(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
含鉄粉にバインダーを添加して前記含鉄粉を造粒する焼結原料の事前処理方法において、前記バインダーに生石灰粉を用い、前記含鉄粉に水を添加してから１分以内に、前記生石灰粉を固気比が１００以下になるように、気体に混合して前記含鉄粉に吹き付け、前記生石灰粉を分散して前記含鉄粉に添加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】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、含鉄粉にバインダーを添加して疑似粒に造粒する焼結原料の事前処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、焼結原料は、含鉄ダスト、スラジ、鉄鉱石粉等の含鉄粉に、生石灰粉や消石灰等からなるバインダーと、燃料であるコークス粉を添加し、ロータリーキルン式、あるいはパン式等の造粒装置により疑似粒子に加工される。
疑似粒子は、無端状に連結されたパレットに装入され、点火炉で疑似粒子に付着したコークスが点火されて燃焼を開始する。この燃焼は、上層から下層に移動して全層が焼結して焼結鉱が製造される。
しかし、この造粒方法では、図５に示すように、ベルトコンベア５１で搬送中の含鉄粉５０の上に、貯蔵ホッパ５２に貯蔵されたバインダーの一例である生石灰粉５３をフィーダ５４から切り出して造粒装置に送る。
そして、図６に示すように、造粒装置によって、比較的大きな粒子の含鉄粉５０からなる核鉱石５５の周囲に、生石灰粉５３の粘着性を利用して残りの含鉄粉５０が付着し、凝集層５６が形成されて疑似粒子５７となる。
しかし、核鉱石５５の周囲に付着して形成される凝集層５６内に、未反応の生石灰粉５３が存在し、含鉄粉５０の細粒を十分に付着させて凝集層５６とすることができない。
その結果、未造粒の含鉄粉５０が残り、造粒歩留りの低下、生石灰粉５３の増使用によるコストの上昇、疑似粒子５７の強度の低下等が生じている。
この対策として、特開平４−２５４５３３号公報に記載されているように、生石灰粉を予め水を加えてスラリーにしてベルトコンベアに流し込んでから、このスラリーの上に含鉄粉を切り出して積層して搬送し、造粒装置に供給して疑似粒子を製造することにより、疑似粒子を形成する際に、細粒からの核の形成を促進して造粒を向上させることが行われている。
更に、特公昭５９−１７１７１号公報に記載されているように、ベルトコンベアの上に積層した含鉄粉の上に添加された生石灰粉に散水して、事前に生石灰粉を湿潤処理して水和反応を促進させることにより、粘着性を良好にして造粒効率の向上を図ることが行われている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特開平４−２５４５３３号公報に記載された方法では、水和反応よって生成した消石灰（Ｃａ（ＯＨ）2 ）を多量に含む粘着性の高いスラリー上に含鉄粉を切り出して積層するため、スラリー中の消石灰を含鉄粉に均一に分散させることができず、造粒過程で疑似粒子に消石灰の濃淡が発生する。
その結果、未造粒の含鉄粉により造粒歩留りが低下し、生石灰粉の使用量の増加によるコストの上昇や疑似粒子の強度の低下等が生じる。
更に、特公昭５９−１７１７１号公報に記載された方法では、含鉄粉の上に生石灰粉を積層してから、この生石灰に散水を行って水和反応をさせて消石灰にするので、バインダーとなる消石灰が含鉄粉上で固化したり、消石灰が凝結し易く、含鉄粉内への分散を十分に行うことが困難である。
しかも、造粒装置で疑似粒子にする際に、分散性が悪いことから、疑似粒子の周囲に形成される凝集層に消石灰の凝結部が存在し、特開平４−２５４５３３号公報に記載された方法と同様に、未造粒の含鉄粉によって造粒歩留りが低下する。しかも、生石灰の使用量の増加による造粒コストの上昇や疑似粒子の強度の低下等が生じると言った問題がある。
【０００４】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、含鉄粉の未造粒を抑制して造粒歩留りを高め、生石灰粉等のバインダーの使用量を少なくして造粒効率を向上し、造粒コストの低減や疑似粒子の品質を向上できる焼結原料の事前処理方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
前記目的に沿う本発明の焼結原料の事前処理方法は、含鉄粉にバインダーを添加して前記含鉄粉を造粒する焼結原料の事前処理方法において、前記バインダーに生石灰粉を用い、前記含鉄粉に水を添加してから１分以内に、前記生石灰粉を固気比が１００以下になるように、気体に混合して前記含鉄粉に吹き付け、前記生石灰粉を分散して前記含鉄粉に添加する。
なお、分散とは、バインダーをベルトコンベア等から落下させて添加する際に、落下流を散らす外力を付与するか、あるいは予め気体や水にバインダーを混合して添加することを言う。
この方法により、バインダーを含鉄粉中に均一に分布させることができ、核鉱石の周囲に、バインダーの粘着作用を利用して含鉄粉を効率良く付着させることができ、良好な凝集層を形成して造粒効率を向上することができる。
【０００６】
ここで、前記バインダーに生石灰粉を用いる。
これにより、良好な分散性と粘着性を発現でき、含鉄粉の造粒をより促進することができ、疑似粒子の強度等の品質を高めることができる。
【０００７】
更に、前記バインダーを気体に混合して吹き付ける。
バインダーを気体の吹き付け力により分散するので、含鉄粉に含まれる水分を吸着してバインダーが凝結するのを防止でき、含鉄粉の疑似粒子化に有効に利用することができる。
【０００８】
また、前記バインダーの固気比を１００以下にする。
含鉄粉に添加する際のバインダーの固気比（気体の重さに対する固体の重さの割合）を所定の範囲にしているので、バインダーの分散性が大幅に向上し、含鉄粉等の水分とバインダーの反応による凝結を安定して抑制できる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
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き説明し、本発明の理解に供する。
本発明者等は、含鉄粉を造粒して疑似粒子を製造する際に、バインダーの添加量を増加しても十分な疑似粒子化が図れないことがあることに着目し、この現象について鋭意研究を行った。
そして、造粒性の悪かった疑似粒子について調査したところ、核鉱石の周囲に付着した含鉄粉の一部に凝結したバインダーが散見され、十分にバインダーとしての働きが行われておらず、しかも、その原因が、バインダーが含鉄粉の水分等を吸着して凝結を起し、如何に造粒装置で混練を強化しても含鉄粉内のバインダーの凝結を改善することができず、結果として造粒効率が低下していることが分かった。
そこで、バインダーを分散させて含鉄粉に添加することにより、バインダーの凝結が抑制され、含鉄粉の粘着を効率良く行い得ることを知見し、本発明の完成に至った。
ここで、図１は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適用される造粒装置の全体図、図２は同造粒装置のＡ−Ａ矢視断面図、図３は空気量と固気比の関係を表すグラフ、図４は生石灰反応率と焼結鉱の生産量の関係を表すグラフである。
図１及び図２に示すように、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用いられる造粒装置１０は、円筒状のロータリーキルン１２と、鉄鉱石粉、スラジ、集塵ダスト等からなる含鉄粉１１をロータリーキルン１２内に切り出すシュート１３と、ロータリーキルン１２の回転により内部で転動する含鉄粉１１にバインダーの一例である生石灰粉１４を空気と共に圧送して吹き付ける生石灰粉供給管１５と、含鉄粉１１が造粒されて形成された疑似粒子を搬送するベルトコンベア１６を備えている。
【００１０】
次に、造粒装置１０を用いて本実施の形態に係る焼結原料の事前処理方法について説明する。
含鉄粉１１をシュート１３からロータリーキルン１２内に１０〜１５トン／分切り出し、ロータリーキルン１２を３〜９回／分で回転させて、水をロータリーキルン１２の含鉄粉１１に０．１〜２重量％添加し、含鉄粉１１を転動させながら矢印（図１）の方向に含鉄粉１１を移動させる。
転動の開始から１．０〜２．０分以内に水を添加することにより、比較的大きいサイズの含鉄粉１１が核鉱石となり、その周囲に含鉄粉１１の細粒が付着して疑似粒子を形成し始める。
水の添加と同時、あるいは水の添加から１．０分以内に、生石灰粉供給管１５から空気と混合した生石灰粉１４を搬送し、含鉄粉１１の表面に吹き付ける。
生石灰粉１４は、転動している含鉄粉１１の表面に連続して散布される。
ここで、転動開始から２分以上経て水を添加したり、また、生石灰粉の添加が水の添加から１分以上を過ぎて行われると、ロータリーキルン内での造粒時間が不足して十分な造粒が困難になる。
そして、生石灰粉１４は、含鉄粉１１が転動しているため、常に新たな含鉄粉１１の表面に散布でき、空気が混入された生石灰粉１４の散布と含鉄粉１１の転動の相乗作用により、極めて均一に含鉄粉１１内に生石灰粉１４を混合することができる。
含鉄粉１１に混合された生石灰粉１４は、含鉄粉１１中の水分や添加した水と下式の反応により粘着性の良好な消石灰（Ｃａ（ＯＨ）2 ）を生成する。
ＣａＯ＋Ｈ2 Ｏ→Ｃａ（ＯＨ）2
この消石灰は、図２に示すように、ロータリーキルン１２の回転によって含鉄粉１１が転動することにより、前述の核鉱石を起点にして、その周囲に細粒の含鉄粉１１を粘着させ、良好な凝集層を形成でき、未造粒の粉の少ない品質の優れた疑似粒子を形成することができる。
【００１１】
生石灰粉を空気に混合した場合の固気比は、図３に示すように、生石灰粉の搬送量が５〜２０ｔ／ｈｒの場合、搬送に用いる空気量が２００Ｎｍ3 未満になると急激に上昇する。
固気比が１００を超えると、搬送中に脈動等が生じて生石灰粉の搬送量が大きく変動するため、含鉄粉に分布する生石灰粉が不均一になり、水和反応した際に生石灰粉が残存する。
その結果、残存した生石灰粉の粘着作用が悪いため、核鉱石の周囲に含鉄粉の細粒を粘着させることができず、造粒効率が大幅に悪くなり、疑似粒子の強度も低下する。
従って、生石灰粉１４の添加量あるいは搬送用の空気量を調整し、固気比を１００以下になるよう搬送気体量や吹き付ける固体量を調整する。
ここで、固気比は、添加生石灰粉の重量を搬送空気重量で除した値である。
【００１２】
また、生石灰粉の分布状態の良否及び造粒効率の良否を簡易的に把握する方法として、疑似粒子を分析して、未反応の生石灰粉の量と水分と反応して生成した消石灰の量を測定することで判別することができる。
即ち、疑似粒子に含まれる未反応の生石灰粉の量と水分と反応して生成した消石灰量をそれぞれ測定し、添加生石灰粉量に対する消石灰の比率を求め、この比率（生石灰反応率）を６０〜８０％に高く維持することにより、造粒効率を向上することができ、未造粒の粉に発生も防止することができる。
このようにして製造された疑似粒子は、生石灰粉の水和反応による消石灰が均一に分布しているため、造粒された疑似粒子の強度等の品質が良好であり、これを焼結機に供給して焼結鉱が製造され、製造された焼結鉱の品質も向上することができる。
【００１３】
【実施例】
次に、本発明に係る焼結原料の事前処理方法の実施例について説明する。
鉄鉱石粉と集塵ダストを混合した含鉄粉を１３トン／分シュートからロータリーキルン内に切り出し、ロータリーキルンを６．５回／分の速さで回転させ、含鉄粉に１．０重量％の水を添加した。
そして、水を添加してから１分を経過した時点で、生石灰粉供給管から空気と生石灰粉の固気比を１０となるように調整して転動する含鉄粉に吹き付けて造粒を行い、生石灰反応率と焼結鉱の生産性を調査した。
その結果、図４に示すように、固気比を１０にして生石灰粉の吹き付けた本発明では、生石灰反応率が６０〜８０％の範囲に向上でき、造粒した疑似粒子を用いて焼結を行ったところ、焼結鉱の生産量が６３０〜６４０ｔ／ｈｒと大幅に向上することができた。
これに対し、ベルトコンベアで搬送中の含鉄粉の上に、分散することなく単に生石灰粉をフィーダーから切り出す従来の添加の場合では、生石灰粉の分散性が悪く、含鉄粉内に均一に分布させることができないため、疑似粒子の断面を調査した結果、生石灰粉の未反応の塊が散見され、生石灰反応率が４０〜６０％未満と低位（通常）になっている。
その結果、疑似粒子の生成が悪くなり、未造粒の含鉄粉が発生し、この疑似粒子を用いて焼結を行った際の焼結鉱の生産量も最大で６２０ｔ／ｈｒ未満と大幅に低下した。
【００１４】
以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明は、上記した形態に限定されるものでなく、要旨を逸脱しない条件の変更等は全て本発明の適用範囲である。
例えば、バインダーを添加する位置は、ベルトコンベア上の含鉄粉にバインダーを搬送用の空気に混合して吹き付けたり、フィーダ等から落下しているバインダーに空気を吹き付ける等の外力を付与することにより、分散して添加するか、あるいはベルトコンベア上での添加と造粒装置内での添加に分けたいわゆる分割添加を行うこともできる。
【００１５】
【発明の効果】
請求項１記載の焼結原料の事前処理方法においては、バインダーを分散して含鉄粉に添加するので、バインダーの使用量を少なくして造粒歩留りを向上することができ、造粒コストを低減することができる。しかも、疑似粒子の強度を改善することができ、焼結鉱の生産性や品質を向上することができる。
【００１６】
請求項１記載の焼結原料の事前処理方法においては、バインダーに生石灰粉を用いるので、良好な分散性と粘着性を発現でき、造粒効率をより向上することができる。
【００１７】
請求項１記載の焼結原料の事前処理方法においては、バインダーを気体に混合して吹き付けるので、バインダーの凝結を防止して造粒効率を高め、疑似粒子の品質を安定して向上することができる。
【００１８】
請求項１記載の焼結原料の事前処理方法においては、バインダーの固気比を１００以下にしているので、バインダーをより均一に添加することができ、造粒効率の大幅な向上とバインダーの使用量の節減が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【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に適用される造粒装置の全体図である。
【図２】同造粒装置のＡ−Ａ矢視断面図である。
【図３】空気量と固気比の関係を表すグラフである。
【図４】生石灰反応率と焼結鉱の生産量の関係を表すグラフである。
【図５】従来用いられている焼結原料の造粒装置の全体図である。
【図６】従来の造粒装置で製造された疑似粒子の断面の模式図である。
【符号の説明】
１０：造粒装置、１１：含鉄粉、１２：ロータリーキルン、１３：シュート、１４：生石灰粉、１５：生石灰粉供給管、１６：ベルトコンベア
【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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【図６】
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