JP5551347B2 - 油分含有製鉄所ダストを用いた炭材内装ブリケットの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、油分を含有する製鉄所ダストを用いて炭材内装ブリケットを製造する方法に関する。

従来の還元鉄製造プロセスには、還元剤として高価な天然ガスを必要とすること、プラントの立地が通常天然ガスの産地に限られることなどの制約がある。このため、近年、還元剤として、比較的安価で、かつ、プラント立地の地理的制約も緩和される石炭を用いた還元鉄の製造プロセスが注目されている。

前記石炭を使用して還元鉄を製造する方法として、本出願人は、鉄鉱石や製鉄所ダストなどの酸化鉄含有原料と石炭との粉状混合物を塊成化することにより炭材内装酸化金属を生成することと、この炭材内装酸化金属を回転炉床炉内に装入して加熱し還元することにより還元鉄を生成することとを含む方法を提案した（例えば特許文献１参照）。

ここで、前記酸化鉄含有原料と石炭との粉状混合物を塊成化する手段としては、ペレタイザを用いた転動造粒による球状ペレット化、機械的押し出しによる円筒状ペレット化、ブリケットロールでプレスすることによるブリケット化などがある。

しかし、転動造粒によるペレット化の手段は、製鉄所ダストなど微粒子を多く含む原料を転動造粒する場合に、１）造粒速度が低下して生産性が減少すること、２）原料の比表面積が大きくなるため、造粒に必要な水分が多くなり、後段のプロセスで水分の乾燥に必要な熱量が増加してエネルギ消費量が増加すること、３）、原料粒度が変動したときに造粒が不安定になって生産量の変動を招き易いこと、等の問題がある（例えば、特許文献２参照）。

また、押し出しによるペレット化のためには、流動化した原料を使用する必要があるため、通常は転動造粒以上に原料中に多くの水分を含有させる必要があり、このことが後段のプロセスで水分乾燥に必要なエネルギ消費量をさらに多くしてしまう問題がある。

一方、ブリケットロールによるブリケット化の手段としては、例えば特許文献３に記載されるような双ロール型ブリケットマシン（同文献３ではミキサ及び成形機）を用いることができる。この双ロール型ブリケットマシンは、モータで回転駆動される加圧ロールと、その上方から当該加圧ロールに原料を供給するホッパとを備え、このホッパ内に原料押し込み用のスクリュフィーダが設けられる。

このような双ロール型ブリケットマシンを用いる場合は、糖蜜やリグニン等の液体バインダを使用することが可能で、乾燥した原料をそのまま、水分を添加することなく塊成化できる。このことは、後段のプロセスで水分乾燥に必要なエネルギ消費量の大幅な節減を可能にする。
特開２００４−２６９９７８号公報 特開２００１−３４８６２５号公報 特開平９−１９２８９６号公報

しかしながら、本発明者の検討により、油分を多量に含有する、電気炉ダストなどの製鉄所ダストを用いて、双ロール型ブリケットマシンでブリケットを製造する場合には、下記（１）〜（３）に示すような問題点が存在することが判明した。
（１）電気炉ダストなどの微粒原料は、それ自身に作用する重力だけで加圧ロールのポケット内に確実に供給されることが難しいため、スクリュフィーダ等による移送装置によって加圧ロールに強制的に送り込まれる必要がある。このとき、微粉原料に油分が多量に含有されていると、当該原料が非常に滑りやすく、前記移送装置による押込み力が逃げる（例えばスクリュフィーダの場合にはその押し込み力がスクリュフィーダの半径方向外側に逃げる）ため、原料が加圧ロールに供給されにくい。このことは、ブリケット強度の向上を妨げる。
（２）上記（１）に記載した、ブリケット強度が低下する問題点を克服するには、原料が加圧ロールのポケット内に確実に供給されるよう、加圧ロールの回転速度を極端に低下させる必要がある。しかし、このことはブリケット製造能力を大幅に低下させる。
（３）上記（１）および（２）に記載した、ブリケット強度の低下およびブリケット製造能力の低下という２つの問題点を同時に克服するために、液体バインダの添加量を増やした場合は、微粉原料が加圧ロールのポケット内に充填された状態で張り付いてしまい、ブリケットの製造を困難にする。

本発明は、油分を含有する製鉄所ダストを用いながら、過度にブリケットの製造能力を減少させることなく、十分な強度をもつ炭材内装ブリケットを製造することが可能な製造方法を提供することを目的とする。この目的を達成するために、本発明に係る炭材内装ブリケットの製造方法は、油分を含有する製鉄所ダストに少なくとも炭材とバインダとを添加し混合して粉状混合物とすることと、この粉状混合物を加圧ロールを用いて圧縮成形することによりブリケットを生成することと、前記粉状混合物における油分含有量の増減を認識し、その油分含有量が増えるほど前記加圧ロールの回転速度を低くするように当該回転速度を調整することとを含む。この回転速度の調整が、ブリケットの製造能力の維持と、ブリケットの十分な強度の確保との両立を実現する。

この発明では、さらに、前記粉状混合物の油分含有量が予め設定された許容範囲内に収まるように当該油分含有量を調整することを含むことが、より好ましい。この油分含有量の調整は、前記加圧ロールの回転速度の過度の上昇や過度の低下を不要にし、当該加圧ロールを常に効率の良い速度で運転することを可能にする。

前記粉状混合物の油分含有量の許容範囲は、例えば０．５質量％以上２．０質量％以下の範囲が好適である。

前記粉状混合物の油分含有量の調整は、例えば、互いに異なる油分含有量をもつ複数種の製鉄所ダストを配合することと、その配合比率を変えることとにより行うことが可能である。この方法は、前記油分含有量のための特別な調整物質の添加を不要にし、またはその必要添加量の削減を可能にする。

前記製鉄所ダストには、必要に応じて、油分を含有しない酸化鉄含有原料と、ＣａＯ含有原料と、のうちの少なくとも一方が添加されてもよい。特に、前記製鉄所ダストに、前記粉状混合物中のＣａＯ含有原料の含有量を２．０質量％以上にする量のＣａＯ含有原料を添加することは、加圧ロールの表面への粉状混合物の付着を有効に抑止する。

本発明は、より好ましくは、前記加圧ロールを用いて生成された成形物を篩上と篩下とに分級し、その篩上を還元炉へ搬送することを含む。この分級は、当該還元炉により製造される還元鉄の品質の向上に寄与する。

この場合に、前記粉状混合物の油分含有量の認識は、少なくとも、前記成形物のうちの前記篩上または前記篩下の割合の増減に基いて行われることが可能である。このことは、当該油分含有量の認識を容易にする。

また、前記篩上に含まれるブリケットが、前記還元炉内に当該ブリケットを供給するためのブリケット供給ホッパ内に投入される場合には、そのブリケット供給ホッパ内のブリケットの量の増減に基いて前記粉状混合物の油分含有量の認識が行われることも可能である。

一方、前記篩下は、前記炭材及び前記バインダとともに前記製鉄所ダストに混合されることが、より好ましく、このことは、高い原料歩留の確保を可能にする。

本発明は、前記粉状混合物をスクリューフィーダの回転によって前記加圧ロールに強制的に送り込む場合に、特に好適である。前記粉状混合物の油分含有量は、この粉状混合物の前記スクリューフィーダに対する滑り易さに著しい影響を与えるため、当該油分含有量の増減に基く加圧ロールの回転速度の調整はきわめて有効となる。

また、本発明に係る別の炭材内装ブリケットを製造するための方法は、油分を含有する製鉄所ダストに、少なくとも炭材とバインダとを添加し混合して粉状混合物とすることと、この粉状混合物を加圧ロールを用いて圧縮成形してブリケットを生成することと、前記加圧ロールを用いて生成された成形物を篩上と篩下とに分級し、その篩上を還元炉へ搬送するとともに篩下を前記加圧ロールに供給される原料に混合することと、前記粉状混合物の油分含有量の増減を認識し、その油分含有量が増えるほどブリケットマシンの加圧ロールに供給される原料に対してこれに含まれる前記篩下の重量割合（すなわちリサイクル率）を増やすこと、とを含む。この方法では、上記篩下のリサイクルによってその有効利用が可能であるとともに、ブリケットの製品量を減らすことなく、そのリサイクル率の調整によって適正な製品ブリケットの強度を確保することが可能である。

以上のように、本発明によれば、油分を含有する製鉄所ダストを用いながら、過度にブリケットの製造能力を減少させることなく、十分な強度をもつ炭材内装ブリケットを製造することができる効果がある。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
〔主たる実施形態〕
図１は、本発明の実施形態に係る炭材内装ブリケットの製造方法の概略を示すフロー図である。

図１には、原料ビン１１ａ１，１１ａ２，１１ｂ，１１ｃと、これらに対応するフィーダ１２ａ１，１２ａ２，１２ｂ，１２ｃと、ミキサ１５と、ブリケットマシン１７とが示される。

前記原料ビン１１ａ１，１１ａ２からは、前記フィーダ１２ａ１，１２ａ２を通じて微粒子を多量に含有する酸化金属原料としての電気炉ダストＡ１，Ａ２がそれぞれ切り出される。これらの電気炉ダストＡ１，Ａ２は、それぞれ、互いに異なる油分含有量（単位質量あたりの製鉄所ダストに含有される油分の質量）ｘ１，ｘ２を有する（ただしｘ１＞ｘ２）。すなわち、前記各原料ビン１１ａ１，１１ａ２には、互いに油分含有量の異なる２種類の電気炉ダストが分けて装入されている。これらの原料ビン１１ａ１，１１ａ２から切出される電気炉ダストＡ１，Ａ２の配合比率を変えることにより電気炉ダスト中の油分総量が調整される。

同様にして、前記原料ビン１１ｂからは前記フィーダ１２ｂを通じて炭材としての微粉炭Ｂが切り出され、前記原料ビン１１ｃからは前記フィーダ１２ｃを通じてＣａＯ含有原料である消石灰Ｃが切り出される。さらに、タンク１３からポンプ１４で液体バインダとしての糖蜜Ｄが所定割合で送出される。

前記電気炉ダストＡ１，Ａ２、微粉炭Ｂ、消石灰Ｃ及び糖蜜Ｄがミキサ１５で混合されて粉状混合物Ｅとなり、前記ブリケットマシン１７に投入される。

前記ブリケットマシン１７は、図２に示すような双ロール型であり、可動回転ロール２及び固定回転ロール３からなる加圧ロール１と、前記両回転ロール２，３を回転駆動するモータ４と、前記加圧ロール１の上方に配置される原料供給用のホッパ５と、このホッパ５内に設けられる原料押し込み用のスクリュフィーダ６と、ホッパー５内で回転するブレード８と、前記加圧ロール１の可動回転ロール２を前記固定回転ロール３に押付けるための油圧シリンダ７とを備える。このブリケットマシン１７の具体的な構成は特に限定されない。

前記粉状混合物Ｅは、前記ホッパ５に投入され、前記スクリュフィーダ６の回転により前記加圧ロール１に押し込まれ、この加圧ロール１を構成する一対の回転ロール２，３の各表面に設けられた複数のポケットにて、アーモンド形、ピロー形など所定形状の成形物Ｆに圧縮形成される。このとき、前記ブレード８が回転しながら前記ホッパ５の内壁面への粉状混合物Ｅの付着を防ぐ。

この成形物Ｆのうち、所定値（一般には３〜１０ｍｍ）以下の粒径を有する小片のものは、炉床上で大きな成形物Ｆの陰になって炉内で十分な伝熱を受けることができないため高い金属化率や脱亜鉛率が得られないなどの理由で、回転炉床炉の原料として好ましくないため、粉状や小片のブリケットは除去されることが好ましい。そこで、ブリケットマシン１７で成形された成形物Ｆは、コンベア１６を通じて所定の寸法（例えば５ｍｍ）の開き目を有する篩１８に搬入される。この篩１８は、前記成形物Ｆを篩上Ｇと篩下Ｈとに分級し、篩上Ｇが製品ブリケットとして回収される。この篩上Ｇに含まれるブリケットは、コンベア２２を通じてブリケット供給ホッパ２４に投入され、このブリケット供給ホッパ２４から回転炉床炉２０内に適量ずつ供給される。一方、篩下Ｈはコンベア２６，２８及びリサイクル原料ビン１９を通じて前記ミキサ１５に戻される。

従って、この設備では、前記粉状混合物Ｅを生成するための混合工程と、この粉状混合物Ｅをブリケットマシン１７の加圧ロール１により圧縮成形することにより成形物Ｆを製造する成形工程と、この成形物Ｆを分級する分級工程と、この分級で分離された篩下Ｈを前記混合工程に戻すリサイクル工程とが行われる。以下、各工程の詳細を説明する。

１．混合工程
この混合工程では、前記のように互いに異なる油分含有量ｘ１，ｘ２をそれぞれ有する２種類の電気炉ダストＡ１，Ａ２が所定の割合で切り出され、これに、炭材である微粉炭Ｂと、ＣａＯ含有原料である消石灰Ｃとがそれぞれ所定量だけ配合され、さらに糖蜜などの液体バインダＤが適量添加され、これらがミキサ１５で混合されることにより、粉状混合物Ｅが生成される。

前記電気炉ダストＡ１，Ａ２は互いに異なる油分含有量ｘ１，ｘ２をそれぞれ有するので、その配合比率（粉状混合物Ｅの質量に対する各電気炉ダストＡ１，Ａ２の質量の割合）α１，α２を変えることにより、最終的に生成される粉状混合物Ｅ中の油分含有量Ｘを調整することが可能である。

この実施の形態では、後述の成形工程における加圧ロール１の回転速度の初期値に基いて油分含有量Ｘが決められ、この油分含有量に対応する各配合比率が設定され、この配合比率が得られるように各原料ビン１１ａ１，１１ａ２からの電気炉ダストＡ１，Ａ２からの送出量が設定される。さらに、前記粉状混合物Ｅ中の油分含有量の増減が認識され、当該油分含有量が予め設定された許容範囲を逸脱する場合に、その許容範囲に当該油分含有量を再び収めるように前記配合比率が調整される。

具体的に、前記粉状混合物Ｅの油分含有量Ｘと各電気炉ダストＡ１，Ａ２の配合比率α１，α２との間には、
Ｘ＝（α１・ｘ１＋α２・ｘ２）×１００（％）
という関係があるので、この式に基づき、粉状混合物Ｅの油分含有量を許容範囲内の所定の値に調整するための各配合比率α１，α２が逆算される。

ここに、粉状混合物中の油分含有量とは、粉状混合物中における、製鉄所ダストと炭材と酸化鉄含有原料とＣａＯ含有原料との合計質量に対する油分の質量割合で定義される。この粉状混合物中の油分含有量の定義では、粉状混合物中のバインダ（例えば液体バインダ）の質量が考慮されない。これは、原料の滑りやすさは固体粒子間に存在する油分の量で支配され、バインダの存在は無視し得ると考えられることによる。

（配合比率の調整について）
前記油分含有量の許容範囲の上限値は、必要とされるブリケットの強度と、前記加圧ロール１の回転速度の許容範囲とに基いて設定される。この実施の形態では、以下のように０．５質量％以上２．０質量％以下の範囲に設定される。

前記ブリケットの強度として例えば落下強度（後述のように４５ｃｍの高さからブリケットを鉄板上に落下させることによりブリケットが割れるまでに要する落下回数）が採択され、この落下強度として５回以上の回数が必要とされる場合、後に実施例の欄で説明する図３に示されるデータから、ブリケットマシン１７の加圧ロール１の回転速度に対応する粉状混合物Ｅ中の油分含有量の上限値が、下記表１のように求められる。

この関係は、ブリケットマシン１７の仕様（例えばスクリュフィーダ６におけるスクリューのピッチ及びスクリュー径、加圧ロール１の径）等によっても変化するものの、基本的に加圧ロール１の回転速度とブリケット製造速度とは常に比例関係にある。つまり、ブリケット製造速度は、加圧ロール１の回転速度を変化させることによって調整されることができる。そこで、上記表１において、加圧ロール１の回転速度が６．３ｒｐｍのときのブリケット製造速度を１．０とすると、図５で示す関係が得られる。この図は、例えば、ブリケット製造速度が１．０のときは粉状混合物Ｅ中の油分含有量が１．１質量％以下に抑えられる必要があり、ブリケット製造速度が０．８でよいときは、粉状混合物Ｅ中の油分含有量は１．７質量％まで、ブリケット製造速度が０．６でよいときは、粉状混合物Ｅ中の油分含有量は１．９質量％まで、ブリケット製造速度が０．５でよいときは、粉状混合物Ｅ中の油分含有量は２．０質量％まで、それぞれ許容されることを示している。

しかしながら、前記ブリケット製造速度を過度に低下させることは好ましくないので、粉状混合物Ｅ中の油分含有量は２．０質量％以下の範囲で調整されるのが望ましい。

一方、粉状混合物Ｅ中の油分含有量が低すぎると、処理の要請が特に高い、油分含有量の高い電気炉ダストを少量しか処理することができなくなるので、粉状混合物Ｅ中の油分含有量は０．５質量％以上の範囲で調整されるのが望ましい。ただし、上記油分含有量の高い電気炉ダストの必要処理量が少ない場合に粉状混合物Ｅ中の油分含有量を０．５質量％未満とすることは特に禁じられない。このような低い油分含有量の設定は、製造速度を実質上低下させずにブリケットを製造することを可能にする。

以上のことから、粉状混合物Ｅ中の油分含有量は、特に、油分含有量の高い電気炉ダストを多量に処理する必要がある場合、０．５〜２．０質量％の範囲にあることが望まれる。かかる理由により、この実施の形態では、前記油分含有量の許容範囲が０．５〜２．０質量％に設定され、この範囲から実際の油分含有量が逸脱する場合にこれを前記許容範囲に収める方向に配合比率を変更する操作が行われる。

なお、前記微粉炭Ｂに例示される炭材の配合量は、電気炉ダスト（Ａ１＋Ａ２）中の鉄分、亜鉛分等の金属元素が還元されるのに必要な炭素量に基いて決定されればよい。

前記粉状混合物Ｅ中へのＣａＯ含有原料Ｃの添加は、液体バインダＤとの併用によりブリケット強度を向上させる効果と、ＣａＯによる脱硫作用によって回転炉床炉からの排ガス中のＳＯｘ含有量を低減する効果とを有するが、さらに、ブリケットマシン１７の加圧ロール１の表面に設けられたポケット内への粉状混合物の付着を防止する効果も有する。該付着防止効果を効果的に発揮させるためには、ＣａＯ含有原料Ｃの配合量は、粉状混合物Ｅに対して２質量％以上であるのが好ましい。また、（ＳＯｘ含有量を低減する効果はないが）前記付着防止効果を発揮させるだけなら微粒のシリカサンドの添加も有効である。

（油分含有量の増減の認識について）
前記粉状混合物Ｅの油分含有量の増減をオンラインにて測定することは容易でないが、例えば、当該油分含有量の増加は下記の情報（１）〜（４）から認識されることが可能である。これは、油分含有量が多いほどブリケットマシン１７でのスクリュフィーダ６と粉状混合物Ｅとの滑りが顕著になってブリケットの製造効率及びブリケット強度が低下するとの見解に基く。
（１）成形物Ｆのうち篩上Ｇとして選別されるものの割合の減少
（２）成形物Ｆのうち篩下Ｈとして選別されるものの割合の増加
（３）ブリケット供給ホッパ２４内のブリケット量の低減
（４）篩上Ｇに含まれる各ブリケットの強度の低下
これらのうち、（１）は図１に示されるコンベア２２での搬送量、（２）は同図に示されるコンベア２６での搬送量、（３）はブリケット供給ホッパー２４内のブリケットの重量または上面レベルから、それぞれ測定することが可能である。（４）については篩上Ｇから適当な数のブリケットを採取してその強度を１個ずつ測定する必要がある。また、同様にして油分含有量の減少も認識可能であることはいうまでもない。

前記油分含有量の具体的な値は、例えば、日本水道協会発行の「下水試験方法の中の一般汚泥試験」（建設省・厚生省監修、１９９７年度版）の「第２３節 ヘキサン抽出物質」に記載される方法により求めることが可能である。この方法は、対象物に塩酸を加えて酸性（ｐＨ２以下）にすることと、この酸性物質を硫酸マグネシウムの添加により脱水処理することと、その脱水処理後の物質をソックスレー抽出器に収めてヘキサンによる抽出を行い、そのヘキサン抽出物質の定量を行うこととを含む。

２．成形工程
前記粉状混合物Ｅは、成形物の原料としてブリケットマシン１７のホッパ５に投入され、ブレード８の回転によりホッパ５内壁面への付着を防止されつつ、スクリュフィーダ６の回転により加圧ロール１に押し込まれる。この際、ブリケット用原料（粉状混合物）Ｅ中の油分含有量がブリケット製造速度（加圧ロール１の回転速度）に応じて所定値以下に制限されているので、原料Ｅの滑りが抑制される。このことは、スクリュフィーダ６による押し込み力がスクリュフィーダ６の半径方向外側に逃げることを効果的に防止し、加圧ロール１への円滑かつ確実な原料Ｅの供給を可能にして、十分なブリケット強度を確保する。

前記加圧ロール１を構成する一対の回転ロール２，３は、その表面に複数のポケットを有し、当該加圧ロール１に押し込まれた原料Ｅを前記ポケットにてアーモンド形、ピロー形などの所定形状に圧縮成形することにより、ブリケットＦを製造する。

前記ブリケットマシン１７の成形線圧は、１５〜６０ｋＮ／ｃｍであるのが好ましい。その理由は、十分なブリケットＦの強度（圧潰強度および落下強度）を確保する一方、過度な成形圧がブリケットＦを半割れ状態にするのを防ぐためである。

このようにして製造されたブリケットＦは、水分を添加することなく成形されているため、乾燥処理を受けることなくそのまま回転炉床炉２０に装入されることができる。そして、回転炉床炉内でブリケットＦが加熱還元される際、ブリケットＦ中の油分は、ブリケットＦ中から脱揮して炉内で燃焼されることにより燃料として有効利用される。

（ブリケット製造速度の調整について）
前記電気炉ダストＡ１、Ａ２のブレンド方法にもよるが、電気炉ダスト（Ａ１＋Ａ２）中の油分含有量は変動しやすく、その配合比率を固定したとしても該油分含有量の変動を完全になくすことは困難である。これら電気炉ダスト（Ａ１＋Ａ２）中の油分含有量の変動は、粉状混合物Ｅ中の油分含有量を変動させるから、最終的にブリケット強度の変動が生じやすい。

このような粉状混合物Ｅ中の油分含有量の変動によるブリケット強度の変動を抑制するために、ブリケットマシン１７の加圧ロール１の回転速度を変化させてブリケットの製造速度を調整することが行われる。具体的に、前記油分含有量が増加した場合、これによるブリケット強度の低下を防ぐべく加圧ロール１の回転速度が下げられればよく、このことがブリケット強度の低下による製造ロスを少なくする。一方、前記油分含有量が減少した場合には、ブリケット強度を下げることなくその油分含有量の減少分だけ加圧ロール１の回転速度を上げることが可能であり、このことがブリケットの製造速度の平均値を高めてブリケットの製造量を増加させる。

このとき、前記油分含有量が適当な許容範囲（この実施の形態では０．５〜２．０重量％）の中に収まるように調整されていれば、当該油分含有量の増減に応じて加圧ロール１の回転速度を過度に低下させる必要がなくなり、このことが、十分なブリケット強度と高い製造効率を維持することをより確実にする。

３．リサイクル工程
この実施の形態では、さらに、前記篩１８で分級された篩下Ｈがリサイクル原料Ｊとしてリサイクル原料ビン１９に一旦保管され、このリサイクル原料ビン１９から適量ずつミキサ１５に戻されて新原料（Ａ＋Ｂ＋Ｃ）に添加される。このことは、高い原料歩留の確保を可能にする。

このように、リサイクル原料Ｊの全部または一部Ｊ１が粉状混合物Ｅに添加されると、そのリサイクル原料Ｊ中に存在する、製品ブリケットＧよりは小さいものの高密度化された塊状化物が、ブリケットマシン１７での成形時に次のような作用（ａ）〜（ｃ）を生じさせ、その結果、製品ブリケットＧの強度を上昇させる。
（ａ）高密度化した成形物の添加は、原料全体の平均密度を高くしてその自重による供給を容易にし、また、スクリュフィーダによる押し込み速度を上昇させる。
（ｂ）噴流性が高く油分を含有する電気炉ダストなど、滑りやすい原料を用いた場合であっても、スクリュフィーダの押し込み力が成形物を介して原料全体に伝わりやすくなる。
（ｃ）加圧ロールによる成形圧が成形物を介してブリケットの中心部まで伝わりやすくなる。

さらに、図６に示すように、前記篩下Ｈの配合率であるリサイクル率（ブリケットマシンの加圧ロール１に供給される原料に対してこれに含まれる前記篩下Ｈの重量割合）を増やすことにより製品ブリケットの落下強度が向上することから、前記油分含有量が増えた場合に前記リサイクル率を高くする制御を行うことで、ブリケット強度を確保するために加圧ロール１の回転数を低下させる度合いを減らすことができ、その分だけ製造効率を高めることが可能になる。また、加圧ロール１の回転数を変化させず前記リサイクル率を変更するだけでも、従来に比べて高いブリケット強度を確保することが可能である。

［変形例］
上記実施形態では、油分を含有する製鉄所ダストとして、油分含有量が異なる２種類の電気炉ダストＡ１、Ａ２が配合されて用いられるが、少なくとも１種類の電気炉ダストの油分含有量が他の電気炉ダストの油分含有量と異なる、３種類以上の電気炉ダストが配合されて使用されてもよい。さらに、複数種類の電気炉ダストの全部または一部が、例えばミルスケール、ミルスラッジなどのように油分を含有する他の製鉄所ダストに置き換えられてもよい。逆に、単一種の製鉄所ダストのみが用いられ、加圧ロール１の回転速度の調整（この回転速度の調整に付随して行われる調整、例えばスクリュフィーダ６の回転数の調整も含む。）のみでブリケット強度の安定化が図られてもよい。

上記実施形態では、いずれも油分を含有する電気炉ダストＡ１，Ａ２の配合により油分含有量が調整されるが、本発明では、電気炉ダスト（１種類のみであるか複数種類を配合したものであるかを問わない）に、ａ）油分を含有しない電気炉ダスト、あるいは、ｂ）高炉ダストや転炉ダストといった他の製鉄所ダスト、ｃ）鉄鉱石などのように油分を含有しない酸化鉄含有原料、を添加することによって、粉状混合物中の油分含有量の調整が行われてもよい。

また、事前に複数種の電気炉ダストを混合して油分含有量を調整したものが電気炉ダストビンに装入されて使用されてもよい。

上記実施形態では、炭材として微粉炭Ｂ（石炭）が例示されるが、この炭材としてコークス粉、木炭、木材チップ、廃プラスチック、古タイヤ等が使用されてもよく、またそのうちの２種以上が併用されてもよい。

上記実施形態では、液体バインダとして糖蜜Ｄが例示されるが、リグニン、デキストリン、澱粉などが用いられてもよく、そのうちの２種以上が併用されてもよい。また、本発明に使用されるバインダは液体バインダに限定されず、例えばペーパプラフ、麦蕎、シリコンファイバといった繊維質バインダが用いられてもよい。この繊維質バインダに含まれる繊維質が生ブリケット中に分散することにより、当該繊維質に沿って水蒸気が抜けやすくなる。このことは、ブリケット内部の水蒸気圧を緩和し、耐バースティング特性をさらに向上させる。

上記実施形態では、ＣａＯ含有原料として消石灰Ｃが例示されるが、石灰石、生石灰、微粉のシリカサンド、転炉スラグなどが用いられてもよく、そのうちの２種以上が併用されてもよい。

本発明の効果を確証するため、油分の含有量が異なる種々の電気炉ダストが各１種類ずつ用いられ、それぞれに、炭材としての微粉炭と、ＣａＯ含有原料としての消石灰と、液体バインダとしての糖蜜が添加され、この添加により生成された混合物がブリケットマシンにて種々の加圧ロール回転速度で成形されることにより種々のブリケット製造速度で炭材内装ブリケットが作製された。そして、この試験によりブリケットの強度に及ぼす影響が調査された。

本試験に用いられた電気炉ダストと微粉炭の平均粒径および化学成分が表２に、配合条件が表３に、それぞれ示される。

前記表３に示される各配合条件にて粉状混合物が作成され、図２に示されるブリケットマシン１７を用いて体積約１０ｃｍ^３のブリケットが製造された。前記ブリケットマシン１７の回転ロール２，３の仕様は、ロール直径：５２０ｍｍ、ロール幅：２００ｍｍ、ポケット寸法：長さ３０ｍｍ×幅２５ｍｍ×深さ７ｍｍであり、線圧は２３ｋＮ／ｃｍである。

ここに、電気炉ダストおよびＣＤＱ粉は、いずれも乾粉状態であったため、乾燥は行わなれなかった。しかし、糖蜜には多量の水分が含まれており、その水分含有量は大幅に変動するため、製造されたブリケットの水分含有量は、前記表３に示すとおり、乾量基準で１．６〜３．０質量％程度の範囲で変動した。

ブリケットの圧潰強度は、ＩＳＯ４７００に準拠して測定された。具体的には、横に寝かせたブリケットに対してその厚み方向に作用することによりブリケットを破壊に至らしめる圧縮荷重の最小値が測定され、１０個のブリケットについてのその測定値の平均値が前記圧潰強度として算定された。この圧潰強度の単位「ｋｇｆ」は９．８０６６５Ｎに相当する。

前記ブリケットの落下強度は、４５ｃｍの高さからブリケットを鉄板上に落下させる操作を繰り返すことにより、測定される。具体的には、ブリケットが割れるまでの前記落下操作の回数が１０個のブリケットについてそれぞれ測定され、その平均値が前記落下強度として算定される。

前記圧潰強度及び前記落下強度を含むブリケット品質の測定結果が前記粉状混合物の配合条件とともに前記表３に示される。また、図３および図４に、粉状混合物中の油分含有量とブリケットの落下強度および圧潰強度との関係が示される。これらの図は、加圧ロール回転速度が一定（すなわち、ブリケット製造速度が一定）の条件下では、粉状混合物中の油分含有量が増加するにしたがってブリケットの強度（落下強度、圧潰強度とも）がほぼ直線的に低下する傾向を示すとともに、粉状混合物中の油分含有量が一定の条件下では、加圧ロール回転速度（ブリケット製造速度）を上昇させるほど、ブリケットの強度（落下強度、圧潰強度とも）が低下する傾向を示している。

したがって、可及的に高い製造効率を保ちながら所定のブリケット強度を確保するためには、粉状混合物中の油分含有量に応じて加圧ロール１の回転速度を調整すればよく、さらに好ましくは前記油分含有量を所定の許容範囲内に収めるように調整すればよいことがわかる。

さらに、粉状混合物中へのＣａＯ含有原料の添加による、加圧ロールのポケット内への粉状混合物の付着防止効果を確認するため、粉状混合原料中の油分含有量を１．９質量％、加圧ロールの回転速度を５．４ｒｐｍに固定して、該粉状混合原料に対する、ＣａＯ含有原料としての消石灰の添加量及び糖蜜の添加量を種々変更して上記実施例１と同様のブリケット製造試験を実施したところ、以下の結果が得られた。

消石灰の添加を行わない場合、糖蜜の添加量を４．０質量％とすると落下強度は２．２回であって不足する（上記表３のＮｏ．５参照）。しかし、落下強度の向上のために糖蜜の添加量を４．０質量％よりさらに増量すると、加圧ロールのポケット内への粉状混合物の付着が発生し、正常なブリケットの成形ができなくなる。

これに対し、消石灰を４．０質量％添加した場合は、糖蜜の添加量を５．５質量％に増量しても、加圧ロールのポケット内への粉状混合物の付着は発生せず、正常なブリケットの成形が可能になる。その成形されたブリケットの落下強度は十分に高く、１３回である。

以上の結果は、粉状混合物中への適量のＣａＯ含有原料の添加が、加圧ロールのポケット内への粉状混合物の付着を防止する効果を生じさせることを示している。

本発明の実施形態に係る炭材内装ブリケットの製造方法の概略を示すフロー図である。 本発明の実施形態に係る、油分含有電気炉ダストを用いた炭材内装ブリケットの製造装置の概略構成を示す縦断面図である。 粉状混合物中の油分含有量と製品ブリケットの落下強度との関係を示すグラフ図である。 粉状混合物中の油分含有量と製品ブリケットの圧潰強度との関係を示すグラフ図である。 粉状混合物中の油分含有量とブリケット製造速度との関係を示すグラフ図である。 篩下のリサイクル率とブリケットの落下強度との関係を示すグラフ図である。

符号の説明

Ａ１，Ａ２ 電気炉ダスト
Ｂ 微粉炭
Ｃ 消石灰（ＣａＯ含有原料）
Ｄ 糖蜜（液体バインダ）
Ｅ 粉状混合物
Ｆ 成形物（ブリケット）
Ｇ 篩上（製品ブリケット）
Ｈ 篩下
Ｊ リサイクル原料
１ 加圧ロール
６ スクリュフィーダ
１５ ミキサ
１７ ブリケットマシン
１８ 篩
１９ リサイクル原料ビン
２０ 回転炉床炉
２４ ブリケット供給ホッパ

Claims (12)

1. 油分を含有する製鉄所ダストを用いて炭材内装ブリケットを製造するための方法であって、
   油分を含有する製鉄所ダストに、少なくとも炭材とバインダとを添加し混合して粉状混合物とすることと、
   この粉状混合物を加圧ロールを用いて圧縮成形してブリケットを生成することと、
   前記粉状混合物の油分含有量の増減を認識し、その油分含有量が増えるほど前記加圧ロールの回転速度を低下させるように、当該油分含有量の増減に応じて当該加圧ロールの回転速度を調整することと、を含むことを特徴とする炭材内装ブリケットの製造方法。
   ここで、粉状混合物中の油分含有量とは、粉状混合物中における、製鉄所ダストと炭材と酸化鉄含有原料とＣａＯ含有原料との合計質量（酸化鉄含有原料及びＣａＯ含有原料の少なくとも一方の質量が０の場合も含む。）に対する油分の質量割合で定義される値である。
2. 請求項１に記載の炭材内装ブリケットの製造方法において、
   さらに、前記粉状混合物の油分含有量が予め設定された許容範囲内に収まるように当該油分含有量を調整することを含むことを特徴とする炭材内装ブリケットの製造方法。
3. 請求項２に記載の炭材内装ブリケットの製造方法において、
   前記粉状混合物の油分含有量の許容範囲が０．５質量％以上２．０質量％以下の範囲であることを特徴とする炭材内装ブリケットの製造方法。
4. 請求項２または３に記載の炭材内装ブリケットの製造方法において、
   前記粉状混合物の油分含有量の調整が、互いに異なる油分含有量をもつ複数種の製鉄所ダストを配合することと、その配合比率を変えることとにより行われることを特徴とする炭材内装ブリケットの製造方法。
5. 請求項２〜４のいずれかに記載の炭材内装ブリケットの製造方法において、
   前記製鉄所ダストに、さらに、油分を含有しない酸化鉄含有原料と、ＣａＯ含有原料と、のうちの少なくとも一方が添加されることを特徴とする炭材内装ブリケットの製造方法。
6. 請求項５に記載の炭材内装ブリケットの製造方法において、
   前記製鉄所ダストに、前記粉状混合物中のＣａＯ含有原料の含有量を２．０質量％以上にする量のＣａＯ含有原料が添加されることを特徴とする炭材内装ブリケットの製造方法。
7. 請求項１〜６のいずれかに記載の炭材内装ブリケットの製造方法において、
   さらに、前記加圧ロールを用いて生成された成形物を篩上と篩下とに分級し、その篩上を還元炉へ搬送することを含むことを特徴とする炭材内装ブリケットの製造方法。
8. 請求項７に記載の炭材内装ブリケットの製造方法において、
   前記粉状混合物の油分含有量の認識が、少なくとも、前記成形物のうちの前記篩上または前記篩下の割合の増減に基いて行われることを特徴とする炭材内装ブリケットの製造方法。
9. 請求項７に記載の炭材内装ブリケットの製造方法において、
   前記篩上に含まれるブリケットが、前記還元炉内に当該ブリケットを供給するためのブリケット供給ホッパ内に投入され、前記粉状混合物の油分含有量の認識が、少なくとも、前記ブリケット供給ホッパ内のブリケットの量の増減に基いて行われることを特徴とする炭材内装ブリケットの製造方法。
10. 請求項７〜９のいずれか１項に記載の炭材内装ブリケットの製造方法において、
    さらに、前記篩下を前記炭材及び前記バインダとともに前記製鉄所ダストに混合することを含むことを特徴とする炭材内装ブリケットの製造方法。
11. 請求項１〜１０のいずれか１項に記載の炭材内装ブリケットの製造方法において、
    さらに、前記粉状混合物をスクリューフィーダの回転によって前記加圧ロールに強制的に送り込むことを含むことを特徴とする炭材内装ブリケットの製造方法。
12. 油分を含有する製鉄所ダストを用いて炭材内装ブリケットを製造するための方法において、
    油分を含有する製鉄所ダストに、少なくとも炭材とバインダとを添加し混合して粉状混合物とすることと、
    この粉状混合物を加圧ロールを用いて圧縮成形してブリケットを生成することと、
    前記加圧ロールを用いて生成された成形物を篩上と篩下とに分級し、その篩上を還元炉へ搬送するとともに篩下を前記加圧ロールに供給される原料に混合することと、
    前記粉状混合物の油分含有量の増減を認識し、その油分含有量が増えるほどブリケットマシンの加圧ロールに供給される原料に対してこれに含まれる前記篩下の重量割合を増やすこと、とを含むことを特徴とする炭材内装ブリケットの製造方法。
    ここで、粉状混合物中の油分含有量とは、粉状混合物中における、製鉄所ダストと炭材と酸化鉄含有原料とＣａＯ含有原料との合計質量（酸化鉄含有原料及びＣａＯ含有原料の少なくとも一方の質量が０の場合も含む。）に対する油分の質量割合で定義される値である。
    

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