炭材内装塊成化物の製造方法
【課題】熱間成形後の篩下粉を有効利用しつつ、篩上塊状物の回収歩留および強度を確保しうる炭材内装塊成化物の製造方法を提供する。
【解決手段】軟化溶融性を有する粉状炭材Ａをロータリドライヤ１にて３５０℃以下で乾燥・加熱するとともに、粉状鉄含有原料Ｂをロータリキルン２で４００〜８００℃に加熱したのち、これらを竪形混合槽３で混合して２５０〜５５０℃の混合物Ｃとする。この混合物Ｃを双ロール型成形機４で熱間成形し、得られた成形物Ｄをシャフト炉５にて熱間成形温度以上で８００℃以下に保持して成形物中に残存する揮発分およびタール分を除去する。そして、成形物Ｄをスクリーン８で篩って篩上塊状物Ｅと篩下粉Ｆとに分級し、篩上塊状物Ｅを炭材内装塊成化物として回収するとともに、篩下粉Ｆを固体粉搬送配管１０を介してロータリキルン２に戻してバーナ用燃料の一部として使用する。
【解決手段】軟化溶融性を有する粉状炭材Ａをロータリドライヤ１にて３５０℃以下で乾燥・加熱するとともに、粉状鉄含有原料Ｂをロータリキルン２で４００〜８００℃に加熱したのち、これらを竪形混合槽３で混合して２５０〜５５０℃の混合物Ｃとする。この混合物Ｃを双ロール型成形機４で熱間成形し、得られた成形物Ｄをシャフト炉５にて熱間成形温度以上で８００℃以下に保持して成形物中に残存する揮発分およびタール分を除去する。そして、成形物Ｄをスクリーン８で篩って篩上塊状物Ｅと篩下粉Ｆとに分級し、篩上塊状物Ｅを炭材内装塊成化物として回収するとともに、篩下粉Ｆを固体粉搬送配管１０を介してロータリキルン２に戻してバーナ用燃料の一部として使用する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高炉、キューポラなどの竪型炉用装入原料として用いることができる炭材内装塊成化物の製造方法に関し、詳しくは炭材内装塊成化物の成形時に発生する篩下粉の処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
本発明者らは、高炉、キューポラなどの竪型炉用装入原料として用いることを目的として、粉鉱石と軟化溶融性を有する炭材の混合物を熱間成形することにより、従来の炭材内装コールドペレット等のようにセメントなどのバインダを添加せずとも高強度が得られる炭材内装塊成化物を開発した。
【０００３】
このような炭材内装塊成化物は、例えば図２に示すような工程で製造できる。すなわち、粉状鉄鉱石Ｂをロータリキルン２で４００〜８００℃に加熱するとともに、軟化溶融性を有する粉状炭材Ａを別途ロータリドライヤ１で軟化溶融が起こらない２５０℃未満の温度で乾燥したのち、この粉状炭材Ａと粉状鉄鉱石Ｂとを二軸型のミキサ３で混合して粉状炭材Ａが軟化溶融する温度である２５０〜５５０℃の混合物Ｃとする。そして、この混合物Ｃを双ロール型成形機４で熱間成形してブリケット化し、このブリケット（成形物）Ｄを篩（スクリーン）８で篩って、篩下の粉Ｆは再びミキサ３に戻して原料として有効利用しつつ、篩上の塊状物Ｅを目的とする炭材内装塊成化物として回収する（特許文献１，２参照）。
【０００４】
上記方法では、熱間成形後の篩下粉Ｆは再びミキサ３に戻して原料として有効利用するとしたが、その後の発明者らの検討により以下の問題が生じることがわかった。
【０００５】
すなわち、混合物Ｃを双ロール型成形機４で熱間成形した場合には、正規の成形物Ｄの他、双ロールの端からこぼれ落ちた未成形の粉や成形機４の起動・停止など非定常時に成形された規格外れの成形品が発生する。また、正規の成形物Ｄ自身も、いわゆるバリを有しているため、搬送過程などでバリに由来する粉が発生する。これら規格外れの成形品や粉を総称して以下では「規格外品」と呼ぶ。この規格外品は、上記篩下粉Ｆと同様、再度ミキサ３に戻し混合物Ｃに混ぜ込んで有効利用することが考えられるが以下の問題がある。つまり、規格外品はミキサ３内での軟化した炭材との混合や成形機４での成形処理などにより粉状鉄鉱石Ｂと比較して粗粒化が進行している。そのため、粉状炭材Ａの種類や流動性および混合量にも依存するが、このような規格外品を混合物Ｃと混合した場合には、粉同士の密着性が低下し、結果的に成形により得られる成形物Ｄの強度低下を引き起こす。成形物Ｄの強度が低下すると、粉の発生量がさらに増大し、製品としての炭材内装塊成化物Ｅの回収歩留が低下するとともに、炭材内装塊成化物Ｅ自体の強度も低下し、縦型炉の装入原料として適さなくなってしまう。また、このような成形物Ｄの強度低下を補償するために、混合物Ｃへの軟化溶融性を有する粉状炭材Ａの配合量を増加させることも、コストが上昇するうえ、炭材内装塊成化物Ｅ中の炭材量が還元所要量より過剰となり無駄である。
【特許文献１】特許３５０２０１１号公報
【特許文献２】特許３５０２００８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
そこで、本発明は、熱間成形後の篩下粉を有効利用しつつ、篩上塊状物の回収歩留および強度を確保しうる炭材内装塊成化物の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に記載の発明は、軟化溶融性を有する粉状炭材を３５０℃以下で乾燥・加熱する炭材乾燥加熱工程と、粉状鉄含有原料を４００〜８００℃に加熱する原料加熱工程と、前記乾燥後の粉状炭材と前記加熱後の粉状鉄鉱石とを混合して２５０〜５５０℃の混合物とする混合工程と、前記混合物を熱間成形して成形物となす熱間成形工程と、前記成形物を篩って篩上塊状物と篩下粉とに分級し、前記篩上塊状物を炭材内装塊成化物として回収する整粒工程と、前記篩下粉からなる固体粉の全部または一部を前記原料加熱工程に戻し、前記粉状鉄含有原料を加熱する加熱燃料の一部として使用する固体粉循環工程と、を備えたことを特徴とする炭材内装塊成化物の製造方法である。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、軟化溶融性を有する粉状炭材を３５０℃以下で乾燥・加熱する炭材乾燥加熱工程と、粉状鉄含有原料を４００〜８００℃に加熱する原料加熱工程と、前記乾燥後の粉状炭材と前記加熱後の粉状鉄鉱石とを混合して２５０〜５５０℃の混合物とする混合工程と、前記混合物を熱間成形して成形物となす熱間成形工程と、前記成形物を前記熱間成形温度以上８００℃以下の温度に保持して成形物中に残存する揮発分およびタール分を除去する熱処理工程と、前記成形物を篩って篩上塊状物と篩下粉とに分級し、前記篩上塊状物を炭材内装塊成化物として回収する整粒工程と、前記篩下粉からなる固体粉の全部または一部を前記原料加熱工程に戻し、前記粉状鉄含有原料を加熱する加熱燃料の一部として使用する固体粉循環工程と、を備えたことを特徴とする炭材内装塊成化物の製造方法である。
【０００９】
請求項３に記載の発明は、軟化溶融性を有する粉状炭材を３５０℃以下で乾燥・加熱する炭材乾燥加熱工程と、粉状鉄含有原料を４００〜８００℃に加熱する原料加熱工程と、前記乾燥後の粉状炭材と前記加熱後の粉状鉄鉱石とを混合して２５０〜５５０℃の混合物とする混合工程と、前記混合物を熱間成形して成形物となす熱間成形工程と、前記熱間成形工程で発生した規格外品を前記成形物から除去する規格外品除去工程と、前記規格外品を除去した後の成形物を前記熱間成形温度以上８００℃以下の温度に保持して成形物中に残存する揮発分およびタール分を除去する熱処理工程と、前記成形物を篩って篩上塊状物と篩下粉とに分級し、前記篩上塊状物を炭材内装塊成化物として回収する整粒工程と、前記規格外品と前記篩下粉とからなる固体粉の全部または一部を前記原料加熱工程に戻し、前記粉状鉄含有原料を加熱する加熱燃料の一部として使用する固体粉循環工程と、を備えたことを特徴とする炭材内装塊成化物の製造方法である。
【００１０】
なお、「軟化溶融性を有する粉状炭材」とは、ｌｏｇＭＦ（ここに、ＭＦはギーセラ最高流動度である。）が１．０以上の石炭、ＳＲＣ、タイヤチップ、プラスチック、アスファルト、タールなど軟化溶融性を有する炭素質物質を少なくとも１種含むものであって、粉状のものの総称である。なお、この「軟化溶融性を有する粉状炭材」は、上記軟化溶融性を有する炭素質物質に加えて、さらにコークス、一般炭、無煙炭、オイルコークスなど軟化溶融性を実質的に有しない炭素質物質を１種以上混合したものであってもよい。また、「粉状鉄含有原料」とは、鉄鉱石、製鉄ダスト（高炉ダスト、転炉ダスト、電気炉ダスト、ミルスケールなど）など主として酸化鉄を含有する原料、またはこれらの原料の２種以上の混合物であって、粉状のものの総称である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、乾留後の炭材分と鉄含有原料分とからなる固体粉を原料加熱工程に戻して燃料の一部として使用することにより、固体粉中の前記炭材分は燃焼して粉状鉄含有原料を加熱しつつ消失するので、残分である鉄含有原料分のみが、原料加熱工程で加熱される新規の粉状鉄含有原料に加えられ再利用される。なお、炭材分が完全に燃焼し切らずに一部残存しても、成形物の構成材料として使用できるので問題はない。
【００１２】
よって、固体粉中の炭材分は燃焼エネルギとして有効に利用され、加熱燃料を低減する効果が得られるとともに、固体粉中の鉄含有原料分は新規の粉状鉄含有原料の一部と置換して有効に利用される。さらに、上記従来技術と異なり、固体粉中の軽量でかつ軟化溶融性を失った炭材分が混合物に混入することが防止され、密充填の状態で成形が行え、炭材内装塊成化物の強度を確保できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
（実施形態）
図１に本発明の一実施形態に係る炭材内装塊成化物の製造フローの概念図を示す。なお、上記従来技術で説明した図２と共通する装置および物質には同じ符号を用いた。以下、粉状鉄含有原料として粉状鉄鉱石を代表例として説明する。炭材のうち軟化溶融性を有する炭材（例えば、粘結炭、ＳＲＣ等）は、粉状鉄鉱石および軟化溶融性を実質的に有しない炭材との混合状態を良好に保つために１ｍｍ以下程度に粉砕するのが望ましい。また、上記軟化溶融性を有する炭材との充填性を上げるため、鉄鉱石と、炭材のうち軟化溶融性を実質的に有しない炭材（例えば、コークス粉、一般炭、無煙炭、オイルコークス等）は、必要な場合には粉砕して使用する。粉砕粒度は、その上限は成形が可能な粒度であるが、下限は特に限定されないものの、軟化溶融性を有する炭材と同程度が望ましい。
【００１４】
〔炭材乾燥加熱工程〕
このようにして粒度調整された粉状炭材Ａは、炭材乾燥加熱設備（例えば、ロータリドライヤ）１で、炭材Ａが実質的に軟化溶融しない３５０℃以下の温度で乾燥・加熱し、付着水分を除去する。ここで、粉状炭材の乾燥加熱温度は、従来技術（特許文献１，２参照）では炭材が軟化溶融しない「２５０℃未満」としていたが、発明者らのその後の検討により「３５０℃」まで乾燥加熱温度を上昇させても炭材は実質上軟化溶融しないことが判明したため、「３５０℃以下」とした。
【００１５】
〔原料加熱工程〕
一方、粉状鉄鉱石Ｂは、粉状炭材Ａと混合したときに目標温度の２５０〜５５０℃となるように、原料加熱設備（例えば、ロータリキルン）２で４００〜８００℃に予熱する。ロータリキルン２のバーナから吹き込む燃料としては固体燃料である微粉炭、液体燃料である重油、気体燃料である天然ガス、ＣＯＧ等いずれも使用できる。この燃料中に、後述する熱間成形の際に発生する規格外品Ｇと熱処理後のブリケットの篩下粉Ｆ（以下、これらを併せて「固体粉Ｈ」と総称する。）を添加しバーナを介してロータリキルン２内に吹き込む。固体粉Ｈ中にブリケットＤ由来のバリなど大きな粒径のものがそのまま存在する場合は固体粉Ｈ中の炭材分の燃焼性向上およびバーナ保護の観点から、新規の粉状鉄鉱石Ｂの粒度と同程度まで解砕ないし粉砕して用いるのが好ましい。このようにして、燃料とともにロータリキルン２内に吹き込まれた固体粉Ｈは、その炭材分が燃焼し粉状鉄鉱石Ｂの加熱に寄与しつつガス化し消失した後、燃え残った残部の鉄鉱石分のみが新規の粉状鉄鉱石Ｂに混合される。
【００１６】
〔混合工程〕
乾燥した粉状炭材Ａと予熱した粉状鉄鉱石Ｂとの混合には、混合設備として、粉状炭材Ａの無機化および／または炭材軟化による不要な造粒を抑制するために短時間で混合できるこの業種で常用されている、例えば竪形混合槽３を用いる。また、この竪形混合槽３は成形温度を確保するために断熱および／または保温する。粉状鉄鉱石Ｂ中には固体粉Ｈが混合されているが、上述したように固体粉Ｈ中の炭材分はロータリキルン２内で完全にあるいはほとんど燃焼して消失しているので（厳密にいえば、炭材の灰分が固体粉Ｈ中に残存しうるが、その量は微量であり実質上問題とならない。）、混合物Ｃのかさ密度の低下が防止され、成形物Ｄの強度が維持される。またその結果、後述する熱処理後の炭材内装塊成化物（以下、単に「塊成化物」ともいう。）Ｅの強度も高く維持される。
【００１７】
〔熱間成形工程〕
粉状炭材Ａと粉状鉄鉱石Ｂからなる混合物Ｃは、成形設備として例えば熱間成形用の双ロール型成形機４を用いて加圧成形し、成形物Ｄとなす。加圧成形は、成形物Ｄを熱処理して得られた塊成化物Ｅが成形機４から竪型炉（例えば、高炉）への装入までのハンドリングに耐え得るに十分な強度である０．５ｋＮ／個以上が得られるよう、成形加圧力を１０ｋＮ／ｃｍ以上とする。
【００１８】
このようにして成形された成形物Ｄは、粉状鉄鉱石Ｂの空隙に、溶融した軟化溶融性を有する炭材Ａが浸入し、この炭材Ａが潤滑剤として作用して、成形物Ｄの表面に加えられた成形加圧力が成形物Ｄの内部にまでほぼ均一に及ぶため、表面近傍のみが圧密されることが防止され、成形物Ｄ内の気孔率分布が平均化され、加熱時に爆裂が起こらない塊成化物Ｅが得られる。
【００１９】
また、固化後の炭材Ａは、粉状鉄鉱石Ｂの粒子同士を強固に連結するとともに、粉状鉄鉱石Ｂとの接触面積も大きくなっており、このようにして得られた塊成化物Ｅは、高強度で、かつ被還元性に優れたものとなる。
【００２０】
〔規格外品除去工程〕
このようにして形成された成形物Ｄから規格外品（規格外れの成形品、粉など）Ｇを例えばスクリーン８’を用いて除去し、成形物Ｄを回収する。
【００２１】
〔熱処理工程〕
この成形物Ｄを上記熱間成形温度（２５０〜５５０℃）以上８００℃以下の温度に調整した熱処理設備（例えば、シャフト炉）５内に装入し、成形物Ｄ中に残存する揮発分およびタール分を除去し、炭材を固化させる。これにより、成形物Ｄが熱処理されて得られた塊成化物Ｅが竪型炉に装入されて加熱された際に、もはや炭材が軟化することがなく塊成化物Ｅの強度が維持されるとともに、タール分が多量に発生することがなく竪型炉の排ガス系統にタールが固着する等のトラブルの発生を防止できる。シャフト炉５内温度の下限を成形温度としたのは成形温度を下回ると揮発分やタール分の除去は非常に困難となるためであり、上限を８００℃としたのは成形物Ｄ中の鉄分がシャフト炉５内で不必要に還元されて塊成化物Ｈの強度が低下してしまうのを防止するためである。また、揮発分やタール分の除去を促進するために、シャフト炉５内を負圧に制御することも有効な手段の一つである。
【００２２】
シャフト炉５で熱処理された塊成化物Ｈは、熱いまま大気中に排出すると発火や燃焼のおそれがあるため、シャフト炉５の下部で窒素ガスなどの不活性ガスにより４００℃以下まで冷却してから排出するのが望ましい。
【００２３】
なお、ロータリドライヤ１、竪形混合槽３、成形機４およびシャフト炉５は外部からの大気（酸素）の侵入を防止する構造とし、これらの設備で発生する炭材Ａの熱分解ガス（揮発分）は炭化水素が主成分であるので、このガスをエジェクタ等を用いて吸引回収し、回収したガスはロータリキルン２等の加熱燃料として利用する。なお、このガス中には粉塵や高沸点タールなどの有害成分も含有されるため、排ガス処理設備（例えば、安水スクラバ）９により除塵・清浄後に用いるのが望ましい。
【００２４】
〔整粒工程〕
シャフト炉５から排出された成形物Ｄは、必要に応じ整粒設備（例えば、回転ドラム）７に装入して所定時間転動させ、成形時にできたバリを除去する。その後、回転ドラム７から排出してスクリーン８で篩って篩上塊状物Ｅと篩下粉Ｆとに分級し、篩上塊状物Ｅは目的とする高強度の炭材内装塊成化物として回収する。
【００２５】
〔固体粉循環工程〕
固体粉Ｈ（規格外品Ｇおよび篩下粉Ｆ）は、前述したように、必要に応じて新規の粉状鉄鉱石Ｂの粒度と同程度まで解砕ないし粉砕した後、固体粉搬送配管１０を介してキャリアガスを用いて原料加熱工程に戻し、ロータリキルン２のバーナ用燃料の供給配管に添加して燃料として利用する。
【００２６】
（変形例）
上記実施形態では、炭材乾燥加熱工程にロータリドライヤを用いる例を示したが、流動層式ドライヤ、チューブドライヤ、外熱式多筒型ロータリドライヤ、気流式ドライヤ、流動層式ドライヤなどを用いてもよく、これらを複数組み合わせて用いてもよい。
【００２７】
また、上記実施形態では、原料加熱工程にロータリキルンを用いる例を示したが、流動層式加熱炉、チューブ式加熱炉、外熱式多筒型キルン、加熱固体による間接加熱炉などを用いてもよく、これらを複数組み合わせて用いてもよい。
【００２８】
また、上記実施形態では、混合工程に竪型混合槽を用いる例を示したが、容器回転型混合槽や横型混合槽などを用いてもよく、これらを複数組み合わせて用いてもよい。また、連続式の混合方式だけでなく、混合槽の前段にホッパを設置し断続的に稼動させるバッチ式の混合形方式を採用してもよく、さらに連続式とバッチ式とを組み合わせて用いてもよい。
【００２９】
また、上記実施形態では、熱間成形工程に双ロール型成形機を用いる例を示したが、押出し成形機や打錠機などを用いてもよい。
【００３０】
また、上記実施形態では、規格外品除去工程および整粒工程を両方とも設け、規格外品を規格外品除去工程で除去するようにした例を示したが、規格外品除去工程を省略して、規格外品を除去せずに成形物と一緒に熱処理工程で熱処理した後、整粒工程で篩下粉として除去するようにしてもよい。
【００３１】
また、上記実施形態では、熱処理工程にシャフト炉を用いる例を示したが、ロータリキルン、回転炉床炉、外熱式多筒型キルン、バッチ炉などを用いてもよく、これらを複数組み合わせて用いてもよい。
【００３２】
また、上記実施形態では、熱処理工程を設けた例を示したが、竪型炉における炭材内装塊成化物の使用量が少ない場合等は、竪型炉内でのタール発生総量も少なくなるので、熱処理工程を省略してもよい。なお、本発明方法で製造された炭材内装塊成化物は、竪型炉に装入された際、炉内で徐々に昇温されるので、たとえ内部に揮発分が残存していても、揮発分は徐々に除去されるため塊成化物が爆裂するおそれはない。なお、熱処理工程を省略する場合は、その前段の規格外品除去工程をも省略し、熱処理工程の後段の整粒工程にて規格外品を除去するようにすればよい。
【００３３】
また、上記実施形態では、シャフト炉の下部に冷却部を設けた例を示したが、シャフト炉と別に冷却設備を設けてもよい。
【００３４】
また、上記実施形態では、整粒工程にバリ除去用の回転ドラムと篩い分け用のスクリーン８とを用いる例を示したが、振動スクリーンのみを用いて、バリ除去と篩い分けとを同時に行うようにしてもよい。
【００３５】
また、上記実施形態では、固体粉循環工程に固体粉搬送配管とキャリアガスを用いる例を示したが、例えばロータリキルンのバーナ用燃料に微粉炭を用いる場合は、固体粉をコンベア等により微粉炭ホッパに搬送し装入するようにしてもよい。
【００３６】
また、上記実施形態では、固体粉を原料加熱工程にのみ戻す例を示したが、成形物（塊成化物）の強度に影響を与えない程度に一部を混合工程に戻し、残部を原料加熱工程に戻すようにしてもよい。また、原料加熱工程に代えてまたは加えて、炭材乾燥加熱工程、熱処理工程などの加熱燃料の一部として用いてもよい。ただし、原料加熱工程以外で加熱燃料の一部として用いる場合は、燃焼後の鉱石分を主成分とする残材を回収して原料加熱工程に戻す等の処置を必要とする。
【実施例】
【００３７】
〔固体粉の燃焼性〕
固体粉（規格外品および篩下粉）のうち篩下粉の燃焼性を調査することを目的として、まず、篩下粉を調製するため、以下のような熱間成形実験およびバリ除去実験を行った。
【００３８】
図３に本熱間成形実験で用いた熱間成形機の概要を示す。表１に示す粉状石炭および表２に示す粉状鉄鉱石を、２２：７８の質量割合で、粉状鉄鉱石のみを図示しない電気炉で６００〜７００℃に予熱した後、オイルヒータで２００℃に保温されたミキサに装入し混合して４００〜５５０℃とし、この混合物を熱いまま双ロール型成形機に供給し、ロール回転速度４〜６ｒｐｍ、成形圧力１０〜５０ｋＮ／ｃｍの条件で３０ｍｍ×２５ｍｍ×１５ｍｍ（約６ｃｍ3）の卵形のブリケット（成形物）に成形した。そして、このブリケットの一部を窒素雰囲気下、６００〜８００℃で数分〜１時間の条件で熱処理を行った。
【表１】
【表２】
【００３９】
つぎに、以下のようなバリ除去実験を行った。すなわち、熱処理前のブリケットと熱処理後のブリケットをそれぞれ室温まで冷却した後、５ｋｇを篩い目５ｍｍのスクリーン上で６０ｍｉｎ間振動を加えて篩上塊状物と篩下粉とに分級した。その結果、熱処理の前後に関わらず、得られた篩上塊状物には目視上バリが残存しておらず、その圧潰強度は０．５〜２ｋＮ／個が得られ、塊歩留（＝篩上塊状物の質量／ブリケット総質量［５ｋｇ］×１００％）は８５〜９５％であった。
【００４０】
次に、熱処理後のブリケットの篩下粉をバーナの火炎に曝して１０分間燃焼させた。燃焼前後のサンプル質量を測定した結果、２０〜２５質量％の質量減少が認められた。また、燃焼前後のサンプルを元素分析した結果、炭素量は、燃焼前には１７〜２０質量％であったのが、燃焼後には５質量％以下となり、篩下粉中の炭素のほとんどが燃焼できていた。
【００４１】
さらに確認のために、熱処理後のブリケットの篩下粉と、比較材としてのコークス粉とを、それぞれ示差熱分析することにより篩下粉の燃焼性評価を行った。
【００４２】
示差熱分析は、示差熱分析装置（リガク社製、ＴＧ８１１０）を用い、ヒートパターン：室温〜１０００℃、昇温速度：１０℃／ｍｉｎ、雰囲気：Ａｉｒの条件下で実施した。測定結果の一例を表３に示す。表３より、篩下粉の重量減少率（２１.８％）は、篩下粉中の炭材分（＝固定炭素＋揮発分＝１００％−灰分量＝２１．６％）にほぼ一致し、実質上完全に燃焼できること、およびコークス粉よりも格段に燃焼性が高いことが分かった。以上の結果より、熱処理後のブリケットの篩下粉は、その粒度も細かいことから、バーナ燃料と混合して用いることにより、十分に燃焼しうる。
【表３】
【００４３】
上記燃焼性評価試験は、熱処理後のブリケットの篩下粉についてのみ行い、熱処理前のブリケットの篩下粉（規格外品）については行わなかったが、熱処理前のブリケットの篩下粉（規格外品）は、熱処理後のブリケットの篩下粉に比べて揮発分を多く含んでいるため、燃焼性もさらに優れていることが自明である。
【００４４】
したがって、固体粉（規格外品および篩下粉）を原料加熱工程に戻して燃料として使用してもその燃焼性に問題はない。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の実施に係る炭材内装塊成化物の製造フローの概念図である。
【図２】従来法による炭材内装塊成化物の製造フローの概念図である。
【図３】実施例で用いた熱間成形機の概要を示すフロー図である。
【符号の説明】
【００４６】
１：炭材乾燥加熱設備（ロータリドライヤ）
２：原料加熱設備（ロータリキルン）
３：混合設備（竪形混合槽）
４：成形設備（双ロール型成形機）
５：熱処理設備（シャフト炉）
７：整粒設備（回転ドラム）
８，８’：スクリーン
９：排ガス処理設備（安水スクラバ）
１０：固体粉搬送配管
Ａ：粉状炭材（粉状石炭）
Ｂ：粉状鉄含有原料（粉状鉄鉱石）
Ｃ：混合物
Ｄ：成形物（ブリケット）
Ｅ：篩上塊状物（炭材内装塊成化物）
Ｆ：篩下粉
Ｇ：規格外品
Ｈ：固体粉
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高炉、キューポラなどの竪型炉用装入原料として用いることができる炭材内装塊成化物の製造方法に関し、詳しくは炭材内装塊成化物の成形時に発生する篩下粉の処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
本発明者らは、高炉、キューポラなどの竪型炉用装入原料として用いることを目的として、粉鉱石と軟化溶融性を有する炭材の混合物を熱間成形することにより、従来の炭材内装コールドペレット等のようにセメントなどのバインダを添加せずとも高強度が得られる炭材内装塊成化物を開発した。
【０００３】
このような炭材内装塊成化物は、例えば図２に示すような工程で製造できる。すなわち、粉状鉄鉱石Ｂをロータリキルン２で４００〜８００℃に加熱するとともに、軟化溶融性を有する粉状炭材Ａを別途ロータリドライヤ１で軟化溶融が起こらない２５０℃未満の温度で乾燥したのち、この粉状炭材Ａと粉状鉄鉱石Ｂとを二軸型のミキサ３で混合して粉状炭材Ａが軟化溶融する温度である２５０〜５５０℃の混合物Ｃとする。そして、この混合物Ｃを双ロール型成形機４で熱間成形してブリケット化し、このブリケット（成形物）Ｄを篩（スクリーン）８で篩って、篩下の粉Ｆは再びミキサ３に戻して原料として有効利用しつつ、篩上の塊状物Ｅを目的とする炭材内装塊成化物として回収する（特許文献１，２参照）。
【０００４】
上記方法では、熱間成形後の篩下粉Ｆは再びミキサ３に戻して原料として有効利用するとしたが、その後の発明者らの検討により以下の問題が生じることがわかった。
【０００５】
すなわち、混合物Ｃを双ロール型成形機４で熱間成形した場合には、正規の成形物Ｄの他、双ロールの端からこぼれ落ちた未成形の粉や成形機４の起動・停止など非定常時に成形された規格外れの成形品が発生する。また、正規の成形物Ｄ自身も、いわゆるバリを有しているため、搬送過程などでバリに由来する粉が発生する。これら規格外れの成形品や粉を総称して以下では「規格外品」と呼ぶ。この規格外品は、上記篩下粉Ｆと同様、再度ミキサ３に戻し混合物Ｃに混ぜ込んで有効利用することが考えられるが以下の問題がある。つまり、規格外品はミキサ３内での軟化した炭材との混合や成形機４での成形処理などにより粉状鉄鉱石Ｂと比較して粗粒化が進行している。そのため、粉状炭材Ａの種類や流動性および混合量にも依存するが、このような規格外品を混合物Ｃと混合した場合には、粉同士の密着性が低下し、結果的に成形により得られる成形物Ｄの強度低下を引き起こす。成形物Ｄの強度が低下すると、粉の発生量がさらに増大し、製品としての炭材内装塊成化物Ｅの回収歩留が低下するとともに、炭材内装塊成化物Ｅ自体の強度も低下し、縦型炉の装入原料として適さなくなってしまう。また、このような成形物Ｄの強度低下を補償するために、混合物Ｃへの軟化溶融性を有する粉状炭材Ａの配合量を増加させることも、コストが上昇するうえ、炭材内装塊成化物Ｅ中の炭材量が還元所要量より過剰となり無駄である。
【特許文献１】特許３５０２０１１号公報
【特許文献２】特許３５０２００８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
そこで、本発明は、熱間成形後の篩下粉を有効利用しつつ、篩上塊状物の回収歩留および強度を確保しうる炭材内装塊成化物の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に記載の発明は、軟化溶融性を有する粉状炭材を３５０℃以下で乾燥・加熱する炭材乾燥加熱工程と、粉状鉄含有原料を４００〜８００℃に加熱する原料加熱工程と、前記乾燥後の粉状炭材と前記加熱後の粉状鉄鉱石とを混合して２５０〜５５０℃の混合物とする混合工程と、前記混合物を熱間成形して成形物となす熱間成形工程と、前記成形物を篩って篩上塊状物と篩下粉とに分級し、前記篩上塊状物を炭材内装塊成化物として回収する整粒工程と、前記篩下粉からなる固体粉の全部または一部を前記原料加熱工程に戻し、前記粉状鉄含有原料を加熱する加熱燃料の一部として使用する固体粉循環工程と、を備えたことを特徴とする炭材内装塊成化物の製造方法である。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、軟化溶融性を有する粉状炭材を３５０℃以下で乾燥・加熱する炭材乾燥加熱工程と、粉状鉄含有原料を４００〜８００℃に加熱する原料加熱工程と、前記乾燥後の粉状炭材と前記加熱後の粉状鉄鉱石とを混合して２５０〜５５０℃の混合物とする混合工程と、前記混合物を熱間成形して成形物となす熱間成形工程と、前記成形物を前記熱間成形温度以上８００℃以下の温度に保持して成形物中に残存する揮発分およびタール分を除去する熱処理工程と、前記成形物を篩って篩上塊状物と篩下粉とに分級し、前記篩上塊状物を炭材内装塊成化物として回収する整粒工程と、前記篩下粉からなる固体粉の全部または一部を前記原料加熱工程に戻し、前記粉状鉄含有原料を加熱する加熱燃料の一部として使用する固体粉循環工程と、を備えたことを特徴とする炭材内装塊成化物の製造方法である。
【０００９】
請求項３に記載の発明は、軟化溶融性を有する粉状炭材を３５０℃以下で乾燥・加熱する炭材乾燥加熱工程と、粉状鉄含有原料を４００〜８００℃に加熱する原料加熱工程と、前記乾燥後の粉状炭材と前記加熱後の粉状鉄鉱石とを混合して２５０〜５５０℃の混合物とする混合工程と、前記混合物を熱間成形して成形物となす熱間成形工程と、前記熱間成形工程で発生した規格外品を前記成形物から除去する規格外品除去工程と、前記規格外品を除去した後の成形物を前記熱間成形温度以上８００℃以下の温度に保持して成形物中に残存する揮発分およびタール分を除去する熱処理工程と、前記成形物を篩って篩上塊状物と篩下粉とに分級し、前記篩上塊状物を炭材内装塊成化物として回収する整粒工程と、前記規格外品と前記篩下粉とからなる固体粉の全部または一部を前記原料加熱工程に戻し、前記粉状鉄含有原料を加熱する加熱燃料の一部として使用する固体粉循環工程と、を備えたことを特徴とする炭材内装塊成化物の製造方法である。
【００１０】
なお、「軟化溶融性を有する粉状炭材」とは、ｌｏｇＭＦ（ここに、ＭＦはギーセラ最高流動度である。）が１．０以上の石炭、ＳＲＣ、タイヤチップ、プラスチック、アスファルト、タールなど軟化溶融性を有する炭素質物質を少なくとも１種含むものであって、粉状のものの総称である。なお、この「軟化溶融性を有する粉状炭材」は、上記軟化溶融性を有する炭素質物質に加えて、さらにコークス、一般炭、無煙炭、オイルコークスなど軟化溶融性を実質的に有しない炭素質物質を１種以上混合したものであってもよい。また、「粉状鉄含有原料」とは、鉄鉱石、製鉄ダスト（高炉ダスト、転炉ダスト、電気炉ダスト、ミルスケールなど）など主として酸化鉄を含有する原料、またはこれらの原料の２種以上の混合物であって、粉状のものの総称である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、乾留後の炭材分と鉄含有原料分とからなる固体粉を原料加熱工程に戻して燃料の一部として使用することにより、固体粉中の前記炭材分は燃焼して粉状鉄含有原料を加熱しつつ消失するので、残分である鉄含有原料分のみが、原料加熱工程で加熱される新規の粉状鉄含有原料に加えられ再利用される。なお、炭材分が完全に燃焼し切らずに一部残存しても、成形物の構成材料として使用できるので問題はない。
【００１２】
よって、固体粉中の炭材分は燃焼エネルギとして有効に利用され、加熱燃料を低減する効果が得られるとともに、固体粉中の鉄含有原料分は新規の粉状鉄含有原料の一部と置換して有効に利用される。さらに、上記従来技術と異なり、固体粉中の軽量でかつ軟化溶融性を失った炭材分が混合物に混入することが防止され、密充填の状態で成形が行え、炭材内装塊成化物の強度を確保できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
（実施形態）
図１に本発明の一実施形態に係る炭材内装塊成化物の製造フローの概念図を示す。なお、上記従来技術で説明した図２と共通する装置および物質には同じ符号を用いた。以下、粉状鉄含有原料として粉状鉄鉱石を代表例として説明する。炭材のうち軟化溶融性を有する炭材（例えば、粘結炭、ＳＲＣ等）は、粉状鉄鉱石および軟化溶融性を実質的に有しない炭材との混合状態を良好に保つために１ｍｍ以下程度に粉砕するのが望ましい。また、上記軟化溶融性を有する炭材との充填性を上げるため、鉄鉱石と、炭材のうち軟化溶融性を実質的に有しない炭材（例えば、コークス粉、一般炭、無煙炭、オイルコークス等）は、必要な場合には粉砕して使用する。粉砕粒度は、その上限は成形が可能な粒度であるが、下限は特に限定されないものの、軟化溶融性を有する炭材と同程度が望ましい。
【００１４】
〔炭材乾燥加熱工程〕
このようにして粒度調整された粉状炭材Ａは、炭材乾燥加熱設備（例えば、ロータリドライヤ）１で、炭材Ａが実質的に軟化溶融しない３５０℃以下の温度で乾燥・加熱し、付着水分を除去する。ここで、粉状炭材の乾燥加熱温度は、従来技術（特許文献１，２参照）では炭材が軟化溶融しない「２５０℃未満」としていたが、発明者らのその後の検討により「３５０℃」まで乾燥加熱温度を上昇させても炭材は実質上軟化溶融しないことが判明したため、「３５０℃以下」とした。
【００１５】
〔原料加熱工程〕
一方、粉状鉄鉱石Ｂは、粉状炭材Ａと混合したときに目標温度の２５０〜５５０℃となるように、原料加熱設備（例えば、ロータリキルン）２で４００〜８００℃に予熱する。ロータリキルン２のバーナから吹き込む燃料としては固体燃料である微粉炭、液体燃料である重油、気体燃料である天然ガス、ＣＯＧ等いずれも使用できる。この燃料中に、後述する熱間成形の際に発生する規格外品Ｇと熱処理後のブリケットの篩下粉Ｆ（以下、これらを併せて「固体粉Ｈ」と総称する。）を添加しバーナを介してロータリキルン２内に吹き込む。固体粉Ｈ中にブリケットＤ由来のバリなど大きな粒径のものがそのまま存在する場合は固体粉Ｈ中の炭材分の燃焼性向上およびバーナ保護の観点から、新規の粉状鉄鉱石Ｂの粒度と同程度まで解砕ないし粉砕して用いるのが好ましい。このようにして、燃料とともにロータリキルン２内に吹き込まれた固体粉Ｈは、その炭材分が燃焼し粉状鉄鉱石Ｂの加熱に寄与しつつガス化し消失した後、燃え残った残部の鉄鉱石分のみが新規の粉状鉄鉱石Ｂに混合される。
【００１６】
〔混合工程〕
乾燥した粉状炭材Ａと予熱した粉状鉄鉱石Ｂとの混合には、混合設備として、粉状炭材Ａの無機化および／または炭材軟化による不要な造粒を抑制するために短時間で混合できるこの業種で常用されている、例えば竪形混合槽３を用いる。また、この竪形混合槽３は成形温度を確保するために断熱および／または保温する。粉状鉄鉱石Ｂ中には固体粉Ｈが混合されているが、上述したように固体粉Ｈ中の炭材分はロータリキルン２内で完全にあるいはほとんど燃焼して消失しているので（厳密にいえば、炭材の灰分が固体粉Ｈ中に残存しうるが、その量は微量であり実質上問題とならない。）、混合物Ｃのかさ密度の低下が防止され、成形物Ｄの強度が維持される。またその結果、後述する熱処理後の炭材内装塊成化物（以下、単に「塊成化物」ともいう。）Ｅの強度も高く維持される。
【００１７】
〔熱間成形工程〕
粉状炭材Ａと粉状鉄鉱石Ｂからなる混合物Ｃは、成形設備として例えば熱間成形用の双ロール型成形機４を用いて加圧成形し、成形物Ｄとなす。加圧成形は、成形物Ｄを熱処理して得られた塊成化物Ｅが成形機４から竪型炉（例えば、高炉）への装入までのハンドリングに耐え得るに十分な強度である０．５ｋＮ／個以上が得られるよう、成形加圧力を１０ｋＮ／ｃｍ以上とする。
【００１８】
このようにして成形された成形物Ｄは、粉状鉄鉱石Ｂの空隙に、溶融した軟化溶融性を有する炭材Ａが浸入し、この炭材Ａが潤滑剤として作用して、成形物Ｄの表面に加えられた成形加圧力が成形物Ｄの内部にまでほぼ均一に及ぶため、表面近傍のみが圧密されることが防止され、成形物Ｄ内の気孔率分布が平均化され、加熱時に爆裂が起こらない塊成化物Ｅが得られる。
【００１９】
また、固化後の炭材Ａは、粉状鉄鉱石Ｂの粒子同士を強固に連結するとともに、粉状鉄鉱石Ｂとの接触面積も大きくなっており、このようにして得られた塊成化物Ｅは、高強度で、かつ被還元性に優れたものとなる。
【００２０】
〔規格外品除去工程〕
このようにして形成された成形物Ｄから規格外品（規格外れの成形品、粉など）Ｇを例えばスクリーン８’を用いて除去し、成形物Ｄを回収する。
【００２１】
〔熱処理工程〕
この成形物Ｄを上記熱間成形温度（２５０〜５５０℃）以上８００℃以下の温度に調整した熱処理設備（例えば、シャフト炉）５内に装入し、成形物Ｄ中に残存する揮発分およびタール分を除去し、炭材を固化させる。これにより、成形物Ｄが熱処理されて得られた塊成化物Ｅが竪型炉に装入されて加熱された際に、もはや炭材が軟化することがなく塊成化物Ｅの強度が維持されるとともに、タール分が多量に発生することがなく竪型炉の排ガス系統にタールが固着する等のトラブルの発生を防止できる。シャフト炉５内温度の下限を成形温度としたのは成形温度を下回ると揮発分やタール分の除去は非常に困難となるためであり、上限を８００℃としたのは成形物Ｄ中の鉄分がシャフト炉５内で不必要に還元されて塊成化物Ｈの強度が低下してしまうのを防止するためである。また、揮発分やタール分の除去を促進するために、シャフト炉５内を負圧に制御することも有効な手段の一つである。
【００２２】
シャフト炉５で熱処理された塊成化物Ｈは、熱いまま大気中に排出すると発火や燃焼のおそれがあるため、シャフト炉５の下部で窒素ガスなどの不活性ガスにより４００℃以下まで冷却してから排出するのが望ましい。
【００２３】
なお、ロータリドライヤ１、竪形混合槽３、成形機４およびシャフト炉５は外部からの大気（酸素）の侵入を防止する構造とし、これらの設備で発生する炭材Ａの熱分解ガス（揮発分）は炭化水素が主成分であるので、このガスをエジェクタ等を用いて吸引回収し、回収したガスはロータリキルン２等の加熱燃料として利用する。なお、このガス中には粉塵や高沸点タールなどの有害成分も含有されるため、排ガス処理設備（例えば、安水スクラバ）９により除塵・清浄後に用いるのが望ましい。
【００２４】
〔整粒工程〕
シャフト炉５から排出された成形物Ｄは、必要に応じ整粒設備（例えば、回転ドラム）７に装入して所定時間転動させ、成形時にできたバリを除去する。その後、回転ドラム７から排出してスクリーン８で篩って篩上塊状物Ｅと篩下粉Ｆとに分級し、篩上塊状物Ｅは目的とする高強度の炭材内装塊成化物として回収する。
【００２５】
〔固体粉循環工程〕
固体粉Ｈ（規格外品Ｇおよび篩下粉Ｆ）は、前述したように、必要に応じて新規の粉状鉄鉱石Ｂの粒度と同程度まで解砕ないし粉砕した後、固体粉搬送配管１０を介してキャリアガスを用いて原料加熱工程に戻し、ロータリキルン２のバーナ用燃料の供給配管に添加して燃料として利用する。
【００２６】
（変形例）
上記実施形態では、炭材乾燥加熱工程にロータリドライヤを用いる例を示したが、流動層式ドライヤ、チューブドライヤ、外熱式多筒型ロータリドライヤ、気流式ドライヤ、流動層式ドライヤなどを用いてもよく、これらを複数組み合わせて用いてもよい。
【００２７】
また、上記実施形態では、原料加熱工程にロータリキルンを用いる例を示したが、流動層式加熱炉、チューブ式加熱炉、外熱式多筒型キルン、加熱固体による間接加熱炉などを用いてもよく、これらを複数組み合わせて用いてもよい。
【００２８】
また、上記実施形態では、混合工程に竪型混合槽を用いる例を示したが、容器回転型混合槽や横型混合槽などを用いてもよく、これらを複数組み合わせて用いてもよい。また、連続式の混合方式だけでなく、混合槽の前段にホッパを設置し断続的に稼動させるバッチ式の混合形方式を採用してもよく、さらに連続式とバッチ式とを組み合わせて用いてもよい。
【００２９】
また、上記実施形態では、熱間成形工程に双ロール型成形機を用いる例を示したが、押出し成形機や打錠機などを用いてもよい。
【００３０】
また、上記実施形態では、規格外品除去工程および整粒工程を両方とも設け、規格外品を規格外品除去工程で除去するようにした例を示したが、規格外品除去工程を省略して、規格外品を除去せずに成形物と一緒に熱処理工程で熱処理した後、整粒工程で篩下粉として除去するようにしてもよい。
【００３１】
また、上記実施形態では、熱処理工程にシャフト炉を用いる例を示したが、ロータリキルン、回転炉床炉、外熱式多筒型キルン、バッチ炉などを用いてもよく、これらを複数組み合わせて用いてもよい。
【００３２】
また、上記実施形態では、熱処理工程を設けた例を示したが、竪型炉における炭材内装塊成化物の使用量が少ない場合等は、竪型炉内でのタール発生総量も少なくなるので、熱処理工程を省略してもよい。なお、本発明方法で製造された炭材内装塊成化物は、竪型炉に装入された際、炉内で徐々に昇温されるので、たとえ内部に揮発分が残存していても、揮発分は徐々に除去されるため塊成化物が爆裂するおそれはない。なお、熱処理工程を省略する場合は、その前段の規格外品除去工程をも省略し、熱処理工程の後段の整粒工程にて規格外品を除去するようにすればよい。
【００３３】
また、上記実施形態では、シャフト炉の下部に冷却部を設けた例を示したが、シャフト炉と別に冷却設備を設けてもよい。
【００３４】
また、上記実施形態では、整粒工程にバリ除去用の回転ドラムと篩い分け用のスクリーン８とを用いる例を示したが、振動スクリーンのみを用いて、バリ除去と篩い分けとを同時に行うようにしてもよい。
【００３５】
また、上記実施形態では、固体粉循環工程に固体粉搬送配管とキャリアガスを用いる例を示したが、例えばロータリキルンのバーナ用燃料に微粉炭を用いる場合は、固体粉をコンベア等により微粉炭ホッパに搬送し装入するようにしてもよい。
【００３６】
また、上記実施形態では、固体粉を原料加熱工程にのみ戻す例を示したが、成形物（塊成化物）の強度に影響を与えない程度に一部を混合工程に戻し、残部を原料加熱工程に戻すようにしてもよい。また、原料加熱工程に代えてまたは加えて、炭材乾燥加熱工程、熱処理工程などの加熱燃料の一部として用いてもよい。ただし、原料加熱工程以外で加熱燃料の一部として用いる場合は、燃焼後の鉱石分を主成分とする残材を回収して原料加熱工程に戻す等の処置を必要とする。
【実施例】
【００３７】
〔固体粉の燃焼性〕
固体粉（規格外品および篩下粉）のうち篩下粉の燃焼性を調査することを目的として、まず、篩下粉を調製するため、以下のような熱間成形実験およびバリ除去実験を行った。
【００３８】
図３に本熱間成形実験で用いた熱間成形機の概要を示す。表１に示す粉状石炭および表２に示す粉状鉄鉱石を、２２：７８の質量割合で、粉状鉄鉱石のみを図示しない電気炉で６００〜７００℃に予熱した後、オイルヒータで２００℃に保温されたミキサに装入し混合して４００〜５５０℃とし、この混合物を熱いまま双ロール型成形機に供給し、ロール回転速度４〜６ｒｐｍ、成形圧力１０〜５０ｋＮ／ｃｍの条件で３０ｍｍ×２５ｍｍ×１５ｍｍ（約６ｃｍ3）の卵形のブリケット（成形物）に成形した。そして、このブリケットの一部を窒素雰囲気下、６００〜８００℃で数分〜１時間の条件で熱処理を行った。
【表１】
【表２】
【００３９】
つぎに、以下のようなバリ除去実験を行った。すなわち、熱処理前のブリケットと熱処理後のブリケットをそれぞれ室温まで冷却した後、５ｋｇを篩い目５ｍｍのスクリーン上で６０ｍｉｎ間振動を加えて篩上塊状物と篩下粉とに分級した。その結果、熱処理の前後に関わらず、得られた篩上塊状物には目視上バリが残存しておらず、その圧潰強度は０．５〜２ｋＮ／個が得られ、塊歩留（＝篩上塊状物の質量／ブリケット総質量［５ｋｇ］×１００％）は８５〜９５％であった。
【００４０】
次に、熱処理後のブリケットの篩下粉をバーナの火炎に曝して１０分間燃焼させた。燃焼前後のサンプル質量を測定した結果、２０〜２５質量％の質量減少が認められた。また、燃焼前後のサンプルを元素分析した結果、炭素量は、燃焼前には１７〜２０質量％であったのが、燃焼後には５質量％以下となり、篩下粉中の炭素のほとんどが燃焼できていた。
【００４１】
さらに確認のために、熱処理後のブリケットの篩下粉と、比較材としてのコークス粉とを、それぞれ示差熱分析することにより篩下粉の燃焼性評価を行った。
【００４２】
示差熱分析は、示差熱分析装置（リガク社製、ＴＧ８１１０）を用い、ヒートパターン：室温〜１０００℃、昇温速度：１０℃／ｍｉｎ、雰囲気：Ａｉｒの条件下で実施した。測定結果の一例を表３に示す。表３より、篩下粉の重量減少率（２１.８％）は、篩下粉中の炭材分（＝固定炭素＋揮発分＝１００％−灰分量＝２１．６％）にほぼ一致し、実質上完全に燃焼できること、およびコークス粉よりも格段に燃焼性が高いことが分かった。以上の結果より、熱処理後のブリケットの篩下粉は、その粒度も細かいことから、バーナ燃料と混合して用いることにより、十分に燃焼しうる。
【表３】
【００４３】
上記燃焼性評価試験は、熱処理後のブリケットの篩下粉についてのみ行い、熱処理前のブリケットの篩下粉（規格外品）については行わなかったが、熱処理前のブリケットの篩下粉（規格外品）は、熱処理後のブリケットの篩下粉に比べて揮発分を多く含んでいるため、燃焼性もさらに優れていることが自明である。
【００４４】
したがって、固体粉（規格外品および篩下粉）を原料加熱工程に戻して燃料として使用してもその燃焼性に問題はない。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の実施に係る炭材内装塊成化物の製造フローの概念図である。
【図２】従来法による炭材内装塊成化物の製造フローの概念図である。
【図３】実施例で用いた熱間成形機の概要を示すフロー図である。
【符号の説明】
【００４６】
１：炭材乾燥加熱設備（ロータリドライヤ）
２：原料加熱設備（ロータリキルン）
３：混合設備（竪形混合槽）
４：成形設備（双ロール型成形機）
５：熱処理設備（シャフト炉）
７：整粒設備（回転ドラム）
８，８’：スクリーン
９：排ガス処理設備（安水スクラバ）
１０：固体粉搬送配管
Ａ：粉状炭材（粉状石炭）
Ｂ：粉状鉄含有原料（粉状鉄鉱石）
Ｃ：混合物
Ｄ：成形物（ブリケット）
Ｅ：篩上塊状物（炭材内装塊成化物）
Ｆ：篩下粉
Ｇ：規格外品
Ｈ：固体粉
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軟化溶融性を有する粉状炭材を３５０℃以下で乾燥・加熱する炭材乾燥加熱工程と、
粉状鉄含有原料を４００〜８００℃に加熱する原料加熱工程と、
前記乾燥後の粉状炭材と前記加熱後の粉状鉄鉱石とを混合して２５０〜５５０℃の混合物とする混合工程と、
前記混合物を熱間成形して成形物となす熱間成形工程と、
前記成形物を篩って篩上塊状物と篩下粉とに分級し、前記篩上塊状物を炭材内装塊成化物として回収する整粒工程と、
前記篩下粉からなる固体粉の全部または一部を前記原料加熱工程に戻し、前記粉状鉄含有原料を加熱する加熱燃料の一部として使用する固体粉循環工程と、
を備えたことを特徴とする炭材内装塊成化物の製造方法。
【請求項２】
軟化溶融性を有する粉状炭材を３５０℃以下で乾燥・加熱する炭材乾燥加熱工程と、
粉状鉄含有原料を４００〜８００℃に加熱する原料加熱工程と、
前記乾燥後の粉状炭材と前記加熱後の粉状鉄鉱石とを混合して２５０〜５５０℃の混合物とする混合工程と、
前記混合物を熱間成形して成形物となす熱間成形工程と、
前記成形物を前記熱間成形温度以上８００℃以下の温度に保持して成形物中に残存する揮発分およびタール分を除去する熱処理工程と、
前記成形物を篩って篩上塊状物と篩下粉とに分級し、前記篩上塊状物を炭材内装塊成化物として回収する整粒工程と、
前記篩下粉からなる固体粉の全部または一部を前記原料加熱工程に戻し、前記粉状鉄含有原料を加熱する加熱燃料の一部として使用する固体粉循環工程と、
を備えたことを特徴とする炭材内装塊成化物の製造方法。
【請求項３】
軟化溶融性を有する粉状炭材を３５０℃以下で乾燥・加熱する炭材乾燥加熱工程と、
粉状鉄含有原料を４００〜８００℃に加熱する原料加熱工程と、
前記乾燥後の粉状炭材と前記加熱後の粉状鉄鉱石とを混合して２５０〜５５０℃の混合物とする混合工程と、
前記混合物を熱間成形して成形物となす熱間成形工程と、
前記熱間成形工程で発生した規格外品を前記成形物から除去する規格外品除去工程と、
前記規格外品を除去した後の成形物を前記熱間成形温度以上８００℃以下の温度に保持して成形物中に残存する揮発分およびタール分を除去する熱処理工程と、
前記成形物を篩って篩上塊状物と篩下粉とに分級し、前記篩上塊状物を炭材内装塊成化物として回収する整粒工程と、
前記規格外品と前記篩下粉とからなる固体粉の全部または一部を前記原料加熱工程に戻し、前記粉状鉄含有原料を加熱する加熱燃料の一部として使用する固体粉循環工程と、
を備えたことを特徴とする炭材内装塊成化物の製造方法。
【請求項１】
軟化溶融性を有する粉状炭材を３５０℃以下で乾燥・加熱する炭材乾燥加熱工程と、
粉状鉄含有原料を４００〜８００℃に加熱する原料加熱工程と、
前記乾燥後の粉状炭材と前記加熱後の粉状鉄鉱石とを混合して２５０〜５５０℃の混合物とする混合工程と、
前記混合物を熱間成形して成形物となす熱間成形工程と、
前記成形物を篩って篩上塊状物と篩下粉とに分級し、前記篩上塊状物を炭材内装塊成化物として回収する整粒工程と、
前記篩下粉からなる固体粉の全部または一部を前記原料加熱工程に戻し、前記粉状鉄含有原料を加熱する加熱燃料の一部として使用する固体粉循環工程と、
を備えたことを特徴とする炭材内装塊成化物の製造方法。
【請求項２】
軟化溶融性を有する粉状炭材を３５０℃以下で乾燥・加熱する炭材乾燥加熱工程と、
粉状鉄含有原料を４００〜８００℃に加熱する原料加熱工程と、
前記乾燥後の粉状炭材と前記加熱後の粉状鉄鉱石とを混合して２５０〜５５０℃の混合物とする混合工程と、
前記混合物を熱間成形して成形物となす熱間成形工程と、
前記成形物を前記熱間成形温度以上８００℃以下の温度に保持して成形物中に残存する揮発分およびタール分を除去する熱処理工程と、
前記成形物を篩って篩上塊状物と篩下粉とに分級し、前記篩上塊状物を炭材内装塊成化物として回収する整粒工程と、
前記篩下粉からなる固体粉の全部または一部を前記原料加熱工程に戻し、前記粉状鉄含有原料を加熱する加熱燃料の一部として使用する固体粉循環工程と、
を備えたことを特徴とする炭材内装塊成化物の製造方法。
【請求項３】
軟化溶融性を有する粉状炭材を３５０℃以下で乾燥・加熱する炭材乾燥加熱工程と、
粉状鉄含有原料を４００〜８００℃に加熱する原料加熱工程と、
前記乾燥後の粉状炭材と前記加熱後の粉状鉄鉱石とを混合して２５０〜５５０℃の混合物とする混合工程と、
前記混合物を熱間成形して成形物となす熱間成形工程と、
前記熱間成形工程で発生した規格外品を前記成形物から除去する規格外品除去工程と、
前記規格外品を除去した後の成形物を前記熱間成形温度以上８００℃以下の温度に保持して成形物中に残存する揮発分およびタール分を除去する熱処理工程と、
前記成形物を篩って篩上塊状物と篩下粉とに分級し、前記篩上塊状物を炭材内装塊成化物として回収する整粒工程と、
前記規格外品と前記篩下粉とからなる固体粉の全部または一部を前記原料加熱工程に戻し、前記粉状鉄含有原料を加熱する加熱燃料の一部として使用する固体粉循環工程と、
を備えたことを特徴とする炭材内装塊成化物の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２００６−２４１５７７（Ｐ２００６−２４１５７７Ａ）
【公開日】平成１８年９月１４日（２００６．９．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−６２７０５（Ｐ２００５−６２７０５）
【出願日】平成１７年３月７日（２００５．３．７）
【出願人】（０００００１１９９）株式会社神戸製鋼所 (5,860)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年９月１４日（２００６．９．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年３月７日（２００５．３．７）
【出願人】（０００００１１９９）株式会社神戸製鋼所 (5,860)
【Ｆターム（参考）】
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