JP2697549B2 - ２段点火式焼結鉱製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、粉鉄鉱石などの所定
原料を配合した焼結原料を２段点火式で焼結する焼結鉱
製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】製鉄用の鉄鉱石のうち粉状鉄鉱石は焼結
により塊成化してから高炉に装入されている。一般に、
このような粉状鉄鉱石などの製鉄原料にコークス、石灰
石などを配合した焼結用の原料（焼結配合原料）の塊成
化法としてＤ・Ｌ型（ドワイトロイド型）焼結機が用い
られてきた。

【０００３】上記のＤ・Ｌ型焼結機を用いる焼結では、
図１に示すように、焼結ストランド１の回りに周回する
多数のパレット２上に、床敷ホッパー３、配合原料サー
ジホッパー４からそれぞれ床敷鉱、配合原料を順次充填
する。つぎに点火炉５を通過する過程で充填層表面に点
火し、パレット移動域の下に配設された風箱６からブロ
ワー７で吸引することによって充填層上方から下方に空
気を流通させ、パレット２が排鉱端（装置の右端）に向
かう間に原料の焼結を上方から下方に向けて進行させ
る。そして排鉱端直前で焼結を完了させ、塊成化した焼
結鉱を製造する。

【０００４】図２は、充填層内における焼結の進行状況
を模式的に示す図で、符号８は原料帯を、符号８′は乾
燥帯を示し、斜線部分は焼結反応帯９を、さらに焼結反
応帯上に位置する符号10は焼結完了帯をそれぞれ示して
いる。

【０００５】焼結配合原料には燃料として粉コークスま
たは無煙炭が予め配合されており、図１に示すように、
点火炉５で点火後、上方からO₂濃度21％の空気を通気せ
しめて粉コークスを燃焼させ、これにより鉱石の溶融焼
結を行っている。焼結排ガスは風箱６を通して排気され
るが、このときの排ガス中のO₂濃度は11％程度で水蒸気
は10％程度である。このO₂濃度レベルのガスは、まだコ
ークスを燃焼させるだけの酸化力を保持しているからこ
れを有効に再利用するのが望ましい。

【０００６】かかる排ガス再利用技術の一つとして、例
えば「鉄と鋼」Vol.69、No.4、72頁に開示されるよう
な、排ガスの焼結工程への循環技術が実施されている。
これは焼結工程後半の排ガスを抽気し、これを再度原料
表面に吹き付けて燃焼用ガスとして再利用を図るもの
で、大気中へ放散されるガス量の低減、窒素酸化物の低
減さらに排熱回収量の増加等に効果がある。しかし、焼
結層内で起こるコークス燃焼および焼結反応自体は、図
２に示す従来の焼結法と同様であり、このため焼結進行
速度増加による生産性向上効果は期待できない。

【０００７】排ガスを再利用して焼結反応を促進し、か
つ焼結進行速度を速めるためには原料層内で焼結反応を
同時に多発的に進行させる必要がある。

【０００８】これを具体的に実現した方法として特開昭
47−26304 号公報に２段点火式焼結法が開示されてい
る。

【０００９】図３は、２段点火式の場合の焼結進行状況
を模式的に示す図である。同図の符号は図２のそれと同
じである。この方法は、原料供給装置および点火炉をパ
レット進行方向に位置をずらして複数個設け、段階的に
各充填層の表面に順次点火して、焼結反応を進行させる
ものである。この操作により、上段充填層を通過した高
温の排ガスは再び下段充填層で燃焼用に利用されること
になる。この場合、上段と下段の充填層で同時に焼結反
応が進行するため、焼結所要時間が大幅に短縮され、生
産性向上が達成できる。

【００１０】しかし、この２段点火式焼結法の焼結過程
においては、上段充填層から下段充填層に流入するガス
のO₂濃度が低いため、下段充填層に配合された粉コーク
スは完全燃焼の状態を維持しにくく、燃焼発熱量が低減
することとなる。さらに上段充填層から下段充填層に流
入するガスの温度は 100℃以下であるため、下段充填層
の予熱効果も期待できない。このため、下段充填層内の
温度が低下し、十分な溶融焼結化が達成できず、焼結ケ
ーキ、ひいては焼結鉱成品の強度が十分に高くならず、
これが２段点火式焼結法の欠点となっている。

【００１１】このような２段点火式焼結法の欠点をなく
する手段として、特開昭62−107033号公報では、上層部
原料中の結合水を除く含水分比率を 4.0〜7.0 重量％に
規定する方法、特開昭62−109932号公報では、全原料層
厚さを 700mm以上とする方法、特開昭62−107032号公報
では、粉コークス配合比率を 2.0〜3.5 重量％にする方
法が開示されている。このような適正操業条件の選択や
配合原料の選択によって成品焼結鉱の強度向上が図られ
ている。しかしながら、その効果は未だ十分でなく、さ
らに一層の成品歩留と焼結鉱品質の向上が望まれてい
る。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、２段
点火式焼結法は従来の１段焼結法に較べ生産性の面では
優れているが、下段部の焼結ケーキの結合強度が弱いた
め、成品強度が低く、成品歩留も低くなって実用面で問
題があった。

【００１３】本発明の目的は、２段点火式焼結法におい
て固体燃料の燃焼性悪化に起因して焼結過程で溶融不良
が生ずる下段充填層の配合原料の溶融同化性を高めるこ
とにより、高強度焼結鉱を高歩留で製造する方法を提供
することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明の要旨は、前記の
２段点火式焼結法において、少なくとも下段に充填する
焼結配合原料中の全鉱石結合水比率を 2.6重量％以上と
し、かつ固体燃料比率を 2.0〜3.0 重量％とすることを
特徴とする２段点火式焼結鉱製造方法、にある。

【００１５】ここで、結合水 (Combined Water、以下、
C.W.と表記する) は焼結原料の鉱石類の結晶構造中に固
定されているもので 110℃以下では遊離しない水分をい
う。

【００１６】通常、焼結配合原料中の全鉱石結合水比率
はおよそ２重量％程度である。

【００１７】本発明方法において、全鉱石結合水の含有
比率の調整は、結合水含有量の高い鉱石、例えば褐鉄鉱
と結合水含有量の低い鉱石、例えば赤鉄鉱との配合率を
調整して行うのがよい。

【００１８】上記２段点火式焼結方法およびその操業条
件はすでに公知のものであり、特に制限はないが、上段
および下段の充填層の厚さは等しくするか、若干下段を
厚くするのが望ましい。

【００１９】前述のように、溶融不良が発生して強度の
低い焼結鉱成品になるのは下段のものであるから、全鉱
石結合水比率および固体燃料比率を上記のように特定す
るのは、下段に充填する配合原料だけにして、上段に充
填する原料は従来と同じ配合（例えば、全鉱石結合水比
率は 1.0〜2.0 重量％程度、固体燃料比率は 2.0〜3.5
重量％程度）にしてもよい。

【００２０】

【作用】前述のように２段点火式焼結法は点火を２ヶ所
で行い、焼結反応を上下２段で進行させるので、生産性
に関しては優れている反面、成品焼結鉱の強度低下が問
題点であった。本発明は、かかる問題点の解消を課題と
して行った検討によって得られた下記の知見に基づくも
のである。

【００２１】一般に焼結過程では、配合原料中の溶剤成
分である石灰石(CaCO₃) が熱分解して CaOとなり、これ
と鉄鉱石とが反応して溶融同化反応が起こり、高温での
保持時間に対応して溶融同化が進行する。この時の溶融
同化反応は鉄鉱石粒子の周囲を溶融液が取り囲み、鉄鉱
石粒子を外表面から浸食する形で進行する。従って、鉄
鉱石粒子が緻密質のものであると溶融同化性が悪くな
り、多孔質のものであると溶融同化性が良好になる。褐
鉄鉱のような結合水を多く含有する鉄鉱石は、温度上昇
とともに結合水が熱分解して熱割れクラックや気孔を形
成するため、極めて多孔質な状態となり溶融同化性が良
好になる。

【００２２】本発明方法では、配合原料に結合水の高い
鉱石 (例えば褐鉄鉱石) が多配合されているので、焼成
時にこれらが多孔質化して溶融同化が促進される。従っ
て、２段点火式焼結法であっても、その欠点である下段
充填層の溶融同化不良が改善され、焼結ケーキの結合強
度が高くなって、成分歩留や焼結鉱強度を向上させるこ
とができる。

【００２３】ここで、焼結配合原料中の全鉱石結合水比
率を 2.6重量％以上と規定したのは、後述する実施例に
示すように、この値以上とすることによって改善効果が
顕著になるからである。

【００２４】焼結原料中には、前記のように無煙炭粉や
コークス粉のような固体燃料が配合される。本発明方法
は、その配合量を 2.0〜3.0 重量％の範囲とすることも
特徴の一つとする。この固体燃料比率が 3.0重量％を超
えると、下層に供給されるO₂比率が低い燃焼用ガスでは
固体燃料の完全燃焼が困難になり、未燃のまま残る燃料
が増加し、焼結鉱成品の強度低下を招く。

【００２５】一方、固体燃料比率が 2.0重量％未満にな
ると焼結配合原料中の結合水を上昇させて、溶融同化性
の改善を図ったとしても溶融熱発生が不十分となり、焼
結結合強度の改善効果が得られない。従って、焼結配合
原料中の固体燃料比率は 2.0〜3.0 重量％が適正であ
る。

【００２６】次に、本発明を実施例によってさらに説明
する。

【００２７】

【実施例】鍋焼成装置を用いて２段点火式焼結実験を行
い、焼結の成品歩留および焼結鉱の冷間強度を調査し
た。

【００２８】表１に原料配合条件を、表２に実験に用い
た鉄鉱石の成分を示す。焼結配合原料中の全鉱石結合水
比率は、結合水をほとんど含有しない赤鉄鉱石と結合水
を多く含む褐鉄鉱石との配合比率を変更して、実施例１
(No.１〜５) では 2.6重量％以上に、比較例１(No.９〜
11) では 2.6重量％未満に調整した。

【００２９】また、焼結配合原料中の全鉱石結合水比率
が 3.1重量％となるよう褐鉄鉱石を多配合した条件で、
原料の燃料である粉コークスの配合量を調整して固体燃
料比率を実施例２(No.６〜８) では 2.0〜3.0 重量％
に、比較例２の No.12では 1.5重量％に、 No.13では
3.5重量％にそれぞれ調整した。なお、この試験では、
下段に充填する原料も上段に充填する原料も配合は同じ
にした。

【００３０】

【表１】

【００３１】

【表２】

【００３２】表１の焼結配合原料に原料含水分率（結合
水を除く）が 6.0重量％となるように水分を添加し、直
径 600mm、長さ 800mmの円筒ドラムミキサーを用いて４
分間転動させ造粒処理を行った。

【００３３】図４にこの実施例で用いた鍋焼成装置と焼
結操作を概略断面図で示す。（ａ）図は下段充填層の点
火状態、（ｂ）図は上段充填層形成後の点火状態を示
す。図中、符号11は鍋焼成装置本体を示し、これは内径
300mmの円筒状になっており、底部には間隔をおいた格
子からなるグレート板12が設けられ、その下部に風箱13
があり、図示しない排風機により吸引するようになって
いる。点火はパレット上に設置したＣガス (コークス炉
ガス) 燃焼バーナー14によって行う。

【００３４】この鍋焼成装置を用い、グレート板12上に
厚み10mmの床敷鉱15を敷きその上にまず層高 300mm相当
分の原料を装入して下段充填層16Ａを形成し、その表面
に点火した。点火完了直後、層高 300mm相当分の原料を
装入して上段充填層16Ｂを形成し、その表面に再度点火
を行った後大気吸引を継続しながら焼結を行った。

【００３５】図５は、焼結配合原料中の全結合水含有比
率が異なる実施例と比較例の焼結鉱成品の強度（冷間強
度、T.I.) を対比して示す図である。なお、焼結鉱成品
の品質調査は、上段、下段の焼結鉱を区別せず、これら
を混合破砕したもので調査した。

【００３６】図５に示すとおり、全鉱石結合水比率が
2.6重量％以上の実施例１(No.１〜５) は、 2.6重量％
未満の比較例１(No.９〜11) よりも成品の冷間強度およ
び歩留が改善されている。なお、このような鍋焼成装置
を用いる試験で得られる焼結鉱の冷間強度(T.I.)が50以
上であれば、通常、実際の焼結装置で高炉の安定操業に
支障のない焼結鉱が得られる。

【００３７】図６は、焼結配合原料の粉コークス比率が
異なる実施例と比較例の焼結鉱成品の強度と成品歩留を
対比して示す図である。図示のとおり、全鉱石結合水比
率が3.1重量％であっても、粉コークス比率が 1.5重量
％の比較例２のNo.12 および3.5重量％のNo.13 では、
成品の冷間強度および歩留の改善効果が得られない。

【００３８】上記の焼結鉱成品に必要とされる強度を得
るには、粉コークス比率は 2.0〜3.0重量％とすべきこ
とがわかる。

【００３９】

【発明の効果】本発明方法によれば、２段点火式焼結法
の利点を生かしつつ、下段充填層の溶融不良の問題が解
消される。従って、下段焼結鉱の結合強度が高められ、
成品歩留および冷間強度を改善することができる。これ
により、高炉用の良質焼結鉱の量産が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】Ｄ・Ｌ型焼結機の概要を説明する図である。

【図２】１段点火式焼結法における焼結進行状況の説明
図である。

【図３】２段点火式焼結法における焼結進行状況の説明
図である。

【図４】実施例で用いた鍋焼成装置と試験方法を説明す
る概略断面図で、（ａ）図は下段充填層の点火状態、
（ｂ）図は上段充填層形成後の点火状態を示す図であ
る。

【図５】焼結配合原料中の全鉱石結合水比率と焼結鉱成
品の強度および歩留との関係を示す図である。

【図６】焼結配合原料中の粉コークス比率と焼結鉱成品
の強度および歩留との関係を示す図である。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】パレット上に装入する焼結配合原料を上下
   ２段に分けて層状に充填し、上段および下段の充填層に
   個別に点火し、各充填層ごとに焼結反応を進行させる２
   段点火式焼結法において、少なくとも下段に充填する焼
   結配合原料中の全鉱石結合水比率を 2.6重量％以上と
   し、かつ固体燃料比率を 2.0〜3.0 重量％とすることを
   特徴とする２段点火式焼結鉱製造方法。