(57)【要約】【課題】微粉鉱石を用いた場合でも、適切な粒度分布が得られて、焼結鉱の生産性を簡便で効果的に維持・向上することができる焼結鉱の造粒設備を提供する。【解決手段】撹拌破砕装置３０Ａは、粗粒の偏析位置２４に設置されていて、ディスク２１の回転軸と略平行になった回転軸３１と、その回転軸３１に取り付けられたヘッド部３２Ａとを有しており、ヘッド部３２Ａは、回転軸３１の先端に固定された棒状の固定部材３３Ａと、その固定部材３３Ａに取り付けられた下方に延びる棒状の撹拌羽根３４Ａを備えていて、撹拌破砕装置３０Ａの高さ位置を調整することによって、造粒中の焼結原料１や造粒後のペレット２には、撹拌羽根３４Ａ（固定部材３３Ａを含む）が接触し、回転軸３１は接触しないようになっている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
粉状の鉄鉱石を主原料とする焼結原料をペレットに造粒する造粒設備であって、
皿状または筒状の回転体を備えた造粒機と、該造粒機で造粒中の焼結原料または／および造粒後のペレットを撹拌破砕する撹拌破砕装置とを有し、
前記撹拌破砕装置は、回転軸と、該回転軸に取り付けられた撹拌破砕部材とを備え、前記回転軸は前記造粒中の焼結原料または／および造粒後のペレットに接触しないことを特徴とする焼結鉱の造粒設備。
【請求項２】
前記撹拌破砕部材は、少なくとも１本の棒状部材または少なくとも１枚の板状部材であることを特徴とする請求項１に記載の焼結鉱の造粒設備。
【請求項３】
前記撹拌破砕装置の回転軸が前記回転体の回転軸に対して略平行になるように設置されていることを特徴とする請求項１または２記載の焼結鉱の造粒設備。
【請求項４】
前記撹拌破砕装置の回転軸の回転方向は、前記回転体の回転方向とは逆向きであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の焼結鉱の造粒設備。
【請求項５】
前記撹拌破砕装置の回転軸が略水平になるように設置されていることを特徴とする請求項１または２に記載の焼結鉱の造粒設備。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、焼結原料を造粒して焼結原料造粒物（ペレット）を得る焼結鉱の造粒設備に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、製鉄プロセスにおいて、焼結原料となる粉鉱石は石灰石系粉原料や他の副原料と混合し、ドラムミキサー（筒状の回転体を備えたドラム型造粒機）やディスクペレタイザ（皿状の回転体を備えたディスク型造粒機）等で水分を添加しながら造粒して焼結原料造粒物（ペレット）とした後、焼結機で焼結して、焼結鉱として高炉で利用される。この焼結原料造粒物は径が数ｍｍの核に径が１ｍｍ以下の粉が付着したものであり、「擬似粒子」と呼ばれる。
【０００３】
近年の原料供給事情から、従来の粉鉱石（平均径が１〜３ｍｍ程度）よりも粒径の小さい製鉄ダストや微鉱石といった微粉鉱石（平均径が４０〜１５０μｍ程度）を使用する必要性が増している。この場合、従来の造粒方法では、微粉同士が付着した強度の弱い粗大な「付着粒子」が増え、擬似粒子の割合が減り、均一な造粒物が形成されず、焼結鉱の生産性を維持できない問題が生じている。
【０００４】
そこで、従来の造粒方法の改善案として、特許文献１には、焼結原料の一部に石灰スラリーを添加した後、高速攪拌ミキサーで造粒し、焼結原料の残りは１次ドラムミキサーで造粒し、その後、これらの焼結原料を２次ドラムミキサーで水分を微調整して造粒強化を図る方法が提案されている。
【０００５】
また、特許文献２には、焼結原料を分級操作によって細粒の焼結原料と粗粒の焼結原料に分け、細粒の焼結原料を高速ミキサーで調湿・造粒し、それに粗粒の焼結原料を混合して造粒する方法が提案されている。
【０００６】
また、特許文献３には、アイリッヒミキサー（撹拌羽根）を造粒装置内に導入することにより、微粉・難造粒性粒子を含む焼結原料であっても単純な設備で強度のある擬似粒子が製造できるようにする方法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平１０−１２１１５３号公報
【特許文献２】特開２００４−３６０００２号公報
【特許文献３】特開２００２−３１７２２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１の方法の場合、高速攪拌ミキサー、１次ドラムミキサー、２次ドラムミキサーの三台のミキサーを用いることによる運転費・設備費の増加が避けられない。
【０００９】
また、特許文献２の方法の場合、輸送時に分級するため経路が煩雑であり、細粒を予備造粒するための余分なバインダが必要となる。
【００１０】
また、特許文献３の方法の場合、強度を増すための造粒時に、低速で撹拌羽根と粒子の接触部位に水分を染み出させることから、撹拌羽根側への粒子の付着が増加し、メンテナンスが困難という課題がある。また、撹拌羽根の回転速度が焼結原料の水分状態によって制約されるため、低速回転によって粗大粒子が発生するといった課題も含んでいる。
【００１１】
本発明は、上記のような事情に鑑みてなされたものであり、微粉鉱石を用いた場合でも、適切な粒度分布が得られて、焼結鉱の生産性を簡便で効果的に維持・向上することができる焼結鉱の造粒設備を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するために、本発明は以下の特徴を有している。
【００１３】
［１］粉状の鉄鉱石を主原料とする焼結原料をペレットに造粒する造粒設備であって、
皿状または筒状の回転体を備えた造粒機と、該造粒機で造粒中の焼結原料または／および造粒後のペレットを撹拌破砕する撹拌破砕装置とを有し、
前記撹拌破砕装置は、回転軸と、該回転軸に取り付けられた撹拌破砕部材とを備え、前記回転軸は前記造粒中の焼結原料または／および造粒後のペレットに接触しないことを特徴とする焼結鉱の造粒設備。
【００１４】
［２］前記撹拌破砕部材は、少なくとも１本の棒状部材または少なくとも１枚の板状部材であることを特徴とする前記［１］に記載の焼結鉱の造粒設備。
【００１５】
［３］前記撹拌破砕装置の回転軸が前記回転体の回転軸と略平行になるように設置されていることを特徴とする前記［１］または［２］に記載の焼結鉱の造粒設備。
【００１６】
［４］前記撹拌破砕装置の回転軸の回転方向は、前記回転体の回転方向とは逆向きであることを特徴とする前記［１］〜［３］のいずれかに記載の焼結鉱の造粒設備。
【００１７】
［５］前記撹拌破砕装置の回転軸が略水平になるように設置されていることを特徴とする前記［１］または［２］に記載の焼結鉱の造粒設備。
【発明の効果】
【００１８】
本発明においては、微粉鉱石を用いた場合でも、適切な粒度分布が得られて、焼結鉱の生産性を簡便で効果的に維持・向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】ディスクペレタイザを示す図である。
【図２】本発明の実施形態１を示す図である。
【図３】本発明の実施形態１におけるヘッド部を示す図である。
【図４】本発明の実施形態２を示す図である。
【図５】本発明の実施形態２におけるヘッド部を示す図である。
【図６】本発明の実施形態３を示す図である。
【図７】本発明の実施形態３におけるヘッド部を示す図である。
【図８】本発明の実施例における造粒物の粒度分布を示す図である。
【図９】本発明の実施例における焼結鉱の生産性を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００２１】
本発明者らは、焼結原料である粉鉱石、微粉鉱石、石灰石系粉原料、他の副原料を混合し、ディスクペレタイザ（あるいはドラムミキサー）で水分を添加しながら造粒行ったところ、適切な粒度範囲の擬似粒子の割合が減り、焼結機での通気性を悪化させる、粗粒（微粉同士が付着した強度の弱い粗大な付着粒子）を多く含んだ粒度分布となることを経験した。
【００２２】
図１はディスクペレタイザを示す図である。図１（ａ）はディスクペレタイザの底面を正面にして見た略上面図であり、図１（ｂ）は縦断面図である。ディスクペレタイザ２０は、ディスク（皿状の回転体）２１を備えており、矢印２２の方向に回転している。これによって、焼結原料１や焼結原料造粒物（ペレット）２は主に矢印の方向２３に流れていく。
【００２３】
そして、ディスクペレタイザ２０内を観察すると、粗粒の存在する位置には特徴があり、平面的には図１中の２４に示される領域であり、高さ方向には粒子層（焼結原料１、ペレット２の層）の表層に浮き上がってくる性質があることがわかった。
【００２４】
そこで、本発明者らは、粗粒の偏析位置２４に撹拌破砕装置（回転軸、撹拌羽根）を置いて、粗粒を選択的に解砕して、焼結原料造粒物を整粒化することを考えた。
【００２５】
具体的には、造粒の過程で生じる粗粒を適宜破砕する必要があるが、粗粒と撹拌羽根間の接触力によって粗粒を破砕すると微粉粒子が発生し、その微粉粒子が撹拌破砕装置に付着しやすく、特に撹拌破砕装置の回転軸に付着しやすいことを突き止めているので、粒子層（焼結原料層）に回転軸が接触しないようにする必要がある。もし、回転軸に微粉粒子が付着すると、ペレット（焼結原料造粒物）の整粒化を阻害することになる。この点については、従来技術（特許文献１〜３等）では全く考慮されていない。
【００２６】
よって、本発明の実施形態においては、粉状の鉄鉱石を主原料とする焼結原料をペレットに造粒する造粒設備が、ディスクペレタイザ（皿状の回転体を備えた造粒機）と、該造粒機で造粒中の焼結原料や造粒後のペレットを撹拌破砕する撹拌破砕装置とを有し、撹拌破砕装置は、回転軸と、該回転軸に取り付けられた撹拌羽根（撹拌破砕部材）とを備え、造粒中の焼結原料や造粒後のペレットには、前記撹拌羽根が接触し、前記回転軸は接触しないようになっている。
【００２７】
以下、本発明の実施形態１〜３について述べる。
【００２８】
［実施形態１］
図２は本発明の実施形態１を示す図である。図２（ａ）は図１に対応した略上面図であり、図２（ｂ）は縦断面図である。また、図３は図２の要部拡大図である。図３（ａ）は略上面図であり、図３（ｂ）は略正面図である。
【００２９】
図２（ａ）、（ｂ）に示すように、この実施形態１においては、造粒設備１０は、ディスクペレタイザ２０（ディスク２１）と撹拌破砕装置３０（３０Ａ）とを備えている。
【００３０】
その撹拌破砕装置３０Ａは、粗粒の偏析位置２４に設置されていて、ディスク２１の回転軸と略平行（ディスク２１の回転面に対して略垂直）になった回転軸３１と、その回転軸３１に取り付けられたヘッド部３２（３２Ａ）とを有している。
【００３１】
そして、図３（ａ）、（ｂ）に示すように、ヘッド部３２Ａは、回転軸３１の先端に固定された棒状の固定部材３３Ａと、その固定部材３３Ａに取り付けられた下方に延びる棒状の撹拌羽根３４（３４Ａ）を備えている。
【００３２】
その上で、撹拌破砕装置３０Ａの高さ位置を調整することによって、造粒中の焼結原料１や造粒後のペレット２には、撹拌羽根３４Ａ（固定部材３３Ａも含む）が接触し、回転軸３１は接触しないようになっている。
【００３３】
前述のとおり、粗粒は粒子層の表層に存在するので、撹拌羽根３４Ａは粒子層の表層を含む長さが必要になるが、粒子層全体を撹拌する必要はない。その一方で、回転軸３１に微粉粒子が付着しないように、回転軸３１は粒子層の表面からは離れている必要があるが、あまり離れすぎると粗粒の破砕効率が落ちる。以上を考慮して、撹拌羽根３４Ａの長さは、ディスクペレタイザ２０のディスク２１の深さの１／４倍〜３倍であることが好ましい。また、撹拌破砕装置３０Ａは、粗粒が存在する領域において、撹拌羽根３４Ａが粒子層の表面から１／３以内の深さまでになるように設置される。
【００３４】
これによって、回転軸３１に微粉粒子が付着することが抑止され、ペレット（焼結原料造粒物）の整粒化を円滑に行うことができる。
【００３５】
［実施形態２］
図４は本発明の実施形態２を示す図である。図４（ａ）は図１に対応した略上面図であり、図４（ｂ）は縦断面図である。また、図５は図４の要部拡大図である。図５（ａ）は略上面図であり、図５（ｂ）は略正面図である。
【００３６】
図４（ａ）、（ｂ）に示すように、この実施形態２においては、造粒設備１０は、ディスクペレタイザ２０（ディスク２１）と撹拌破砕装置３０（３０Ｂ）とを備えている。
【００３７】
その撹拌破砕装置３０Ｂは、粗粒の偏析位置２４に設置されていて、ディスク２１の回転軸と略平行（ディスク２１の回転面に対して略垂直）になった回転軸３１と、その回転軸３１に取り付けられたヘッド部３２（３２Ｂ）とを有している。
【００３８】
そして、図５（ａ）、（ｂ）に示すように、ヘッド部３２Ｂは、回転軸３１の先端に固定された平板状の固定部材３３Ｂと、その固定部材３３Ｂに取り付けられた下方に延びる板状の撹拌羽根３４（３４Ｂ）を備えている。
【００３９】
その上で、撹拌破砕装置３０Ｂの高さ位置を調整することによって、造粒中の焼結原料１や造粒後のペレット２には、撹拌羽根３４Ｂ（固定部材３３Ｂも含む）が接触し、回転軸３１は接触しないようになっている。
【００４０】
前述のとおり、粗粒は粒子層の表層に存在するので、撹拌羽根３４Ｂは粒子層の表層を含む長さが必要になるが、粒子層全体を撹拌する必要はない。その一方で、回転軸３１に微粉粒子が付着しないように、回転軸３１は粒子層の表面からは離れている必要があるが、あまり離れすぎると粗粒の破砕効率が落ちる。以上を考慮して、撹拌羽根３４Ｂの長さは、ディスクペレタイザ２０のディスク２１の深さの１／４倍〜３倍であることが好ましい。また、撹拌破砕装置３０Ｂは、粗粒が存在する領域において、撹拌羽根３４Ｂが粒子層の表面から１／３以内の深さまでになるように設置される。
【００４１】
これによって、回転軸３１に微粉粒子が付着することが抑止され、ペレット（焼結原料造粒物）の整粒化を円滑に行うことができる。
【００４２】
［実施形態３］
図６は本発明の実施形態３を示す図である。図６（ａ）は図１に対応した略上面図であり、図６（ｂ）は縦断面図である。また、図７は図６の要部拡大図である。図７（ａ）は略上面図であり、図７（ｂ）は略正面図である。
【００４３】
図６（ａ）、（ｂ）に示すように、この実施形態３においては、造粒設備１０は、ディスクペレタイザ２０（ディスク２１）と撹拌破砕装置３０（３０Ｃ）とを備えている。
【００４４】
その撹拌破砕装置３０Ｃは、粗粒の偏析位置２４に設置されていて、略水平になった回転軸３１と、その回転軸３１に取り付けられたヘッド部３２（３２Ｃ）とを有している。
【００４５】
そして、図７（ａ）、（ｂ）に示すように、ヘッド部３２Ｃは、回転軸３１の先端および中間に取り付けられた板状の撹拌羽根３４（３４Ｃ（３４Ｃ１〜３４Ｃ４））を備えている。
【００４６】
その上で、撹拌破砕装置３０Ｃの高さ位置を調整することによって、造粒中の焼結原料１や造粒後のペレット２には、撹拌羽根３４Ｃが接触し、回転軸３１は接触しないようになっている。
【００４７】
前述のとおり、粗粒は粒子層の表層に存在するので、撹拌羽根３４Ｃは粒子層の表層を含む長さが必要になるが、粒子層全体を撹拌する必要はない。その一方で、回転軸３１に微粉粒子が付着しないように、回転軸３１は、粒子層の表面からは離れている必要があるが、あまり離れすぎると粗粒の破砕効率が落ちる。以上を考慮して、撹拌羽根３４Ｃの長さは、ディスクペレタイザ２０のディスク２１の深さの１／４倍〜３倍であることが好ましい。また、撹拌破砕装置３０Ｃは、粗粒が存在する領域において、撹拌羽根３４Ｃが粒子層の表面から１／３以内の深さまでになるように設置される。
【００４８】
これによって、回転軸３１に微粉粒子が付着することが抑止され、ペレット（焼結原料造粒物）の整粒化を円滑に行うことができる。
【００４９】
ここで、上記実施形態１〜３においては、上述したように、粗粒は粒子層の表層に浮いてくる性質があるため、撹拌羽根３４（３４Ａ、３４Ｂ、３４Ｃ）をディスク２１の底面に接触させる必要はなく、ディスク２１の深さの最大でも１／４以内で十分な破砕効果を得ることができる。また、撹拌破砕装置３０（３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ）は１台に限らず複数台用いてもよい。
【００５０】
また、破砕のために必要な接触力は粒径によって異なり、接触速度に比例して破砕力が増大する。そのため、撹拌破砕装置３０は、撹拌羽根３４の回転方向３５が粒子の移動方向２３と逆になるように設置することが望ましい。すなわち、撹拌破砕装置３０Ａ、３０Ｂでは、撹拌羽根３４Ａ、３４Ｂの回転方向３５がディスク２１の回転方向２２と逆になるように設置することが望ましく、撹拌破砕装置３０Ｃでは、撹拌羽根３４Ｃの回転方向３５が焼結原料１やペレット２をディスク２１の傾斜上方に押し上げる方向となるように設置することが望ましい。
【００５１】
また、撹拌羽根３４は１枚以上あればよいが、撹拌羽根３４の回転範囲内で撹拌羽根３４が占める体積が過度に増加すると、焼結原料の流入が減少し、破砕効果も減少する。撹拌羽根３４はヘッド部３２（３２Ａ、３２Ｂ、３２Ｃ）ひとつにつき３〜１２枚が好ましく、さらに４〜８枚が好ましい。
【００５２】
粗粒の偏析位置は、ディスク２１の傾斜角度や回転数が操業に適した範囲であれば、図１に示した位置２４から大きくは変わらない。しかしながら、粗粒の偏析位置２４の詳細を、目視あるいはビデオやカメラによる映像撮影またはその他の方法によって確認すれば、粗粒の最も多い位置を特定して撹拌羽根３４を配置することができる。
【００５３】
このようにして、撹拌羽根３４が粗粒偏析位置２４に配置されていること、および粗粒は微粉が集合した強度の弱い付着粒子であり壊れ易いことから、粗粒が選択的に解砕される。そして、解砕された粒子はディスク２１内に留まって、再度造粒過程を経て適切な粒度に調整される。一方、解砕されない粒子は圧密により強度が上昇する。
【００５４】
これによって、造粒と同時に粗粒を解砕することで、造粒工程を増やすことなく、簡便にペレット（焼結原料造粒物）を整粒化することができるようになる。
【００５５】
なお、ここでは、ディスクペレタイザ（皿状の回転体を備えたディスク型造粒機）を用いた場合について述べたが、ドラムミキサー（筒状の回転体を備えたドラム型造粒機）を用いた場合でも同様に実施することができる。
【実施例１】
【００５６】
本発明の効果を確認するために、上記の本発明の実施形態１〜３に基づいて、焼結原料の造粒試験を行った。その際のディスクペレタイザ２０の仕様と運転条件は表１に示す。また、焼結原料の配合を表２に示す。表２に示すように、微粉鉱石Ｄを１７ｍａｓｓ％配合した。
【００５７】
【表１】
2015224390.tif 000003
【００５８】
【表２】
2015224390.tif 000004
【００５９】
そして、比較例として、撹拌破砕装置３０を用いないで、焼結原料の造粒を行った。
【００６０】
これに対して、本発明例１、２、３として、それぞれ上記の実施形態１、２、３に基づいて、焼結原料の造粒を行った。攪拌羽根３４の仕様と撹拌破砕装置３０の設置台数を表３に示す。
【００６１】
【表３】
2015224390.tif 000005
【００６２】
各例について、サンプル約２ｋｇを３分毎に１０回取り、粒度分布を調べた結果（１０回の合算）を図８に示す。
【００６３】
本発明例１、本発明例２、本発明例３は、比較例に比べ、粗粒、細粒が少なく、ふるい目１〜４．７５ｍｍ（適正粒度範囲）の割合が多いことがわかる。
【００６４】
また、得られた焼結原料造粒物を焼結した場合の生産性（適正な粒度と強度を備えた焼結鉱の単位時間当たりの生産量）を、比較例を１と規格化した生産率指数として図９に示す。
【００６５】
粒度が適正範囲にある割合が多かった本発明例１、本発明例２、本発明例３は比較例１に比べ、生産性が向上していることがわかる。
【００６６】
このように、本発明においては、微粉鉱石を配合した場合であっても、造粒と同時に微分粒子の付着の少ない攪拌羽根を用いて粗粒を解砕することができ、適正な強度と粒度分布を実現して、焼結鉱の生産性を維持できることがわかった。
【符号の説明】
【００６７】
１  焼結原料
２  ペレット（焼結原料造粒物）
１０  造粒設備
２０  ディスクペレタイザ（ディスク型造粒機）
２１  ディスク
２２  ディスクの回転方向
２３  焼結原料の主な流れ方向
２４  粗粒の偏析位置
３０（３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ）  撹拌破砕装置
３１  回転軸
３２（３２Ａ、３２Ｂ、３２Ｃ）  ヘッド部
３３（３３Ａ、３３Ｂ）  固定部材
３４（３４Ａ、３４Ｂ、３４Ｃ）  撹拌羽根（撹拌破砕部材）
３５  撹拌羽根の回転方向
【図１】
2015224390.tif 000006
【図２】
2015224390.tif 000007
【図３】
2015224390.tif 000008
【図４】
2015224390.tif 000009
【図５】
2015224390.tif 000010
【図６】
2015224390.tif 000011
【図７】
2015224390.tif 000012
【図８】
2015224390.tif 000013
【図９】
2015224390.tif 000014