JP2010126802A - 焼結鉱の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】パレット上に粉鉱石と炭材を含む焼結原料を装入する装入工程と、装入層表面の炭材に点火する点火工程と、装入層上方で気体燃料を供給する気体燃料供給工程と、パレット下に配置されたウインドボックスで上記希釈気体燃料と空気を装入層内に吸引して、装入層内の炭材を燃焼させると共に、上記希釈気体燃料を炭材燃焼後の装入層内で燃焼させて焼結する焼結工程を有する焼結鉱の製造方法において、上記焼結原料中の炭材の量を気体燃料を供給しないときよりも削減する、好ましくは、気体燃料供給工程で供給する気体燃料の燃焼熱に相当する量以上削減する。
【選択図】図15
Description
置換率=B/A
ただし、A:供給した気体燃料の燃焼熱、B:削減した炭材量に相当する燃焼熱
で定義される置換率で1〜15の範囲とすることを特徴とする。
表4は、製鉄業において使用されている気体燃料(都市ガス、コークス炉ガス(Cガス)、高炉ガス(Bガス))の燃焼下限濃度、供給濃度等を示したものである。焼結原料中に供給する際の気体燃料の濃度は、爆発や火災(着火)を防止する観点からは、燃焼下限濃度より低い方が安全である。この点、都市ガスは、メタンを主成分とする天然ガス(LNG)を使用しており、Cガスと燃焼下限濃度が近似しているが、熱量がCガスよりも高いことから、供給濃度を低くできる。したがって、安全性を確保するには、供給濃度を低くできる都市ガスの方がCガスよりも優位である。
本発明の製造方法において装入層中に導入する希釈気体燃料は、その中に含まれる可燃性ガス(燃焼成分)の濃度を、大気中の常温における燃焼下限濃度の3/4(75%)以下に希釈したものであることが好ましい。その理由は、装入層上部への高濃度の可燃性ガスの供給は、時として、爆発的燃焼を招くおそれがあり、少なくとも常温では、火種があっても燃焼しない状態としておく必要があること、装入層中で完全に燃焼せず、未燃焼のままウインドボックスの下流にある電気集塵器等に到達したとしても、電気集塵器の放電によって燃焼するおそれがないことが必要であること、さらに、希釈気体燃料の燃焼による酸素の消費によって、焼結原料用に含まれる総燃料(炭材+気体燃料)の燃焼に必要な酸素の不足を招いて燃焼不足を起こさない程度に希釈されたものであることが必要であるからである。
「鉱物工学」(今井秀喜、武内寿久禰,藤木良規編、1976、175、朝倉書店)によれば、焼結反応は、図9の模式図のようにまとめられる。また、表6には、焼結過程で生成する各種鉱物の引張強度(冷間強度)と被還元性の値を示した。図9からわかるように、焼結過程では、1200℃で融液が生成し始め、焼結鉱の構成鉱物の中で最も高強度で被還元性も比較的高いカルシウムフェライトが生成する。さらに昇温が進んで約1380℃を超えると、冷間強度と被還元性が最も低い非晶質珪酸塩(カルシウムシリケート)と、還元粉化しやすい二次ヘマタイトとに分解する。したがって、焼結鉱の冷間強度および被還元性(RI)のいずれにも優れた焼結鉱を安定して得るには、焼結過程において1200℃以上の温度で得られたカルシウムフェライトを、カルシウムシリケートと二次ヘマタイトとに分解させないことが重要なポイントとなる。
したがって、還元粉化性(RDI)に優れかつ高強度で被還元性に優れる焼結鉱を得るためには、焼結時における装入層内の最高到達温度を1380℃超えとすることなく、装入層内の温度を1200℃(カルシウムフェライトの固相線温度)〜1380℃(転移温度)の範囲に制御する必要がある。
図13から、少なくとも、気体燃料を供給して焼結鉱を製造する場合には、焼結原料中の炭材の量を、気体燃料を供給しないときよりも削減しても、焼結鉱の品質特性(強度、被還元性)や生産性には何ら悪影響はなく、却って焼結鉱の品質特性や生産性を向上すること、特に、置換率B/Aを1以上、すなわち、気体燃料供給工程で供給する希釈気体燃料の燃焼熱に相当する量以上の炭材を削減しても、焼結鉱の品質特性(強度、被還元性)や生産性はむしろ向上していることがわかる。さらに、図13からは、炭材の削減量は、置換率B/Aを5程度とし、炭材量を大幅に削減しても、気体燃料供給の効果を十分に享受できることがわかる。つまり、装入層内の温度を1200〜1380℃の領域に維持して非晶質のカルシウムシリケートが生成しないようにするには、気体燃料供給工程で供給する気体燃料の燃焼熱に相当する量以上の炭材を削減しなければならないことが確認された。
なお、タンブラー強度は、実機焼結機で得られる焼結鉱強度を表す指標として最も広く用いられており、シャッター強度と強い相関関係がある。このタンブラー強度TIは、JIS M8712に準拠し、試料を回転ドラム内で回転させて、6.3mmの篩で篩い分け、試験に供された試料質量と、試験後の+6.3mmの試料質量の比から求めた。また、被還元性は、JIS M8713に準じて、19.0〜22.4mmに篩い分けた500gの焼結鉱試料を、900℃のもとで、COを30vol%、N2を70vol%含む還元ガスで180分間還元した後、還元前の被還元酸素量に対する還元酸素量の割合で求めた。
2、3:ドラムミキサー
4:床敷鉱ホッパー
5:サージホッパー
6:ドラムフィーダー
7:切り出しシュート
8:パレット
9:装入層
10:点火炉
11:ウインドボックス(風箱)
Claims (4)
- 循環移動するパレット上に粉鉱石と炭材を含む焼結原料を装入して装入層を形成する装入工程と、
その装入層表面の炭材に点火炉を使って点火する点火工程と、
装入層上方の大気中に気体燃料を供給して燃焼下限濃度以下の希釈気体燃料として供給する気体燃料供給工程と、
パレット下に配置されたウインドボックスで上記希釈気体燃料と空気を装入層内に吸引して、装入層内の炭材を燃焼させると共に、上記希釈気体燃料を炭材燃焼後の装入層内で燃焼させて焼結する焼結工程を有する焼結鉱の製造方法において、
上記焼結原料中の炭材の量を、気体燃料を供給しないときよりも削減することを特徴とする焼結鉱の製造方法。 - 上記炭材の削減量を、下記式で定義される置換率で1〜15の範囲とす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。
記
置換率=B/A
ただし、A:供給した気体燃料の燃焼熱、B:削減した炭材量に相当する燃焼熱 - 上記置換率を1.5〜10の範囲とすることを特徴とする請求項2に記載の焼結鉱の製造方法。
- 上記置換率を2〜6の範囲とすることを特徴とする請求項2に記載の焼結鉱の製造方法。
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