JP5061468B2 - 焼結鉱の整粒方法およびそれに用いる揺動式分級機 - Google Patents

Description

本発明は、焼成された焼結鉱を破砕し分級することによって、高炉原料として適正な粒度の焼結鉱に粒度調整（整粒）する焼結鉱の整粒方法と、その際に用いる揺動式分級機に関するものである。

従来の焼結鉱の整粒方法を図７に示す。焼結機１にて、約５ｍ×１ｍのパレットで焼成された焼結鉱が、一次破砕機２で、２００ｍｍ程度の大きさに粗破砕される。粗破砕された焼結鉱は、冷却機３で冷却された後、１００ｍｍ程度の篩目のスクリーンを有する第一段篩５５で篩い分けられる。第一段篩５５で篩上に篩い分けされた１００ｍｍ超の塊状の焼結鉱は、二次破砕機４に供給され、５０ｍｍ以下を目標に破砕される。二次破砕機４で破砕された焼結鉱は、第一段篩５５の篩下と合流して、第二段篩５６に供給される。そして、第二段篩５６、第三段篩５７、第四段篩５８と順次スクリーンの篩目を小さくし、各篩５６〜５８の篩上に、高炉原料として適正な粒度である５ｍｍ〜５０ｍｍの粒度の焼結鉱が篩い分けられ、篩い分けられた５ｍｍ〜５０ｍｍの粒度の焼結鉱が高炉１０に供給される。なお、この破砕および分級の際に生じた５ｍｍ以下の粒度の焼結鉱（以下、粉化鉱と記す）は第四段篩５８の篩下として回収され、再度、焼結原料として焼結機１に返鉱される。

そして、通常、一次破砕機２としては、一本のロールに鬼歯と呼ばれる爪状の破砕片が設けられてなるシングルスパイクロール式破砕機が使用され、二次破砕機４としては、対向する二本のロールに互いに噛合する歯が設けられてなるダブルロール式破砕機が使用されている。また、分級機である第一段篩５５〜第四段篩５８の各篩には、振幅が数ｍｍである振動篩が用いられている。

上記のような従来の焼結鉱の整粒方法において問題となるのは、焼成された焼結鉱に対する粉化鉱の発生割合（粉化率）がかなり大きいということであり、一般的に２０〜３０％に達している。このような、高炉原料として不適正で焼結機に返鉱される粉化鉱が多いということは、焼結鉱の整粒工程の生産性が低下するとともに、余分なエネルギーを消費していることとなるので、整粒工程における粉化率を低減させることは重要である。

焼結鉱の整粒工程における粉化率が高くなる原因の一つとして、多量の焼結鉱を分級するために複数段の振動篩が使用されており、焼結鉱がそれら複数段の振動篩を乗り継いでいく間に搬送落差によって粉化して粉化鉱が発生するという問題がある。

そこで、振動篩による分級プロセスの改善によって、整粒工程における粉化率の低減を図かろうとした技術がいくつか提案されている。

例えば、特許文献１には、破砕機の上流に配置した一次振動篩を用いて、粉化し易い中間サイズの焼結鉱を予め回収することにより、二次振動篩への負荷量を軽減して、分級効率の向上と粉化率の低減を図かろうとした技術が開示されている。

また、特許文献２には、破砕機の下流に配置した第２段振動篩の篩面積を減少させて、第３段振動篩への供給量を低減させることにより、第３段振動篩での粉化鉱の発生を抑制しようとした技術が開示されている。

しかし、上記特許文献１あるいは特許文献２に記載の技術では、いずれにしても、分級機として複数段の振動篩を使用しているので、焼結鉱がそれら複数段の振動篩を乗り継いでいく間に搬送落差によって粉化して粉化鉱が発生するという問題は避けられない。

さらに、図７に示したような従来の焼結鉱の整粒方法において問題となるのは、各振動篩５６〜５８の篩上を高炉原料用の焼結鉱として集めているため、高炉原料として不適正な５０ｍｍ超えの粒度の焼結鉱が高炉に搬送される可能性があるということである。

すなわち、図８に示すように、二次破砕機４のロール間隔Ｇｐを適正粒度範囲の上限値（５０ｍｍ）に設定していたとしても、長辺が上限値（５０ｍｍ）を超える楕円状の破砕物が一定の確率で発生するため、図７に示したような従来の焼結鉱の整粒方法においては、そのような長辺が上限値を超えた楕円状の破砕物が各振動篩５６〜５８の篩上に篩い分けられて、高炉原料として搬送され、原料ホッパーに貯留される。その結果、コンベア搬送や原料ホッパーの切り出しなどで詰まりを生じ、トラブルを起こすことがある。

そこで、上記の問題を解決するために、本出願人は、特願２００５−３４２２７４号（未公開出願１）において、新たな焼結鉱の整粒方法を提案している。

すなわち、図５にその処理フロー図、図６にその際に用いる揺動式分級機を示すように、５ｍｍの篩目寸法を有する第１スクリーン１５と５０ｍｍの篩目寸法を有する第２スクリーン１６とがそれぞれ傾斜して配置され、第１スクリーン１５および第２スクリーン１６の上の焼結鉱に対して傾斜下方への送りをかけるように上下方向および傾斜方向において往復運動するような搖動運動を第１スクリーン１５および第２スクリーン１６に行わせるための偏心駆動機構１７を備えた揺動式分級機８を用いて、５ｍｍより小さい粒度の焼結鉱（粉化鉱）を第１スクリーン１５の篩下に分級し、５ｍｍ〜５０ｍｍの粒度の焼結鉱（適正粒）を第２スクリーン１６の篩下に分級し、５０ｍｍより大きい粒度の焼結鉱（粗粒）を第２スクリーン１６の篩上に分級するようにした焼結鉱の整粒方法を提案している。

この未公開出願１に記載の焼結鉱の整粒方法においては、２種類の異なる篩目寸法のスクリーンを有する揺動式分級機８を用いて、粉化鉱と適正粒と粗粒の３種に分級するようにしているので、従来のように複数の分級機（振動篩）を乗り継いでいく間の搬送落差による粉化鉱の発生が抑止されて、粉化率の低減を図ることができる。また、適正粒が第２スクリーン１６の篩下に分級されて高炉原料として搬送されるとともに、不適正な粗粒が第２スクリーン１６の篩上に分級されて回収されるので、不適正な粗粒が高炉原料として搬送されることがなくなり、コンベアや原料ホッパーでのトラブルを回避できる。

なお、通常、分級用のスクリーンとしては、細線を編んで所定の大きさの網目を有するようにした網目スクリーンと、平板を打ち抜いて所定の大きさの空孔を有するようにした打ち抜きスクリーンと、棒材（バー）を所定の間隔で平行に配置することで所定の大きさの間隙を有するようにしたバースクリーンが、その長所短所に基づいて使い分けられている。

網目スクリーンは、小さな網目寸法のものも製作が容易であるが、線径が２〜３ｍｍの細線を使用しているので、多少耐久性が劣る。打ち抜きスクリーンは、耐久性があるが、製作上、スクリーンの全体面積に対する空孔部の合計面積の割合（開口率）が小さくなり、分級効率が若干劣る。バースクリーンは、耐久性があるが、バー間の間隙寸法の小さなものは製作が難しい。

したがって、上記の整粒方法においては、篩目寸法が小さい第１スクリーン１５には網目スクリーンを用い、篩目寸法が大きい第２スクリーン１６にはいずれかのスクリーンを用いるようにしている。

ちなみに、ここでは、網目スクリーンの網目、打ち抜きスクリーンの空孔、バースクリーンのバー間の隙間を総称して「篩目」と呼び、その大きさを「篩目寸法」と呼んでいる。
特開平６−２７９８７２号公報 特開２００１−１８１７１４号公報

ただし、前述の未公開出願１に記載の焼結鉱の整粒方法において、揺動式分級機８の第１スクリーン１５および第２スクリーン１６の幅Ｗｓを２ｍ程度とするのが標準的であるのに対して、二次破砕機４で破砕された焼結鉱を搬送する搬送コンベア２０の幅Ｗｃは０．５ｍ程度と狭く、しかも搬送コンベア２０のコンベアベルトはＶ字形になっていることが多い。

そのため、搬送コンベア２０から第１スクリーン１５上に焼結鉱が局所的に投入されることになるので、投入された焼結鉱は第１スクリーン１５および第２スクリーン１６の全体幅の一部のみを使用して分級されることになり、分級効率（分級能率）が上がらない。また、第１スクリーン１５上に局所的に投入される焼結鉱の量が増えると、第１スクリーン１５の損耗が大きくなる。

本発明は、上記のような事情に鑑みてなされたものであり、焼成された焼結鉱を破砕し分級して高炉原料として適正な粒度の焼結鉱に粒度調整するに際し、粉化鉱の発生を抑止して粉化率の低減を効率的に図ることができるとともに、適正な範囲を超えた粒度の焼結鉱が高炉原料として搬送されることのない焼結鉱の整粒方法と、それに用いるのに好適な揺動式分級機を提供することを目的とするものである。

前記の課題を解決するために、本発明は以下の特徴を有する。

［１］焼成された焼結鉱を破砕して分級することによって、所定の粒度範囲の焼結鉱に粒度調整するための焼結鉱の整粒方法において、破砕された焼結鉱を、所定の粒度範囲より小さい粒度の焼結鉱と、所定の粒度範囲の粒度の焼結鉱と、所定の粒度範囲より大きい粒度の焼結鉱とに分級するに際し、所定の篩目寸法を有する第１スクリーンと前記第１スクリーンより大きい篩目寸法を有する第２スクリーンがそれぞれ傾斜して上方から直列にその順で配され、前記第１スクリーンと前記第２スクリーンが偏心駆動機構によって前記第１スクリーンと前記第２スクリーンの上の焼結鉱に対して傾斜下方への送りをかけるように上下方向及び傾斜方向において往復運動するような揺動運動を行う揺動式分級機を用いて、前記所定の粒度範囲より小さい粒度の焼結鉱を前記第１スクリーンの篩下に分級し、前記所定の粒度範囲の粒度の焼結鉱を前記第２スクリーンの篩下に分級する焼結鉱の整粒方法であって、破砕された焼結鉱をスクリーン幅方向に分散させてスクリーン上に投入することを特徴とする焼結鉱の整粒方法。

［２］所定の粒度範囲より大きい粒度の焼結鉱は、再度破砕して、再び前記分級機に供給することを特徴とする前記［１］に記載の焼結鉱の整粒方法。

［３］所定の篩目寸法を有する第１スクリーンと該第１スクリーンより大きい篩目寸法を有する第２スクリーンとがそれぞれ傾斜して上方から直列にその順で配置され、第１スクリーンおよび第２スクリーン上の焼結鉱に対して傾斜下方への送りをかけるように上下方向および傾斜方向において往復運動するような搖動運動を第１スクリーンおよび第２スクリーンに行わせるための偏心駆動機構を備え、第１スクリーンの篩目寸法より小さい粒度の焼結鉱と、第１スクリーンの篩目より大きく、第２スクリーンの篩目寸法より小さい粒度の焼結鉱と、第２スクリーンの篩目寸法より大きい粒度の焼結鉱に分級する搖動式分級機であって、破砕された焼結鉱をスクリーン幅方向に分散してスクリーン上に投入されるようにするための幅方向分散投入機構を備えていることを特徴とする搖動式分級機。

本発明においては、篩目寸法が異なる複数のスクリーンを有する分級機を用いて、所定の粒度範囲の焼結鉱をスクリーンの篩下に分級するようにしているので、従来技術のような搬送落差による粉化鉱の発生を抑止して、粉化率の低減を図ることができるとともに、所定の粒度範囲を超えた粒度の焼結鉱は篩上に分級されるので、不適正な粒度の焼結鉱が高炉原料として搬送されることがなくなり、コンベア搬送や原料ホッパーでのトラブルを回避できる。しかも、破砕された焼結鉱をスクリーン幅方向に分散させてスクリーン上に投入するようにしているので、スクリーン幅全体を使用して分級することができ、良好な分級効率を得ることが可能となるとともに、スクリーンの損耗も抑えられる。

本発明の第1の実施形態を図面に基づいて説明する。

図１は、本発明の第1の実施形態に係る焼結鉱の整粒方法における処理フロー図、図２は、その際に用いる揺動式分級機の説明図である。ちなみに、前述の未公開出願１における処理フロー図（図５）および揺動式分級機の説明図（図６）とほぼ同じである。

すなわち、この実施形態においては、図１に示すように、焼結機１にて、約５ｍ×１ｍのパレットで焼成された焼結鉱が、一次破砕機２で、２００ｍｍ程度の大きさに粗破砕される。粗破砕された焼結鉱は、冷却機３で冷却された後、二次破砕機４に供給され、５０ｍｍ以下の大きさを目標に破砕される。二次破砕機４で破砕された焼結鉱は、揺動式分級機８に供給される。そして、揺動式分級機９において、高炉原料として適正な粒度範囲（５ｍｍ〜５０ｍｍ）の粒度の焼結鉱と、適正な粒度範囲の下限値（５ｍｍ）より小さい粒度の焼結鉱とに、それぞれ篩下として分級される。また、図８に示した楕円状の破砕物等のような、適正な粒度範囲の上限値（５０ｍｍ）より大きい粒度の焼結鉱は篩上に分級される。その後、分級された５ｍｍ〜５０ｍｍの粒度の焼結鉱は、高炉１０に供給される。また、５ｍｍより小さい粒度の焼結鉱（粉化鉱）は回収されて、再度、焼結原料として焼結機１に返鉱される。

そして、この実施形態において用いられる揺動式分級機９は、図２に示すように、チャンバー１４の内部に傾斜して上方から直列に配置された第１スクリーン１５と第２スクリーン１６を備えており、第１スクリーン１５の篩目は、所定の粒度範囲の下限値５ｍｍになっており、第２スクリーン１６の篩目は、所定の粒度範囲の上限値５０ｍｍになっている。第１スクリーン１５と第２スクリーン１６は、クランク機構や遊星歯車等の偏心駆動機構１７によって、第１スクリーン１５および第２スクリーン１６の上の焼結鉱に対して傾斜下方への送りをかけるように上下方向および傾斜方向において往復運動するような揺動運動を行う。これによって、既存の振動篩に比べて、振幅を大きくすることができ、焼結鉱に反発力を与えて分級効率をあげることができる。

そして、この実施形態が未公開出願１と異なっている点は、二次破砕機４から搬送コンベア２０によって搬送されてきた焼結鉱をスクリーン幅方向に分散して第１スクリーン１５上に投入されるようにするために、第１スクリーン１５の上方に幅方向分散投入機構１９を備えていることである。

その幅方向分散投入機構１９は、例えば図３（ａ）、（ｂ）に示すように、傾斜板１９ａと、傾斜板１９ａの傾斜下端の上面に取り付けられた分散用楔１９ｂを備えたものである。二次破砕機４から搬送コンベア２０によって搬送されてきた焼結鉱は、傾斜板１９ａの傾斜上端の上面に供給された後、分散用楔１９ｂによってスクリーン幅方向に分散させられ、その状態で第１スクリーン１５上に投入されるようになる。

このような揺動式分級機９に二次破砕機４から焼結鉱が供給されると、第１スクリーン１５による分級によって、その篩下に５ｍｍより小さい粒度の焼結鉱（粉化鉱）が回収され、第２スクリーン１５による分級によって、その篩下に５ｍｍ〜５０ｍｍの粒度の焼結鉱（適正粒）が回収され、第２スクリーン１５の篩上に５０ｍｍより大きい粒度の焼結鉱（粗粒）が回収される。

その後、前述のように、５ｍｍ〜５０ｍｍの粒度の焼結鉱は高炉１０に供給され、５ｍｍより小さい粒度の焼結鉱（粉化鉱）は回収されて、再度、焼結原料として焼結機１に返鉱される。

なお、この実施形態においては、二次破砕機４の入側に、冷却機３から送られてきた焼結鉱を破砕ロール間にスムースに投入できる傾斜面を備えしかもその傾斜面が焼結鉱を破砕ロール幅方向に分散する傾斜を備えた分散投入機構１８が設けられている。

このように、この実施形態においては、２種類の異なる篩目寸法のスクリーンを有する揺動式分級機８を用いて、粉化鉱と適正粒と粗粒の３種に分級するようにしているので、従来のように複数の分級機（振動篩）を乗り継いでいく間の搬送落差による粉化鉱の発生が抑止されて、粉化率の低減を図ることができる。また、適正粒が第２スクリーン１６の篩下に分級されて高炉原料として搬送されるとともに、不適正な粗粒が第２スクリーン１６の篩上に分級されて回収されるので、不適正な粗粒が高炉原料として搬送されることがなくなり、コンベアや原料ホッパーでのトラブルを回避できる。しかも、破砕された焼結鉱を幅方向分散投入機構１９によってスクリーン幅方向に分散させて第１スクリーン１５上に投入するようにしているので、スクリーン幅全体を使用して分級することができ、良好な分級効率を得ることが可能となるとともに、スクリーンの損耗も抑えられる。

次に、本発明の第２の実施形態を説明する。

図４は、本発明の第２の実施形態に係る焼結鉱の整粒方法における処理フロー図である。この第２の実施形態は、前述の第１の実施形態に係る焼結鉱の整粒方法において、第２スクリーン１６の篩上に分級された粗粒（５０ｍｍより大きい粒度の焼結鉱）を、再度、二次破砕機４に供給して破砕した後、再び揺動式分級機８に供給するようにしたものである。すなわち、３種分級式閉回路整粒プロセスとしたものである。

このような第２の実施形態においては、二次破砕機４のロール間隔Ｇｐを広げて、焼結鉱に過大な力をかけずに、破砕時の粉化物の発生量を抑えるとともに、ロール間隔Ｇｐを広げたことにより生じる粗粒を、第２スクリーン１６の篩上で回収して、再度破砕するようにしているので、粒径分布が整えられる。なお、ロール間隔Ｇｐを広げたことにより、二次破砕機４のロール回転速度を第１の実施形態と同じにした場合、単位時間当りの処理量（通過量）が上がる。したがって、単位時間当りの処理量を第１の実施形態と同じにした場合は、ロール回転速度を下げることができ、破砕の際の焼結鉱への衝撃力を低減でき、粉化物の発生量を抑えることができる。

そして、この実施形態においても、２種類の異なる篩目寸法のスクリーンを有する揺動式分級機９を用いて、粉化鉱と適正粒と粗粒の３種に分級するようにしているので、従来のように複数の分級機（振動篩）を乗り継いでいく間の搬送落差による粉化鉱の発生が抑止されて、粉化率の低減を図ることができる。また、適正粒が第２スクリーン１６の篩下に分級されて高炉原料として搬送されるとともに、不適正な粗粒が第２スクリーン１６の篩上に分級されるので、不適正な粗粒が高炉原料として搬送されることがなくなり、コンベアや原料ホッパーでのトラブルを回避できる。しかも、破砕された焼結鉱を幅方向分散投入機構１９によってスクリーン幅方向に分散させて第１スクリーン１５上に投入するようにしているので、スクリーン幅全体を使用して分級することができ、良好な分級効率を得ることが可能となるとともに、スクリーンの損耗も抑えられる。

なお、上記においては、５ｍｍの篩目寸法を有する第１スクリーン１５と５０ｍｍの篩目寸法を有する第２スクリーン１６が配された分級機を用いて、適正な粒径範囲の下限値（５ｍｍ）より小さい粒度の焼結鉱を第１スクリーン１５の篩下に分級し、適正な粒径範囲（５ｍｍ〜５０ｍｍ）の粒度の焼結鉱を第２スクリーン１６の篩下に分級するようにしているが、さらに、第１スクリーン１５の篩目寸法より大きくかつ第２スクリーン１５の篩目寸法より小さい篩目寸法（例えば、１５ｍｍ）を有する第３スクリーンが、第１スクリーン１５と第２スクリーン１６の中間に配された分級機を用いて、適正な粒径範囲の下限値（５ｍｍ）より小さい粒度の焼結鉱を第１スクリーン１５の篩下に分級し、適正な粒径範囲（５ｍｍ〜５０ｍｍ）でも小さな粒度（５ｍｍ〜１５ｍｍ）の焼結鉱を第３スクリーンの篩下に分級し、適正な粒径範囲（５ｍｍ〜５０ｍｍ）でも大きな粒度（１５ｍｍ〜５０ｍｍ）の焼結鉱を第２スクリーン１６の篩下に分級することもできる。

本発明の第１の実施形態における処理フロー図である。 本発明の第１の実施形態において用いる揺動式分級機の説明図である。 本発明の第１の実施形態における幅方向分散投入機構を説明する図である。 本発明の第２の実施形態における処理フロー図である。 特願２００５−３４２２７４号の処理フロー図である。 特願２００５−３４２２７４号の揺動式分級機の説明図である。 従来技術における処理フロー図である。 二次破砕機での破砕状態の説明図である。

符号の説明

１ 焼結機
２ 一次破砕機
３ 冷却機
４ 二次破砕機
８ 揺動式分級機
９ 揺動式分級機
１０ 高炉
１４ チャンバー
１５ 第１スクリーン
１６ 第２スクリーン
１７ 偏心駆動機構
１８ 分散投入機構
１９ 幅方向分散投入機構
１９ａ 傾斜板
１９ｂ 分散用楔
２０ 搬送コンベア
５４ 二次破砕機
５５ 第一段篩
５６ 第二段篩
５７ 第三段篩
５８ 第四段篩

Claims (3)

1. 焼成された焼結鉱を破砕して分級することによって、所定の粒度範囲の焼結鉱に粒度調整するための焼結鉱の整粒方法において、破砕された焼結鉱を、所定の粒度範囲より小さい粒度の焼結鉱と、所定の粒度範囲の粒度の焼結鉱と、所定の粒度範囲より大きい粒度の焼結鉱とに分級するに際し、所定の篩目寸法を有する第１スクリーンと前記第１スクリーンより大きい篩目寸法を有する第２スクリーンがそれぞれ傾斜して上方から直列にその順で配され、前記第１スクリーンと前記第２スクリーンが偏心駆動機構によって前記第１スクリーンと前記第２スクリーンの上の焼結鉱に対して傾斜下方への送りをかけるように上下方向及び傾斜方向において往復運動するような揺動運動を行う揺動式分級機を用いて、前記所定の粒度範囲より小さい粒度の焼結鉱を前記第１スクリーンの篩下に分級し、前記所定の粒度範囲の粒度の焼結鉱を前記第２スクリーンの篩下に分級する焼結鉱の整粒方法であって、破砕された焼結鉱をスクリーン幅方向に分散させてスクリーン上に投入することを特徴とする焼結鉱の整粒方法。
2. 所定の粒度範囲より大きい粒度の焼結鉱は、再度破砕して、再び前記分級機に供給することを特徴とする請求項１に記載の焼結鉱の整粒方法。
3. 所定の篩目寸法を有する第１スクリーンと該第１スクリーンより大きい篩目寸法を有する第２スクリーンとがそれぞれ傾斜して上方から直列にその順で配置され、第１スクリーンおよび第２スクリーン上の焼結鉱に対して傾斜下方への送りをかけるように上下方向および傾斜方向において往復運動するような搖動運動を第１スクリーンおよび第２スクリーンに行わせるための偏心駆動機構を備え、第１スクリーンの篩目寸法より小さい粒度の焼結鉱と、第１スクリーンの篩目より大きく、第２スクリーンの篩目寸法より小さい粒度の焼結鉱と、第２スクリーンの篩目寸法より大きい粒度の焼結鉱に分級する搖動式分級機であって、破砕された焼結鉱をスクリーン幅方向に分散してスクリーン上に投入されるようにするための幅方向分散投入機構を備えていることを特徴とする搖動式分級機。

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