JP2016176130A - Raw pellet for manufacturing iron ore calcinated pellet and method for manufacturing iron ore calcinated pellet - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、高炉用原料など製鉄用原料として使用される鉄鉱石焼成ペレットを製造するために用いられる生ペレット、および、それを用いた鉄鉱石焼成ペレットの製造方法に関する。 The present invention relates to raw pellets used for producing iron ore calcined pellets used as ironmaking raw materials such as blast furnace raw materials, and a method for producing iron ore calcined pellets using the same.
高炉など製鉄に用いられる鉄鉱石ペレットは、運搬や製鉄に適した大きさと運搬中に破壊されないように十分な強度を付与することが求められる。強度付与の方法として高温で焼成して鉄鉱石粒子を互いに結合させる焼成ペレット法が一般に知られている。 Iron ore pellets used for iron making such as blast furnaces are required to have a size suitable for transportation and iron making and sufficient strength so as not to be destroyed during transportation. As a method for imparting strength, a calcined pellet method in which iron ore particles are bonded to each other by calcining at a high temperature is generally known.
焼成ペレット法の製造工程の一例を説明する。 An example of the manufacturing process of the fired pellet method will be described.
ペレットの原料には、鉄鉱石および、必要に応じて石灰石、ドロマイトなどの副原料の、篩分け法による粒径で１ｍｍ以下の微粉を用いる。この微粉原料に水を結合材として加えて、造粒工程にて所望の粒度まで造粒する。焼成ペレット法では、ディスクペレタイザやドラムペレタイザなどの転動造粒機が用いられることが多い（例えば、特許文献１参照）。 As a raw material for pellets, iron ore and, if necessary, a fine powder having a particle size of 1 mm or less by a sieving method of auxiliary materials such as limestone and dolomite are used. Water is added to the fine powder raw material as a binder, and granulated to a desired particle size in the granulation step. In the calcined pellet method, a rolling granulator such as a disk pelletizer or a drum pelletizer is often used (for example, see Patent Document 1).
造粒された生ペレットは、焼成工程に送られて、用途に応じた強度を発現するように適切な温度で焼成される。例えば、高炉などではペレットの強度を測定する標準として、「ＪＩＳ−Ｍ８７１８圧かい強度試験方法」が知られる。その後、ペレットは、用途に応じた粒度（寸法）に分級されて成品として製鉄に供される。製鉄用鉄鉱石ペレットの粒度例としては「鉄鋼物性値便覧，鉄鋼協会編，２００６年，ｐ．３９」によれば、篩分け法による粒径で８ｍｍ以上である。 The granulated raw pellets are sent to the firing step and fired at an appropriate temperature so as to develop strength according to the application. For example, in a blast furnace or the like, “JIS-M8718 crushing strength test method” is known as a standard for measuring the strength of pellets. Thereafter, the pellets are classified into particle sizes (dimensions) according to the application and used as iron products for the production. As an example of the particle size of iron ore pellets for iron making, according to “Iron and Steel Physical Properties Handbook, edited by Iron and Steel Institute, 2006, p. 39”, the particle size by the sieving method is 8 mm or more.
製鉄用鉄鉱石ペレットの寸法は、このペレットが高炉などのガス固体向流型還元反応器による金属化プロセスの原料として用いられる際において反応操作を阻害しないように決められる。小さなペレットは反応器内の固体充填層の空隙を閉塞して、反応ガスの通気性を悪化させる。その結果、熱交換やガス交換が順調に進行せず、操業不調となり冷え込みなど操業中断に追い込まれることが多い。このためペレット寸法は重要な操業管理項目である。 The size of the iron ore pellets for iron making is determined so as not to hinder the reaction operation when the pellets are used as a raw material for a metallization process using a gas solid countercurrent reduction reactor such as a blast furnace. Small pellets block the voids of the solid packed bed in the reactor, and deteriorate the gas permeability of the reaction gas. As a result, heat exchange and gas exchange do not proceed smoothly, often resulting in operational malfunctions, and operation interruptions such as cooling. Therefore, the pellet size is an important operation management item.
こうような焼成ペレット製造プロセスにおいては、ペレットの管理寸法範囲から外れた小径ペレットや破片などの酸化鉄が発生することは免れ得ない。ここでは、これらの酸化鉄をチップと称する。これらチップは、分離し回収されて再び焼成ペレット製造用原料として再利用されることが多い。ところが、チップをそのまま再利用すると成品ペレットの強度を低下させることが多かった。このような低強度ペレットは、運搬や製鉄プロセスにおいて破壊されて粒度を低下させ、再びチップとなって成品ペレットの歩留りを低下させたり、小粒度の酸化鉄となって製鉄プロセスを不調にしたりする。 In such a baked pellet manufacturing process, it is inevitable that iron oxides such as small-diameter pellets and fragments deviating from the controlled dimension range of the pellets are generated. Here, these iron oxides are called chips. These chips are often separated and recovered and reused again as a raw material for producing fired pellets. However, when the chips are reused as they are, the strength of the product pellets is often lowered. Such low-strength pellets are destroyed in the transportation and iron making processes, reducing the particle size, becoming chips again, reducing the yield of the product pellets, or becoming small particle size iron oxides and making the iron making process unsuccessful. .
このチップを再利用した成品ペレットに生じる強度低下の機構について説明する。 The mechanism of strength reduction occurring in the product pellets that reuse this chip will be described.
先ず、従来のチップの再利用方法は次のような工程である。チップは、成品ペレットから篩等を用いて分離されたあと、微粉鉱石等の他の原料と混合されたうえで造粒に適した水分を付与され、造粒工程にて所望の粒度に造粒され新しい生ペレットが製造される。その後、チップを内部に含む生ペレットは焼成工程にて焼成される。 First, a conventional chip recycling method is as follows. After the chips are separated from the product pellets using a sieve or the like, they are mixed with other raw materials such as fine ore and given moisture suitable for granulation, and granulated to the desired particle size in the granulation process New raw pellets are produced. Thereafter, the raw pellets containing the chips are fired in a firing step.
篩分け法による粒径が１ｍｍ以下の微粉原料に対して比較的粒度の大きなチップが造粒に供されると、チップを核とし微粉原料を被覆層とする２重構造の生ペレットが製造されることが多い。このように生ペレット中に２重構造が形成される理由は、ディスクペレタイザなどの転動造粒機における生ペレットの成長過程が影響している。微粉原料だけからなる転動造粒工程では最初に微粉原料が、転動されて水等の結合材による付着力によって小さな集合体を作る。造粒が進行すると、集合体が合併したり、小集合体の周囲を微粉原料が取り巻き大粒子に成長したりする。このような生ペレット成長過程において、微粉原料よりも大きなチップは、微粉原料や小集合体を周囲に取り巻き、ペレットに成長しやすい。このような現象は、非特許文献１に詳しい。この結果、チップを核とする２重構造の生ペレットが発生する。 When chips with a relatively large particle size are provided for granulation with respect to the fine powder raw material having a particle size of 1 mm or less by the sieving method, double-structured raw pellets with the chip as the core and the fine powder raw material as the coating layer are produced. Often. The reason why the double structure is formed in the raw pellet in this way is influenced by the growth process of the raw pellet in a rolling granulator such as a disk pelletizer. In the rolling granulation process consisting of only the fine powder raw material, the fine powder raw material is first rolled to form a small aggregate by the adhesive force of a binding material such as water. As the granulation progresses, the aggregates merge, or the fine powder material surrounds the small aggregates and grows into large particles. In such a raw pellet growth process, a chip larger than the fine powder raw material is likely to grow into a pellet by surrounding the fine powder raw material or small aggregate around the periphery. Such a phenomenon is detailed in Non-Patent Document 1. As a result, double-structured raw pellets with chips as nuclei are generated.
このような２重構造の生ペレットを焼成すると、内部において核と被覆層の間に空隙や亀裂を生じた焼成ペレットができることが多い（図１参照）。このような内部の亀裂や空隙は、構造欠陥となり破壊の起点となりやすく、圧潰強度が低下しやすい。このような亀裂が生じる理由は、生ペレット段階でチップと被覆層の結合強度が小さく、運搬時などに衝撃を受けて核と被覆層の間に隙間が生じるためである。 When such a double-structured raw pellet is fired, a fired pellet in which voids or cracks are generated between the core and the coating layer in many cases is formed (see FIG. 1). Such internal cracks and voids tend to be structural defects and become the starting point of fracture, and the crushing strength tends to decrease. The reason why such a crack occurs is that the bond strength between the chip and the coating layer is low at the raw pellet stage, and a gap is generated between the core and the coating layer due to impact during transportation.
そのため、従来の対策としては、２重構造の生ペレットが造粒されることがないようにチップを１ｍｍ以下に粉砕し、微粉原料に混合して使用することであった。このように微粉原料と同じ粒度までチップを粉砕すると２重構造の生ペレットは発生せず、成品ペレットの圧潰強度は低下しない。しかしながら、これら粉砕などの操作に要するエネルギとコストは、従来方法における課題であった。 Therefore, as a conventional countermeasure, the chip is pulverized to 1 mm or less and mixed with the fine powder raw material so that the double-structured raw pellets are not granulated. When the chips are pulverized to the same particle size as the fine powder raw material in this way, double-structured raw pellets are not generated, and the crushing strength of the product pellets does not decrease. However, the energy and cost required for operations such as pulverization were problems in the conventional methods.
そこで、本発明は、チップを粉砕することなく再利用し、かつ高強度の焼成ペレットを製造するために用いうる鉄鉱石焼成ペレット製造用生ペレット、および、それを用いた鉄鉱石焼成ペレットの製造方法を提供することを目的とする。 Accordingly, the present invention provides a raw pellet for producing iron ore calcined pellets that can be reused without pulverizing chips and used to produce high-strength calcined pellets, and production of iron ore calcined pellets using the same. It aims to provide a method.
本発明の第１発明に係る鉄鉱石焼成ペレット製造用生ペレットは、
鉄鉱石焼成ペレットを製造するために用いられる生ペレットであって、
核とその周りを被覆する被覆層とで構成された２重構造を有し、
前記核は、
鉄鉱石焼成ペレット製造工程で発生する篩分け法による粒径が１ｍｍを超え８ｍｍ未満のチップと、
前記チップの外数で１〜３質量％の水分と
からなる一方、
前記被覆層は、
マグネタイト鉱石のみからなる、または、
乾量基準で７５質量％以上１００質量％未満のマグネタイト鉱石を含み、残部がヘマタイト鉱石および副原料の少なくとも１種からなる、
篩分け法による粒径が１ｍｍ以下の微粉原料と、
前記微粉原料の外数で［７．０＋１０．８／Ｄｆ］質量％以上、［１６．０＋２０．０／Ｄｆ］質量％以下の水分と
からなる
ことを特徴とするものである。
ここに、Ｄｆは前記微粉原料の体積平均径（単位：μｍ）である。
The raw pellets for producing iron ore calcined pellets according to the first invention of the present invention are:
Raw pellets used to produce iron ore calcined pellets,
Having a double structure composed of a core and a coating layer covering the core,
The nucleus is
Chips having a particle size of more than 1 mm and less than 8 mm by the sieving method generated in the iron ore calcined pellet manufacturing process;
While the outside number of the chip consists of 1 to 3% by mass of moisture,
The coating layer is
Consists only of magnetite ore, or
Containing 75% by mass or more and less than 100% by mass of magnetite ore on a dry basis, with the balance consisting of at least one of hematite ore and auxiliary materials,
A fine powder material having a particle size of 1 mm or less by a sieving method,
The external number of the fine powder raw material is [7.0 + 10.8 / Df] mass% or more and [16.0 + 20.0 / Df] mass% or less of water.
Here, Df is a volume average diameter (unit: μm) of the fine powder raw material.
本発明の第２発明に係る鉄鉱石焼成ペレットの製造方法は、
上記第１発明に係る生ペレットを用いて鉄鉱石焼成ペレットを製造する方法であって、
焼成工程と冷却工程を備え、
前記焼成工程は、
前記生ペレットを乾燥する乾燥ステップと、
この乾燥された生ペレットを予熱する予熱ステップと、
この予熱されたペレットを焼成する焼成ステップと
を少なくとも有し、
前記冷却工程は、
前記焼成されたペレットを冷却する冷却ステップと、
この冷却されたペレットを成品篩で分級して成品ペレットとする分級ステップと
を有する
ことを特徴とするものである。
The method for producing iron ore calcined pellets according to the second invention of the present invention,
A method for producing iron ore calcined pellets using the raw pellets according to the first invention,
It has a firing process and a cooling process,
The firing step includes
A drying step of drying the raw pellets;
A preheating step for preheating the dried green pellets;
At least a firing step for firing the preheated pellets,
The cooling step includes
A cooling step for cooling the fired pellets;
And classifying the cooled pellets with a product sieve to obtain product pellets.
本発明によれば、チップからなる核と、それを被覆する被覆層とで構成される２重構造の生ペレットにおいて、被覆層にマグネタイト主体の微粉原料を用いるとともに、核と被覆層の添加水分量をそれぞれ適正範囲に調整することで、チップを粉砕することなく再利用し、かつ高強度の焼成ペレットを製造するために用いうる鉄鉱石焼成ペレット製造用生ペレット、および、それを用いた鉄鉱石焼成ペレットの製造方法を提供することができるようになった。その結果、従来、チップを再利用する際に必要であったチップ粉砕工程が不要となり、粉砕と乾燥に必要なエネルギも不要となった。 According to the present invention, in a double-structured raw pellet composed of a core consisting of chips and a coating layer covering the core, a fine powder raw material mainly composed of magnetite is used for the coating layer, and the moisture content of the core and the coating layer is added. The raw pellets for producing iron ore calcined pellets that can be reused without pulverizing chips and producing high-strength calcined pellets by adjusting the amount to an appropriate range, and iron ore using the same It has become possible to provide a method for producing stone-fired pellets. As a result, the chip crushing process that has been conventionally required when reusing the chips is no longer necessary, and the energy required for crushing and drying is also eliminated.
以下、本発明を実施の形態に基づいて、構成要件ごとにさらに詳細に説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail for each component based on an embodiment.
〔第１発明〕
＜鉄鉱石焼成ペレットを製造するために用いられる生ペレットであって＞
本発明が対象とする生ペレットは、鉄鉱石焼成ペレットを製造するために用いられるものに限定され、焼成することなく強度を発現させるコールドボンドペレット等の生ペレットや、回転炉床炉等により直接還元して還元鉄ペレットを製造するために用いられる、炭材を内装した生ペレットは対象としない。
[First invention]
<Raw pellets used to produce iron ore calcined pellets>
The raw pellets targeted by the present invention are limited to those used for producing iron ore calcined pellets, and are directly produced by raw pellets such as cold bond pellets that develop strength without calcining, and rotary hearth furnaces. It does not cover raw pellets that are used to produce reduced iron pellets that are reduced and have carbon materials inside.
＜核とその周りを被覆する被覆層とで構成された２重構造を有し＞
生ペレットの中心を通る断面を見たときに、中心部に存在する粒子を核、その周りを覆う部分を被覆層と呼ぶ２重構造を有する生ペレットを対象とする。このような２重構造は、転動造粒工程において、核となる、篩分け法による粒径が１ｍｍ超の大きな粒子と、被覆層を構成する篩分け法による粒径が１ｍｍ以下の微粉原料、および、結合材となる水分等を供給することにより製造できる（非特許文献１参照）。
<Has a double structure composed of a core and a coating layer covering the core>
When a cross section passing through the center of the raw pellet is viewed, the raw pellet having a double structure in which the particle existing in the center is a nucleus and the portion covering the periphery is called a coating layer is targeted. In such a double structure, in the rolling granulation step, the core is a fine particle having a particle size of more than 1 mm by the sieving method and a fine powder material having a particle size of 1 mm or less by the sieving method constituting the coating layer. And it can manufacture by supplying the water | moisture content etc. which become a binder (refer nonpatent literature 1).
＜前記核は、鉄鉱石焼成ペレット製造工程で発生する篩分け法による粒径が１ｍｍを超え８ｍｍ未満のチップと、前記チップの外数で１〜３質量％の水分とからなる＞
（篩分け法による粒径が１ｍｍを超え８ｍｍ未満のチップ）
一般的に成品ペレットの大きさは、篩分け法による粒径が８ｍｍ以上であることから、チップの大きさは篩分け法による粒径で８ｍｍ未満である。また、生ペレットや擬似粒子の核になるのは、粒径が１ｍｍ以上の粒子であるとされている（非特許文献１参照）。したがって、本発明で用いるチップは、篩分け法による粒径が１ｍｍを超え８ｍｍ未満のものとする。
<The core is composed of a chip having a particle size of more than 1 mm and less than 8 mm by a sieving method generated in the iron ore calcined pellet manufacturing process, and 1 to 3% by mass of water in the outer number of the chip>
(Chips with a particle size of more than 1mm and less than 8mm by sieving method)
In general, the size of the product pellets is 8 mm or more in the particle size by the sieving method, so the size of the chip is less than 8 mm in the particle size by the sieving method. In addition, the core of raw pellets and pseudo particles is assumed to be particles having a particle size of 1 mm or more (see Non-Patent Document 1). Therefore, the chip used in the present invention has a particle size by the sieving method of more than 1 mm and less than 8 mm.
なお、本発明で用いるチップとしては、本発明に係る生ペレット自体が焼成されて得られる成品ペレットの篩下に限定されるものではなく、本発明による生ペレットを用いることなく製造される成品ペレットの篩下や、他のペレット工場で発生したチップをも用いることができる。 In addition, as a chip | tip used by this invention, it is not limited to the sieving of the product pellet obtained by baking the raw pellet itself which concerns on this invention, The product pellet manufactured without using the raw pellet by this invention It is also possible to use chips generated in other sieve factories or other pellet factories.
（前記チップの外数で１〜３質量％の水分）
従来技術では、チップを粉砕せずに利用すると焼成ペレットの内部においてチップからなる核と微粉からなる被覆層の間に亀裂や空隙が生じるために強度が低下した。この亀裂が発生する原因は、生ペレットの時の核と被覆層の付着力が弱いため、運搬中の衝撃により核と被覆層の間に隙間や亀裂が生じることにある。そこで、本発明では、生ペレットにおける核と被覆層の付着力を向上することにより、亀裂の発生を抑制し、焼成ペレットの強度低下を防止した。生ペレットにおける付着力は、結合材として用いる水分が原料粒子間に架橋を構成して、水の表面張力や粘性により生じる架橋力に大きく依存する。核と被覆層の間の付着力も、同様に水の架橋による結合を強化することにより、増加することができる。そこで、核と被覆層の間における適正な水分量によって付着力が向上する条件を明らかにした。架橋を構成する水分が少なすぎる時は、鉱石粒子等の接点の間に生成する水の架橋が小さすぎて付着力が小さい。しかし、多すぎると鉱石粒子等が水の中に沈み、全体がスラリ状（泥漿状）となって流動性が高くなり鉱石粒子等の間が潤滑して架橋力を保てなくなる。同様に、一般的に生ペレットの付着力は、添加する水の量により変化し、鉱石粒子等の性状により特定の水分量で最大の付着力を示し、少なすぎても、多すぎても強度が低下することが知られている（鉄鋼便覧、製銑製鋼、ｐ．１２５参照）。
(Moisture of 1 to 3% by mass outside the chip)
In the prior art, when the chips are used without being pulverized, the strength is lowered because cracks and voids are formed between the cores made of chips and the coating layer made of fine powder inside the fired pellets. The cause of this crack is that a gap or a crack is generated between the core and the coating layer due to the impact during transportation because the adhesion between the core and the coating layer at the time of the raw pellet is weak. Therefore, in the present invention, by improving the adhesion between the core and the coating layer in the raw pellet, the occurrence of cracks is suppressed and the strength reduction of the fired pellet is prevented. The adhesion force in the raw pellets is largely dependent on the crosslinking force generated by the surface tension and viscosity of the water because the moisture used as the binder constitutes a bridge between the raw material particles. The adhesion between the core and the coating layer can also be increased by strengthening the water cross-linking bond as well. Therefore, the conditions under which the adhesion force is improved by an appropriate amount of water between the core and the coating layer were clarified. When the water content constituting the cross-linking is too small, the cross-linking of water generated between the contacts such as ore particles is too small and the adhesion is small. However, if the amount is too large, ore particles or the like sink into the water, and the whole becomes a slurry (mud) and fluidity increases, so that the ore particles and the like are lubricated and cannot maintain the crosslinking force. Similarly, the adhesion of raw pellets generally varies depending on the amount of water added, and shows the maximum adhesion at a specific amount of water due to the properties of ore particles, etc. (Refer to Steel Handbook, Steelmaking, p. 125).
〔焼成ペレットの強度に及ぼす核の水分量の影響〕
そこで、以下に、成品ペレットの圧潰強度に及ぼす核の適正な水分量を実験により検討した結果を示す。篩分け法による粒径２〜７ｍｍのチップを核として用いた。被覆層を構成するために篩分け法による粒径が１ｍｍ以下の微粉のマグネタイト鉱石を用いた。実験手順は、以下のとおりである。それぞれ所定量の水分を与えた核と微粉マグネタイト鉱石を用意し、これらを転動する内径４００ｍｍのディスクペレタイザに投入して生ペレットを造粒した。この生ペレットを加熱炉にて焼成し焼成ペレットを作製して、圧潰強度試験に供して、焼成ペレットの強度を評価した。焼成条件は、室温から１２５０℃までを１５ｍｉｎで昇温し、１０ｍｉｎ保持した後、室温まで冷却する条件とした。この焼成条件は、鉄鋼便覧，第２版，第２巻，ｐ１０８に示されるように高炉で必要な副原料成分を含む塩基性ペレットでは一般的な条件である。本焼成条件で微粉のマグネタイトだけを用いて造粒した生ペレットを焼成し、１８０ｋｇ／ｐの圧潰強度を得た。成品ペレットとして十分な強度を持つため、焼成条件として採用した。この焼成条件にて、核となるチップを用いない微粉原料のみから製造されたペレットの圧潰強度が１８０ｋｇ／ｐであることから、核となるチップを使用する２重構造を有する生ペレットを焼成して得られた焼成ペレットのうち、圧潰強度が１８０ｋｇ／ｐ未満の焼成ペレットは不良品と見なした。図３に、核に添加した水分量と製造した焼成ペレットの圧潰強度との関係を示す。同図中、圧潰強度（ｋｇ／ｐ）が「９０」のプロットは「９０ｋｇ／ｐ以下」を意味し、「１８０」のプロットは「１８０ｋｇ／ｐ以上」を意味するものとする。核の水分量が水分を添加する前の核の質量に対する外数で（以下、同じ。）０から１質量％未満では９０ｋｇ／ｐ以下の低い強度を示す。しかし、核の水分が１〜３質量％の間では１８０ｋｇ／ｐ以上の高い強度を示す。さらに水分が増加し核の水分が３質量％を超えると９０ｋｇ／ｐ以下の低い強度を示す。核となるチップには吸水性があり、水分量が1質量％までは、核と被覆層の間に十分な強さをもつ架橋を形成できない。水分量が１〜３質量％の間では、十分な水架橋が成立し、核と被覆層の間に十分な付着力が作用し、高い強度を示す。しかし、水分量が３質量％を超えると水が多すぎて架橋を形成せずにスラリ状になり、強度が低下する。
[Effect of moisture content of core on strength of fired pellet]
Therefore, the following shows the results of an examination of the appropriate moisture content of the nucleus that affects the crushing strength of the product pellets. A chip having a particle diameter of 2 to 7 mm by a sieving method was used as a core. A fine magnetite ore having a particle size of 1 mm or less by a sieving method was used to form the coating layer. The experimental procedure is as follows. A core and a finely divided magnetite ore each provided with a predetermined amount of water were prepared, and these were put into a disk pelletizer having an inner diameter of 400 mm which was rolled to granulate raw pellets. This raw pellet was fired in a heating furnace to produce a fired pellet, which was subjected to a crushing strength test to evaluate the strength of the fired pellet. The firing conditions were such that the temperature was raised from room temperature to 1250 ° C. over 15 minutes, held for 10 minutes, and then cooled to room temperature. This firing condition is a general condition for basic pellets containing auxiliary raw material components required in a blast furnace as shown in the Steel Handbook, Second Edition, Volume 2, p108. Raw pellets granulated using only fine magnetite under the main firing conditions were fired to obtain a crushing strength of 180 kg / p. Since it has sufficient strength as a product pellet, it was adopted as a firing condition. Under this firing condition, since the crushing strength of the pellet produced from only the fine powder raw material not using the core chip is 180 kg / p, the raw pellet having a double structure using the core chip is fired. Among the fired pellets obtained in this way, the fired pellets with a crushing strength of less than 180 kg / p were considered defective. FIG. 3 shows the relationship between the amount of water added to the core and the crushing strength of the manufactured fired pellets. In the figure, a plot with a crushing strength (kg / p) of “90” means “90 kg / p or less”, and a plot of “180” means “180 kg / p or more”. When the moisture content of the nucleus is an external number with respect to the mass of the nucleus before adding moisture (hereinafter the same), 0 to less than 1% by mass indicates a low strength of 90 kg / p or less. However, a high strength of 180 kg / p or more is exhibited when the moisture content of the core is between 1 and 3% by mass. Further, when the water content increases and the core water content exceeds 3 mass%, a low strength of 90 kg / p or less is exhibited. The core chip has water absorption, and when the water content is up to 1% by mass, it is not possible to form a sufficiently strong bridge between the core and the coating layer. When the amount of water is 1 to 3% by mass, sufficient water cross-linking is established, and sufficient adhesive force acts between the core and the coating layer to show high strength. However, if the amount of water exceeds 3% by mass, the amount of water is too much and no cross-linking is formed, resulting in a slurry and the strength is reduced.
以上の結果より、核の適正水分量は、前記微粉原料の外数、すなわち、水分添加前における核の質量に対する割合で１〜３質量％とした。好ましい下限は１．１質量％、さらに好ましい下限は１．２質量％であり、好ましい上限は２．９質量％、さらに好ましい上限は２．８質量％である。 From the above results, the appropriate moisture content of the nucleus was set to 1 to 3% by mass in terms of the external number of the fine powder raw material, that is, the ratio of the nucleus before the addition of moisture. The preferred lower limit is 1.1% by mass, the more preferred lower limit is 1.2% by mass, the preferred upper limit is 2.9% by mass, and the more preferred upper limit is 2.8% by mass.
＜前記被覆層は、マグネタイト鉱石のみからなる、または、乾量基準で７５質量％以上１００質量％未満のマグネタイト鉱石を含み、残部がヘマタイト鉱石および副原料の少なくとも１種からなる、篩分け法による粒径が１ｍｍ以下の微粉原料と、前記微粉原料の外数で［７．０＋１０．８／Ｄｆ］質量％以上、［１６．０＋２０．０／Ｄｆ］質量％以下の水分とからなる＞
（マグネタイト鉱石のみ、または、乾量基準で７５質量％以上１００質量％未満のマグネタイト鉱石）
図４に被覆層を構成する微粉原料中のマグネタイト鉱石の比率と焼成ペレットの圧潰強度との関係を示す。なお、同図においては、マグネタイト鉱石以外はヘマタイト鉱石である。同図に示すように、マグネタイト鉱石の比率が乾量基準で７５質量％を下回ると、すなわち、へマタイト鉱石の比率が乾量基準で２５質量％を超えると、焼成ペレットの強度が大きく低下する。
<By the sieving method, the coating layer is composed of only magnetite ore, or contains magnetite ore of 75% by mass or more and less than 100% by mass on the dry basis, and the balance is composed of at least one of hematite ore and auxiliary materials. It consists of a fine powder material having a particle size of 1 mm or less and a water content of [7.0 + 10.8 / Df] mass% or more and [16.0 + 20.0 / Df] mass% or less in the external number of the fine powder raw material>
(Only magnetite ore, or magnetite ore of 75% by mass or more and less than 100% by mass on a dry basis)
FIG. 4 shows the relationship between the ratio of magnetite ore in the fine powder material constituting the coating layer and the crushing strength of the calcined pellets. In the figure, hematite ore is other than magnetite ore. As shown in the figure, when the ratio of magnetite ore is less than 75% by mass on a dry basis, that is, when the ratio of hematite ore exceeds 25% by mass on a dry basis, the strength of the calcined pellet is greatly reduced. .
このような大きな強度低下は、以下のような機構によって生じると想定される。 Such a large decrease in strength is assumed to be caused by the following mechanism.
すなわち、まず生ペレット段階における湿潤強度について、マグネタイト鉱石に比べてヘマタイト鉱石は吸水性が高いため、被覆層中の水分量が一定の場合、へマタイト鉱石粒子の表面に存在する水分量は減少する。その結果、水の界面張力による粒子間結合力が減少し、生ペレットの段階での強度が低下すると推定される。 That is, first, regarding the wet strength at the raw pellet stage, hematite ore has higher water absorption than magnetite ore, so when the moisture content in the coating layer is constant, the moisture content present on the surface of the hematite ore particles decreases. . As a result, it is presumed that the interparticle bonding force due to the interfacial tension of water decreases and the strength at the raw pellet stage decreases.
また、生ペレットを焼成して得られた焼成ペレット段階において、マグネタイト鉱石とヘマタイト鉱石では結合強度が異なる。焼成時の結合力には、主なものとしてヘマタイト結合とマグネタイト結合がある。ヘマタイト鉱石の粒子間に生じるヘマタイト結合は、主に鉄イオン（３価）の固相拡散により粒子間にヘマタイトの架橋が生成して発現する。このヘマタイト架橋の大きさと生地組織強度により結合強度が決まる。一方、マグネタイト結合は、マグネタイト鉱石の粒子間において、マグネタイトがヘマタイトに酸化しつつ相変態するときに固相拡散が促進されて粒子間にヘマタイト架橋するものである。この結果、ヘマタイト結合よりも低温から架橋が大きくなり、結合強度が大きくなる（例えば、鉄鋼便覧 製銑製鋼 ｐ１２６参照）。このようにマグネタイト鉱石とヘマタイト鉱石の間には焼成時における結合強度に差異がある。 In addition, the bonding strength differs between magnetite ore and hematite ore at the stage of firing pellets obtained by firing raw pellets. The bond strength at the time of firing includes hematite bond and magnetite bond. The hematite bond generated between the particles of hematite ore is manifested by the formation of cross-links of hematite between the particles mainly due to solid phase diffusion of iron ions (trivalent). The bond strength is determined by the size of the hematite crosslink and the strength of the dough structure. On the other hand, in the magnetite bond, when magnetite undergoes phase transformation while being oxidized into hematite between the particles of magnetite ore, solid phase diffusion is promoted and hematite crosslinks between the particles. As a result, the cross-linking becomes larger from a lower temperature than the hematite bond, and the bond strength is increased (see, for example, Steel Handbook, Steelmaking p126). Thus, there is a difference in bond strength during firing between magnetite ore and hematite ore.
さらに、マグネタイト鉱石とヘマタイト鉱石の配合比率による閾値を持つような強度変化は、粒子間の結合が連結してペレット全体の圧潰強度を構成するため現れる。とくに、本発明のような２重構造の生ペレットを用いた場合、焼成ペレット全体の強度がマグネタイトの配合比率に影響されると想定し以下のように推論した。 Furthermore, a strength change having a threshold value depending on the blending ratio of magnetite ore and hematite ore appears because the bonds between the particles are connected to constitute the crushing strength of the whole pellet. In particular, when a double-structured raw pellet as in the present invention was used, the following assumption was made assuming that the strength of the entire fired pellet was influenced by the blending ratio of magnetite.
すなわち、焼成ペレットの強度は、原料粒子の接点で生じる結合力を全体のネットワークとして総合したものである。マグネタイト鉱石とヘマタイト鉱石が混合された生ペレットを焼成して得られた焼成ペレットには、強い接点と弱い接点が存在する。ネットワーク全体の強度は、強い結合接点によるネットワークがペレット全体を網羅できる場合と網羅できない場合では大きな差異が生じる。弱い結合が起点となり破壊されるためである。 That is, the strength of the fired pellet is a total of the bonding forces generated at the contact points of the raw material particles as a whole network. A fired pellet obtained by firing raw pellets mixed with magnetite ore and hematite ore has strong and weak contacts. The strength of the entire network varies greatly depending on whether the network with strong bonding contacts can cover the whole pellet or not. This is because the weak bond is the starting point and is broken.
接点からなるネットワークが全体を網羅する場合を表現する数学理論として「パーコレーション理論」が知られている。これによれば、マグネタイト鉱石の配合比率が臨界パーコレーション濃度を超えるとマグネタイト結合のネットワークがペレット全体を網羅する。そのため、この濃度以上の配合比率のとき、焼成ペレット全体の強度が閾値をもって高く変化すると推測される。 "Percolation theory" is known as a mathematical theory that expresses the case where a network of contacts covers the whole. According to this, when the blending ratio of magnetite ore exceeds the critical percolation concentration, a network of magnetite bonds covers the whole pellet. Therefore, when the blending ratio is higher than this concentration, the strength of the entire fired pellet is presumed to change with a threshold value.
マグネタイト結合が被覆層を網羅する臨界パーコレーション濃度を推算するため、「パーコレーションの科学：小田垣、裳華房（１９９３）」の数学モデルを用いた。このモデルでは、空間に特定の配位数を持つ格子を設定し、この結節点をサイトと呼ぶ。２種類のサイトがランダムに並ぶ時に１種類のサイトが連続して無限遠まで広がる時の最小の存在確率Ｐ（濃度）を求めるものである。 In order to estimate the critical percolation concentration at which the magnetite bond covers the coating layer, the mathematical model of “Science of percolation: Odaki, Hanakabo (1993)” was used. In this model, a grid with a specific coordination number is set in the space, and this node is called a site. When the two types of sites are arranged at random, the minimum existence probability P (concentration) when one type of site continuously extends to infinity is obtained.
本検討では、サイトが示す２種類の状態をマグネタイト結合とそれ以外の２つの結合状態を示すと仮定した。また、被覆層の構造をペレット表面に沿う二次元空間と仮定した。これは、２重構造のペレットの被覆層の破壊挙動が材料力学における球殻の破壊と同様と見なすことができるためである。焼成ペレットは多孔質と見なされることから、二次元格子で最も小さな配位数３の六角格子を設定した。鉱石粒子はペレットよりも十分小さいため、マグネタイト結合が無限遠まで連続する時の濃度を臨界パーコレーション濃度と設定した。 In this study, it was assumed that the two states indicated by the site indicate a magnetite bond and two other states. The structure of the coating layer was assumed to be a two-dimensional space along the pellet surface. This is because the fracture behavior of the coating layer of the double-structured pellet can be regarded as the same as the spherical shell fracture in material mechanics. Since the fired pellets are regarded as porous, a hexagonal lattice having the smallest coordination number 3 in the two-dimensional lattice was set. Since the ore particles are sufficiently smaller than the pellets, the concentration when the magnetite bond continues to infinity was set as the critical percolation concentration.
上記文献：「パーコレーションの科学」の計算例によれば、このときの臨界パーコレーション濃度は６９．６個数％となる。すなわち、体積比率で約７０％以上のマグネタイト配合比率のときに無限遠までマグネタイト結合が連続する。鉄鋼製錬ｐ．１４（金属学会編２０００）から、マグネタイト鉱石の密度は５１００ｋｇ／ｍ３、ヘマタイト鉱石の密度は４９００ｋｇ／ｍ３であるので、上記体積比率７０％を質量比率に換算するとマグネタイト濃度は、７１質量％となる。 According to the calculation example of the above-mentioned document: “Percolation Science”, the critical percolation concentration at this time is 69.6% by number. That is, when the volume ratio of the magnetite is about 70% or more, the magnetite bond continues to infinity. Steel smelting p. 14 (Metal Society 2000), the density of magnetite ore is 5100 kg / m 3 , and the density of hematite ore is 4900 kg / m 3. Therefore, when the volume ratio of 70% is converted into a mass ratio, the magnetite concentration is 71% by mass. It becomes.
実験で確認したところ、上記想定とほぼ等しい、マグネタイト７５質量％以上の配合比率において大きな強度を示すことがわかった。上記推定値との差異は、偏析等の計算仮定とは異なる環境のためと推察される。 When it confirmed by experiment, it turned out that a big intensity | strength is shown in the blending ratio of 75 mass% or more of magnetite substantially equal to the said assumption. It is assumed that the difference from the estimated value is due to an environment different from the calculation assumptions such as segregation.
以上の結果より、被覆層は、乾量基準で７５〜１００質量％のマグネタイト鉱石を含む、篩分け法による粒径が１ｍｍ以下の微粉原料で構成されるものとした。 From the above results, the coating layer was composed of a fine powder raw material containing 75 to 100% by mass of magnetite ore on a dry basis and having a particle size of 1 mm or less by a sieving method.
ここで、マグネタイト鉱石の配合比率が１００質量％とは、微粉原料がマグネタイト鉱石のみからなることを意味することは当然である。一方、マグネタイト鉱石の配合比率が１００質量％未満の場合は、マグネタイト鉱石以外の残部は、ヘマタイト鉱石のみ、または、ヘマタイト鉱石および副原料、または、副原料のみである。 Here, the blending ratio of the magnetite ore of 100% by mass naturally means that the fine powder raw material consists only of the magnetite ore. On the other hand, when the blending ratio of the magnetite ore is less than 100% by mass, the remainder other than the magnetite ore is only the hematite ore, or the hematite ore and the auxiliary material, or only the auxiliary material.
なお、上記においては、被覆層を構成する微粉原料がマグネタイト鉱石および残部がヘマタイト鉱石のみからなる場合について検討した結果に基づいてマグネタイト鉱石の配合比率の閾値を７５質量％としたが、微粉原料がさらに副原料を含む場合、および、副原料のみからなる場合についても、副原料はヘマタイトと同様にマグネタイト結合に寄与しないことから、マグネタイト鉱石の配合比率に関する上記閾値（７５質量％）の変更は不要と判断した。 In the above, the threshold of the mixing ratio of the magnetite ore was set to 75% by mass based on the result of studying the case where the fine powder raw material constituting the coating layer was composed only of magnetite ore and the balance consisting of hematite ore. In addition, when the auxiliary material is included and only the auxiliary material is included, the auxiliary material does not contribute to magnetite bonding as in the case of hematite, and therefore the above threshold value (75% by mass) for the blending ratio of magnetite ore is not required. It was judged.
ここで、マグネタイト鉱石とは、化学分析によるＦｅＯ含有量が１５質量％以上の鉄鉱石を意味するものとし、鉱石中の酸化鉄成分の主体がマグネタイト（Ｆｅ３Ｏ４）で構成されるものである。なお、純粋鉱物のマグネタイト（Ｆｅ３Ｏ４）のＦｅＯ含有量は約３１質量％であるが、鉄鉱石はＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３等の脈石成分を数質量％程度含有するので、マグネタイト鉱石のＦｅＯ含有量は、最大約３０質量％である。 Here, the magnetite ore means an iron ore having a FeO content of 15% by mass or more by chemical analysis, and the main component of the iron oxide component in the ore is composed of magnetite (Fe 3 O 4 ). is there. The pure mineral magnetite (Fe 3 O 4 ) has an FeO content of about 31% by mass, but iron ore contains gangue components such as SiO 2 and Al 2 O 3 in an amount of several mass%. The ore has a maximum FeO content of about 30% by mass.
また、ヘマタイト鉱石とは、化学分析によるＦｅＯ含有量が１５質量％未満の鉄鉱石を意味するものとし、鉄鉱石中の酸化鉄成分の主体がヘマタイト（Ｆｅ２Ｏ３）とその水和物であるゲーサイト（Ｆｅ２Ｏ３・Ｈ２Ｏ）とで構成されるものである。 The hematite ore means an iron ore having a FeO content of less than 15% by mass by chemical analysis, and the main component of the iron oxide component in the iron ore is hematite (Fe 2 O 3 ) and its hydrate. It is composed of certain goethite (Fe 2 O 3 .H 2 O).
また、副原料とは、「石灰石」、「ドロマイト」、「消石灰」、「生石灰」、「鉄鉱石およびその脈石を含む微粉の固体（例えば、鉱石ヤードの雨水沈降処理からの回収物）」等、高炉等の製鉄工程に応じて化学成分を調整する目的で添加されるもの、および、「デンプン」、「多糖類」、「有機合成高分子物質」、「粘土類」、「ベントナイト」、「向き高分子物質」等、生ペレット強度を増加させる目的で添加されるものを意味するものとする。 The auxiliary materials are “limestone”, “dolomite”, “slaked lime”, “quick lime”, “fine solids containing iron ore and its gangue (for example, recovered from rainwater sedimentation treatment in ore yard”) Etc., which are added for the purpose of adjusting chemical components according to the ironmaking process such as blast furnace, and “starch”, “polysaccharide”, “organic synthetic polymer substance”, “clays”, “bentonite”, It means those added for the purpose of increasing the raw pellet strength, such as “oriented polymer material”.
（前記微粉原料の外数で［７．０＋１０．８／Ｄｆ］質量％以上、［１６．０＋２０．０／Ｄｆ］質量％以下の水分）
生ペレットの被覆層を構成する微粉原料の粒子の結合力は水の界面張力によるものであり、粒子間の空隙に存在する水分量に比例する。その空隙を全て水が占める飽和状態以上の水分量では、粒子が水中を移動するようになり、荷重に対する変形が大きくなる。
(Moisture of [7.0 + 10.8 / Df] mass% or more and [16.0 + 20.0 / Df] mass% or less)
The binding force of the fine powder raw material particles constituting the raw pellet coating layer is due to the interfacial tension of water, and is proportional to the amount of water present in the voids between the particles. When the water content is equal to or higher than the saturation state where all the voids are occupied by water, the particles move in the water, and the deformation with respect to the load increases.
造粒操作において、水が結合作用を持つには粒子の表面に存在することが必要なため、造粒に必要な水分量は粒子表面積に比例して増加する。ここで、粒子表面積は粒径の２乗に比例する一方、粒子数は粒径の３乗に反比例するので、全表面積は粒径に反比例する。したがって、造粒に必要な水分量は粒径の逆数に比例する。 In the granulation operation, since water needs to be present on the surface of the particles in order to have a binding action, the amount of water necessary for granulation increases in proportion to the particle surface area. Here, the particle surface area is proportional to the square of the particle size, while the number of particles is inversely proportional to the cube of the particle size, so that the total surface area is inversely proportional to the particle size. Therefore, the amount of water necessary for granulation is proportional to the reciprocal of the particle size.
本発明が対象とする微粉のマグネタイト鉱石の粒度分布の一例を図５に示す。これらの粒度分布の測定は、レーザー回折・散乱式粒子径・粒度分布測定装置を用いて行った。この測定は、粒子に照射された光のミー散乱の回折光強度分布と粒径の関係から、粒子を球とした粒径毎の体積比率を求めるものである。鉄鉱石は粒度に因らず密度は一定であると見なせるので、体積比率は質量比率と等しくなり、質量分率の粒度分布が得られる。 An example of the particle size distribution of the fine magnetite ore targeted by the present invention is shown in FIG. These particle size distributions were measured using a laser diffraction / scattering particle size / particle size distribution measuring apparatus. In this measurement, the volume ratio for each particle diameter with the particle as a sphere is obtained from the relationship between the diffracted light intensity distribution of the Mie scattering of the light irradiated to the particle and the particle diameter. Since iron ore can be considered to have a constant density regardless of particle size, the volume ratio is equal to the mass ratio, and a particle size distribution of mass fraction is obtained.
微粉のマグネタイト鉱石は一般に選鉱処理を受けており、基本的に粉砕物に共通するロジン−ラムラ分布を呈しており、同じ定義の代表粒径で特性を表現できると考えられる。 A finely divided magnetite ore is generally subjected to a beneficiation treatment, and basically exhibits a rosin-lamula distribution common to pulverized products, and it is considered that characteristics can be expressed by representative particle sizes of the same definition.
マグネタイト鉱石である鉱石Ｅ〜鉱石Ｈおよび鉱石Ｈの篩下の代表粒径として、各種定義式に基づく平均粒径を下記表１に示す。 Table 1 below shows the average particle sizes based on various definition formulas as representative particle sizes of the ore E to the ore H and the ore H, which are magnetite ores.
粉体工学では、粒度分布を個数基準で定義し、ヒストグラムで表現することが多い。この個数基準の粒度分布をもとに定義された各種平均径の定義式を示す。 In powder engineering, the particle size distribution is often defined on the basis of the number and expressed in a histogram. Definition formulas of various average diameters defined based on the number-based particle size distribution are shown below.
粒径ｄｉ〜ｄｉ＋１範囲の区間ｉに存在する粒子個数をｎｉ、代表粒径をｄｉ＝（ｄｉ＋ｄｉ＋１）／２とすると、
個数平均径 Ｄ１＝Σ（ｎｉ・ｄｉ）／Σｎｉ
面積平均径 Ｄ３＝Σ（ｎｉ・ｄｉ ３）／Σ（ｎｉ・ｄｉ ２）
体積平均径 Ｄ４＝Σ（ｎｉ・ｄｉ ４）／Σ（ｎｉ・ｄｉ ３）
調和平均径 Ｄｈ＝Σ（ｎｉ）／Σ（ｎｉ／ｄｉ）
で表される。
Particle size d i to d i + 1 range particle number n i present in section i of the representative particle diameter d i = a (d i + d i + 1 ) / 2,
Number average diameter D 1 = Σ (n i · d i ) / Σn i
Area average diameter D 3 = Σ (n i · d i 3 ) / Σ (n i · d i 2 )
Volume average diameter D 4 = Σ (n i · d i 4 ) / Σ (n i · d i 3 )
Harmonic average diameter D h = Σ (n i ) / Σ (n i / d i )
It is represented by
ここで、粒子密度ρに対して、
区間ｉの粒子質量＝πρｎｉ・ｄｉ ３／６
全粒子質量＝πρ［Σ（ｎｉ・ｄｉ ３）］／６
質量比率 ｆｉ＝ｎｉ・ｄ３／Σ（ｎｉ・ｄ３）（ここに、Σｆｉ＝１）
である。
Here, for the particle density ρ,
Particle mass interval i = πρn i · d i 3 /6
Total particle mass = πρ [Σ (n i · d i 3 )] / 6
Mass ratio f i = n i · d 3 / Σ (n i · d 3 ) (where Σ fi = 1)
It is.
したがって、全粒子質量＝１ｋｇの下では粒子質量比率から粒子個数比率が次式で表わされる。
ｎｉ＝６・ｆｉ／（πρ・ｄ３）
Therefore, under the total particle mass = 1 kg, the particle number ratio is expressed by the following equation from the particle mass ratio.
n i = 6 · f i / (πρ · d 3 )
この換算式を用いて粒度分布データから各種平均粒径を計算した。 Various average particle diameters were calculated from the particle size distribution data using this conversion formula.
鉱石Ｅ、鉱石Ｈ篩下、および鉱石Ｈのそれぞれについて、被覆層の水分量と焼成ペレットの圧潰強度との関係を図６に示す。同図に示すように、水分量の小さい側から水分量を増加させていくと水分量の増加に伴って強度が上昇しているが、一定水分量に達すると強度が飽和し、さらに水分量を増加させ、一定水分量を超えると強度が低下する傾向が認められる。 FIG. 6 shows the relationship between the water content of the coating layer and the crushing strength of the fired pellets for each of the ore E, the ore H under the sieve, and the ore H. As shown in the figure, when the water content is increased from the smaller water content, the strength increases as the water content increases, but when the water content reaches a certain level, the strength saturates. When the water content exceeds a certain amount of water, the strength tends to decrease.
低水分側で水分量の増加とともに強度が上昇し、一定水分量で強度が飽和する理由は、低水分側では増加した分の水が粒子間接点での結合に有効に作用するが、全ての接点に水が分配された以降は、増加した分の水は結合に寄与しなくなるためと考えられる。すなわち、初期の低水分の状況では、水は粒子接点に分配されることで強度アップ作用が大きい。しかし、接点全てに水が分配された後は、水は既に水の存在する接点近傍や接点から離れた位置に分配されることになり、水分増加による強度上昇作用は小さくなっていく。さらに水分が増加すると粒子間の空隙を全て占有し、表面張力が働く面積が減少する。このため、密着力が減少する。 The reason why the strength increases with increasing moisture content on the low moisture side and the strength saturates at a constant moisture content is that the increased amount of water effectively acts on the binding at the particle indirect point on the low moisture side. This is because after the water is distributed to the contacts, the increased amount of water does not contribute to the coupling. That is, in the initial low moisture situation, the water is distributed to the particle contact point, so that the effect of increasing the strength is great. However, after the water is distributed to all the contacts, the water is distributed to the vicinity of the contact where water already exists and the position away from the contact, and the strength increasing action due to the increase in moisture is reduced. Further, when the moisture increases, all the voids between the particles are occupied, and the area where the surface tension works is reduced. For this reason, adhesive force decreases.
高水分側でさらに水分量を増加させ、一定水分量を超えると強度が低下する理由は、核からの被覆層の剥離が完全に抑制された密着状態から、さらに水分量が増えると被覆層の空隙が水で飽和し、微粉鉱石が自由に移動できるようになり、被覆層が核に密着しなくなるためと考えられる。この限界水分量は、被覆層を構成する微粉原料（乾量）の外数で２０質量％付近にあり、鉱石粒子の充填構造が等粒径粒子の単純立方格子であるときの空隙率４７％を水で満たした場合に近い。 The reason why the strength decreases when the moisture content is further increased on the high-moisture side and exceeds a certain moisture content is that the peeling of the coating layer from the core is completely suppressed. It is thought that the voids are saturated with water, the fine ore can move freely, and the coating layer does not adhere to the core. This limit moisture content is in the vicinity of 20% by mass of the external number of the fine powder raw material (dry amount) constituting the coating layer, and the porosity is 47% when the ore particle filling structure is a simple cubic lattice of equal particle diameter particles. Close to when filled with water.
被覆層の適正水分量の上下限値は、図６における２つのクニック点のそれぞれに相当する水分量と考えられる。そこで、低強度側および高強度側のそれぞれについて、強度が９０ｋｇ／ｐを超え１８０ｋｇ／ｐに達しないデータを用いて、被覆層の水分量と乾燥ペレットの圧潰強度との関係を各々直線で近似した。下記表２に、上記表１の各鉱石について求めた上記近似式を示す。 The upper and lower limits of the appropriate moisture content of the coating layer are considered to be the moisture content corresponding to each of the two knick points in FIG. Therefore, for each of the low-strength side and the high-strength side, using the data that the strength does not exceed 90 kg / p and does not reach 180 kg / p, the relationship between the moisture content of the coating layer and the crushing strength of the dried pellet is approximated by a straight line. did. Table 2 below shows the approximate expression obtained for each ore in Table 1 above.
そして、これらの近似直線と強度１８０ｋｇ／ｐ一定の直線との交点をクニック点と定義し、それより被覆層の適正水分量の上下限値を求める。なお、被覆層の水分量が過剰な場合は、生ペレットとしての形態を保てないため、焼成に供することができなかったので強度を測定せず、図６においては強度を０として表示した。 And the intersection of these approximate straight lines and a straight line with a constant strength of 180 kg / p is defined as a knick point, and the upper and lower limit values of the appropriate moisture content of the coating layer are obtained therefrom. In addition, when the moisture content of the coating layer was excessive, the form as a raw pellet could not be maintained, so that it could not be subjected to firing, so the strength was not measured, and the strength was displayed as 0 in FIG.
一般に鉱石の粒径が小さくなると、造粒に必要な水分は多くなる。これは、粒径が小さくなると同じ質量あたりの粒子数が増加するため、その粒子数に比例して接点（水による結合点）が増え、結合に要する水分量が増えるためである。 In general, the smaller the ore particle size, the more water is required for granulation. This is because the number of particles per mass increases as the particle size decreases, so that the number of contacts (bonding points by water) increases in proportion to the number of particles, and the amount of water required for bonding increases.
単一粒径の場合、粒子の表面積は粒径の２乗に比例し、粒子数は粒径の３乗に反比例するので、全表面積は粒径に反比例することになる。したがって、生ペレットを造粒するのに必要な水分は粒径の逆数に比例する。 In the case of a single particle size, the total surface area is inversely proportional to the particle size because the surface area of the particles is proportional to the square of the particle size and the number of particles is inversely proportional to the cube of the particle size. Therefore, the water necessary to granulate raw pellets is proportional to the inverse of the particle size.
被覆層の適正水分量の上下限値を各種定義による平均粒径の逆数に対してそれぞれプロットした結果を図７および図８に示す。各プロットに対する回帰直線の式およびその相関係数を下記表３にまとめて示す。 FIG. 7 and FIG. 8 show the results of plotting the upper and lower limits of the appropriate moisture content of the coating layer against the reciprocal of the average particle diameter according to various definitions. Table 3 below summarizes the regression line equations for each plot and their correlation coefficients.
上記表３に示すように、体積平均径による整理が最も相関係数が高いことから、被覆層の適正水分量の上下限値を下記式（１）および式（２）で規定することとした。 As shown in Table 3, since the correlation by volume average diameter has the highest correlation coefficient, the upper and lower limits of the appropriate moisture content of the coating layer are defined by the following formulas (1) and (2). .
下限値ＷＬ＝［７．０＋１０．８／Ｄｆ］質量％・・・式（１）
上限値ＷＨ＝［１６．０＋２０．０／Ｄｆ］質量％・・・式（２）
ここに、Ｄｆは微粉原料の体積平均径（単位：μｍ）である。
好ましい下限はＷＬ＋０．５質量％、さらに好ましい下限はＷＬ＋１．０質量％であり、好ましい上限はＷH−０．５質量％、さらに好ましい上限はＷH−１．０質量％である。
Lower limit value W L = [7.0 + 10.8 / Df] mass% Formula (1)
Upper limit value W H = [16.0 + 20.0 / Df] mass% Formula (2)
Here, Df is the volume average diameter (unit: μm) of the fine powder raw material.
Preferred lower limit W L +0.5 wt%, more preferred lower limit is W L +1.0 wt%, a preferred upper limit W H -0.5 wt%, still more preferred upper limit is W H -1.0 wt% is there.
核の水分量が適正範囲内であっても、被覆層の水分量が下限値ＷＬより少ない場合は、被覆層の粒子間結合力が弱いため、運搬工程や焼成工程において核と被覆層の境界付近に亀裂が形成される。 Even water content in the proper range of nuclear, when the water content of the coating layer is less than the lower limit value W L, since the interparticle binding force of the coating layer is weak, the nuclear and the covering layer in the transportation process and sintering process Cracks are formed near the boundary.
一方、核の水分量が適正範囲内であっても、被覆層の水分量が上限値ＷＨより多い場合は、被覆層の粒子間に水が過剰に存在するため粒子間結合力が小さくなり、潤滑状態となって核から被覆層が流れ落ちるように分離する。し、核と付着層の間の密着度が低下する。 On the other hand, even within water content proper range of nuclear, when the water content of the coating layer is larger than the upper limit value W H is the interparticle binding force for water is present in excess between the particles of the coating layer is reduced In a lubrication state, the coating layer separates from the core. In addition, the degree of adhesion between the nucleus and the adhesion layer is reduced.
上記のように、核の水分量が適正範囲内であっても、被覆層の水分量が適正範囲を外れる場合は、核と被覆層との間の密着度が低下し、そのような生ペレットを焼成して得られた焼成ペレットの強度は低下することとなる。 As described above, even if the moisture content of the core is within the proper range, if the moisture content of the coating layer is outside the proper range, the degree of adhesion between the nucleus and the coating layer decreases, and such raw pellets The strength of the fired pellets obtained by firing is reduced.
ここで、被覆層の適正水分量の上下限値が、上記式（１）および式（２）に示すように微粉原料の平均粒径の関数となる理由について説明する。 Here, the reason why the upper and lower limit values of the appropriate moisture content of the coating layer become a function of the average particle diameter of the fine powder raw material as shown in the above formulas (1) and (2) will be described.
造粒された生ペレットの被覆層内に存在する水分は、被覆層を構成する粒子の表面を覆う表面水分と、隣接する粒子間に水の架橋を形成する架橋水分と、粒子の気孔内に吸収された吸収水分とに分類される。そして、表面水分は、粒子の表面積に比例するため、表面水分量は平均粒径の関数となる。粒子間において水による結合力を最大とする架橋水分は、「化学工学論文集１９（１９９３）ｐ．１１２８」より、粒子の粒度分布によらず粒子の平均粒径と粉体層の空隙率に依存することが知られている。これら表面水分と架橋水分との合計水分量は粉体層の空隙体積の８０％相当のレベルにあると言われている（「粉体工学便覧 第２版、日刊工業新聞社、ｐ．１２５」参照）。また、吸収水分は、粒子の吸水性に依存するが、被覆層を構成する粒子（微粉原料）がマグネタイト鉱石主体であることから、概ね一定と見なすことができ、またマグネタイト鉱石の吸水性は低いので、吸収水分量は、表面水分と架橋水分との合計水分量に比べて無視しうる程度の量と見なせる。 The moisture present in the coating layer of the granulated raw pellets is the surface moisture that covers the surface of the particles constituting the coating layer, the crosslinking moisture that forms a bridge of water between adjacent particles, and the pores of the particles. It is classified as absorbed moisture. Since the surface moisture is proportional to the surface area of the particles, the surface moisture content is a function of the average particle size. From “Chemical Engineering Journal 19 (1993) p. 1128”, the cross-linking moisture that maximizes the water binding force between particles is determined by the average particle size and the porosity of the powder layer, regardless of the particle size distribution. It is known to depend. It is said that the total moisture content of the surface moisture and the crosslinking moisture is at a level corresponding to 80% of the void volume of the powder layer (“Powder Engineering Handbook 2nd edition, Nikkan Kogyo Shimbun, p. 125”). reference). In addition, although the moisture absorption depends on the water absorption of the particles, the particles (fine powder raw material) constituting the coating layer are mainly composed of magnetite ore and can be regarded as almost constant, and the water absorption of the magnetite ore is low. Therefore, the absorbed water amount can be regarded as a negligible amount compared to the total water amount of the surface water and the cross-linking water.
上記の知見に基づくと、被覆層の適正水分量の範囲は、被覆層を構成する微粉原料の平均粒径と被覆層の空隙率に依存する。 Based on the above knowledge, the range of the appropriate amount of moisture in the coating layer depends on the average particle diameter of the fine powder material constituting the coating layer and the porosity of the coating layer.
ここで、被覆層の空隙率は、等球による充填構造の知見に基づくと、最密充填構造である六方最密充填格子の２６％から、最疎充填構造である単純立方格子の４７％までの範囲となる。そこで、この被覆層の空隙率２６〜４７％の８０％相当を満たす水分量が、被覆層の適正水分量の範囲となると考え、微粉原料をマグネタイト鉱石単味と仮定して水との密度差（微粉原料：５１００ｋｇ／ｍ３、水：１０００ｋｇ／ｍ３）を考慮して被覆層の適正水分量の範囲を推算すると、６〜１４％程度となる〔適正水分量の範囲の下限＝（０．２６×０．８×１０００）／｛（１−０．２６）×５１００｝×１００％≒５．５％、適正水分量の範囲の上限＝（０．４７×０．８×１０００）／｛（１−０．４７）×５１００｝×１００％≒１３．９％〕。 Here, the porosity of the coating layer is from 26% of the hexagonal close-packed lattice, which is the closest packed structure, to 47% of the simple cubic lattice, which is the least-packed packed structure, based on the knowledge of the packed structure by the isosphere. It becomes the range. Therefore, it is assumed that the amount of water that satisfies 80% of the porosity of the coating layer is 26 to 47% is within the range of the appropriate amount of water in the coating layer, and the density difference from water is assumed assuming that the fine powder raw material is a simple magnetite ore. When the range of the appropriate moisture content of the coating layer is estimated in consideration of (fine powder raw material: 5100 kg / m 3 , water: 1000 kg / m 3 ), it is about 6 to 14% [lower limit of proper moisture content range = (0 .26 × 0.8 × 1000) / {(1−0.26) × 5100} × 100% ≈5.5%, upper limit of range of proper moisture content = (0.47 × 0.8 × 1000) / {(1-0.47) × 5100} × 100% ≈13.9%].
これに、微粉原料の平均粒径の影響を加味することで、上記式（１）および式（２）のような関係式が得られることとなる。 By adding the influence of the average particle diameter of the fine powder raw material to this, the relational expressions such as the above formulas (1) and (2) are obtained.
〔第２発明〕
＜上記第１発明に係る生ペレットを用いて鉄鉱石焼成ペレットを製造する方法であって＞
製鉄に用いられる鉄鉱石ペレットは、運搬や製鉄に適した大きさと運搬中に破壊されないように十分な強度を付与することが求められる。強度付与の方法として高温で焼成して鉄鉱石粒子を互いに焼結結合させて焼成ペレットとする方法が一般的であり、本第２発明はこの焼成ペレット法を対象とする。
[Second invention]
<A method for producing iron ore calcined pellets using the raw pellets according to the first invention>
Iron ore pellets used for iron making are required to have a size suitable for transportation and iron making and sufficient strength so as not to be destroyed during transportation. As a method of imparting strength, a method of firing at a high temperature to sinter-bond iron ore particles to form a fired pellet is common, and the second invention is directed to this fired pellet method.
＜焼成工程と冷却工程を備え、前記焼成工程は、前記生ペレットを乾燥する乾燥ステップと、この乾燥された生ペレットを予熱する予熱ステップと、この予熱されたペレットを焼成する焼成ステップとを少なくとも有し、前記冷却工程は、 前記焼成されたペレットを冷却する冷却ステップと、この冷却されたペレットを成品篩で分級して成品ペレットとする分級ステップとを有する＞
焼成ペレット法の製造工程は、焼成工程と冷却工程を備えている。焼成工程は、通常、生ペレットを乾燥する乾燥ステップと、この乾燥された生ペレットを予熱する予熱ステップと、この予熱されたペレットを焼成する焼成ステップとで構成される。そして、冷却工程は、前記焼成されたペレットを冷却する冷却ステップと、この冷却されたペレットを成品篩で分級して成品ペレットとする分級ステップとを有している。上記焼成工程は、例えば、ロータリキルン方式である、グレート炉とキルン炉とクーラーの組み合わせで実現される。グレート炉にて生ペレットの乾燥と予熱が行われ、キルン炉にて予熱されたペレットの焼成が行われ、クーラーにて焼成されたペレットの冷却と分級が行われる。キルンでの焼成は、目標とする焼成ペレットの強度に応じて最高到達温度１２００〜１３５０℃の条件で行われる。
<Comprising a firing step and a cooling step, wherein the firing step comprises at least a drying step for drying the raw pellets, a preheating step for preheating the dried raw pellets, and a firing step for firing the preheated pellets. The cooling step includes a cooling step for cooling the fired pellets, and a classification step for classifying the cooled pellets with a product sieve to obtain product pellets>
The manufacturing process of the calcined pellet method includes a calcining process and a cooling process. The firing step usually includes a drying step for drying raw pellets, a preheating step for preheating the dried raw pellets, and a firing step for firing the preheated pellets. And a cooling process has the cooling step which cools the said baked pellet, and the classification step which classifies this cooled pellet with a product sieve and makes it a product pellet. The said baking process is implement | achieved by the combination of a great furnace, a kiln furnace, and a cooler which is a rotary kiln system, for example. Raw pellets are dried and preheated in a great furnace, pellets preheated in a kiln furnace are fired, and pellets fired in a cooler are cooled and classified. Firing in the kiln is performed under conditions of a maximum reached temperature of 1200 to 1350 ° C. according to the target strength of the fired pellets.
また、上記冷却工程は、クーラーと成品篩の組み合わせで実現される。キルン炉で焼成されたペレットは、キルン炉から排出され、クーラーにて強制冷却された後、成品篩で分級されて粒径８〜１６ｍｍの成品ペレットとなる。成品篩により除去された８ｍｍ未満のチップは、上記第１発明に係る生ペレットの製造に供される。 Moreover, the said cooling process is implement | achieved by the combination of a cooler and a product sieve. The pellets fired in the kiln furnace are discharged from the kiln furnace, forcibly cooled by a cooler, and then classified by a product sieve to form product pellets having a particle diameter of 8 to 16 mm. Chips of less than 8 mm removed by the product sieve are used for the production of raw pellets according to the first invention.
（第２発明の変形例）
上記実施形態では、焼成工程として、グレート炉にて乾燥ステップと予熱ステップのみを行う例を示したが、生ペレット中に結晶水を多く含有するゲーサイトなどの鉱石を含む場合は、乾燥ステップと予熱ステップとの間に、結晶水を除去するための離水ステップを設けてもよい。
(Modification of the second invention)
In the above embodiment, an example of performing only the drying step and the preheating step in the great furnace as the firing process has been shown, but if the raw pellet contains ores such as goethite containing a large amount of crystal water, the drying step and A water separation step for removing crystal water may be provided between the preheating step.
また、上記実施形態では、焼成工程を実現する手段として、ロータリキルン方式を例に挙げて説明したが、本第２発明はトラベリンググレート方式にも当然に適用しうるものである。 In the above embodiment, the rotary kiln method is described as an example of the means for realizing the firing step, but the second invention can naturally be applied to the traveling great method.
以下、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明はもとより下記実施例によって制限を受けるものではなく、前・後記の趣旨に適合し得る範囲で適当に変更を加えて実施することももちろん可能であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に包含される。 EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples. However, the present invention is not limited by the following examples, but may be appropriately modified within a range that can meet the purpose described above and below. Of course, it is possible to implement them, and they are all included in the technical scope of the present invention.
（試験方法）
核として、実機のペレット工場で発生する、下記表４に示す化学組成を有するチップを採取し、これを粒径２〜７ｍｍに篩い分けしたものを用いた。
(Test method)
As the core, a chip having a chemical composition shown in Table 4 below, which is generated in an actual pellet factory, was collected and sieved to a particle size of 2 to 7 mm.
また、被覆層を構成する微粉原料として、下記表５に示す粒度分布を有し、下記表６に示す成分組成を有する各種鉱石と、副原料として石灰石、ドロマイト、消石灰および生石灰を用いた。 Moreover, as the fine powder raw material constituting the coating layer, various ores having the particle size distribution shown in Table 5 below and the component composition shown in Table 6 below were used, and limestone, dolomite, slaked lime and quick lime were used as auxiliary raw materials.
そして、まず、核となるチップに所定量の水分を添加する一方、上記各種鉱石および副原料を種々の割合で配合した微粉原料に所定量の水分を添加したものを用意し、これらを混合機で１ｍｉｎ混合した後、転動する内径４００ｍｍのディスクペレタイザに投入して造粒し、篩い分け法により粒径８〜１６ｍｍの生ペレットを作製した。 First, a predetermined amount of water is added to the core chip, while a predetermined amount of water is added to a fine powder material in which the various ores and auxiliary materials are mixed at various ratios, and these are mixed in a mixer. After mixing for 1 min, the mixture was put into a rolling disk pelletizer having an inner diameter of 400 mm and granulated, and raw pellets having a particle diameter of 8 to 16 mm were prepared by a sieving method.
ついで、この生ペレットを、大気雰囲気下で最高温度１２５０℃に加熱された加熱炉内に１５ｍｉｎ掛けて最高温度領域まで移動させた後、その最高温度領域で１０ｍｉｎ保持した後、加熱炉から取り出し、室温まで放冷して焼成ペレットを作製した。そして、焼成ペレットの圧潰強度をＪＩＳ Ｍ８７１８に基づいて測定した。 Next, this raw pellet was moved to a maximum temperature region for 15 minutes in a heating furnace heated to a maximum temperature of 1250 ° C. in an air atmosphere, held for 10 minutes in the maximum temperature region, then taken out of the heating furnace, It stood to cool to room temperature and produced the baking pellet. Then, the crushing strength of the fired pellets was measured based on JIS M8718.
（試験結果）
試験結果を下記表７〜１４に示す。これらの表に示すように、本発明の第１発明の要件を全て満たす発明例の生ペレットを焼成して作製した焼成ペレットは、いずれも圧潰強度が１８０ｋｇ／ｐ以上を満たしている。これに対し、第１発明の要件の少なくとも一つを満たさない比較例の生ペレットを焼成して作製した焼成ペレットは、いずれも圧潰強度が１８０ｋｇ／ｐに満たない。
(Test results)
The test results are shown in Tables 7 to 14 below. As shown in these tables, all the fired pellets produced by firing the raw pellets of the inventive examples that satisfy all the requirements of the first invention of the present invention have a crushing strength of 180 kg / p or more. On the other hand, any of the fired pellets produced by firing the green pellets of the comparative example that does not satisfy at least one of the requirements of the first invention has a crushing strength of less than 180 kg / p.
以上より、本発明の第１発明に係る鉄鉱石焼成ペレット用生ペレットを用いることで、チップを粉砕することなく再利用し、かつ高強度の焼成ペレットを製造できることが確認された。 From the above, it was confirmed that by using the raw pellets for iron ore calcined pellets according to the first invention of the present invention, the chips can be reused without being crushed and high strength calcined pellets can be produced.
上記実施例１のラボ試験により、第１発明の適用性が確証されたので、以下の実機試験を実施した。 Since the applicability of the first invention was confirmed by the laboratory test in Example 1, the following actual machine test was performed.
図９に実機試験に用いたペレット工場の概要を示す。同工場では、日産１万ｔの粒径８〜１８ｍｍの鉄鉱石焼成ペレット（成品ペレット）を製造している。成品ペレットは１時間ごとにサンプル採取され、ＪＩＳ Ｍ８７１８に基づいて圧潰強度を測定され、その強度が１８０ｋｇ／ｐ以上となるように操業されている。 FIG. 9 shows an outline of the pellet factory used in the actual machine test. The factory manufactures iron ore calcined pellets (product pellets) with a particle size of 8 to 18 mm with a daily production of 10,000 t. The product pellets are sampled every hour, measured for crushing strength based on JIS M8718, and operated so that the strength is 180 kg / p or more.
同工場における鉄鉱石焼成ペレットの製造工程の概略を示す。微粉の鉄鉱石原料を工場外から受け入れて原料槽に装入する。原料は、定量切出しされてベルトコンベヤにより造粒工程であるパンペレタイザに送られる。途中のベルトコンベヤ上にて赤外線式水分計で水分を測定され、散水設備により指定水分量になるように加水されて、パンペレタイザにて原料は転動造粒されて水の付着力により生ペレットになる。粒径８〜１８ｍｍの生ペレットがベルトコンベヤに載せられて焼成工程に送られる。 The outline of the manufacturing process of the iron ore calcination pellet in the factory is shown. Accepts fine iron ore raw material from outside the factory and charges it into the raw material tank. The raw material is quantitatively cut out and sent by a belt conveyor to a pan pelletizer which is a granulation process. Moisture is measured with an infrared moisture meter on the belt conveyor in the middle, and water is added to a specified amount of water with a watering facility, and the raw material is tumbled and granulated with a pan pelletizer into raw pellets due to the adhesion of water. Become. Raw pellets having a particle size of 8 to 18 mm are placed on a belt conveyor and sent to the baking process.
焼成工程は、グレート炉とキルン炉により構成される。生ペレットは乾燥ステップと離水ステップで水分および結晶水が除去され、予熱ステップと焼成ステップにおいて時間を掛けて加熱され、焼結されて所要の強度を発現するように操作される。キルン炉から排出されたペレットは、冷却工程にて、クーラーで強制空冷された後、成品篩により粒径８〜１６ｍｍの成品ペレットとなる。成品篩により除去された粒径８ｍｍ未満のチップは製造工程から運び出される。同工場では、成品１万ｔ当り１％、１００ｔのチップが発生する。 The firing step is composed of a great furnace and a kiln furnace. The raw pellets are operated so that moisture and crystallization water are removed in the drying step and the water separation step, heated in the preheating step and the firing step over time, and sintered to develop the required strength. The pellets discharged from the kiln furnace are forcibly air-cooled by a cooler in the cooling step, and then become product pellets having a particle size of 8 to 16 mm by a product sieve. Chips with a particle size of less than 8 mm removed by the product sieve are carried out of the manufacturing process. The factory produces 1%, 100t chips per 10,000t product.
従来は、キルン式乾燥機と、ボールミルおよび空気分級機による閉回路粉砕装置とから構成されるチップ粉砕処理設備が設けられていた。チップはベルトコンベヤによりペレット工場からヤードへ運ばれて露天で蓄えられ、チップ粉砕処理設備の処理量に応じてヤードからチップ槽に移され、そのチップ槽から切出されて１ｍｍ未満の微粉に粉砕され、再び原料槽へ送られて再利用されていた。そのため、チップ粉砕処理設備の設備費用と電力等の操業コストが必要であった。 Conventionally, there has been provided a chip crushing processing facility comprising a kiln dryer and a closed circuit crusher using a ball mill and an air classifier. Chips are transported from the pellet factory to the yard by a belt conveyor, stored in the open-air, transferred from the yard to the chip tank according to the processing amount of the chip pulverization processing equipment, cut out from the chip tank and pulverized into fine powder of less than 1 mm It was sent to the raw material tank again and reused. Therefore, the equipment cost of the chip crushing processing equipment and the operation cost such as electric power are necessary.
同工場において本発明方法を適用した工程を図９に破線で示す。従来のチップ処理ラインのチップ槽行きベルトコンベヤを改造し、赤外線式連続水分計と散水設備を設けて、パンペレタイザへ水分量調整済みのチップを送るように改めた。原料槽から切出される微粉原料は、従来どおり赤外線式連続水分計により水分量を測定し、所要の水分量まで散水により加水する。この水分量が調整された微粉原料が２重構造の生ペレットの被覆層を構成する。チップは、成品篩で分離されたものをそのまま直ちに使用した。 A process in which the method of the present invention is applied in the same factory is shown by a broken line in FIG. The belt conveyor for the chip tank of the conventional chip processing line was remodeled, and an infrared type continuous moisture meter and watering equipment were installed, so that the moisture adjusted chips were sent to the pan pelletizer. The fine powder raw material cut out from the raw material tank is measured for water content with an infrared type continuous moisture meter as before, and is added to the required water content by watering. This fine powder raw material with the moisture content adjusted constitutes a double-layered raw pellet coating layer. The chips separated by the product sieve were used immediately.
チップはクーラーによる冷却工程にて強制空冷時に微粉が除去されるため、１ｍｍ未満のチップはなく、その平均粒径は約４ｍｍである。クーラーから排出されたときの含有水分量は０％である。その後の篩工程や運搬工程で降雨等による水分を吸収しないようにベルトコンベヤの覆いなどを整備した。その結果、パンペレタイザへ装入されるチップと微粉原料の水分量は操作通りの水分量である。 Since fine powder is removed during forced air cooling in the cooling process by a cooler, there is no chip of less than 1 mm, and the average particle diameter is about 4 mm. The moisture content when discharged from the cooler is 0%. A belt conveyor cover was provided to prevent moisture from rain during the subsequent sieving and transportation processes. As a result, the moisture content of the chips and the fine powder raw material charged into the pan pelletizer is the moisture content as operated.
成品ペレット中におけるチップ内装２重構造生ペレットが焼成されたものが占める割合は、以下のようである。すなわち、粒径４ｍｍのチップの周囲に微粉原料が被覆して粒径１３ｍｍの生ペレットになると仮定すると、チップの３４倍の質量を有する生ペレットになる。成品ペレットの１％のチップを粉砕せずに原料へ再利用すると、質量比で成品ペレット中の３４％のペレットがチップを含む２重構造の生ペレット由来の焼成ペレットになる。実際にサンプリングした生ペレットをほぐして観察すると、サンプリングした生ペレットのうち３０〜４０％程度の個数割合でチップが発見された。 The ratio of the fired chip double-structured raw pellets in the product pellets is as follows. That is, assuming that a fine powder material is coated around a chip having a particle diameter of 4 mm to form a raw pellet having a particle diameter of 13 mm, the raw pellet has a mass 34 times that of the chip. When the chip of 1% of the product pellet is reused as a raw material without being pulverized, 34% of the pellet in the product pellet by mass ratio becomes a fired pellet derived from a double-structured raw pellet containing chips. When the sampled raw pellets were loosened and observed, chips were found in a number ratio of about 30 to 40% of the sampled raw pellets.
同工場にて本発明方法を適用した操業例を示す。日産１万ｔの連続操業を実施している同工場にて発生するチップを粉砕することなくそのまま原料の一部として造粒工程に供給し、造粒された生ペレットを焼成して生産された成品ペレットを１時間ごとにサンプリングし、その圧潰強度を測定した結果を図１０に示す。当初の３時間は、チップを造粒工程に供給せず、成品ペレットとして約１８０ｋｇ／ｐの圧潰強度を得た。なお、試験期間中において、粉状原料のマグネタイト比率は、乾量基準で７５〜１００質量％に保持し、被覆層の水分量は上記式（１）および式（２）で規定されるＷＬ以上ＷＨ以下の範囲に調整した。 An operation example in which the method of the present invention is applied at the same factory is shown. Chips generated at the same factory that has been operated continuously for 10,000 tons of Nissan are supplied to the granulation process as part of the raw material without being crushed, and the granulated raw pellets are baked and produced. FIG. 10 shows the result of sampling the product pellets every hour and measuring the crushing strength. For the first 3 hours, the chip was not supplied to the granulation process, and a crushing strength of about 180 kg / p was obtained as a product pellet. Note that, in the test period, magnetite ratio of powdery raw material was maintained at 75 to 100% by weight on a dry basis, W L water content of the coating layer is defined by the formula (1) and (2) It adjusted to the range below WH .
その後、チップに水分を添加することなく３時間にわたって造粒工程に供給し、本発明法によらない２重構造の生ペレットを作成した。生ペレットをサンプリングして確認したところ、個数割合で全生ペレット中の３０％が本発明によらない２重構造の生ペレットとなった。その結果、成品ペレットの圧潰強度が１５０ｋｇ／ｐを下回った。成品ペレットの断面をマクロ観察したところ、図１に示すように、核と被覆層の間に空隙や亀裂を生じたものが多く見られた。 Then, it supplied to the granulation process over 3 hours, without adding a water | moisture content to a chip | tip, and produced the double-structured raw pellet which is not based on this invention method. When the raw pellets were sampled and confirmed, 30% of the whole raw pellets in the number ratio became double-structured raw pellets not according to the present invention. As a result, the crushing strength of the product pellets was below 150 kg / p. When macroscopically observing the cross section of the product pellet, as shown in FIG. 1, there were many cases in which voids or cracks were generated between the core and the coating layer.
その後に水分量を外数で１〜３質量％に調整した本発明法のチップを造粒工程に供給したところ、個数割合で全生ペレット中の３０％が本発明法によるペレットとなったが、成品ペレットの圧潰強度は１８０ｋｇ／ｐを上回った。成品ペレットの断面をマクロ観察したところ、図２に示すように、核と被覆層は一体化していることがわかる。これにより、チップを粉砕することなく再利用しても高い強度の成品ペレットが得られることが確認された。 After that, when the chip of the present invention with the moisture content adjusted to 1 to 3% by mass was supplied to the granulation step, 30% of the whole raw pellets became pellets according to the present invention in the number ratio. The crushing strength of the product pellets exceeded 180 kg / p. When the cross section of the product pellet is macro-observed, it can be seen that the core and the coating layer are integrated as shown in FIG. This confirmed that high strength product pellets could be obtained even if the chips were reused without being crushed.
Claims (2)
核とその周りを被覆する被覆層とで構成された２重構造を有し、
前記核は、
鉄鉱石焼成ペレット製造工程で発生する篩分け法による粒径が１ｍｍを超え８ｍｍ未満のチップと、
前記チップの外数で１〜３質量％の水分と
からなる一方、
前記被覆層は、
マグネタイト鉱石のみからなる、または、
乾量基準で７５質量％以上１００質量％未満のマグネタイト鉱石を含み、残部がヘマタイト鉱石および副原料の少なくとも１種からなる、
篩分け法による粒径が１ｍｍ以下の微粉原料と、
前記微粉原料の外数で［７．０＋１０．８／Ｄｆ］質量％以上、［１６．０＋２０．０／Ｄｆ］質量％以下の水分と
からなる
ことを特徴とする鉄鉱石焼成ペレット製造用生ペレット。
ここに、Ｄｆは前記微粉原料の体積平均径（単位：μｍ）である。 Raw pellets used to produce iron ore calcined pellets,
Having a double structure composed of a core and a coating layer covering the core,
The nucleus is
Chips having a particle size of more than 1 mm and less than 8 mm by the sieving method generated in the iron ore calcined pellet manufacturing process;
While the outside number of the chip consists of 1 to 3% by mass of moisture,
The coating layer is
Consists only of magnetite ore, or
Containing 75% by mass or more and less than 100% by mass of magnetite ore on a dry basis, with the balance consisting of at least one of hematite ore and auxiliary materials,
A fine powder material having a particle size of 1 mm or less by a sieving method,
A raw pellet for producing iron ore calcined pellets, characterized in that it is comprised of [7.0 + 10.8 / Df] mass% or more and [16.0 + 20.0 / Df] mass% or less of water as the external number of the fine powder raw material. .
Here, Df is a volume average diameter (unit: μm) of the fine powder raw material.
焼成工程と冷却工程を備え、
前記焼成工程は、
前記生ペレットを乾燥する乾燥ステップと、
この乾燥された生ペレットを予熱する予熱ステップと、
この予熱されたペレットを焼成する焼成ステップと
を少なくとも有し、
前記冷却工程は、
前記焼成されたペレットを冷却する冷却ステップと、
この冷却されたペレットを成品篩で分級して成品ペレットとする分級ステップと
を有する
ことを特徴とする鉄鉱石焼成ペレットの製造方法。 A method for producing iron ore calcined pellets using the raw pellets of claim 1,
It has a firing process and a cooling process,
The firing step includes
A drying step of drying the raw pellets;
A preheating step for preheating the dried green pellets;
At least a firing step for firing the preheated pellets,
The cooling step includes
A cooling step for cooling the fired pellets;
And classifying the cooled pellets with a product sieve to obtain product pellets. A method for producing iron ore calcined pellets, comprising:
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2015
- 2015-03-20 JP JP2015058503A patent/JP2016176130A/en active Pending
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