(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
各原料ホッパーから、ゲーサイトを含むピソライト鉱石と、返鉱(11)と前記ピソライト鉱石より飽和水分が低く吸収可能な水分量が少ないリオドセ鉱石及びカラジャス鉱石とを除く他の鉱石と、副原料と、燃料を切り出し、前記原料ホッパーから一次ミキサーに至る間に混合造粒に必要な水分の一部を前記ピソライト鉱石に予め噴霧添加するとともに、一次ミキサー(3)で水を添加しつつ混合造粒し、
二次ミキサー(5)にて、前記返鉱(11)と、前記ピソライト鉱石より飽和水分が低く吸収可能な水分量が少ない前記リオドセ鉱石及びカラジャス鉱石と、前記一次ミキサー(3)で混合造粒した造粒物(12)とを混合造粒することを特徴とする焼結原料の造粒方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、焼結原料の粉粒体の混合造粒に関するもので、特に焼結機に装入する原料であるピソライト鉱石の過溶融を防止して混合・造粒するための新規な改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、焼結原料は図６に示すように、原料ホッパー１から切り出した原料を第１ベルトコンベア２によって第１段目の一次ミキサー３に供給し、この一次ミキサー３においてノズル９で水を添加しながら原料を混合し、次段のベルトコンベアに送り出し、さらに混合された原料を第２ベルトコンベア４によって第２段目の二次ミキサー５に供給し、その後粒状化した原料を第３ベルトコンベア６を介して給鉱ホッパー７に貯蔵し、その後、焼結機８へと供給されて焼結鉱が製造される。
【０００３】
しかしながら、焼結原料として、従来、赤鉄鉱（ヘマタイト）や磁鉄鉱（マグネタイト）の良質な鉱石を使用していたが、近年ゲーサイト（Ｆｅ２Ｏ３・Ｈ２Ｏ）を多く含む魚卵状を呈しているピソライト鉱石の使用量が増えてきている。このピソライト鉱石は焼結過程において生産性を維持する上で問題が多く、これに対応する技術開発が望まれている。
また、ピソライト鉱石は４％以上の結晶水を含有しており、３００℃で結晶水を解離したピソライト鉱石は多孔質となり、１２００℃以上の焼結過程において、多孔質なピソライト鉱石は通常の鉱石と比較してフラックスと反応しやすく、過剰な融液を生成する。この過剰な融液が焼結層の通気性を悪化させ、生産性を低下させることが判明している。そのため、ピソライト鉱石の多量使用技術としては、ピソライト鉱石は多量に結晶水を含んでいるため、焼結時にクラックや気孔が発生し焼結鉱品質を悪化させるため、事前に熱処理をして結晶水を発散させる方法、高融点物質の蛇紋岩などを用いてペレタイザーで予備造粒して保護層を形成させる方法、１３００℃以上で溶融液が生成するように造粒付着粉の組成を調整する高溶融点液相焼結法等がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来の焼結原料の造粒方法は、以上のように構成されていたため、次のような課題が存在していた。
すなわち、いずれの事前処理法も既設造粒設備のみで達成できるものではなく、設備の大幅な改造や新規設備の導入が必要となる。また、通常の造粒工程ではピソライト鉱石は造粒性が悪いため充分な付着粉の保護層が形成できずに強度、生産性の低下を招くことになっている。
【０００５】
本発明は、以上のような課題を解決するためになされたもので、特に、ピソライト鉱石の過溶融を防止するため、ペレタイザー等に事前処理設備、既設造粒設備の大掛かりな改造等を必要とせずに、焼結反応時に生成する溶融液とピソライト核粒子との接触を遮断する付着粉層を増大させ、ピソライト鉱石多量配合による強度、生産性低下を抑制する焼結原料の造粒方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明による焼結原料の造粒方法は、各原料ホッパーから、ゲーサイトを含むピソライト鉱石と、返鉱と前記ピソライト鉱石より飽和水分が低く吸収可能な水分量が少ないリオドセ鉱石及びカラジャス鉱石とを除く他の鉱石と、副原料と、燃料を切り出し、前記原料ホッパーから一次ミキサーに至る間に混合造粒に必要な水分の一部を前記ピソライト鉱石に予め噴霧添加するとともに、一次ミキサーで水を添加しつつ混合造粒し、二次ミキサーにて、前記返鉱と、前記ピソライト鉱石より飽和水分が低く吸収可能な水分量が少ない前記リオドセ鉱石及びカラジャス鉱石と、前記一次ミキサーで混合造粒した造粒物とを混合造粒する方法である。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、図面と共に本発明による焼結原料の造粒方法の好適な実施の形態について説明する。
まず、予め、焼結原料の混合造粒性を調査するために、次の表１の配合原料で原料の配合設計を行い、図４（本発明法）および図５（従来法）で示す混合造粒試験を行った。すなわち、図４においては、原料１０及び水１４を一次ミキサー３に入れて造粒し、この造粒物１２と返鉱１１と水１５を二次ミキサー５に入れて造粒した後に、造粒物１３を得ている。
これに対し、図５においては、全原料１０Ａを水１４と共に一次ミキサー３に入れて造粒し、得られた造粒物１２を二次ミキサー５で造粒して最終的な造粒物１３を得ている。
【０００８】
【表１】
0004205242.tif 000002
【０００９】
図７に核粒子２０に付着した微粉の模式図を示すが、図４の本発明法と図５の従来法で造粒し焼結に供する前の混合原料を採取して核粒子に付着した粉層の厚みを測定した。
測定に当たって造粒物１３の疑似粒子の５〜１０ｍｍを造粒物から取出し、乾燥した後に熱可塑性の樹脂に埋め込み研磨して粒子の四方の付着粉層２１の厚みを顕微鏡を用いて測り比較すると、本発明法であるピソライト鉱石の核粒子に付着した粉層の厚みは平均値で７９０μｍであったのに対して、従来法で混合造粒したピソライト鉱石への付着粉の厚みは４２０μｍと少なかった。
すなわち、ピソライト鉱石が魚卵状を呈し粒子外面が他の鉱石と比較して凹凸が少なく、且つ平均粒径が大きく飽和水分値が高いため造粒性が悪い。造粒性が悪いと、全焼結原料を一次ミキサー３に装入して混合造粒すると、粒子外面の凹凸が大きく飽和水分が低い造粒性の良い原料、たとえば返鉱核粒子などから優先的に微粉が付着し、微粉の絶対量が不足してピソライト鉱石には微粉が付着し難いと考えられる。
【００１０】
さらに、焼結工場の原料フロー工程である原料ホッパーから切り出した焼結原料を一次ミキサー３にて水分を添加しながら混合造粒し、混合造粒して得られた造粒物を二次ミキサー５に装入し、更に返鉱１１を加えて混合造粒した焼結原料を焼結機に装入して焼結が行われるが、焼結鉱工場を想定した四方を耐火物で形成した内寸法３００ｍｍ角の焼結鍋で一次、二次ミキサー３，５を想定して混合造粒した焼結原料を装入層厚を７００ｍｍと一定にし、ガスバーナーにより原料表面に着火し下方から吸引負圧が１１００ｍｍＡｑで吸引してラボテストを行った。
【００１１】
また、鍋試験原料配合を実際の焼結工場で操業する配合を想定して配合設計をした。その配合設計を前記した表１で配合した。
飽和水分の高いピソライト鉱石と逆に飽和水分の低い返鉱１１を一次ミキサー３、二次ミキサー５と別けて混合造粒することによって、返鉱１１に付着する粉を抑制し、抑制した分だけピソライト鉱石の付着粉層の増加が図られ、ピソライト鉱石の過溶融を防止する。
すなわち、返鉱は凹凸の多い粗い粉であるため、凹部に微粉が詰まり、この微粉が更に造粒性を高めるためと、飽和水分が低いため少ない水分でも十分に造粒が進むと考えられる。このように低水分域でも充分に造粒が進行する返鉱をピソライト鉱石と分離して造粒することで、ピソライト鉱石への付着粉の増大を図るものである。
【００１２】
次に、前述の第１表に示す焼結に供する各原料を配合してラボテストを行い焼結特性を調査した結果について説明する。本発明法である焼結工程を前述の図４に示し比較法として図５に全原料を一次ミキサー３に入れて混合造粒を行った。なお、ピソライト鉱石を２４（重量）％と他の鉱石３８．８７（重量）％と副原料である生石灰、石灰石、珪石、蛇紋岩と燃料であるコークスを外数で４（重量）％と３．７（重量）％、二水準でそれぞれ計り取って一次ミキサー３を想定した直径１ｍで高さ５０ｃｍのペレタイザーを１２ｒｐｍで回転させ、造粒水分の８０％を一次ミキサー３で添加し５分間混合造粒を行った。
次いで一次ミキサー３で混合造粒した造粒物１２と返鉱１１を加えて造粒水分の残りの２０％を加え、５分間回転させ二次ミキサー５を想定した直径１ｍで高さ５０ｃｍのペレタイザーを１２ｒｐｍで５分間回転させ混合造粒して焼結原料としての造粒物１３を鍋試験に供した。
比較材としては本発明法と全く同一の原料を用い配合も同一で、全原料を計り取り、一次ミキサー３、二次ミキサー５で混合造粒時間を一定にして比較試験に供した。
なお、飽和水分の測定方法としては、図示していないが、各種原料を混合した混合物を濾紙を敷いたロートに入れ、原料表面を被うまで水を添加し、その後ロート下方から水が自然落下しなくなるまで置き、その時の総重量を測り原料を１１０℃の乾燥機に入れて絶乾させ絶乾重量を求め飽和水分を算出した。本試験における造粒水分は飽和水分の６０％を使用した。
【００１３】
前述のラボテスト結果を図１〜図３に示す。図１に示す如く焼結特性である生産性、歩留まりは、本発明法である、ピソライト鉱石と、返鉱と前記ピソライト鉱石より飽和水分が低く吸収可能な水分量が少ないリオドセ鉱石及びカラジャス鉱石とを除くその他の鉱石や、副原料を一次ミキサー３にて優先的に混合造粒して、二次ミキサー５で、前記混合物と、返鉱とピソライト鉱石より飽和水分が低く吸収可能な水分量が少ない前記リオドセ鉱石及びカラジャス鉱石とを加えて混合造粒して焼結に供すると、コークスの添加量に関わらず生産性、歩留まりは向上し、焼結時間は短縮されることが判明した。
【００１４】
また、多孔質なピソライト鉱石は通常の鉱石と比較してフラックスと反応しやすく、過剰な融液を生成するため、一次ミキサー３でピソライト鉱石の粒子に微粉を付着させて付着粉層の増大を図ったことが図２の通気性の改善で見られる。
このことは、ピソライト鉱石は他の鉱石に比べて粗粒であるため核粒子となり易いことと推定される。
更に、ピソライト鉱石は他の鉱石に比べて平均粒径が大きくしかも、飽和水分も高いため、原料ホッパーから一次ミキサー３に至る間に混合造粒に必要な水分の一部を予め噴霧添加すると、添加した水との馴染みが良くなり一次ミキサーでの付着粉層の増大が図られ、通気性改善にはより好ましい。
また、図３に焼結鉱の品質である被還元性（ＲＩ）が従来に比べて向上し、焼結鉱の冷間強度（Ｓｉ）も良好になっている。
【００１５】
図８には鉱石の平均粒径と飽和水分の関係を図示しているが、ピソライト鉱石は平均粒径が大であるのに比し飽和水分が他の鉱石より高い。これは、ピソライト鉱石より飽和水分の低い他の鉱石、例えば豪州産のヘマタイト鉱石やインド産鉱石、更にブラジル鉱石などの一部は返鉱と同様に二次ミキサー５で混合造粒するとピソライト鉱石を用いた焼結原料であっても通気性を悪くしないことを示唆している。従って、ピソライト鉱石と比較して飽和水分が低く吸収可能な水分量が少ないリオドセ鉱石及びカラジャス鉱石は返鉱と同様に二次ミキサー５で混合造粒することが好ましい。
なお、実施の形態としてピソライト鉱石としてローブリバーを示したが、他の鉱石銘柄であっても同様な作用が得られる。
【００１６】
【実施例】
前述の第１表の銘柄を表記した配合割合で配合し、返鉱１１を除いた銘柄に燃料であるコークスを添加して一次ミキサー３である回転ドラムへ各ホッパーから切り出し装入し、水を添加して混合造粒を行い、混合造粒物をベルトコンベアで二次ミキサー５に送り、この時点で最大粒径４ｍｍ以下の返鉱１１を装入して造粒物１２と合わせて、さらに水分を加えながら混合造粒物を得て焼結原料としての造粒物１３として焼結ホッパーへ供給し焼結機にて焼結鉱を得た。
得られた焼結鉱の品質である、冷間強度、低温還元粉化性、還元粉化性それぞれ良好で、問題となっている通気性についても改善され、通気性の向上に伴い焼結時間が短縮され生産性が向上した。従って、本発明においては、各原料ホッパーからゲーサイトを含むピソライト鉱石と他の鉱石と副原料と燃料を切り出し、水を添加しながら一次ミキサー３で混合造粒し、二次ミキサー５にて返鉱１１と前記一次ミキサー３で混合造粒した造粒物４とを混合造粒する方法と、各原料ホッパーからゲーサイトを含むピソライト鉱石と他の鉱石と副原料と燃料を切り出し、水を添加しながら一次ミキサー３で混合造粒し、二次ミキサー５にて返鉱１１と前記ピソライト鉱石より飽和水分の低い鉱石と前記一次ミキサー３で混合造粒した造粒物４とを混合造粒する方法と、さらに、前記原料ホッパーから一次ミキサー３に至る間に混合造粒に必要な水分の一部を前記ピソライト鉱石に噴霧添加する方法を採用している。
【００１７】
【発明の効果】
本発明による焼結原料の造粒方法は、以上のように構成されているため、次のような効果を得ることができる。すなわち、各原料ホッパーからピソライト鉱石と副原料と燃料又は他の鉱石を切り出し、水を添加しながら一次ミキサーで混合造粒し、二次ミキサーにて返鉱と前記一次ミキサーで混合造粒した造粒物を混合造粒することにより、焼結反応時に生成する溶融液とピソライト核粒子との接触を遮断する付着粉層を増大させ、ペレタイザー等の事前処理設備、既設造粒設備の大掛かりな改造等を必要とせずに、かつ、強度、生産性を低下させずにピソライト鉱石を多量配合した焼結鉱を製造することが可能となる。
また、各原料ホッパーから、ピソライト鉱石と、返鉱と前記ピソライト鉱石より飽和水分が低く吸収可能な水分量が少ないリオドセ鉱石及びカラジャス鉱石とを除く他の鉱石と、副原料と、燃料を切り出し、一次ミキサーで水を添加しながら混合造粒し、二次ミキサーにて返鉱と前記ピソライト鉱石より飽和水分が低く吸収可能な水分量が少ないリオドセ鉱石及びカラジャス鉱石とを前記一次ミキサーで混合造粒した造粒物とを混合造粒することにより、更にピソライト鉱石の粒に微粉層を形成させて通気性の阻害要因を排除して生産性が向上する。
また、原料ホッパーから一次ミキサーに至る間に混合造粒に必要な水分の一部を予めピソライト鉱石に噴霧添加することによって、鉱石に水を十分なじますことができ、付着粉の形成を促進させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明法と従来法を比較した焼結の生産性を示す特性図である。
【図２】  本発明法と従来法を比較した焼結の通気性を示す特性図である。
【図３】  本発明法と従来法を比較した焼結の品質を示す特性図である。
【図４】  本発明法を説明する原料の混合造粒工程図である。
【図５】  従来法を説明する原料の混合造粒工程図である。
【図６】  焼結工程の概略を説明する構成図である。
【図７】  核粒子に微粉が付着した様子を示す模式図である。
【図８】  平均粒径と飽和水分の関係を説明する特性図である。
【符号の説明】
１    原料ホッパー
２    ベルトコンベア
３    一次ミキサー
４    ベルトコンベア
５    二次ミキサー
６    ベルトコンベア
７    給鉱ホッパー
８    焼結機
９    ノズル
１０    原料
１１    返鉱
１２，１３    造粒物
１４，１５    水
【図１】
0004205242.tif 000003
【図２】
0004205242.tif 000004
【図３】
0004205242.tif 000005
【図４】
0004205242.tif 000006
【図５】
0004205242.tif 000007
【図６】
0004205242.tif 000008
【図７】
0004205242.tif 000009
【図８】
0004205242.tif 000010