JPH05195089A - 焼結鉱の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 鉄鉱石、コークス、副原料そして水分の含
有比率をオンラインで制御することで、高品質の焼結鉱
を安定して歩留りよく製造する方法を提供する。 【構成】 ＤＬ式焼結機において、造粒後の焼結配合原
料の一部を採取・分割し、各々に、鉄鉱石、コークス、
副原料の１種または２種以上を添加し、かつ／または、
各々に水分を添加してから焼結完了時間を測定し、それ
らのデータに基づいて、鉄鉱石、コークス、副原料、お
よび水分の１種以上の成分の含有比率を決定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、焼結鉱を製造する際
に、原料配合やコークス比や水分量を抑制することで高
品質の焼結鉱を安定して歩留りよく製造する方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】焼結鉱の製造において、原料配合および
コークスや水分の添加量が、生産性や歩留、さらには焼
結鉱の品質に大きく影響する。従って、原料配合等の条
件をいかに迅速にかつ正確にコントロールするかが、焼
結鉱の生産性等の改善のポイントとなる。

【０００３】従来、これらの制御方法としては、例えば
特開昭59−222538号公報に開示されているように、銘柄
別の粒度分布や吸水性等の鉱石性状やその配合比から理
論的に疑似粒子の粒度構成を算出して、これに基づいて
原料配合条件や焼結操業条件を決定する方法がある。

【０００４】また特開昭61−250119号公報が開示するよ
うに、配合原料の性状のほかに原料装入時の充填層空隙
率や充填層層高や主排風機の吸引圧力を情報として焼成
速度を予測して原料配合条件や焼結操業条件を決定する
方法が知られている。

【０００５】しかしながら、これらの方法では、焼結操
業で生じる外乱によって時系列で微妙に変化する原料配
合比やコークス比や水分量に追従することが困難であ
る。

【０００６】そのような問題の解消法として、例えば特
開昭61−34120 号公報が開示するように、焼結原料の水
分量を段階的に変化させて、パレット上で原料充填層の
通気性を連続測定することによって、最適水分量を決定
させる方法が知られているが、原料充填層の通気性は、
生産性や歩留に関与する因子であるものの、所詮間接的
な情報である。しかも実用装置で水分量を変化させると
実際の操業の乱れを誘発する危険性が存在する。

【０００７】いずれにしても、従来技術では、オンライ
ンの原料に対する歩留や生産性を直接的に評価する方法
がなく、過去のオフラインにおける実験から求められた
データに基づいた計算からの推定に依存している。また
実用装置の配合原料の性状をオンラインで分析する方法
にしても、原料の通気性測定にとどまっており、そのデ
ータから生産性を推定するという間接的手法にすぎな
い。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところで、すでに述べ
たように、原料配合比は、時系列的に変化する。さら
に、鉱石の場合、同一銘柄においてもその鉱石性状は数
年の間隔で変化することが少なくない。また、水分含有
量も、ヤードにおける含水量や返鉱温度等による水分蒸
発量等の影響によって造粒前の含水量が絶えず周期的に
変化するために、含水量の把握が非常に困難であるのが
現状である。

【０００９】従って、従来のような銘柄別の鉱石性状等
のデータからの理論計算では、生産性にとって最適なる
原料配合条件等を決定することは非常に困難である。こ
こに、本発明の一般的目的は、原料配合比やコークス比
や水分量をオンラインで制御することで、高品質の焼結
鉱を安定して歩留りよく製造する方法を提供することで
ある。

【００１０】より具体的には、本発明は、時系列変化の
見られる原料供給にも充分追従でき、しかも実際の操業
には全く支障をきたさないで、鉄鉱石、コークス、副原
料そして水分の含有比率をオンラインで制御する方法を
提案しようとするものである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】よって、本発明の要旨と
するところは、例えばＤＬ式焼結機のような焼結鉱製造
装置において、造粒機出口から点火炉までの間で、造粒
後の焼結原料の一部を採取し、その採取原料を複数に分
割し、必要に応じてそのうちの１部を残して、各々に、
鉄鉱石、コークス、副原料の１種または２種以上を添加
し、および／または、水分を添加してそれぞれの配合組
成とし、再造粒した後、同一条件で焼成し、例えば同一
仕様の鍋焼成装置に装入、吸引し、点火焼成して、焼結
完了時間を測定し、それぞれの配合組成で得た焼結完了
時間のデータに基づいて、原料ホッパーからの切り出し
から造粒機までにおける原料配合の際の、鉄鉱石、コー
クス、副原料、および水分の１種以上の成分の含有比率
を決定することを特徴とする焼結鉱製造方法である。

【００１２】

【作用】次に、本発明にかかる焼結鉱の製造方法、例え
ばＤＬ式焼結機を用いた焼結鉱の製造方法において操作
条件を上述のように限定した理由を以下に詳述する。本
発明によれば、実際の製造ラインの焼結原料を直接採取
して原料配合条件等を変動させて再造粒し、点火・焼成
するが、かかる手段を講じたのは、直接的に生産性に対
する最適条件を決定し、それによって高い生産性を維持
することが可能となるからである。

【００１３】ここで、焼結原料の採取場所を、造粒機の
出口から点火炉までの間としたのは、造粒後でかつ点火
前の焼結原料を得るためである。また、採取した焼結原
料を複数に分割したのは個別に添加する原料配合比やコ
ークス量や水分量を変化させてそのときの焼結原料とし
ての最適な原料配合条件を求めるためである。なお、必
要に応じ、採取・分割後何も添加しない焼結原料を残し
ておいて、それらについてコントロール用として焼成を
行ってもかまわない。

【００１４】このようにして採取・分割された焼結原料
を再び造粒するのは、オンラインの実際の配合原料に上
記のように各焼結原料等を添加した条件での造粒処理を
反映させるためである。本発明によれば、オンラインで
採取した試料（鉄鉱石、コークス、水分等を必要により
配合した）の焼成時間を比較するため、焼成の条件は試
料間で同一にする。そのために例えば同一仕様の鍋焼成
装置を使い、試料をそれに装入し、吸引し点火焼成す
る。

【００１５】ここで、本発明において生産性の評価法と
して、焼成時間を用いた理由を以下に詳述する。まず、
焼結鉱の生産性（率）は、 生産率＝ρ＊ＦＦＳ＊ＦＦＰ＊η と表示できる。

【００１６】 ここで、ρ：パレットにおける原料層の充填密度 FFS ：燃焼前線の降下速度 FFP ：燃焼前線が原料の最下層部に到達した地点の全ス
トランド長に対する割合 η：歩留に関する項で、化学歩留に成品歩留をかけた値 これらの因子の中で生産性に最も効くのはFFS である。
焼結原料の配合条件やコークス比や水分量を変化した際
に最も変動するのはFFS であることがその理由である。

【００１７】従って、本発明におけるように、実際に焼
成速度を測定し、比較することによって生産性を比較す
ることができるのである。言い換えれば、実際に焼成を
行わない限り、原料配合の最適条件を決定するのは困難
である。このようにして、配合条件がそれぞれ異なる配
合原料の焼成時間を比較して、最も焼成時間の短い原料
配合条件をもって生産性の最も良好な操業条件とする。

【００１８】本発明では、得られた上記原料配合最適条
件に基づいて原料ホッパーにおける銘柄別の鉄鉱石やコ
ークス等の焼結原料の切り出し量や原料ホッパーから造
粒機までの間での水の添加量を制御する。かくして、本
発明によれば、直接評価により得られた情報である焼結
完了時間に基づいて予め最適な原料配合条件に変更する
ので、従来ときどき見られた原料配合条件等の変更によ
って実際の操業を乱すというリスクが解消される。

【００１９】また、本発明によれば、制御時間が短く、
原料の採取・分割から焼成終了まで十数分の長さの時間
を要するだけである。従って数時間で変動する各焼結原
料の配合条件やコークス比や水分量に対して、充分追従
することが可能となる。

【００２０】さらに、本発明によれば、生産性の改善の
他に生産性の予測が可能となる。すなわち、ある理由で
焼結原料の種類または配合割合の変更を求められた場合
に、採取した原料を配合変更後の条件に合わせるか、不
可能ならばそれに近い条件にすることによって生産性の
変動をあらかじめ予測することができるからである。従
って、実用装置でしばしばみられた配合変更による生産
性の著しい低下を未然に防止することが可能となる。同
時に、変更後の配合に最適な水分量やコークス比の情報
を予め知ることが可能となる。次に、実施例によって本
発明における制御操作をさらに具体的に説明する。

【００２１】

【実施例】

実施例１ 本発明による焼結鉱製造法を実際の製造ラインで数十時
間実施した。全体の制御フローを図１に示す。図１に示
すように、原料ホッパー１から切り出され、造粒機２で
造粒処理された焼結原料の一部を、焼結機３の上部に設
置されている点火炉４で点火される前にサージホッパ５
の入口のところで採取した。

【００２２】採取原料処理工程６にて、操作室のオペレ
ータの設定した原料配合条件等の変更条件に基づいて焼
成時間を比較した。その焼成時間の情報に基づいて、操
作室のオペレータ７が、原料切り出しコントローラ８を
使用して原料ホッパ１からの焼結原料の切り出し量を変
更したり、注水コントローラ９を使用して造粒機２で注
入量を変更した。この一連の作業に要する時間は平均15
分であった。これらの一連の作業を２時間ごとに行っ
た。

【００２３】ここで、採取原料処理工程６の詳細は図２
に示す。図２に示すように、原料を実際の製造ラインか
ら45Kg採取し、貯蔵ホッパー10に蓄えた。次に、貯蔵ホ
ッパ10の出側を開けこれを高速回転する径方向に仕切ら
れた円柱形プレート11に装入することによって８等分縮
分した。この円柱形プレート11は原料が2.50Kg堆積する
と順次、上面12が閉じるように調節されている。さらに
原料をこの円柱形プレート11からベルトコンベアー13を
通して、ストックプレート14まで搬送した。搬送中に上
部の添加原料ホッパ15より鉄鉱石等16を加えた。なお、
この添加原料ホッパ15として定重量切り出し可能なもの
を使用した。

【００２４】水分調整を簡単にする目的で、ここで加え
る鉄鉱石等16は、事前に乾燥処理をして水分0.1 ％以下
に保持しておいた。またストックプレート14では必要に
応じて水分添加ノズル17から水分を添加したり、温風送
風装置18から温風を吹きつけることによって水分を蒸発
させた。このストックプレート14は重量が計測可能なも
のを使用して、水分の添加や蒸発の比率をコントロール
可能とした。

【００２５】これら原料や水分の添加量は以下のように
算出した。まず、操作室のオペレータが操作室内の制御
専用コンピュータに設定条件を入力する。コンピュータ
は、各添加焼結原料の具体的な添加量を演算し、それを
添加原料ホッパ15のコントローラ19やストックプレート
14に伝送する。さらにストックプレート14は重量設定値
に到達するまで水分添加ノズル17や温風送風装置18を駆
動させる。添加原料ホッパ15の駆動タイミングは、円柱
形プレートの出口を開けるのと連動させることによって
コントロールする。

【００２６】さらに原料を造粒機20で造粒し、焼成鍋21
上部にセットされた円柱型の装入器22に蓄える。装入器
22の入口は、原料重量が2.40Kgとなると自動的に閉じる
仕組みとなっている。そして底面部が開け、原料は焼成
鍋21に装入され、バーナー23を焼成鍋の直上に移動し、
点火した。そして鍋21の下部から送風機で吸引して配合
原料を焼成した。円柱型プレート11からの排出から鍋装
入までの工程は、８分割された原料すべて同じラインで
順次行い、円周方向に配列された８本の焼成鍋21がこの
円周方向に回転し、装入器22の下部にセットされること
によって、別々の焼成鍋に装入される仕組みとした。

【００２７】なお、この焼成装置における測温点24は、
原料最下層から20mm上部とした。また、その測温点の温
度が100 ℃を超えると直ちに一本ずつ焼成鍋を傾転し、
原料を排出した。この測温点や原料排出タイミングは原
料の焼成鍋下部への融着を防止するためである。この層
内温度は記録計25で記録され、焼成時間を導出する。そ
の情報を操作室の制御専用コンピュータに伝送する。

【００２８】ここで、図１に示すように、例えば操作室
のオペレータ７は、８個の焼結終了時間、つまり焼成速
度のデータを入手できる。オペレータ７は、８個のデー
タを相対的に比較して、生産性改善のための原料配合条
件等に対するアクションを定性的に把握できる。従っ
て、オペレータ７は、実際の製造装置に対するアクショ
ン、つまり配合組成、配合比を決定することができる。
なお、本実施例では、水分変更幅の上限を0.2 ％とし
た。これは急激な水分変動による操業の乱れが懸念され
たからである。しかし、予め定められた制御式にしたが
ってそれらを決めてもよい。

【００２９】ここで、生産性とFFS との関係を水分およ
びコークス量を変更因子として鍋実験で調査した。表
１、表２に示した原料条件で、表３に示した仕様の鍋を
用いて焼成した。燃焼前線の到達の定義は、原料最下層
部の温度が100 ℃に到達したときとした。原料最下層部
の燃焼前線の到達は熱電対を挿入することによって検知
した。また点火から原料最下層部の燃焼前線の到達 (以
下、燃焼前線到達と称する) までに要した時間からFFS
を算出した。また焼成終了は、燃焼前線到達から１分後
とした。また、歩留は、焼成ケーキの＋５mmの重量比率
で評価した。検討結果を表４に示す。

【００３０】表１の原料条件を変更して、同様の調査を
行った。原料配合変更ケースを表５に示すが、それぞれ
のケースのように配合原料の種類、量の変更が必要とさ
れたので、それぞれの場合について水分量およびコーク
ス配合量を変えることでFFSがほゞ一定となるように操
業を制御した。結果を表６に示す。生産率を大きな乱れ
がなく、一定の狭い範囲に継持することができた。しか
も、いずれの場合も生産率とFFS との間に一定の相関が
みられる。

【００３１】

【表１】

【００３２】

【表２】

【００３３】

【表４】

【００３４】

【表５】

【００３５】

【表６】

【００３６】さらに全データについてFFS と生産率との
関係を図３に示す。これはＦFSと生産率との間で強い正
相関があることを示している。従って焼成時間から算出
されるFFS は、生産率と等価で評価してもよいことを示
唆している。

【００３７】実施例２ 表７に、実施例１のようにして得られた焼成時間のデー
タおよび実際の装置に対するアクションの一例を示す。
ここで、Ohr においては、水分上昇による焼成時間の短
縮が有効であるという情報が得られる。しかし、水分を
急激に0.4 ％上昇させると実際の操業が乱れる危険があ
るため、実際のアクションとして、水分量を0.2 ％上昇
させた。

【００３８】上記のようにして得られたデータの一例を
同じく表７に、生産率の推移を図４に示す。なお、図４
中に示した従来法とは、銘柄別の焼結配合原料の吸水性
指数から適正水分値を算出したデータに基づいて水分量
を決定する方法である。図４に示される通り、本発明方
法は従来制御法と比較して生産性が改善し、しかも安定
する。また、大きな配合変動にも追従可能で生産の乱れ
は生じない。

【００３９】

【表７】

【００４０】

【発明の効果】以上説明したごとく、本発明法によれ
ば、実用装置での配合原料をベースに、原料配合条件、
コークス比、水分量を変動させて焼成時間をライン外で
測定し、その情報に基づいて配合条件等を決定すること
によって、焼結生産性が改善され、かつ安定し、多大な
る経済的効果を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に基づいた制御フロー図の一例である。

【図２】図１における採取原料処理工程の一例を示す説
明図である。

【図３】実施例１の鍋試験におけるFFS と生産率との相
関図である。

【図４】実施例２の実用装置を使った試験における生産
量の経時変化である。

【符号の説明】

1 : 原料ホッパ 2 : 造粒機 3 : 焼結機 4 : 点火炉 5 : サージホッパ 6 : 採取原料処理工程

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ＤＬ式焼結機において、造粒機出口から
   点火炉までの間で、造粒後の焼結原料の一部を採取し、
   その採取原料を複数に分割し、鉄鉱石、コークス、副原
   料の１種または２種以上を添加し、および／または、水
   分を添加してそれぞれの配合組成とし、再造粒した後、
   同一条件で焼成して、焼結完了時間を測定し、それぞれ
   の配合組成で得た焼結完了時間のデータに基づいて、原
   料配合の際の、鉄鉱石、コークス、副原料、および水分
   の１種以上の成分の含有比率を決定することを特徴とす
   る焼結鉱製造方法。