(57)【要約】【課題】従来の篩い設備をそのまま有効活用することが可能であり、比較的安価に鉄鉱石等の高炉原料の付着粉除去性能を向上させ、高炉内に持ち込まれる微粉量を低減することのできる高炉の操業方法を提供すること。【解決手段】湿潤状態の高炉原料１に界面活性剤２を添加して混合し、篩い分けを行った篩い上６を高炉に装入することを特徴とする高炉の操業方法を用いる。界面活性剤として、脂肪酸またはアルキルベンゼンスルホン酸を用いること、ベルトコンベア３上の高炉原料上に界面活性剤２を散布して添加し、ベルトコンベア３の乗り継ぎ落差３ａにおける衝撃を利用して高炉原料１と界面活性剤２とを混合することが好ましい。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
湿潤状態の高炉原料に界面活性剤を添加して混合し、篩い分けを行った篩い上を高炉に装入することを特徴とする高炉の操業方法。
【請求項２】
界面活性剤として、脂肪酸またはアルキルベンゼンスルホン酸を用いることを特徴とする、請求項１に記載の高炉の操業方法。
【請求項３】
ベルトコンベア上の高炉原料上に界面活性剤を散布して添加し、前記ベルトコンベアの乗り継ぎ落差における衝撃を利用して前記高炉原料と前記界面活性剤とを混合することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の高炉の操業方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、製鉄プロセスにおいて、鉄鉱石等の高炉原料を篩い分けし、微粉を事前除去して高炉操業を効率的に行う手法に関する。
【背景技術】
【０００２】
高炉を始めとする竪型炉による製鉄プロセスにおいては、充填層内に還元ガスを流通させて鉄鉱石を還元する必要があるため、効率的な操業を行う為には還元ガスが流通可能な空隙を確保する必要があり、鉄鉱石、コークス、焼結鉱等の装入原料は事前に微粉を除去しておく事が望ましい。このため各製鉄所においてはこれらの製鉄用原料から微粉を除去する篩い設備（振動篩い）を有している。しかしながらヤードで保管する原料等は、原料の保管の際、雨天等により水分含有率が高くなると微粉の付着力が高まるため、従来の篩いによる微粉除去は十分ではなかった。特に鉄鉱石は水分との親和性が高く、湿潤時の微粉の除去が非常に困難である。また、篩いのスクリーン上に粘土状の原料が付着して目詰まりを発生させる要因となっている。このため水分付着性の高い原料の篩い設備においては、通常目開きが大きい篩いが使用されてきた。たとえば、同じ高炉原料でも、焼結工場から直接送られる焼結鉱は殆ど水分を含まず微粉が落下しやすい為、微粉除去のために通常目開き４〜６ｍｍの篩いが使用されているが、水分を含み微粉が付着している事が多い鉄鉱石の場合、粉の除去性能を高め、目詰まりを抑制するため通常目開き１０ｍｍ程度の篩いが使用されている。つまり通常高炉原料としてそのまま使用できる４〜１０ｍｍの範囲の原料も篩い落とす事になり、歩留まりを大幅に低下させる要因となっている。また、目開き１０ｍｍの篩いを用いた場合でも、依然１ｍｍ以下の微粉の一部は１０ｍｍ以上の鉱石に付着して落下せず、粉除去効率は大幅には向上していない。
【０００３】
鉄鉱石のような湿潤状態の原料の粉除去効率を向上させることのできる篩い分け手段としては、伸縮可能な篩網と、これを上下左右に連動させて変形しながら原料を運搬する可動機構を有する特殊スクリーン、例えばジャンピングスクリーン（登録商標）が知られている。ジャンピングスクリーン（登録商標）では、ウレタン製の網目に対して引っ張り・ゆるめの繰り返し運動を与える事により原料を跳ね上げ、落下の際の衝撃力で付着粉を分散させる効果が期待できる。また、網目が常に変形する為、湿潤原料を使用しても目詰まりが起こりにくいとされている。
【０００４】
篩い分け以外の湿潤状態の原料の付着粉除去方法として、微粉が付着した鉄鉱石をスクリーン式ジェット洗浄機で水洗処理して付着粉を除去する方法が知られている（例えば、特許文献１参照。）。洗浄水をスクリーン上で勢い良く噴射するため鉄鉱石付着粉がきれいに洗浄され、付着粉を含んだ洗浄液はスクリーン式脱水機と液体サイクロンによって効率的に処理が可能であるとされている。
【特許文献１】特許第３２５５７７５号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記のように、従来、湿潤時の付着粉が多い高炉原料は目開きの大きな篩い目を有する篩いで分級されてきたが、歩留が大幅に低下するものの依然篩い上に付着粉が混入し、付着粉除去効果は大きくなかった。
【０００６】
また特殊スクリーンを用いた篩い分け法では、湿潤状態の原料の付着粉の分離性能は期待できるものの、スクリーン材質がウレタン等の樹脂材質で構成されており、さらに常に変形・伸縮するため、特に鉄鉱石などの硬質で比重の大きい材料を用いる場合、耐久性に問題がある。スクリーンの耐久性が低いと、スクリーン交換に伴うランニングコストが高額になるばかりでなく、交換のためにラインを止める頻度が高くなり、生産性悪化の大きな要因となる可能性が有る。また、従来製鉄所内で用いられている振動スクリーンとは形式が大きく異なるため、従来のスクリーンを撤去して新たに特殊スクリーンの設備を建設する必要があり、莫大な設備費用が必要になると予測される。従って、特殊スクリーンを用いた方法は製鉄原料用の篩い分け方法としてあまり普及していない。
【０００７】
さらに、スクリーン式ジェット洗浄機を用いて鉄鉱石を水洗処理する方法では、スクリーン式ジェット洗浄機、スクリーン式脱水機、液体サイクロン等の設備を新たに建設するために巨額の建設コストが必要となる。また特に鉄鉱石微粉を含んだ水処理に際しては、設備の磨耗が激しいためメンテナンスコストが高額になるという問題がある。さらに洗浄後の鉄鉱石に付着した水分による高炉への持ち込み水分が増加し、高炉炉頂温度を低下させ、操業を不安定化する要因となる可能性が有る。
【０００８】
そこで、本発明では、従来の篩い設備をそのまま有効活用することが可能であり、比較的安価に鉄鉱石等の高炉原料の付着粉除去性能を向上させ、高炉内に持ち込まれる微粉量を低減することのできる高炉の操業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】
【０００９】
本発明者らは、前記課題を解決するために、従来用いられている汎用の振動篩いを用いて、高炉原料の水分による付着粉を効率的に除去する手法について検討した。既存の篩い設備を用いて付着粉除去性能を改善する場合、高炉原料に与えることのできる振動エネルギーは一定であるため、水分による付着力自体を弱める必要があると考えられる。液体の架橋効果による粒子同士の付着力については、一般的に下記（ａ）式に示すような関係が知られている。
【００１０】
Ｆ＝２πｒσ／（１＋tan(θ／２））・・・（ａ）
（Ｆ：付着力、σ：液体の表面張力、ｒ：粒子半径、θ：液体架橋の粒子への接触角度）
上記（ａ）式によると、液体の架橋効果による付着力は、液体の表面張力に比例することが示されている。水はその分子構造が極性を有するため、分子同士がたがいに引き合い、大きな表面張力を持つ液体として知られている。水に界面活性剤を添加すると液体表面に界面活性剤分子が分散し、表面張力を大幅に低下させる事が可能である。
【００１１】
また界面活性剤の中でも特に脂肪酸塩類は、鉱石表面を親水性から疎水性に変化させる特性を有する。このため浮遊選鉱プロセスにおいては界面活性剤として添加し、鉱石表面が疎水性に変化したところにエアレーションを行い、浮上させて分離する手法が用いられている。鉱石表面が親水性から疎水性に変化すると、水分が付着しにくくなり、液体架橋自体が発生しにくくなる。
【００１２】
上記の効果により、水分による付着効果が大幅に弱められるため、従来と同等の振動エネルギーを与えても大幅に付着粉の除去効果を高める事が可能となる。以上の知見から得られた本発明の特徴は以下の通りである。
（１）湿潤状態の高炉原料に界面活性剤を添加して混合し、篩い分けを行った篩い上を高炉に装入することを特徴とする高炉の操業方法。
（２）界面活性剤として、脂肪酸またはアルキルベンゼンスルホン酸を用いることを特徴とする、（１）に記載の高炉の操業方法。
（３）ベルトコンベア上の高炉原料上に界面活性剤を散布して添加し、前記ベルトコンベアの乗り継ぎ落差における衝撃を利用して前記高炉原料と前記界面活性剤とを混合することを特徴とする（１）または（２）に記載の高炉の操業方法。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、従来の篩い設備を用いながら、雨水等にさらされた鉄鉱石等の湿潤状態の高炉原料の篩い分けが容易に行えるようになる。これにより高炉に装入される微粉原料を十分に抑制する事が可能となり、高炉内の通気性が確保され操業安定性が向上する。また、高炉原料の表面が疎水化されることにより篩い下に落下する水分が増加するため、篩い上として高炉に持ち込まれる水分量が従来と比較して減少する。近年高炉操業においてはコークス使用量の削減により高炉炉頂温度が低下し水分が凝集してダスト排出が妨げられ易い状況にあるが、高炉装入原料の含有水分が減少すると原料の乾燥に必要な熱量が少なくなるため炉頂部において必要な温度（１００℃以上）を確保しやすくなり、ダスト排出性能が向上し通気性を確保し易くなるという効果もある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明によれば、水分の存在により湿潤状態にある鉄鉱石等の高炉原料に界面活性剤を添加することで、微粉の付着力を弱めることができる為、高炉原料に界面活性剤を添加して混合し、篩い分けを行うことで、従来の篩い設備においても容易に微粉を除去することができる。そして、篩い分けにより微粉が除去された高炉原料である篩い上を、高炉に装入して操業を行ない、銑鉄を製造する。
【００１５】
尚、湿潤状態とは、鉄鉱石等の粒子表面に水分が存在する状態である。鉄鉱石等の原料の含有水分量に対する界面活性剤の効果は、原料の粒子内部の気孔分布により異なるが（対象粒子内部の気孔に水分が吸収された後の粒子表面の水分が問題となるため）、原料の水分含有量が５ｍａｓｓ％以上の場合に効果が大きい。
【００１６】
本発明は、高炉原料として鉄鉱石に用いる場合に最も効果的であるが、コークスや石炭、焼結鉱、石灰石等に用いる場合にも効果がある。
【００１７】
本発明に用いる界面活性剤は、基本的にどのような種類のものも利用可能であるが、水中に容易に溶解・拡散するものが特に望ましい。水への溶解速度が遅い場合、溶解させる為に攪拌動力や時間を必要とするからである。また、鉱石等の高炉原料の表面に付着して親水性を疎水性に変換する効果をもつものがより望ましく、具体的には、ステアリン酸ナトリウムを始めとするオレイン酸、ラウリン酸、ステアリン酸のナトリウム塩、カリウム塩等の各種脂肪酸や、直鎖アルキルベンゼンスルホン酸ナトリウムなどを用いることが好ましい。これは、鉱石等の表面の水とのぬれ性を悪化させる事により、鉱石等と水との間の付着性を弱める効果が期待できる為である。
【００１８】
界面活性剤の添加方法としては、ヤード上で添加し重機で混合する方法、もしくはベルトコンベア上で鉱石等の高炉原料上に添加し、ベルトコンベアの乗り継ぎシュートにおける落下衝撃を利用して混合する方法などがあるが、混合効果が十分であれば後者の方法がより低コストであるため望ましい。また、ベルトコンベア上で界面活性剤を添加する位置は、篩いからなるべく離れていることが好ましく、原料ヤード側に近い位置とすることが望ましい。これは乗り継ぎ落差をより多く通過し、より多くの時間をかけて搬送されたほうが、界面活性剤が鉱石全体に行き渡りやすくなるためである。
【００１９】
図１は、本発明の一実施形態を示すフロー図である。微粉が付着した鉄鉱石１を高炉原料として用いる際に、界面活性剤２を、搬送ベルトコンベア３上の鉄鉱石１に上部から散布して添加する。界面活性剤２を添加された鉄鉱石１が、搬送ベルトコンベア３の乗り継ぎシュート部分３ａで落下する際に、界面活性剤と鉄鉱石とが混合される。この状態で鉄鉱石１を、従来高炉装入前の鉄鉱石の篩い分けに用いている篩い設備４を用いて篩い分けを行うことで、鉄鉱石１は鉄鉱石微粉５と微粉除去後の鉄鉱石６とに分離され、篩い上の鉄鉱石６を高炉に装入することで、微粉の割合の少ない鉄鉱石を高炉に装入することが可能となる。
【実施例】
【００２０】
本発明による効果を確認する為に、以下の条件で篩い分け試験を行った。
【００２１】
１、水分による粉付着性が高い鉄鉱石を用意し、幅２ｍ、長さ３．５ｍ、目開き７ｍｍの振動篩いに約５Ｔを供して篩い分けを行った。鉄鉱石の水分含有量を乾燥法で測定したところ、３．９ｍａｓｓ％であった。
【００２２】
２、上記１と同じ鉄鉱石に水分を散水した後、ショベルを用いてよく混合し、水分をなじませる為に数時間静置して湿潤状態とした。ここで再び鉄鉱石の水分含有量を乾燥法で測定したところ、９．３ｍａｓｓ％となった。この湿潤鉄鉱石を前述の振動ふるいに約５Ｔ供し、篩い分けを行った。
【００２３】
３、散水した上記２と同じ湿潤鉄鉱石に混合脂肪酸ナトリウムを鉄鉱石に対して０．５ｍａｓｓ％添加し、ショベルを用いて良く攪拌した後、約５Ｔを上述の振動篩いに供して篩い分けを行った。添加した混合脂肪酸ナトリウムは、粒径１ｍｍ以下の乳白色の固形パウダー状であった。
【００２４】
４、最後に、散水した上記２の湿潤鉄鉱石に直鎖アルキルベンゼンスルホン酸ナトリウム（ＬＡＳ  Ｎａ）を０．５ｍａｓｓ％添加し、ショベルを用いて良く攪拌した後、約５Ｔを上述の振動篩いに供して篩い分けを行った。添加した添加した直鎖アルキルベンゼンスルホン酸ナトリウムは、粒径１ｍｍ以下の白色の固形パウダー状であった。
【００２５】
以上の１〜４の篩い分け後の「篩い下質量比率」と、「篩い下粒径５ｍｍ以下（−５ｍｍ）回収率」の測定結果を表１に示す。
【００２６】
【表１】
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【００２７】
鉄鉱石に水分を添加した湿潤鉄鉱石を篩い分けすると、篩い下質量比率（篩い下質量÷篩い供給質量×１００）が大幅に低下した。そこで、篩い下−５ｍｍ回収率（篩い下−５ｍｍ質量÷篩い供給−５mm質量×１００）を計算すると、同様に回収率が大幅に低下しており、−５ｍｍ粉が大量に篩い上試料に付着している事が確認された。混合脂肪酸ナトリウムを添加混合した条件においては、湿潤鉄鉱石のみの場合と比較して篩い下重量比率が大幅に増加した。篩い下−５ｍｍ回収率も水分添加前に近いレベルまで回復しており、界面活性剤により付着粉が篩い落とされる効果が確認さされた。また、直鎖アルキルベンゼンスルホン酸ナトリウムを添加混合した条件においても同様の結果が示され、付着粉除去効果が示された。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の一実施形態を示すフロー図。
【符号の説明】
【００２９】
１    鉄鉱石
２    界面活性剤
３    搬送ベルトコンベア
３ａ    乗り継ぎシュート部分
４    篩い設備
５    鉄鉱石微粉
６    微粉除去後の鉄鉱石
【図１】
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