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JP2007270260A - Non-calcined agglomerate for iron making - Google Patents

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JP2007270260A
JP2007270260A JP2006097385A JP2006097385A JP2007270260A JP 2007270260 A JP2007270260 A JP 2007270260A JP 2006097385 A JP2006097385 A JP 2006097385A JP 2006097385 A JP2006097385 A JP 2006097385A JP 2007270260 A JP2007270260 A JP 2007270260A
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JP
Japan
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iron
phenol resin
raw material
binder
crushing strength
Prior art date
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Pending
Application number
JP2006097385A
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Japanese (ja)
Inventor
Tomokazu Nagao
智一 長尾
Tomoyuki Tawara
知之 田原
Ryota Murai
亮太 村井
Shiro Watakabe
史朗 渡壁
Kimiharu Yamaguchi
公治 山口
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
JFE Steel Corp
Original Assignee
JFE Steel Corp
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Publication date
Application filed by JFE Steel Corp filed Critical JFE Steel Corp
Priority to JP2006097385A priority Critical patent/JP2007270260A/en
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  • Manufacture Of Iron (AREA)

Abstract

【課題】常温で390N/p以上、1000℃までの温度範囲で100N/p以上の圧潰強度を有する製鉄用非焼成塊成鉱を提供する。
【解決手段】酸化鉄原料をフェノール樹脂を結合材として塊状に固化させた非焼成塊成鉱であり、常温では硬化したフェノール樹脂により390N/p以上の圧潰強度が確保され、炉内高温域ではフェノール樹脂が炭化して生成した炭素がバインダーとして有効に機能し、1000℃までの温度範囲で100N/p以上の圧潰強度を確保できる。
【選択図】なし
An unfired agglomerated ore for iron making having a crushing strength of 390 N / p or more at room temperature and 100 N / p or more in a temperature range up to 1000 ° C.
SOLUTION: A non-fired agglomerated mineral obtained by solidifying a raw material of iron oxide with a phenol resin as a binder, and a crushing strength of 390 N / p or more is ensured by a cured phenol resin at a normal temperature. Carbon generated by carbonization of the phenol resin functions effectively as a binder, and a crushing strength of 100 N / p or more can be secured in a temperature range up to 1000 ° C.
[Selection figure] None

Description

本発明は、高炉などの製鉄炉で鉄原料として用いられる製鉄用非焼成塊成鉱に関する。   The present invention relates to an unfired agglomerated ore for iron making used as an iron raw material in an iron making furnace such as a blast furnace.

高炉などの堅型製鉄炉(以下、高炉を例に説明する)を用いて行われる銑鉄製造プロセスでは、炉内の原料充填層内に還元ガスを流通させるために、原料充填層内の空隙率を一定値以上に保つことが重要である。このため鉄原料などの炉内装入物は粒度分布が大きいことが望ましく、装入後に粉化するおそれがある装入物は、その強度を高めて粉化を抑制する必要がある。このため、特に大型高炉においては、粉鉱石を炭材の燃焼熱により焼き固めた焼結鉱や、粉鉱石をペレタイザーなどで球状に成形した後、1000℃以上で高温加熱硬化させた焼成ペレットなどが広く用いられている。   In a pig iron manufacturing process performed using a solid iron furnace such as a blast furnace (hereinafter described as an example of a blast furnace), the porosity in the raw material packed bed is used to distribute the reducing gas in the raw material packed bed in the furnace. It is important to keep the above a certain value. For this reason, it is desirable that the furnace interior inclusions such as iron raw materials have a large particle size distribution, and it is necessary to increase the strength of the charges that may be pulverized after charging to suppress pulverization. For this reason, especially in large blast furnaces, sintered ore obtained by baking powdered ore with the heat of combustion of carbonaceous materials, or fired pellets obtained by forming powdered ore into a spherical shape with a pelletizer and then heat-hardening at 1000 ° C or higher Is widely used.

一方において、特に省エネルギーを目的として、高温加熱処理しない非焼成塊成鉱に関する検討も進められてきた。この非焼成塊成鉱は、鉄鉱石粉や製鉄ダスト等をセメント等の水硬性結合材をバインダーとして、常温又は廃熱等を利用した数百℃以下の比較的低温の条件で一定期間養生して製造される。
非特許文献1には、鉄鉱石ペレットは、高炉内においては100N/p程度の圧潰強度が必要であり、また、ヤードでの粉発生を防ぐためには390N/p程度の圧潰強度が必要であることが示されている。
On the other hand, studies on non-fired agglomerated minerals that are not heat-treated at high temperatures have been promoted, particularly for the purpose of energy saving. This unfired agglomerated mineral is cured for a certain period of time at a relatively low temperature of several hundred degrees C or less using normal or waste heat, etc., using iron ore powder, iron dust, etc. as a binder with a hydraulic binder such as cement. Manufactured.
In Non-Patent Document 1, iron ore pellets need a crushing strength of about 100 N / p in the blast furnace, and a crushing strength of about 390 N / p is necessary to prevent generation of powder in the yard. It has been shown.

特許文献1には、糖蜜をバインダーとした非焼成塊成鉱の製造方法が示されており、この方法によれば、比較的短い養生時間で高い冷間圧潰強度が得られる。しかしながら、糖類は300℃〜350℃で熱分解し、熱分解後は質量で10%程度の炭素が残るだけであるため、高炉に装入した場合、炉内の350℃を超えるような領域では形状を保持できないと考えられる。
セメントなどの水硬性結合材を用いると、常温での圧潰強度は十分に確保することができ、したがって製造場所から高炉への移送を容易に行うことができ、また、高炉上部の数百℃までの温度領域においては、その形状を保持させることができる。しかし、それ以上の高温域ではセメント水和物が熱分解するために、強度が著しく低下し、高炉中部および下部での粉化とそれに伴う通気性の悪化を生じることが古くから指摘されていた。
Patent Document 1 discloses a method for producing a non-baked agglomerated mineral using molasses as a binder, and according to this method, a high cold crushing strength can be obtained with a relatively short curing time. However, saccharides are pyrolyzed at 300 ° C to 350 ° C, and only about 10% of carbon remains by mass after pyrolysis. Therefore, when charged in a blast furnace, in a region where the temperature exceeds 350 ° C in the furnace. It is considered that the shape cannot be maintained.
If hydraulic binders such as cement are used, the crushing strength at room temperature can be sufficiently secured, so that it can be easily transferred from the production site to the blast furnace, and up to several hundred degrees Celsius above the blast furnace. In the temperature region, the shape can be maintained. However, it has been pointed out for a long time that the strength of the cement hydrate is significantly degraded at higher temperatures, resulting in a significant decrease in strength, resulting in pulverization in the middle and lower parts of the blast furnace and associated deterioration in air permeability. .

このような問題に対して、特許文献2には、鉄鉱石粉にアスファルトやピッチなどの粘着性炭化水素混合物をバインダーとして添加混合し、これを圧縮成形して硬化させた非焼成塊成鉱(成形体)が示されている。同文献によれば、この非焼成塊成鉱は200℃程度からバインダー中の揮発分が蒸発し、バインダーの粘度が大きくなるため成形体の強度が増大し、800℃程度で揮発分の蒸発がほぼ終了し、ガラス状の炭素が鉄鉱石粒子を結合するため成形体強度がさらに増加するとしている。   In order to solve such a problem, Patent Document 2 discloses a non-fired agglomerated mineral (molded) obtained by adding and mixing an adhesive hydrocarbon mixture such as asphalt or pitch as a binder to iron ore powder, and then compressing and curing the mixture. Body) is shown. According to this document, the baked agglomerated volatile matter in the binder evaporates from about 200 ° C., and the viscosity of the binder increases, so the strength of the compact increases, and the volatile matter evaporates at about 800 ° C. Almost finished, glassy carbon binds iron ore particles, and the strength of the compact is further increased.

しかしながら、この方法では、粘着性炭化水素混合物を加熱し溶融する工程が必要となる上、やはり高炉に装入した場合に炭化水素混合物の融点から炭化初期の温度域、すなわち百数十℃〜五百℃程度の領域においては、炭化水素混合物は溶融しており、このため塊成鉱の十分な圧潰強度は期待できない。
小島ら;鉄と鋼,72(1986),S98 特開平7−157827号公報 特開昭60−248831号公報
However, this method requires a step of heating and melting the sticky hydrocarbon mixture, and also when charged in a blast furnace, the temperature range from the melting point of the hydrocarbon mixture to the initial carbonization range, that is, hundreds of degrees Celsius to 5 ° C. In the region of about 100 ° C., the hydrocarbon mixture is melted, so that sufficient crushing strength of the agglomerate cannot be expected.
Kojima et al .; Iron and Steel, 72 (1986), S98 Japanese Patent Laid-Open No. 7-157827 JP 60-248831 A

したがって本発明の目的は、常温では390N/p以上の圧潰強度を有するとともに、加熱されても少なくとも1000℃までの温度範囲において竪型製鉄炉内で使用するのに十分な100N/p以上の圧潰強度を有し、かつ省エネルギーの観点から常温で塊成化できる製鉄用非焼成塊成鉱を提供することにある。   Accordingly, an object of the present invention is to have a crushing strength of 390 N / p or more at room temperature and a crushing of 100 N / p or more sufficient to be used in a vertical iron furnace in a temperature range up to 1000 ° C. even when heated. An object of the present invention is to provide an unfired agglomerated ore for iron making that has strength and can be agglomerated at room temperature from the viewpoint of energy saving.

本発明者らは、上記課題を解決できる非焼成塊成鉱について検討を行った結果、酸化鉄原料をフェノール樹脂を結合材として塊状に固化させることにより、常温及び炉内高温域での所望の圧潰強度が得られることが判った。
本発明はこのような知見に基づきなされたもので、その要旨は以下のとおりである。
[1]酸化鉄原料をフェノール樹脂を結合材として塊状に固化させたことを特徴とする製鉄用非焼成塊成鉱。
[2]上記[1]の製鉄用非焼成塊成鉱において、造粒物、成型物、成型物の破砕体のいずれかであることを特徴とする製鉄用非焼成塊成鉱。
[3]上記[1]又は[2]の製鉄用非焼成塊成鉱において、酸化鉄原料が、細粒焼結鉱又は/及び細粒鉄鉱石であることを特徴とする製鉄用非焼成塊成鉱。
As a result of examining the non-calcined agglomerated minerals that can solve the above problems, the present inventors solidified the iron oxide raw material in a lump form using a phenol resin as a binder, thereby achieving desired temperatures in the room temperature and in the furnace high temperature region. It was found that crushing strength can be obtained.
The present invention has been made based on such findings, and the gist thereof is as follows.
[1] An unfired agglomerate for iron making, characterized in that an iron oxide raw material is solidified into a lump using a phenol resin as a binder.
[2] A non-fired agglomerate for iron making according to [1], wherein the non-fired agglomerate for iron making is any one of a granulated product, a molded product, and a crushed product of the molded product.
[3] The non-fired agglomerate for iron making according to [1] or [2], wherein the iron oxide raw material is fine-grained sintered ore and / or fine-grain iron ore. Mining.

本発明の非焼成塊成鉱は、常温においては硬化したフェノール樹脂そのもののバインダー機能により390N/p以上の圧潰強度を保持できるとともに、炉内高温域ではフェノール樹脂が炭化して生成した炭素がバインダー機能を発揮するため、少なくとも1000℃までの温度範囲で100N/p以上の圧潰強度を保持することができる。したがって、ヤード内及び竪型製鉄炉内において粉化が少なく、非焼成塊成鉱として優れた性能を有している。   The non-calcined agglomerated mineral of the present invention can maintain a crushing strength of 390 N / p or more by the binder function of the cured phenol resin itself at room temperature, and carbon produced by carbonization of the phenol resin in the high temperature range in the furnace is a binder. In order to exhibit the function, it is possible to maintain a crushing strength of 100 N / p or more in a temperature range of at least 1000 ° C. Therefore, there is little pulverization in a yard and a vertical iron furnace, and it has excellent performance as an unfired agglomerated ore.

本発明の製鉄用非焼成塊成鉱は、酸化鉄原料をフェノール樹脂を結合材として塊状に固化させたものである。
本発明の非焼成塊成鉱は、高炉に代表される竪型製鉄炉(以下、高炉を例に説明する)において鉄原料として用いられる。
前記酸化鉄原料としては、細粒焼結鉱、細粒鉄鉱石などが挙げられるが、これに限定されるものではなく、製鉄炉用の鉄原料となり得るものであって、そのままでは高炉に装入できない細粒状のものであればよい。
The unfired agglomerated ore for iron making of the present invention is obtained by solidifying an iron oxide raw material into a lump using a phenol resin as a binder.
The unfired agglomerated ore of the present invention is used as an iron raw material in a vertical iron-making furnace represented by a blast furnace (hereinafter, a blast furnace will be described as an example).
Examples of the iron oxide raw material include fine-grained sintered ore and fine-grained iron ore. However, the iron oxide raw material is not limited to this, and can be used as an iron raw material for an iron making furnace. Any fine granular material that cannot be inserted is acceptable.

前記細粒焼結鉱の代表例は、鉄鉱石の焼結プロセスで発生する返鉱と呼ばれる焼結鉱粉であり、従来の一般的な焼結プロセスでは、この焼結鉱粉は焼結工程に送り返され、焼結原料として使用されている。この焼結鉱粉の大部分は、成品焼結鉱を得る際の粒度選別工程で発生するが、高炉への輸送工程や高炉周辺で発生するものもある。従来の焼結プロセスでは、成品歩留まりは70〜80%程度であり、残りの20〜30%程度が返鉱(焼結鉱粉)として焼結工程に返送されている(すなわち、成品焼結鉱になることなくプロセス内で循環している)。したがって、本発明の非焼成塊成鉱の酸化鉄原料として、そのような焼結鉱粉を利用できることにより、焼結鉱を含めた塊成鉱のトータル歩留まりを大きく向上させることができる。
前記細粒鉄鉱石には鉄鉱石粉も含まれる。また、元々粒度の小さい鉄鉱石、整粒工程で生じた粒度の小さい鉄鉱石などのいずれを用いてもよい。
酸化鉄原料は、異なる種類のものを2種以上用いてもよい。この酸化鉄原料の粒径は、一般には5mm未満である。
A typical example of the fine-grained sintered ore is a sintered ore called return ore generated in the iron ore sintering process. In the conventional general sintering process, this sintered ore is a sintering step. To be used as a sintering raw material. Most of the sintered ore powder is generated in the particle size selection process when obtaining the product sintered ore, but there are also those generated in the transport process to the blast furnace and around the blast furnace. In the conventional sintering process, the product yield is about 70 to 80%, and the remaining 20 to 30% is returned to the sintering process as a return mineral (sintered ore powder) (that is, the product sintered ore). Circulates within the process without becoming). Therefore, by using such sintered ore powder as an iron oxide raw material of the non-fired agglomerated mineral of the present invention, the total yield of agglomerated minerals including the sintered ore can be greatly improved.
The fine-grained iron ore includes iron ore powder. Moreover, any of iron ore having a small particle size and iron ore having a small particle size generated in the sizing process may be used.
Two or more different types of iron oxide raw materials may be used. The particle size of this iron oxide raw material is generally less than 5 mm.

前記フェノール樹脂は、常温においてはそれ自体がバインダーとして機能するとともに、炉内高温域においては炭化することで生成した炭素がバインダーとして機能する。
本発明の非焼成塊成鉱中で結合材として存在するフェノール樹脂とは、フェノール樹脂前駆体を熱硬化させた樹脂である。フェノール樹脂前駆体とは、フェノール、o-クレゾール、m-クレゾール、p-クレゾール、レゾルシノール、カテコール、ピロガロール、ビスフェノールA、p-tert-ブチルフェノール、p-オクチルフェノール、p-フェニルフェノール、2,5-キシレノール、3,5-キシレノールといった芳香環に水酸基を付加したフェノール系原料にホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、ベンズアルデヒド、グリオキサール、フルフラール、ヘキサメチレンテトラミンといったアルデヒド系原料を反応させたものである。これらのうちフェノールとホルムアルデヒドの組み合わせが一般的である。
The phenol resin itself functions as a binder at room temperature, and carbon generated by carbonization functions as a binder in a high temperature range in the furnace.
The phenol resin present as a binder in the unfired agglomerated mineral of the present invention is a resin obtained by thermosetting a phenol resin precursor. Phenol resin precursors include phenol, o-cresol, m-cresol, p-cresol, resorcinol, catechol, pyrogallol, bisphenol A, p-tert-butylphenol, p-octylphenol, p-phenylphenol, 2,5-xylenol , 3,5-xylenol, a phenolic raw material in which a hydroxyl group is added to an aromatic ring, and an aldehyde-based raw material such as formaldehyde, acetaldehyde, benzaldehyde, glyoxal, furfural, and hexamethylenetetramine are reacted. Of these, a combination of phenol and formaldehyde is common.

フェノール系原料とアルデヒド系原料を反応させる際に、通常、酸又はアルカリ触媒を添加する。酸触媒を用いたものをノボラック型、アルカリ触媒を用いたものをレゾール型と称する。フェノールとホルムアルデヒドの組み合わせの場合、ノボラック型のフェノール樹脂前駆体は、フェノールがメチレン結合で主に直鎖状に繋がった分子量2000程度以下の種々の縮合物であり、レゾール型の場合は、トリメチロールフェノールを中心としたメチロールフェノール及びそれらのダイマー、トリマー等の混合物である。本発明ではレゾール型、ノボラック型のどちらも使用できる。   When the phenolic raw material and the aldehyde raw material are reacted, an acid or alkali catalyst is usually added. The one using an acid catalyst is called a novolak type, and the one using an alkali catalyst is called a resol type. In the case of a combination of phenol and formaldehyde, the novolac type phenolic resin precursor is a variety of condensates having a molecular weight of about 2000 or less in which phenol is mainly linked in a straight chain by methylene bonds. In the case of the resol type, trimethylol is used. It is a mixture of methylolphenols centered on phenol and their dimers, trimers and the like. In the present invention, both a resol type and a novolac type can be used.

フェノール樹脂前駆体は、水溶液、有機溶媒溶液、粉末など様々な形態があるが、本発明ではそのいずれも使用可能であり、それぞれの塊成化法にあった形態のフェノール樹脂前駆体を選択できる。
一般にレゾール型は、150℃以上に加熱することで自己架橋するが、ノボラック型では、ヘキサメチレンテトラミン等の硬化剤を必要とする。硬化剤もそれぞれの塊成化法に適した方法で添加すればよい。
また、本発明で用いるフェノール樹脂には、フェノール類の一部を尿素で置換したフェノール−尿素樹脂も含まれる。
The phenol resin precursor has various forms such as an aqueous solution, an organic solvent solution, and a powder. Any of them can be used in the present invention, and a phenol resin precursor in a form suitable for each agglomeration method can be selected. .
In general, the resol type self-crosslinks by heating to 150 ° C. or higher, but the novolac type requires a curing agent such as hexamethylenetetramine. What is necessary is just to add a hardening | curing agent by the method suitable for each agglomeration method.
The phenol resin used in the present invention also includes a phenol-urea resin in which a part of phenols is substituted with urea.

高炉内に塊成鉱の一部として装入されたフェノール樹脂は、熱により分解して一部はガス化し、塊成鉱内には炭素(熱分解残渣)が生成する。樹脂から生成する炭素量は、残炭率で表すことができる。質量x(g)の樹脂を非酸化雰囲気下で500℃にて十分に加熱し、炭化した後の質量をy(g)とすると、残炭率b=(y/x)×100となる。非酸化雰囲気下で500℃以上に加熱した際に残存する炭素の割合(残炭率)は、アクリルやポリオレフィンといった多くの樹脂がほぼ0%なのに対し、フェノール樹脂は、通常40質量%以上と高い。したがって、フェノール樹脂を結合材として塊成化した本発明の非焼成塊成鉱は、高炉装入時から350℃程度まではフェノール樹脂そのもののバインダー機能により圧潰強度が保持され、350℃から500℃の間でフェノール樹脂が徐々に熱分解して炭化し、500℃以上においてはフェノール樹脂が炭化して生成した炭素がバインダーとして機能することにより、熱間の圧潰強度を発現する。   The phenol resin charged into the blast furnace as part of the agglomerated ore is decomposed by heat and partly gasified, and carbon (thermal decomposition residue) is generated in the agglomerated ore. The amount of carbon generated from the resin can be represented by the residual carbon ratio. When the mass after mass heating of the resin after mass x (g) is sufficiently heated at 500 ° C. in a non-oxidizing atmosphere and carbonized is y (g), the residual carbon ratio b = (y / x) × 100. The proportion of carbon remaining when heated to 500 ° C. or higher in a non-oxidizing atmosphere (residual carbon ratio) is almost 0% for many resins such as acrylic and polyolefin, whereas phenol resin is usually as high as 40% by mass or higher. . Therefore, the non-fired agglomerated mineral of the present invention agglomerated using a phenol resin as a binder maintains the crushing strength by the binder function of the phenol resin itself from the time of blast furnace charging to about 350 ° C., and 350 ° C. to 500 ° C. During this period, the phenol resin gradually decomposes and carbonizes, and at 500 ° C. or higher, the carbon generated by the carbonization of the phenol resin functions as a binder, thereby exhibiting hot crushing strength.

フェノール樹脂の添加量は、塊成鉱が常温で390N/p以上の圧潰強度を発現するだけの量が必要である。具体的な添加量は酸化鉄原料の粒度分布等の条件により異なるため、一義的な規定はできないが、一般的には必要とされる圧潰強度と結合材のコストなどの面から、塊成鉱(成品)中での割合で3〜10質量%程度が適当である。フェノール樹脂を結合材とした、常温で390N/p以上の圧潰強度を有する塊成鉱は、1000℃までの温度範囲で100N/p以上の熱間圧潰強度を保持することができる。   The amount of the phenol resin added is required to allow the agglomerated mineral to develop a crushing strength of 390 N / p or more at room temperature. The specific amount of addition differs depending on conditions such as the particle size distribution of the iron oxide raw material, so it cannot be uniquely defined, but in general, in terms of the required crushing strength and the cost of the binder, agglomerated ore About 3 to 10% by mass in the (product) is appropriate. An agglomerated mineral having a crushing strength of 390 N / p or more at normal temperature using a phenol resin as a binder can maintain a hot crushing strength of 100 N / p or more in a temperature range up to 1000 ° C.

本発明の非焼成塊成鉱は、酸化鉄原料(A)、バインダー(B)及び粉状ピッチ(C)を主たる構成成分とするものであるが、必要に応じて他の成分、例えば、各種分散剤、硬化促進剤、石灰石微粉、フライアッシュ、シリカ微粉などの1種以上を、本発明の効果を損なわない限度で適量配合することもできる。これらその他成分の非焼成塊成鉱中での合計配合量は10mass%程度、特に望ましくは5mass%程度を上限とすることが好ましい。但し、コークス粉等の還元材については、別途、その使用目的に応じて20mass%程度を上限として配合してもよい。
本発明の非焼成塊成鉱の粒径(常温雰囲気下での球換算粒径)は8〜30mm程度が好ましい。非焼成塊成鉱の粒径が8mm未満では、炉に装入した際の原料充填層の通気性が悪化するおそれがあり、一方、粒径が30mmを超えると還元性が低下するおそれがある。
The non-calcined agglomerated mineral of the present invention is mainly composed of an iron oxide raw material (A), a binder (B), and a powdery pitch (C), but other components such as various types are included as necessary. One or more of a dispersant, a curing accelerator, limestone fine powder, fly ash, silica fine powder, and the like can be blended in an appropriate amount as long as the effects of the present invention are not impaired. The total blending amount of these other components in the non-fired agglomerated ore is preferably about 10 mass%, particularly preferably about 5 mass%. However, about reducing materials, such as coke powder, you may mix | blend about 20 mass% separately as an upper limit according to the use purpose.
The particle size of the unfired agglomerated mineral of the present invention (spherical equivalent particle size in a normal temperature atmosphere) is preferably about 8 to 30 mm. If the particle size of the unfired agglomerated mineral is less than 8 mm, the air permeability of the raw material packed layer when charged in the furnace may be deteriorated. On the other hand, if the particle size exceeds 30 mm, the reducibility may be reduced. .

本発明の非焼成塊成鉱を得るための原料の塊成化方法としては、公知の塊成化法を利用できるが、使用するフェノール樹脂前駆体の形態に適した方法を選ぶ必要がある。例えば、溶液状のフェノール樹脂前駆体は、酸化鉄原料への混合が容易であるが、粉体のフェノール樹脂前駆体の場合は、融点以上に加熱しながら酸化鉄原料と混合した方が、粉体のまま粒状化するよりも高い圧潰強度が得られる傾向がある。
工業的に量産可能な塊成化方法の具体例としては、造粒、成型、成型物の破砕といった方法が挙げられ、これらの塊成化方法で得られる非焼成塊成鉱は、造粒物、成型物、成型物の破砕体となる。
As a material agglomeration method for obtaining the unfired agglomerated mineral of the present invention, a known agglomeration method can be used, but it is necessary to select a method suitable for the form of the phenol resin precursor to be used. For example, a solution-like phenol resin precursor can be easily mixed with an iron oxide raw material, but in the case of a powdered phenol resin precursor, mixing with an iron oxide raw material while heating to the melting point or higher is more effective. There is a tendency that a higher crushing strength is obtained than when the body is granulated.
Specific examples of agglomeration methods that can be industrially mass-produced include methods such as granulation, molding, and crushing of molded products. Non-fired agglomerates obtained by these agglomeration methods are granulated products. It becomes a crushed body of a molded product and a molded product.

造粒には回転式のグラニュレーター、成型にはブリケッティングマシン等が使用できるが、これらに限らず、造粒、成型可能であれば特に使用する設備は問わない。例えば、造粒法や成型法では、原料と樹脂溶液などを混合・撹拌(混練)した後、造粒又は成型を行う。成型法は、型に流し込んで成型を行う方法でもよい。
造粒、成型された酸化鉄原料(塊成化物)は、加熱処理してフェノール樹脂前駆体を熱硬化させることにより、塊成鉱の成品となる。一般には、150℃以上に加熱することでフェノール樹脂前駆体を硬化させ、3次元架橋したフェノール樹脂とすることが可能であるが、加熱温度、加熱時間等の最適条件は使用するフェノール樹脂前駆体により異なるため、それぞれに合った条件を選択すればよい。
また、十分に熱硬化していなくても、390N/p以上の圧潰強度が発現していれば、それをもって塊成鉱の成品としてもよい。
A rotary granulator can be used for granulation, and a briquetting machine or the like can be used for molding. However, the present invention is not limited to these, and any equipment can be used as long as granulation and molding are possible. For example, in a granulation method or a molding method, a raw material and a resin solution are mixed and stirred (kneaded), and then granulated or molded. The molding method may be a method of casting by casting into a mold.
The granulated and molded iron oxide raw material (agglomerated product) becomes a product of agglomerated ore by heat treatment and thermosetting the phenol resin precursor. In general, the phenol resin precursor can be cured by heating to 150 ° C. or higher to obtain a three-dimensionally crosslinked phenol resin. However, the optimum conditions such as the heating temperature and the heating time are the phenol resin precursor to be used. Therefore, it is only necessary to select conditions suitable for each.
Moreover, even if it is not fully heat-cured, as long as a crushing strength of 390 N / p or more is developed, it may be a product of agglomerate.

酸化鉄原料として粒径4mm未満の返鉱(焼結鉱粉)を使用し、以下に示す条件で、発明例1〜3及び比較例1,2の非焼成塊成鉱を製造した。
[発明例1]
フェノール樹脂前駆体として、群栄化学社製「レヂトップPL−5601」(商品名,固形分50mass%水溶液)を使用した。このフェノール樹脂前駆体の180℃での熱硬化物の窒素雰囲気下500℃の残炭率は59mass%である。
原料の塊成化では、酸化鉄原料とフェノール樹脂前駆体を混合し、これを回転式グラニュレーターを用いて常温下で造粒し、得られた造粒物を電気オーブンを用いて180℃で30分加熱してフェノール樹脂を熱硬化させ、塊成鉱を製造した。
Non-fired agglomerated minerals of Invention Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 and 2 were produced under the conditions shown below using a return mineral (sintered ore powder) having a particle size of less than 4 mm as an iron oxide raw material.
[Invention Example 1]
“Resitop PL-5601” (trade name, 50 mass% solid content aqueous solution) manufactured by Gunei Chemical Co., Ltd. was used as the phenol resin precursor. The residual carbon ratio of the phenol resin precursor at 500 ° C. in a nitrogen atmosphere of the thermoset at 180 ° C. is 59 mass%.
In the agglomeration of raw materials, an iron oxide raw material and a phenol resin precursor are mixed and granulated at room temperature using a rotary granulator, and the resulting granulated product is heated at 180 ° C. using an electric oven. The phenolic resin was heat-cured by heating for 30 minutes to produce an agglomerate.

[発明例2]
フェノール樹脂前駆体として群栄化学社「レヂトップPL−4804」(商品名,固形分70mass%水溶液)を使用した以外は、発明例1と同じ条件で塊成鉱を製造した。使用したフェノール樹脂前駆体の180℃での熱硬化物の窒素雰囲気下500℃の残炭率は59mass%である。
[発明例3]
フェノール樹脂前駆体として群栄化学社「レヂトップPGA−2165」(商品名,粉体)を使用した。このフェノール樹脂前駆体の180℃での熱硬化物の窒素雰囲気下500℃の残炭率は73mass%である。
原料の塊成化では、酸化鉄原料とフェノール樹脂前駆体を混合し、この混合物に対して、その10mass%(外掛け)の水を添加したものを、回転式グラニュレーターを用いて常温下で造粒した。得られた造粒物を電気オーブンを用いて180℃で30分加熱してフェノール樹脂を熱硬化させ、塊成鉱を製造した。
[Invention Example 2]
Agglomerate was produced under the same conditions as Invention Example 1 except that Gunei Chemical Co., Ltd. “Resitop PL-4804” (trade name, solid content: 70 mass% aqueous solution) was used as the phenol resin precursor. The residual carbon ratio of the used phenolic resin precursor at 500 ° C. in a nitrogen atmosphere of the thermoset at 180 ° C. is 59 mass%.
[Invention Example 3]
Gunei Chemical Co., Ltd. “Resitop PGA-2165” (trade name, powder) was used as the phenol resin precursor. The residual carbon ratio of the phenol resin precursor at 500 ° C. in a nitrogen atmosphere of the thermoset at 180 ° C. is 73 mass%.
In agglomeration of raw materials, an iron oxide raw material and a phenol resin precursor are mixed, and 10 mass% (outer) water is added to this mixture at room temperature using a rotary granulator. Granulated. The obtained granulated product was heated at 180 ° C. for 30 minutes using an electric oven to thermally cure the phenol resin, thereby producing an agglomerate.

[比較例1]
結合材としてフェノール樹脂の代わりに、スチレン/アクリル系エマルジョン(ニチゴーモビニール社製「モビニール940」(商品名))を用い、酸化鉄原料にこの結合材を混合したものを、発明例1に準じて回転式グラニュレーターを用いて常温下で造粒し、この造粒物を180℃で30分加熱して塊成鉱を製造した。使用したスチレン/アクリル系エマルジョンの樹脂成分の窒素雰囲気下500℃での残炭率は0.9mass%である。
[比較例2]
結合材としてフェノール樹脂の代わりに、ボルトランドセメントを用いた。酸化鉄原料とポルトランドセメントを混合し、セメントと同質量の水を加えた後、回転式グラニュレーターを用いて常温下で造粒し、この造粒物を常温で3日間養生した。
[Comparative Example 1]
In accordance with Invention Example 1, a styrene / acrylic emulsion (“Muvinyl 940” (trade name) manufactured by Nichigo Movinyl Co., Ltd.) was used as a binder, and this binder was mixed with an iron oxide raw material. The mixture was granulated at room temperature using a rotary granulator, and the granulated product was heated at 180 ° C. for 30 minutes to produce an agglomerate. The residual carbon ratio of the resin component of the used styrene / acrylic emulsion at 500 ° C. in a nitrogen atmosphere is 0.9 mass%.
[Comparative Example 2]
Boltland cement was used instead of phenolic resin as the binder. The iron oxide raw material and Portland cement were mixed, water having the same mass as the cement was added, granulated at room temperature using a rotary granulator, and the granulated material was cured at room temperature for 3 days.

以上のようにして得られた発明例及び比較例の非焼成塊成鉱について、粒径が15mm程度のものを対象に6水準の温度で直接又は熱処理後の圧潰強度を測定した。
常温(23℃)、200℃、400℃での圧潰強度の測定においては、窒素雰囲気下で各測定温度に1時間以上静置した後、万能試験機による圧縮試験で塊成鉱1粒が圧潰する荷重を測定した。同一の条件で各5粒の測定を行い、それらの平均値を圧潰強度とした。
一方、600℃、800℃、1000℃での圧潰強度の測定においては、窒素雰囲気下の各温度で熱処理した塊成鉱の圧潰強度を常温で測定した。熱処理時の昇温速度は5℃/分、目標温度における保持時間は10分とした。保持時間終了後は、窒素雰囲気下のまま100℃以下となるまで放置した。万能試験機による圧縮試験で塊成鉱1粒が圧潰する荷重を測定し、同一の条件で各5粒の測定を行ってそれらの平均値を圧潰強度とした。
About the non-baking agglomerated minerals of the inventive example and the comparative example obtained as described above, the crushing strength directly or after heat treatment was measured at a temperature of 6 levels for those having a particle size of about 15 mm.
In measurement of crushing strength at normal temperature (23 ° C), 200 ° C, and 400 ° C, after standing at each measurement temperature for 1 hour or more in a nitrogen atmosphere, one agglomerated ore is crushed by a compression test using a universal testing machine. The load to be measured was measured. Each of the 5 grains was measured under the same conditions, and the average value thereof was taken as the crushing strength.
On the other hand, in the measurement of the crushing strength at 600 ° C., 800 ° C., and 1000 ° C., the crushing strength of the agglomerated heat-treated at each temperature in a nitrogen atmosphere was measured at room temperature. The heating rate during the heat treatment was 5 ° C./min, and the holding time at the target temperature was 10 minutes. After completion of the holding time, the sample was left in a nitrogen atmosphere until the temperature reached 100 ° C. or lower. The load at which one agglomerate crushes was measured by a compression test using a universal testing machine, and 5 grains were measured under the same conditions, and the average value thereof was taken as the crushing strength.

表1に、発明例及び比較例の塊成鉱の組成及び各温度での圧潰強度を示す。
これによれば、本発明例の塊成鉱は、常温で390N/p以上、常温以外の各温度でも100N/p以上の圧潰強度を有している。これに対して、結合材としてスチレン/アクリル系エマルジョンを使用した比較例1では、常温では圧潰強度390N/pを超えるが、400℃では100N/pを下回り、600℃以上では形状を保てずに粉化してしまった。また、結合材としてセメントを使用した比較例2では、800℃以上でやはり圧潰強度は100N/pを下回っている。
Table 1 shows the compositions of the agglomerates of the invention examples and comparative examples and the crushing strength at each temperature.
According to this, the agglomerate of the present invention has a crushing strength of 390 N / p or more at room temperature and 100 N / p or more at each temperature other than room temperature. On the other hand, in Comparative Example 1 using a styrene / acrylic emulsion as a binder, the crushing strength exceeds 390 N / p at room temperature, but is less than 100 N / p at 400 ° C., and the shape cannot be maintained at 600 ° C. or higher. It was pulverized. Further, in Comparative Example 2 using cement as the binder, the crushing strength is still below 100 N / p at 800 ° C. or higher.

Figure 2007270260
Figure 2007270260

Claims (3)

酸化鉄原料をフェノール樹脂を結合材として塊状に固化させたことを特徴とする製鉄用非焼成塊成鉱。   A non-fired agglomerated mineral for iron making, characterized in that an iron oxide raw material is solidified into a lump using a phenol resin as a binder. 造粒物、成型物、成型物の破砕体のいずれかであることを特徴とする請求項1に記載の製鉄用非焼成塊成鉱。   The non-baked agglomerate for iron making according to claim 1, wherein the non-fired agglomerated mineral for iron making is any one of a granulated product, a molded product, and a crushed product of the molded product. 酸化鉄原料が、細粒焼結鉱又は/及び細粒鉄鉱石であることを特徴とする請求項1又は2に記載の製鉄用非焼成塊成鉱。   The non-fired agglomerated mineral for iron making according to claim 1 or 2, wherein the iron oxide raw material is fine-grained sintered ore and / or fine-grained iron ore.
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