JPH11181532A

JPH11181532A - 焼結鉱製造方法

Info

Publication number: JPH11181532A
Application number: JP36326197A
Authority: JP
Inventors: Tsutomu Okada; 務岡田; Yozo Hosoya; 陽三細谷
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1997-12-16
Filing date: 1997-12-16
Publication date: 1999-07-06

Abstract

(57)【要約】【課題】焼結配合原料をパレット上に層状に装入し、
上面から点火して焼結鉱を製造する方法の生産性を向上
する。【解決手段】原料充填層の装入密度を１．９〜３．０
ｔ／ｍ²とし、点火部から排鉱部までのストランドのう
ち、点火部からのストランド長さ２０％以上のある位置
から排鉱部より手前のある位置までの範囲内の差圧を、
点火部からのストランド長さ２０％未満の範囲内の原料
充填層の層厚方向の差圧に対して、１．１〜５．０倍に
調節して、上層から下層に向かって配合原料内の燃料を
燃焼させて原料粉鉱石を焼結する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は高炉製造法の原料で
ある焼結鉱を製造する際の生産性を向上する焼結鉱製造
方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】鉄鉱石の焼結に関しては、ドワイトロイ
ド式焼結機が広く用いられている。これは、原料粉鉱石
に石灰石や珪石等の溶剤と粉コークス等の燃料と水とを
加えて混合、造粒した配合原料を、キャタピラ状に配列
した焼結パレット上に充填して原料充填層を形成し、焼
結パレットを順次水平移動して、点火炉内で充填層の表
面に点火した後、下方から吸引して、配合原料内のコー
クス等の燃料を燃焼させ、発生した熱で原料粉鉱石を溶
融、凝固し、燃焼帯を漸次表層部から下層部に移行させ
て焼結するもので、焼結時間は２０〜４０分程度であ
る。

【０００３】グリーナワルド式焼結機等のような他の回
分式焼結機に比べて、ドワイトロイド式焼結機は連続式
であり、大量生産に適しているのが広く用いられている
理由である。現在のドワイトロイド式焼結機は大型化し
ており、幅５ｍ×長さ１００ｍといったものまである
が、生産率は３４〜４３ｔ／ｄ／ｍ²程度である。

【０００４】ここで、世界的な資源事情を鑑みると、高
炉製造法の原料となる塊鉱石の供給量不足が顕著となっ
ており、これに伴い塊鉱石の価格も増大する一方なの
で、粉鉱石の多量使用が求められている。ただし、焼結
鉱の生産量を増大するために、焼結機を増設し、あるい
は焼結機を更に大型化すると多額の設備投資が必要にな
るため、焼結機の生産性向上が強く求められている。ま
た、焼結鉱の製造は、高炉製造法から要求される成品焼
結鉱の品質を維持して生産性を最大とすると共に、風量
原単位、ＮＯｘ排出量原単位を極力抑制するような操業
が求められる。

【０００５】特開昭５６−１０５４３７号公報には、
「焼結原料の通気性をその装入密度で適正に制御する方
法」により、安定した品質の焼結鉱を優れた生産性のも
とで製造できることが開示されている。しかしながら、
従来は適正な装入密度が１．７〜１．９ｔ／ｍ²である
範囲を前提としており、焼結機の生産率を大幅に増大す
るものではなく、画期的な生産性向上技術とは言い難い
ものであった。

【０００６】特開昭５７−１５２４３２号公報には、
「装入原料の点火後の焼結面に振動荷重を付与して高密
度化する方法」により、焼結鉱の歩留、強度を向上でき
ることが開示されている。しかしながら、原料充填層を
圧密化すると、通気性が阻害されるため、生産率を支配
する燃焼溶融帯の移行速度が低下してしまう悪影響があ
った。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】前記従来の技術は、い
ずれも原料充填層の密度を調節することにより、焼結鉱
の歩留あるいは品質を向上しようとするものである。し
かしながら、次世代焼結技術として生産性を大幅に向上
させるためには、原料の装入密度を増加させ、かつ焼結
パレットの移動速度を従来と同等に維持し、あるいは従
来より増加できる技術が求められる。

【０００８】この際問題となるのは、原料充填層内の燃
焼帯が表層部から漸次下層部に移行する移行速度であ
る。原料充填層の密度が増加することによって、通気性
が悪化し、移行速度が従来よりも低下するのであれば、
焼結完了に必要な焼結機の長さおよび焼結時間が増加
し、生産性は向上しないからである。従って、焼結鉱の
歩留、強度を向上できるにも関わらず、現状よりも原料
充填層の装入密度を増加することができないでいた。

【０００９】燃焼帯の移行速度を増加させるためには、
吸引ブロアーの負圧を増大して送風速度を増加させ、原
料充填層への酸素の供給量を増加させることが考えられ
る。

【００１０】しかし、原料層上層部の歩留り、焼結鉱の
品質低下を防止するには原料上層部の高温保熱指数を保
つ必要があり、原料層上層部の焼成エリア、すなわち焼
結ストランドの前段での燃焼帯の移行速度は現状より増
加できない。さらに、吸引ブロアーの負圧の増大によ
り、重力と送風圧力が重畳して充填層が圧縮されて通気
が阻害され、さらに排風量の増大を招く問題があり、吸
引ブロアーの負圧を増大させることは行われていない。
なお、高温保熱指数とは、図２に示すように、ある場所
でのヒートパターンにおいて、例えば図中の斜線部で示
すように、１１００℃以上維持する時間と最高温度と１
１００℃の差で与えられる温度との積で表される。

【００１１】そこで本発明は、原料充填層の装入密度を
調節して焼結機の生産性を画期的に向上させることので
きる焼結鉱製造方法を提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明の焼結鉱製造方法
は以下の（１）、（２）の通りである。

【００１３】（１）原料粉鉱石と溶剤と燃料とを含む
配合原料をドワイトロイド式焼結機のパレット上に装入
して原料充填層表層部に点火し、原料充填層上方から下
方へ酸素含有ガスを供給して焼結鉱を製造する方法にお
いて、原料充填層の装入密度を１．９〜３．０ｔ／ｍ²
とし、点火部から排鉱部までのストランドのうち、点火
部からのストランド長さ２０％以上のある位置から排鉱
部より手前のある位置までの範囲内の差圧を、点火部か
らのストランド長さ２０％未満の範囲内の原料充填層の
層厚方向の差圧に対して、１．１〜５．０倍の範囲とな
るように調節することを特徴とする焼結鉱製造方法。

【００１４】（２）焼結パレット上の原料充填層の上
に酸素含有ガスを加圧供給する加圧フードを設け、該加
圧フード内を大気圧に対して１００〜３０００ｍｍＡｑ
の範囲内に加圧するとともに、原料充填層の下方から大
気圧に対して−３０００〜−１ｍｍＡｑの範囲内で吸引
して、該原料充填層の層厚方向の差圧を調節することを
特徴とする前記（１）の焼結鉱製造方法。

【００１５】なお、本発明において差圧とは、焼結ベッ
ドの上層部直上の圧力と焼結パレット直下の圧力との差
を示す。

【００１６】本発明は、焼結パレット上に装入した配合
原料からなる原料充填層の装入密度を従来の１．７〜
１．９ｔ／ｍ²よりも大きくし、点火部から排鉱部まで
のストランドのうち、点火部からのストランド長さ２０
％以上のある範囲内の差圧を、点火部からのストランド
長さ２０％未満の範囲内の原料充填層の層厚方向の差圧
に対して大きくすることにより、焼結ベッド上層部の焼
結速度を低減して上層部の成品歩留を改善し、焼結ベッ
ド中層部以降の焼結速度を増加させることにより焼結パ
レットの移動速度を速くでき、焼結機のストランド長さ
も変える必要がないため、焼結機の生産率を大きく向上
できる。ただし、原料充填層の装入密度が３．０ｔ／ｍ
²を越えると、通気性が急激に低下してしまう。

【００１７】原料充填層の装入密度を大きくし、従来と
同じ吸引負圧で原料充填層上方から下方へ酸素含有ガス
を供給すると、原料充填層の通気抵抗が増した分、ガス
の供給量が低下する。従って、原料充填層上層部におい
ては、燃焼帯の移行速度が低下し、高温保持時間を増す
ことで高温保熱指数を増加でき、焼結鉱の成品歩留、品
質を向上することができる。ただし、原料充填層の装入
密度を増加しただけでは燃焼帯の移行速度が低下し、パ
レット移動速度も遅くなり焼結時間が延びてしまうの
で、生産率も低下することになる。

【００１８】図１に、原料充填層の焼き締まり量と差圧
の関係をパレット進行方向に従って示す。このように、
原料充填層の焼き締まり量ｈは差圧ａで吸引する点火炉
を出た直後に起こり始め、差圧ｂで吸引する点火部から
排鉱部までのストランドのうち、点火部からのストラン
ド長さ２０％以内の範囲内で焼き締まり量ｈはほとんど
決まり、該範囲以降の焼き締まり量は少ない。従って、
点火部から排鉱部までのストランドのうち、点火部から
のストランド長さ２０％以上のある範囲内の差圧を従来
よりも大きくすることで、重力と送風圧力が重畳して充
填層が圧縮されて通気が阻害される悪影響を回避しなが
ら、該範囲の燃焼帯の移行速度を増加させることができ
る。

【００１９】原料充填層の差圧は、酸素含有ガスの吸引
負圧を増加させる等して、点火部から排鉱部までのスト
ランドのうち、点火部からのストランド長さ２０％以上
の範囲内の差圧を、前記範囲を除く原料充填層の層厚方
向の差圧に対して、１．１〜５．０倍に調節する。１．
１倍未満では燃焼帯の移行速度を増加する効果がなく、
５．０倍を超えるとガス流速が大きくなりすぎて品質確
保に必要な高温保持時間が確保できなくなる。

【００２０】原料充填層に供給する酸素含有ガスの原料
充填層上下の差圧を増加する範囲は、点火部から排鉱部
までのストランドのうち、点火部からのストランド長さ
２０％以上の範囲であれば限定されるものではない。た
だし、生産性向上の観点からは、点火部からのストラン
ド長さ５０％に位置するところから、焼結完了点までの
範囲とすることが特に好ましい。なお、焼結完了点と
は、パレット直下の排ガス温度が最高温度になる部位を
示す。

【００２１】原料充填層の装入密度を１．９〜３．０ｔ
／ｍ²に調節する手段は、特に限定するものではない
が、焼結パレット上に配合原料を装入後に原料充填層上
からローラー等で加える荷重を調節したり、配合原料の
パレット上への給鉱速度を調節するなどの方法をとれば
良い。

【００２２】原料充填層に供給する酸素含有ガスの原料
充填層上下の差圧を増加する手段としては、焼結パレッ
トの上面を覆うフードを設け、フード内を加圧して、上
方から原料充填層に加圧送風するとともに、パレット直
下にあるウインドボックス内の圧力を調整することによ
り、原料充填層内の圧力を大気圧超とし、かつ原料充填
層下方に対する原料充填層上方の差圧を制御して、原料
充填層の上方から下方に加圧送風しても良い。このよう
にして、従来は大気圧未満であった原料充填層内の圧力
を本発明では大気圧超に増加させ、原料充填層の上方と
下方の差圧を調節して、実ガス風量は同じでも標準状態
の風量を増加させることにより、原料充填層内のガス密
度を従来法よりも大きくできる。その結果、原料充填層
内への酸素供給量が増加するため原料充填層中のコーク
ス燃焼速度を大きくでき、さらに原料充填層内の圧力上
昇で気体−固体間の伝熱速度も増加して、燃焼帯の移行
速度を増加できる。

【００２３】ここで、フード内を加圧する範囲を大気圧
に対して１００ｍｍＡｑ以上としたのは、原料充填層内
の圧力が大気圧に対して１００ｍｍＡｑ未満では原料充
填層内のガス密度を増加させる効果が小さいからであ
る。また、３０００ｍｍＡｑ以下としたのは、３０００
ｍｍＡｑを越えるとガス流速が大きくなりすぎてコーク
スの一部が吹き消えてしまうことがあるし、焼結パレッ
トの上面を覆うフードのシールが困難になるからであ
る。

【００２４】また、吸引する負圧の範囲を大気圧に対し
て−３０００ｍｍＡｑ以上としたのは、これより低くす
ると従来から焼結機の課題である漏風が増加してしまう
からである。漏風は、パレットとスライドベッドとの間
やパレットの側壁と原料充填層との間等で発生する。ま
た、−１ｍｍＡｑ以下としたのは、排ガスを吸引するの
に必要な負圧だからである。

【００２５】ただし、原料充填層の装入密度、層厚など
により該差圧パターンを決めれば良い。

【００２６】本発明においては、点火部から排鉱部まで
のストランドのうち、点火部からのストランド長さ２０
％以上のある位置から排鉱部より手前のある位置までの
範囲内において、パレット上に設けるフードをストラン
ド長さ方向に複数に分割して、点火部からのストランド
長さ２０％未満の範囲内の原料充填層の層厚方向の差圧
に対して、１．１〜５．０倍の範囲であれば、焼結スト
ランド方向での差圧の設定を自由に行うことができる。

【００２７】また、酸素含有ガスとは、大気はもちろん
のこと、焼結機から排出される排ガスや、他のプロセス
からの排ガスなどを含むと共に、大気と排ガスの混合ガ
ス、酸素富化したガスを含むもので、酸素濃度が１２〜
４０ｖｏｌ％のガスが好ましい。

【００２８】

【発明の実施の形態】図３は本発明を実施するための装
置の例を示す図である。

【００２９】焼結配合原料１はサージホッパー２からド
ラムフィーダー３、原料装入装置５を介してパレット６
上に連続的に供給され、パレット６上に層状に積層され
る。原料充填層の装入密度は１．９〜３．０ｔ／ｍ²と
従来よりも大きくする。この間、原料給鉱側のスプロケ
ット４を回転させてパレット６を所定の速度で移動させ
ると共に、パレット６の上側にある加圧フード１４から
加圧された空気を送風し、下側に複数個設けたウインド
ボックス８、メインダクト９、排ガス集塵機１０を経て
吸引ブロアー１１により吸気し、煙突１２より排ガスを
排出する。さらに、メインダクト９にはダンパー１７を
設け、排ガス集塵機１５を経て吸引ブロアー１６により
吸気できるようになっている。また、加圧フード１４は
自由に装着可能となっている。点火炉１３により原料充
填層７の上面に点火して、パレット６上の原料充填層７
が排鉱部に達する間に全層にわたって焼結反応を完了さ
せるようにパレット６の速度を制御する。

【００３０】また、加圧フード１４の設置範囲は、スト
ランドの一部のみに設置するなど、限定されるものでは
ない。さらに、この加圧フード１４には、煙突１２の前
から送風ブロアーを介して低酸素濃度の高温な排ガスを
吹き込むことができるし、焼結工程以外から発生する酸
素濃度が１２〜２１％の低酸素濃度のガスを吹き込むこ
とや、酸素富化したガスを吹き込むことも可能である。

【００３１】

【実施例】本発明を実施例１、２および比較例により詳
細に説明する。

【００３２】焼結面積５００ｍ²で焼結パレット幅５ｍ
の実機焼結機を図３に示すように一部改造して、１水準
７日間ずつの操業を行った。配合原料は種々の鉄鉱石お
よび石灰石、生石灰、蛇紋岩、スケール等の雑原料、返
鉱、粉コークスを焼結鉱中のＳｉＯ₂、Ａｌ₂Ｏ₃がそ
れぞれ５．８％、１．８％になるように調整し、塩基度
は１．７になるように配合した。返鉱配合率は新原料の
合計１００に対して１５％一定、コークス配合率は新原
料の合計１００に対して４．０％一定とした。比較例、
実施例ともに同じ配合とした。

【００３３】配合原料に返鉱、粉コークスを配合した後
に水を添加してミキサーで混合、造粒して焼結機に装入
した。操業は、層厚を５５０ｍｍ一定とし、焼結完了点
が排鉱部になるようにパレットスピードを調整した。

【００３４】実施例１では、装入密度を２．２ｔ／ｍ²
とし、点火部から排鉱部までのストランドのうち、点火
部からのストランド長さ２０％の範囲内は、従来通り１
５００ｍｍＡｑの吸引負圧で大気を吸気し、該範囲以降
は２８００ｍｍＡｑの吸引負圧で大気を吸気した。

【００３５】実施例２では、装入密度を２．２ｔ／ｍ²
とし、点火部から排鉱部までのストランドのうち、点火
部からのストランド長さ２０％の範囲内は、従来通り１
５００ｍｍＡｑの吸引負圧で大気を吸気した。該範囲以
降は原料充填層上方の加圧フードから大気圧に対して１
３００ｍｍＡｑの圧力で送風し、下方から大気圧に対し
て１５００ｍｍＡｑの吸引負圧で吸気し、差圧を２８０
０ｍｍＡｑとした。

【００３６】比較例は、実施例と同じ配合原料を装入密
度１．８ｔ／ｍ²とし、層厚５５０ｍｍ、負圧１５００
ｍｍＡｑ一定で点火部から排鉱部まで大気を吸引する従
来法で焼結した。

【００３７】表１に比較例と実施例１、２で得られた焼
結鉱の生産率、成品歩留り、ＲＤＩ、ＮＯｘ排出量原単
位を示す。

【００３８】

【表１】

【００３９】表１から分かるように、実施例１、２では
比較例に対して生産率が著しく向上した。また、従来は
生産率が向上すると成品歩留りが低下する傾向があった
が、実施例１、２では成品歩留りも向上した。さらに、
ＲＤＩとＮＯｘ排出量原単位も改善され、操業面および
環境面において優れた効果を発揮できた。

【００４０】なお、原料充填層の装入密度、焼結時の差
圧の設定や吸引ガスの酸素濃度と吸引時間は上記実施例
に限るものではなく、生産性指向やＲＤＩ改善指向、Ｎ
Ｏｘ排出抑制指向、排ガス量抑制指向で変化させること
ができる。

【００４１】

【発明の効果】本発明によれば、従来困難であった大幅
に原料充填層の装入密度を増加した際の安定操業が可能
となり、焼結機の生産性を大幅に向上させることができ
る。さらに、成品歩留りやＲＤＩが改善され、ＮＯｘ排
出量原単位や排ガス量が低減される。このように本発明
は、両立し難い改善効果を同時にもたらしており、その
効果は非常に大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】焼結パレット上での原料充填層の焼き締まりと
差圧パターンの例を示す図である。

【図２】高温保熱指数を説明する図である。

【図３】本発明を実施するための焼結装置の例を示す図
である。

【符号の説明】

１焼結配合原料２サージホッパー３ドラムフィーダー４スプロケット５原料装入装置６パレット７原料充填層８ウインドボックス９メインダクト１０排ガス集塵機１１吸引ブロアー１２煙突１３点火炉１４加圧フード１５排ガス集塵機１６吸引ブロアー１７ダンパー

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】原料粉鉱石と溶剤と燃料とを含む配合原
料をドワイトロイド式焼結機のパレット上に装入して原
料充填層表層部に点火し、原料充填層上方から下方へ酸
素含有ガスを供給して焼結鉱を製造する方法において、
原料充填層の装入密度を１．９〜３．０ｔ／ｍ²とし、
点火部から排鉱部までのストランドのうち、点火部から
のストランド長さ２０％以上のある位置から排鉱部より
手前のある位置までの範囲内の差圧を、点火部からのス
トランド長さ２０％未満の範囲内の原料充填層の層厚方
向の差圧に対して、１．１〜５．０倍の範囲となるよう
に調節することを特徴とする焼結鉱製造方法。
【請求項２】焼結パレット上の原料充填層の上に酸素
含有ガスを加圧供給する加圧フードを設け、該加圧フー
ド内を大気圧に対して１００〜３０００ｍｍＡｑの範囲
内に加圧するとともに、原料充填層の下方から大気圧に
対して−３０００〜−１ｍｍＡｑの範囲内で吸引して、
該原料充填層の層厚方向の差圧を調節することを特徴と
する請求項１記載の焼結鉱製造方法。