JP3557983B2

JP3557983B2 - 焼結鉱の冷却方法および装置

Info

Publication number: JP3557983B2
Application number: JP2000025159A
Authority: JP
Inventors: 雅治吉田
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2000-02-02
Filing date: 2000-02-02
Publication date: 2004-08-25
Anticipated expiration: 2020-02-02
Also published as: JP2001220625A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高炉原料である焼結鉱の製造に関し、特に、製造した焼結鉱を冷却する冷却方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
焼結機にて焼結された高熱の焼結鉱は、破砕機で破砕され、冷却装置において冷却が行われる。
その冷却装置の模式図を図３に示す。
焼結が完了した高温の焼結鉱は、破砕機６で破砕され、冷却装置に搬入される。搬入された焼結鉱５は、冷却装置内を通過しながら徐々に冷却されていく。
【０００３】
冷却装置では、クーラファン３ａ、３ｂ、３ｃを経て冷却空気がエアチャンバ１に導入され、エアチャンバ１に導入された冷却空気が通気板を通って上昇し、焼結鉱の冷却を行う。この冷却に用いられた空気は、粉塵を多量に含むため、フード２で集められて必要な脱塵処理等が行われた後に排出される。
ここで、冷却装置入側では焼結鉱が高温であり、温度差の大きい空気で冷却することは好ましくない。そのため、冷却装置の最上流側のクーラファン３ａに導入される空気は排熱ボイラ４を介してあらかじめ予熱が行われる。排熱ボイラ４での予熱には、冷却装置の上流側である排熱回収ゾーンで回収された排出空気が循環されて用いられ、所要の予熱温度に管理される。
【０００４】
冷却装置の下流側の冷却ゾーンでは、焼結鉱もある程度冷却されているため、そのままの空気（外気）が導入される。また更に、空気のみでの冷却では、冷却能力に限界がある場合もあるため、エアチャンバ内に水を噴射して冷却空気と混合することで冷却能率の向上が図られてきている。
例えば、特開昭５９−２００７３０号公報では、冷却空気中に粒子径１０００μｍ以下の水分を１４０ｇ− Ｈ_２Ｏ／Ｎｍ^３−ａｉｒ以下含有させ焼結鉱の冷却を行う冷却方法が開示されている。
【０００５】
また、特開昭５９−２８５３５号公報では、３００ ℃以下のミストを含んだ空気で冷却する冷却方法が開示されており、そのミストの粒径を３００ μｍ以下とすることが好適であると記載されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように、冷却空気に水分を含ませ、あるいは、混合して冷却を行うことは冷却能力を向上させる上では非常に効果的である。
そのため、従来から、冷却空気に何らかの方法で水分を含ませ、あるいは、混合することが行われてきた。
【０００７】
しかしながら、その目的は、焼結鉱の品質に悪影響を与えることなく冷却能力を向上させることであり、ミストの粒径は、特開昭５９−２００７３０号公報、特開昭５９−２８５３５号公報の何れの場合も、焼結鉱の品質に悪影響を与えないことを条件として定めているものと推察される。
しかしながら、本発明者が鋭意調査研究したところによれば、実際には、粒子径が１０００μｍの場合は言うに及ばず、３００ μｍの場合にも、濡れの発生という点では粒径が大きすぎて、冷却装置内部、および、焼結鉱そのものにすぐに濡れが発生してしまうことが明らかとなった。
【０００８】
冷却装置の内部に濡れが発生し、例えば、エアーチャンバ上の通気板に濡れが生じると、粉化した焼結鉱が湿って通気板に目詰まりを起こし、通気性を阻害する原因となる。
また、本発明者の研究したところでは、特開昭５９−２００７３０号公報、特開昭５９−２８５３５号公報に記載され、品質が低下しないとされる粒径範囲においても、焼結鉱に濡れが生じる場合のあることが明らかとなった。そして、焼結鉱に濡れが生じるとやはり品質低下を招く原因となるのである。
【０００９】
本発明は、上記の問題点を解決し、冷却装置内部や焼結鉱そのものに濡れを生じさせず、従って冷却装置の設備トラブルや焼結鉱の品質低下を招くことなく、冷却装置の冷却能力を向上させることを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、鋭意調査研究を重ねた結果、焼結鉱冷却装置の冷却ゾーンにおいて、フォグ粒子径を70μｍ以下としておけば、冷却装置内部、あるいは、焼結鉱そのものに濡れを生じさせないようにすることができることを明らかにした。
すなわち、本発明は、搬送する焼結鉱の下面側に列設したエアチャンバから、通気板を介してフォグ状の水滴を含んだ冷却用空気を吹き込んで焼結鉱の冷却を行う焼結鉱の冷却方法であって、前記フォグ状の水滴を含んだ冷却用空気の吹き込みを、前記エアチャンバ内からの前記冷却用空気の吹き込みと、前記エアチャンバの吹込口と対向する位置に設けられたフォグを噴霧するフォグノズルからのフォグとの混合で行うとともに、フォグの粒径を70μｍ以下として前記焼結鉱を濡らさずに冷却を行うことを特徴とする焼結鉱の冷却方法によって上記課題を解決したのである。
【００１１】
また、本発明は、焼結鉱を載上して搬送する通気板と、該通気板の下面側に列設したエアチャンバと、該エアチャンバ内に開口し、冷却用空気の吹き込みを行う吹込口と、前記エアチャンバの吹込口と対向する位置に設けられており、前記焼結鉱を濡らさない噴霧水量で粒径70μｍ以下のフォグを噴霧するフォグノズルと、から構成することを特徴とする焼結鉱の冷却装置によって上記課題を解決したのである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
まず、焼結鉱の品質評価の指標として用いられるＲＤＩについて説明する。
焼結鉱は、還元される初期の段階で粉化する現象がある。これは、焼結鉱中のヘマタイトが還元されてマグネタイトになるとき体積膨張を起こすためにおこる現象であると言われている。
【００１３】
この還元粉化を表す指標としてＲＤＩ（還元粉化率）が用いられる。
ＲＤＩは、１５〜２０ｍｍの大きさの焼結鉱を５５０ ℃に昇温し、ＣＯ：３０％、Ｎ_２：７０％の混合ガスで３０分間還元し、冷却後小型タンブラで９００回転した後、２．８３ｍｍのふるいにかけ、２．８３ｍｍ以下の割合をもって表したものである。なお、ふるいとしては、２．８３ｍｍ以外にも例えば３ｍｍ目のふるい等各種のふるいが用いられる。
【００１４】
本発明は、このＲＤＩの値を大きくすることなく、すなわち、焼結鉱の品質を劣化させることなく、冷却装置の冷却能力を向上させるものである。
本発明の好適な実施の形態を図１に基づき説明する。
図１は、冷却装置を焼結鉱の搬送方向と直交する方向に切断した断面図である。エアチャンバ１には、図中、冷却空気流11として示すように吹込口９から冷却用空気が吹き込まれている。吹き込まれた空気は通気板12を経て焼結鉱５の内部を通過し、フード２で回収されて所要の脱塵が行われた後外部に排出される。なお、エアチャンバ１は左右対称構造とすることが好ましく、吹込口９に対向する位置にフォグノズル８を設置する。
【００１５】
ここで、図２（ａ）に示すように、フォグノズル８を吹込口９と同じ側に設置すると、吹込口９から吹き込まれた冷却空気が反対側のチャンバ内面にあたり反転流となる冷却空気流１１のため、フォグノズル８から噴霧されたフォグ粒子１３が片側によってしまうことになり、焼結鉱５の均一な冷却ができなくなってしまう。一方、図２（ｂ）に示すように、フォグノズル８を吹込口９に対向する位置に設置すると、フォグノズル８から噴霧されたフォグ粒子１３は、反転流にのって均一に拡散され、焼結鉱５の均一な冷却を可能とするのである。
【００１６】
以上のことから、フォグノズル８を吹込口９に対向する位置に設置する。
次に、フォグ粒子の好適な粒径範囲について説明する。
図５（ａ）に示すように、一般にＲＤＩは熱伝達係数が小さいほど良好となる。すなわち、同（ｂ）に示すように、ＲＤＩから見ると空冷が最も良好であり、フォグまたはミストを混合させると熱伝達係数は大きくなり、冷却能力が向上する。そして、水スプレイを用いて散水することで熱伝達係数は更に大きくなり、同（ｃ）に示すように冷却能力を強くすることができる。
【００１７】
しかしながら、同（ｄ）に示すように焼結鉱品質は、熱伝達係数が大きくなるにつれて悪くなり、また、同（ｅ）に示すように、焼結鉱の濡れ性も大きくなるのである。
つまり、焼結鉱の品質（ＲＤＩ）だけから考えると、焼結鉱を空冷することが最も良好であるが、それでは熱伝達係数が低すぎ、十分な冷却が行えないことになる。
【００１８】
ここで、焼結鉱の品質（ＲＤＩ）面から見ると、焼結鉱をフォグまたはミストで冷却することが好適であり、熱伝達係数を６０〜２１５Ｗ／ｍ^２℃の範囲とすることが好適である。
なお一層好適には、焼結鉱の品質（ＲＤＩ）に大きな影響を与えない範囲で、かつ、焼結鉱を濡らさない条件の熱伝達係数とすることが望ましく、そのために、フォグを混合した冷却空気で焼結鉱の冷却を行うようにする。
【００１９】
図４（ａ）は、冷却空気の温度とエアチャンバ１基当りの噴霧水量の関係をグラフ化したものであり、冷却空気量を変量として、焼結鉱に濡れが発生する限界曲線を示している。ここで、冷却空気は、通常、常温範囲（２０〜３５℃）で適用され、その範囲での最大冷却空気量が５２２００Ｎｍ^３／ｈである場合において、噴霧水量は０．６ｍ^３／ｈとなる。すなわち、噴霧水量を０．６ｍ^３／ｈとした場合のフォグ粒子径条件を定めることが濡れを発生させないようにしながら冷却を行うために必要となる。
【００２０】
図４（ｂ）は、噴霧水量を０．６ｍ^３／ｈとした場合の冷却空気の温度とフォグ粒子径の関係をグラフ化したものであり、冷却空気量を変量として、焼結鉱に濡れが発生する限界曲線を示している。ここで、冷却空気量を０とする最も厳しい条件でのフォグ粒子径は７０μｍ径であり、図４（ｂ）の条件下では、それ以下の粒子径で濡れが発生することはない。
【００２１】
【実施例】
通常時は空気だけで冷却を行い、冷却能力が不足する場合にはエアチャンバ内に水を噴射して冷却空気と混合する従来例の冷却方法と、粒径７０μｍ以下のフォグ粒子を冷却用空気に混合する本発明例の冷却方法との比較を行った。
ここで、従来例では冷却装置出側の焼結鉱温度が１５０ ℃であったが、本発明例では焼結鉱を一切濡らすこともなく冷却装置出側の焼結鉱温度を１３０ ℃とすることができ、２０度の温度低下を達成することができた。また、本発明例においては、焼結鉱を散水急冷することも不要とすることができたことから、焼結鉱の品質低下を招くこともなくなった。
【００２２】
【発明の効果】
本発明によって、焼結鉱の冷却装置出側温度を大きく低下させることができ、その低下分に相当する焼結鉱の増産を可能とすることができた。また、散水によるＲＤＩの低下も解消でき、焼結鉱の品質レベルを大きく向上することができた。さらに、通気板の目詰まり等の設備トラブルを解消することができ、設備メンテナンスの間隔が延長可能となり、設備メンテナンスのコストを大幅に低減することもできた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用する冷却装置の断面模式図である。
【図２】冷却装置内での冷却空気の流れを説明する説明図である。
【図３】冷却装置の模式図である。
【図４】冷却空気温度に対する噴霧水量の関係を示すグラフ（ａ）と、噴霧水量０．６（ｍ^３／ｈ）のときの冷却空気温度に対するフォグ粒径の関係を示すグラフ（ｂ）において、それぞれ冷却空気量を変量として濡れ性の限界ラインを示す。
【図５】焼結鉱冷却における熱伝達係数とＲＤＩとの関係（ａ）、その熱伝達係数を実現する冷却方法（ｂ）、および、各特性の定性的な傾向（ｃ〜ｅ）についての説明図である。
【符号の説明】
１エアチャンバ
２フード
３ａ、３ｂ、３ｃクーラファン
４排熱ボイラ
５焼結鉱
６破砕機
８フォグノズル
９吹込口
１１冷却空気流
１２通気板
１３フォグ粒子

Claims

搬送する焼結鉱の下面側に列設したエアチャンバから、通気板を介してフォグ状の水滴を含んだ冷却用空気を吹き込んで焼結鉱の冷却を行う焼結鉱の冷却方法であって、
前記フォグ状の水滴を含んだ冷却用空気の吹き込みを、前記エアチャンバ内からの前記冷却用空気の吹き込みと、前記エアチャンバの吹込口と対向する位置に設けられたフォグを噴霧するフォグノズルからのフォグとの混合で行うとともに、
フォグの粒径を70μｍ以下として前記焼結鉱を濡らさずに冷却を行うことを特徴とする焼結鉱の冷却方法。
焼結鉱を載上して搬送する通気板と、
該通気板の下面側に列設したエアチャンバと、
該エアチャンバ内に開口し、冷却用空気の吹き込みを行う吹込口と、
前記エアチャンバの吹込口と対向する位置に設けられており、前記焼結鉱を濡らさない噴霧水量で粒径70μｍ以下のフォグを噴霧するフォグノズルと、
から構成することを特徴とする焼結鉱の冷却装置。