(57)【要約】【課題】焼結配合原料のうちの鉄鉱石粉の一部を焼結機クーラーの熱を利用して事前に加熱してなるものを用いて焼結用熱造粒原料とし、これを焼結機に装入することで、生産性と強度の向上が得られる新規な焼結鉱の製造方法を提案する。【解決手段】焼結用造粒原料を焼結機にて焼結することで焼結鉱を製造する際に、前記焼結用造粒原料として、焼結機クーラー内での被冷却高温焼結鉱上に前記鉄鉱石粉の少なくとも一部を装入してこれを加熱し、このようにして得られた加熱鉄鉱石粉を返鉱とともに前記焼結配合原料中に加えてから、ドラムミキサーに装入して造粒することにより、焼結用熱造粒原料としたものを用いる、焼結鉱の製造方法。【選択図】図２
2019123919.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉄鉱石粉の他、炭材や副原料を配合してなる焼結配合原料を造粒し、得られた焼結用造粒原料を焼結機にて焼結することで焼結鉱を製造する方法において、
前記焼結用造粒原料として、焼結機クーラー内での被冷却高温焼結鉱上に前記鉄鉱石粉の少なくとも一部を装入してこれを加熱し、このようにして得られた加熱鉄鉱石粉を返鉱とともに前記焼結配合原料中に加えてから、造粒機内に装入して造粒することにより、焼結用熱造粒原料としたものを用いることを特徴とする焼結鉱の製造方法。
【請求項２】
前記造粒機による造粒に際し、熱水、温風もしくは燃焼ガスのいずれか一以上を使い、加熱鉄鉱石粉を含む前記焼結用配合原料をさらに加熱することを特徴とする請求項１に記載の焼結鉱の製造方法。
【請求項３】
前記造粒機として、ドラムミキサーもしくはペレタイザーの一以上を用いることを特徴とする請求項１または２に記載の焼結鉱の製造方法。
【請求項４】
焼結機クーラー内に滞留している前記被冷却高温焼結鉱のもつ顕熱を利用して加熱される前記鉄鉱石粉は、被処理焼結配合原料に対して１５ｍａｓｓ％〜４０ｍａｓｓ％に相当する量を該焼結機クーラー内に供給することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１に記載の焼結鉱の製造方法。
【請求項５】
焼結機クーラー内に装入する前記鉄鉱石粉は、算術平均粒径が０．５ｍｍ以上５ｍｍ未満の大きさのものを用いることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１に記載の焼結鉱の製造方法。
【請求項６】
前記焼結用熱造粒原料に付与される熱量は、２５℃基準として計算されたヤードにベディングされた焼結原料の単位重量当たりの保持熱量をΔＱ１、焼結機に装入される該焼結用熱造粒原料の単位重量当たりの保持熱量をΔＱ２としたときに、ΔＱ２−ΔＱ１が１００００ｋＪ／ｔ以上となるように、加熱粉鉄鉱石の配合量の調整および／または前記造粒機への熱供給の調整によって行なうことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１に記載の焼結鉱の製造方法。
【請求項７】
焼結機パレット上に装入されるときの前記焼結用熱造粒原料の温度は常温を超え９０℃以下の温度であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１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、ＤＬ焼結機における原料装入層中に現れる湿潤帯の大きさを縮小するのに有効に用いられる焼結用熱造粒原料の開発を通じて、焼結鉱の生産性の向上や強度の向上に有効な焼結鉱の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、焼結機の操業に当たっては、パレット上の原料装入層の湿潤帯が占める範囲の縮小を図ることによって、主として炭材使用量の低減と焼結生産性の向上とを実現する努力が払われてきた。例えば、特許文献１には、炭材を含む焼結原料に水とバインダーを加えて造粒し、次いで、得られた造粒焼結原料をロータリーキルンにより乾燥して得られる乾燥造粒焼結原料をパレット上に装入して焼結するという焼結鉱の製造方法が開示されている。しかしながら、この従来技術の場合、ローターキルンなどを用いて造粒焼結原料を乾燥するためにロータリーキルンという特別な設備が必要となる。
【０００３】
その他、高炉内に装入する高炉用原料、即ち塊鉱石を焼結機に付帯設置されているクーラー内に装入して、その塊鉱石を事前に乾燥する方法の提案がある。即ち、この方法は、焼結機の冷却装置（クーラー）における装置内温度（被冷却焼結鉱の温度）が３００〜６００℃に達している個所に高炉用塊鉱石を装入し、これを事前に乾燥する方法を提案している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−１６９７８０号公報
【特許文献２】特開２０１３−１１９６６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上掲の各従来技術において、焼結鉱の生産性を向上させる場合、例えば、焼結配合原料（造粒焼結原料）を事前に予熱乾燥する方法（特許文献１）では、新たに専用の設備が必要で、設備費が嵩む他、焼結プロセスで用いる凝結材以外にも燃料が必要となり、コスト高になるという問題があった。
【０００６】
また、特許文献２に開示の方法は、焼結機クーラーの熱源を高炉内に装入する塊鉄鉱石の予熱に利用する方法である。従って、この方法は、焼結造粒原料自体の改善を通じて、原料装入層の湿潤帯の大きさを制御して焼結生産性の向上や強度の上昇を図る技術では全くない。
【０００７】
そこで、本発明では、従来技術が抱えている前述した課題を解決すること、とくに特別な設備を使うことなく、焼結配合原料のうちの鉄鉱石粉の一部を焼結機クーラーの熱を利用して事前に加熱してなるものを用いて焼結用熱造粒原料を製造し、これを焼結機に装入することで、生産性と品質（強度）の向上が得られる新規な焼結鉱の製造方法を提案することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明では、前述の課題を解決するために、特許文献２に記載したような高炉用装入原料（塊鉱石）ではなく、焼結配合原料（鉄鉱石粉や副原料粉）の一部、とりわけ鉄鉱石粉の一部を焼結機のクーラー内の高温（３００〜６００℃）焼結鉱の上に供給し、焼結後の被冷却高温焼結鉱の顕熱、即ちクーラーの熱源を利用して該鉄鉱石粉を予め加熱して昇温させることとした。そして、このことによって加熱され昇温したその鉄鉱石粉を返鉱とともに上記焼結配合原料中に混合してから造粒機内に装入して造粒することで焼結用熱造粒原料とするか、または、さらに、上記造粒機内に熱水や温風、燃焼ガスを加えて加熱‐造粒することにより、ヤード置き焼結配合原料の温度以上（常温以上）の温度とすること、例えば該造粒焼結原料の温度を常温以上、より好ましくは６０℃以上の温度に上昇させた焼結用熱造粒原料として、これを焼結機のパレット上に装入することにした。
【０００９】
即ち、本発明は、鉄鉱石粉の他、炭材や副原料を配合してなる焼結配合原料を造粒し、得られた焼結用造粒原料を焼結機にて焼結することで焼結鉱を製造する方法において、前記焼結用造粒原料として、焼結機クーラー内での被冷却高温焼結鉱上に前記鉄鉱石粉の少なくとも一部を装入してこれを加熱し、このようにして得られた加熱鉄鉱石粉を返鉱とともに前記焼結配合原料中に加えてから、造粒機内に装入して造粒することにより、焼結用熱造粒原料としたものを用いることを特徴とする焼結鉱の製造方法である。
【００１０】
なお、本発明においては、
（１）前記造粒機による造粒に際し、熱水、温風もしくは燃焼ガスのいずれか一以上を使い、加熱鉄鉱石粉を含む前記焼結用配合原料をさらに加熱すること、
（２）前記造粒機として、ドラムミキサーもしくはペレタイザーの一以上を用いること、
（３）焼結機クーラー内に滞留している前記被冷却高温焼結鉱のもつ顕熱を利用して加熱される前記鉄鉱石粉は、被処理焼結配合原料に対して１５ｍａｓｓ％〜４０ｍａｓｓ％に相当する量を該焼結機クーラー内に供給すること、
（４）焼結機クーラー内に装入する前記鉄鉱石粉は、算術平均粒径が０．５ｍｍ以上５ｍｍ未満の大きさのものを用いること、
（５）前記焼結用熱造粒原料に付与される熱量は、２５℃基準として計算されたヤードにベディングされた焼結原料の単位重量当たりの保持熱量をΔＱ１、焼結機に装入される該焼結用熱造粒原料の単位重量当たりの保持熱量をΔＱ２としたときに、ΔＱ２−ΔＱ１が１００００ｋＪ／ｔ以上となるように、加熱粉鉄鉱石の配合量の調整および／または前記造粒機への熱供給の調整によって行なうこと、
（６）焼結機パレット上に装入されるときの前記焼結用熱造粒原料の温度は常温を超え９０℃以下の温度であること、
がより好ましい実施形態である。
【発明の効果】
【００１１】
（１）本発明によれば、焼結機のパレット上に装入する焼結用造粒原料として、予め常温超９０℃以下の焼結用熱造粒原料を用いるので、焼結機パレット上の原料装入層下部に現れる圧力損失を増加させる湿潤帯の領域を縮小することができるようになる。その結果、焼結機パレット上の原料装入層の通気性を改善でき、ひいては焼結鉱の生産率を上げることができると共に焼結鉱強度の向上を図ることができる。
【００１２】
（２）また、本発明によれば、必要に応じて造粒時にも、前記焼結機クーラーにて予熱され返鉱の一部となっている加熱鉄鉱石粉を含む焼結配合原料をさらに、造粒機において熱水や温風、高温の燃焼ガスを用いて加熱されるが、そのための新たな設備投資や改造を必要とすることなく焼結用熱造粒原料を得ることができるので、投資対効果が高い。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】従来プロセス説明のための模式図である。
【図２】本発明プロセス説明のための模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
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ている。図１に示すように、平均粒径で１．０〜５．０ｍｍ程度の大きさの鉄鉱石粉、製鉄所内で発生する各種ダスト等の雑鉄源、石灰石や生石灰、製鋼スラグなどのＣａＯ含有原料、粉コークスや無煙炭などの凝結材、任意配合原料として精錬ニッケルスラグやドロマイト、蛇紋岩などからなるＭｇＯ含有原料、精錬ニッケルスラグ、硅石（硅砂）などからなるＳｉＯ２含有原料等を配合してなる焼結原料を、先ずホッパー１・・・に貯蔵する。そして、そのホッパー１から、これらの焼結原料をコンベヤ上に所定の割合で切り出し、造粒機２等により攪拌混合しながら必要な調湿を加えながら造粒し、平均粒径が３．０〜６．０ｍｍ程度の擬似粒子である造粒焼結原料としている。
【００１５】
なお、前記平均粒径とは、長径の算術平均粒径であって、Σ（Ｖｉ×ｄｉ）（但し、Ｖｉはｉ番目の粒度範囲の中にある粒子の存在比率であり、ｄｉはｉ番目の粒度範囲の代表粒径である。）で定義される粒径である。
【００１６】
なお、前記焼結原料を造粒するための造粒機２としては、１つのドラムミキサーを例示したが、これは複数あってもよく、また、このドラムミキサーに代えて、ペレタイザーを用いてもよい。さらには、ドラムミキサーと図示していないぺレタイザーの両方を用いるか、該ドラムミキサーの上流に高速撹拌機を設置して、ドラムミキサーに投入する前に焼結原料を撹拌するなどしてもよい。以下、造粒機２としては主としてドラムミキサーとして説明する。
【００１７】
このようにして得られた造粒焼結原料（擬似粒子）は、焼結機上に配置されている図示していないサージホッパーからドラムフィーダーと切り出しシュートからなる装入装置３を介して、焼結機パレット４上に４００〜６００ｍｍ前後の厚さ（高さ）になるように装入し堆積させて原料装入層を形成させる。次いで、その原料装入層の上方に設置した点火炉５により、この原料装入層中に含まれている炭材に点火する。そして、前記パレット４下に配置したウィンドボックス６による下方吸引により、該原料装入層中の前記炭材を順次に燃焼させ、このときに発生する燃焼熱によって、前記装入原料（擬似粒子からなる造粒焼結原料）を燃焼溶融させることによって焼結する。
【００１８】
その後、パレット４上で得られる焼結層（焼結ケーキ）は、破砕機７、焼結機クーラー８を経て篩９にて整粒され、５ｍｍ以上の塊状の成品焼結鉱と５ｍｍ未満の返鉱とに分別して回収される。
【００１９】
なお、前記ウィンドボックス６を通じて原料装入層内の空気を下方へ吸引する際、該原料装入層の上方から気体燃料、液体燃料、酸素のいずれか一種以上を吹き込んでもよい。その気体燃料としては、高炉ガスやコークス炉ガス、高炉・コークス炉混合ガス、転炉ガス、都市ガス、天然ガス、メタンガス、エタンガス、プロパンガス、シェール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一種以上の可燃性ガスを用いる。液体燃料は、重油、菜種油等を用いる。
【００２０】
ところで、図１、図２に示すそれぞれの焼結プロセスの対比から判るように、本発明の特徴は、主ホッパー１とは別のホッパー１ｂに貯蔵される加熱用焼結原料である鉄鉱石粉、製鉄所内で発生する各種ダスト等の雑鉄源、石灰石や生石灰、製鋼スラグなどのＣａＯ含有原料、粉コークスや無煙炭などの凝結材、任意配合原料として精錬ニッケルスラグやドロマイト、蛇紋岩などからなるＭｇＯ含有原料、精錬ニッケルスラグ、硅石（硅砂）などからなる焼結配合原料の一部となるもの（とくには主として鉄鉱石粉、前記雑鉄源）を、先ず焼結機クーラー８内の、好ましくは冷却すべき高温焼結鉱上の温度の高い側（入側）に装入して、該高温焼結鉱のもつ顕熱によって、該鉄鉱石粉を加熱し（１００℃程度）、この加熱処理によって得られる加熱鉄鉱石粉を返鉱と一緒にして前記ホッパー１に移送し、他の常温の鉄鉱石粉等の焼結原料中に混ぜて常温を超えるような温度に昇熱させた焼結配合原料を調製するようにしたことにある。
【００２１】
また、本発明では、前記ドラムミキサーでの造粒に際し、必要に応じて、例えば、熱水、温風あるいは燃焼ガスのいずれか一以上を使ってさらに加熱してもよい。この方法は、前記焼結機クーラー８から排出される返鉱中に含まれる予め加熱された前記加熱鉄鉱石粉の所要量を混ぜることで、既に常温を超えるような温度となっている焼結配合原料を、さらに高い温度の焼結用熱造粒原料とするときに有効である。
【００２２】
つまり、本発明では、上述した構成の採用によって、焼結機パレット４上に供給して焼結する焼結原料（造粒焼結原料）の少なくともその一部として、予備的に加熱された焼結配合原料を用いると共に、必要に応じてさらにその原料を例えば造粒時に熱水を用いて熱調湿下で造粒して焼結用熱造粒原料としたものを用いることで、焼結機パレット４上の原料装入層の通気性の改善（湿潤帯の縮小）を図って、高強度の焼結鉱を効率よく製造する方法を提案する。
【００２３】
なお、本発明において、焼結機クーラー８の中に装入される前記鉄鉱石粉は、焼結機クーラー８から排出された後、目開き寸法５ｍｍの篩にて篩分けして得られる返鉱と共に前記ホッパー１に移送される。即ち、好ましくは平均粒径５ｍｍ未満の大きさ、より好ましくは０．５ｍｍ〜５ｍｍの大きさのものを移送の対象とする。
その理由は、５ｍｍ超の鉄鉱石粉は、高炉装入原料サイズであり、焼結原料の昇温に寄与せず無駄である。また、０.５ｍｍ未満の鉄鉱石粉は、クーラー内のガス流れを阻害し熱交換が不十分となり、温度上昇に問題が生じるからである。とくに、該鉄鉱石粉は、平均粒径が大きくなるほどクーラー内のガス流れが良好になるために３〜５ｍｍの大きさのものが好ましい。
【００２４】
また、前記焼結機クーラー８内へ供給される鉄鉱石粉量は、該焼結機クーラー８の顕熱利用の観点から、被処理焼結配合原料に対し、１５ｍａｓｓ％以上に相当する量とすることが好ましいが、その供給量が多すぎても該焼結機クーラー８の能力を超えることになるため、４０ｍａｓｓ％以下の量とすることが望ましい。
【００２５】
本発明において返鉱と共に移送される加熱鉄鉱石粉の混合、あるいはさらに前記ドラムミキサーへの熱源の付与によって昇温された焼結用熱造粒原料の温度は、常温（２５℃基準）超〜９０℃以下の温度になるようにすることが好ましい。
【００２６】
以上説明したように、本発明では、焼結原料である前記鉄鉱石粉のうちの少なくとも一部を、焼結機クーラー８内に装入することにより、該クーラー内の高温状態の被冷却焼結鉱の上で排ガス顕熱および焼結鉱との直接接触による熱伝導により該鉄鉱石粉の温度を上昇させ、こうして得られる加熱鉄鉱石粉を返鉱と共に再び焼結配合原料の一部として利用することから、焼結配合原料自体の温度を上げることができる。しかも、ドラムミキサでの造粒処理時において、必要に応じてさらに、熱水などを添加して造粒することにより、より高い温度の焼結用熱造粒原料（擬似粒子）とし、これを焼結機パレット４上に装入することで、焼結鉱の生産性の向上のみならず高強度の焼結鉱が製造できるようになる。
【００２７】
焼結機による焼結処理の大半の時間は、飽和蒸気を排出することに費やされることが知られている。この点、本発明によれば、焼結用熱造粒原料を用いることや造粒時の熱の投入により、焼結機の排ガス温度が上がり、飽和蒸気圧の上昇によって該焼結原料中の水蒸気の排出速度（排ガス中の水蒸気温度）が上昇することで、焼結時間が短くなると共に、焼結強度の上昇をもたらす。
【００２８】
なお、上述した焼結用熱造粒原料を製造するのに当たり、焼結配合原料に与える望ましい付与熱量（ΔＱ）については、例えば、次のようにして求めることができる。即ち、常温の（２５℃基準にして計算）ヤードにベッディングされている焼結原料の単位重量当たりの保持熱量をΔＱ１、焼結機に装入される該着熱造粒焼結原料の単位重量当たりの保持熱量をΔＱ２とするときに、ΔＱはΔＱ２−ΔＱ１が１００００ｋＪ／ｔ以上となる熱量を付与する。そして、焼結機パレット上に装入されるときの該焼結用熱造粒原料の温度は、常温超〜９０℃以下の温度のものとすることが望ましい。
【００２９】
ここで、前記付与熱量（ΔＱ）が１００００ｋＪ／ｔ未満では、温度上昇が小さく、装置や大気による抜熱により湿潤帯厚みの減少効果が小さく効果が得られないからである。
【００３０】
なお、前記ΔＱ２−ΔＱ１は、以下の式（１）〜式（４）により計算することができる。
2019123919.tif 000003
ここで、各関数は以下のとおりである。
ΔＱ１：０℃の温度Ｔ０を基準とした温度Ｔ１における熱量差（Ｊ／ｋｇ）。
ΔＱ２：０℃の温度Ｔ０を基準とした温度Ｔ２における熱量差（Ｊ／ｋｇ）。
Ｃｐ，ｉ，Ｔ１：温度Ｔ１における成分ｉの平均比熱（Ｊ／ｋｇ／Ｋ）。
Ｃｐ，ｉ，Ｔ２：温度Ｔ２における成分ｉの平均比熱（Ｊ／ｋｇ／Ｋ）。
Ｘｉ：成分ｉのモル分率（−）。
Ｃｐ，ｉ，100：温度100℃における成分ｉの平均比熱（Ｊ／ｋｇ／Ｋ）。
Ｃｐ，ｉ，0：温度0℃における成分ｉの平均比熱（Ｊ／ｋｇ／Ｋ）。
Ｔ０、Ｔ１、Ｔ２、Ｔ100：各温度（℃）。
【実施例】
【００３１】
以下、本発明方法の実施例について、従来例（比較例）と対比して説明する。
【００３２】
表１は、鉄鉱石粉を焼結機クーラーに装入していない従来（比較）例１、２と、本発明に適合する実施例１〜１１とを対比したものである。なお、表中の比較例２については、単にドラムミキサー内において焼結原料に９０℃の熱水を散水した例であるが、焼結機クーラーで加熱した鉄鉱石粉を加えていないため、付与熱量ΔＱ（ΔＱ２−ΔＱ１）が２，５００ｋＪ／ｔと投入できる熱量が少なかった。
【００３３】
また、本発明に適合する実施例２〜１１については、焼結機クーラーに装入した鉄鉱石粉の量を増加（１５ｍａｓｓ％以上）させたり、ドラムミキサーに供給する熱水の温度を原料温度よりも高い９０℃にするなどして、焼結機装入部における原料温度を４２〜５９℃にすることで、付与熱量ΔＱ（ΔＱ２−ΔＱ１）を１００００ｋＪ／ｔ以上を確保した例であり、これらは焼結鉱生産率の向上効果が認められた。
【００３４】
なお、焼結機クーラーに装入する鉄鉱石粉の平均粒径が３〜５ｍｍである実施例６、１０、１１については、特に、焼結鉱生産率の顕著な向上効果が認められた。
【００３５】
【表１】
2019123919.tif 000004
【産業上の利用可能性】
【００３６】
本発明では、使用する鉄鉱石粉の少なくとも一部を焼結機クーラーに入れて加熱する例で説明したが、この例に限られるものでなく、他の加熱方法を採用することも可能である。
【符号の説明】
【００３７】
１  ホッパー
１ｂ  ホッパー
２  造粒機
３  装入装置
４  焼結機パレット
５  点火炉
６  ウィンドボックス
７  破砕機
８  焼結機クーラー
９  篩
【図１】
2019123919.tif 000005
【図２】
2019123919.tif 000006