CN116323996A - 烧结矿的制造方法和烧结矿 - Google Patents
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Abstract
本发明提供能够在容易聚集的微粉矿石的配合少的烧结配合原料中促进核生成并且有效地得到烧结用造粒原料的烧结矿的制造方法和烧结矿。一种烧结矿的制造方法，其是通过将包含由两种以上品种构成的铁矿石的烧结配合原料利用造粒机进行造粒、并将所得到的烧结用造粒原料利用烧结机进行烧成而得到烧结矿的烧结矿的制造方法，其中，将造粒时的添加水加入到烧结配合原料中时的每单位面积的流量设定为120L/分钟/m2以上。
Description
技术领域
本发明涉及作为高炉用原料的烧结矿的制造方法，特别涉及在着眼于烧结配合原料的造粒方法方面具有特征的方法和烧结矿。
背景技术
烧结矿通常通过以下工序制造。首先，向由两种以上品种构成的粉末铁矿石(一般被称为约-10mm的烧结料)中各自适量地配合石灰石、硅石、蛇纹岩等副原料粉、矿粉、氧化垢、返矿等杂原料粉、以及粉焦等固体燃料，得到烧结配合原料。接着，向所得到的烧结配合原料中添加水分。然后，对添加了水分的烧结配合原料进行混合-造粒，得到烧结用造粒原料。接着，将所得到的烧结用造粒原料装入烧结机中并进行烧成，由此得到烧结矿。该烧结配合原料通常由于包含水分而在造粒时相互聚集而成为伪粒子。而且，该伪粒子化的烧结用造粒原料在被装入烧结机的烧结台车上时，有助于确保烧结原料装入层的良好的透气，使烧结反应顺利地进行。
在上述烧结矿的制造方法中，当造粒时的向烧结配合原料中的水分的添加不充分且不均匀地进行时，仅粒径小的微粉聚集而形成强度低的粗大粒子、或者以粒径小的粒子的状态残留，成为使上述烧结原料装入层内的透气性降低的原因。在这样的背景下，以往进行了着眼于造粒时的向烧结配合原料中添加水的方法的研究。
例如，在专利文献1中，通过规定与造粒机内的烧结配合原料面的更新对应的喷水流量、喷雾角度、喷水距离等、并且规定添加水液滴直径的上限，抑制了粗大粒子的生成，并且抑制了仅用微粉造粒的聚集粒子等的生成。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2016-172903号公报
发明内容
发明所要解决的问题
但是，在专利文献1中提出的技术的情况下，虽然能够抑制粒径大的粗大粒子的生成，但是，由于不能抑制粒径小的微小粒子的生成，因此存在烧结原料装入层的透气性降低的问题。其结果是存在如下问题：大量生成粒径过小的微小粒子，导致烧结原料装入层甚至烧结层内的透气性的降低从而烧结机的生产率降低，或者导致烧结矿强度的降低并且导致成品率的降低，进而导致使用烧结矿的高炉内的透气性的降低。另外，在专利文献1中，以大量使用容易聚集的微粉矿石为目的，不适合微粉矿石少、造粒容易变得不充分的原料的处理。
本发明的目的在于提供能够在容易聚集的微粉矿石的配合少的烧结配合原料中促进核生成并且有效地得到烧结用造粒原料的烧结矿的制造方法和烧结矿。
用于解决问题的方法
为了实现上述目的，发明人着眼于烧结矿的制造方法中的烧结配合原料的造粒工序中的添加水的流量进行了深入研究，结果发现，与以往的常识相反，通过极端地增加该流量，能够得到改善了造粒性的烧结用造粒原料。
即，本发明为一种烧结矿的制造方法，其是通过将包含由两种以上品种构成的铁矿石的烧结配合原料利用造粒机进行造粒、并将所得到的烧结用造粒原料利用烧结机进行烧成而得到烧结矿的烧结矿的制造方法，其特征在于，将造粒时的添加水加入到烧结配合原料中时的每单位面积的流量设定为120L/分钟/m2以上。
需要说明的是，认为在如上构成的本发明的烧结矿的制造方法中下述为更优选的解决手段：
(1)使用以全部铁矿石中的10质量％以下包含含有90％以上的粒径1mm以下的粒子的矿石的烧结配合原料作为所述烧结配合原料；
(2)在所述造粒时使用滚筒式混合机时，将填充系数设定为10～15％；
(3)将所述添加水的平均液滴直径设定为1.1mm以下；
(4)所述添加水包含微粉铁矿石。
另外，本发明为按照上述烧结矿的制造方法制造的烧结矿，其特征在于，在高炉内的透气性优良。
发明效果
根据本发明的烧结矿的制造方法，通过将造粒时的添加水加入到烧结配合原料中时的每单位喷水面积的流量极端地增加到120L/分钟/m2以上，能够显著地改善烧结配合原料的造粒。
附图说明
图1为用于说明本发明的烧结矿的制造方法中的各工序的一例的流程图。
图2为用于说明本发明的烧结矿的制造方法中的造粒工艺中的现象的一例的图。
图3为示出将配合A的原料处理量设定为1600吨/小时和1000吨/小时时的填充系数与冷风量的关系的图。
图4为示出将配合B的原料处理量设定为1600吨/小时和1000吨/小时时的填充系数与冷风量的关系的图。
具体实施方式
图1为用于说明本发明的烧结矿的制造方法中的各工序的一例的流程图。在根据图1对本发明的烧结矿的制造方法的各工序进行说明时，首先，准备由两种以上品种构成的粉末铁矿石(步骤S1)。接着，向步骤S1中准备的微粉铁矿石中各自适量地配合步骤S2中准备的副原料粉、杂原料粉和固体燃料而得到烧结配合原料(步骤S3)。接着，向所得到的烧结配合原料中加入添加水并将烧结配合原料混合、造粒(步骤S4)，得到烧结用造粒原料(步骤S5)。接着，将所得到的烧结用造粒原料装入烧结机中并进行烧成(步骤S6)，由此得到烧结矿(步骤S7)。
根据上述图1，在通过将包含由两种以上品种构成的铁矿石的烧结配合原料利用造粒机进行造粒、并将所得到的烧结用造粒原料利用烧结机进行烧成而得到烧结矿的烧结矿的制造方法中，在造粒工艺(步骤S4)中，如图2所示，经过(1)核的生成、(2)以核为基础反复进行伪粒子的造粒、崩坏的阶段而生成造粒物。此时认为，以含有大量水分的粒子为核，然后以核的过量水分为起点附着粉末，从而造粒进行。因此认为，为了促进造粒，需要生成包含大量水分的区域，相反，当水分不过量并且均匀地添加水分时，造粒不会进行。因此，在本发明中，研究了通过极端地增加喷水时的每单位面积的流量来促进造粒时的核生成的方法，开发了得到改善了造粒性的烧结用造粒原料的技术。
即，本发明的最大的特征在于，将造粒时的添加水加入到烧结配合原料中时的每单位喷水面积的流量极端地增加到120L/分钟/m2以上。另外，使用以全部铁矿石中的10质量％以下包含含有90％以上的粒径1mm以下的粒子的矿石的烧结配合原料作为烧结配合原料是优选的方式。此外，在造粒时使用滚筒式混合机时将填充系数设定为10～15％是优选的方式。此外，将添加水的平均液滴直径设定为1.1mm以下是优选的方式。另外，添加水包含微粉铁矿石是优选的方式。
需要说明的是，在上述本发明的烧结矿的制造方法中，＜粒径＞、＜填充系数＞、＜添加水的液滴直径＞是指以下的含义。
＜粒径＞
粒径是使用依据JIS(日本工业标准)Z 8801-1的公称网眼的筛子进行筛分而得到的粒径，例如，粒径1mm以下是指全部量通过依据JIS Z8801-1的公称网眼为1mm的筛子的粒径，也记为-1mm。
＜填充系数＞
关于填充系数φ，使用圆筒状卧式容器的体积V(m3)、原料的堆密度ρ(kg/m3)、滞留在圆筒状卧式容器内的原料的质量M(kg)，如式(1)所示。
φ＝M/(V×ρ) (1)
已知上述填充系数φ与使用滚筒式混合机的滚筒长度、滚筒转速由式(2)表示的弗劳德数Fr的二分之一次方成反比、与原料处理量成正比的关系，将由滚筒的倾斜度等其它条件确定的比例常数设为K，用式(3)表示。
Fr＝{L×(N/60)2}/g (2)
在此，Fr：弗劳德数(-)，
L：滚筒长度(m)，
g：重力加速度(m/s2)，
N：滚筒转速(rpm)。
φ＝(Q×K)/Fr1/2 (3)
在此，φ：填充系数(-)，
Q：原料处理量，
Fr：弗劳德数(-)，
Fr1/2：转速。
＜添加水的液滴直径＞
添加水的液滴直径一般为该水喷雾喷嘴所具有的液滴直径(规定压力下的制造商标示的液滴直径)，但也可以通过实际喷洒来测定。在液滴直径的测定中可以采用使用高速摄像机进行相当数量(例如100个以上)的液滴的图像分析并计算其算术平均直径的方法。另外，在液滴直径的波动大的情况下，可以使用可提供将液滴群的体积总和以及表面积总和分别作为体积以及表面积而具有的1个液滴的直径的索特平均粒径。需要说明的是，关于该液滴直径的测定，例如可以利用在专利文献1中记载的方法、市售的激光多普勒测量仪自动地合计计算，另外也可以根据所使用的液体和喷雾条件计算求出。
实施例
实际地进行以下的试验1～试验3，对本发明的烧结矿的制造方法的必须的构成和优选的构成进行了研究。
＜试验1＞
(关于将造粒时的添加水加入到烧结配合原料中时的每单位喷水面积的流量)
对滚筒式混合机中的每单位面积的流量的影响进行了研究。作为原料，使用南美矿49质量％、澳洲矿49质量％、生石灰2质量％。在试验中，将可移动的喷嘴插入滚筒式混合机中，在改变喷水面积的同时进行试验。作为滚筒式混合机，使用直径为1m、深度为0.3m的滚筒式混合机，进行5分钟的造粒。另外，作为此次喷水，使用将水与微粉矿石以4比1～2比3的重量比例混合而得到的浆料，或者仅使用水。然后，将原料放入直径为100mm、高度为300mm的圆筒中，将在压力恒定的条件下通风时的冷风量作为透气性，评价其提高率。此次作为基准，使用通常的喷水面积为0.015m2时的结果。将结果示于以下的表1中。
[表1]
由表1的结果可知，在将造粒时的添加水加入到烧结配合原料中时的每单位面积的流量为120L/分钟/m2以上时，能够显著地改善造粒，并且能够改善透气性。认为这是由于核生成进行、造粒得到了改善。由以上可知，在本发明中，将造粒时的添加水加入到烧结配合原料中时的每单位面积的流量设定为120L/分钟/m2以上是必须的构成。
＜试验2＞
(关于在造粒时使用滚筒式混合机时的填充系数的优选范围)
在满足试验1中的添加水的每单位面积的流量的条件的基础上对滚筒式混合机中的最佳的填充系数进行了研究。对使用通常使用的澳洲矿和南美矿时含有10％的微粉精矿时的适当的填充系数进行了研究。澳洲矿和南美矿均是众数径为1mm以上的矿，与此相对，微粉精矿使用粒径1mm以下的比例为94质量％的矿。在以下的表2中示出所使用的配合A和配合B的配合比例。滚筒式混合机使用直径为1m、深度为0.3m的滚筒式混合机。然后，将原料放入直径为100mm、高度为300mm的圆筒中，将在压力恒定的条件下通风时的冷风量作为透气性，评价其提高率。
[表2]
| 配合A | 配合B | |
| 澳洲矿 | 60％ | 50％ |
| 南美矿 | 40％ | 40％ |
| 微粉精矿 | 0％ | 10％ |
图3为示出将配合A的原料处理量设定为1600吨/小时和1000吨/小时时的填充系数与透气性的关系的图。由图3的结果可知，在配合A的情况下，填充系数为5～15％是适当的，特别优选为10～15％。图4为示出将配合B的原料处理量设定为1600吨/小时和1000吨/小时时的填充系数与透气性的关系的图。由图4的结果可知，在配合B的情况下，填充系数为10～20％是适当的，特别优选为10～15％。
由这些结果可知，如果是粒径1mm以下的比例为94质量％的微粉矿石为10质量％以下的配合，则优选填充系数为10～15％。作为该推定机理，可以认为是因为，在填充系数为10～15％时，通过确保与喷水接触而水分变得过量的核的表面与粉末接触而附着的时间，粉末向核的表面的附着变得更适当。
＜试验3＞
(关于造粒时的添加水的平均液滴直径的优选范围)
对于试验1的比较例1、实施例1-3和新的实施例5、6，对造粒时的添加水的平均液滴直径的优选范围进行了研究。作为原料，使用南美矿49％、澳洲矿49％、生石灰2％。在试验中，将可移动的喷嘴插入滚筒式混合机中，在改变喷水面积的同时进行试验。使用直径为1m、深度为0.3m的滚筒式混合机，进行5分钟的造粒。另外，使用扇形喷嘴和双流体喷嘴作为喷嘴进行评价。关于使用喷嘴时的添加面积，通过预先对铺在桶中的原料进行喷洒来测定喷水的区域。
然后，将原料放入直径为100mm、高度为300mm的圆筒中，将在压力恒定的条件下通风时的冷风量作为透气性，评价其提高率。此次作为基准，使用通常的喷水面积为0.015m2时添加水的结果。将结果示于以下的表3中。
[表3]
由表3的结果可知，虽然如实施例3所示通过提高每单位面积的流量能够改善造粒后的透气性，但使用双流体喷嘴或扇形喷嘴时更能够改善透气性，此时，可知在液滴直径为1.1mm以下时，能够进一步提高透气性。这是因为，在增加了每单位面积的流量的条件下，容易生成粗大的核粒子，但通过减小液滴直径来抑制粗大的核的生成，能够进行适当的造粒。另外，通过抑制粗大的核的生成，烧结均匀地进行，因此烧结矿的强度也得到改善，在高炉内的透气性也得到改善。
产业上的可利用性
根据本发明的烧结矿的制造方法，通过将造粒时的添加水加入到烧结配合原料中时的每单位喷水面积的流量极端地增加到120L/分钟/m2以上，能够显著地改善烧结配合原料的造粒，该制造方法除了例示的以外，也可以应用于各种烧结配合原料。
Claims (6)
1.一种烧结矿的制造方法，其是通过将包含由两种以上品种构成的铁矿石的烧结配合原料利用造粒机进行造粒、并将所得到的烧结用造粒原料利用烧结机进行烧成而得到烧结矿的烧结矿的制造方法，其特征在于，将造粒时的添加水加入到烧结配合原料中时的每单位面积的流量设定为120L/分钟/m2以上。
2.根据权利要求1所述的烧结矿的制造方法，其特征在于，使用以全部铁矿石中的10质量％以下包含含有90％以上的粒径1mm以下的粒子的矿石的烧结配合原料作为所述烧结配合原料。
3.根据权利要求1或2所述的烧结矿的制造方法，其特征在于，在所述造粒时使用滚筒式混合机时，将填充系数设定为10～15％。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的烧结矿的制造方法，其特征在于，将所述添加水的平均液滴直径设定为1.1mm以下。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的烧结矿的制造方法，其特征在于，所述添加水包含微粉铁矿石。
6.一种烧结矿，其特征在于，通过权利要求1～5中任一项所述的方法制造，在高炉内的透气性优良。
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