(57)【要約】【課題】液体燃料を使用して、焼結時の最高到達温度及び高温保持時間を調節する際に、散布する液体燃料の使用効率を向上させ、ケーキ表面に残留する液体燃料の量を低減することが可能な焼結機および焼結鉱の製造方法を提供する。【解決手段】循環移動するパレット８と、該パレット上８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と、前記パレット上の焼結原料中の炭材に点火する点火炉と、前記パレットの下方に空気を吸引するウインドボックス１１とを備え、前記装入層９内の炭材を燃焼させて焼結ケーキを生成する焼結機であって、前記点火炉の下流側に配設され、前記装入層９上方で液体燃料を微粒化して噴射する液体燃料噴射装置１５と、該液体燃料噴射装置１５の上方に熱風を供給する熱風供給装置４０とを備えている。【選択図】図２
2011252665.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
循環移動するパレットと、
該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原料供給装置と、
前記パレット上の焼結原料中の炭材に点火する点火炉と、
前記パレットの下方に空気を吸引するウインドボックスと
を備え、前記装入層内の炭材を燃焼させて焼結ケーキを生成する焼結機であって、
前記点火炉の下流側に配設され、前記装入層上方で液体燃料を微粒化して噴射する液体燃料噴射装置と、
該液体燃料噴射装置の上方に熱風を供給する熱風供給装置と
を備えていることを特徴とする焼結機。
【請求項２】
前記液体燃料噴射装置は、圧縮気体供給源と、液体燃料供給源と、前記圧縮気体供給源からの圧縮気体及び前記液体燃料供給源からの液体燃料を混合することにより微粒化して前記装入層上に水平方向に噴射するスプレー機構とを備えていることを特徴とする請求項１に記載の焼結機。
【請求項３】
前記熱風供給装置は、前記液体燃料噴射装置で噴射して微粒化した液体燃料の気化を促進する温度の熱風を供給するように構成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の焼結機。
【請求項４】
前記熱風の温度は、前記液体燃料の引火点以上で発火点以下の温度領域に設定されていることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の焼結機。
【請求項５】
前記熱風の温度は、前記焼結ケーキの表面に残留する液体燃料の残油率を２％以下に抑制する温度に設定されていることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の焼結機。
【請求項６】
前記熱風の温度は、８８℃以上で２００℃以下の範囲内の温度に設定されていることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の焼結機。
【請求項７】
前記液体燃料は、常温近傍で液体状態である石油系液体燃料、アルコール類液体燃料、エーテル類液体燃料、その他の炭化水素系化合物類液体燃料の少なくとも１つが用いられていることを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項に記載の焼結機。
【請求項８】
前記液体燃料は重油であることを特徴とする請求項７項に記載の焼結機。
【請求項９】
循環移動するパレット上に、原料供給装置によって粉鉱石と炭材を含む焼結原料を装入して装入層を形成して点火炉へ搬送し、当該装入層中の炭材に点火すると共に、前記パレットの下方に配設されたウインドボックスによって空気を吸引するようにした焼結鉱の製造方法であって、
前記点火炉の下流側における前記装入層の上方側で液体燃料噴射装置によって液体燃料を微粒化して噴射するとともに、熱風供給装置で、微粒化した液体燃料の気化を促進する熱風を供給することを特徴とする焼結鉱の製造方法。
【請求項１０】
前記液体燃料は重油であることを特徴とする請求項９に記載の焼結鉱の製造方法。
【請求項１１】
前記熱風の温度は、ケーキ表面に残留する液体燃料の残油率を２％以下に抑制する温度に設定されていることを特徴とする請求項９又は１０に記載の焼結鉱の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、焼結鉱を製造する下方吸引式のドワイトロイド（ＤＬ）焼結機および焼結鉱の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
高炉製銑法の主原料である焼結鉱は、一般に、図２４に示すような工程を経て製造される。焼結鉱の原料は、鉄鉱石粉、製鉄所内回収粉、焼結鉱篩下粉（返鉱）、石灰石およびドロマイトなどの含ＣａＯ系副原料、生石灰等の造粒助剤、コークス粉や無煙炭などであり、これらの原料は、複数のホッパー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、ドラムミキサー２、ドラムミキサー３等によって適量の水が加えられ、混合、造粒されて、３．０〜６．０ｍｍの平均径を有する擬似粒子である焼結原料とされる。一方、整粒した塊鉱石を床敷ホッパー４から切り出して焼結機パレット８のグレート上に床敷層を形成させる。
【０００３】
焼結原料は、焼結機上に配置されているサージホッパー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、無端移動式の焼結機パレット８上の床敷層上に装入され、焼結ベッドともいわれる焼結原料の装入層９を形成する。装入層の厚さ（高さ）は通常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で、この装入層９の表層中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を介して空気を下方に吸引することにより、該装入層中の炭材を順次燃焼させ、このときに発生する燃焼熱によって、前記焼結原料を燃焼、溶融して焼結ケーキを得る。このようにして得た焼結ケーキは、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。
【０００４】
上記製造プロセスにおいては、まず、点火炉１０により装入層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って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幅をもって燃焼を続け、その燃焼帯は、パレット８の移動につれて次第に下層に進行する。この燃焼の進行にともない、装入層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反応に必要な溶融部分も、通気抵抗を高める要因となる。
【０００５】
焼結機の生産量（ｔ／ｈｒ）は、一般に、焼結生産率（ｔ／ｈｒ・ｍ2）×焼結機面積
（ｍ2）により決定される。即ち、焼結機の生産量は、焼結機の機幅や機長、原料堆積層
の厚さ（装入層厚さ）、焼結原料の嵩密度、焼結（燃焼）時間、歩留などにより変化する。そして、焼結鉱の生産量を増加させるには、装入層の通気性（圧損）を改善して焼結時間を短縮する、あるいは、破砕前の焼結ケーキの冷間強度を高めて歩留を向上することなどが有効であると考えられている。
図２５は、厚さが６００ｍｍの装入層中を移動する燃焼帯の前線が、該装入層のパレットの約４００ｍｍ上（装入層表面から２００ｍｍ下）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、湿潤帯におけるものが約６０％、燃焼・溶融帯におけるものが約４０％である。
【０００６】
図２６は、焼結鉱の高生産時と低生産時、即ち、パレット移動速度が速い時と遅い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。高生産の時には、パレットの移動
速度が速いため、高温域保持時間ｔ2が低生産の時のｔ1と比べて短くなる。高温域保持時間が短くなると、焼成不足となり易く、焼結鉱の冷間強度が低下し、歩留が低下する。したがって、高強度焼結鉱の生産性を上げるためには、短時間の焼結でも、焼結ケーキの強度、即ち焼結鉱の冷間強度を上げて、歩留の維持、向上を図ることができる何らかの手段を講じる必要がある。なお、焼結鉱の冷間強度を表す指標としては、一般に、ＳＩ（シャッターインデックス）、ＴＩ（タンブラーインデックス）が用いられる。
【０００７】
図２７（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２７（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２７（ｃ）は焼結ケーキの歩留分布を示したものである。図２７（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２７（ｃ）に示すように、歩留が低く、生産性の低下を招く要因となっている。
従来、多種にわたって歩留り向上による生産性向上を目的とした技術が提案されている。
【０００８】
例えば、特許文献１では、焼結原料を焼結機パレット上に装入後、点火炉において点火を行うまでの間、装入層表層へ３００℃程度の熱風を吹き付け、装入層上部のみを高温となし、この高温となった装入層表層に点火を行うことによって、点火時の熱衝撃を緩和し、造粒粒子の破壊による通気性の悪化とそれによる生産率の低下を防止する方法が提案されている。
【０００９】
また、特許文献２では、焼結機のパレット上に体積させた焼結原料の装入層の上から各種の気体燃料を供給して、装入層内の最高到達温度、高温保持時間、もしくはその両方を調整し、装入層全体の通気性を悪化させることなく、高強度の焼結鉱を高歩留りで製造する方法が提案されている。
さらに、特許文献３では、粉鉱石の焼結作業中、すなわち焼結機のパレット、又はベッド上に焼結原料を装入充填し、その焼結原料の点火後において、油脂類液体燃料例えば重油を焼結原料の表面に散布することにより、表面の粉鉱石を硬く焼結する焼結鉱の製造方法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特公昭５４−２４６８２号公報
【特許文献２】特開２００８−９５１７０号公報
【特許文献３】特公昭３９−１６７５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
焼結鉱の品質制御において重要なことは、燃焼時の最高到達温度や高温保持時間などの制御が重要であり、これらの制御によって焼結鉱品質が決定される。特許文献２に記載された従来例では、装入層上層に気体燃料を吹き込むことによって最高到達温度を１２０５〜１３５０℃に調整し、高温保持時間を延長させることができる。しかしながら、特許文献２に記載された従来例は、焼結鉱製造工場に気体燃料のインフラストラクチャーを有していることが前提であり、気体燃料の供給が不可能な場合には適用することができないという未解決の課題がある。
【００１２】
また、特許文献３に記載された従来例では、引火点の高い重油などでは、散布時にケー
キ表面に残留することが予測される。ケーキ表面に残留した油分は様々な弊害をもたらすことが予測される。例えば、焼結鉱を粉砕する際に、赤熱した焼結鉱と油分を含んだ焼結鉱が接触することにより、クラッシャー後の工程で焼結鉱が燃焼する可能性がある。また、クラッシャーでの粉砕時に発生する油分を含んだダストは電気集塵機（ＥＰ）で火災を起こす原因となる可能性がある。さらに、油分を含んだダストは集塵効率を低下させることが知られている。また、油分がクラッシャーやベルトコンベヤに付着し、ハンドリング性能が悪化し、メンテナンス回数の増加が予測されるなどの未解決の課題がある。
【００１３】
そこで、本発明は、上記従来例の未解決の課題に着目してなされたものであり、液体燃料を使用して、焼結時の最高到達温度及び高温保持時間を調節する際に、散布する液体燃料の使用効率を向上させ、ケーキ表面に残留する液体燃料の量を低減することが可能な焼結機および焼結鉱の製造方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記目的を達成するために、本発明の一の形態に係る焼結機は、循環移動するパレットと、該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原料供給装置と、前記パレット上の焼結原料中の炭材に点火する点火炉と、前記パレットの下方に空気を吸引するウインドボックスとを備え、前記装入層内の炭材を燃焼させて焼結ケーキを生成する焼結機であって、前記点火炉の下流側に配設され、前記装入層上方で液体燃料を微粒化して噴射する液体燃料噴射装置と、該液体燃料噴射装置の上方に熱風を供給する熱風供給装置とを備えていることを特徴としている。
【００１５】
また、本発明の他の形態に係る焼結機は、前記液体燃料噴射装置が、圧縮気体供給源と、液体燃料供給源と、前記圧縮気体供給源からの圧縮気体及び前記液体燃料供給源からの液体燃料を混合することにより微粒化して前記装入層上に水平方向に噴射するスプレー機構とを備えていることを特徴としている。
また、本発明の他の形態に係る焼結機は、前記熱風供給装置は、前記液体燃料噴射装置で噴射して微粒化した液体燃料の気化を促進する温度の熱風を供給するように構成されていることを特徴としている。
【００１６】
また、本発明の他の形態に係る焼結機は、前記熱風の温度が、前記液体燃料の引火点以上で発火点以下の温度領域に設定されていることを特徴としている。
また、本発明他の形態に係る焼結機は、前記熱風の温度が、前記焼結ケーキの表面に残留する液体燃料の残油率を２％以下に抑制する温度に設定されていることを特徴としている。
【００１７】
また、本発明の他の形態に係る焼結機は、前記熱風の温度が、８８℃以上で２００℃以下の範囲内の温度に設定されていることを特徴としている。
また、本発明の他の形態に係る焼結機は、前記液体燃料が、常温近傍で液体状態である石油系液体燃料、アルコール類液体燃料、エーテル類液体燃料、その他の炭化水素系化合物類液体燃料の少なくとも１つが用いられていることを特徴としている。
また、本発明の他の形態に係る焼結機は、前記液体燃料が重油であることを特徴としている。
【００１８】
また、本発明の一の形態に係る焼結鉱の製造方法は、循環移動するパレット上に、原料供給装置によって粉鉱石と炭材を含む焼結原料を装入して装入層を形成して点火炉へ搬送し、当該装入層中の炭材に点火すると共に、前記パレットの下方に配設されたウインドボックスによって空気を吸引するようにした焼結鉱の製造方法であって、前記点火炉の下流側における前記装入層の上方側で液体燃料噴射装置によって液体燃料を微粒化して噴射するとともに、熱風供給装置で、微粒化した液体燃料の気化を促進する熱風を供給すること
を特徴としている。
また、本発明の他の形態に係る焼結鉱の製造方法は、前記液体燃料は重油であることを特徴としている。
また、本発明の他の形態に係る焼結鉱の製造方法は、前記熱風の温度は、ケーキ表面に残留する液体燃料の残油率を２％以下に抑制する温度に設定されていることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、点火炉の下流側に、装入層上方で、液体燃料を微粒化して水平方向に噴射する液体燃料噴射装置と、この液体燃料噴射装置の上方から微粒化した液体燃料の気化を促進する熱風を供給する熱風供給装置とを備えているので、この液体燃料噴射装置で噴射された微粒化された液体燃料が装入層上に均一分散され、この均一分散された微粒化された液体燃料が熱風とともにウインドボックスによって装入層内に吸引されるので、装入層内で揮発されて、気体燃料を使用する場合と同様に、微粒化液体燃料の供給位置や燃焼時の最高到達温度、高温域保持時間を制御することができ、燃焼不足から、焼結鉱の冷間強度が低くなり易い装入層上部のみならず、装入層中層以下の任意の部分における焼結鉱強度を高めるような操業を行うことができる。
【００２０】
しかも、液体燃料を微粒化して噴射することにより、液体燃料をそのまま使用した場合のように引火等が懸念されることはなく、微粒化された液体燃料の原料装入層中への導入を安全かつ安定して行うことができる。
さらに、微粒化された液体燃料に熱風を供給するので、液体燃料の気化を促進し、焼結ケーキ表面に残る液体燃料の残油率を大幅に低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の一実施形態を示す概略構成図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線上の模式的断面図である。
【図３】スプレー機構を示す正面図である。
【図４】液体燃料噴射装置のスプレー機構配置を示す模式的斜視図である。
【図５】液体燃料噴射装置の液体燃料ミスト噴射状態を示す説明図である。
【図６】液体燃料噴射装置の液体燃料及び圧縮気体の供給系統を示す系統図である。
【図７】Ａ重油の蒸気圧曲線を示す特性線図である。
【図８】液体燃料噴射装置の具体的構成を示す図１のＡ−Ａ線上の断面図である。
【図９】液体燃料噴射装置の前後方向のシール機構を示す説明図である。
【図１０】本発明の液体燃料吹き込み時の原理を示す模式図である。
【図１１】本発明の液体燃料吹き込み時の燃焼状況を示す図である。
【図１２】本発明の液体燃料吹き込み時の発火状況を示す図である。
【図１３】液体燃料の燃焼過程を示す模式図である。
【図１４】液体燃料に熱風及び冷風を供給した場合の燃焼状態を示す模式図である。
【図１５】鍋試験状態を示す模式図である。
【図１６】実験水準と熱風温度との関係を示す説明図である。
【図１７】油分測定容器を示す断面図である。
【図１８】ソックスレー抽出器を示す説明図である。
【図１９】実験水準と残油率との関係を示す説明図である。
【図２０】生産率とシャッター強度との関係を示す特性図である。
【図２１】熱風温度とシャッター強度との関係を示す特性線図である。
【図２２】熱風温度とシャッター強度との関係を示す特性線図である。
【図２３】本発明の他の実施形態を示す図１のＡ−Ａ線上の断面図である。
【図２４】従来の焼結プロセスを説明する図である。
【図２５】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２６】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２７】焼結機内における温度分布と歩留分布のグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
本発明の焼結機を用いた焼結鉱の製造方法は、装入工程、点火工程、液体燃料供給工程および焼結工程とから構成されている。この製造方法において、上記装入工程は、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、上記点火工程は、点火炉を使って装入層上表面の炭材に点火する工程である。また、上記液体燃料供給工程は、液体燃料噴射装置から微粒化された液体燃料を装入層上方の空気中に水平方向に噴射する工程であり、上記焼結工程は、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微粒化された液体燃料と所定温度の熱風とを装入層内に吸引し、該微粒化された液体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、これらの燃焼によって発生する熱によって、焼結原料を焼結し、焼結ケーキを生成させる工程である。
【００２３】
本発明において、点火炉の下流側で、上記のように装入層の上方で微粒化された液体燃料を大気中に水平方向に噴射することにより、引火等を抑制しながら微粒化された液体燃料を装入層上に均一分散させることができ、ウインドボックスの空気吸引によって装入層内で揮発させることができる。
図１は、本発明に係る焼結機の一実施形態を示す概略構成図である。この図１においては、前述した従来例と同様に、鉄鉱石粉、製鉄所内回収粉、焼結鉱篩下粉、石灰石およびドロマイトなどの含ＣａＯ系副原料、生石灰等の造粒助剤、コークス粉や無煙炭などの燒結原料を複数のホッパー１からコンベヤ上に所定の割合で切り出し、切り出した原料をドラムミキサー２，ドラムミキサー３等によって適量の水を加えて混合、造粒されて、３．０〜６．０ｍｍの平均径を有する擬似粒子である焼結原料とされてサージホッパー５に貯留される。一方、所定粒径に整粒した塊鉱石を床敷ホッパー４から切り出して焼結機パレット８のグレート上に床敷層を形成する。
【００２４】
そして、サージホッパー５から燒結原料がドラムフィーダー６と切り出しシュート７を介して、無端移動式の焼結機パレット８上の床敷層上に装入され、焼結ベッドともいわれる装入層９を形成する。装入層の厚さ（高さ）は通常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で、この装入層９の表層中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を介して空気を下方に吸引することにより、該装入層中の炭材を順次燃焼させる。
【００２５】
そして、点火炉１０の下流側に、装入層９の上方側で液体燃料を微粒化して略水平方向へ噴射する液体燃料噴射装置１５が配設されている。
この液体燃料噴射装置１５は、点火炉１０の下流側且つ燃焼・溶融帯が装入層９中を進行する過程におけるパレット進行方向の何れかの位置に一つ以上配設され、装入層９中への液体燃料ミストの供給は、装入層９中の炭材への点火後の位置で行われるのが好ましい。この液体燃料噴射装置１５は、点火炉１０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又は複数個配設されるものであり、目標とする製品焼結鉱の冷間強度を調整する観点から、大きさ、位置、配置数が後述するように決められる。
【００２６】
この液体燃料噴射装置１５は、図２に示すように、焼結機パレット８の上部を覆うフード１６を有し、このフード１６の上部に比較的大きな面積の開口１７が設けられている。
このフード１６内には、図２及び図４に示すように、装入層９の上方に焼結機パレット８の搬送方向に沿う圧縮空気供給配管２１及び液体燃料供給配管２２が焼結機パレット８の搬送方向と直交する幅方向に所定間隔を保って複数例えば９組平行に配設されている。
【００２７】
各圧縮空気供給配管２１及び液体燃料供給配管２２の下面側には焼結機パレット８の搬送方向に所定距離を保ってスプレー機構２３が配設されている。これらスプレー機構２３は、焼結機パレット８の幅方向に隣接するスプレー機構２３が対向しないように、焼結機パレット８の搬送方向にスプレー機構２３が千鳥状に配列されている。なお、圧縮空気供給配管２１及び液体燃料供給配管２２の組数は９組に限定されるものではなく、複数本、３〜１５組配設することが好ましい。
【００２８】
各スプレー機構２３は、図３に拡大図示するように、圧縮気体供給管２１の下面に連結された垂直配管２４と、この垂直配管２４の中間部に形成された混合部２５と、この混合部２５と液体燃料供給管２２の下面との間を連結する連結配管２６と、垂直配管２４の下端に配設された焼結機パレット８の幅方向に二股状に分岐する分岐噴射部２７とで構成されている。
【００２９】
分岐噴射部２７は、垂直配管２４を挟んで対称的な２つの噴射ノズル部２８ａ及び２８ｂを有する。これら噴射ノズル部２８ａ及び２８ｂから例えば１００μｍ以下の微粒子に微粒化した液体燃料ミスト２９が略水平方向に噴射される。
ここで、液体燃料ミスト２９の粒径を１００μｍ以下に設定する理由は、粒径が１００μｍを超えると、装入層９の表層部に残存する部分が発生し、表層部で燃焼し始めることにより、装入層９内の燃焼不足となる上層及び中層部の高温域保持時間の延長に寄与せず、無駄となる。
【００３０】
また、液体燃料ミスト２９の粒径は小さいほど好ましいが、粒径を小さくするほど発生量が減少することから、液体燃料ミスト２９の粒径は５０μｍ以下で且つ２０μｍ以上に選定することが好ましい。
液体ミスト２９の粒径が５０μｍ以下であると、装入層９の上方及び表層部での燃焼を抑制して、表層に形成される焼結ケーキ内の亀裂部分を通過するか、又は焼結ケーキで一旦気化し、焼結ケーキを気体状態で通過して、燃焼・溶融帯に達して燃焼する。
【００３１】
また、粒径が２０μｍ未満であると液体燃料ミスト２９の発生量が減少して、液体燃料澄人２９の装入層９への導入によって、高温域保持時間を延長する良好な効果を発揮することができない。
噴射ノズル部２８ａ及び２８ｂのそれぞれはその中心線が垂直配管２６から先端に行くに従い徐々に下がる僅かな先下がり勾配となる垂直配管２４の中心軸に対して例えば８５度程度の開角となるように設定されている。このように噴射ノズル部２８ａ及び２８ｂが僅かな先下がり勾配とされていることにより、液体燃料ミストの噴射を終了した際に、液体燃料ミストが噴射ノズル部２８ａ及び２８ｂ内に液体として残留することなく、全て滴下される。
【００３２】
また、スプレー機構２３が焼結機パレット８の搬送方向に千鳥状に配列されているので、各スプレー機構２３の噴射ノズル部２８ａ及び２８ｂから噴射された液体燃料ミスト２９は、図５に示すように、互いに干渉することがなく、均一に分散されて装入層９上に噴射される。その後、焼結機パレット８下の図示されていないウインドボックスの吸引力を利用して、装入層９の表層に生成した焼結ケーキを経て、装入層の深部（下層）にまで導入される。
【００３３】
各圧縮気体供給配管２１は、図６に詳細に示すように、焼結機パレット８の上流側で流量計ＦＣを介しさらに制御弁ＶＣを介して圧縮気体供給元配管３１に連結され、この圧縮気体供給元配管３１が圧縮気体供給源３２に連結されている。
この圧縮気体供給源３２は、消炎性を有する窒素、炭酸ガス及び水蒸気の何れかを主成
分として用いられた気体を貯留する貯留タンク３３を有する。この貯留タンク３３に貯留された気体がコンプレッサ３４で圧縮されて圧縮気体とされ、これがレシーバタンク３５に貯留され、このレシーバタンク３５から圧縮気体供給元配管３１を介して各制御弁ＶＣに供給される。
【００３４】
ここで、レシーバタンク３５と流量計ＦＣとの間には、制御弁ＶＣが介挿されたメイン流路ＬＭと、制御弁ＶＣをバイパスして比較的小流量の圧縮空気を供給するバイパス流路ＬＢとが設けられている。このバイパス流路ＬＢはスプレー機構２３から液体燃料ミスト２９を噴射していない状態で、レシーバタンク３５からの圧縮気体がバイパス流路ＬＢ及び流量計ＦＣを介して少量の圧縮気体がスプレー機構２３に供給されて、スプレー機構２３の噴射ノズル部２８ａ及び２８ｂの目詰まりを防止している。
【００３５】
各液体燃料供給配管２２も同様に、焼結機パレット８の上流側で流量計ＦＦを介してさらに制御弁ＶＦを介して液体燃料供給元配管３６に連結され、この液体燃料供給元配管３６が燃料供給ポンプ３７を介して液体燃料供給源としての液体燃料貯留タンク３８に接続されている。ここで、液体燃料供給配管２２及び液体燃料供給元配管３６の夫々は、上流側に比較して下流側の配置高さが低くなる先下がり勾配に傾斜配置され、液体燃料ミスト２９の噴射を終了させたときに、液体燃料供給配管２２及び液体燃料供給元配管３６内に液体燃料が残留しないように構成することが好ましい。
【００３６】
液体燃料としては、常温で液体となる石油系液体燃料、エチルアルコールやメチルアルコールなどのアルコール類液体燃料、エーテル類液体燃料、その他の酸化水素系液体燃料の少なくとも１つ以上を用いるが、コスト及び供給容易性を考えるとＡ重油又はＣ重油が好ましく、本実施形態ではＡ重油を使用した場合について説明する。
ここで、本発明に用いることができる液体燃料とその特性について下記表１に示した。
【００３７】
【表１】
2011252665.tif 000003
【００３８】
このような液体燃料を微粒化して噴射する液体燃料ミスト２９は、着火温度が高炉ガス、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、又はこれらの混合ガスの何れかの気体燃料と比較して着火温度が高いため、装入層９即ち焼結ベッドの表層の温度より高く、装入層９のより内部で燃焼する。このため、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。
【００３９】
また、フード１６の左右のサイドウォール１８の近隣の低歩留り部の位置に多めの液体燃料ミスト２９を供給可能に構成することが望ましい。
なお、廃油等は、引火し易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、装入層９即ち焼結原料ベッド上に供給した場合には、装入層９中の燃焼帯近傍に到達する前の装入層９の表層の上部空間ないしは装入層９の表層近傍で燃焼してしまうため、本発明が意図する装入層９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。
【００４０】
また、上記実施形態では、液体燃料ミスト２９を噴射するスプレー機構２３で、液体燃料を圧縮気体に混合部２５で混合して微粒化して装入層９上に水平方向に噴射する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、圧縮気体供給源３２及び燃料供給ポンプ３７から供給される圧縮気体及び液体燃料を混合機で混合した液体燃料ミストを、ミスト供給配管を介して各スプレー機構２３の分岐噴射部２７に供給するようにしてもよい。この場合には、液体燃料ミスト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。
【００４１】
そして、本発明では、焼結機パレット８の上部を覆うフード１６を設けている。このフード１６の上部の開口１７には、液体燃料ミスト２９の気化を促進する熱風を供給する熱風供給装置４０が接続されている。
この熱風供給装置４０は、循環ガスを所定温度に加熱して熱風を形成するヒーター又は燃焼バーナーを有する加熱器４１を備えている。この加熱器４１で循環ガスを所定温度に加熱して熱風としてフード１６の開口１７に供給する。
【００４２】
ここで、加熱器４１は、温度制御装置４２によって熱風温度が所定温度に制御される。このため、温度制御装置４２には、加熱器４１の出側の熱風温度を検出する温度センサ４３の温度検出値Ｔが入力され、この温度検出値Ｔが所定温度となるようにヒーター又は燃焼バーナーを制御する。
ここで、熱風の温度としては、液体燃料の引火点及び発火点の範囲の温度が好ましく、前述したように液体燃料としてＡ重油を使用する場合には、ペンスキーマルテンス密閉式引火点（ＰＭ）が６０〜１２０℃であり、発火点が約２４０℃となるので、この範囲内の温度に設定する。
より好ましくは、液体燃料噴射装置１５で噴射した液体燃料ミスト２９によって焼結ケーキの表層に残る残油率が残油による影響が殆ど生じない例えば２％以下となるように液体燃料ミスト２９の気化を促進可能な温度に設定する。
【００４３】
後述するように、焼結ケーキの表層に残る残油率が２％となる熱風温度は引火点に近い８８℃となる。熱風温度を８８℃より上昇させると、これに応じて焼結ケーキ表層の残油率が低下し、熱風温度が発火点に近い２００℃となると焼結ケーキ表層の残油率が０％となり、焼結ケーキ表層の油分が全くなくなる。
ここで、液体燃料として前述したようにＡ重油（タラカン油田産）を使用した場合、温度（℃）と蒸気圧（ｍｍＨ2Ｏ）との関係を表す蒸気圧曲線は、図７に示すようになる。
この図７から平衡時の蒸気圧では、常温時よりも、引火点で約８倍、２００℃付近では約４０倍の蒸気圧になる。
【００４４】
このＡ重油の蒸発速度調査表す文献（山形大学紀要、工学、第１１巻、第１号昭和４５年（Ｓ４５年）によると、温度をＴとすると、蒸発速度ｋは下記（１）式で表される。
ｋ＝ｅｘｐ（−２４０６．８／Ｔ＋２．７８６７）…………（１）
この（１）式から明らかなように、常温（２５℃）では蒸発速度ｋ＝０．００５（ｃｍ-2・ｍｉｎ-1）となり、２００℃ではｋ＝０．１４０（ｃｍ-2・ｍｉｎ-1）となる。
このときの、残油率ｍは下記（２）式で表される。
ｍ＝１−ｋｌｏｇ（ｔ）      …………（２）
ここで、ｔは保持時間（ｍｉｎ）である。
【００４５】
吹込み時間は同じであるので、反応界面積を一定であると過程すると、Ａ重油がミストとして流れていかないことを前提とした場合、常温時の残油が１０％であるならば、２００℃の熱風を吹き込んだ際の残油は８．４％となる。
また、フード１６の下側と、焼結ベッド表面（装入層表面）との間には、必然的に間隙が生じるが、この間隙部分のシールが十分でないと、例えば、透過率が２０〜３０％あると、この部分からフード１６内部に空気を巻き込み、液体燃料ミストの濃度分布の偏りを増大させることが分かった。したがって、フード１６の下端からの空気の侵入を防止することは重要である。
【００４６】
このため、フード１６の焼結機パレット８の搬送方向に沿う左右のサイドウォール１８の下端とパレットサイドウォール８ａとの間及びスプレー機構２３の分岐噴射部２７の下面と装入層９の上面との間には、図８に模式的に示すように焼結機パレット８の搬送方向に延長するワイヤーブラシ間にシールシートを介挿したワイプレシール４１が設置され、その外側にワイプレシール４１を外側から覆うカバー４２が設けられている。なお、シール材としてはワイプレシール４１に限らず、チェーンカーテン、シールブラシ、密着シール等のシール材を適用することができる。また、上記シール材は、耐熱性があり、且つ、可撓性ないし変形の自由度が大きく、装入層９の表面を傷つけないものであることが好ましい。
【００４７】
一方、焼結機パレット８の搬送方向の上流側及び下流側でのフード１６の前後板部１６ｂの下端と装入層９の表面との間では、図９に示すようなフード１６の前後ウォール１９に沿って空気通路４３を配設し、この空気通路４３の下方から空気を噴出させてエアカーテン４４を形成することが好ましい。
また、液体燃料噴射装置１５の設置位置、大きさ、配置数は以下のようにして設定される。
すなわち、装入層９中の炭材に点火された後に、液体燃料ミスト２９を装入層９上へ供給（導入）する。その理由は、点火直後の位置で液体燃料ミスト２９を供給しても、装入層９の表層上で燃焼するだけであり、液体燃料ミストが燃焼層に何ら影響を与えることはないからである。したがって、装入層９の上部の焼結原料が焼成されて、焼結ケーキの層である焼結完了帯が形成された後に、液体燃料ミストを装入層９へ供給する必要がある。
【００４８】
本発明の液体燃料ミスト使用時の原理を図１０を用いて説明する。図１０（a）は、エ
タノールを粒径約５０μｍとして鍋試験で用いた際の写真である。エタノール吹き込みに伴い燃焼溶融帯が大きく広がっていることがわかる。この現象を模式的に説明する図が図１０（ｂ）であり、図中左側は気体燃料を希釈して吹き込んだ際の焼結反応をさす。凝結材である粉コークスに点火炉で着火され粉コークスによる燃焼帯は焼結原料の装入層を下降しながら下方に焼結反応が進行していく。焼結帯ができるのは焼結完了帯であり、焼結完了帯と粉コークス燃焼帯との間に気体燃料を希釈して吹き込んだ際には希釈ガスのガス燃焼帯が発生し、ここで最高温度を上昇させずに高温域保持時間延長を司っている。右側は本発明になる液体燃料ミスト使用時の焼結反応を示す。焼結完了帯で液体燃料ミストのガス化が生じるもので、このため本発明では前記したように液体燃料ミストの粒径を１００μｍ以下、好ましくは５０μｍ以下とするものである。粒径が１００μｍを超えると焼結完了帯の熱を利用するにして液滴が残存するようになり表層部での燃焼の恐れがある。液体燃料ミストの粒径を１００μｍ以下としたときは、液体燃料ミスト（液体燃料粒子）はその凝集粒子も含めガス化し液体燃料の蒸気となって、焼結完了帯と粉コークス燃焼帯との間に液体燃料を液体燃料ミストとして吹き込んだ際の液体燃料ガスのガス燃焼帯が発生し、ここで最高温度を上昇させずに高温域保持時間を拡大延長させ気体燃料使用と同じ現象を発揮させる。
【００４９】
液体燃料を吹き込む際には、図１０（b）に示す、液体燃料粒子のガス化（液体燃料蒸
気）領域が重要である。
つまり、図１０（b）の液体燃料のガス化領域において、まず、液体燃料の蒸気濃度が
、表１の燃焼下限濃度以下になるように、スプレーノズルから液体燃料を噴霧することが重要である。吹き込むにあたっては焼結完了帯の表層部で燃焼させないように燃焼下限濃度の７５％以下とすることが必要であり、その下限は燃料熱を活用するためには少なくとも燃焼下限濃度の１％以上とする。好ましくは燃焼下限濃度の２５％以下、４％以上である。上限は、火災などの安全上から、下限は有効熱量から決まる。また、着火温度以下である必要がある。
【００５０】
図１０（ｃ）に示すように、燃焼のポイントは、粉コークス側Ａで焼結反応における最高温度を制御し、高温域保持時間は、最高温度以下で燃焼帯温度を維持する液体燃料側Ｂの燃焼である。図１０（ｄ）にその例を示す。Ｃとして示す温度曲線は粉コークスのみを凝結材とするときの焼結反応における焼結製造時の層内温度履歴である。粉コークス量により最高温度は制御され、この温度パターンによって高温域保持時間Ｅが定まる。このＣの温度パターンで高温域保持時間延長を行うときは、粉コークス添加量を増加させ高温域である１２００℃以上の領域の裾野を拡大することが必要であるが、同時に最高温度を高める必要があった。液体燃料使用時の温度パターンをＤとして示す。図１０（ｃ）に示したように液体燃料の燃焼は最高温度以下で燃焼帯温度を維持する図１０（ｃ）の液体燃料側Ｂの燃焼である。この両者の組み合わせによって最高温度を変化させずに裾野領域の温度上昇させた図１０（ｄ）の温度パターンＤが得られるのである。この温度パターンＤによって１２００℃以上の領域の裾野を拡大し、高温域保持時間Ｆが確保される。
【００５１】
図１１は、従来焼結法と液体燃料ミスト使用焼結法の鍋試験の写真であり、従来焼結では粉コークス燃焼熱利用のため粉コークス比は高い。また、高くしても白く見える燃焼・溶融帯は、おおよそこの実験では６５ｍｍにとどまった。
液体燃料のガス化領域（焼結完了帯）において、その領域の温度が、液体燃料の沸点以上で、着火温度以下（燃焼下限濃度より濃度を低下させることにより制御可能）とした、液体燃料として重油、エタノール例を示しているが、最高温度を１３８０℃に抑えるため粉コークス使用量は減少させて行った。いずれも白く見える燃焼・溶融帯は拡大し、得られた焼結鉱強度は粉コークスのみ使用する従来焼結法より高いものを得ることができた。
【００５２】
また、図１０（ｂ）の液体燃料のガス化領域（焼結完了帯）において、その領域の温度は、液体燃料の沸点以上で、着火温度以下である必要がある。そうすることで、図１１のような現象となる。
なお、ガス化領域（焼結完了帯）の温度が、着火温度以上（燃焼下限濃度に近い高濃度）であると、図１２のように、粉コークス燃焼帯に入る前の焼結完了帯表面で液体燃料蒸気が燃焼してしまい、効果が無くなり、酸素不足を招くなど焼結操業にとってかえって悪影響を与える。
【００５３】
なお、液体燃料ミストの供給は、装入層９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。液体燃料ミスト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９の上部に焼結ケーキが生成していない点火直後の状態で液体燃料ミストの供給を行うと、この装入層９の上で燃焼を起こす可能性がある。
（ｂ）液体燃料ミストの供給は、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。
【００５４】
装入層最高筒体温度又は高温領域保持時間の何れか又は両方を調整するために、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３０
ｍｍ以上となった状態において、液体燃料ミストの供給を行うことが好ましい。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液体燃料ミストによる冷却効果によって、液体燃料ミスト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以上となる段階で液体燃料ミストを供給すると、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。
【００５５】
また、液体燃料ミストの装入層９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９の中・下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、燃焼・溶融帯が表層から２００ｍｍ以上下がった位置であれば、空気による冷却の影響が略解消されて、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、液体燃料ミストの供給は、歩留り低下の大きいパレット幅方向両炭部のサイドウォール近傍で行うことがより好ましい。
なお、液体燃料噴射装置１５は、焼結機の規模にもよって異なるが、例えば、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１０の下流側約５ｍ以降の位置に配置することが好ましい。
【００５６】
本発明に係る焼結機では、液体燃料ミストの供給位置（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１０の出側で、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程度以下で液体燃料ミスト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液体燃料ミストの導入を開始することを意味しており、その結果、液体燃料ミスト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。
【００５７】
本発明に係る焼結鉱の製造方法では、装入層中への液体燃料ミストの導入は、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、この液体燃料ミストの供給は、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液体燃料ミスト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。
【００５８】
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液体燃料ミストの供給は、装入層内する導入された液体燃料ミスト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、液体燃料ミストの供給、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、液体燃料ミストの供給が、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、液体燃料ミストの供給作用を中層部以下の帯域にまで及ぶようにすると、本来の炭材による燃焼・溶融帯の上に液体燃料ミストによる再燃焼・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。
【００５９】
また、本発明において、液体燃料ミストを装入層中へ導入（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構成である。
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・溶融帯の位置が前述した図２７（ａ）に示すように変化する。そして、図２７（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２７（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、前記液体燃料ミストを供給すると、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。
【００６０】
前記液体燃料ミストの供給（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。
【００６１】
また、本発明において、装入層中への液体燃料ミストの供給（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、液体燃料ミスト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、液体燃料ミストの供給位置制御や、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。
【００６２】
この強度レベルは、本発明では、とくに前記液体燃料ミストの濃度、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。
【００６３】
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液体燃料ミスト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、液体燃料噴射装置の規模（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。
【００６４】
次に、上記実施形態の動作を説明する。
先ず、図１に示すように、床敷ホッパー４から整粒した塊鉱石を切り出して焼結機パレット８のグレート上に床敷層を形成し、この床敷層上にサージホッパー５からドラムフィーダー６で定量切り出しされた焼結原料が装入されて焼結ベッドとも言われる４００〜８００ｍｍ程度の装入層９を形成する。
そして、焼結機パレット８の搬送に伴って、点火炉１０下に移動された装入層９の表層中の炭材に点火される。
点火後の装入層９では、焼結機パレット８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・溶融帯の位置が前述した図２７（ａ）に示すように変化する。そして、燃焼・溶融帯の位置が上層から中層に移行する表層から２００ｍｍ程度に達するときに、焼結機パレット８が液体燃料噴射装置１５の位置に達する。
【００６５】
この液体燃料噴射装置１５には、図２に示すように、熱風供給装置４０の加熱器４１から温度制御装置４２で一定温度例えば２００℃に制御された熱風がフード１６の上部の開口１７に供給されている。
そして、液体燃料噴射装置１５では、焼結機パレット８の上方を覆うフード１６内でスプレー機構２３によって液体燃料ミスト２９が装入層９の表面に均一に噴射される。
【００６６】
すなわち、液体燃料噴射装置１５では、液体焼結機パレット８の装入層９の表面から所定距離離れた位置に焼結機パレット８の搬送方向に平行に延長する圧縮気体供給配管２２及び液体燃料供給配管２２の組が搬送方向と直交する幅方向に所定数組配設され、各組の圧縮気体供給配管２１及び液体燃料供給配管２２に圧縮気体及び液体燃料を混合して１００μｍ以下に微粒化した液体燃料を液体燃料ミストとして略水平方向に噴射するスプレー機構２３が配設されている。
【００６７】
そして、このスプレー機構２３が図５に示すように、隣接する組のスプレー機構２３同士が対向しないように隣接する組間で焼結パレット８の搬送方向に半ピッチずらして配置されているので、隣接する組におけるスプレー機構２３の噴射ノズル部２８ａ及び２８ｂから噴射される液体燃料ミスト２９が互いに干渉することなく均一な噴射領域が形成される。
【００６８】
噴射された液体燃料ミスト２９は、整流板４０で整流された熱風と混合されて常温における燃焼下限濃度以下に希釈され、装入層９の上方での燃焼を抑制することができる。このとき、液体燃料を微粒化するための微粒化用気体として、消炎性のある窒素、炭酸ガス、水蒸気の少なくとも１つを主成分として用いられており、液体燃料ミスト２９にこれら消炎性のある圧縮気体が含まれているので、液体燃料ミスト２９が装入層９の上方側で燃焼されることを確実に抑制することができる。
【００６９】
そして、各スプレー機構２３の噴射ノズル部２８ａ及び２８ｂから噴射された液体燃料ミスト２９は、焼結機パレット８の下側に配設されたウインドボックス１１を介して熱風とともに下方に吸引されることにより、装入層９内に導入される。
このとき、スプレー機構２３の噴射ノズル部２８ａ及び２８ｂから噴射された液体燃料ミスト２９は、図１３に示すように、例えば２００℃に加熱された熱風によって気化が促進されて蒸発して可燃性気体となり、装入層９内で後段側から供給される空気と混合されて可燃性混合気となる。
【００７０】
装入層９内に導入された可燃性混合気は、爆発下限界濃度以上となって、表層部に生成された焼結ケーキを通過して表面から１００ｍｍ以上下側の燃焼・溶融帯に達し、この燃焼・溶融層で燃焼される。このため、元々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上・中層域を１２００℃以上の高温域に保持する高温域保持時間を長くすることができ、焼結鉱の冷間強度を向上させることができる。したがって、液体燃料ミスト２９の吹き込みを行わない場合の図２７（ｃ）に示す歩留りの低い上・中層部の歩留りを向上させることができる。
【００７１】
しかも、スプレー機構２３から噴射された液体燃料ミスト２９が熱風によって気化が促進されるので、焼結ケーキ表層に油分が残留することがない。このため、焼結ケーキ表層に油分が多く残留する場合の前述したクラッシャー後の工程で焼結鉱が燃焼したり、油分を含んだダストが電気集塵機（ＥＰ）で火災を生じさせたり、油分がクラッシャーやベルトコンベヤに付着してハンドリング性能の悪化やメンテナンス回数の増加といった各種弊害を確実に解消することができる。
【００７２】
また、スプレー機構２３から噴射される液体燃料ミスト２９が熱風によって気化されて蒸発して可燃性気体となるので、このとき、液体燃料ミスト２９が蒸発する際に、装入層９の予熱から蒸発潜熱を奪うことなる。しかしながら、熱風によって蒸発潜熱により奪われた熱を補填することができ、図１４（ａ）に示すように装入層９内に導入されたときに装入層９の表層が冷却されることを抑制することができ、装入層９内での燃焼に影響を与えることがない。
【００７３】
因みに、図１４（ｂ）に示すように、熱風の変わりにフード１６の開口１７から常温に近い空気すなわち冷風を吸引する場合には、空気温度が比較的低いことにより、スプレー機構２３から噴射される液体燃料ミスト２９か空気と混合された可燃性混合気が装入層９内に導入されるので、鋭気体燃料ミスト２９が蒸発する際の蒸発潜熱で奪われる装入層９の予熱を補填することができず、装入層９の表層が冷却されることになり、液体燃料が残留する。
【００７４】
このように、液体燃料ミスト２９の供給作用を中層部以下の領域にまで及ぶようにすると、本来の炭材による燃焼・溶融帯の上に液体燃料ミスト２９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たすことが可能になるので、焼結機パレット８の移動速度を落とすことなく十分な焼結が実現できる。その結果、装入層９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、ひいては焼結鉱の品質（冷間強度）と生産性の向上につながる。
【００７５】
なお、燃料供給配管２１に液体燃料を供給開始する際及び液体燃料の供給を停止する際には、加熱気体を液体燃料供給配管２１にパージ用気体として供給して管内に残留する液体燃料を燃焼させて除去することが好ましい。
上述した本実施形態の効果を確認するために、熱風吹込み実験を行った。
この熱風吹込み実験は、図１５に示すように、円筒状の鉄鍋５０（２９０ｍｍφ×４００ｍｍＨ）を用い、この鉄鍋５０の内部に鉄鉱石、溶剤、粉コークスを配合した焼結原料をドラムミキサーで造粒した造粒粒子５１を充填する。下記表２にコークス以外の具体的な原料配合を示す。
【００７６】
【表２】
2011252665.tif 000004
【００７７】
この配合を実施するに際し、焼結原料中のシリカは、４．９％、塩基度は２．０に設定した。また、粉コークスは、実験水準ごとに配合量を変化させている。
実験は、基本として焼結層の下部にブロワーを設置し、装入層上層から空気を引いている。空気に加えてミスト状にしたＡ重油を吹き込む水準（Ｔ２）、ミスト状にしたＡ重油と１６０℃（常温時の約９倍の蒸気圧）の熱風を吹き込む水準（Ｔ３，Ｔ４）（本発明）、ミスト状にしたＡ重油と２００℃（常温次の約１４倍の蒸気圧）の熱風を吹き込む水準（Ｔ５，Ｔ６）（本発明）及び空気に加えて液化天然ガス（ＬＮＧ）を吹き込む水準（ＥＸ１）（比較例）の実験を行った。
【００７８】
図１６に各水準の具体例を示す。原料中の炭材としてのコークスは、５ｍａｓｓ％を基準として、Ａ重油を吹き込む場合は焼結層への過剰熱の付与を避けるため、コークスを４．２ｍａｓｓ％に削減し、液化天然ガスを吹き込む場合には、コークスを４．７ｍａｓｓ％に削減した。
さらに、本発明に対応する水準Ｔ３〜Ｔ６では、焼結原料層に点火終了後、３０秒でＡ重油と熱風を同時に吹込み開始した。
ここで、水準Ｔ３及びＴ４では、Ａ重油の吹込み量を５．４（ｇ／ｍｉｎ）及び２．８（ｇ／ｍｉｎ）に設定し、水準Ｔ５及びＴ６では、逆にＡ重油の吹込み量を２．８（ｇ／ｍｉｎ）及び５．４（ｇ／ｍｉｎ）に設定した。また、水準ＥＸ１では液化天然ガスの吹込み量を０．４％に設定した。
【００７９】
そして、実験におけるＡ重油のマスバランス評価を行って、燃焼帯での燃焼量を算出した。
燃焼帯での燃焼量＝α−β−γ
ただし、αはＡ重油の供給量であってＡ重油タンク重量を実測した。βは点火炉の残留量であって、点火炉内をウェスで拭き取って測定した。γはケーキ上面の残留量であって、ケーキ上面を採取し、油分測定（アセトンで溶解・分離）を行った。
このときの油分測定は、ケーキ上面を採取した試料を秤量し、図１７に示す円筒型ろ紙５５に試料５６を装入して上部を綿栓５７で封入した。
この円筒型ろ紙５５を図１８に示すソックスレー抽出機５８にセットして、８０℃のアセトンに油分を溶解し、ろ液を加熱し、アセトンを揮散させて油分を採取し、採取した油分の重量を測定した。
上記実験結果を下記表３に示す。
【００８０】
【表３】
2011252665.tif 000005
【００８１】
この表３から明らかなように、焼結ケーキ表面の残油率は、図１９に示すように、熱風を吹き込まない場合の水準Ｔ２では、残油率が３．３１％であったのに対し、本発明の水準Ｔ３では残油率が０．３１％となり、焼結ケーキ表面の残油分が１／１０以下に低下している。しかも、水準Ｔ３と同じ熱風温度（１６０℃）でＡ重油吹込み量を約半分にした
水準Ｔ４では残油率が０％となり、熱風温度が２００℃となる水準Ｔ５及びＴ６ではＡ重油の吹込み量にかかわらず残油率が０％となり、焼結ケーキ表面に油分の残留は認められなかった。
また、上記水準Ｔ２〜Ｔ６及びＥＸ１の実験による成品のシャッター強度（％）、成品歩留（％）、焼結時間（ｍｉｎ）、生産率（ｔ／ｈ・ｍ2）、生産量（ｋｇ）、吹込み原
単位（ｋｇ／ｔ−ｓ）及び原単価（全燃料：円／ｔ−ｓ）を算出した結果を下記表４に示す。
【００８２】
【表４】
2011252665.tif 000006
【００８３】
この表４から明らかなように、Ａ重油のみを供給する水準Ｔ２に比較して、Ａ重油と熱風とを同時に吹き込む水準Ｔ３〜Ｔ６では、冷間強度（シャッター強度）及び成品歩留が大幅に向上している。
特に、シャッター強度と生産率との関係を表すと、図２０に示すようになり、Ａ重油のみである場合には生産率及びシャッター強度がともに低く、シャッター強度は７６％以下
であるのに対し、Ａ重油に１６０℃の熱風を供給する場合には、シャッター強度を８０％に向上させることができるとともに、生産率も向上させることができる。さらにＡ樹油に２００℃の熱風を供給する場合には、シッター強度を８０％に維持しながら生産率を向上させることができる。
【００８４】
ところで、Ａ重油の吹込み量をパラメータとして、熱風温度とシャッター強度との関係を表すと、図２１に示すようになり、熱風温度が１６０℃を超えるとシャッター強度の向上幅は減少し、特にＡ重油の吹込み量が５．４（ｇ／ｍｉｎ）である場合には、１６０℃を超えた場合のシャッター強度の向上幅は殆ど無い状態となる。
一方、他の比較例として、Ａ重油を吹き込むことなく熱風のみを吹き込んだ場合の熱風温度とシャッター強度との関係を実験したところ、下記表５に示す結果が得られた。
【００８５】
【表５】
2011252665.tif 000007
【００８６】
この表５の実験結果の熱風温度とシャッター強度との関係を図２２に示す。
この図２２から明らかなように、常温（２６℃）ではシャッター強度が７６．３％であり、Ａ重油を５．４（ｇ／ｍｉｎ）と熱風とを吹き込む場合に比較して高いが、熱風のみを供給する場合には、熱風温度の上昇に比較してシャッター強度の向上幅が小さく、熱風温度が６０℃程度を超える高温領域では、Ａ重油及び熱風を吹き込む場合に比較してシャッター強度が小さくなることが確認された。
この結果、シャッター強度の向上は熱風の供給のみで起こるものではなく、Ａ重油と熱風との組み合わせによって初めて８０％台のシャッター強度が得られることが確認された。
【００８７】
このように、上記実施形態においては、点火炉１０で装入層９の表層に点火した後に、液体燃料噴射装置１５で燒結機パレット８の装入層９の上側に液体燃料ミスト２９を均一に分散させて噴射して熱風によって気化を促進することにより、プロパンガス、ＬＮＧ、Ｍガス等の気体燃料を空気で希釈した希釈気体燃料を使用する場合に比較して、着火温度の高い液体燃料を使用し、この液体燃料をそのまま使用するのではなく、圧縮気体で微粒化して液体燃料ミストとして噴射するので、装入層９の上側で発火するおそれを確実に抑制することができる。しかも圧縮気体として消炎性を有する窒素、炭酸ガス、水蒸気の少なくとも１つを主成分とする気体を用いることで、装入層９の上側で発火するおそれをより抑制することができる。
【００８８】
また、熱風によってスプレー機構２３から噴射される液体燃料ミスト２９の気化を促進するので、装入層９の表層での液体燃料の残留を防止又は抑制することができ、焼結ケーキの表層に液体燃料が残留することによる各種弊害を解消することができる。
なお、上記実施形態においては、点火炉１０の下流側に液体燃料噴射装置１５を配置する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、点火炉１０の下流側に保温
炉が配設されている場合には、この保温炉の下流側に液体燃料噴射装置１５を配設すればよい。
【００８９】
また、上記実施形態においては、液体燃料噴射装置１５のフード１６内に整流板４０を設けた場合について説明したが、これに限定されるものではなく、図２３に示すように、フード１６の前後ウォール１９間に燒結機パレット８の搬送方向に沿って延長し、頂点を上方とする断面く字状の邪魔板５１を燒結機パレット８の搬送方向と直交する幅方向に所定ピッチｐを保って所定本数平行に配設した構成を有する邪魔板列５２を上下方向に３列配置し、上下方向に隣接する邪魔板列５２間で、一方の邪魔板列５２の邪魔板５１間に他方の邪魔板列５２の邪魔板５１が位置するように配設し、最下段の邪魔板列５２の下側における邪魔板５１間にスプレー機構２３を配置する構成とすることもできる。
【００９０】
さらに、上記実施形態においては、液体燃料タンク３８から液体燃料を常温で液体燃料供給元配管３６及び液体燃料供給配管２２に供給する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、Ｃ重油などの常温では粘度が高く、微粒化が困難である液体燃料については、蒸気等を利用して例えば１３０℃〜１５０℃に予熱して、粘度を低下させて液体燃料供給配管２２に供給することにより、スプレー機構２３で容易に微粒化して、液体燃料ミスト２９として噴射させることができる。
【産業上の利用可能性】
【００９１】
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。
【符号の説明】
【００９２】
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…サージホッパー
５…床敷ホッパー
６…ドラムフィーダー
７…切り出しシュート
８…燒結機パレット
９…装入層
１０…点火炉
１１…ウインドボックス
１５…液体燃料噴射装置
１６…フード、
２１…圧縮空気供給配管
２２…液体燃料供給配管
２３…スプレー機構
２４…垂直配管
２５…混合部
２６…連結配管
２７…分岐噴射部
２８ａ，２８ｂ…噴射ノズル部
２９…液体燃料ミスト
３１…圧縮気体供給元配管
３２…圧縮気体供給源
３３…貯留タンク
３４…コンプレッサ
３５…レシーバタンク
３６…液体燃料供給もと配管
３７…燃料供給ポンプ
３８…液体燃料貯留タンク
４０…熱風供給装置
４１…加熱器
４２…温度制御装置
４３…温度センサ
５１…邪魔板
５２…邪魔板列
【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１３】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２７】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１４】
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【図２６】
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