(57)【要約】【課題】希釈気体燃料を装入層中に導入する下方吸引式焼結機の操業において、装入層上層部および装入層全体の通気性を向上させて、高強度の焼結鉱を製造することができるようにすること、および、そのために用いられる焼結機を提供することにある。【解決手段】焼結機上方より焼結原料の装入層中に、燃焼下限濃度以下の希釈気体燃料と空気とを吸い込む形式の、焼結機の操業において、前記装入層表層部に穴あるいは溝からなる通気促進窪みを設けておく希釈気体燃料吹込み用焼結機の操業方法。【選択図】図１
2010047812.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
焼結機上方より焼結原料の装入層中に、燃焼下限濃度以下の希釈気体燃料と空気とを吸い込む形式の、焼結機の操業において、前記装入層表層部に穴あるいは溝からなる通気促進窪みを設けておくことを特徴とする希釈気体燃料吹込み用焼結機の操業方法。
【請求項２】
循環移動する焼結機パレット上に粉鉄鉱石と炭材を含む焼結原料を装入して、パレット上に焼結原料の装入層を形成する装入工程と、装入層表面の炭材に点火炉を使って点火する点火工程と、気体燃料を装入層上方の空気中に供給して希釈し、燃焼下限濃度以下の希釈気体燃料を得る希釈気体燃料生成工程と、パレット下に配置されたウインドボックスの吸引力により、上記希釈気体燃料を空気とともに装入層内に吸引導入し、該希釈気体燃料を該装入層内において燃焼させると同時に、該装入層内に導入する前記希釈気体燃料とともに吸引導入される空気により、該装入層内の炭材を燃焼させることにより、焼結ケーキを生成させる燃焼工程とを経ることを特徴とする請求項１に記載の希釈気体燃料吹込み用焼結機の操業方法。
【請求項３】
前記通気促進窪みは、点火炉の上流側に設けた窪み付け装置により装入層表面に設けられることを特徴とする請求項１または２に記載の希釈気体燃料吹込み用焼結機の操業方法。
【請求項４】
循環移動するパレットと、
そのパレット上に粉鉱石と炭材を含む焼結原料を装入して装入層を形成するための原料供給装置と、
その焼結原料装入層中の炭材に点火するための点火炉と、
上記パレットの下方にウインドボックスを備える焼結機において、
上記原料供給装置の下流側にして上記点火炉の上流側に、窪み付け装置を配置したことを特徴とする希釈気体燃料吹込み用焼結機。
【請求項５】
前記窪み付け装置が、焼結機の進行方法と並行な複数の溝を形成するディスクを列設したものからなることを特徴とする請求項４に記載の希釈気体燃料吹込み用焼結機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、下方吸引式のＤＬ焼結機の操業方法、とくに希釈気体燃料を吹込む焼結機の操業方法および希釈気体燃料吹込み用焼結機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
高炉の主原料である焼結鉱は、一般に、図１に示すような工程を経て製造される。その焼結鉱製造用原料は、鉄鉱石粉や製鉄所内回収粉、焼結鉱篩下粉、石灰石及びドロマイトなどの含ＣａＯ系副原料、生石灰等の造粒助剤など、およびコークス粉や無煙炭などを含むものである。これらの原料は、ホッパー１・・・の各々から、コンベヤ上に所定の割合で切り出される。切り出された原料は、適量の水を加えたのちドラムミキサー２等により混合造粒され、３．０〜６．０ｍｍの平均径を有する擬似粒子からなる焼結原料となる。この焼結原料は、焼結機上に配置されているサージホッパー４、５からドラムフィーダー６と切り出しシュート７を介して、エンドレス形式の焼結機パレット８上に装入され、焼結ベッドともいわれる焼結原料装入層（以下、単に装入層とも言う）９を形成する。その装入層の厚さ（高さ）は４００〜８００ｍｍ前後である。その後、装入層９の上方に設置された点火炉１０にて、この装入層９の表層部の炭材に点火するとともに、パレット８の下に配設されているウインドボックス１１により空気を下方に吸引することにより、該装入層中の炭材を上から順次燃焼させ、このときに発生する燃焼熱によって、前記焼結原料を加熱し、溶融して、焼結ケーキを生成させる。得られた焼結ケーキは、その後、破砕、整粒され、５．０ｍｍ以上の塊成物からなる成品焼結鉱として回収される。
【０００３】
前記プロセスにおいては、まず、点火炉１０により装入層の表層に点火が行われる。点火された装入層中の炭材は、ウインドボックスにより装入層の上層部から下層部に向かって吸引される空気によって燃焼を続け、その燃焼帯はパレット８の移動につれて次第に下層にかつ前方（下流側）に進行する。この燃焼の進行にともない、装入層中の焼結原料粒子中に含まれる水分は、炭材の燃焼で発生する熱によって気化し、下方に吸引されて、まだ温度が上昇していない下層の焼結原料中に濃縮し湿潤帯を形成する。その水分濃度がある程度以上になると、吸引ガスの流路である原料粒子間の空隙を、水分が埋めるようになり、通気抵抗を増大させる。なお、燃焼帯に発生する焼結化反応に必要な溶融部分も、通気抵抗を高める要因となる。
【０００４】
図２は、厚さが６００ｍｍの装入層中を移動する燃焼（火炎）前線が、該装入層のパレット上約４００ｍｍ（装入層表面から２００ｍｍ）の位置にあるときにおける装入層内の圧損と温度の分布を示したものである。このときの圧損分布は、湿潤帯に由来する場合が約６０％、燃焼・溶融帯に起因するものが約４０％である。
【０００５】
図３は、焼結鉱の高生産時と低生産時の装入層内の温度分布を示したものである。原料粒子が溶融し始める１２００℃以上の温度に保持される時間（以降、「高温域保持時間」と称する）は、低生産の場合にはｔ１、生産性を重視した高生産の場合にはｔ２で表されている。高生産の場合、パレットの移動速度を上げるため、高温域保持時間ｔ２が低生産場合のｔ１と比べて短くなる。高温域保持時間が短くなると、焼成不足となって、焼結鉱の冷間強度の低下を招き、歩留が低下する。
【０００６】
図４（ａ）は焼結機パレット上の装入層における焼結の進行過程を、図４（ｂ）は装入層内の焼結過程における温度分布（ヒートパターン）を、図４（ｃ）は焼結ケーキの歩留分布を示したものである。図４（ｂ）からわかるように、装入層の上部は下層部に比べて温度が上昇し難く、高温域保持時間も短くなる。そのため、この装入層上部では、燃焼溶融反応（焼結化反応）が不十分となり、焼結ケーキの強度が低くなるため、図４（ｃ）に示すように、歩留が低下し、生産性の低下を招くという問題があった。
【０００７】
こうした問題に鑑み、従来、装入層上層部を高温にするための方法が提案されている。例えば、特許文献１は、装入層に点火後、装入層上に気体燃料を噴射する技術を開示している。しかし、この技術は、気体燃料（可燃性ガス）の種類が不明であるが、プロパンガス（ＬＰＧ）や天然ガス（ＬＮＧ）であるとしても、高濃度のガスを使用している。しかも、可燃性ガスの吹き込みに際し、炭材量を削減していないため、焼結層内が、１３８０℃を超える高温となる。そのため、この技術では、十分な冷間強度の向上や歩留の改善効果を享受できていない。しかも、点火炉直後に可燃性ガスを噴射した場合には、可燃性ガスの燃焼により火災を起こす危険が高く、現実性に乏しい技術であって、実用化には至っていない。
【０００８】
また、特許文献２は、焼結原料の装入層内を高温にするため、装入層の上にフードを配設し、そのフードを通じて空気やコークス炉ガスとの混合ガスを点火炉直後の位置で吹き込むことを開示している。しかし、この技術は、焼結層内の温度が１３８０℃を超える高温となるため、コークス炉ガス吹き込みの効果を享受できないとともに、可燃性混合ガスが発火し、火災を起こす危険性があり、実用化されていない。
【０００９】
さらに、特許文献３は、低融点溶剤と炭材や可燃性ガスを同時に、点火炉直後の位置で吹き込む方法を開示している。しかし、この方法もまた、表面に火炎が残留した状態で可燃性ガスを吹き込むため、火災になる危険性が高く、また、焼結帯の幅を十分に厚くできない（約１５ｍｍ未満）ため、可燃性ガス吹き込みの効果を十分に発現することができない。さらに、低融点溶剤が多く存在するため、上層部において過剰な溶融現象を引き起こして、空気の流路となる気孔を閉塞してしまい、通気性を悪化させて、生産性の低下を招くことから、この技術もまた、現在に至るまで実用化されていない。
【００１０】
以上説明したように、従来の装入層上層部の高温化技術は、いずれも実用的なレベルに達しておらず、実施可能な可燃性ガス吹込み技術の開発が切望されていた。
【特許文献１】特開昭４８−１８１０２号公報
【特許文献２】特開昭５５−１８５８５号公報
【特許文献３】特開平５−３１１２５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
ところで、焼結鉱の品質は、燃焼時の最高到達温度や高温域保持時間などによって決定されることから、これら最高到達温度や高温域保持時間の制御が重要である。この点について、特許文献１に記載の方法は、気体燃料を装入層の表面で燃焼させることにより、焼結手段の前半部分の該装入層上部温度を高める技術である。しかし、この方法では、気体燃料の濃度が高く、そのために燃焼を支える空気（酸素）量が不足し、焼結原料の炭材（コークス）の燃焼低下を招くおそれがあり、焼結鉱の品質改善が果せないという問題がある。
【００１２】
また、特許文献２に記載の方法は、焼結原料の装入層内を高温にするために、この装入層の上にフードを配設し、そのフードを通じて空気とコークス炉ガスとの混合ガスを点火炉直後の位置で吹き込む技術である。しかし、コークス比をそのままにして、混合ガスを吹き込むと、高温保持時間の延長と共に、最高到達温度も上昇するため、ガラス質の低強度鉱物が多く生成し、混合ガス吹き込みの効果を享受できなくなる。また、可燃性混合ガスが発火し、火災を起こす危険性があり、実用化されていない。
【００１３】
さらに、特許文献３に記載された方法は、空気（酸素）量を増加させると共に、低融点溶材や炭材を混合しているため、可燃性ガスおよびコークスの燃焼速度は大きくなるものの、低融点溶材や粉体を一緒に吹き込むため、燃焼用空気の通気性が低下するという問題点がある。
【００１４】
これに対し、発明者らは、先に、上記従来技術の問題点を解消するために、焼結原料装入層中に希釈気体燃料を吹込む焼結機の操業方法を提案した（特願２００６−２９５５４４号）。ただし、この提案では、装入層上層部への熱供給の方法と、該装入層内燃焼帯への希釈気体燃料吸引速度の向上という点で、なお改善の必要があった。
【００１５】
本発明の目的は、希釈気体燃料を装入層中に導入する下方吸引式焼結機の操業において、装入層上層部および装入層全体の通気性を向上させて、高強度の焼結鉱を製造することができるようにすること、および、そのために用いられる焼結機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記目的を達成するために、本発明は、焼結機上方より焼結原料の装入層中に燃焼下限濃度以下の希釈気体燃料と空気とを吸い込む形式の、焼結機の操業において、前記装入層表層部に穴あるいは溝からなる通気促進窪みを設けておくことを特徴とする希釈気体燃料吹込み用焼結機の操業方法を提案する。
【００１７】
本発明において、循環移動する焼結機パレット上に粉鉄鉱石と炭材を含む焼結原料を装入して、パレット上に焼結原料の装入層を形成する装入工程と、装入層表面の炭材に点火炉を使って点火する点火工程と、気体燃料を装入層上方の空気中に供給して希釈し、燃焼下限濃度以下の希釈気体燃料を得る希釈気体燃料生成工程と、パレット下に配置されたウインドボックスの吸引力により、上記希釈気体燃料を空気とともに装入層内に吸引導入し、該希釈気体燃料を該装入層内において燃焼させると同時に、該装入層内に導入する前記希釈気体燃料とともに吸引導入される空気により、該装入層内の炭材を燃焼させることにより、焼結ケーキを生成させる燃焼工程とを経て焼結鉱を製造方法の中において適用されることが好ましい解決手段となる。
【００１８】
本発明において、前記通気促進窪みは、点火炉の上流側に設けた窪み付け装置により焼結原料装入層表面に設けられることが好ましい解決手段である。
【００１９】
また、本発明は、循環移動するパレットと、そのパレット上に粉鉱石と炭材を含む焼結原料を装入して装入層を形成するための原料供給装置と、その焼結原料装入層中の炭材に点火するための点火炉と、上記パレットの下方にウインドボックスを備える焼結機において、上記原料供給装置の下流側にして上記点火炉の上流側に、窪み付け装置を配置したことを特徴とする希釈気体燃料吹込み用焼結機である。
【００２０】
本発明において、前記窪み付け装置が、焼結機の進行方法と並行な複数の溝を形成するディスクを列設したものからなることが好ましい解決手段である。
【００２１】
なお、本発明において、上記希釈気体燃料とは、
（ａ）燃焼下限濃度の７５％以下かつ２％以上の濃度に希釈された可燃性ガスであること、
（ｂ）燃焼下限濃度の６０％以下かつ２％以上の濃度に希釈された可燃性ガスであること、
（ｃ）燃焼下限濃度の２５％以下かつ２％以上の濃度に希釈された可燃性ガスであること、
が好ましい実施形態である。
【００２２】
そして、本発明の方法における上記気体燃料は、高炉ガス、コークス炉ガス、高炉・コークス炉混合ガス、都市ガス、天然ガス、メタンガス、エタンガス、プロパンガスおよびそれらの混合ガスのうちから選ばれるいずれかの可燃性ガスが用いられる。
【００２３】
本発明の焼結機に設置される上記気体燃料供給装置は、
（ａ）可燃性ガスを燃焼下限濃度の７５％以下かつ２％以上の濃度に希釈した希釈気体燃料として装入層に導入するものであること、
（ｂ）可燃性ガスを燃焼下限濃度の６０％以下かつ２％以上の濃度に希釈した希釈気体燃料として装入層に導入するものであること、
（ｃ）可燃性ガスを燃焼下限濃度の２５％以下かつ２％以上の濃度に希釈した希釈気体燃料として装入層に導入するものであること、
を特徴とする。
【００２４】
なお、本発明において上記気体燃料は、気体状態での着火温度が、焼結ベッド表層の温度より高い液体燃料を気化させたものであってもよく、その液体燃料は、アルコール類、エーテル類、石油類、その他の炭化水素系化合物類が用いられる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、下方吸引式焼結機の操業において、装入層の上方で気体燃料を大気中に吐出して所定の濃度に希釈調整された希釈気体燃料を、装入層に通気促進窪みを設けたことにより、その装入層上層部および装入層内部へ導入しやすくなり、しかも装入層内の目標とする位置で素早く燃焼させることができるようになる。従って、燃焼不足から、焼結鉱の冷間強度が低くなりやすい装入層上部のみならず、装入層中層以下の部分における燃焼を助け、これによって焼結鉱強度を高めるような操業を行うことができる。しかも、本発明では、装入層全体の通気性を悪化させることなく、とくに燃焼・溶融帯での反応、例えば、この帯域の上下方向の厚みなどを厚くすることができ、生成する焼結ケーキの強度を向上させることができるので、冷間強度の高い成品焼結鉱を歩留りよくかつ高い生産性を確保しつつ製造することができる。そして、本発明の焼結機を用いれば、こうした焼結機の操業を安定して行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
本発明は、装入工程、点火工程、希釈気体燃料生成工程および燃焼工程を含む焼結機の操業方法に適用される。この方法において、前記装入工程は、循環移動するパレット上に粉鉱石と炭材を含む焼結原料を装入して、パレット上に焼結原料の装入層を形成する工程であり、前記点火工程は、装入層表面の炭材に点火炉を使って点火する工程である。また、前記希釈気体燃料生成工程は、気体燃料を装入層上方の空気中に供給して希釈し、燃焼下限濃度以下の希釈気体燃料を得る工程であり、前記燃焼工程は、パレット下に配置されたウインドボックスの吸引力により、上記希釈気体燃料と空気とを装入層内に吸引し、該希釈気体燃料を装入層内において燃焼させると同時に、装入層内に吸引した空気により、該装入層内の炭材を燃焼させ、発生する燃焼熱によって、焼結原料を焼結し、焼結ケーキを生成させる工程であり、上記希釈気体燃料生成工程および燃焼工程が本発明における特徴である。
【００２７】
前記希釈気体燃料生成工程は、点火炉のパレット進行方向の下流側で、気体燃料を装入層上辺の大気中に高速で吐出し、これを空気と混合させて、燃焼下限濃度以下の希釈気体燃料をとし、これを装入層中に吸引導入させるための工程であり、本発明の焼結機は、上記希釈気体燃料を得るための気体燃料供給装置を有することを特徴としている。
【００２８】
上記気体燃料供給装置としては、例えば、図５に示したように、パレットの幅方向に沿って、複数の気体燃料供給パイプを配設し、そのパイプには、気体燃料を吐出するスリットあるいは開口を設けるかまたはノズルを配設した構造を有するもの、あるいは、図６に示したように、パレットの進行方向に沿って、複数の気体燃料供給パイプを配設し、そのパイプには、気体燃料を吐出するスリットあるいは開口を設けるかまたはノズルを配設した構造を有するものであるが好ましい。
【００２９】
また、上記気体燃料供給装置は、例えば、気体燃料供給パイプやノズル等に流量制御手段を設けることにより、パレット幅方向における気体燃料の供給量を制御できるようにすることが好ましい。特に、パレット幅方向のサイドウォール近傍では、横風の影響を受けて、供給した気体燃料が機側方向に流されたり、機外に漏出したりして、気体燃料濃度が希薄になるおそれが高いので、そのサイドウォール近傍に気体燃料を多く供給できるようにしたものであることが好ましい。
【００３０】
また、上記気体燃料供給装置は、気体燃料を、装入層の上方で、大気中に高速で吐出させ、それによって周囲の空気と短時間で混合し、その気体燃料の燃焼下限濃度以下の濃度に希釈し、その後、装入層中にその希釈気体燃料を導入するものである。
【００３１】
気体燃料を燃焼下限濃度以下の濃度に希釈する理由は、次のとおりである。表１は、本発明で用いる代表的な気体燃料の燃焼下限濃度、供給濃度等を示したものである。焼結原料中に気体燃料を供給する時のガス濃度は、火災の発生を防止するためには、燃焼下限濃度より低いほど安全である。この点、都市ガスは、Ｃガス（コークス炉ガス）と燃焼下限濃度が近似しているが、熱量がＣガスよりも高いことから、供給濃度を低くできる。したがって、安全性を確保する観点からは、供給濃度を低くすることができる都市ガスの方がＣガスより優位である。しかも、都市ガスは、後述するように、成分として、人体に有害なＣＯ（一酸化炭素）を含まず、また、水素も含有していない。
【００３２】
【表１】
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【００３３】
表２は、気体燃料中に含まれる燃焼成分（水素，ＣＯ，メタン）と、それら成分の燃焼下限・上限濃度、層流、乱流時の燃焼速度等を示したものである。焼結中における火災発生を防止する、すなわち、焼結中に供給している気体燃料による火災発生を防止するためには、逆火防止を図る必要があるが、そのためには、少なくとも層流燃焼速度以上、好ましくは乱流燃焼速度以上の高速で気体燃料を吐出させれば良い。例えば、都市ガスの主要燃焼成分であるメタンを気体燃料とする場合には、３．７ｍ／ｓを超える速度で吐出させれば、逆火の恐れはないわけである。一方、水素ガスは、乱流燃焼速度がＣＯやメタンと比較して速いため、安全を確保するためには、その分、高速で吐出させる必要がある。この点から、表１に示した気体燃料を比較すると、水素成分を含まない都市ガスは、水素成分を５９ｖｏｌ％も含有しているＣガスと比較して、吐出速度を遅くすることができる点で有利である。しかも、都市ガスは、ＣＯ成分を含まないので、ガス中毒を起こすおそれもなく安全である。したがって、安全性を確保する観点からは、都市ガスは、気体燃料として使用する上で好ましい特性を有すると言うことができる。天然ガスも同様のことが言える。
【００３４】
【表２】
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【００３５】
表３は、気体燃料を供給する形式による得失を評価した結果を示したものである。表中、直上吹込みとは、都市ガスやＣガス等の気体燃料を、そのまま供給（吐出）して周囲の大気を巻き込ませることにより所定の濃度に希釈し、装入層中に吸引（導入）させる形式、予混合吹込みとは、あらかじめ大気と気体燃料とを混合して所定の濃度まで希釈したものを装入層上に供給し、装入層中に吸引（導入）させる、いわゆるプレミックス形式をさす。直上吹込み形式では、上述した乱流燃焼速度以上の速度で気体燃料を吐出すれば、逆火防止は容易であるが、予混合吹込み形式では、濃度偏差が発生したとき、逆火を起こす可能性がある。一方、直上吹込み形式では、気体燃料を周囲の大気と混合し希釈させる際、濃度ムラが発生しやすいため、異常燃焼を起こす可能性が、予混合吹込み形式に比べて大きい。しかし、設備コストを含めて総合的に評価した場合には、都市ガスの直上吹込みが最も優位である。
【００３６】
【表３】
2010047812.tif 000005
【００３７】
本発明では、上記気体燃料供給装置により、気体燃料を、装入層の上方で、大気中に高速で吐出させ、それによって周囲の空気と短時間で混合し、その気体燃料が有する燃焼下限濃度以下の濃度に希釈し、その後、装入層中にその希釈気体燃料を導入することが好ましい。その理由を以下に述べる。
【００３８】
図７（ａ）に示したように、内径３００ｍｍφ×高さ４００ｍｍの焼結鍋に焼結ケーキを充填し、その焼結ケーキの中央部の上から深さ９０ｍｍの位置にノズルを埋め込んで、対空気で１ｖｏｌ％となるよう１００％濃度のメタンガスを吹き込み、焼結ケーキ内の円周方向および深さ方向におけるメタンガス濃度を測定した結果を表４に示した。一方、図７（ｂ）に示したように、同じノズルを用いて、焼結ケーキの上方３５０ｍｍの位置からメタンガスを供給した場合について、上記と同様にしてメタンガス濃度の分布を測定した結果を表５に示した。これらの結果から、メタンガスを焼結ケーキ中に直接導入した場合には、メタンガスの横方向の拡散が不十分であるのに対して、メタンガスを焼結ケーキ上方で供給した場合には、焼結ケーキ内のメタンガス濃度はほぼ均一であり、十分に横方向に拡散していることがわかる。以上の結果から、気体燃料は、焼結ケーキの上方で空気中に供給することにより、装入層内に導入される前に、均一に希釈しておくことが好ましいことがわかる。
【００３９】
【表４】
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【００４０】
【表５】
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【００４１】
次に、本発明においては、気体燃料供給装置の気体燃料供給パイプに設けられたスリットやノズルからの気体燃料の吐出速度は、逆火を防止する観点から高速で吐出させる必要があり、具体的には、その気体燃料の燃焼速度の２倍以上の速度、より好ましくは、その気体燃料の乱流燃焼速度の２倍以上の速度で吐出させることが望ましい。すなわち、本発明の焼結機の操業においては、焼結パレット内の燃焼・溶融帯、あるいは形成されつつある焼結ケーキ層が存在し、常に火種を有する状態において、装入層の上方で、気体燃料の供給が行われる。上記気体燃料は、装入層表層に吸引・導入される段階までに、希釈されて大気中での燃焼下限濃度以下となっているが、逆火の可能性が常に付きまとうことになる。そこで、気体燃料側に着火しても、逆火しないようにするために、気体燃料の吐出速度は、その気体燃料が有する燃焼速度の２倍以上、より好ましくは、乱流燃焼速度の２倍以上の速度で吐出させるのが望ましい。
【００４２】
上記気体燃料の吐出速度を得るためには、前記ノズル、開口部またはスリットからの気体燃料の吐出圧力を、雰囲気圧力に対して３００ｍｍＡｑ以上４００００ｍｍＡｑ未満とすることが好ましい。
【００４３】
また、気体燃料配管から気体燃料を吐出させる開口部の大きさは、３〜０．５ｍｍφの範囲とすることが好ましい。その理由は、上記のように、気体燃料への逆火を防止するためには、気体燃料の吐出速度を、燃焼速度を超える速度とすることが好ましいが、吐出部の開口面積が大きいと、着火した場合に消火し難く、逆火を起こす可能性があるが、ノズル径が３ｍｍφ程度以下であれば、着火しても逆火に至らないことが判明したからである。好ましくは、２ｍｍφ以下である。一方、逆火防止の観点からは、開孔径は小さい程好ましいが、開口部の詰まり防止、加工性等の考慮し、開孔径の下限は、０．５ｍｍφ程度とするのが好ましい。
【００４４】
これらの気体燃料を吐出させる配管と開口部が同一形状である場合、一般的に、燃料を供給元ヘッダーに近いほど、燃料が出やすく、遠くなるほど燃料が出にくくなる。そこで、長尺の配管を使用する場合には、
（ａ）配管内の断面積を徐々に小さくしたテーパー状配管を用いる
（ｂ）燃料供給元ヘッダーより遠ざかるほど、開口断面積を大きくする
（ｃ）燃料供給元ヘッダーより遠ざかるほど、開口部やノズルのピッチを狭め、単位配管長さ当りの開口部ないしノズル断面積の和が大きくする、
のいずれか１つを適用するか、これらを組み合わせて適用することにより、配管長さが長い場合でも、均等に燃料を供給することができる。
【００４５】
上記気体燃料を、空気中に吐出させる方向については、種々の形態を採用することができ、例えば、図８のように、気体燃料を、装入層に向かって下方（鉛直下方）に吐出させることにより、その一部を装入層表面で反射させて希釈させる方法、図９のように、気体燃料を、装入層表面に平行（水平方向）に吐出させることにより装入層に導入されるまでの経路を長くし希釈を促進させる方法、あるいは、図１０のように、気体燃料を、邪魔板（反射板）に向かって吐出し、反射させることにより希釈を促進する方法、図１１のように、気体燃料供給パイプに設けられた気体吐出用スリット、開口あるいはノズルの向きを、装入層表面に向けて、その垂直方向に対して±９０度の範囲で多方向に分散させて希釈を促進する方法などを採用することができる。さらに、上記図１１の変形態様として、気体燃料供給パイプの軸を中心に回転可能とし、吐出方向を揺動させる構造とすることもできる。
【００４６】
なお、上記気体燃料供給装置での気体燃料の吐出は、装入層表面上方３００ｍｍ以上の高さで行うことが好ましい。図１２は、ノズル径が２ｍｍφと１ｍｍφの２種類のノズルからメタンガス（濃度：１００％）を流速２０〜３００ｍ／ｓの範囲で変化させて鉛直下方方向に吐出した時の、メタンガスの拡がりを測定した結果であり、ノズル先端から０．２ｍ、０．４ｍ、０．６ｍおよび０．８ｍの位置での拡がりを示したものである。これらの図から、ノズルの径は小さいほど、また、吐出させる気体燃料の速度は速いほど、周囲の空気との混合が起こりやすく希釈が促進されること、特に、増速による希釈促進効果は、ノズル先端からの距離が０．４ｍで大きくなっていることがわかる。そこで、本発明は、この結果と、吐出された気体燃料の装入層表面における跳ね返りを考慮し、気体燃料の大気中への供給は、装入層表面上方３００ｍｍ以上の高さで行うこととする。
【００４７】
また、上記のように、吐出させる気体燃料の速度は速いほど、周囲の空気との混合が起こりやすく希釈が促進されるため、吐出速度は速いほど好ましい。さらに、何らかの火種によって、気体燃料供給装置から供給された気体燃料に着火した場合、ノズル等から吐出させる気体燃料の流速が遅いと、逆火を起こして、気体燃料供給装置や気体燃料供給パイプ内で爆発・燃焼を起こすおそれがある。この危険性を回避するためには、使用する気体燃料が有する燃焼速度の２倍以上の速度で吐出させることが好ましい。より好ましくは、その気体燃料の乱流燃焼速度の２倍以上の速度である。因みに、メタンガスの層流燃焼速度は、約０．４ｍ／ｓ、乱流燃焼速度は、約４ｍ／ｓである。
【００４８】
本発明では、前記気体燃料として、可燃性ガスに含まれる燃焼成分の濃度を、大気中の常温における燃焼下限濃度の７５％以下まで希釈した気体燃料として使用するのが好ましく、より好ましくは燃焼下限濃度の６０％以下、さらに好ましくは燃焼下限濃度の２５％以下の濃度にまで希釈したものを使用する。燃焼下限濃度以下の７５％以下に希釈した可燃性ガスを使用する理由は、下記の二つである。
（ａ）装入層上部への可燃性ガスのそのままでの供給は、時として、爆発的燃焼を招くおそれがあり、少なくとも常温では、火種があっても燃焼しない状態とする必要がある。
（ｂ）装入層中で完全に燃焼せずに未燃焼のままウインドボックスの下流にある電気集塵器等に達したとしても、電気集塵器の放電で燃焼するおそれがないことが必要である。
【００４９】
また、希釈気体燃料の濃度は、後述するように、焼結原料中の総炭材（固体燃料＋気体燃料）の燃焼に必要な空気（酸素）の不足を招いて、燃焼不足を起こさない程度に希釈されたものを用いる必要がある。
ただし、希釈気体燃料は、燃焼下限濃度の２％以上の濃度であるのが好ましい。２％未満の濃度では、燃焼による発熱によっても、焼結鉱の強度の向上と歩留まりの改善が得られないからである。また、希釈気体燃料は、その濃度を炭材量（固体燃料）に応じて調節するのが好ましい。さらに、希釈気体燃料は、濃度を調整することにより、装入層中の所定の位置で燃焼を起こさせることができる。
【００５０】
本発明に係る焼結鉱の製造方法では、希釈された気体燃料を、装入層中の炭材に点火された後に、装入層中へ供給（導入）する。その理由は、点火直後の位置で希釈気体燃料を供給しても、装入層の表層上で燃焼するだけであり、焼結層に何ら影響を与えることがないからである。したがって、装入層上部の焼結原料が焼成されて、焼結ケーキの層が形成された後に、希釈気体燃料を装入層へ供給する必要がある。なお、希釈気体燃料の供給は、装入層の表面に焼結ケーキの層が形成されていれば、焼結が完了するまでの任意の位置で行うことができる。希釈気体燃料の供給を焼結ケーキの層が形成された後に行う上記以外の理由は、下記の通りである。
（ａ）装入層の上部に焼結ケーキが生成していない状態で希釈気体燃料の供給を行うと、該装入層上で爆発的な燃焼を起こす危険性がある。
（ｂ）希釈気体燃料の供給は、焼結鉱の歩留りを向上させる必要のある部分に対して行う、即ち、焼結鉱の強度を上昇させたい部分で燃焼を起こすよう供給するのが好ましい。
【００５１】
また、本発明では、装入層最高到達温度または高温域保持時間のいずれかまたは両方を調整することが好ましい、そのためには、燃焼・溶融帯の厚みが少なくとも１５ｍｍ以上、好ましくは２０ｍｍ以上、より好ましくは３０ｍｍ以上となった状態において、希釈気体燃料の供給を行うことが好ましい。この燃焼・溶融帯の厚みが１５ｍｍ未満では、焼結層（焼結ケーキ）を通して吸引される空気と希釈気体燃料による冷却効果によって、気体燃料を燃焼させてもその効果が不十分となり、燃焼・溶融帯の厚みの拡大を図れないからである。一方、前記燃焼・溶融帯の厚みが１５ｍｍ以上、好ましくは２０ｍｍ以上、より好ましくは３０ｍｍ以上となる段階で希釈気体燃料を供給すると、燃焼・溶融帯の厚みが大きく拡大し、高温域保持時間を延長することができ、ひいては冷間強度の高い焼結鉱を得ることができる。
【００５２】
また、希釈気体燃料の装入層中への導入は、燃焼前線が表層下に下がり、燃焼・溶融帯が表層から１００ｍｍ以上、好ましくは２００ｍｍ以上下がった位置、すなわち、装入層の中・下層領域を対象として行うのが好ましい。つまり、希釈気体燃料は、装入層の表層に生成した焼結ケーキ領域（焼結層）を燃焼することなく通過し、燃焼前線が表層から１００ｍｍ以上移動した段階で燃焼するように供給するのが好ましい。その理由は、燃焼前線が表層から１００ｍｍ以上下がった位置であれば、焼結層を通して吸引される空気による冷却の悪影響が軽減され、燃焼・溶融帯の厚みの拡大を図ることができるからである。さらに、表層から２００ｍｍ以上下がった位置であれば、空気による冷却の影響がほぼ解消されて、燃焼・溶融帯の厚みを３０ｍｍ以上に拡大することができる。また、希釈気体燃料の供給は、歩留り低下の大きいパレット幅方向両端部のサイドウォール近傍で行うことがより好ましい。
【００５３】
なお、希釈気体燃料生成装置は、焼結機の規模にもよって異なるが、例えば、気体燃料供給量が１０００〜５０００ｍ３（標準）／ｈ、生産量が約１．５万ｔ／日で、機長が９０ｍの規模の焼結機では、点火炉の下流側約５ｍ以降の位置に配置するのが好ましい。
本発明に係る製造装置では、希釈気体燃料の供給位置（装入層への導入位置）は、パレット進行方向における点火炉出側で、焼結ケーキが生成した後のいわゆる燃焼前線が表層下に進行した位置（例えば、表層下１００ｍｍ以上、好ましくは２００ｍｍ程度以下で気体燃料の燃焼が起こる位置）から焼結が完了するまでの間の１ヶ所以上の任意の位置で行うことが好ましい。このことは、上述したように、燃焼前線が装入層の表層下に移った段階で該気体燃料の導入を開始することを意味しており、その結果、気体燃料の燃焼が装入層の内部で起り、そして次第により下層に移るので、爆発のおそれがなく、安全な焼結操業が可能になることを意味している。
【００５４】
本発明に係る製造方法では、装入層中への希釈気体燃料の導入は、生成した焼結ケーキの再加熱を促進するものであることも意味している。即ち、この希釈気体燃料の供給は、もともと高温域保持時間が短く熱不足となりやすく、焼結鉱の冷間強度が低い部分に対して、固体燃料に比べて反応性の高い気体燃料を供給することによって、不足しやすいこの部分の燃焼熱を補填し、燃焼・溶融帯の再生−拡大を図るという意義を担うものだからである。
【００５５】
また、本発明に係る焼結鉱の製造方法では、点火後の装入層上部からの希釈気体燃料の供給は、装入層内する導入された希釈気体燃料の少なくとも一部が未燃焼のまま、燃焼・溶融帯にまで到達して、燃焼熱の補填を図りたい目標位置で燃焼するようにするのが好ましい。それは、希釈気体燃料の供給、即ち装入層中への導入効果を単に装入層上部のみならず、厚み方向の中央部である燃焼・溶融帯にまで波及させることがより効果的と考えられるからである。つまり、気体燃料の供給が、熱不足（高温域保持時間の不足）になりやすい装入層の上層部で行われると、十分な燃焼熱を提供することになり、この部分の焼結ケーキの品質を改善することができ、さらに、希釈気体燃料の供給作用を中層部以下の燃焼・溶融帯域にまで及ぶようにすると、本来の炭材による燃焼・溶融帯の上に希釈気体燃料による再燃焼・溶融帯を形成するのと等しい結果となり、燃焼・溶融帯の上下方向の拡幅につながるので、最高到達温度を上げることなく、高温域保持時間の延長を果すことが可能になるので、パレットの移動速度を落すことなく十分な焼結が実現できるからである。その結果、装入層全体の焼結ケーキの品質改善（冷間強度の向上）をもたらし、ひいては成品焼結鉱の品質（冷間強度）と生産性の向上につながる。
【００５６】
本発明は、前記希釈気体燃料の供給を、その供給の作用・効果を装入層中のどこに及ぼすかという観点から、その供給位置を決定することが重要であり、またこの燃料の供給とともに、装入層内における最高到達温度や高温域保持時間を、熱量一定基準の下で固体燃料の量に応じてどの程度に制御するかということも重要である。
【００５７】
従って、本発明において、希釈気体燃料を装入層中へ導入（供給）するに当っては、その供給位置を調整するだけでなく、燃焼・溶融帯自体の形態を制御し、ひいては、燃焼・溶融帯における最高到達温度および／または高温域保持時間をも制御するようにすることが好ましい。
【００５８】
一般に、点火後の装入層では、パレットの移動に伴って燃焼（火炎）前線が次第に下方にかつ前方（下流側）に拡大していく中で、燃焼・溶融帯の位置が図４（ａ）に示すように変化する。そして、図４（ｂ）に示すように、焼結層内の焼結過程で受ける熱履歴は、上層、中層、下層で異なり、上層〜下層間では、高温域保持時間（約１２００℃以上となる時間）は大きく異なる。その結果、パレット内の位置別焼結鉱の歩留まりは、図４（ｃ）に示すような分布を示す。即ち、表層部（上層部）の歩留は低く、中層、下層部で高い歩留分布となる。そこで、本発明方法に従って、前記気体燃料を供給すると、燃焼・溶融帯は、上下方向の厚みやパレット進行方向の幅などが拡大し、これが成品焼結鉱の品質向上に反映されるのである。そして、高い歩留分布となる中層部や下層部は、さらに高温域保持時間を制御できるため、歩留をより上昇させることができる。
【００５９】
前記気体燃料の供給（導入）位置を調整することにより、燃焼・溶融帯の形態、即ち、燃焼・溶融帯の高さ方向の厚さおよび／またはパレット進行方向の幅を制御できると共に、最高到達温度や高温域保持時間を制御することができる。これらの制御は、本発明の効果をより一層際立たせて、燃焼・溶融帯の上下方向の厚さやパレット進行方向の幅の拡大や、最高到達温度、高温域保持時間の制御を通じて、常に十分な焼成を果し、成品焼結鉱の冷間強度の向上に有効に寄与する。
【００６０】
また、本発明において、装入層中への希釈気体燃料の供給（導入）は、成品焼結鉱全体の冷間強度を制御するためであると言うこともできる。すなわち、希釈気体燃料を供給するそもそもの目的は、焼結ケーキ、ひいては焼結鉱の冷間強度を向上させることにあり、とくに、気体燃料の供給位置制御や、焼結原料が燃焼・溶融帯に滞在する時間である高温域保持時間の制御、最高到達温度の制御を通じて、焼結鉱の冷間強度（シャッターインデックスＳＩ）を７５〜８５％程度、好ましくは８０％以上、より好ましく９０％以上にすることである。
【００６１】
この強度レベルは、本発明では、とくに前記希釈気体燃料の濃度、供給量、供給位置および供給範囲を、好ましく焼結原料中の炭材量を考慮した（投入熱量を一定にする条件下で）上で調整することによって、安価に達成することができる。なお、焼結鉱の冷間強度の向上は、一方で、通気抵抗の増大と生産性の低下を招くことがあるが、本発明では、そうした問題を最高到達温度や高温域保持時間をも制御することによって解消した上で、焼結鉱の冷間強度を向上させる。なお、実機焼結機によって製造された焼結鉱の冷間強度ＳＩ値は、鍋試験で得られる値よりもさらに１０〜１５％高い値を示す。
【００６２】
本発明の製造方法において、パレット進行方向における前記希釈気体燃料の装入層中への導入位置は、装入層中に生成した焼結ケーキから湿潤帯までの間の任意の帯域における焼結鉱の冷間強度をどのようにするかということを基準とする。この制御のために、本発明では、気体燃料供給装置の規模（大きさ）、数、位置（点火炉からの距離）、ガス濃度を、好ましくは焼結原料中の炭材量（固体燃料）に応じて調整することにより、主として燃焼・溶融帯の大きさ（上下方向の厚さおよびパレット進行方向の幅）のみならず、高温到達温度、高温域保持時間をも制御し、このことによって、装入層中に生成する焼結ケーキの強度を制御する。
【００６３】
このためにより有効な手段として、本発明では、一定間隔で図１３（ａ）に示すように、装入層９の表層部に、穴や溝、とくに縦または横に延びる条溝などからなる通気促進窪み１３を設けることが有効である。この通気促進窪み１３を設けることにより、上述した希釈気体燃料が装入層９中、とりわけ燃焼・溶融帯に到達する時間がより速くなり、しかもこの窪み１３の存在により、ウインドボックスの吸引にもかかわらず該希釈気体燃料の横方向への拡散が促進され、均一な焼結の実現に効果的に寄与する。
【００６４】
上記の通気促進窪み１３の形成には、図１３（ｂ）に示すように、機幅方向に掛け渡した回転軸１４に等間隔に取付けた複数個のディスク１５からなる窪み付け装置１６を、原料供給装置すなわち切り出しシュート７と点火炉１０との間の装入層９上方に設置して行う。
【００６５】
前記窪み付け装置１６のディスク１５の間隔、すなわち条溝状の窪み間隔（Ｌ）および深さ（Ｄ）については適用機種に応じて適宜の大きさに設定するが、大体Ｌ：４０〜４００ｍｍ、すなわち、効果を均一に発現させるため、少なくとも製造される焼結鉱粒径（４０ｍｍ）以上とする。また、広すぎると窪み付与効果がなくなるため４００ｍｍ以下とする。また、窪み効果を発揮させ、層内内部に効果を波及させるためには、少なくとも１０ｍｍ以上必要であり、深さ（Ｄ）は、１０〜２００ｍｍと考えられる。２００ｍｍ超では窪み付けが困難となる。この程度の大きさの通気促進窪み１３を設けると、希釈気体燃料を装入層上部および層内中層部の燃焼・溶融帯に素早く導入し、拡散させることができるようになる。また、挿入層上部では特に希釈気体燃料の導入と拡散の作用により、燃焼・溶融帯の拡大を生じ、得られる焼結鉱強度を大きく向上させることができるようになる。上記のディスク１５の周面に一定間隔で突起を設け、その突起のみを装入層表面に押し付けると、穴の窪み１３を形成することができ、ディスク１５ごと押し付けると、深さの異なる段付き窪み１３を形成することができる。
【００６６】
本発明の操業において焼結機におけるパレットの移動に伴う燃焼前線の進行速度に相当する燃焼帯の降下速度（この逆数が焼結時間である）は、装入層９上層部に設けた通気促進窪み１３の存在により、該希釈気体燃料の供給が速くなり、しかも、コークスを増量したときや高温空気を吹き込んだときと同じように、該燃焼・溶融帯の上下方向の厚み幅を拡大させることができる。このように、焼結原料装入層９の表層部に通気促進窪み１３を設けて希釈吹き込む気体燃料を吹き込んだ場合、単に可燃性ガスを吹き込む場合と比較すると、燃焼・溶融帯幅の拡大効果が著しくなり、しかも、コークスを増量したときのような燃焼前線の降下速度の低下を招くことがなく、大気焼結の場合とほとんど変わらず同じ速度で進む。
【００６７】
本発明の上記操業方法において、装入層中に供給する気体燃料としては、高炉ガス、コークス炉ガス、高炉・コークス炉混合ガス、都市ガス、天然ガスあるいはメタンガス、エタンガス、プロパンガス、ブタンガス、またはこれらの混合ガスのいずれかを用いることが好ましい。これらは、いずれも燃焼成分を含有しており、これらの気体燃料のいずれかを空気中に高速で吐出させて空気と混合して希釈し、燃焼下限濃度の７５％程度以下の希釈気体燃料として装入層中に供給（導入）する。
【００６８】
下記の表６は、本発明で使用する各種気体燃料の燃焼下限濃度と、その気体燃料の吹き込み上限濃度（燃焼下限濃度の７５％、６０％、２５％）を示したものである。
例えば、プロパンガスは、燃焼下限濃度は２．２ｖｏｌ％であるから、７５％に希釈したガス濃度上限は１．７ｖｏｌ％、６０％に希釈したガス濃度上限は１．３ｖｏｌ％、２５％に希釈したガス濃度は０．６ｖｏｌ％のものを用いるということである。したがって、好ましい範囲は以下のようになる。なお、希釈したガス濃度の下限、即ち、気体燃料供給の効果が顕れる下限濃度は、プロパンガスの場合は０．０５ｖｏｌ％である。
好ましい範囲（１）：  ２．２ｖｏｌ％〜０．０５ｖｏｌ％
好ましい範囲（２）：  １．７ｖｏｌ％〜０．０５ｖｏｌ％
好ましい範囲（３）：  １．３ｖｏｌ％〜０．０５ｖｏｌ％
好ましい範囲（４）：  ０．６ｖｏｌ％〜０．０５ｖｏｌ％
【００６９】
また、Ｃガスは、燃焼下限濃度は５．０ｖｏｌ％であるから、７５％に希釈したガス濃度上限は３．８ｖｏｌ％、６０％に希釈したガス濃度上限は３．０ｖｏｌ％、２５％に希釈したガス濃度は１．３ｖｏｌ％のものを用いるということである。したがって、好ましい範囲は以下のようになる。なお、Ｃガスの場合、気体燃料供給の効果が顕れる下限濃度は０．２４ｖｏｌ％である。
好ましい範囲（１）：  ５．０ｖｏｌ％〜０．２４ｖｏｌ％
好ましい範囲（２）：  ３．８ｖｏｌ％〜０．２４ｖｏｌ％
好ましい範囲（３）：  ３．０ｖｏｌ％〜０．２４ｖｏｌ％
好ましい範囲（４）：  １．３ｖｏｌ％〜０．２４ｖｏｌ％
【００７０】
また、ＬＮＧガスは、燃焼下限濃度は４．８ｖｏｌ％であるから、７５％に希釈したガス濃度上限は３．６ｖｏｌ％、６０％に希釈したガス濃度上限は２．９ｖｏｌ％、２５％に希釈したガス濃度は１．２ｖｏｌ％のものを用いるということである。したがって、好ましい範囲は以下のようになる。なお、ＬＮＧガスの気体燃料供給の効果が顕れる下限濃度は０．１ｖｏｌ％である。
好ましい範囲（１）：  ４．８ｖｏｌ％〜０．１ｖｏｌ％
好ましい範囲（２）：  ３．６ｖｏｌ％〜０．１ｖｏｌ％
好ましい範囲（３）：  ２．９ｖｏｌ％〜０．１ｖｏｌ％
好ましい範囲（４）：  １．２ｖｏｌ％〜０．１ｖｏｌ％
【００７１】
また、高炉ガスは、燃焼下限濃度は４０．０ｖｏｌ％であるから、７５％に希釈したガス濃度上限は３０．０ｖｏｌ％、６０％に希釈したガス濃度上限は２４．０ｖｏｌ％、２５％に希釈したガス濃度は１０．０ｖｏｌ％のものを用いるということである。したがって、好ましい範囲は以下のようになる。なお、高炉ガスの気体燃料供給の効果が顕れる下限濃度は０．２４ｖｏｌ％である。
好ましい範囲（１）：  ４０．０ｖｏｌ％〜１．２５ｖｏｌ％
好ましい範囲（２）：  ３０．０ｖｏｌ％〜１．２５ｖｏｌ％
好ましい範囲（３）：  ２４．０ｖｏｌ％〜１．２５ｖｏｌ％
好ましい範囲（４）：  １０．０ｖｏｌ％〜１．２５ｖｏｌ％
【００７２】
次に、表７は、Ｃガス、ＬＮＧ、Ｂガス中に燃焼成分として含まれる水素、ＣＯ、メタン、エタン、プロパンの含有量と発熱量を示したものである。
【００７３】
【表６】
2010047812.tif 000008
【００７４】
【表７】
2010047812.tif 000009
【００７５】
さらに、本発明では、装入層中に供給する気体燃料として、上記気体燃料以外に、気体状態での着火温度が、焼結ベッド表層の温度より高い、アルコール類、エーテル類、石油類、その他の炭化水素系化合物類等の液体燃料を気化させたものを用いることもできる。本発明で用いることができる液体燃料とその特性について、表８に示した。斯かる液体燃料を気化させた気体燃料は、着火温度が、上述した気体燃料と比較して着火温度が高いため、焼結ベッド表層の温度より高い、装入層のより内部で燃焼するため、吹き込む位置での燃焼・溶融帯のすその温度の拡大に有効である。特に、着火温度が５００℃近いものは、その効果が大きい。なお、液体燃料を気化した気体燃料を用いる場合には、気体供給配管は、気化した燃料が再液化しないよう、該液体燃料の沸点以上着火温度未満の温度に保持することが好ましい。
【００７６】
【表８】
2010047812.tif 000010
【００７７】
なお、廃油等は、引火しやすい成分や着火温度の低い成分を含むことがあるので、本発明で用いるには好ましくない。着火温度や引火点の低い成分を含む廃油等の液体燃料を予め気化させて、焼結原料ベッド上に供給した場合には、原料ベッド中の燃焼帯近傍に到達する前の原料ベッド表層の上部空間ないしは原料ベッド表層近傍で燃焼してしまうため、本発明が意図する焼結原料ベッドの燃焼帯近傍で燃焼させて高温保持時間の延長を図るという効果を得ることができないためである。
【００７８】
また、本発明のおいては、上記気体燃料の中でも、ＣＯ含有量が５０ｍａｓｓｐｐｍ以下のものを用いることが好ましい。それは、ＣＯガスは、人体に対して有害であり、装入層上に供給された気体燃料が全量装入層中に導入されないで、機外に漏洩した場合には、人災を起こす可能性があるからである。具体的には、都市ガス１３Ａやプロパンガスを用いることがより安全性だけでなく、コストの面からも好ましい。
【００７９】
また、本発明に係る操業方法によって焼結鉱を製造する場合、循環移動するパレット８と、そのパレット８上に粉鉱石と炭材を含む焼結原料を装入して装入層９を形成する原料供給装置６、７と、その焼結原料中の炭材に点火するための点火炉１０と、上記パレット８の下方にウインドボックス１１を備える焼結機において、上記点火炉の下流側に、装入層上方で気体燃料を空気中に供給して燃焼下限濃度以下の希釈気体燃料としてから装入層に導入するための気体燃料供給装置１２が配設され、そして、点火炉１０と原料供給装置７との間に、上述した窪み付け装置１６を設けてなる焼結機を用いることが有効である。
【００８０】
前記気体燃料供給装置は、焼結機の幅方向に沿って、パレット８の両サイドウォール８ａを跨がるように配設されるのが好ましい。前記気体燃料供給装置１２は、気体燃料を供給する配管を、複数本、好ましくは３〜１５本、パレット進行方向に対して平行もしくは直交する方向に、あるいは垂直方向に配列し、そのそれぞれの配管には、気体燃料を大気中に高速で供給するためのスリットや噴出穴、あるいはノズルを複数取り付けたものにて構成されることが好ましい。
【００８１】
なお、前記気体燃料供給装置には、点火炉の下流側かつ燃焼・溶融帯が装入層中を進行する過程におけるパレット進行方向のいずれかの位置に一つ以上配設され、装入層中への前記気体燃料の供給は、該装入層中の炭材への点火後の位置で行われるのが好ましい。即ち、この装置は、点火炉の下流側で、燃焼前線が表層下に進行した以降の任意の位置に一つないし複数個配設されるものであり、目標とする成品焼結鉱の冷間強度を調整する観点から、大きさ、位置、数が決められる。また、この気体燃料供給装置は、両サイドウォール８ａ近傍の低歩留り部の位置に配設すること、前記気体燃料は、燃焼下限濃度の７５％以下かつ２％以上、あるいは燃焼下限濃度の６０％以下かつ２％以上、あるいは燃焼下限濃度の２５％以下かつ２％以上の濃度に希釈された可燃性ガスを用いることが好ましい。
【００８２】
図１４は、本発明に係る焼結機の一実施形態を示したものであるが、本発明は、この例示の形態に限定されるものではない。この図１４に示した例は、点火炉１０のパレット進行方向の下流側に当たる装入層９の上辺に、高炉ガスとコークス炉ガスとの混合ガス（Ｍガス）等の気体燃料を大気中に吐出し、所望の濃度の希釈気体燃料とするための気体燃料供給装置１２を配設した例である。その気体燃料供給装置１２は、パレットの幅方向に沿って複数の気体燃料供給パイプ１２ａを配設し、そのパイプには、気体燃料を高速で大気中に吐出するノズル１２ｂを下向きにかつパレット幅方向に複数個配列させたものを、サイドウォール８ａの上から装入層９を覆うように配設してなるものである。この気体燃料供給装置１２から供給された前記Ｍガスは、周辺の空気と混合して希釈気体燃料となり、その後、パレット８下のウインドボックス（図示されていない）の吸引力を利用して、窪み付け装置１６によって装入層９の上方から表層部に設けた通気促進窪み１３を経て導入され、さらに燃焼・溶融帯（中層）と層内に生成した焼結ケーキを経て、装入層９の深部（下層）にまで導入される。このとき、上述した通気促進窪み１３の存在が希釈気体燃料の装入層内への吸引導入を助けるのである。
【実施例】
【００８３】
（１）本発明の作用・効果を確認するために、図１４に示す焼結機用い、焼結機クーラーの排ガスで希釈したプロパンガスを、図８に示す気体燃料供給装置１２と図１３に示す窪み付け装置１６とを用いて焼結原料の装入層９中に吹き込む実験を行った。この実験で使用した焼結原料は、出願人会社で使用している一般的なものであり、吸引圧力は１２００ｍｍＡｑ一定とした。この実験で、吹き込むプロパンガスは、０．５ｖｏｌ％と２．５ｖｏｌ％の濃度に希釈したものを用いた。なお、投入熱量を換算すると、０．５ｖｏｌ％のプロパンガス吹き込みは、粉コークス１ｍａｓｓ％配合にほぼ相当する。
【００８４】
この実施例において、まず第１にわかったことは、プロパンガス吹込み時の燃焼帯の形態を観察した結果、燃焼下限濃度（理論値、対空気）に近い２．５ｖｏｌ％に希釈したプロパンガスでは、吹込み直後に原料装入層上で燃焼し、気体燃料が装入層内に入っていかず気体燃料供給の効果が得られなかった。これに対し、プロパンガスの希釈濃度が空気に対して０．５ｖｏｌ％濃度のものを用いると、装入層上部で燃焼することなく、装入層内まで入っていき、しかも装入層内で燃焼した。その結果、大気条件で焼結したときの燃焼・溶融帯の上下方向幅（厚さ）は約６０ｍｍであったのに対し、希釈プロパンガスを吹込んだ時の燃焼・溶融帯の幅は１５０ｍｍと、２倍以上に拡大した。これは、高温域保持時間が延長されたことに相当する。
【００８５】
したがって、燃焼帯の厚みの拡大効果は、プロパンの燃焼下限濃度の１／５の濃度である０．５ｖｏｌ％でも発現することがわかった。逆に、本発明にかかる気体燃料吹込み技術では、希釈された気体燃料でないと、装入層内における燃焼制御が困難であることもわかる。
【００８６】
さらに、この実施例において、装入層上部の燃焼・溶融帯の状態を通気促進窪み１３を設けた場合と、設けない場合とについても比較検討した。その結果、通気促進窪み１３を設けることなく、希釈気体燃料を単に通常の平坦な装入層９表面に供給した場合には、表層下で燃焼・溶融帯の厚みは１０〜１５ｍｍが３０〜５０ｍｍ程度になるが、装入層表層部に通気促進窪み１３を設けて希釈気体燃料を吹き付けた場合には、その燃焼・溶融帯の厚みは５０ｍｍ以上が確保され、単に希釈気体燃料を吹き付けた例と比較して、生産性と冷間強度（ＳＩ）が向上した。とくに、本発明に適合する方法で操業したものは、焼結装入層を上層、中層、下層と分けた時、上層部の生産性と冷間強度向上に寄与することがわかった。
【００８７】
（２）次に、本発明に係る焼結機の操業方法を、日産２万トン規模のＤＬ型焼結機に適用した。使用したＤＬ焼結機の機長は、点火炉から排鉱部までが９０ｍであり、この焼結機の点火炉の前方で焼結表層の掻き板の下流側に、パレット移動方向と平行な通気促進窪みを、パレット幅方向に４８条（間隔（Ｌ）：０．１ｍ、深さ（Ｄ）：０．０２ｍ）形成するための窪み付け装置を配設し、そして、点火炉の後方約５〜３５ｍまでの位置には、装入層上方５００ｍｍの高さに、長さ（パレット進行方向）１５ｍの気体燃料供給パイプをパレット進行方向に沿って平行に９本配設し、そのパイプのそれぞれには、水平に向けて気体燃料を噴出するノズルを１００ｍｍ間隔で１４９個取り付けた（合計１３４１個）構造の気体燃料供給装置をパレット進行方向に２組設置し、そのノズルから気体燃料として都市ガスを、高速で大気中に吐出させて、都市ガス濃度が０．８ｖｏｌ％の希釈気体燃料として装入層上に供給した。なお、装入層の全厚を６００ｍｍ（但し、上層４００ｍｍには粉コークスを４．２ｍａｓｓ％含有する焼結原料）積層し、上記気体燃料の供給位置は、燃焼・溶融帯が２００〜３００ｍｍの位置に存在するときに相当する。上記のようにして供給した希釈気体燃料は、焼結機パレット下方のウインドボックスの吸引負圧制御により、装入層中に吸引・導入され、焼結層を通して上記位置に存在する燃焼・溶融帯で燃焼される。なお、このときのＣガス使用量は３０００ｍ３（標準状態）／ｈｒであった。
【００８８】
この実機焼結機による操業の結果、得られた焼結鉱のタンブラー強度（ＴＩ）は、全体として通常操業のときよりも約３％向上し、還元粉化性（ＲＤＩ）は通常操業のときよりも約３％改善し、還元率（ＲＩ）も通常操業のときより約４％改善された。しかも、生産率は０．０３ｔ／ｈｒ・ｍ２増加し、本発明の効果を確認することができた。
【産業上の利用可能性】
【００８９】
本発明の技術は、製鉄用、とくに高炉用原料として使われる焼結鉱の製造技術として有用であるが、その他の鉱石塊成化技術としても利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００９０】
【図１】焼結プロセスの説明する図である。
【図２】焼結層内における圧損と温度分布を説明する図である。
【図３】高生産時と低生産時の温度分布を比較した説明図である。
【図４】焼結機内における温度分布と歩留分布のグラフである。
【図５】本発明に係る気体燃料供給装置の構造例を説明する図である。
【図６】本発明に係る気体燃料供給装置の他の構造例を説明する図である。
【図７】焼結ケーキへの気体燃料供給位置の影響を調べる実験を説明する図である。
【図８】本発明に係る気体燃料の吐出方法の例を説明する図である。
【図９】本発明に係る気体燃料の吐出方法の他の例を説明する図である。
【図１０】本発明に係る気体燃料の吐出方法の他の例を説明する図である。
【図１１】本発明に係る気体燃料の吐出方法の他の例を説明する図である。
【図１２】気体燃料の吐出速度、ノズル径が希釈気体の濃度分布に及ぼす影響を示すグラフである。
【図１３】通気促進窪みを設けてなる装入層を有する焼結機と窪み付け装置を説明する図である。
【図１４】本発明に係る焼結機の例を説明する図である。
【符号の説明】
【００９１】
１  原料ホッパー
２  ドラムミキサー
３  ロータリーキルン
４、５  サージホッパー
６  ドラムフィーダー
７  切り出しシュート
８  パレット
８ａ  サイドウォール
９  装入層
１０  点火炉
１１  ウインドボックス
１２  気体燃料供給装置
１２ａ  気体燃料供給パイプ
１２ｂ  ノズル
１３  通気促進窪み
１４  支持軸
１５  ディスク
１６  窪み付け装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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