(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉄鉱石、固体燃料、及び石灰石系原料を含む焼結原料を造粒機で擬似造粒した擬似造粒物と、表面が製鋼スラグ微粉及び消石灰を含む被覆物で覆われた被覆用固体燃料とを混合し、焼結パレット上に装入して焼結する焼結鉱の製造方法において、
前記被覆用固体燃料に、粒径０．５ｍｍ未満を６０質量％以上含む前記製鋼スラグ微粉及び前記消石灰を添加し、更に水分を添加して混練し造粒することにより、該被覆用固体燃料の表面を前記被覆物で覆うに際し、該被覆物中のＣａ（ＯＨ）２量が該被覆物量の６０質量％以上となるように、前記消石灰を添加することを特徴とする焼結鉱の製造方法。
【請求項２】
請求項１記載の焼結鉱の製造方法において、前記被覆物中の水分量が９質量％以上１６質量％以下となるように、混練中に水分を添加することを特徴とする焼結鉱の製造方法。
【請求項３】
請求項１又は２記載の焼結鉱の製造方法において、前記被覆物の被覆層厚を５μｍ以上５００μｍ以下とすることを特徴とする焼結鉱の製造方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の焼結鉱の製造方法において、前記造粒機の下流側から前記被覆物で覆われた被覆用固体燃料を供給し、該被覆物で覆われた被覆用固体燃料と前記擬似造粒物とを混合することを特徴とする焼結鉱の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、焼結機で発生する排ガス中のＮＯｘの低減が図れる焼結鉱の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、製鉄所では、焼結機を使用して焼結原料を焼結している。
この焼結原料の焼結時に発生する排ガス中には、窒素酸化物（ＮＯｘ）が含まれているため、発生した排ガスは、窒素酸化物を除去した後に大気へ放散される。窒素酸化物の除去方法としては、例えば、特許文献１に、ＣａＯ−ＦｅｔＯ（酸化鉄）系複合酸化物を含有する微粉末触媒と燃料コークス（固体燃料）とからなる擬似粒子を用いて焼結を行う方法が開示されている。
また、製鉄所の製鋼工程からは、製鋼スラグが発生しており、これを路盤材や埋立て材等に使用している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平８−６０２５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、前記特許文献１に開示された方法は、焼結原料として使用されていないＣａＯ−ＦｅｔＯ系複合酸化物を準備する必要があり、新たなコストが生じて経済的でない。
また、製鉄所から発生する製鋼スラグの使用可能な分野には限りがあり、利用用途の更なる拡大が望まれている。
このため、燃料コークスの表面を製鋼スラグで被覆し、焼結機で発生する排ガス中のＮＯｘの低減を図ることも考えられるが、この製鋼スラグは燃料コークスの表面に付着しづらいため、付着層厚が薄くなる場合や、また付着力が十分でなく搬送途中で燃料コークスの表面から剥がれ落ち易かった。
【０００５】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、固体燃料の表面に製鋼スラグを所定の層厚に付着可能にすると共に、搬送途中においても製鋼スラグを剥離しづらくして、焼結原料の焼結時に発生する排ガス中のＮＯｘを経済的に低減でき、しかも製鋼スラグの有効利用も図れる焼結鉱の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の課題を解決するためになされた本発明の要旨は、以下の通りである。
（１）鉄鉱石、固体燃料、及び石灰石系原料を含む焼結原料を造粒機で擬似造粒した擬似造粒物と、表面が製鋼スラグ微粉及び消石灰を含む被覆物で覆われた被覆用固体燃料とを混合し、焼結パレット上に装入して焼結する焼結鉱の製造方法において、
前記被覆用固体燃料に、粒径０．５ｍｍ未満を６０質量％以上含む前記製鋼スラグ微粉及び前記消石灰を添加し、更に水分を添加して混練し造粒することにより、該被覆用固体燃料の表面を前記被覆物で覆うに際し、該被覆物中のＣａ（ＯＨ）２量が該被覆物量の６０質量％以上となるように、前記消石灰を添加することを特徴とする焼結鉱の製造方法。
【０００７】
（２）前記被覆物中の水分量が９質量％以上１６質量％以下となるように、混練中に水分を添加することを特徴とする（１）記載の焼結鉱の製造方法。
【０００８】
（３）前記被覆物の被覆層厚を５μｍ以上５００μｍ以下とすることを特徴とする（１）又は（２）記載の焼結鉱の製造方法。
【０００９】
（４）前記造粒機の下流側から前記被覆物で覆われた被覆用固体燃料を供給し、該被覆物で覆われた被覆用固体燃料と前記擬似造粒物とを混合することを特徴とする（１）〜（３）のいずれか１に記載の焼結鉱の製造方法。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係る焼結鉱の製造方法は、被覆用固体燃料の表面を覆う被覆物に、粒径０．５ｍｍ未満を６０質量％以上含む製鋼スラグ微粉が含まれているので、製鋼スラグ微粉の表面積を大きくして、カルシウムフェライトの生成効率を向上させることができると共に、製鋼スラグ微粉を被覆用固体燃料の表面へ付着し易くしている。
更に、被覆物中のＣａ（ＯＨ）２量が被覆物量の６０質量％以上となるように消石灰を添加するので、製鋼スラグ由来のＣａ（ＯＨ）２と、添加した消石灰のＣａ（ＯＨ）２によるバインダー機能を発揮させることができ、被覆用固体燃料の表面に被覆物を、確実かつ強固に、所定の層厚に形成できる。
これにより、固体燃料の低温燃焼を抑制できると共に、１２００℃以上の高温領域では、被覆物中のＣａＯが周囲の鉄鉱石と反応して低融点のカルシウムフェライトになって溶融し溶け落ちる。従って、焼結時に発生する排ガス中のＮＯｘを経済的に低減できると共に、製鋼スラグの有効利用も図れる。
【００１１】
また、被覆物で覆われた被覆用固体燃料を、造粒機の下流側から擬似造粒物に供給する場合、被覆用固体燃料の表面から被覆物が剥離することを防止することが可能になると共に、被覆物で覆われた被覆用固体燃料が擬似造粒物内に埋没することを防止できるので、効率的にＮＯｘ発生を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施の形態に係る焼結鉱の製造方法の説明図である。
【図２】鍋試験装置の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。
図１に示すように、本発明の一実施の形態に係る焼結鉱の製造方法は、焼結原料を焼結機１０の焼結パレット上に装入して焼結する方法であり、製鋼スラグ微粉を使用して、焼結原料の焼結時に発生する排ガス中のＮＯｘを経済的に低減すると共に、製鋼スラグの有効利用を図る方法である。以下、詳しく説明する。
【００１４】
まず、鉄鉱石（例えば、鉄鉱石原料や返鉱等）、コークス（固体燃料の一例）、石灰石系原料（例えば、ＣａＯやＣａＣＯ３）、及びその他の副原料（例えば、ＭｇＯ源やＳｉＯ２源）を、貯留槽１１から予め設定した配合割合でそれぞれ切出す。
そして、この鉄鉱石、コークス、石灰石系原料、及びその他の副原料を含む焼結原料を１次ドラムミキサー（造粒機の一例）１２へ投入し、これに水分を添加して造粒を行う。更に、これらを、１次ドラムミキサー１２の下流側に配置された２次ドラムミキサー（造粒機の一例）１３へ投入して、更なる造粒を行う。
【００１５】
この造粒を行うに際しては、２台のドラムミキサー１２、１３を直列に配置して行ったが、３台以上（複数台）のドラムミキサーを直列に配置して行ってもよく、また１台のドラムミキサーのみで行ってもよい。
これにより、核となる粒子の周囲に粉を付着させ、平均粒径が２〜４ｍｍ程度の擬似造粒物を製造することができる。例えば、核となる粒子が粗粒鉄鉱石であれば、その周囲に微粉鉄鉱石や粉コークスが付着し易く、また、核となる粒子が粗粒コークスであれば、その周囲に微粉鉄鉱石が付着し易い。
【００１６】
なお、２次ドラムミキサー１３内の下流側では、貯留槽１４から予め設定した割合で切り出されたコークス（被覆用固体燃料の一例、即ち被覆されるための固体燃料である）１５が被覆物１６で覆われて被覆造粒物となって供給される。
被覆物１６は、製鋼スラグ微粉と消石灰（水酸化カルシウム：Ｃａ（ＯＨ）２）で構成されて、このコークス１５の表面を覆っている。
ここで、製鋼スラグ微粉には、製鉄所から発生する転炉スラグ、脱硫スラグ、脱燐スラグ、電気炉スラグ等の製鋼スラグを使用できる。この製鋼スラグは、ＣａＯ成分系（例えば、ＣａＯやＣａ（ＯＨ）２等）を２０質量％以上（好ましくは、２５質量％以上）含有し、ＣａＯ成分系の上限は、例えば、５０質量％程度である。なお、製鋼スラグには、Ｆｅ成分（Ｔ．Ｆｅ（全鉄）で５質量％以上４０質量％以下程度）も含まれている。
【００１７】
この製鋼スラグ微粉は、製鉄所から発生した製鋼スラグを粉砕機により粉砕して微粉としたものでもよいが、溶銑予備処理工程で発生する脱硫スラグや脱燐スラグ等のように、もともと微粉であるものが好ましく、いずれにおいても、粒径０．５ｍｍ未満の微粉を６０質量％以上含有するものを使用する。
ここで、粒径０．５ｍｍ未満の微粉を６０質量％以上としたのは、製鋼スラグ微粉の表面積を大きくして、カルシウムフェライトの生成効率を向上させるため、またコークスの粒径（粒径０．５ｍｍ未満を２０質量％以下、かつ粒径０．５ｍｍ以上５．０ｍｍ以下を４０質量％以上、好ましくは７０質量％以上）を考慮して付着させ易くするためである。このため、微粉量の上限値については、特に規定していないが、製鋼スラグを粉砕する場合、その作業の効率等を考慮すれば、９０質量％、更には８５質量％程度である。
【００１８】
上記した製鋼スラグには、前記したように、ＣａＯとＣａ（ＯＨ）２が含まれている。
このＣａＯは、コークス１５の表面を被覆物１６で覆うに際して添加される水分によってＣａ（ＯＨ）２となり、これが、元来含まれていたＣａ（ＯＨ）２と共にコークス１５の表面に被覆物１６を付着させるバインダーとなって機能するが、これだけでは十分ではないことがある。このため、この製鋼スラグに消石灰単味を加えて、バインダー機能の不足分を補っている。
なお、加える消石灰としては、市販のものでもよいが、生灰石に水を加えて消化したものを、そのまま使用してもよい。いずれの場合においても、消石灰の構成を、粒径０．１５ｍｍ以下が７０質量％以上とすることが好ましい。
【００１９】
ここで、被覆物中のＣａ（ＯＨ）２量が被覆物量の６０質量％未満の場合、被覆物中のＣａ（ＯＨ）２量が少な過ぎてバインダー機能が不足するため、被覆物がコークス表面から剥がれてコークス表面が露出し易くなり、コークスが低温領域で燃焼して、排ガス中のＮＯｘ量の低減効果が少なくなる。
従って、被覆物中のＣａ（ＯＨ）２量を被覆物量の６０質量％以上とした。
一方、被覆物中のＣａ（ＯＨ）２量の上限値は、特に規定しないが、製鋼スラグの有効利用の観点から９５質量％、更には９０質量％であることが好ましい。
【００２０】
なお、被覆物１６で被覆するコークス１５の量は、擬似造粒物中へのコークスの埋没を抑制すること等を考慮すれば、焼結パレットに供給する全コークス量の一部である３０質量％以上（好ましくは、４０質量％以上）とすることが好ましく、更には全部（１００質量％）でもよい。
このため、貯留槽１１から１次ドラムミキサー１２へ供給されるコークス量は、焼結パレットに供給する全コークス量から、被覆物１６で被覆するコークス１５量を差し引いた量（７０質量％以下）となる。
【００２１】
また、コークス１５を被覆する被覆物１６の被覆層厚は、５μｍ以上５００μｍ以下であることが好ましい。
ここで、コークスを被覆する被覆物の被覆層厚が５μｍ未満の場合、被覆物の被覆層厚が薄過ぎるため、被覆物がコークス表面から剥がれてコークス表面が露出し易くなり、コークスが低温領域で燃焼し、排ガス中のＮＯｘ量の低減効果が少なくなる。一方、被覆層厚が５００μｍを超える場合、被覆物の被覆層厚が厚過ぎるため、焼結パレットに供給された後に、被覆物の溶融に時間がかかり、被覆されたコークスが未燃のままになる。
以上のことから、コークスを被覆する被覆物の被覆層厚を、５μｍ以上５００μｍ以下としたが、下限を５０μｍ、更には１００μｍとし、上限を３００μｍ、更には２００μｍとすることが好ましい。
【００２２】
そして、被覆物１６でコークス１５を覆うに際しては、被覆物１６を構成する製鋼スラグ微粉及び消石灰と、コークス１５と、水分とを、ダウミキサー（混練機の一例）１７に供給して混練した後、この混練物をパンペレタイザー１８で造粒し、コークス１５の周囲に被覆物１６を付着させて、このコークス１５を被覆物１６で覆う。
なお、ダウミキサー１７での混練中（更には造粒中）に添加する水分量は、コークス１５表面への被覆物１６の付着効果を高めるため、被覆物１６中の水分量（消石灰中の水分も含む）が、９質量％以上１６質量％以下（好ましくは、下限を１１質量％、上限を１４質量％）となるように調整することが好ましいが、これに限定されるものではない。
【００２３】
しかし、被覆物１６中の水分量（含有水分量）を、上記した範囲に調整することで、被覆物の被覆層厚５μｍ以上５００μｍ以下の歩留を、例えば、８０質量％以上、更には９０質量％以上にできる。
なお、上記した水分量とは、最終的な製品（焼結機へ装入される前の造粒物である被覆造粒物）の被覆物中の水分量であり、製鋼スラグ微粉及び消石灰の含有水分量と、混合時（更には造粒時）の添加水分量との合計量で現される。この水分量は、乾燥状態の被覆物（製鋼スラグ微粉及び消石灰）１００に対する割合（質量％：外掛け）である。
【００２４】
ここで、コークス１５と製鋼スラグ微粉及び消石灰の混練は、ダウミキサーを用いて行ったが、これ以外の他の混練機、例えば、レディゲミキサー等を使用することもできる。
上記した方法により、コークス１５の表面の全部を、被覆物１６で覆うことができる。
以上の方法で得られた被覆物１６で覆われたコークス１５、即ち被覆造粒物を、最下流位置に配置された２次ドラムミキサー１３内の下流側（排出口から供給口側に向かって５ｍ（２次ドラムミキサーの全長の２０％）以内の位置が好ましい）に供給することで、この被覆造粒物を、前記した核となる粒子の周囲に粉を付着させた擬似造粒物と混合することができる。なお、被覆造粒物の添加位置は、上記した位置に限定されるものではなく、例えば、２次ドラムミキサー１３の下流側に配置された擬似造粒物を搬送するコンベア（図示しない）のベルト上とすることもできる（図１中の点線矢印参照）。
【００２５】
そして、この被覆造粒物を、前記した擬似造粒物と混合させた状態で、供給装置（例えば、ドラムフィーダ等）を介して焼結パレット上に装入する。
このとき、被覆造粒物は、コークスの表面が被覆物で構成された被覆層で覆われているため、コークスの燃焼初期である低温領域で、被覆層内のコークスの燃焼を抑えてＮＯｘの発生を抑制できる。一方、１２００℃以上の高温領域に達すると、被覆層中のＣａ（ＯＨ）２は、周囲の鉱石及び被覆物中の製鋼スラグに含まれている前記したＦｅ成分と反応し、低融点のカルシウムフェライトとして溶融し、溶け落ちる。
これにより、コークス表面は、被覆層が消失して裸の状態になるが、裸の状態であってもコークスは１２００℃以上の高温領域で燃焼されるため、ＮＯｘの発生は少ない。
従って、本発明の焼結鉱の製造方法を使用することで、焼結原料の焼結時に発生する排ガス中のＮＯｘを経済的に低減できると共に、製鋼スラグの有効利用も図れる。
【実施例】
【００２６】
次に、本発明の作用効果を確認するために行った実施例について説明する。
準備した焼結鉱の配合原料は、鉄原料、石灰石系原料、ＭｇＯ系及びその他の副原料、返鉱、及びコークス、である。なお、鉄原料は６７．５質量％、石灰石系原料は１０．７質量％、ＭｇＯ系及びその他の副原料は２．３質量％、返鉱は１６．１質量％、コークスは３．４質量％、である。
ここで、被覆造粒物を製造にするに際しては、上記した配合原料のコークス３．４質量％のうちの３質量％分のコークス（被覆用固体燃料）を使用し、製鋼スラグと消石灰を新たに準備した。
【００２７】
まず、被覆造粒物の製造条件を、以下に示す。
被覆造粒物は、上記したコークス、製鋼スラグ、消石灰、及び水を、ダウミキサー（混練機）に供給して混練した後、この混練物をパンペレタイザーに供給して造粒し、コークス表面に製鋼スラグと消石灰を付着させて製造した。なお、パンペレタイザーは、直径が５ｍであり、回転数を８ｒｐｍとし、傾斜角度を５７度とした（水の添加なし）。
ここで、使用したコークスの粒度分布及び含有水分量を表１に、また製鋼スラグの主成分構成及び含有水分量と粒度分布を表２と表３に、それぞれ示す。
【００２８】
【表１】
0005703913.tif 000002
【００２９】
【表２】
0005703913.tif 000003
【００３０】
【表３】
0005703913.tif 000004
【００３１】
一方、上記した被覆造粒物の原料を除いた焼結鉱の配合原料は、１次ドラムミキサーを用いて混合し、これに水分を添加して造粒を行った後、更に、２次ドラムミキサーへ投入し、更なる造粒を行って擬似造粒物とした。なお、１次ドラムミキサーは、内径が４．８ｍ、長さが１７．１ｍであり、回転数を６ｒｐｍとし、２次ドラムミキサーは、内径が５．４ｍ、長さが２６ｍであり、回転数を６ｒｐｍとした。
ここで、前記した被覆造粒物は、２次ドラムミキサー内に供給され、被覆造粒物を擬似造粒物と共に混合した。なお、被覆造粒物の添加位置は、２次ドラムミキサーによる混合造粒が終了する０．３分（１８秒）前とした。
そして、被覆造粒物と擬似造粒物の混合物を使用して、鍋試験を行った。
【００３２】
次に、鍋試験に使用した鍋試験装置について説明する。
図２に示すように、鍋試験装置は、鍋本体、集塵機、冷却機、ブロワー、及びＮＯｘ計を有し、鍋本体で発生したガスをブロワーによってその下方から吸引し、集塵機及び冷却機で処理して、焼結排ガスの煙道に設置されたＮＯｘ計（（株）島津製作所の常圧式化学発光方式の測定器）で、ガス中のＮＯｘ濃度を測定する装置である。
なお、鍋本体は、上記した混合物を装入する部分が円筒状となっており、その底部にグレートバー（火格子）を簀子状に敷いたものである。この円筒状部分の直径ｄは３００ｍｍ、深さｈは５００ｍｍである。
【００３３】
この鍋試験に際しては、鍋本体に上記した混合物を装入し、鍋本体内の擬似造粒物に着火して焼結させ、発生したＮＯｘをＮＯｘ計を用いて測定した。
上記した試験条件と試験結果を、表４に示す。なお、表４中の製鋼スラグの種類に記載のＡ、Ｂ、及びＣは、表２及び表３に記載のスラグＡ、スラグＢ、及びスラグＣに、それぞれ該当する。
【００３４】
【表４】
0005703913.tif 000005
【００３５】
表４に示す実施例１〜８は、粒径０．５ｍｍ未満を６０質量％以上含む製鋼スラグＡ、Ｂを使用し、かつ被覆物中のＣａ（ＯＨ）２量が被覆物量の６０質量％以上となるように消石灰を添加した結果である。これにより、カルシウムフェライトの生成効率が高められ、しかもコークスの表面に被覆物を確実かつ強固に形成できたため、被覆物の被覆層厚が５〜５００μｍとなる被覆造粒物の歩留りを７０質量％程度以上にすることができ、その結果、発生するＮＯｘ量を１４５ｐｐｍ以下に低減することができた。
特に、実施例１〜４に示すように、被覆物中のＣａ（ＯＨ）２量を増加させるに伴い、被覆物の被覆層厚５〜５００μｍの歩留りも、８０質量％以上、更には９０質量％以上にでき、ＮＯｘ濃度も１３８ｐｐｍから１３０ｐｐｍまで減少できた。
【００３６】
一方、比較例１、２は、消石灰の添加量を減らして、被覆物中のＣａ（ＯＨ）２量を被覆物量の６０質量％未満とした結果である。このように、被覆物中のＣａ（ＯＨ）２量を低下させることで、被覆物のバインダー機能も低下したため、製鋼スラグの種類に関係なく、被覆物の被覆層厚５〜５００μｍの歩留りが４０質量％以下程度になり、その結果、発生するＮＯｘ量が１５５ｐｐｍ以上に上昇した。
また、比較例３は、粒径０．５ｍｍ未満を６０質量％未満含む製鋼スラグＣを使用した結果である。このように、微粉量を減少させた製鋼スラグを使用することで、製鋼スラグ微粉の表面積が小さくなり、カルシウムフェライトの生成効率が低下すると共に、製鋼スラグがコークス表面へ付着しづらくなった。このため、被覆物の被覆層厚５〜５００μｍの歩留りが２０質量％まで減少し、その結果、発生するＮＯｘ量が１５０ｐｐｍまで上昇した。
【００３７】
なお、実施例５、６は、被覆物中の含有水分量を最適範囲（９質量％以上１６質量％以下）外に調整した結果であり、被覆物中の含有水分量を最適範囲内に調整した実施例１〜４と比較してＮＯｘ濃度が上昇したが、比較例１〜３と比較して、ＮＯｘの低減効果は発揮できていた（ＮＯｘ濃度：１４５ｐｐｍ以下）。
また、実施例７、８は、実施例１〜４とは主成分構成及び含有水分量と粒度分布が異なる製鋼スラグＢを使用した結果であるが、この製鋼スラグＢも、実施例１〜４に示す製鋼スラグＡと同様、粒径０．５ｍｍ未満を６０質量％以上含むため、実施例１〜４と同程度のＮＯｘ濃度にできた。
【００３８】
以上のことから、本発明の焼結鉱の製造方法を使用することで、固体燃料の表面に製鋼スラグを所定の層厚に付着可能にすると共に、搬送途中においても製鋼スラグを剥離しづらくして、焼結原料の焼結時に発生する排ガス中のＮＯｘを経済的に低減でき、しかも製鋼スラグの有効利用も図れることを確認できた。
【００３９】
以上、本発明を、実施の形態を参照して説明してきたが、本発明は何ら上記した実施の形態に記載の構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載されている事項の範囲内で考えられるその他の実施の形態や変形例も含むものである。例えば、前記したそれぞれの実施の形態や変形例の一部又は全部を組合せて本発明の焼結鉱の製造方法を構成する場合も本発明の権利範囲に含まれる。
また、前記実施の形態においては、コークスの表面を覆う被覆物を、製鋼スラグ微粉と消石灰のみで構成し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、被覆物中に、例えば、鉄鉱石微粉や固体燃料微粉等が含まれる場合もある。この固体燃料微粉については、ＮＯｘ低減の観点から、被覆物に含まれないことが好ましいが、製造上、完全に除去することができない。
【符号の説明】
【００４０】
１０：焼結機、１１：貯留槽、１２、１３：ドラムミキサー（造粒機）、１４：貯留槽、１５：コークス（被覆用固体燃料）、１６：被覆物、１７：ダウミキサー、１８：パンペレタイザー
【図１】
0005703913.tif 000006
【図２】
0005703913.tif 000007