(57)【要約】【課題】微粉の多い焼結原料を高い水分で造粒した際に発生する焼結時の焼成不足を抑制して、焼結機の生産性を向上させることが可能な焼結原料の事前処理方法を提供する。【解決手段】本発明に係る焼結原料の事前処理方法は、５００μｍアンダーの微粉を１５質量％以上含む焼結原料Ａを水分１０質量％〜１３質量％で造粒して造粒物ＡＡとし、造粒物ＡＡに水分０質量％〜９質量％の焼結原料Ｂを混合して造粒物ＡＡＢとし、鉄鉱石及び凝結材を含む焼結原料Ｃを造粒する造粒装置ｃ１１の入側に造粒物ＡＡＢを添加する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
５００μｍアンダーの微粉を１５質量％以上含む焼結原料Ａを水分１０質量％〜１３質量％で造粒して造粒物ＡＡとし、
前記造粒物ＡＡに水分０質量％〜９質量％の焼結原料Ｂを混合して造粒物ＡＡＢとし、
鉄鉱石及び凝結材を含む焼結原料Ｃを造粒する造粒装置の入側に前記造粒物ＡＡＢを添加することを特徴とする焼結原料の事前処理方法。
【請求項２】
請求項１記載の焼結原料の事前処理方法において、前記焼結原料Ｃの水分を２質量％以上、且つ前記造粒物ＡＡＢとの水分の差を６質量％以下とすることを特徴とする焼結原料の事前処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、焼結機の生産性を向上させるため、焼結機に装入される焼結原料に対して事前に施される造粒処理に関する。
【背景技術】
【０００２】
焼結鉱を製造する焼結機の生産性は焼成速度×焼成後の歩留りで示される。従って、焼結機の生産性を向上させるためには、焼成速度及び／又は焼成後の歩留りの向上が必要となる。
焼成速度は、焼結機パレット内の赤熱帯下降速度、並びにパレット面積、焼結原料の嵩密度等を勘案して決定される。赤熱帯下降速度を速めて焼成速度を向上させるためには、原料層の通気性を高めることが重要となる。そのため、焼結原料を事前に造粒して微粉を低減することで通気性を高めている。
【０００３】
しかしながら、近年の資源劣質化に伴って、例えば５００μｍアンダーの微粉（粉鉱石）を１５質量％以上含むような焼結原料が増加しており、焼結原料の造粒強化（造粒後の未造粒微粉を減少させること）の重要性が増している。
【０００４】
そこで、特許文献１では、焼結原料の造粒強化を目的として、高い水分で焼結原料を造粒することが記載されている。詳細には、微粉を主体とする焼結原料を第１の造粒装置で造粒した後、該造粒物を他の焼結原料と共に第２の造粒装置へ供給して造粒する方法が記載されている。この方法では、第１の造粒装置で添加する水が、微粉を主体とする焼結原料に吸収される含水等量に、更に該含水等量の２．５質量％以上４．０質量％以下の水を加えた量であることを特徴としている。
【０００５】
また、特許文献２では、特許文献１の発明と同様に造粒系統を二系統に分割し、分割した一方の原料を水分８．０〜１１．１質量%で造粒して一方の擬似粒子とすると共に、他方の原料を水分６．０〜７．５質量％で造粒して他方の擬似粒子とし、双方の擬似粒子をドラムミキサーで混合することなく焼結機へ供給する方法が記載されている（例えば請求項１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−１０１２６３号公報
【特許文献２】特開２００９−２０９４０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に記載されている方法の場合、焼結原料の含水等量に、更に該含水等量の２．５質量％以上４．０質量％以下の水を加えて造粒するため造粒性は良いが、造粒物自体の付着力も大きくなる。このため、該造粒物を他の焼結原料と共にドラムミキサーなどの第２の造粒装置に装入して造粒する過程において、他の焼結原料に配合された凝結材が、第１の造粒装置で造粒された造粒物に付着してその表面に凝結材層を形成する。その結果、埋没した凝結材の一部が酸化発熱せず、焼成不足が発生する。
【０００８】
一方、特許文献２に記載されている方法では、一方の擬似粒子と他方の擬似粒子をドラムミキサーで混合することなく焼結機へ供給するため、例えば他方の焼結原料に配合された凝結材が一方の擬似粒子内部へ取り込まれることが無い。そのため、凝結材の埋没に起因する焼成不足の発生を抑制することができる。しかし、一方の擬似粒子は水分が多いため、擬似粒子同士が固着して塊状化する傾向が強く、この一方の擬似粒子と他方の擬似粒子をドラムミキサー等で混合することなく、例えば焼結機への搬送過程のベルトコンベア上で積層して焼結機へ供給すると、焼結機へ供給する焼結原料中に一方の擬似粒子が偏在する部分、即ち、水分が偏在する部分が発生し、焼結時の焼成不足の原因となる。
【０００９】
なお、特許文献２の請求項３には、焼成不足を抑制する構成として、一方の擬似粒子と他方の擬似粒子の水分差を制限（３．１質量％以下）することが記載されている。この方法により、水分の偏在に起因する焼成不足を抑制することが可能となるが、造粒性に基づかない水分制御であるため、造粒時の水分不足や水分過多を招く原因となる。水分不足の場合、未造粒微粉が焼結時の通気性を低下させ、焼成速度の低下や焼成不足を招く。逆に、水分過多の場合は、焼結機へ供給する焼結原料全体の水分（焼結機へ持ち込む水量）の増加原因となり、焼成速度一定のもとでは焼成不足を招く。
【００１０】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、微粉の多い焼結原料を高い水分で造粒した際に発生する焼結時の焼成不足を抑制して、焼結機の生産性を向上させることが可能な焼結原料の事前処理方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するため、本発明に係る焼結原料の事前処理方法は、５００μｍアンダーの微粉を１５質量％以上含む焼結原料Ａを水分１０質量％〜１３質量％で造粒して造粒物ＡＡとし、
前記造粒物ＡＡに水分０質量％〜９質量％の焼結原料Ｂを混合して造粒物ＡＡＢとし、
鉄鉱石及び凝結材を含む焼結原料Ｃを造粒する造粒装置の入側に前記造粒物ＡＡＢを添加することを特徴としている。
【００１２】
なお、凝結材は、主として炭素を含むもので、酸化によって発熱する材料である。例えば、石炭やコークスなどを指す。
また、上記水分（質量％）は次式で算出される値である。
水分＝添加水量／（焼結原料の量＋添加水量）×１００
【００１３】
５００μｍアンダーの微粉（粉鉱石）を１５質量％以上含む焼結原料Ａは、微粉が多く造粒しにくい難造粒性原料なので、造粒性を確保するため、高水分（水分１０質量％〜１３質量％）で造粒して造粒物ＡＡとする。しかし、造粒物ＡＡは水分を多く含んでいるため、以後の造粒処理において、凝結材が造粒物ＡＡに付着してその表面に凝結材層が形成され、埋没した凝結材の一部が酸化発熱せず、焼成不足が発生する。
そこで、本発明では、凝結材埋没の原因となる造粒物ＡＡと低水分（水分０質量％〜９質量％）の焼結原料Ｂを混合することにより、低水分の焼結原料Ｂが造粒物ＡＡの表面にまぶし付けられた造粒物ＡＡＢを製造する。造粒物ＡＡＢは、その表面に低水分の焼結原料Ｂが存在するため、造粒物ＡＡに比べて付着力が小さい。そのため、鉄鉱石及び凝結材を含む焼結原料Ｃを造粒する造粒装置の入側に造粒物ＡＡＢを添加しても、造粒物ＡＡＢに焼結原料Ｃが付着しにくいので、凝結材が埋没することがなく、凝結材埋没並びに水分偏在による焼成不足を抑制することができる。
【００１４】
また、本発明に係る焼結原料の事前処理方法では、前記焼結原料Ｃの水分を２質量％以上、且つ前記造粒物ＡＡＢとの水分の差を６質量％以下とすることを好適とする。
【００１５】
焼結原料Ｃと造粒物ＡＡＢの水分の差が大きい、即ち、造粒物ＡＡＢに比べて焼結原料Ｃの水分が少なすぎると、焼結原料Ｃに配合された凝結材が造粒物ＡＡＢに付着しやすくなる。そのため、造粒物ＡＡＢとの水分の差が６質量％以下となるまで焼結原料Ｃの水分を増やすことで、実質的に焼結原料Ｃで構成される造粒物が増加し、本発明の効果が顕著となる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明に係る焼結原料の事前処理方法では、微粉が多く水分を多く含む造粒物ＡＡの表面に低水分の焼結原料Ｂがまぶし付けられた造粒物ＡＡＢを製造し、鉄鉱石及び凝結材を含む焼結原料Ｃを造粒物ＡＡＢと共に造粒するので、微粉の多い焼結原料を高い水分で造粒した際に発生する凝結材埋没並びに水分偏在による焼成不足が抑制され、焼結機の生産性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施の形態に係る焼結原料の事前処理方法の概略を示す模式図である。
【図２】造粒物ＡＡの水分量と造粒物ＡＡ中の残存微粉量との関係を示したグラフである。
【図３】造粒物ＡＡＢの水分量と、造粒装置ｃ出側の１０ｍｍオーバーの焼結原料の割合並びに鍋焼成後の歩留りとの関係を示したグラフである。
【図４】焼結原料Ｂの水分が４質量％の場合に、焼結原料Ｃと造粒物ＡＡＢの水分差が鍋焼成後の歩留りに及ぼす影響を示したグラフである。
【図５】焼結原料Ｂの水分が９質量％の場合に、焼結原料Ｃと造粒物ＡＡＢの水分差が鍋焼成後の歩留りに及ぼす影響を示したグラフである。
【図６】焼結原料Ｂの水分が０質量％の場合に、焼結原料Ｃと造粒物ＡＡＢの水分差が鍋焼成後の歩留りに及ぼす影響を示したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態について説明し、本発明の理解に供する。
【００１９】
本発明の一実施の形態に係る焼結原料の事前処理方法について図１の模式図を用いて説明する。
（１）５００μｍアンダーの微粉（粉鉱石）を１５質量％以上含む焼結原料Ａに水（水分１０質量％〜１３質量％）を添加し、撹拌機などの造粒装置ａ１０により造粒物ＡＡを造粒する。造粒物ＡＡは水分を多く含んでいるため付着性が強く、図１に示すように塊状化しやすい。
【００２０】
（２）造粒物ＡＡに水分０質量％〜９質量％の焼結原料Ｂを添加し、パンペレタイザーなどの混合機１２により造粒物ＡＡＢを造粒する。塊状化した造粒物ＡＡは、混合機１２内で分散し、水分が少ない焼結原料Ｂが造粒物ＡＡの表面に付着する。造粒物ＡＡＢは造粒物ＡＡに比べて水分が少ないため、塊状化が起こりにくい（図１参照）。
【００２１】
（３）鉄鉱石及び凝結材を含む焼結原料Ｃを造粒する造粒装置ｃ１１の入側に造粒物ＡＡＢを添加して造粒を行う。造粒装置ｃ１１にはドラムミキサーなどを使用することができる。造粒物ＡＡＢは水分が少ないため、造粒物ＡＡＢを核とする造粒物は生成されにくい。そのため、実質的に焼結原料Ｃのみの造粒物が増加する（図１参照）。
なお、焼結原料Ｃの水分を２質量％以上、且つ造粒物ＡＡＢとの水分の差を６質量％以下とすることが好ましく、焼結原料Ｃの水分が過剰に低下した場合は、ヤード散水等により調整すればよい。
【００２２】
［微粉を含む焼結原料Ａの造粒強化と添加水分との関係］
微粉を含む焼結原料Ａの造粒強化と添加水分との関係を明らかにするため、焼結原料Ａに添加する水分をパラメータとして造粒した造粒物ＡＡに含まれる残存微粉（０．５ｍｍアンダー）の量について調査した（第１の試験）。
【００２３】
０．５ｍｍ（５００μｍ）アンダーの微粉を５５質量％含む焼結原料Ａに、バインダーとしての生石灰２質量％及び水（水分９質量％〜１３質量％）を添加し、高速撹拌機（アイリッヒミキサー）用いて造粒物ＡＡを造粒した。
焼結原料Ａにはヤンディー鉱石を含む微粉を使用し、高速撹拌機の回転数を４１５ｒｐｍとして４０秒間撹拌して造粒物ＡＡを得た。
【００２４】
そして、得られた造粒物ＡＡに含まれる残存微粉（０．５ｍｍアンダー）の量について調査した。造粒物ＡＡに含まれる残存微粉の量の測定は、造粒処理後の造粒物ＡＡを水分０質量％まで乾燥させ、ＪＩＳＺ８８０１−１のふるい目０．５ｍｍに対し、１５秒間ロータップシェーカによる機械ふるい分けを実施後、ふるい下の質量を計測し、（ふるい下の質量）／（ふるい上の質量＋ふるい下の質量）×１００（質量％）を残存微粉量とした。
【００２５】
試験結果を図２に示す。同図より以下のことがわかる。
微粉が多い焼結原料の場合、１０質量％以上の水分で造粒すると、未造粒微粉（残存微粉）が減少する。しかし、水分が１３質量％を超えると、高速撹拌機等への焼結原料付着が増加する傾向が見られたため、水分の上限値は１３質量％とした。
なお、０．５ｍｍアンダーの微粉を１５質量％〜１００質量％で試験した場合も縦軸の数値は異なるものの、水分を１０質量％以上とすると未造粒微粉が減少した。また、バインダーとしての生石灰の割合を０質量％〜６質量％で変更した場合も同様の傾向が見られた。
【００２６】
［造粒物ＡＡＢの水分と造粒物ＡＡＢへの粉付着性との関係］
造粒物ＡＡＢの水分と造粒物ＡＡＢへの粉付着性との関係を明らかにするため、造粒物ＡＡに添加する焼結原料Ｂの水分をパラメータとして、造粒物ＡＡＢへの粉付着性並びに鍋焼成後の歩留りについて調査した（第２の試験）。
【００２７】
０．５ｍｍアンダーの微粉を４０質量％含む焼結原料Ａを造粒して、０．５ｍｍアンダーの微粉を３質量％〜５質量％含む造粒物ＡＡ（水分１０質量％）を造粒した。焼結原料Ａの種類や造粒条件は第１の試験と同様である。
【００２８】
そして、０．５ｍｍアンダーの微粉を７０質量％含み、水分０、４、９質量％の焼結原料Ｂを造粒物ＡＡに添加してパンペレタイザーで混合し、水分６．６、８、９．７質量％の造粒物ＡＡＢを製造した。造粒物ＡＡと焼結原料Ｂの質量割合は、造粒物ＡＡの水分、焼結原料Ｂの水分、及び造粒物ＡＡＢの目標水分によって決まる。本試験では、造粒物ＡＡと焼結原料Ｂの質量割合を２：１とした。
焼結原料Ｂには混練ダストを使用した。また、パンペレタイザーの回転数は２９ｒｐｍとし、造粒物ＡＡＢに含まれる０．５ｍｍアンダーの微粉が５質量％〜１０質量％となるように混合時間（１分〜３分）を調整した。
なお、造粒物ＡＡＢを目視した結果、造粒物ＡＡＢ同士が固着する傾向は無く、塊状化する傾向も見られなかった。
【００２９】
次いで、０．５ｍｍアンダーの微粉を１０質量％、凝結材を４質量％含み、水分が４質量％である焼結原料Ｃと造粒物ＡＡＢを造粒装置ｃに装入して造粒処理を行い、水分７．５質量％の造粒物を製造した。造粒物ＡＡＢと焼結原料Ｃの質量割合は３０％：７０％とした。
焼結原料Ｃにはローブ鉱石や返鉱等を使用した。また、造粒装置ｃにはドラムミキサーを使用し、ドラムミキサーによる造粒開始から０分〜１分の間で連続的に水を添加した。ドラムミキサーの回転数は２５ｒｐｍとし、造粒された造粒物に含まれる０．５ｍｍアンダーの微粉が０質量％〜２質量％となるように造粒時間（２分〜３分）を調整した。
【００３０】
造粒装置ｃによって造粒された造粒物について、１０ｍｍオーバーの質量割合を調査すると共に、焼結鍋試験装置（図示省略）を用いて鍋焼成後の歩留りについて調査した。
なお、焼結鍋試験装置によって焼成された焼成物を２ｍの高さから４回落下させ、６ｍｍオーバーが残存する割合を鍋焼成後の歩留りとした。また、焼結鍋試験は微粉の影響を受けるため、上述したように、造粒装置ｃによって造粒された造粒物に含まれる０．５ｍｍアンダーの微粉を０質量％〜２質量％に調整して焼結鍋試験の信頼性を確保した。
【００３１】
試験結果を図３に示す。図中の白抜きデータは、水分が１０質量％である造粒物ＡＡを焼結原料Ｂと混合せずそのまま造粒装置ｃに装入した結果を示している。なお、焼結原料Ｂの水分を１０質量％とした場合、造粒物ＡＡＢの水分は１０質量％となる。従って、白抜きデータは、水分が１０質量％である造粒物ＡＡと水分が１０質量％である焼結原料Ｂを混合して製造した造粒物ＡＡＢの結果を示しているともいえる。
【００３２】
同図より以下のことがわかる。
造粒物ＡＡを低水分の焼結原料Ｂで被覆することにより、造粒装置ｃの出側において造粒物の粒径が小さくなり、鍋焼成後の歩留りが顕著に増大する。造粒物ＡＡＢの水分が低い場合、凝結材を含む焼結原料Ｃは、造粒物ＡＡＢに付着する量が抑制され、焼結原料Ｃから構成される造粒物が増加し、結果的に造粒装置ｃの出側の造粒物の粒径が小さくなったものと推定される。粒径が小さな造粒物に取り込まれた凝結材は、焼成時の酸化が比較的進み易いものと考えられる。
逆に、造粒物ＡＡＢの水分が多いほど、造粒物の粒径は大きくなる傾向にある。造粒物の粒径が大きな（１０ｍｍオーバー）ものが多いほど、鍋焼成後の歩留りが低くなる。造粒物ＡＡＢの水分が多いほど、焼結原料Ｃに配合された凝結材は、造粒物ＡＡＢを核とし焼結原料Ｃの粒子が付着した造粒物に取り込まれ、焼成時の酸化が抑制されたものと推定される。
【００３３】
また、焼結原料Ｂの水分が１０質量％になると、水分が９質量％の場合に比べて、造粒装置ｃの出側における１０ｍｍオーバーの造粒物が著しく増加し、鍋焼成後の歩留りも極端に低下する。従って、焼結原料Ｂの水分は９質量％以下とする。
【００３４】
以上の通り、焼結原料Ｂの被覆（水分９質量％以下で効果を確認）によって造粒物ＡＡＢの水分を低減することで、造粒物ＡＡの造粒強化並びに塊状化防止が可能となると同時に、焼結原料Ｃに配合された凝結材を取り込む造粒物の生成を抑制して、焼成不足を招かない造粒物を造粒装置ｃで製造することができる。その結果、焼結機の生産性を向上させることが可能となる。
【００３５】
なお、造粒物ＡＡの水分を１３質量％とした場合、並びに造粒物ＡＡＢの質量割合を１０質量％〜６０質量％とした場合も上記と同様の傾向であることを確認した。
【００３６】
［造粒物ＡＡＢの水分と焼結原料Ｃの水分との関係］
造粒物ＡＡＢの水分と焼結原料Ｃの水分との関係を明らかにするため、焼結原料Ｂ、Ｃの水分並びに焼結原料Ｃの水分と造粒物ＡＡＢの水分との差をパラメータとして鍋焼成後の歩留りについて調査した（第３の試験）。
【００３７】
焼結原料Ａ、Ｂ、Ｃ並びに造粒条件は第２の試験と同様である。ただし、焼結原料Ｃの水分は０質量％〜６質量％とした。
試験結果を図４〜図６に示す。なお、図中の菱形は、水分が１０質量％である造粒物ＡＡを焼結原料Ｂと混合せずそのまま造粒装置ｃに装入した結果（焼結原料Ｃの水分は４質量％）を示している。
【００３８】
これらの図より以下のことがわかる。
焼結原料Ｂの水分が４質量％及び９質量％の条件では、焼結原料Ｃの水分と造粒物ＡＡＢの水分差が６％を超えると、焼成後の歩留りが低下する。
また、焼結原料Ｂの水分が０質量％の場合、焼結原料Ｃの水分と造粒物ＡＡＢの水分差が６％以内であっても、焼結原料Ｃの水分が２％未満になると、焼成後の歩留りが低下する。焼結原料Ｃの水分が２質量％未満の場合、焼結原料Ｃの表面水分は実質、ほぼ０質量％であり、原料同士が付着できる限界水分を下回ると考えられる。そのため、焼結原料Ｃ同士の付着は起こらず、造粒物ＡＡＢに取り込まれたものと推定される。
【００３９】
以上、本発明の一実施の形態について説明してきたが、本発明は何ら上記した実施の形態に記載の構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載されている事項の範囲内で考えられるその他の実施の形態や変形例も含むものである。例えば、上記実施の形態では、混合機としてパンペレタイザーを使用しているが、これに限られるものではなくドラムミキサー等でもよい。
【符号の説明】
【００４０】
１０：造粒装置ａ、１１：造粒装置ｃ、１２：混合機
【図１】
2015203115.tif 000003
【図２】
2015203115.tif 000004
【図３】
2015203115.tif 000005
【図４】
2015203115.tif 000006
【図５】
2015203115.tif 000007
【図６】
2015203115.tif 000008