JP2019131847A - 焼結鉱の製造方法および高炉操業方法 - Google Patents

焼結鉱の製造方法および高炉操業方法 Download PDF

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Abstract

【課題】焼結鉱製造中における焼結原料の成分濃度の変動に対して、焼結原料の配合量の調整や焼結鉱の製造条件の調整を迅速に行える焼結鉱の製造方法を提供する。
【解決手段】焼結鉱の製造方法であって、鉄含有原料、焼結原料および造粒された焼結原料のうち少なくとも１つの成分濃度を連続測定する第１測定工程と、造粒された焼結原料を焼結機で焼結して焼結ケーキとする焼結工程と、焼結ケーキを破砕して焼結鉱とする破砕工程と、焼結鉱を冷却する冷却工程と、冷却された焼結鉱を成品焼結鉱と返鉱とに篩分けする篩分け工程と、冷却された焼結鉱、前記成品焼結鉱および返鉱のうち少なくとも１つの成分濃度を連続測定する第２測定工程と、第１測定工程で測定された成分濃度および第２測定工程で測定された成分濃度を用いて焼結原料の調整等を行う調整工程を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、焼結原料におけるＣａＯ含有原料等の配合量を調整する焼結鉱の製造方法、および、当該製造方法で製造された焼結鉱を含む高炉原料の配合量を調整する高炉操業方法に関する。
高炉製鉄法では、現在、鉄源として、焼結鉱や塊鉄鉱石、ペレットなどを高炉原料として主に用いている。ここで、焼結鉱は、粒径が１０ｍｍ以下の鉄鉱石と製鉄所内で発生する各種ダスト等の雑鉄源に、石灰石や生石灰、製鋼スラグなどのＣａＯ含有原料および粉コークスや無煙炭などの凝結材、任意配合原料として精錬ニッケルスラグ、ドロマイト、蛇紋岩などからなるＭｇＯ含有原料を配合した焼結原料をドラムミキサーで水を添加しながら混合・造粒し、焼成した塊成鉱の一種である。
近年、焼結鉱の原料である焼結原料に含まれる鉄鉱石の鉄分濃度が低下し、代わりにＳｉＯ２やＡｌ２Ｏ３といった脈石成分濃度が増加しており、同種の鉄鉱石内においても、輸入時の船ごとに成分濃度が異なる場合があるほど、産出される鉄鉱石の成分濃度が不安定になっている。また、製鉄所内で発生する各種ダストに関しても、発生量のばらつきやダスト自体の成分の変動が大きく、焼結原料の成分管理が非常に難しい。
焼結原料における成分濃度の変動は、成品である成品焼結鉱の成分濃度の変動に繋がり、成品焼結鉱の品質を大きく左右する。例えば、ＳｉＯ２は、焼結鉱の被還元性を低下させる要因となり、Ａｌ２Ｏ３は、焼結鉱の強度を低下させる要因となる。このため、焼結原料の成分濃度が計画値から外れた場合は、品質の低下を避けるために焼結鉱の製造条件の調整や焼結原料の配合量の調整が必要となる。
一方、高炉操業においてもスラグ品位の管理等の理由から、高炉に装入される焼結鉱の成分濃度が管理されている。仮に、高炉に装入される焼結鉱の成分濃度において塩基度が上昇および／またはアルミナが上昇した場合、高炉スラグの粘度が上昇するので、その粘度の上昇を抑制させるために溶銑温度を上昇させる必要がある。また、高炉スラグの粘度の上昇により、高炉炉下部におけるスラグ排出性が悪化し、また、ガスの流通を阻害するので通気性も悪化する。このため、溶銑温度の上昇と高炉炉下部の通気性確保のために、コークスの配合量を増加させる必要が生じる場合がある。このように、成品焼結鉱の成分濃度の変動によって、高炉原料全体の成分濃度が目標とする成分濃度から大きく乖離した場合、高炉操業が不安定になり、種々の対策が必要になる。
このような問題に対して、焼結原料の品位把握の取り組みは従来から行われている。例えば、特許文献１には、成品焼結鉱のＦｅＯ濃度を測定し、成品焼結鉱のＦｅＯ濃度を用いて焼結原料の凝結材や造粒水分、排風量を調整する技術が開示されている。特許文献２にも、成品焼結鉱の成品焼結鉱のＦｅＯ濃度を測定し、成品焼結鉱のＦｅＯ濃度を用いて、焼結機において吹き込む都市ガスの量を調整する技術が開示されている。
また、特許文献３には、焼結機上にレーザー式成分計測機を設置し、当該成分計測機を用いて測定されたパレット内に装入された原料装入層表層の成分濃度を用いて成品焼結鉱の成分濃度を推測し、これを用いて焼結原料の配合量を調整する技術が開示されている。
特開昭５７−１４９４３３号公報 特開２０１１−３８７３５号公報 特開昭６０−２６２９２６号公報
特許文献１および特許文献２に開示された技術は、成品焼結鉱のＦｅＯ濃度を調整するために、凝結材量、造粒水分、排風量、気体燃料吹込み量を調整する技術であるが、成品焼結鉱の成分分析結果を焼結原料の配合量の調整に反映させるまでに時間を要し、焼結鉱製造中における焼結原料の成分濃度の変動に迅速に対応することが困難である。
また、特許文献３に開示された技術は、原料装入層表層の成分濃度から成品焼結鉱の成分濃度を推測しているが、装入層表層の成分濃度は、焼結機の焼結原料供給装置の構成や焼結原料の水分濃度によって変動する。このため、装入層表層の成分濃度と成品焼結鉱の成分濃度との関係は一様ではなく、装入層表層の成分濃度から成品焼結鉱の成分濃度を推測するのは困難である。
さらに、特許文献１から特許文献３に開示された技術では、焼結反応前後で成分濃度の測定を行っていないので、焼結反応によって変化する成分濃度の変化分を測定できない。このため、当該成分濃度の変化分を用いた焼結原料の配合量の調整や焼結鉱の製造条件の調整を行うことができない。
本発明は、このような従来技術の問題点を鑑みてなされたものであり、その目的は、焼結鉱製造中における焼結原料の成分濃度の変動に対して、焼結原料の配合量の調整や焼結鉱の製造条件の調整を迅速に行える、または、成分濃度の変化分を用いた焼結原料の配合量の調整や焼結鉱の製造条件の調整を行える、焼結鉱の製造方法を提供することにある。
このような課題を解決する本発明の特徴は、以下の通りである。
（１）少なくとも鉄含有原料、ＣａＯ含有原料および凝結材が配合された焼結原料に水を添加して造粒し、造粒された焼結原料を焼結して焼結鉱を製造する焼結鉱の製造方法であって、前記鉄含有原料、前記焼結原料および前記造粒された焼結原料のうち少なくとも１つの成分濃度を連続測定する第１測定工程と、前記造粒された焼結原料を焼結機のパレット台車に装入し、焼結機で焼結して焼結ケーキとする焼結工程と、前記焼結ケーキを破砕して焼結鉱とする破砕工程と、前記焼結鉱を冷却する冷却工程と、前記冷却された焼結鉱を、成品焼結鉱と返鉱とに篩分けする篩分け工程と、前記冷却された焼結鉱、前記成品焼結鉱および前記返鉱のうち少なくとも１つの成分濃度を連続測定する第２測定工程と、前記第１測定工程で測定された成分濃度および前記第２測定工程で測定された成分濃度を用いて、前記ＣａＯ含有原料の配合量、前記凝結材の配合量、前記水の添加量および前記パレット台車の進行速度のうち少なくとも１つの調整を行う調整工程と、を有する、焼結鉱の製造方法。
（２）少なくとも鉄含有原料、ＣａＯ含有原料および凝結材が配合された焼結原料に水を添加して造粒し、造粒された焼結原料を焼結して焼結鉱を製造する焼結鉱の製造方法であって、前記鉄含有原料、前記焼結原料および造粒された焼結原料のうち少なくとも１つの成分濃度を連続測定する第１測定工程と、造粒された焼結原料を焼結機のパレット台車に装入し、前記造粒された焼結原料に気体燃料および酸素を供給しながら焼結して焼結ケーキとする焼結工程と、前記焼結ケーキを破砕して焼結鉱とする破砕工程と、前記焼結鉱を冷却する冷却工程と、前記冷却された焼結鉱を、成品焼結鉱と返鉱とに篩分けする篩分け工程と、前記冷却された焼結鉱、前記成品焼結鉱および前記返鉱のうち少なくとも１つの成分濃度を連続測定する第２測定工程と、前記第１測定工程で測定された成分濃度および前記第２測定工程で測定された成分濃度を用いて、前記ＣａＯ含有原料の配合量、前記凝結材の配合量、前記水の添加量、前記パレット台車の進行速度、前記気体燃料の供給量および前記酸素の供給量のうち少なくとも１つの調整を行う調整工程と、を有する、焼結鉱の製造方法。
（３）前記第１測定工程では、トータルＣａＯ、ＳｉＯ２、ＭｇＯ、Ａｌ２Ｏ３、ＦｅＯ、Ｃおよび水分の１種以上の成分濃度を測定し、前記第２測定工程では、トータルＣａＯ、ＳｉＯ２、ＭｇＯ、Ａｌ２Ｏ３およびＦｅＯの１種以上の成分濃度を測定する、（１）または（２）に記載の焼結鉱の製造方法。
（４）少なくとも鉄含有原料、ＣａＯ含有原料および凝結材を含む焼結原料に水を添加して造粒し、造粒された焼結原料とする造粒工程と、前記鉄含有原料、前記焼結原料および造粒された焼結原料のうち少なくとも１つの成分濃度を連続測定する第１測定工程と、
前記造粒された焼結原料を焼結機のパレット台車に装入し、焼結機で焼結して焼結ケーキとする焼結工程と、前記焼結ケーキを破砕して焼結鉱とする破砕工程と、前記焼結鉱を冷却する冷却工程と、前記冷却された焼結鉱を、成品焼結鉱と返鉱とに篩分けする篩分け工程と、前記冷却された焼結鉱、前記成品焼結鉱および前記返鉱のうち少なくとも１つの成分濃度を連続測定する第２測定工程と、前記成品焼結鉱に塊鉄鉱石および副原料を配合して高炉原料とする配合工程と、前記高炉原料を高炉に装入する装入工程と、前記第１測定工程で測定された成分濃度を用いて、前記ＣａＯ含有原料の配合量、前記凝結材の配合量、水の添加量および焼結機のパレット台車の進行速度のうち少なくとも１つを調整する第１調整工程と、前記第２測定工程で測定された成分濃度を用いて、前記高炉原料に含まれる前記成品焼結鉱、前記塊鉄鉱石および前記副原料の配合量を調整する第２調整工程と、を有する、高炉操業方法。
（５）少なくとも鉄含有原料、ＣａＯ含有原料および凝結材を含む焼結原料に水を添加して造粒し、造粒された焼結原料とする造粒工程と、前記鉄含有原料、前記焼結原料および造粒された焼結原料のうち少なくとも１つの成分濃度を連続測定する第１測定工程と、前記造粒された焼結原料を焼結機のパレット台車に装入し、前記造粒された焼結原料に気体燃料および酸素を供給しながら焼結して焼結ケーキとする焼結工程と、前記焼結ケーキを破砕して焼結鉱とする破砕工程と、前記焼結鉱を冷却する冷却工程と、前記冷却された焼結鉱を、成品焼結鉱と返鉱とに篩分けする篩分け工程と、前記冷却された焼結鉱、前記成品焼結鉱および前記返鉱のうち少なくとも１つの成分濃度を連続測定する第２測定工程と、前記成品焼結鉱、塊鉄鉱石および副原料を配合して高炉原料とする配合工程と、前記高炉原料を高炉に装入する装入工程と、前記第１測定工程で測定された成分濃度を用いて、前記ＣａＯ含有原料の配合量、前記凝結材の配合量、水の添加量、焼結機のパレット台車の進行速度、前記気体燃料の供給量および前記酸素の供給量のうち少なくとも１つを調整する第１調整工程と、前記第２測定工程で測定された成分濃度を用いて、前記高炉原料に含まれる前記成品焼結鉱、前記塊鉄鉱石および前記副原料の配合量を調整する第２調整工程と、を有する、高炉操業方法。
（６）前記第１測定工程では、トータルＣａＯ、ＳｉＯ２、ＭｇＯ、Ａｌ２Ｏ３、ＦｅＯ、Ｃおよび水分の１種以上の成分濃度を測定し、前記第２測定工程では、トータルＣａＯ、ＳｉＯ２、ＭｇＯ、Ａｌ２Ｏ３およびＦｅＯの１種以上の成分濃度を測定する、（４）または（５）に記載の高炉操業方法。
本発明の焼結鉱の製造方法を実施することで、焼結鉱製造中に焼結原料の成分濃度が変動したとしても、その変動を把握して焼結原料の配合量の調整や焼結鉱の製造条件の調整を迅速に行える、または、成分濃度の変化分を用いた焼結原料の配合量の調整や焼結鉱の製造条件の調整を行えるので、成分濃度の変動が小さい成品焼結鉱の製造が実現できる。
第１の実施形態に係る焼結鉱の製造方法が実施できる焼結鉱製造装置１０の一例を示す模式図である。 第２の実施形態に係る高炉操業方法が実施できる高炉原料装入装置１００の一例を示す模式図である。 実施例１の結果を示すグラフである。 実施例２の結果を示すグラフである。
以下、発明の実施形態を通じて本発明を説明する。図１は、第１の実施形態に係る焼結鉱の製造方法が実施できる焼結鉱製造装置１０の一例を示す模式図である。ヤード１１に保管された鉄含有原料１２は、搬送コンベア１４によって配合槽２２に搬送される。鉄含有原料１２は、種々の銘柄の鉄鉱石および製鉄所内発生ダストを含む。
原料供給部２０は、複数の配合槽２２、２４、２５、２６、２８を備える。配合槽２２には、鉄含有原料１２が貯留される。配合槽２４には、石灰石や生石灰等を含むＣａＯ含有原料１６、配合槽２５にはドロマイトや精錬ニッケルスラグ等を含むＭｇＯ含有原料１７がそれぞれ貯留される。配合槽２６には、ロッドミルを用いて粒径１ｍｍ以下に破砕された粉コークスや無煙炭を含む凝結材１８が貯留される。また、配合槽２８には、焼結鉱の篩下となった粒径５ｍｍ以下の返鉱（焼結鉱篩下粉）が貯留される。原料供給部２０の配合槽２２〜２８から、各原料が所定量切り出され、これらが配合されて焼結原料となる。焼結原料は、搬送コンベア３０によってドラムミキサー３６に搬送される。なお、ＭｇＯ含有原料１７は、任意配合原料であって、焼結原料に配合されてもよく、配合されなくてもよい。
配合槽２８とドラムミキサー３６の間の搬送コンベア３０には、赤外線分析計３２が設けられている。赤外線分析計３２を用いて第１測定工程が実施される。第１測定工程では、搬送コンベア３０上を搬送される焼結原料に含まれるトータルＣａＯ、ＳｉＯ２、ＭｇＯ、Ａｌ２Ｏ３、ＦｅＯ、Ｃおよび水分の１種以上の成分濃度を連続測定する。ここで、水分とは、焼結原料に付着した付着水分と恒温状態では原料中に包蔵されており加熱によって追い出される固有水分を合わせたものである。
赤外線分析計３２は、０．５〜５０．０μｍの範囲内の波長の赤外線を焼結原料に照射して、焼結原料からの反射光を受光する。焼結原料に含まれるトータルＣａＯ、ＳｉＯ２、ＭｇＯ、Ａｌ２Ｏ３、ＦｅＯおよび水のそれぞれの分子振動は、照射された赤外線の固有の波長成分を吸収するので、これらの成分は反射赤外線に固有の波長成分を付与する。また、Ｃのような単原子分子の結晶構造も赤外線の照射によって振動し始め、反射赤外線に固有の波長成分を付与する。このため、照射赤外線と反射赤外線とを分析することで焼結原料におけるトータルＣａＯ、ＳｉＯ２、ＭｇＯ、Ａｌ２Ｏ３、ＦｅＯ、Ｃおよび水分の成分濃度を測定できる。なお、トータルＣａＯとは、ＣａＯ、ＣａＣＯ３、Ｃａ（ＯＨ）２やＦｅ２ＣａＯ４等のＣａとＯを有する全ての化合物中のＣａをＣａＯに換算したものである。
赤外線分析計３２は、例えば、１分間に１２８回の頻度で２０以上の波長の赤外線を照射でき、焼結原料に反射された反射光を受光できる。このように短時間に赤外線を照射できるので、赤外線分析計３２は、搬送コンベア３０上を搬送される焼結原料の成分濃度をオンラインで連続測定できる。なお、赤外線分析計３２は、焼結原料の成分濃度を測定する分析装置の一例であり、反射光を分光する方式の装置に限らず、透過光を分光する方式の装置を用いてもよい。さらに、赤外線分析計３２に代えて、レーザーを測定対象に照射するレーザー分析計、中性子を測定対象に照射する中性子分析計、または、マイクロ波を測定対象に照射するマイクロ波分析計を用いてもよい。本実施形態において、第１測定工程の測定頻度は、例えば１分間に１２８回であり、当該１２８回の成分濃度の平均値を１分間に１回算出した。
ドラムミキサー３６に搬送された焼結原料は、ドラムミキサー３６に投入され、適量の水３４が添加されて、例えば、平均粒径３．０〜６．０ｍｍの擬似粒子に造粒される。このようにして、造粒工程が実施される。造粒された焼結原料は、搬送コンベア３８によって焼結機４０の焼結原料供給装置４２に搬送される。なお、ドラムミキサー３６は、焼結原料を造粒する造粒装置の一例であり、ドラムミキサー３６は複数あってもよく、ドラムミキサー３６に代えて、ペレタイザー造粒機を用いてもよい。また、ドラムミキサー３６とペレタイザー造粒機の両方を用いてもよく、ドラムミキサー３６の上流に高速撹拌機を設置して、焼結原料を撹拌してもよい。なお、本実施形態において、平均粒径は算術平均粒径であって、Σ（Ｖｉ×ｄｉ）（但し、Ｖｉはｉ番目の粒度範囲の中にある粒子の存在比率であり、ｄｉはｉ番目の粒度範囲の代表粒径である。）で定義される粒径である。
焼結機４０を用いて焼結工程が実施される。焼結機４０は、例えば、下方吸引式のドワイトロイド焼結機である。焼結機４０は、焼結原料供給装置４２と、無端移動式のパレット台車４４と、点火炉４６と、気体燃料噴射装置４７と、ウインドボックス４８とを有する。焼結原料供給装置４２から造粒された焼結原料がパレット台車４４に装入され、焼結原料の装入層が形成される。装入層は点火炉４６で点火される。ウインドボックス４８を通じて空気を吸引することで、上方に設けられた気体燃料噴射装置４７から供給される気体燃料を装入層に取り込み、装入層内で気体燃料と凝結材１８とを燃焼させつつ装入層内の燃焼・溶融帯を装入層の下方へ移動させる。これにより、装入層は焼結されて焼結ケーキが形成される。本実施形態において気体燃料は、高炉ガス、コークス炉ガス、高炉・コークス炉混合ガス、転炉ガス、都市ガス、天然ガス、メタンガス、エタンガス、プロパンガス、シェールガスおよびそれらの混合ガスのうちから選ばれるいずれかの可燃性ガスである。
破砕機５０を用いて、破砕工程が実施される。焼結ケーキは、破砕機５０によって破砕され焼結鉱にされる。
冷却機６０を用いて、冷却工程が実施される。破砕機５０で破砕された焼結鉱は、冷却機６０によって冷却される。
篩分け装置７０を用いて、篩分け工程が実施される。冷却機６０によって冷却された焼結鉱は、複数の篩を有する篩分け装置７０によって篩分けされ、粒径５ｍｍ超の成品焼結鉱７２と、粒径５ｍｍ以下の返鉱７４とに篩分けされる。
成品焼結鉱７２は、搬送コンベア７６によって高炉８２に搬送され、高炉原料として高炉８２に装入される。一方、返鉱７４は、搬送コンベア７８によって原料供給部２０の配合槽２８に搬送される。なお、成品焼結鉱７２は、破砕機５０によって破砕された焼結鉱が冷却され、篩分けされたものであるので、成品焼結鉱７２と破砕機５０によって破砕された焼結鉱とは同じ成分濃度の焼結鉱である。また、本実施形態において、成品焼結鉱７２の粒径および返鉱７４の粒径は、篩によって篩分けられる粒径を意味し、例えば、粒径５ｍｍ超とは、目開き５ｍｍの篩を用いて篩上に篩分けされる粒径であり、粒径５ｍｍ以下とは、目開き５ｍｍの篩を用いて篩下に篩分けされる粒径である。さらに、成品焼結鉱７２および返鉱７４の粒径の各値は、あくまで一例であり、この値に限定するものではない。
搬送コンベア７６には、赤外線分析計８０が設けられている。赤外線分析計８０を用いて第２測定工程が実施される。第２測定工程では、搬送コンベア７６上を搬送される成品焼結鉱７２に含まれるトータルＣａＯ、ＳｉＯ２、ＭｇＯ、Ａｌ２Ｏ３およびＦｅＯの１種以上の成分濃度を連続測定する。赤外線分析計８０は、赤外線分析計３２と同じ装置である。本実施形態において、第２測定工程の測定頻度は、例えば１分間に１２８回であり、第１測定工程と同じく１２８回の成分濃度の平均値を１分間に１回算出した。
第１の実施形態に係る焼結鉱の製造方法は、さらに、第１測定工程で測定された成分濃度および第２測定工程で測定された成分濃度を用いて、焼結原料のＣａＯ含有原料１６の配合量、凝結材１８の配合量、ドラムミキサー３６で添加される水３４の添加量および焼結機の無端移動式のパレット台車４４の進行速度、気体燃料噴射装置４７から供給される気体燃料の供給量および酸素の供給量のうち少なくとも１つの調整を行う調整工程を有する。調整工程は、第１の測定工程および第２の測定工程と同じ１分間の１回の頻度で実施される。なお、ＭｇＯ含有原料１７が焼結原料に配合される場合には、調整工程でＭｇＯ含有原料１７の配合量を調整してもよい。
例えば、調整工程で焼結原料のＣａＯ含有原料１６の配合量を調整する場合には、予め、焼結原料の成分濃度の目標値を過去の製造実績から定めておくとともに配合槽２４から配合されるＣａＯ含有原料１６の成分濃度も測定しておき、第１測定工程で測定された成分濃度を用いて、焼結原料の成分濃度が焼結原料の成分濃度の目標値になるようにＣａＯ含有原料１６の配合量を調整する。これにより、トータルＣａＯ濃度の変動が大きい鉄鉱石や製鉄所内発生ダストを含むことで焼結原料のトータルＣａＯ濃度が変動したとしても第１測定工程で焼結原料のトータルＣａＯ濃度を測定し、焼結原料のトータルＣａＯ濃度が目標となる成分濃度になるようにＣａＯ含有原料１６の配合量が調整されるので、焼結原料のトータルＣａＯ濃度の変動は小さくなる。
また、例えば、調整工程で焼結原料の凝結材１８の配合量を調整する場合には、予め、焼結原料のＣ濃度の目標値を過去の製造実績から定めておくとともに配合槽２６から配合される凝結材１８のＣ濃度を測定しておき、第１測定工程で測定されたＣ濃度を用いて、焼結原料のＣ濃度が焼結原料のＣ濃度の目標値になるように凝結材１８の配合量を調整する。これにより、Ｃ濃度の変動が大きい製鉄所内発生ダストを含むことで焼結原料のＣ濃度が変動したとしても第１測定工程で焼結原料のＣ濃度を測定し、焼結原料のＣ濃度が目標となる成分濃度になるように凝結材１８の配合量が調整されるので、焼結原料のＣ濃度の変動は小さくなる。なお、ドラムミキサー３６で添加される水３４の添加量についても同様の手法で、その添加量を調整する。
また、調整工程ではＣ濃度の変動に対して、配合槽２６から配合される凝結材１８の配合量の調整に代えて、または、凝結材１８の配合量の調整とともに、パレット台車の進行速度を変更してもよく、気体燃料噴射装置４７から供給される気体燃料の供給量を調整してもよい。例えば、焼結原料のＣ濃度が高くなり、冷却された焼結鉱の温度が冷却機６０の出側の許容温度を超えることが予測される場合には、調整工程でパレット台車の進行速度を遅くすることで冷却機６０の出側における冷却された焼結鉱の温度を下げることができる。これにより、許容温度を超えた焼結鉱によって篩分け装置７０が破損することを防止できる。また、例えば、焼結原料のＣ濃度が低くなり、焼結時の熱量が不足することが予測される場合には、不足する熱量分の気体燃料を加えた量の気体燃料を気体燃料噴射装置４７から供給するように調整してもよい。これにより、焼結時の熱量の不足を気体燃料によって補うことができる。同様に、焼結原料のＣ濃度が低くなり、焼結時の熱量が不足することが予測される場合には、炭素の酸素の供給量を増やしてＣ（炭素）の燃焼効率を向上させてもよい。これにより、焼結時の熱量の不足を補うことができる。
さらに、第２測定工程で測定された成品焼結鉱７２の成分濃度を用いて、成品焼結鉱７２の成分濃度が目標とする成分濃度になるように、焼結原料の成分濃度の目標値や、パレット台車の進行速度、気体燃料の供給量の目標値を調整する。これらの目標値が調整されると、第１測定工程で測定された成分濃度を用いた調整工程の基準となる成分濃度の目標値が変わるので、当該調整工程における調整量も変わる。このため、第２測定工程で測定された成分濃度を用いてこれらの目標値を変更することは、第２測定工程で測定された成分濃度を用いて、焼結原料のＣａＯ含有原料の配合量、凝結材の配合量、ドラムミキサー３６で添加される水の添加量および焼結機の無端移動式のパレット台車４４の進行速度、気体燃料噴射装置４７から供給される気体燃料の供給量および酸素の供給量のうち少なくとも１つの調整を行うことになる。
目標値の調整は、予め定められた成品焼結鉱７２の成分濃度の目標値に対して、第２測定工程で測定された成分濃度が成品焼結鉱７２の成分濃度の目標値を超えている場合には、対応する成分濃度の目標値を下げる。一方、第２測定工程で測定された成分濃度が成品焼結鉱７２の成分濃度より低い場合には、対応する成分濃度の目標値を上げる。なお、焼結原料が焼結機で焼結されて成品焼結鉱７２になるまでに約９０分程度の時間を要するので、第２測定工程で測定された成分濃度を用いた目標値の調整は、９０分前に使用した目標値に対して行うことが好ましい。なお、焼結原料が焼結機で焼結されて成品焼結鉱７２になるまでの時間は、焼結機４０の機長を無端移動式のパレット台車４４の進行速度で除して算出した時間に、冷却機６０の円周を冷却機６０のトラフ台車の円周速度で除した時間を加えて算出できる。
また、第１測定工程で測定された焼結原料の成分濃度と、第２測定工程で測定された成品焼結鉱７２の成分濃度を用いて、例えば、成品焼結鉱７２の成分濃度と、焼結原料の成分濃度との変化分を算出し、当該成分濃度の変化分が予め定められた目標値になるように調整工程を実施してもよい。
ＦｅＯは、焼結時の熱量が多いと焼結時に生成される量が多くなり、焼結時の熱量が少ないと焼結時に生成される量が少なくなる。このように焼結時のＦｅＯ濃度の変化分は、焼結時の熱量の影響を受けるので、ＦｅＯ濃度の変化分は、焼結時の熱量の指標となる。
このため、第１測定工程で焼結原料のＦｅＯ濃度を測定し、第２測定工程で成品焼結鉱７２のＦｅＯ濃度を測定してＦｅＯ濃度の変化分を算出する。そして、算出されたＦｅＯ濃度の変化分が予め定められた目標値になるように調整工程で凝結材１８の配合量を調整する。これにより、焼結時の熱量の変動が小さくなって焼結ケーキの強度の変動も小さくなり、この結果、焼結鉱の歩留り低下が抑制され、焼結鉱の生産率の低下も抑制できる。
以上説明したように、第１の実施形態に係る焼結鉱の製造方法では、第１の測定工程で焼結原料の成分濃度を連続測定し、当該成分濃度を用いて焼結原料のＣａＯ含有原料１６の配合量、凝結材１８の配合量、ドラムミキサー３６で添加される水３４の添加量および焼結機の無端移動式のパレット台車４４の進行速度、気体燃料噴射装置４７から供給される気体燃料の供給量および酸素の供給量のうち少なくとも１つの調整を行う。これにより、焼結鉱製造中における焼結原料の成分濃度の変動を早期に把握でき、焼結原料の配合量の調整や焼結鉱の製造条件の調整を迅速に行うことができ、成分濃度の変動が小さい成品焼結鉱７２の製造が実現できる。
さらに、第１の実施形態に係る焼結鉱の製造方法では、第２の測定工程で成品焼結鉱７２の成分濃度を連続測定し、当該成分濃度を用いて、焼結原料のＣａＯ含有原料１６の配合量、凝結材１８の配合量、ドラムミキサー３６で添加される水３４の添加量、焼結機の無端移動式のパレット台車４４の進行速度、気体燃料噴射装置４７から供給される気体燃料の供給量および酸素の供給量のうち少なくとも１つの目標値を調整する。これにより、例えば、ドラムミキサー３６や焼結機４０等の装置状態が変動したとしても、当該装置の状態の変動に合わせて焼結原料の成分濃度の目標値が調整されるので、成品焼結鉱の成分濃度の変動をさらに小さくできる。
なお、本実施形態において、赤外線分析計３２を搬送コンベア３０に設けて、第１測定工程を実施する例を示したがこれに限られない。例えば、赤外線分析計３２を搬送コンベア１４に設けて第１測定工程を実施してもよく、赤外線分析計３２を配合槽２２と配合槽２４との間の搬送コンベア３０に設けて第１測定工程を実施してもよい。この場合に、第１測定工程では、配合槽２２に搬送される鉄含有原料１２に含まれるトータルＣａＯ、ＳｉＯ２、ＭｇＯ、Ａｌ２Ｏ３、ＦｅＯ、Ｃおよび水分の１種以上の成分濃度を測定する。焼結原料の成分濃度が変動する要因は、ヤード１１に保管されている鉄含有原料１２に含まれる種々の銘柄の鉄鉱石および製鉄所内発生ダストの成分濃度の変動による影響が大きい。このため、鉄含有原料１２の成分濃度を測定し、当該測定値を用いて焼結原料のＣａＯ含有原料１６の配合量、凝結材１８の配合量、ドラムミキサー３６で添加される水３４の添加量および焼結機の無端移動式のパレット台車４４の進行速度、気体燃料噴射装置４７から供給される気体燃料の供給量および酸素の供給量のうち少なくとも１つの調整を行ってもよい。
また、本実施形態において、赤外線分析計３２を搬送コンベア３０に設けて、第１測定工程を実施する例を示したがこれに限られない。例えば、赤外線分析計３２を搬送コンベア３８に設け、焼結機４０に搬送される造粒された焼結原料に含まれるトータルＣａＯ、ＳｉＯ２、ＭｇＯ、Ａｌ２Ｏ３、ＦｅＯ、Ｃおよび水分の１種以上の成分濃度を測定してもよい。造粒された焼結原料は、焼結機４０で焼結される直前の焼結原料なので、造粒された焼結原料の成分濃度を測定することでより正確な焼結原料の成分濃度を測定できる。
また、本実施形態において、赤外線分析計８０を搬送コンベア７６に設けて、第２測定工程を実施する例を示したがこれに限られない。例えば、赤外線分析計８０を冷却機６０と篩分け装置７０の間に設け、当該赤外線分析計８０を用いて冷却された焼結鉱の成分濃度を測定してもよく、搬送コンベア７８に設けて返鉱７４の成分濃度を測定してもよい。
焼結鉱の粒度分布が広い状態では、粒径の大きい焼結鉱に隠れた粒径の小さい焼結鉱に赤外線が照射できないといったように、焼結鉱の一部にしか赤外線が照射できず、焼結鉱からの反射光も安定しない。一方、篩分け工程の後では、粒径５ｍｍ超の成品焼結鉱７２と、粒径５ｍｍ以下の返鉱７４に篩分けられているので、焼結鉱の粒度分布が狭い。このため、赤外線分析計８０を搬送コンベア７６または搬送コンベア７８に設け、第２測定工程では、篩分け工程の後の成品焼結鉱７２および返鉱７４の少なくも１つの成分濃度を測定することが好ましい。これにより、赤外線分析計８０は、焼結鉱に一様に赤外線を照射でき、焼結鉱からの反射光も安定するので、より高い精度で成分濃度を測定できる。
また、成品焼結鉱７２を測定することで、高炉に装入される成品焼結鉱の成分濃度を直接測定できるので、赤外線分析計８０を搬送コンベア７６に設け、第２測定工程では、成品焼結鉱７２の成分濃度を測定することがさらに好ましい。
また、図１では、気体燃料噴射装置４７を有する焼結機４０を用いた例を示したが、焼結機４０は気体燃料噴射装置４７を有しなくてもよい。焼結機４０が気体燃料噴射装置を有さない場合、調整工程では焼結原料のＣａＯ含有原料１６の配合量、凝結材１８の配合量、ドラムミキサー３６で添加される水３４の添加量および焼結機の無端移動式のパレット台車４４の進行速度のうち少なくとも１つの調整を行う。
また、図１に示した例では、原料供給部２０の配合槽２２〜２８から各原料を切り出して配合し、搬送コンベア３０で焼結原料とする例を示したが、これに限られない。例えば、各原料が配合槽２２〜２８から所定量切り出された後、別々にドラムミキサー３６に搬送され、ドラムミキサー３６内で配合・混合されて焼結原料にされてもよい。この場合においては、赤外線分析計３２を用いて鉄含有原料１２の成分濃度または造粒された焼結原料の成分濃度を測定し、当該測定値を用いて焼結原料のＣａＯ含有原料１６の配合量、凝結材１８の配合量、ドラムミキサー３６で添加される水３４の添加量および焼結機の無端移動式のパレット台車４４の進行速度、気体燃料噴射装置４７から供給される気体燃料の供給量および酸素の供給量のうち少なくとも１つの調整を行う。
また、図１に示した例では、原料供給部２０の配合槽２２〜２８から各原料を切り出して配合し、搬送コンベア３０で焼結原料とし、ドラムミキサー３６で造粒された焼結原料にする例を示したが、これに限られない。例えば、鉄含有原料１２、ＣａＯ含有原料１６および返鉱７４を配合した焼結原料をドラムミキサー３６に投入し、焼結原料に水を添加して造粒し、造粒時後半に凝結材１８を投入することで、表層に凝結材１８を存在させた炭材外装粒子を、造粒された焼結原料として用いてもよい。
また、鉄含有原料１２、ＣａＯ含有原料１６、返鉱７４および凝結材１８の一部を配合した焼結原料をドラムミキサー３６に投入し、当該焼結原料に水を添加して造粒し、造粒時後半に凝結材１８の残部を投入することで、造粒した焼結原料の表層に凝結材１８を存在させた炭材外装粒子を、造粒された焼結原料として用いてもよい。なお、凝結原料に水を添加して造粒時後半に配合する凝結材としては、粉コークスや無煙炭が使用される。
また、ドラムミキサー３６を複数設けた場合であって、表層に凝結材１８を存在させた炭材外装粒子を用いる場合においては、一部または全部の凝結材１８を最後のドラムミキサー３６の後半に投入し、焼結原料を上述した方法でドラムミキサー３６に投入することで表層に凝結材１８を存在させた炭材外装粒子を造粒してもよい。さらに、ドラムミキサー３６を複数設けた場合に焼結原料に添加する水は、１台目のドラムミキサー３６で全ての水を添加してもよく、１台目のドラムミキサー３６で一部の水を添加し、残部を他のドラムミキサー３６で添加してもよい。
また、図１に示した例では、原料供給部２０の配合槽２２〜２８から各原料を切り出して配合し、搬送コンベア３０で焼結原料とし、ドラムミキサー３６で造粒された焼結原料にする例を示したが、これに限られない。例えば、鉄含有原料１２および返鉱７４を配合した焼結原料をドラムミキサー３６に投入し、焼結原料に水を添加して造粒し、造粒時後半にＣａＯ含有原料１６またはＣａＯ含有原料１６と凝結材１８を投入することで、表層にＣａＯ含有原料１６またはＣａＯ含有原料１６と凝結材１８を存在させた造粒粒子を、造粒された焼結原料として用いてもよい
さらに、鉄含有原料１２、返鉱７４と、ＣａＯ含有原料１６の一部またはＣａＯ含有原料１６の一部と凝結材１８の一部を配合した焼結原料をドラムミキサー３６に投入し、焼結原料に水を添加して造粒し、造粒時後半にＣａＯ含有原料１６の残部および凝結材１８の残部を配合することで、造粒した焼結原料の表層にＣａＯ含有原料１６および凝結材１８を存在させた造粒粒子を、造粒された焼結原料として用いてもよい。
また、ドラムミキサー３６を複数設けた場合であって、表層にＣａＯ含有原料１６またはＣａＯ含有原料１６と凝結材１８を存在させた造粒粒子を造粒する場合においては、一部または全部のＣａＯ含有原料１６および凝結材１８を最後のドラムミキサー３６の後半に投入し、焼結原料を上述した方法でドラムミキサー３６に投入することで表層にＣａＯ含有原料１６および凝結材１８を存在させた造粒粒子を造粒してもよい。なお、表層に凝結材１８やＣａＯ含有原料１６が存在する造粒された焼結原料を赤外線分析計３２で測定しても、表層成分が成分濃度の測定に影響を与え、焼結原料の成分濃度が正確に測定できない可能性がある。このため、表層に凝結材１８やＣａＯ含有原料１６を存在させた造粒粒子を造粒する場合には、鉄含有原料１２および／または焼結原料の成分濃度を測定することが好ましい。
また、図１に示した例では、原料供給部２０の配合槽２２〜２８から各原料を切り出して配合し、搬送コンベア３０で焼結原料とする例を示したが、これに限られない。例えば、原料供給部２０の配合槽２２〜２８から切り出される各原料の一部を搬送コンベア３０でドラムミキサー３６に直接搬送し、残部を搬送コンベア３０とは異なる搬送コンベアで高速撹拌装置に搬送して撹拌処理した後、ドラムミキサーまたはペレタイザー等の造粒機で造粒され、必要であれば乾燥機で乾燥された後に、搬送コンベア３０または搬送コンベア３８に投入しても良い。また、撹拌処理された後にドラムミキサーまたはペレタイザー等の造粒機で造粒されることなく搬送コンベア３０に直接投入されてもよい。さらに、当該高速撹拌装置で撹拌処理される前に破砕工程および／または篩工程を設けてもよい。なお、ドラムミキサー３６が複数存在する場合は、どのドラムミキサー間の搬送コンベアに投入してもよい。
図２は、第２の実施形態に係る高炉操業方法が実施できる高炉原料装入装置１００の一例を示す模式図である。高炉原料装入装置１００は、焼結鉱製造装置１０を含む。なお、第１の実施形態で説明した焼結鉱製造装置１０と同じ構成には同じ参照番号を付して、重複する説明を省略し、第１の実施形態と異なる部分の説明をする。なお、第１の実施形態に係る焼結鉱製造方法における第１測定工程で測定された成分濃度を用いて実施される調整工程は、第２の実施形態に係る高炉操業方法における第１調整工程と同じである。
第２の実施形態に係る高炉操業方法は、以下の点において第１の実施形態に係る焼結鉱の製造方法と異なる。
１．製造された成品焼結鉱７２に、塊鉄鉱石８４と、副原料８６とを配合して高炉原料とする配合工程を有する点。
２．第２測定工程で測定された成品焼結鉱の成分濃度を用いて高炉原料に含まれる成品焼結鉱、塊鉄鉱石および副原料の配合量を調整する第２調整工程を有する点。なお、第２測定工程で測定された成品焼結鉱の成分濃度を用いて、焼結原料の成分濃度の目標値や、パレット台車の進行速度、気体燃料の供給量の目標値を調整してもよく、また、焼結原料の成分濃度の目標値を調整しなくてもよい。
３．配合工程で配合された高炉原料を高炉に装入する装入工程を有する点。
製造された成品焼結鉱７２は、高炉８２に搬送され、成品焼結鉱７２に塊鉄鉱石８４および副原料８６を配合し高炉原料とする配合工程が実施される。さらに、当該配合工程の実施とともに第２測定工程で測定された成品焼結鉱の成分濃度を用いて、高炉原料に含まれる成品焼結鉱、塊鉄鉱石および副原料の配合量を調整する第２調整工程が実施される。
第２調整工程では、赤外線分析計８０を用いて測定された成品焼結鉱の成分濃度と、予め測定された塊鉄鉱石および副原料の成分濃度とを用いて高炉原料の合計成分量を計算し、当該計算値を用いて、目標とする成分濃度になるように高炉原料の配合量をフィードフォワード制御する。例えば、高炉原料の塩基度（ＣａＯ／ＳｉＯ２）を目標とする成分濃度に調整するには、第２調整工程で高炉原料に含まれる副原料の配合量を調整すればよい。
また、例えば、高炉原料のＦｅＯを目標とする成分濃度に制御するには、第２調整工程で高炉原料に含まれる塊鉱石の配合量を調整すればよい。成品焼結鉱のＦｅＯ濃度が高くなって高炉原料のＦｅＯ濃度が高くなると、高炉原料の被還元性が悪化する。高炉原料の被還元性が悪化すると、発熱反応である間接還元が減り、吸熱反応である直接還元が増え、高炉内が熱不足となる。この熱不足を解消させるために還元材をさらに高炉に装入することになり、高炉操業におけるコークス比が増加する。このため、高炉原料のＦｅＯ濃度を目標とする成分濃度に制御することで高炉操業のコークス比の増加を抑制でき、高炉の安定操業に寄与できる。
第２調整工程が実施され、配合量が調整された高炉原料は高炉８２に装入され、第２の実施形態に係る高炉操業方法が実施される。このように第２の実施形態に係る高炉操業方法では、第２測定工程と第２調整工程により、高炉原料の成分濃度が目標とする成分濃度になるように高炉原料の配合量が調整される。第２の実施形態に係る高炉操業方法における第２測定工程の測定頻度は１分間に１２８回であり、当該１２８回の成分濃度の平均値を１分間に１回算出した。また、第２調整工程の調整頻度は第２測定工程と同じ１分間に１回であり、当該第２調整工程で、高炉原料の配合量を１分ごとに調整した。
第２の実施形態に係る高炉操業方法では、第１の実施形態と同様に、第１測定工程で搬送コンベア３０上を搬送される焼結原料の成分濃度を測定し、当該成分濃度を用いて第１調整工程を実施する。これにより、焼結鉱製造中における焼結原料の成分濃度の変動を早期に把握でき、焼結原料の配合量の調整や焼結鉱の製造条件の調整を迅速に行うことができるので、製造される成品焼結鉱７２の成分濃度の変動は小さくなる。
さらに、本実施形態に係る高炉操業方法では、第２測定工程で搬送コンベア７６上を搬送される成品焼結鉱７２の成分濃度を測定し、当該成分濃度を用いて第２調整工程を実施する。第１調整工程の実施により、製造される成品焼結鉱７２の成分濃度の変動を小さくでき、その小さい変動に対応して高炉原料の配合量を調整するので、高炉原料の成分濃度の変動はさらに小さくなる。また、製造される成品焼結鉱７２の成分濃度の変動が小さくなるので、第２調整工程で調整される高炉原料の配合量の調整量も少なくなるので、第２調整工程による調整も容易になる。そして、成分濃度の変動が小さい高炉原料を高炉に装入することで高炉操業が安定し、この結果、高炉操業におけるコークス比の増加を抑制できる。
（実施例１）
まず、第１の実施形態に係る焼結鉱の製造方法を実施した実施例１を説明する。実施例１の発明例１では、図１に示した焼結鉱製造装置１０を用いて、搬送コンベア３０に設けられた赤外線分析計３２で焼結原料のＦｅＯ濃度を測定する第１測定工程と、搬送コンベア７６に設けられた赤外線分析計８０で成品焼結鉱のＦｅＯ濃度を測定する第２測定工程を実施した。そして、第２測定工程で測定されたＦｅＯ濃度と、第１測定工程で測定されたＦｅＯ濃度との差であるＦｅＯ濃度の変化分を算出し、当該ＦｅＯ濃度の変化分を用いて、ＦｅＯ濃度の変化分が目標値（図３（ｃ）の目標値）になるように焼結原料における凝結材の配合量を調整する調整工程を実施して成品焼結鉱の製造を行った。
一方、比較例１では、調整工程を実施せずに成品焼結鉱の製造を行った。また、比較例２では、第１測定工程で測定された焼結原料のＦｅＯ濃度を用いて、当該ＦｅＯ濃度が目標値（図３（ｂ）の目標値）になるように焼結原料における凝結材の配合量を調整する調整工程を実施して成品焼結鉱の製造を行った。
図３は、実施例１の結果を示すグラフである。図３（ａ）は、焼結原料のＦｅＯ濃度（質量％）の変動を示し、図３（ｂ）は、成品焼結鉱のＦｅＯ濃度（質量％）の変動を示し、図３（ｃ）は、ＦｅＯ濃度の変化分（質量％）の変動を示し、図３（ｄ）は、焼結原料の凝結材比（ｋｇ／ｔ−焼結鉱）の変動を示し、図３（ｅ）は、成品焼結鉱の生産率（ｔ／（ｈ×ｍ２））の変動を示し、図３（ｆ）は成品焼結鉱のタンブラー強度（％）の変動を示す。図３（ａ）〜（ｆ）に共通する横軸は時間（ｈ）である。
発明例１では、ＦｅＯ濃度の変化分が目標値（図３（ｃ）の目標値）となるように焼結原料の凝結材の配合量を調整しているので、ＦｅＯ濃度の変化分を目標値にでき、且つ、その変動が小さくなった。また、発明例１では、成品焼結鉱の生産率も高めで安定し、また、成品焼結鉱のタンブラー強度も高めで安定した。発明例１では、ＦｅＯ濃度の変化分が目標値（図３（ｃ）の目標値）になるように凝結材の配合量を調整しているので焼結時の熱量が十分に確保でき、一定以上の強度を有し、強度変動の小さい焼結ケーキが焼成されたと考えられる。このように一定以上の強度を有し、強度変動の小さい焼結ケーキが焼成された結果、成品焼結鉱のタンブラー強度が高めで安定して成品焼結鉱の歩留低下が抑制され、これにより、成品焼結鉱の生産率の低下が抑制された。
比較例１では、調整工程を実施していないので、焼結原料のＣ濃度の変動が大きくなり、成品焼結鉱のＦｅＯ濃度の変動およびＦｅＯ濃度の変化分の変動が大きくなった。比較例１では、焼結原料のＣ濃度の大きな変動によって焼結時に熱量調整が必要になりパレット台車の進行速度を低下させた。このため、比較例１では、成品焼結鉱の生産率が大きく低下し、成品焼結鉱の生産率の変動も発明例１より大きくなった。また、比較例１では、熱量調整の遅れから成品焼結鉱のタンブラー強度の変動も発明例１より大きくなり、これにより成品焼結鉱の歩留りが低下し、この結果、成品焼結鉱の生産率がさらに低下した。
比較例２では、第１測定工程で測定されたＦｅＯ濃度を用いて、成品焼結鉱のＦｅＯ濃度が目標値（図３（ｂ）の目標値）となるように焼結原料の凝結材の配合量を調整した。この結果、焼結原料のＦｅＯ濃度の変動は比較例１より若干大きいにも関わらず、成品焼結鉱のＦｅＯ濃度の変動は比較例１より小さくなった。しかしながら、比較例２では、ＦｅＯ濃度の変化分が目標値（図３（ｃ）の目標値）となるように調整していないので、ＦｅＯ濃度の変化分の変動は発明例１よりも大きくなった。比較例２においても焼結時に熱量調整が必要になってパレット台車の進行速度を低下させた。このため、比較例２においても成品焼結鉱の生産率が低下し、成品焼結鉱の生産率の変動も発明例１より若干大きくなった。また、比較例２の成品焼結鉱のタンブラー強度の変動も発明例１より若干大きくなった。
このように、第１測定工程および第２測定工程でＦｅＯ濃度の測定を行い、ＦｅＯ濃度の変化分を算出し、当該ＦｅＯ濃度の変化分が目標値（図３（ｃ）の目標値）となるように焼結原料の凝結材の配合量を調整することで焼結時の熱量の変動が小さくなり、焼結時に熱量調整を行うことなく、一定以上の強度を有し、且つ、強度変動の小さい焼結ケーキを焼成できる。これにより、成品焼結鉱の歩留低下が抑制されて成品焼結鉱の生産率の低下を抑制できることが確認された。
（実施例２）
次に、第２の実施形態に係る高炉操業方法で高炉操業を実施した実施例２を説明する。実施例２の発明例１１では、図２に示した高炉原料装入装置１００を用いて、搬送コンベア３０に設けられた赤外線分析計３２で焼結原料のＣ濃度を測定する第１測定工程と、搬送コンベア７６に設けられた赤外線分析計８０で成品焼結鉱のＦｅＯ濃度を測定する第２測定工程と、を実施した。そして、第１測定工程で測定されたＣ濃度を用いて、焼結原料のＣ濃度が目標値（図４（ａ）の目標値）になるように凝結結材の配合量を調整する第１調整工程と、第２測定工程で測定された成品焼結鉱のＦｅＯ濃度を用いて、高炉原料のＦｅＯ濃度が目標値（図４（ｂ）の目標値）になるように高炉原料の配合量を調整する第２調整工程とを実施した高炉操業例である。
一方、比較例１１は、上記第１調整工程と、上記第２調整工程を実施せずに高炉操業を実施した高炉操業例である。比較例１２は、上記第１調整工程を実施し、上記第２調整工程を実施しないで高炉操業を実施した高炉操業例である。比較例１３は、上記第１調整工程を実施せずに、上記第２調整工程を実施して高炉操業を行った高炉操業例である。
図４は、実施例２の結果を示すグラフである。図４（ａ）は、焼結原料のＣ濃度（質量％）の変動を示し、図４（ｂ）は、成品焼結鉱のＦｅＯ濃度（質量％）の変動を示し、図４（ｃ）は、高炉コークス比（ｋｇ／ｔ−溶銑）の変動を示し、図４（ｄ）は、溶銑温度（℃）の変動を示す。図４（ａ）〜（ｄ）に共通する横軸は時間（ｈ）である。なお、焼結機で焼結鉱が製造されてから、当該焼結鉱が高炉に装入され、コークス比や溶銑温度に影響を及ぼすまでに１２時間程度の時間を要するので、図４（ａ）（ｂ）と、図４（ｃ）（ｄ）とには１２時間のタイムラグがある。
上述したように、高炉原料のＦｅＯ濃度が高くなると、高炉原料の被還元性が悪化する。高炉原料の被還元性が悪化すると、発熱反応である間接還元が減り、吸熱反応である直接還元が増え、高炉内が熱不足となって溶銑温度が低下する。溶銑温度が低下したとしても出銑時の溶銑温度が一定以上となるように、調整のためのコークスが追加で高炉に装入される。このコークスの調整量が多くなると、高炉操業におけるコークス比が増加する。このため、高炉原料のＦｅＯ濃度の変動は小さいことが好ましい。
発明例１１では、第１調整工程を実施しているので、焼結原料のＣ濃度の変動が小さくなっており、この結果、得られた成品焼結鉱のＦｅＯ濃度の変動も小さくなった。さらに、小さくなった成品焼結鉱のＦｅＯ濃度の変動に応じて第２調整工程を実施しているので、高炉原料のＦｅＯ濃度の変動も小さくなり、この結果、溶銑温度の変動も小さくなった。このように、発明例１１では高炉原料のＦｅＯ濃度の変動が小さくなるので、高炉原料と交互に装入されるコークスの調整量は少なくなり、当該調整による高炉コークス比の増加が抑制された。
比較例１１では第１調整工程を実施していないので、焼結原料のＣ濃度が大きく変動しており、この結果、得られた成品焼結鉱のＦｅＯ濃度も大きく変動した。ＦｅＯ濃度は、焼結時の反応熱量に影響されるところ、焼結原料のＣ濃度の変動によって焼結時の反応熱量が大きく変動し、これにより、焼結鉱のＦｅＯ濃度が大きく変動した。さらに、比較例１１では、第２調整工程を実施していないので、高炉原料のＦｅＯ濃度の変動が大きくなり、この結果、溶銑温度の変動も大きくなった。この溶銑温度の変動により、高炉原料と交互に装入されるコークスの調整量が多くなり、比較例１１の高炉コークス比は、発明例１１よりも大きく増加した。
比較例１２では第１調整工程を実施しているので、焼結原料のＣ濃度の変動が小さくなっており、この結果、得られた成品焼結鉱のＦｅＯ濃度の変動も小さくなった。ＦｅＯ濃度の変動が小さくなったものの比較例２では第２調整工程を実施していないので、高炉原料のＦｅＯ濃度の変動が若干大きくなり、この結果、溶銑温度の変動が若干大きくなった。この溶銑温度の変動により、高炉原料と交互に装入されるコークスの調整量も若干多くなり、比較例１２の高炉コークス比は、発明例１１よりも若干増加した。
比較例１３では第１調整工程を実施していないので、焼結原料のＣ濃度が大きく変動しており、この結果、得られた成品焼結鉱のＦｅＯ濃度も大きく変動した。しかしながら、成品焼結鉱のＦｅＯ濃度の変動に応じて第２調整工程を実施しているので、高炉原料のＦｅＯ濃度の変動は小さくなり、この結果、溶銑温度の変動が小さくなった。しかしながら、焼結鉱のＦｅＯ濃度の変動によって、高炉原料と交互に装入されるコークス調整量が若干多くなり、当該調整量が若干多くなり、比較例１３の高炉コークス比は、発明例１１よりも若干増加した。
このように、第２の実施形態に係る高炉操業方法を実施することで、仮に、焼結原料のＣ濃度が変動したとしても、第１測定工程により当該Ｃ濃度の変動を早期に検出し、第１調整工程により当該Ｃ濃度の変動を小さくできる。これにより、製造される成品焼結鉱のＦｅＯ濃度の変動が小さくなる。さらに、第２測定工程により成品焼結鉱のＦｅＯ濃度の変動を検出し、第２調整工程により高炉原料の配合量が調整することで、高炉原料のＦｅＯ濃度の変動をさらに小さくできる。これにより、溶銑温度の変動が小さくなり、コークスの調整量が少なくなって高炉コークス比の増加を抑制できることが確認された。
１０ 焼結鉱製造装置
１１ ヤード
１２ 鉄含有原料
１４ 搬送コンベア
１６ ＣａＯ含有原料
１７ ＭｇＯ含有原料
１８ 凝結材
２０ 原料供給部
２２ 配合槽
２４ 配合槽
２５ 配合槽
２６ 配合槽
２８ 配合槽
３０ 搬送コンベア
３２ 赤外線分析計
３４ 水
３６ ドラムミキサー
３８ 搬送コンベア
４０ 焼結機
４２ 焼結原料供給装置
４４ パレット台車
４６ 点火炉
４７ 気体燃料噴射装置
４８ ウインドボックス
５０ 破砕機
６０ 冷却機
７０ 篩分け装置
７２ 成品焼結鉱
７４ 返鉱
７６ 搬送コンベア
７８ 搬送コンベア
８０ 赤外線分析計
８２ 高炉
８４ 塊鉄鉱石
８６ 副原料
１００ 高炉原料装入装置

Claims (6)

  1. 少なくとも鉄含有原料、ＣａＯ含有原料および凝結材が配合された焼結原料に水を添加して造粒し、造粒された焼結原料を焼結して焼結鉱を製造する焼結鉱の製造方法であって、
    前記鉄含有原料、前記焼結原料および前記造粒された焼結原料のうち少なくとも１つの成分濃度を連続測定する第１測定工程と、
    前記造粒された焼結原料を焼結機のパレット台車に装入し、焼結機で焼結して焼結ケーキとする焼結工程と、
    前記焼結ケーキを破砕して焼結鉱とする破砕工程と、
    前記焼結鉱を冷却する冷却工程と、
    前記冷却された焼結鉱を、成品焼結鉱と返鉱とに篩分けする篩分け工程と、
    前記冷却された焼結鉱、前記成品焼結鉱および前記返鉱のうち少なくとも１つの成分濃度を連続測定する第２測定工程と、
    前記第１測定工程で測定された成分濃度および前記第２測定工程で測定された成分濃度を用いて、前記ＣａＯ含有原料の配合量、前記凝結材の配合量、前記水の添加量および前記パレット台車の進行速度のうち少なくとも１つの調整を行う調整工程と、
    を有する、焼結鉱の製造方法。
  2. 少なくとも鉄含有原料、ＣａＯ含有原料および凝結材が配合された焼結原料に水を添加して造粒し、造粒された焼結原料を焼結して焼結鉱を製造する焼結鉱の製造方法であって、
    前記鉄含有原料、前記焼結原料および造粒された焼結原料のうち少なくとも１つの成分濃度を連続測定する第１測定工程と、
    造粒された焼結原料を焼結機のパレット台車に装入し、前記造粒された焼結原料に気体燃料および酸素を供給しながら焼結して焼結ケーキとする焼結工程と、
    前記焼結ケーキを破砕して焼結鉱とする破砕工程と、
    前記焼結鉱を冷却する冷却工程と、
    前記冷却された焼結鉱を、成品焼結鉱と返鉱とに篩分けする篩分け工程と、
    前記冷却された焼結鉱、前記成品焼結鉱および前記返鉱のうち少なくとも１つの成分濃度を連続測定する第２測定工程と、
    前記第１測定工程で測定された成分濃度および前記第２測定工程で測定された成分濃度を用いて、前記ＣａＯ含有原料の配合量、前記凝結材の配合量、前記水の添加量、前記パレット台車の進行速度、前記気体燃料の供給量および前記酸素の供給量のうち少なくとも１つの調整を行う調整工程と、
    を有する、焼結鉱の製造方法。
  3. 前記第１測定工程では、トータルＣａＯ、ＳｉＯ２、ＭｇＯ、Ａｌ２Ｏ３、ＦｅＯ、Ｃおよび水分の１種以上の成分濃度を測定し、
    前記第２測定工程では、トータルＣａＯ、ＳｉＯ２、ＭｇＯ、Ａｌ２Ｏ３およびＦｅＯの１種以上の成分濃度を測定する、請求項１または請求項２に記載の焼結鉱の製造方法。
  4. 少なくとも鉄含有原料、ＣａＯ含有原料および凝結材を含む焼結原料に水を添加して造粒し、造粒された焼結原料とする造粒工程と、
    前記鉄含有原料、前記焼結原料および造粒された焼結原料のうち少なくとも１つの成分濃度を連続測定する第１測定工程と、
    前記造粒された焼結原料を焼結機のパレット台車に装入し、焼結機で焼結して焼結ケーキとする焼結工程と、
    前記焼結ケーキを破砕して焼結鉱とする破砕工程と、
    前記焼結鉱を冷却する冷却工程と、
    前記冷却された焼結鉱を、成品焼結鉱と返鉱とに篩分けする篩分け工程と、
    前記冷却された焼結鉱、前記成品焼結鉱および前記返鉱のうち少なくとも１つの成分濃度を連続測定する第２測定工程と、
    前記成品焼結鉱に塊鉄鉱石および副原料を配合して高炉原料とする配合工程と、
    前記高炉原料を高炉に装入する装入工程と、
    前記第１測定工程で測定された成分濃度を用いて、前記ＣａＯ含有原料の配合量、前記凝結材の配合量、水の添加量および焼結機のパレット台車の進行速度のうち少なくとも１つを調整する第１調整工程と、
    前記第２測定工程で測定された成分濃度を用いて、前記高炉原料に含まれる前記成品焼結鉱、前記塊鉄鉱石および前記副原料の配合量を調整する第２調整工程と、
    を有する、高炉操業方法。
  5. 少なくとも鉄含有原料、ＣａＯ含有原料および凝結材を含む焼結原料に水を添加して造粒し、造粒された焼結原料とする造粒工程と、
    前記鉄含有原料、前記焼結原料および造粒された焼結原料のうち少なくとも１つの成分濃度を連続測定する第１測定工程と、
    前記造粒された焼結原料を焼結機のパレット台車に装入し、前記造粒された焼結原料に気体燃料および酸素を供給しながら焼結して焼結ケーキとする焼結工程と、
    前記焼結ケーキを破砕して焼結鉱とする破砕工程と、
    前記焼結鉱を冷却する冷却工程と、
    前記冷却された焼結鉱を、成品焼結鉱と返鉱とに篩分けする篩分け工程と、
    前記冷却された焼結鉱、前記成品焼結鉱および前記返鉱のうち少なくとも１つの成分濃度を連続測定する第２測定工程と、
    前記成品焼結鉱、塊鉄鉱石および副原料を配合して高炉原料とする配合工程と、
    前記高炉原料を高炉に装入する装入工程と、
    前記第１測定工程で測定された成分濃度を用いて、前記ＣａＯ含有原料の配合量、前記凝結材の配合量、水の添加量、焼結機のパレット台車の進行速度、前記気体燃料の供給量および前記酸素の供給量のうち少なくとも１つを調整する第１調整工程と、
    前記第２測定工程で測定された成分濃度を用いて、前記高炉原料に含まれる前記成品焼結鉱、前記塊鉄鉱石および前記副原料の配合量を調整する第２調整工程と、
    を有する、高炉操業方法。
  6. 前記第１測定工程では、トータルＣａＯ、ＳｉＯ２、ＭｇＯ、Ａｌ２Ｏ３、ＦｅＯ、Ｃおよび水分の１種以上の成分濃度を測定し、
    前記第２測定工程では、トータルＣａＯ、ＳｉＯ２、ＭｇＯ、Ａｌ２Ｏ３およびＦｅＯの１種以上の成分濃度を測定する、請求項４または請求項５に記載の高炉操業方法。
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