JPH06279873A - 焼結原料層の予熱方法および予熱装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、原料層の予熱制御あるいは水分制
御によって、焼結鉱製造工程における生産率を大幅に向
上させるとともに焼結鉱の品質を改善することを目的と
する。 【構成】 ドワイトロイド式の焼結機の原料装入部にお
いて、焼結パレット上の原料層の任意の位置に、焼結パ
レットの進行方向に沿ってなおかつグレート面に沿った
方向に複数本の給気ノズルを、原料給鉱部より上流側か
ら挿入し、該給気ノズルより原料温度以上の高温ガスも
しくはスチームを焼結層内に吹き込むことを特徴とする
焼結原料層の予熱装置。ならびに該予熱装置を用いるこ
とにより原料層の予熱制御を行い、焼結層内での水分凝
縮にともなう通気性の悪化を改善し、生産率を大幅に向
上させることを特徴とした焼結鉱の製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ドワイトロイド式焼結
機における焼結原料層の予熱方法および予熱装置に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】ドワイトロイド式焼結機による焼結鉱の
製造方法は、周知のとおりエンドレス状に駆動する焼結
パレット上に、予め５〜９％程度の水分と燃料用の粉コ
ークスを添加して造粒処理された焼結原料を一定層厚に
装入し、パレット幅方向に配列した複数の燃焼用バーナ
ーを備えた点火炉において焼結原料の上層部に着火する
とともにウインドボックスに下方から吸気し、パレット
が終端側に移動する間にパレット上で焼結原料を焼結さ
せる方法である。

【０００３】このドワイトロイド式焼結機の場合、原料
に添加する水分は、原料の造粒能を高め原料層の通気性
を向上させるという点で不可欠なものであるが、水分の
蒸発除去のために多大の熱量が必要となりエネルギーコ
ストが上昇することや、焼結開始後に原料層中の水分が
凝縮蓄積することによって通気性が阻害されるなどの弊
害も引き起こすことが知られている。このような水分の
悪影響を回避する技術として予熱焼結技術〔例えば、
「鉄と鋼」ｖｏｌ．６８（１９８２），ｐ．１７１９あ
るいは特開昭５５−７３８３４号公報など〕が開示され
ている。これは、焼結パレットに装入した原料層を点火
する前に熱風によって予熱・乾燥させることにより、不
要な水分を事前に蒸発させると同時に、原料層温度を高
め水分の凝縮量を減少させ、原料層の通気性を改善する
技術である。

【０００４】一方、特開昭５９−１２５３８１号公報や
特開平２−２６３９３５号公報においては、焼結機の原
料装入面より焼結ベッド内へ棒状やワイヤー状の通気棒
を挿入する技術が開示されている。これらは焼結原料の
装入部において原料がパレット上に積み上げられていく
傾斜面に、複数本の棒状もしくはワイヤー状の制御棒を
ストランド方向に沿って、かつ水平に配置することを特
徴としている。これによって原料層内に空隙を形成さ
せ、焼結ベッドの通気度を改善することを狙いとする技
術である。さらに特開平４−１９３９１４号公報におい
ては、装入傾斜面からスリット管を原料層内に装入し、
キャリアガスとともに石灰石粉とコークス粉の混合粉を
焼結層内に吹き込むことによって、焼結塊の分割を容易
にする技術が開示されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】鉄と鋼ｖｏｌ．６８
（１９８２），ｐ．１７１９あるいは特開昭５５−７３
８３４号公報などに開示されている予熱焼結技術を既存
の焼結設備をベースにして行うためには、原料給鉱部と
点火炉の間に予熱炉を新設する必要があり、点火炉の移
動といった大がかりな工事が必要となるだけでなく、点
火炉から排鉱部に達するまでの焼結機の設備有効面積が
減少してしまうという問題点がある。さらに熱風による
予熱焼結では、熱風を上から下へ通過させるという焼結
プロセスの特性上、原料層上部が先に予熱されたのち、
予熱乾燥ゾーンが順次下方へと降下していくという乾燥
パターンが進行する。焼結工程においては通気の障害と
なるのは上層部よりはむしろ下層部であり、該予熱装置
を使って下層部まで予熱しようとすれば極めて長い予熱
時間を要することになり、予熱炉の長さを極端に長くせ
ざるを得ない。

【０００６】一方、特開昭５９−１２５３８１号公報や
特開平２−２６３９３５号公報などに開示されている通
気度制御技術は、原料層の空隙率を高めるという点で通
気を制御することは可能であるが、原料層内で発生する
水分凝縮に起因する通気悪化を改善することはできな
い。この問題の本質的改善のためには、何らかの予熱技
術が必要となる。

【０００７】また、特開平４−１９３９１４号公報にお
ける原料層内への粉体の供給技術は、あくまでも石灰石
粉やコークス粉を局所的に供給することが目的であり、
原料層を予熱するための技術ではない。

【０００８】本発明は、前記予熱焼結効果を完全に達成
しようとする場合の問題点、すなわち原料供給部と点火
炉との間に非常に長い予熱スペースが必要となるという
問題を解決し、有効設備面積を減少させることなく原料
層内の任意の部分だけを簡便かつ効果的に予熱制御でき
る装置および方法を提案することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】通常の下方吸引型の焼結
においては、上部の原料層が焼結する際に原料中の水分
は高温の燃焼排ガス中に取り入れられて運ばれ下方へと
移動する。この加湿された燃焼排ガスは下層の原料層を
通過する際に冷却され、原料層中に多量の水分が凝縮す
る現象が起こる。このような原料層中への水分の凝縮
は、原料中の疑似粒子の崩壊を引き起こすため焼結層の
通気性を大きく悪化させる原因となっており、焼結鉱製
造工程の生産性を著しく悪化させている。

【００１０】本発明装置の構成例を図１に示す。

【００１１】本発明では、給気ノズル１９を焼結原料層
１４内に直接に挿入することで、焼結原料層１４内に原
料装入面から排鉱部１３へと続くパイプ上の貫通気孔が
形成される。供給する高温ガスもしくはスチームは、こ
の貫通気孔によって焼結ベッドの排鉱部１３側へと移動
しながら焼結原料層１４を通過して最終的にはウインド
ボックス１２へと吸引される。この間に、ガス顕熱もし
くは蒸発潜熱が原料側へ供給され、予熱が完了する。こ
のように本発明は、焼結原料層１４内にガスの通路を生
成させ、高温ガスもしくはスチームによって近傍の原料
層を加熱・昇温させる点に特徴がある。

【００１２】湿度図表〔例えば、「化学工学便覧改訂三
版」化学工学協会編（１９６８）の付録２を参照のこ
と〕から明らかなとおり、予熱された原料層内では露点
温度が上昇するため、燃焼排ガス中の許容湿分が増加
し、燃焼排ガスから原料層中への水分凝縮量は大幅に低
減する。結果として原料層内の通気抵抗は予熱によって
大幅に改善され、焼結鉱製造工程の生産性も向上する。
また焼結層の通気性が改善することにより、副次的に焼
結鉱の鉱物組織も改善され、還元粉化率の低い高品質焼
結鉱の製造が可能となる。

【００１３】すなわち、本発明の要旨は以下の通りであ
る。

【００１４】（１）ドワイトロイド式の焼結機の原料装
入部において、焼結パレット上の原料層の任意の位置
に、焼結パレットの進行方向に沿ってなおかつグレート
面に沿った方向に２本以上の給気ノズルを焼結原料給鉱
部より上流側から挿入し、該給気ノズルより原料温度以
上の高温ガスもしくはスチームを焼結層内に吹き込むこ
とを特徴とする焼結原料層の予熱方法。

【００１５】（２）前記（１）項に記載した給気ノズル
を有することを特徴とする焼結原料層の予熱装置。

【００１６】ここでグレートとは焼結原料層を支えてい
る焼結パレットの底板のことを意味しており、グレート
面とはそのグレートの上面、すなわち焼結原料層の最下
面と定義する。

【００１７】本発明は、ドワイトロイド式の焼結機の原
料装入部において、焼結パレット上の原料層の任意の位
置に、焼結パレットの進行方向に沿ってなおかつグレー
ト面に沿った方向に複数本の給気ノズルを、原料給鉱部
より上流側から挿入し、該給気ノズルより原料温度以上
の高温ガスもしくはスチームを焼結層内に吹き込むこと
を特徴とする。

【００１８】

【作用】以下に、本発明を詳細に説明する。

【００１９】本発明で使用する高温ガスは、例えばコー
クス炉ガス、ＬＰＧあるいは石炭などを燃料とするバー
ナーによって容易に発生させることができる。また工場
内で発生する１００℃以上の高温の廃ガスやスチームを
使用することもできる。本発明はこれらの高温ガスの種
類に限定されるものではなく、焼結原料を予熱するのに
十分な顕熱や蒸発潜熱を有するガスやスチームなどに対
して広く適用できる。予熱能力は供給する高温ガスもし
くはスチームの温度調整や流量調整により容易に制御可
能である。

【００２０】高温ガスあるいはスチームを供給するため
の給気ノズル１９は、床敷鉱給鉱部９と焼結原料給鉱部
７との間から原料装入部の原料落下面を通して焼結原料
層１４内に挿入する。給気ノズルの長さ方向を原料層の
流れる方向と平行に保つように取り付けることによっ
て、移動する原料層内へ無理なく給気ノズルを挿入する
ことができる。給気ノズルへの原料の付着については、
高温ガスによって給気ノズル自体の温度が高くなるため
付着物が形成しにくい状況となり、問題とならない。

【００２１】原料層内における給気ノズルの配置位置
は、架台への取り付け位置を調整することによって任意
に選ぶことができる。また原料層を均一に予熱するため
には、図２に例示したような多段式の千鳥配置として焼
成時のガス流れが片寄らないように調節することが望ま
しい。２０は給気ノズル先端位置そして８は焼結パレッ
トである。均一な予熱効果を得るためには、給気ノズル
本数を増やし給気ノズル間隔を狭くするべきであるが、
原料装入状況を乱さないという観点から給気ノズル間隔
としては１０ｃｍ以上と確保することが望ましい。

【００２２】給気ノズルの形状は、決して特殊な構造で
はなく、先端に開口部を有するパイプなどを使用するこ
とができる。ただし、給気ノズルの外径は、原料供給部
の装入面の充填状況を乱さないという観点から、あまり
大きくはしない方がよい。好ましくは５０ｍｍφ程度よ
りも小さくすることが望ましい。

【００２３】本発明は上記のように構成したので、特別
な予熱炉を設置することもなく、焼結原料層の任意の箇
所を的確に効率よく予熱することが可能である。

【００２４】

【実施例】パレット幅３メートル、焼結面積１５０平方
メートルの焼結機において、以下の実機テストを行い本
発明法の効果を確認した。なお、本試験におけるベース
条件では、予熱装置は使用せず、通気棒などの挿入も行
わないこととした。

【００２５】実施例１ 図１及び図２に示すように、コークス炉ガス焚きの熱風
発生装置１７を新設し、床敷鉱給鉱部９と焼結原料給鉱
部７の間から焼結原料層１４へと熱風を給気できる給気
ノズル１９を１９本設置した。給気ノズルには外径４
８．６ｍｍ、内径４１．６ｍｍ、長さ３ｍのパイプを使
用した。給気ノズルの先端が原料装入面より２ｍの位置
に達するようにセットし、カットプレート１０よりも下
流側を予熱できるように配置した。１８は給気ノズル支
持架台である。

【００２６】給気ノズルの配置としては、原料層の層高
４５０ｍｍの高さに１０本、層高３００ｍｍの高さに９
本の給気ノズルを幅方向に等間隔に並べ、それぞれが上
下で千鳥配置となるようにセットした。

【００２７】熱風の温度は約３５０℃とし、毎分２０Ｎ
ｍ³ を供給した。

【００２８】試験期間中は、予熱以外の操業条件は一定
とするように努めた。すなわち、原料配合条件は一定と
し、吸引負圧を１５００ｍｍＡｑ、原料層の層高を６０
０ｍｍに固定した。試験中の操業変動には粉コークス配
合率とパレットスピードを調整することで対応した。な
お、１は鉱石ホッパー、２は石灰石ホッパー、３は粉コ
ークスホッパー、４は硅石・蛇紋岩ホッパー、５はドラ
ムミキサー、６はサージホッパー、１１は点火炉、１５
は赤熱溶融帯、そして１６は焼結完了帯である。

【００２９】実施例２ 実施例１に示した予熱装置のガス配管系統に工場内のス
チーム配管を接続し、高温ガスの代わりにスチームを吹
き込めるように改造した。スチーム温度は約２５０℃と
し、毎分２０Ｎｍ³ を供給した。

【００３０】本試験期間中は、原料配合条件を一定と
し、吸引負圧を１５００ｍｍＡｑ、原料層の層高を６０
０ｍｍに固定した。試験中の操業変動には粉コークス配
合率とパレットスピードを調整することで対応した。

【００３１】原料条件に関しては、鉄源として、ブラジ
ル鉱石１８．２％、オーストラリア鉱石２２．１％、イ
ンド鉱石７．４％、その他鉱石３．０％、焼結粉８．１
％および返鉱２４．３％、副原料として、石灰石１１．
３％、蛇紋岩２．４％、燃料としての粉コースク３．０
％、無煙炭０．２％を配合した。

【００３２】実施例１および２の試験結果を表１に示
す。いずれの予熱焼結方法においても、通気性が全般に
向上し、焼結時間が短縮され生産率が大幅に増大するこ
とが確認された。

【００３３】また通気性改善による副次的効果として、
還元粉化率も低下させることができた。

【００３４】

【表１】

【００３５】上記表１において**) は下記数１ 式で表
わされる。

【００３６】

【数１】ＪＰＵ＝（Ｑ／Ａ）（Ｈ／Ｓ）^0.6 ここで Ｑ：焼結ブロアーの流量（Ｎｍ³ ／ｍｉｎ） Ａ：焼結機有効面積（ｍ² ） Ｈ：層高（ｍ） Ｓ：吸引負圧（ｍ水柱）

【００３７】

【発明の効果】本発明の予熱装置の使用により、焼結体
製造工程における焼結原料層の通気性を大幅に改善する
ことが可能となり、焼結体製造工程の生産率の向上なら
びに製造コストの低減などが達成できた。また通気性改
善による副次的結果として焼結鉱品質も向上した。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明装置の構成例を示す工程図である。

【図２】図１のＡ−Ａ断面に於ける給気ノズルの配置例
を示す図である。

【符号の説明】

１ 鉱石ホッパー ２ 石灰石ホッパー ３ 粉コークスホッパー ４ 硅石・蛇紋岩ホッパー ５ ドラムミキサー ６ サージホッパー ７ 焼結原料給鉱部 ８ 焼結パレット ９ 床敷鉱給鉱部 １０ カットプレート １１ 点火炉 １２ ウインドボックス １３ 排鉱部 １４ 焼結原料層 １５ 赤熱溶融帯 １６ 焼結完了帯 １７ 熱風発生装置 １８ 給気ノズル支持架台 １９ 給気ノズル ２０ 給気ノズル先端位置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松岡 純一 福岡県北九州市戸畑区飛幡町１番１号 新 日本製鐵株式会社八幡製鐵所内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ドワイトロイド式の焼結機の原料装入部
   において、焼結パレット上の原料層の任意の位置に、焼
   結パレットの進行方向に沿ってなおかつグレート面に沿
   った方向に２本以上の給気ノズルを、焼結原料給鉱部よ
   り上流側から挿入し、該給気ノズルより原料温度以上の
   高温ガスもしくはスチームを焼結層内に吹き込むことを
   特徴とする焼結原料層の予熱方法。
2. 【請求項２】 請求項１に記載した給気ノズルを有する
   ことを特徴とする焼結原料層の予熱装置。