WO2024084749A1 - 焼結鉱の製造方法 - Google Patents

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WO2024084749A1
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sintered ore
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友司 岩見
慎平 藤原
隆英 樋口
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Ｊｆｅスチール株式会社
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    • 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
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    • C22B1/20—Sintering; Agglomerating in sintering machines with movable grates

Definitions

  • the present invention relates to a method for producing sintered ore, which comprises granulating a sintering mixture containing a carbonaceous material as a solid fuel to produce a granulated raw material for sintering, and sintering the granulated raw material for sintering to obtain sintered ore.
  • iron ore, flux, and carbonaceous material as solid fuel are mixed in a sintering machine and sintered using the heat from the combustion of the carbonaceous material to produce sintered ore.
  • coke powder is used as the carbonaceous material, but anthracite other than coke powder, etc., may also be used to spread the risk of fluctuations in the price of raw coal and problems with coke manufacturing equipment.
  • Patent Document 1 proposes a carbonaceous material for sintered ore production assuming subbituminous coal or lignite.
  • This carbonaceous material has the following properties: a reaction start temperature of 550°C or less, a volatile matter (VM) of 1.0% or more, a hydrogen to carbon atomic ratio (H/C) of 0.040 or more, and a pore volume of 0.1 to 10 ⁇ m in diameter measured by mercury porosimetry of 50 mm 3 /g or more.
  • Patent Document 2 proposes the use of a sintering raw material containing 10 mass% or more of solid fuel with a combustion start temperature of less than 450°C when 30% or more of high crystal water iron ore containing 4.0 mass% or more of crystal water is used.
  • Patent Document 3 proposes a two-stage ignition sintering method in which a sintered charge layer is formed in two stages, and sintering is performed by igniting the surfaces of each stage, using coke or anthracite and a carbonaceous material with a lower combustion initiation temperature as the raw material on the lower stage.
  • Patent Document 4 also proposes a method in which coke powder or anthracite is mixed with a carbonaceous material with a lower combustion initiation temperature in the range of 25 to 75% of the total carbon content as an agglomeration material, and at least one of a low combustion initiation temperature carbonaceous material and a high combustion initiation temperature carbonaceous material is added in the latter half of the granulation process.
  • Patent Document 3 is premised on a two-stage ignition sintering method, and could not be used for general sintering methods. Also, in the method disclosed in Patent Document 4, there are different types of carbonaceous materials with low combustion start temperatures, and the combustion start temperatures vary, so there was a risk in uniformly sorting by carbon content.
  • the object of the present invention is to solve the above problems and propose a method for producing sintered ore that can prevent a decrease in yield when using carbonaceous material with a low combustion start temperature in a method for producing sintered ore by granulating a sintering mixture containing carbonaceous material as a solid fuel to produce granulated raw material for sintering, and then sintering the granulated raw material for sintering to obtain sintered ore.
  • the method for producing sintered ore of the present invention is characterized in that, in the method, a sintering blended raw material containing a carbonaceous material as a solid fuel is granulated to produce a granulated raw material for sintering, and the granulated raw material for sintering is sintered to obtain sintered ore, the carbonaceous material is a blend of at least two types of carbonaceous material, and the weighted average of the combustion start temperature is 550°C or higher.
  • the carbonaceous material to be blended includes one having a combustion start temperature of less than 550°C; (2)
  • the carbonaceous material having a combustion start temperature of less than 550°C includes an organic resource other than fossil fuel, or a material produced using the organic resource as a raw material; (3)
  • the carbonaceous material having a combustion start temperature of less than 550° C. is a coke made from biomass coal, anthracite, waste plastic coal, lignite or subbituminous coal; (4)
  • the entire amount of the mixed carbonaceous material is added before the granulation process; is considered to be a more preferable solution.
  • the method for producing sintered ore of the present invention by using a carbonaceous material that is a blend of at least two types of carbonaceous material and has a weighted average combustion start temperature of 550°C or higher, it is possible to suppress a decrease in yield when the material is blended with sintered ore and used.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing an embodiment of a sintered ore manufacturing facility used in the sintered ore manufacturing method of the present invention.
  • 1 is a graph showing the relationship between product yield and weighted average of combustion start temperature in the examples.
  • 1 is a graph showing a comparison of product yields for carbonaceous material added before granulation and added after granulation.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing one embodiment of a sintered ore manufacturing facility 1 used in the sintered ore manufacturing method of the present invention.
  • the sintered ore manufacturing facility 1 has a drum mixer 2, which is a granulating device, a sintering machine 3, a crusher 4, a cooler 5, and a sieving device 6.
  • Sintering raw materials including iron-containing raw materials, auxiliary raw materials, and coagulating materials such as carbonaceous materials and coke powder are granulated in the drum mixer 2 after granulation water is added.
  • the granulated sintering raw materials are transported to the sintering machine 3.
  • the sintering machine 3 is, for example, a Dwight Lloyd type sintering machine.
  • the sintering machine 3 has a sintering raw material supply device 11, an endless moving pallet cart 12, an ignition furnace 13, and a wind box 14.
  • Granulated sintering raw material is loaded from the sintering raw material supply device 11 onto the pallet cart 12, and a charging layer of granulated sintering raw material is formed.
  • the coagulant contained in the surface layer of the charging layer is ignited in the ignition furnace 13, and the air in the charging layer is sucked downward through the wind box 14, moving the combustion melting zone in the charging layer below the charging layer. This movement of the combustion melting zone sinters the charging layer to become a sintered cake.
  • gaseous fuel and/or oxygen-enriched air may be supplied from above the sintering bed.
  • the gaseous fuel is any combustible gas selected from blast furnace gas, coke oven gas, converter gas, city gas, natural gas, methane gas, ethane gas, propane gas, and mixtures of these gases.
  • the sintered cake is crushed by crusher 4 and cooled by cooler 5.
  • the crushed sintered cake is sieved by sieving device 6 into sintered ore with a particle size of 5 mm or more and return ore with a particle size of less than 5 mm.
  • the return ore is used again as a sintering raw material. In this way, sintered ore is produced.
  • the method for producing sintered ore of the present invention is characterized in that the carbonaceous material used as the solid fuel is a blend of at least two types of carbonaceous material, and has a weighted average of the combustion start temperature of 550° C. or higher.
  • the carbonaceous material used in the method for producing sintered ore of the present invention which is a characteristic of the present invention, will be described below.
  • biomass-derived carbonaceous materials (hereafter referred to as biomass charcoal) are attracting attention. Because biomass charcoal absorbs carbon dioxide while the plants that are its raw material grow, fuels that use this biomass charcoal can be counted as not emitting any carbon dioxide outside the system, based on the carbon neutral concept. As a result, the use of biomass charcoal is being considered in iron ore sintering processes, which normally use coke powder.
  • a characteristic of biomass charcoal is that its combustion start temperature is lower than that of coke (600-750°C), generally below 550°C.
  • flux and carbonaceous material are added to the iron ore and continuously charged onto the sintering machine 3 to form a sintering bed consisting of a layer of sintering raw materials.
  • the sintering bed is ignited at the top end, and then exhaust gas is sucked in from the bottom end, causing the combustion of the carbonaceous material to spread from the top to the bottom of the bed, and the heat is used to cause the iron ore and flux to react and form into agglomerates.
  • Exhaust gas is sucked in from the bottom layer using a blower, and the sucked in exhaust gas passes through a duct, passes through a dust collector and desulfurization and denitrification equipment, and is then discharged from the chimney.
  • biomass charcoal As mentioned above, a distinctive feature of biomass charcoal is its low combustion initiation temperature. This is thought to be because, compared to the powdered coke (derived from fossil fuels) that is generally used in the sintering process, biomass charcoal is porous and has a very high surface area, allowing for a high combustion rate even at low temperatures. Therefore, although biomass charcoal has a low combustion initiation temperature, it tends to have a high subsequent combustion rate.
  • the combustion reaction of carbonaceous materials is a gas-solid reaction. Carbonaceous materials react with oxygen in the surrounding gas and burn. In gas-solid reactions under conditions of gas flow, such as sintering, a very thin layer called a gas film exists on the solid surface. The gas film is not affected by the turbulent flow outside and maintains a laminar flow. In the combustion of carbonaceous materials, oxygen diffuses from the outside of the gas film through the gas film and reaches the surface of the carbonaceous materials, where it is used for combustion.
  • the burning speed of the carbonaceous materials is very fast, even if the surrounding oxygen concentration is high, the oxygen consumption rate at the surface due to the burning of the carbonaceous materials is greater than the oxygen supply rate due to oxygen diffusion within the gas film, and the oxygen concentration within the gas film decreases. As a result, the carbonaceous materials undergo incomplete combustion and the amount of carbon monoxide generated increases. Therefore, if the burning speed is very fast, part of the combustion heat of the carbonaceous materials is discharged to the outside of the system as carbon monoxide, and the yield decreases due to the reduction in the reaction heat used for sintering.
  • the burning rate of carbonaceous materials is thought to be affected by a decrease in the burning rate constant per unit area of the carbonaceous material and a decrease in the surface area, but the burning rate constant is a value determined by the properties of the carbonaceous material and is difficult to control.
  • Methods for decreasing the surface area include increasing the particle size of the carbonaceous material or coating the surface. However, the particle size needs to be increased to a size that is difficult to use with existing processes, and coating powder is technically difficult, making it difficult to control the surface area to the target level.
  • the entire amount of the carbonaceous material that has already been blended with at least two or more types of carbonaceous material before the granulation process is preferable to add the entire amount of the carbonaceous material that has already been blended with at least two or more types of carbonaceous material before the granulation process. This makes it possible to suppress segregation of the blended carbonaceous material and reduce the variation in the combustion start temperature of the carbonaceous material blended in the sintered granulated raw material, and as a result, it is possible to suppress the variation in the yield of sintered ore.
  • organic resources other than fossil fuels, or materials produced using the organic resources as raw materials more specifically, biomass coal, anthracite, waste plastic coal, and coke made from lignite or subbituminous coal, can be suitably used.
  • Example 1 Using a batch-type sintering test device, at least two or more kinds of carbonaceous materials with different combustion start temperatures were blended and sintered under the same input heat amount to produce sintered ore.
  • carbonaceous materials commonly used coke powder, anthracite, and other biomass charcoal and lignite with combustion start temperatures of less than 550°C were used.
  • Example 1-4 An example in which the above carbonaceous materials were used alone was set as Reference Example 1-4, an example in which at least two or more kinds of the above carbonaceous materials were blended and the weighted average of the combustion start temperatures was less than 550°C was set as Comparative Example 1-3, and an example in which at least two or more kinds of the above carbonaceous materials were blended and the weighted average of the combustion start temperatures was 550°C or more was set as Example 1-6.
  • the blending of raw materials other than the carbonaceous materials was constant.
  • the yield of sintered ore produced using the carbonaceous materials of each example was calculated as the ratio of 5 mm or more when all samples after sintering were dropped four times from a height of 2 m.
  • Table 1 The results are shown in Table 1, and the relationship between the product yield and the weighted average of the combustion start temperatures from the results is shown in Figure 2.
  • the combustion start temperature was determined by the following method. 10 mg of the target carbonaceous material was weighed out and heated at 10°C/min in an electric furnace with differential thermal analysis function while air was circulating at 200 ml/min. When the combustion start temperature was reached, the carbonaceous material began to burn and rapidly generated heat. At this time, the horizontal axis was taken as time and the vertical axis was taken as the heat change in the differential thermal analysis, and a line was drawn showing the relationship between the time and the heat change. The combustion start temperature was determined as the intersection point between the extension of the line of the heat change just before the sudden heat generation was detected in the differential thermal analysis and the extension of the line of the heat change just after it was detected.
  • Example 2 The carbonaceous material blended under the conditions of Example 1 in Table 1 was added multiple times before the granulation process and multiple times after the granulation process, and the variation in product yield was investigated. The results are shown in Figure 3. As a result, at the level where the carbonaceous material was added before granulation, the product yield varied by about 8%, with an average value of 87%. On the other hand, at the level where the carbonaceous material was added after the granulation process, the product yield varied by about 17%, with some levels exceeding 85%, but the average value was lower than the level where the carbonaceous material was added before granulation. From the above, it was found that it is a preferable embodiment for the entire amount of the blended carbonaceous material to be added before the granulation process.
  • the sintered ore manufacturing method of the present invention uses a specific carbonaceous material, which can prevent a decrease in yield when using a carbonaceous material with a low combustion start temperature, making it industrially useful.

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Abstract

燃焼開始温度の低い炭材使用時の歩留低下を防止することができる焼結鉱の製造方法を提案する。固体燃料としての炭材を含む焼結配合原料を造粒して焼結用造粒原料を作製し、その焼結用造粒原料を焼結して焼結鉱を得る焼結鉱の製造方法において、前記炭材として、少なくとも２種類以上の炭材を配合した炭材であって、その燃焼開始温度の加重平均が５５０℃以上であるものを用いて焼結する。好適には、２種類以上の炭材の一部として、燃焼開始温度が５５０℃未満のものを用いる。

Description

焼結鉱の製造方法
　本発明は、固体燃料としての炭材を含む焼結配合原料を造粒して焼結用造粒原料を作製し、その焼結用造粒原料を焼結して焼結鉱を得る焼結鉱の製造方法に関する。
　焼結鉱の製造プロセスでは、鉄鉱石とフラックス、および固体燃料としての炭材を混合したものを焼結機内において、その炭材の燃焼熱を用いて焼き固めて焼結鉱を製造している。一般的に炭材としては粉コークスが使用されるが、原料炭の価格変動やコークス製造設備のトラブル等へのリスク分散として、粉コークス以外の無煙炭等が使用されることもある。
　一方、近年の環境保全への意識の高まりを受け、リスク分散等の考え方とは別に環境への負担を低減するという意図を以って、炭材の多様化が進んでいる。その一例として、特許文献１では、亜瀝青炭や褐炭を想定した焼結鉱製造用の炭材が提案されている。この炭材は、反応開始温度が５５０℃以下、揮発分（ＶＭ）が１．０％以上、水素と炭素の原子数比（Ｈ／Ｃ）が０．０４０以上、水銀圧入法で測定される孔径０．１～１０μｍの気孔量が５０ｍｍ３／ｇ以上という性質を有している。また、特許文献２では、４．０ｍａｓｓ％以上の結晶水を含有する高結晶水鉄鉱石を３０％以上使用した際に、燃焼開始温度が４５０℃未満である固体燃料を１０ｍａｓｓ％以上含む焼結原料の使用が提案されている。
　しかし、そのいずれも反応開始温度の上限を定めていることから、焼結鉱製造プロセスにおける歩留の悪化影響を考慮できていない。この点で、特許文献３では、焼結装入層を２段階で形成し、それぞれの表面に点火し焼結を行う２段点火焼結法において、下段側の原料にコークスや無煙炭とそれらよりも燃焼開始温度の低い炭材を用いる方法が提案されている。また、特許文献４では、凝結材として粉コークスや無煙炭に燃焼開始温度の低い炭材を合計炭素分の２５～７５％範囲で配合、かつ低燃焼開始温度炭材、高燃焼開始温度炭材の少なくともいずれか一方を造粒工程後半で添加する方法が提案されている。
特許第４６８１６８８号公報 特許第４８３７７９９号公報 特開２０２０－１８６４３６号公報 特開２０２２－０３３５９４号公報
　しかしながら、特許文献３に開示された方法では、２段点火焼結法という前提があり、一般的な焼結法に活用することはできなかった。また、特許文献４に開示された方法では、低燃焼開始温度の炭材にも種類があり、その燃焼開始温度は様々であることから、一律に炭素分で整理を行うことにはリスクがあった。
　本発明の目的は、上記の問題点を解決して、固体燃料としての炭材を含む焼結配合原料を造粒して焼結用造粒原料を作製し、その焼結用造粒原料を焼結して焼結鉱を得る焼結鉱の製造方法において、燃焼開始温度の低い炭材使用時の歩留低下を防止することができる焼結鉱の製造方法を提案することにある。
　本発明の焼結鉱の製造方法は、固体燃料としての炭材を含む焼結配合原料を造粒して焼結用造粒原料を作製し、その焼結用造粒原料を焼結して焼結鉱を得る焼結鉱の製造方法において、前記炭材として、少なくとも２種類以上の炭材を配合した炭材であって、その燃焼開始温度の加重平均が５５０℃以上であるものを用いて焼結することを特徴とする、焼結鉱の製造方法である。
　なお、前記のように構成される本発明に係る焼結鉱の製造方法においては、
（１）前記配合する炭材に燃焼開始温度が５５０℃未満のものが含まれていること、
（２）前記燃焼開始温度が５５０℃未満の炭材が、化石燃料を除く有機系資源、あるいは前記有機系資源を原料として製造されたものを含むこと、
（３）前記燃焼開始温度が５５０℃未満の炭材が、バイオマス炭、無煙炭、廃プラスチック炭、褐炭や亜瀝青炭を原料とするコークスであること、
（４）配合後の炭材の全量が造粒工程の前に添加されること、
がより好ましい解決手段となるものと考えられる。
　本発明の焼結鉱の製造方法によれば、炭材として、少なくとも２種類以上の炭材を配合した炭材であって、その燃焼開始温度の加重平均が５５０℃以上であるものを用いて焼結することで、焼結鉱に配合して使用する際の歩留減少を抑制することができる。
本発明の焼結鉱の製造方法で用いる焼結鉱の製造設備の一実施形態を示す模式図である。 実施例における成品歩留と燃焼開始温度の加重平均との関係を示すグラフである。 炭材造粒前添加および炭材造粒後半添加について、それぞれの成品歩留を比較して示すグラフである。
　以下、本発明の実施の形態について具体的に説明する。なお、以下の実施形態は、本発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであり、構成を下記のものに特定するものでない。すなわち、本発明の技術的思想は、特許請求の範囲に記載された技術的範囲内において、種々の変更を加えることができる。
＜本発明の焼結鉱の製造方法で用いる焼結鉱の製造設備について＞
　図１は、本発明の焼結鉱の製造方法で用いる焼結鉱の製造設備１の一実施形態を示す模式図である。焼結鉱の製造設備１は、造粒装置であるドラムミキサー２と、焼結機３と、破砕機４と、クーラー５と、篩分装置６とを有する。鉄含有原料、副原料および炭材やコークス粉といった凝結材を含む焼結原料は、造粒水が添加されてドラムミキサー２で造粒される。造粒された焼結用造粒原料は焼結機３に搬送される。
　焼結機３は、例えば、ドワイトロイド式の焼結機である。焼結機３は、焼結原料供給装置１１と、無端移動式のパレット台車１２と、点火炉１３と、ウインドボックス１４とを有する。造粒された焼結用造粒原料は、焼結原料供給装置１１からパレット台車１２に装入され、焼結用造粒原料の装入層が形成される。点火炉１３で装入層表層に含まれる凝結材が点火されるとともに、ウインドボックス１４を通じて装入層内の空気が下方へ吸引されることで、装入層内の燃焼溶融帯が装入層の下方に移動される。この燃焼溶融帯の移動により、装入層が焼結されて焼結ケーキとなる。
　ウインドボックス１４を通じて装入層内の空気を下方へ吸引する際、装入層の上方から気体燃料および／または酸素を富化した酸素富化空気を供給してもよい。気体燃料は、高炉ガス、コークス炉ガス、転炉ガス、都市ガス、天然ガス、メタンガス、エタンガス、プロパンガスおよびこれらの混合ガスから選ばれるいずれかの可燃性ガスである。
　焼結ケーキは破砕機４によって破砕され、クーラー５で冷却される。焼結ケーキの破砕物は、篩分装置６で粒径５ｍｍ以上の焼結鉱と粒径５ｍｍ未満の返鉱とに篩分けされる。返鉱は、再び、焼結原料に用いられる。このようにして焼結鉱は生産される。
＜本発明の焼結鉱の製造方法について＞
　本発明の焼結鉱の製造方法の特徴は、固体燃料としての炭材として、少なくとも２種類以上の炭材を配合した炭材であって、その燃焼開始温度の加重平均が５５０℃以上であるものを用いて焼結する点にある。以下、本発明の特徴となる、本発明の焼結鉱の製造方法で使用する炭材について説明する。
　環境負荷低減のための炭材の多様化においては、バイオマス由来の炭材（以下、バイオマス炭）が着目されている。バイオマス炭はその原料となる植物が成長するまでの間に炭酸ガスを吸収するため、そのバイオマス炭を用いた燃料は、カーボンニュートラルの考え方から系外への炭酸ガスの排出量は無い物としてカウントすることができる。これにより、通常粉コークスを使用する鉄鉱石焼結プロセスにおいても、バイオマス炭の使用が検討されている。バイオマス炭の特徴としては、その燃焼開始温度がコークス（６００～７５０℃）と比較して低く、概ね５５０℃以下である。
　上述した焼結機３における焼結工程では、鉄鉱石にフラックスと炭材を加え焼結機３上に連続的に装入し、焼結原料の装入層からなる焼結ベッドを形成する。焼結ベッドは上端に点火した後、下端から排ガスを吸引することで炭材の燃焼がベッド上端から下端へ伝播し、その熱を用いて鉄鉱石とフラックスの反応・塊成化がなされる。下層からの排ガス吸引はブロワーを用いて行われており、吸引された排ガスはダクト内を通り、集塵機、脱硫・脱硝設備を経て煙突から排出される。
　前述したとおり、バイオマス炭の特徴はその燃焼開始温度の低さにある。これはバイオマス炭が一般的に焼結工程で使用されている粉コークス（化石燃料由来）と比較し、多孔質でその表面積が非常に高いため、低い温度であっても高い燃焼速度を得られるためであるとされている。したがって、バイオマス炭は、燃焼開始温度が低いが、その後の燃焼速度は高い傾向を示す。
　炭材の燃焼反応は気固反応である。炭材は周囲の気体中の酸素と反応し燃焼している。焼結のように気体が流れている条件での気固反応においては、固体表面にごく薄層のガス境膜と呼ばれる領域が存在する。ガス境膜は外側の乱流の影響を受けず層流が維持されている。炭材の燃焼はガス境膜の外側からガス境膜内を酸素が拡散し、炭材表面に達することで燃焼に使用される。ここで、炭材の燃焼速度が非常に速い場合、周囲の酸素濃度が高い場合でも、ガス境膜内の酸素拡散による酸素供給速度に対し、炭材の燃焼による表面での酸素消費速度が大きくなり、ガス境膜内の酸素濃度が低下する。このため、炭材は不完全燃焼を起こし、一酸化炭素の発生量が増加する。したがって、燃焼速度が非常に速い場合、炭材としての燃焼熱の一部が一酸化炭素として系外に排出されるため、焼結に使用される反応熱が減少することで歩留が低下する。ここで、使用する炭材の燃焼速度を低下させ、燃焼開始温度を５５０℃以上とすることで、燃焼反応における酸素供給でのガス境膜内拡散律速を解消し、燃焼熱の一部を一酸化炭素として系外へ排出されることを抑制することが可能である。
　炭材の燃焼速度は、炭材の単位面積当たりの燃焼速度定数の低下、表面積の低下などによって影響を受けると考えられるが、燃焼速度定数は炭材の性状によって決まる値であり制御は困難である。表面積の低下には炭材の粒径の増加、あるいは表面をコーティングするなどの方法がある。しかし、粒径については既存プロセスでは使用が難しい大きさまで上昇させる必要があること、コーティングに関しては粉体のコーティングは技術的に難しく、目標とする表面積への制御が困難である。
　以上のことから、燃焼速度の大きい炭材使用時には燃焼速度が低い炭材を混合し、総合的に燃焼速度を制御することが現実的である。そのため、本発明では、特にバイオマス炭等の化石燃料以外の燃焼開始温度が５５０℃未満の炭材を使用する際、燃焼開始温度が高い炭材を添加して配合し、配合した炭材の燃焼開始温度の加重平均を５５０℃以上とする。これにより、焼結鉱の歩留低下を抑制しつつ、カーボンニュートラルの考え方から、系外へのＣＯ２排出量を抑制することができる。
　また、好適な実施態様として、少なくとも２種類以上の炭材を配合済みの炭材の全量を、造粒工程の前に添加することが好ましい。これにより、配合炭材の偏析を抑制し、焼結造粒原料内に配合された炭材燃焼開始温度のばらつきを低減することができ、結果として焼結鉱の歩留のばらつきを抑制することができる。
　なお、燃焼開始温度が５５０℃未満の炭材としては、化石燃料を除く有機系資源、あるいは前記有機系資源を原料として製造されたもの、より具体的には、バイオマス炭、無煙炭、廃プラスチック炭、褐炭や亜瀝青炭を原料とするコークスを、好適に用いることができる。
＜実施例１＞
　バッチ式の焼結試験装置を使用し、燃焼開始温度の異なる炭材を少なくとも２種類以上配合したものを用いて、投入熱量を揃えた条件で焼結して焼結鉱を製造した。炭材としては、一般的に使用されている粉コークス、無煙炭、その他燃焼開始温度が５５０℃未満のバイオマス炭、褐炭を使用した。上記炭材を単独で用いた例を参考例１－４とし、上記炭材を少なくとも２種類以上配合し、その燃焼開始温度の加重平均が５５０℃未満の例を比較例１－３とし、上記炭材を少なくとも２種類以上配合し、その燃焼開始温度の加重平均が５５０℃以上の例を実施例１－６とした。この時、炭材以外の原料配合は一定とした。そして、各例の炭材を使用して製造した焼結鉱の歩留を、焼結後の全試料を２ｍの高さから４回落下させた際の５ｍｍ以上の比率として求めた。結果を表１に示すとともに、その結果から成品歩留と燃焼開始温度の加重平均との関係を図２に示した。
　ここで、燃焼開始温度とは以下の手法で求めた。対象となる炭材を１０ｍｇ計り取り、示差熱分析機能を有した電気炉において空気を２００ｍｌ／ｍｉｎで流通しながら１０℃／ｍｉｎで加熱する。燃焼開始温度に達すると炭材は燃焼を開始し、急激に発熱する。この時、時間を横軸にとり、示差熱分析における熱変化を縦軸にとり、その時間と熱変化の関係線を描く。示差熱分析において急激な発熱を検知する直前の熱変化の線の延長と検知した直後の熱変化の線の延長との交点を燃焼開始温度とした。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　表１および図２の結果から、配合後の燃焼開始温度の加重平均の増加に伴い成品歩留が上昇することがわかった。また、配合後の燃焼開始温度の加重平均が５５０℃未満の比較例１－３では成品歩留は低い値となることがわかった。一方、少なくとも２種類の炭材配合後の燃焼開始温度の加重平均が５５０℃以上の実施例１－６では、成品歩留は比較例１－３より高く、５５０℃付近から成品歩留の上昇幅は飽和することがわかった。さらに、燃焼開始温度が５５０℃未満のバイオマス炭および褐炭では、単独で使用した場合（参考例１、参考例２）、成品歩留は低い値となった。しかし、それらを他の炭材と混合し燃焼開始温度の加重平均を５５０℃以上とすることで（実施例１－６）、成品歩留が高くなることがわかった。以上のことから、単独では成品歩留が低く使用することができない焼結開始温度が５５０℃未満の炭材でも、他の炭材とともに配合して焼結開始温度の加重平均を５５０℃以上とすることで、炭材として使用できることがわかった。
＜実施例２＞
　表１における実施例１の条件で配合した炭材を、造粒工程前で添加する水準および造粒工程の後半で添加する水準を、それぞれ複数回実施し、成品歩留のバラツキを調査した。結果を図３に示す。その結果、造粒前に炭材を添加した水準では、成品歩留には８％程度のバラツキがあり、その平均値は８７％であった。一方、造粒後半に炭材を添加した水準では、１７％程度のバラツキがあり、８５％を超える水準も存在したが、平均として造粒前に炭材を添加した水準よりも低い値となった。以上のことから、配合後の炭材の全量が造粒工程の前に添加されることが、好ましい態様となることがわかった。
　本発明の焼結鉱の製造方法によれば、所定の炭材を用いることで、燃焼開始温度の低い炭材使用時の歩留低下を防止することができ、産業上有用である。
　１　焼結鉱の製造設備
　２　ドラムミキサー
　３　焼結機
　４　破砕機
　５　クーラー
　６　篩分装置
　１１　原料供給装置
　１２　パレット台車
　１３　点火炉
　１４　ウインドボックス

Claims (5)

  1. 　固体燃料としての炭材を含む焼結配合原料を造粒して焼結用造粒原料を作製し、その焼結用造粒原料を焼結して焼結鉱を得る焼結鉱の製造方法において、前記炭材として、少なくとも２種類以上の炭材を配合した炭材であって、その燃焼開始温度の加重平均が５５０℃以上であるものを用いて焼結することを特徴とする、焼結鉱の製造方法。
  2. 　前記配合する炭材に燃焼開始温度が５５０℃未満のものが含まれていることを特徴とする、請求項１に記載の焼結鉱の製造方法。
  3. 　前記燃焼開始温度が５５０℃未満の炭材が、化石燃料を除く有機系資源、あるいは前記有機系資源を原料として製造されたものを含むことを特徴とする、請求項２に記載の焼結鉱の製造方法。
  4. 　前記燃焼開始温度が５５０℃未満の炭材が、バイオマス炭、無煙炭、廃プラスチック炭、褐炭や亜瀝青炭を原料とするコークスであることを特徴とする、請求項３に記載の焼結鉱の製造方法。
  5. 　配合後の炭材の全量が造粒工程の前に添加されることを特徴とする、請求項１～４のいずれか１項に記載の焼結鉱の製造方法。
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Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102352273A (zh) * 2011-06-30 2012-02-15 中南大学 一种铁矿烧结用生物质炭及其制备与应用
JP2013237876A (ja) * 2012-05-11 2013-11-28 Nippon Steel & Sumitomo Metal Corp アブラ椰子核殻炭による焼結鉱製造方法
JP2014218713A (ja) * 2013-05-09 2014-11-20 新日鐵住金株式会社 焼結鉱の製造方法
KR101545985B1 (ko) * 2014-03-11 2015-08-21 현대제철 주식회사 바이오매스를 활용한 소결광의 제조방법
JP2020186436A (ja) * 2019-05-14 2020-11-19 日本製鉄株式会社 焼結鉱の製造方法
JP2022033594A (ja) * 2020-08-17 2022-03-02 日本製鉄株式会社 焼結鉱の製造方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102352273A (zh) * 2011-06-30 2012-02-15 中南大学 一种铁矿烧结用生物质炭及其制备与应用
JP2013237876A (ja) * 2012-05-11 2013-11-28 Nippon Steel & Sumitomo Metal Corp アブラ椰子核殻炭による焼結鉱製造方法
JP2014218713A (ja) * 2013-05-09 2014-11-20 新日鐵住金株式会社 焼結鉱の製造方法
KR101545985B1 (ko) * 2014-03-11 2015-08-21 현대제철 주식회사 바이오매스를 활용한 소결광의 제조방법
JP2020186436A (ja) * 2019-05-14 2020-11-19 日本製鉄株式会社 焼結鉱の製造方法
JP2022033594A (ja) * 2020-08-17 2022-03-02 日本製鉄株式会社 焼結鉱の製造方法

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