JP6540359B2 - Modified carbon material for producing sintered ore and method for producing sintered ore using the same - Google Patents

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  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)

Description

本発明は、焼結鉱製造用改質炭材およびそれを用いた焼結鉱の製造方法に関する。   The present invention relates to a modified carbon material for producing sintered ore and a method for producing sintered ore using the same.

焼結鉱は、銑鉄を製造する主要鉄源であり、高炉原料としてその大部分を占める。その製造方法は、以下の通りである。
先ず、10mm以下の粉粒状の鉄鉱石、石灰石および炭材などの焼結原料を混合して得られた配合原料を造粒したのち焼結パレットに装入することで、層厚が500mm程度の充填層を形成する。そして、充填層表面の固体燃料に点火バーナーで点火し、充填層の下方から大気中の空気を吸引することで焼結化を開始する。焼結は、配合原料中の炭材を燃焼させて発熱させ、この熱により鉄鉱石と石灰石とを部分溶融させることにより行われる。最後に、得られた焼結化物を破砕することで、20mm程度の焼結鉱が得られる。
Sintered ore is a main iron source for producing pig iron, and occupies most of it as a blast furnace raw material. The manufacturing method is as follows.
First, a compounding raw material obtained by mixing sintered raw materials such as iron ore, limestone and carbon material in a particle size of 10 mm or less is granulated and then charged into a sintering pallet, so that the layer thickness is about 500 mm. Form a packed bed. Then, the solid fuel on the surface of the packed bed is ignited by an ignition burner, and the air in the atmosphere is sucked from below the packed bed to start sintering. Sintering is performed by burning and heating the carbonaceous material in the compounding material, and partially melting iron ore and limestone with this heat. Finally, the obtained sinter is crushed to obtain a sintered ore of about 20 mm.

上記の焼結鉱の製造方法は、安価、かつ大量、簡単に、粉粒状の焼結原料を塊状化できる優れた方法である。一方で、焼結時には炭材の燃焼を伴うため、大量の空気を消費して排ガスを大気に放出している。大気に放出した排ガスには、大気汚染物質、とりわけ窒素酸化物(NOx)を多量に含有しており、これを低減することが大きな課題であり、数多くの技術開発がなされている。   The above-mentioned method of producing sintered ore is an excellent method which is capable of agglomerating powdery and granular sintered raw materials inexpensively and easily in large quantities. On the other hand, a large amount of air is consumed to discharge the exhaust gas to the atmosphere because the carbon material is burned at the time of sintering. The exhaust gas released to the atmosphere contains a large amount of air pollutants, particularly nitrogen oxides (NOx), the reduction of which is a major issue, and many technological developments have been made.

焼結機におけるNOx低減方法には、発生した排ガス中のNOxを脱硝設備で分解除去する方法と、焼結過程でのNOxの発生そのものを抑制する方法とに大別される。前者は、膨大かつ複雑な処理設備が必要になり、容積的にも経済的にも難点がある。
後者の焼結過程でのNOx抑制方法には、原料の事前処理による方法と、排ガス循環などに代表される充填層の表層に排ガスを吸引させる方法とがある。いずれの方法もNOxの発生を抑制させると、炭材の燃焼が遅延して、焼結鉱の生産性が大きく低下するという問題点がある。このため、そのNOx抑制効果を十分に享受できず、NOx低減効果は現状20%前後に留まっている。
Methods of reducing NOx in a sintering machine are roughly classified into a method of decomposing and removing the generated NOx in the exhaust gas with a denitrification facility and a method of suppressing the generation of NOx itself in the sintering process. The former requires enormous and complicated processing equipment, and has problems in terms of volume and economy.
The latter methods of NOx suppression in the sintering process include a method by pretreatment of the raw material and a method of allowing the exhaust gas to be drawn to the surface layer of the packed bed represented by the exhaust gas circulation and the like. In any of the methods, when the generation of NOx is suppressed, the combustion of the carbon material is delayed, and the productivity of the sintered ore is significantly reduced. Therefore, the NOx reduction effect can not be sufficiently obtained, and the NOx reduction effect remains at around 20% at present.

原料の事前処理による方法としては、一般的には炭材の粒度制御が挙げられる。焼結過程でのNOxの生成は、充填層中の炭材、主にはコークスであるが、このコークス(主成分は炭素、一部窒素を含有)が充填層を通過する空気(O、N)によって、燃焼反応(C+O→CO)を起こすときに、窒素酸化反応(N+1/2O→NO)も同時に引き起こすことで説明される。
しかし、上記燃焼反応においてOの供給が悪く、Oポテンシャルが低い場合には、窒素酸化反応は起きず、NOxは発生しない。この場合、窒素分子が生成する反応が生じる(2N→N)。即ち、NOxが生成される基本要因は、炭材中の窒素にあるが、この窒素がNOxになるかNになるか(NOx転換率)は、燃焼場周辺のOポテンシャルに影響を受ける。
このとき、炭材の粒度が小さいと、炭材と空気との接触が良好になって、燃焼速度は速く、NOx転換率も高くなる。逆に、炭材の粒度が大きいと、炭材と空気との接触が悪くなって、燃焼速度は遅く、NOx転換率も低くなる。このため、焼結における適性な炭材の粒度は、粗粒と粉状物を除いた0.5〜3mmが良好とされている。そして、炭材の粒度が、できるだけ上記範囲内に入るように、炭材を破砕・分級したり、バインダーを添加した造粒処理などが施されている。しかし、上記のような粒度変更を前提とした燃焼速度およびNOx転換率の制御方法では、単純な適性化を実施しているだけで、結局は中程度の燃焼速度と中程度のNOx転換率を目指す技術に過ぎず、高い燃焼速度と低いNOx転換率とを両立し、高生産率で大幅なNOx低減を果たすことはできない。
Generally as a method by pretreatment of a raw material, particle size control of carbon material is mentioned. The formation of NOx during the sintering process is the carbon material in the packed bed, mainly coke, but the air (O 2 , this coke (mainly containing carbon, partially containing nitrogen)) passes through the packed bed. When N 2 ) causes a combustion reaction (C + O 2 → CO 2 ), it is explained that nitrogen oxidation reaction (N + 1/2 O 2 → NO) is also caused at the same time.
However, when the supply of O 2 is bad in the above combustion reaction and the O 2 potential is low, the nitrogen oxidation reaction does not occur and NOx is not generated. In this case, a reaction to generate nitrogen molecules occurs (2N → N 2 ). That is, although the basic factor for generating NOx is nitrogen in the carbonaceous material, whether this nitrogen becomes NOx or N 2 (NOx conversion rate) is affected by the O 2 potential around the combustion site .
At this time, when the particle size of the carbonaceous material is small, the contact between the carbonaceous material and the air becomes good, the combustion speed is fast, and the NOx conversion rate also becomes high. Conversely, if the particle size of the carbonaceous material is large, the contact between the carbonaceous material and air will be poor, the combustion rate will be slow, and the NOx conversion rate will also be low. For this reason, as for the particle size of the suitable carbonaceous material in sintering, 0.5 to 3 mm except coarse particles and powdery materials is considered to be good. Then, the carbonaceous material is crushed and classified, or granulated with a binder added so that the particle size of the carbonaceous material falls within the above range as much as possible. However, in the control method of the combustion rate and NOx conversion rate assuming the above-mentioned particle size change, the medium combustion rate and the medium NOx conversion rate can be eventually achieved only by performing simple adaptation. It is only a technology aimed at, and it is impossible to achieve both a high combustion rate and a low NOx conversion rate, and a significant reduction in NOx at a high production rate.

焼結鉱に関して以下のような技術が開示されている。
特許文献1,2には、粒コークスの周囲に数百ミクロン厚の被覆層を形成し、この被覆層の溶融や分解触媒作用によりNOxを低減する技術が開示されている。
また、特許文献3には、細粒コークスと粗粒石炭にセメントや高炉水砕スラグなどを添加し造粒・養生した粒状燃料の製造方法が開示されている。
また、特許文献4には、鉄鉱石と炭材と石灰石を混合して製造した成形物を焼結原料の一部として活用し、部分還元焼結鉱を製造する技術が開示されている。
The following techniques are disclosed regarding sinter ore.
Patent Literatures 1 and 2 disclose a technique for forming a coating layer having a thickness of several hundreds of microns around granular coke, and reducing NOx by melting and cracking catalysis of the coating layer.
Further, Patent Document 3 discloses a method for producing granular fuel obtained by granulating and curing cement, blast furnace granulated slag, and the like to fine-grained coke and coarse-grained coal.
Further, Patent Document 4 discloses a technology for producing a partially reduced sintered ore by utilizing a molded product produced by mixing iron ore, a carbonaceous material and limestone as a part of a sintering raw material.

特許文献5は、粉コークスに、凝結剤を配合して転動造粒するに際して、粗粒粉コークスを所定量含有させることが開示されている。
特許文献6には、微粉コークスにポルトランドセメントなどの強度発現剤および水分を添加し、予備造粒することで細粒に造粒し、細粒を転動して小径球状粒に整粒し、更に養生することで小ペレットを製造することが開示されている。
特許文献7は、粒状炭素源とバインダーとを混合、造粒して、バインダーでコーティングされた不燃性塊状炭素源を形成し、これを焼結原料に添加することが開示されている。
Patent Document 5 discloses that a predetermined amount of coarse-grained coke is contained when powdery coke is blended with a coagulant and subjected to rolling granulation.
In Patent Document 6, a strength developing agent such as Portland cement and water are added to pulverized coke, and pregranulation is performed to granulate into fine particles by rolling and fine particles into small spherical particles. Further, it is disclosed to produce small pellets by curing.
Patent Document 7 discloses that a particulate carbon source and a binder are mixed and granulated to form a binder-coated non-combustible bulk carbon source, and this is added to a sintering material.

国際公開第2011/129388号International Publication No. 2011/129388 特開2012−172067号公報JP, 2012-172067, A 特開昭62−220590号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 62-220590 特開2002−226920号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-226920 特開昭59−39333号公報JP-A-59-39333 特開昭54−127902号公報JP-A-54-127902 特開2001−262241号公報JP 2001-262241 A

しかし、上記特許文献1,2の技術は、粒状コークスから発生したNOxを低減するものであって、粉状コークスを対象としたものではない。
また、上記特許文献3は、運搬上の問題が発生しないような粒状の燃料を製造するための条件を明示したに過ぎず、焼結操業を改善する目的、ましてや焼結操業時のNOx低減を意識して条件が設計されたものではない。
また、上記特許文献4は、m−Feを含有した高FeO成分の特殊な還元焼結鉱を製造するための高炭材使用の還元焼結技術であって、通常高炉で使用されている被還元性の良質な焼結鉱を対象とするものではない。
また、上記特許文献5は、微細粉コークスの効率的な造粒を図るために、粗粒粉コークスを所定量配合しているに過ぎず、焼結操業時のNOx低減を意識して条件が設計されたものではない。
また、上記特許文献6は、未利用コークス集塵粉を有効利用して焼結燃料用粉コークスの代替えとするものであり、焼結操業時のNOx低減を意識して条件が設計されたものではない。
また、上記特許文献7は、多量の炭素源を含有する含炭焼結鉱を製造するためであり、NOx低減を考慮したものではない。
However, the techniques of Patent Documents 1 and 2 reduce NOx generated from granular coke, and are not intended for powdered coke.
Further, the above-mentioned Patent Document 3 only clarifies the conditions for producing the granular fuel which does not cause a problem in transportation, and the purpose of improving the sintering operation, more specifically, the reduction of NOx at the sintering operation. The condition was not designed consciously.
Further, Patent Document 4 described above is a reduction-sintering technology using a high-carbon material for producing a special reduction-sintered ore with high FeO content containing m-Fe, which is usually used in a blast furnace. It is not intended for reducing high-quality sinter.
Moreover, in order to achieve efficient granulation of fine powdered coke, the above-mentioned patent document 5 only contains a predetermined amount of coarse-grained powdered coke, and the condition is conscious of NOx reduction at the time of sintering operation. It is not designed.
In addition, Patent Document 6 mentioned above is intended to substitute unused coke dust powder for powder coke for sintered fuels, and conditions were designed with consideration for NOx reduction during sintering operation. is not.
Moreover, the said patent document 7 is for manufacturing a carbon-containing sintered ore containing a large amount of carbon sources, and does not consider NOx reduction.

本発明の目的は、高生産率で排ガス中のNOxの発生量を抑制し得る、焼結鉱製造用改質炭材およびそれを用いた焼結鉱の製造方法を提供することである。   An object of the present invention is to provide a modified carbon material for producing a sintered ore and a method for producing a sintered ore using the same, which can suppress the generation amount of NOx in exhaust gas at a high production rate.

前述のごとく、一般に焼結過程でのNOxはFuel−NOxとされ、その発生起源は炭材中の窒素にあるとされている。このため、炭材中の窒素量が低ければ、或いはNOx転換率が低ければ、NOx生成量は低下する。
焼結原料に使用される炭材は、粒径が8mm以下であるが、粉状物(粒径0.25mm以下)と粒状物(粒径0.25〜8mm)とが混合しており、質量比で35/65程度である。
焼結原料である造粒原料の形態に関しては、図1(A)に示すように、粒状の炭材粒子1にあっては造粒物の核となり、その周囲に粉状鉱石2が被覆された構造(S型)をとる。S型構造物3のNOx転換率は、被覆層の層厚や組成に影響を受ける。
一方、粉状の炭材粒子にあっては粉状鉱石と混合された場合には被覆層を形成するが、粒状物が存在しない粉状原料だけの造粒の場合、図1(B)に示すように、P型と称する核を有しない構造のP型構造物4となる。
本発明者は、炭材の燃焼速度の向上とNOx転換率の大幅低下を目指し、粒径0.25mm以下の粉状炭材を基にするP型造粒物粒子における適性な条件を明確にし、その製造方法を見出し、本発明を完成させたものである。
As described above, NOx in the sintering process is generally referred to as Fuel-NOx, and the generation origin is said to be nitrogen in the carbonaceous material. For this reason, if the amount of nitrogen in the carbonaceous material is low, or if the NOx conversion rate is low, the amount of NOx produced will decrease.
The carbon material used for the sintering raw material has a particle diameter of 8 mm or less, but a powder (a particle diameter of 0.25 mm or less) and a granular material (a particle diameter of 0.25 to 8 mm) are mixed. It is about 35/65 in mass ratio.
With regard to the form of the granulated material which is a sintering material, as shown in FIG. 1 (A), in the granular carbon material particle 1, it becomes a nucleus of the granulated material, and the powdery ore 2 is coated around it. Structure (S type). The NOx conversion rate of the S-shaped structure 3 is affected by the layer thickness and composition of the coating layer.
On the other hand, in the case of powdery carbonaceous material particles, a coating layer is formed when it is mixed with powdery ore, but in the case of granulation of only the powdery raw material in which no granular material is present, FIG. As shown, it becomes P type structure 4 of the structure which does not have a nucleus called P type.
The present inventor aimed at the improvement of the burning rate of the carbonaceous material and the significant reduction of the NOx conversion rate, and clarified the suitable conditions in the P-type granulated particle based on the particulate carbonaceous material having a particle size of 0.25 mm or less. And a method for producing the same, and the present invention has been completed.

本発明の要旨は以下の通りである。
[1]炭材、鉄鉱石、および石灰水硬性バインダーを含む原料の造粒物であって、以下のA)〜D)を満たすことを特徴とする焼結鉱製造用改質炭材。
A)前記造粒物を構成する粒子の水洗粒度0.25mm以下の割合が85質量%以上
B)前記造粒物の炭素含有量が21質量%以上68質量%以下
C)前記造粒物のCaO含有量が4質量%以上15質量%以下
D)前記造粒物の粒度が10mm以下
ただし、前記水洗粒度は、造粒形成直後の前記造粒物を縮分により約500g採取し、これを水洗解砕装置に入れ、水流を供給しながら10分間篩分級し、次に乾燥器(105℃、2h以上)にて乾燥したあと、ロータップ篩振とう機を使用して、JIS標準篩(径200mm)により粒度分布を計量して算出する。
[2]前記焼結鉱製造用改質炭材にCaおよびFeの酸化物で構成されるカルシウムフェライトを含有していることを特徴とする[1]に記載の焼結鉱製造用改質炭材。
[3]前記焼結鉱製造用改質炭材に焼結返鉱を含有していることを特徴とする[1]又は[2]に記載の焼結鉱製造用改質炭材。
[4]前記造粒物の含有水分が10質量%以上であることを特徴とする[1]乃至[3]のいずれかに記載の焼結鉱製造用改質炭材。
[5]前記造粒物を構成する原料が、事前に混合粉砕されていることを特徴とする[1]乃至[4]のいずれかに記載の焼結鉱製造用改質炭材。
[6]焼結用原料の炭材の一部または全部に[1]乃至[5]のいずれかに記載の焼結鉱製造用改質炭材を使用することを特徴とする焼結鉱の製造方法。
[7]焼結用原料の炭材から0.25mm以下の部分の一部または全量を分離し、分離された0.25mm以下の炭材を用いて[1]乃至[5]のいずれかに記載の焼結鉱製造用改質炭材を製造し、前記焼結鉱製造用改質炭材と残部の炭材とを用いることを特徴とする焼結鉱の製造方法。
[8]ドラムミキサーによる前記焼結用原料の造粒に際して、前記ドラムミキサーに水分が添加された時点以降最後端に到達するまでの造粒時間である水分添加後造粒時間に対して、前記焼結鉱製造用改質炭材は、前記最後端に到達するまでの造粒時間前記水分添加後造粒時間の20.8%以内となるように、前記ドラムミキサーに投入されることを特徴とする[6]又は[7]に記載の焼結鉱の製造方法。
The gist of the present invention is as follows.
[1] A granulated material of a raw material containing a carbon material, iron ore, and a lime hydraulic binder, and satisfying the following A) to D), a modified carbon material for producing a sintered ore.
A) The ratio of the water washing particle size of 0.25 mm or less of the particles constituting the granulated matter is 85% by mass or more B) The carbon content of the granulated matter is 21% by mass or more and 68% by mass or less C) of the granulated matter CaO content is 4% by mass or more and 15% by mass or less D) The particle size of the granulated product is 10 mm or less
However, about 500 g of the above-mentioned granulated product immediately after granulation formation is collected by condensation, put into a water washing disintegrator, and sieved for 10 minutes while supplying a water stream, and then the drier After drying at 105 ° C. for 2 hours or more, the particle size distribution is measured and calculated using a low-tap sieve shaker with a JIS standard sieve (diameter 200 mm).
[2] The modified coal for producing a sintered ore according to [1], wherein the modified carbonaceous material for producing a sintered ore contains calcium ferrite composed of oxides of Ca and Fe. Material.
[3] The modified carbon material for producing sintered ore according to [1] or [2], which contains sintered return ore in the modified carbon material for producing sintered ore.
[4] The modified carbon material for producing sintered ore according to any one of [1] to [3], wherein the water content of the granulated product is 10% by mass or more.
[5] The modified carbon material for producing sintered ore according to any one of [1] to [4], wherein the raw material constituting the granulated product is mixed and pulverized in advance.
[6] A sintered ore characterized by using the modified carbon for producing sintered ore according to any one of [1] to [5] as a part or all of the carbonaceous material for sintering. Production method.
[7] A portion or all of the portion of 0.25 mm or less is separated from the carbon material of the raw material for sintering, and the separated carbon material of 0.25 mm or less is used in any of [1] to [5] A method for producing a sintered ore, comprising producing the modified carbon material for producing a sintered ore described above, and using the modified carbon material for producing the sintered ore and the remaining carbon material.
[8] In the granulation of the raw material for sintering with a drum mixer, the above-mentioned granulation time after the addition of water, which is the granulation time from the time when water is added to the drum mixer until the end thereof is reached The modified carbon material for producing sintered ore is to be fed to the drum mixer such that the granulation time to reach the end is within 20.8% of the granulation time after the addition of water. The method for producing sintered ore according to [6] or [7] characterized by the above.

本発明によれば、造粒物を構成する粒子の水洗粒度、炭素含有量、CaO含有量、および造粒物の粒度を調整することにより、炭材燃焼速度を低下させることなくNOx発生を抑制できる焼結鉱製造用改質炭材が得られる。かかる焼結鉱製造用改質炭材を焼結用原料の炭材に用いることで、焼結生産性を低下させることなく、かつ、NOx発生量を抑制しつつ、低FeO成分の高品質な焼結鉱を製造できる。   According to the present invention, the generation of NOx is suppressed without reducing the burning speed of the carbonaceous material by adjusting the water washing particle size, the carbon content, the CaO content, and the particle size of the granulated material constituting the granulated material. Thus, a modified carbon material for producing sintered ore is obtained. By using such a modified carbon material for producing a sintered ore as a carbon material of a raw material for sintering, high quality of low FeO component can be obtained without reducing the sintering productivity and suppressing the generation amount of NOx. Sinter can be produced.

焼結炭材造粒物の構造を示す概略図であり、(A)はS型構造物を、(B)はP型構造物を示す。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is the schematic which shows the structure of a sintering carbon-material granulated material, (A) shows S type structure and (B) shows P type structure. 小型焼結反応実験装置の概略図。Schematic of a small sintering reaction experiment apparatus. 炭材にS型造粒物を用いた焼結実験における被覆組成および被覆率と、NOx転換率および最大燃焼速度との関係を示す図。The figure which shows the relationship between the coating composition and the coverage in the sintering experiment which used S type | mold granulated material for the carbonaceous material, NOx conversion, and the largest burning rate. 炭材にP型造粒物を用いた焼結実験における炭材配合率と、NOx転換率および最大燃焼速度との関係を示す図。The figure which shows the relationship between the carbon material compounding ratio in the sintering experiment which used P-type granulated material for the carbon material, NOx conversion, and the largest burning rate. P型造粒物におけるCaO濃度と、NOx転換率および最大燃焼速度との関係を示す図。The figure which shows the relationship between the CaO density | concentration in a P-type granulated material, NOx conversion, and the largest burning rate. P型造粒物における石灰水硬性バインダー種類と、NOx転換率および最大燃焼速度との関係を示す図。The figure which shows the relationship between the lime hydraulic binder kind in P-type granulated material, NOx conversion, and the largest burning rate. 鉄鉱石の種類をヘマタイト鉄鉱石、CaO・Feおよび焼結返鉱に変更した場合のNOx転換率と燃焼速度の変化を示す図。Diagram showing changes in burn rate and NOx conversion rate of changing the type of iron ore hematite iron ore, the CaO · Fe 2 O 3 and sintering return ores.

以下、粒度は直径を意味する。粉状、粉とは0.25mm未満、その粒度を有する粒子をいう。粒状、核とは0.25mm以上8mm以下、その粒度を有する粒子をいう。百分率は質量%を意味する。また、FeOxはFe酸化物を示し、xは1.0から1.5で表記される酸化度を示すもので、FeOやFeやFeなどを示す。 In the following, particle size means diameter. Powdery, powder refers to particles having a particle size of less than 0.25 mm. Granular, core means particles having a particle size of 0.25 mm or more and 8 mm or less. Percentage means mass%. Further, FeOx represents an Fe oxide, x represents an oxidation degree represented by 1.0 to 1.5, and represents FeO, Fe 3 O 4 , Fe 2 O 3 or the like.

(焼結鉱製造用改質炭材)
本発明に係る第1の態様は、焼結鉱製造用改質炭材(以下、単に「改質炭材」という場合もある。)が、炭材、鉄鉱石、および石灰水硬性バインダーを含む原料の造粒物であって、以下のA)〜D)を満たすことを特徴とする
A)前記造粒物を構成する粒子の水洗粒度0.25mm以下の割合が85質量%以上
B)前記造粒物の炭素含有量が21質量%以上68質量%以下
C)前記造粒物のCaO含有量が4質量%以上15質量%以下
D)前記造粒物の粒度が10mm以下
なお、上記原料以外に、ドロマイトなどの副原料やスケールなどの雑原料を、本発明の効果を損なわない範囲で加えてもよい。
(Modified carbon material for producing sintered ore)
According to a first aspect of the present invention, a modified carbonaceous material for production of sintered ore (hereinafter sometimes simply referred to as "modified carbonaceous material") contains a carbonaceous material, iron ore, and a lime hydraulic binder. Granulated material which is a raw material, and is characterized by satisfying the following A) to D): A) The ratio of the water washing particle size of 0.25 mm or less of the particles constituting the granulated product is 85% by mass or more B) Carbon content of the granulated product is 21% by mass to 68% by mass C) CaO content of the granulated product is 4% by mass to 15% by mass D) particle size of the granulated product is 10 mm or less Other than the auxiliary materials such as dolomite and miscellaneous materials such as scale may be added as long as the effects of the present invention are not impaired.

上記A)からD)までの条件の探索にあたっては、図2に示す、カーボン燃焼速度とNOx転換率との測定が可能な小型焼結反応実験装置10を用いた。この小型焼結反応実験装置10は、反応セル11と、反応セル11の周囲に設けられたヒータ12と、ガス組成分析計13とを備えている。反応セル11は、円筒状であり、その内部の下方側には、目皿14が設置されている。本実施形態で使用した反応セル11は、内径が36mmである。また、反応セル11の上端側には空気導入孔15が、下端側にはガス排出孔16がそれぞれ設けられている。また、ガス排出孔16とガス組成分析計13とは配管を介して接続され、ガス排出孔16から排出された排ガスが、ガス組成分析計13に導入されるように構成されている。   In searching for the conditions from the above A) to D), a small sintering reaction test apparatus 10 shown in FIG. 2 capable of measuring the carbon burning rate and the NOx conversion rate was used. The small-sized sintering reaction experimental apparatus 10 includes a reaction cell 11, a heater 12 provided around the reaction cell 11, and a gas composition analyzer 13. The reaction cell 11 is cylindrical, and on the lower side of the inside, a tray 14 is installed. The reaction cell 11 used in the present embodiment has an inner diameter of 36 mm. Further, an air introduction hole 15 is provided on the upper end side of the reaction cell 11, and a gas discharge hole 16 is provided on the lower end side. Further, the gas discharge hole 16 and the gas composition analyzer 13 are connected via a pipe, and the exhaust gas discharged from the gas discharge hole 16 is configured to be introduced into the gas composition analyzer 13.

上記小型焼結反応実験装置10を用いた実験では、先ず、反応セル11の上方からアルミナ球を充填してアルミナ球熱交換層17を形成する。次いで、配合原料を50g充填し、アルミナ球熱交換層17の上に、配合原料充填層18を約20mmの高さで形成する。そして、アルミナ球を充填し、配合原料充填層18の上に、アルミナ球予熱層19を形成する。
次に、ヒータ12で反応セル11を900℃に加熱保持するとともに、空気導入孔15から反応セル11の内部に空気を20NL/minの流量で導入して、配合原料充填層18内の炭材を燃焼させる。そして、この燃焼で排出される排ガスをガス排出孔16からガス組成分析計13に送り、排ガス(CO,CO,NOx)の濃度変化を測定する。
この測定結果から、最大燃焼速度(%/s)とNOx転換率(mol%)=(ガス(NOx)・原料[C])/(ガス(CO+CO)・原料[N])とを算出し評価できるものである。ただし、石灰石から生成するCOは控除する。
In the experiment using the small-sized sintering reaction test apparatus 10, first, alumina spheres are filled from above the reaction cell 11 to form the alumina sphere heat exchange layer 17. Next, 50 g of the blended material is filled, and the loaded material layer 18 is formed on the alumina sphere heat exchange layer 17 at a height of about 20 mm. Then, alumina spheres are filled, and an alumina sphere preheating layer 19 is formed on the blended raw material packed bed 18.
Next, the reaction cell 11 is heated and held at 900 ° C. by the heater 12 and air is introduced into the reaction cell 11 from the air introduction hole 15 at a flow rate of 20 NL / min, and the carbonaceous material in the blended raw material packed bed 18 Burn the Then, the exhaust gas discharged by this combustion is sent from the gas discharge hole 16 to the gas composition analyzer 13 to measure the concentration change of the exhaust gas (CO, CO 2 , NOx).
From this measurement result, calculate the maximum burning rate (% / s) and NOx conversion rate (mol%) = (gas (NOx)-raw material [C]) / (gas (CO + CO 2 )-raw material [N]) It can be evaluated. However, CO 2 generated from limestone is deducted.

上記小型焼結反応実験装置10を用いて、ヘマタイト鉄鉱石、石灰石および炭材造粒物を混合した配合原料について焼結実験を行った。ヘマタイト鉄鉱石、石灰石および炭材造粒物の配合率を以下の表1に示す。また、焼結実験で使用した炭材造粒物は、S型造粒物およびP型造粒物である。使用したS型造粒物およびP型造粒物の構成を以下の表2に示す。
図3に炭材にS型造粒物を用いた焼結実験の評価結果を示す。図3(A)および(B)は、被覆率を10%にしたときの被覆組成と、NOx転換率および最大燃焼速度との関係を示す図である。図3(C)および(D)は、被覆組成CaO/Feを質量比で40/60にしたときの被覆率と、NOx転換率および最大燃焼速度との関係を示す図である。なお、図3(A)〜(D)において、白抜きの丸印は、被覆率が0%である、被覆なしの粒状コークス(非被覆コークス)の結果を示している。
図3から、被覆率0%の非被覆コークスの場合、NOx転換率は約30%程度であるが、粒状コークスの周囲に被覆層を形成させると若干低下する傾向がある。特に、CaO−Fe系被覆層においてNOx転換率が低下する傾向が認められ、最大でNOx転換率は20%まで低下した。一方、最大燃焼速度は1.8%/s程度にとどまっており、被覆層の層厚や組成には大きな影響を受けていない。
Using the above-described small-sized sintering reaction test apparatus 10, sintering experiments were carried out with respect to compounding materials in which hematite iron ore, limestone and carbonaceous material granules were mixed. The proportions of hematite iron ore, limestone and carbonaceous material granulates are shown in Table 1 below. The carbonaceous material granulate used in the sintering experiment is S-type granulate and P-type granulate. The composition of S-type granules and P-type granules used is shown in Table 2 below.
The evaluation result of the sintering experiment which used S type | mold granulated material for carbonaceous material in FIG. 3 is shown. FIGS. 3A and 3B show the relationship between the coating composition and the NOx conversion rate and the maximum burning rate when the coverage rate is 10%. FIGS. 3C and 3D show the relationship between the coverage, the NOx conversion, and the maximum burning rate when the coating composition CaO / Fe 2 O 3 is 40/60 in mass ratio. In addition, in FIG. 3 (A)-(D), the white circle mark has shown the result of the granular coke (non-coated coke) of a coating rate which is 0%.
It can be seen from FIG. 3 that in the case of non-coated coke with a coverage of 0%, the NOx conversion is about 30%, but it tends to be slightly reduced if a coating layer is formed around granular coke. In particular, tended to NOx conversion decreases in CaO-Fe 2 O 3 based coating layer, the NOx conversion rate at the maximum was reduced to 20%. On the other hand, the maximum burning rate is only about 1.8% / s, and is not greatly affected by the layer thickness and composition of the coating layer.

Figure 0006540359
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次に、炭材にP型造粒物を用いた焼結実験の評価結果を図4に示す。図4(A)および(B)は、炭材配合率と、NOx転換率および最大燃焼速度との関係を示す図である。図4では、P型造粒物として、8mmサイズの圧縮成形物(径10mm,厚さ5mmのタブレット)と、3mmサイズの皿型ペレタイザーによる造粒物(径3mmの球状ペレット)との評価結果を示している。
図4から、炭材(粉状コークス)の配合率が25質量%以下では、NOx転換率が高い結果になった。一方で、炭材(粉状コークス)の配合率が25質量%以上80質量%以下の範囲内では、NOx転換率が大幅に低下し、また最大燃焼速度も1.8%/min程度であり、その改善効果はS型造粒物よりも明確である。ここでP型造粒物には、小型パンペレタイザーを用いて製造した球状ペレットと、円筒状に圧縮成形して製造したタブレットを示している。このうち、タブレットのNOx転換率は10%以下にまで低下しており、より緻密に強固に造粒したタブレットの方が改善効果が大きい結果となった。
Next, the evaluation result of the sintering experiment which used P type granulated material for the carbon material is shown in FIG. FIGS. 4 (A) and 4 (B) are diagrams showing the relationship between the blending ratio of carbonaceous material, and the NOx conversion rate and the maximum burning rate. In FIG. 4, evaluation results of 8 mm size compression molded product (10 mm diameter, 5 mm thick tablet) and granulated product (3 mm diameter spherical pellet) by 3 mm size plate pelletizer as P type granulated material Is shown.
From FIG. 4, when the blending ratio of the carbonaceous material (powdery coke) is 25% by mass or less, the NOx conversion ratio is high. On the other hand, when the blending ratio of the carbonaceous material (powdery coke) is in the range of 25% by mass to 80% by mass, the NOx conversion rate is significantly reduced, and the maximum burning rate is also about 1.8% / min. , The improvement effect is clearer than S type granulate. Here, for P-type granulated products, spherical pellets manufactured using a small pan pelletizer and tablets manufactured by compression molding in a cylindrical shape are shown. Among these, the NOx conversion rate of the tablets has been reduced to 10% or less, and the more finely and strongly granulated tablets show a larger improvement effect.

これら結果の作用は以下のように考えられる。
P型造粒物におけるコークスの配合率が80質量%を超える場合は、粒状コークス、すなわちS型造粒物と類似した燃焼反応となる。一方で、コークスの配合率が25質量%未満の場合は、NOx転換率が高く、また炭材中の炭素が空気中の酸素によって燃焼して発熱しても、造粒物中の炭材比率が低いため、周囲の鉄鉱石に吸熱されてしまって熱集積が進まず、低温で緩慢な燃焼となってしまう。一般的な焼結配合原料の炭材配合率は4質量%程度であるが、ここでの粒度0.25mm以下の炭材粒子のNOx転換率が高い理由と同様である。
しかし、コークスの配合率が25質量%以上80質量%以下と、造粒物中にコークスと鉄鉱石およびバインダーとが適度に存在する場合では、造粒物の内部において、造粒物の周囲に存在する空気との接触が悪い状態になる。
この場合、炭材の燃焼反応は、複雑な形態を取る。たとえば、鉄鉱石が、Feの場合、炭材の燃焼反応は、以下の反応式(1)、(2)に示す形態を取る。
C+Fe→CO+2FeO、2N→N (造粒物内部:炭素還元反応)…(1)
CO+1/2O→CO (造粒物周辺域:CO燃焼反応)…(2)
The effects of these results are considered as follows.
When the blending ratio of coke in P-type granules exceeds 80% by mass, the combustion reaction is similar to that of granular coke, that is, S-type granules. On the other hand, when the blending ratio of coke is less than 25% by mass, the NOx conversion rate is high, and even if the carbon in the carbonaceous material is burned by the oxygen in the air and generates heat, the carbonaceous material ratio in the granulated material Is absorbed by the surrounding iron ore and heat accumulation does not proceed, resulting in slow combustion at low temperature. The carbon material blending ratio of a general sinter compounding raw material is about 4% by mass, which is the same as the reason why the NOx conversion ratio of carbon material particles having a particle size of 0.25 mm or less is high here.
However, in the case where the content ratio of coke is 25% by mass to 80% by mass and coke, iron ore and binder are appropriately present in the granulated material, around the granulated material in the granulated material Poor contact with the air present.
In this case, the combustion reaction of the carbonaceous material takes a complicated form. For example, when iron ore is Fe 2 O 3 , the combustion reaction of the carbonaceous material takes the form shown in the following reaction formulas (1) and (2).
C + Fe 2 O 3 → CO + 2 FeO, 2N → N 2 (Inside granulated material: carbon reduction reaction) (1)
CO + 1/2 O 2 → CO 2 (area around granulated material: CO combustion reaction) ... (2)

即ち、P型造粒物の内部は緻密なので、造粒物内部の粉状コークス中の炭素は、造粒物の周囲に存在する空気中の酸素によって燃焼するのではなく、造粒物の内部の鉄鉱石中のFeと上記反応式(1)の炭素還元反応を起こす。この反応によってCOが生成され、低いOポテンシャルを維持するため、炭材中で炭素と共存する窒素は、NOxではなくNを生成し、NOx転換率は大幅に低下する。そして、生成したCOは、造粒物の内部から外部へと放出され、造粒物周囲の空間で上記式(2)のCO燃焼反応が進行することにより、大きな発熱量が得られる。
このように、適度な鉄鉱石と炭材との配合率によって、2段階の反応が進行し、高い燃焼速度と低いNOx転換率とを得ることができる。しかし、上記反応式(1)の反応は粉体間の近接触反応であるため、鉄鉱石および炭材の粒度は粉状物(粒径0.25mm以下)が好ましく、よく接触できるように粉体間で混合された緻密な造粒物であることが重要である。
That is, since the inside of the P-type granulated material is dense, the carbon in the powdery coke inside the granulated material is not burned by the oxygen in the air present around the granulated material, but the inside of the granulated material Cause the carbon reduction reaction of the above reaction formula (1) with Fe 2 O 3 in iron ore. This reaction produces CO and maintains low O 2 potential, so the nitrogen coexisting with carbon in the carbonaceous material produces N 2 rather than NOx, and the NOx conversion rate is significantly reduced. Then, the generated CO is released from the inside to the outside of the granulated product, and the CO combustion reaction of the above-mentioned formula (2) proceeds in the space around the granulated product to obtain a large calorific value.
As described above, the two-stage reaction can be progressed by the appropriate blending ratio of iron ore and carbonaceous material, and a high burning rate and a low NOx conversion can be obtained. However, since the reaction of the above reaction formula (1) is a near contact reaction between powders, the particle size of iron ore and carbonaceous material is preferably a powder (a particle size of 0.25 mm or less), so that powder can be well contacted. It is important that they are compact granules mixed between the bodies.

また、上記反応式(2)についても制約がある。造粒物の周囲に存在する空気と緻密な造粒物中の炭材との接触を拒むということは、造粒物の内部で発生するCOの逃場が無いということでもある。そこで、炭材と空気との燃焼温度(約600℃)では造粒物の内部にガス路は無いが、上記反応式(2)の反応開始(約800℃)以降では、造粒物の内部にガス路が形成されることが重要となる。このためには約800℃において、造粒物の内部の粒子間空隙に変化を与える仕掛けが必要である。石灰水硬性バインダーは、水和ゲルによって粉体空間を埋めて粉体粒子を結合する機能を有するが、この水和ゲルは約800℃において、熱分解してクラックを生じる特性がある。従って、P型造粒物の内部に石灰水硬性バインダーを添加しておけば、上記反応式(1)の反応によって生じたCOは、水和ゲルの熱分解によるクラックで形成されたガス路から、遅滞なく造粒物の外部へと放出され、燃焼する。このため、高い燃焼速度を保有することができる。
図5(A)および(B)にP型造粒物におけるCaO濃度と、NOx転換率および最大燃焼速度との関係を示す。
図5に示すように、消石灰(Ca(OH))の配合率が増加して、造粒物のCaO濃度が15質量%を越えると、NOx転換率が増加し、また、最大燃焼速度も低下してしまい、改善効果が逆に低下する傾向がある。また、CaO濃度が4質量%未満であるとバインダーが不足して強固な造粒物を作製できず、他の原料と混合することによって造粒物が崩壊してしまい、目的を達成できない。
上記探索結果を踏まえ、上記A)からD)までの適性な条件を以下のように設定した。
There is also a restriction on the reaction formula (2). The refusal of the contact between the air present around the granules and the carbonaceous material in the fine granules means that there is no escape of CO generated inside the granules. Therefore, there is no gas path inside the granulated material at the combustion temperature (about 600 ° C.) of the carbon material and air, but after the reaction start (about 800 ° C.) of the above reaction formula (2), the inside of the granulated material It is important that the gas path be formed in the For this purpose, at about 800 ° C., it is necessary to provide a mechanism for changing the interparticle space inside the granulated material. The lime hydraulic binder has the function of filling the powder space with a hydrated gel to bind the powder particles, but this hydrated gel is characterized by being thermally decomposed at about 800 ° C. to form a crack. Therefore, if a lime hydraulic binder is added to the inside of the P-type granulated material, CO generated by the reaction of the above reaction formula (1) is obtained from the gas passage formed by the crack due to the thermal decomposition of the hydrated gel. And without delay, the granulated material is released to the outside and burned. For this reason, a high burning rate can be held.
FIGS. 5A and 5B show the relationship between the CaO concentration in the P-type granulated product, the NOx conversion rate, and the maximum burning rate.
As shown in FIG. 5, when the blending ratio of slaked lime (Ca (OH) 2 ) increases and the CaO concentration of the granulated material exceeds 15% by mass, the NOx conversion ratio increases, and the maximum burning rate also increases. There is a tendency for the improvement effect to decrease. In addition, if the CaO concentration is less than 4% by mass, the binder is insufficient and a strong granulated product can not be produced, and the granulated product is disintegrated by mixing with other raw materials, and the object can not be achieved.
Based on the above search results, the appropriate conditions from the above A) to D) were set as follows.

P型造粒物を構成する各粉粒子間の接触状態が重要であるため、その構成粒子の粒径は極めて重要である。そこで、条件A)は、造粒物を構成する粒子の水洗粒度0.25mm以下の割合が85質量%以上と規定した。この条件A)の造粒物を構成する粒子の水洗粒度は、造粒形成直後の造粒物を構成する粒子の水洗粒度である。この理由は、後述するように、改質炭材の製造方法では、炭材、鉄鉱石、および石灰水硬性バインダーを混合・粉砕した後に造粒する工程があり、また造粒後に水和固化を期待している面があるので、単純な方法で炭材や鉄鉱石の粒度を測定することは困難を伴うためである。そこで、造粒直後の造粒物を構成する粒子の粒度を正確に把握するため、水洗装置を用いて造粒物を構成する粒子まで解砕し、その粒度を測定する方法により規定した。
造粒物を構成する粒子の水洗粒度分布を測定する方法は以下の通りである。
先ず、造粒形成直後の造粒物を縮分により約500g採取し、これを測定試料とする。次いで、測定試料を水洗解砕装置に入れ、水流を供給しながら10分間篩分級する。次に、該試料を乾燥器(105℃、2h以上)にて乾燥したあと、ロータップ篩振とう機を使用して、JIS標準篩(径200mm)により粒度分布を計量算出する。
なお、水硬性バインダーの固化反応は遅いため、造粒形成直後、具体的には、造粒後6h以内であれば、水洗解砕装置の水流によるシャワーによって、構成する粒子にまで簡単に造粒物を解砕することができる。
造粒物を構成する粒子の水洗粒度は、望ましくは、全粒度が0.25mm以下であることが好ましいが、工業的には粒度0.25mm以下が85質量%以上でも十分に効果を発揮できる。
The particle diameter of the constituent particles is extremely important because the contact state between the powder particles constituting the P-type granules is important. Therefore, in the condition A), the ratio of the washing water particle size of 0.25 mm or less of the particles constituting the granulated material is specified as 85 mass% or more. The water washing particle size of the particles constituting the granulated product of the condition A) is the water washing particle size of the particles constituting the granulated material immediately after the granulation formation. The reason for this is that, as will be described later, in the method of producing a modified carbon material, there is a step of mixing and crushing the carbon material, iron ore, and lime hydraulic binder, followed by granulation, and hydration and solidification after granulation. It is because it is difficult to measure the particle size of the carbonaceous material or iron ore by a simple method because there is an expected aspect. Therefore, in order to accurately grasp the particle size of the particles constituting the granulated product immediately after granulation, it was specified by a method of crushing the particles constituting the granulated product using a water washing apparatus and measuring the particle size.
The method for measuring the water washing particle size distribution of the particles constituting the granulated material is as follows.
First, about 500 g of a granulated material immediately after granulation formation is collected by a fraction, and this is used as a measurement sample. The measurement sample is then placed in a water washing and disintegrating apparatus and sieved for 10 minutes while supplying a water stream. Next, the sample is dried in a drier (105 ° C., 2 h or more), and the particle size distribution is measured and calculated with a JIS standard sieve (diameter 200 mm) using a low tap sieve shaker.
In addition, since the solidification reaction of the hydraulic binder is slow, immediately after granulation formation, specifically, within 6 hours after granulation, it is possible to easily granulate even to the constituent particles by the shower by the water flow of the water washing disintegration device It can crush things.
The water washing particle size of the particles constituting the granulated product desirably has a total particle size of 0.25 mm or less. However, industrially, even if the particle size of 0.25 mm or less is 85 mass% or more, sufficient effects can be exhibited. .

条件B)は、造粒物の炭素含有量が21質量%以上68質量%以下である。
この条件B)は、図4に示す、炭材配合率が25質量%以上80質量%以下の範囲内で、NOx転換率と最大燃焼速度とがともに良好な結果であったことに基づく。炭材としては、コークス以外に窒素の含有量が少ない無煙炭を用いてもよい。そこで、条件B)では、コークスの炭素含有量を85.5質量%と見なして、造粒物の炭素含有量を21質量%以上68質量%以下と規定した。
Condition B) is that the carbon content of the granulated material is 21% by mass or more and 68% by mass or less.
This condition B) is based on the fact that both the NOx conversion rate and the maximum burning rate are good results within the range of 25 mass% or more and 80 mass% or less of the carbon material blending ratio shown in FIG. 4. As the carbonaceous material, anthracite containing a small amount of nitrogen may be used besides coke. Therefore, under the condition B), the carbon content of the coke was regarded as 85.5 mass%, and the carbon content of the granulated material was specified as 21 mass% or more and 68 mass% or less.

条件C)は、造粒物のCaO含有量が4質量%以上15質量%以下である。
この条件C)は、図5に示す結果に基づく。ここで、石灰水硬性バインダーとしては、Ca(OH)だけでなく、ポルトランドセメント、高炉水砕スラグ、生石灰などを用いてもよい。図6には、石灰水硬性バインダーについて、種々の種類を評価した結果を示す。図6(A)および(B)は、P型造粒物における石灰水硬性バインダー種類と、NOx転換率および最大燃焼速度との関係を示す図である。使用した種類は、CaO、Ca(OH)、ポルトランドセメント、高炉水砕スラグおよび製鋼KRスラグである。また、P型造粒物(圧縮成形物)であり、造粒物のCaO含有量を15質量%とした。
図6から、いずれの種類についても、図3、図4に示されるような低いNOx転換率と高い最大燃焼速度とが確認された。
Condition C) is that the CaO content of the granulated material is 4% by mass or more and 15% by mass or less.
This condition C) is based on the result shown in FIG. Here, as the lime hydraulic binder, not only Ca (OH) 2 but also Portland cement, granulated blast furnace slag, quick lime, etc. may be used. FIG. 6 shows the results of evaluating various types of lime hydraulic binders. 6 (A) and 6 (B) are diagrams showing the relationship between the type of lime hydraulic binder in P-type granules, the NOx conversion rate, and the maximum burning rate. The types used are CaO, Ca (OH) 2 , Portland cement, blast furnace granulated slag and steelmaking KR slag. Moreover, it is a P-type granulated product (compression molded product), and the CaO content of the granulated product is 15% by mass.
From FIG. 6, low NOx conversion and high maximum burning rate as shown in FIG. 3 and FIG. 4 were confirmed for any type.

条件D)は、造粒物の粒度が10mm以下である。
これは、造粒物の内部において、炭材の粉状物は高濃度に密集しているが、造粒物は炭材を配合した燃料源でもあるので、充填層内において適度な均一分散も必要な条件となる。すなわち、適度な集積単位で層全体では適度な均一分散を目指す必要がある。この点から造粒物の粒度は重要であり、条件D)において、造粒物の粒度を10mm以下に規定した。なお、造粒物の粒度が大き過ぎると、不均一性な状態になるとともに燃焼速度が低下する悪影響が現れる。
The condition D) is that the particle size of the granulated product is 10 mm or less.
This is because although the powder of carbonaceous material is densely packed at a high concentration inside the granulated product, the granulated product is also a fuel source compounded with the carbonaceous material, so that even uniform dispersion in the packed bed is also possible. It is a necessary condition. That is, it is necessary to aim at a uniform uniform dispersion throughout the layer in a proper accumulation unit. From this point of view, the particle size of the granulated product is important, and under the condition D), the particle size of the granulated product is specified to be 10 mm or less. In addition, when the particle size of the granulated material is too large, it becomes an inhomogeneous state and an adverse effect that the burning rate is lowered appears.

本発明に係る第2の態様は、改質炭材が、鉄鉱石に替わりCaO・FeOxで示されるカルシウムフェライト鉱物を含有することを特徴とする。
焼結鉱製造用炭材は、炭材、CaO・FeOxを含む鉄鉱石、石灰水硬性バインダーから構成されるが、鉄鉱石については特に規定しない第1の態様と異なり、FeOxで示されるFe、FeやFeO、などの単純な酸化鉄を主成分とする鉄鉱石でなく、CaO・FeOxで示されるカルシウムフェライト鉱物を含有する鉄鉱石が望ましい。これは、鉄鉱石中のFeOxと炭材Cの接触反応よりも、CaO・FeOxと炭材Cの接触反応の方が、Ca電子による加速効果により反応が活発に起こり、燃焼速度向上や転換率低減が効果的に達成されるためである。なお、この場合、たとえばCaO・Feでは、前述の(1)式は、下記になる。
C+CaO・Fe→CO+2CaO・FeO、2N→N
(造粒物内部:炭素還元反応)…(1)´
CO+1/2O→CO (造粒物周辺域:CO燃焼反応)…(2)
A second aspect according to the present invention is characterized in that the modified carbonaceous material contains a calcium ferrite mineral represented by CaO · FeOx instead of iron ore.
The carbonaceous material for producing sintered ore is composed of carbonaceous material, iron ore containing CaO · FeOx, and lime hydraulic binder, but unlike iron ore, unlike the first aspect which is not particularly specified, Fe 2 represented by FeO x It is preferable to use iron ore containing calcium ferrite mineral represented by CaO · FeOx, not iron ore mainly composed of iron oxide such as O 3 , Fe 3 O 4 or FeO. This is because the reaction between CaO / FeOx and carbonaceous material C is more active than the catalytic reaction between FeOx and carbonaceous material C in iron ore due to the acceleration effect of Ca electrons, and the burning rate improvement and conversion ratio This is because the reduction is effectively achieved. In this case, for example, in CaO · Fe 2 O 3 , the above-mentioned equation (1) is as follows.
C + CaO · Fe 2 O 3 → CO + 2CaO · FeO, 2N → N 2
(Inside granulated material: carbon reduction reaction) ... (1) '
CO + 1/2 O 2 → CO 2 (area around granulated material: CO combustion reaction) ... (2)

本発明に係る第3の態様は、改質炭材が、鉄鉱石に替わり焼結返鉱を含有することを特徴とする。
焼結鉱製造用炭材は、炭材、焼結返鉱、石灰水硬性バインダーから構成されるが、鉄鉱石については特に規定しない第1の態様と異なり、FeOxで示されるFe、FeやFeO、などの単純な酸化鉄を主成分とする鉄鉱石でなく、CaO・FeOxで示されるカルシウムフェライト鉱物を含有する焼結返鉱が好ましい。これによって、第2の態様に示したCaO・FeOxの効果を得るため、焼結鉱製造過程で成品篩下物として発生する焼結返鉱を活用できる。焼結ケーキの主要鉱物は、CaO・FeOxで示されるカルシウムフェライトと、FeOxで示されるヘマタイトとマグネタイトに大別される。その焼結ケーキを破砕・篩分を行い、成品焼結鉱と焼結返鉱に分離して回収される。従って、焼結返鉱には多量のCaO・FeOxが含有されており、その使用は第2の態様を満足させる。CaO・FeOxは自然界に存在する鉱物ではなく、鉄鉱石とCaO含有物とを事前に高温接触処理をすることにより製造できる物質である。焼結返鉱を活用することで、CaO・FeOxの製造プロセスを新たに設けることなく達成される様態である。
図7には、鉄鉱石の種類をヘマタイト鉄鉱石、CaO・Feおよび焼結返鉱に変更した場合のNOx転換率と燃焼速度に及ぼす影響を示す。炭材と石灰水硬性バインダーに添加する鉄鉱石として、CaO・Fe(CaO・FeOxの一種)又は焼結返鉱(CaO・FeOxを含有)を用いる炭材造粒物は、Fe(通常の鉄鉱石)を用いたものよりも低いNOx転換率を有し、好ましい実施形態である。
A third aspect according to the present invention is characterized in that the modified carbon material contains sintered return ore instead of iron ore.
The carbonaceous material for producing sintered ore is composed of carbonaceous material, sintered return ore, lime hydraulic binder, but different from the first aspect which is not particularly specified for iron ore, Fe 2 O 3 represented by FeO x, It is preferable not to be a simple iron oxide-based iron ore such as Fe 3 O 4 or FeO, but a sintered return ore containing a calcium ferrite mineral represented by CaO · FeO x. In this way, in order to obtain the effect of CaO · FeOx shown in the second aspect, it is possible to utilize the sinter return produced as a product undersize in the sinter production process. The main minerals of the sinter cake are roughly classified into calcium ferrite represented by CaO · FeOx and hematite and magnetite represented by FeOx. The sinter cake is crushed and sieved, and separated into product sinter ore and sinter return and recovered. Therefore, the sintered ore contains a large amount of CaO · FeOx, and its use satisfies the second aspect. CaO · FeOx is not a naturally occurring mineral, but is a substance that can be produced by high temperature contact treatment of iron ore and CaO-containing matter in advance. By utilizing sinter return, it is an aspect that can be achieved without providing a new production process of CaO · FeOx.
FIG. 7 shows the effect on NOx conversion and burning rate when the type of iron ore is changed to hematite iron ore, CaO · Fe 2 O 3 and sinter return. Carbonized material granulated using CaO · Fe 2 O 3 (a kind of CaO · FeOx) or sintered return (containing CaO · FeOx) as iron ore to be added to carbon material and lime hydraulic binder is Fe 2 It is a preferred embodiment with a lower NOx conversion than that with O 3 (normal iron ore).

(改質炭材の製造方法)
改質炭材の製造は、鉄鉱石、炭材および石灰系水硬性バインダーを所望の炭素含有量およびCaO含有量となるように配合し、水を添加して、混合・造粒機を用いて造粒する。
本発明に係る第4の態様は、造粒物の含有水分が、10質量%以上である。NOx転換率の低減のためには、造粒物の内部の炭素と造粒物の周囲に存在する空気との燃焼反応をできるだけ抑制する必要があり、P型造粒物粒子外の昇温はそのままで、P型造粒物粒子内の昇温を遅くするために、10質量%以上の高い水分量とし、昇温を抑制させるためである。
コークスや鉄鉱石の一部を集塵ダストやペレット用鉄鉱石に代替してもよい。通常これらは粒度が0.25mm以下であるので、次の粉砕工程を省略できる。造粒は、皿型造粒機を用いることができる。造粒操作において、造粒物の粒度を10mm以下とするには、生産速度や、造粒水分を適宜調整することで調整が可能である。生産速度の低減、造粒水分の増加により、造粒物の粒度を増加させることができる。
(Method of manufacturing modified carbon material)
Production of the modified carbon material is made by blending iron ore, carbon material and lime-based hydraulic binder to desired carbon content and CaO content, adding water, and using a mixer / granulator. Granulate.
According to a fourth aspect of the present invention, the water content of the granulated material is 10% by mass or more. In order to reduce the NOx conversion rate, it is necessary to suppress the combustion reaction between the carbon inside the granules and the air present around the granules as much as possible, and the temperature rise outside the P-type granules is As it is, in order to slow the temperature rise in the P-type granulated product particles, a high water content of 10% by mass or more is used to suppress the temperature rise.
Part of coke and iron ore may be replaced with dust or pellet iron ore. Since these usually have a particle size of 0.25 mm or less, the next grinding step can be omitted. Granulation can use a plate-type granulator. In the granulation operation, in order to make the particle size of the granulated product 10 mm or less, it is possible to adjust by appropriately adjusting the production speed and the granulated water. The particle size of the granulated material can be increased by reducing the production rate and increasing the granulated water content.

本発明に係る第5の態様は、粒物を構成する原料を、事前に混合粉砕する。粉砕には、ボールミルなどを使用する。粉砕に際しては、原料を混合粉砕することが好ましい。これは、粒度を細かくするとともに、粒子同士の接触を高め、反応式(1)の反応を活発に行わせることで、NOx転換率が低下し、高い燃焼性を有するためである。なお、ボールミルと皿型造粒機との組み合わせに代えて、混合、破砕、および造粒の役割を一台で兼ね備えた高速撹拌ミキサーや、バイブロミキサー、振動ミルなどを使用することもできる。   The 5th aspect concerning this invention mixes and grinds the raw material which comprises granular material beforehand. A ball mill etc. are used for grinding. At the time of grinding, it is preferable to mix and grind the raw materials. This is because the NOx conversion rate is lowered and the combustion efficiency is high by reducing the particle size and enhancing the contact between the particles to actively perform the reaction of the reaction formula (1). In addition, it may replace with the combination of a ball mill and a dish-type granulator, and can also use the high speed stirring mixer which combined the role of mixing, crushing, and granulation with one stand, a vibro mixer, a vibration mill etc.

(焼結鉱の製造方法)
本発明に係る第6の態様は、焼結鉱の製造において、焼結用原料の炭材の一部または全部に改質炭材を使用する。ここに、焼結用原料の炭材を改質炭材に振り替える比率に比例してNOxの低減効果は大きくなる。
本発明における焼結鉱の製造方法は、ドワイトロイド型(DL型)焼結機を用いた焼結法であり、焼結鉱成品のFeO成分が15質量%以下であることが好ましく、10質量%以下がより好ましい。高FeO成分の焼結鉱は、高炉操業における還元材比を上昇させる悪影響があり、できる限りFeO成分が低いことが望まれるためである。
本態様では、炭材と鉄鉱石による直接還元作用によってOポテンシャルを低下させることで、NOx転換率の低下とFeOの形成が図られるが、炭材中の炭素が反応した後は、形成されたFeOは酸化してFeOxに戻すとともに発熱させることが望まれる。そこで、前述した石灰水硬性バインダーの熱分解によるガス路の機能が求められる。即ち、このガス路は製造時の前半ではCOの排出路となるが、製造時の後半ではFeOを酸化させる空気路として機能し、焼結鉱のFeO成分を低下させるように働く。このように石灰水硬性バインダーは、FeO濃度を低減するためにも重要である。
(Method of producing sintered ore)
A sixth aspect according to the present invention uses a modified carbon material for part or all of the carbon material of the raw material for sintering in the production of sintered ore. Here, the reduction effect of NOx becomes large in proportion to the ratio of transferring the carbon material of the raw material for sintering to the modified carbon material.
The method for producing sintered ore according to the present invention is a sintering method using a dwightroid type (DL type) sintering machine, and the FeO component of the sintered ore product is preferably 15% by mass or less, and 10% by mass. % Or less is more preferable. Sinter with high FeO content has an adverse effect of increasing the reducing material ratio in blast furnace operation, and it is desirable that FeO content be as low as possible.
In this embodiment, reduction of the NOx conversion rate and formation of FeO can be achieved by reducing the O 2 potential by direct reduction action between the carbonaceous material and iron ore, but it is formed after the carbon in the carbonaceous material has reacted. It is desirable that FeO be oxidized to return to FeOx and generate heat. Then, the function of the gas path by the thermal decomposition of the lime hydraulic binder mentioned above is calculated | required. That is, this gas passage serves as an exhaust passage for CO in the first half of production, but functions as an air passage for oxidizing FeO in the second half of production and works to reduce the FeO component of sintered ore. Thus, lime hydraulic binders are also important for reducing the FeO concentration.

本発明に係る第7の態様は、焼結用原料の炭材から0.25mm以下の部分の一部または全量を分離し、分離された0.25mm以下の炭材を用いて改質炭材を製造し、この改質炭材と残部の炭材とを焼結用炭材として用いる。本態様では、炭材中の微粉炭材の比率が減少するので、より大きなNOx低減効果が得られる。   A seventh aspect according to the present invention is a modified carbonaceous material obtained by separating a part or the whole of a portion of 0.25 mm or less from the carbonaceous material for sintering and using the separated carbon material of 0.25 mm or less The modified carbon material and the remaining carbon material are used as a sintering carbon material. In this aspect, since the ratio of the pulverized carbon material in the carbon material decreases, a larger NOx reduction effect can be obtained.

本発明に係る第8の態様は、ドラムミキサーによる前記焼結用原料の造粒に際して、前記ドラムミキサーに水分が添加された時点以降最後端に到達するまでの造粒時間である水分添加後造粒時間に対して、前記焼結鉱製造用改質炭材は、前記最後端に到達するまでの造粒時間前記水分添加後造粒時間の20.8%以内となるように、前記ドラムミキサーに投入される。例えば、焼結原料の造粒に際しては、改質炭材の投入場所が、ドラムミキサー造粒設備において最後端から5m以内である。これは、造粒物は炭材を含有しており焼結配合原料の熱源となるので、最低限の混合操作は必要となるが、造粒物の強度が弱ければ他の原料との混合過程で崩壊し、その機能を果たせない部分が生じる。後述する実施例での検討では、造粒物の混合はドラムミキサーで25秒以内の混合であれは良好であり、逆算するとドラムミキサーの最後端から5m以内での投入であれば、良好な造粒物の維持が可能である。そこで、極力、造粒物の崩壊を抑制して他の原料と混合できる方法を採用することが望ましく、軽混合の処理が望ましい。 In the eighth aspect according to the present invention, in granulation of the raw material for sintering by a drum mixer, after the addition of water, which is the granulation time from the time when the water is added to the drum mixer to the end thereof With respect to the grain time, the modified carbon material for producing a sintered ore has the drum such that the granulation time to reach the end is within 20.8% of the granulation time after the water addition. It is put into the mixer . For example, at the time of granulation of the sintering raw material, the place where the modified carbon material is charged is within 5 m from the end of the drum mixer granulation facility. This is because the granulated matter contains a carbon material and serves as a heat source for the sinter-blended raw material, so minimal mixing operation is required, but if the strength of the granulated matter is weak, the mixing process with other raw materials Collapse and there is a part that can not fulfill its function. In the examination in the example described later, mixing of the granulated material is good if mixing within 25 seconds with the drum mixer, and if it is calculated back, if it is inserted within 5 m from the end of the drum mixer, good construction Granules can be maintained. Then, it is desirable to employ | adopt the method of suppressing disintegration of a granulated material as much as possible, and mixing with another raw material, and processing of light mixing is desirable.

次に、実施例を挙げて本発明を更に詳しく説明する。なお、本発明はこれらの実施例の記載内容に何ら制限されるものではない。
本発明の効果を焼結鍋試験より確認した。
(原料準備)
焼結鍋試験に使用した焼結原料の各銘柄の粒度分布を以下の表3に示す。炭材として炭素含有量が85.5質量%のコークスを選定し、粒度の異なる6種類のコークスA〜Fを使用した。なお、コークスDおよびコークスEは、コークスBを0.25mmの篩にて篩分けしたものであり、篩上がコークスD、篩下がコークスEである。鉄鉱石についても、粒径0.25mm以下が88%の粉状の鉄鉱石Aと、粉状物と粒状物とが混合した鉄鉱石Bの2種類を使用した。また、鉄鉱石の代わりに、CaO・Feおよび焼結返鉱も準備した。石灰水硬性バインダーには、生石灰を水和処理した、粒径0.25mm以下が100%のCa(OH)を使用した。
Next, the present invention will be described in more detail by way of examples. The present invention is not limited to the contents described in these Examples.
The effect of the present invention was confirmed by the sintering pot test.
(Preparation of raw materials)
The particle size distribution of each grade of the sintering raw material used for the sintering pot test is shown in Table 3 below. The coke having a carbon content of 85.5 mass% was selected as the carbonaceous material, and six types of cokes A to F having different particle sizes were used. The coke D and the coke E are obtained by sieving the coke B with a 0.25 mm sieve, the coke on the sieve is coke D, and the coke on the sieve is coke E. Also for iron ore, two types of iron ore A with a particle size of 0.25 mm or less of 88% and iron ore B in which a powder and particles were mixed were used. Also, instead of iron ore, CaO · Fe 2 O 3 and sintered return were also prepared. As the lime hydraulic binder, Ca (OH) 2 of 100% or less in particle diameter of 0.25 mm or less obtained by hydration treatment of quick lime was used.

Figure 0006540359
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表4に造粒物の配合の内訳を示す。また、表5に焼結鍋試験に用いた造粒物とその他の原料の配合を示す。表5において、造粒物とは、改質炭材であり、コークス単体とは、改質炭材に造粒されずに、単体として配合したコークスである。   Table 4 shows the breakdown of the blending of the granulated material. Table 5 shows the blending of the granulated material and other raw materials used in the sintering pot test. In Table 5, the granulated material is a modified carbonaceous material, and the coke alone is a coke blended as a single material without being granulated in the modified carbonaceous material.

Figure 0006540359
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Figure 0006540359
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(造粒物の製造方法)
表4に示す配合番号1〜3,17については、造粒処理なしである。即ち、造粒物は製造していない。配合番号1〜3で用意したコークスA〜Cの平均粒度は10mm以下であり、配合番号17で用意したコークスFの平均粒度は12.3mmである。
配合番号4〜16については、上記表4の造粒物内訳に示す割合で各原料を配合し、その配合物と7〜11.2質量%の水分とを高速撹拌ミキサーで60秒混合し、続いてパンペレタイザーで造粒し、10mm篩で粗大な造粒物を除去することで粒度が10mm以下の造粒物を製造した。造粒物構成粒子の水洗粒度、造粒物の炭素含有量、造粒物のCaO含有量は、上記表4の右側の各欄に示す通りである。
造粒物を構成する粒子の水洗粒度は、以下のように測定した。
先ず、造粒形成直後の造粒物を縮分して約500g採取して測定試料を得た。次いで、測定試料を、水洗解砕装置(フリッチュ・ジャパン社製、電磁式篩振とう機A−3 PRO)に入れ、水流を供給しながら10分間篩分級した。次に、該試料を乾燥器(105℃、2h以上)にて乾燥したあと、ロータップ篩振とう機(タナカテック社製:RS2型、振とう数246rpm,ハンマー打数123打数)を使用して、JIS標準篩(径200mm)により粒度分布を計量算出した。
なお、造粒物の炭素含有量は、上記表4の造粒物内訳欄の炭材比率(カッコ内の数値)に0.855を乗じた値である。
(Manufacturing method of granulated material)
With respect to the combination numbers 1 to 3 and 17 shown in Table 4, no granulation treatment is performed. That is, no granulated material is produced. The average particle size of cokes A to C prepared in combination numbers 1 to 3 is 10 mm or less, and the average particle size of coke F prepared on combination number 17 is 12.3 mm.
For Formulation Nos. 4 to 16, each raw material is blended at a ratio shown in the breakdown of the granulated product in Table 4 above, and the blend and 7 to 11.2% by mass of water are mixed for 60 seconds with a high-speed stirring mixer, Subsequently, granulation was carried out with a pan pelletizer, and coarse granules were removed with a 10 mm sieve to produce granules having a particle size of 10 mm or less. The water washing particle size of the granulate-constituting particles, the carbon content of the granulate, and the CaO content of the granulate are as shown in the respective columns on the right side of Table 4 above.
The water washing particle size of the particles constituting the granulated product was measured as follows.
First, the granulated material immediately after granulation formation was fractionated and about 500 g was collected to obtain a measurement sample. Next, the measurement sample was placed in a water washing and disintegrating apparatus (manufactured by Fritsch Japan, electromagnetic sieve shaker A-3 PRO), and sieved for 10 minutes while supplying a water flow. Next, the sample is dried in a drier (105 ° C., 2 h or more), and then using a low-tap sieve shaker (manufactured by TANAKA TEC Co., Ltd .: RS2 type, shaking number 246 rpm, hammer number 123 number) The particle size distribution was measured and calculated using a JIS standard sieve (diameter 200 mm).
The carbon content of the granulated material is a value obtained by multiplying the carbon material ratio (numerical value in parentheses) in the granulated material breakdown column of Table 4 above by 0.855.

(配合原料の造粒方法)
表6に実験に用いた配合の特徴を示した。
(The granulation method of the compounding material
Table 6 shows the characteristics of the formulations used in the experiment.

表6に示す実験ケース1〜3,19では、造粒物を製造せずに、炭材としてコークスA〜C,Fを単純配合して得られた配合原料を用いた焼結実験を実施した。すなわち、上記表5に示すように、標準の配合原料として、63質量%の鉄鉱石B、13質量%の石灰石、20質量%の返鉱および4.0質量%の炭材を所定量秤取り、これら原料をドラムミキサーを用いて60秒混合したのち、最終7%水分となるように水分を添加した後、ドラムミキサーを用いて120秒間造粒した。なお、実験ケース1〜3,19の違いは、使用したコークスの粒度である。
実験ケース4〜18では、造粒物を配合して得られた配合原料を用いた焼結実験を実施した。すなわち、上記表5に示すように、標準の配合原料として、56〜63質量%の鉄鉱石B、10〜13質量%の石灰石、20質量%の返鉱Bおよび4.0〜11.6質量%の炭材(造粒物含む)を所定量秤取り、これら原料をドラムミキサーを用いて60秒混合したのち、最終7〜11.2%水分となるように水分を添加した後、ドラムミキサーを用いて25〜120秒間造粒した。
In Experiment cases 1 to 3 and 19 shown in Table 6, sintering experiments were carried out using compounding materials obtained by simply blending cokes A to C and F as a carbon material without producing a granulated material. . That is, as shown in Table 5 above, predetermined amounts of 63% by mass of iron ore B, 13% by mass of limestone, 20% by mass of returned ore and 4.0% by mass of carbonaceous material were weighed as standard compounding materials. After these materials were mixed for 60 seconds using a drum mixer, water was added to a final 7% water content, and then granulated for 120 seconds using a drum mixer. The difference between the test cases 1 to 3 and 19 is the particle size of the used coke.
In Experiment cases 4 to 18, sintering experiments were performed using compounding materials obtained by compounding the granulated material. That is, as shown in Table 5 above, 56 to 63% by mass of iron ore B, 10 to 13% by mass of limestone, 20% by mass of returned mineral B and 4.0 to 11.6% by mass as standard compounding materials A predetermined amount of carbon material (including granulated material) is weighed out, and these raw materials are mixed using a drum mixer for 60 seconds, and then water is added so as to obtain a final 7 to 11.2% water content. Granulated for 25 to 120 seconds.

Figure 0006540359
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(焼結実験装置および方法)
焼結実験装置として、内径300mmで層高500mmの焼結鍋を用意した。
焼結鍋は、筒状に形成され、その内底部には通気が可能なグレートが設けられている。焼結鍋の下部には風箱が設置されている。風箱には、排ガスを排気する排ガス配管を介して吸引送風機が接続され、風箱を通して排ガスを吸引可能に構成されている。風箱の内部には、焼結排ガスの温度を測定する温度センサーが設けられている。また、風箱と吸引送風機の間には排ガス採取管が設置されている。
そして、グレート上に10〜15mmの焼結鉱2.0kgを敷設し、その上に配合原料を65kg装入して充填層を形成した。次に、焼結鍋の鍋下負圧を約9.8kPa(1000mmAq換算)に調整して、充填層上部に着火させた。なお、点火時間は1分とした。点火終了後、鍋下負圧約9.8kPa(1000mmAq換算)一定で、充填層上部より大気吸引して、焼結反応を進行させた。また、鍋下の風箱内へ設置した温度センサーにより排ガス温度を計測した。この排ガス温度が最大となった時刻を焼結完了時刻とした。即ち、焼結時間を点火開始から排ガス温度到達までとした。
焼結反応時には、排ガス採取管から排ガスを採取して、連続的にガス組成分析を実施するとともに、排ガス流量をオリフィスで測定し、NOx発生量を算出した。また、JIS−M8700に従って焼結生産率および成品歩留を評価した。
(Sintering apparatus and method)
A sintering pot having an inner diameter of 300 mm and a layer height of 500 mm was prepared as a sintering experimental device.
The sintering pot is formed in a tubular shape, and an inner bottom portion thereof is provided with a gas-permeable grate. A wind box is installed at the bottom of the sintering pot. A suction fan is connected to the air box via an exhaust gas pipe for exhausting the exhaust gas, and the exhaust gas can be sucked through the air box. Inside the air box, a temperature sensor for measuring the temperature of the sintering exhaust gas is provided. In addition, an exhaust gas collection pipe is installed between the wind box and the suction fan.
Then, 2.0 kg of 10 to 15 mm sintered ore was laid on the grate, and 65 kg of the blended material was loaded thereon to form a packed bed. Next, the pressure in the lower part of the sintering pot was adjusted to about 9.8 kPa (1000 mm Aq conversion) to ignite the upper part of the packed bed. The ignition time was 1 minute. After the end of ignition, the sintering reaction was advanced by suctioning air from the upper part of the packed bed under a constant negative pressure of about 9.8 kPa (converted to 1000 mm Aq) under the pan. Moreover, exhaust gas temperature was measured by the temperature sensor installed in the wind box under the pan. The time when the exhaust gas temperature became maximum was taken as the sintering completion time. That is, the sintering time was from the start of ignition to the reaching of the exhaust gas temperature.
During the sintering reaction, the exhaust gas was collected from the exhaust gas collecting pipe, and the gas composition analysis was continuously performed, and the flow rate of the exhaust gas was measured by an orifice to calculate the NOx generation amount. Moreover, the sintered production rate and the product yield were evaluated according to JIS-M 8700.

(試験結果)
評価試験結果を表6にまとめて示した。
なお、実験ケース1〜19のうち、実験ケース4および実験ケース101〜103および実験ケース11〜18が、上記条件A)〜D)を満たした発明例である。
実験ケース1〜3は、炭材造粒物を使用しない例である。単純にコークスを添加した実験ケース1〜3では、8.8〜11.4mol/原料tと高いNOx発生量となった。実験ケース1〜3を比較すると、コークス粒度が細粒化するに伴い、NOx発生量が増加し、生産率の低下が顕著となる。一方、粗粒化するとNOx発生量は低下するが、FeO量が増加している。
(Test results)
The evaluation test results are summarized in Table 6 and shown.
Of the experimental cases 1 to 19, the experimental case 4 and the experimental cases 101 to 103 and the experimental cases 11 to 18 are inventive examples satisfying the conditions A) to D).
Experimental cases 1 to 3 are examples in which the carbonaceous material granulate is not used. In experimental cases 1 to 3 in which coke was simply added, the amount of NOx generated was as high as 8.8 to 11.4 mol / raw material t. When the experimental cases 1 to 3 are compared, as the coke particle size becomes finer, the NOx generation amount increases, and the decrease in the production rate becomes remarkable. On the other hand, when coarse-grained, the amount of NOx generation decreases, but the amount of FeO increases.

実験ケース4〜6は、炭材の粒度を変更して、S型、P型の造粒物を評価した例である。細粒コークスを用いた実験ケース4では、NOx発生量が3.2mol/原料tと大幅に低下した。使用した炭材の粒度が粗い実験ケース5,6では、NOx発生量が6.3mol/原料t、6.8mol/原料tにそれぞれ上昇し、その改善効果は低減した。また、焼結生産率も実験ケース4が最も高く、本発明方法が優れていることが確認できた。   Experimental cases 4 to 6 are examples in which the granulated material of S-type and P-type was evaluated by changing the particle size of the carbonaceous material. In the experimental case 4 using the fine-grained coke, the amount of NOx generation was significantly reduced to 3.2 mol / raw material t. In the experimental cases 5 and 6 in which the particle size of the carbon material used was coarse, the NOx generation amount increased to 6.3 mol / raw material t and 6.8 mol / raw material t, respectively, and the improvement effect was reduced. In addition, the sintering production rate was also the highest in Experiment Case 4, and it was confirmed that the method of the present invention is excellent.

実験ケース7は、コークスを添加せずに造粒物を作製し、実験ケース1〜3と同様に、炭材を単純添加した例である。実験ケース7では、実験ケース1〜3と同様に、高いNOx発生量となった。
実験ケース8は、粒度の粗い鉄鉱石Bを造粒物に添加した例である。造粒直後の水洗粒度が0.25mm以下の割合が65質量%と粗く、NOx発生量は8mol/原料tと大きく低下しなかった。
Experiment case 7 is an example which produced a granulated material, without adding coke, and added the carbonaceous material simply like experiment cases 1-3. In the experimental case 7, as in the experimental cases 1 to 3, the amount of NOx generation was high.
Experimental case 8 is an example in which iron ore B having a coarse particle size is added to the granulated material. The ratio of the water washing particle size immediately after granulation was 0.25 mm or less was rough at 65 mass%, and the NOx generation amount did not decrease significantly at 8 mol / raw material t.

実験ケース9、実験ケース101では、造粒物の石灰水硬性バインダーであるCa(OH)の添加量を変更して、造粒物中のCaO濃度の影響を評価した例である。CaO濃度が0質量%の実験ケース9でも、6.8mol/原料tまでNOx発生量は低下しているが、その改善効果は小さい。一方、CaO濃度が15質量%の実験ケース101では、NOx発生量は4mol/原料tと大きく低減した。 In Experimental Case 9 and Experimental Case 101, the addition amount of Ca (OH) 2 which is a lime hydraulic binder of the granulated material is changed, and the influence of the CaO concentration in the granulated material is evaluated. Even in the experimental case 9 where the CaO concentration is 0 mass%, the amount of NOx generation decreases to 6.8 mol / raw material t, but the improvement effect is small. On the other hand, in the experimental case 101 in which the CaO concentration is 15% by mass, the NOx generation amount is greatly reduced to 4 mol / raw material t.

ケース101、ケース102、ケース103では、鉄鉱石A、電気炉焼成により作成したCaO・Feおよび焼結返鉱Aの粉を用いて、鉄鉱石の種類を変更して、その影響を評価した。ケース101の鉄鉱石Aの使用ではNOx総量は4mol/原料tと大きく低減しているが、ケース102のCaO・Feの使用では2.7mol/原料t、ケース103の焼結返鉱の使用では3.1mol/原料tとさらに大きく低下し、態様2及び態様3の効果が確認できた。
実験ケース11〜13は、造粒物の石灰水硬性バインダーとしてポルトランドセメントを使用し、コークス粉/(鉄鉱石粉+バインダー)の配合率を変更した例である。いずれのケースについても、NOx発生量が4〜5mol/原料tと大幅に低減することが確認できた。
In Case 101, Case 102, and Case 103, the type of iron ore is changed using iron ore A, powder of CaO · Fe 2 O 3 prepared by electric furnace firing and sintered return metal A, and the effect is evaluated. The total amount of NOx is greatly reduced to 4 mol / raw material t in the use of iron ore A in case 101, but 2.7 mol / raw material t in case 102 and the use of sinter return metal in case 103 in the use of CaO · Fe 2 O 3 The use of the compound significantly decreased to 3.1 mol / raw material t, and the effects of the embodiment 2 and the embodiment 3 could be confirmed.
Experimental cases 11 to 13 are examples in which portland cement is used as the lime hydraulic binder of the granulated product, and the blending ratio of coke powder / (iron ore powder + binder) is changed. In any case, it was confirmed that the amount of NOx generation was significantly reduced to 4 to 5 mol / t of the raw material.

実験ケース14は、配合番号4の炭材造粒物を使用し、造粒物の水分を10.4質量%まで上昇させた例である。実験ケース14は、実験ケース4よりもNOx発生量が低下し、態様4の効果が確認できた。
実験ケース15は、配合番号4の炭材造粒物を使用し、炭材造粒物と他の配合原料との造粒時間を25秒まで低減させた例である。実験ケース15は、実験ケース4よりもNOx発生量が低下し、より効果的であることが確認された。
実験ケース16は、配合番号14の炭材造粒物を使用し、造粒物原料を高速撹拌ミキサーで混練処理する前に、ボールミルに投入して混合粉砕処理を加えた例である。実験ケース16は、同一の配合割合の実験ケース4よりもNOx発生量が低下し、上記改質炭材製造の実施の態様5が、より効果的であることが確認された。
Experiment case 14 is an example using the carbon material granulated material of the combination number 4, and raising the moisture of the granulated material to 10.4 mass%. In the experimental case 14, the NOx generation amount was lower than that in the experimental case 4, and the effect of the mode 4 could be confirmed.
Experiment case 15 is an example which used the carbon material granulated material of the combination number 4, and reduced the granulation time of the carbon material granulated material and other compounding materials to 25 seconds. It was confirmed that the experimental case 15 has a lower amount of NOx generation than the experimental case 4 and is more effective.
The experimental case 16 is an example in which the carbonaceous material granulated material having the formulation number 14 is used, and the granulated material raw material is charged into a ball mill and subjected to a mixing and pulverizing process before the material is kneaded and processed by a high speed stirring mixer. The amount of generated NOx was lower in experimental case 16 than in experimental case 4 of the same blending ratio, and it was confirmed that the fifth embodiment of the above-mentioned modified carbon material production is more effective.

実験ケース17は、焼結用原料中の炭材の一部(34質量%)に配合番号15の炭材造粒物を用い、焼結用原料中の炭材の残部(66質量%)にコークスBを用いた例である。上記配合番号13と同様に、炭材造粒物を部分的に使用すると、焼結用原料の炭材の全量に炭材造粒物を使用した実験ケースに比較して、NOx発生量の低減効果は小さい。しかし、NOx発生量は7.4mol/原料tまで低下しており、実施の態様6に示す部分的使用であっても十分に使用率に対応した低減効果が確認された。   Experiment case 17 uses the carbon material granulated material of combination number 15 for a part (34 mass%) of the carbon material in the raw material for sintering, and the remaining part (66 mass%) of the carbon material in the raw material for sintering This is an example using coke B. As in the case of the above-mentioned formulation No. 13, when partially using the carbon material granulated material, the amount of NOx generation is reduced compared to the experimental case where the carbon material granulated material is used for the whole amount of carbon material of sintering raw material. The effect is small. However, the generation amount of NOx has decreased to 7.4 mol / feed material t, and even in the partial use shown in the sixth embodiment, the reduction effect corresponding to the usage rate was sufficiently confirmed.

実験ケース18は、コークスBを事前に0.25mmの篩にて分級し、篩下のコークスEを用いて炭材造粒物を製造し、炭材の一部(34質量%)に上記製造した炭材造粒物を用い、炭材の残部に(66質量%)篩上のコークスDを用いた例である。上記実験ケース17と同様に、炭材造粒物を部分的に使用した例であるが、篩分級をしなかった実験ケース17に比較して、NOx発生量は6.6mol/原料tまで低下しており、実施の態様7の有効性が確認された。   In experimental case 18, coke B was classified in advance with a sieve of 0.25 mm, and a carbonaceous material granulated product was produced using coke E under the sieve, and the above-mentioned production was performed on a part of the carbonaceous material (34 mass%) It is an example using the coke D on a sieve (66 mass%) for the remainder of the carbonaceous material using the granulated carbonaceous material. As in the case of the test case 17 described above, the carbon material granulated product is partially used, but the NOx generation amount is reduced to 6.6 mol / raw material t as compared with the test case 17 in which the sieve classification is not performed. The effectiveness of Embodiment 7 was confirmed.

実験ケース19は、炭材造粒物を使用せず、かつ10mm以上の粗粒が含まれる粗粒コークスを用いた例である。焼結生産率は14.3s−t/d/mと低下しており、また、成品歩留は38.2%と大幅に低下した。 The experimental case 19 is an example using coarse-grained coke containing coarse grains of 10 mm or more without using carbonaceous material granulate. The sintering production rate decreased to 14.3 s-t / d / m 2, and the product yield significantly decreased to 38.2%.

なお、上記実験ケース4、実験ケース101〜103および実験ケース11〜18は、焼結生産率も30s−t/d/mを記録し、高い焼結生産率を確保していることを確認できた。また、焼結鉱FeO成分も10質量%以下を確保できている。
以上、本発明の改質炭材は、NOx発生量が極めて低く、焼結生産率が高い特徴があり、この改質炭材を用いることで、高生産率で大幅にNOx発生量を低減できる。
In the above Test Case 4, Test Cases 101 to 103 and Test Cases 11 to 18, the sintering production rate is also recorded at 30 s / t / d / m 2, and it is confirmed that a high sintering production rate is secured. did it. Moreover, the sintered ore FeO component can secure 10 mass% or less.
As described above, the modified carbon material of the present invention is characterized in that the amount of NOx generated is extremely low and the sintering production rate is high, and by using this modified carbon material, the amount of NOx generation can be significantly reduced at a high production rate. .

造粒物を構成する粒子の水洗粒度、炭素含有量、CaO含有量、および造粒物の粒度を調整することで、炭材の燃焼速度の向上とNOx転換率の大幅な低下が可能な改質炭材であり、この改質炭材を用いた焼結鉱の製造方法は、高生産率で排ガス中のNOxの発生量を抑制することができる。   By adjusting the water washing particle size, carbon content, CaO content, and granulated particle size of the particles constituting the granulated material, it is possible to improve the combustion speed of the carbonaceous material and significantly reduce the NOx conversion rate. It is a quality carbon material, and the method for producing sintered ore using this modified carbon material can suppress the amount of NOx generated in the exhaust gas at a high production rate.

1…炭材粒子、2…粉状鉱石、3…S型構造物、4…P型構造物、10…小型焼結反応実験装置、11…反応セル、12…ヒータ、13…ガス組成分析計、14…目皿、15…空気導入孔、16…ガス排出孔、17…アルミナ球熱交換層、18…配合原料充填層、19…アルミナ球予熱層。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Carbon material particle | grains 2. Powdered ore 3. S type structure 4 ... P type structure 10 Small sintering reaction experiment apparatus 11 Reaction cell 12 heater 13 Gas composition analyzer , 14: tray, 15: air introduction hole, 16: gas discharge hole, 17: alumina sphere heat exchange layer, 18: blended raw material filling layer, 19: alumina sphere preheating layer.

Claims (8)

炭材、鉄鉱石、および石灰水硬性バインダーを含む原料の造粒物であって、以下のA)〜D)を満たすことを特徴とする焼結鉱製造用改質炭材。
A)前記造粒物を構成する粒子の水洗粒度0.25mm以下の割合が85質量%以上
B)前記造粒物の炭素含有量が21質量%以上68質量%以下
C)前記造粒物のCaO含有量が4質量%以上15質量%以下
D)前記造粒物の粒度が10mm以下
ただし、前記水洗粒度は、造粒形成直後の前記造粒物を縮分により約500g採取し、これを水洗解砕装置に入れ、水流を供給しながら10分間篩分級し、次に乾燥器(105℃、2h以上)にて乾燥したあと、ロータップ篩振とう機を使用して、JIS標準篩(径200mm)により粒度分布を計量して算出する。
It is a granulated material of the raw material containing a carbon material, iron ore, and a lime hydraulic binder, Comprising: The following A)-D) are satisfy | filled, The modified carbon material for sintered ore manufacture characterized by the above-mentioned.
A) The ratio of the water washing particle size of 0.25 mm or less of the particles constituting the granulated matter is 85% by mass or more B) The carbon content of the granulated matter is 21% by mass or more and 68% by mass or less C) of the granulated matter CaO content is 4% by mass or more and 15% by mass or less D) The particle size of the granulated product is 10 mm or less
However, about 500 g of the above-mentioned granulated product immediately after granulation formation is collected by condensation, put into a water washing disintegrator, and sieved for 10 minutes while supplying a water stream, and then the drier After drying at 105 ° C. for 2 hours or more, the particle size distribution is measured and calculated using a low-tap sieve shaker with a JIS standard sieve (diameter 200 mm).
前記焼結鉱製造用改質炭材にCaおよびFeの酸化物で構成されるカルシウムフェライトを含有していることを特徴とする請求項1に記載の焼結鉱製造用改質炭材。 The modified carbon material for producing sintered ore according to claim 1, wherein the modified carbon material for producing sintered ore contains calcium ferrite composed of oxides of Ca and Fe . 前記焼結鉱製造用改質炭材に焼結返鉱を含有していることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の焼結鉱製造用改質炭材。   The modified carbon material for producing sintered ore according to claim 1 or 2, wherein the modified carbon material for producing sintered ore contains a sinter return. 前記造粒物の含有水分が10質量%以上であることを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれか一項に記載の焼結鉱製造用改質炭材。   The moisture content of the said granulated material is 10 mass% or more, The modification carbon material for sintered ore manufacture as described in any one of the Claims 1 thru | or 3 characterized by the above-mentioned. 前記造粒物を構成する原料が、事前に混合粉砕されていることを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれか一項に記載の焼結鉱製造用改質炭材。   The raw material which comprises the said granulated material has been mixed and ground beforehand, The modification carbon material for sintered ore manufacture as described in any one of the Claims 1 thru | or 4 characterized by the above-mentioned. 焼結用原料の炭材の一部または全部に請求項1乃至請求項5のいずれか一項に記載の焼結鉱製造用改質炭材を使用することを特徴とする焼結鉱の製造方法。   A sintered ore according to any one of claims 1 to 5, wherein the modified carbon for producing sintered ore is used for a part or all of the carbonaceous material for sintering. Method. 焼結用原料の炭材から0.25mm以下の部分の一部または全量を分離し、分離された0.25mm以下の炭材を用いて請求項1乃至請求項5のいずれか一項に記載の焼結鉱製造用改質炭材を製造し、前記焼結鉱製造用改質炭材と残部の炭材とを用いることを特徴とする焼結鉱の製造方法。   The carbon material according to any one of claims 1 to 5, wherein a carbon material of 0.25 mm or less separated from the carbon material of the raw material for sintering is used. A method for producing a sintered ore, comprising producing a modified carbon material for producing a sintered ore, and using the modified carbon material for producing the sintered ore and the remaining carbon material. ドラムミキサーによる前記焼結用原料の造粒に際して、前記ドラムミキサーに水分が添加された時点以降最後端に到達するまでの造粒時間である水分添加後造粒時間に対して、前記焼結鉱製造用改質炭材は、前記最後端に到達するまでの造粒時間前記水分添加後造粒時間の20.8%以内となるように、前記ドラムミキサーに投入されることを特徴とする請求項6又は請求項7に記載の焼結鉱の製造方法。 In the granulation of the raw material for sintering with a drum mixer, the sinter ore is used relative to a granulation time after water addition which is a granulation time from the time when water is added to the drum mixer until the end thereof is reached. The modified carbon material for production is characterized in that it is introduced into the drum mixer such that the granulation time to reach the end is within 20.8% of the granulation time after the addition of water. The manufacturing method of the sintered ore of Claim 6 or Claim 7.
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