(57)【要約】【課題】鉄鉱石焼結鉱の焼結工程において燃焼に寄与しない固体燃料の揮発分は発生させず、焼結工程で低温で反応を開始できかつ焼結済み焼結鉱の割れ促進が図れる鉄鉱石焼結用の固体燃料としての石炭チャーである燃料用炭材の製造方法を提供する。【解決手段】石炭を原料とし、これをロータリーキルンまたはバッチ式炭化炉により乾留する際に排ガス中のガス組成を測定し、排ガスが水素ガスであると、水素ガスの排出を維持して乾留処理温度を６５０〜８５０℃の範囲内に調整し、焼結用燃料炭材としてのチャーを製造する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
石炭を原料とし、これをロータリーキルンまたはバッチ式炭化炉により乾留する際に排ガス中のガス組成を測定し、特定のガスの排出を維持して乾留処理条件のうち少なくとも乾留処理温度を６５０〜８５０℃の範囲内に調整し、焼結用燃料炭材としてのチャーを製造することを特徴とする焼結用燃料炭材の製造方法。
【請求項２】
前記特定のガスを水素とし、水素濃度が増加傾向にある場合には乾留処理温度を上昇させ、水素ガス濃度が減少傾向にある場合には乾留処理温度を低下させることを特徴とする請求項１に記載の焼結用燃料炭材の製造方法。
【請求項３】
前記乾留処理温度以外の他の乾留処理条件は、ロータリーキルンでは滞留時間、原料供給量、原料変更であって、これらの他の乾留処理条件の一つもしくは複数を組み合わせ、前記特定ガス濃度の増加傾向にある場合には、前記滞留時間の延長、前記原料供給量の低下、特定のガスの組成が低い原料変更とし、前記特定ガス濃度が減少傾向にある場合には、前記滞留時間の短縮、前記原料供給量の増加、特定のガスの組成が多い原料変更とすることを特徴とする請求項１または２に記載の焼結用燃料炭材の製造方法。
【請求項４】
前記乾留処理温度の調整は、燃焼に供する燃料供給量、燃料発熱量の増減により行うことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の焼結用燃料炭材の製造方法。
【請求項５】
前記原料は、褐炭または亜瀝青炭等の低品位炭であることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の焼結用燃料炭材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉄鉱石焼結鉱を焼結機で製造する際に、熱源として使用する固体燃料としての焼結用燃料炭材の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
高炉による製鉄プロセスにおいて、石炭から冶金用コークスの中間体としてのチャーを製造する方法が提案されている（特許文献１、２）。
【０００３】
特許文献１に開示のチャー製造方法は、高揮発分非,微粘結炭（高揮発分非粘結炭、褐炭、高揮発分微粘結炭）を原料として、ロータリーキルンで多段加熱することで冶金用コークス原料チャーを製造するもので、原料の高揮発分非,微粘結炭（高揮発分非粘結炭、褐炭、高揮発分微粘結炭）を２５０℃から最高４５０〜６００℃の温度範囲で緩速乾留することにより、揮発分を残留させている。
【０００４】
特許文献２に開示のチャーの製造方法は、高揮発分非,微粘結炭（高揮発分非粘結炭、褐炭、高揮発分微粘結炭）あるいは瀝青炭を原料として緩速乾留と揮発分の残留を図ることに着目し、室炉（通常のコークス炉である外熱式バッチシャフト炉）で、加熱ガス温度を調整し、室炉内壁近傍と中央が同一の昇温速度で加熱することで冶金用コークス原料チャーを製造するもので、予め１００〜３００℃の温度範囲の一定温度に原料石炭を予熱してから室炉に装入する。その際、室炉の伝熱壁外部の加熱用ガスの温度を時間と共に予め定められたパターンに従って初期は略２５０℃前後から終期は４５０〜６００℃の温度まで適当に制御することにより、室炉内の伝熱壁近くと中央部の原料石炭が同一昇温速度で加熱している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開昭５６−１３６８８０号公報
【特許文献２】特開昭５６−１３６８８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１、２に開示されたチャーの製造方法は、いずれも冶金用コークスを製造するための中間体としてのチャーの製造方法に関するものである。
【０００７】
このため、このような方法によって製造された冶金用コークスの中間体としてのチャーを高炉で使用される焼結鉱を焼結機で製造する際の焼結用固体燃料の原料である焼結用燃料炭材に使用する場合には以下の問題が生じる。
【０００８】
図３に示すように、乾留処理温度が低いチャーにあっては、チャーに揮発分（ＶＭ）が多く残存するため、チャーを焼結機で使用すると、低温領域で発生する揮発分（ＶＭ）の一部が燃焼に寄与せずに集塵機、ブロワーに吸引され、集塵機トラブル等を招くおそれがある。
【０００９】
一方、揮発分（ＶＭ）1.0％以上のチャーは化学構造が切れ易く、低温で反応を開始する特徴がある。このため、チャーを焼結用固体燃料の焼結用炭材として使用する際、ある程度のＶＭを備えたものの使用が望まれる。
【００１０】
本発明は、斯かる観点に鑑みなされたもので、鉄鉱石焼結鉱の焼結工程において燃焼に寄与しない揮発分は発生させず、焼結工程で低温で燃焼反応を開始できる焼結用固体燃料に用いられる燃料用炭材の製造方法を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、上記技術的課題を解決するものであり、その発明の要旨とするところは以下の通りである。
【００１２】
（１）  石炭を原料とし、これをロータリーキルンまたはバッチ式炭化炉により乾留する際に排ガス中のガス組成を測定し、特定のガスの排出を維持して乾留処理条件のうち少なくとも乾留処理温度を６５０〜８５０℃の範囲内に調整し、焼結用燃料炭材としてのチャーを製造することを特徴とする焼結用燃料炭材の製造方法。
【００１３】
（２）前記特定のガスを水素とし、水素濃度が増加傾向にある場合には乾留処理温度を上昇させ、水素濃度が減少傾向にある場合には乾留処理温度を低下させることを特徴とする上記（１）の焼結用燃料炭材の製造方法。
【００１４】
（３）前記乾留処理温度以外の他の乾留処理条件は、ロータリーキルンでは滞留時間、原料供給量、原料変更であって、これらの他の乾留処理条件の一つもしくは複数を組み合わせ、前記特定ガス濃度の増加傾向にある場合には、前記滞留時間の延長、前記原料供給量の低下、特定のガスの組成が低い原料変更とし、前記特定ガス濃度が減少傾向にある場合には、前記滞留時間の短縮、前記原料供給量の増加、特定のガスの組成が多い原料変更とすることを特徴とする上記（１）または（２）の焼結用燃料炭材の製造方法。
【００１５】
（４）前記乾留処理温度の調整は、燃焼に供する燃料供給量、燃料発熱量の増減により行うことを特徴とする上記（１）から（３）のいずれかの焼結用燃料炭材の製造方法。
【００１６】
（５）前記原料は、褐炭または亜瀝青炭等の低品位炭であることを特徴とする上記（１）から（４）のいずれかの焼結用燃料炭材の製造方法。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、製造された製品である焼結用燃料炭材としてのチャーを燃料とし、チャーには例えば揮発分（ＶＭ）として水素ガスが残存するが、タール分や炭化水素ガスが含まれていないため、焼結機により焼結鉱を焼結させる際、低温で燃焼反応を開始させることができるため、焼結鉱の製造効率を向上させることができ、また焼結工程の低温領域でタール分や炭化水素ガスの発生がないため、焼結鉱の製造設備をなす集塵機のトラブル発生を防止できる。
【００１８】
また、焼結用燃料炭材の原料として、褐炭または亜瀝青炭等の低品位炭を使用することができるため、低コストで焼結鉱を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の第１実施形態を示す概略図。
【図２】本発明の第２実施形態を示す概略図。
【図３】石炭の乾留処理温度と揮発分（ＶＭ）との関係を示すグラフ。
【図４】ＶＭとＨ/Ｃとの関係を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下本発明を図面に示す実施形態に基づいて説明する。
【００２１】
第１実施形態
図１は本発明による焼結用燃料炭材の製造方法を実施する製造装置の概略図を示す。
【００２２】
本実施形態による焼結用燃料炭材の製造方法は、乾留装置である密閉構造のロータリーキルン１内に原料となる石炭を連続的に供給し、バーナー２によりロータリーキルン１を加熱し、内部の石炭を乾留し、乾留を終了した製品である焼結用燃料炭材であるチャーを排出する。バーナー２に供給する燃料（液体燃料、気体燃料）の供給量を増減することにより、乾留処理温度を増減調整する。なお、燃焼用空気量も燃料供給量に見合って増減される。また、燃料を発熱量の異なる他の燃料に変更することによっても乾留処理温度の増減調整が行える。
【００２３】
原料である石炭をロータリーキルン１内で乾留することにより発生する排ガスを排ガス分析装置３により分析し、排ガスの組成を判別すると共に濃度を測定する。排ガス分析装置３からの排ガスは不図示の排ガス処理装置へ送られる。
【００２４】
図３は石炭を種々の温度で乾留処理した際の処理温度（℃）と、乾留処理された固体燃料としてのチャーの揮発分（ＶＭ）との関係を示しており、処理温度とＶＭとの関係は、処理温度が高いほどチャーに含まれるＶＭが低下する。
【００２５】
ここで、ＶＭが高いチャーを焼結用固体燃料として実機焼結機で使用すると、焼結工程中の低温領域で発生するＶＭの一部が燃焼に寄与せずに集塵機、ブロワーに吸引され、集塵機トラブル等を招くおそれがある。
【００２６】
このため、実機で使用する焼結用燃料炭材としてのチャーは、ＶＭを１０％以下のものを用いることが望ましい。そうすると、図３によれば、チャーを製造する際の乾留処理温度６５０℃以上に相当する。なお、乾留処理温度６００℃で製造したチャーのＶＭが高いので好ましくない。
【００２７】
一方、ＶＭが1.0％以上の焼結用燃料炭材としてのチャーは、化学構造が切れ易く、焼結工程において低温で反応を開始する特徴を有し、図３によれば乾留処理温度８５０℃以下に相当する。なお、乾留処理温度８５０℃超で製造したチャーはＶＭが低すぎるため、焼結工程において化学構造が切れ難く、反応開始温度が高い。ここで、反応開始温度が低いことは、焼結機における燃焼工程において、燃焼開始から終了までの時間を短縮でき、焼結機における原料搬送速度の増速化が図れ、焼結鉱を増産することができる。
【００２８】
次に、石炭を乾留する、すなわち熱分解させると、石炭の熱分解過程において、乾留処理温度に応じて発生するガスの組成が異なり、約２００〜４００℃の低温処理温度ではタール成分が発生し、４００〜６５０℃においてはメタンやエタンを中心とした炭化水素ガスが、６５０〜８５０℃においては水素が発生する。
【００２９】
したがって、焼結性を向上させるためには、なるべく焼結用燃料炭材であるチャー内に水素を残し、化学構造が切れ易く、低温で反応を開始させるようにしたチャーを焼結用固体燃料の焼結用炭材として使用することが重要となる。なお、処理温度８５０℃超では水素の多くが無くなってしまっているため焼結用燃料炭材には適さない。
【００３０】
図３において、処理温度８５０℃でのＶＭは１．０％であるが、この処理温度であっても、図４に示すようにチャーには水素がまだ存在している。すなわち、ＶＭと原子数比Ｈ/Ｃ（炭素１原子当たりの水素の原子数の割合）との間には相関があり、ＶＭ1.0％以上は原子数比Ｈ/Ｃが0.040以上に相当する。
【００３１】
したがって、本実施形態では、ロータリーキルン１で製造した製品である焼結用燃料炭材であるチャーの製品性状として、タール成分および炭化水素ガス成分が存在せず、水素を含んだチャーを得るために、排ガス分析装置３によって、分析した排ガス成分が水素である場合、水素ガスの発生を維持して乾留温度を６５０〜８５０℃の範囲に維持するようにロータリーキルン１の乾留処理条件を調整する。
【００３２】
乾留処理条件の一つは乾留処理温度であり、他の乾留処理条件は、ロータリーキルンでの滞留時間、原料供給量、原料変更であって、乾留処理温度の調整のみで乾留温度を６５０〜８５０℃の範囲に維持しても良く、乾留処理温度と、これらの他の乾留処理条件の一つもしくは複数を組み合わせとによって乾留温度を６５０〜８５０℃の範囲に維持しても良い。
【００３３】
排ガス分析装置３によって、分析した水素ガス濃度が増加傾向にある場合には乾留処理温度を上昇させ、水素ガス濃度が減少傾向にある場合には乾留処理温度を低下させることで、水素を残存した焼結用燃料炭材としてのチャーを製造する。
【００３４】
また、前記乾留処理温度以外の他の乾留処理条件の調整としては、水素ガス濃度が増加傾向にある場合には、前記滞留時間の延長、前記原料供給量の低下、Ｈ/Ｃの低い原料変更とし、前記水素ガス濃度が減少傾向にある場合には、前記滞留時間の短縮、前記原料供給量の増加、Ｈ/Ｃが多い原料変更とすることができる。
【００３５】
一方、乾留処理温度の調整は、燃焼に供する燃料供給量、燃料発熱量の増減により行うことができる。
【００３６】
また、原料となる石炭は、特に限定されるものではないが、コスト削減の観点より褐炭または亜瀝青炭等の低品位炭を用いることができる。特に、褐炭や亜瀝青炭は揮発分が多いので、タール成分や炭化水素ガスのＶＭを十分放出したチャーを製造することができる。
【００３７】
第２実施形態
上記した第１実施形態では、焼結用燃料炭材の原料である石炭をロータリーキルン１に連続的に供給し、製品である焼結用燃料炭材を連続的に排出して製造しているが、図２に示すように、バッチ式炭化炉１０に所定量の原料である石炭を炉内に収容し、燃焼用ガス等の燃料を燃焼室内で燃焼させて乾留処理を行う。そして、煙突１１から排出される乾留処理中の排ガスを排ガス分析装置３により分析し、第１実施形態と同様に、分析した排ガス成分が水素である場合、乾留温度を６５０〜８５０℃の範囲に維持するように乾留処理条件を調整する。
【符号の説明】
【００３８】
１  ロータリーキルン
２  バーナー
３  排ガス分析装置
１０  バッチ式炭化炉
１１  煙突
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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