JP7359183B2 - Method for mixing raw material powder for briquettes and method for manufacturing briquettes - Google Patents
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Description
本発明は、製鉄プロセスで用いられるブリケットの原料粉体とバインダーの混合方法および得られた混合物を加圧成型するブリケットの製造方法に関する。 The present invention relates to a method for mixing a raw material powder for briquettes and a binder used in a steel manufacturing process, and a method for manufacturing briquettes in which the resulting mixture is pressure-molded.
製鉄プロセスにおいては、様々な粉体原料をブリケット化し使用している。例えば、安価な低品位の鉄鉱石を破砕、選別して不純物を除去した後にブリケット化することで高品位原料としたり、粉状の石炭をブリケット化して成型炭とする、あるいは粉状の石炭と粉状の鉄鉱石をブリケット化してフェロコークスとするといったことも行われている。 In the steelmaking process, various powder raw materials are briquettered and used. For example, cheap, low-grade iron ore can be crushed and sorted to remove impurities and then briquetted to produce high-grade raw materials, powdered coal can be briquetted to make briquette coal, or powdered coal can be made into briquettes. Ferrocoke is also produced by briquetting powdered iron ore.
ブリケットは、破砕し粉末状にした原料粉体と、粉体同士を結合させる材料であるバインダーとを混合した後、成型機で加圧成型することにより製造される。製鉄プロセスで使用される石炭や鉄鉱石のブリケットでは、タールやピッチといったバインダーが使用されることが多いが、デンプンを利用する例もある。 Briquettes are manufactured by mixing raw material powder that has been crushed into powder and a binder, which is a material that binds the powders together, and then press-molding the mixture with a molding machine. Coal and iron ore briquettes used in the steelmaking process often use binders such as tar or pitch, but starch is also used in some cases.
このようなブリケットは、搬送中の粉化を抑止するために一定以上の強度が必要とされる。ブリケットの強度を高めるためには、バインダーを増加することが効果的であるが、上記したバインダーは、一般的に高価であり、いたずらにバインダーの量を増やすことは処理費の高騰に繋がるため好ましくない。一方、比較的安価なバインダーであるβデンプンを使用する場合は、βデンプンが非水溶性であるため粘結力が弱くブリケットの強度が非常に弱いという問題があった。そこで、βデンプンをバインダーとして使用した場合のブリケットの強度を向上させるために様々な方法が提案されている。 Such briquettes are required to have a certain level of strength to prevent them from becoming powder during transportation. In order to increase the strength of briquettes, it is effective to increase the amount of binder, but the above-mentioned binders are generally expensive, and unnecessarily increasing the amount of binder is not recommended because it will lead to a rise in processing costs. do not have. On the other hand, when β starch, which is a relatively inexpensive binder, is used, there is a problem in that β starch is water-insoluble and therefore has a weak caking force and the strength of the briquettes is very low. Therefore, various methods have been proposed to improve the strength of briquettes when β starch is used as a binder.
従来、βデンプンをバインダーとして用いたブリケットの強度を向上させる方法としては、非特許文献1に、βデンプンに苛性ソーダを混ぜてβデンプンを糊化し粘結力を向上させブリケット強度を向上させるという方法が提案されている。しかし、苛性ソーダは、人体に有害であり取扱いには作業衛生上のリスクがある。また、触媒作用を持つナトリウムがブリケット内に混合するので、例えば成型炭の製造に使用した場合、ブリケットから製造したコークスの反応性が過剰に上昇するという問題もある。
Conventionally, as a method for improving the strength of briquettes using β starch as a binder, Non-Patent
また、粉状の炭を成型する方法として、特許文献1には、粉炭とデンプン粉を混合し加熱した後にシート状に成型した炭シートが開示されている。しかし、本願の対象とする粉状の石炭は、粒径が10mm以下程度の粒度を有するため、この方法では、混練が不十分となり易く、石炭をブリケットとしたときに、その場合強度が不十分でかつバラつきが非常に大きくなるという問題がある。さらに混合に際し、水を使うことで混合物の含有水分が上昇するため、その後、混合物を乾留するプロセスには適さない。
Further, as a method for molding powdered charcoal,
以上のように、製鉄プロセスにおいて、バインダーとしてデンプンを使用してブリケットを製造する従来の方法では、十分な強度を有するブリケットを得ることが困難であるという問題があった。 As described above, in the steel manufacturing process, the conventional method of manufacturing briquettes using starch as a binder has a problem in that it is difficult to obtain briquettes with sufficient strength.
そこで、本発明は、ブリケット原料粉体とバインダーであるデンプンとを、効率的に混合して、成型しブリケット化することで、製鉄プロセスに適した、強度が高くて粉化し難いブリケットが得られるブリケット原料粉体の混合方法およびブリケットの製造方法を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention efficiently mixes briquette raw material powder and starch, which is a binder, and molds it into briquettes, thereby obtaining briquettes that have high strength and are difficult to powder, suitable for the steel manufacturing process. The object of the present invention is to provide a method for mixing raw material powder for briquettes and a method for producing briquettes.
本発明者らは、上記の課題を解決するために鋭意検討し、その結果、最初に未加熱状態でデンプンと原料粉体を混合し、次に蒸気により加熱状態でデンプンと原料粉体を混合する工程を有する方法が有効であることを見出した。さらに、蒸気を送り込む配管(蒸気配管)の吐出口(吹き出し口)の原料粉体中への挿入深さと吐出口の蒸気吹き出し方向を最適化した蒸気吹き込み方法を見出した。この蒸気吹き込み方法は、蒸気配管の吐出口を粉体混合機の回転する回転刃(攪拌羽根)に極力隣接させることにより、粉体混合物と蒸気の接触機会を最大限設け、バインダーであるデンプンの糊化温度到達までの時間を短縮することができ、さらに、前記吐出口の吹き出し方向を前記回転刃の回転方向に向いて配置し、かつ上下方向に45°以内の角度を有することで、より効率的に蒸気接触が起こることを知見した。 The inventors of the present invention have conducted intensive studies to solve the above problems, and as a result, the starch and raw material powder are first mixed in an unheated state, and then the starch and raw material powder are mixed in a heated state with steam. It has been found that a method including a step of Furthermore, we have discovered a steam blowing method that optimizes the insertion depth of the discharge port (blowout port) of the steam pipe (steam pipe) into the raw material powder and the direction in which the steam is blown out from the discharge port. This steam blowing method maximizes the opportunity for contact between the powder mixture and steam by placing the discharge port of the steam piping as close as possible to the rotating rotary blades (stirring blades) of the powder mixer. The time required to reach the gelatinization temperature can be shortened, and furthermore, by arranging the blowing direction of the discharge port to face the rotation direction of the rotary blade and having an angle within 45° in the vertical direction, It was found that vapor contact occurs efficiently.
本発明は、以上の知見に基づきなされたもので、その要旨は以下の通りである。
〔1〕ブリケットの原料である粉体にバインダーを、回転刃を有する混合機を用いて混合する方法であって、混合された前記粉体と前記バインダーの混合体に、蒸気を吹き込み混合攪拌することを特徴とするブリケット原料粉体の混合方法。
〔2〕〔1〕において、前記蒸気の吹き込みは、前記混合機の上方から前記混合体中へ挿入した蒸気配管先端の吐出口から行い、前記吐出口の挿入深さ位置は、前記粉体と前記バインダーが前記混合機内に装入された当初の粉体上面と前記回転刃の最上回転面との間の中間点から前記回転刃の最上回転面間に在ることを特徴とするブリケット原料粉体の混合方法。
〔3〕〔1〕または〔2〕において、前記蒸気配管先端の吐出口から前記蒸気を吹き込む際に、前記吐出口の蒸気吹き出し方向が、前記回転刃の回転方向に向いて配置され、かつ上下方向に45°以内のいずれかの角度を有することを特徴とするブリケット原料粉体の混合方法。
〔4〕〔1〕ないし〔3〕のいずれか一つにおいて、前記原料である粉体が、石炭粉であることを特徴とするブリケット原料粉体の混合方法。
〔5〕〔1〕ないし〔4〕のいずれか一つにおいて、前記バインダーが、デンプンであることを特徴とするブリケット原料粉体の混合方法。
〔6〕〔1〕ないし〔5〕のいずれか一つに記載のブリケット原料粉体の混合方法により得られた混合物を、加圧成型することを特徴とするブリケットの製造方法。
The present invention was made based on the above findings, and the gist thereof is as follows.
[1] A method of mixing a binder with powder, which is a raw material for briquettes, using a mixer with rotating blades, in which steam is blown into the mixed mixture of the powder and the binder to mix and stir it. A method for mixing briquette raw material powder, characterized by:
[2] In [1], the steam is blown into the mixer from the top of the mixer through a discharge port at the tip of the steam pipe inserted into the mixture, and the insertion depth position of the discharge port is at the same level as the powder. The briquette raw material powder is characterized in that the binder is present between an intermediate point between the upper surface of the powder initially charged in the mixer and the uppermost rotating surface of the rotating blade and the uppermost rotating surface of the rotating blade. How to mix the body.
[3] In [1] or [2], when blowing the steam from the discharge port at the tip of the steam pipe, the steam blowing direction of the discharge port is arranged to face the rotation direction of the rotary blade, and A method for mixing raw material powder for briquettes, characterized by having an angle within 45° in the direction.
[4] The method for mixing briquette raw material powder according to any one of [1] to [3], wherein the raw material powder is coal powder.
[5] The method for mixing briquette raw material powder according to any one of [1] to [4], wherein the binder is starch.
[6] A method for producing briquettes, comprising press-molding a mixture obtained by the method for mixing briquette raw material powder according to any one of [1] to [5].
本発明によれば、十分な強度を有するブリケットを得ることができ、さらに、蒸気配管吐出口の挿入深さと蒸気の吹き出し方向を最適化することで、加熱混合時間を最短とし、蒸気使用量も最小にすることができ、ブリケットの製造における設備コストや運転費を抑止することが可能となる。 According to the present invention, briquettes with sufficient strength can be obtained, and by optimizing the insertion depth of the steam piping outlet and the blowing direction of steam, the heating mixing time can be minimized and the amount of steam used can be reduced. It is possible to minimize the equipment cost and operating cost in briquette production.
以下、本発明の実施形態について、バインダーとしてデンプンを使用した製鉄プロセスで用いられる成型炭ブリケットの製造方法を例に説明するが、本発明は、成型炭ブリケットのみならず、鉱石粉ブリケット、鉱石粉と石炭粉の混合ブリケット、あるいは転炉投入ダストブリケットなどの製造方法にも適用することができる。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described using as an example a method for manufacturing molded coal briquettes used in the steel manufacturing process using starch as a binder. It can also be applied to the production method of mixed briquettes of coal powder and dust briquettes, or dust briquettes fed into converters.
[粉体の混合方法および混合機]
本発明の原料粉体の混合方法を、図1に示すような回転刃2を有するヘンシェル型と呼ばれる混合機1を使用した場合について説明する。ただし、本発明の実施に際しては、ヘンシェル型混合機ではなくとも、竪型パドル式などの粉体を回転させて混合するものであって、回転軸が縦軸(鉛直方向)で、蒸気による加熱をすることができればどのような混合機を用いても良い。
[Powder mixing method and mixer]
A method of mixing raw material powders according to the present invention will be described using a Henschel
図1では回転刃2を上下方向に2段有する形態を示しているが、1段あるいは3段以上有する形態であってもよい。この回転刃2は、混合攪拌するための羽根(「攪拌羽根」ともいう。)であって、2枚の羽根が回転軸3に対して相対する位置に取り付けられているが、羽根の枚数は、特に制限はなく1枚あるいは3枚以上であっても良い。また、2枚刃の強度を保つために、2枚の羽根の途中を円形状につないだ補助部材を取り付けても良い。回転刃の回転速度が小さすぎると装入粉体全体を混合することができない。また回転速度が大きすぎると、装入粉体が粉体混合機から飛び出してしまうこともある。攪拌羽根の先端部の周速が5~40m/s程度で混合攪拌することが好ましい。
Although FIG. 1 shows a configuration in which the
混合機1の内容積は、特に限定されるものではなく、75L程度の小型のものから4000L以上の大型のものなどと適宜使用することができる。
The internal volume of the
[粉体]
原料となる粉体としては、石炭粉、鉱石粉、その他転炉投入ダストなどの粉体が挙げられるが、製鉄プロセスの成型炭ブリケットの製造においては、石炭粉を用いるのが好ましい。石炭粉の粒径は、特に限定されないが、細かいものほどブリケットの強度が向上するので好ましく、10mm未満が90質量%以上が好ましく、95質量%以上がより好ましい。なお、粒径が10mm未満が90質量%未満の石炭粉を用いる場合には、粉砕するか、又は別の細かい粒度の石炭粉と混合して上記粒径範囲となるように調整してもよい。
[powder]
Examples of the raw material powder include coal powder, ore powder, and other powders such as converter dust, but it is preferable to use coal powder in the production of shaped coal briquettes in the steel manufacturing process. The particle size of the coal powder is not particularly limited, but the finer the particle size, the better the strength of the briquettes, so it is preferable, less than 10 mm is preferably 90% by mass or more, and more preferably 95% by mass or more. In addition, when using coal powder with a particle size of less than 10 mm and less than 90% by mass, it may be pulverized or mixed with another finer particle size coal powder to adjust the particle size to the above particle size range. .
[バインダー]
粉体に混合するバインダーとしては、種々の材料を用いることができるが、本実施態様の成型炭ブリケットの製造方法に使用するバインダーとしては、デンプンを用いることが好ましい。
[binder]
Although various materials can be used as the binder to be mixed with the powder, it is preferable to use starch as the binder used in the method for producing shaped charcoal briquettes of this embodiment.
デンプンの種類は、特に限定されず、タピオカ、じゃがいも、さつまいも、とうもろこし、米、小麦などの原料植物から製造されたデンプンが適宜使用でき、また、植物由来のデンプンを加工したデンプン誘導体や化学合成したデンプンなども使用することができる。これらのデンプンの中では、糊化温度が比較的高いタピオカ由来のデンプンを用いるのが好ましい。 The type of starch is not particularly limited, and starches manufactured from raw material plants such as tapioca, potatoes, sweet potatoes, corn, rice, and wheat can be used as appropriate, and starch derivatives processed from plant-derived starches and chemically synthesized starches can also be used. Starch and the like can also be used. Among these starches, it is preferable to use tapioca-derived starch, which has a relatively high gelatinization temperature.
なお、デンプンには、糊化(α化)した糊状のαデンプンとα化前のβデンプンとがあるが、前述したように、本発明においては、安価なβデンプンを用いるのが好ましい。 Note that starch includes α starch that is gelatinized (gelatinized) and β starch before gelatinization, but as described above, in the present invention, it is preferable to use β starch, which is inexpensive.
[混合割合]
バインダーであるデンプンを石炭粉へ混合する割合は、石炭粉とデンプンとの合計に対して質量比率で、0.1~3.0%となるように添加するのが好ましい。デンプンの量が質量比率で0.1%未満では、混合物をブリケットとした時に十分な強度を発現することが難しく、3.0%を超えて添加しても、ブリケットの強度の上昇する程度は鈍り、大きな変化はないからである。また、0.5~1.5%がより好ましい。
[Mixing ratio]
It is preferable that starch, which is a binder, is mixed into coal powder in a mass ratio of 0.1 to 3.0% based on the total of coal powder and starch. If the amount of starch is less than 0.1% by mass, it is difficult to develop sufficient strength when the mixture is made into briquettes, and even if it is added in excess of 3.0%, the strength of the briquettes will not increase. This is because it slows down and there are no major changes. Further, 0.5 to 1.5% is more preferable.
[蒸気吹き込み方法]
混合機1には、その上方から挿入される蒸気配管5が設けられ、蒸気配管5の先端の吐出口6から蒸気Sを吹き込むことができる。
[Steam blowing method]
The
混合機1内へブリケットの原料である粉体とバインダーを装入して回転刃2を回転させることで装入された原料粉体(以下、「装入粉体」ともいう。)Pを流動させて混合することができる。このとき、図2に示すように装入粉体Pは、回転刃2の回転により遠心力が生じ、混合機1の内壁側へ押し出される力が働くため、装入粉体Pの上面Fがすり鉢状になり内壁にすり上がり盛り上がって流動する。したがって、蒸気Sを吹き込む蒸気配管5の吐出口6は、装入粉体Pの流動する上面Fよりも下方の流動している混合粉体内の領域に位置させることが重要であり、その領域に吐出口6があれば、装入粉体Pと蒸気Sの接触を良好にすることができる。
Powder and binder, which are raw materials for briquettes, are charged into the
ここで、蒸気Sを送り出す蒸気配管5の吐出口6の挿入深さ位置は、粉体とバインダーが混合機内に装入された当初の粉体上面と回転刃の最上回転面との間の中間点から回転刃の最上回転面間に在ることが好ましい。
Here, the insertion depth position of the
具体的に説明すれば、最上段の回転刃2’の最上回転面の深さ位置のレベルを1とし、装入粉体Pを混合機1内へ装入した当初の装入粉体Pの最上面の深さ位置のレベルを0としたときに、深さ位置のレベルが0.5~1.0の範囲内とするのが好ましい。すなわち、装入当初の原料粉体の最上面の深さ位置(レベル0)と回転刃の回転面の最上面の深さ位置(レベル1)との間の中間点(レベル0.5)から、回転面の最上面の深さ位置(レベル1)までに蒸気配管5の吐出口6を間在させることにより、蒸気Sが装入粉体Pと効率良く接触することができる。挿入深さ位置が、前述の中間点(レベル0.5)から装入粉体上面の位置(レベル0)に近い側の位置、すなわち、深さ位置のレベルが0~0.5未満では、装入粉体Pが回転して粉体上面がすり鉢状になったときに、吐出口6が粉体上面から離れてしまい、装入粉体P中に蒸気Sを吹き込むことが出来なくなる場合があり、混合攪拌が進まず、好ましくない。より好ましくは、深さ位置のレベルが、0.7~1.0の範囲である。なお、最上段の回転刃とは、回転刃が1段の場合はその回転刃を意味する。
To be more specific, the level of the depth position of the uppermost rotating surface of the uppermost rotary blade 2' is set to 1, and the level of the initially charged powder P when charged powder P is charged into the
また、蒸気配管5の先端の吐出口6は、配管そのものの端部であってもよく、先端用の部品であるノズルを取り付けても良い。ノズルであれば、蒸気の吹き出し方向の角度を変化させた形状のものを用意して取り換えることもできる。
Further, the
さらに、蒸気配管5を挿入する挿入口7の位置は、前述のように、装入粉体Pが回転しながら混合されるとその粉体は、すり鉢状になるために、出来るだけ混合機1の内壁側に近い位置に設けることが好ましい。内壁側から離れて中央(中心部)になればなるほど、すり鉢状になったときに、蒸気配管5の吐出口6が装入粉体P上面から離れてしまい、粉体内に蒸気を吹き込むことが困難となるからである。挿入口7の具体的な位置は、混合機1の装置規模や装入する原料粉体の量にもよるが、混合機1の内壁側から中心部に向かって100mm以内の位置に設けることが好ましい。
Further, the position of the insertion port 7 into which the
[吐出口の挿入深さと蒸気流量との関係]
続いて、蒸気吹き込みの吐出口の挿入深さと蒸気流量との関係を調べた試験Aを行ったので、以下に説明する。
[Relationship between insertion depth of discharge port and steam flow rate]
Subsequently, Test A was conducted to examine the relationship between the insertion depth of the steam injection outlet and the steam flow rate, which will be described below.
本試験Aでは、コークス原料用ブリケットを製造するための原料粉体として配合炭(石炭粉)を利用し、バインダーとしてβデンプンを混合攪拌する際の蒸気流量を測定した。配合炭としては、その粒径で10mm未満の大きさが95質量%である粉炭を使用した。バインダーとしては、タピオカ由来のβデンプンを合計1質量%使用した。 In this test A, blended coal (coal powder) was used as a raw material powder for manufacturing briquettes for coke raw material, and the steam flow rate was measured when β starch was mixed and stirred as a binder. As the blended coal, powdered coal whose particle size was less than 10 mm accounted for 95% by mass was used. As the binder, β starch derived from tapioca was used in a total amount of 1% by mass.
上記の原料粉体を図1に示すヘンシェル型混合機1で蒸気を吹き込みながらβデンプンが糊化する75℃まで加熱した。その際、蒸気配管の挿入深さと蒸気流量を変更して試験を行った。その試験条件は、以下の通りとした。
The above raw material powder was heated to 75° C., at which the β starch gelatinized, while blowing steam into it using a
(イ)挿入深さ
原料粉体を装入した当初の粉体上面から回転刃の最上回転面までの深さが200mmとなるように原料粉体を装入した。そして、原料粉体を装入した当初の粉体上面の深さ位置(深さ0mm)のレベルを0とし、回転刃の最上回転面の深さ位置(深さ200mm)のレベルを1とした時に、深さ位置のレベルを次の4条件として試験を行った。
(a)レベル0(=深さ0mm、粉体面)、(b)レベル0.50(=深さ100mm)、
(c)レベル0.75(=深さ150mm)、(d)レベル0.98(=深さ196mm)。
(a) Insertion depth The raw material powder was charged so that the depth from the top surface of the powder at the time the raw material powder was charged to the uppermost rotating surface of the rotary blade was 200 mm. Then, the level at the depth position of the top surface of the powder (
(a) Level 0 (=depth 0mm, powder surface), (b) Level 0.50 (=depth 100mm),
(c) Level 0.75 (=depth 150mm), (d) Level 0.98 (=depth 196mm).
(ロ)蒸気流量
混合物(配合炭とβデンプンの合計)1kgあたりの蒸気流量(kg/hr)を、次の(a)、(b)、(c)の3条件とした。
(a)100kg/hr、(b)200kg/hr、(c)300kg/hr。
(B) Steam flow rate The steam flow rate (kg/hr) per 1 kg of the mixture (total of blended coal and β starch) was set to the following three conditions (a), (b), and (c).
(a) 100kg/hr, (b) 200kg/hr, (c) 300kg/hr.
(ハ)それぞれの組み合わせ(イのa~dとロのa~c)で合計12条件で混合試験を実施し、糊化温度(75℃)までに要する蒸気流量と時間を実測し、蒸気流量原単位(配合炭1tに対する蒸気量kgであり、kg/t-clと表記する。)を求めた。 (c) Conduct a mixing test under a total of 12 conditions for each combination (a to d in a) and a to c in b), measure the steam flow rate and time required to reach the gelatinization temperature (75°C), and measure the steam flow rate. The basic unit (the amount of steam in kg per 1 ton of coal blend, expressed as kg/t-cl) was determined.
図6にその結果を示した。いずれの蒸気流量(上記ロの3条件)においても挿入深さを大きくすることにより、蒸気流量原単位を低減することができた。特に、挿入深さレベルを0.50以上に深くすることにより、蒸気流量を小さくしても糊化温度までの蒸気流量原単位を低くすることができ、効率的に加熱することができた。 The results are shown in FIG. In any of the steam flow rates (the above three conditions B), the steam flow rate could be reduced by increasing the insertion depth. In particular, by increasing the insertion depth level to 0.50 or more, even if the steam flow rate was reduced, the unit flow rate of steam up to the gelatinization temperature could be lowered, and heating could be performed efficiently.
以上の試験から、蒸気原単位の目標を70kg/t-cl以下にするには、挿入深さを0.5~1.0にすることが有効であることが分かった。 From the above tests, it was found that setting the insertion depth to 0.5 to 1.0 is effective in achieving a target steam consumption rate of 70 kg/t-cl or less.
[蒸気吹き出し方向と蒸気流量との関係]
次に、蒸気吹き出し方向と蒸気流量との関係を調べた試験Bを行ったので、以下に説明する。
[Relationship between steam blowing direction and steam flow rate]
Next, Test B, which examined the relationship between the steam blowing direction and the steam flow rate, was conducted and will be described below.
本試験Bでは、前述した蒸気流量の試験Aに用いた原料と同じものを、同じヘンシェル型混合機を用いて、蒸気流量を50kg/hrとし、蒸気配管の吐出口の挿入深さ位置のレベルを0.98の条件で混合し、糊化温度(75℃)まで蒸気を吹き込んだ。この時に、吐出口の蒸気吹き出し方向を、鉛直下向き方向と回転刃の回転方向に向いて配置して行った。その結果を図7に示す。 In this test B, the same raw materials as those used in the steam flow rate test A described above were used, the same Henschel type mixer was used, the steam flow rate was 50 kg/hr, and the level at the insertion depth position of the outlet of the steam pipe was were mixed under conditions of 0.98°C, and steam was blown to the gelatinization temperature (75°C). At this time, the steam blowing direction of the discharge port was arranged to face the vertically downward direction and the rotating direction of the rotary blade. The results are shown in FIG.
吐出口の向きが下向きの場合は、蒸気の吹き込みを開始して30秒で蒸気流量が0となり、その後、蒸気吹き込みができなかった。実験終了後に蒸気配管の吐出口を観察したところ、吐出口内に原料粉体が詰まっており、このために蒸気の吹き込みができなかったことが判った。 When the direction of the discharge port was downward, the steam flow rate became 0 30 seconds after starting steam blowing, and steam blowing could not be performed thereafter. When the discharge port of the steam piping was observed after the experiment was completed, it was found that the discharge port was clogged with raw material powder, which made it impossible to blow steam into the pipe.
一方、吐出口の向きが回転方向に向いている場合には、糊化温度に達するまで問題なく蒸気吹き込みが可能であった。 On the other hand, when the discharge port was oriented in the direction of rotation, steam could be blown without any problem until the gelatinization temperature was reached.
以上の試験から、蒸気の吹き出し方向は、単に蒸気配管の鉛直方向下向きではなく、回転刃の回転方向に向いていることが好ましいことが分かった。また、回転刃の回転方向と逆の向き、すなわち、装入粉体が回転とともに吐出口内に逆流してくる方向ではなく、回転方向に沿った向きで蒸気を吹き出すことが望ましい。 From the above tests, it was found that it is preferable that the direction of steam blowing is not simply downward in the vertical direction of the steam piping, but in the direction of rotation of the rotary blade. Further, it is desirable to blow out the steam in a direction along the direction of rotation, rather than in a direction opposite to the direction of rotation of the rotary blade, that is, in a direction in which the charged powder flows back into the discharge port as it rotates.
さらに、蒸気を吹き込む際の吐出口6の蒸気吹き出し方向は、回転刃の回転方向に向いて配置され、かつ上下方向に45°以内のいずれかの角度(θ)を有することが好ましい。つまり、吹き出し方向の上下方向については、上向き、下向きとも水平面から45°以内の角度であることが好ましい。上下方向45°を超える方向に蒸気を吹き出しても蒸気による混合効果、加熱効果が乏しいからである。
Furthermore, it is preferable that the steam blowing direction of the
ここで、蒸気吹き出し方向について、図を用いて説明する。図3、図4および図5に、吐出口の蒸気吹き出し方向と回転刃との位置関係の概略図を示す。図3は、ヘンシェル型混合機の内部構造を示す斜視図であり、図4(a)は、図3の正面A方向から見た混合機の正面断面図であり、図4(b)は、図3の側面B方向から見た混合機の側面断面図であり、図4(c)は、図3の上方C方向から見た混合機の平面断面図である。また、図5(a)は、吐出口が上向きの概略断面図であり、上向きの角度θ≦45°が好ましい。図5(b)は、吐出口が下向きの概略断面図であり、下向きの角度θ≦45°が好ましい。 Here, the steam blowing direction will be explained using figures. 3, 4, and 5 are schematic diagrams of the positional relationship between the steam blowing direction of the discharge port and the rotary blade. FIG. 3 is a perspective view showing the internal structure of the Henschel type mixer, FIG. 4(a) is a front sectional view of the mixer as seen from the front A direction of FIG. 3, and FIG. 4(b) is a 4(c) is a side cross-sectional view of the mixer seen from the side B direction of FIG. 3, and FIG. 4(c) is a plan sectional view of the mixer seen from the upper direction C of FIG. 3. FIG. Further, FIG. 5(a) is a schematic cross-sectional view with the discharge port facing upward, and it is preferable that the upward angle θ≦45°. FIG. 5(b) is a schematic cross-sectional view with the discharge port facing downward, and the downward angle θ≦45° is preferable.
加えて、図4(c)に示すように、吐出口が回転刃の回転方向の接線方向に対して水平方向に45°以内の角度(ψ)で回転の内側(中心側、図4(c)のψ≦45°)または回転の外側(円周側、図4(c)のψ≦45°)に向いていても良い。 In addition, as shown in Fig. 4(c), the discharge port is located inside the rotation (center side, Fig. 4(c) ) or to the outside of the rotation (circumferential side, ψ≦45° in FIG. 4(c)).
[蒸気吹き込みによる混合物の温度]
混合攪拌時の蒸気吹き込み後の混合物の温度は、バインダーとして用いるデンプンの糊化温度以上となるまで蒸気吹き込みを継続する。この糊化温度は、デンプンの種類によって異なっているので、使用するデンプンに応じて蒸気吹き込み後の混合物の温度を調整すればよい。例えば、タピオカ由来のデンプンを用いる場合には、その糊化温度は、58.5~70.0℃であるので、蒸気吹き込み後の混合物の温度は、70.0~95.0℃とするのが好ましい。より好ましくは、70.0~80.0℃である。同様に、じゃがいも由来のデンプンを用いた場合には、その糊化温度が56.0~66.0℃であるので、蒸気吹き込み後の混合物の温度は、66.0~95.0℃とするのが好ましい。より好ましくは、66.0~80.0℃である。
[Temperature of mixture by steam blowing]
Steam blowing is continued until the temperature of the mixture after steam blowing during mixing and stirring becomes equal to or higher than the gelatinization temperature of starch used as a binder. Since this gelatinization temperature differs depending on the type of starch, the temperature of the mixture after steam injection may be adjusted depending on the starch used. For example, when starch derived from tapioca is used, its gelatinization temperature is 58.5 to 70.0°C, so the temperature of the mixture after steam injection should be 70.0 to 95.0°C. is preferred. More preferably, the temperature is 70.0 to 80.0°C. Similarly, when starch derived from potatoes is used, its gelatinization temperature is 56.0 to 66.0°C, so the temperature of the mixture after steam injection is 66.0 to 95.0°C. is preferable. More preferably, the temperature is 66.0 to 80.0°C.
蒸気は、ノズルから大気中へ吹き出したときに100℃であるので、混合物の温度を制御するのは、蒸気吹き込みの流量と吹き込み時間の長さで調節することができる。また、混合物の温度は、撹拌機内の混合物内へ温度計を挿入しておくことで計測することができる。 Since the temperature of the steam is 100° C. when it is blown out from the nozzle into the atmosphere, the temperature of the mixture can be controlled by adjusting the flow rate of the steam blowing and the length of the blowing time. Moreover, the temperature of the mixture can be measured by inserting a thermometer into the mixture inside the stirrer.
[蒸気吹き込み時間(混合時間)]
蒸気吹き込みを行う混合攪拌時間は、粉体やバインダーの種類により適宜調整すればよいが、デンプンを用いた場合には、糊化して粉体と均一に混合した状態となるための時間が必要であり、例えば、前述の成型炭ブリケットの製造プロセスの場合の加熱時間は、60秒以上が好ましく、120秒以上がより好ましい。
[Steam blowing time (mixing time)]
The mixing and stirring time for steam blowing can be adjusted as appropriate depending on the type of powder and binder, but when starch is used, time is required for it to gelatinize and become uniformly mixed with the powder. For example, the heating time in the above-mentioned process for producing shaped coal briquettes is preferably 60 seconds or more, more preferably 120 seconds or more.
さらに、蒸気吹き込み混合を行う前の未加熱状態での混合時間は、同様に、粉体やバインダーの種類により適宜調整すれば良いが、例えば、前述の成型炭ブリケットの製造プロセスで用いる場合の未加熱状態での混合を行う時間は、15秒以上程度でよい。 Furthermore, the mixing time in an unheated state before steam blowing mixing may be adjusted appropriately depending on the type of powder and binder. The time for mixing in a heated state may be about 15 seconds or more.
[成型方法」
前述の混合方法によって得られた混合物を、加圧成型することにより、成型炭のブリケットが得られる。この成型方法は、特に限定されず、また、ブリケット成型装置としては、ロール圧縮、転動および押出方式のいずれの成型機を用いてもよい。特に、ブリケット内部まで均一に加圧できるロール表面に凹部を設けたダブルロール成型機を用いるのが好ましい。なお、本実施態様においては、成型炭ブリケットを例に説明したが、製鉄プロセスにおけるその他のブリケット(鉱石粉ブリケットや転炉投入ダストブリケットなど)にも適用することができる。
[Molding method]
Molded coal briquettes are obtained by press-molding the mixture obtained by the above-described mixing method. This molding method is not particularly limited, and as the briquette molding device, any of roll compression, rolling, and extrusion molding machines may be used. In particular, it is preferable to use a double roll molding machine that has recesses on the roll surface that can uniformly apply pressure to the inside of the briquettes. In addition, in this embodiment, although the molded coal briquette was explained as an example, it can also be applied to other briquettes (ore powder briquettes, converter input dust briquettes, etc.) in the steel manufacturing process.
以下、実施例を挙げて本発明の実施形態をさらに詳しく説明するが、本発明は、これらの実施例に限定されるものではない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to Examples, but the present invention is not limited to these Examples.
本実施例では、前述した蒸気流量の試験Aに用いた原料と同じものを、同じヘンシェル型混合機を用いて、蒸気流量を100kg/hrとし、蒸気配管の吐出口の挿入深さ位置のレベルを0.98(発明例1)、0.75(発明例2)、0.50(発明例3)、0.25(比較例1)の4条件で混合し、混合物の温度がデンプンの糊化温度(75℃)になるまで蒸気を吹き込んだ。 In this example, the same raw materials as those used in the steam flow rate test A described above were used, the same Henschel mixer was used, the steam flow rate was 100 kg/hr, and the level at the insertion depth position of the outlet of the steam pipe was were mixed under four conditions: 0.98 (invention example 1), 0.75 (invention example 2), 0.50 (invention example 3), and 0.25 (comparative example 1), and the temperature of the mixture was Steam was blown into the solution until the temperature reached 75°C.
これらの4条件による混合物の品質を確認するために、蒸気吹き込み終了後に得られた混合物を成型しブリケットを製造して、そのブリケット強度を測定した。 In order to confirm the quality of the mixture under these four conditions, the mixture obtained after the completion of steam blowing was molded into briquettes, and the briquette strength was measured.
なお、混合物の温度は、混合機内に設置した熱電対により測定した。また、ブリケット強度は、得られた加熱混合物に加圧ロール式成型機で圧縮力を作用させて、46mm×46mm×38mmのマセックタイプの成型炭ブリケットに成形し、上記成型炭ブリケットを2時間自然養生した後のブリケット10個を、2mの高さから3回落下させ、落下させたブリケットの質量に対する15mm以上の塊の質量の割合を落下強度(%)として測定した。 Note that the temperature of the mixture was measured with a thermocouple installed inside the mixer. In addition, the briquette strength was determined by applying compressive force to the obtained heated mixture using a pressure roll type molding machine, molding it into Masek type molded charcoal briquettes of 46 mm x 46 mm x 38 mm, and molding the above molded charcoal briquettes for 2 hours. Ten briquettes after natural curing were dropped three times from a height of 2 m, and the ratio of the mass of lumps of 15 mm or more to the mass of the dropped briquettes was measured as falling strength (%).
この結果を、表1に示す。 The results are shown in Table 1.
発明例1から発明例3までのブリケット強度は、高い強度を示したが、比較例1のブリケットでは、強度も低く粉化しやすいものとなった。以上のことから、吐出口の挿入深さ位置のレベルは、0.5以上が好ましいことが分かった。 The briquette strengths of Invention Examples 1 to 3 showed high strength, but the briquettes of Comparative Example 1 had low strength and were easily powdered. From the above, it was found that the level of the insertion depth position of the discharge port is preferably 0.5 or more.
1 混合機
2 回転刃、
2’ 最上段の回転刃
3 回転軸
4 原料粉体装入口
5 蒸気配管
6 蒸気配管の吐出口
7 蒸気配管挿入口
S 蒸気
P 装入粉体
F 装入粉体の上面
1
2' Uppermost
Claims (5)
A method for producing briquettes, comprising pressurizing and molding a mixture obtained by the method for mixing briquette raw material powder according to any one of claims 1 to 4 .
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