JP2008111168A - Method for producing raw material to be charged into blast furnace and raw material to be charged into blast furnace - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、結晶水を含む鉄鉱石、特に、結晶水を含む塊状の鉄鉱石の強度を向上させる高炉装入原料の製造方法に関する。さらに、本発明は、結晶水を含む鉄鉱石、特に、結晶水を含む塊状の鉄鉱石の被還元性を向上させる高炉装入原料の製造方法に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for producing a blast furnace charging raw material that improves the strength of iron ore containing crystal water, in particular, massive iron ore containing crystal water. Furthermore, this invention relates to the manufacturing method of the blast furnace charging raw material which improves the reducibility of the iron ore containing crystallization water, especially the block-shaped iron ore containing crystallization water.
塊状の鉄鉱石は、高炉装入原料として、１０〜２０mass％使用されることが多く、結晶水を含む塊状の鉄鉱石も使用されている。このとき、塊状の鉱石は、高炉内での通気を良好に保つために、１０ｍｍ以上３０ｍｍ以下の粒径に篩い分けられて使用される。 The massive iron ore is often used in an amount of 10 to 20 mass% as a blast furnace charging raw material, and the massive iron ore containing crystal water is also used. At this time, the massive ore is used after being sieved to a particle size of 10 mm or more and 30 mm or less in order to maintain good ventilation in the blast furnace.
粉状の鉄鉱石は、焼結鉱又はペレットとして塊成化されて、高炉装入原料として、８０〜９０mass％使用されることが多い。なかでも、焼結鉱は、高炉装入原料として７０〜８０mass％使用されることが多い。 In many cases, powdered iron ore is agglomerated as sintered ore or pellets and used as a blast furnace charging raw material in an amount of 80 to 90 mass%. Among these, sintered ore is often used in an amount of 70 to 80 mass% as a blast furnace charging raw material.
焼結鉱の品質改善方法として、ヤードに貯留した焼結鉱に、６０℃に加熱したタールを散布して、焼結鉱の気孔にタールを充填して、焼結鉱の還元粉化性と被還元性を改善する方法が、特許文献１に記載されている。 As a method of improving the quality of sintered ore, tar heated at 60 ° C. is sprayed on the sintered ore stored in the yard, and the pores of the sintered ore are filled with tar. A method for improving the reducibility is described in Patent Document 1.
塊状の鉄鉱石に含まれる結晶水は、２００℃程度から分解を始めて、鉄鉱石中から除去される。鉄鉱石に含まれる結晶水が分解して除去されるとき、鉄鉱石内部に亀裂が発生し、気孔量が多くなり、強度が低下する。したがって、結晶水を含有する塊状の鉄鉱石が高炉に装入されて昇温され、鉄鉱石に含まれる結晶水が分解して除去されると、高炉内で鉄鉱石の強度が低下する。 Crystallized water contained in the massive iron ore begins to decompose at about 200 ° C. and is removed from the iron ore. When the crystal water contained in the iron ore is decomposed and removed, cracks occur in the iron ore, the amount of pores increases, and the strength decreases. Therefore, when the massive iron ore containing crystal water is charged into the blast furnace and heated, and the crystal water contained in the iron ore is decomposed and removed, the strength of the iron ore decreases in the blast furnace.
その結果、該鉄鉱石が高炉内で粉化し、高炉内のガスの通気性が阻害され、高炉操業が阻害される。 As a result, the iron ore is pulverized in the blast furnace, gas permeability in the blast furnace is inhibited, and blast furnace operation is inhibited.
特に、結晶水を４mass％以上含有する塊状の鉄鉱石、例えば、豪州産の褐鉄鉱石は、結晶水が分解して除去された後の強度が大きく低下するので、結晶水を４mass％以上含有する塊状の鉄鉱石の使用量を増やすと、高炉操業が阻害されることが判明した。ここで、結晶水の分析は、カールフィッシャー法（ＪＩＳ Ｍ８２１１）によるものである。 In particular, a massive iron ore containing 4 mass% or more of crystal water, for example, limonite ore from Australia, contains 4 mass% or more of crystal water because the strength after the crystal water is decomposed and removed is greatly reduced. It was found that blast furnace operation was hindered by increasing the amount of massive iron ore used. Here, the analysis of crystal water is based on the Karl Fischer method (JIS M8211).
特許文献１に記載されている焼結鉱の還元粉化性と被還元性を改善する方法を、結晶水を含有する塊状の鉄鉱石に適用し、６０℃に加熱したタールを、結晶水を含有する塊状の鉄鉱石に散布しても、２００℃よりも低温なので、塊状の鉄鉱石に含まれる結晶水は、ほとんど、熱分解せず、除去されない。 The method of improving the reduced powdering property and reducibility of sintered ore described in Patent Document 1 is applied to massive iron ore containing crystal water, and the tar heated to 60 ° C. Even when sprayed on the massive iron ore contained, the crystal water contained in the massive iron ore is hardly pyrolyzed and removed because it is lower than 200 ° C.
塊状の鉄鉱石に含まれる結晶水が熱分解を始める２００℃以上にタールを加熱すると、タールの一部がガス化し、残留する液状タールの粘性が大きくなる。このような液状のタールは、鉄鉱石中の結晶水が熱分解して除去されて生成する亀裂には浸透し難く、鉄鉱石の強度向上には効果が小さいことがわかった。 When the tar is heated to 200 ° C. or higher at which the crystal water contained in the massive iron ore starts to thermally decompose, part of the tar is gasified and the viscosity of the remaining liquid tar increases. It has been found that such a liquid tar does not easily penetrate into cracks generated by the thermal decomposition of crystallization water in iron ore and is less effective in improving the strength of iron ore.
したがって、特許文献１に記載されている焼結鉱の還元粉化性と被還元性を改善する方法は、結晶水を含有する塊状の鉄鉱石の高炉内での強度低下を抑制する手段とならない。 Therefore, the method for improving the reduced powdering property and reducibility of the sintered ore described in Patent Document 1 does not serve as a means for suppressing the strength reduction in the blast furnace of massive iron ore containing crystal water. .
さらに、タールは工業用原料として使用される高価な製品であり、より安価なものを使用することが、経済的に望ましい。 Furthermore, tar is an expensive product used as an industrial raw material, and it is economically desirable to use a cheaper product.
本発明は、上記課題に鑑み、結晶水を含有する鉄鉱石の高炉装入時の強度を向上させ得る高炉装入原料の製造方法及び高炉装入原料を提供することを目的とする。また、タールのような高価な材料を使用せずに、比較的安価な材料を使用して、結晶水を含有する鉄鉱石の高炉装入時の強度を向上させ得る高炉装入原料の製造方法及び高炉装入原料を提供することを目的とする。また、さらに、高炉装入時の被還元性を向上させ得る高炉装入原料の製造方法及び高炉装入原料を提供することを目的とする。 An object of this invention is to provide the manufacturing method and raw material of a blast furnace charge which can improve the intensity | strength at the time of blast furnace charge of the iron ore containing crystal water in view of the said subject. Moreover, the manufacturing method of the raw material of a blast furnace charge which can improve the intensity | strength at the time of blast furnace charge of the iron ore containing crystal water using a comparatively cheap material, without using expensive materials like tar And it aims at providing a blast furnace charging raw material. Furthermore, it aims at providing the manufacturing method of a blast furnace charging raw material which can improve the reducibility at the time of blast furnace charging, and a blast furnace charging raw material.
上記目的を達成する本発明の要旨は、次のとおりである。 The gist of the present invention that achieves the above object is as follows.
（１）結晶水を含む鉄鉱石を溶融状態のプラスチックに浸漬して、前記結晶水を熱分解除去して生じた前記鉄鉱石中の気孔に前記溶融状態のプラスチックを浸透させた後、当該溶融プラスチック浸透後の鉄鉱石を冷却することを特徴とする高炉装入原料の製造方法。 (1) Iron ore containing crystal water is immersed in molten plastic, and the molten plastic is infiltrated into pores in the iron ore generated by thermally decomposing and removing the crystal water. A method for producing a raw material charged to a blast furnace, wherein iron ore after plastic penetration is cooled.
（２）前記鉄鉱石が１０ｍｍ以上３０ｍｍ以下の粒径の塊状の鉄鉱石であることを特徴とする（１）記載の高炉装入原料の製造方法。 (2) The method for producing a blast furnace charging raw material according to (1), wherein the iron ore is a massive iron ore having a particle diameter of 10 mm to 30 mm.
（３）前記結晶水を含む鉄鉱石中の結晶水の割合が４mass％以上であることを特徴とする（１）又は（２）記載の高炉装入原料の製造方法。 (3) The method for producing a blast furnace charging raw material according to (1) or (2), wherein a ratio of crystallization water in the iron ore containing the crystallization water is 4 mass% or more.
（４）前記溶融状態のプラスチックは、原料となる常温で固体のプラスチックを加熱して得られるものであることを特徴とする（１）〜（３）のいずれかに記載の高炉装入原料の製造方法。 (4) The blast furnace charging raw material according to any one of (1) to (3), wherein the molten plastic is obtained by heating a solid plastic at room temperature as a raw material. Production method.
（５）前記原料となる常温で固体のプラスチックの加熱温度が２００〜５００℃であることを特徴とする（４）記載の高炉装入原料の製造方法。 (5) The method for producing a blast furnace charging raw material according to (4), wherein a heating temperature of the plastic which is solid at normal temperature as the raw material is 200 to 500 ° C.
（６）前記原料となる常温で固体のプラスチックとして、ポリエチレン、ポリプロピレン、若しくは、ポリスチレン、又は、これらを含む混合物を用いることを特徴とする（４）又は（５）に記載の高炉装入原料の製造方法。 (6) The blast furnace charging raw material according to (4) or (5), wherein polyethylene, polypropylene, polystyrene, or a mixture containing these is used as the raw material solid plastic at room temperature. Production method.
（７）前記原料となる常温で固体のプラスチックの一部又は全部として、ポリエチレン、ポリプロピレン、若しくは、ポリスチレン、又は、これらを含む混合物を加熱して熱分解したガスを冷却して得られる、常温で固体又は液体の生成物を用いることを特徴とする（４）〜（６）のいずれかに記載の高炉装入原料の製造方法。 (7) At room temperature, obtained by cooling a thermally decomposed gas by heating polyethylene, polypropylene, polystyrene, or a mixture containing these as part or all of the plastic that is solid at room temperature as the raw material The method for producing a blast furnace charging raw material according to any one of (4) to (6), wherein a solid or liquid product is used.
（８）前記熱分解のための加熱温度が５００〜７００℃であることを特徴とする（７）記載の高炉装入原料の製造方法。 (8) The method for producing a blast furnace charging raw material according to (7), wherein a heating temperature for the thermal decomposition is 500 to 700 ° C.
（９）（１）〜（８）のいずれかに記載の高炉装入原料の製造方法により製造した高炉装入原料を、さらに加熱して、気孔中のプラスチックを炭化することを特徴とする高炉装入原料の製造方法。 (9) A blast furnace characterized in that the blast furnace charging raw material manufactured by the method for manufacturing a blast furnace charging raw material according to any one of (1) to (8) is further heated to carbonize the plastic in the pores. A manufacturing method of the charging raw material.
（１０）前記炭化のための加熱温度が、７００〜１１００℃であることを特徴とする（９）記載の高炉装入原料の製造方法。 (10) The method for producing a blast furnace charging raw material according to (9), wherein a heating temperature for carbonization is 700 to 1100 ° C.
（１１）鉄鉱石の内部にプラスチックが含有されていることを特徴とする高炉装入原料。 (11) A blast furnace charging raw material characterized in that a plastic is contained in iron ore.
（１２）前記鉄鉱石の内部のプラスチックは、前記鉄鉱石の内部に存在した結晶水が除去された後の気孔内に存在することを特徴とする（１１）記載の高炉装入原料。 (12) The blast furnace charging raw material according to (11), wherein the plastic inside the iron ore is present in pores after the water of crystallization existing in the iron ore is removed.
本発明の鉄鉱石の強度を向上させる高炉装入原料の製造方法、さらには、被還元性を向上させる高炉装入原料の製造方法によれば、結晶水を含む塊状の鉄鉱石の強度又は強度と被還元性を向上させることが経済的に可能となり、高炉操業の安定化に資することができる。 According to the method for producing a blast furnace charging raw material for improving the strength of the iron ore of the present invention, and further, according to the method for producing a blast furnace charging raw material for improving the reducibility, the strength or strength of the massive iron ore containing crystal water. It is economically possible to improve the reducibility and contribute to stabilization of blast furnace operation.
本発明の鉄鉱石の強度又は強度と被還元性を向上させる高炉装入原料の製造方法は、鉄鉱石中の気孔に、溶融状態のプラスチックを浸透させて冷却することによって、鉄鉱石の強度を向上させることを特徴とする。さらに、鉄鉱石中の気孔に浸透したプラスチックを、気孔内で炭化することにより、高炉内で鉄鉱石が還元されるときの還元速度を大きくすることを特徴とする。 The manufacturing method of the blast furnace charging raw material which improves the strength or strength and reducibility of the iron ore according to the present invention is to improve the strength of the iron ore by infiltrating the molten plastic into the pores in the iron ore and cooling it. It is characterized by improving. Furthermore, the reduction rate when iron ore is reduced in the blast furnace is increased by carbonizing the plastic that has penetrated into the pores in the iron ore within the pores.
ここで、本発明で言うところの鉄鉱石とは、ペレットや焼結鉱とせずに使用する鉄鉱石のことである。また、塊状の鉄鉱石とは、篩い分けにより１０〜３０ｍｍの粒径に揃えられて、高炉に装入される鉄鉱石のことである。 Here, the iron ore as referred to in the present invention is an iron ore used without using pellets or sintered ore. In addition, the massive iron ore is iron ore that is adjusted to a particle size of 10 to 30 mm by sieving and charged into a blast furnace.
鉄鉱石中の結晶水の熱分解は、２００℃程度から始まり、３００℃付近で活発になる。一方、プラスチックの溶融温度は、その種類に依存するが、１５０℃程度である。さらにプラスチックを加熱すると、プラスチックのガス化が４００℃程度から始まり、６００℃付近で活発になる。 Thermal decomposition of crystal water in iron ore starts at around 200 ° C and becomes active around 300 ° C. On the other hand, the melting temperature of plastic is about 150 ° C., although it depends on the type. When the plastic is further heated, gasification of the plastic starts from about 400 ° C. and becomes active around 600 ° C.
したがって、結晶水を含む鉄鉱石とプラスチックを、鉄鉱石中の結晶水が熱分解を始める２００℃からプラスチックのガス化がまだ活発化しない５００℃までの範囲の温度で加熱すると、鉄鉱石中の結晶水が熱分解し、除去されるとともに、プラスチックが溶融状態で共存する。 Therefore, when iron ore and plastics containing crystal water are heated at temperatures ranging from 200 ° C. at which the crystal water in the iron ore begins thermal decomposition to 500 ° C. at which plastic gasification is not yet activated, Crystallized water is thermally decomposed and removed, and the plastic coexists in a molten state.
例えば、２００〜５００℃に加熱した溶融状態のプラスチックを、大気が混入しない状態にシールした容器内に滞留させ、この溶融状態のプラスチック内に、結晶水を含む鉄鉱石を装入する。その結果、結晶水が熱分解し、除去されて鉄鉱石中に形成される亀裂や気孔に、溶融状態のプラスチックを浸透させることが可能となる。 For example, molten plastic heated to 200 to 500 ° C. is retained in a sealed container in a state where air is not mixed, and iron ore containing crystal water is charged into the molten plastic. As a result, it is possible to infiltrate the molten plastic into cracks and pores formed in the iron ore by being thermally decomposed and removed from the crystal water.
ここで、結晶水の割合の増加により、鉄鉱石の粉化が起こり易くなることを、図４に示す。図４は、結晶水含有率と、焼結鉱の還元粉化試験法によりＲＤＩ（Reduction Degradation Index）として指数化する方法に準拠して求めた粉率との関係を示した図である。焼結鉱の還元粉化試験法の昇温と還元の温度条件は、次のようである。 Here, it is shown in FIG. 4 that the iron ore is more likely to be pulverized by increasing the ratio of crystal water. FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the water content of crystallization and the powder rate determined based on a method of indexing as RDI (Reduction Degradation Index) by the reduced powder test method of sintered ore. The temperature rise and reduction temperature conditions in the reduced pulverization test method for sintered ore are as follows.
Ｎ2ガス雰囲気下で４５分間で５５０℃に昇温し、５５０℃に達した後、３０分間保持し、その後、直ちに、還元ガス（ＣＯ＝３０ｖｏｌ％、Ｎ2＝７０ｖｏｌ％）に切り替えて３０分間保持し、その後、直ちに、Ｎ2ガスに切り替えて冷却する。 The temperature was raised to 550 ° C. in 45 minutes in an N 2 gas atmosphere, reached 550 ° C., held for 30 minutes, and then immediately switched to reducing gas (CO = 30 vol%, N 2 = 70 vol%) to 30 Hold for a minute, then immediately switch to N 2 gas and cool.
今回の強度試験方法では、温度を５５０℃から３００℃に変更した。試料は、１５〜２０ｍｍの大きさのもの５００ｇとし、他の条件はすべて等しくして行い、３ｍｍ以下の粉率で評価した。 In this strength test method, the temperature was changed from 550 ° C. to 300 ° C. The sample was 500 g having a size of 15 to 20 mm, all other conditions were made equal, and evaluation was made with a powder rate of 3 mm or less.
図４から判るように、特に、結晶水を４mass％以上含む鉄鉱石は高炉内での結晶水の熱分解で生じる強度低下による粉化が、特に大きいので、結晶水を４mass％以上含む鉄鉱石に、前記の加熱処理を施すことによって、高炉内での鉄鉱石の粉化を抑制し、粉化によって生じる操業異常を回避する効果が、特に大きい。 As can be seen from FIG. 4, iron ore containing 4 mass% or more of crystal water is particularly pulverized due to strength reduction caused by thermal decomposition of crystal water in the blast furnace. Moreover, the effect of suppressing the pulverization of the iron ore in the blast furnace and avoiding the operation abnormality caused by the pulverization is particularly great by performing the heat treatment.
非特許文献１によれば、褐鉄鉱Limoniteの化学式はＦｅ2Ｏ3・ｎＨ2Ｏ（ｎ＝０．５〜４．０）であり、このとき、結晶水の割合は５〜３１mass％となるので、鉄鉱石中の結晶水の上限は、理論上、３１mass％と考えられる。 According to Non-Patent Document 1, the chemical formula of limonite Limonite is Fe 2 O 3 .nH 2 O (n = 0.5 to 4.0), and at this time, the proportion of crystal water is 5 to 31 mass%. The upper limit of crystal water in iron ore is considered to be 31 mass% theoretically.
プラスチックとしては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、又は、これらを含む混合物を用いることが可能で、使用済みの廃プラスチックもこれに含まれる。使用済みの廃プラスチックを使用することは、経済的であり、かつ、資源リサイクルを効率的に行うことが可能となる。 As the plastic, polyethylene, polypropylene, polystyrene, or a mixture containing these can be used, and used waste plastic is also included. The use of used waste plastic is economical and enables efficient resource recycling.
また、プラスチックとして、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、又は、これらを含む混合物を加熱して熱分解により発生したガスを冷却して得られる固体状又は液体状の生成物を、全量又は一部混合して用いることも可能である。 In addition, as a plastic, a solid or liquid product obtained by heating polyethylene, polypropylene, polystyrene, or a mixture containing these and then cooling the gas generated by thermal decomposition is mixed in whole or in part. It is also possible to use it.
このようにして得られた固体状又は液体状の生成物は、２００℃以上での溶融状態における粘性がきわめて低く、鉄鉱石内の微細な気孔によく浸透する。鉄鉱石内に生成する気孔が微細であるときには、このような熱分解により発生したガスを冷却して得られる固体状又は液体状の生成物を、プラスチックとして、全量又は一部混合して使用することが有効である。 The solid or liquid product thus obtained has a very low viscosity in a molten state at 200 ° C. or higher, and penetrates fine pores in iron ore well. When the pores generated in the iron ore are fine, the solid or liquid product obtained by cooling the gas generated by such thermal decomposition is used as a plastic, mixed in whole or in part. It is effective.
なお、いったん気孔に浸透した液状の生成物は、気孔内に毛細管現象により保持されるので、液体状の生成物が気孔内から粒子外部に流れ出ることはなく、ハンドリングで問題となることはない。 Since the liquid product that has once penetrated into the pores is retained in the pores by capillarity, the liquid product does not flow out of the pores to the outside of the particles, and there is no problem in handling.
この熱分解によりガスを発生するときの加熱温度は、ガス化が活発に起こる６００℃を中心にして、５００℃からプラスチックの炭化があまり活発に生じない７００℃までの間とし、大気が混入しないようにシールした容器内で熱分解させることが望ましい。 The heating temperature when gas is generated by this pyrolysis is centered at 600 ° C. where gasification is actively performed, and is between 500 ° C. and 700 ° C. where plastic carbonization does not occur so much, and the atmosphere is not mixed. It is desirable to thermally decompose in a sealed container.
鉄鉱石の気孔に浸透したプラスチックは、種類によっても多少異なるが、７００℃程度から炭化し始める。気孔内に炭化物が存在すると、高炉内で１０００℃以上に加熱されたとき、気孔内の炭化物が還元剤として機能し、鉄鉱石中の酸化鉄の還元速度が大きくなる。 The plastic that has penetrated the pores of iron ore begins to carbonize at around 700 ° C., although it varies slightly depending on the type. When carbides exist in the pores, when heated to 1000 ° C. or higher in the blast furnace, the carbides in the pores function as a reducing agent, and the reduction rate of iron oxide in the iron ore increases.
したがって、７００℃から１０００℃までの加熱により、気孔内に炭化物を生成させることによる鉄鉱石の被還元性改善効果を得ることができる。さらに、１０００℃から１１００℃まで加熱すると、気孔内の炭化物の一部により鉄鉱石内の酸化鉄の一部が還元されて、金属鉄が生成するので、高炉の生産効率の向上効果が期待できる。また、残存する炭化物による鉄鉱石中の酸化鉄の還元速度が大きくなる効果も、同様に期待できる。 Therefore, the effect of improving the reducibility of iron ore by generating carbide in the pores by heating from 700 ° C. to 1000 ° C. can be obtained. Furthermore, when heated from 1000 ° C. to 1100 ° C., a part of the iron oxide in the iron ore is reduced by a part of the carbide in the pores, and metallic iron is generated. . In addition, the effect of increasing the reduction rate of iron oxide in iron ore due to the remaining carbide can be similarly expected.
このような炭化処理は、シャフト炉を使用してシャフト炉内を降下する鉄鉱石とシャフト炉内を上昇する加熱ガスとを熱交換させることによって、実現可能である。加熱ガスは、プラスチック加熱時に発生するプラスチックのガス化ガス、前記シャフト炉の炉頂から回収されるプラスチックのガス化ガス、又は、高炉ガスを予熱又は燃焼させることによって、製造することができる。 Such carbonization treatment can be realized by exchanging heat between the iron ore descending in the shaft furnace and the heated gas rising in the shaft furnace using the shaft furnace. The heated gas can be produced by preheating or burning a plastic gasification gas generated during plastic heating, a plastic gasification gas recovered from the top of the shaft furnace, or a blast furnace gas.
しかし、シャフト炉内で鉄鉱石が１１００℃以上になると、鉄鉱石の酸化鉄ないし脈石の一部が溶融して気孔を閉塞し、被還元性が低下したり、また、シャフト炉内で鉄鉱石同士が癒着して、大きな塊りとなり、シャフト炉内を降下することができなくなる。 However, when the iron ore reaches 1100 ° C. or higher in the shaft furnace, part of the iron ore iron oxide or gangue melts to close the pores, reducing the reducibility, and the iron ore in the shaft furnace. Stones coalesce and form a large lump and cannot descend in the shaft furnace.
したがって、プラスチックが浸透した鉄鉱石を加熱する温度は、７００℃から１１００℃であることが望ましい。また、炭化処理後の鉱石は、大気中で再酸化発熱しない温度、３００℃を超えない温度まで、常温の前記プラスチックのガス化ガス又は高炉ガスで冷却してから、シャフト炉などの炭化処理炉から排出することが望ましい。 Therefore, it is desirable that the temperature at which the iron ore infiltrated with the plastic is heated is 700 ° C. to 1100 ° C. The ore after the carbonization treatment is cooled with the plastic gasification gas or blast furnace gas at a normal temperature to a temperature at which the reoxidation heat does not exceed 300 ° C. in the atmosphere, and then the carbonization furnace such as a shaft furnace. It is desirable to discharge from
プラスチックの溶融、プラスチックの熱分解ガス化及び炭化に必要な燃料は、プラスチックのガス化ガスを使用してもよいし、高炉ガスを用いてもよい。 As a fuel necessary for melting of plastic, pyrolysis gasification of plastic and carbonization, plastic gasification gas or blast furnace gas may be used.
本発明の鉄鉱石の強度を向上させる高炉装入原料の製造方法、さらには被還元性を向上させる高炉装入原料の製造方法の実施例を以下に示す。鉄鉱石には、結晶水を８mass％含有した１０〜３０ｍｍ粒径の塊状の鉄鉱石を使用した。結晶水の分析は、カールフィッシャー法（ＪＩＳ Ｍ８２１１）による。 Examples of the method for producing a blast furnace charging raw material for improving the strength of the iron ore according to the present invention and the method for producing a blast furnace charging raw material for improving the reducibility will be described below. As the iron ore, a massive iron ore having a particle diameter of 10 to 30 mm containing 8 mass% of crystal water was used. The analysis of crystal water is based on the Karl Fischer method (JIS M8211).
プラスチックには、ポリエチレン２９mass％、ポリプロピレン２４mass％、及び、ポリスチレン２８％を含む廃プラスチックを使用した。残りの成分は、ポリ塩化ビニル等のその他のプラスチック類と夾雑物である。 As the plastic, waste plastic containing 29 mass% polyethylene, 24 mass% polypropylene, and 28% polystyrene was used. The remaining components are other plastics such as polyvinyl chloride and impurities.
（実施例１）
図１に基づき説明する。鉄鉱石中の結晶水の熱分解は、２００℃程度から始まるので、２００℃より低い加熱温度では、期待する効果が発現しない。一方、プラスチックのガス化は４００℃程度から始まり、６００℃付近で活発になる。したがって、５００℃を超える温度になると、プラスチックのガス化量が増えて、鉱石の改質に利用するプラスチックの利用効率が低下する。
(Example 1)
This will be described with reference to FIG. Since thermal decomposition of crystal water in iron ore starts at about 200 ° C., the expected effect is not exhibited at a heating temperature lower than 200 ° C. On the other hand, plastic gasification starts at around 400 ° C and becomes active around 600 ° C. Therefore, when the temperature exceeds 500 ° C., the amount of plastic gasified increases, and the utilization efficiency of the plastic used for ore reforming decreases.
そこで、温度４００℃の加熱ガス９を、プラスチック貯留容器３内の溶融状態のプラスチック４内に設置された熱交換器１０に送り、溶融状態のプラスチック４の温度を３００℃に制御する。プラスチックの熱分解によって発生するガスは、密閉容器６内から排ガス１２として回収される。 Therefore, the heated gas 9 having a temperature of 400 ° C. is sent to the heat exchanger 10 installed in the molten plastic 4 in the plastic storage container 3 to control the temperature of the molten plastic 4 to 300 ° C. The gas generated by the thermal decomposition of the plastic is recovered from the sealed container 6 as the exhaust gas 12.
結晶水を８mass％含有した粒度１０〜３０ｍｍの塊状の鉄鉱石を、鉄鉱石原料供給ホッパー１から溶融状態のプラスチック４内に装入する。同様に、プラスチックを、プラスチック原料ホッパー２から、溶融状態のプラスチック４内に装入する。溶融状態のプラスチック４内で、鉄鉱石は結晶水を失い、プラスチックは溶融する。そして、結晶水を失って鉄鉱石粒子内に生成した亀裂に、溶融状態のプラスチックが浸透する。 A massive iron ore having a particle size of 10 to 30 mm containing 8 mass% of crystal water is charged into the molten plastic 4 from the iron ore raw material supply hopper 1. Similarly, the plastic is charged into the molten plastic 4 from the plastic raw material hopper 2. In the molten plastic 4, the iron ore loses crystallization water and the plastic melts. And the plastic in a molten state osmose | permeates the crack which lost crystal water and produced | generated in the iron ore particle | grains.
プラスチックが浸透した鉄鉱石は、耐熱コンベア５によって、プラスチック貯留容器３から密閉容器６内に設置されたプラスチック浸透鉄鉱石集合シュート７に排出される。プラスチックが浸透した鉄鉱石は、プラスチック浸透鉄鉱石集合シュート７から、プラスチック浸透鉄鉱石排出ホッパー８を経て系外に排出されて、高炉装入原料として使用される。 The iron ore infiltrated with the plastic is discharged from the plastic storage container 3 to the plastic infiltrated iron ore collecting chute 7 installed in the sealed container 6 by the heat-resistant conveyor 5. The iron ore infiltrated with the plastic is discharged out of the system from the plastic-penetrated iron ore collecting chute 7 through the plastic-penetrated iron ore discharge hopper 8 and used as a blast furnace charging raw material.
なお、本方法により製造したプラスチック浸透鉄鉱石を破砕して、その断面を観察したところ、図５に示すように、鉄鉱石の気孔中にプラスチックが浸透していることがわかった。 In addition, when the plastic penetration iron ore manufactured by this method was crushed and the cross section was observed, it turned out that the plastic has osmose | permeated in the pore of iron ore as shown in FIG.
本方法により製造したプラスチック浸透鉄鉱石の強度を調査した。塊状鉄鉱石の強度を評価する試験方法は、焼結鉱の還元粉化試験法によりＲＤＩ（Reduction Degradation Index）として指数化する方法に準拠した。焼結鉱の還元粉化試験法と異なる条件を、以下に述べる。 The strength of plastic infiltrated iron ore produced by this method was investigated. The test method for evaluating the strength of the massive iron ore was based on the method of indexing as RDI (Reduction Degradation Index) by the reduced powder test method of sintered ore. The conditions that are different from those of the reduced pulverization test method for sintered ore are described below.
焼結鉱の還元粉化試験法の昇温と還元の温度条件は、次のようである。Ｎ2ガス雰囲気下で、４５分間で５５０℃に昇温し、５５０℃に達した後、３０分間保持し、その後、直ちに、還元ガス（ＣＯ＝３０ｖｏｌ％、Ｎ2＝７０ｖｏｌ％）に切り替えて３０分間保持し、その後、直ちに、Ｎ2ガスに切り替えて冷却する。 The temperature rise and reduction temperature conditions in the reduced pulverization test method for sintered ore are as follows. In an N 2 gas atmosphere, the temperature was raised to 550 ° C. in 45 minutes, reached 550 ° C., held for 30 minutes, and then immediately switched to reducing gas (CO = 30 vol%, N 2 = 70 vol%). Hold for 30 minutes, then immediately switch to N 2 gas and cool.
今回の強度試験方法では、温度を、５５０℃から３００℃に変更した。試料は、１５〜２０ｍｍの大きさのもの５００ｇとし、他の条件はすべて等しくして行い、３ｍｍ以下の粉率で評価した。 In this strength test method, the temperature was changed from 550 ° C. to 300 ° C. The sample was 500 g having a size of 15 to 20 mm, all other conditions were made equal, and evaluation was made with a powder rate of 3 mm or less.
その結果、実施例１では、粉率は３０mass％であった。 As a result, in Example 1, the powder rate was 30 mass%.
対して、参考例として焼結鉱、及び、比較例として結晶水を８mass％含有した塊状の鉄鉱石を、前記強度試験方法で評価した。その結果、焼結鉱では、粉率は１５mass％、結晶水を８mass％含有した塊状の鉄鉱石では、粉率は７０mass％であった。すなわち、本発明では、結晶水を有する鉄鉱石であっても、強度を大きく向上することが可能で、焼結鉱の強度レベルに近づけることができることがわかった。 In contrast, a sintered iron ore as a reference example and a massive iron ore containing 8 mass% of crystal water as a comparative example were evaluated by the strength test method. As a result, in the sintered ore, the powder rate was 15 mass%, and in the massive iron ore containing 8 mass% of crystal water, the powder rate was 70 mass%. That is, in the present invention, it was found that even iron ore having crystal water can greatly improve the strength and can approach the strength level of the sintered ore.
また、結晶水を８mass％含有した塊状の鉄鉱石を鉄鉱石原料の１０％装入し、焼結鉱とペレットを鉄鉱石原料の９０％装入して操業している高炉の出銑比は、２．１０であったのに対し、実施例１で製造した高炉装入原料を用いた場合、すなわち、結晶水を８mass％含有した塊状の鉄鉱石を鉄鉱石原料の５％装入し、実施例１のプラスチック浸透鉄鉱石を鉄鉱石原料の５％装入し、焼結鉱とペレットを鉄鉱石原料の９０％装入して操業している高炉の出銑比は、２．２１に上昇し、高炉の生産性を向上させることが可能であった。 In addition, the ratio of the blast furnace that operates with 10% of iron ore raw material charged with massive iron ore containing 8% by mass of crystal water and 90% of iron ore raw material charged with sintered ore is In contrast to 2.10, when the blast furnace charging raw material produced in Example 1 was used, that is, 5% of iron ore raw material containing a mass of iron ore containing 8 mass% of crystal water was charged. The output ratio of the blast furnace operated with 5% of the iron ore raw material charged with the plastic infiltrated iron ore of Example 1 and 90% of the iron ore raw material charged with sintered ore is 2.21 It was possible to increase the productivity of the blast furnace.
（実施例２）
図２に基づき説明する。温度７００℃の加熱ガス１６を、プラスチック熱分解ガス化容器１４内の溶融状態のプラスチック１５内に設置された熱交換器１７に送り、溶融状態のプラスチック１５の温度を６００℃に制御する。プラスチックをプラスチック原料ホッパー１３から、溶融状態のプラスチック１５内に装入する。
(Example 2)
This will be described with reference to FIG. The heating gas 16 having a temperature of 700 ° C. is sent to the heat exchanger 17 installed in the molten plastic 15 in the plastic pyrolysis gasification vessel 14, and the temperature of the molten plastic 15 is controlled to 600 ° C. The plastic is charged into the molten plastic 15 from the plastic raw material hopper 13.
プラスチックの熱分解によって発生するガスは、熱分解ガス化容器１４からプラスチック熱分解ガス配管１９を通り、冷却水により間接冷却される構造の熱分解生成物凝縮分離容器２０において冷却される。プラスチックの熱分解によって発生するガスに含まれる高沸点成分は、熱分解生成物凝縮分離容器２０において凝縮して、固体状又は液体状の熱分解生成物として回収される。 The gas generated by the thermal decomposition of the plastic passes through the thermal decomposition gasification vessel 14 through the plastic thermal decomposition gas pipe 19 and is cooled in the thermal decomposition product condensation separation vessel 20 having a structure indirectly cooled by cooling water. The high boiling point component contained in the gas generated by the thermal decomposition of the plastic is condensed in the thermal decomposition product condensation / separation vessel 20 and recovered as a solid or liquid thermal decomposition product.
この熱分解生成物は、熱分解生成物凝縮分離容器２０から熱分解生成物供給ホッパー２２に供給される。低沸点成分は、排ガス２１として回収される。 This pyrolysis product is supplied from the pyrolysis product condensation separation container 20 to the pyrolysis product supply hopper 22. The low boiling point component is recovered as the exhaust gas 21.
温度４００℃の加熱ガス９を、溶融状態のプラスチック貯留容器３内の溶融状態のプラスチック４内に設置された熱交換器１０に送り、溶融状態のプラスチック４の温度を３００℃に制御する。プラスチックの熱分解によって発生するガスは、密閉容器６内から排ガス１２として回収される。 The heated gas 9 having a temperature of 400 ° C. is sent to the heat exchanger 10 installed in the molten plastic 4 in the molten plastic storage container 3 to control the temperature of the molten plastic 4 to 300 ° C. The gas generated by the thermal decomposition of the plastic is recovered from the sealed container 6 as the exhaust gas 12.
結晶水を８mass％含有した粒度１０〜３０ｍｍの塊状の鉄鉱石を、鉄鉱石原料供給ホッパー１から溶融状態のプラスチック４内に装入する。同様に、プラスチックを、プラスチック原料ホッパー２から溶融状態のプラスチック４内に装入する。さらに、プラスチック熱分解生成物を、熱分解生成物供給ホッパー１７から溶融状態のプラスチック４内に装入する。 A massive iron ore having a particle size of 10 to 30 mm containing 8% by mass of crystal water is charged into the molten plastic 4 from the iron ore raw material supply hopper 1. Similarly, the plastic is charged into the molten plastic 4 from the plastic raw material hopper 2. Further, the plastic pyrolysis product is charged into the molten plastic 4 from the pyrolysis product supply hopper 17.
溶融状態のプラスチック４内で、鉄鉱石は結晶水を失い、プラスチックは溶融し、プラスチック熱分解生成物は、再溶融する。そして、結晶水を失って鉄鉱石粒子内に生成した亀裂に、溶融状態のプラスチックが浸透する。 Within the molten plastic 4, the iron ore loses crystallization water, the plastic melts, and the plastic pyrolysis product remelts. And the plastic in a molten state osmose | permeates the crack which lost crystal water and produced | generated in the iron ore particle | grains.
プラスチックが浸透した鉄鉱石は、耐熱コンベア５によって、プラスチック貯留容器３から密閉容器６内に設置されたプラスチック浸透鉄鉱石集合シュート７に排出される。プラスチックが浸透した鉄鉱石は、プラスチック浸透鉱石集合シュート７から、プラスチック浸透鉄鉱石排出ホッパー８を経て系外に排出されて、高炉装入原料として使用される。 The iron ore infiltrated with the plastic is discharged from the plastic storage container 3 to the plastic infiltrated iron ore collecting chute 7 installed in the sealed container 6 by the heat-resistant conveyor 5. The iron ore infiltrated with the plastic is discharged out of the system from the plastic infiltrating ore collecting chute 7 through the plastic infiltrating iron ore discharge hopper 8 and used as a blast furnace charging raw material.
本方法により製造したプラスチック浸透鉄鉱石の強度を調査した。鉄鉱石の強度を評価する試験方法は、実施例１で示した方法と同様である。 The strength of plastic infiltrated iron ore produced by this method was investigated. The test method for evaluating the strength of iron ore is the same as the method shown in Example 1.
その結果、実施例２では、粉率は２０mass％であった。 As a result, in Example 2, the powder rate was 20 mass%.
すなわち、本発明では、結晶水を有する鉄鉱石であっても、強度を大きく向上することが可能で、焼結鉱の強度レベルに近づけることができることがわかった。 That is, in the present invention, it was found that even iron ore having crystal water can greatly improve the strength and can approach the strength level of the sintered ore.
さらに、プラスチックの熱分解により生じたガスを冷却することで得られたプラスチックを、鉄鉱石内に浸透させるプラスチックとすることで、より強度を向上できることが確認できた。これは、結晶水が除去されて生じた気孔に、より粘度の低い溶融状態のプラスチックが浸透して、微細な気孔中にもよく浸透したためと考えられる。 Furthermore, it has been confirmed that the strength can be further improved by making the plastic obtained by cooling the gas generated by the thermal decomposition of the plastic into a plastic that penetrates into the iron ore. This is presumably because the melted plastic having a lower viscosity permeates into the pores generated by removing the crystal water and penetrates well into the fine pores.
（実施例３）
図３に基づき説明する。結晶水を８mass％含有した塊状の鉄鉱石から実施例２で製造したプラスチック浸透鉄鉱石３２を、シャフト状の炭化炉３６の炉頂に装入する。シャフト状の炭化炉３６の高さ方向の中間部分から、高炉ガスを、予熱かつ部分燃焼させた温度８００℃の加熱ガス３０として吹込み、このガスで、炭化炉内のプラスチック浸透鉄鉱石を加熱して炭化する。
(Example 3)
This will be described with reference to FIG. The plastic-penetrated iron ore 32 produced in Example 2 from the massive iron ore containing 8 mass% of crystal water is charged into the top of the shaft-like carbonization furnace 36. Blast furnace gas is blown from the middle part of the shaft-shaped carbonization furnace 36 in the height direction as a heated gas 30 having a preheated and partially burned temperature of 800 ° C., and this gas heats the plastic-penetrated iron ore in the carbonization furnace And carbonize.
加熱ガス３０は、炭化炉３６内を上昇しながらプラスチック浸透鉄鉱石と熱交換し、温度が低下して、炭化炉３６の上部から、排ガス３１として系外に排出される。 The heated gas 30 exchanges heat with the plastic osmotic iron ore while rising in the carbonization furnace 36, the temperature decreases, and is discharged out of the system as exhaust gas 31 from the upper part of the carbonization furnace 36.
炭化炉３６に装入されたプラスチック浸透鉄鉱石３２は、炭化炉３６の内部を降下するとともに加熱されて、加熱ガス３０の吹込まれている高温領域にて、鉄鉱石中のプラスチックが炭化される。炭化処理後の高温の鉄鉱石は、炭化炉３６内をさらに降下する途中で、冷却入りガス３４として用いる常温の高炉ガスにより冷却されて、炭化炉３６下部から炭化処理後鉄鉱石３３として排出される。 The plastic-penetrated iron ore 32 charged in the carbonization furnace 36 descends inside the carbonization furnace 36 and is heated, and the plastic in the iron ore is carbonized in a high temperature region where the heated gas 30 is blown. . The high-temperature iron ore after the carbonization treatment is cooled by the normal-temperature blast furnace gas used as the cooling gas 34 in the middle of descending the inside of the carbonization furnace 36, and is discharged as the post-carbonization iron ore 33 from the bottom of the carbonization furnace 36. The
冷却入りガス３４は、炭化処理後の鉄鉱石と熱交換し、温度が上昇して、冷却出ガス３５として系外に排出される。加熱ガス３０と冷却入りガス３４の圧力を調整することにより、冷却入りガス３４の一部は、加熱ガス３０とともにシャフト状の炭化炉３６内を上昇するが、大部分は冷却出ガス３５として系外に排出される。 The cooled gas 34 exchanges heat with the iron ore after the carbonization treatment, the temperature rises, and is discharged out of the system as a cooled out gas 35. By adjusting the pressure of the heating gas 30 and the cooling gas 34, a part of the cooling gas 34 rises in the shaft-like carbonization furnace 36 together with the heating gas 30, but most of the system is used as the cooling gas 35. Discharged outside.
本方法により製造した炭化処理後鉄鉱石の強度を調査した。鉄鉱石の強度を評価する試験方法は実施例１で示した方法と同様である。 The strength of iron ore after carbonization produced by this method was investigated. The test method for evaluating the strength of iron ore is the same as the method shown in Example 1.
その結果、実施例３では、粉率は４０mass％であった。 As a result, in Example 3, the powder rate was 40 mass%.
すなわち、本発明では、結晶水を有する鉄鉱石であっても、強度を大きく向上することが可能で、焼結鉱の強度レベルに近づけることができることがわかった。 That is, in the present invention, it was found that even iron ore having crystal water can greatly improve the strength and can approach the strength level of the sintered ore.
本方法により製造した炭化処理後鉄鉱石の被還元性を調査した。鉄鉱石の被還元性を評価する試験方法は鉄鉱石類の還元試験法（ＪＩＳ Ｍ ８７１３）に準拠した。鉄鉱石類の還元試験法と異なる条件を、以下に述べる。 The reducibility of the iron ore after carbonization produced by this method was investigated. The test method for evaluating the reducibility of iron ore was based on the iron ore reduction test method (JIS M 8713). The conditions different from the iron ore reduction test method are described below.
鉄鉱石類の還元試験法の昇温と還元の温度条件は次のようである。Ｎ2ガス雰囲気下で９００℃に昇温し、９００℃に達した後、３０分間保持し、その後、直ちに、還元ガス（ＣＯ＝３０ｖｏｌ％、Ｎ2＝７０ｖｏｌ％）に切り替えて１８０分間保持し、その後、直ちに、Ｎ2ガスに切り替えて冷却する。今回の被還元性を評価する試験方法では、温度を９００℃から１０５０℃に変更した。他の条件はすべて等しくして行った。 The temperature rise and reduction temperature conditions of the iron ore reduction test method are as follows. The temperature was raised to 900 ° C. in an N 2 gas atmosphere, and after reaching 900 ° C., held for 30 minutes, and then immediately switched to reducing gas (CO = 30 vol%, N 2 = 70 vol%) and held for 180 minutes. Then, immediately switch to N 2 gas and cool. In this test method for evaluating reducibility, the temperature was changed from 900 ° C. to 1050 ° C. All other conditions were made equal.
温度が１０５０℃の条件では、参考例の焼結鉱の還元率は７５％、比較例の結晶水を８mass％含有した塊状の鉄鉱石の還元率は５５％であったのに対し、結晶水を８mass％含有した塊状の鉄鉱石から本実施例３によって製造した炭化処理後鉄鉱石の還元率は７５％で、焼結鉱と同等であり、比較例の結晶水を８mass％含有した塊状の鉄鉱石よりも、被還元性が優れていた。 Under the condition of a temperature of 1050 ° C., the reduction rate of the sintered ore of the reference example was 75%, and the reduction rate of the massive iron ore containing 8 mass% of the crystallization water of the comparative example was 55%, whereas the crystallization water The reduction rate of the iron ore after carbonization produced from the massive iron ore containing 8 mass% is 75%, which is equivalent to the sintered ore, and the massive iron ore containing 8 mass% of the crystallization water of the comparative example. It was more reducible than iron ore.
１ 鉄鉱石原料供給ホッパー
２ プラスチック原料供給ホッパー
３ プラスチック貯留容器
４ 溶融状態のプラスチック
５ 耐熱コンベア
６ 密閉容器
７ プラスチック浸透鉄鉱石集合シュート
８ プラスチック浸透鉄鉱石排出ホッパー
９ 加熱用ガス
１０ 熱交換器
１１ 熱交換器排ガス
１２ 排ガス
１３ プラスチック原料供給ホッパー
１４ プラスチック熱分解ガス化容器
１５ 溶融状態のプラスチック
１６ 加熱用ガス
１７ 熱交換器
１８ 熱交換器排ガス
１９ プラスチック熱分解ガス配管
２０ 熱分解生成物凝縮分離容器
２１ 排ガス
２２ プラスチック熱分解生成物供給ホッパー
３０ 加熱ガス
３１ 排ガス
３２ プラスチック浸透鉄鉱石
３３ 炭化処理後鉄鉱石
３４ 冷却入りガス
３５ 冷却出ガス
３６ 炭化炉
３７ 鉱石中に浸透したプラスチック
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Iron ore raw material supply hopper 2 Plastic raw material supply hopper 3 Plastic storage container 4 Plastic in molten state 5 Heat-resistant conveyor 6 Sealed container 7 Plastic penetration iron ore collection chute 8 Plastic penetration iron ore discharge hopper 9 Heating gas 10 Heat exchanger 11 Heat Exchanger exhaust gas 12 Exhaust gas 13 Plastic raw material supply hopper 14 Plastic pyrolysis gasification vessel 15 Molten plastic 16 Heating gas 17 Heat exchanger 18 Heat exchanger exhaust gas 19 Plastic pyrolysis gas piping 20 Pyrolysis product condensation separation vessel 21 Exhaust gas 22 Plastic pyrolysis product supply hopper 30 Heated gas 31 Exhaust gas 32 Plastic infiltrated iron ore 33 Iron ore after carbonization 34 Cooled gas 35 Cooled out gas 36 Carbonization furnace 37 Plastic infiltrated into ore Click
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