JPH03211239A

JPH03211239A - ２段点火式焼結方法

Info

Publication number: JPH03211239A
Application number: JP404990A
Authority: JP
Inventors: Takazo Kawaguchi; 尊三川口
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1990-01-11
Filing date: 1990-01-11
Publication date: 1991-09-17

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）この発明は、粉鉄鉱石などの焼結原料を２段点火式で焼
結する方法に関する。

（従来の技術）製鉄用の鉄鉱石のうち粉状鉄鉱石は焼結により塊成化し
てから高炉に装入されている。

一般に、このような粉状鉄鉱石などの製鉄原料にコーク
ス、石灰石などを配合した焼結用の原料（以下、単に「
原料」あるいは「焼結原料」という）の塊成化法として
ＤＬ型（ドヮイトロイド型）焼結機が用いられてきた。

これは第１図に示す如く、焼結ストランドｌの回りに周
回回動する多数のパレット２の上に、ホッパー３．４か
らそれぞれ床敷鉱、焼結原料を順次供給し、点火炉５を
通過する過程で焼結原料表面に点火し、パレット移動域
下に配した風箱６からブロワ−７で吸引することによっ
て原料上方から下方に空気を流通させ、パレットが排鉱
端に向かう間に原料の焼成を上方から下方に向けて進行
させ、排鉱端直前で焼成を完了して塊成化した焼結鉱を
得る方法である。

この間の焼結の進行状況は第２図に示す通りで、符号８
は焼結原料帯を示し、斜線部分は焼結反応帯９を、さら
に符号１０は焼結反応帯９上に位置する焼結完了帯をそ
れぞれ示している。原料には燃料として粉コークスが予
め配合されており、第１図に示すように、点火炉５で点
火した後、上方より０□濃度２１ｖｏ１．％（以下、排
ガス成分の「％」は’ｖｏ１．％Ｊをあられす）の空気
を流通させて扮コークスを燃焼させ、これにより鉱石の
溶融焼結を行っている０点火後、概ね３０分程度で最下
層部まで焼結が進行する。燃焼排ガスは風箱６を通して
排気されるが、このときの排ガス中の０．濃度は１１％
程度、温度は平均１００°Ｃ程度である。この酸素濃度
レベルのガスは未だコークスを燃焼させるだけの酸化力
を保持しており、したがって、排ガスの再利用が望まれ
る。

かかる排ガス再利用技術の一つとして、従来より「鉄と
綱Ｊ　Ｖｏｌ、６９、律４．７２頁に例示されるような
、排ガスの焼結工程への循環技術が実施されている。こ
れは焼結工程後半の排ガスを抽気し、これを再度原料表
面に吹き付けて焼成ガスとして再利用を図るもので、大
気放散ガス量の低減、窒素酸化物の低減さらに排熱回収
量の増加等に効果がある。しかし、焼結層内で起こるコ
ークスの燃焼および焼結反応自体は、第２図に示す従来
の焼結法（１段焼結法）と同様であり、このため焼結進
行速度の増加による生産性向上効果は達成できない。

排ガスを再度焼結反応促進に利用して焼結進行速度を速
めるためには原料層内で焼結反応を同時多発的に進行さ
せる必要がある。

これを具体的に実現した方法として特開昭４７−２６３
０４号公報に示される方法がある。この方法は、原料供
給装置および点火炉をパレット進行方向に位置をずらし
て複数個設け、供給された各々の原料表面に順次点火し
て、焼結反応を進行させるもので、この操作により排ガ
スの再利用と焼結反応速度の大幅な増加が可能となり、
この結果、生産性向上が達成できる。２段点火式の場合
の焼結進行状況を第３図に模式的に示す０図中、符号は
第２図のそれに同しである。上層を通過した排ガスは再
び下層で燃焼用に利用される。

しかしながら、この２段点火式焼結法では、焼結過程に
おいて上層から下層に流入するガスは酸素濃度が低くな
る。このため下層に配合された粉コークスは不完全燃焼
の状態に陥りやすく、燃焼発熱量が減少することとなる
。この結果、層内の温度が低下し、十分な溶融焼結化が
達成できず成品（焼結鉱）の強度が低下する。

このように、従来の２段点火式焼結法は、生産性は１段
式焼結法に較べ優れているが、成品強度の低下が著しく
実用上問題があった。

このような２段点火式焼結方法の欠点を克服する方法と
して、本出願人は上層、下層を合わせた原料層高を７０
（１ｍｓ＋以上としたり（特開昭６２−１０９９３２号
公報）、原料水分範囲を制限したり（特開昭６２−１０
７０３３号公報）、燃料となる粉コークス配合比率を制
限する（特開昭６２−１０７０３２号公報）ことによっ
て、２段点火式焼結に必要な空気中の酸素を確保し、成
品強度を改善しようとする技術を提案した。

さらに、２段点火式焼結法の問題点を克服する別の手段
として、ヰ石灰粉を添加したり、焼成空気中への酸素富
化方法も提案されるでいる（特開昭６２−６０８２８号
公報）。

（発明が解決しようとする課題）しかし、上記従来の２段点火式焼結法改善のための方策
は、有効ではあるが必ずしも十分ではなく、また種々の
制限を設けるので操業コントロールが難しくなるという
問題点があった。生石灰や酸素が高価なため経済的にも
難点がある。

一方、ストランド冷却方式のＤＬ型焼結機には次のよう
な欠点があげられている。すなわち、ＤＬ型焼結機にお
ける焼結ケーキの冷却方式には焼結ケーキを１１００℃
程度まで冷却した後、排鉱、破砕し、この破砕産物を別
途クーラーで冷却するクーラー冷却方式と、焼結ケーキ
をパレット内で冷却した後、排鉱、破砕するストランド
冷却方式がある。そして、ストランド冷却方式は焼結ケ
ーキ冷却後の排ガス温度が高いので排熱回収プロセスに
おける利用価値が大きく、また、焼結ケーキを冷却した
後排鉱、破砕するので粉の発生が少なく歩留りが高いと
いう利点があるものの、焼結ストランド（風箱群）の有
効面積が大きい割りには燐鉱の生装置が低い。

本発明は、上記の状況に鑑み、２段点火式焼結法におい
て下層部における酸素欠乏とそれに伴う焼結成品強度の
低下の問題を解決するとともに、ストランド冷却方式の
欠点を補う方法を提供することを目的とする。

（課題を解決するための手段）本発明者等は、２段点火式焼結法において、下層のコー
クス燃焼がほぼ完了した時点で上層の焼成をスタートさ
せることにより上記の問題を解決できることを見出した
。

すなわち、本発明の要旨はｒＤＬ型焼結機でパレット上
に装入する焼結原料を上下２層に分けて敷延し、各層ご
とにそれぞれ点火し、各層独立に焼結する焼結法におい
て、床敷鉱および下層原料を順次敷延し、下層原料表面
に点火して焼結反応を進行させ、この下層の焼結の燃焼
前線がパレットのグレートに到達した後に残る上層の原
料表面に点火し、上層原料を焼結するとともに、下層の
焼成ケーキを冷却することを特徴とする２段点火式焼結
方法」にある。

下層焼結の燃焼前線のグレートへの到達はパレット下の
排ガス温度の測定値、もしくは排ガスの分析値、または
その両者から検出することができ、これによりパレット
の速度および上下層の層高を調整することができる。

（作用）本発明方法において、前述のように下層のコークス燃焼
がほぼ完了した時点で上層の焼成をスタートさせること
としたのは、下記のような知見に基づくものである。

一般に焼結排ガスのパレット進行方向における組成およ
び温度分布は第４図ら）のように示すことができる。す
なわち、排ガス温度は点火後およそ６５°Ｃの一定値を
保持したあと昇温を始め、５００°Ｃ付近でピークとな
り、その後ゆっくりと降下する。

一方、排ガス組成は排ガス温度が６５°Ｃ付近の一定値
を保持している間は０層濃度が減少してＣＯおよびＣ島
濃度が増大し、排ガス温度が上昇し始めるとｏｚ′ａ度
ならびにＣＯおよびＣＯ□濃度は点火直後の値に戻る。

この排ガス温度および組成の変化は焼結パレット内の反
応の進行状態（第４図（ａ）参照）と関連しており、焼
結原料帯８が存在している間は排ガスはこの原料帯８で
冷却され、排ガス温度は露点である６５°Ｃに保持され
る。すなわち、焼結化反応が進行する焼結反応帯９と焼
結原料帯８との境界（以下、「燃焼前線」という）が装
入層の最下端に到達する点（Ｆｒｏｎｔ　Ｆｌａｍｅ　
Ｐｏ１ｎｔ（燃焼前線到達点）、以下ｒＦＦＰＪという
）から点火側ではコークスが燃焼し、１１００°Ｃ以上
で焼結化反応が進行するので通過するガスの温度は上昇
するが、その下部に存在する焼結原料帯８で冷却され、
前記のように６５°Ｃ付近の温度となる。

一方、焼結反応帯９では原料中のコークスの燃焼反応が
起こるので排ガス中のＯ８濃度が低く、約ｌＯ％程度と
なり、そのかわりＣＯおよびＣＯ８濃度が上昇する。そ
して、ＦＦＰから排鉱側の焼結反応帯９が存在する部分
では、焼結原料帯８が存在しないので排ガスの温度は急
速に上昇し最高温度に達すると共に、原料中のコークス
はほとんど燃焼に費やされてしまうので排ガス中のｏｔ
ｆＡ度は増大し、ＣＯおよびＣＯ□濃度は減少する。

焼結化反応が完了して焼結ケーキのみが存在する焼結完
了帯１０では、焼結ケーキは冷却され、これに対応して
排ガス温度はパレット進行方向に対し降下する。このよ
うに、焼結ストランド上において、点火がらＦＦＰまで
は原料中のコークスの燃焼により０８が消費されるが、
ＦＦＰから排鉱までは０オはほとんど消費されない。

従来の２段点火式焼結法では下層においてコークス燃焼
が進行している点火がらＦＦＰまでの間で上層にも点火
し、２層でコークスを燃焼させる方式であ”７　／Ｃた
め、下層部での酸素不足が問題となったのである。

従って、下層でのコークス燃焼反応がほぼ完了したこと
を確認した後、上層に点火すれば、下層での酸素不足は
問題とならない筈で、本発明方法はこの点に着目してな
されたものである。この場合、クーラー冷却方式のＤＬ
型燃焼機ではＦＦＰが排鉱部に近いことから（第４図（
ｂ）参照）、排鉱時に上層の焼結反応がまだ進行中で焼
成が完了していないという問題が生しる。そこで、排鉱
のタイミングを遅らせたストランド冷却方式のＤＬ型焼
結機に本発明方法を適用すれば、上層の焼成を完了させ
得るとともに上層の焼成期間中、下層を冷却することが
でき、ストランド冷却方式の利点を生かすことができる
。つまり、下層のストランド冷却中、ストランドをむだ
にすることなく上層の焼成に利用することができる。

この場合、上層と下層での冷却状態は異なるが、上層の
焼成が完了しているので、上層と下層を排鉱、破砕し、
破砕産物の混合物を通常のクーラーで冷却すれば成品を
最終的に効率よく冷却できる。

また、上層の層高を下層の層高よりも低くすれば、排鉱
時にはほぼ同一の冷却状態とすることができ、上下層で
の層高差を小さくしても排鉱タイミングを遅らせれば冷
却状態の差を小さくすることができる。

第５図は本発明方法を実施するための焼結機の一例の構
成を示す概略図である。

同図において、まずパレット上にホンパー３．４からそ
れぞれ床敷鉱、焼結原料を順次供給して下層とし、点火
炉５により焼結原料表面に点火し、パレット移動域下に
配した風箱６からブロワ−７で吸引することによって原
料上方から下方に空気を流通させる０次に、ストランド
の中央部付近にホッパー１１と点火炉１２を設け、焼成
中の焼結層（下層）の上にホッパー１１から原料を供給
して上層とし、点火炉１２によりこの原料表面にも点火
し、風箱６からの吸引により上層、下層の両層に上方か
ら下方に空気を流通させる。

排鉱端から排出された焼結ケーキはクラッシャー１３で
破砕、混合され、送風機１４を備えた簡易型の送風式ク
ーラー１５へ送られ、冷却される。なお、焼結工程の後
半の排ガスを抽気して熱回収する排熱ボイラ１９および
プロワ−２０が付設されている。

ストランドのパレット進行方向の各風箱６内には温度セ
ンサー１６または／およびガスサンプラー１７が取り付
けられており、排ガス温度の測定値、もしくは排ガスの
分析値（０，濃度やＣ０１ＣＯｚ？ＩＡ度）、またはそ
の両者から、排ガス温度上昇開始点や０□濃度上昇開始
点、Ｃ０１ＣＯ□濃度降下開始点を検出し、ＦＦＰを求
めることができる。

運転に際しては、送風式クーラー１５に取り付けられた
温度センサー１８が所定の目標温度となるようにパレッ
ト速度をコントロールする。この場合、温度センサー１
８の代わりに排鉱部近傍に取り付けられた風箱内の温度
センサー１６を用いてもよい。

焼成原料中の燃料コークス比率が上昇したり、上層、下
層を合わせた全原料層高が上昇したりするとパレット速
度を下げなければならず、また、焼成ベットでの通気性
が改善されるとパレット速度を上げることができる０次
いで全原料層高を一定に保ちつつ、ＦＦＰが上層点火炉
１２の位置よりもわずかに下層点火炉５側に位置するよ
うに上下層の層高比率をコントロールする。上層の層高
比率を高めるとＦＦＰは点火炉５側に移動し、下層の層
高比率を高めるとＦＦＰは排鉱側に移動する。

（実施例）前記第５図に示した構成を有するストランド冷却方式の
ＤＬ型焼結機を用い、本発明の２段点火式焼結法により
焼結鉱製造試験を行った。焼結機のストランドの全長は
１００ｍである。

第１表に用いた焼結原料の配合割合を、第２表に試験条
件を示す。

第２表において、比較法ｌは本発明方法と同じく２段点
火式焼結法であるが、上層原料供給用のホッパー１１と
上層点火炉！２の配置を第６図に示すように下層点火炉
５側に接近させた場合である。

比較法２および３は焼結原料の供給を上下２層に分けず
に行う１段焼結法（ただし、第２表では層高を下層高と
して表した）で、比較法２はＦＦＰが点火開始場所から
５４ｍ（ストランドのほぼ中央位置）の場合、比較法３
はＦＦＰが７４ｍ（ストランドの中央と排鉱端とのほぼ
中間点）の場合である。

なお、比較法１〜３において用いた焼結原料は本発明方
法の場合と同じく第１表に示した配合割合の原料であり
、使用した焼結機も同一である。

試験結果を第７図および第３表に示す、第７図の横軸は
ストランド場所で、下層点火場所をＯとし、そこからの
距＃（ｍ）であられした、ストランド場所１００は徘ｔ
＠である。

第７図から明らかなように、本発明方法では排ガス温度
がＦＦＰに相当するストランド場所４３ｍ付近から上昇
するとともに、下層点火に伴い一旦１０％程度まで低下
した０層濃度はこのＦＦＰ付近で上昇し、ＣＯおよびＣ
ｏｔ濃度は降下するのが認められた。上層原料への点火
（ストランド場所４７ｍ）以降は、排ガス温度について
は１段焼結の場合の前記第４図と比較して殆ど差は認め
られなかったが、ガス組成については第４図とは異なり
、上層表面に点火した後、再び島濃度は低下し、ＣＯお
よびＣＯ□濃度が上昇に転していることがわかる。

これに対して、比較法１では上層原料への点火（ストラ
ンド場所８ｍ）後ｏＪ１度は１０％から０％近くまで低
下し、ＣＯおよびＣＯ２濃度はそれぞれ５％および２５
％程度まで増大した。これは、上層点火炉が下層点火炉
に接近しており下層と上層の２層でコークスが燃焼する
ためである。また、排ガス温度の上昇開始点はＦＦＰに
相当するストランド場所６８ｍ付近であった。

比較法２および３では焼結原料層は１層であり、それぞ
れＦＦＰにほぼ対応したストランド場所で、排ガス温度
が上昇し、０層濃度が低下あるいはＣ０１ＣＯ，濃度が
増大している。

また、第３表から明らかなように、本発明方法と比較法
１とを比べると、焼結鉱の生産量についてはそれほど大
きな差はなかったが、冷間強度と相関性を有する鍋歩留
と排ガスボイラによる回収蒸気量については本発明方法
の適用により著しく改善されている。

比較法２に対しては、鍋歩留と回収蒸気量については同
等であったが、生産量については格段によく、比較法３
に対しては、生産量と鍋歩留については若干勝る程度で
あったが、回収蒸気量については著しい差があった。

（発明の効果）ストランド冷却方式のＤＬ型焼結機において本発明方法
を通用することにより、従来の２段点火式焼結法の欠点
、すなわち、下層焼成時の酸素欠乏とそれに伴う成品焼
結鉱の強度劣化を防止することができる。また、ストラ
ンドをより有効に活用し、生産量、鍋歩留、回収蒸気量
のいずれについても高い操業を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のＤＬ型焼結機の概略図である。第２図および第３図は焼結進行状況を示すグラフで、第
２図は１段焼結法の場合、第３図は２段点火式焼結法の
場合である。第４図は焼結パレット進行方法における排ガス温度およ
び排ガス組成の変化を示すグラフである。第５図および第６図は２段点火式焼結法を実施するため
の焼結機の一例の構成を示す概略図で、第５図は本発明
方法を実施する場合、第６図は比較法を実施する場合で
ある。第７図は実施例における排ガス温度および排ガス組成の
ストランド場所による変化を示すグラフである。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）ＤＬ型焼結機でパレット上に装入する焼結原料を
上下２層に分けて敷延し、各層ごとにそれぞれ点火し、
各層独立に焼結する焼結法において、床敷鉱および下層
原料を順次敷延し、下層原料表面に点火して焼結反応を
進行させ、この下層の焼結の燃焼前線がパレットのグレ
ートに到達した後に残る上層の原料表面に点火し、上層
原料を焼結するとともに、下層の焼成ケーキを冷却する
ことを特徴とする２段点火式焼結方法。
（２）下層焼結の燃焼前線のグレートへの到達をパレッ
ト下の排ガス温度または／および排ガス分析値より検出
し、パレット速度および上下層の層高を調整する請求項
（１）記載の２段点火式焼結方法。