JP6939842B2 - 焼結鉱の製造方法 - Google Patents
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Description
(1)前記粉コークスを添加してから造粒終了までの時間が、30〜120秒であること、
(2)前記焼結配合原料の造粒に当たっては、粉コークスおよび石灰石または返鉱以外の焼結配合原料の造粒の開始よりも後で、前記粉コークスの添加よりも前に、前記石灰石または返鉱を添加すること、
(3)前記粉コークスとして、10〜120μmの気孔量が0.40cc/g以上である粉コークスを使用すること、
(4)前記造粒は、ドラムミキサーのみを使用して行われること、
がより好ましい解決手段となるものと考えられる。
本発明では、超微粉粒子を過半量含む超微粉原料を焼結配合原料に添加した際、焼結配合原料の焼結での燃焼が阻害される原因は、焼結での熱源となる粉コークスへの超微粉粒子の被覆であると想到した。ここで、超微粉粒子とは、粒度が−10μm以下(ここでは粒径が10μm以下)の微粒子のことを示しており、成分などで規定されるものではない。これらの粒子は粒径が小さいため、比表面積が高くなり、粒子同士の接触点数を増加させる効果がある。そのため、超微粉粒子は付着性が高く、造粒時に添加することで造粒性を改善する効果がある。
(1)超微粉原料により造粒が促進された焼結配合原料の造粒後半に、粉コークスを添加することにより、超微粉原料を含む焼結配合原料を粉コークスで外装する。
(2)造粒の後半に、超微粉原料が含まれていない原料(石灰石または返鉱)を添加(外装)し、その後、粉コークスを外装添加する。
まず、本発明の焼結鉱の製造方法の概略は以下の通りである。すなわち、本発明の特徴は、粒径10μm以下が過半量である超微粉原料を配合して配合後の総量の内の粒径10μm以下を1〜10mass%増加せしめた焼結配合原料の造粒時、造粒途中で粉コークスを添加し、粉コークスを外装する点にある。
本試験1では、超微粉原料を添加した際の粉コークスの外装効果を評価した。本例では、超微粉原料はその99.9%以上が粒径10μm以下であり、超微粉原料以外の原料はその4%が粒径10μm以下である。また、以下の表1−1および表1−2に示す比較例および実施例のサンプル(塩基度、SiO2:5%一定)を、表1−1および表1−2に示す配合組成を有する焼結配合原料と水(造粒物が7.5%となる水分)をドラムミキサーに入れ、合計5分造粒を行い、焼結用造粒原料を作製した。その後、焼結用造粒原料を、鍋試験機を用いて焼成した。
本試験2では、超微粉原料を添加し粉コークスの外装した際の、石灰石または返鉱の外装効果を評価した。本例では、超微粉原料はその99.9%以上が粒径10μm以下であり、超微粉原料以外の原料はその4%が粒径10μm以下である。また、以下の表2に示す実施例のサンプル(塩基度、SiO2:5%一定)を、表2に示す配合組成を有する焼結配合原料と水(造粒物が7.5%となる水分)をドラムミキサーに入れ、合計5分造粒を行い、焼結用造粒原料を作製した。その後、焼結用造粒原料を、鍋試験機を用いて焼成をした。なお、実施例23は、表1−2に示すデータと同じである。
WO2018/194014では、細粒の粉コークスを用いる際に造粒性が低下する対策として超微粉の添加が検討されている。その際、超微粉を分散するため高速撹拌機による事前処理を用いている。しかしながら、この発明では粉コークスの外装による造粒性改善効果を狙ったものであり、微粉添加時の粉コークスの燃焼性の改善を目的とした開発ではなかった。
WO2011/004907では、平均粒径が10μmである超微粉を加えてドラムミキサーで混合後、ペレタイザー造粒し、最後に粉コークスでコーティングする際に、造粒粒子強度に合わせて外装時間を調整するという発明がされている。この発明では、外装時間が長いと造粒粒子が崩壊し、造粒粒子表層で粉コークスと焼結原料が混在し、燃焼性を悪化または造粒性を悪化することが提案されている。
ここで燃焼に大きく寄与する気孔径として、ガスの入りやすさと気孔の比表面積のバランスが重要となる。この関係は物質に依らないと考えられる。特開平10-265857号公報では、焼結鉱と還元ガスの関係が10〜100μmで整理されることが開示されており、粉コークスの燃焼にもその気孔径が有効であると考察した。粉コークスの気孔径10〜100μmの量は、ある一定以上の場合は、その気孔を介した燃焼を活用することが重要となる。本発明では気孔径10〜100μmの粒径が0.40cc/gで効果が発現しており、この気孔量以上で粉コークス外装効果の効果が大きくなることが推定される。
ディスクペレタイザーとドラムミキサーの能力の比較については過去鈴木らによって行われている(鈴木ら、鉄と鋼 15(1987)1932)。鈴木らは造粒に影響を及ぼす転動距離で各造粒機の能力を比較しており、同一転動距離でもペレタイザーの造粒能力(粒子径を大きくする能力)が高いことを明らかにしている。
本発明では、上記造粒能力は転動距離による造粒粒子を大きくする効果と造粒機内での擬似粒子を破壊する能力の組合せの能力であり、ドラムミキサーの能力がペレタイザーよりも低い原因はその破壊現象を反映しているものであると想到した。
D:積算重量割合、Dp:代表径、Dpmax:代表径の最大値、q:Fuller指数
この指数qが0.7に近いほど空隙は幾何学的に充填しやすいことが知られている。表1−1に示す比較例1で用いた原料の配合の場合、q=0.2になることがわかった。細粒を添加することでqは低下する。そのため超微粉を添加することで、充填しがたい超微粉が加わることとなる。粒子間に入らない超微粉は、超微粉のみで凝集するか他粒子の気孔に入り込む。そのため、粉コークスの気孔を埋めてしまう超微粉は存在しやすくなると考えられる。そのため、本発明のように通常配合よりも超微粉を増加させる際には粉コークス外装も効果が大きくなる。
Claims (4)
- 複数種類の銘柄からなる鉄鉱石を含む焼結配合原料を造粒機にて造粒し、得られた焼結用造粒原料を焼結機にて焼成することにより焼結鉱を得る焼結鉱の製造方法において、
前記焼結配合原料は、粒径10μm以下が過半量である超微粉原料を配合して配合後の総量の内の粒径10μm以下を1〜10mass%増加せしめ、その焼結配合原料を造粒するに際しては、粉コークス以外の焼結配合原料を造粒機にて造粒する途中で粉コークスの添加を行い、前記粉コークスとして、10〜120μmの気孔量が0.40cc/g以上である粉コークスを使用することを特徴とする焼結鉱の製造方法。 - 前記粉コークスを添加してから造粒終了までの時間が、30〜120秒であることを特徴とする請求項1に記載の焼結鉱の製造方法。
- 前記焼結配合原料の造粒に当たっては、粉コークスおよび石灰石または返鉱以外の焼結配合原料の造粒の開始よりも後で、前記粉コークスの添加よりも前に、前記石灰石または返鉱を添加することを特徴とする請求項1または2項に記載の焼結鉱の製造方法。
- 前記造粒は、ドラムミキサーのみを使用して行われることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の焼結鉱の製造方法。
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