粉体を輸送する方法が実施されている。
【０００３】
しかし、上記の空気輸送方式による粉体の輸送方法や、定量切り出し方式の機械運動式供給機を用いた輸送方法では、輸送される粉体原料の付着性が高い場合、流路の狭窄や固着、閉塞が生じやすいことが知られており、粉体特性によっては上記の方法を採用できないことがある。このような粉体原料に対しては、振動方式供給機である振動フィーダーを用いて貯槽から粉体原料の切り出しを行い、ベルトコンベア等の輸送手段を用いて粉体を輸送する方法が採用されることが多い。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平５−３１１２５３号公報
【特許文献２】特開２０１５−１９３９２８号公報
【特許文献３】特開２０１４−２０５８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、振動フィーダーを用いる方法では、粉体原料の性状によっては、貯槽内で棚吊が生じ、貯槽内から粉体原料の供給ができない場合がある。また、発生した棚吊の一部が崩壊し、流れ込みが発生する場合がある。
【０００６】
そこで、本発明は、上記の課題に着目してなされたものであり、振動フィーダーを用いて貯槽から粉体原料を切り出して使用する場合において、粉体の棚吊及び流れ込みの発生を抑制しつつ切り出しを行うことができる、粉体原料の使用方法及び溶融金属の溶製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】
【０００７】
本発明の一態様によれば、粒径が７５μｍ以下の粒子を含有する粉体原料と、この粉体原料を造粒した造粒物とを混合した粉粒体を貯槽に貯留し、振動フィーダーを用いて上記粉粒体を上記貯槽から切り出して使用することを特徴とする粉体原料の使用方法が提供される。
本発明の一態様によれば、溶融金属を収容する反応容器に粉体原料を供給して上記溶融金属の溶製を行う際に、貯槽に貯留された、粒径が７５μｍ以下の粒子を含有する粉体原料とこの粉体原料を造粒した造粒物とを混合した粉粒体を、上記の粉体原料の使用方法を用いて切り出し、切り出された上記粉粒体を、上記反応容器内に燃料と酸化性ガスとを供給する上吹きランスを介して、上記燃料と上記酸化性ガスとの燃焼反応により形成される火炎中を通過するように上記反応容器内に供給することを特徴とする溶融金属の溶製方法が提供される。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の一態様によれば、振動フィーダーを用いて貯槽から粉体原料を切り出して使用する場合において、粉体の棚吊及び流れ込みの発生を抑制しつつ切り出しを行うことができる、粉体原料の使用方法及び溶融金属の溶製方法を提供される。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明に一実施形態における、溶還元設備を示す模式図である。
【図２】本発明の一実施形態における、貯槽（製品バンカー）と振動フィーダーとを示す模式図である。
【図３】実施例１における粉粒体の粒度分布と実験結果を示すグラフである。
【図４】試料８におけるバンカー重量と振動フィーダー電圧との関係を示すグラフである。
【図５】試料１０におけるバンカー重量と振動フィーダー電圧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】
【００１０】
以下の詳細な説明では、本発明の完全な理解を提供するように、本発明の実施形態を例示して多くの特定の細部について説明する。しかしながら、かかる特定の細部の説明がなくても１つ以上の実施態様が実施できることは明らかであろう。また、図面は、簡潔にするために、周知の構造及び装置が略図で示されている。
【００１１】
＜溶融金属の溶製方法及び粉体原料の使用方法＞
本発明の一実施形態に掛かる溶融金属の溶製方法及び粉体原料の使用方法について説明する。本実施形態では、溶融金属の溶製方法として、図１に示す溶融還元設備１を用いて、クロム酸化物の溶融還元を行う。溶還元設備１は、図１に示すように、鉄浴式溶融還元炉２と、製品バンカー３ａ，３ｂと、炉上バンカー４ａ，４ｂと、秤量ホッパー５ａ，５ｂと、振動フィーダー６ａ，６ｂ，７ａ，７ｂ，８ａ，８ｂと、ベルトコンベア９と、フレックスコンベア１０と、上吹きランス１１，１２とを備える。
【００１２】
鉄浴式溶融還元炉２は、転炉型の反応容器である。また、鉄浴式溶融還元炉２の底部には、収容される溶銑１３を攪拌するための攪拌ガスを吹き込む、底吹き羽口が設けられる。
製品バンカー３ａ，３ｂ、炉上バンカー４ａ，４ｂ及び秤量ホッパー５ａ，５ｂは、上部が円筒状で、上部に連結される下部が円錐台筒状の丸バンカーであり、後述する粉体原料を含む粉粒体やクロム鉱石などを貯蔵する。また、製品バンカー３ａ，３ｂ、炉上バンカー４ａ，４ｂ及び秤量ホッパー５ａ，５ｂを総称して、貯槽という。
【００１３】
製品バンカー３ａ，３ｂは、外部から搬入される粉粒体やクロム鉱石などをそれぞれ貯蔵する大型の貯槽である。炉上バンカー４ａ，４ｂは、鉄浴式溶融還元炉２の上方に設けられ、製品バンカー３ａ，３ｂから搬送される粉粒体やクロム鉱石などをそれぞれ貯蔵する、製品バンカー３ａ，３ｂよりも小型な貯槽である。秤量ホッパー５ａ，５ｂは、炉上バンカー４ａ，４ｂから切り出された粉粒体やクロム鉱石などをそれぞれ貯蔵する。また、秤量ホッパー５ａ，５ｂは、秤量器を備えており、貯蔵する粉粒体やクロム鉱石などの重量、つまり炉上バンカー４ａ，４ｂから切り出された粉粒体やクロム鉱石などの重量を秤量する。なお、本実施形態では、製品バンカー３ａ，炉上バンカー４ａ及び秤量ホッパー５ａには粉粒体が貯蔵され、製品バンカー３ｂ，炉上バンカー４ｂ及び秤量ホッパー５ｂには例えばクロム鉱石が貯蔵される。
【００１４】
振動フィーダー６ａ，６ｂ，７ａ，７ｂ，８ａ，８ｂは、一般的に用いられる振動方式供給機であり、各貯槽にそれぞれ設けられ、貯蔵された粉粒体やクロム鉱石を切り出す。
ベルトコンベア９は、製品バンカー３ａ，３ｂから切り出された粉粒体やクロム鉱石を、炉上バンカー４ａ，４ｂへと搬送する。また、フレックスコンベア１０は、秤量ホッパー５ａ，５ｂから切り出された粉粒体やクロム鉱石を上吹きランス１１へと搬送する。
なお、製品バンカー３ａ，３ｂから上吹きランス１２までの、粉粒体やクロム鉱石が搬送される設備を総じて供給経路という。この供給経路では、炉上バンカー４ａ，４ｂの貯蔵状況に応じて、振動フィーダー６ａ，６ｂによって製品バンカー３ａ，３ｂから粉粒体やクロム鉱石が切り出される。次いで、切り出された粉粒体やクロム鉱石は、ベルトコンベア９によって、炉上バンカー４ａ，４ｂへと送られる。さらに、溶融還元設備１で溶融還元処理を行う際には、振動フィーダー７ａ，７ｂによって炉上バンカー４ａ，４ｂから使用される量だけ粉粒体やクロム鉱石が切り出され、秤量ホッパー５ａ，５ｂに秤量されながら貯蔵される。その後、使用される量の粉粒体やクロム鉱石が炉上バンカー４ａ，４ｂから切り出されると、切り出された粉粒体やクロム鉱石が、振動フィーダー８ａ，８ｂによってフレックスコンベア１０へと切り出されて、上吹きランス１２に搬送される。
【００１５】
上吹きランス１１は、鉄浴式溶融還元炉２の上方に設けられ、不図示の供給経路から酸化性ガスが供給される。酸化性ガスには、一般的に酸素ガスが用いられる。酸化性ガスは、上吹きランス１１へと供給され、上吹きランス１１の先端に形成された噴射孔から噴射される。
上吹きランス１２は、鉄浴式溶融還元炉２の上方に設けられ、随伴ガスと燃料と酸化性ガスとが別々の供給経路（不図示）から供給される。燃料には、プロパンガスや液化天然ガス、コークス炉ガス等が用いられ、酸化性ガスには、一般的に酸素ガスが用いられる。随伴ガスには、空気または窒素等が用いられる。上吹きランス１２では、上吹きランス１２の先端に形成された別々の噴射孔から燃料と酸化性ガスとがそれぞれ噴射されることで、上吹きランス１２の先端から浴面に向けて火炎が形成される。また、上吹きランス１２には、フレックスコンベア１０によって搬送される粉粒体やクロム鉱石が供給されてランス内を落下し、少量の随伴ガスとともに上吹きランス１２の先端の噴出孔から噴出される。上吹きランス１２から噴出された粉粒体やクロム鉱石は、同じく上吹きランス１２から噴射される燃料と酸化性ガスとの燃焼反応により形成される火炎中を通過して鉄浴式溶融還元炉２に供給される。なお、上吹きランス１２の噴出孔からは、粉粒体とクロム鉱石との混合物が噴出されてもよく、粉粒体のみが噴出されてもよい。
【００１６】
また、溶融還元設備１には、石炭や無煙炭などの炭素源を鉄浴式溶融還元炉２内に投入２する、不図示の副原料投入シュートが炉上に設けられる。
溶融還元設備１を用いたクロム酸化物の溶融還元処理では、鉄浴式溶融還元炉２内に溶銑１３を収容した状態で、上吹きランス１１から酸化性ガスが吹き込まれ、上吹きランス１２から粉粒体とクロム鉱石と酸化性ガスと燃料とが吹き込まれる。さらに、副原料投入シュートから炭素源が燃焼熱源及び還元剤として投入されることで、粉粒体やクロム鉱石に含まれるクロム酸化物の溶融還元反応が進行する。
【００１７】
このような溶融還元方法において、本実施形態では、粉粒体が以下の方法で貯槽から切り出されることを特徴とするものとなる。なお、以下では、図２に示すように、粉粒体が貯槽である製品バンカー３ａから切り出される場合について説明をするが、炉上バンカー４ａや秤量ホッパー５ａといった他の貯槽から切り出される場合についても同様である。
まず、図２に示す製品バンカー３ａに、粉体原料とこの粉体原料の造粒物とを混合した粉粒体を貯留する。粉体原料は、粒径が７５μｍ以下の粒子を含有する製鋼ダストであり、クロム成分を含有する。この製鋼ダストは、クロム鉱石の鉄浴式溶融還元炉２やステンレス鋼脱炭用転炉の排ガスの湿式集塵によって得られたスラリーをフィルタープレスで脱水処理した後、水分含有量が１質量％以下になるまでキルンで乾燥させることで得られる。
【００１８】
上記の粉体原料の造粒物は、粉体原料である上記の製鋼ダストにバインダを添加し、機械攪拌式の造粒装置を用いて造粒処理することで得られるものである。造粒物の製造方法としては、例えば、特開２０１２−０９７２９４号公報に記載の製造方法を適用することができる。なお、造粒物の粒径は、１０ｍｍ以下であることが好ましい。造粒物の粒径が１０ｍｍ以下であれば、上吹きランス１２内で詰まりが生じるリスクが増大することを防止できる。また、バーナー火炎による着熱効率を向上する観点では、造粒物に含まれる粒径２ｍｍ以下の粒子の比率を７０質量％以上とすることが好ましい。
【００１９】
また、粉粒体に含まれる粒径が７５μｍ以下の粒子（「微細粒」ともいう。）が３０質量％以下の割合となるように造粒物を混合することが好ましい。粒径が７５μｍ以下の粒子の割合が３０質量％以下であれば、微細粒同士の摩擦力に起因して製品バンカー３ａ内でブリッジが形成されて棚吊りや棚吊りの局所崩壊による流れ込みが発生するリスクは小さく、振動フィーダー６ａで安定した粉粒体の切り出しが可能となる。
【００２０】
さらに、粉粒体に含まれる造粒物が６０質量％以下の割合となるように造粒物を混合することが好ましい。造粒物の割合が過剰になると、棚吊りは発生しにくくなるものの、粉体間摩擦力の低下及び粉粒体の転がりにより、振動フィーダー６ａが停止した状態でも粉粒体の流出が止まらなくなる場合がある。粉粒体に含まれる造粒物の割合が６０質量％以下であれば、過剰な流れ込みが発生するリスクは小さく、振動フィーダー６ａで安定した粉粒体の切り出しが可能となる。
次いで、製品バンカー３ａに貯留された粉粒体を、振動フィーダー６ａを用いて、必要な量だけ切り出す。切り出された粉粒体は、ベルトコンベア９によって、炉上バンカー４ａに供給される。
【００２１】
＜変形例＞
以上で、特定の実施形態を参照して本発明を説明したが、これら説明によって発明を限定することを意図するものではない。本発明の説明を参照することにより、当業者には、開示された実施形態とともに種々の変形例を含む本発明の別の実施形態も明らかである。従って、特許請求の範囲に記載された発明の実施形態には、本明細書に記載したこれらの変形例を単独または組み合わせて含む実施形態も網羅すると解すべきである。
【００２２】
例えば、上記実施形態では、鉄浴式溶融還元炉での溶融還元処理に用いられる貯槽及び振動フィーダーにおける粉体原料の使用方法を示したが、本発明はかかる例に限定されない。貯槽及び振動フィーダーは、溶融還元処理以外の処理（例えば、脱炭処理や脱燐処理等）に用いられる転炉型精錬炉、鋼や合金鉄の製造に用いられる電弧炉、或いは鍋型の容器に収容された溶鉄に対する精錬処理設備（例えば、真空脱ガス装置や機械攪拌式脱硫装置等）において用いられるものであってもよい。また、製鉄プロセスに限らず、貯槽内の粉体原料を振動フィーダーで切り出す工程があるものであれば、分野に限らず他のプロセスにも適用することができる。さらに、粉体原料についても、上記実施形態における製鋼ダストに限らず、他の粉状物質を粉体原料として用いることができる。
【００２３】
＜実施形態の効果＞
（１）本発明に一態様に係る粉体原料の使用方法は、粒径が７５μｍ以下の粒子を含有する粉体原料と、粉体原料を造粒した造粒物とを混合した粉粒体を貯槽（例えば、製品バンカー３ａ、炉上バンカー４ａまたは秤量ホッパー５ａ）に貯留し、振動フィーダー６ａ，７ａ，８ａを用いて粉粒体を貯槽から切り出して使用する。
上記（１）の構成によれば、粉体間摩擦力を低下させることができるようになるため、貯槽内でのブリッジの発生を抑制することができる。このため、振動フィーダー６ａ，７ａ，８ａを用いて貯槽から粉体原料を切り出して使用する際に、粉体原料の棚吊りや棚吊りの崩落による粉体原料の流れ込みの発生を抑制することができる。また、造粒物のみを用いる場合に比べ、造粒物の過剰な流れ込みを防止できるので、振動フィーダー６ａ，７ａ，８ａによる取り扱いが可能となる。また、造粒物の使用量を低減させることができるため、粉体原料の棚吊りの発生を、安価に抑制することができる。
【００２４】
（２）上記（１）の構成において、粉粒体には、粒径が７５μｍ以下の粒子が、３０質量％以下の割合で含まれる。
上記（２）の構成によれば、微細粒同士の摩擦力に起因する貯槽内でブリッジの形成をより抑制することができ、棚吊りや棚吊りの局所崩壊による流れ込みの発生をさらに抑制することができる。
【００２５】
（３）上記（１）または（２）の構成において、粉粒体には、造粒物が、６０質量％以下の割合で含まれる。
上記（３）の構成によれば、必要以上の粉体間摩擦力の低下及び粉粒体の転がりを抑制することができるため、振動フィーダー６ａ，７ａ，８ａが停止した状態での粉粒体の過剰な流れ込みをさらに抑制することができる。
【００２６】
（４）上記（１）〜（３）のいずれかの構成において、溶融金属を収容する反応容器に粉体原料を供給する際に、貯槽に貯留された粉粒体を、振動フィーダー６ａ，７ａ，８ａを用いて貯槽から切り出し、切り出された粉粒体を、振動フィーダー６ａ，７ａ，８ａに接続された供給経路（例えば、上記実施形態における、ベルトコンベア９やフレックスコンベア１０、他の貯槽、上吹きランス１２等）を通じて、反応容器に供給する。
【００２７】
上記（４）の構成によれば、上記実施形態の溶融還元処理のような溶融金属を用いた溶製処理において、粉体原料の棚吊りや流れ込みの発生を抑制することができる。このため、棚吊りの解消や供給経路の清掃に要する作業時間を短縮することができ、溶融金属の溶製処理に用いる設備全体の稼働率を向上することができ、生産性の向上や製造コストの削減といった効果を得ることができる。上記（４）の構成が適用可能な溶製処理としては、例えば製鉄プロセスにおける精錬工程がある。この精錬工程では、従来、製鋼ダストのような粉体原料は安価であるものの、棚吊りや流れ込みの発生が懸念されることから、その性状によっては振動フィーダー６ａ，７ａ，８ａでは使用が困難な場合があった。しかし、上記（４）の構成によれば、このような安価な粉体原料であっても、振動フィーダー６ａ，７ａ，８ａを用いる既存の搬送装置などで搬送が可能となることから、設備費用の増大を抑制しつつ、製造コストの削減といった効果を得ることができる。
【００２８】
（５）上記（１）〜（４）のいずれかの構成において、粉体原料が、製鉄プロセスで発生するダスト（例えば、製鋼ダスト）である。
上記（５）の構成によれば、製鉄プロセスで発生したダストを既存の搬送装置などを用いて安価に再利用することができるようになるため、設備費用の増大を抑制しつつ、製造コストの削減といった効果を得ることができる。
【００２９】
（６）本発明の一態様に係る溶融金属の溶製方法は、溶融金属を収容する反応容器に粉体原料を供給して溶融金属の溶製を行う際に、貯槽（例えば、製品バンカー３ａ、炉上バンカー４ａまたは秤量ホッパー５ａ）に貯留された、粒径が７５μｍ以下の粒子を含有する粉体原料と粉体原料を造粒した造粒物とを混合した粉粒体を、上記（１）〜（５）のいずれかの構成に記載の粉体原料の使用方法を用いて切り出し、切り出された粉粒体を、反応容器内に燃料と酸化性ガスとを供給する上吹きランス１２を介して、燃料と酸化性ガスとの燃焼反応により形成される火炎中を通過するように反応容器内に供給する。
上記（６）の構成によれば、上記実施形態の溶融還元処理のような、粉体原料を用いる溶融金属の溶製の際に、安価な方法で、粉体原料の棚吊りや流れ込みの発生を抑制することができるので、粉粒体の加熱による熱効率向上効果を享受しつつ、さらに生産性の向上や製造コストの削減といった効果を得ることができる。
【実施例１】
【００３０】
次に、本発明者が行った実施例１について説明する。実施例１では、図１に示す貯槽である製品バンカー３ａ及び振動フィーダー６ａを用いて、粉体原料と粉体原料の造粒物とを混合した粉粒体を切り出す実験を行った。製品バンカー３ａには、円筒状の上部の直径が４０００ｍｍ、容積が約６０ｍ３のものを用いた。振動フィーダー６ａには、７．５ｋＷの出力のものを用いた。
製鋼ダストには、転炉（クロム鉱石の鉄浴式溶融還元炉２及びステンレス鋼脱炭用転炉）の排ガスの湿式集塵により得られたスラリーをフィルタープレスで脱水処理した後、キルンで水分含有量を１質量％程度まで乾燥することで得られたＯＧダストを用いた。乾燥させた製鋼ダスト中の粒径０．１ｍｍ以下の粒子の含有比率は、転炉の操業条件に応じて約７５質量％〜約９８質量％の範囲で製造ロット毎にばらついていた。ここで、実施例１における各材料の粒度分布は、所定の目開きの篩を通過した粒子の質量比率を篩い分けによって求めたものである。製鋼ダスト中の粒径０．１ｍｍより大きい粒子のほとんどは、特許文献１に記載されているように、平均粒径１μｍ程度といった微小な一次粒子が凝集した形態であった。
【００３１】
また、実施例１では、特許文献４と同様の機械攪拌式の造粒装置（ペレガイア、(株)北川鉄工所製）を用い、上記の脱水処理後の脱水ケーキを原料として、約５質量％のセメントバインダを添加し、造粒装置で５分間程度の攪拌時間で適宜水分を調整して造粒処理を行うことで、造粒物を製造した。造粒処理中には、造粒装置内で、脱水ケーキの解砕、バインダの混合、造粒粒子の生成が同時に進行するが、最大粒径が１０ｍｍ以下となる範囲で、適正な造粒状況となるよう添加水量を調節した。造粒時の水分条件などによって、造粒物のメジアン粒径は１〜３ｍｍ程度の範囲で製造ロット毎にばらついていたが、何れのロットにおいても粒径０．１ｍｍ以下の存在割合は１５質量％以下であった。
【００３２】
さらに、製造した造粒物を３日程度以上養生してから、上記の乾燥させた製鋼ダストと所定の比率で重機を用いて混合し、１０ｍｍメッシュの篩にかけることで、粉粒体を製造した。実施例１では、粉粒体として、製鋼ダスト（粉体原料）のみものを含む、表１に示す、製鋼ダストと造粒物との含有質量比率、製造ロットといった条件の異なる試料１〜試料１２を製造した。さらに、実施例１では、試料１〜試料１２の粉粒体を、篩い分けることでそれぞれの粒度分布を測定した。そして、製造した粉粒体を空の製品バンカー３ａに装入した後、振動フィーダー６ａでの切り出しの様子を調査した。
【００３３】
【表１】
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【００３４】
図２に、実施例１での実験結果として、試料１〜試料１２の粒度分布の測定結果、及び各条件で切り出し可否の結果を示す。図２において、ハッチングを施したプロットは、棚吊りや流れ込みがなく安定した切り出しができた条件、白抜きのプロットは、棚吊りや流れ込みによって切り出しが不安定になる場合があった条件をそれぞれ示す。図２に示すように、試料７〜試料９の条件では、安定した切り出しができ、試料１では棚吊りが高い頻度で生じ、その他の条件では試料１に比べて棚吊りは抑制されるものの、棚吊りや流れ込みによって切り出しが不安定になる場合があった。
【００３５】
図３に、試料８における、時間に対する、製品バンカー３ａ内の粉粒体の重量であるバンカー重量及び振動フィーダー６ａの電圧値をそれぞれ示す。図３に示す例では、６００秒に切り出し（振動）を開始し、約６４０秒に切り出しを停止した。図３に示すように、切り出しの開始及び停止、つまり振動フィーダー６ａのｏｎ−ｏｆｆに対して粉粒体の排出が連動し、安定した切り出しが可能であることを確認した。なお、試料７及び試料９についても、試料８と同様な結果となった。
一方、試料１〜試料６の条件では、棚吊りによって材料供給が突然滞る問題が発生した。これは、微細粒の割合が高いために、製品バンカー３ａ内で粒子間摩擦によってアーチ状のブリッジが形成されたためであると推定される。
【００３６】
また、図４に、試料１０における、切り出し開始からの時間に対する、製品バンカー３ａ内の粉粒体の重量であるバンカー重量及び振動フィーダー６ａの電圧値をそれぞれ示す。図４に示す例では、３２５秒に切り出し（振動）を開始し、３７０秒に切り出しを停止した。図４に示すように、振動フィーダー６ａが停止した後もしばらくの間排出が止まらずに流れ込みが生じた。これは、粉粒体中の造粒物の割合を増大したことによる粒子間摩擦力の低減及び粒子の転がりによると考えられる。なお、試料１１及び試料１２についても、試料１０と同様な結果となった。
【００３７】
これらの結果から、粉体原料に造粒物を混合することで、振動フィーダー６ａからの切り出しが可能となった。また、実施例７〜実施例９のように、粉粒体中の粒径が７５μｍ以下の粒子が３０質量％以下、且つ粉粒体中の造粒物が６０質量％以下の割合とすることで、安定的に切り出しができることが確認できた。また、このような傾向は、製品バンカー３ａだけでなく、炉上バンカー４ａや秤量ホッパー５ａの大きさの異なる他の貯槽でも確認できた。
【実施例２】
【００３８】
次に、本発明者が行った実施例２について説明する。実施例２では、上記実施形態に係る溶融金属の溶製方法と同様に、１チャージ１５０ｔ（１回の処理における処理量が１５０ｔ）の転炉型の鉄浴式溶融還元炉を用いて、実施例１で製造したのと同様の製鋼ダストを含む粉粒体を溶融還元する試験を実施した。
実施例２では、まず、溶融還元処理を行う前に、オフラインで重機により混合した粉粒体を製品バンカー３ａに投入した。次いで、粉粒体を、振動フィーダー６ａを用いて製品バンカー３ａから切り出し、ベルトコンベア９で炉上バンカー４ａに搬送した。
【００３９】
さらに、溶融還元処理を行う際には、振動フィーダー７ａを用いて粉粒体を必要な量だけ炉上バンカー４ａから秤量ホッパー５ａに切り出した。その後、粉粒体を、振動フィーダー８ａを用いて秤量ホッパー５ａからフレックスコンベア１０に切り出し、フレックスコンベア１０を用いて上吹きランス１２へと搬送した。
次いで、上吹きランス１２から、随伴ガスとともに粉粒体を噴出させた。この際、燃料であるプロパンガスと酸化性ガスである酸素ガスとを上吹きランス１２に供給することで、上吹きランス１２の先端部に形成させた火炎を通過させるように粉粒体を噴出した。さらに、粉粒体の鉄浴式溶融還元炉２への供給とともに、炉上の副原料投入シュートから無煙炭を連続投入しつつ、上吹きランス１１から酸化性ガスである酸素ガスを上吹きすることで、製鋼ダストの溶融還元処理を実施した。
実施例２では、粉粒体として、実施例１における試料７及び試料１１の２種類の配合の粉粒体をそれぞれ用いた、２つの条件で溶融還元処理を行った。
【００４０】
試験の結果、試料７の粉粒体を用いた場合、安定した材料の供給が可能であるとともに、粉粒体に対するバーナー火炎の着熱効率が良好となることが確認できた。一方、試料１１の粉粒体を用いた場合、棚吊りは防止されたものの、振動フィーダー６ａ，８ａ付近でベルトコンベア９、フレックスコンベア１０からの落鉱が生じる場合があり、清掃作業が必要だった。さらに、試料１１の粉粒体を用いた場合、粉粒体に対するバーナー火炎の着熱効率が、試料７の粉粒体を用いた場合よりも低下する結果となった。
【符号の説明】
【００４１】
１  溶還元設備
２  鉄浴式溶融還元炉
３ａ，３ｂ  製品バンカー（貯槽）
４ａ，４ｂ  炉上バンカー（貯槽）
５ａ，５ｂ  秤量ホッパー（貯槽）
６ａ，６ｂ，７ａ，７ｂ，８ａ，８ｂ  振動フィーダー
９  ベルトコンベア
１０  フレックスコンベア
１１，１２  上吹きランス
【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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