JP2009235507A - 鉄鉱石ペレットの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ペレット増産ないし高結晶水鉱石増配を確実に達成しうるペレット製造方法を提供する。
【解決手段】鉄鉱石ペレットをトラベリング・グレート２で移動させつつ、乾燥室３、離水室４および予熱室５で順次加熱した後、キルンバーナ１０を備えたロータリキルン９で焼成するグレートキルン方式の鉄鉱石ペレット製造方法において、離水室入口４ｂを基点として離水室全長Ｌの１／３〜０．９８倍の間に複数本のバーナ３１を設置し、該複数本のバーナ３１から離水室４へ気体燃料を吹き込み、該気体燃料を、離水室４へ導入される予熱室排ガスＡ中の残留酸素で燃焼させて、前記離水室内における、その入口近傍を除く領域の雰囲気温度を上昇させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、高炉用原料などに使用される鉄鉱石ペレットを製造するグレートキルン方式による鉄鉱石ペレット製造技術に関する。

鉄鉱石ペレットをつくる製造工程は、乾燥、離水、予熱、焼成および冷却の各工程からなり、この製造工程の実施に用いられるグレートキルン方式鉄鉱石ペレット製造装置（以下、単に「グレートキルン方式焼成装置」という。）として、従来、図４の縦断面図に示すようなものが知られている。同図に示すように、このグレートキルン方式焼成装置は、グレート炉１、ロータリキルン（以下、単に「キルン」ともいう。）９およびアニュラクーラ１１を備えている。

グレート炉１は、無端状をなすトラベリング・グレート（以下、単に「グレート」という。）２によりこのグレート２上に敷かれた生ペレットＧＰを、乾燥室３、離水室４、予熱室５の順に各室の長手方向に移動させつつ、加熱用ガスの下向き通風によって乾燥・離水・予熱してペレット（予熱ペレット）にキルン９での転動に耐えうる強度を付与するものである。

生ペレットＧＰは、主原料としての鉄鉱石に副原料としての石灰石、ドロマイト等を配合し、さらに水分を添加して造粒されたものである。

先ず、乾燥室３では、水分含有量８〜９質量％程度の生ペレットＧＰを２５０℃程度の雰囲気温度で乾燥させる。次いで、離水室４では、乾燥された生ペレットを４５０℃程度に昇温し、主に鉄鉱石中の結晶水を分解除去する。さらに、予熱室では、ペレットを１１００℃程度まで昇温し、石灰石、ドロマイト等に含まれる炭酸塩を分解しＣＯ_２を除去するとともに、鉄鉱石中のマグネタイトを酸化させる。このような工程を経て、キルン９での転動に十分耐えうる強度を有する予熱ペレットを作製することで、グレートキルン方式焼成装置の生産性を高めることが可能となる。

ロータリキルン９は、このグレート炉１に直結されており、勾配をつけた円筒状回転炉であって、出口側に配設されたキルンバーナ１０による燃焼により、グレート炉１の予熱室５から装入された前記乾燥・離水・予熱されたペレットを焼成する一方、そのペレット焼成用に使用された高温の燃焼排ガスを加熱用ガスとして予熱室５へ送り込むものである。従来は、キルンバーナ１０により微粉炭、コークス炉ガス等の燃料をロータリキルン９内に吹き込み、燃焼用空気とともに燃焼させるようにしている。

また、予熱室５には、ロータリキルン９からのキルン燃焼排ガスを昇温させるためのキルン燃焼排ガス昇温手段としての予熱室バーナ２１が設けられている。予熱室バーナ２１の燃料としてコークス炉ガス（以下、「ＣＯＧ」と略称する。）や微粉炭が用いられ、予熱室５内でこのＣＯＧや微粉炭をキルン燃焼排ガス中の残留酸素で燃焼させることにより、キルン燃焼排ガスを昇温させるようにしている。こうすることで、予熱されたペレット（以下、「予熱ペレット」という。）の強度を高めることができ、操業不安定の原因となるロータリキルン９内におけるキルンリング（ペレット粉化物がキルン内壁レンガ表面に岩状に付着したもの）の発生を防止するようにしている（特許文献１，２参照）。

１６は離水室用風箱群である。グレート２の下方空間はペレット移動方向に沿って複数個の部屋に仕切られており、これらの部屋が風箱と呼ばれている。つまり、離水室用風箱群１６は複数個の風箱よりなるものであり、離水室５に対してその長手方向（ペレット移動方向）に沿って一列に例えば５個の風箱が並設されている。１７は離水室用吸引ファンで、吸引風量（下向通風量）調節用のファンダンパ（図示省略）を有し、予熱室排ガスＡを加熱用ガスとして離水室４に導き、この加熱用ガスＡをグレート２上のペレット層、風箱群１６を通して下向きに吸引し、次の乾燥室３へ送り出すものである。

上記予熱室バーナ２１設置による予熱室内雰囲気温度の制御技術は、ペレット生産速度が一定で、生ペレットＧＰ中の結晶水含有量も一定の場合には、予熱ペレットの強度を高めるのに非常に有効な手段である。

ところで、近年の鉄鋼需要の増大に対応すべくペレットのさらなる増産が要請されている。また、近年における鉄鉱石原料の劣質化に伴ってペレットへの高結晶水鉱石の配合割合の増加も要請されている。しかしながら、これらの要請に対応すべく、単にペレット生産速度を増大させた場合や、ペレット生産速度を維持しつつ単に生ペレットＧＰ中の結晶水含有量を高めた場合には、離水室４内雰囲気温度を従来どおりに維持したままで操業を行うと、ペレット（特に下層部のペレット）は、離水室４内で十分に結晶水が分解除去されなくなるため、ペレット内部に結晶水を残存したまま、より高温の予熱室５内に持ち込まれる。この結果、予熱室５内で結晶水の急速な分解によりペレットのバースティング（爆裂）が発生する。バースティングで発生した粉によりペレット層の通気性が悪化し均一な加熱が阻害され、ペレット層の圧損が増大するなど操業が不安定化するとともに、予熱ペレットの強度が低下する。この結果、予熱室５内で発生した粉がキルン９内に持ち込まれるとともに、強度の低い予熱ペレットがキルン９内で転動により粉化するため、キルンリングが形成され、操業が継続できなくなる。したがって、上記予熱室５内でのバースティングを回避するために、結局はペレット生産速度を低下せざるを得なかった。

また、上記ペレット増産ないしペレットへの高結晶水鉱石増配時において、予熱室バーナ２１から予熱室５内への燃料吹込み量を増加して、予熱室５内雰囲気ガス温度を上昇させ、その結果として予熱室排ガスＡの温度を上昇させて、離水室４内雰囲気温度を上昇させることで、離水室４出口における結晶水の残存量を低下させることが考えられる。しかしながら、予熱室バーナ２１の使用により、予熱室排ガスＡの温度は予熱室バーナ２１を使用していなかった当時より上昇しており、予熱室排ガスＡの温度を現状よりさらに高めることは、金属製のグレート２の耐熱温度の制約から困難である。また、仮にグレート２の材質を高級化して耐熱温度を上昇させることが可能としても、設備コストやメンテナンスコストが上昇することはもとより、離水室４内の雰囲気温度を単純に上昇させると、特にペレット増産の場合には乾燥室３で生ペレットＧＰ（特に、下層部のペレット）から付着水分が十分に除去されないまま離水室４内に持ち込まれ、従来より高い離水室４内雰囲気温度により付着水分が急速に蒸発してバースティングが発生しやすくなる問題が生じる。

したがって、上記ペレット増産ないしペレットへの高結晶水鉱石増配の要請に十分に答えられないのが現状であった。
特開平１１−３２５７４０号公報 特開２００５−６０７６２号公報

そこで、本発明は、ペレット増産ないし高結晶水鉱石増配を確実に達成しうるペレット製造方法を提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明は、鉄鉱石ペレットをトラベリング・グレートで移動させつつ、乾燥室、離水室および予熱室で順次加熱した後、キルンバーナを備えたロータリキルンで焼成するグレートキルン方式の鉄鉱石ペレット製造方法において、前記離水室の入口を基点として該離水室全長の１／３〜０．９８倍の間に複数本のバーナを設置し、該複数本のバーナから前記離水室へ気体燃料を吹き込み、該気体燃料を、前記離水室へ導入される予熱室排ガス中の残留酸素で燃焼させて、前記離水室内における、その入口近傍を除く領域の雰囲気温度を上昇させることを特徴とする鉄鉱石ペレットの製造方法である。

請求項２に記載の発明は、前記気体燃料の吹込み方向が、前記離水室への前記予熱室排ガスの導入方向と略直交する請求項１に記載の鉄鉱石ペレットの製造方法である。

請求項３に記載の発明は、前記気体燃料が、コークス炉ガス、天然ガス、石油ガス、または、これらの２種以上の混合ガスである請求項１または２に記載の鉄鉱石ペレットの製造方法である。

本発明によれば、離水室に、その入口から所定区間を避けて設置した複数本のバーナから気体燃料を吹き込んで、離水室の上記所定区間より後方の雰囲気温度のみを上昇させたことで、万一、離水室内に付着水分を残存するペレットが持ち込まれても該離水室内でバースティングが発生することが防止できるとともに、該離水室内で十分に結晶水が分解除去されるので、予熱室内でバースティングが発生することも防止できるようになった。

この結果、本発明を適用することで、ペレット増産ないし高結晶水鉱石増配が確実に達成できるようになった。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。

〔実施形態〕
図１は本発明の実施に係るグレートキルン方式鉄鉱石ペレット製造装置の一例を示す縦断面図、図２は図１に示す製造装置の要部を示す平面図、図３は図２中の予熱室を説明するための横断面図である。ここで、本例において、離水室にバーナが追加されている点以外は、前記図４に示す従来装置の構成と同一であるので、同一部分には図４と同一の符号を付して説明を省略し、異なる点について説明する。

図１〜図３に示すように、予熱室排ガスＡの温度を上昇させるために、離水室４には、気体燃料として例えばＣＯＧを離水室５内に吹き込むためのバーナ（以下、「離水室バーナ」ともいう。）３１を複数本設けている。離水室バーナ３１の燃料として、微粉炭でなく、気体燃料を採用したのは、離水室４に吹き込まれる予熱室排ガスＡの温度は４００〜４５０℃程度と低いため、微粉炭の場合は着火源がないと燃焼が継続しないのに対し、気体燃料の場合は着火源がなくても自動的に燃焼が継続することによる。また、後述のように、離水室バーナ３１を天井壁４ａに設置する場合は、微粉炭バーナを用いると、バーナフレームが長くなるため、ペレット層の最表面のペレットが過熱され、バースティングが発生しやすくなるので、この点からもバーナフレームの短い気体燃料を用いるのがよい。

上記複数本のバーナ３１は、離水室入口４ｂを基点として（１／３）Ｌ〜０．９８Ｌ（Ｌ:離水室全長）の間に配設する。離水室入口４ｂを基点として（１／３）Ｌ未満の位置にバーナ３１を設置すると、離水室入口壁ｂ近傍の雰囲気温度が上昇し、乾燥室３内で十分に乾燥しきれずに付着水を残留したままペレットが離水室４に持ち込まれたときに、バースティングが発生しやすくなるためである。一方、離水室入口４ｂを基点として０．９８Ｌを超える位置（すなわち、離水室出口４ｃを基点として０．０２Ｌ未満の位置）にバーナ２１を設置すると、離水室出口４ｃの隔壁にバーナ２１が近づきすぎでバーナフレームからの輻射熱により該隔壁の耐火物が損傷されやすくなるためである。上記複数本のバーナ３１は、離水室入口４ｂを基点として（１／２）Ｌ〜０．９５Ｌの間に配設するのが好ましく、（１／３）Ｌ〜０．９２Ｌの間に配設するのがより好ましい。

また、複数本のバーナ３１は、図２および図３に示すように、離水室４の天井壁４ａに設置し、ＣＯＧ（気体燃料）の吹込み方向（本例では下向き垂直方向）が、離水室４への加熱用ガス（予熱室排ガス）の導入方向（本例では水平方向）と略直交するようにするのが好ましい。これにより、複数のバーナ３１から吹き込まれたＣＯＧ（気体燃料）は、加熱用ガスと良好に混合されるので、複数本のバーナ３１を設置した領域の雰囲気温度は均一となり、ペレット層は均一に加熱され、結晶水が万遍なく分解除去されることとなる。

また、複数本のバーナ３１は、図２に示すように、例えば離水室４の幅方向に４本、その長手方向に２本の合計８本を所定間隔をあけて並べて配置することが好ましい。このように複数本のバーナを設置することで、バーナフレームをより短くしてペレット層最表面のペレットのバースティングをより確実に防止するとともに、雰囲気温度をより均一にすることができる。

上記のようにして、離水室４に設置した複数本のバーナ３１で離水室入口４ｂ近傍を除く離水室４内の雰囲気温度を上昇させることにより、ペレット増産ないしペレットへの高結晶水鉱石増配時においても、離水室４内でバースティングを発生させることなく、ペレットから十分に結晶水が分解除去され、予熱室５内に粉が持ち込まれること、および、予熱室５内でバースティングが発生することが確実に防止され、予熱ペレットの強度が高まる。そして、この強度の高い予熱ペレットはキルン９内で転動を受けても粉化しにくく、キルンリングの生成が防止されることとなる。

（変形例）
上記実施形態では、気体燃料としてＣＯＧを例示したが、ＣＯＧの他、天然ガス（ＬＮＧ）、石油ガス（ＬＰＧ）、または、これらの２種以上の混合ガスを用いてもよい。

また、上記実施形態では、複数本のバーナ３１を離水室４の天井壁４ａに設置する例を示したが、離水室４への加熱用ガス（予熱室排ガス）Ａの導入ダクトが天井壁４ａに接続されている場合、すなわち、加熱用ガスＡの導入方向が垂直下向きの場合には、気体燃料の吹込み方向が加熱用ガスＡの導入方向と略直交する略水平方向となるように、上記複数本のバーナ３１を離水室４の側壁に設置するのが推奨される。

なお、上記実施形態では、複数本のバーナ３１として、離水室４の幅方向に４本、その長手方向に２本の計８本設置する例を示したが、これに限定されるものではなく、離水室４のサイズ（幅およびその長さ）や離水室バーナ３１の設置コスト等を総合的に勘案して、適宜変更しうるものである。

本発明の効果を確認するため、実機の鉄鉱石ペレット製造装置において離水室（幅４．７ｍ、長さ１５．２５ｍ）に上記実施形態で述べたように、ＣＯＧを吹込むためのバーナ（１本あたりの最大ＣＯＧ吹込み流量：１２５Ｎｍ^３／ｈ）を離水室入口壁から９．１５ｍ予熱室寄りの位置から離水室出口壁方向に向かって、離水室の幅方向に１．２ｍ間隔で４本、その長手方向に３．０５ｍ間隔で２本の計８本設置した。そして、ペレットの原料配合は変更せずに（すなわち、生ペレット中の結晶水含有量は一定に維持したまま）操業を行い、離水室バーナ設置前後のペレット生産速度を比較した。

その結果、離水室バーナの設置前にはペレット生産速度は最大１００００ｔ／ｄであったのが、離水室バーナの設置後には、予熱室内でバースティングを発生させず、予熱ペレットの強度を維持したままで、かつ、キルンリングを生成することなく、ペレット生産速度を１０６５０ｔ／ｄまで上昇させることが可能となり、本発明の適用によりペレットを６．５％増産できることを確認した。

本発明の実施に係るグレートキルン方式鉄鉱石ペレット製造装置の一例を示す縦断面図である。 図１に示すグレートキルン方式鉄鉱石ペレット製造装置の要部を示す平面図である。 図２中の離水室を説明するための横断面図である。 従来のグレートキルン方式鉄鉱石ペレット製造装置を示す縦断面図である。

符号の説明

１…グレート炉
２…トラベリング・グレート
３…乾燥室
４…離水室
４ａ…離水室天井壁
４ｂ…離水室入口
４ｃ…離水室出口
５…予熱室
９…ロータリキルン
１０…キルンバーナ
１１…アニュラクーラ
１６…離水室用風箱群
１７…離水室用吸引ファン
２１…予熱室バーナ
３１…離水室バーナ
Ａ…予熱室排ガス（加熱用ガス）
ＧＰ…生ペレット

Claims (3)

1. 鉄鉱石ペレットをトラベリング・グレートで移動させつつ、乾燥室、離水室および予熱室で順次加熱した後、キルンバーナを備えたロータリキルンで焼成するグレートキルン方式の鉄鉱石ペレット製造方法において、
   前記離水室の入口を基点として該離水室全長の１／３〜０．９８倍の間に複数本のバーナを設置し、該複数本のバーナから前記離水室へ気体燃料を吹き込み、該気体燃料を、前記離水室へ導入される予熱室排ガス中の残留酸素で燃焼させて、前記離水室内における、その入口近傍を除く領域の雰囲気温度を上昇させることを特徴とする鉄鉱石ペレットの製造方法。
2. 前記気体燃料の吹込み方向が、前記離水室への前記予熱室排ガスの導入方向と略直交する請求項１に記載の鉄鉱石ペレットの製造方法。
3. 前記気体燃料が、コークス炉ガス、天然ガス、石油ガス、または、これらの２種以上の混合ガスである請求項１または２に記載の鉄鉱石ペレットの製造方法。

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