JP5892317B2 - Production method of raw materials for blast furnace - Google Patents
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Description
本発明は、高結晶水含有鉱石から高強度の高炉用原料を製造する方法に関する。 The present invention relates to a method for producing a high-strength blast furnace raw material from ore containing high crystal water.
高炉製銑法の主原料としては、現在、塊鉄鉱石、焼結鉱およびペレット等が使用されているが、その大部分は焼結鉱である。 Currently, massive iron ore, sintered ore, pellets, and the like are used as the main raw materials for the blast furnace ironmaking method, and most of them are sintered ore.
近年、焼結鉱製造プロセスで使用される鉄鉱石粉としては、豪州産のものを中心に赤鉄鉱石等の脈石分の少ない高品位の鉄鉱石が枯渇しつつあることから、その代替として結晶水を多量に含むピソライト鉱石やマラマンバ鉱石のような高結晶水鉄鉱石の使用が増加している。こうした高結晶水含有鉄鉱石粉を焼結用原料として使用するには、該鉄鉱石粉中の結晶水の熱分解のために、熱の供給源となる凝結材（粉コークス等）の使用量が増大するという問題があった。また、通常の原料造粒用水分に加えて、結晶水として水を含有しているため、原料として持ち込む水分量が増加し、このことが原料充填層の湿潤帯の拡張を招いて焼結機の生産性を低下させるという問題もあった。 In recent years, iron ore powder used in the sintered ore production process has been depleted of high-grade iron ore with low gangue such as hematite ore, mainly from Australia. There is an increasing use of highly crystalline hydrous ores such as high-water pisolite ores and maramamba ores. In order to use such high crystal water containing iron ore powder as a raw material for sintering, the amount of aggregating material (powder coke, etc.) used as a heat source increases due to thermal decomposition of the crystal water in the iron ore powder. There was a problem to do. Further, since water is contained as crystal water in addition to normal raw material granulation moisture, the amount of moisture brought in as raw material increases, which leads to expansion of the wet zone of the raw material packed layer, and the sintering machine. There was also a problem of lowering productivity.
このような問題に対し従来、特許文献１では、結晶水を含む鉄鉱石については、これを予め還元処理した上で、焼結鉱製造用原料として使用する焼結鉱の製造方法を提案している。この従来方法によれば、高結晶水鉄鉱石を使用するときの上述した問題を確実に解決することができると考えられるからである。
Conventionally,
しかしながら、上記従来技術（特許文献１）については、なお次のよう課題がある。
即ち、特許文献１に開示されているように、結晶水を含む鉄鉱石から予備還元鉱石を製造し、この予備還元鉱石を焼結原料の一部として使用して焼結鉱を製造する場合、約１２００℃以上で加熱される焼結機の原料充填層内では、前記予備還元鉱石の酸化による発熱量を熱源として利用することができるので、凝結材の使用量を減らすことができるという利点がある。しかし、基本的に焼結機の反応温度自体を低下させることにはならず、多量の熱の投入および融液量の増大を阻止することまではできない。
However, the conventional technique (Patent Document 1) still has the following problems.
That is, as disclosed in
また、この特許文献１に開示の技術では、還元性の低い高炉ガスを部分燃焼させたガスを使って鉄鉱石を予備還元処理しているため、このプロセスから排出される排ガスについては、還元性がさらに低下した排ガスとなるので、他の用途に使用することができなくなるという問題がある。即ち、反応条件にもよるがＣＯを含む該排ガスを可燃性ガスとして利用することができなくなり、効率的でない。つまり、予備還元鉱石を焼結鉱製造用原料とするところに大きな問題があると考えられる。
In the technique disclosed in
本発明は、従来技術が抱える上述した課題点に鑑みてなされたものであり、その主たる目的は、予備還元鉱石を焼結鉱製造用原料としてではなく、高炉用原料として使用できるようにすることで、焼結機で使用するときの上記の課題を払拭することにある。 The present invention has been made in view of the above-described problems of the prior art, and its main purpose is to enable the use of pre-reduced ore as a raw material for blast furnace, not as a raw material for producing sintered ore. Thus, the above-described problems when used in a sintering machine are to be eliminated.
本発明の他の目的は、低温で焼成しても高炉用原料として十分な強度をもつ塊成鉱を有利に製造する方法を提案することにある。 Another object of the present invention is to propose a method for advantageously producing an agglomerate having sufficient strength as a raw material for a blast furnace even when fired at a low temperature.
上記課題の解決に向けて鋭意研究を重ねた結果、発明者らは、結晶水を多量に含む高結晶水含有鉄鉱石については、これをまず予備還元して酸化度を下げておけば、これを酸化性雰囲気の下で加熱すると酸化発熱するため、８５０℃以下という低温の加熱であっても十分に焼成反応が進行することがわかり、このことによって、焼結機で高温焼成するときの上述した課題が解消できることを確信し、本発明を開発した。 As a result of intensive research aimed at solving the above-mentioned problems, the inventors of the present invention have made it possible to reduce the degree of oxidation of iron ore containing a high amount of crystal water by pre-reducing it first. When heated in an oxidizing atmosphere, oxidation heat is generated, so that it can be seen that the firing reaction proceeds sufficiently even at a low temperature of 850 ° C. or less. The present invention has been developed with the certainty that the above problems can be solved.
即ち、本発明は、高結晶水鉄鉱石を還元性ガス雰囲気下の予備還元炉内に装入して予備還元し、次いで、得られた予備還元鉱石を、酸化性雰囲気に維持される焼成炉にて２５０℃以上８５０℃以下の温度で焼成を行なうことを特徴とする高炉用原料の製造方法である。 That is, the present invention is a calcining furnace in which high-crystal water ore is charged into a prereduction furnace under a reducing gas atmosphere and preliminarily reduced, and then the obtained prereduced ore is maintained in an oxidizing atmosphere. Baked at a temperature of 250 ° C. or higher and 850 ° C. or lower.
なお、本発明方法においては、
（１）前記予備還元に用いる還元性ガスは、下記式に示される酸化度Ｘｇ（−）で、０．８以下のガスを用いることを特徴とする請求項１に記載の高炉用原料の製造方法。
Ｘｇ＝〔（Ｈ２Ｏ ＋ ＣＯ２）／（Ｈ２ ＋ Ｈ２Ｏ ＋ ＣＯ ＋ ＣＯ２）〕ｖｏｌ．％
（２）前記予備還元鉱石は、鉄の酸化度（ＦｅＯｘｏ）が、０≦ｘｏ≦１．３６で表わされるものであること、
（３）前記還元性ガスは、転炉ガス、高炉ガス、コークスガス、天然ガス、液化石油ガスのいずれか１種以上のガスを用いること、
（４）前記高結晶水鉄鉱石は、結晶水を３〜１５ｍａｓｓ％含有する鉄鉱石であること、
（５）前記高結晶水鉄鉱石がピソライト鉱石かマラマンバ鉱石であること、
がより好ましい解決手段になると考えられる。
In the method of the present invention,
(1) The reducing gas used for the preliminary reduction is a gas having an oxidation degree Xg (−) represented by the following formula and a gas of 0.8 or less. Method.
Xg = [(H 2 O + CO 2) / (H 2 + H 2 O + CO + CO 2) ] vol. %
(2) The pre-reduced ore has an iron oxidation degree (FeOxo) represented by 0 ≦ xo ≦ 1.36,
(3) The reducing gas is one or more of converter gas, blast furnace gas, coke gas, natural gas, and liquefied petroleum gas,
( 4 ) The high crystalline hydrous ore is an iron ore containing 3 to 15 mass% of crystal water,
( 5 ) The high crystalline hydrous ore is pisolite ore or maramamba ore,
Is considered to be a more preferable solution.
上述したように構成される本発明によれば、次のような効果が期待できる。例えば、結晶水を多く含む鉄鉱石を焼結機による処理を経ることなく高炉用原料とすることができる。そのため、焼結段階で見られる過剰溶融に起因する生産性の低下を防ぐことができるようになる。また、本発明においては、高炉用原料の製造のために、予備還元鉱石の酸化発熱を利用することで比較的低温で焼成することができるので熱エネルギー消費が少なく、しかも高強度の高炉用原料を安価に製造することができる。 According to the present invention configured as described above, the following effects can be expected. For example, iron ore containing a large amount of crystal water can be used as a raw material for a blast furnace without being processed by a sintering machine. For this reason, it is possible to prevent a decrease in productivity due to excessive melting observed in the sintering stage. Further, in the present invention, for the production of blast furnace raw material, it can be fired at a relatively low temperature by utilizing the oxidation heat of the pre-reduced ore, so that the heat energy consumption is low and the high strength blast furnace raw material Can be manufactured at low cost.
本発明は、図１に示すように、ピソライト鉱石やマラマンバ鉱石などの結晶水を多量（３〜１５ｍａｓｓ％）に含む高結晶水鉄鉱石を予備還元炉に装入し、製鉄所で自生する還元ガスにより還元して予備還元鉱石を製造する。次いで、その予備還元鉱石を必要に応じて、他の原料やコークス粉等を加えた上で造粒し、焼成設備を有する焼成炉内に移し、酸化性雰囲気下において８５０℃以下の温度にて加熱して焼成し、必要に応じて篩分け処理することで、塊状の高炉用原料鉱石を製造する方法である。 In the present invention, as shown in FIG. 1, a high-crystal water ore containing a large amount (3 to 15% by mass) of crystal water such as pisolite ore and maramanba ore is charged into a prereduction furnace and is reduced naturally in an ironworks. Reduction with gas produces prereduced ore. Next, if necessary, the prereduced ore is granulated after adding other raw materials and coke powder, transferred to a firing furnace having a firing facility, and at a temperature of 850 ° C. or lower in an oxidizing atmosphere. It is a method for producing a massive blast furnace raw material ore by heating and firing and, if necessary, sieving treatment.
本発明においては、高炉用原料を製造するのに、出発原料として高結晶水鉄鉱石を用いることを前提としている。それは、安価な高結晶水鉄鉱石であっても、これを予備還元鉱石に変えると、焼成時に酸化性雰囲気下に置くと、反応時の酸化発熱により、８５０℃以下という従来の焼結プロセスに比べて相対的に低い雰囲気温度でも十分な焼成が可能になるからである。以下、本発明方法について、さらに詳述する。 In the present invention, it is premised that high crystal hydrous ore is used as a starting material for producing a blast furnace raw material. Even if it is an inexpensive high crystalline hydrous ore, if it is converted to a pre-reduced ore, if it is placed in an oxidizing atmosphere at the time of firing, it will become a conventional sintering process of 850 ° C. or less due to oxidation heat generated during the reaction. This is because sufficient firing is possible even at a relatively low atmospheric temperature. Hereinafter, the method of the present invention will be described in further detail.
（１）予備還元処理
従来、焼結鉱製造プロセスで使用されている鉄鉱石粉は、８ｍｍ程度以下の赤鉄鉱石が用いられているが、上述した結晶水を含む鉄鉱石粉であるピソライト鉱石やマラマンバ鉱石のような高結晶水鉄鉱石は、例えば、ピソライト鉱石の場合、８ｍａｓｓ％程度、マラマンバ鉱石の場合、３ｍａｓｓ％以上の結晶水を含有していることが知られている。
(1) Pre-reduction treatment Conventionally, the iron ore powder used in the sintered ore manufacturing process uses a hematite ore of about 8 mm or less, but the above-described iron ore powder containing crystal water, such as pisolite ore and maramamba. It is known that a highly crystalline hydrous ore such as an ore contains, for example, about 8 mass% of crystallite ore and about 3 mass% or more of maramamba ore.
この点、高結晶水含有鉱石粉を、従来の焼結鉱製造プロセスの原料として使用すると、鉄鉱石粉中の結晶水の熱分解に熱が必要になるため、熱の供給源である凝結材の使用量が増大するという問題がある。しかし、このような高結晶水鉄鉱石を還元性ガスを用いて還元すると、還元に適する温度において酸化鉄が還元されて低酸化度の鉱石に変化する同時に、該鉄鉱石中の結晶水が除去された予備還元鉱石を得ることができる。本発明では、このようにして得られた予備還元鉱石を、焼結機以外のプロセスで塊成化して高炉用原料にしようとするものである。 In this regard, if high-crystal water-containing ore powder is used as a raw material for the conventional sinter ore production process, heat is required for the thermal decomposition of crystal water in iron ore powder. There is a problem that the amount of use increases. However, when such a high-crystal water ore is reduced using a reducing gas, the iron oxide is reduced to a low-oxidation ore at a temperature suitable for reduction, and at the same time, the crystal water in the iron ore is removed. A pre-reduced ore can be obtained. In the present invention, the pre-reduced ore thus obtained is agglomerated by a process other than a sintering machine to make a raw material for a blast furnace.
なお、高結晶水鉄鉱石粉を予備還元するための予備還元炉としては、シャフト炉やロータリーキルンおよび流動層還元炉などの使用が可能である。なお、この予備還元炉内には、還元性ガスを導入して前記鉱石の予備還元処理を行なう。 In addition, as a prereduction furnace for prereducing the high-crystal water ore powder, a shaft furnace, a rotary kiln, a fluidized bed reduction furnace, or the like can be used. In the preliminary reduction furnace, a reducing gas is introduced to perform the preliminary reduction treatment of the ore.
前記還元性ガスとしては、転炉ガスや高炉ガス、コークス炉ガス、天然ガス、液化石油ガス等のいずれか１種以上のガスが使用できる。これらの還元性ガスは、鉄鉱石の還元に必要な温度（通常、５００℃以上）まで昇温する必要があるが、高温の転炉ガスを使用すれば、ガスの顕熱を有効に利用することができるため好ましい。通常、転炉ガスは一旦、除塵、冷却して使用されるが、予備還元炉では、このダストも予備還元鉱石を製造するための原料として使用できるので、除塵、冷却の必要がない。さらに、ピソライト鉱石またはマラマンバ鉱石などに含まれる結晶水は、３５０℃付近から分解を始めるので、５００℃以上の温度で還元処理を行なうことで結晶水も同時に分解、除去することが可能である。鉄鉱石は還元雰囲気で１２００℃以上に加熱すると部分的に溶融して粒子同士が融着する可能性があるため、予備還元炉では１２００℃以下の温度で還元処理を行なうことが好ましい。 As the reducing gas, one or more gases such as converter gas, blast furnace gas, coke oven gas, natural gas, and liquefied petroleum gas can be used. These reducing gases need to be heated to a temperature required for the reduction of iron ore (usually 500 ° C. or higher), but if a high-temperature converter gas is used, the sensible heat of the gas is effectively used. This is preferable. Normally, converter gas is once used after dust removal and cooling. However, in a prereduction furnace, this dust can also be used as a raw material for producing prereduction ore, so there is no need for dust removal and cooling. Furthermore, since the crystal water contained in the pisolite ore or maramamba ore starts to be decomposed at around 350 ° C., the crystal water can be decomposed and removed at the same time by performing a reduction treatment at a temperature of 500 ° C. or higher. When iron ore is heated to 1200 ° C. or higher in a reducing atmosphere, it may partially melt and the particles may be fused together. Therefore, it is preferable to perform the reduction treatment at a temperature of 1200 ° C. or lower in the preliminary reduction furnace.
ところで、転炉ガスや高炉ガスは、ＣＯガス濃度に対してＣＯ２ガス濃度が高いものの、通常、ウスタイト(ＦｅＯ)程度まで還元する能力がある。したがって、転炉ガスや高炉ガスを用いてピソライト鉱石またはマラマンバ鉱石などの結晶水を含む鉄鉱石を予備還元炉で還元すると、結晶水が除去されると同時に、製造条件によっては一部に金属鉄を含む場合もあるが、主としてマグネタイト(Ｆｅ３Ｏ４)とウスタイトにまで還元された予備還元鉱石とすることができる。 Meanwhile, converter gas and blast furnace gas, although CO 2 gas concentration for CO gas concentration higher, typically, is capable of reducing the extent wustite (FeO). Therefore, when iron ore containing crystal water such as pisolite ore or maramamba ore is reduced in a prereduction furnace using converter gas or blast furnace gas, the crystal water is removed and at the same time, depending on the production conditions, part of the metal iron In some cases, it may be a pre-reduced ore reduced mainly to magnetite (Fe 3 O 4 ) and wustite.
即ち、本発明において用いる予備還元鉱石とは、鉄鉱石の酸化度（ＦｅＯｘｏ）で表されるｘｏが０≦ｘｏ≦１．３６の範囲内となるように予備還元して、当初の酸化度よりも低い酸化度の鉱石にすることが好ましい。この程度に予備還元された鉱石は、少なくともＦｅ３Ｏ４ないしＦｅＯを含む形態をとるものになる。 That is, the pre-reduced ore used in the present invention is pre-reduced so that xo represented by the degree of iron ore oxidation (FeOxo) falls within the range of 0 ≦ xo ≦ 1.36. It is also preferable to use an ore with a low oxidation degree. The ore preliminarily reduced to this extent takes a form containing at least Fe 3 O 4 to FeO.
なお、ピソライト鉱石やマラマンバ鉱石のような高結晶水鉄鉱石は、通常、８ｍｍ程度以下に整粒されているが、一部は８ｍｍ以上の鉄鉱石も含まれており、粒度分布の幅も大きい。そのため、予備還元炉として流動層還元炉を用いる場合には、気泡流動層よりも多段流動層もしくは循環流動層を用いることが好ましい。その理由は、気泡流動層では、ガス流速を粒子の流動開始温度以上かつ終末速度以下に制御して、流動層内での粒子の流動状態を良好に保つとともに、流動層からの粒子の飛散を抑制する必要があるため、粒子の粒度分布が大きいと対応できないからである。この点、多段流動層もしくは循環流動層では、飛散した粒子をサイクロンで捕集して粒子を流動層内に循環させることができるので、大きなガス流速で運転することが可能である。また、この方式の流動層では、サイクロンの捕集限界となる微粒から粗粒までの処理が可能であり、また、粒度分布の大きな粒子でも対応が可能であるため、結晶水を含む鉄鉱石の処理に適している。 High crystal hydrous ores such as pisolite ore and maramamba ore are usually sized to about 8 mm or less, but some of them also contain iron ore of 8 mm or more, and the width of the particle size distribution is large. . Therefore, when a fluidized bed reduction furnace is used as the preliminary reduction furnace, it is preferable to use a multistage fluidized bed or a circulating fluidized bed rather than a bubble fluidized bed. The reason for this is that, in the bubbling fluidized bed, the gas flow rate is controlled to be higher than the particle flow start temperature and lower than the end velocity, so that the flow state of the particles in the fluidized bed is kept good and the particles are scattered from the fluidized bed. This is because if the particle size distribution of the particles is large, it is necessary to suppress them. In this regard, in a multistage fluidized bed or a circulating fluidized bed, the scattered particles can be collected by a cyclone and the particles can be circulated in the fluidized bed, so that it is possible to operate at a high gas flow rate. In addition, in this type of fluidized bed, processing from fine particles to coarse particles, which is the limit of cyclone collection, is possible, and even particles with a large particle size distribution can be handled. Suitable for processing.
本発明において、前記予備還元炉で用いる予備還元用ガスとしては、還元ガス中のＨ２濃度（Ｈ２：ｖｏｌ．％）、Ｈ２Ｏ濃度（Ｈ２Ｏ：ｖｏｌ．％）、ＣＯ濃度（ＣＯ：ｖｏｌ．％）、およびＣＯ２濃度（ＣＯ２：ｖｏｌ．％）とすると、下記（１）式で表わされる酸化度Ｘｇ（−）が０.８以下であるものを用いる。もし、この還元ガスの酸化度Ｘｇ（−）が０．８よりも大きくなると、図５に示すように、焼成温度８００℃において少なくともＦｅ３Ｏ４を生成させるためのガスの還元駆動力が小さいため、予備還元炉での還元の進行が遅くなって、予備還元鉱石の生産性が低下する。そのため、還元ガスの酸化度Ｘｇは０.８よりも小さいことが好ましい。転炉ガスや高炉ガスの酸化度Ｘｇは、通常、０.１〜０.６程度であり、予備還元炉の還元ガスとして好適に使用できる。
Ｘｇ＝〔（Ｈ２Ｏ ＋ ＣＯ２）／（Ｈ２ ＋ Ｈ２Ｏ ＋ ＣＯ ＋ ＣＯ２）〕ｖｏｌ．％
（１）
In the present invention, the prereduction gas used in the prereduction furnace includes H 2 concentration (H 2 : vol.%), H 2 O concentration (H 2 O: vol.%), CO concentration ( . CO: vol%), and CO 2 concentration (CO 2:. vol When%) to, the following (1) oxidation degree is represented by the formula Xg (- used ones) is 0.8 or less. If the oxidation degree Xg (−) of the reducing gas is larger than 0.8, as shown in FIG. 5, the reduction driving force of the gas for generating at least Fe 3 O 4 at a firing temperature of 800 ° C. is small. For this reason, the progress of the reduction in the preliminary reduction furnace is delayed, and the productivity of the preliminary reduced ore is reduced. For this reason, the oxidation degree Xg of the reducing gas is preferably smaller than 0.8. The degree of oxidation Xg of the converter gas or blast furnace gas is usually about 0.1 to 0.6, and can be suitably used as the reducing gas for the preliminary reduction furnace.
Xg = [(H 2 O + CO 2) / (
(1)
なお、予備還元炉で鉄鉱石の還元に使用したガスについては、ＣＯが含まれているため、ガス中の水分を低減させ、焼結機上から吹き込むことで凝結材の一部代替ガスとして利用したり、焼成設備の熱源として利用することができる。 The gas used to reduce iron ore in the prereduction furnace contains CO, so it can be used as a substitute gas for the condensate by reducing the moisture in the gas and blowing it from above the sintering machine. Or can be used as a heat source for baking equipment.
（２）低温焼成処理
次に、上述したようにして予備還元炉で得られた予備還元鉱石は、場合によってはさらに、他の原料（低結晶水鉄鉱石粉や焼結鉱篩下粉、回収粉、副原料および凝結材）と混合して配合原料とし、これをパンペレタイザーやドラムミキサー等にて造粒し、引き続きロータリーキルン等の焼成設備にて８５０℃以下の温度で焼成して塊成鉱とする。こうして得られる塊成鉱は、篩分けし、篩上のものを高炉原料として適した粒径の成品塊成鉱とする一方、篩下のものを篩下粉として分別する。この篩下粉は、既に結晶水が除去された状態であるので、この焼成処理プロセスの原料として使用してもよいし、焼結鉱製造時の焼結鉱篩下粉に混合して使用してもよい。
(2) Low-temperature firing treatment Next, the prereduced ore obtained in the prereduction furnace as described above may further contain other raw materials (low crystal hydrous ore powder, sintered ore sieve powder, recovered powder, as the case may be. , Secondary raw materials and coagulants) to make a blended raw material, which is granulated with a pan pelletizer, drum mixer, etc., and then baked at a temperature of 850 ° C. or less with a baking facility such as a rotary kiln To do. The agglomerated mineral thus obtained is sieved, and the material on the sieve is made into a product agglomerated with a particle size suitable as a blast furnace raw material, while the material under the sieve is fractionated as undersieving powder. Since this sieving powder is already in a state in which water of crystallization has been removed, it may be used as a raw material for this firing treatment process, or may be used by mixing with the sinter ore sieving powder during the production of sinter. May be.
このように、結晶水を含む鉄鉱石を還元性ガスで予備還元して得られた予備還元鉱石は造粒した後、ロータリーキルン等の焼成設備内に装入して加熱し、塊成鉱とするが、この処理において、予備還元鉱石を使用する利点は、焼成設備内では酸化性の高温ガス雰囲気にさらされるので、予備還元鉱石が酸化されて自身発熱することにある。この発熱により、予備還元粒子自体の温度が上昇し、粒子同士が適度に結合し合い、塊成化する。従来技術である焼結プロセスの処理では、原料層内温度を１２００℃以上に保持することで焼結反応を進行させるが、本発明では、予備還元粒子が酸化により発熱し、自発的に粒子温度が高くなるため、雰囲気温度は８５０℃以下と低い温度であっても反応が進行するようになる。 Thus, after pre-reducing ore obtained by pre-reducing iron ore containing crystal water with a reducing gas, it is granulated and then charged in a firing facility such as a rotary kiln and heated to form agglomerated ore. However, the advantage of using the pre-reduced ore in this treatment is that the pre-reduced ore is oxidized and generates heat because it is exposed to an oxidizing high-temperature gas atmosphere in the firing facility. Due to this heat generation, the temperature of the pre-reduced particles themselves increases, and the particles are appropriately bonded and agglomerated. In the processing of the conventional sintering process, the sintering reaction proceeds by maintaining the temperature in the raw material layer at 1200 ° C. or higher. However, in the present invention, the pre-reduced particles generate heat due to oxidation, and the particle temperature is spontaneously increased. Therefore, the reaction proceeds even if the ambient temperature is as low as 850 ° C. or lower.
使用する予備還元鉱石は、還元率が高いほど、酸化時の単位質量当たりの発熱量が大きいので、予備還元鉱石の使用量が一定の場合、予備還元鉱石の還元率が高いほど酸化反応が速やかに進行するため好ましいと言える。さらに、予備還元鉱石を製造する工程で鉄鉱石中の結晶水が除去されているので、焼成時（塊成化時）に結晶水の分解に必要な熱を添加する必要がなくなる。 As the prereduction ore used has a higher reduction rate, the calorific value per unit mass during oxidation is larger. Therefore, when the amount of prereduction ore used is constant, the higher the reduction rate of the prereduction ore, the faster the oxidation reaction. Therefore, it can be said that it is preferable. Furthermore, since the crystal water in the iron ore is removed in the step of producing the pre-reduced ore, it is not necessary to add heat necessary for the decomposition of the crystal water at the time of firing (at the time of agglomeration).
これに対しもし、図２に示すように、この焼成時の雰囲気温度を９００℃と高くすると、却って、酸化反応が速く進行し、擬似粒子表面に緻密なシェルを形成する結果、擬似粒子内部まで酸素が拡散せず、塊成化の反応が十分に進行しなくなる。従って、本発明において、この予備還元鉱石の焼成は、８５０℃以下の温度、好ましくは２５０〜８００℃の温度で行なうことが必要である。 On the other hand, as shown in FIG. 2, when the atmospheric temperature at the time of firing is increased to 900 ° C., the oxidation reaction proceeds faster and a dense shell is formed on the surface of the pseudo particle. Oxygen does not diffuse and the agglomeration reaction does not proceed sufficiently. Therefore, in the present invention, this pre-reduced ore must be fired at a temperature of 850 ° C. or lower, preferably 250 to 800 ° C.
以上の説明から明らかように、結晶水を含むピソライト鉱石またはマラマンバ鉱石を焼結原料として使用することに代えて、本発明のように焼結機以外で塊成化した場合、高炉での原料使用量一定とすれば、焼結機では結晶水を含むピソライト鉱石またはマラマンバ鉱石の使用比率を低下させることができるようになる。その結果、焼結機操業では、結晶水由来の水蒸気の発生量が減少し、かつ結晶水の熱分解に必要な凝結材の使用量低下に伴って、凝結材の燃焼によって形成される高温燃焼領域が減少し、過剰な融液の生成が抑制されるため、焼結層での圧力損失が低下する。このため、焼結機の主排ガス吸引ブロワーの吸引負圧を一定とすると、単位時間当たりの吸引ガス量が増加し、焼結機本体のパレットスピードを増加させることができ、焼結鉱の生産性を向上させるができるという、付随的な効果も生まれる。 As is clear from the above explanation, instead of using pisolite ore or maramamba ore containing water of crystallization as a sintering raw material, if the material is agglomerated other than a sintering machine as in the present invention, the raw material is used in a blast furnace. If the amount is constant, the sintering machine can reduce the use ratio of pisolite ore or maramamba ore containing crystal water. As a result, in the sintering machine operation, the amount of water vapor generated from crystal water is reduced, and the high-temperature combustion formed by the combustion of the coagulant is accompanied by a decrease in the amount of coagulant used for thermal decomposition of crystal water. Since the area is reduced and the formation of excessive melt is suppressed, the pressure loss in the sintered layer is reduced. For this reason, if the suction negative pressure of the main exhaust gas suction blower of the sintering machine is kept constant, the amount of suction gas per unit time increases, the pallet speed of the sintering machine body can be increased, and the production of sintered ore There is also an accompanying effect that can improve sex.
この例ではまず、多段流動層にて表２に示す鉄鉱石Ａの予備還元処理を行なった。即ち、付着水分を５.０ｍａｓｓ％含む鉄鉱石Ａ：２.１０ｋｇを多段流動層に供給し、還元ガスとして９００℃の高炉ガスを２.５１Ｎｍ３使用した。このとき用いた還元ガスの酸化度Ｘｇは０.５１のものであった。使用した還元ガスの組成を表１に示す。なお、流動層内の雰囲気温度を９００℃±５０℃に保つために０.６９Ｎｍ３の空気を用いて還元ガスを部分燃焼させた。流動層から排出されたガスは３.４１Ｎｍ３であり、排ガス中にはＣＯを４.３ｖｏｌ．％含んでいた。このとき、得られた予備還元鉱石は、１.６９ｋｇであり、還元率は約３０％であった。 In this example first became rows prereduction process of iron ore A shown in Table 2 in the multi-stage fluidized bed. That is, 2.10 kg of iron ore A containing 5.0 mass% of adhering moisture was supplied to the multistage fluidized bed, and a blast furnace gas at 900 ° C. was used as a reducing gas at 2.51 Nm 3 . The oxidation degree Xg of the reducing gas used at this time was 0.51. The composition of the reducing gas used is shown in Table 1 . In order to maintain the atmospheric temperature in the fluidized bed at 900 ° C. ± 50 ° C., the reducing gas was partially burned using 0.69 Nm 3 of air. The gas discharged from the fluidized bed is 3.41 Nm 3 , and CO in the exhaust gas is 4.3 vol. % Included. At this time, the prereduced ore obtained was 1.69 kg, and the reduction rate was about 30%.
同様に、付着水分を５.０ｍａｓｓ％含む鉄鉱石Ａ：２.１０ｋｇを多段流動層に供給し、還元ガスとして９００℃の転炉ガスを２.５１Ｎｍ３を使用した条件では、還元ガスの酸化度Ｘｇは０.１９であり、高炉ガスに比べて低くなっている。炉内温度を保持するために使用した空気量は０.６７Ｎｍ３であり、流動層から排出された排ガス量は３.４２Ｎｍ３であった。この時、排ガス中にはＣＯを３２ｖｏｌ．％含有していた。また、得られた還元鉱石は、１.５６ｋｇであり、還元率は５７％であり、高炉ガスを用いた場合に比べて高くなっていた。 Similarly, iron ore A containing 5.0 mass% of attached water: 2.10 kg of iron ore A was supplied to the multistage fluidized bed, and the converter gas at 900 ° C. was used as the reducing gas under the condition that 2.51 Nm 3 was used. The degree Xg is 0.19, which is lower than the blast furnace gas. The amount of air used to maintain the furnace temperature was 0.67 Nm 3 , and the amount of exhaust gas discharged from the fluidized bed was 3.42 Nm 3 . At this time, 32 vol. % Content. Moreover, the obtained reduced ore was 1.56 kg, the reduction rate was 57%, and was higher than when blast furnace gas was used.
したがって、高炉ガスおよび転炉ガスを用いて多くの結晶水を含む鉄鉱石を予備還元することが可能であることがわかった。特に、転炉ガスでは、回収条件にもよるが９００℃以上の高温のガスが回収、使用できること、およびガスの酸化度Ｘｇが低いことから本プロセスでの使用に適していた。 Therefore, it was found that iron ore containing a large amount of crystal water can be preliminarily reduced using blast furnace gas and converter gas. In particular, the converter gas was suitable for use in this process because it could be recovered and used at a high temperature of 900 ° C. or higher, depending on the recovery conditions, and because the gas oxidation degree Xg was low.
（２）次に、上述したようにして、鉄鉱石Ａを多段流動層で予備還元し、段数および還元ガスの酸化度Ｘｇを変えて還元率の異なる予備還元鉱石Ｂ〜Ｄを製造した。その分析値を表２に示す。表２には、予備還元鉱石がヘマタイトまで酸化した場合の発熱量、および焼成実験で使用した粉コークスの発熱量を合わせて示す。 (2) Next, as described above, iron ore A was preliminarily reduced in a multistage fluidized bed, and prereduced ores B to D having different reduction rates were produced by changing the number of stages and the oxidation degree Xg of the reducing gas. The analysis values are shown in Table 2. Table 2 shows the calorific value when the pre-reduced ore is oxidized to hematite and the calorific value of the powder coke used in the firing experiment.
（３）次に、表３に示すように、混合粉重量当たりの発熱量が一定になるように鉄鉱石もしくは予備還元鉱石（Ｂ〜Ｆ）と粉コークスとを混合し、ペレタイザーにて１０〜１５ｍｍの大きさのペレットを作成し、電気炉内にて大気雰囲気中、雰囲気温度５００℃で３０分の低温焼成を行なった。このとき得られた塊成鉱の強度を表３に示す。鉄鉱石Ａを用いた場合、この温度では粉コークスを添加しているにもかかわらず焼成せず、塊成鉱が得られなかった。一方、予備還元鉱Ｂ〜Ｅを用いた例では、いずれの試料についてもこの低温焼成で塊成鉱が得られた。なお、表３に示すとおり、予備還元鉱石の還元率が高い方が塊成鉱の強度が高くなっていた。 (3) Next, as shown in Table 3, iron ore or pre-reduced ore (BF) and powder coke are mixed so that the calorific value per weight of the mixed powder becomes constant, and 10 to 10 in a pelletizer. A pellet having a size of 15 mm was prepared, and low-temperature firing was performed in an electric furnace in an air atmosphere at an atmosphere temperature of 500 ° C. for 30 minutes. The strength of the agglomerated mineral obtained at this time is shown in Table 3. When iron ore A was used, it was not fired at this temperature despite the addition of powdered coke, and no agglomerates were obtained. On the other hand, in the examples using the pre-reduced ores B to E, agglomerates were obtained by this low-temperature firing for any sample. In addition, as shown in Table 3, the strength of the agglomerate was higher when the reduction rate of the prereduced ore was higher.
予備還元鉱石Ｃを使用した例について、焼成前後のペレットの断面写真を図３に示す。焼成前には予備還元鉱石が結合していないが、焼成後には予備還元鉱石どうしが結合していることがわかる。 About the example using the pre-reduction ore C, the cross-sectional photograph of the pellet before and behind baking is shown in FIG. It can be seen that the prereduced ore is not bound before firing, but the prereduced ore is bound after firing.
次に、上記予備還元鉱石Ｃに粉コークスを混合したペレットについて、焼成温度の影響を調べた。上述した１０〜１５ｍｍの大きさのペレットを作成し、電気炉内にて大気雰囲気中、所定の雰囲気温度で３０分焼成した。図４に焼成温度と塊成鉱の圧潰強度の関係を示す。この図に示すように、２００℃〜９００℃の焼成温度では、いずれの条件でも塊成化していたが、９００℃ではペレット表面に緻密なシェルを形成し、ペレット内部が焼成されていなかった。また、２００℃では、塊成鉱の強度が低くなっているが、反応時間を長くした条件では強度が向上した。したがって、２００℃の条件では、反応時間が３０分では十分でなかったと考えられる。一方、９００℃では、反応時間を長くしても強度が改善されることはなかった。したがって、予備還元鉱石を焼成する温度としては、２５０℃〜８５０℃、より好ましくは２５０℃〜８００℃が好適であることが確かめられた。 Next, the influence of calcination temperature was investigated about the pellet which mixed the powder coke with the said pre-reduction ore C. The above-described pellets having a size of 10 to 15 mm were prepared and baked for 30 minutes at a predetermined atmospheric temperature in an air atmosphere in an electric furnace. FIG. 4 shows the relationship between the firing temperature and the crushing strength of the agglomerate. As shown in this figure, at a firing temperature of 200 ° C. to 900 ° C., it was agglomerated under any conditions, but at 900 ° C., a dense shell was formed on the pellet surface, and the inside of the pellet was not fired. Further, at 200 ° C., the strength of the agglomerated ore was low, but the strength was improved under the condition that the reaction time was extended. Therefore, it is considered that the reaction time of 30 minutes was not sufficient under the condition of 200 ° C. On the other hand, at 900 ° C., the strength was not improved even if the reaction time was increased. Therefore, it was confirmed that the temperature for calcining the pre-reduced ore is preferably 250 ° C to 850 ° C, more preferably 250 ° C to 800 ° C.
本発明の技術は、製鉄用、特に高炉用原料として使用される塊成鉱の製造技術として有用であるばかりでなく、その他の鉱石塊成化技術としても利用することができる。 The technique of the present invention is not only useful as a technique for producing agglomerates used as a raw material for iron making, particularly blast furnaces, but can also be used as other ore agglomeration techniques.
Claims (6)
Ｘｇ＝〔（Ｈ２Ｏ ＋ ＣＯ２）／（Ｈ２ ＋ Ｈ２Ｏ ＋ ＣＯ ＋ ＣＯ２）〕ｖｏｌ．％ 2. The method for producing a blast furnace raw material according to claim 1, wherein the reducing gas used for the preliminary reduction is a gas having an oxidation degree Xg (−) represented by the following formula and 0.8 or less.
Xg = [(H 2 O + CO 2) / (H 2 + H 2 O + CO + CO 2) ] vol. %
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