(57)【要約】【課題】高熱焼結鉱堆積層の冷却不均一を防いで品質のよい焼結鉱を得ると共に、搬送ベルトの焼損などの防止に有効な焼結鉱の冷却方法を提案すること。【解決手段】高熱焼結鉱を回転冷却装置などの回転移動する台車上において冷却するに当たり、該台車上の高熱焼結鉱堆積層の上方から行なう散水を、該冷却装置の排鉱側である下流の位置において行うことを特徴とする。【選択図】図２
2018204043.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高熱焼結鉱を冷却装置の移動する台車上において冷却するに当たり、該台車上の高熱焼結鉱堆積層の上方から行なう散水を、該冷却装置の排鉱側である下流の位置において行うことを特徴とする焼結鉱の冷却方法。
【請求項２】
前記散水による冷却を、前記冷却装置の冷却過程の中間位置において行なうことを特徴とする請求項１に記載の焼結鉱の冷却方法
【請求項３】
前記高熱焼結鉱の冷却にあたり、前記散水による冷却に加えて台車下からの冷風の吹付けによる冷却を併用することを特徴とする請求項１または２に記載の焼結鉱の冷却方法
【請求項４】
前記高熱焼結鉱の冷却にあたり、該高熱焼結鉱堆積層の上層部のものを散水−気化熱によって冷却すると共に、当該堆積層の下層部のものを冷風による直接冷却によって冷却することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１に記載の焼結鉱の冷却方法。
【請求項５】
前記高熱焼結鉱の散水冷却に当たっては、焼結鉱処理量との関係において、下記式（１）に示すところに従って、散水流量（ＭＷ）を決定することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１に記載の焼結鉱の冷却方法。
記
Ｍｗ（Ｑｈ＋Ｑｅ＋Ｑｓｈ）＝αβＭｓＣｓΔＴｓ＋（１−α）ｑＣｇΔＴｇ  …（１）
ここで、Ｍｗ：散水流量［ｋｇ／ｈ］
Ｑｈ、Ｑｅ、Ｑｓｈ：水の加熱時、蒸発時及び過熱時におけるそれぞれの抜熱
量［ＧＪ／ｋｇ］
Ｍｓ：焼結鉱処理量［ｔ／ｈ］
Ｃｓ：焼結鉱比熱［ｋＪ／ｋｇ／℃］
ΔＴｓ：散水による焼結鉱温度降下［℃］
ｑ：排ガス流量［ｋＮｍ３／ｈ］
Ｃｇ：排ガス比熱［ｋＪ／Ｎｍ３／℃］
ΔＴｇ：散水による排ガス温度降下［℃］
α：散水による冷却寄与率
β：水の充填層上層表面から下部への浸透深さ［％］
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、焼結鉱の冷却方法に関し、特に、高炉等で使用される焼結鉱を移動式冷却装置にて冷却するに際し、散水による焼結鉱の品位低下を防ぐ一方で焼結鉱堆積層内に残留する水分による２次トラブルの発生を防ぐのにも有効な、高熱焼結鉱の散水冷却方法について提案する。
【背景技術】
【０００２】
焼結機にて焼結された高熱の焼結鉱は、まず、破砕機にて破砕され、次いで、例えば台車部分が旋回移動する形式の冷却装置内を移動する間に、ベルトコンベヤでの移送が可能な温度にまで冷却されて成品となる。その冷却装置では、冷却用空気をクーラーファンを介してエアチャンバーに導入し、その冷却用空気を旋回移動するトラフ状台車の通気板を介して吹き込んで、該台車上の高熱焼結鉱の冷却を行なっている。このようにして冷却された焼結鉱は、冷却装置から排鉱後、ベルトコンベアで高炉まで搬送される。
【０００３】
このような焼結鉱の冷却装置では、増産や設備の老朽化により、冷却用空気の吹き込みのみによるために冷却不足(特に夏場)となり、高熱のままの焼結鉱が排出されることがあり、ベルトコンベアの焼損や異常磨耗現象を招いていた。
【０００４】
そこで、従来、前記冷却装置の増強、例えば、クーラーファンの増強が求められていたがそれには莫大なコストがかかる。そのため、従来、安価で簡単に実施できる散水冷却法が検討されてきた。ただし、一般的には高熱の焼結鉱を散水によって急冷すると、熱衝撃によって焼結鉱表面にクラックが発生し、強度低下などの品質低下を招いていた。そこで、従来、焼結鉱の冷却不足対策についての次のような種々の提案がある。
【０００５】
例えば、特許文献１では、エアチャンバーを通る冷却用空気にミストを混ぜて冷却する方法、特許文献２では、エアチャンバーを通る冷却用空気にフォグ状の水滴を添加して冷却する方法、特許文献３では、冷却装置のクーラー出側ベルトのリターン側においてベルトに散水を施す方法、そして特許文献４では、焼結鉱堆積層内に水冷チューブを配設することにより、間接的に水冷する方法などの提案がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開昭５９−２８５３５号公報
【特許文献２】特開２００１−２２０６２５号公報
【特許文献３】特開昭６０−２５１２３２号公報
【特許文献４】特開２００６−３４９２１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上掲の特許文献１〜４に例示した従来の高熱焼結鉱冷却方法については以下のような課題があった。例えば、特許文献１、２では、移動する台車上の高熱の焼結鉱堆積層の下側から冷却空気を送風する方法であるため、焼結鉱堆積層の温度分布は上層では高く下層では低くなっている。そのため、これらの方法は、上層の焼結鉱の冷却方法としては冷却不足となって効率が悪く、また、圧縮空気を使用するため、運転コストが高くなるという問題があった。また、特許文献３については、被冷却焼結鉱が搬出用コンベヤベルトに荷乗りしてから、ベルトエンドまで高熱のままの焼結鉱が乗っているため、ベルトへの負荷が増大するという課題があった。さらに、特許文献４では、水冷チューブと焼結鉱とが直接接触するため、磨耗しやすく破損、水漏れなどが発生するという課題が想定される。
【０００８】
そこで、本発明の目的は、高熱焼結鉱堆積層の冷却不均一を防いで、品質のよい焼結鉱を得ると共に、搬送ベルトの焼損などの防止に有効な焼結鉱の冷却方法を提案することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、高熱の焼結鉱を、例えば円形の回転移動式冷却装置の回転移動する台車上において少なくとも上方からの散水によってこれを冷却するに当たり、台車上の焼結鉱堆積層上方から下記の如き態様で散水することにより、とくに高熱状態の上層部に堆積する焼結鉱をターゲットとした冷却を行ない、その後、搬出することで焼結鉱強度等の品質の改善とベルトの焼損を防止するようにしたことを特徴とする方法を提案する。この方法においては、該焼結鉱堆積層中の散水による水分が残留しないようにすることと共に、過冷却によって品質の低下が起こらないようにすることが重要であり、そのためには、散水の位置、例えば冷却装置の中・下流側の位置での散水を主とする焼結鉱の冷却方法について検討することが有効であることが分った。
【００１０】
即ち、本発明は、高熱焼結鉱を冷却装置の移動する台車上において冷却するに当たり、該台車上の高熱焼結鉱堆積層の上方から行なう散水を、該冷却装置の排鉱側である下流の位置において行うことを特徴とする焼結鉱の冷却方法である。
【００１１】
また、本発明は、
ａ．前記散水による冷却を、前記冷却装置の冷却過程の中間位置において行なうこと、
ｂ．前記高熱焼結鉱の冷却にあたり、前記散水による冷却に加えて台車下からの冷風の吹付けによる冷却を併用すること、
ｃ．前記高熱焼結鉱の冷却にあたり、該高熱焼結鉱堆積層の上層部のものを散水−気化熱によって冷却すると共に、当該堆積層の下層部のものを冷風による直接冷却によって冷却すること、
ｄ．前記高熱焼結鉱の散水冷却に当たっては、焼結鉱処理量との関係において、下記式（１）に示すところに従って散水流量（ＭＷ）を決定すること、
記
Ｍｗ（Ｑｈ＋Ｑｅ＋Ｑｓｈ）＝αβＭｓＣｓΔＴｓ＋（１−α）ｑＣｇΔＴｇ  …（１）
ここで、Ｍｗ：散水流量［ｋｇ／ｈ］
Ｑｈ、Ｑｅ、Ｑｓｈ：水の加熱時、蒸発時及び過熱時におけるそれぞれの抜熱
量［ＧＪ／ｋｇ］
Ｍｓ：焼結鉱処理量［ｔ／ｈ］
Ｃｓ：焼結鉱比熱［ｋＪ／ｋｇ／℃］
ΔＴｓ：散水による焼結鉱温度降下［℃］
ｑ：排ガス流量［ｋＮｍ３／ｈ］
Ｃｇ：排ガス比熱［ｋＪ／Ｎｍ３／℃］
ΔＴｇ：散水による排ガス温度降下［℃］
α：散水による冷却寄与率
β：水の充填層上層表面から下部への浸透深さ［％］
がより好ましい実施の形態である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係る焼結鉱の冷却方法によれば、高熱焼結鉱の冷却処理を過冷却や冷却不足による品質の低下を招くことなく、しかも、ベルトコンベヤの焼損防止に対しても有効である。即ち、本発明方法の採用は、台車上に散水時の水分の残留を招かず効率的な冷却によって品質低下を抑制することができる。その結果、ベルトコンベヤ焼損に伴う生産停止や、ベルトコンベヤ取替え、運転停止に伴う歩留、生産性の低下、２次トラブルによる補修費用等の削減等が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】回転式冷却装置の略線図である。
【図２】（ａ）（ｂ）は高熱焼結鉱上への散水のもようを例示する略線図である。
【図３】散水位置と品質との関係を示す図である。
【図４】散水位置と乾燥との関係を示す図である。
【図５】実施例におけるＴ１強度に及ぼす散水位置の影響を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
図１は、本発明方法を適用して好適な、トラフ移動形式の円形の回転移動式冷却装置の例である。この冷却装置４は、焼結機本体１の出側にあるクラッシャー２から排出される高熱焼結鉱の給鉱ゲート３下に配設されるものである。図２に示すように、サイドウォールによってトラフ状を形造る移動台車上に装入された冷却すべき焼結鉱５を、この台車が旋回移動する間に、搬送ベルト６の耐熱温度である１８０℃程度以下の温度にまで冷却するためのものである。なお、図示の符号７は送風管、８は排気管、９は散水ノズル、１０は散水パターンを示している。
【００１５】
本発明に係る高熱焼結鉱の冷却方法は、その冷却に当たって、品質や歩留の低下を防ぐ一方、冷却不足による搬送ベルトの損傷を防止することを目的として、特に台車上の焼結鉱堆積層の上層部分を散水によって冷却することを基本としている。即ち、台車上の高熱の焼結鉱５の上から、図２に示すような形態の散水を施して、高熱の焼結鉱（６００〜８００℃）を１８０℃程度以下にまで冷却してベルトの焼損を招くことがない温度にまで低下させることを考え方の基本としている。
【００１６】
また、本発明は、前記高熱焼結鉱の堆積層（トラフ上移動台車上に堆積した状態の層）に対し、台車下から送風管７を通じて冷風を供給し吹き上げて、主として該堆積層の下層部分の冷却を図り、一方で上方からの、上述した散水により該堆積層の上層部分の冷却を図り、該堆積層全体の冷却を均一に進める方法である。
【００１７】
このような方法によれば、散水による直接的な冷却と、高熱の焼結鉱に接した水が蒸発する際の気化潜熱による抜熱とが相乗的に作用して、高熱焼結鉱堆積層上層部の効率のよい冷却が果せる。
【００１８】
このように、高熱焼結鉱の冷却を強化する理由は、１つは近年の焼結鉱増産傾向の問題がある。例えば、焼結処理については、夏場で冷却装置による冷却不足が多発しており、効率の良い冷却が求められているという背景がある。この点に関し、例えば、冷却装置の一式取替えや、部分改修などはともに莫大なコストがかかり、特に改修は困難である。この点、散水冷却方法は、工事や運転も容易である。しかも、本発明による散水冷却は、冷却効率が最も高く、品質の低下を防いで、２次トラブルの発生を最小化し、かつ生産停止の時間や補修費用の削減が可能になるからである。
【００１９】
発明者らの研究によると、冷却不足を補うための有効な散水方法は以下に説明するとおりである。即ち、図２（ａ）、（ｂ）に示すように、本発明方法は、高熱焼結鉱堆積層の表面に散水が均一に届くようにすることが重要であり、このことによって該堆積層の上層部から下層に向って順次に冷却される。しかも、こうした冷却方法は、最も高温である上層部の高熱焼結鉱を速やかに冷却するため、冷却効率が極めてよい。なお、散水ノズル９から噴出された散水を高熱焼結鉱の冷却に有効に寄与させるためには、ａ．クーラーファンによって送風される冷風（冷却空気）によっても飛ばされない粒径を持つこと、ｂ．水が蒸発しやすいある程度以下の粒径（６４０〜１１００μｍ）をもつこと、ｃ．充填層表面に均一に散水すること、が重要であり、そのためには散水量や散水形式についての検討も必要である。
【００２０】
この点についての発明者らの研究によると、散水流量や焼結鉱処理量、排ガス流量と排ガス温度の降下を考慮した熱バランスは下記式（１）にて表わすことができ、この熱バランス計算の下で散水量を決定することが好ましい。
記
Ｍｗ（Ｑｈ＋Ｑｅ＋Ｑｓｈ）＝αβＭｓＣｓΔＴｓ＋（１−α）ｑＣｇΔＴｇ  …（１）
ここで、Ｍｗ：散水流量［ｋｇ／ｈ］
Ｑｈ、Ｑｅ、Ｑｓｈ：水の加熱時、蒸発時及び過熱時におけるそれぞれの抜熱
量［ＧＪ／ｋｇ］
Ｍｓ：焼結鉱処理量［ｔ／ｈ］
Ｃｓ：焼結鉱比熱［ｋＪ／ｋｇ／℃］
ΔＴｓ：散水による焼結鉱温度降下［℃］
ｑ：排ガス流量［ｋＮｍ３／ｈ］
Ｃｇ：排ガス比熱［ｋＪ／Ｎｍ３／℃］
ΔＴｇ：散水による排ガス温度降下［℃］
α：散水による冷却寄与率
β：水の充填層上層表面から下部への浸透深さ［％］
【００２１】
このように、焼結鉱処理量に応じ上記式（１）によって求められる好適な散水を施すことによって、過不足のない散水冷却、すなわち、台車上焼結鉱堆積層内への残留水分の発生や逆に水不足による冷却不足を防ぐことができる。
【００２２】
また、本発明は、上述した散水流量の制御の他、散水すべき位置についても検討する必要がある。それは、冷却装置内を移動する焼結鉱堆積層を、移動過程のいつどの場所で散水すべきかが重要だからである。
【００２３】
発明者らの知見によると、前記冷却装置の冷却過程の排鉱側に当たる下流側に寄った位置において行なうことが有効であることが分った。それは、高熱焼結鉱の温度が少し低下（２００℃程度）したときの方が、図３に示すように、焼結鉱に与える熱衝撃が少なく、焼結鉱強度の高いものが得られやすく、高品質の焼結鉱となりやすいからである。
【００２４】
一方で、図４に示すように、散水位置が冷却過程の移動中間部に当たる位置の方が、残留水がなくなり、乾燥状態がよくなって、焼結鉱の品質を向上させることができることも判った。
【００２５】
以上の説明から明らかなように、散水位置としては、図５に示すように、冷却装置全長をＬ（上流に当たる入側位置をＬ０、下流に当たる出側位置をＬ１とする）とした場合に、本発明に適合する散水位置としては、排鉱側である下流の位置において行なうことを基本として、移動途中、とくに中間部分で行なうものであってもよい。より具体的には、好ましい散水位置として、０．４Ｌ〜０．９Ｌの範囲内の位置より、好ましくは０．５Ｌ〜０．８Ｌの範囲内の位置にて１〜複数個所から散水することが効果的である。それは、図示した結果に示すとおり、これらの位置からの散水であれば焼結鉱に与える熱衝撃が少なく、かつ残留水分が少ないからである。
【実施例】
【００２６】
そこで、発明者らは、前述の冷却方法について、回転移動式冷却装置（焼結鉱処理量８５０ｔ／ｈ、堆積層厚１．２ｍ、入側温度８５０℃、平均粒径９９０μｍ）を用いて検証した。この検証では、図２（ａ）、（ｂ）に示す態様での散水を行った。その結果を表１に示す。表１に示す結果から、同じ散水方法でも図２（ｂ）に示すような高熱の焼結鉱堆積層の表面に散水が均等に行き亘るようにすることが、蒸発水分が少なくなって、高熱焼結鉱の表面温度も均一に低下して冷却効率が高いことが分かった。また、前記式（１）を使って熱バランスを計算したところ、図２(a)ではα＝０．２９、（ｂ）ではα＝０．６７であり、散水形態としては（ｂ）の方が好ましいことが判った。即ち、この方法（ｂ）の場合、台車下方からの吹込み冷風にも飛ばされず、蒸発しやすい粒径であり、均一に散水されていることが分かった。
【００２７】
表１
2018204043.tif 000003
【００２８】
本発明方法に好適に用いられる回転移動式の冷却装置の側面展開図を図５に示した。この種の冷却装置による一般的な散水冷却の問題点は、高熱焼結鉱が急冷されることによって、該焼結鉱の表面に熱衝撃が発生し、強度低下などを招くことである。特に、該焼結鉱が高温であればあるほどその度合いは大きくなる。従って、散水冷却は下方からの冷風冷却がある程度進んだ冷却工程の後段、即ち冷却装置の出側寄り（排鉱側）、例えば移動中間位置以降で行うことが好ましい。
【００２９】
図５（ａ）は、散水を行う範囲を入側ゾーンの後に続く部分をＡゾーン（移動の中間部分：０．４Ｌ〜０．６Ｌ）、その後をＢゾーン（排鉱部寄り出側部分：０．７Ｌ〜０．９Ｌ）に区分した図である。また、図５（ｂ）は、冷却装置内の合計散水量を一定にし、散水箇所を変更（Ａゾーン、Ｂゾーン、Ａ＋Ｂゾーン）した場合の成品焼結鉱強度（Ｔ１強度）について調査した結果を示した。
【００３０】
この図から判るように、冷却が進んで焼結鉱堆積層上層部の温度が低くなるＢゾーン（出側寄りの位置）で散水を施した場合に、平均強度が１．２（％）向上した。また、Ａゾーン＋Ｂゾーンでの散水を１：１の割合に振り分けて冷却した場合は、Ａゾーン（中間部分）と比較して平均強度が１．０（％）も向上した。
【００３１】
なお、表１には、＃３排気管（８’）中の水分を測定した結果を示したが、散水した水は＃３排気管（８’）を通過する前にはほぼ蒸発が完了しており、本発明方法を適用した例である（ａ）、（ｂ）の場合、焼結鉱に残留水分はないと考えられ、２次トラブルも防止できることが分かった。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
本発明に係る高熱焼結鉱の冷却方法は、例示した円形の回転移動式冷却装置だけに限らず、水平移動式冷却装置などへの適用も可能である。
【符号の説明】
【００３３】
１  焼結機本体
２  クラッシャー
３  給鉱ゲート
４  冷却装置
５  焼結鉱
６  搬送ベルト
７  送風管
８  排気管
９  散水ノズル
１０  散水パターン
【図１】
2018204043.tif 000004
【図２】
2018204043.tif 000005
【図３】
2018204043.tif 000006
【図４】
2018204043.tif 000007
【図５】
2018204043.tif 000008