WO2018003648A1 - 焼結鉱製造用焼結原料の製造方法 - Google Patents

焼結鉱製造用焼結原料の製造方法 Download PDF

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WO2018003648A1
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sintering
producing
sintered
carbon material
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友司 岩見
山本　哲也
一洋 岩瀬
大山　伸幸
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Ｊｆｅスチール株式会社
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B1/00—Preliminary treatment of ores or scrap
    • C22B1/14—Agglomerating; Briquetting; Binding; Granulating
    • C22B1/16—Sintering; Agglomerating

Definitions

  • the present invention relates to a method for producing a sintered raw material used for producing sintered ore.
  • Sintered ore which is the main raw material for blast furnace ironmaking, is generally composed of iron ore powder, recovered powder in steelworks, secondary raw materials such as sinter ore powder, limestone and dolomite, and carbonaceous materials (solid fuel) such as powdered coke and anthracite.
  • a Dwytroid (DL) sintering machine (hereinafter simply referred to as “sintering machine”), which is an endless moving bed grate-type sintering machine.
  • the sintered raw material of the sintered ore is mixed while adding an appropriate amount of water using a drum mixer or the like, and then granulated to form the sintered raw material as pseudo particles having an average diameter of 3.0 to 6.0 mm.
  • the formed sintering raw material is dried and then charged onto an endless moving pallet of a sintering machine to form a charging layer called a sintering bed.
  • the thickness (height) of the charging layer is about 400 to 800 mm.
  • the carbon material in the charging layer is ignited by an ignition furnace installed above the charging layer.
  • the carbonaceous material in the charging layer burns sequentially, and the combustion gradually becomes lower as the pallet moves. Go forward and forward. Due to the combustion heat generated at this time, the sintered raw material is burned and melted to produce a sintered cake.
  • the obtained sintered cake is cooled by a cooler after crushing, sized, and recovered as a product sintered ore composed of agglomerates having a predetermined particle size (for example, 5.0 mm or more).
  • the production amount (ton / hr) of the sintering machine is generally determined by the sintering production rate (ton / hr ⁇ m 2 ) ⁇ sintering machine area (m 2 ). That is, the production volume of the sintering machine includes the machine width and length of the sintering machine, the thickness of the raw material deposition layer (charge layer thickness), the bulk density of the sintering raw material, the sintering (combustion) time, the yield, etc. It depends on.
  • the air permeability (pressure loss) of the charging layer is improved to shorten the sintering time, or the cold strength of the sintered cake before crushing is increased. It is considered effective to improve the retention.
  • the temperature in the sintered layer is controlled by increasing / decreasing the amount of the carbonaceous material in the charging layer, thereby improving the cold strength and the yield.
  • Carbonaceous materials used in the sintering process are mainly coke breeze.
  • Coke is obtained by carbonizing coal such as caking coal in a coke oven to remove volatile components and increasing combustion heat.
  • the one having a relatively small particle size is used as the powder coke for sintering. If the coal is used as it is, the calorific value is small and a large amount of coal is required, and a large-scale treatment facility for the gas emitted by the volatile matter being diffused or burned during the sintering reaction is required.
  • anthracite coal may be used as an alternative to coke in factories that do not have coke ovens or factories with low production capacity.
  • Table 1 below shows typical coke, anthracite, and general coal components.
  • Coking coal which is a raw material for coke, and steaming coal used for power generation, etc., have a high volatile content and cannot be used as it is in the sintering process.
  • Anthracite is a coal that contains almost no volatile matter, and is the only coal that can be used in the sintering process.
  • lignite has not been used so far due to its very high volatile content and low carbon content.
  • Patent Document 1 uses, as a sintering raw material, a material obtained by pyrolyzing at least one of lignite or non-caking sub-bituminous coal and reducing the volatile content to 5.1 mass% or less.
  • Patent Document 2 is concerned that fine powder of 250 ⁇ m or less generated from low-grade coal will cause a problem in the sintering process, and proposes a method of adjusting the amount of air in the atmosphere during heat treatment and burning only the fine powder. Has been.
  • Patent Document 3 is concerned that the strength of coal char obtained by pyrolysis is low, and presents a range of micro-strength that can be used for sintering to the obtained coal char. Proposed method to use.
  • the object of the present invention is to obtain a sintered raw material that can increase the particle size of the granulated particles and improve the combustibility of the carbonaceous material even when using coal char obtained by pyrolyzing lignite and the like, and obtained sintering
  • the purpose of the present invention is to propose a method for producing a sintered raw material for producing sintered ore, which can increase the combustion yield and production rate of the sintered ore by producing the sintered ore using the raw material.
  • coal char whose volatile content such as lignite has been reduced to 10 mass% or less as the charcoal, and other than charcoal. Due to the effect of adding carbonaceous material during granulation of sintered raw material or after granulating sintered raw material other than carbonaceous material, it is possible to increase the particle size of the granulated particles and improve the combustibility of the carbonaceous material.
  • the present invention was developed by ascertaining that a raw material for binding could be obtained.
  • this invention is a manufacturing method of the sintering raw material used for manufacture of a sintered ore, Comprising:
  • the volatile matter uses a carbon material whose volatile matter is 10 mass% or less as said carbon material.
  • the carbonaceous material is added to produce a sintered raw material for sinter production Is in the way.
  • this coal char has oxygen functional groups unlike ordinary coal. Since it is hydrophilic because it is often used, it is mixed during or after granulation of the sintering raw material using water to form a carbon material layer on the outer periphery of the granulated particle, and the particle size of the granulated particle is reduced.
  • (A), (b) is a flowchart for demonstrating an example of the manufacturing method of the sintering raw material for sinter ore manufacture of this invention, respectively. It is a graph which shows the relationship between the addition time of the carbonaceous material at the time of obtaining a sintering raw material, and a quasi-particle harmonic average diameter. It is a graph which shows the relationship between the addition time of the carbonaceous material at the time of obtaining a sintering raw material, and the sintering yield at the time of manufacturing a sintered ore using the obtained sintering raw material.
  • FIGS. 1A and 1B are flowcharts for explaining an example of a method for producing a sintered raw material for producing sinter according to the present invention.
  • FIG. 1 (a), (b) the manufacturing method of the sintering raw material for sintered ore manufacture of this invention is demonstrated.
  • auxiliary raw materials such as iron ore powder, iron mill recovered powder, sintered ore sieve powder, limestone and dolomite are prepared.
  • a sintered raw material other than the carbonaceous material is mixed and granulated while adding an appropriate amount of water using a drum mixer or the like.
  • carbonaceous material is added in this granulation process, and granulation is continued for a predetermined time. Thereby, the sintering raw material for sinter ore manufacture of this invention can be obtained.
  • a carbon material made of coal char having a volatile content of 10 mass% or less or a volatile content such as lignite having a volatile content reduced to 10 mass% or less is used to produce a sintered raw material other than a carbon material using water.
  • a layer of carbon material can be formed on the outer periphery of the granulated particle, the granulated particle size can be increased, and improvement in sintering productivity by improving air permeability can be enjoyed Can do.
  • lignite is a charcoal material that is very easily combusted, it is possible to promote the effect of improving the combustibility of the charcoal material by being present on the outer periphery of the granulated particles.
  • a charcoal having a volatile content such as lignite of 10 mass% or less
  • a coal char in which the volatile content of the lignite is reduced to 10 mass% or less as the charcoal.
  • the volatile matter of lignite is about 40 mass%, and the coal char which made the volatile matter 10 mass% or less is used.
  • any conventionally known method can be used as a method for setting the volatile content of lignite to 10 mass% or less. For example, a method by thermal decomposition can be adopted.
  • the granulation time after addition of a carbonaceous material is 60% or less with respect to the total granulation time (100%) of sintering raw materials other than a carbonaceous material. It is preferable that the content be 20 to 40%.
  • the sintering machine is a downward suction type Dwytroid (DL) sintering machine.
  • Example 1 A granulation test was conducted using a laboratory drum mixer having a diameter of 1 m. Three types of charcoal (Coke C (volatile content: 1 mass%), anthracite coal A (volatile content: 10 mass%), and brown coal modified coal B (volatile content: 5 mass%) are prepared for the experiment, and the particle size distribution is the same. After preparing the same type of iron ore powder and charging it into a drum mixer, a granulation test was conducted by changing the timing of adding the carbonaceous material, and Table 2 shows the experimental conditions.
  • condition C coke is used as the charcoal, in condition A anthracite, and in condition B, lignite modified coal is used.
  • condition B lignite modified coal is used.
  • the conditions post-addition granulation time / total granulation time
  • C1, A1, and B1 post-addition granulation time / total granulation time
  • iron ore powder and carbonaceous material are mixed in advance and granulated by a drum mixer.
  • the carbonaceous material is added to the drum mixer, and 60% of the remaining granulation time is granulated.
  • C5 A5, and B5 only granulation is completed with only iron ore powder, and carbon material is mixed with it.
  • a sintered ore production test was conducted using a sintering test apparatus having a diameter of 300 mm and a layer height of 400 mm. Moreover, regarding the granulated product, the particle size distribution is measured in advance, and the harmonic mean diameter is calculated. The amount of raw material charged is about 45 kg, and the bedding ore is charged to a thickness of 20 mm. The experiment was performed with an ignition time of 30 seconds and a suction differential pressure of 6.9 kPa.
  • Fig. 2 shows a comparison of harmonic mean diameters of pseudo particles in the granulation test. It is possible to improve the sintering productivity by improving the air permeability as the harmonic average diameter is larger.
  • Fig. 3 shows the results of the sintering yield in the sinter production test.
  • the sintering yield indicates a ratio of 10 mm or more when all the sintered samples are dropped once from a height of 2 m. From the figure, under all conditions, the one using coke showed the highest sintering yield.
  • Fig. 5 shows the results of the production rate in the sinter production test.
  • the result of the experiment using the 5 mass% brown coal modified coal experimented in Experimental Example 1 is listed.
  • the production rate was lower than that of the condition of volatile content of 5 mass%. This is due to the endothermic reaction caused by the volatilization of the volatile matter, resulting in a lack of heat compared to the condition of 5 mass% of the volatile matter. This is due to an increase in pressure loss due to partial blockage.
  • the dust collection filter closes most of the eyes, which is due to the extension of the sintering time due to a significant reduction in the air volume. Further, under the condition of volatile content of 15 mass%, with the decrease in air volume, sufficient oxygen was not supplied, and there were some places where misfires occurred.
  • a carbon material a carbon material consisting of a char material having a volatile content of 10 mass% or less or a coal char in which a volatile content such as lignite is reduced to 10 mass% or less is used. It can be seen that it is necessary to add the carbonaceous material during the granulation of the raw material or after the granulation of the sintered raw material other than the carbonaceous material. Moreover, as the addition time of the carbon material, the addition time of the carbon material is set so that the granulation time after the addition of the carbon material is 60% or less with respect to the total granulation time (100%) of the sintering raw material other than the carbon material. It can be seen that is preferable.
  • the addition time of the carbon material may be set such that the granulation time after the addition of the carbon material is 20 to 40% with respect to the total granulation time (100%) of the sintering raw material other than the carbon material. It turns out that it is preferable.
  • a high-quality sintered ore can be obtained with high productivity by producing the sintered ore using the produced sintered raw material. it can. Therefore, by using the sintered ore obtained as a blast furnace raw material, it becomes possible to perform blast furnace operation with high productivity.

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Abstract

焼結鉱製造用焼結原料の製造方法であって、炭材を含む焼結原料の製造方法において、前記炭材として揮発分が１０ｍａｓｓ％以下の炭材を用い、前記炭材以外の焼結原料の造粒中、もしくは、前記炭材以外の焼結原料の造粒後、前記炭材を添加することを特徴とする。そのため、炭材として褐炭などを熱分解した石炭チャーを用いた場合でも、造粒粒子の粒度を高めるとともに炭材の燃焼性を向上できる焼結原料を得ることができ、得られた焼結原料を用いて焼結鉱を製造することで焼結鉱の燃焼歩留および生産率を高めることができる。

Description

焼結鉱製造用焼結原料の製造方法
　本発明は、焼結鉱の製造に用いる焼結原料の製造方法に関するものである。
　高炉製銑法の主原料である焼結鉱は、一般に、鉄鉱石粉、製鉄所内回収粉、焼結鉱篩下粉、石灰石及びドロマイトなどの副原料、粉コークスや無煙炭などの炭材（固体燃料）を原料として無端移動床型火格子式焼結機であるドワイトロイド（ＤＬ）焼結機（以下、単に「焼結機」と記載する。）を用いて製造される。焼結鉱の焼結原料は、ドラムミキサー等により適量の水を加えながら混合、続いて造粒され、３．０～６．０ｍｍの平均径を有する擬似粒子として焼結原料が形成される。形成された焼結原料は、乾燥後、焼結機の無端移動式のパレット上に装入され、焼結ベッドとも呼ばれる装入層が形成される。装入層の厚さ（高さ）は４００～８００ｍｍ前後である。その後、装入層の上方に設置された点火炉により、この装入層中の炭材に点火する。パレットの下に配設されているウインドボックスを介して装入層中の空気を下方に吸引することにより、装入層中の炭材は順次に燃焼し、その燃焼はパレットの移動につれて次第に下層にかつ前方に進行する。このときに発生する燃焼熱によって、焼結原料が燃焼、溶融し、焼結ケーキが生成する。その後、得られた焼結ケーキは、破砕後クーラーで冷却されて、整粒され、所定粒度（例えば、５．０ｍｍ以上）の塊成物からなる成品焼結鉱として回収される。
　焼結機の生産量（ｔｏｎ／ｈｒ）は、一般に、焼結生産率（ｔｏｎ／ｈｒ・ｍ２）×焼結機面積（ｍ２）により決定される。即ち、焼結機の生産量は、焼結機の機幅や機長、原料堆積層の厚さ（装入層厚さ）、焼結原料の嵩密度、焼結（燃焼）時間、歩留などにより変化する。そして、焼結鉱の生産量を増加させるには、装入層の通気性（圧損）を改善して焼結時間を短縮する、あるいは、破砕前の焼結ケーキの冷間強度を高めて歩留を向上することなどが有効であると考えられている。一般の焼結操業では、装入層中の炭材の量を増減することで、焼結層内の温度を制御し、冷間強度、歩留の向上を実践している。
　焼結工程で使用される炭材は主に粉コークスである。コークスは粘結炭等の石炭をコークス炉で乾留し、揮発分を取り除き、燃焼熱を高めたものであり、この中で比較的粒度が小さいものが焼結用の粉コークスとして使用される。石炭をそのまま使用すると、発熱量が小さく、多くの石炭が必要になることや、焼結反応中に揮発分が放散、もしくは燃焼し、排出されるガスの大規模な処理設備が必要になる。
　しかし、コークス炉が無い工場、または、コークス炉の生産能力が低い工場では、コークスの代替として無煙炭を用いることがある。以下の表１に代表的なコークスと無煙炭、一般的な石炭の成分を示す。コークスの原料となる粘結炭や発電等に使用される一般炭は揮発分が高く、そのまま焼結工程に使用することはできない。無煙炭は揮発分を殆ど含まない石炭であり、焼結工程においても唯一使用できる炭種として挙げられる。また、褐炭は非常に高い揮発分、少ない炭素量から、現在までに余り使用されていない。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　近年、新興国の発展に伴い、無煙炭の使用量が増加し、無煙炭の高騰、また、市場に出回る無煙炭の量自体が少なくなっており、焼結で使用する無煙炭の入手が困難となっている。
　こうした問題点に鑑み、低品位の石炭チャーを使用する焼結方法が提案されている。例えば、特許文献１は、褐炭又は非粘結の亜瀝青炭の少なくともいずれかを熱分解し、揮発分を５．１ｍａｓｓ％以下まで低下させたものを焼結原料として使用している。
　また、特許文献２では低品位炭から発生する２５０μｍ以下の微粉が焼結工程において問題となることを懸念し、熱処理の際に雰囲気中の空気量を調整し、微粉のみを燃焼させる方法が提案されている。
　さらに、特許文献３では、熱分解して得られた石炭チャーの強度が低いことを懸念し、得られた石炭チャーに焼結で使用できるマイクロストレングスの範囲を提示し、その範囲の石炭チャーを使用する方法を提案している。
特許第５４１２９４０号明細書 特許第４８４２４１０号明細書 特開２０１４－１３３９３７号公報
　上記のように、低品位炭を熱分解して使用する焼結方法が提案されている。しかし、上記方法では低品位炭を熱分解することによる微粉の発生や強度の低下を選別することで解決するものであり、熱分解した石炭チャー全てを使用することができなかった。
　本発明の目的は、褐炭などを熱分解した石炭チャーを用いた場合でも、造粒粒子の粒度を高めるとともに炭材の燃焼性を向上できる焼結原料を得ることができ、得られた焼結原料を用いて焼結鉱を製造することで焼結鉱の燃焼歩留および生産率を高めることができる、焼結鉱製造用焼結原料の製造方法を提案することにある。
　上述した従来技術が抱えている課題について鋭意検討を重ねた結果、発明者らは、炭材として褐炭などの揮発分を１０ｍａｓｓ％以下まで低減させた石炭チャーを用いること、および、炭材以外の焼結原料の造粒中、もしくは、炭材以外の焼結原料の造粒後、炭材を添加すること、の効果により、造粒粒子の粒度を高めるとともに炭材の燃焼性を向上できる焼結原料を得ることができることを突き止めて、本発明を開発した。
　即ち、本発明は、焼結鉱の製造に用いる焼結原料の製造方法であって、炭材を含む焼結原料の製造方法において、前記炭材として揮発分が１０ｍａｓｓ％以下の炭材を用い、前記炭材以外の焼結原料の造粒中、もしくは、前記炭材以外の焼結原料の造粒後、前記炭材を添加することを特徴とする焼結鉱製造用焼結原料の製造方法にある。
　なお、前記のように構成される本発明に係る焼結鉱製造用焼結原料の製造方法においては、
（１）前記炭材として褐炭の揮発分を１０ｍａｓｓ％以下まで低減させた石炭チャーを用いること、
（２）前記炭材の添加時期を、前記炭材以外の焼結原料の全造粒時間（１００％）に対し、前記炭材の添加後造粒時間が６０％以下となるようにすること、
（３）前記炭材の添加時期を、前記炭材以外の焼結原料の全造粒時間（１００％）に対し、前記炭材の添加後造粒時間が２０～４０％となるようにすること、
がより好ましい解決手段となるものと考えられる。
　本発明によれば、揮発分が１０ｍａｓｓ％以下の炭材を用いるか、褐炭などを熱分解し、揮発分を無煙炭と同様のレベルである１０ｍａｓｓ％以下まで低下させた炭材を用いることにより、焼結層内における褐炭などからの揮発分の揮発による吸熱反応を抑制し、かつ焼結排ガスの大規模な浄化設備が不要となるとともに、この石炭チャーは一般の石炭と異なり、酸素官能基が多いため親水性であることから、水を用いた焼結原料の造粒中、もしくは造粒後に混合することで、造粒粒子の外周に炭材の層を形成し、造粒粒子の粒度を高めることができ、通気性改善による焼結生産性の向上を享受することができる。また、褐炭は非常に燃焼しやすい炭材であることから、造粒粒子の外周に賦存することによる炭材の燃焼性向上の効果を助長することが可能となる。
（ａ）、（ｂ）は、それぞれ、本発明の焼結鉱製造用焼結原料の製造方法の一例を説明するためのフローチャートである。 焼結原料を得る際の炭材の添加時期と擬似粒子調和平均径との関係を示すグラフである。 焼結原料を得る際の炭材の添加時期と得られた焼結原料を使用して焼結鉱を製造した際の焼結歩留との関係を示すグラフである。 焼結原料を得る際の炭材の添加時期と得られた焼結原料を使用して焼結鉱を製造した際の生産率との関係を示すグラフである。 焼結原料を得る際の炭材の添加時期と得られた焼結原料を使用して焼結鉱（揮発分を変えた褐炭改質炭）を製造した際の生産率との関係を示すグラフである。
　図１（ａ）、（ｂ）は、それぞれ、本発明の焼結鉱製造用焼結原料の製造方法の一例を説明するためのフローチャートである。以下、図１（ａ）、（ｂ）を参考にして、本発明の焼結鉱製造用焼結原料の製造方法を説明する。
　図１（ａ）に示す例では、まず、揮発分が１０ｍａｓｓ％以下の炭材または褐炭などの揮発分を１０ｍａｓｓ％以下まで低減させた石炭チャーからなる炭材と、炭材以外の焼結原料、例えば、鉄鉱石粉、製鉄所内回収粉、焼結鉱篩下粉、石灰石及びドロマイトなどの副原料を準備する。次に、炭材以外の焼結原料を、ドラムミキサー等により適量の水を加えながら混合して造粒する。図１（ａ）に示す例では、この造粒過程において炭材を添加し、さらに造粒を所定時間続ける。これにより、本発明の焼結鉱製造用焼結原料を得ることができる。
　図１（ｂ）に示す例では、まず、図１（ａ）に示す例と同様に、揮発分が１０ｍａｓｓ％以下の炭材または褐炭などの揮発分を１０ｍａｓｓ％以下まで低減させた石炭チャーからなる炭材と、炭材以外の焼結原料、例えば、鉄鉱石粉、製鉄所内回収粉、焼結鉱篩下粉、石灰石及びドロマイトなどの副原料を準備する。次に、炭材以外の焼結原料を、ドラムミキサー等により適量の水を加えながら混合して造粒する。図１（ｂ）に示す例では、この所定時間の造粒終了後、炭材を添加して焼結鉱製造用焼結原料を得ることができる。
　いずれの例においても、揮発分が１０ｍａｓｓ％以下の炭材または褐炭などの揮発分を１０ｍａｓｓ％以下まで低減させた石炭チャーよりなる炭材を、水を用いた炭材以外の焼結原料の造粒中もしくは造粒後に混合することで、造粒粒子の外周に炭材の層を形成し、造粒粒子の粒度を高めることができ、通気性改善による焼結生産性の向上を享受することができる。また、褐炭は非常に燃焼しやすい炭材であることから、造粒粒子の外周に賦存することによる炭材の燃焼性向上の効果を助長することが可能となる。
　本発明において、褐炭などの揮発分が１０ｍａｓｓ％以下の炭材を使用する場合、炭材として褐炭の揮発分を１０ｍａｓｓ％以下まで低減させた石炭チャーを用いるのが好ましいのは、無煙炭と同様のレベルである１０ｍａｓｓ％以下まで低下させることにより、焼結層内における褐炭からの揮発分の揮発による吸熱反応を抑制し、かつ焼結排ガスの大規模な浄化設備が不要となるとともに、この石炭チャーは一般の石炭と異なり、酸素官能基が多いため親水性であることから、水を用いた焼結原料の造粒中、もしくは造粒後に混合することで、造粒粒子の外周に炭材の層を形成し、造粒粒子の粒度を高めることができ、通気性改善による焼結生産性の向上を享受することができるためである。
　なお、本発明では、炭材として褐炭を用いる場合は、褐炭の揮発分は約４０ｍａｓｓ％であり、その揮発分を１０ｍａｓｓ％以下とした石炭チャーを使用する。本発明において、褐炭の揮発分を１０ｍａｓｓ％以下とする方法は、従来から知られているいずれの方法をもとることができ、例えば熱分解による方法を採用することができる。
　また、造粒中の炭材の添加時期については、炭材以外の焼結原料の全造粒時間（１００％）に対し、炭材の添加後造粒時間が６０％以下となるようにすることが好ましく、更に２０～４０％とすることが好ましい。更にまた、本発明の焼結原料を使用して焼結鉱を得る方法については、焼結機が下方吸引式のドワイトロイド（ＤＬ）焼結機であることが好ましい。
　以下に、本発明に係る実施例、および比較例を示す。
＜実験例１＞
　直径が１ｍのラボドラムミキサーを用いて造粒試験を行った。実験には３種の炭材（コークスＣ（揮発分：１ｍａｓｓ％）、無煙炭Ａ（揮発分：１０ｍａｓｓ％）、褐炭改質炭Ｂ（揮発分：５ｍａｓｓ％）を用意し、粒度分布が同じとなるように調整した。同一種の鉄鉱石粉を用意し、ドラムミキサーに装入した後、炭材の添加タイミングを変更することで、造粒試験を行った。表２に実験条件を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　条件Ｃでは炭材としてコークス、条件Ａでは無煙炭、条件Ｂでは褐炭改質炭を使用している。本試験では条件として（添加後造粒時間／全造粒時間）を変更した。例えば、Ｃ１、Ａ１、Ｂ１の条件では（添加後造粒時間／全造粒時間）が１００％となっており、あらかじめ鉄鉱石粉と炭材を混合し、ドラムミキサーで造粒を行っている。Ｃ２、Ａ２、Ｂ２の条件では鉄鉱石粉のみを全造粒時間の４０％分造粒し、ここで炭材をドラムミキサーに加え、残りの造粒時間の６０％を造粒している。Ｃ５，Ａ５、Ｂ５の条件では鉄鉱石粉のみで造粒だけを完了し、それに炭材を混合しただけのものである。
　上記の造粒物（焼結原料）を使用し、直径３００ｍｍ、層高４００ｍｍの焼結試験装置を用いて、焼結鉱製造試験を実施した。また、造粒物に関しては事前に粒度分布を測定し、調和平均径を算出している。原料の装入量は約４５ｋｇであり、床敷鉱を２０ｍｍ分の厚みまで装入している。点火時間は３０秒、吸引差圧６．９ｋＰａで実験を実施した。
　図２に造粒試験における擬似粒子の調和平均径比較を示す。調和平均径が大きい程通気性改善による焼結生産性の向上させることを可能とできる。あらかじめ炭材を混合した（添加後造粒時間／全造粒時間）＝１００％の条件においても褐炭改質炭を使用した条件で、擬似粒子径が大きい。（添加後造粒時間／全造粒時間）＝６０％、４０％、２０％の条件では、全ての炭材種において擬似粒子径が大きくなっているが、褐炭改質炭を使用した条件（実施例Ｂ２～Ｂ４）の擬似粒子径が他と比較して非常に大きくなっている。また、（添加後造粒時間／全造粒時間）＝０％の条件ではコークス、無煙炭を使用した条件（実施例Ｃ５、実施例Ａ５）で擬似粒子径が大きく低下しているのに対し、褐炭改質炭を使用した条件（実施例Ｂ５）では大幅な擬似粒子径の低下は見られない。この褐炭改質炭は一般の石炭と異なり、酸素官能基が多いため親水性であることから、水を用いた焼結原料の造粒中、もしくは造粒後に混合することで、造粒粒子の外周に炭材の層を形成し、造粒粒子の粒径を大きくすることができたと考えられる。
　図３に焼結鉱製造試験における焼結歩留の結果を示す。本試験において焼結歩留は、焼結後の全試料を２ｍの高さから１回落下させた際の１０ｍｍ以上の比率を示している。図より、全ての条件において、コークスを使用したものが最も高い焼結歩留を示した。（添加後造粒時間／全造粒時間）＝１００％の条件では、無煙炭を使用した条件と褐炭改質炭を使用した条件でほぼ同等の焼結歩留を示しているが、（添加後造粒時間／全造粒時間）＝６０％、４０％、２０％、０％の条件（実施例Ｂ２～Ｂ５）において、無煙炭を使用した条件と比較して焼結歩留が大幅に増加した。
　図４に焼結鉱製造試験における生産率の結果を示す。図より、（添加後造粒時間／全造粒時間）＝１００％、６０％、４０％、２０％の条件では、コークスを使用した条件が高い生産率を示している。一方、（添加後造粒時間／全造粒時間）＝６０％、４０％、２０％の条件では、褐炭改質炭を使用した条件（実施例Ｂ２～Ｂ４）で大幅に生産率が向上し、コークスを使用した条件と同等の生産率にまで達している。
＜実験例２＞
　次に熱分解反応を制御し、褐炭の揮発分を１０ｍａｓｓ％、１５ｍａｓｓ％に調整した褐炭改質炭を用いて実験例１と同様の実験を行った。表３に実験条件を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
　図５に焼結鉱製造試験における生産率の結果を示す。図中には、実験例１で実験した５ｍａｓｓ％の褐炭改質炭を用いた実験の結果を載せている。揮発分１０ｍａｓｓ％の条件では、いずれも揮発分５ｍａｓｓ％の条件と比較して生産率が低くなった。これは揮発分の揮発による吸熱反応により、揮発分５ｍａｓｓ％の条件と比較して熱不足になったため、歩留が低下したことと、タール等の揮発した成分が排ガスの集塵フィルターの目を一部閉塞したことによる圧損の増加によるものである。また、揮発分１５ｍａｓｓ％の条件では、集塵フィルターが殆どの目を閉塞してしまい、大幅に風量が低下したことによる焼結時間の延長に起因している。また、揮発分１５ｍａｓｓ％の条件では、風量の低下に伴い、十分な酸素が供給されなくなり、一部失火している場所も見受けられた。
　以上のことから、本発明において、炭材として、揮発分１０ｍａｓｓ％以下の炭材または褐炭などの揮発分を１０ｍａｓｓ％以下まで低減させた石炭チャーからなる炭材を用い、炭材以外の焼結原料の造粒中、もしくは、炭材以外の焼結原料の造粒後、炭材を添加することが必要であることがわかる。また、炭材の添加時期として、炭材の添加時期を、炭材以外の焼結原料の全造粒時間（１００％）に対し、炭材の添加後造粒時間が６０％以下となるようにすること、が好ましいことがわかる。さらに、炭材の添加時期を、炭材以外の焼結原料の全造粒時間（１００％）に対し、炭材の添加後造粒時間が２０～４０％となるようにすること、がさらに好ましいことがわかる。
　本発明の焼結鉱製造用焼結原料の製造方法によれば、製造された焼結原料を用いて焼結鉱を製造することで、高い生産性で高品位の焼結鉱を得ることができる。そのため、高炉原料として得られた焼結鉱を利用することで、高い生産性の高炉操業を行うことが可能となる。

Claims (4)

  1. 　焼結鉱の製造に用いる焼結原料の製造方法であって、炭材を含む焼結原料の製造方法において、前記炭材として揮発分が１０ｍａｓｓ％以下の炭材を用い、前記炭材以外の焼結原料の造粒中、もしくは、前記炭材以外の焼結原料の造粒後、前記炭材を添加することを特徴とする焼結鉱製造用焼結原料の製造方法。
  2. 　前記炭材として褐炭の揮発分を１０ｍａｓｓ％以下まで低減させた石炭チャーを用いることを特徴とする請求項１に記載の焼結鉱製造用焼結原料の製造方法。
  3. 　前記炭材の添加時期を、前記炭材以外の焼結原料の全造粒時間（１００％）に対し、前記炭材の添加後造粒時間が６０％以下となるようにすることを特徴とする請求項１または２に記載の焼結鉱製造用焼結原料の製造方法。
  4. 　前記炭材の添加時期を、前記炭材以外の焼結原料の全造粒時間（１００％）に対し、前記炭材の添加後造粒時間が２０～４０％となるようにすることを特徴とする請求項３に記載の焼結鉱製造用焼結原料の製造方法。
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