JPH0819489B2

JPH0819489B2 - 焼結鉱の製造方法

Info

Publication number: JPH0819489B2
Application number: JP2338529A
Authority: JP
Inventors: 尊三川口; 勝松村
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1990-11-30
Filing date: 1990-11-30
Publication date: 1996-02-28
Anticipated expiration: 2011-02-28
Also published as: JPH04202720A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）この発明は、焼結原料の焼成と焼結ケーキの冷却を同
時に行う焼結鉱の製造方法に関する。

（従来の技術）製鉄用の鉄鉱石のうち粉状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はコー
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）の塊成化法のし
てDL型（ドワイトロイド型）焼結機が用いられてきた。
これは第１図に示すように、焼結ストランド１の回りに
周回回動する多数のパレット２の上に、床敷ホッパー
３、焼結原料ホッパー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
ー７で吸引することによって原料層の上方から下方に空
気を流通させ、パレット２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
成を完了させて塊成化した焼結鉱（焼結ケーキ）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
12は焼結原料帯を示し、斜線部分は焼結反応帯16を、さ
らに符号14は焼結反応帯13上に位置する焼結完了帯をそ
れぞれ示している。焼結原料には燃料として粉コークス
が予め配合されており、点火炉でこの粉コークスに点火
した後、上方からO₂濃度12vol.％（以下、排ガス成分の
「％」は「vol.％」を表す）の空気を流通させて粉コー
クスを燃焼させ、その熱により鉱石の溶融焼結を行って
いる。点火後、概ね30分程度で原料に配合された粉コー
クスの燃焼が最下層部すわなちグレート部（第２図の
「層高さがＯの部分」）まで進行する。このグレート部
における焼結原料帯12と焼結反応帯13の境界が「FFP」
（Front Flame Point、第２図中に矢印ならびに破線で
表示）である。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O₂濃度は15％程度、温度は平
均100℃である。

排鉱された焼結ケーキは500℃程度で、第１図に示す
ように、クラッシャー11で50mm以下の焼結ケーキに破砕
された後クーラーパレット９に装入される。装入された
焼結ケーキ破砕物はクーラーストランド８の回りに周回
回動するクーラーパレット９に乗せられた状態で、冷却
（クーラー）部のブロワー10で吸引され前記破砕物の上
方から下方に流通する空気により100℃程度に冷却され
て製品焼結鉱となる。この時、クーラー部のブロワー10
から排出される排ガスO₂濃度が21％で、温度は平均300
℃程度である。

このように、従来の焼結鉱製造設備は焼成部と冷却部
に大別されるが、これら二つの部分の機能的は面につい
て比較すると、焼成部では燃料コークスと燃焼させて焼
結反応を進行させるのに対し、冷却部では破砕された焼
結ケーキと空気との間の熱交換により焼結ケーキを冷却
しているだけである。つまり、冷却部は大きな設備を必
要とする割には機能面での役割はそれほど大きくはな
い。また、焼成部のブロワー７の冷却部のブロワー10の
送風量はほぼ等しいが、吸引圧力は焼成部のブロワー７
の方が８〜10倍程度高い。これは冷却部の焼結ケーキの
破砕物の直径が平均15mm程度であり焼結ケーキ中の気孔
も数mm程度であるのに対し、焼結部の原料は直径2mm程
度で通気抵抗が大きいことに起因している。排ガスの温
度は、前述のように、焼成部では100℃程度と低いのに
対し冷却部では300℃程度と高い。

次に、焼結原料に配合される燃料としては、前記のよ
うに一般にコークスが用いられ、揮発分の低い無煙炭も
一部使用されている。これは、石炭を用いた場合、石炭
中の揮発分が焼成過程で燃焼することなく排ガス中に含
有され、排ガス処理設備においてタール状に付着し、種
々の問題を発生させるからである。

さらに、大気中に放出される焼結排ガス量についてみ
ると、原理的に焼結過程で起こる反応によって定まるの
で焼結鉱の製造量に応じて一定であるが、近年焼結排ガ
スの循環利用が進み、以下に述べるように、大気放出排
ガス量を大幅に低減することができるようになった。

前記の第２図には、焼結の進行状況と対応させて、焼
結経過時間すなわちパレットの進行方向における各位置
での焼結排ガスの風箱内における温度とO₂濃度の変化も
示している。この図にみられるように、FFPを境とし
て、前半部では排ガス温度が70℃前後、O₂濃度が10％程
度となっているのに対し、後半部では排ガス温度が高
く、かつO₂濃度が空気の場合と同じく21％となってい
る。これは、焼成原料帯12が存在する間は原料中の水分
の蒸発のため排ガス温度が上昇しないこと、および燃料
コークスの燃焼が焼結原料帯12と焼結反応帯13の境界部
で起こっていることに起因している。

一方、前述したように、燃焼プロセスではコークスを
燃焼させるとともにその高温部分を送風ガス伝熱により
下方へ進行させる方法をとっている。このため、O₂濃度
の低い排ガスを送風ガス（吸引ガス）として用いコーク
スを燃焼させて焼結反応を起こさせると、燃焼状態が悪
化し焼結鉱の強度が低下するので、吸引ガス中のO₂濃度
は20％以上とすることが必要である。

そこで従来は、焼結ストランドの後方部から排出され
る高温でO₂濃度の高い（21％）ガスを吸引ガスとして循
環利用している。この場合、第２図に示すFFPで風箱を
分割し、その後半部の排ガスをすべて循環利用するのが
理想的であるが、このようにすると、前半部から排出さ
れる低O₂濃度の排ガスが低温でかつ水蒸気を含有してい
るため、排ガス温度が100℃未満では排ガス除じん設備
や煙突内で結露現象が生じ、設備の腐食等の問題が発生
する原因となる。従って、実際にはこの低温の排ガスに
高温でO₂濃度の高い排ガスを一部混入させざるを得ず、
大気中に排出されるガス量が多くなるため、容量の大き
い排ガス処理を設けなければならない。

（発明が解決しようとする課題）上記のような従来の焼結鉱の製造方法における課題を
整理すると、下記〜のとおりである。

冷却部の設備規模が大きいわりには機能面での役割
がそれほど大きくはなく、単に焼結ケーキを冷却するの
みである。

焼結原料に配合される原料として、石炭に較べ高価
なコークスや、資源的に限りのある無煙炭が使用されて
いる。

大気中に排出されるガス量が多く、容量の大きい排
ガス処理設備を必要とする。

本発明はこのような課題を解決し、冷却部の設備能力
を低減することの可能な焼結鉱の製造方法、さらには、
焼結原料に配合する燃料として石炭を使用でき、大気中
に排出されるガス量を低減することのできる焼結鉱の製
造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、上記の目的を達成するために焼成部の
ストランド（焼結ストランド）と冷却部のストランド
（クーラーストランド）を一体として考え、高温の焼結
ケーキ破砕物の冷却と原料の焼成とを同一ストランドに
て同時に進行させる方法について検討を重ね、本発明を
完成させた。すなわち、本発明の要旨は下記（１）およ
び（２）の焼結鉱の製造方法にある。

（１）DL型焼結機のパレット上に200℃以上の焼結ケー
キ破砕物を層状に装入し、その上に揮発分10％以上の石
炭を含有する焼結原料を層状に装入し、この焼結原料層
表面に点火して下方空気吸引方式により焼結することを
特徴とする焼結鉱の製造方法。

（２）DL型焼結機のパレット上に高温の焼結ケーキ破砕
物を層状に装入し、その上に焼結原料を層状に装入し、
この焼結原料層表面に点火して下方空気吸引方式により
焼結する焼結鉱の製造方法であって、大気中に放出され
る焼結排ガスがO₂濃度12vol.％以下でかつ温度が100℃
以上となるように焼結排ガスの一部を吸引ガスとして循
環させることを特徴とする焼結鉱の製造方法。

前記の揮発分とは、石炭の工業分析で通常用いられて
いるもので、JIS規格に基づく測定法により求められ
る。

焼結排ガスのO₂濃度および温度は、風箱内における測
定値である。

第３図は本発明方法を実施するための装置の一例の構
成を示す図で、15がパレット２上に層状に装入された焼
結ケーキ破砕物層、16が焼結ケーキ破砕物層15の上に層
状に装入された焼結原料層である。また、４は焼結原料
ホッパー、５は点火炉、17は焼結ケーキ破砕物を層状に
装入するための敷設ホッパー、18および19は焼結原料層
16の焼成物および焼結ケーキ破砕物をそれぞれ排鉱する
ための仕切ショート及びショートである。焼結原料層16
から排鉱された高温の焼成物は仕切ショート18を経てク
ラッシャ11で破砕され、ホッパー17に供給される。風箱
６はFFPの直下で二つの部分に分けられており、その前
半部の排ガスはブロワー７により吸引され、排ガス処理
設備を経て大気中に放出され、一方、後半部の排ガスは
循環排風機20により吸引され、フード21に導かれるよう
に構成されている。

（作用）本発明方法（前記（１）および（２）の発明）を実施
するには、第３図において、敷設ホッパー17からパレッ
ト２上に焼結ケーキ破砕物を供給して焼結ケーキ破砕物
層15とし、その上に焼結原料ホッパー４から焼結原料を
切り出し、層状に装入するとともに点火炉５により焼結
原料層16の表面に点火し、ブロワー７により下方吸引を
行えばよい。なお、（２）の発明の場合は、後述するよ
うに、下方吸引の際、大気中に放出される焼結排ガスの
濃度および温度が所定の条件を満たすように焼結排ガス
の一部を循環使用する。

上層の焼結原料層16にはO₂濃度21％の常温の空気が吸
引され焼成が行われるが、下層の高温焼結ケーキ破砕物
層15には上層からの排ガスであるO₂濃度の低い70℃程度
の低温排ガスが通過するので、高温の焼結ケーキ破砕物
は冷却される。その結果、焼結ケーキ破砕物層15を通過
した排ガスの温度は上昇し、風箱６ではO₂濃度の低い高
温のガスとなる。

パレットの移動に伴って焼結原料の焼成が進行し上層
の焼結原料層16が存在しなくなるFFPまでは、上記のよ
うに、上層部で原料の焼成、下層部では高温の焼結ケー
キの冷却が同時に進行する。FFPを過ぎると、下層の焼
結ケーキ破砕物層15には高温の排ガスが通過するため焼
結ケーキ破砕物は冷却をうけなくなり、風箱６には高温
の排ガスが排出される。

このように、高温の焼結ケーキ破砕物の冷却が同一ス
トランドで同時に行われるので、従来必要とされていた
冷却部の設備能力を小さくすることが可能となる。すな
わち、排鉱された焼結ケーキおよびその破砕物はまだ高
温なので、再度冷却することは必要であるが、従来の方
法で製造された焼結ケーキに較べ下層部が冷却された分
だけ全体の焼結ケーキ温度が低くなており、第一の利点
として、冷却設備を小型化することができる。なお、
（１）の発明においても、焼結排ガスの一部を吸引ガス
として循環させる（２）の発明の方法を採用することは
もちろん可能である。

（１）の発明において、焼結原料に配合する燃料とし
て揮発分が10％以上の石炭を用い、かつ、パレット上に
層状に装入する焼結ケーキ破砕物の温度を200℃以上と
する方法を用いると、焼結原料層16の温度上昇に伴っ
て、燃料（石炭）に着火する以前に石炭中の揮発分が気
化し、この気化した揮発分が排ガスとともに下層の高温
焼結ケーキ破砕物層15を通過する間に燃焼する。この結
果、従来法では問題のあった揮発分の高い石炭を焼結燃
料として用いても排ガス系統で何ら問題を起こすことは
ない。すなわち、高価なコークスや資源的に限りのある
無煙炭に替えて石炭を使用することができるわけで、こ
れが第二の利点である。

ここで、石炭中の揮発分の含有量の10％以上としたの
は、10％未満の場合は従来の方法で十分使用できるから
である。焼結原料に配合する燃焼の全部にこの石炭を使
用してもよいし、一部に用いてもよい。

下層部に層状に装入する焼結ケーキ破砕物の温度を20
0℃以上とするのは、200℃未満ではガス中に含まれる石
炭の揮発分の着火性に問題があり、未燃焼のままで風箱
に排出されるおそれがあること、および風箱に送られる
ガス温度を結露に伴う設備トラブルの懸念のない100℃
以上とすることができないためである。

（２）の発明は、大気中に排出される焼結排ガスがO₂
濃度12％以下でかつ温度100℃以上となるようにした焼
結排ガスの一部を循環利用する操業方法を採用するもの
である。つまり、以下に述べるように、焼結排ガスがこ
のような条件を満足するように排ガスの循環方法および
循環量を定めてやれば、大気中に排出される排ガス量を
最小限に抑えることができるのである。

前述のように、（２）の発明においては排ガスは下層
の高温焼結ケーキ破砕物層15を通過するので各風箱６は
いずれも高温になっており、FFPを境として前半では低O
₂濃度ガス、後半ではO₂濃度が21％に近い高O₂濃度ガス
となっている。そこで、風箱６群をFFPを境に分割し、
低O₂濃度の高温ガスをブロワー７により大気中に放出
し、高O₂濃度の高温ガスを循環送風機20によりストラン
ドを覆うフード21内に送り、焼結原料層16を通して吸引
させるのである。

焼結原料層16を通過して排出されるガスは、前述した
ように、焼結原料層16が存在する限り温度が低く、70℃
付近のガスである。従って、この排ガスは高温の焼結ケ
ーキ破砕物層15を十分冷却することができるし、焼結ケ
ーキ破砕物層15を通過した後はそれとの熱交換により結
露現象を生ずる懸念のない温度の高められた排ガスとな
る。一方、FFPより後方の排ガスはO₂濃度が高く、しか
も高温なので、吸引ガスとして極めて良適である。この
ように、本発明方法により焼結排ガスの理想的な循環利
用を実現することができ、大気放出排ガス量を最小限に
抑えて排ガス処理設備を小容量化することができる（第
三の利点）。

大気放出排ガスのO₂濃度を12％以下と限定したのは、
FFPを境として前半の低O₂濃度ガスを大気放出する場
合、漏風も含めて考えればFFPまでの風箱に排出される
排ガス全体のO₂濃度がほぼ12％以下となるからである。
つまり、O₂濃度を12％以下と限定することは、FFPより
も前方の排ガスのみを大気中に放出し、後方の排ガスは
循環利用することを意味している。

大気放出排ガス温度を100℃以上としたのは、100℃未
満では排ガス処理系統で結露現象が生じ、腐食などの問
題が発生するからである。

上記の本発明方法において、排鉱端から排出される上
層の焼結ケーキと下層の焼結ケーキ破砕物は仕切シュー
ト18およびシュート19により分離され、上層の高温の焼
結ケーキはクラッシャー11で破砕された後敷設ホッパー
17に供給され、焼結ケーキ破砕物として使用される。も
ちろん上下層分離することなく排鉱破砕したものをホッ
パー17に供給してもよい。また、ホッパー17に供給する
焼結ケーキ破砕物は本発明方法によって製造されたもの
に限定されず、他のストランドで、従来法を用いて焼成
された焼成ケーキを破砕したものであってもよい。

本発明方法は、従来法で用いる床敷層をケーキ破砕物
層で代替することができるので、床敷ラインを省略でき
るメリットもある。

（実施例） DL型の焼結鉱製造設備において、焼結ストランドはそ
のままでクーラーストランドを改造して焼結原料の焼成
ができるようにし、このストランドを用いて第１表に示
す条件で本発明方法および従来法による焼結鉱製造試験
を行い、排鉱物温度、大気放出ガス量および大気放出ガ
スのO₂濃度、温度を測定した。

第１表において、本発明例および参考例で用いた焼結
ケーキ破砕物は同じ焼結鉱製造設備の焼結ストランドか
ら排出された焼結ケーキを破砕したものである。また、
参考例のケース３は、焼結排ガスを循環しない場合であ
る。そして、本発明例としてのケース４は焼結原料に配
合する燃焼として石炭を使用した場合（焼結排ガスを循
環せず）、ケース５はFFPより後方の排ガス（No.18〜N
o.25の風箱に該当）を焼結ベッドに循環した場合であ
る。また、従来例のケース２では大気中に放出される排
ガス温度が100℃未満にならないように高温の排ガスの
一部を大気放出肺ガスに混入し、No.22〜No.25の風箱に
排出された肺ガスのみを焼結ベッドに循環した。

試験結果を第２表に示す。同表から明らかなように、
参考例と本発明例では従来例に較べ排鉱物の平均温度が
約100℃低くなっている。また、揮発分25％を含有する
石炭を使用しても（ケース４）、コークス使用時と同様
排ガス処理設備におけるタール付着の問題を生じさせる
ことなく焼結鉱の製造を行うことができた。

さらに、ケース２とケース５を比較すると、従来例
（ケース２）では大気放出ガス温度を100℃以上に保持
するという制約からNo.22〜No.25部分の風箱に排出され
る排ガスしか焼結ベッドに循環できないのに対し、本発
明例（ケース５）では大気放出ガス温度が高いのでFFP
より後方のNo.18〜No.25の風箱から出る排ガス全てを循
環することができ、大気放出風量原単位を990Nm³/S−Ｔ
から720Nm³/S−Ｔに低減することができた。

（発明の効果）焼結鉱の製造において、焼結原料の焼成と焼結ケーキ
の冷却を同時に進行させる本発明方法を適用することに
より冷却部（クーラー）の設備能力を小さくすることが
できる。また、揮発分の高い石炭を焼結原料に加える燃
料として用いることができ、さらに、大気中に放出され
る焼結排ガス量を最小限に抑えることも可能で、排ガス
処理設備の小容量化を図ることもできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来のDL型の焼結鉱製造設備の構成を示す図
である。第２図は、焼結パレット進行方向における焼結進行状況
と、風箱内排ガスの温度およびO₂濃度の変化を示す図で
ある。第３図は、本発明方法を実施するための装置の一例の構
成を示す図である。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】DL型焼結機のパレット上に200℃以上の焼
結ケーキ破砕物を層状に装入し、その上に揮発分10％以
上の石炭を含有する焼結原料を層状に装入し、この焼結
原料層表面に点火して下方空気吸引方式により焼結する
ことを特徴とする焼結鉱の製造方法。
【請求項２】DL型焼結機のパレット上に高温の焼結ケー
キ破砕物を層状に装入し、その上に焼結原料を層状に装
入し、この焼結原料層表面に点火して下方空気吸引方式
により焼結する焼結鉱の製造方法であって、大気中に放
出される焼結排ガスがO₂濃度12vol.％以下でかつ温度が
100℃以上となるように焼結排ガスの一部を吸引ガスと
して循環させることを特徴とする焼結鉱の製造方法。