JP4605142B2 - 焼結鉱の製造方法および焼結機 - Google Patents
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さらに、特許文献3に記載された方法は、空気(酸素)量を増加させると共に、低融点溶材や炭材を混合しているため、可燃性ガスおよびコークスの燃焼速度は大きくなるものの、低融点溶材や粉体を一緒に吹き込むため、燃焼用空気の通気性が低下するという問題点がある。
循環移動するパレット上に粉鉱石と炭材を含む焼結原料を装入して、パレット上に炭材を含む装入層を形成させる装入工程;
装入層表面の炭材に点火炉を使って点火する点火工程;
予め燃焼下限濃度以下に希釈された気体燃料を装入層の上から供給して、装入層内で前記気体燃料を燃焼させる気体燃料燃焼工程;
パレット下に配置されたウインドボックスにて空気を吸引することにより、装入層中の炭材を燃焼させ、発生する燃焼熱によって、焼結ケーキを生成させる焼成工程;
を有する焼結鉱の製造方法において、
焼結原料中の炭材量を変えることによって、燃焼・溶融帯における最高到達温度を1200℃超え1380℃未満の温度に保持するとともに、装入層内に供給する希釈気体燃料の濃度を変えて焼結ケーキ中で燃焼させることによって、燃焼・溶融帯が1200℃以上に保持される高温域保持時間の延長を図ることを特徴とする焼結鉱の製造方法を提案する。
また、本発明の焼結鉱の製造方法における前記希釈気体燃料は、燃焼下限濃度の25%以下かつ2%以上の濃度に希釈された可燃性ガスであることが好ましい。
(a)燃焼下限濃度以下に希釈された気体燃料を、少なくともその一部が未燃焼のままで、装入層中の燃焼・溶融帯にまで到達するようにして燃焼させる、
(b)燃焼下限濃度以下に希釈された気体燃料を装入層内において燃焼させることによって、燃焼・溶融帯の上下方向の厚み幅および/またはパレット移動方向の幅を拡大させる、
(c)燃焼下限濃度以下に希釈された気体燃料を装入層内において燃焼させることによって、燃焼・溶融帯の高温保持時間を延長させる、
ことが好ましい。
(a)燃焼下限濃度以下に希釈された気体燃料を、点火炉以降の位置で供給する、
(b)燃焼下限濃度以下に希釈された気体燃料を、装入層の表層部で焼結ケーキが生成されてから焼結が完了するまでの間に供給する、
(c)燃焼下限濃度以下に希釈された気体燃料を、燃焼・溶融帯の厚みが15mm以上となる領域において供給する、
(d)燃焼下限濃度以下に希釈された気体燃料を、燃焼前線が表層下の100mmに達した位置以降で供給する、
(e)燃焼下限濃度以下に希釈された気体燃料を、装入層の両サイドウオール近傍に供給する、
ことが好ましい。
(a)前記気体燃料の装入層上部への供給は、時として、爆発的燃焼を招くおそれがあるので、少なくとも常温では、火種があってもなお燃焼しない状態にする。
(b)焼結機上(装入層中)で完全に燃焼することなく、未燃焼のままで焼結機の下流側にある電気集塵器等に達したとしても、電気集塵器の放電下で燃焼するおそれが全くない状態、即ち、燃焼下限濃度以下の条件で行う。
(a)装入層の上部に未だ焼結ケーキが生成していない状態でこの気体燃料の供給を行うと、該装入層上で爆発的な燃焼が起こる危険がある。
(b)気体燃料の供給は歩留りを向上させる必要のある部分を対象とする。即ち、焼結鉱強度を上昇させたい部分に供給することが有効である。
本発明に係る製造装置では、前記希釈気体燃料の供給位置は、パレット移動方向における点火炉出側で焼結ケーキが生成した後の、いわゆる燃焼前線が表層下に進行した位置(例えば、表層下100mm以上、好ましくは約200mm程度以下で気体燃料の燃焼が起こる位置)から焼結が完了するまでの間の1ヶ所以上の任意の位置で行うことが好ましい。つまり、このことは、上述したように、燃焼前線が装入層の表層下に移った段階で該気体燃料の供給を開始することを意味しており、このことは気体燃料の燃焼が装入層の内部で起り、そして次第により下層に移るので、爆発のおそれがなくなり、安全な焼結操業が可能になることを意味している。
本発明においては、前記気体燃料供給装置は、焼結機の幅方向に沿って、パレットの両サイドウオールを跨がるように配設されるのが好ましい。前記気体燃料供給装置は、希釈された気体燃料を供給する吹込みフード、あるいは吹込みフード内に、スリット状もしくは吹込みノズルを板状に列設してなる気体燃料あるいは希釈された気体燃料の供給吹込みパイプを配設したものにて構成されることが好ましい。
例えば、プロパンガスにおいては、燃焼下限濃度は2.2vol%であり、75%に希釈した吹込みガス濃度上限は1.7vol%、60%に希釈した吹込みガス濃度上限は1.3vol%、25%に希釈した吹込みガス濃度は0.4vol%である。吹込みこの効果が顕れ始める濃度、すなわち、希釈した吹込みガス濃度下限は0.05vol%である。したがって、好ましい範囲は以下のようになる。
好ましい範囲(1): 2.2vol%〜0.05vol%
好ましい範囲(2): 1.7vol%〜0.05vol%
好ましい範囲(3): 1.3vol%〜0.05vol%
好ましい範囲(4): 0.4vol%〜0.05vol%
好ましい範囲(1): 5.0vol%〜0.24vol%
好ましい範囲(2): 3.8vol%〜0.24vol%
好ましい範囲(3): 3.0vol%〜0.24vol%
好ましい範囲(4): 0.9vol%〜0.24vol%
好ましい範囲(1): 4.8vol%〜0.1vol%
好ましい範囲(2): 3.6vol%〜0.1vol%
好ましい範囲(3): 2.9vol%〜0.1vol%
好ましい範囲(4): 0.9vol%〜0.1vol%
好ましい範囲(1): 40.0vol%〜1.25vol%
好ましい範囲(2): 30.0vol%〜1.25vol%
好ましい範囲(3): 24.0vol%〜1.25vol%
好ましい範囲(4): 7.6vol%〜1.25vol%
この実験は、図6に示す実験装置、即ち、透明石英製窓つき竪型管状の試験鍋(150mmφ×400mmH)を用い、使用する気体燃料として、高炉ガス・コークス炉ガスの混合ガス(Mガス)を用い、出願人会社の焼結工場で使用しているのと同じ焼結原料、即ち、表3に示す焼結原料を使って、下方吸引圧力11.8kPa一定の条件で操業した例である。ここで、前記Mガスの燃焼成分の濃度は、空気で希釈して、0.5vol%〜15vol%の範囲内で変動させた例である。なお、この実験に用いたMガスの燃焼下限濃度は12vol%である。
(1)「H2とCO2」部分の組合わせについての、(イナートガス)/(可燃性ガス)の比は、3.5/20.0=5.7である。
そこで、この燃焼限界図の(イナートガス)/(可燃性ガス)の比を示す横軸の、5.7の軸と交差するH2+CO2曲線の交わる部分(燃焼限界)を求めた。下限は32vol%、上限は64vol%となる。即ち、H2+CO2の燃焼限界の下限は32vol%、上限は64vol%となる。
(2)一方、残りの燃焼成分である「COとN2」の組合わせの場合における、(イナートガス)/(可燃性ガス)の比は、53.5/23.0=2.3であるから、同様にして、同図から横軸2.3と、CO+N2の曲線と交わる点から下限:44vol%、上限:74vol%が求まる。従って、この場合の燃焼限界の下限は44vol%、上限が74vol%である。
さらに、両燃焼成分を含む高炉ガスの燃焼下限は、下記の式で求めることができる。
燃焼下限=100/(23.5/32+76.5/44)≒40%
また、同式で前記(1)、(2)の上限値をあてはめれば燃焼上限が求まる。このようにして高炉ガスの燃焼下限ならびに燃焼上限を求めることができる。
この実験の仕様を表6に示す。実験No.1は、焼結原料中のコークス:5mass%配合の現状のベース条件、実験No.2は、粉コークスの割合を1mass%低下させて4mass%とし、その代わりにプロパンガス0.5vol%吹き込んだ投入熱量一定条件、実験No.3は、粉コークス10mass%配合した条件、実験No.4は、保熱炉(特開昭60−155626号公報)との差異を検証する目的で450℃の高温ガスを吹き込む条件である。
また、試験鍋の燃焼用空気の供給は、通常の焼結操業と同様に上方から下方に流れるもので、気体燃料添加時は、この燃焼用空気に気体燃料が所定濃度になるように添加され、供給される。
この焼結機の操業、結果、タンブラー強度は全体として、通常操業のときよりも約3%向上し、RDIも通常操業のレベルよりも約3%改善し、RIは通常操業のときより約4%改善された。しかも、生産率は0.03t/hr・m2増加した。
2 ドラムミキサー
3 ロータリーキルン
4、5 サージホッパー
6 ドラムフィーダー
7 切り出しシュート
8 パレット
9 装入層
10 点火炉
11 ウインドボックス
12 気体燃料供給装置
Claims (12)
- 循環移動するパレット上に粉鉱石と炭材を含む焼結原料を装入して、パレット上に炭材を含む装入層を形成させる装入工程;
装入層表面の炭材に点火炉を使って点火する点火工程;
予め燃焼下限濃度以下に希釈された気体燃料を装入層の上から供給して、装入層内で前記気体燃料を燃焼させる気体燃料燃焼工程;
パレット下に配置されたウインドボックスにて空気を吸引することにより、装入層中の炭材を燃焼させ、発生する燃焼熱によって、焼結ケーキを生成させる焼成工程;
を有する焼結鉱の製造方法において、
焼結原料中の炭材量を変えることによって、燃焼・溶融帯における最高到達温度を1200℃超え1380℃未満の温度に保持するとともに、装入層内に供給する希釈気体燃料の濃度を変えて焼結ケーキ中で燃焼させることによって、燃焼・溶融帯が1200℃以上に保持される高温域保持時間の延長を図ることを特徴とする焼結鉱の製造方法。 - 前記希釈気体燃料を焼結ケーキの400〜800℃の温度範囲において燃焼させることを特徴とする請求項1に記載の焼結鉱の製造方法。
- 前記希釈気体燃料は、燃焼下限濃度の25%以下かつ2%以上の濃度に希釈された可燃性ガスであることを特徴とする請求項1または2に記載の焼結鉱の製造方法。
- 前記気体燃料燃焼工程では、燃焼下限濃度以下に希釈された気体燃料を、少なくともその一部が未燃焼のままで、装入層中の燃焼・溶融帯にまで到達するようにして燃焼させることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の焼結鉱の製造方法。
- 前記気体燃料燃焼工程では、燃焼下限濃度以下に希釈された気体燃料を装入層内において燃焼させることによって、燃焼・溶融帯の上下方向の厚み幅および/またはパレット移動方向の幅を拡大させることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の焼結鉱の製造方法。
- 前記気体燃料燃焼工程では、燃焼下限濃度以下に希釈された気体燃料を装入層内において燃焼させることによって、燃焼・溶融帯の高温保持時間を延長させることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の焼結鉱の製造方法。
- 前記気体燃料燃焼工程では、燃焼下限濃度以下に希釈された気体燃料を、点火炉以降の位置で供給することを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の焼結鉱の製造方法。
- 前記気体燃料燃焼工程では、燃焼下限濃度以下に希釈された気体燃料を、装入層の表層部で焼結ケーキが生成されてから焼結が完了するまでの間に供給することを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載の焼結鉱の製造方法。
- 前記気体燃料燃焼工程では、燃焼下限濃度以下に希釈された気体燃料を、燃焼・溶融帯の厚みが15mm以上となる領域において供給することを特徴とする請求項1〜8のいずれか1項に記載の焼結鉱の製造方法。
- 前記気体燃料燃焼工程では、燃焼下限濃度以下に希釈された気体燃料を、燃焼前線が表層下の100mmに達した位置以降で供給することを特徴とする請求項1〜9のいずれか1項に記載の焼結鉱の製造方法。
- 前記気体燃料燃焼工程では、燃焼下限濃度以下に希釈された気体燃料を、装入層の両サイドウオール近傍に供給することを特徴とする請求項1〜10のいずれか1項に記載の焼結鉱の製造方法。
- 前記気体燃料は、高炉ガス、コークス炉ガス、高炉・コークス炉混合ガス、プロパンガス、天然ガスとメタンガスからなるグループから選択された少なくとも一つのガスであることを特徴とする請求項1〜11のいずれか1項に記載の焼結鉱の製造方法。
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