JP2011140694A - Method for producing preliminary reduction sintered ore, and method for operating blast furnace utilizing the ore - Google Patents

Method for producing preliminary reduction sintered ore, and method for operating blast furnace utilizing the ore Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for producing a preliminary reduction sintered ore which can reduce the used amount of coke in a blast furnace and can apply coke furnace gas. <P>SOLUTION: In a method for obtaining the preliminary reduction sintered ore having ≥5 mm grain diameter from a preliminary reduction sintered cake by charging crushed material of the sintered cake from the upper part of a reducing furnace and discharging the preliminary reduction sintered cake obtained by preliminarily reducing the crushed material of the sintered cake from the lower part of the reducing furnace; the method for producing the preliminary reduction sintered ore, is characterized in that the above crushed material of the sintered cake is charged into the reducing furnace under state in the temperature range of 420-970°C and H<SB>2</SB>gas at the temperature of ≥700°C in 50 vol% of the concentration, is blown as the reducing gas into the reducing furnace, and this preliminary reduced cake has 25-60 mass% metallization ratio and constituted of ≥50 mass% grain having 5-50 mm diameter. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、鉄鉱石の焼結鉱の製造工程における、高温の破砕焼結ケーキを高温のガスによって予備還元して作製する予備還元焼結鉱の製造方法に関する。また、この予備還元焼結鉱を用い、還元材比の低減および生産性を向上できる高炉の操業方法に関する。   The present invention relates to a method for producing a pre-reduced sintered ore in which a high-temperature crushed sintered cake is pre-reduced with a high-temperature gas in a production process of iron ore sintered ore. Further, the present invention relates to a method for operating a blast furnace that uses this pre-reduced sintered ore and that can reduce the reducing material ratio and improve productivity.

1.高炉法
図1は、高炉法のシステム形態を示す模式図である。銑鉄製造において、消費エネルギー、生産性および生産規模の観点から、我が国では、焼結機、コークス炉および高炉を用いた、いわゆる「高炉法」が広く普及している。図1に示すように、高炉法では、まず、鉄源である粉鉄鉱石と、溶剤である石灰石と、熱源である粉コークスとを混合した配合原料を、グレート炉形式の焼結機によって焼結した焼結ケーキを破砕・整粒して、塊状の焼結鉱を製造する。一方で、コークス炉を用いて、粘結性石炭を1050℃で室炉乾留して塊状のコークスを製造する。そして、鉄源である焼結鉱と、熱源かつ還元材であるコークスとを高炉に装入することによって、還元・溶融反応を経て銑鉄を得ることができる。
1. Blast Furnace Method FIG. 1 is a schematic diagram showing a system configuration of a blast furnace method. In pig iron production, from the viewpoint of energy consumption, productivity and production scale, the so-called “blast furnace method” using a sintering machine, a coke oven and a blast furnace is widely used in Japan. As shown in FIG. 1, in the blast furnace method, first, a blended raw material in which fine iron ore as an iron source, limestone as a solvent, and fine coke as a heat source are mixed is baked by a great furnace type sintering machine. The sintered sintered cake is crushed and sized to produce a massive sintered ore. On the other hand, using a coke oven, caking coal is dry-distilled at 1050 ° C. in a room furnace to produce massive coke. And pig iron can be obtained through a reduction / melting reaction by charging sintered iron as an iron source and coke as a heat source and a reducing material into a blast furnace.

高炉操業における生産性は、炉内の通気性に大きく支配されるため、通気性を低下させないように粒度や強度がより大きな鉄源や還元材が望まれている。それゆえ、粉鉄鉱石の使用にあたっては、そのまま高炉に装入するのではなく、事前に塊状化すべく、上述のように焼結化処理を施して焼結鉱としてから装入している。   Since productivity in blast furnace operation is largely controlled by the air permeability in the furnace, an iron source and a reducing material having a larger particle size and strength are desired so as not to lower the air permeability. Therefore, when using the powdered iron ore, it is not charged in the blast furnace as it is, but in order to agglomerate in advance, it is charged as a sintered ore after being subjected to a sintering treatment as described above.

一方、石炭の使用にあたっても、低強度の石炭をそのまま高炉に装入するのではなく、事前に高強度化すべく、上述のように乾留溶融処理を施してコークスとしてから、還元剤として装入している。   On the other hand, when using coal, instead of charging low-strength coal into the blast furnace as it is, in order to increase the strength in advance, it is subjected to dry distillation melting treatment as described above to be coke, and then charged as a reducing agent. ing.

もちろん、これらの鉄源と還元材の処理には、大きなエネルギー消費と、設備とを必要とする。しかし、高炉をも含めた製銑工程全体としては、エネルギー使用量や生産コストは極めて低く最良の銑鉄の製造方法として広く認知されている。   Of course, the processing of these iron sources and reducing materials requires large energy consumption and equipment. However, the entire iron making process including the blast furnace is widely recognized as the best pig iron production method because of its extremely low energy consumption and production cost.

高炉法が極めて効率的な理由として、プロセスとしての物流が相互に補完されている点も挙げられる。例えば、コークス製造工程で製造されるコークスケーキは破砕され、塊状のものと粉状のものとが発生する。塊状のものは高炉で使用され、粉状のものは焼結燃料として使用される。また、高炉やコークス炉で発生するダスト類は回収されて、焼結原料および焼結燃料として使用される。   The reason why the blast furnace method is so efficient is that the logistics as processes are mutually complemented. For example, a coke cake produced in the coke production process is crushed to generate a lump and a powder. A lump is used in a blast furnace, and a powder is used as a sintered fuel. Further, dusts generated in the blast furnace and the coke oven are collected and used as a sintering raw material and a sintering fuel.

2.高炉法の対抗技術
さて、このような高炉法に対抗する銑鉄製造技術として、天然ガスを還元材として、ペレット鉱や塊鉄鉱石をシャフト炉で還元し、得られた還元鉄を高温状態でブリケットHBI(ホットブリケットアイアン)化する方法がある。この方法は、コークスを使用しないことが特徴であり、シャフト炉内での通気性を確保するための空隙の形成を担う原料としてコークス以外の原料を使用しなければならない。そのため、粉鉄鉱石を直接使用することができない。そればかりか、還元過程で強度が低下した鉄鉱石が割れて粉が発生する、還元粉化の状況の管理が重要となり、還元粉化の性状が良好でない焼結鉱を使用することは困難とされている。天然ガスだけで還元するため、極めて大きなエネルギー消費量となることが特徴であることはもちろんである。
2. Technology for Counteracting the Blast Furnace Method Now, as a pig iron manufacturing technology against such a blast furnace method, natural gas is used as a reducing material, pellet ore and block iron ore are reduced in a shaft furnace, and the resulting reduced iron is briquetted at high temperature. There is a method of making HBI (hot briquette iron). This method is characterized in that coke is not used, and a raw material other than coke must be used as a raw material for forming voids for ensuring air permeability in the shaft furnace. Therefore, powdered iron ore cannot be used directly. Not only that, it is important to manage the state of reduced pulverization, where iron ore, whose strength has decreased during the reduction process, breaks down and generates powder, and it is difficult to use sintered ore with poor reduced pulverization properties. Has been. Of course, since it reduces only with natural gas, it is characterized by extremely large energy consumption.

また、直接的に石炭を還元材とする銑鉄製造方法がある。この方法は、粉鉄鉱石と石炭との混合原料を、ロータリーキルン炉やロータリーハース炉で、加熱、還元し、生成した還元鉄を高温状態でブリケットHBI化する方法である。この方法では、炉内に通気する還元ガスによって鉄鉱石を還元するのではなく、高温加熱炉の内部において、添加する石炭由来の固体カーボンによって還元することを反応原理とする。この方法は、固体カーボンを必ず必要とする方法であり、熱効率が悪いため、エネルギー原単位やコストが高く、また銑鉄を量産する方法としても課題が多い。   There is also a pig iron production method that uses coal as a reducing material. In this method, a mixed raw material of fine iron ore and coal is heated and reduced in a rotary kiln furnace or a rotary hearth furnace, and the resulting reduced iron is converted into briquette HBI at a high temperature. In this method, the iron ore is not reduced by the reducing gas that is vented into the furnace, but the reaction principle is to reduce the solid carbon derived from the added coal inside the high-temperature heating furnace. This method always requires solid carbon, and has low thermal efficiency. Therefore, the energy intensity and cost are high, and there are many problems as a method for mass production of pig iron.

その他にも、溶解炉中に鉄源を装入し、微粉炭と酸素(空気)を吹き込み、溶融状態にして急速還元して銑鉄を製造するとともに、その際に発生する還元ガスで鉄鉱石を還元し、溶解炉に装入する鉄源を還元鉄とする方法がある。この方法も、粉鉄鉱石と石炭とを直接使用し、コークスを使用しないため、通気性の確保が難しく、エネルギー原単位やコストの面でも高炉法以上の成果は収めていない。   In addition, an iron source is charged into the melting furnace, pulverized coal and oxygen (air) are blown into a molten state, rapidly reduced to produce pig iron, and iron ore is produced with the reducing gas generated at that time. There is a method in which reduced iron is used as the iron source to be reduced and charged into the melting furnace. This method also uses powdered iron ore and coal directly and does not use coke, so it is difficult to ensure air permeability, and has not achieved more results than the blast furnace method in terms of energy intensity and cost.

3.炭酸ガスの発生抑制
近年、地球温暖化問題により、炭酸ガスの発生抑制が要求されており、とりわけ炭酸ガスの発生量の多い銑鉄製造工程において強く要求されている。従来は、消費エネルギーや製造コストがプロセス採用評価の基軸とされてきたが、新たに炭酸ガス発生量という概念が重要となってきている。
3. In recent years, due to the global warming problem, there has been a demand for suppression of carbon dioxide generation, especially in the pig iron production process where a large amount of carbon dioxide is generated. Conventionally, energy consumption and manufacturing cost have been the basis of process adoption evaluation, but the concept of carbon dioxide generation is becoming more important.

一般に、銑鉄製造の鉄源としては、酸化鉄鉄鉱石(主成分Fe23)が広く用いられている。鉄鉱石を脱酸素(還元)するための材料(還元材)としては、石炭、天然ガス等が用いられている。還元の反応効率を高めるため、直接的に使用するのではなく、焼結鉱、ペレット鉱、還元鉄等の鉄源の加工や、コークスやコークス炉ガスに乾留分離した還元材の加工や、ガス組成の改質処理によって、効率を高める工夫が、もちろんなされている。 Generally, iron oxide ore (main component Fe 2 O 3 ) is widely used as an iron source for pig iron production. As a material (reducing material) for deoxidizing (reducing) iron ore, coal, natural gas, or the like is used. In order to increase the reaction efficiency of reduction, it is not used directly, but processing of iron sources such as sintered ore, pellet ore, reduced iron, processing of reducing materials separated by dry distillation into coke and coke oven gas, and gas As a matter of course, a device for improving the efficiency by modifying the composition has been made.

還元材を構成している元素は主にCとHである。還元材として、C成分の含有率が低く、H成分の含有率が高いものを使用すれば、炭酸ガスの発生抑制に有利なことは論じるまでもない。この点で、炭酸ガスの発生抑制には、還元材としてH成分の含有率が高い天然ガスやコークス炉ガスが好ましく、石炭や、特に大部分がカーボンからなるコークスの使用は好ましくない。しかし、還元ガスを炉内に流通させる方法にあっては、生産性を確保するため、通気スペーサーであるコークスの使用量を低減するには、この通気性の確保の面で多大なる困難がともなう。   The elements constituting the reducing material are mainly C and H. Needless to say, if a reducing material having a low C component content and a high H component content is used, it is advantageous for suppressing the generation of carbon dioxide. In this respect, in order to suppress the generation of carbon dioxide gas, natural gas or coke oven gas having a high H component content is preferable as a reducing material, and use of coal, particularly coke mainly composed of carbon is not preferable. However, in the method of circulating the reducing gas in the furnace, in order to ensure productivity, reducing the amount of coke that is a ventilation spacer is accompanied by great difficulty in terms of ensuring this ventilation. .

また、通気性の確保の面から、鉄源としての装入物には、塊状であり、還元粉化しないことが強く望まれる。   In addition, from the viewpoint of ensuring air permeability, it is strongly desired that the charge as the iron source is in a lump shape and not reduced powder.

以上の考え方に基づき、特許文献1には、コークスを還元材の主体とし、鉄源の一部として高強度の還元鉄HBIを使用して、コークス原単位を低減する技術が開示されている。   Based on the above concept, Patent Document 1 discloses a technique for reducing coke intensity by using coke as the main reducing material and using high-strength reduced iron HBI as part of the iron source.

また、非特許文献1には、天然ガスやコークス炉ガスを高炉に吹き込み、コークス使用量を低減する技術が開示されている。   Non-Patent Document 1 discloses a technique for reducing the amount of coke used by blowing natural gas or coke oven gas into a blast furnace.

4.還元鉄HBIの問題点
高炉操業の鉄源として還元鉄HBIを使用する方法は、高炉操業における還元材であるコークスの使用量を低減できる技術である。しかし、還元鉄HBIを製造する際に、高炉よりも還元効率が悪く、還元材を多大に消費し、銑鉄製造トータルでの炭酸ガス発生量の抑制にならないという問題がある。これについて、非特許文献2では、高金属化率の還元鉄ではなく、予備還元鉄(部分還元鉄)の高炉での使用が有利であると考察している。
4). Problems of reduced iron HBI The method of using reduced iron HBI as an iron source for blast furnace operation is a technique that can reduce the amount of coke that is a reducing material in blast furnace operation. However, when producing reduced iron HBI, there is a problem that the reduction efficiency is lower than that of a blast furnace, the reducing material is consumed greatly, and the amount of carbon dioxide generated in the total production of pig iron is not suppressed. In this regard, Non-Patent Document 2 considers that it is advantageous to use prereduced iron (partially reduced iron) in a blast furnace rather than reduced iron with a high metalization rate.

特開平09−013109号公報JP 09-013109 A

西尾浩明、宮下恒雄、鉄と鋼、Vol.59 No.12 P.1506−1522(1973)Hiroo Nishio, Tsuneo Miyashita, Iron and Steel, Vol. 59 no. 12 P.M. 1506-1522 (1973) 国友和也、内藤誠章、学振54委−2352(2005.6.23)Kazuya Kunitomo, Masaaki Naito, Gakushin 54 Committee-2352 (2005.6.23)

しかし、非特許文献2は、粉鉄鉱石を天然ガスによって還元した部分還元鉱を用いることを対象とする論文であり、高炉操業に耐えうる強度を有する予備還元ブリケットの製造については触れていない。   However, Non-Patent Document 2 is a paper intended to use a partially reduced ore obtained by reducing fine iron ore with natural gas, and does not mention the production of a pre-reduction briquette having a strength that can withstand blast furnace operation.

ペレット鉱や塊鉄鉱石であれば還元粉化は少なく、塊状の予備還元鉱を篩分級により得ることが可能である。しかし、焼結鉱を対象とした場合、還元粉化が激しく、塊状の予備還元鉱を得るには、極めて収率が悪いという問題が想定される。そのため、予備還元鉱の塊成化が大きな課題となっている。   In the case of pellet ore or block iron ore, there is little reduction pulverization, and it is possible to obtain a block preliminary reduction ore by sieve classification. However, when sintered ore is used as a target, there is a problem that the reduction powdering is intense and the yield is extremely low in order to obtain a massive preliminary reduced ore. For this reason, agglomeration of prereduced ore has become a major issue.

ペレット鉱や塊鉄鉱石はCaO含有率が低く、構成鉱物はヘマタイト、マグネタイト、珪酸塩が主体である。一方、焼結鉱はCaO含有率が高く、構成鉱物はカルシウムフェライトが主体である。カルシウムフェライトは、珪酸塩と異なり、被還元性が高いものの還元粉化しやすい性質がある。このため、焼結ケーキはペレット鉱や塊鉄鉱石と比較して還元粉化しやすい。   Pellet or block iron ore has a low CaO content, and the constituent minerals are mainly hematite, magnetite, and silicate. On the other hand, the sintered ore has a high CaO content, and the constituent mineral is mainly calcium ferrite. Calcium ferrite, unlike silicates, has a high reducibility, but has the property of being easily reduced to powder. For this reason, a sintered cake is easy to reduce powder compared with a pellet ore and block iron ore.

また、COガス還元が発熱反応であるのに対して、H2ガス還元は吸熱反応である。そのため、高炉に天然ガスやコークス炉ガスを改質処理したH2リッチなガスを直接吹き込んだ場合、高炉内温度を低下せしめ、反応不活性化により操業悪化を招くという問題がある。 Further, CO gas reduction is an exothermic reaction, whereas H 2 gas reduction is an endothermic reaction. Therefore, when H 2 rich gas obtained by reforming natural gas or coke oven gas is directly blown into the blast furnace, there is a problem that the temperature inside the blast furnace is lowered and the operation is deteriorated due to reaction inactivation.

コークス炉ガスは、石炭乾留により生成するものであり、従来の高炉法では製銑工程ではほとんど使用されておらず、輸送され、近傍工場での加熱処理炉や発電炉に利用されている。そのため、コークス炉ガスの使用には大規模設備が必要とされ、問題もある。このことから、コークス炉ガスの製銑工程での自己活用は、高炉法の効率化には避けて通れない根本的な課題といえる。   Coke oven gas is produced by coal carbonization, and is hardly used in the ironmaking process in the conventional blast furnace method, but is transported and used in heat treatment furnaces and power generation furnaces in nearby factories. For this reason, the use of coke oven gas requires a large-scale facility and is problematic. From this, it can be said that self-utilization of coke oven gas in the iron making process is a fundamental issue that cannot be avoided in improving the efficiency of the blast furnace method.

本発明は、この問題に鑑みてなされたものであり、その課題は、現行の焼結機‐コークス炉‐高炉プロセスの存在を前提として、高炉でのコークスの使用量を低減可能な、また、コークス炉ガスが適用可能な予備還元焼結鉱の製造方法を提供することにある。また、この方法で製造された予備還元焼結鉱を高炉で使用し、高炉でのコークス使用量の低減が可能な高炉の操業方法を提供することにある。   The present invention has been made in view of this problem, and the problem is that the amount of coke used in the blast furnace can be reduced on the premise of the existing sintering machine-coke furnace-blast furnace process. An object of the present invention is to provide a method for producing a pre-reduced sintered ore to which coke oven gas can be applied. Another object of the present invention is to provide a method for operating a blast furnace in which the pre-reduced sintered ore produced by this method is used in a blast furnace, and the amount of coke used in the blast furnace can be reduced.

本発明者らは、上記の課題を解決するために検討し、後述の実験を行い、以下の(a)〜(c)を満たすことにより、上述の予備還元焼結鉱を製造できるとの知見を得た。   The present inventors have studied to solve the above-mentioned problems, conducted experiments described below, and found that the above-described pre-reduction sintered ore can be produced by satisfying the following (a) to (c): Got.

(a)焼結ケーキの破砕物は、420〜970℃で還元炉に装入する。
(b)還元炉に吹き込む還元ガスは、H2ガス濃度が50体積%以上かつ温度が700℃以上とする。
(c)焼結ケーキを還元して得られた予備還元焼結ケーキは、金属化率が25〜60mass%であり、かつ粒径が5〜50mmの粒子が50mass%以上を占める構成とする。
(A) The crushed sintered cake is charged into a reduction furnace at 420 to 970 ° C.
(B) The reducing gas blown into the reducing furnace has an H 2 gas concentration of 50% by volume or more and a temperature of 700 ° C. or more.
(C) The pre-reduction sintered cake obtained by reducing the sintered cake has a metallization rate of 25 to 60 mass%, and particles having a particle size of 5 to 50 mm occupy 50 mass% or more.

本発明は、以上の知見に基づいて完成されたものであり、下記(1)〜(9)の予備還元焼結鉱の製造方法および高炉操業方法を要旨としている。   The present invention has been completed on the basis of the above knowledge, and has the following (1) to (9) methods for producing a pre-reduced sintered ore and methods for operating a blast furnace.

(1)焼結ケーキの破砕物を還元炉の上部より装入して、該焼結ケーキの破砕物を予備還元した予備還元焼結ケーキを前記還元炉の下部から排出し、該予備還元焼結ケーキから粒径5mm以上の予備還元焼結鉱を得る方法であって、前記焼結ケーキの破砕物を420〜970℃の温度範囲の状態で、前記還元炉に装入し、前記還元炉に還元ガスとして濃度が50体積%で温度が700℃以上のH2ガスを吹き込み、該予備還元焼結ケーキが、金属化率が25〜60mass%であり、かつ粒径5〜50mmの粒子が50mass%以上で構成されることを特徴とする、予備還元焼結鉱の製造方法。 (1) Charge the sinter cake crushed material from the top of the reduction furnace, discharge the pre-reduction sinter cake obtained by pre-reducing the sinter cake crushed material from the lower part of the reduction furnace, A method for obtaining a pre-reduced sintered ore having a particle diameter of 5 mm or more from a cake, wherein the sinter of the sintered cake is charged into the reduction furnace in a temperature range of 420 to 970 ° C., and the reduction furnace H 2 gas having a concentration of 50% by volume and a temperature of 700 ° C. or higher was blown into the pre-reduced sintered cake, and the pre-reduced sintered cake had a metallization rate of 25-60 mass% and particles with a particle size of 5-50 mm. A method for producing a pre-reduced sintered ore comprising 50 mass% or more.

(2)ドワイトロイド型の焼結設備を使用し、前記焼結設備の焼結ケーキ排出部の近傍のストランドの上部にバーナーを配置し、前記バーナーから燃焼ガスを吹き込むことにより、焼結ケーキを加熱することを特徴とする、前記(1)に記載の予備還元焼結鉱の製造方法。 (2) Using a Dwytroid type sintering facility, placing a burner on the upper part of the strand in the vicinity of the sintered cake discharge part of the sintering facility, and blowing a combustion gas from the burner, It heats, The manufacturing method of the pre-reduction sintered ore as described in said (1) characterized by the above-mentioned.

(3)前記バーナーの燃料として、コークス炉ガス、天然ガス、または前記還元炉の排出ガスを使用することを特徴とする前記(2)に記載の予備還元焼結鉱の製造方法。 (3) The method for producing a pre-reduction sintered ore according to (2) above, wherein coke oven gas, natural gas, or exhaust gas from the reduction furnace is used as fuel for the burner.

(4)前記還元炉に吹き込む還元ガスとして、H2とCOの体積比(H2/CO)が2.0以上となるように、天然ガスまたはコークス炉ガスを改質することを特徴とする前記(1)〜(3)に記載の予備還元焼結鉱の製造方法。 (4) The reducing gas blown into the reducing furnace is characterized by reforming natural gas or coke oven gas so that the volume ratio of H 2 to CO (H 2 / CO) is 2.0 or more. The manufacturing method of the pre-reduction sintered ore as described in said (1)-(3).

(5)前記還元炉の上部および下部にガス出入口を設け、前記還元炉に吹き込む還元ガスを前記還元炉の上部から下部に流動させることを特徴とする前記(1)〜(4)に記載の予備還元焼結鉱の製造方法。 (5) As described in (1) to (4) above, gas inlets and outlets are provided at the upper and lower parts of the reducing furnace, and the reducing gas blown into the reducing furnace is caused to flow from the upper part to the lower part of the reducing furnace. Manufacturing method of pre-reduction sintered ore.

(6)前記還元炉が、水平回転式の二重円筒型であり、水封シールを有することを特徴とする前記(1)〜(5)に記載の予備還元焼結鉱の製造方法。 (6) The method for producing a pre-reduction sintered ore according to any one of (1) to (5), wherein the reduction furnace is a horizontal rotary double cylindrical type and has a water seal.

(7)前記焼結ケーキのCaO含有率が7.0〜13.0mass%であることを特徴とする前記(1)〜(6)に記載の予備還元焼結鉱の製造方法。 (7) The method for producing a pre-reduced sintered ore as described in (1) to (6) above, wherein the CaO content of the sintered cake is 7.0 to 13.0 mass%.

(8)前記予備還元焼結ケーキを、篩分級し、篩下産物を成型機によってブリケット型の予備還元焼結鉱とすることを特徴とする前記(1)〜(7)に記載の予備還元焼結鉱の製造方法。 (8) The preliminary reduction sintered cake according to any one of (1) to (7), wherein the preliminary reduction sintered cake is classified by sieving, and the sieving product is made into briquette type preliminary reduction sintered ore by a molding machine. A method for producing sintered ore.

(9)前記(1)〜(8)に記載の予備還元焼結鉱の製造方法によって製造された予備還元焼結鉱を、高炉原料の一部として使用する高炉操業方法。 (9) A blast furnace operating method in which the prereduced sintered ore produced by the method for producing a prereduced sintered ore according to the above (1) to (8) is used as a part of a blast furnace raw material.

本発明および本明細書において、「焼結ケーキ」とは、焼結機上で作製された焼結物の大塊であって、篩処理を施されていないものをいう。「焼結鉱」とは、高炉の装入物をいい、高炉に装入する前の篩処理によって、高炉に装入できる処理が施された焼結ケーキおよびその破砕物をいう。焼結ケーキと焼結鉱とでは、化学成分として概ね差はない。また、「予備還元焼結ケーキ」とは、予備還元炉において予備還元した状態の焼結ケーキであって、篩処理を施されていないものをいい、「予備還元焼結鉱」とは、高炉に装入できる処理が施された予備還元焼結ケーキをいう。   In the present invention and the present specification, the “sintered cake” refers to a large mass of a sintered product produced on a sintering machine and not subjected to a sieving treatment. “Sintered ore” refers to a charge of a blast furnace, and refers to a sintered cake that has been subjected to a treatment that can be charged into a blast furnace by sieving before being charged into the blast furnace, and a crushed product thereof. There is almost no difference in chemical composition between the sintered cake and the sintered ore. The “pre-reduction sintered cake” means a sintered cake that has been pre-reduced in a pre-reduction furnace and has not been subjected to sieving, and the “pre-reduction sintered ore” means a blast furnace. This refers to a pre-reduced sintered cake that has been subjected to a treatment that can be charged into the cake.

本発明において、「焼結ケーキの金属化率」とは、焼結ケーキに含まれる金属鉄のmass%(金属Fe%)を全鉄分のmass%(T.Fe%)で除した値(金属Fe%/T.Fe%)をいう。   In the present invention, the “metalization rate of sintered cake” is a value obtained by dividing mass% (metallic Fe%) of metallic iron contained in the sintered cake by mass% (T.Fe%) of total iron. Fe% / T.Fe%).

以下の記述において、焼結鉱等の成分組成を表す「mass%」を、単に「%」とも表記する。   In the following description, “mass%” representing a component composition of sintered ore or the like is also simply expressed as “%”.

本発明の予備還元焼結鉱の製造方法によれば、高炉でのコークスの使用量を低減可能な予備還元焼結鉱を製造することができる。また、コークス炉ガスを製銑工程で自己活用することができる。   According to the method for producing a pre-reduction sintered ore of the present invention, it is possible to produce a pre-reduction sintered ore that can reduce the amount of coke used in the blast furnace. In addition, the coke oven gas can be self-utilized in the iron making process.

本発明の高炉操業方法によれば、コークス使用量を低減し、炭酸ガスの発生を抑制することが可能である。   According to the blast furnace operating method of the present invention, it is possible to reduce the amount of coke used and suppress the generation of carbon dioxide.

高炉法のシステム形態を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the system form of a blast furnace method. 本発明の予備還元焼結鉱の製造方法および高炉操業方法の適用可能な高炉法システムの構成図である。It is a block diagram of the blast furnace method system which can apply the manufacturing method of the preliminary reduction sintered ore of the present invention, and the blast furnace operating method. 焼結鍋試験装置の模式図である。It is a schematic diagram of a sintering pot test apparatus. 原料層全体の温度分布の時間変化を示す図であり、同図(a)は第一の焼結方法を適用した場合、同図(b)は第二の焼結方法を適用した場合を示す。It is a figure which shows the time change of the temperature distribution of the whole raw material layer, The figure (a) shows the case where the 1st sintering method is applied, The figure (b) shows the case where the 2nd sintering method is applied. . 焼結終了時における、測定された原料層の高さ方向の温度分布の近似曲線処理結果である。It is the approximate curve processing result of the temperature distribution of the height direction of the measured raw material layer at the time of completion | finish of sintering. 排ガス温度の時間変化を示す図である。It is a figure which shows the time change of exhaust gas temperature. 還元試験装置の模式図である。It is a schematic diagram of a reduction test apparatus. 還元試験での質量変化から算出した焼結ケーキの金属化率の変化を示す図である。It is a figure which shows the change of the metalization rate of the sintered cake computed from the mass change in a reduction test. 30分間還元を行った後取り出した焼結ケーキの粒度分布である。It is a particle size distribution of the sintered cake taken out after reducing for 30 minutes. 予備還元炉の高さ方向における焼結ケーキの温度および金属化率のシミュレーション結果であり、同図(a)は並流型の結果、同図(b)は向流型の結果である。It is the simulation result of the temperature and metallization rate of the sintered cake in the height direction of a prereduction furnace, The figure (a) shows the result of a cocurrent type, and the figure (b) shows the result of a countercurrent type. 二重円筒型シャフト炉の模式図である。It is a schematic diagram of a double cylindrical shaft furnace. 二重円筒型シャフト炉の水封シール構造を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the water seal structure of a double cylindrical shaft furnace. ブリケットの金属化率およびCaO含有率の圧壊強度との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship with the crushing strength of the metallization rate of a briquette and CaO content rate.

1.概要
本発明の方法は、従来のように、製造した焼結ケーキの全量を製造したままの状態で高炉に装入するのではなく、焼結ケーキの破砕物の一部を高炉とは別の予備還元機能を有する炉で処理を行って、予備還元焼結鉱を製造し、これを高炉原料の一部として使用して、還元材であるコークスの使用量を低減せしめることを最終目的とするものである。以下に、本発明の予備還元焼結鉱の製造方法について詳述する。
1. Overview The method of the present invention does not charge a blast furnace in a state where the entire amount of the produced sintered cake is produced as in the prior art. The final goal is to reduce the amount of coke, which is a reducing material, by processing in a furnace with a pre-reduction function to produce pre-reduced sintered ore and using it as part of the blast furnace raw material. Is. Below, the manufacturing method of the pre-reduction sintered ore of this invention is explained in full detail.

2.高炉法のシステムの構成
図2は、本発明の予備還元焼結鉱の製造方法および高炉操業方法の適用可能な高炉法システムの構成図である。図2に示す高炉法システムは、ドワイトロイド(DL)型の焼結機1、破砕物容器2、予備還元炉3、篩装置4、成型機5および高炉6を備える。
2. Configuration of Blast Furnace Method System FIG. 2 is a configuration diagram of a blast furnace method system to which the prereduction sintered ore manufacturing method and blast furnace operation method of the present invention can be applied. The blast furnace method system shown in FIG. 2 includes a dwelloid (DL) type sintering machine 1, a crushed material container 2, a preliminary reduction furnace 3, a sieve device 4, a molding machine 5, and a blast furnace 6.

焼結機1では、配合原料11が焼結され、焼結ケーキ12が生成されるとともに、破砕され、焼結ケーキ破砕物13が製造される。破砕物容器2は、焼結機1で製造された焼結ケーキ破砕物13を受ける容器であり、予備還元炉3の炉頂まで焼結ケーキ破砕物13を搬送するコンテナーを兼ねる。予備還元炉3では、焼結ケーキ破砕物13を予備還元し、予備還元焼結ケーキ31を生成する。   In the sintering machine 1, the blended raw material 11 is sintered to produce a sintered cake 12 and is crushed to produce a sintered cake crushed material 13. The crushed container 2 is a container for receiving the sinter cake crushed material 13 produced by the sintering machine 1 and also serves as a container for transporting the sinter cake crushed material 13 to the top of the preliminary reduction furnace 3. In the pre-reduction furnace 3, the sintered cake crushed material 13 is pre-reduced to produce a pre-reduction sintered cake 31.

篩装置4では、予備還元炉3から排出された予備還元焼結ケーキ31を篩上産物である塊状予備還元焼結鉱31aと、篩下産物である粉状予備還元焼結ケーキ31bに分級する。成型機5では、篩下産物である粉状予備還元焼結ケーキ31bを塊成化し、ブリケット型の予備還元焼結鉱(以下、「予備還元ブリケット」ともいう。)51を成形する。高炉6には、篩装置4の篩上産物である塊状予備還元焼結鉱31aと、成型機5で成形された予備還元ブリケット51が送り込まれる。   In the sieving device 4, the pre-reduction sintered cake 31 discharged from the pre-reduction furnace 3 is classified into a lump pre-reduction sintered ore 31a that is a sieving product and a powdery pre-reduction sintered cake 31b that is a sieving product. . The molding machine 5 agglomerates the powdery pre-reduction sintered cake 31b, which is a product under sieve, and forms a briquette-type pre-reduction sintered ore (hereinafter also referred to as “pre-reduction briquette”) 51. The blast furnace 6 is fed with massive prereduced sintered ore 31a, which is a product on the sieve of the sieving device 4, and a prereduced briquette 51 formed by the molding machine 5.

3.焼結ケーキ破砕物
まず、予備還元の対象となる、焼結ケーキ破砕物について説明する。焼結ケーキ破砕物は、従来製造している焼結ケーキから製造する方法と同一の方法で製造するものでもよい。ただし、予備還元炉に装入する際に、温度が420〜970℃である必要がある。
3. Sintered cake crushed material First, the sintered cake crushed material, which is a target for preliminary reduction, will be described. The sinter cake crushed material may be produced by the same method as that produced from a conventionally produced sintered cake. However, the temperature needs to be 420 to 970 ° C. when charging the preliminary reduction furnace.

3−1.焼結ケーキ破砕物の加熱方法
3−1−1.使用ガス
焼結ケーキ破砕物をこの温度範囲とするには、焼結原料(配合原料)における燃料の比率を大きくする等の、熱的に有利となる工夫を行う必要がある。しかし、単に原料だけの工夫では、焼結ケーキが高温になりにくいため、積極的に焼結ベッドにバーナーから高温燃焼ガスを吹き込む方法が加熱方法として効果的である。この場合、バーナーで用いるガス燃料としては、H2/CO比(H2とCOの体積比の値)が高い天然ガスやコークス炉ガス等のガスを使用することが、炭酸ガス発生量の低減には必要となる。ガス燃料として、予備還元炉から排出される還元ガスを使用することも、もちろん可能である。
3-1. Heating method of sintered cake crushed material 3-1-1. Gas to be used To bring the sinter cake crushed material into this temperature range, it is necessary to devise a thermally advantageous means such as increasing the ratio of fuel in the sintered raw material (blended raw material). However, since the sintered cake does not easily reach a high temperature when only the raw material is devised, a method of positively injecting high-temperature combustion gas from a burner into the sintering bed is an effective heating method. In this case, as the gas fuel used in the burner, use of a gas such as natural gas or coke oven gas having a high H 2 / CO ratio (volume ratio of H 2 and CO) reduces the amount of carbon dioxide generated. Is necessary. Of course, it is also possible to use the reducing gas discharged from the preliminary reduction furnace as the gas fuel.

3−1−2.ガスの吹き込み位置
高温燃焼ガスの焼結層での吹き込み位置は、前記図2に示す焼結機1の焼結ストランドの上部において、FFP(Flame Front Point;燃焼前線到達点)から排鉱端までの間とすることが好ましい。この位置での高温燃焼ガスの吹き込みにより、FFP地点では、ほぼ常温近くまで冷却されていた焼結ケーキの表層部は、再度約1200℃まで加熱される。FFPは、排ガスの温度が急上昇する地点であり、前記図2に示す焼結機1において、全ストランドの長さを100%として、点火開始点1aを0%位置、排鉱端1bを100%位置とすれば、75%付近に位置する。
3-1-2. Blowing position of gas The blowing position of the high-temperature combustion gas in the sintered layer is from the top of the sintered strand of the sintering machine 1 shown in FIG. 2 from FFP (Flame Front Point) to the discharge end. It is preferable to be between. By blowing high-temperature combustion gas at this position, the surface layer portion of the sintered cake that has been cooled to near normal temperature is heated to about 1200 ° C. again at the FFP point. FFP is a point where the temperature of exhaust gas rapidly rises. In the sintering machine 1 shown in FIG. 2, the length of all strands is 100%, the ignition start point 1a is at the 0% position, and the exhaust end 1b is 100%. If it is a position, it is located near 75%.

焼結層(焼結ケーキ)内の原料中の、燃料が存在し燃焼している部分での、高温燃焼ガスの吹き込みは、焼結層吸引空気中の酸素濃度を低下せしめることになるため、避けなければならない。   Injecting high-temperature combustion gas in the portion where the fuel is present and burning in the raw material in the sintered layer (sintered cake) will reduce the oxygen concentration in the sintered layer suction air, Must be avoided.

3−2.焼結ケーキの破砕
焼結機1の排鉱端1bまで搬送された高温の焼結ケーキ12は、排鉱端1bでパレットが傾転することによって、焼結ケーキ排出部から排出され、鬼歯型のクラッシャーによって破砕され、焼結ケーキ破砕物13が製造される。そして、焼結ケーキ破砕物13は、破砕物容器2によって運搬され、420〜970℃の状態で予備還元炉3の炉頂に装入される。
3-2. Crushing of sintered cake The high-temperature sintered cake 12 conveyed to the discharge end 1b of the sintering machine 1 is discharged from the sintered cake discharge section by tilting the pallet at the discharge end 1b. By crushing with a mold crusher, a sinter cake 13 is produced. And the sintered cake crushing material 13 is conveyed by the crushing material container 2, and is charged into the furnace top of the preliminary reduction furnace 3 in the state of 420-970 degreeC.

4.予備還元
4−1.本発明における予備還元の方法および効果
予備還元炉3は、炉頂部から装入された装入物が、重力によって荷下がり移動し、炉下部から排出される構造を持つ。予備還元炉3は、焼結冷却機(不図示)のように焼結ケーキ排出部の下に位置してもよいし、別途、焼結機1から離れたところに設置してもよい。焼結機1から離れたところに設置する場合、耐火物容器コンテナーを使用して焼結ケーキ破砕物13を搬送すればよい。
4). Prereduction 4-1. Method and Effect of Prereduction in the Present Invention The prereduction furnace 3 has a structure in which the charge charged from the top of the furnace is unloaded by gravity and discharged from the lower part of the furnace. The pre-reduction furnace 3 may be located under the sintered cake discharge part like a sintering cooler (not shown), or may be installed separately from the sintering machine 1. When installing in the place away from the sintering machine 1, the sintered cake crushing material 13 should just be conveyed using a refractory container container.

予備還元炉3には、420〜970℃の焼結ケーキ破砕物13が炉頂部から装入され、還元材(還元ガス)として濃度が50体積%以上かつ温度が700℃以上のH2ガスが側面に設けられたガス投入口3aから吹き込まれる。予備還元炉3では、還元材として、塊コークスやCOリッチなガスを使用することはなく、後述するH2濃度が50体積%以上の還元ガスが用いられる。このため、予備還元を行うとH2Oガスが多量に発生するものの、COガスや炭酸ガスの発生量は少なく、製銑工程全体として炭酸ガス発生量を抑制することができる。 The pre-reduction furnace 3 is charged with a crushed sintered cake 13 of 420 to 970 ° C. from the top of the furnace, and H 2 gas having a concentration of 50% by volume or more and a temperature of 700 ° C. or more as a reducing material (reducing gas). It blows in from the gas inlet 3a provided in the side surface. In the pre-reduction furnace 3, a lump coke or a CO-rich gas is not used as a reducing material, and a reducing gas having an H 2 concentration described later of 50 volume% or more is used. For this reason, when preliminary reduction is performed, a large amount of H 2 O gas is generated, but the generation amount of CO gas and carbon dioxide gas is small, and the generation amount of carbon dioxide gas can be suppressed as a whole of the ironmaking process.

2ガスは、COガスに比べて圧倒的に分子径が小さく、固体の微細な気孔まで容易に浸透できる。そのため、短時間で酸化鉄の還元を進行させることができるという特性を有する。したがって、等モル量の還元ガスを使用した場合で比較すると、H2ガスはCOリッチなガスよりも、目標還元率を達成するための炉内滞留時間が短くてよく、予備還元炉の容積は小さくても十分に機能を発揮できる。 H 2 gas is overwhelmingly smaller in molecular diameter than CO gas, and can easily penetrate into fine solid pores. Therefore, it has the characteristic that the reduction | restoration of iron oxide can be advanced in a short time. Therefore, when compared with a case where an equimolar amount of reducing gas is used, the H 2 gas may have a shorter residence time in the furnace for achieving the target reduction rate than the CO-rich gas, and the volume of the preliminary reducing furnace is Even if it is small, it can fully function.

ただし、これはあくまでも同一温度条件においてである。H2ガスによる酸化鉄の還元は吸熱反応であるため、H2ガスを還元ガスとして使用した場合は炉内の装入物の温度が低下する。これに対して、COガスによる酸化鉄の還元は発熱反応であるため、COガスを還元ガスとして使用した場合は炉内の装入物の温度は上昇する傾向となる。それゆえ、実際にはH2ガスによる還元はCOガスによる還元よりも反応が遅くなる。 However, this is only under the same temperature condition. Since the reduction of iron oxide with H 2 gas is an endothermic reaction, when H 2 gas is used as the reducing gas, the temperature of the charge in the furnace decreases. On the other hand, since the reduction of iron oxide with CO gas is an exothermic reaction, when CO gas is used as the reducing gas, the temperature of the charge in the furnace tends to increase. Therefore, the reduction with H 2 gas is actually slower than the reduction with CO gas.

そこで、本発明では、予備還元炉に420〜970℃の高温の焼結ケーキ破砕物を装入し、H2ガスによる還元によって装入物の温度が低下しても反応温度が担保されるようにしている。この点で、常温の焼結鉱を炉内に装入する従来の高炉法と大きく異なる。 Therefore, in the present invention, a high-temperature sintered cake crushed material of 420 to 970 ° C. is charged into the prereduction furnace so that the reaction temperature is ensured even when the temperature of the charged material is reduced by reduction with H 2 gas. I have to. In this respect, it is greatly different from the conventional blast furnace method in which a normal temperature sintered ore is charged into the furnace.

4−2.焼結ケーキ破砕物の温度範囲
予備還元炉に装入する焼結ケーキ破砕物の温度は、できる限り装置の設置空間を低減すべく予備還元炉の容積を低減させるため、また、還元速度の向上を図るため、できるだけ高くする必要がある。
4-2. Temperature range of the sinter cake crushed material The temperature of the sinter cake charged in the prereduction furnace reduces the volume of the prereduction furnace to reduce the installation space of the equipment as much as possible, and also improves the reduction rate. It is necessary to make it as high as possible.

本発明において、予備還元炉に装入する焼結ケーキ破砕物の下限温度を420℃としたのは、420℃未満であると還元反応が遅くなり過ぎて効果を発揮しないからである。また、焼結ケーキ破砕物はカルシウムフェライト鉱物を含有するため、還元粉化が激しくなるからである。一方、上限温度を970℃としたのは、970℃を超える温度では装入物同士が固着する傾向が顕著となり、予備還元炉内での荷下がり性が悪化するためである。   In the present invention, the lower limit temperature of the crushed sintered cake charged into the prereduction furnace is set to 420 ° C., because if it is lower than 420 ° C., the reduction reaction becomes too slow to exhibit the effect. Moreover, since the sinter cake crushed material contains calcium ferrite mineral, reduction powdering becomes intense. On the other hand, the reason why the upper limit temperature is set to 970 ° C. is that when the temperature exceeds 970 ° C., the charges tend to stick to each other and the unloading property in the prereduction furnace deteriorates.

4−3.還元ガスの条件
4−3−1.組成
本発明では、還元ガスの組成の条件を、H2濃度を50体積%以上とした。そのため、予備還元炉では吸熱反応が発熱反応よりもリッチな条件となる。この条件において、上述の420〜970℃の焼結ケーキ破砕物を装入することにより還元反応速度が担保される。この点で、従来の還元炉と大きく異なる。
4-3. Reducing gas conditions 4-3-1. Composition In the present invention, the composition condition of the reducing gas is such that the H 2 concentration is 50 volume% or more. Therefore, in the prereduction furnace, the endothermic reaction is richer than the exothermic reaction. Under this condition, the reduction reaction rate is ensured by charging the above-mentioned 420 to 970 ° C. sintered cake crushed material. In this respect, it differs greatly from the conventional reduction furnace.

還元ガスはH2濃度が50体積%以上であればよい。このようなH2リッチなガスは、例えばCH4を含有するコークス炉ガスや天然ガスを、水蒸気、燃焼排ガス、空気、酸素等によって改質することによって得ることが可能である。還元ガスに、CO、CO2、CH4、N2またはH2Oが混入しても、還元効率が悪化するだけで本発明の効果に何ら支障をもたらさない。コークス炉ガスを用いることにより、コークス炉ガスを製銑工程で自己活用することができ、高炉法の効率化を図ることができる。 The reducing gas only needs to have an H 2 concentration of 50% by volume or more. Such H 2 rich gas can be obtained by reforming, for example, coke oven gas or natural gas containing CH 4 with water vapor, combustion exhaust gas, air, oxygen or the like. Even if CO, CO 2 , CH 4 , N 2, or H 2 O is mixed in the reducing gas, the reduction efficiency is deteriorated and the effect of the present invention is not hindered. By using the coke oven gas, the coke oven gas can be self-utilized in the iron making process, and the efficiency of the blast furnace method can be improved.

ガス組成は、H2とCOの体積比(H2/CO)が2.0以上が好ましい。H2/COが2.0以上のH2リッチなガスとすることにより、H2/COが2.0未満の場合と比較して還元速度を大幅に高め、予備還元炉の容積をさらに低減することができる。 The gas composition preferably has a volume ratio of H 2 to CO (H 2 / CO) of 2.0 or more. By H 2 / CO is between 2.0 or more H 2 rich gas, as compared with H 2 / CO of less than 2.0 significantly improves the reduction rate, further reducing the volume of the pre-reduction furnace can do.

4−3−2.温度
予備還元炉に吹き込む還元ガスの温度は、700℃以上とする。700℃以上でないと、酸化鉄のH2ガス還元によって吸熱反応が進行し、炉温が低下して還元効率が悪化する。
4-3-2. Temperature The temperature of the reducing gas blown into the prereduction furnace is 700 ° C. or higher. If not 700 ° C. or higher, the endothermic reaction proceeds by H 2 gas reduction of iron oxide, reduction efficiency is deteriorated is furnace temperature decreases.

4−3−3.予備還元炉における還元ガスの出入口
上述のように、予備還元炉は、装入物が、炉頂部から装入され、重力によって荷下がり移動し、炉下部から排出される構造を持つ。そのため、本発明に適用する予備還元炉は、還元ガスを炉頂に投入して炉下部側壁や炉底部から排出させる並流型としてもよいし、逆に炉下部側壁や炉底部から還元ガスを吹き込んで炉頂部から排出させる向流型としてもよい。前記図2には、予備還元炉3として、炉下部側壁にガス投入口3aを有する向流型のものを示した。
4-3-3. As described above, the prereduction furnace has a structure in which a charge is charged from the top of the furnace, moved down by gravity, and discharged from the lower part of the furnace. Therefore, the pre-reduction furnace applied to the present invention may be a parallel flow type in which reducing gas is introduced into the furnace top and discharged from the furnace lower side wall or the furnace bottom, or conversely, the reducing gas is supplied from the furnace lower side wall or the furnace bottom. It is good also as a countercurrent type which blows in and discharges from a furnace top part. FIG. 2 shows a counterflow type prereduction furnace 3 having a gas inlet 3a on the side wall of the lower part of the furnace.

酸化鉄を還元できるものであれば、還元ガスの流動方向は何ら規定しない。しかし、向流型と比べて並流型の方が、装入物の温度がより高く確保されるため効果的である。   As long as iron oxide can be reduced, the flow direction of the reducing gas is not specified. However, the cocurrent flow type is more effective than the counterflow type because the temperature of the charge is secured higher.

4−3−4.予備還元炉の形式
予備還元炉の形式としては、炉底部から装入物を排出するシャフト炉型が適用できる。この他に、炉底板が存在し、この炉底板が炉壁とともに水平回転し、炉下部側壁から装入物をスクレーパー等でかきだす方式も適用できる。このように、予備還元炉については、何ら形式を規定しない。
4-3-4. Pre-reduction furnace type As the pre-reduction furnace type, a shaft furnace type that discharges the charge from the bottom of the furnace is applicable. In addition to this, there can be applied a system in which a furnace bottom plate exists, this furnace bottom plate rotates horizontally together with the furnace wall, and the charged material is scraped out from the furnace lower side wall with a scraper or the like. Thus, no format is defined for the prereduction furnace.

炉壁や炉床が水平回転する型式のものでは、回転移動する部分は吹き込む還元ガスをシールする必要があるため、水封方式が採用される。このような水平回転式であって、二重円筒炉壁を有する予備還元炉は、細長いシャフト炉と比較して、層高が低くかつ断面積の大きな移動層を形成するのに有効である。また、還元ガスの吹き込み口も二重円筒炉壁の両側面を利用することができるため、予備還元された装入物を安定して排出できる利点がある。二重円筒炉壁を有する予備還元炉については、後述する。   In the type in which the furnace wall and the hearth rotate horizontally, the rotating part needs to be sealed with the reducing gas to be blown, so a water seal system is adopted. Such a horizontal rotary type prereduction furnace having a double cylindrical furnace wall is effective for forming a moving bed having a low layer height and a large cross-sectional area as compared with an elongated shaft furnace. Moreover, since both sides of the double cylindrical furnace wall can be used as the reducing gas injection port, there is an advantage that the pre-reduced charge can be discharged stably. A preliminary reduction furnace having a double cylindrical furnace wall will be described later.

4−4.予備還元の効果
従来、高炉をはじめとするシャフト炉では、炉下部から投入された高温の還元ガスは、炉上部方向へ移動するに従って、装入物と熱交換されて温度が低下し、炉頂では200℃の低温で排出される。これが、炉頂から装入した常温の原料が炉下部方向へ荷下がり移動し、それに対向して還元ガスが流動する向流型の熱効率が良好である理由である。
4-4. Effect of preliminary reduction Conventionally, in shaft furnaces such as blast furnaces, the high-temperature reducing gas introduced from the lower part of the furnace is heat-exchanged with the charge as it moves toward the upper part of the furnace, and the temperature is lowered. Then, it is discharged at a low temperature of 200 ° C. This is the reason why the normal temperature raw material charged from the top of the furnace unloads and moves toward the lower part of the furnace, and the counterflow type thermal efficiency in which the reducing gas flows in opposition thereto is good.

このような向流型の場合、シャフト炉高さ方向で、高温から低温への温度変化が必ず存在する。このような温度変化で問題となるのが焼結鉱である。従来から、焼結鉱は420〜600℃付近でFe23からFe34に還元される時に膨張して、激しく粉化することが知られている。この還元粉化が大きな問題であるため、シャフト炉では焼結鉱は使用できない。 In the case of such a countercurrent type, there is always a temperature change from high temperature to low temperature in the shaft furnace height direction. It is a sintered ore that becomes a problem with such a temperature change. Conventionally, it is known that sintered ore expands and pulverizes vigorously when it is reduced from Fe 2 O 3 to Fe 3 O 4 at around 420 to 600 ° C. Since this reduced powdering is a major problem, sintered ore cannot be used in a shaft furnace.

一方、本発明の方法では、予備還元炉に、420〜970℃の高温の焼結ケーキ破砕物を装入するとともに、投入還元ガス温度が700℃以上であるため、シャフト炉内において、焼結ケーキの還元粉化が問題となる420〜600℃の区間が短くなり、さらに、装入する焼結ケーキ破砕物が600℃以上である場合には、この還元粉化減少は発生しない。そのため、鉄鉱石の焼結物である焼結ケーキ破砕物であっても使用することができる。   On the other hand, in the method of the present invention, since the high-temperature sintered cake crushed material of 420 to 970 ° C. is charged into the preliminary reduction furnace and the input reducing gas temperature is 700 ° C. or higher, sintering is performed in the shaft furnace. When the section of 420 to 600 ° C. where the reduction powdering of the cake becomes a problem is shortened and the sinter cake of the sintered cake to be charged is 600 ° C. or more, this reduction of reduction powdering does not occur. Therefore, even a sintered cake crushed material that is a sintered product of iron ore can be used.

本発明の方法によって、焼結ケーキ破砕物を予備還元して得られた予備還元焼結ケーキは、装入した焼結ケーキ破砕物より幾分かは粒度が低下するものの、焼結鉱が粉化するという従来のシャフト炉での問題は生じない。   According to the method of the present invention, the pre-reduced sintered cake obtained by pre-reducing the crushed sintered cake has a particle size somewhat lower than that of the crushed sintered cake, but the sinter ore is powdered. There is no problem with conventional shaft furnaces.

さらに、予備還元炉から排出された予備還元焼結ケーキは、排出直後には高温状態にあるので、前記図2に示すようにN2ガス等で熱交換を行わせしめ、回収した熱エネルギーを発電機7での発電等に活用することもできる。 Further, since the pre-reduction sintered cake discharged from the pre-reduction furnace is in a high temperature state immediately after the discharge, heat exchange is performed with N 2 gas or the like as shown in FIG. 2, and the recovered thermal energy is generated. It can also be used for power generation in the machine 7.

5.篩装置での分級
5−1.篩上産物の利用方法
常温に冷却された予備還元焼結ケーキは、前記図2に示すように、篩装置4によって粒径5mm程度を境界として分級される。篩上産物である塊状予備還元焼結鉱31aは、粒径が5mm以上であり、高炉の通気性を確保できるため、そのまま高炉原料(予備還元焼結鉱)として使用される。
5. Classification with sieve device 5-1. Method for Utilizing Product on Sieve The pre-reduction sintered cake cooled to room temperature is classified by the sieving device 4 with a particle size of about 5 mm as a boundary, as shown in FIG. The lump pre-reduction sintered ore 31a, which is a product on the sieve, has a particle size of 5 mm or more and can ensure the air permeability of the blast furnace, so that it is used as it is as a blast furnace raw material (pre-reduction sintered ore).

5−2.篩下産物の利用方法
一方、篩下産物である粉状予備還元焼結ケーキ31bは、従来のように焼結返鉱粉として焼結原料中に配合して再利用してもよい。しかし、折角予備還元した鉱粉を酸化処理する焼結プロセスに戻すのは、生産効率および炭酸ガス発生量の抑制の面から好ましくない。粉状予備還元焼結ケーキ31bは高炉で使用できるようにするため、成型機5によってブリケット化して、予備還元ブリケット51とすることが好ましい。予備還元ブリケット51は、粒径5mm以上とすることにより、高炉原料(予備還元焼結鉱)として使用することができる。
5-2. On the other hand, the powdery pre-reduction sintered cake 31b, which is the under-sieving product, may be reused by being blended in the sintering raw material as a sintered remineralized powder as in the prior art. However, it is not preferable to return the ore preliminarily reduced mineral powder to the sintering process in which oxidation treatment is performed in terms of production efficiency and suppression of carbon dioxide gas generation. The powdery pre-reduction sintered cake 31b is preferably briquetted by the molding machine 5 to be used as a pre-reduction briquette 51 so that it can be used in a blast furnace. The pre-reduction briquette 51 can be used as a blast furnace raw material (pre-reduction sintered ore) by setting the particle diameter to 5 mm or more.

従来技術では、焼結返鉱を圧縮成型してブリケット化することは困難とされてきた。しかし、粉状予備還元焼結ケーキ31bは、25〜60%の金属鉄を含有するとともに、粒度が小さく容易に還元されるため、予備還元焼結ケーキ全体の平均よりも高い金属鉄の含有率であることから、高炉での使用に耐えうる十分に高強度の予備還元ブリケット51を製造することができる。   In the prior art, it has been difficult to compression-mold sintered briquettes into briquettes. However, the powdery pre-reduction sintered cake 31b contains 25-60% metallic iron and is easily reduced with a small particle size, so the content of metallic iron is higher than the average of the whole pre-reduced sintered cake. Therefore, the sufficiently reduced pre-reduction briquette 51 that can withstand use in a blast furnace can be manufactured.

高強度の予備還元ブリケットの製造方法として、本出願人が出願した特願2009−214259号に記載のブリケット養生技術を適用することが好ましい。この場合、予備還元ブリケットは、焼結鉱組成として、CaO含有率が7%以上13%以下であることが好ましい。CaO含有率が7%以上であることが好ましい理由は、部分還元鉄を含有する還元鉄ブリケットの強度向上方法として含水養生した場合に、CaO成分が存在すると水和固化が発達し、より強固の結合となるためであり、焼結鉱のようなCaO含有率の高い原料では効果的である。また、CaO含有率が13%以下であることが好ましい理由は、CaO含有率が13%よりも高いとFe品位が低すぎて高炉に使用する鉄源として好適ではないからである。   As a method for producing a high-strength pre-reduction briquette, it is preferable to apply the briquette curing technique described in Japanese Patent Application No. 2009-214259 filed by the present applicant. In this case, the pre-reduction briquette preferably has a CaO content of 7% or more and 13% or less as a sintered ore composition. The reason why the CaO content is preferably 7% or more is that, when hydrated as a method for improving the strength of reduced iron briquettes containing partially reduced iron, hydration and solidification develops when a CaO component is present, which is stronger. This is because it becomes a bond, and is effective for a raw material having a high CaO content such as sintered ore. The reason why the CaO content is preferably 13% or less is that when the CaO content is higher than 13%, the Fe grade is too low to be suitable as an iron source used in a blast furnace.

もちろん、この他にも従来から実施されている還元炉から排出される高温の固体還元鉄から、熱間成型機を使用してHBI鉱を製造してもよい。しかし、熱間成形処理は、冷間成形処理と比較して、成型機の設備規模が大きいこと、成型機のロール寿命が短いこと、トラブルが大きいこと等、問題が多い。そのため、冷間成形処理が好ましい。   Of course, in addition to this, HBI ore may be produced from a hot solid reduced iron discharged from a conventional reduction furnace using a hot forming machine. However, the hot forming process has many problems such as a large equipment size of the molding machine, a short roll life of the molding machine, and a large trouble compared with the cold forming process. Therefore, a cold forming process is preferable.

5−3.篩装置での分級およびブリケット化の効果
このようにして製造された、篩上産物である塊状予備還元焼結鉱と、予備還元ブリケットを高炉原料の一部として使用することによって、高炉操業における還元負荷を低減するとともに、高炉内での還元粉化の発生を抑制することができるためコークス比を低減することができる。
5-3. Effect of classification and briquetting in sieving equipment By using the pre-sintered bulk pre-reduced sintered ore produced in this way and the pre-reduced briquette as part of the blast furnace raw material, reduction in blast furnace operation While reducing load, generation | occurrence | production of the reduction | restoration powdering in a blast furnace can be suppressed, Therefore A coke ratio can be reduced.

また、篩下産物であり、金属化率の高い粉状予備還元焼結ケーキを予備還元ブリケットとして高炉で使用することによって、粉状のままで焼結プロセスに戻す場合と比較して、製銑プロセス全体としての炭酸ガス発生量を抑制することができる。   In addition, by using a powdered pre-reduction sintered cake having a high metallization rate in a blast furnace as a pre-reduction briquette, it is a powdered product compared with the case where it is returned to the sintering process in a powdery state. The amount of carbon dioxide generated as a whole process can be suppressed.

5−4.予備還元焼結ケーキの金属化率の規定理由
本発明において、予備還元焼結ケーキの金属化率を25〜60%と規定した理由について説明する。篩上産物である塊状予備還元焼結鉱および予備還元ブリケットの金属化率が25%未満であると、金属化率が低すぎて高炉での還元負荷の低減効果が小さく、本発明の方法を適用するだけの価値がないためである。一方、予備還元焼結ケーキの金属化率が60%よりも高いと、予備還元炉で必要となる還元ガス量が多くなりすぎて、製銑工程でのトータル消費エネルギーが大きく増加する問題が生じる。
5-4. Reasons for defining the metallization rate of the pre-reduction sintered cake In the present invention, the reasons for defining the metallization rate of the pre-reduction sintered cake as 25 to 60% will be described. If the metallization rate of the bulk prereduced sintered ore and prereduction briquette, which is the product on the sieve, is less than 25%, the metallization rate is too low and the reduction effect of the reduction load in the blast furnace is small. This is because it is not worth applying. On the other hand, if the metallization rate of the pre-reduction sintered cake is higher than 60%, the amount of reducing gas required in the pre-reduction furnace becomes too large, causing a problem that the total energy consumption in the iron making process is greatly increased. .

本発明の方法は、上述のH2系ガスを使用した予備還元炉と高炉との還元負荷バランスの適正化によって、炭酸ガス発生量を抑制する方法である。この点から、予備還元焼結ケーキの金属化率は25〜60%であることが必要である。 The method of the present invention is a method for suppressing the amount of generated carbon dioxide gas by optimizing the reduction load balance between the preliminary reduction furnace and the blast furnace using the above-mentioned H 2 gas. From this point, the metallization rate of the pre-reduction sintered cake needs to be 25 to 60%.

5−5.予備還元焼結ケーキの粒径の規定理由
予備還元焼結ケーキの粒径について説明する。強度が高すぎる予備還元焼結ケーキや、固着状の粒径50mm以上の粗粒の含有率の高い予備還元焼結ケーキでは、予備還元炉における荷下がりや排出切り出しとして問題が多い。逆に、強度が低すぎるため、または予備還元炉温が低かったため予備還元焼結ケーキの、予備還元炉内での還元粉化が著しい状況や、粒径5mm以下の細粒が予備還元焼結ケーキの主体である状況では、予備還元炉における通気性が悪くなり、炉内ガス流や荷下がり等が偏り、予備還元炉操業に支障が生じる。
5-5. Reasons for defining the particle size of the pre-reduced sintered cake The particle size of the pre-reduced sintered cake will be described. A pre-reduction sintered cake having a strength that is too high or a pre-reduction sintered cake having a high content of coarse particles having a fixed particle size of 50 mm or more has many problems as unloading and discharge cutout in the pre-reduction furnace. On the other hand, because the strength is too low or the temperature of the prereduction furnace is low, the prereduction sintered cake is markedly reduced by powder in the prereduction furnace, and fine particles with a particle size of 5 mm or less are prereduction sintered. In the situation where the cake is the main component, the air permeability in the prereduction furnace is deteriorated, the gas flow in the furnace and the unloading are biased, and the prereduction furnace operation is hindered.

以上の観点から、本発明の方法では、予備還元焼結ケーキは、粒径5〜50mmの粒子が50mass%以上を占める構成とする。このような粒度の予備還元焼結ケーキは、焼結機における焼結ケーキの強度制御や、予備還元炉の操業の操作によって得ることができる。   From the above viewpoint, in the method of the present invention, the pre-reduction sintered cake is configured such that particles having a particle size of 5 to 50 mm occupy 50 mass% or more. The pre-reduction sintered cake having such a particle size can be obtained by controlling the strength of the sintered cake in the sintering machine or operating the pre-reduction furnace.

5−6.本発明の方法で製造された予備還元焼結鉱の効果
本発明の方法で製造された予備還元焼結鉱は、通常の焼結鉱とは異なり、予備還元されている。そのため、Fe23を含有しておらず、高炉で使用するに際し、還元粉化による通気性悪化を引き起こさず、通気性が改善できるという利点を有する。この利点により、コークス比の低減にともなう通気性の悪化を相殺することができ、良好な高炉操業を維持できる。
5-6. Effect of pre-reduced sinter produced by the method of the present invention The pre-reduced sinter produced by the method of the present invention is pre-reduced unlike ordinary sinter. Therefore, Fe 2 O 3 is not contained, and when used in a blast furnace, there is an advantage that air permeability can be improved without causing deterioration of air permeability due to reduced powdering. Due to this advantage, it is possible to offset the deterioration of the air permeability accompanying the reduction of the coke ratio, and it is possible to maintain good blast furnace operation.

また、本発明の方法で製造された予備還元焼結鉱を高炉原料の一部として使用して高炉を操業することにより、高炉におけるコークスの還元材作用と通気スペース作用とを担保し、大幅なコークス比の低減を達成し、炭酸ガス発生抑制を推進できる、優れた高炉法システムを構築することができる。   Further, by operating the blast furnace using the pre-reduced sintered ore produced by the method of the present invention as a part of the blast furnace raw material, the coke reducing material action and the ventilation space action in the blast furnace are secured, An excellent blast furnace method system that can achieve a reduction in the coke ratio and promote suppression of carbon dioxide generation can be constructed.

6.本発明を完成させるために行った要素検討結果
本発明を完成させるため、以下の通り、焼結工程と予備還元工程について要素検討を行った。
6). Element examination result performed in order to complete this invention In order to complete this invention, the element examination was performed about the sintering process and the preliminary reduction process as follows.

6−1.焼結工程の検討
図3は、焼結鍋試験装置の模式図である。本発明の方法では、420〜970℃の焼結ケーキ破砕物を製造する必要がある。一般に、焼結ケーキは、前記図2に示すようにDL型焼結機によって多量に連続的に生産される。今回行った要素検討のための実験では、焼結シミュレーターとして広く用いられている、図3に示す焼結鍋試験装置を用いて、高温の焼結ケーキの製造を実証した。焼結鍋試験装置は、直径300mm、高さ500mmの円筒形の容器14と、容器14の下部に設けられた風箱15からなる。容器14と風箱15との境界には網状のグレートと床敷鉱層16が設けられている。
6-1. Examination of Sintering Process FIG. 3 is a schematic diagram of a sintering pot test apparatus. In the method of the present invention, it is necessary to produce a crushed sintered cake at 420 to 970 ° C. In general, as shown in FIG. 2, the sintered cake is continuously produced in large quantities by a DL type sintering machine. In the experiment for element examination conducted this time, the production of a high-temperature sintered cake was demonstrated using a sintering pot test apparatus shown in FIG. 3 widely used as a sintering simulator. The sintering pot testing apparatus includes a cylindrical container 14 having a diameter of 300 mm and a height of 500 mm, and an air box 15 provided at the lower part of the container 14. At the boundary between the container 14 and the wind box 15, a net-like grate and a bedding layer 16 are provided.

6−1−1.実験方法
本実験では、原料として、鉄鉱石、石灰石、燃料であるコークス、および水分を表1に示す2種類の配合比率(焼結ケーキAおよび焼結ケーキB)で配合した配合原料を使用した。
6-1-1. Experimental Method In this experiment, a raw material containing iron ore, limestone, fuel coke, and water in two mixing ratios (sintered cake A and sintered cake B) shown in Table 1 was used. .

Figure 2011140694
Figure 2011140694

まず、焼結ケーキAの配合原料を使用した実験について説明する。この配合原料を、直径600mmの回転ドラムミキサーで4分間混合して、造粒原料を製造した。この造粒原料を、図3に示す焼結鍋試験装置の円筒形の容器14に装入する。この状態で、風箱15を通して送風機(不図示)によって、1〜3Nm3/minの吸引量で排ガスが吸引される。風箱15の内部には温度計17が設置されており、排ガスの温度を測定することができる。本実験において、温度計17で測定した排ガスの温度が60℃付近で安定している状況から、急速に400℃まで温度上昇を開始する時点をFFPと呼ぶ。 First, an experiment using the blended raw material of the sintered cake A will be described. This blended raw material was mixed for 4 minutes with a rotary drum mixer having a diameter of 600 mm to produce a granulated raw material. This granulated raw material is charged into the cylindrical container 14 of the sintering pot test apparatus shown in FIG. In this state, exhaust gas is sucked by a blower (not shown) through the wind box 15 at a suction amount of 1 to 3 Nm 3 / min. A thermometer 17 is installed inside the wind box 15, and the temperature of the exhaust gas can be measured. In this experiment, the point in time when the temperature of the exhaust gas measured by the thermometer 17 is stable at around 60 ° C. and starts to rise rapidly to 400 ° C. is called FFP.

焼結鍋試験装置の上方には、LPG焚きのバーナー18が配置されており、バーナー18で燃焼された高温ガスが造粒原料からなる原料層19の表面に吹き付けられる。このような高温ガスの吹き付けを、焼結プロセスでは表面点火と呼ぶ。表面点火により、焼結反応が開始する。以下、焼結反応の進行にともなって焼結ケーキに変化した原料層も含めて「原料層」という。   An LPG-fired burner 18 is disposed above the sintering pot test apparatus, and high-temperature gas burned by the burner 18 is sprayed onto the surface of the raw material layer 19 made of the granulated raw material. This spraying of hot gas is called surface ignition in the sintering process. The surface reaction initiates the sintering reaction. Hereinafter, the raw material layer including the raw material layer that has changed to a sintered cake as the sintering reaction proceeds is referred to as a “raw material layer”.

本実験では、通常の製造方法(以下「第一の焼結方法」という。)と、焼結ケーキの温度を上昇させるための製造方法(以下「第二の焼結方法」という。)で、焼結ケーキを製造した。   In this experiment, a normal manufacturing method (hereinafter referred to as “first sintering method”) and a manufacturing method for increasing the temperature of the sintered cake (hereinafter referred to as “second sintering method”), A sintered cake was produced.

第一の焼結方法では、表面点火の点火時間を1.0分間として、焼結ケーキを製造した。すなわち、点火開始から1.0分を経過した時点でバーナー18を消火し、その後は常温の空気が原料層19を通過するように、風箱15を通して送風機によって吸引した。そして、風箱15内の排ガスの温度が最高温度を示す、点火開始から28分経過時点まで送風し、送風を停止した後、生成した焼結ケーキを容器14から排出した。   In the first sintering method, a sintered cake was manufactured with an ignition time of surface ignition of 1.0 minute. That is, the burner 18 was extinguished when 1.0 minute passed from the start of ignition, and thereafter, the air at normal temperature was sucked by the blower through the wind box 15 so as to pass through the raw material layer 19. Then, the temperature of the exhaust gas in the wind box 15 showed the maximum temperature, and the air was blown until 28 minutes passed from the start of ignition. After the blowing was stopped, the produced sintered cake was discharged from the container 14.

一方、第二の焼結方法では、焼結ケーキの温度上昇を図るため、第一の焼結方法の表面点火条件に加えて、送風を停止する直前の、点火開始から25分から28分までの3分間、バーナー18で燃焼されたガスを原料層19の表面に吹きつけ、最終加熱処理した。   On the other hand, in the second sintering method, in order to increase the temperature of the sintered cake, in addition to the surface ignition conditions of the first sintering method, from the start of ignition to 25 to 28 minutes immediately before stopping the blowing. The gas burned by the burner 18 for 3 minutes was blown onto the surface of the raw material layer 19 and subjected to final heat treatment.

容器14には、原料層19の表面から、80mm、240mmおよび400mm位置に熱電対14aを配置した。これらの熱電対14aによって原料層19内部の温度を測定し、焼結過程における温度変化を記録した。   In the container 14, thermocouples 14 a were disposed at 80 mm, 240 mm, and 400 mm positions from the surface of the raw material layer 19. The temperature inside the raw material layer 19 was measured by these thermocouples 14a, and the temperature change during the sintering process was recorded.

6−1−2.実験結果
図4は、原料層全体の温度分布の時間変化を示す図であり、同図(a)は第一の焼結方法を適用した場合、同図(b)は第二の焼結方法を適用した場合を示す。
6-1-2. Experimental Results FIG. 4 is a diagram showing the time change of the temperature distribution of the entire raw material layer. FIG. 4A shows the case where the first sintering method is applied, and FIG. 4B shows the second sintering method. The case where is applied is shown.

熱電対14aを用いて記録した原料層19内の温度に基づいて、原料層19全体の温度分布を数学的に補間推定した。その結果を図4に模式的に示す。最終加熱処理によって、原料層19上部の温度が上昇したことがわかる。   Based on the temperature in the raw material layer 19 recorded using the thermocouple 14a, the temperature distribution of the entire raw material layer 19 was mathematically estimated by interpolation. The result is schematically shown in FIG. It can be seen that the temperature of the upper portion of the raw material layer 19 is increased by the final heat treatment.

図5は、焼結終了時(点火開始から28分後)における、測定された原料層(焼結ケーキ)の高さ方向の温度分布の近似曲線処理結果である。また、表2には、本実験の焼結終了時における原料層19の平均温度を示す。   FIG. 5 shows an approximate curve processing result of the temperature distribution in the height direction of the measured raw material layer (sintered cake) at the end of sintering (28 minutes after the start of ignition). Table 2 shows the average temperature of the raw material layer 19 at the end of sintering in this experiment.

Figure 2011140694
Figure 2011140694

焼結終了時の原料層19すなわち焼結ケーキの平均温度は、第一の焼結方法では421℃、第二の焼結方法では822℃であり、バーナー18による最終加熱処理によって、400℃上昇させることができた。   The average temperature of the raw material layer 19 at the end of sintering, that is, the sintered cake, is 421 ° C. in the first sintering method and 822 ° C. in the second sintering method, and increases by 400 ° C. by the final heat treatment by the burner 18. I was able to.

図6は、排ガス温度の時間変化を示す図である。図6から、第一の焼結方法、第二の焼結方法のいずれにおいても排ガス温度の急速な上昇が点火開始から23分で生じた。すなわちFFPは点火開始から23分であった。   FIG. 6 is a diagram showing the time change of the exhaust gas temperature. From FIG. 6, in both the first sintering method and the second sintering method, a rapid increase in exhaust gas temperature occurred 23 minutes after the start of ignition. That is, FFP was 23 minutes from the start of ignition.

このように、焼結過程の終了直前に、最終加熱処理として、燃焼ガス焚きバーナーを用いて焼結ケーキの表面に高温ガスを供給すると、吸引作用によって焼結ケーキの温度は容易に上昇させることができ、また温度を目標値に制御できることがわかった。   Thus, just before the end of the sintering process, as a final heat treatment, if a high-temperature gas is supplied to the surface of the sintered cake using a combustion gas-fired burner, the temperature of the sintered cake can be easily raised by suction action. It was also found that the temperature could be controlled to the target value.

本実験結果を、前記図2に示す実際の焼結機の場合に置き換えると、点火開始から燃焼完了までの時間が28分であることから、全ストランドの長さを100%とすると、焼結パレットの水平移動速度は100%/28分、すなわち3.6%/分である。そして、点火開始点を0%位置、排鉱端を100%位置とすれば、点火開始から25分から28分までの3分間の追加燃焼は、焼結機のストランドの上部の焼結ケーキ排出部近傍である89〜100%の位置で行うこととなる。最終加熱処理に用いるバーナーは、この範囲をカバーするようにストランドの上部に配置すればよい。また、点火開始から23分であったFFPは、23分÷28分≒0.82より、82%位置に相当する。   Replacing the result of this experiment with the actual sintering machine shown in FIG. 2, the time from the start of ignition to the completion of combustion is 28 minutes. The horizontal movement speed of the pallet is 100% / 28 minutes, ie 3.6% / min. If the ignition start point is 0% position and the discharge end is 100% position, additional combustion for 3 minutes from the start of ignition to 25 minutes to 28 minutes is performed at the upper part of the sintered cake strand. It is performed at a position of 89 to 100% that is in the vicinity. What is necessary is just to arrange | position the burner used for final heat processing to the upper part of a strand so that this range may be covered. FFP, which was 23 minutes from the start of ignition, corresponds to the 82% position from 23 minutes ÷ 28 minutes≈0.82.

6−1−3.焼結ケーキBの場合
配合原料として前記表1の焼結ケーキBの配合原料を用いて、同様の焼結鍋試験装置を用いた実験を実施した。この場合、点火時間を焼結ケーキAの1分間から2分間に延長して点火を強化するとともに、燃料である粉コークスの配合比率を4.5%から5.5%に増加し、水分量を7.0%から6.6%に低下させて、焼結ケーキAの場合よりも投入熱量を増加させた。
6-1-3. In the case of Sintered Cake B Using the blended raw material of Sintered Cake B shown in Table 1 as a blended raw material, an experiment using the same sintering pot test apparatus was performed. In this case, the ignition time was extended from 1 minute to 2 minutes for the sintered cake A to enhance the ignition, and the blending ratio of the powdered coke as the fuel was increased from 4.5% to 5.5%, Was reduced from 7.0% to 6.6%, and the input heat amount was increased as compared with the case of the sintered cake A.

本実験の点火開始から28分の時点における平均焼結ケーキ温度の結果を、焼結ケーキAの結果と併せて、表2に示した。焼結ケーキBの場合には、投入熱量を増加させたため第一の焼結方法では573℃、第二の焼結方法では最終加熱処理によって971℃まで上昇させることができた。   The results of the average sintered cake temperature at 28 minutes from the start of ignition in this experiment are shown in Table 2 together with the results of the sintered cake A. In the case of sintered cake B, the amount of heat input was increased, so that the first sintering method could be increased to 573 ° C., and the second sintering method could be increased to 971 ° C. by the final heat treatment.

6−2.予備還元工程の検討
次に、予備還元工程について検討するため、上述の焼結シミュレーションで得られた、燃焼ケーキを用いて還元実験を行った。
6-2. Examination of Prereduction Process Next, in order to examine the prereduction process, a reduction experiment was performed using the combustion cake obtained by the above-described sintering simulation.

6−2−1.実験方法
図7は、還元試験装置の模式図である。図7に示すように、還元試験装置は、円筒反応管容器32と、これを囲繞する電気加熱炉33を備える。円筒反応管容器32は、予備還元炉に見立てたものであり、直径74mmとした。還元ガスとして、組成(体積比)がH2:CO:CO2=76:21:3のガスを用い、流量を9.4NL/minとした。試料として、上述の焼結シミュレーションにおいて第二の焼結方法によって焼結ケーキAの配合原料から得られた焼結ケーキを500g用いた。
6-2-1. Experimental Method FIG. 7 is a schematic diagram of a reduction test apparatus. As shown in FIG. 7, the reduction test apparatus includes a cylindrical reaction tube container 32 and an electric heating furnace 33 surrounding it. The cylindrical reaction tube container 32 is regarded as a preliminary reduction furnace, and has a diameter of 74 mm. A gas having a composition (volume ratio) of H 2 : CO: CO 2 = 76: 21: 3 was used as the reducing gas, and the flow rate was 9.4 NL / min. As a sample, 500 g of the sintered cake obtained from the blended raw material of the sintered cake A by the second sintering method in the above-described sintering simulation was used.

この焼結ケーキを常温の状態で円筒反応管容器32に装入し、焼結ケーキ充填層34を形成した。円筒反応管容器32内の焼結ケーキは、温度が900℃となるように電気加熱炉33によって加熱制御した。同様に、円筒反応管容器32に導入される還元ガスも900℃に加熱した。還元ガスは、円筒反応管容器32の下部から投入され、焼結ケーキ充填層34中を下部から上部に通過し、円筒反応管容器32の上部から排出される。   This sintered cake was charged into the cylindrical reaction tube container 32 at room temperature to form a sintered cake packed layer 34. The sintered cake in the cylindrical reaction tube container 32 was controlled by the electric heating furnace 33 so that the temperature became 900 ° C. Similarly, the reducing gas introduced into the cylindrical reaction tube container 32 was also heated to 900 ° C. The reducing gas is introduced from the lower part of the cylindrical reaction tube container 32, passes through the sintered cake packed bed 34 from the lower part to the upper part, and is discharged from the upper part of the cylindrical reaction tube container 32.

6−2−2.実験結果
図8は、還元試験での質量変化から算出した焼結ケーキの金属化率の変化を示す図である。図8に示すように、金属化率は還元開始から20分経過した時点で25%に達し、30分経過した時点で60%に達した。このように、還元反応を最初から高温で行えば、30分程度の極めて短い時間で焼結ケーキを金属化率60%程度まで予備還元することが可能である。
6-2-2. Experimental Results FIG. 8 is a diagram showing the change in the metalization rate of the sintered cake calculated from the change in mass in the reduction test. As shown in FIG. 8, the metallization rate reached 25% when 20 minutes passed from the start of reduction, and reached 60% when 30 minutes passed. Thus, if the reduction reaction is performed at a high temperature from the beginning, the sintered cake can be preliminarily reduced to a metalization rate of about 60% in an extremely short time of about 30 minutes.

図9は、30分間還元を行った後取り出した焼結ケーキの粒度分布である。焼結ケーキは高温で還元されるため、還元後であっても還元粉化現象はほとんど認められず、還元後の焼結ケーキの粒度構成は、高炉において良好とされる5〜50mmのものが50%以上であることがわかる。図9には、同様の実験を、第一の焼結方法によって焼結ケーキAから得られた焼結ケーキを用いて実施した結果も示す。   FIG. 9 is a particle size distribution of the sintered cake taken out after reduction for 30 minutes. Since the sintered cake is reduced at a high temperature, there is almost no reduction pulverization phenomenon even after reduction, and the grain size composition of the sintered cake after reduction is 5 to 50 mm, which is considered good in a blast furnace. It turns out that it is 50% or more. FIG. 9 also shows the results of a similar experiment performed using a sintered cake obtained from sintered cake A by the first sintering method.

同様の実験を、第二の焼結方法によって焼結ケーキBから得られた焼結ケーキを用いて実施した。その結果、金属化率は、還元時間が18分で25%、27分で60%であり、粒度構成は5〜50mmのものが61%であった。   A similar experiment was performed using a sintered cake obtained from sintered cake B by the second sintering method. As a result, the metallization rate was 25% when the reduction time was 18 minutes, 60% when 27 minutes, and the particle size constitution was 61% when the particle size was 5 to 50 mm.

6−2−3.好ましいガス組成
さらに、同様の実験を、表3に示す組成1〜10のガスを用いて、還元時間を25分として行った。その条件および結果を表3に示す。
6-2-3. Preferable gas composition Furthermore, the same experiment was performed using the gas of the composition 1-10 shown in Table 3, and reducing time was 25 minutes. The conditions and results are shown in Table 3.

Figure 2011140694
Figure 2011140694

表3にはガス組成と併せて25分間の還元後の金属化率を示した。表3からわかるように、H2濃度が100体積%の場合(組成1)を除き、H2濃度およびH2/CO濃度比の上昇にともなって、金属化率が上昇する傾向がある。還元炉の滞留時間が25分であると仮定すると、H2濃度が50体積%以上であれば、金属化率は25%以上であった(組成1〜9)。また、H2/CO濃度比が2.0以上の高いケース(組成2、3、4、5および8)において、35%以上の高い金属化率を示した。すなわち、これらの条件のガス組成は、予備還元に関する生産効率が高く、好ましい。 Table 3 shows the metallization rate after reduction for 25 minutes together with the gas composition. As can be seen from Table 3, the metallization rate tends to increase as the H 2 concentration and the H 2 / CO concentration ratio increase, except when the H 2 concentration is 100% by volume (composition 1). Assuming that the residence time of the reduction furnace is 25 minutes, the metallization rate was 25% or more (compositions 1 to 9) when the H 2 concentration was 50% by volume or more. Further, in a high case (compositions 2, 3, 4, 5 and 8) where the H 2 / CO concentration ratio was 2.0 or more, a high metallization rate of 35% or more was shown. That is, the gas composition under these conditions is preferable because the production efficiency relating to the preliminary reduction is high.

6−3.予備還元炉についての検討
6−3−1.シミュレーション条件
さらに、予備還元炉の方式や、予備還元炉内の状況を明確にするために、数学モデルシミュレーションを用いて検討した。表4に、シミュレーションに適用したシャフト炉タイプの予備還元炉の仕様および操業条件を示す。
6-3. Study on pre-reduction furnace 6-3-1. Simulation conditions Furthermore, in order to clarify the method of the prereduction furnace and the situation in the prereduction furnace, it was examined using a mathematical model simulation. Table 4 shows the specifications and operating conditions of the shaft furnace type prereduction furnace applied to the simulation.

Figure 2011140694
Figure 2011140694

6−3−2.シミュレーション結果
図10は、予備還元炉の高さ方向における焼結ケーキの温度および金属化率のシミュレーション結果であり、同図(a)は並流型の結果、同図(b)は向流型の結果である。同図では、予備還元炉の上半分である還元部分のみを示す。
6-3-2. FIG. 10 is a simulation result of the temperature and metallization rate of the sintered cake in the height direction of the prereduction furnace. FIG. 10 (a) shows the result of the parallel flow type, and FIG. 10 (b) shows the counter current type. Is the result of In the figure, only the reducing portion which is the upper half of the preliminary reduction furnace is shown.

焼結ケーキは、シャフト炉である予備還元炉の炉頂部から装入され、重力によって装入物が降下し、荷下がり移動する移動層を形成する。上述のように、並流型とは、還元ガスの流動方向が焼結ケーキの移動方向と同一となる形式、すなわちガスが炉頂部から投入され、下部から排出される形式である。向流型とは、還元ガスの流動方向が焼結ケーキの移動方向と逆になる形式、すなわちガスが下部から投入され、炉頂部から排出される形式である。   The sintered cake is charged from the top of the pre-reduction furnace, which is a shaft furnace, and the charged material descends due to gravity to form a moving layer that moves down. As described above, the co-current type is a type in which the flow direction of the reducing gas is the same as the moving direction of the sintered cake, that is, a type in which the gas is input from the top of the furnace and discharged from the lower part. The counter flow type is a type in which the flow direction of the reducing gas is opposite to the moving direction of the sintered cake, that is, a type in which the gas is input from the lower part and discharged from the top of the furnace.

図10(a)および(b)に示すように、並流型、向流型のいずれのケースも、炉の長さが8mあれば、目標値である金属化率60%を十分に達成できる。   As shown in FIGS. 10 (a) and 10 (b), in both cases of the cocurrent type and the countercurrent type, if the length of the furnace is 8 m, the metallization rate of 60%, which is the target value, can be sufficiently achieved. .

さらに、このシミュレーション結果を検討すると、並流型シャフト炉では、長さ2.0m程度で十分金属化率60%を達成できる。向流型シャフト炉では、炉頂部と下方の排鉱部は必要であるものの、中間部の5m程度は無駄であるため、長さ3.0m程度で十分と考えられる。   Furthermore, when this simulation result is examined, in the co-current shaft furnace, a metallization rate of 60% can be sufficiently achieved with a length of about 2.0 m. In the counter-flow shaft furnace, although the top of the furnace and the lower excavation part are necessary, the middle part of about 5 m is useless, so a length of about 3.0 m is considered sufficient.

また、図10(a)に示す並流型シャフト炉の場合、焼結ケーキは炉頂では960℃のガスによって加熱され、その後還元反応によって吸熱される。しかし、装入時の温度である800℃をほぼ維持できており、良好な炉内温度状況を維持していると言える。もちろん、下部の熱保存帯は不要なので、炉長は短くすることができる。   Further, in the case of the co-current shaft furnace shown in FIG. 10 (a), the sintered cake is heated at the top of the furnace with a gas of 960 ° C., and then endothermic by a reduction reaction. However, 800 ° C., which is the temperature at the time of charging, can be almost maintained, and it can be said that a good furnace temperature condition is maintained. Of course, since the lower heat preservation zone is unnecessary, the furnace length can be shortened.

一方、図10(b)に示す向流型シャフト炉の場合、焼結ケーキ温度は炉頂では800℃であるものの、下部から上昇する還元ガスの温度が600℃程度まで低下しているため、この還元ガスと吸熱還元反応によって焼結ケーキは冷却され、600℃の熱保存帯が形成される。そして、最後の排鉱部付近において、960℃の投入還元ガスによって加熱還元される。このように、無駄な600℃の保存帯が存在するため、この部分の炉長は短縮することができる。   On the other hand, in the case of the countercurrent shaft furnace shown in FIG. 10 (b), although the sintering cake temperature is 800 ° C. at the top of the furnace, the temperature of the reducing gas rising from the lower part is reduced to about 600 ° C. By this endothermic reduction reaction with the reducing gas, the sintered cake is cooled to form a 600 ° C. heat preservation zone. Then, in the vicinity of the final waste portion, the heat is reduced by the input reducing gas at 960 ° C. Thus, since there is a useless 600 ° C. storage zone, the furnace length of this portion can be shortened.

以上の結果に基づき、予備還元炉として用いるシャフト炉の形式は、並流型、向流型のどちらでもよい。しかし、これらの二つの形式のうち、並流型がより効率的であり、好ましい。   Based on the above results, the type of the shaft furnace used as the preliminary reduction furnace may be either a parallel flow type or a counter flow type. However, of these two types, the co-current type is more efficient and is preferred.

本発明の方法に適用する予備還元炉の形式は、移動層タイプに限られず、固定層や十字流等の形式でもよく、形式にこだわるものではない。   The type of the pre-reduction furnace applied to the method of the present invention is not limited to the moving bed type, and may be a fixed bed type or a cross flow type, and is not particular about the type.

6−3−3.二重円筒型シャフト炉
しかし、前記図2に示すシャフト炉のような、ペンシル円筒型の断面積が小さい形式の炉では、上述のように装入物が構成する充填層の高さが数mに達し、大きな送風圧を必要とする。また、ガスの投入または排出も下部炉壁からとなり、炉下部でのガスが炉中心部に流れにくいという欠点も有する。そこで、炉の断面積を大きくとることのできる、二重円筒型形式の移動層等の適用が最も好ましい態様である。
6-3-3. Double cylindrical shaft furnace However, in the type of furnace having a small cross-sectional area of the pencil cylinder, such as the shaft furnace shown in FIG. 2, the height of the packed bed formed by the charge is several meters as described above. And requires a large blowing pressure. In addition, the gas is supplied or discharged from the lower furnace wall, so that the gas at the lower part of the furnace hardly flows to the center of the furnace. Therefore, application of a double-cylinder type moving bed or the like that can increase the cross-sectional area of the furnace is the most preferable mode.

図11は、二重円筒型シャフト炉の模式図である。図11に示すように、二重円筒型シャフト炉35は、炉頂部から焼結ケーキ破砕物13を投入する点は、円筒シャフト炉と同様である。しかし、円筒シャフト炉よりも、炉径が大きく、外壁37の中心部に内壁36の炉壁が存在し、二重円筒型を構成する。この形式の炉は、炉径を大きくすると炉壁からの投入ガスが炉中心部まで到達しにくいという根本的な問題点を解決できるとともに、断面積を大きくとって送風圧を低減することができる。   FIG. 11 is a schematic diagram of a double cylindrical shaft furnace. As shown in FIG. 11, the double cylindrical shaft furnace 35 is the same as the cylindrical shaft furnace in that the sintered cake crushed material 13 is introduced from the top of the furnace. However, the diameter of the furnace is larger than that of the cylindrical shaft furnace, and the furnace wall of the inner wall 36 exists at the center of the outer wall 37 to constitute a double cylinder type. This type of furnace can solve the fundamental problem that the input gas from the furnace wall does not easily reach the center of the furnace when the furnace diameter is increased, and the blowing pressure can be reduced by increasing the cross-sectional area. .

また、還元ガスは、内壁36および外壁37の両方に設けたガス投入口36aおよび37aから還元ガスを投入することができる。ただし、断面積が大きくなると、焼結ケーキ破砕物13を予備還元した予備還元焼結ケーキ31の排出が困難となる。この場合には、炉壁や炉底を回転させて、スクレーパー等により強制的に排出することも可能である。   Further, the reducing gas can be introduced from gas inlets 36 a and 37 a provided on both the inner wall 36 and the outer wall 37. However, when the cross-sectional area increases, it becomes difficult to discharge the pre-reduction sintered cake 31 obtained by pre-reducing the sintered cake crushed material 13. In this case, it is possible to rotate the furnace wall or the bottom of the furnace and forcibly discharge it with a scraper or the like.

図12は、二重円筒型シャフト炉の水封シール構造を示す断面図である。二重円筒形シャフト炉35の炉壁等を回転させると、大気と還元ガスのシールが必要となる。この場合、送風圧が水柱数百mm程度であるので、図12に示すような水封シール構造38を適用し、大気と還元ガスのシールをすることができる。水封シール構造38は、以下のような構造である。   FIG. 12 is a cross-sectional view showing a water seal structure of a double cylindrical shaft furnace. When the furnace wall or the like of the double cylindrical shaft furnace 35 is rotated, the atmosphere and the reducing gas need to be sealed. In this case, since the blowing pressure is about several hundreds of millimeters of water, a water seal structure 38 as shown in FIG. 12 can be applied to seal the atmosphere and the reducing gas. The water seal structure 38 has the following structure.

上側は、二重円筒形シャフト炉35の上面全体を覆う環状の蓋38aと、それぞれ環状の内側水槽38bおよび外側水槽38cとを備える。二重円筒形シャフト炉35は、内壁36および外壁37の上端を下方に向けて延長した延長部36bおよび延長部37bを有する。蓋38aの内側の側面は、内側水槽38bの内側の側面と接続されており、内側水槽38bに収容した水に内壁36の延長部36bを浸漬する。蓋38aの外側の側面は、外側水槽38cの外側の側面と接続されており、外側水槽38cに収容した水に外壁37の延長部37bを浸漬する。   The upper side includes an annular lid 38a covering the entire upper surface of the double cylindrical shaft furnace 35, and an annular inner water tank 38b and an outer water tank 38c, respectively. The double cylindrical shaft furnace 35 has an extension portion 36b and an extension portion 37b that extend the upper ends of the inner wall 36 and the outer wall 37 downward. The inner side surface of the lid 38a is connected to the inner side surface of the inner water tank 38b, and the extension portion 36b of the inner wall 36 is immersed in the water stored in the inner water tank 38b. The outer side surface of the lid 38a is connected to the outer side surface of the outer water tank 38c, and the extension portion 37b of the outer wall 37 is immersed in the water stored in the outer water tank 38c.

下側は、二重円筒形シャフト炉35の下面全体を覆う環状の水槽38dからなる。水槽38dは、内周側と外周側に溝部を備える。内周側の溝部に収容した水には内壁36の下端を浸漬し、外周側の溝部に収容した水には外壁37の下端を浸漬する。   The lower side includes an annular water tank 38d that covers the entire lower surface of the double cylindrical shaft furnace 35. The water tank 38d includes grooves on the inner peripheral side and the outer peripheral side. The lower end of the inner wall 36 is immersed in the water accommodated in the groove portion on the inner peripheral side, and the lower end of the outer wall 37 is immersed in the water accommodated in the groove portion on the outer peripheral side.

1.粉状予備還元焼結ケーキのブリケット成形
焼結ケーキの破砕物を還元炉で予備還元して得られた予備還元焼結ケーキを篩分級し、発生した篩下産物である粉状予備還元焼結ケーキを用いたブリケット成形の実施例について説明する。
1. Briquette forming of powdered pre-reduction sintered cake Pre-reduction sintered cake obtained by pre-reducing the sinter cake crushed material in a reduction furnace is classified by sieve, and the powdered pre-reduction sintering which is the generated under-sieving product An example of briquetting using a cake will be described.

粉状予備完全焼結ケーキとして、CaO成分含有率が7.0%および13.0%の焼結ケーキから製造した、粒度が−5mmのものを用いた。圧縮成型機を用いて、この粉状予備還元焼結ケーキから、径28mm、長さ12mmの円柱形のブリケットを作製し、水浸処理後、放置乾燥して完成した。完成したブリケットを、圧縮試験に供し、圧壊強度を測定した。   A powdery pre-completely sintered cake having a particle size of −5 mm, which was produced from a sintered cake having a CaO component content of 7.0% and 13.0%, was used. Using a compression molding machine, a cylindrical briquette having a diameter of 28 mm and a length of 12 mm was produced from this powdery pre-reduction sintered cake, and after being immersed in water, it was left to dry to complete. The completed briquette was subjected to a compression test, and the crushing strength was measured.

図13は、ブリケットの金属化率およびCaO含有率の圧壊強度との関係を示す図である。図13から、金属化率が20%以上であれば、CaO含有率が7%のものおよび13%のもの、いずれも高炉において使用可能と考えられる50kgf/塊の強度を有した。この結果から、そのままの状態では高炉では使用できない、篩下産物の粉状予備還元焼結ケーキを、成型処理を施すことによって使用可能とすることができることがわかった。   FIG. 13 is a graph showing the relationship between the briquette metallization rate and the crushing strength of the CaO content. From FIG. 13, when the metallization rate was 20% or more, the CaO content was 7% and 13%, both having a strength of 50 kgf / lump considered to be usable in the blast furnace. From this result, it was found that a powdery pre-reduction sintered cake of an under-sieving product that cannot be used in a blast furnace as it is can be made usable by performing a molding treatment.

2.予備還元焼結鉱の高炉での使用による改善効果
本発明の方法で製造された予備還元焼結鉱の高炉で使用することによる改善効果について、高炉シミュレーションモデルを適用して検討した。予備還元焼結鉱として、篩上産物である粒度5mmの塊状予備還元焼結鉱と、篩下産物である粒度−5mmの粉状予備還元焼結ケーキから作製したブリケットをモデルとして使用した。シミュレーションに適用した、高炉、予備還元焼結鉱、原料量および還元材の条件を表5に示す。比較例として、予備還元焼結鉱を使用しない場合を「従来法」として示す。また、予備還元前の焼結ケーキおよび予備還元焼結鉱の組成を表6に示す。
2. Improvement effect by using pre-reduced sintered ore in blast furnace The improvement effect of using pre-reduced sintered ore manufactured by the method of the present invention in a blast furnace was examined by applying a blast furnace simulation model. As the pre-reduced sintered ore, a briquette made from a bulk pre-reduced sintered ore having a particle size of 5 mm as a sieve product and a powdery pre-reduced sintered cake having a particle size of -5 mm as a sieve product was used as a model. Table 5 shows the conditions of the blast furnace, pre-reduced sintered ore, raw material amount, and reducing material applied to the simulation. As a comparative example, a case where no pre-reduced sintered ore is used is shown as “conventional method”. Table 6 shows the compositions of the sintered cake and the pre-reduced sintered ore before the pre-reduction.

Figure 2011140694
Figure 2011140694

Figure 2011140694
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シミュレーションの結果を、条件と併せて表5に示す。表5および表6からわかるように、金属化率40%、CaO含有率9%の予備還元焼結鉱を432kg/p−t使用した場合、432kg/p−t×27.4%≒118kg/p−tより、金属鉄量で約118kg/p−tに相当する高炉還元負荷を低減し、および高炉で消費する塊コークス量を360kg/p−tから301kg/p−tに低減できた。また、銑鉄の生産量を2.10(p−t/D.m3)から2.34(p−t/D.m3)まで増加した。 The results of the simulation are shown in Table 5 together with the conditions. As can be seen from Tables 5 and 6, when 432 kg / pt of pre-reduced sintered ore having a metallization rate of 40% and a CaO content of 9% is used, 432 kg / pt × 27.4% ≈118 kg / From pt, it was possible to reduce the blast furnace reducing load corresponding to about 118 kg / pt in terms of the amount of metallic iron, and to reduce the amount of coke coke consumed in the blast furnace from 360 kg / pt to 301 kg / pt. Moreover, the production amount of pig iron was increased from 2.10 (pt / D.m 3 ) to 2.34 (pt / D.m 3 ).

このように、本発明の高炉操業方法は、高炉操業を大きく改善できる方法であり、この方法を適用することにより、優れた銑鉄製造システムを構築することができる。   Thus, the blast furnace operation method of the present invention is a method that can greatly improve the blast furnace operation, and an excellent pig iron manufacturing system can be constructed by applying this method.

本発明の予備還元焼結鉱の製造方法によれば、高炉でのコークスの使用量を低減可能な予備還元焼結鉱を製造することができる。また、コークス炉ガスを製銑工程で自己活用することができる。   According to the method for producing a pre-reduction sintered ore of the present invention, it is possible to produce a pre-reduction sintered ore that can reduce the amount of coke used in the blast furnace. In addition, the coke oven gas can be self-utilized in the iron making process.

本発明の高炉操業方法によれば、コークス使用量を低減し、炭酸ガス排出量の少ない、優れた銑鉄製造システムを構築することができる。   According to the blast furnace operating method of the present invention, it is possible to construct an excellent pig iron production system that reduces the amount of coke used and reduces the amount of carbon dioxide emission.

1:焼結機、 1a:点火開始点、 1b:排鉱端、 11:配合原料、
12:焼結ケーキ、 13:焼結ケーキ破砕物、 14:容器、 14a:熱電対、
15:風箱、 16:床敷、 17:温度計、 18:バーナー、 19:原料層、
2:容器、 3:予備還元炉、 3a:ガス投入口、 31:予備還元焼結ケーキ、
31a:塊状予備還元焼結鉱、 31b:粉状予備還元焼結ケーキ、
32:円筒反応管容器、 33:電気加熱炉、 34:焼結ケーキ充填層、
35:二重円筒型シャフト炉、 36:内壁、 36a:ガス投入口、
36b:延長部、37:外壁、 37a:ガス投入口、 37b:延長部、
38:水封シール構造、 38a:蓋、 38b:内側水槽、 38c:外側水槽、
38d:水槽、 4:篩装置、 5:成型機、 51:予備還元ブリケット、
6:高炉、 7:発電機
1: sintering machine, 1a: ignition start point, 1b: discharge end, 11: compounding raw material,
12: Sintered cake, 13: Sintered cake, 14: Container, 14a: Thermocouple,
15: wind box, 16: flooring, 17: thermometer, 18: burner, 19: raw material layer,
2: container, 3: prereduction furnace, 3a: gas inlet, 31: prereduction sintered cake,
31a: massive prereduced sintered ore, 31b: powdery prereduced sintered cake,
32: Cylindrical reaction tube container, 33: Electric heating furnace, 34: Sintered cake packed bed,
35: Double cylindrical shaft furnace, 36: Inner wall, 36a: Gas inlet,
36b: Extension part, 37: Outer wall, 37a: Gas inlet, 37b: Extension part,
38: Water seal structure, 38a: Lid, 38b: Inner water tank, 38c: Outer water tank,
38d: water tank, 4: sieve device, 5: molding machine, 51: preliminary reduction briquette,
6: Blast furnace, 7: Generator

Claims (9)

焼結ケーキの破砕物を還元炉の上部より装入して、該焼結ケーキの破砕物を予備還元した予備還元焼結ケーキを前記還元炉の下部から排出し、該予備還元焼結ケーキから粒径5mm以上の予備還元焼結鉱を得る方法であって、
前記焼結ケーキの破砕物を420〜970℃の温度範囲の状態で、前記還元炉に装入し、
前記還元炉に還元ガスとして濃度が50体積%で温度が700℃以上のH2ガスを吹き込み、
該予備還元焼結ケーキが、金属化率が25〜60mass%であり、かつ粒径5〜50mmの粒子が50mass%以上で構成されることを特徴とする、予備還元焼結鉱の製造方法。
The sintered cake crushed material is charged from the upper part of the reduction furnace, the pre-reduced sintered cake obtained by pre-reducing the sintered cake crushed material is discharged from the lower part of the reducing furnace, and the pre-reduced sintered cake is removed. A method for obtaining a pre-reduced sintered ore having a particle size of 5 mm or more,
The sinter of the sintered cake is charged into the reduction furnace in a temperature range of 420 to 970 ° C.,
H 2 gas having a concentration of 50% by volume and a temperature of 700 ° C. or higher was blown into the reduction furnace as a reducing gas,
A method for producing a pre-reduction sintered ore, characterized in that the pre-reduction sintered cake has a metallization rate of 25 to 60 mass% and particles having a particle size of 5 to 50 mm are composed of 50 mass% or more.
ドワイトロイド型の焼結設備を使用し、前記焼結設備の焼結ケーキ排出部の近傍のストランドの上部にバーナーを配置し、前記バーナーから燃焼ガスを吹き込むことにより、焼結ケーキを加熱することを特徴とする、請求項1に記載の予備還元焼結鉱の製造方法。   Using a Dwytroid-type sintering facility, placing a burner on top of the strand in the vicinity of the sintered cake discharge part of the sintering facility, and heating the sintered cake by blowing combustion gas from the burner The manufacturing method of the pre-reduction sintered ore of Claim 1 characterized by these. 前記バーナーの燃料として、コークス炉ガス、天然ガス、または前記還元炉の排出ガスを使用することを特徴とする請求項2に記載の予備還元焼結鉱の製造方法。   The method for producing a pre-reduced sintered ore according to claim 2, wherein coke oven gas, natural gas, or exhaust gas from the reduction furnace is used as fuel for the burner. 前記還元炉に吹き込む還元ガスとして、H2とCOの体積比(H2/CO)が2.0以上となるように、天然ガスまたはコークス炉ガスを改質することを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の予備還元焼結鉱の製造方法。 As the reducing gas blown into the reducing furnace, according to claim 1 volume ratio of H 2 and CO (H 2 / CO) is such that 2.0 or more, which is characterized by reforming natural gas or coke oven gas The manufacturing method of the pre-reduction sintered ore in any one of Claims 3 thru | or 3. 前記還元炉の上部および下部にガス出入口を設け、前記還元炉に吹き込む還元ガスを前記還元炉の上部から下部に流動させることを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれかに記載の予備還元焼結鉱の製造方法。   5. The reserve according to claim 1, wherein gas inlets and outlets are provided at an upper part and a lower part of the reducing furnace, and a reducing gas blown into the reducing furnace is caused to flow from the upper part to the lower part of the reducing furnace. Manufacturing method of reduced sintered ore. 前記還元炉が、水平回転式の二重円筒型であり、水封シールを有することを特徴とする請求項1乃至請求項5のいずれかに記載の予備還元焼結鉱の製造方法。   The method for producing a pre-reduction sintered ore according to any one of claims 1 to 5, wherein the reduction furnace is a horizontal rotary double cylinder type and has a water seal. 前記焼結ケーキのCaO含有率が7.0〜13.0mass%であることを特徴とする請求項1乃至請求項6のいずれかに記載の予備還元焼結鉱の製造方法。   The method for producing a pre-reduced sintered ore according to any one of claims 1 to 6, wherein the CaO content of the sintered cake is 7.0 to 13.0 mass%. 前記予備還元焼結ケーキを、篩分級し、篩下産物を成型機によってブリケット型の予備還元焼結鉱とすることを特徴とする請求項1乃至請求項7のいずれかに記載の予備還元焼結鉱の製造方法。   The pre-reduction sintering cake according to any one of claims 1 to 7, wherein the pre-reduction sintered cake is classified by sieving, and the under-sieving product is made into briquette-type pre-reduction sintered ore by a molding machine. Production method of ore. 請求項1乃至請求項8に記載の予備還元焼結鉱の製造方法によって製造された予備還元焼結鉱を、高炉原料の一部として使用する高炉操業方法。   A blast furnace operating method in which the prereduced sintered ore produced by the method for producing a prereduced sintered ore according to any one of claims 1 to 8 is used as part of a blast furnace raw material.
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