(57)【要約】【課題】焼結鉱の上層部の焼結鉱の強度等の低下を招くことなく焼結鉱の製品歩留まりを向上させることができる焼結鉱の製造方法を提供すること。【解決手段】下方吸引型焼結鉱を用いた焼結鉱の製造方法において、製造設備のパレット上に給鉱された原料充填層の表面に、原料充填層が点火炉を出た後に揮発分１０質量％以上の石炭を散布する。原料充填層の表面に石炭を散布し、熱源を供給することにより、焼結鉱製造設備の上層部を十分に加熱できるので、熱不足による焼結鉱の強度等の低下を招くことなく焼結鉱の製品歩留まりを向上させることができる。【選択図】図２
2012026016.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
下方吸引型焼結機を用いた焼結鉱の製造方法であって、原料充填層が点火炉を出た後０．２分経過後で、原料充填層が点火炉を出た後2分以内に、揮発分１０質量％以上の石炭を、全配合コークス量の５質量％以上１５質量％以下の範囲で、パレット上に給鉱された原料充填層の表面に散布を終了することを特徴とする焼結鉱製造方法。
【請求項２】
石炭の粒度が、０．２５ｍｍ未満であることを特徴とする請求項１に記載の焼結鉱製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、焼結鉱の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
製鐵所における下方吸引型焼結機を用いた焼結鉱の製造は、次のようにして行われる。
【０００３】
焼結原料は、主原料である鉄鉱石や製鉄プロセスで発生する製鉄ダストなどの鉄含有原料、焼結反応に必要となる石灰石および蛇紋岩などの副原料及び熱源としてのコークス粉等の固体燃料とを配合して形成される。
【０００４】
焼結原料は、下方吸引型焼結機に装入する前に、ドラム型ミキサーなどの混合・造粒機を用いて、水添加しながら混合、造粒し、主として、粒径１ｍｍ以上の核粒子と、その周囲に付着した粒径０．５ｍｍ以下の付着粉とからなる擬似粒子とする。
【０００５】
このことにより、焼結機に装入した後、焼結パレット内に形成された原料充填層内の通気性を維持し、焼結原料の焼結反応を促進し、高い生産性を確保することができる。
【０００６】
擬似粒子化された焼結原料は、焼結機の給鉱部で、焼結パレット内に装入され、原料充填層を形成する。その後、点火炉で、その表面のコークス粉に点火されるとともに、焼結機下部に空気吸引することにより、コークス粉の燃焼点を下方に移動させる。
【０００７】
燃焼熱により原料充填層の上層から下層にかけての焼結反応は順次進行し、焼結パレ
ットが移動し排鉱部に到達するまでに焼結は完了する。焼結パレット内の焼結ケーキ（塊）は、排鉱部から排出された後、破砕され、所定粒度の高炉用の焼結鉱が製造される。
【０００８】
焼結鉱の製造において発生した高炉用の焼結鉱としての所定粒径より小さい焼結鉱粉は、返鉱として、焼結原料中に配合されて、再度焼結される。
【０００９】
焼結原料の焼結反応は、１２００℃付近で、主として、鉄含有原料中のＦｅ2Ｏ３と石灰石中のＣａＯとの反応で、カルシウムフェライト（ＣａＯ−Ｆｅ2Ｏ３）の初期融液を生成し、この融液中に鉄鉱石また副原料中の成分が溶け込む同化反応により進行する。
【００１０】
この焼結反応は、初期融液の生成から数分程度で終了する極めて短い反応であり、この反応により、焼結鉱の成品歩留および生産性、並びに、焼結鉱の強度などの品質が大きく影響される。
【００１１】
例えば、焼結反応が過剰に進み、生成する融液量が極端に増加すると、焼結操業において、焼結層内の通気が悪化し、これによる焼けムラが発生するため、成品歩留および生産性が低下し、強度などの焼結鉱の品質も悪化することになる。
【００１２】
一方、焼結反応が十分に進まない場合は、残留鉄鉱石（残留元鉱）等の未溶融部同士を結合させるための融液が減少するため、成品歩留が低下し、焼結鉱強度（ＳＩ）や還元粉化（ＲＤＩ）などの焼結鉱の品質の悪化を引き起こすこととなる。
【００１３】
下方吸引型焼結機を用いた焼結鉱の製造においては、焼結パレット内の原料充填層下層の焼結原料は、下方に吸引される上層コークスの燃焼排ガスにより余熱され、熱が十分伝えられる。これに対し、原料充填層上層の鉱石は、排ガスにより余熱されないため熱が不足気味になる。また、焼成後の焼結鉱は、上方より吸引された空気により急速冷却され、脆い焼結鉱となり、上層部における焼結鉱の成品歩留の低下および強度等の品質悪化をまねき、従来から問題となっていた。
【００１４】
上記下方吸引型焼結機を用いた焼結鉱の製造における原料充填層の上層部における成品歩留および強度などの品質を向上するための方法は、今までに、数多く提案されている。
【００１５】
原料充填層上層部への着火後の原料充填層の表層部の温度を上昇させるために、充填層上方にフードを設け、該フードから空気又は保温ガスに可燃ガスを混合して充填層に供給する方法が提案されている（特許文献１、参照）。
【００１６】
また、点火後の焼結層表層から焼結層内に吸引される含酸素気体に、可燃性ガスと低融点溶剤、または可燃性ガスと炭材を配合した低融点溶剤を混合して焼結層に吹き込む方法が提案されている（特許文献２、参照）。
【００１７】
また、点火前の原料充填層の表層に燃料を供給した後に表層を着火する方法が提案されている（特許文献３、参照）。
【００１８】
また、点火前の原料充填層の表層に、粉体燃料を広範に且つ均一に連続して散布供給する粉体燃料散布装置及び方法が提案されている（特許文献４、参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１９】
【特許文献１】特開昭５５−１８５８５号公報
【特許文献２】特開平５−３１１２５７号公報
【特許文献３】特開昭６０−３９１２９号公報
【特許文献４】特開２０００−１７８６６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
しかしながら、特許文献１及び特許文献２に記載の発明では、可燃性ガスの逆火や爆発の危険性がある。また、焼結機ガスシールは完全とはいえず、可燃性ガス中の有毒成分の漏洩・拡散の虞がある。
【００２１】
また、特許文献３に記載の発明では、燃料の供給が点火前の原料充填層の表層に限定されることと（特許請求の範囲（1））、供給される燃料が揮発分の少ないコークス又は石炭に限られる（特許文献３（３）右下）という問題がある。
【００２２】
また、特許文献４に記載の発明では、粉体燃料散布装置を点火前に設置する必要があるため、設置スペースに余裕がないという問題がある。
【００２３】
本発明の目的は、焼結鉱の上層部の焼結鉱の強度等の低下を招くことなく焼結鉱の製品歩留まりを向上させるとともに、従来使用が困難であった揮発分を有する石炭を固体燃料として使用することが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】
【００２４】
（１）下方吸引型焼結機を用いた焼結鉱の製造方法であって、原料充填層が点火炉を出た後０．２分経過後で、原料充填層が点火炉を出た後2分以内に、揮発分１０質量％以上の石炭を、全配合コークス量の５質量％以上１５質量％以下の範囲で、パレット上に給鉱された原料充填層の表面に散布を終了することを特徴とする焼結鉱製造方法。
（２）石炭の粒度が、０．２５ｍｍ未満であることを特徴とする前記（１）に記載の焼結鉱製造方法。
【発明の効果】
【００２５】
原料充填層の表面に石炭を散布し、熱源を供給することにより、焼結鉱製造設備の上層部を十分に加熱できるので、熱不足による焼結鉱の強度等の低下を招くことなく焼結鉱の製品歩留まりを向上させることができる。さらに、固体燃料の一部に石炭が使用可能となり製造コストを削減できる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】鍋試験及び原料充填層の表面に石炭を散布する方法を示す図。
【図２】散布炭材の種類と焼結生産率の関係を示す図。
【図３】散布炭材の種類と焼結鉱強度の関係を示す図。
【図４】ＮＳＢＣ炭の粒度と焼結生産率の関係を示す図。
【図５】散布石炭量と焼結生産率の関係を示す図。
【図６】ＮＳＢＣ炭散の散布終了までの時間と未燃石炭の関係を示す図。
【図７】点火後、原料充填層表面から１０ｍｍの位置における温度を示す図。
【図８】低密度固体（ＣＴＬ）の原料充填層高さ方向分布図。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
本発明は、下方吸引型焼結機を用いた焼結鉱の製造において、焼結鉱製造設備のパレット上に給鉱された原料充填層の表面に、揮発分１０質量％以上の石炭を散布することを特徴とする。
下方吸引型焼結機を用いた焼結鉱の製造においては、焼結パレット内の原料充填層下層の焼結原料は、下方に吸引される上層コークスの燃焼排ガスにより余熱され、熱が十分伝えられる。
これに対し、原料充填層上層の鉱石は、排ガスにより余熱されないため熱が不足し、また、焼成後の焼結鉱は、上方より吸引された空気により急速冷却され、脆い焼結鉱となる。
本発明によれば、原料充填層の表面に石炭を散布し、熱源を供給することにより、焼結鉱製造設備の上層部を十分に加熱できるので、熱不足による焼結鉱の強度等の低下を招くことなく焼結鉱の製品歩留まりを向上させることができる。
【００２８】
散布する石炭の揮発分は、高いほど効果が大きい。これは、原料充填層表面の冷却されやすい環境においても燃焼が円滑に進行し、燃え残りの燃料が少ないためである。本発明では、主要な石炭の揮発分が１０〜４０％であることから１０質量％以上としたが、１９質量％以上がより好ましい。
【００２９】
石炭の原料充填層表面への散布は、原料充填層が点火炉を出た後０．２分経過後で、原料充填層が点火炉を出た後２分以内に終了することが好ましい。原料充填層が点火炉を出た後２分経過後に石炭の散布を行うと未燃の石炭が、原料充填層の表面に残るからである。即ち、点火炉を出た後２分も経過すると、点火炉で点火されたコークス燃焼点が、表面下に移動してしまい、散布した石炭を完全に燃焼させることが困難となるからである。原料充填層が点火炉を出た後０．２分経過後としたのは、０．２分未満では、石炭の濃度が高くベッドの吸引が不可能となるからである。
従来、焼結機では揮発分を有する固体燃料は使用できなかった。これは、排ガス中に放出された揮発分が後段の集塵機やブロアーに付着して、それぞれ火災や振動の原因となるためである。しかし、本発明においては、石炭から放出される揮発分は、焼結燃焼帯を通過するときに完全に燃焼されるため、この問題が解消される。
【００３０】
散布する石炭の粒度は、０．２５ｍｍ未満であることが好ましい。粒度が大き過ぎると原料充填層の表面で、散布した石炭を完全に燃焼させることが困難となるからである。
【実施例１】
【００３１】
原料充填層の表面への石炭散布の効果を調査するため、直径３００ｍｍ、層高６００ｍｍの焼結鍋試験を行った。原料配合を表１に示す。
【００３２】
【表１】
2012026016.tif 000003
【００３３】
コークス量は、石炭散布をしないベース条件では、４．５質量％（外数）とした。石炭散布時のテスト条件では、コークス量を４．３質量％（外数）とし、コークスの減量０．２質量％分を、投入熱量一定として石炭０．２２７質量％に置換した。この場合、コークス発熱量３０．２ＭＪ/ｋｇ、石炭発熱量２６，６ＭＪ/ｋｇとし、全投入熱量はベース条件、テスト条件共に１０９２ＭJ／ｔ−配原料とした。
この石炭の散布量０．２２７質量％は、全配合コークス量４．３％に対し５．２８％である。
【００３４】
石炭は、ＮＳＢＣ炭（揮発分３６．５質量）とサラジ炭（揮発分１９．３質量％）を使用した。
【００３５】
図１に鍋試験及び原料充填層の表面に石炭を散布する方法を示す。配合原料をドラムミキサーにより混合１分、造粒４分後に、直径３００ｍｍの試験鍋１に層厚６００ｍｍに充填し、９０秒間の点火操作の後、負圧１５．０ｋｐａの一定条件で吸引し焼結した。原料充填層の表面への散布は、充填槽の上で所定の篩目の篩網４で石炭３を手篩いし、原料充填層の表面に散布した。原料充填層最下層から１２０ｍｍ、３００ｍｍ、４５０ｍｍ及び５９０ｍｍの各位置に熱電対２を配置し、層内温度を測定した。焼成後に、生産率、焼結鉱強度、焼結鉱化学分析及び焼結ケーキ表面の未燃石炭を観測した。また、焼成後の焼結鉱をX線写真により、解析した。
【００３６】
散布炭材としては、ＮＳＢＣ炭、サラジ炭及びコークスを使用した。ＮＳＢＣ炭、サラジ炭及びコークスの工業分析と元素分析を表２に示す。
【００３７】
【表２】
2012026016.tif 000004
【００３８】
散布炭材の種類と焼結生産率の関係についての焼結鍋試験結果を図２に示す。また、散布炭材の種類と焼結の強度の関係についての焼結鍋試験結果を図３に示す。
原料充填層の表面に炭材を散布していないベースに比べ、ＮＳＢＣ炭（揮発分３６．５質量％）又はサラジ炭（揮発分１９．３質量％）を表面散布したテストの場合は、生産率及び焼結鉱強度が向上した。また、コークスを表面に散布した場合と比較した場合、石炭散布により生産率及び焼結鉱強度が向上した。原料充填層の表面に散布する炭材は、揮発分の高い石炭が優れていることがわかった。
【００３９】
また、比較のために、石炭を原料充填層の表面に散布する代わりに０．２質量％のコークスを原料充填層の表面に散布する試験も行った。更に、ＣａＯ/Ｆｅ２Ｏ３＝０．３、コークス割合が１７％となるように鉄鉱石、生石灰および粉コークスを混合した溶剤を、投入熱量一定の条件で散布した場合についても試験を行い、その結果を図２及び図３に示す。コークスや溶剤の表面散布に対しても石炭散布の優位性が見られた。
【００４０】
表面に散布する石炭の粒度の影響を調査するため、０．５ｍｍ未満、０．２５ｍｍ未満及び０．１ｍｍ未満に粉砕したＮＳＢＣ炭（揮発分３６．５質量％）の散布試験を行った。ＮＳＢＣ炭（揮発分３６．５質量％）の粒度と焼結生産率の関係を図４に示す。散布石炭の粒度は、０．２５ｍｍ未満が、より適切であることがわかった。
【００４１】
表面に散布する石炭の量の影響を調査するため、コークスと石炭の合計質量を一定とした条件において、表面に散布する石炭の量を変更した試験を行った。散布石炭量と焼結生産性の関係を図５に示す。散布石炭量は５質量％以上、１５質量％以下の範囲が適切であることがわかった。
【００４２】
点火炉で点火した後に、原料充填層に石炭を散布する場合の石炭散布のタイミングを調査する試験を行った。点火炉を出た直後の原料充填層にＮＳＢＣ炭（０．１ｍｍ未満）を散布し、散布終了までの時間を変えた。試験条件は、すべて同じ投入熱量とするため、コークス減量０．２質量％分に相当する熱量である０．２２７質量％の石炭を散布した。  散布石炭の散布終了までの時間と未燃石炭の関係を図６に示す。石炭散布は、原料充填層が点火炉を出た後、２分を経過後に石炭散布を継続すると未燃石炭が焼結上層に残留していることが観測された。点火炉で点火した後に原料充填層に石炭を散布する場合は、点火炉を出た後２分以内に散布完了しなければならないことがわかった。
【００４３】
原料充填層の表面に石炭を散布することにより、原料充填層の上部の熱不足が解消されているか否かを観測するため、原料充填層表面から１０ｍｍの位置の温度を測定した。石炭散布をしない場合をベースとし、投入熱量を一定にし、コークス０．２質量％をＮＳＢＣ炭（０．１ｍｍ未満）の散布に置換した場合の原料充填層表面から１０ｍｍの位置の温度を図７に示す。
ＮＳＢＣ炭（０．１ｍｍ未満）の表面散布により、原料充填層の上部の温度が上昇し、熱不足が解消していることがわかった。
【００４４】
石炭散布をしない場合をベースとし、投入熱量を一定にして、コークス０．２質量％をＮＳＢＣ炭（０．１ｍｍ未満）０．２２７質量％の散布に置換した場合の焼成後の焼結鉱をＸ線写真により解析した。結果を図８に示す。ここで、ＣＴＬは、低密度固体の存在割合を示す。即ち、充填層の各高さにおける焼結鉱のＸ線写真解析による密度（ρ）が、１．６を超え２．２以下の画素数をＬとし、２．２を超え３．４以下の画素数をＭとし、３．４を超えるものをＨとした場合の、各位置の全体に対する低密度画素数の割合（Ｌ/（Ｌ＋Ｍ＋Ｈ））を低密度固体の存在割合（ＣＴＬ）とした。
原料充填層上部で低密度焼結鉱の割合が減少し、焼結強度の向上となったことがわかった。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
本発明は、下方吸引型焼結機を用いた焼結鉱の製造方法に利用できる。
【符号の説明】
【００４６】
１…試験鍋、２…熱電対、３…石炭、４…篩網
【図１】
2012026016.tif 000005
【図２】
2012026016.tif 000006
【図３】
2012026016.tif 000007
【図４】
2012026016.tif 000008
【図５】
2012026016.tif 000009
【図６】
2012026016.tif 000010
【図７】
2012026016.tif 000011
【図８】
2012026016.tif 000012