JP2021161529A - 焼結用炭材の製造方法及び焼結鉱の製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
本実施形態である焼結用炭材は、ロガ指数が10以下である石炭から製造されたチャーと、このチャーに付着する石灰系原料とを含有する。この焼結用炭材としては、チャーの表面が石灰系原料によって被覆された被覆型の焼結用炭材と、チャー及び石灰系原料が混合された混合型の焼結用炭材とがある。被覆型の焼結用炭材では、この焼結用炭材を形成する疑似粒子の内部がチャーによって構成されているとともに、疑似粒子の表層部が石灰系原料によって構成されている。混合型の焼結用炭材では、この焼結用炭材を形成する疑似粒子の全体において、チャー及び石灰系原料が混在している。
チャーは、原料となる石炭を無酸素又は低酸素雰囲気にて加熱することによって製造される。例えば、石炭を熱分解炉(ロータリーキルン)に装入し、石炭を撹拌させながら熱分解させることにより、チャーを製造することができる。ここで、石炭を熱分解炉に装入する前に、石炭を予熱炉で加熱して石炭中の水分を除去することもできる。
石灰系原料としては、石灰石(CaCO3)、石灰石を焼成した生石灰(CaO)、生石灰を水和した消石灰(Ca(OH)2)が挙げられる。これらの原料は、一種類だけを用いてもよいし、複数種類を混合して用いてもよい。本実施形態では、焼結用炭材に含まれるCaO濃度が4〜30質量%である。そこで、CaO濃度が4〜30質量%となるように石灰系原料の配合量を調整すればよい。石灰系原料として生石灰を用いた場合には、焼結用炭材における生石灰の含有量がCaO濃度となる。一方、石灰系原料として、石灰石又は消石灰を用いた場合には、石灰系原料の配合量からCaO濃度に換算した値が4〜30質量%であればよい。
本実施形態である焼結用炭材を鉄鉱石及び副原料と混合して加熱することにより、焼結鉱を製造することができる。焼結鉱の原料となる鉄鉱石としては、1種類の鉄鉱石を用いることもできるし、複数種類の鉄鉱石を用いることもできる。副原料としては、例えば、石灰石、生石灰、蛇紋岩が挙げられる。焼結鉱の原料には、鉄鉱石、副原料及び焼結用炭材に加えて、返鉱を含めることができる。
5種類の石炭(石炭A〜D及び混炭E)の分析値(工業分析値及び元素分析値)を下記表1に示す。混炭Eは、石炭C及び石炭Dを重量比1:1の割合で混合したものである。石炭A〜D及び混炭Eについては、上述したロガ試験方法を行うことにより、ロガ指数を算出した。表1には、石炭A〜D及び混炭Eのロガ指数も示している。
石炭A〜D及び混炭Eのそれぞれを用いて、チャーを製造した。具体的には、石炭A〜Dや混炭Eのそれぞれを乾燥させた後に、粒径が10mm以下になるまで粉砕し、適量の粉砕物を反応容器内に充填した。次に、窒素ガスを反応容器内で流通させながら、10℃/minの昇温速度において、反応容器内の温度を目標温度(600℃又は700℃)まで上昇させた。そして、反応容器内の温度を目標温度に維持しながら1時間放置することにより、チャーを製造した。
各チャーA〜E又は粉コークスを混練機に投入し、水を添加しながら3分間混錬した。ここで、焼結用炭材に生石灰(石灰系原料)を含有させる場合には、各チャーA〜E又は粉コークスとともに生石灰を混練機に投入した。また、水の添加量は、各チャーA〜E又は粉コークスの質量(生石灰を含有した場合には生石灰の質量も含む)に対して24質量%とした。混錬後、パンペレタイザーを用いて5分間造粒することにより、焼結用炭材を製造した。以下、参考例、比較例及び実施例における焼結用炭材について説明する。
焼結用炭材として、参考例1では、生石灰を含有していない粉コークスを用い、参考例2では、生石灰を含有していないチャーDを用いた。
焼結用炭材として、比較例1では、生石灰を含有していないチャーAを用い、比較例2では、生石灰を含有していないチャーBを用い、比較例3では、生石灰を含有していないチャーC1を用い、比較例4では、生石灰を含有していないチャーC2を用いた。また、比較例5では、生石灰を含有していないチャーC3を用い、比較例6では、2質量%の生石灰(CaO濃度)を含有したチャーC3を用い、比較例7では、40質量%の生石灰(CaO濃度)を含有したチャーC3を用いた。比較例8では、生石灰を含有していないチャーEを用いた。
焼結用炭材として、実施例1〜4では、20質量%の生石灰(CaO濃度)を含有したチャーA,B,C1,C2をそれぞれ用いた。実施例5〜7では、生石灰を含有したチャーC3を用い、生石灰の含有量(CaO濃度)を4,20,30質量%と異ならせた。実施例8では、20質量%の生石灰(CaO濃度)を含有したチャーEを用いた。
焼結機を小型サイズにした実験設備(以下、「鍋」という)を用いて、焼成処理を行うことにより、燃焼進行速度(FFS;Flame Front Speed)、成品歩留、生産率及びNOx排出量を評価した。鍋の直径は300mmであり、鍋の厚みは600mmである。また、焼成処理における燃焼ガスの吸引圧を1530kPaとした。
Claims (3)
- 石炭のロガ指数を算出し、このロガ指数が10以下である石炭を乾留してチャーを製造し、
前記チャーに石灰系原料を付着させることにより、CaO濃度が4〜30質量%である焼結用炭材を製造することを特徴とする焼結用炭材の製造方法。 - 前記石灰系原料が生石灰であることを特徴とする請求項1に記載の焼結用炭材の製造方法。
- 請求項1又は2に記載の製造方法で製造された焼結用炭材を用いて焼結鉱を製造することを特徴とする焼結鉱の製造方法。
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