(57)【要約】【課題】造粒物の強度を確保し、原料層内の通気性を確保することのできる造粒物の製造装置、これを備える焼結鉱の製造装置及び焼結鉱の製造方法を提供する。【解決手段】  本発明は、造粒物の製造装置、これを備える焼結鉱の製造装置及び焼結鉱の製造方法に関するものであり、第１の鉄鉱石、副原料及び燃料を混合して第１の配合原料を製造し、前記第１の配合原料を結合して第１の造粒物を製造し得る第１の事前処理部と、第２の鉄鉱石、粉原料及び燃料を含む第２の配合原料を圧縮成形して成形体を製造し、前記成形体を破砕して第２の造粒物に製造し得る第２の事前処理部と、を備え、原料層内の通気性が確保可能であることから、焼結生産性及び品質を向上させることを特徴とする。【展開図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
原料が注入される空間を形成し、板状の成形体が製造できるように隔設される一対の第１のロールを有する成形器と、
前記成形体が流れ込む空間を形成するように隔設される一対の第２のロールを有する破砕器と、
を備えることを特徴とする造粒物の製造装置。
【請求項２】
前記成形器は、前記一対の第１のロールの間に前記原料を加圧注入する注入器を備えることを特徴とする請求項１に記載の造粒物の製造装置。
【請求項３】
前記第２のロールの外周面には、突起が形成されることを特徴とする請求項２に記載の造粒物の製造装置。
【請求項４】
前記第２のロールの間の離間距離は、前記第１のロールの間の離間距離よりも短いことを特徴とする請求項３に記載の造粒物の製造装置。
【請求項５】
前記破砕器は、前記成形器の直下部に配備され、
前記成形器において製造される前記成形体が前記一対の第２のロールの間に挟み込まれるように、前記一対の第１のロールと前記一対の第２のロールは並ぶように配置されることを特徴とする請求項４に記載の造粒物の製造装置。
【請求項６】
焼結鉱を製造する装置であって、
第１の鉄鉱石、副原料及び燃料を混合して第１の配合原料を製造し、前記第１の配合原料を結合して第１の造粒物を製造し得る第１の事前処理部と、
第２の鉄鉱石、粉原料及び燃料を含む第２の配合原料を圧縮成形して成形体を製造し、前記成形体を破砕して第２の造粒物に製造し得る第２の事前処理部と、
を備えることを特徴とする焼結鉱の製造装置。
【請求項７】
前記第１の鉄鉱石を粒度選別し得る選別器が備えられることを特徴とする請求項６に記載の焼結鉱の製造装置。
【請求項８】
前記第２の事前処理部は、
前記第２の鉄鉱石、副原料及び燃料を混合して第２の配合原料を製造し得る第１の混合器を備えることを特徴とする請求項７に記載の焼結鉱の製造装置。
【請求項９】
前記第２の事前処理部は、
前記第２の配合原料が注入される空間を形成するように隔設される一対の第１のロールを有する成形器と、
前記成形器の下部に配備され、隔設される一対の第２のロールを有する破砕器と、
を備えることを特徴とする請求項８に記載の焼結鉱の製造装置。
【請求項１０】
前記成形器は、前記第２の配合原料を前記一対の第１のロールの間に加圧注入する注入器を備えることを特徴とする請求項９に記載の焼結鉱の製造装置。
【請求項１１】
前記第２のロールの外周面には、突起が形成されることを特徴とする請求項１０に記載の焼結鉱の製造装置。
【請求項１２】
前記第２のロール間の離間距離は、前記第１のロール間の離間距離よりも短いことを特徴とする請求項１１に記載の焼結鉱の製造装置。
【請求項１３】
前記第１の造粒物と前記第２の造粒物とを混合する第２の混合器が備えられることを特徴とする請求項１２に記載の焼結鉱の製造装置。
【請求項１４】
焼結鉱の製造方法であって、
第１の鉄鉱石、副原料及び燃料を含む第１の配合原料を結合して第１の造粒物を製造する過程と、
第２の鉄鉱石、副原料及び燃料を含む第２の配合原料を成形及び破砕して第２の造粒物を製造する過程と、
前記第１の造粒物と前記第２の造粒物とを焼結台車に装入する過程と、
を含むことを特徴とする焼結鉱の製造方法。
【請求項１５】
前記第１の鉄鉱石を粒度選別する過程を含み、
前記第１の鉄鉱石を粒度選別する過程において、３ｍｍ以下の粒子径を有する鉄鉱石は第２の配合原料に含める過程を含むことを特徴とする請求項１４に記載の焼結鉱の製造方法。
【請求項１６】
前記第２の配合原料を用意する過程において、バインダーを投入する過程を含むことを特徴とする請求項１５に記載の焼結鉱の製造方法。
【請求項１７】
前記第２の造粒物を製造する過程は、
前記第２の配合原料を圧縮成形して板状の成形体を製造する過程と、
前記板状の成形体を破砕して粒子状の第２の造粒物を製造する過程と、
を含むことを特徴とする請求項１６に記載の焼結鉱の製造方法。
【請求項１８】
前記成形体を破砕する過程において、前記第２の造粒物の大きさを調節することを特徴とする請求項１７に記載の焼結鉱の製造方法。
【請求項１９】
前記焼結台車に装入する過程前に、
前記第１の造粒物と前記第２の造粒物とを混合する過程を含むことを特徴とする請求項１８に記載の焼結鉱の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、造粒物の製造装置、これを備える焼結鉱の製造装置及び焼結鉱の製造方法に係り、より詳しくは、焼結鉱の品質及び生産性を向上させることのできる造粒物の製造装置、これを備える焼結鉱の製造装置及び焼結鉱の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
微粒の粉鉄鉱石を焼結して高炉の使用に適した大きさに製造する焼結鉱の製造工程としては、量産可能なドゥワイト−ロイド（Ｄｗｉｇｈｔ−Ｌｙｏｉｄ、以下、「ＤＬ」と称する。）式の焼結工程が主として用いられる。このようなＤＬ式の焼結工程においては、粉鉄鉱石、副原料及び燃料（粉コークス、無煙炭）などをドラムミキサーに入れて混合及び調湿（原料重量比：約７〜８％）を行って、疑似粒子化させた焼結機の台車の上に一定の高さで装入する。そして、点火炉により表面点火させた後、下方から空気を強制的に吸引しながら焼結配合原料の焼成が行われ、焼結鉱が製造される。焼結済みの焼結鉱は、排鉱部の破砕器（ｃｒｕｓｈｅｒ）を経て冷却器（ｃｏｏｌｅｒ）において冷却され、高炉内への装入及び反応が行われ易い５〜５０ｍｍの粒度に分級されて高炉に送られる。
【０００３】
一方、焼結鉱の製造に当たって、鉄の含量が高く、粒度が比較的に大きな良質且つ高品位の鉄鉱石が減ることに伴い、０．１５ｍｍ以下の微粉比率の高い低品位の鉄鉱石の使用量が次第に増えつつある。ところが、ＤＬ式の焼結工程において焼結反応を効率よく行って生産性を向上させ、良好な品質の焼結鉱を製造するためには、適量の空気が原料層の内部を流れるように通気性を確保することが肝要である。したがって、焼結原料中の微粉比率を最低限に抑えることが必要であり、鉄鉱石の選鉱過程を経て生産される微粉鉄鉱石のように微粉比率の非常に高い鉄鉱石を用いる場合には、別途の事前処理を施して造粒物に製造して焼結原料として用いることを余儀なくされる。
【０００４】
また、焼結過程において、造粒物の粒度分布に加えて、造粒物の強度が焼結層の通気性に大きな影響を及ぼす。したがって、造粒物が輸送、装入、並びに焼成の過程において受ける機械的・熱的な衝撃などに耐えるような強度を有するように製造し得る方法が望まれる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、造粒物の強度を確保し、原料層内の通気性を確保することのできる造粒物の製造装置、これを備える焼結鉱の製造装置及び焼結鉱の製造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】
【０００６】
本発明の造粒物の製造装置は、原料が注入される空間を形成し、板状の成形体が製造できるように隔設される一対の第１のロールを有する成形器と、前記成形体が流れ込む空間を形成するように隔設される一対の第２のロールを有する破砕器と、を備えることを特徴とする。
【０００７】
前記成形器は、前記一対の第１のロールの間に前記原料を加圧注入する注入器を備えていることを特徴とする。
【０００８】
前記第２のロールの外周面には、突起が形成されることを特徴とする。
【０００９】
前記第２のロール間の離間距離は、前記第１のロール間の離間距離よりも短いことを特徴とする。
【００１０】
前記破砕器は、前記成形器の直下部に配備され、前記成形器において製造される前記成形体が前記一対の第２のロールの間に挟み込まれるように、前記一対の第１のロールと前記一対の第２のロールは並ぶように配置されることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明の焼結鉱の製造装置は、焼結鉱を製造する装置であって、第１の鉄鉱石、副原料及び燃料を混合して第１の配合原料を製造し、前記第１の配合原料を結合して第１の造粒物を製造し得る第１の事前処理部と、第２の鉄鉱石、粉原料及び燃料を含む第２の配合原料を圧縮成形して成形体を製造し、前記成形体を破砕して第２の造粒物に製造し得る第２の事前処理部と、を備えていることを特徴とする。
【００１２】
前記第１の鉄鉱石を粒度選別し得る選別器が備えられていることを特徴とする。
【００１３】
前記第２の事前処理部は、前記第２の鉄鉱石、副原料及び燃料を混合して第２の配合原料を製造し得る第１の混合器を備えていることを特徴とする。
【００１４】
前記第２の事前処理部は、前記第２の配合原料が注入される空間を形成するように隔設される一対の第１のロールを有する成形器と、前記成形器の下部に配備され、隔設される一対の第２のロールを有する破砕器と、を備えていることを特徴とする。
【００１５】
前記成形器は、前記第２の配合原料を前記一対の第１のロールの間に加圧注入する注入器を備えていることを特徴とする。
【００１６】
前記第２のロールの外周面には、突起が形成されることを特徴とする。
【００１７】
前記第２のロール間の離間距離は、前記第１のロール間の離間距離よりも短かいことを特徴とする。
【００１８】
前記第１の造粒物と前記第２の造粒物とを混合する第２の混合器が備えられていることを特徴とする。
【００１９】
また、本発明の焼結鉱の製造方法は、焼結鉱の製造方法であって、第１の鉄鉱石、副原料及び燃料を含む第１の配合原料を結合して第１の造粒物を製造する過程と、第２の鉄鉱石、副原料及び燃料を含む第２の配合原料を成形及び破砕して第２の造粒物を製造する過程と、前記第１の造粒物と前記第２の造粒物とを焼結台車に装入する過程と、を含んでいることを特徴とする。
【００２０】
前記第１の鉄鉱石を粒度選別する過程を含み、前記第１の鉄鉱石を粒度選別する過程において、３ｍｍ以下の粒子径を有する鉄鉱石は第２の配合原料に含める過程を含んでいることを特徴とする。
【００２１】
前記第２の配合原料を用意する過程において、バインダーを投入する過程を含んでいることを特徴とする。
【００２２】
前記第２の造粒物を製造する過程は、前記第２の配合原料を圧縮成形して板状の成形体を製造する過程と、前記板状の成形体を破砕して粒子状の第２の造粒物を製造する過程と、を含んでいることを特徴とする。
【００２３】
前記成形体を破砕する過程において、前記第２の造粒物の大きさを調節することを特徴とする。
【００２４】
前記焼結台車に装入する過程前に、前記第１の造粒物と前記第２の造粒物とを混合する過程を含んでいることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、微粉鉄鉱石を含む配合原料を圧縮成形して成形体を製造し、成形体を破砕して粒子状の造粒物を製造することにより、造粒物の生産性を向上させることができ、焼結鉱の製造に適した物理的な特性が確保可能である。なお、このようにして製造された造粒物を用いて焼結鉱を製造する場合、原料層内の通気性が確保可能であることから、焼結生産性及び品質を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の実施形態に係る焼結鉱の製造装置の構成を示す概略図である。
【図２】本発明の実施形態に係る造粒物の製造装置の構成を示す概略図である。
【図３】本発明の実施形態に係る焼結鉱の製造方法を順次示すフロー図である。
【図４】本発明の実施形態に係る造粒物の製造装置を用いて造粒物を製造する方法を示す概略図である。
【図５】造粒物の種類に応じた生産性を比較して示すグラフである。
【図６】破砕器のロール間の距離に応じた造粒物の粒子径の分布を示すグラフである。
【図７】造粒物の種類に応じた初期の強度を比較して示すグラフである。
【図８】造粒物の種類に応じた圧縮強度を比較して示すグラフである。
【図９】造粒物の種類に応じた水分抵抗強度を比較して示すグラフである。
【図１０】造粒物の種類に応じた、原料層を通過する空気の流速を比較して示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明について図面を参照して詳しく説明する。しかしながら、本発明は以下に開示される実施形態に何ら限定されるものではなく、異なる様々な形態に具体化され、単にこれらの実施形態は本発明の開示を完全たるものにし、通常の知識を有する者に発明の範囲を完全に知らせるために提供されるものである。
【００２８】
図１は、本発明の実施形態に係る焼結鉱の製造装置の構成を示す概略図であり、図２は、本発明の実施形態に係る造粒物の製造装置の構成を示す概略図である。
【００２９】
図１に示す通り、本発明の実施形態に係る焼結鉱の製造設備は、一方向に配列されて移動自在に形成され、内部に配合原料を熱処理し得る空間が設けられる複数の焼結台車２００と、焼結台車２００が無限軌道方式で回転するように閉ループを形成する移動経路１２０と、焼結台車２００に装入された配合原料に火炎を噴射する点火炉１３０と、を備えている。また、焼結鉱の製造設備は、第１の鉄鉱石を含む第１の配合原料を用いて、第１の造粒物を製造する第１の事前処理部３００と、第２の鉄鉱石を含む第２の配合原料を用いて、第２の造粒物を製造する第２の事前処理部４００及び第１の造粒物と第２の造粒物を焼結台車２００に装入する原料供給部１１０を備えている。
【００３０】
移動経路１２０は、焼結台車２００が無限軌道方式で回転するように閉ループを形成し、原料の装入及び焼結が行われる上部側の移動経路と、焼結済みの焼結鉱を排鉱した空き焼結台車２００が焼結工程のために上部側の移動経路に移動する下部側の移動経路と、を有している。上部側の移動経路には、焼結台車２００に原料を装入する原料供給区間、点火区間及び焼結区間が設けられており、下部側の移動経路は、次の焼結工程のために焼結台車２００が移動する回送区間である。このとき、上部側の移動経路から下部側の移動経路へと切り換えられる区間は、焼結済みの焼結鉱が排鉱される排鉱部１２６である。排鉱部１２６の一方の側には、焼結台車２００から排鉱される焼結鉱を破砕する破砕装置１４０と、破砕された焼結鉱を冷却させる冷却装置１５０と、が配備されている。
【００３１】
原料供給部１１０は、上部側の移動経路の一方の側に配備され、点火炉１３０は、焼結台車２００の移動方向に対して原料供給部１１０の前方に配備されている。また、上部側の移動経路の下部には、点火区間の下部から焼結区間に至るまで焼結台車の内部を吸引するように複数のウィンドボックス１２１が配備されている。ウィンドボックス１２１は、負圧を形成して焼結台車２００の内部を吸引することにより、焼結台車２００の内部において原料層の上部から下部へと向かう空気の流れを形成して原料を焼結する。
【００３２】
ウィンドボックス１２１の終端にはダクト１２２が連結され、ダクト１２２の終端にはブロワー１２４が配設されて、ウィンドボックス１２１の内部に負圧を形成することにより、焼結台車２００の内部を吸引できるようになっている。また、ダクト１２２には、ブロワー１２４の前方に集塵器１２３が配設されていて、ウィンドボックス１２１を介して吸引された排ガス中の不純物をろ過させて煙突１２５を介して排出する。ウィンドボックス１２１は、外気を吸引して焼結原料表層の点火及び焼結原料の燃焼を可能にして焼結鉱を生産できるようにする。
【００３３】
第１の事前処理部３００と第２の事前処理部４００は、焼結鉱を製造するための原料中の鉄鉱石の粒度に応じて、焼結鉱の製造に適した大きさに造粒する役割を有する。このとき、第１の事前処理部３００は、１０ｃｍ以下の第１の鉄鉱石を含む第１の配合原料を互いに結合して第１の造粒物、例えば、ペレットを製造してもよく、第２の事前処理部４００は、１００μｍ以下の第２の鉄鉱石を含む第２の配合原料を圧縮成形した後に破砕して、粒子状の第２の造粒物を製造してもよい。
【００３４】
第１の事前処理部３００は、第１の鉄鉱石、副原料及び燃料物質を貯留する複数の第１のホッパー３１０と、第１の鉄鉱石、副原料及び燃料物質を混合して、第１の配合原料を製造する第１の混合器３２０及び第１の配合原料を結合して第１の造粒物を製造する造粒器３３０を備えている。第１の事前処理部３００は、配合原料を混合及び攪拌しながら造粒物を製造する既存の装置と略同様である。すなわち、第１の事前処理部３００は、第１の混合器３２０において、１０ｃｍ以下の粒度を有する第１の鉄鉱石と、石灰石などの副原料及びコークスなどの燃料物質を均一に混合して第１の配合原料を製造し、造粒器３３０において、第１の配合原料に水分を添加しながら攪拌して第１の鉄鉱石、副原料及び燃料物質を互いに結合することにより、ペレット（ｐｅｌｌｅｔ）などの第１の造粒物を製造する。
【００３５】
また、第２の事前処理部４００は、第２の鉄鉱石、副原料、燃料物質及びバインダーを貯留する複数の第２のホッパー４１０と、第２の鉄鉱石、副原料及び燃料物質を混合して第２の配合原料を製造する第２の混合器４２０及び第２の配合原料を用いて第２の造粒物を製造する造粒装置を備えている。
【００３６】
図２に示す通り、造粒装置は、第２の配合原料を圧縮成形して板状（ｐｌａｔｅ  ｔｙｐｅ）の成形体を製造する成形器４３０と、成形器４３０において製造された板状の成形体を破砕して粒子状の第２の造粒物を製造する破砕器４４０と、を備えている。
【００３７】
成形器４３０は、一対の第１のロール４３２を有する双ロール型圧縮器を備えている。このとき、一対の第１のロール４３２は、これらの間に第２の配合原料が注入される空間を形成できるように互いに離れて並ぶように配設される。また、成形器４３０は、第２の配合原料が収容される容器４３３と、容器４３３の内部に配備され、第２の配合原料を第１のロール４３２の間に注入し得る注入器４３４と、を備えている。注入器４３４は、成形器４３０において高密度の成形体を製造できるように第１のロール４３２の間に第２の配合原料を加圧注入する。例えば、注入器４３４は、成形器４３０の上部から第１のロール４３２の間に第２の配合原料を加圧注入できるスクリューフィーダーを備えている。
【００３８】
破砕器４４０は、成形体が挟み込まれる空間を形成できるように互いに離れて並ぶように配設される一対の第２のロール４４２を備えている。
【００３９】
破砕器４４０は、成形器４３０において製造される成形体をリアルタイムにて破砕できるように成形器４３０の直ぐ下部に配備される。この場合、破砕器４４０の第２のロール４４２は、成形器４３０の第１のロール４３２により製造される成形体が挟み込まれるように第１のロール４３２と並ぶように配置される。第２のロール４４２の上部には、成形体の離脱を防止するガイドプレート４４６が配備される。このとき、第２のロール４４２間の間隔Ｄ２が第１のロール４３２間の間隔Ｄ１よりも広いか、またはそれに等しい場合には、成形体を破砕することができないため、第２のロール４４２間の間隔は、第１のロール４３２間の間隔よりも狭く設定することが好ましい。成形器４３０において製造される成形体は、未硬化の状態で破砕器４４０を構成する第２のロール４４２の間に挟みこまれながらその厚さが薄くなる。このようにして製造される第２の造粒物は、２回に亘って加圧されるため、成形体よりも高い強度を有することができる。このような原理を用いて、成形器４３０と破砕器４４０との間には、成形器４３０において製造される成形体を圧縮するための圧縮器（図示せず）をさらに備えている。この場合、圧縮器は、成形器４３０と同様に、互いに離れて配置される一対のロールを備えていてもよく、このとき、ロール間の間隔は、第１のロール４３２間の間隔よりも小さく、且つ、第２のロール４４２間の間隔よりも大きい。
【００４０】
また、第２のロール４４２は、成形体が容易に破砕できるように外周面に突起４４４が形成されている。突起４４４は、第２のロール４４２の外周面に一定の間隔Ｄ３を有するように備えられが、このとき、突起４４４間の間隔は、成形体を破砕して製造される第２の造粒物の大きさを決定するのに影響を及ぼす恐れがある。突起４４４は、様々な形状に形成されてもよく、例えば、成形体を破砕して、長さ、幅及び厚さを有する粒子状の第２の造粒物が製造できるように格子状に形成されてもよい。第２の造粒物の大きさは、第２のロール４４２間の間隔や、第２のロール４４２の外周面に形成される突起４４４の大きさにより調節されてもよい。
【００４１】
一方、本発明の実施形態に係る焼結鉱の製造設備は、選別器５００をさらに備えている。選別器５００は、第１の鉄鉱石から特定の粒度以下、例えば、１ｍｍ以下または３ｍｍ以下の粒度を有する鉄鉱石を選別することができる。選別器５００において選別された鉄鉱石は、第２の事前処理部４００に与えられて第２の鉄鉱石とともに第２の造粒物を製造する上で使用可能である。
【００４２】
また、原料供給部１１０は、第１の事前処理部３００において製造された第１の造粒物と、第２の事前処理部４００において製造された第２の造粒物とを貯留するサージホッパー１１４と、上部鉱を貯留する上部鉱ホッパー１１２及び焼結台車２００に配合原料及び上部鉱を装入する装入装置１１６を備えている。このとき、第１の造粒物と第２の造粒物とは、別の混合器（図示せず）において混合された後、サージホッパー１１４に貯留される。
【００４３】
以下、本発明に係る焼結鉱の製造方法について説明する。
【００４４】
図３は、本発明の焼結鉱の製造方法を順次に示すフロー図であり、図４は、造粒物の製造装置を用いて造粒物を製造する方法を示す概念図である。
【００４５】
図３に示す通り、本発明の焼結鉱の製造方法は、第１の鉄鉱石を用意する過程（Ｓ１１０）と、第１の鉄鉱石、副原料及び燃料物質を混合して第１の配合原料を製造する過程（Ｓ１１４）と、第１の配合原料を結合して第１の造粒物を製造する過程（Ｓ１１６）と、第２の鉄鉱石を用意する過程（Ｓ１２０）と、第２の鉄鉱石、副原料、燃料物質及びバインダーを混合して第２の配合原料を用意する過程（Ｓ１２２）と、第２の配合原料を圧縮成形して板状の成形体を製造する過程（Ｓ１２４）と、成形体を破砕して粒子状の第２の造粒物を製造する過程（Ｓ１２６）及び第１の造粒物と第２の造粒物とを焼結台車に装入（Ｓ１３０）して焼結する過程（Ｓ１４０）を含んでいる。このとき、第１の鉄鉱石を用意する過程後に、第１の鉄鉱石から特定の大きさ、例えば、３ｍｍ以下の大きさを有する第１の鉄鉱石を粒度選別する過程（Ｓ１１２）を含んでいてもよい。ここで、選別された３ｍｍ以下の大きさを有する第１の鉄鉱石は、第２の造粒物を製造する上で用いてもよい。
【００４６】
先ず、第１の鉄鉱石は、１０ｃｍ以下の大きさを有する粉鉄鉱石である。第１の鉄鉱石は、第１の造粒物を製造する上で使用可能であり、必要に応じて、第１の鉄鉱石から１ｍｍ以下または３ｍｍ以下の大きさを有する鉄鉱石を粒度選別して第２の造粒物を製造するための第２の事前処理部４００に送られる。
【００４７】
第１の鉄鉱石が用意されれば、石灰石などの副原料及び燃料物質とともに第１の混合器３２０に装入した後、均一に混合して第１の配合原料を製造する。第１の配合原料が製造されれば、第１の配合原料を造粒器３３０に装入し、水分を加えながら攪拌して第１の鉄鉱石、副原料及び燃料物質を互いに結合してペレットなどの第１の造粒物を製造する。
【００４８】
第２の鉄鉱石は、１００μｍ以下の大きさを有する微粉鉄鉱石である。第２の鉄鉱石は、第２の造粒物を製造する上で使用可能であり、第２の鉄鉱石単独で、若しくは、第２の鉄鉱石と第１の鉄鉱石から粒度選別された１ｍｍ以下または３ｍｍ以下の鉄鉱石とが混合されて第２の造粒物に製造される。第２の鉄鉱石が用意されれば、石灰石などの副原料とコークスなどの燃料物質及びバインダーとともに第２の混合器４２０に装入して均一に混合することにより、第２の配合原料を製造する。このとき、バインダーは、糖蜜、生石灰（ＣａＯ）及び水分の少なくともいずれか一種を含んでいる。
【００４９】
第２の配合原料が製造されれば、造粒物の製造装置において不定形粒子状の第２の造粒物を製造することができる。第２の配合原料は、注入器４３４を用いて成形器４３０に加圧注入され、成形器４３０は、第２のロール４４２を用いて第２の配合原料を圧縮成形することにより、板状の成形体を製造することができる。このようにして製造される成形体は、第２のロール４４２の間隔に見合う分の厚さを有することができる。このような方法を用いて成形体を製造すれば、ブリケットの製造に際して成形ロールの回転方向とは反対の方向の力の作用が求められないので、ブリケットを製造するときよりも相対的に生産速度が速く、しかも、強度の揃った板状の成形体を製造することができる。
【００５０】
成形体は、成形器４３０の下部の破砕器４４０に供給され、成形体は、破砕器４４０の第２のロール４４２の間を抜け出ながら第２のロール４４２の外周面に形成される突起４４４により破砕されて粒子状の第２の造粒物に製造される。このとき、成形体は、第２のロール４４２により再度加圧されながら破砕されるので、第２の造粒物は、成形体よりも高い圧縮強度を有する。
【００５１】
第２の造粒物が製造されれば、第１の事前処理部３００において製造された第１の造粒物とともに原料供給部１１０のサージホッパー１１４に貯留される。このとき、第１の造粒物と第２の造粒物とは、別途の混合機において混合された後にサージホッパー１１４に貯留されてもよく、それぞれ別々に互いに異なるサージホッパーに貯留されてもよい。
【００５２】
次いで、装入装置１１６を用いて移動経路１２０に沿って移動する焼結台車２００に上部鉱、第１の造粒物及び第２の造粒物を装入して原料層を形成する。そして、焼結台車２００は、移動経路１２０を通りながら原料層の表層部が点火され、原料層の焼結が行われる。
【００５３】
このような方法で焼結鉱を製造する場合、工程効率及び生産性の改善可能性を確認すべく、次のような試験を行い、その試験結果を図５から図１０に示す。
【００５４】
図５は、造粒物の種類に応じた生産性を比較して示すグラフであり、図６は、破砕器のロール間の距離に応じた造粒物の粒子径の分布を示すグラフであり、図７は、造粒物の種類に応じた初期の強度を比較して示すグラフであり、図８は、造粒物の種類に応じた圧縮強度を比較して示すグラフであり、図９は、造粒物の種類に応じた水分抵抗強度を比較して示すグラフであり、図１０は、造粒物の種類に応じた、原料層を通過する空気の流速を比較して示すグラフである。
【００５５】
［鉄鉱石の用意］
試験のために、焼結鉱の原料として用いられる鉄鉱石を用意した。試験に用いられた鉄鉱石の化学成分及び粒度を下記の表１に示す。
【００５６】
【表１】
2020501014.tif 000003
【００５７】
鉄鉱石Ａは、代表的な焼結用の粉鉄鉱石であり、前述した第１の鉄鉱石に対応するものである。そして、鉄鉱石Ｂは、赤鉄鉱系微粉鉱石（または、ペレットフィード（ｐｅｌｌｅｔ  ｆｅｅｄ））であって、微粉比率（粒度：０．１５ｍｍ以下）が約９０重量％と非常に高い。鉄鉱石Ｂは、第２の鉄鉱石に対応するものである。
【００５８】
［造粒物の製造］
鉄鉱石Ａは、第１の事前処理部３００を用いて第１の造粒物に製造し、鉄鉱石Ｂは、第２の事前処理部４００を用いて第２の造粒物に製造した。このとき、第１の事前処理部３００を用いて製造された第１の造粒物は、ＳＴＤと称する。第１の造粒物と第２の造粒物の製造に際して、副原料、燃料物質、水分及びバインダーの少なくとも一種を用いた。
【００５９】
第２の造粒物は、本発明の実施形態に係る第２の事前処理部４００を用いて製造し、このとき、成形器４３０の第１のロール４３２間の間隔をそれぞれ１ｃｍ及び２ｃｍに調節して板状の成形体を製造した後、破砕器４４０の第２のロール４４２間の間隔を１〜２ｃｍの範囲に調節して成形体を破砕することにより、第２の造粒物を製造した。このとき、第１のロール４３２を１ｃｍに調節して製造された成形体を破砕して製造された造粒物は、ＰＡ１と称し、第１のロール４３２を２ｃｍに調節して製造された成形体を破砕して製造された造粒物は、ＰＡ２と称する。
【００６０】
そして、第２の造粒物の物理的な特性及びこれを用いた焼結操業の改善可能性を確認するために、鉄鉱石Ｂを用いてブリケットとペレットを製造した。
【００６１】
ブリケットは、０．５ｃｃ、１．０ｃｃ及び２．０ｃｃの体積を有するように製造し、それぞれＢ１、Ｂ２及びＢ３と称する。そして、ペレットは、直径１ｃｍ及び２ｃｍの大きさを有するように製造し、それぞれＰ１、Ｐ２と称する。
【００６２】
［焼結鉱の製造］
前記第１の造粒物と第２の造粒物とを用いて試料を製造し、これを用いて焼結鉱を製造した。
【００６３】
試料１は、第１の造粒物３０ｋｇに製造した。そして、試料１を直径１５０ｍｍの焼結ポットに装入して原料層を形成し、原料層の表層部を点火した後、焼結ポットの下部において１，５００ｍｍＡｑの圧力で吸引しながら焼結を行った。
【００６４】
試料２は、第１の造粒物とブリケットＢ１との混合物３０ｋｇに製造した。そして、試料２を直径１５０ｍｍの焼結ポットに装入して原料層を形成し、原料層の表層部を点火した後、焼結ポットの下部において１，５００ｍｍＡｑの圧力で吸引しながら焼結を行った。
【００６５】
試料３は、第１の造粒物とブリケットＢ２との混合物３０ｋｇに製造した。そして、試料３を直径１５０ｍｍの焼結ポットに装入して原料層を形成し、原料層の表層部を点火した後、焼結ポットの下部において１，５００ｍｍＡｑの圧力で吸引しながら焼結を行った。
【００６６】
試料４は、第１の造粒物とブリケットＢ３との混合物３０ｋｇに製造した。そして、試料４を直径１５０ｍｍの焼結ポットに装入して原料層を形成し、原料層の表層部を点火した後、焼結ポットの下部において１，５００ｍｍＡｑの圧力で吸引しながら焼結を行った。
【００６７】
試料５は、第１の造粒物と第２の造粒物ＰＡ１との混合物３０ｋｇに製造した。そして、試料５を直径１５０ｍｍの焼結ポットに装入して原料層を形成し、原料層の表層部を点火した後、焼結ポットの下部において１，５００ｍｍＡｑの圧力で吸引しながら焼結を行った。
【００６８】
試料６は、第１の造粒物と第２の造粒物ＰＡ１との混合物３０ｋｇに製造した。そして、試料６を直径１５０ｍｍの焼結ポットに装入して原料層を形成し、原料層の表層部を点火した後、焼結ポットの下部において１，５００ｍｍＡｑの圧力で吸引しながら焼結を行った。
【００６９】
前記試料２から６を製造する上で用いられた鉄鉱石Ａと鉄鉱石Ｂは、８：２の重量比で用いられた。
【００７０】
［試験の結果］
先ず、鉄鉱石Ｂを用いて造粒物を製造するとき、ブリケットに製造する場合と、本発明の実施形態に従い第２の造粒物に製造する場合とにおける生産速度を比較した。
【００７１】
図５に示す通り、鉄鉱石Ｂを用いてブリケットを製造する場合、ブリケットの体積が高くなるにつれて時間当たりの生産量が増える。また、鉄鉱石Ｂを用いてブリケットを製造する場合よりも、本発明の実施形態に従い板状の成形体を製造した後、破砕器を用いて破砕して第２の造粒物を製造する場合の方が、時間当たりの生産量が増えるということが判る。なお、第２の造粒物の製造に際して、成形器の第１のロール間の距離が長くなる場合、その生産量が急増するということが判る。
【００７２】
このことから、本発明の実施形態に従い粉状の鉄鉱石を成形体に製造し、成形体を破砕して粒子状の造粒物を製造する方法の方が、粉状の鉄鉱石を用いて所定の形状を有するブリケットを製造するときよりもその生産性に優れていることが判る。
【００７３】
次に、鉄鉱石Ｂを用いて第２の造粒物を製造するとき、破砕器４４０の第２のロール４４２間の間隔を調節した場合、第２の造粒物の粒子径に応じた重さ比率を調べた。図６から明らかなように、第２のロール４４２間の距離を１〜２ｃｍの範囲内において変更しながら成形体を破砕して第２の造粒物を製造したところ、第２のロール４４２間の距離に応じて第２の造粒物の平均粒径及び分布を調整することができる。例えば、第２のロール４４２間の距離を長くする場合、第２のロール４４２間の間隔に応じて第２の造粒物の大きさを増やしてもよい。但し、第２のロール４４２間の距離と第２の造粒物の大きさとが必ずしも比例するとは限らない。
【００７４】
鉄鉱石Ｂを用いて製造された造粒物、すなわち、ブリケットと第２の造粒物の初期の強度を比較した。図７から明らかなように、ブリケットの強度は、ブリケットの体積が最も小さなブリケットＢ１に比べて、ブリケットの体積が相対的に大きなブリケットＢ２及びＢ２の初期の強度が高い。しかしながら、ブリケットの体積が大きくなるにつれて、必ずしもブリケットの初期の強度が高くなるとは限らない。また、本発明の実施形態に従い製造された第２の造粒物の場合、第１のロール４３２間の距離が１ｃｍであるとき、第１のロール４３２間の距離が２ｃｍであるときよりも高い初期の強度を有する。ここで、本発明の実施形態に従い製造された第２の造粒物の場合、ブリケットの体積とは無関係に、類似の、または高い初期の強度を有し、特に、第１のロール４３２間の間隔を適宜調節すれば、第２の造粒物の強度を画期的に高めることができるということが判る。
【００７５】
次に、鉄鉱石Ｂを用いて製造された第２の造粒物のうち、１０ｍｍの大きさを有する第２の造粒物とブリケットＢ１、Ｂ２、Ｂ３の圧縮強度を比較した。図８から明らかなように、第２の造粒物ＰＡ１、ＰＡ２は、体積が最も小さなブリケットＢ１に比べて圧縮強度が高く、ブリケットＢ２及びＢ３に類似の圧縮強度を示している。このとき、第１のロール４３２間の距離が比較的に長い成形器４３０を用いて製造された第２の造粒物ＰＡ２の圧縮強度の方が第２の造粒物ＰＡ１の圧縮強度よりも低く現れたが、ブリケットＢ２及びＢ３に比べて高いか、またはそれらに類似の圧縮強度を有するということが判る。
【００７６】
また、鉄鉱石Ｂを用いて製造されたペレットＰ１、Ｐ２、ブリケットＢ１、Ｂ２、Ｂ３及び第２の造粒物ＰＡ１、ＰＡ２の水分抵抗強度を測定した。水分抵抗強度は、焼結鉱を製造する過程において水分が凝縮されるスラリー領域においてペレット、ブリケット及び第２の造粒物が強度を保持できるか否かを示す。図９から明らかなように、ペレットＰ１、Ｐ２に比べて、ブリケットＢ１、Ｂ２、Ｂ３と第２の造粒物ＰＡ１、ＰＡ２の水分抵抗強度が高く現れた。このとき、第２の造粒物ＰＡ１、ＰＡ２の場合、ブリケットＢ１、Ｂ２、Ｂ３に比べて水分抵抗強度は低いものの、略類似の、または高い水分抵抗強度を有するということが判る。
【００７７】
そして、鉄鉱石Ａを用いて製造された第１の造粒物と、鉄鉱石Ｂを用いて製造されたペレット、ブリケット及び第２の造粒物を用いて焼結鉱を製造するとき、焼結台車に装入された原料層内の通気性を測定した。
【００７８】
図１０から明らかなように、鉄鉱石Ａを用いて製造された第１の造粒物、すなわち、第１の試料を用いて焼結鉱を製造する場合、第１の造粒物と、ブリケットＢ１、Ｂ２、Ｂ３及び第２の造粒物ＰＡ１、ＰＡ２を用いて焼結鉱を製造するときよりも原料層内の通気性が格段に低い。すなわち、第１の造粒物とともにブリケットまたは第２の造粒物を混合して焼結工程を行えば、第１の造粒物を用いて焼結を行うときよりも、原料層内の空隙が多く確保されて通気性が向上する。
【００７９】
さらに、第１の造粒物と第２の造粒物ＰＡ１、ＰＡ２を用いて焼結を行う場合、第１の造粒物と、体積が最も小さなブリケットＢ１を用いて焼結を行うときよりも原料層内の通気性が向上したということが判る。そして、第１の造粒物と第２の造粒物ＰＡ１を用いて焼結を行うときよりも、第１の造粒物と第２の造粒物ＰＡ２を用いて焼結を行うときの方が、原料層内の通気性にさらに優れているということが判る。このような結果が現れる理由は、第２の造粒物ＰＡ１及びＰＡ２の体積がブリケットＢ１の体積に比べて大きく、第２の造粒物ＰＡ２の大きさが第２の造粒物ＰＡ１のそれよりも大きいためであり、焼結に用いられる原料の粒子径または体積が大きくなるにつれて、原料層の通気性の確保に有利であるということを示唆する。
【００８０】
この結果から明らかなように、本願発明の実施形態に係る焼結鉱の製造方法を用いて焼結鉱を製造する場合、微粉鉄鉱石を用いた造粒物、すなわち、第２の造粒物の製造効率が向上する。なお、微粉鉄鉱石は、焼結鉱の製造に適した圧縮強度、水分抵抗強度などを有する第２の造粒物に製造され、第２の造粒物は、大きさが調節可能であることから、焼結過程中に通気性の改善により焼結生産性及び焼結鉱品質を改善することができる。
【００８１】
このように、本発明の詳細な説明の欄においては具体的な実施形態について説明したが、本発明の範囲を逸脱しない範囲内において種々に変形可能である。よって、本発明の範囲は、上述した実施形態に限定されてはならず、特許請求の範囲だけではなく、この特許請求の範囲と均等なものによって定められるべきである。
【産業上の利用可能性】
【００８２】
本発明に係る造粒物の製造装置、これを備える焼結鉱の製造装置及び焼結鉱の製造方法は、焼結鉱の製造に際して原料層内の通気性が確保可能であることから、焼結生産性及び品質を向上させることができる。
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【国際調査報告】
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