(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも鉄含有原料、ＣａＯ含有原料および凝結材を配合した焼結原料に水を添加して造粒し、焼結機で焼結して焼結鉱を製造する焼結鉱の製造方法であって、
前記鉄含有原料、前記焼結原料および造粒された焼結原料のうち少なくとも１つの成分濃度を、搬送コンベア上を搬送される前記焼結原料に赤外線、レーザー、中性子、マイクロ波のいずれか１つ以上を照射する分析装置を用いて連続測定する測定工程と、
前記測定工程で測定された成分濃度を用いて、前記ＣａＯ含有原料の配合量、前記凝結材の配合量および前記焼結機のパレット台車の進行速度のうち少なくとも１つの調整を行う調整工程と、
を有し、
前記測定工程では、トータルＣａＯ、ＳｉＯ２、ＭｇＯ、Ａｌ２Ｏ３、ＦｅＯおよびＣの１種以上の成分濃度を測定する、焼結鉱の製造方法。
【請求項２】
前記焼結原料には、さらにＭｇＯ含有原料が配合され、
前記調整工程では、前記測定工程で測定された成分濃度を用いて、前記ＣａＯ含有原料の配合量、前記ＭｇＯ含有原料の配合量、前記凝結材の配合量および前記焼結機のパレット台車の進行速度のうち少なくとも１つの調整を行う、請求項１に記載の焼結鉱の製造方法。
【請求項３】
少なくとも鉄含有原料、ＣａＯ含有原料および凝結材を配合した焼結原料に水を添加して造粒し、焼結機で気体燃料および酸素を供給しながら前記焼結原料を焼結して焼結鉱を製造する焼結鉱の製造方法であって、
前記鉄含有原料、前記焼結原料および造粒された焼結原料のうち少なくとも１つの成分濃度を、搬送コンベア上を搬送される前記焼結原料に赤外線、レーザー、中性子、マイクロ波のいずれか１つ以上を照射する分析装置を用いて連続測定する測定工程と、
前記測定工程で測定された成分濃度を用いて、前記ＣａＯ含有原料の配合量、前記凝結材の配合量、前記焼結機のパレット台車の進行速度、前記気体燃料の供給量および前記酸素の供給量のうち少なくとも１つの調整を行う調整工程と、
を有し、
前記測定工程では、トータルＣａＯ、ＳｉＯ２、ＭｇＯ、Ａｌ２Ｏ３、ＦｅＯおよびＣの１種以上の成分濃度を測定する、焼結鉱の製造方法。
【請求項４】
前記焼結原料には、さらにＭｇＯ含有原料が配合され、
前記調整工程では、前記測定工程で測定された成分濃度を用いて、前記ＣａＯ含有原料の配合量、前記ＭｇＯ含有原料の配合量、前記凝結材の配合量、前記焼結機のパレット台車の進行速度、前記気体燃料の供給量および前記酸素の供給量のうち少なくとも１つの調整を行う、請求項３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、焼結原料におけるＣａＯ含有原料等の配合量を調整する焼結鉱の製造方法に関するものであり、具体的には、焼結原料の成分濃度を連続測定し、当該成分濃度を用いてＣａＯ含有原料等の配合量を調整する焼結鉱の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
高炉製鉄法では、現在、鉄源として、焼結鉱や塊鉄鉱石、ペレットなどを高炉原料として主に用いている。ここで、焼結鉱は、粒径が１０ｍｍ以下の鉄鉱石の他に、製鉄所内で発生する各種ダストなどの雑鉄源と、と、石灰石、生石灰、スラグなどのＣａＯ含有原料と、珪石や蛇紋岩、ドロマイトや精錬ニッケルスラグなどからなるＳｉＯ２源やＭｇＯ源としての副原料と、粉コークスや無煙炭などからなる凝結材である固体燃料（炭材）とを、ドラムミキサーで水を添加しながら混合・造粒し、焼成した塊成鉱の一種である。【０００３】
近年、焼結鉱の原料である焼結原料に含まれる鉄鉱石の鉄分濃度が低下し、代わりにＳｉＯ２やＡｌ２Ｏ３といった脈石成分濃度が増加しており、同種の鉄鉱石内においても、輸入時の船ごとに成分濃度が異なる場合もあるほど、産出される鉄鉱石の成分濃度が不安定になっている。製鉄所内で発生する各種ダストに関しても、発生量のばらつきやダスト自体の成分の変動が大きく、焼結原料として成分管理が非常に難しい。【０００４】
焼結原料における成分濃度の変動は、成品である成品焼結鉱の成分濃度の変動につながる。例えば、ＳｉＯ２の増加は、一般的に焼結鉱の被還元性を低下させる要因となり、Ａｌ２Ｏ３の増加は、一般的に焼結鉱の強度を低下させる要因となる。このため、焼結原料の成分が計画値から外れた場合は、品質の低下を避けるための操業調整、配合調整が必要となる。【０００５】
一般的に高炉に装入される焼結鉱の成分濃度は、スラグの品位の管理等の理由から、常に管理されている。仮に、成品焼結鉱の成分濃度において塩基度が上昇したりアルミナが上昇した場合、高炉スラグの粘度が上昇するので、その粘度の上昇を抑制させるために溶銑温度を上昇させる必要がある。高炉スラグの粘度の上昇により、高炉炉下部におけるスラグ排出性が悪化し、ガスの流通を阻害するので通気性も悪化する。このため、溶銑温度の上昇と高炉炉下部の通気性確保のために、コークスの配合量を増加させる必要が生じる。このように、成品焼結鉱の成分濃度の変動によって、高炉原料の成分濃度が目標とする成分濃度から大きく乖離した場合、高炉操業が不安定になり、種々の対策が必要になる。【０００６】
このような問題に対して、焼結原料の品位把握の取り組みが従来から行われている。例えば、特許文献１には、鉄鉱石に含まれる粘土鉱物に着目し、鉄鉱石に含まれる微粉鉱石中の粘土鉱物（カオリン：Ａｌ２Ｓｉ２Ｏ５（ＯＨ）４）の含有量を適正な範囲に調整することで、焼結原料の造粒性を向上させる技術を開示している。【０００７】
特許文献２には、成品焼結鉱のＦｅＯ濃度を測定し、成品焼結鉱のＦｅＯ濃度を用いて焼結原料の凝結材や造粒水分、排風量を調整する技術が開示されている。特許文献３にも、成品焼結鉱の成品焼結鉱のＦｅＯ濃度を測定し、成品焼結鉱のＦｅＯ濃度を用いて、焼結機において吹き込む都市ガスの量を調整する技術が開示されている。【０００８】
特許文献４には、焼結機上にレーザー式成分計測機を設置し、当該成分計測機を用いて測定されたパレット内に装入された原料装入層表層の成分濃度を用いて成品焼結鉱の成分濃度を推測し、これを用いて焼結原料の配合量を調整する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００３−０４９２２７号公報
【特許文献２】特開昭５７−１４９４３３号公報
【特許文献３】特開２０１１−０３８７３５号公報
【特許文献４】特開昭６０−２６２９２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
特許文献１に開示された技術は、一定量の鉄鉱石試料を秤量し、オフラインでカオリンの成分濃度の測定を行っている。このように、オフラインでの焼結原料の成分を計測することで、焼結鉱の成分濃度を予測することは可能であるが、焼結鉱製造中における焼結原料の成分濃度の変動によって生じる熱量の過不足に対応することは困難である。【００１１】
特許文献２および特許文献３に開示された技術は、成品焼結鉱のＦｅＯ濃度を連続測定する技術であるが、成品焼結鉱の成分分析結果を焼結原料の配合量の調整に反映させるにはタイムラグが大きく、迅速に焼結鉱製造中における焼結原料の成分濃度の変動に対応することは困難である。【００１２】
特許文献４に開示された技術は、原料装入層表層の成分濃度から成品焼結鉱の成分濃度を推測しているが、原料装入層の状態は、焼結原料の装入装置や焼結原料の水分によって変動するので原料装入層の表層の成分濃度も変動する。このため、装入層表層の成分濃度と成品焼結鉱の成分濃度との関係は一様ではなく、装入層表層の成分濃度から成品焼結鉱の成分濃度を実際に推測するのは困難である。【００１３】
本発明は、このような従来技術の問題点を鑑みてなされたものであり、その目的は、鉄鉱石および製鉄所内発生ダストの成分濃度が変動したとしても、これらを含む焼結原料を用いて、成分濃度の変動が小さい成品焼結鉱を製造できる焼結鉱の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
このような課題を解決する本発明の特徴は、以下の通りである。
（１）少なくとも鉄含有原料、ＣａＯ含有原料および凝結材を配合した焼結原料を造粒し、焼結機で焼結して焼結鉱を製造する焼結鉱の製造方法であって、前記鉄含有原料、前記焼結原料および造粒された焼結原料のうち少なくとも１つの成分濃度を連続測定する測定工程と、前記測定工程で測定された成分濃度を用いて、前記ＣａＯ含有原料の配合量、前記凝結材の配合量、水の添加量および焼結機のパレット台車の進行速度のうち少なくとも１つの調整を行う調整工程と、を有する、焼結鉱の製造方法。
（２）前記焼結原料には、さらにＭｇＯ含有原料が配合され、前記調整工程では、前記測定工程で測定された成分濃度を用いて、前記ＣａＯ含有原料の配合量、前記ＭｇＯ含有原料の配合量、前記凝結材の配合量、前記水の添加量および焼結機のパレット台車の進行速度のうち少なくとも１つの調整を行う、（１）に記載の焼結鉱の製造方法。
（３）少なくとも鉄含有原料、ＣａＯ含有原料および凝結材を配合した焼結原料を造粒し、焼結機で気体燃料および酸素を供給しながら前記焼結原料を焼結して焼結鉱を製造する焼結鉱の製造方法であって、前記鉄含有原料、前記焼結原料および造粒された焼結原料のうち少なくとも１つの成分濃度を連続測定する測定工程を有し、前記測定工程で測定された成分濃度を用いて、前記ＣａＯ含有原料の配合量、前記凝結材の配合量、水の添加量、焼結機のパレット台車の進行速度、気体燃料の供給量および酸素の供給量のうち少なくとも１つの調整を行う調整工程と、を有する、焼結鉱の製造方法。
（４）前記焼結原料には、さらにＭｇＯ含有原料が配合され、前記調整工程では、前記測定工程で測定された成分濃度を用いて、前記ＣａＯ含有原料の配合量、前記ＭｇＯ含有原料の配合量、前記凝結材の配合量、前記水の添加量、焼結機のパレット台車の進行速度、気体燃料の供給量および酸素の供給量のうち少なくとも１つの調整を行う、（３）に記載の焼結鉱の製造方法。
（５）前記測定工程では、トータルＣａＯ、ＳｉＯ２、ＭｇＯ、Ａｌ２Ｏ３、ＦｅＯ、Ｃおよび水分の１種以上の成分濃度を測定する、（１）から（４）の何れか１つに記載の焼結鉱の製造方法。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の焼結鉱の製造方法を実施することにより、成分濃度の変動の大きい鉄鉱石および製鉄所内発生ダストを含む焼結原料を用いて成分濃度の変動が小さく、品質低下が抑制された成品焼結鉱を製造できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、本実施形態に係る焼結鉱の製造方法が実施できる焼結鉱製造装置１０の一例を示す模式図である。
【図２】図２は、発明例１の焼結原料の塩基度と、成品焼結鉱７２の落下強度の変動を示したグラフである。
【図３】図３は、比較例１の焼結原料の塩基度と成品焼結鉱７２の落下強度を示したグラフである。
【図４】図４は、発明例２の焼結機の生産率、焼結原料の炭素濃度およびパレット台車の進行速度の変動を示したグラフである。
【図５】図５は、比較例２の焼結機の生産率、焼結原料の炭素濃度およびパレット台車の進行速度の変動を示したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、発明の実施形態を通じて本発明を説明する。図１は、本実施形態に係る焼結鉱の製造方法が実施できる焼結鉱製造装置１０の一例を示す模式図である。ヤード１１に保管された鉄含有原料１２は、搬送コンベア１４によって配合槽２２に搬送される。鉄含有原料１２は、種々の銘柄の鉄鉱石および製鉄所内発生ダストを含む。
【００１８】
原料供給部２０は、複数の配合槽２２、２４、２５、２６、２８を備える。配合槽２２には、鉄含有原料１２が貯留される。配合槽２４には、石灰石や生石灰等を含むＣａＯ含有原料１６、配合槽２５にはドロマイトや精錬ニッケルスラグ等を含むＭｇＯ含有原料１７がそれぞれ貯留される。配合槽２６には、ロッドミルを用いて粒径１ｍｍ以下に破砕された粉コークスや無煙炭を含む凝結材１８が貯留される。配合槽２８には、焼結鉱の篩下となった粒径５ｍｍ以下の返鉱（焼結鉱篩下粉）が貯留される。原料供給部２０の配合槽２２〜２８から、各原料が所定量切り出され、これらが配合されて焼結原料となる。焼結原料は、搬送コンベア３０によってドラムミキサー３６に搬送される。ＭｇＯ含有原料１７は、任意配合原料であって、焼結原料に配合されてもよく、配合されなくてもよい。
【００１９】
配合槽２８とドラムミキサー３６の間の搬送コンベア３０には、赤外線分析計３２が設けられている。赤外線分析計３２を用いて、測定工程が実施される。測定工程では、焼結原料に含まれるトータルＣａＯ、ＳｉＯ２、ＭｇＯ、Ａｌ２Ｏ３、ＦｅＯ、Ｃおよび水分の１種以上の成分濃度を測定する。ここで、水分とは、焼結原料に付着した付着水分と恒温状態では原料中に包蔵されており加熱によって追い出される固有水分を合わせたものである。
赤外線分析計３２は、０．５〜５０．０μｍの範囲内の波長の赤外線を焼結原料に照射して、焼結原料からの反射光を受光する。焼結原料に含まれるトータルＣａＯ、ＳｉＯ２、ＭｇＯ、Ａｌ２Ｏ３、ＦｅＯ、水のそれぞれの分子振動は、照射された赤外線の固有の波長成分を吸収するので、これらの成分は反射赤外線に固有の波長成分を付与する。炭素（Ｃ）のような単原子分子の結晶構造も赤外線の照射によって振動し始め、反射赤外線に固有の波長成分を付与する。このため、照射赤外線と反射赤外線とを分析することで焼結原料におけるトータルＣａＯ、ＳｉＯ２、ＭｇＯ、Ａｌ２Ｏ３、ＦｅＯ、Ｃおよび水分の成分濃度を測定できる。トータルＣａＯとは、ＣａＯ、ＣａＣＯ３、Ｃａ（ＯＨ）２やＦｅ２ＣａＯ４等のＣａとＯを有する全ての化合物中のＣａをＣａＯに換算したものである。
【００２０】
赤外線分析計３２は、例えば、１分間に１２８回の頻度で２０以上の波長の赤外線を照射して、焼結原料に反射された反射光を受光する。このように短時間に赤外線を照射できるので、赤外線分析計３２は、搬送コンベア３０上を搬送される焼結原料の成分濃度をオンラインで連続測定できる。赤外線分析計３２は、焼結原料の成分濃度を測定する分析装置の一例であり、赤外線分析計３２に代えて、レーザーを測定対象に照射するレーザー分析計、中性子を測定対象に照射する中性子分析計、または、マイクロ波を測定対象に照射するマイクロ波分析計を用いてもよい。
【００２１】
ドラムミキサー３６に搬送された焼結原料は、ドラムミキサー３６に投入され、適量の水３４が添加されて、例えば、平均粒径３．０〜６．０ｍｍの擬似粒子に造粒される。造粒された焼結原料は、搬送コンベア３８によって焼結機４０の焼結原料供給装置に搬送される。ドラムミキサー３６は、焼結原料を造粒する造粒装置の一例であり、ドラムミキサー３６は複数あってもよく、ドラムミキサー３６に代えて、ペレタイザー造粒機を用いてもよい。ドラムミキサー３６とぺレタイザー造粒機の両方を用いてもよく、ドラムミキサー３６の上流に高速撹拌機を設置して、焼結原料を撹拌してもよい。本実施形態において、平均粒径は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。
【００２２】
測定工程で測定された焼結原料の成分濃度を用いて、予め定められた目標値になるように、ＣａＯ含有原料１６の配合量、凝結材１８の配合量およびドラムミキサー３６で添加される水３４の添加量のうち少なくとも１つを調整する調整工程が実施される。予め定められた目標値とは、例えば、焼結原料の塩基度（ＣａＯ／ＳｉＯ２）、焼結原料の炭素濃度、ＭｇＯ濃度、水分濃度、Ａｌ２Ｏ３濃度または焼結時の熱量であってよく、これらの目標値は、過去の焼結鉱の製造実績値等を用いて予め定められる。ＭｇＯ含有原料１７が配合される場合には、調整工程で、測定工程で測定された焼結原料の成分濃度を用いて、ＭｇＯ含有原料１７の配合量を調整してもよい。
【００２３】
本実施形態において、赤外線分析計３２による成分濃度の測定頻度は、１分間に１２８回であり、当該１２８回の成分濃度の平均値を１分間に１回算出し、算出した成分濃度の平均値を用いて高炉原料の配合量を１分ごとに調整工程を実施した。
【００２４】
この調整工程により、仮に、鉄鉱石の脈石成分の成分濃度が変動したとしても、測定工程で測定された焼結原料の成分濃度を用いて、例えば、焼結原料の塩基度（ＣａＯ／ＳｉＯ２）が予め定められた目標値になるようにＣａＯ含有原料１６の配合量をフィードバック制御することで、焼結原料の塩基度（ＣａＯ／ＳｉＯ２）の変動は小さくなる。
【００２５】
仮に、製鉄所内発生ダストの炭素濃度が変動したとしても、測定工程で測定された焼結原料の炭素濃度を用いて、焼結原料の炭素濃度が予め定められた目標値になるように凝結材１８の配合量をフィードバック制御することで焼結原料における炭素濃度の変動は小さくなる。
【００２６】
仮に、鉄鉱石および製鉄所内発生ダストの水分濃度が変動したとしても、測定工程で測定された焼結原料の水分濃度と、予め定められた目標とする水分濃度とからドラムミキサー３６で添加する水３４の添加量を定めるフィードフォワード制御を行うことが可能になる。そして、当該制御によって調整された水量の水３４がドラムミキサー３６で添加されることで、焼結原料の水分濃度を目標とする水分濃度に調整できる。
【００２７】
焼結機４０は、例えば、下方吸引式のドワイトロイド焼結機である。焼結機４０は、焼結原料供給装置４２と、無端移動式のパレット台車４４と、点火炉４６と、気体燃料供給装置４７と、ウインドボックス４８とを有する。焼結原料供給装置４２から焼結原料がパレット台車４４に装入され、焼結原料の装入層が形成される。装入層は点火炉４６で点火される。ウインドボックス４８を通じて空気を吸引することで、装入層は、上方に設けられた気体燃料供給装置４７から供給される気体燃料および酸素を装入層に取り込み、装入層内で気体燃料と凝結材１８とを燃焼させつつ装入層内の燃焼・溶融帯を装入層の下方へ移動させる。これにより、装入層は焼結されて焼結ケーキが形成される。本実施形態において気体燃料は、高炉ガス、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の可燃性ガスである。
【００２８】
測定工程で測定された焼結原料の成分濃度を用いて、焼結機４０におけるパレット台車４４の進行速度、焼結機上での気体燃料の供給量および焼結機上での酸素の供給量のうち少なくとも１つの調整を行ってもよい。
【００２９】
焼結ケーキは、破砕機５０によって破砕され焼結鉱にされる。破砕機５０で破砕された焼結鉱は、冷却機６０によって冷却される。冷却機６０によって冷却された焼結鉱は、複数の篩を有する篩分け装置７０によって篩分けされ、粒径５ｍｍ超の成品焼結鉱７２と、粒径５ｍｍ以下の返鉱７４とに篩分けされる。成品焼結鉱７２は、搬送コンベア７６によって高炉８０に搬送され、高炉原料として高炉に装入される。一方、返鉱７４は、搬送コンベア７８によって原料供給部２０の配合槽２８に搬送される。成品焼結鉱７２は、破砕機５０によって破砕された焼結鉱が冷却され、篩分けされたものであるので、成品焼結鉱７２と破砕機５０によって破砕された焼結鉱とは同じ成分濃度の焼結鉱である。本実施形態において、成品焼結鉱７２の粒径および返鉱７４の粒径は、篩によって篩分けられる粒径を意味し、例えば、粒径５ｍｍ超とは、目開き５ｍｍの篩を用いて篩上に篩分けされる粒径であり、粒径５ｍｍ以下とは、目開き５ｍｍの篩を用いて篩下に篩分けされる粒径である。成品焼結鉱７２および返鉱７４の粒径の各値は、あくまで一例であり、この値に限定するものではない。
【００３０】
このように、本実施形態に係る焼結鉱の製造方法では、測定工程における赤外線分析計３２で測定された成分濃度を用いて、予め定められた目標値になるようにＣａＯ含有原料１６の配合量、凝結材１８の配合量およびドラムミキサー３６で添加される水３４の添加量のうち少なくとも１つを調整する調整工程が実施される。これにより、焼結原料の成分濃度の変動は小さくなり、当該焼結原料を用いて製造される成品焼結鉱７２の成分濃度の変動も小さくなり、この結果、成品焼結鉱７２の品質低下を抑制できる。
【００３１】
例えば、調整工程で、測定工程で測定されたＣａＯおよびＳｉＯ２の濃度を用いて、焼結原料の塩基度（ＣａＯ／ＳｉＯ２）が予め定められた目標値になるようにＣａＯ含有原料１６の配合量を調整してもよい。これにより、脈石成分の成分濃度の変動が大きい鉄鉱石を用いたとしても焼結原料の塩基度（ＣａＯ／ＳｉＯ２）の変動は小さくなり、当該焼結原料を用いて製造された成品焼結鉱７２の塩基度の変動も小さくなり、強度の安定した成品焼結鉱７２の製造が可能となる。塩基度の変動が小さい成品焼結鉱７２を高炉原料として用いることで高炉の安定操業にも寄与できる。
【００３２】
焼結原料の炭素濃度の変動が大きいと、焼結時の熱量の変動が大きくなり、これにより、成品焼結鉱７２のＦｅＯ濃度の変動も大きくなる。このようにＦｅＯ濃度の変動が大きくなる場合には、調整工程で焼結時の熱量が予め定められた目標値となるように凝結材１８の配合量、焼結機上での気体燃料の供給量および焼結機上での酸素の供給量のうち少なくともの１つを調整してもよい。これにより、焼結時の熱量の変動が小さくなり、成品焼結鉱７２のＦｅＯ濃度の変動も小さくなる。
【００３３】
本実施形態に係る焼結鉱の製造方法を用いて、ドラムミキサー３６で添加される水３４の添加量を調整してもよい。予め定められた水分濃度の目標値になるように水３４の添加量が調整されることで焼結原料の水分濃度の変動が小さくなり、焼結時の熱量の変動もさらに小さくなる。これにより、成品焼結鉱７２のＦｅＯ濃度の変動はさらに小さくなる。
【００３４】
成品焼結鉱７２のＦｅＯ濃度が変動し、ＦｅＯ濃度が高くなると高炉原料の被還元性が悪化する。高炉原料の被還元性が悪化すると、発熱反応である間接還元が減り、吸熱反応である直接還元が増え、高炉内が熱不足となる。この熱不足を解消させるために還元材をさらに高炉に装入することになり、高炉操業におけるコークス比が増加する。このため、成品焼結鉱７２のＦｅＯ濃度を目標とする成分濃度に制御することで高炉操業のコークス比の増加を抑制できる。
【００３５】
焼結時の熱量が多くなって焼結ケーキの温度が高くなると冷却機６０に過負荷がかかる。このため、測定工程で焼結原料の炭素濃度の上昇が確認された場合には、当該焼結原料が焼結機４０で焼結される際に焼結機のパレット台車４４の進行速度を下げてもよい。これにより、冷却機６０の負荷を下げることができる。本実施形態の測定工程では、焼結原料の成分濃度をオンラインで連続測定するので突発的な炭素濃度の上昇も把握できる。この炭素濃度の上昇に応じて焼結機のパレット台車４４の進行速度を下げることで焼結ケーキの温度上昇による設備の破損を防止できる。
【００３６】
焼結原料にＭｇＯ含有原料１７が配合される場合には、測定工程における赤外線分析計３２で測定されたＭｇＯ濃度を用いて、予め定められたＭｇＯ濃度の目標値になるようにＭｇＯ含有原料１７の配合量が調整してもよい。これにより、成品焼結鉱７２のＭｇＯの成分濃度の変動も小さくなる。成品焼結鉱７２におけるＭｇＯ成分は、融点を高めて軟化溶融性を改善できる効果がある。このため、成品焼結鉱７２のＭｇＯ成分濃度の変動を小さくすることで軟化溶融性の改善効果が得られ、高炉の安定操業に寄与できる。
【００３７】
本実施形態では、気体燃料供給装置４７を有する焼結機４０を用いて焼結鉱を製造する例を示したが、気体燃料供給装置４７を有する焼結機４０に限らず、気体燃料供給装置４７を有さない焼結機を有する焼結鉱製造装置であっても適用できる。気体燃料供給装置４７を有さない焼結機を用いる場合には、測定工程で測定された成分濃度を用いて、ＣａＯ含有原料１６の配合量、凝結材１８の配合量、水３４の添加量および焼結機のパレット台車４４の進行速度のうち少なくとも１つを調整する。つまり、本実施形態では、焼結機４０における気体燃料および酸素の供給は必要に応じて行えばよく、調整工程における気体燃料の供給量及び／又は酸素の供給量の調整についても必要に応じて行えばよい。
【００３８】
本実施形態において、赤外線分析計３２を配合槽２８とドラムミキサー３６の間の搬送コンベア３０に設けて、焼結原料の成分濃度を測定する例を示したが、これに限られない。赤外線分析計３２を搬送コンベア１４に設けて、配合槽２２に搬送される鉄含有原料１２に含まれるトータルＣａＯ、ＳｉＯ２、ＭｇＯ、Ａｌ２Ｏ３、ＦｅＯ、Ｃおよび水分の１種以上の成分濃度を測定してもよく、赤外線分析計３２を配合槽２２と配合槽２４との間の搬送コンベア３０に設けて、配合槽２２から搬出された鉄含有原料１２に含まれるトータルＣａＯ、ＳｉＯ２、ＭｇＯ、Ａｌ２Ｏ３、ＦｅＯ、Ｃおよび水分の１種以上の成分濃度を測定してもよい。焼結原料の成分濃度が変動する要因は、ヤード１１に保管されている鉄含有原料１２に含まれる種々の銘柄の鉄鉱石および製鉄所内発生ダストの成分濃度の変動による影響が大きい。このため、搬送コンベア１４に赤外線分析計３２を設け、鉄含有原料１２の成分濃度を測定し、当該測定値と、目標とする焼結原料の成分濃度とを用いて、ＣａＯ含有原料１６の配合量、凝結材１８の配合量および水３４の添加量のうち少なくとも１つを定めるフィードフォワード制御が可能になり、これにより、焼結原料の各成分の濃度変動を小さくできる。搬送コンベア１４に赤外線分析計３２を設けて鉄含有原料１２の成分濃度を測定し、当該測定値を用いて焼結機のパレット台車４４の進行速度、焼結機上での気体燃料および／または酸素の供給量を調整することで、焼結時の熱量の変動による弊害も抑制できる。
【００３９】
赤外線分析計３２を搬送コンベア３８に設けて、焼結機４０に搬送される造粒された焼結原料に含まれるトータルＣａＯ、ＳｉＯ２、ＭｇＯ、Ａｌ２Ｏ３、ＦｅＯ、Ｃおよび水分の１種以上の成分濃度を測定してもよい。造粒された焼結原料は、ドラムミキサー３６によって均一に混合されていて、各原料が偏析していないので、焼結原料の成分濃度を高精度に測定できる。そして、当該成分濃度を用いてＣａＯ含有原料１６の配合量、凝結材１８の配合量および水３４の添加量のうち少なくとも１つをフィードバック制御することで焼結原料の各成分の濃度変動を小さくできる。さらに、当該測定値を用いて焼結機のパレット台車４４の進行速度、気体燃料および／または酸素の供給量を調整してもよく、これにより、焼結時の熱量の変動による弊害も抑制できる。
【００４０】
本実施形態において、原料供給部２０の配合槽２２〜２８から各原料を切り出し、搬送コンベア３０で焼結原料とし、ドラムミキサー３６で造粒された焼結原料にする例を示したが、これに限られない。例えば、鉄含有原料１２、ＣａＯ含有原料１６および返鉱７４を配合した焼結原料をドラムミキサー３６に投入し、焼結原料に水を添加して造粒し、造粒時後半に凝結材１８を投入することで、表層に凝結材１８を存在させた炭材外装粒子を、造粒された焼結原料として用いてもよい。この場合においては、赤外線分析計３２を用いて鉄含有原料１２および上記焼結原料のうち少なくとも１つの成分濃度を測定し、当該測定値を用いて、ＣａＯ含有原料１６の配合量、凝結材１８の配合量、水３４の添加量、焼結機のパレット台車４４の進行速度、気体燃料の供給量および酸素の供給量のうち少なくとも１つを調整する。
【００４１】
鉄含有原料１２、ＣａＯ含有原料１６、返鉱７４および凝結材１８の一部を配合した焼結原料をドラムミキサー３６に投入し、当該焼結原料に水を添加して造粒し、造粒時後半に凝結材１８の残部を投入することで、造粒した焼結原料の表層に凝結材１８を存在させた炭材外装粒子を、造粒された焼結原料として用いてもよい。凝結原料に水を添加して造粒時後半に配合する凝結材としては、粉コークスや無煙炭が使用される。
【００４２】
ドラムミキサー３６を複数設けた場合であって、表層に凝結材１８を存在させた炭材外装粒子を用いる場合においては、一部または全部の凝結材１８を最後のドラムミキサー３６の後半に投入し、焼結原料を上述した方法でドラムミキサー３６に投入することで表層に凝結材１８を存在させた炭材外装粒子を造粒してもよい。さらに、ドラムミキサー３６を複数設けた場合に焼結原料に添加する水は、１台目のドラムミキサー３６で全ての水を添加してもよく、１台目のドラムミキサー３６で一部の水を添加し、残部を他のドラムミキサー３６で添加してもよい。
【００４３】
本実施形態において、原料供給部２０の配合槽２２〜２８から各原料を切り出し、搬送コンベア３０で焼結原料とし、ドラムミキサー３６で造粒された焼結原料にする例を示したが、これに限られない。例えば、鉄含有原料１２および返鉱７４を配合した焼結原料をドラムミキサー３６に投入し、焼結原料に水を添加して造粒し、造粒時後半にＣａＯ含有原料１６またはＣａＯ含有原料１６と凝結材１８を投入することで、表層にＣａＯ含有原料１６またはＣａＯ含有原料１６と凝結材１８を存在させた造粒粒子を、造粒された焼結原料として用いてもよい。この場合においては、赤外線分析計３２を用いて鉄含有原料１２および上記焼結原料のうち少なくとも１つの成分濃度を測定し、当該測定値を用いて、ＣａＯ含有原料１６の配合量、凝結材１８の配合量、水３４の添加量、焼結機のパレット台車４４の進行速度、焼結機上での気体燃料の供給量および焼結機上での酸素の供給量のうち少なくとも１つを調整する。
【００４４】
鉄含有原料１２、返鉱７４と、ＣａＯ含有原料１６の一部またはＣａＯ含有原料１６の一部と凝結材１８の一部を配合した焼結原料をドラムミキサー３６に投入し、焼結原料に水を添加して造粒し、造粒時後半にＣａＯ含有原料１６の残部および凝結材１８の残部を配合することで、造粒した焼結原料の表層にＣａＯ含有原料１６および凝結材１８を存在させた造粒粒子を、造粒された焼結原料として用いてもよい。
【００４５】
ドラムミキサー３６を複数設けた場合であって、表層にＣａＯ含有原料１６またはＣａＯ含有原料１６と凝結材１８を存在させた造粒粒子を造粒する場合においては、一部または全部のＣａＯ含有原料１６および凝結材１８を最後のドラムミキサー３６の後半に投入し、焼結原料を上述した方法でドラムミキサー３６に投入することで表層にＣａＯ含有原料１６および凝結材１８を存在させた造粒粒子を造粒してもよい。
【００４６】
本実施形態において、原料供給部２０の配合槽２２〜２８から各原料を切り出し、搬送コンベア３０で焼結原料とする例を示したが、これに限られない。例えば、原料供給部２０の配合槽２２〜２８から切り出される各原料の一部を直接搬送コンベア３０でドラムミキサー３６に搬送し、残部を搬送コンベア３０とは異なる搬送コンベアで高速撹拌装置に搬送して撹拌処理する。その後、当該残部は、ドラムミキサーまたはペレタイザー等の造粒機で造粒され、必要であれば乾燥機で乾燥された後に、搬送コンベア３０または搬送コンベア３８に投入しても良い。当該残部は、撹拌処理された後にドラムミキサーまたはペレタイザー等の造粒機で造粒されることなく直接搬送コンベア３０に投入されてもよい。さらに、当該高速撹拌装置で撹拌処理される前に破砕工程および／または篩工程を設けてもよい。ドラムミキサー３６が複数存在する場合は、どのドラムミキサー間の搬送コンベアに投入してもよい。
【００４７】
本実施形態において、測定工程における赤外線分析計３２を配合槽２８とドラムミキサー３６の間の搬送コンベア３０に設けた例を示したが、これに限られない。例えば、赤外線分析計３２をヤード１１と最も入側の配合槽２２との間の搬送コンベア１４、配合槽２２と配合槽２４との間の搬送コンベア３０またはドラムミキサー３６と焼結機４０との間の搬送コンベア３８に設けてよい。但し、表層に凝結材１８またはＣａＯ含有原料１６と凝結材１８を存在させた造粒粒子を用いた場合には、表層成分が成分濃度の測定に影響を与える可能性があるので、搬送コンベア１４、配合槽２２と配合槽２４との間の搬送コンベア３０または配合槽２８とドラムミキサー３６の間の搬送コンベア３０に赤外線分析計３２を設けることがより好ましい。
【００４８】
測定工程における赤外線分析計３２を１つに限らず複数設けてよく、搬送コンベア１４、配合槽２２と配合槽２４との間の搬送コンベア３０、配合槽２８とドラムミキサー３６の間の搬送コンベア３０および搬送コンベア３８に２つ以上の赤外線分析計を設けてもよい。複数の赤外線分析計を用いて、焼結原料、鉄含有原料１２および造粒された焼結原料の２以上の成分濃度を測定し、当該測定値を用いて、ＣａＯ含有原料１６の配合量、凝結材１８の配合量、水３４の添加量、焼結機のパレット台車４４の進行速度、焼結機上での気体燃料の供給量および焼結機上での酸素の供給量のうち少なくとも１つを調整してよい。
【実施例】
【００４９】
（実施例１）
発明例１、比較例１ともに図１に示した焼結鉱製造装置１０を用いて成品焼結鉱を製造した。発明例１では、搬送コンベア３０に設けた赤外線分析計３２を用いて焼結原料の成分濃度を連続測定し、測定された成分濃度を用いて、焼結原料の塩基度（ＣａＯ／ＳｉＯ２）が目標とする塩基度（ＣａＯ／ＳｉＯ２）になるようにＣａＯ含有原料１６の配合量を調整しながら成品焼結鉱を３６時間製造した。一方、比較例１では、連続測定ではなくオフラインで焼結原料の成分濃度を２時間ごとに測定し、測定された成分濃度を用いて、焼結原料の塩基度（ＣａＯ／ＳｉＯ２）が目標とする塩基度（ＣａＯ／ＳｉＯ２）になるようにＣａＯ含有原料１６の配合量を調整しながら成品焼結鉱を３６時間製造した。【００５０】
図２は、発明例１の焼結原料の塩基度と、成品焼結鉱の落下強度の変動を示したグラフである。図３は、比較例１の焼結原料の塩基度と成品焼結鉱の落下強度を示したグラフである。図２（a）、図３（a）に示した塩基度とは、焼結原料におけるトータルＣａＯ濃度をＳｉＯ２濃度で除したものである。図２（ｂ）、図３（ｂ）に示した落下強度とは、ＪＩＳ  Ｍ  ８７１１に規定されている落下強度試験方法を用いて測定した強度である。【００５１】
図２（ａ）（ｂ）に示すように、発明例１では、焼結原料の塩基度の目標値からのずれが小さくなり、成品焼結鉱の落下強度の変動も小さくなった。発明例１では焼結原料の成分濃度を連続測定している。このため、仮に、成分濃度が突発的に変動したとしても当該成分濃度の変動を早期に検出して、当該成分濃度が目標値になるように、早期にＣａＯ含有原料１６の配合量を調整できる。これにより、発明例１では、焼結原料の塩基度の目標値からのずれ、および、塩基度の変動を小さくでき、成品焼結鉱の落下強度の変動も小さくできた。【００５２】
一方、図３（ａ）（ｂ）に示すように、比較例１では、焼結原料の塩基度が目標値に対して大きく変動し、成品焼結鉱の落下強度も大きく変動し、落下強度の低い成品焼結鉱が製造された。成品焼結鉱の落下強度が低くなると、高炉への搬送・装入時の衝撃で容易に破砕し、成品焼結鉱の粒度が変動する。成品焼結鉱の粒度変動は、高炉内における原料装入分布の乱れの要因になるので好ましくない。【００５３】
これらの結果から、発明例１の製造方法を用いることで、成品焼結鉱の成分濃度の変動および落下強度の変動が小さい成品焼結鉱を製造できることが確認された。
（実施例２）
発明例２、比較例２ともに図１に示した焼結鉱製造装置１０を用いて成品焼結鉱を製造した。発明例２では、搬送コンベア３０に設けた赤外線分析計３２を用いて焼結原料の炭素濃度を連続測定し、測定された炭素濃度を用いて、焼結原料の炭素濃度が目標とする濃度になるように凝結材１８の配合量を調整しながら成品焼結鉱を３６時間製造した。一方、比較例２では、連続測定ではなくオフラインで焼結原料の炭素濃度を４時間ごとに測定し、測定された炭素濃度を用いて、焼結原料の炭素濃度が目標とする濃度になるように凝結材１８の配合量を調整しながら成品焼結鉱を３６時間製造した。焼結原料の炭素濃度の目標値は、焼結原料の成分を用いて焼結時における焼結原料の液相率が好ましい範囲になる焼結温度を算出し、炭素の燃焼により焼結原料を当該焼結温度に昇温できる炭素量に基づいて定めた。発明例２、比較例２ともに、成品焼結鉱の製造途中で焼結原料を炭素濃度が高い焼結原料に変更し、その後、焼結原料を元に戻して成品焼結鉱の生産を継続した。【００５４】
図４は、発明例２の焼結機の生産率、焼結原料の炭素濃度およびパレット台車の進行速度の変動を示したグラフである。図５は、比較例２の焼結機の生産率、焼結原料の炭素濃度およびパレット台車の進行速度の変動を示したグラフである。図４（a）、図５（a）は、焼結機の生産率（ｔ／（ｈ×ｍ２））の変動を示す。焼結機の生産率（ｔ／（ｈ×ｍ２））とは、焼結機で生産される１時間当たりの焼結ケーキの質量（ｔ）をパレット台車の面積（ｍ２）で除して算出される値である。図４（ｂ）、図５（ｂ）は、焼結原料の炭素濃度（質量％）の変動を示す。図４（ｃ）、図５（ｃ）は、パレット台車の進行速度（ｍ／ｍiｎ）の変動を示す。図４、図５ともに破線枠で囲んだ部分は、炭素濃度が高い焼結原料に変更した「原料変更期間」を示す。【００５５】
発明例２では、焼結原料の炭素濃度を連続測定し、炭素濃度が目標値になるように凝結材１８の配合量を調整している。このように、焼結原料の成分濃度を連続測定しているので、原料変更期間の初期に炭素濃度の上昇を検出でき、当該濃度を用いて、焼結原料の炭素濃度が目標とする炭素濃度になるように、早期に凝結材１８の配合量の調整が実施された。これにより、図４（ｂ）に示すように、焼結原料の炭素濃度の上昇が抑制され、図４（ｃ）に示すように、パレット台車の進行速度を低下させることなく焼結鉱を製造でき、この結果、図４（ａ）に示すように焼結機４０の生産率の大きな低下は発生しなかった。【００５６】
一方、比較例２では、焼結原料の炭素濃度を連続測定していないので、焼結原料の炭素濃度上昇の検出が遅れる。このため、図５（ｂ）に示すように、焼結原料の炭素濃度が大きく上昇している。炭素濃度の上昇により焼結ケーキの温度が高くなり過ぎると冷却機６０に過負荷がかかるので、パレット台車の進行速度を低下させて冷却機６０の負荷を低減させる必要がある。このため、図５（ｃ）に示すように、パレット台車の進行速度を低下させており、この結果、図５（ａ）に示すように焼結機４０の生産率は大きく低下した。【００５７】
このように、発明例２の製造方法を用いることで、仮に、焼結原料の炭素濃度が変動したとしても炭素濃度の変動を早期に検出し、当該炭素濃度の変動に対応して早期に凝結材１８の配合量を調整できる。これにより、焼結原料の炭素濃度の変動は小さくなって焼結鉱製造時の熱量の変動も小さくなり、この結果、成品焼結鉱の温度上昇が抑制されて焼結機４０の生産率の低下が抑制されることが確認できた。
【符号の説明】
【００５８】
１０  焼結鉱製造装置
１１  ヤード
１２  鉄含有原料
１４  搬送コンベア
１６  ＣａＯ含有原料
１７  ＭｇＯ含有原料
１８  凝結材
２０  原料供給部
２２  配合槽
２４  配合槽
２５  配合槽
２６  配合槽
２８  配合槽
３０  搬送コンベア
３２  赤外線分析計
３４  水
３６  ドラムミキサー
３８  搬送コンベア
４０  焼結機
４２  焼結原料供給装置
４４  パレット台車
４６  点火炉
４７  気体燃料供給装置
４８  ウインドボックス
５０  破砕機
６０  冷却機
７０  篩分け装置
７２  成品焼結鉱
７４  返鉱
７６  搬送コンベア
７８  搬送コンベア
８０  高炉
【図１】
0006680369.tif 000002
【図２】
0006680369.tif 000003
【図３】
0006680369.tif 000004
【図４】
0006680369.tif 000005
【図５】
0006680369.tif 000006