JPS6260828A - 多段点火式焼結方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、多段点火式焼結法におｈ）る成品焼結鉱の強
度改善のために、原料成分調整または供給ガスの酸素濃
度を調整する焼結方法に関する。

（従来の技術） 従来より、一般に、粉状鉱石の塊成化法としてＤＬ（ド
ワイトロイド）型焼結機が用いられてきた。これは、第
１図に略式説明図で示す如く、焼結ストランド１の回り
を周回回動せしめられる多数のパレット２上に、ホッパ
ー３．４からそれぞれ床敷鉱、焼結原料を順次供給し、
点火炉５を通過する過程でこの焼結原料の表面に点火し
、パレット移動帯域の下側に配した各風箱６からブロワ
−７で吸引することによって原料上方から下方に空気を
流通させ、パレット２が排鉱端（図中、焼結ストランド
の右端）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、そして排鉱端直前にて焼成を完了して塊成
化した焼結鉱を得る方法である。

このときの焼結の進行状況は第２図に示す通りで、参照
番号８は原料帯を示し、斜線部分は焼結反応帯９を、さ
らに焼結反応帯上に位置する参照番号１０は焼結完了帯
を示している。原料には燃料として所定量の粉コークス
、高炉ダスト、スケール等の固定炭素（以下、Ｆ、Ｃ，
と称す）、金属鉄（以下、Ｆｅと称する）　、ＦｅＯ成
分が予め配合されており、点火炉で点火後、上方より０
２濃度２１％の空気を通気せしめて原料中のＦ、Ｃ，、
Ｆｅ、　Ｆ２Ｏ成分を下記０〜０式のごとく酸化させ、
この反応熱により鉱石の溶融焼結を行っている。焼成排
ガスは風箱を通して排気されるが、焼結機においては風
箱とパレットのすき間、パレット継目並びに原料とパレ
ットのすき間等から酸化に利用されることなく吸引され
る漏風が存在しこれらが合わさって主排ガスを構成して
いる。

Ｃ＋％Ｏ□→ＣＯ、、、、、、、、、、■Ｃ＋０．　　
　→ＣＯ□１．９５００．１．　　■Ｆｅ　　　＋　　
Ａ　　Ｏｘ　　→　ＦｅＯ、、、、、、、、、■３Ｆｅ
Ｏ＋　　’Ａ　Ｏｘ　−Ｉ　Ｆｅ５（ｈ　、、、、、、
、　　■この場合、真の焼成排ガス、つまり風箱直下の
排ガス量は主排ガスの７０％程度、漏風は主排ガスの３
０％程度である。また焼成ガスの０２濃度は１２％程度
で漏風も含んだ主排ガスの０２濃度は１５％程度である
。

しかし、酸素濃度がこの程度の焼成ガスは未だ原料中の
Ｆ、Ｃ，、Ｆｅ、　ＦｅＯを酸化燃焼させるだけの酸化
力を保持しており、従って排ガスの再利用が望まれる。

排ガス再利用技術の一つとして、雑誌「鉄と鋼Ｊ　、Ｖ
ｏｌ、６９、隘４　、ｐ、　７２に例示されるような、
排ガスの焼結ストランドへの循環技術が従来より実施さ
れている。これはストランド後半の排ガスを抽気しこれ
を再度ストランド前半の原料表面に吹き付けて焼成ガス
として再利用を図るもので、大気放散ガス量の低減、窒
素酸化物の低減、さらに排熱回収量の増加等に効果があ
る。しかし、かかる場合にあっても焼結層内で起こるコ
ークス等の酸化燃焼および焼結反応自体は、第２図に示
す従来の焼結法と同様である。

このため焼結進行速度の増加による生産性向上効果は達
成できない、排ガスを再度焼結反応促進に利用し、かつ
焼結進行速度を速めるためには、第３図に示すように原
料層内で焼結反応を同時多発的に進行させる必要があり
、このための具体化方法として特開昭４７−２６３０４
号に多段点火式焼結方法が提案されている。第３図中、
参照番号は第２図のそれらに同じである。この方法は、
原料供給装置および点火炉をパレット進行方向に位置を
ずらして複数個設け、供給された各々の原料表面に順次
点火せしめて、焼結反応を同時多発的に進行させるもの
で、この操作により排ガスの再利用と見掛焼結速度の大
幅な増加が可能となり、その結果生産性向上が達成でき
ることが分かった。

（発明が解決しようとする問題点） このように、ＤＬ型焼結機の改善型として提案されてい
る多段点火式焼結方法は、原料を焼結機の層高方向に順
次多段に積荷すると同時にその都度原料表面に点火せし
め、各層の焼結反応を同時多発的に進行させる方法であ
る。この方法は、従来の１段焼結法に比較して、吸引空
気の利用効率が高められることと、見掛焼結速度が増加
することがあいまって、生産効率向上の利点があるとい
われている。

しかしながら、この多段点火式焼結法では、焼結過程に
おいて表面から２段目以降の各層に上方に位置する層よ
り流入するガスは、各層で酸素が消費されるので順次酸
素濃度が低くなり、このため当該原料層中のＦ、Ｃ，、
ＦｅＯ、Ｆｅ成分が過多になると、これらの成分の酸化
発熱反応が不完全な状態に陥り、Ｆ、Ｃ，、ＦｅＯ％　
Ｆｅ成分が多いにもかかわらず逆に酸化発熱量は低下す
ることとなる。すなわち、通常、多段点火式焼結法では
主排ガス中の酸素濃度は６Ｖｏｌ％未満、風箱直下の酸
素濃度はＩＶｏ１％未満となり、下層部分では酸化が十
分に進行しなくなる。この結果、層内の温度が低下し、
十分な溶融焼結化が達成できず、成品焼結鉱の強度劣化
を惹起することとなり、これが多段点火式焼結法の欠点
であることが判明した。

したがって、多段点火式焼結法では焼結層に含有させる
Ｆ、Ｃ，、ＦｅＯ、Ｐｅ成分を効率良く酸化させること
が肝要で、本発明の目的とするところはこのための具体
的な方法を提示することである。

（問題点を解決するための手段） 多段点火式焼結方法の表面から２段目以降の層に含まれ
るＦ、Ｃ，、ＦｅＯえＦｅ成分を実質上完全に酸化させ
るために、該当する層の酸化部から排出される風箱（同
）直下のガス中の酸素濃度の限界値は１Ｖｏｌ％以上で
あり、もし１Ｖｏｌ　％未満の酸素濃度になるまでＦ、
Ｃ，又はＰｅＯ又はＦｅを増加させると、それらが未酸
化物として残存することにより発熱量は減少し、焼結層
内の温度の低下とこれに伴う強度劣化を惹起することを
見い出して本発明を完成した。

すなわち、本発明の要旨とするところは、原料を焼結機
の層高方向に順次多段に積荷するとともに下向き吸気を
行いながら各原料層表面に点火せしめ、各層の焼結反応
を多発的に進行させる多段点火式原料焼結方法において
、焼結機からの下向き吸気された排ガス中の酸素濃度を
計測し、かかる値に基づいて焼結原料中のＦ、Ｃ，、Ｆ
ｅＯ、Ｆｅの被酸化成分の配合割合を調整するか又は焼
成のために供給されるガス中の酸素濃度を調整すること
を特徴とする原料焼結方法である。

ここに、上記被酸化成分割合の調整は粉コークスを配合
して行ってもよく、その場合、全層において粉コークス
配合量を変化させてもよいし、また、任意の１または２
以上の層を選択してそれぞれ各層において別個に成分割
合の調整を行ってもよい。

なお、排ガス中の酸素濃度の計測は、ＷＢ面直下排ガス
であっても、あるいは前述のａ風をも含んだ焼結機全体
から吸引される主排ガスであってもよい。好ましくは、
酸素濃度は、前者の場合ＩＶｏ１％以上に、後者の場合
６Ｖｏ１％以上に制御する。

このように、本発明によれば、多段点火式焼結方法を適
用した焼結機においては、常時、ＷＢ面直下排ガス中酸
素濃度がＩＶｏ１％未満とならないように原料中のＦ、
（：、、ＦｅＯ、Ｆｅ成分を調整するか、または原料層
表面から層内を吸引させる供給ガスの０□濃度を調整す
る必要があり、この操作により、ｐ、ｃ、、ＦｅＯ、Ｆ
ｅの効率の良い酸化と、成品焼結鉱の強度改善が可能と
なるのである。

厳密にいえば、２段目移行の各層の酸化を完全ならしめ
るためには、各層の排ガス中の酸素濃度を規制すること
になるが、過剰量の酸素の存在は許容されることから、
本発明にあっては、風箱直下の排ガスあるいは主排ガス
中の酸素量を規制することにより焼結をコントロールし
ようとするのである。

さらにまた粉コークスの配合量の規制についても各層毎
に行うのが好ましいのであるが、コークスの配合を各層
まとめて実施することもあるので全層−律に規制しても
本発明の目的達成には十分である。

（作用） 本発明者等は先ず、多段点火式焼結法における強度（Ｊ
ＩＳ　Ｍ８７１２に開示されるＴｌ値）の劣化傾向をＤ
Ｌ型焼結機（幅１−１長さ２０ｍ　、高さ６００＋ｕｉ
）で調査した。

第４図は、多段点火式原料焼結方法として、層を２分割
した２段式焼結法を適用した場合における、ｐ、ｃ、＠
である粉コークスの配合率（重量％）と、Ｔｌ値との関
係を示すグラフである。このときの原料配合割合、その
他の条件は次の通りであった、また吸引ガスは空気（０
□濃度２１％）を用いた。

ＴＩ値は、焼結完了後の焼結ケーキを予め２分割してサ
ンプルを採取し、それぞれのサンプルについて測定した
データである０図示グラフからも明らかなように、表面
に近い第１段階の層（上層）のＴＩ値は粉コークス配合
率の増加にともなって、一義的に上昇傾向を示すのに対
し、第２段目の層（下層）は、粉コークス配合率が３．
５重量％の点で急激に低下することが明らかである。か
かる傾向は、原料の種類、組成のいかんを問わずほぼす
べての場合についてみられることが、一連の試験の結果
確認された。この原因は、上層における粉コークスが吸
引ガスであるｏｔｔ１４度２１　Ｖｏ１％の空気により
燃焼が進行するのに比べ、下層における粉コークスは、
上方に位置する層すなわち上層から流入する排ガスで燃
焼されるためで、この排ガスは上層において粉コークス
を一旦燃焼させた後の低酸素濃度のガスであるため、下
層に流入した段階では酸素欠乏となり、粉コークスは不
完全燃焼の状態となって燃焼発熱量は低下し、強度が劣
化するのである。

この点から言えば、２段点火式焼結では粉コークスの配
合量を３．５％（重りを臨界値として焼結を行えば良い
こととなるが、実際の焼結機の操作では、Ｆ、Ｃ，含有
量の把握が困難な粉コークス以外のＦ、Ｃ，含有材料（
いわゆる、雑原料）を、原料として配合する必要がある
こと、またスケール等から供給されるＦｅおよびＦｅＯ
成分のような被酸化成分がさらに存在するため、限界と
なるｐ、ｃ、量が変化することなる。

しかし、原料層表面から層内を吸引されるガスの酸素濃
度を変化させれば、第５図に示すごとく限界となる粉コ
ークス配合量も変化することとなる。この場合の配合条
件その他は第４図の場合と同一である。したがって、設
定したある臨界値内で粉コークス配合量を調整する方法
は、実際上の観点からは適切とは言えない、すなわち、
その原理から見て、燃焼後の排ガスからのより直接的な
計測情報値により、原料成分中のＦ、Ｃ，、ＦｅＯ、Ｆ
ｅ量を調整するか、原料層表面から層内を吸引させるガ
ス中の０ｔｉＪＩ度を調整するのが適当な方法となる。

もちろん両方同時に調整を行ってもよい。

ここに、第６図は、粉コークス配合率（重量％）と排ガ
ス中酸素濃度との相関を示すグラフである。これは第４
図の場合と同様の条件下で処理したときに得られたもの
であった。粉コークス配合率が３．５％に対応する領域
で排ガス中酸素が欠乏し、１種の臨界性を示す、この傾
向により一連の実験の結果、ＷＢ面直下排ガス中酸素が
ｌ　Ｖｏ１％未満となると未酸化のＦ、Ｃ，、ＦｅＯ、
Ｆｅが多量に残存し、強度低下をきたすことがわかった
。

なお、この方法での最善策は、すでに述べたように、上
段と下段の境界面でのガス計測であるが、実際の焼結機
でこれを実現するのは困難であるため、実用的な方法と
して、本発明にあっては、多段点火式焼結の下段から排
出されるガス、すなわち焼結機のＷＢ面直下排ガスの酸
素濃度を適宜酸素センサーあるいはその他の手段でもっ
て分析し、この値が焼結機直下の日内においてＩ　Ｖｏ
１％未満とならないように焼結原料に添加するＦ、Ｃ，
、Ｆｅ０１Ｆｅ成分の配合割合を調整するか、または原
料層表面から吸引させる供給ガスの酸素濃度を調整する
のである。ここで、重要なのは、排ガス中に酸素が残存
していれば酸化燃焼は継続されるが、欠乏すれば酸化反
応は随時縮少するので、排ガス中の酸素の残存量は原料
成分の酸化反応の重要な目安となることである。

すなわち、多段点火式焼結法においては、従来の１段焼
結では起こるはずのない焼結層内での酸素欠乏状態が発
生し、これによりＦ、Ｃ，成分の増加にもかかわらず、
逆に焼結鉱成品の強度が劣化する現象が起こるわけで、
このよろな劣悪な強度の成品焼結鉱を高炉装入物として
使用するのは高炉操業の安定を乱す恐れがあり好ましく
ない、従って、この現象の防止が必要不可欠であり、本
発明にあっては、すでに繰り返し述べているように、そ
の手段として焼結機風箱直下で排ガス中の酸素濃度を計
測し、この酸素濃度値が１％未満にならないように、原
料に添加するＦ、Ｃ，、ＦｅＯ、Ｆｅ成分の配合量、例
えば粉コークスの配合量を調整する方法が有効と言える
。また、原料成分の配合割合は一定として、原料層表面
から吸引させるガス中の０２淵度を変更させてもよい。

ところで、焼結機では、原料表面への点火操作、層内の
粉コークス燃焼進行および粉コークス燃焼完了後のシン
ターケーキに一部冷却を行うが、この際に最も排ガス中
の酸素が低くなるのは粉コークスの燃焼進行期間である
。第６図で示した排ガス中の酸素濃度値は、この粉コー
クス燃焼進行期間の測定値で、しかもこの間に到達した
最低濃度値である。このように焼結機内位置に応じて排
ガス中の０□濃度には差があり、また漏風が付加される
に従って０□濃度は上昇する傾向にある。従って、漏風
の最も少ないところでは臨界Ｏｔ濃度は１％であるが、
漏風率の増加にともない臨界濃度は上昇する結果となる
。後述するように、主排ガスではこの値は６％程度と考
えられる。このように排ガス０□４度の計測場所の移動
に伴って臨界ｏ４度も変わるが、これらは事前に調査し
、適宜設定をしておけばよい。すなわち、本発明法では
排ガス０□掘度の計測場所や臨界値は特に限定されるも
のではない。

なお、焼結機の構造、原料配合割合、種類については、
多段点火式焼結が行なえれば特に制限されない。

次いで本発明方法を実施例によってさらに具体的に説明
する。

入車■ 先ず、本例で使用したＯＬ焼結機について、それを略式
断面図ス示す第７図により説明すると、高さ６００ｎ＋
＋　、幅１０１００Ｏで、原料層を通ってきたガスを排
風機１７により吸引するようになっている。そして各々
２つの原料装入装置１８．１９と点火装置２０．２１に
よって構成されており、点火はコークス炉ガス燃焼バー
ナーにより行う。次に焼成方法を述べると、まずグレー
ト１２上に床敷ＦＬ（図面省略）を敷き、次に、層厚３
００Ｉ相当分の原料を原料装入装置１８により装入して
点火装置２０で点火し、点火完了直後さらにまた原料を
別の原料装入装置１９により層高３００＋ｓ＋＊相当分
装入して同様の点火装置２１にて点火し、焼成した。ま
た吸引ガス酸素濃度の調整法としては、原料層表面をお
おうフード２４を設け、これに空気取入口２２と酸素富
化口２３を設は酸素富化量を調整して原料層表面供給ガ
ス濃度をコントロールした。そして中央付近の風箱直下
に０□淵度センサー２５を、主排風機１７の入口には主
排ガス０□４度センサー２６を設けた。

第１表は原料配合例、原料層表面供給ガス０２淵度、排
ガス酸素濃度あるいは成品強度などの試験結果をまとめ
て示すもので、また、第８図および第９図はこれらのデ
ータをグラフにまとめたものである。図中、番号は実施
例番号を示す。

さらに第２表には上層、下層それぞれ別々に粉コークス
配合量を変更した場合についての試験結果をまとめる。

（発明の効果） これらから明らかとなった本発明法の効果によれば、原
料中のＦ、Ｃ，、ＦｅＯ、Ｆｅ源である＄５３コークス
、高炉ダスト、スケールの配合量が多過ぎたり、また層
表面から吸引する供給ガスの０□濃度が低すぎた場合、
日直下排ガス中の酸素濃度が１％未満となり、また漏風
も含む主排ガスｏ　ｔ　？Ｍ度は６％未満となり、成品
焼結鉱の強度劣化が起こるが、これを同直下排ガス酸素
濃度値が１％未満とならないようにまたは主排ガス０．
濃度が６％未満とならないよう原料中のＦ、Ｃ，、Ｆｅ
Ｏ、Ｆｅ含有成分配合量を減少調整することまたは層表
面に供給するガス中の０□１度を上昇させることにより
強度は回復し、第８図および第９図に示すごとく高炉装
入物として具備すべきＴ【≧７０％の条件を満足する成
品焼結鉱が得られることが明らかである。ちなみに、本
試験結果１７例の全平均ＴＩは６６．７％であるが、臨
界０□濃度以上の試験結果では７２．０％であり、逆に
口Ｒ界Ｏｔｔ１ｇ度未満の試験結果では６０．７％であ
って、排ガス酸素濃度を計測しこれに基づいて原料成分
または吸引０□％を調整する方法は強度改善において有
効であるといえる。

なお、上記例にあってはいわば静的条件下で焼結を行っ
たのであったが、本発明における実際的り、様にあって
は絶えず排ガス組成変化を監視し、０□濃度が所定値以
下に下がったならば、あらかじ□　め決定しである量的
関係にもとすいて原料中のＦ。

Ｃ９、ＦｅＯ、Ｆｅ含有成分を所定量だけ減量して投入
しながら操業を続けるのである０通常この間の時間遅れ
は実操業上は無視できる程度である。

本実施例ではＦ、Ｃ，、ＦｅＯ％　Ｆｅの成分調整を粉
コークス、高炉ダスト、スケールによって行っているが
、Ｆ、Ｃ，、ＦｅＯ、Ｆｅ成分を含む物質であればその
種類は問わない。たとえば、石炭を配合していればこれ
を配合ｆｔ凋整の対象としても差しつかえない。さらに
また、本実施例では多段点火式焼結法として２段焼結法
を採用しているが、これが２段以上の多段、すなわち３
段焼結法、４段焼結法になったとしても、本発明法では
最下位の層からの排ガスと等価の焼結機風箱直下の排ガ
ス中の酸素濃度をもって臨界値を規定しているので、そ
の臨界条件である酸素濃度値は常に有効な値となること
は言うまでもない。

第２表

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来のＤＬ型焼結機の略式説明図；第２図は
、１段焼結法における焼結進行状況を示すグラフ； 第３図は、多段焼法における第２図と同様のグラフ； 第４図は、粉コークス配合率とＴＩとの関係を示すグラ
フ； 第５図は、吸引ガス中の酸素濃度がわ〕コークス配合率
とＴＩとの関係に及ぼす影響を示すグラフ；第６図は、
粉コークス配合率と排ガス中の０□濃−二二一 ；および 第８図および第９図は、実施例の結果をまとめて示すグ
ラフである。 １：焼結ストランド　　　２：パレット３．４：ホッパ
−５二点火炉

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. （１）原料を焼結機の層高方向に順次多段に積荷すると
   ともに下向き吸気を行いながら各原料層表面に点火せし
   め、各層の焼結反応を多発的に進行させる多段点火式焼
   結方法において、焼結機からの下向き吸気された排ガス
   中の酸素濃度を計測し、かかる計測値に基づき焼結原料
   中の固定炭素、金属鉄またはＦｅＯの被酸化成分割合を
   調整することを特徴とする多段点火式焼結方法。
2. （２）粉コークス配合量を変化させることにより被酸化
   成分割合を調整することを特徴とする、特許請求の範囲
   第１項記載の方法。
3. （３）各層の粉コークス配合量を各々別個に変化させる
   、特許請求の範囲第２項記載の方法。
4. （４）排ガス中の酸素濃度の計測を風箱直下の排ガスに
   よって行う、特許請求の範囲第１項ないし第３項のいず
   れか記載の方法。
5. （５）排ガス中の酸素濃度の計測を主排ガスによって行
   う、特許請求の範囲第１項ないし第３項のいずれか記載
   の方法。
6. （６）原料を焼結機の層高方向に順次多段に積荷すると
   ともに下向き吸気を行いながら各原料層表面に点火せし
   め、各層の焼結反応を多発的に進行させる多段点火式焼
   結方法において、焼結機からの下向き吸気された排ガス
   中の酸素濃度を計測し、かかる計測値に基づき原料層表
   面から吸引させるガス中の酸素濃度を調整することを特
   徴とする焼結方法。
7. （７）排ガス中の酸素濃度の計測を風箱直下の排ガスに
   よって行う、特許請求の範囲第６記載の方法。
8. （８）排ガス中の酸素濃度の計測を主排ガスによって行
   う、特許請求の範囲第６記載の方法。