JP5598439B2

JP5598439B2 - 焼結鉱の製造方法

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Publication number: JP5598439B2
Application number: JP2011159174A
Authority: JP
Inventors: 健至佐藤; 俊次笠間
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2011-07-20
Filing date: 2011-07-20
Publication date: 2014-10-01
Anticipated expiration: 2031-07-20
Also published as: JP2013023729A

Description

本発明は、焼結時のＮＯｘ発生量を制御する焼結鉱の製造方法に関する。

従来、製鉄所では、鉄鉱石、固体燃料、及び副原料を、造粒機で擬似造粒した後、この擬似造粒物を焼結機で焼結して焼結鉱を製造しており、また、焼結時に発生する排ガスは、大気へ放散している。しかし、排ガス中にはＮＯｘ（窒素酸化物）が含まれており、またＮＯｘの大気への放散量には環境基準が設定されているため、排ガス中のＮＯｘ量を事前に低減する必要があった。
例えば、特許文献１には、コークスを、ドラムミキサーの上流側と下流側から分割して装入する方法が開示されており、これにより、ドラムミキサーで製造する造粒物の燃焼性を良好にできるため、この造粒物の焼結時に発生する排ガス中のＮＯｘ量を低減できる。

特許第４０８７９８２号公報

しかしながら、焼結時の操業条件、例えば、鉱石銘柄、含有水分量、パレット速度、パレット上の焼結原料の層厚等により、排ガス中のＮＯｘ発生量は変化する。このため、例えば、排ガス中に含まれるＮＯｘ量が多く、排ガス中のＮＯｘ量を低減しても環境基準を満足できない場合は、製造する焼結鉱を減産する必要があり、高炉の需要に見合った量の焼結鉱を安定に製造できない恐れがあった。
なお、排ガス中のＮＯｘ量を低減するため、脱硝設備を新たに設置することも考えられるが、設備の設置や維持に多大なコストがかかる。

本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、製造する焼結鉱を減産することなく、安価で経済的に、焼結時のＮＯｘ発生量を制御できる焼結鉱の製造方法を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するためになされた本発明の要旨は、以下の通りである。
（１）鉄鉱石、固体燃料、及び副原料を、造粒機で擬似造粒した後、この擬似造粒物を焼結機で焼結する焼結鉱の製造方法において、
前記固体燃料として、カルシウム成分を含む被覆物で覆った被覆固体燃料と未被覆固体燃料を使用し、前記擬似造粒物の焼結時に発生するＮＯｘ量が予め設定したＮＯｘの基準値を超える際には、前記被覆固体燃料の使用割合を増加すると共に、前記未被覆固体燃料の使用割合を低減し、ＮＯｘの発生量を抑制して、該ＮＯｘの発生量が前記予め設定したＮＯｘの基準値を超えないようにすることを特徴とする焼結鉱の製造方法。

（２）前記被覆固体燃料の使用割合の変更は、前記焼結機の焼結排ガス路に設置されたＮＯｘ計の測定値を基にして推定される、予め設定した時間後のＮＯｘ発生予測値により行うことを特徴とする（１）記載の焼結鉱の製造方法。

（３）前記被覆固体燃料の使用割合の増加量は、前記ＮＯｘ発生予測値が、前記予め設定したＮＯｘの基準値を超える量を基にして決定することを特徴とする（２）記載の焼結鉱の製造方法。

（４）前記ＮＯｘ発生予測値が前記予め設定したＮＯｘの基準値を超えない範囲内で、前記被覆固体燃料の使用割合を低減させると共に、前記未被覆固体燃料の使用割合を増加させることを特徴とする（２）又は（３）記載の焼結鉱の製造方法。

本発明に係る焼結鉱の製造方法は、固体燃料として、カルシウム成分を含む被覆物で覆った被覆固体燃料と未被覆固体燃料を使用するので、固体燃料に、被覆物で覆われていない未被覆固体燃料のみを使用したときよりも、ＮＯｘの発生量を低減できる。これは、ＮＯｘの生成量が多い燃焼初期の低温領域において、被覆固体燃料が被覆物で覆われているため、固体燃料の燃焼が抑えられ、高温領域に達すると、被覆物中のカルシウム成分が周囲の鉱石と反応し、低融点のカルシウムフェライトとして溶融して溶け落ち、固体燃料が高温領域で燃焼されることによる。
ここで、擬似造粒物の焼結時に発生するＮＯｘ量が、予め設定したＮＯｘの基準値を超える際には、被覆固体燃料の使用割合を増加すると共に、未被覆固体燃料の使用割合を低減するので、ＮＯｘの発生量を抑制でき、この発生量が上記した基準値を超えないようにできる。従って、製造する焼結鉱を減産することなく、安価で経済的に、焼結時のＮＯｘ発生量を制御できる。

また、被覆固体燃料の使用割合の変更を、測定値を基にして推定される予め設定した時間後のＮＯｘ発生予測値により行う場合、例えば、焼結時に発生するＮＯｘ量が、予め設定したＮＯｘの基準値を超える状況を予測できる。従って、被覆固体燃料の使用割合を急激に変更することなく、ＮＯｘの発生量の制御ができるので、焼結操業を安定に実施できる。

そして、被覆固体燃料の使用割合の増加量を、ＮＯｘ発生予測値が、予め設定したＮＯｘの基準値を超える量を基にして決定する場合、被覆固体燃料（被覆物）の使用割合を過剰に多くすることなく、焼結時に発生するＮＯｘ量を、予め設定したＮＯｘの基準値以下にできるので、経済的である。

更に、ＮＯｘ発生予測値が、予め設定したＮＯｘの基準値を超えない範囲内で、被覆固体燃料の使用割合を低減させると共に、未被覆固体燃料の使用割合を増加させる場合、被覆固体燃料（被覆物）の使用割合を低減できて経済的である。

本発明の一実施の形態に係る焼結鉱の製造方法を適用する焼結鉱の焼結プラントの説明図である。改質コークスの使用割合と排ガス中のＮＯｘ発生量の関係を示すグラフである。本発明の一実施の形態に係る焼結鉱の製造方法の説明図である。実施例１、２に係る焼結鉱の製造方法を適用したＮＯｘ発生量の推移を示す説明図である。（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ実施例３、４に係る焼結鉱の製造方法を適用したＮＯｘ発生量の推移を示す説明図である。

続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。
まず、本発明の一実施の形態に係る焼結鉱の製造方法を適用する焼結鉱の焼結プラントについて説明した後、本発明の一実施の形態に係る焼結鉱の製造方法について説明する。
図１に示すように、焼結鉱の焼結プラント（以下、単に焼結プラントともいう）１０は、焼結鉱の焼結設備（以下、単に焼結設備ともいう）１１と、固体燃料の改質処理設備（以下、単に改質処理設備ともいう）１２とを有している。

上記した焼結鉱の焼結設備１１は、焼結原料を貯留する複数の貯留槽１３〜１７を有している。なお、ここでは、貯留槽１３〜１５に、それぞれ鉄鉱石（例えば、鉄鉱石原料や返鉱等）、石灰系原料（例えば、ＣａＯ）、及びその他の副原料（例えば、ＭｇＯ源やＳｉＯ_２源）等を貯留し、また貯留槽１６に石灰石を貯留し、更に貯留槽１７に、粉コークス（未被覆固体燃料の一例）を貯留しているが、貯留槽の設置台数等は、使用する焼結原料の種類や量等に応じて変更可能であり、これに限定されるものではない。
これにより、各貯留槽１３〜１７に貯留された焼結原料を、予め設定した配合割合となるように、それぞれ切出すことができる。

貯留槽１３〜１７の下流側には、１次ドラムミキサー（造粒機の一例）１８と２次ドラムミキサー（造粒機の一例）１９が、順次設けられている。なお、ここでは、２台のドラムミキサー１８、１９を直列に配置したが、３台以上（複数台）のドラムミキサーを直列に配置してもよく、また１台のドラムミキサーのみを配置してもよい。また、焼結原料を混合し造粒できれば、ドラムミキサー以外の造粒機を使用することも、勿論可能である。
これにより、各貯留槽１３〜１７から切出された焼結原料を、１次ドラムミキサー１８と２次ドラムミキサー１９で順次造粒処理し、核となる粒子の周囲に粉を付着させて擬似造粒物にできる。

２次ドラムミキサー１９の下流側には、焼結機２０が設置されている。
これにより、２次ドラムミキサー１９で製造した擬似造粒物を、ドラムフィーダ等の供給装置（図示しない）を介して焼結機２０へ装入し焼結させることで、焼結鉱を製造できる。
焼結機２０の下流側には、煙突が配置され、焼結機２０と煙突は焼結排ガス路２１で接続されている。また、この焼結排ガス路２１には、焼結機２０側から煙突側にかけて、電気集塵機２２、ブロワー２３、及びＮＯｘ計２４が、順次設けられている。
これにより、焼結時に発生する排ガスは、ブロワー２３により焼結機２０から吸引され、電気集塵機２２により粉塵等が集塵された後、煙突から大気へ放散される。なお、大気へ放散される排ガスは、ＮＯｘ計２４により、事前にＮＯｘ濃度が測定される。

前記した固体燃料の改質処理設備１２は、改質原料を貯留する複数の貯留槽２５、２６を有している。なお、ここでは、貯留槽２５、２６に、それぞれ消石灰（水酸化カルシウム：Ｃａ（ＯＨ）_２）と粉コークス（被覆固体燃料の一例）を貯留しているが、貯留槽の設置台数等は、使用する改質原料の種類や量等に応じて変更可能であり、これに限定されるものではない。
これにより、各貯留槽２５、２６に貯留された改質原料を、予め設定した配合割合となるように、それぞれ切出すことができる。

貯留槽２５、２６の下流側には、ダウミキサー２７とパンペレタイザー２８が、順次配置されている。なお、ここでは、ダウミキサーを使用したが、例えば、ドラムミキサー、レディゲミキサー、アイリッヒミキサー、又はセメントミキサー等の汎用的な混練機を使用することもできる。また、パンペレタイザーについても、例えば、ドラムミキサー等の転動造粒機（造粒機）を使用できる。
これにより、各貯留槽２５、２６から切出された改質原料を、ダウミキサー２７で混練処理し、更にパンペレタイザー２８で造粒処理して、カルシウム成分を含む被覆物で粉コークスの表層を覆った改質コークスを製造できる。

パンペレタイザー２８の下流側には、一時貯留槽２９が設置されている。
この一時貯留槽２９は、パンペレタイザー２８で製造した改質コークスを、一時的に貯留可能な槽である。また、一時貯留槽２９は、ダウミキサー２７あるいはパンペレタイザー２８がトラブルで停止した際に、安定した成分の改質コークスを、焼結設備１１の焼結機２０へ供給するためのバッファーでもある。
これにより、焼結設備１１の２次ドラムミキサー１９へ供給する改質コークス量を調整できる。

一時貯留槽２９の下流側には、コンベア等の装入装置（図示しない）を設置することが好ましい。
これにより、改質処理設備１２で製造した改質コークスを、焼結設備１１を構成する最下流位置に配置された２次ドラムミキサー１９の内部に装入でき、改質コークスを造粒途中の焼結原料と共に混合して擬似造粒物にできる。なお、改質コークスの添加位置は、上記した位置に限定されるものではなく、例えば、２次ドラムミキサー１９の下流側に配置され、焼結設備１１で製造した擬似造粒物を焼結機２０へ搬送するコンベア（図示しない）のベルト上とし、この擬似造粒物と改質コークスとを混合することもできる。
このように、改質コークスの混合時期を、２次ドラムミキサー１９の下流側以降にすることで、焼結原料との混合時や、焼結機への原料装入までの搬送過程において、粉コークス表面からの被覆物の剥離を抑制できる。

以上に示した焼結鉱の焼結プラント１０には、制御装置３０が設けられている。
制御装置３０には、ＮＯｘ計２４の測定値（ＮＯｘ濃度）が、ＮＯｘ計２４からリアルタイムに送信される。
この制御装置３０は、演算手段を有し、ＮＯｘ計２４から送信された測定値を記憶し、この記憶した測定値（過去の測定値）のうち、予め設定した直近の過去の時間（例えば、１０〜２０分程度）内の測定値を基にＮＯｘ発生量を算出し、予め設定した時間（例えば、４０〜９０分程度）後のＮＯｘ発生予測値を算出し推定する装置である。
なお、ＮＯｘ発生予測値を算出するに際しては、例えば、予め設定した直近の過去の時間内のＮＯｘ発生量から、ＮＯｘ発生量の上昇又は下降の傾きを求める方法を使用できる。

また、制御装置３０は、焼結設備１１の貯留槽１６から切出す石灰石量と、貯留槽１７から切出す粉コークス量と、改質処理設備１２の貯留槽２５から切出す消石灰量と、貯留槽２６から切出す粉コークス量と、一時貯留槽２９から切出す改質コークス量を、それぞれ制御している。ここで、制御装置３０は、焼結鉱の製造に必要な粉コークス量を基に、貯留槽１７から切出す粉コークス量を増加させる場合、一時貯留槽２９から切出す改質コークス量を、貯留槽１７から切出す粉コークスの増加量に相当する粉コークス量だけ減少させ、また貯留槽１７から切出す粉コークス量を減少させる場合、一時貯留槽２９から切出す改質コークス量を、貯留槽１７から切出す粉コークスの減少量に相当する粉コークス量だけ増加させるように制御している。しかし、貯留槽１７から切出す粉コークス量と一時貯留槽２９から切出す改質コークス量を、共に増加又は減少させることもできる。

続いて、本発明の一実施の形態に係る焼結鉱の製造方法について、図１を参照しながら説明する。
焼結鉱の焼結設備１１では、まず、鉄鉱石、石灰系原料、その他の副原料、石灰石、及び粉コークスを、各貯留槽１３〜１７から予め設定した配合割合でそれぞれ切出す。
そして、この鉄鉱石、石灰系原料、その他の副原料、石灰石、及び粉コークスを含む焼結原料を、１次ドラムミキサー１８へ投入し、これに水分を添加して造粒処理を行った後、２次ドラムミキサー１９へ投入して、更なる造粒処理を行う。

一方、固体燃料の改質処理設備１２では、まず、消石灰と粉コークスを、各貯留槽２５、２６から予め設定した配合割合でそれぞれ切出す。そして、この消石灰と粉コークスを、ダウミキサー２７へ投入し、これに水分を添加して混練処理し、更にパンペレタイザー２８へ投入して造粒処理する。
これにより、表層が、カルシウム成分を含む被覆物で形成された改質コークスを製造できる。なお、消石灰と粉コークスの配合割合は、粉コークス１００質量％に対する被覆物中の換算ＣａＯ割合が、予め設定した割合となるように調整する。

そして、この改質コークスを、一時貯留層２９を介して２次ドラムミキサー１９内の下流側に装入することで、改質コークスを造粒途中の焼結原料と共に混合して、平均粒径が１〜４ｍｍ程度の擬似造粒物にできる。
なお、被覆物で被覆しない粉コークス（貯留槽１７に貯留された粉コークス）は、貯留槽１７を介して１次ドラムミキサー１８へ投入することなく、一時貯留層２９に貯留された改質コークスと共に、別途設けた貯槽（図示しない）から２次ドラムミキサー１９内の下流側に装入することもできる。この場合、粉コークスの大部分は、擬似造粒物内に埋没することなく、擬似造粒物の表層部に存在する（改質コークスと共に外装化される）。

更に、上記した擬似造粒物を、焼結機２０へ装入して焼結させることで、焼結鉱を製造する。なお、焼結時に発生する排ガスは、ブロワー２３により焼結機２０から吸引され、電気集塵機２２により粉塵等が集塵された後、煙突から大気へ放散される。
このように、焼結鉱を製造するに際しては、固体燃料として、カルシウム成分を含む被覆物で覆われた粉コークスと、被覆物で覆われていない粉コークスを使用する。
ここで、図２に、改質コークスの使用割合と排ガス中のＮＯｘ発生量との関係を示す。なお、図２の横軸の改質コークスの使用割合とは、焼結機に装入する全粉コークス量に対する改質コークスに使用した粉コークスの使用割合、即ち（改質コークス中の粉コークス量）／（全粉コークス量）×１００（質量％）である。また、全粉コークス量とは、改質コークス中の粉コークス量と、被覆物のない粉コークス量の合計量である（以下同様）。
この図２は、鍋試験の結果である。以下に、鍋試験の条件を示す。

準備した焼結鉱の配合原料は、鉱石、副原料（石灰石、生石灰、及びＭｇＯ源）、返鉱、及び粉コークスである。なお、鉱石は８３．２質量％、石灰石は１２．８質量％、生石灰は１．０質量％、ＭｇＯ源は３．０質量％であり、この合計量（１００質量％）に対して、返鉱を２０．０質量％、粉コークスを４．２質量％、それぞれ添加する構成にしている（外掛け）。ここで、改質コークスを製造にするに際し、上記した配合原料の粉コークス４．２質量％のうちの４．０質量％分を使用し、新たな消石灰を０．４質量％準備した。なお、改質コークス被覆物中のＣａＯ量は、被覆される粉コークスに対して１０質量％とした。また、消石灰を新たに添加するため、この消石灰のＣａ成分相当量分だけ、上記した石灰石量を減らした（０．４質量％）。

上記した改質コークスを除いた焼結鉱の配合原料は、ドラムミキサーを用いて混合し、更に造粒機により４分間造粒した。なお、造粒時の添加水分は、上記した配合原料量の６．３質量％である。
そして、この造粒後の配合原料に、上記した改質コークスを添加し混合して、鍋試験の試料に使用した。なお、鍋試験においては、上記した混合原料の層厚を５００ｍｍ、下方からの吸引風量を１．２Ｎｍ^３／分、焼結温度を１３００℃とした。
この鍋試験に際し、ＮＯｘの測定は、（株）島津製作所の常圧式化学発光方式の測定器を用いて行った。

図２から、全粉コークスに対する改質コークス中の粉コークスの使用割合が増加するに伴い、排ガス中のＮＯｘ発生量が減少することが判る。この現象を、以下に説明する。
改質コークスは、粉コークスの表面が被覆物（被覆層）で覆われているため、粉コークスの燃焼初期である低温領域で、被覆物で覆われた粉コークスの燃焼を抑えてＮＯｘの発生を抑制できる。
一方、１２００℃以上の高温領域に達すると、被覆物中のカルシウム成分と、周囲の鉱石に含まれているＦｅ成分とが反応し、低融点のカルシウムフェライトとして溶融し、溶け落ちる。これにより、粉コークスの表面は、被覆層が消失して裸の状態になるが、裸の状態であっても粉コークスは１２００℃以上の高温領域で燃焼されるため、ＮＯｘの発生は少ない。

従って、上記した被覆物は、カルシウム成分を含んでいれば、特に限定されるものではなく、例えば、消石灰、石灰石、及び製鋼スラグのいずれか１又は２以上を含むが、更に、粉鉄鉱石やその他の原料が含まれていてもよい。なお、生石灰は、水分が添加されることにより、その大部分が消石灰になる。
ここで、被覆物に消石灰が含まれる場合、この消石灰がバインダーとなって、粉コークス表面に密着した被覆物を形成するため、例えば、焼結原料との混合時や、焼結機への原料装入までの搬送過程において、粉コークス表面からの被覆物の脱離を抑制できる。
また、製鋼スラグを使用する場合、資源の有効利用が図れる。

なお、消石灰には、粒径が１０μｍ以下を７０質量％以上（１００質量％でもよい）含むもので、その大部分（例えば、７０質量％以上、好ましくは８０質量％以上）が粉コークスよりも細かいものを使用できる。
また、製鋼スラグ（製鋼スラグ微粉）には、製鉄所から発生する転炉スラグ、脱硫スラグ、脱燐スラグ、電気炉スラグ等の製鋼スラグを使用できる。
そして、被覆物が、バインダーとして機能する生石灰や消石灰を含まずに、製鋼スラグや石灰石を主体（含有量が、例えば、被覆物の８０質量％以上）とする場合には、有機バインダーを用いるのがよい。

なお、被覆物は、カルシウム成分を３６質量％以上（１００質量％でもよい）含有していることが好ましい。これにより、溶剤量を確保でき、粉コークス表面での溶融反応を促進して、粉コークスの燃焼を促進させる効果を確保できる。
また、被覆される粉コークスを１００質量％として、この粉コークスの２質量％以上３０質量％未満の被覆物を被覆することが好ましい。これにより、低温域での大気中の酸素の遮断によるＮＯｘ低減効果が得られると共に、粉コークスの燃焼性を維持できて焼結鉱の強度や焼結成品の歩留りを良好にできる。
そして、被覆物の被覆層厚は、５μｍ以上５００μｍ以下であることが好ましい。これにより、排ガス中のＮＯｘ量の低減効果が得られると共に、被覆物の溶融に要する時間が過剰に長くなることを抑制できる。

なお、ここでは、被覆物で覆う固体燃料として、粉コークスを使用したが、例えば、無煙炭や、その他の焼結鉱製造に用いられる燃料も使用できる。
この固体燃料は、通常、焼結原料として使用している粒径５ｍｍ以下のものでもよいが、その中の粒径０．５ｍｍ未満の微粉炭材の累積質量を２０質量％以下（好ましくは、１１質量％以下）にした粗粒固体燃料を使用することが好ましい。一方、粒径０．５ｍｍ未満の固体燃料の累計質量の下限値は、上記した理由から特に規定していないが、篩網による篩分け限界を考慮すれば５質量％である。
更に、粒径０．５ｍｍ以上５ｍｍ以下の固体燃料の累積質量は、４０質量％以上であることが望ましく、７０質量％以上であることが特に望ましい。

以上に示したように、焼結鉱を製造するに際し、固体燃料として、被覆物で覆われた粉コークスを使用することで、ＮＯｘの発生量を低減できる。
そこで、擬似造粒物の焼結時に発生するＮＯｘ量が、予め設定したＮＯｘの基準値を超える際には、改質コークスに使用する粉コークスの使用割合を、現状よりも増加すると共に、被覆物が被覆されていない未被覆の粉コークス（即ち被覆物の非被覆の粉コークス）の使用割合を、現状よりも低減する。
これにより、ＮＯｘの発生量を抑制して、このＮＯｘの発生量が予め設定したＮＯｘの基準値を超えないように（基準値以下に）、ＮＯｘの発生量を制御する。
以下、図１、図３を参照しながら、詳しく説明する。

まず、図３に示すように、排ガス中のＮＯｘ発生量に関して、２つの基準、即ち、規制値と管理値を設定する。ここで、規制値とは、ＮＯｘの大気への放散量を規定する環境基準（絶対に守らなければならない値）であり、管理値とは、焼結現場の管理値である。
なお、ここでは、２つの基準を設けているが、これに限定されるものではなく、焼結現場の管理基準等に応じて、複数（３以上）の基準を設けることも可能である。また、管理値のＮＯｘ発生量のレベルは、例えば、ＮＯｘ発生量を低減させるためのアクションをとった場合に、ＮＯｘ発生量が規制値を超えないこと（タイムラグ）を考慮して設定する。
この各基準を基に、ＮＯｘの発生量を制御する。

ここで、改質コークスを使用しない場合、又は、改質コークスの使用割合が少な過ぎる場合、前記した理由から、焼結鉱の焼結時に発生する排ガス中のＮＯｘ発生量を低減できず、ＮＯｘ発生量が多くなる。この排ガス中のＮＯｘ発生量は、例えば、図３の点線に示すように増加する。
なお、図３の点線は、図１に示すＮＯｘ計２４の測定値（ＮＯｘ濃度）を基に、制御装置３０でこの時間内のＮＯｘ発生量を算出し推定したＮＯｘ発生予測値である。具体的には、制御装置３０により、ＮＯｘ計２４から送信された測定値（過去の測定値）のうち、予め設定した直近の過去の時間（例えば、１０〜２０分程度）内の測定値を基にＮＯｘ発生量を算出し、予め設定した時間（例えば、４０〜９０分程度）後のＮＯｘ発生予測値を算出し推定する。

以下に、ＮＯｘ発生予測値の計算方法の一例を示す。
（ＮＯｘ発生予測値）＝Ｑ×Ｔ１／Ｔ２
ここで、Ｑ（Ｎｍ^３／時間）とは、ＮＯｘ計で測定した直近の過去の時間（上記した１０〜１５分）の合計ＮＯｘ発生量であり、Ｔ１（分）は、ＮＯｘ発生予測値を算出する予め設定した時間（上記した４０〜９０分後）であり、Ｔ２（分）は、ＮＯｘ計で測定した直近の過去の時間である。
なお、図３では、Ｔ１を６０分とし、Ｔ２を１５分として、上記した式により、ＮＯｘ発生予測値を算出している。

算出したＮＯｘ発生予測値が、図３の点線に示す直線のように管理値を超えた場合には、直近の過去の時間の起算点（図３中の０分）を基準として１５分後の時点（即ち、ＮＯｘ発生予測値を算出した時点）で、制御装置３０によって警報が発令される。なお、ここでは、管理値が、前記した予め設定したＮＯｘの基準値となる。
この場合、制御装置３０により、改質処理設備１２の一時貯留槽２９から切出す改質コークス量（改質コークスに使用する粉コークス量）を、現状よりも増加させると共に、焼結設備１１の貯留槽１７から切出す粉コークス量を、改質コークスに使用する粉コークス量に相当する粉コークス量だけ減少させる。
従って、焼結鉱の製造に使用する粉コークス合計量を変更することなく、焼結鉱の焼結設備１１と固体燃料の改質処理設備１２で使用する粉コークスの使用割合のみを変更できる。

なお、上記した粉コークスの使用割合の調整のタイミング（調整時期）は、上記したＮＯｘ発生予測値の算出直後、即ち、警報発令の直後が最も好ましいが、ＮＯｘ発生量が管理値を超えない（管理値以下の）範囲内でれば、これに限定されるものではない。
そして、上記した使用割合の調整を行った後、引き続きＮＯｘ計２４で測定した直近の過去の時間（ここでは、１５〜３０分の１５分間）内の測定値を基にＮＯｘ発生量を算出し、予め設定した時間後のＮＯｘ発生予測値を算出し推定する。
これにより、図３中の０分を基準とした６０分後のＮＯｘ発生予測値は、その後、図３の実線に示す直線のように、管理値以下に低下するため、制御装置３０によって発令された警報は、３０分後の時点（即ち、ＮＯｘ発生予測値を算出した時点）で解除される。

ここで、改質コークスに使用する粉コークスの使用割合の増加量（以下、必要調整量ともいう）は、ＮＯｘ発生予測値が、管理値を超える量を基にして決定することが好ましい。具体的には、以下の式により算出できる。
｛（ＮＯｘ発生予測値）−（管理値）｝×Ｄ
上記Ｄは、前記した図２から求めた傾き、即ち｛（改質コークスの使用割合）／（排ガス中のＮＯｘ発生量）｝である。
なお、改質コークスに使用する粉コークスの必要調整量は、この方法で算出することに限定されるものではなく、例えば、改質コークスに使用する粉コークス量を、予め設定した量だけ複数回に分けて段階的に使用し、調整することもできる。

更に、改質コークスに使用する粉コークスの使用割合の変更は、ＮＯｘ発生予測値が管理値を超えない（管理値以下の）範囲内で、この粉コークスの使用割合を、現状よりも低減させると共に、被覆物で覆われていない粉コークスの使用割合を、現状よりも増加させることが好ましい。
例えば、ＮＯｘ発生予測値が、管理値より大幅に低い場合（例えば、管理値の５０〜８５％程度）、オペレータの判断により、改質コークスに使用する粉コークスの使用量を減少することが、コスト面で好ましい。この際における粉コークスの減少量は、｛（管理値）−（現時点（０時）のＮＯｘ測定値）＋（余裕代）｝の式により、増加しても大丈夫なＮＯｘ量を求め、この求めたＮＯｘ量と前記した図２を基に、算出することが望ましい。なお、上記した余裕代は、操業条件の変動状態、即ち、ＮＯｘ発生量の変動が多い場合には大きくし、変動が少ない場合には小さくするようにする。
一方、ＮＯｘ発生予測値が、管理値に近い場合（例えば、管理値の８５％超、更には９０％以上、９８％以下の場合）、前記したＮＯｘ発生予測値の算出方法を用いて、改質コークスに使用する粉コークスの使用量を減少するのがよい。

なお、以上に示した改質コークスに使用する粉コークスの使用割合は、この粉コークス量を、例えば、焼結機へ装入する全粉コークス量の０を超え９５質量％以下の範囲内で増減させるのがよい。
焼結機では、点火炉で焼結原料に着火するが、この着火源として、被覆物で被覆されていない粉コークスが必要である。つまり、焼結機へ装入する粉コークスの９５質量％超を被覆物で被覆した場合（改質コークスに使用する粉コークスの使用割合を９５質量％超にした場合）、焼結原料の表面への着火不良が発生する。
従って、改質コークスに使用する粉コークスの使用割合を、全粉コークス量の０を超え９５質量％以下としたが、ＮＯｘ発生量を低減させると共に着火源を確保するため、下限を５０質量％、上限を９０質量％、更には８５質量％とすることが好ましい。

また、一時貯留槽２９からの改質コークスの切出し量を増減するに際しては、この増減量に合わせて、貯留槽２５、２６からの消石灰と粉コークスの切出し量や水分量の増減を制御する必要がある。これにより、一時貯留槽２９内の改質コークスの貯留量（レベル）を、必要な量だけ（予め設定した一定量）維持できると共に、改質コークスの被覆厚みを必要量（予め設定した一定厚み）に維持できる。
更に、前記したように、貯留槽２６から切出す粉コークス量を、現状よりも増加（減少）させた場合、この粉コークスの増加（減少）量相当分だけ、貯留槽１７から切出す粉コークス量を、現状よりも減少（増加）させる。また、貯留槽２５から切出す消石灰量を、現状よりも増加（減少）させた場合も、この消石灰中のカルシウム成分の増加（減少）量相当分だけ、貯留槽１６から切出す石灰石量を、現状よりも減少（増加）させる。
従って、本発明の焼結鉱の製造方法を使用することで、製造する焼結鉱を減産することなく、安価で経済的に、焼結時のＮＯｘ発生量を制御できる。

次に、本発明の作用効果を確認するために行った実施例について説明する。
ここでは、ＤＬ式焼結機を使用した。
なお、試験は、パレット幅５．５ｍ、ストランド長１２０ｍ、焼結面積６６０ｍ^２の焼結機を用い、層厚７３０ｍｍ、吸引負圧１７．９ｋＰａの操業条件において、全固体燃料に対する被覆固体燃料の使用割合を変更して、操業評価試験を行った。焼結原料の条件としては、ブレンド鉱石６４.０質量％、石灰石１１．２質量％、生石灰１．２質量％、ドロマイト２．８質量％、及び返鉱２０．８質量％の焼結配合原料をベースに、固体燃料（被覆固体燃料と未被覆固体燃料の合計）を３．８質量％（外枠配合）添加した。なお、固体燃料には、粉コークスを使用した。また、被覆固体燃料の表面に形成した被覆物は、被覆固体燃料１００質量％に対し、ＣａＯに換算して１０．０質量％の消石灰を配合して形成した。この消石灰中の水酸化カルシウム量（Ｃａ（ＯＨ）_２量）は９０質量％である。

ここで、改質コークスに使用する被覆固体燃料、及び被覆物が被覆されていない未被覆固体燃料の配合条件と、この配合条件の調整前後の試験結果を、表１に示す。なお、表１中の全固体燃料中の被覆固体燃料割合とは、焼結機に装入する全固体燃料量に対する改質コークスに使用した被覆固体燃料の使用割合、即ち（被覆固体燃料量）／（全固体燃料量）×１００（質量％）である。また、本実施例では、ＮＯｘの規制値を２５０（Ｎｍ^３／時間）とし、管理値を２２０（Ｎｍ^３／時間）とした。

まず、実施例１について説明する。
実施例１は、焼結機に装入する全固体燃料量を５０．０（ｋｇ／ｔ−ｓ）に固定した結果である。なお、「ｋｇ／ｔ−ｓ」とは、焼結鉱を１トン製造するのに使用した量、即ち全固体燃料量、被覆固体燃料量、未被覆固体燃料量、又は改質コークスの配合量を意味する。
固体燃料の使用割合の調整前は、被覆固体燃料の配合量を５．０（ｋｇ／ｔ−ｓ）とし、未被覆固体燃料の配合量を４５．０（ｋｇ／ｔ−ｓ）として、焼結原料を焼結させた。このときのＮＯｘ発生予測値（排ガス中のＮＯｘ発生量）を算出すると、２２１（Ｎｍ^３／時間）となり、図４の点線に示すように、管理値を超えた。
そこで、被覆固体燃料の配合量を３０．０（ｋｇ／ｔ−ｓ）へ増加すると共に、未被覆固体燃料の配合量を２０．０（ｋｇ／ｔ−ｓ）へ低減して、被覆固体燃料の使用割合を１０．質量％から６０．０質量％へと増加した。
これにより、算出したＮＯｘ発生予測値は２０８（Ｎｍ^３／時間）まで低下（ＮＯｘの発生量を抑制）し、図４の実線に示すように、管理値を下回った。

次に、実施例２について説明する。
実施例２は、焼結機に装入する全固体燃料量を５２．０（ｋｇ／ｔ−ｓ）に固定した結果である。
固体燃料の使用割合の調整前は、被覆固体燃料の配合量を９．０（ｋｇ／ｔ−ｓ）とし、未被覆固体燃料の配合量を４３．０（ｋｇ／ｔ−ｓ）として、焼結原料を焼結させた。このときのＮＯｘ発生予測値を算出すると、２２５（Ｎｍ^３／時間）となり、図４の点線に示すように、管理値を超えた。
そこで、被覆固体燃料の配合量を３８．７（ｋｇ／ｔ−ｓ）へ増加すると共に、未被覆固体燃料の配合量を１３．３（ｋｇ／ｔ−ｓ）へ低減して、被覆固体燃料の使用割合を１７．３質量％から７４．４質量％へと増加した。
これにより、算出したＮＯｘ発生予測値は２１０（Ｎｍ^３／時間）まで低下（ＮＯｘの発生量を抑制）し、図４の実線に示すように、管理値を下回った。

続いて、実施例３について説明する。
実施例３は、焼結機に装入する全固体燃料量を５０．０（ｋｇ／ｔ−ｓ）に固定した結果である。
固体燃料の使用割合の調整前は、被覆固体燃料の配合量を４．５（ｋｇ／ｔ−ｓ）とし、未被覆固体燃料の配合量を４５．５（ｋｇ／ｔ−ｓ）として、焼結原料を焼結させた。このときのＮＯｘ発生予測値を算出すると、２３５（Ｎｍ^３／時間）となり、図５（Ａ）の点線に示すように、管理値を超えた。
そこで、固体燃料の使用割合の調整１として、被覆固体燃料の配合量を４５．０（ｋｇ／ｔ−ｓ）へ増加すると共に、未被覆固体燃料の配合量を５．０（ｋｇ／ｔ−ｓ）へ低減して、被覆固体燃料の使用割合を９．０質量％から９０．０質量％へと増加した。

これにより、算出したＮＯｘ発生予測値は２１３（Ｎｍ^３／時間）まで低下（ＮＯｘの発生量を抑制）し、図５（Ａ）の二点鎖線に示すように、管理値を下回った。
このとき、ＮＯｘ発生予測値は、管理値まで７（Ｎｍ^３／時間）の余裕があった。
そこで、固体燃料の使用割合の調整２として、被覆固体燃料の配合量を３６．０（ｋｇ／ｔ−ｓ）へ低減すると共に、未被覆固体燃料の配合量を１４．０（ｋｇ／ｔ−ｓ）へ増加して、被覆固体燃料の使用割合を９０．０質量％から７２．０質量％へと低減した。
これにより、算出したＮＯｘ発生予測値は、図５（Ａ）の実線に示すように、管理値を超えない範囲内で２１８（Ｎｍ^３／時間）まで上昇した。

最後に、実施例４について説明する。
実施例４は、焼結機に装入する全固体燃料量を５３．０（ｋｇ／ｔ−ｓ）に固定した結果である。
固体燃料の使用割合の調整前は、被覆固体燃料の配合量を４０．５（ｋｇ／ｔ−ｓ）とし、未被覆固体燃料の配合量を１２．５（ｋｇ／ｔ−ｓ）として、焼結原料を焼結させた。このときのＮＯｘ発生予測値を算出すると、２０４（Ｎｍ^３／時間）となり、図５（Ｂ）の点線に示すように、管理値を下回った。なお、この固体燃料の使用割合の調整は、事前に、被覆固体燃料の使用割合を増加すると共に、未被覆固体燃料の使用割合を低減し、ＮＯｘの発生量を抑制して管理値を超えないように調整している。

このとき、ＮＯｘ発生予測値は、管理値まで１６（Ｎｍ^３／時間）の余裕があった。
そこで、被覆固体燃料の配合量を２７．０（ｋｇ／ｔ−ｓ）へ低減すると共に、未被覆固体燃料の配合量を２６．０（ｋｇ／ｔ−ｓ）へ増加して、被覆固体燃料の使用割合を７６．４質量％から５０．９質量％へと低減した。
これにより、算出したＮＯｘ発生予測値は、図５（Ｂ）の実線に示すように、管理値を超えない範囲内で２１０（Ｎｍ^３／時間）まで上昇した。

以上の結果から、被覆固体燃料と未被覆固体燃料の使用割合を調整することで、ＮＯｘの発生量を抑制して管理値を超えないように（管理値以下に）調整できることを確認できた。
また、表１に示す生産率、石灰石原単位、及び落下強度は、被覆固体燃料と未被覆固体燃料の使用割合の調整前後において、ほぼ同程度の結果が得られた。
従って、本発明の焼結鉱の製造方法を使用することで、製造する焼結鉱を減産することなく、安価で経済的に、焼結時のＮＯｘ発生量を制御できることを確認できた。

以上、本発明を、実施の形態を参照して説明してきたが、本発明は何ら上記した実施の形態に記載の構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載されている事項の範囲内で考えられるその他の実施の形態や変形例も含むものである。例えば、前記したそれぞれの実施の形態や変形例の一部又は全部を組合せて本発明の焼結鉱の製造方法を構成する場合も本発明の権利範囲に含まれる。
また、前記実施の形態においては、本発明の焼結鉱の製造方法を、脱硝設備が設けられていない焼結鉱の焼結プラントに適用した場合について説明したが、脱硝設備が設けられた焼結鉱の焼結プラントに適用することも可能である。この場合、ＮＯｘ発生量の更なる低減が図れる。

１０：焼結鉱の焼結プラント、１１：焼結鉱の焼結設備、１２：固体燃料の改質処理設備、１３〜１７：貯留槽、１８：１次ドラムミキサー（造粒機）、１９：２次ドラムミキサー（造粒機）、２０：焼結機、２１：焼結排ガス路、２２：電気集塵機、２３：ブロワー、２４：ＮＯｘ計、２５、２６：貯留槽、２７：ダウミキサー、２８：パンペレタイザー、２９：一時貯留槽、３０：制御装置

Claims

鉄鉱石、固体燃料、及び副原料を、造粒機で擬似造粒した後、この擬似造粒物を焼結機で焼結する焼結鉱の製造方法において、
前記固体燃料として、カルシウム成分を含む被覆物で覆った被覆固体燃料と未被覆固体燃料を使用し、前記擬似造粒物の焼結時に発生するＮＯｘ量が予め設定したＮＯｘの基準値を超える際には、前記被覆固体燃料の使用割合を増加すると共に、前記未被覆固体燃料の使用割合を低減し、ＮＯｘの発生量を抑制して、該ＮＯｘの発生量が前記予め設定したＮＯｘの基準値を超えないようにすることを特徴とする焼結鉱の製造方法。
請求項１記載の焼結鉱の製造方法において、前記被覆固体燃料の使用割合の変更は、前記焼結機の焼結排ガス路に設置されたＮＯｘ計の測定値を基にして推定される、予め設定した時間後のＮＯｘ発生予測値により行うことを特徴とする焼結鉱の製造方法。
請求項２記載の焼結鉱の製造方法において、前記被覆固体燃料の使用割合の増加量は、前記ＮＯｘ発生予測値が、前記予め設定したＮＯｘの基準値を超える量を基にして決定することを特徴とする焼結鉱の製造方法。
請求項２又は３記載の焼結鉱の製造方法において、前記ＮＯｘ発生予測値が前記予め設定したＮＯｘの基準値を超えない範囲内で、前記被覆固体燃料の使用割合を低減させると共に、前記未被覆固体燃料の使用割合を増加させることを特徴とする焼結鉱の製造方法。