JPH06271878A - 焼結鉱製造用燃料及び該燃料の製造方法 - Google Patents

焼結鉱製造用燃料及び該燃料の製造方法

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JPH06271878A
JPH06271878A JP6198593A JP6198593A JPH06271878A JP H06271878 A JPH06271878 A JP H06271878A JP 6198593 A JP6198593 A JP 6198593A JP 6198593 A JP6198593 A JP 6198593A JP H06271878 A JPH06271878 A JP H06271878A
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栄輝 葛西
Makoto Sakata
誠 坂田
Takeshi Sugiyama
健 杉山
Haruhisa Iwakiri
治久 岩切
Koichi Morioka
耕一 森岡
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 焼結鉱の製造プロセスにおけるNOX 発生量
を軽減することのできる燃料の提供。 【構成】 焼結鉱製造用燃料となるコークス中に、金属
Feが2%以上、T-Feとして4%以上含有するもの。ま
た該燃料の製造に際しては、水平式室炉で製造する場
合、流動度100ddpm 以上の原料石炭を用い、底部排出型
炉で製造する場合、流動度10ddpm以上の原料石炭を使用
する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は焼結鉱製造プロセスにお
いてNOX 発生量を軽減することのできる新規な燃料及
びその製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】焼結鉱の製造プロセスにおいては、焼結
を進行させる為に高カロリー燃焼を行う必要があり、一
般に10mmφ以下のコークスブリーズが使用されてい
る。しかしながらコークス中には通常0.1〜1.3%
の窒素分が含まれており、燃焼時に上記窒素分の30〜
40%がNOX に変換すると言われている。
【0003】その為焼結鉱製造用設備には巨大な排ガス
脱硝設備を併設することが必要となり、設備コストの増
大並びに運転コストの増大によって経済面で大きな圧迫
を受けている。
【0004】そこでコークス燃焼時のNOX 発生量を減
少させることが重要な課題となっており、例えば特開昭
53−33902号、同53−130206号等では、
鉄粉によるNOX 低減作用に期待し、鉄粉、コークスブ
リーズ、および両者を付着させる為の各種バインダーを
混合造粒したものを焼結鉱製造用燃料とすることが提案
されている。上記公開公報の発明は、酸化鉄によるNO
X 分解作用に着目したものであり、一定の効果が期待さ
れている。しかしてその具体的方法は、コークスブリー
ズに鉄粉を付着させることがキーポイントとなっている
が、上記燃料製造過程でいったん付着した鉄粉は乾燥に
よって分離し易くなり、種々の問題を惹起する。例えば
この鉄粉付着コークスを焼結鉱の製造に適用したとき
に、微細鉄粉が焼結ヘッドの通気を阻害して生産速度を
低下させるのはその一例である。
【0005】そこで乾燥後も十分な付着力を確保する目
的で、高価なバインダーを使用すること、或は付着
鉄粉を一層微細に粉砕すること等が提案されている。し
かしこれらの対策はいずれも大幅なコストアップを招く
ものであり、製鉄コスト全般を考慮すれば採用し難いと
ころである。しかも上記方法では添加バインダーが加熱
気化されて焼結工場の電気集塵機の能力を低下させる場
合もある。また不燃性のFe酸化物が燃料自体の燃焼速
度を低下させ、生産性を阻害する等の問題が指摘され
る。また燃焼性確保の為の付着量調整技術は、再現性に
欠けるという問題がある。
【0006】一方上記従来技術では鉄粉の付着性向上の
みに注力が払われていたため、どのような鉄粉を付着さ
せれば良いか、また付着鉄粉の特性とNOX 低減効果の
良し悪しといった観点からの検討は不十分であった。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記の様な事
情に着目してなされたものであって、焼結鉱製造用燃料
におけるNOX 低減効果をより高いものとするために
は、コークスに付着せしめられたFeの性状がどのよう
なものであれば良いのか、といった観点から究明するこ
とを主目的とし、且つその様な好適燃料が提供される様
になったとしても、その様な燃料を効率良く製造するに
は、製造設備との関連を考慮しつつどの様な観点に立っ
て原料選択がなされるべきかを明らかにすることを第2
の目的とするものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記課題のうち、NOX
低減効果を安定して顕著に発揮することのできる焼結鉱
製造用燃料とは、コークスを主体とし、該コークス中に
金属Feを2%以上含有すると共に、T−Feとしては
該コークス中に4〜9%含有するものであることを要旨
とするものである。
【0009】またその様な優れたNOX 低減効果を発揮
する焼結鉱製造用燃料を安定して製造することのできる
方法としては、製造設備の特色を考慮した原料石炭の選
択基準を立てることがポイントとなることを見出したも
のであり、例えば水平式室炉で行うときは流動度100
ddpm以上の石炭を用いることとし、一方底部排出型炉で
行うときは流動度10ddpm以上の石炭を用いることを要
点とするものである。
【0010】
【作用】酸化鉄によるNOX の分解について種々検討さ
れた知見によれば、次の様なことが明らかになっている
[呉ら「材料とプロセス」Vol.6 (1993)p10]。ま
ず不活性ガス雰囲気中にNOを存在(COは非共存)さ
せた場合において、触媒として金属鉄及びウスタイト
(FeO)を用いた実験では、該雰囲気中のNO濃度が
有意に減少している(図1参照)。一方COを共存させ
た還元性雰囲気中での同様実験において、酸化度の異な
る種々の酸化鉄を触媒としてNO濃度の低減効果を調べ
たところ、上記金属鉄及びウスタイト(FeO)の他、
マグネタイト(Fe34 )やヘマタイト(Fe2
3 )にもNO分解能力のあることが分かった(図2参
照)。しかしCOが共存しない条件も含めた総合的な評
価としては、金属Fe及びウスタイト(FeO)が最も
優れたNO分解能力を発揮することが明らかになった。
【0011】もっともこの実験では、用いた酸化鉄の表
面が雰囲気の還元性ガスによって低級酸化鉄に還元され
ていくため、酸化度の高いマグネタイトやヘマタイトに
も見掛上NOX 分解能力がある様に観察されたものと思
われる。この様なところからNOX 分解にとっては、で
きる限り金属Feやウスタイトの状態にしてNOX と接
触させることが一層有効であるとの結論が導かれる。
【0012】この様なNOX 分解能が大きく認められる
のは、燃焼中のコークス近傍のみであり(肥田ら:鉄と
鋼、66(1980)p1801)、平均的な雰囲気ガ
ス中には多くの酸素が含まれて酸化性雰囲気が形成され
ている。従って単に金属Fe、或はウスタイトに代表さ
れる各段階のFe酸化物を共存させるだけでは、希望す
るNOX 低減効果は得られない。
【0013】この様なところから本発明者らは、コーク
スの製造過程中にFe酸化物を共存させ、コークス化過
程における還元性雰囲気によってこれらを金属Feに還
元させるという着想を得て本発明の完成に到達したので
ある。Fe酸化物はコークス化過程で還元されて金属F
e或は酸化度の低いFe酸化物となり、コークス中に取
込まれて分離し難くなるため、通気阻害といった前記不
都合も解消されるに至ったのである。
【0014】従って本発明はコークスの製造過程中にF
e酸化物等を加えてコークス化を行うことにより、金属
Feを含む様なFe含有コークスを効率良く製造し得た
点に骨子を有するものであり、以下実施例に基づいて本
発明をより一層詳細に説明する。従って以下述べる説明
は、本発明を制限する主旨のものではない。
【0015】尚本発明に用いられる鉄分原料は特に限定
されないが、圧延スラッジ(鋼の圧延工程で発生する酸
化鉄粉)、ダスト類(高炉や転炉での発生粉)の様なも
のを鉄資源として利用し得るという利点がある。特に圧
延スラッジは高水分であるため、多くの乾燥エネルギー
が必要であり、且つ油分があるため黒煙発生や異臭発生
等の問題があり、これまで有効な処理法が確立されてい
なかった。本発明ではこれを有効利用できるので、製鉄
所廃棄物の無害化と鉄資源の回収という優れた効果が発
揮されることとなった。
【0016】
【実施例】原料石炭と、該石炭に対して粘結性を示さな
い成分(例えば粉コークスや無機物等)を添加して製造
したコークスは、一般に該添加量が多くなるにつれてコ
ークス強度が低下すると言われている。従って例えば通
常の水平式室炉でコークスを製造する場合は、金属Fe
等を内在し、且つ水平方向への押出力を受けた段階でも
該押出力に十分耐えて塊形状を維持し得る様な強度(D
15 150 が要求目安となる)を有することが必要であ
る。一方シャフト炉の様な底部排出型の炉体を用いる場
合は、上記した水平式室炉を用いる場合ほどの強度は要
求されないが、コークス化過程で金属Fe等を含有し得
る最低限度の強度は要求される。
【0017】そこでまず水平式室炉の場合の必要強度に
ついて説明する。本発明者らは、上記の様な所望強度を
有するコークス燃料を製造するための条件としては、原
料石炭の性状が大きな影響因子になるのではないかと考
えた。そこでT-Fe含有量が2系列(4%と9%)の異な
るコークスを、種々の流動度(粘結性の指標)を有する
多種類の原料石炭を用いて製造すると共に、ここに得ら
れたコークスについて、その強度(DI15 150 )を調べ
た。図3は原料石炭の流動度とDI15 150 の関係を示す
グラフであり、各系列とも、原料石炭の流動度が大きい
ほどDI15 150が上昇してくる。そして後記実験例によ
って明らかにする通り、NOX 分解能を十分に発揮する
為にはコークス中のT−Feは4〜9%であることが好
適であるが、T−Feが4%のコークスでは、前記DI
15 150 を達成する為に必要な原料石炭流動度は100dd
pmであり、T−Feが9%のコークスではその値が40
0ddpmに高まった。即ちFe分が多くなるにつれて所望
強度維持の為に必要な石炭流動度が高くなっているので
ある。従って本発明においては、必要とするFe内在量
を考慮して、原料石炭の種類を、流動度基準で選択する
との結論が得られるが、その目安としては、コークス中
にT−Feは少なくとも4%必要であるから(後記説明
参照)、水平式室炉でコークスを製造するときの原料石
炭としては100ddpm以上の流動度を有することが絶対
的に必要となるのである。
【0018】一方シャフト炉の様な底部排出型炉では、
コークス排出時の塊状維持が課題となるのではなく、排
出コークス中でのFe分保持が課題となる。そこで種々
の流動度を有する幾つかの原料石炭を選んで夫々にFe
含有鉱物を16.8%添加しシャフト炉によるコークス
製造を行い、シャフト炉から排出されたコークス中の鉄
分歩留りを調べた。結果は図4に示す通りであり、原料
石炭の流動度が高いほどFe歩留りが高くなっている。
これは流動度が高くなるほど粘結性が強くなるからであ
ると説明される。Fe歩留りとしては、生産性を考慮す
れば少なくとも2/3(約67%)は望まれる。その観
点から図4を見ると、底部排出炉を使用する場合の原料
石炭としては、歩留り維持の為、流動度10ddpm以上の
ものでなくてはならないとの結論が得られる。
【0019】次にNOX 分解能力の観点からコークス中
のFe含有量及びFe存在形態について説明する。まず
表1に示す化学成分を有し且つ流動度1000ddpmの原
料石炭を選び、これに表2の組成からなる鉄鉱石粉末
(−125μm)を、表3に示す混合比率及び充填密度
となる様に加えて箱型容器に充填した。
【0020】
【表1】
【0021】
【表2】
【0022】
【表3】
【0023】上記の箱型容器を950℃の電気炉に入れ
て18時間加熱乾留した。得られた製品コークスのDI
はいずれも75%以上であり、水平式室炉でのコークス
製造に不都合のないことが確認できた。尚該製品コーク
スの化学組成は表4に示す。
【0024】
【表4】
【0025】表4によると、コークス中のT−Fe量に
かかわらず、T−Fe中の54〜63%が金属Feであ
り、T−Feに対する金属Feの含有率は非常に安定し
ていることが分かる。尚FeOは0.1〜1.7%と低
値を示しており、コークス製造過程で鉄鉱石中の相当量
が金属Feに還元され、一部はコークス冷却過程中に再
酸化されたものであろうと推察された。
【0026】尚原料石炭中成分のうち、酸化鉄等との反
応により消費された物質(主として炭素)の量、及び製
品コークス冷却過程中の再酸化に際して導入される酸素
の量はいずれも不明である。従って精度は若干劣るかも
知れないが、原料配合中のT−Feと製品コークス中の
T−Feから配合した鉄分の歩留りを求めた。結果は表
5に示す。
【0027】
【表5】
【0028】表5に見られる通り、原料石炭への添加鉄
分が多いほど鉄分の歩留りが低下する傾向を示した。歩
留りの低いことは経済的に好ましいことではないが、歩
留り67%を経済性の限界を考えると、添加鉄分は9%
以下にするのが好ましいとの結論が得られる。
【0029】最後にコークス中に鉄分が含有されること
に基づく脱硝効果への寄与を説明する。表4に示した様
な成分組成からなるコークスを小型電気炉内で燃焼さ
せ、NOX 発生挙動を調べた。
【0030】結果は図5,6に示す通りであり、図5は
1000℃の雰囲気ガス温度中で予熱した後燃焼させた
場合、図6は800℃の雰囲気ガス温度中で予熱した後
燃焼させた場合を夫々示す。図5,6から明らかである
様に、コークス中の窒素成分が一酸化窒素(NO)と二
酸化窒素(NO2 )に転換される比率は、コークス中の
鉄分含有率が多くなるにつれて減少している。特に雰囲
気ガス温度が高い図5の場合はその傾向が一層顕著であ
り、コークス中の鉄分が0.6%から4%に増加すると
(表4及び図5参照)窒素酸化物(NO+NO2 )への
転換率が10%程度低くなっており、NOX が低温燃焼
になる程発生し易くなることも合わせ考えれば、NOX
抑制の為にはコークス中に少なくとも4%の鉄分(T−
Fe)が含まれていることが必要である。一方上限につ
いては図5,6の傾向から見る限り特に定める必要はな
い。しかしながらコークス製造工程における歩留りデー
タ(表4参照)から考えて、約9%を一応の上限目安と
考えることができる。
【0031】尚上記鉄分(T−Fe)の中には、金属F
eとして存在するものと酸化鉄として存在するものが含
まれる。この点で前記図2を更に詳細に検討すると、同
図から理解できる様に、Fe34 やFe23 はNO
x を還元する力が若干劣る。従ってコークス中のT−F
eが殆どFe34 やFe23 で構成されているとす
ると、これらが酸化力の高いFeOや金属Feまで還元
されるに必要な還元性雰囲気と還元時間が与えられなけ
れば、十分なNOX 低減効果は期待できなくなるであろ
う。しかるに焼結ベッド内では酸化鉄を十分還元するこ
とができる還元条件は期待できない。そこで本発明者ら
はこれらを総合的に勘案して種々検討した結果、コーク
ス中には少なくとも金属Feとして2%以上存在する必
要があるとの結論に到達した。
【0032】
【発明の効果】本発明は上記の様に構成されているの
で、コークス中に含有された鉄分、特に金属Feによっ
て、焼結鉱製造プロセスにおけるNOX の発生量を十分
抑制できることとなった。
【図面の簡単な説明】
【図1】Fe及びFe酸化物によるNOの還元効果を示
すグラフ。
【図2】Fe及びFe酸化物の存在によるNO濃度への
影響を示すグラフ。
【図3】原料石炭の流動度と生成コークスの強度(DI
15 150 )の関係を示すグラフ。
【図4】原料石炭の流動度と生成コークス中への鉄分歩
留量の関係を示すグラフ。
【図5】コークス中の鉄分含有量とNOX の関係を示す
グラフ(予熱雰囲気温度:1000℃)。
【図6】コークス中の鉄分含有量とNOX の関係を示す
グラフ(予熱雰囲気温度:800℃)。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 杉山 健 兵庫県加古川市尾上町池田字池田開拓2222 番地1株式会社神戸製鋼所加古川研究地区 内 (72)発明者 岩切 治久 兵庫県加古川市尾上町池田字池田開拓2222 番地1株式会社神戸製鋼所加古川研究地区 内 (72)発明者 森岡 耕一 兵庫県加古川市尾上町池田字池田開拓2222 番地1株式会社神戸製鋼所加古川研究地区 内

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 コークスを主体とし、該コークス中に金
    属Feを2%以上含有すると共に、T−Feとしては該
    コークス中に4〜9%含有するものであることを特徴と
    する焼結鉱製造用燃料。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載の焼結鉱製造用燃料を水
    平式室炉を用いて製造するに当たり、流動度が100dd
    pm以上の石炭と鉄分含有物質を原料として用いることを
    特徴とする焼結鉱製造用燃料の製造方法。
  3. 【請求項3】 請求項1に記載の焼結鉱製造用燃料を底
    部排出型炉を用いて製造するに当たり、流動度が10dd
    pm以上の石炭と鉄分含有物質を原料として用いることを
    特徴とする焼結鉱製造用燃料の製造方法。
  4. 【請求項4】 鉄分含有物質として、粒径0.5mm以
    下のものを90%以上含有するものを用いる請求項2ま
    たは3に記載の製造方法。
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