JP4911330B2 - 焼結鉱の製造方法及び焼結機 - Google Patents
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Description
図16は、厚さが600mmの装入層中を移動する燃焼帯の前線が、該装入層のパレットの約400mm上(装入層表面から200mm下)の位置にあるときにおける装入層内の圧損と温度の分布を示したものである。このときの圧損分布は、湿潤帯におけるものが約60%、燃焼・溶融帯におけるものが約40%である。
上記問題点を解決する技術として、出願人は、特許文献5において、焼結機のパレット上に堆積させた焼結原料の装入層の上から燃焼下限濃度以下に希釈した各種気体燃料を供給して装入層中に導入し、燃焼させることにより、装入層内の最高到達温度および高温域保持時間のいずれか一方または両方を調整する方法を提案している。
そこで、本発明は上記従来例の課題に着目してなされたものであり、下方吸引式の焼結機において、高強度高品質の焼結鉱を、高歩留でかつ安全に製造することができる焼結鉱の製造方法を提供することを目的としている。
さらに、本発明の一の形態に係る焼結機は、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し、形成した装入層の炭材に点火炉で点火し、前記パレットの下方に配設したウインドボックスで空気を吸引することにより、焼結鉱を製造する焼結機であって、前記点火炉の下流側に、液体燃料を粒径100μm以下に微粒化して前記装入層の上方に供給し、当該装入層上から装入層中に常温における燃焼下限濃度以下に希釈された状態で供給する液体燃料噴射装置を配設したことを特徴としている。
さらにまた、本発明の他の形態に係る焼結機は、前記液体燃料噴射装置は、圧縮気体が供給される配管と、該配管の途中に形成された前記圧縮気体と液体燃料とを混合する混合部と、前記配管の下端に形成された分岐噴射部とで構成されるスプレー機構を備えていることを特徴としている。
なおさらに、本発明の他の形態に係る焼結機は、前記分岐噴射部は、配管側から先端に行くに従い徐々に下がる先下がり勾配に形成された一対の噴射ノズル部を有することを特徴としている。
なおさらに、本発明の他の形態に係る焼結機は、前記分岐噴射部は、配管側から先端に行くに従い徐々に下がる先下がり勾配に形成された一対の噴射ノズル部を有することを特徴としている。
図1は、本発明に係る焼結機の一実施形態を示す概略構成図である。この図1においては、前述した従来例と同様に、鉄鉱石粉、製鉄所内回収粉、焼結鉱篩下粉、石灰石およびドロマイトなどの含CaO系副原料、生石灰等の造粒助剤、コークス粉や無煙炭などの焼結原料を複数のホッパー1からコンベヤ上に所定の割合で切り出し、切り出した原料をドラムミキサー2,ロータリーキルン3等によって適量の水を加えて混合、造粒されて、3.0〜6.0mmの平均径を有する擬似粒子である焼結原料とされてサージホッパー5に貯留される。一方、所定粒径に整粒した塊鉱石を床敷ホッパー4から切り出して焼結機パレット8のグレート上に床敷層を形成する。
この液体燃料噴射装置15は、点火炉10の下流側且つ燃焼・溶融帯が装入層9中を進行する過程におけるパレット進行方向の何れかの位置に一つ以上配設され、装入層9中への液体燃料ミストの供給は、装入層9中の炭材への点火後の位置で行われるのが好ましい。この液体燃料噴射装置15は、点火炉10の下流側で、燃焼前線が表層下に進行した以降の任意の位置に一つ又は複数個配設されるものであり、目標とする製品焼結鉱の冷間強度を調整する観点から、大きさ、位置、配置数が後述するように決められる。
このフード16内には、図2及び図4に示すように、装入層9の上方に焼結機パレット8の搬送方向に沿う圧縮空気供給配管21及び液体燃料供給配管22が焼結機パレット8の搬送方向と直交する幅方向に所定間隔を保って複数例えば9組平行に配設されている。各圧縮空気供給配管21及び液体燃料供給配管22の下面側には焼結機パレット8の搬送方向に所定距離を保ってスプレー機構23が配設されている。これらスプレー機構23は、焼結機パレット8の幅方向に隣接するスプレー機構23が対向しないように、焼結機パレット8の搬送方向にスプレー機構23が千鳥状に配列されている。なお、圧縮空気供給配管21及び液体燃料供給配管22の組数は9組に限定されるものではなく、複数本、3〜15組配設することが好ましい。
分岐噴射部27は、垂直配管24を挟んで対称的な2つの噴射ノズル部28a及び28bを有する。これら噴射ノズル部28a及び28bから例えば100μm以下の微粒子に微粒化した液体燃料ミスト29が略水平方向に噴射される。
ここで、本発明に用いることができる液体燃料とその特性について下記表1に示した。
なお、廃油等は、引火し易い成分や着火温度の低い成分を含むことがあるので、本発明で用いるには好ましくない。着火温度や引火点の低い成分を含む廃油等の液体燃料を予め気化させて、装入層9即ち焼結原料ベッド上に供給した場合には、装入層9中の燃焼帯近傍に到達する前の装入層9の表層の上部空間ないしは装入層9の表層近傍で燃焼してしまうため、本発明が意図する装入層9の燃焼帯近傍で燃焼させて例えば1200℃以上に保持する高温域保持時間の延長を図るという効果を得ることができないためである。
これに対して、ゴマ油を点火後1〜6min間吹込んだ場合には、点火後5min経過時の燃焼帯幅が114mmに拡大し、且つ装入層の表面より50mm下のヒートパターンが点火から1minを経過してから急上昇して1200℃を超え、この1200℃超えの状態を82sec保持してから温度が比較的緩い勾配で低下することになる。
また、液体燃料噴射装置15の設置位置、大きさ、配置数は以下のようにして設定される。
つまり、図11(b)の液体燃料のガス化領域において、まず、液体燃料の蒸気濃度が、表1の燃焼下限濃度以下になるように、スプレーノズルから液体燃料を噴霧することが重要である。吹き込むにあたっては焼結完了帯の表層部で燃焼させないように燃焼下限濃度の75%以下とすることが必要であり、その下限は燃料熱を活用するためには少なくとも燃焼下限濃度の1%以上とする。好ましくは燃焼下限濃度の25%以下、4%以上である。上限は、火災などの安全上から、下限は有効熱量から決まる。また、着火温度以下である必要がある。
液体燃料のガス化領域(焼結完了帯)において、その領域の温度が、液体燃料の沸点以上で、着火温度以下(燃焼下限濃度より濃度を低下させることにより制御可能)とした、液体燃料として重油、エタノール例を示しているが、最高温度を1380℃に抑えるため粉コークス使用量は減少させて行った。いずれも白く見える燃焼・溶融帯は拡大し、得られた焼結鉱強度は粉コークスのみ使用する従来焼結法より高いものを得ることができた。
なお、ガス化領域(焼結完了帯)の温度が、着火温度以上(燃焼下限濃度に近い高濃度)であると、図13のように、粉コークス燃焼帯に入る前の焼結完了帯表面で液体燃料蒸気が燃焼してしまい、効果が無くなり、酸素不足を招くなど焼結操業にとってかえって悪影響を与える。
(a)装入層9の上部に焼結ケーキが生成していない点火直後の状態で液体燃料ミストの供給を行うと、この装入層9の上で燃焼を起こす可能性がある。
(b)液体燃料ミストの供給は、焼結鉱の歩留りを向上させる必要のある部分に対して行う、即ち、焼結鉱の強度を上昇させたい部分で燃焼を起こすよう供給するのが好ましい。
本発明に係る焼結機では、液体燃料ミストの供給位置(装入層への導入位置)は、パレット進行方向における点火炉出側で、焼結ケーキが生成した後のいわゆる燃焼前線が表層下に進行した位置(例えば、表層下100mm以上、好ましくは200mm程度以下で液体燃料ミストの燃焼が起こる位置)から焼結が完了するまでの間の1ヶ所以上の任意の位置で行うことが好ましい。このことは、上述したように、燃焼前線が装入層の表層下に移った段階で液体燃料ミストの導入を開始することを意味しており、その結果、液体燃料ミストの燃焼が装入層の内部で起り、そして次第により下層に移るので、爆発のおそれがなく、安全な焼結操業が可能になることを意味している。
一般に、点火後の装入層では、パレットの移動に伴って燃焼(火炎)前線が次第に下方にかつ前方(下流側)に拡大していく中で、燃焼・溶融帯の位置が前述した図18(a)に示すように変化する。そして、図18(b)に示すように、焼結層内の焼結過程で受ける熱履歴は、上層、中層、下層で異なり、上層〜下層間では、高温域保持時間(約1200℃以上となる時間)は大きく異なる。その結果、パレット内の位置別焼結鉱の歩留まりは、図18(c)に示すような分布を示す。即ち、表層部(上層部)の歩留は低く、中層、下層部で高い歩留分布となる。そこで、本発明方法に従って、前記液体燃料ミストを供給すると、燃焼・溶融帯は、上下方向の厚みやパレット進行方向の幅などが拡大し、これが成品焼結鉱の品質向上に反映されるのである。そして、高い歩留分布となる中層部や下層部は、さらに高温域保持時間を制御できるため、歩留をより上昇させることができる。
先ず、図1に示すように、床敷ホッパー4から整粒した塊鉱石を切り出して焼結機パレット8のグレート上に床敷層を形成し、この床敷層上にサージホッパー5からドラムフィーダー6で定量切り出しされた焼結原料が装入されて焼結ベッドとも言われる400〜800mm程度の装入層9を形成する。
点火後の装入層9では、焼結機パレット8の移動に伴って燃焼(火炎)前線が次第に下方にかつ前方(下流側)に拡大していく中で、燃焼・溶融帯の位置が前述した図18(a)に示すように変化する。そして、燃焼・溶融帯の位置が上層から中層に移行する表層から200mm程度に達するときに、焼結機パレット8が液体燃料噴射装置15の位置に達する。
すなわち、液体燃料噴射装置15では、液体焼結機パレット8の装入層9の表面から所定距離離れた位置に焼結機パレット8の搬送方向に平行に延長する圧縮気体供給配管21及び液体燃料供給配管22の組が搬送方向と直交する幅方向に所定数組配設され、各組の圧縮気体供給配管21及び液体燃料供給配管22に圧縮気体及び液体燃料を混合して粒径100μm以下好ましくは粒径50μm以下で且つ粒径20μm以上に微粒化した液体燃料を液体燃料ミスト29として略水平方向に噴射するスプレー機構23が配設されている。
装入層9内に導入された液体燃料ミスト29は、表層部に生成された焼結ケーキを通過して表面から100mm以上下側の燃焼・溶融帯に達し、この燃焼・溶融層で燃焼される。このため、元々高温域保持時間が短く熱不足となりやすく、焼結鉱の冷間強度が低い上・中層域を1200℃以上の高温域に保持する高温域保持時間を長くすることができ、焼結鉱の冷間強度を向上させることができる。したがって、液体燃料ミスト29の吹き込みを行わない場合の図18(c)に示す歩留りの低い上・中層部の歩留りを向上させることができる。
なお、液体燃料供給配管22に液体燃料を供給開始する際及び液体燃料の供給を停止する際には、加熱気体を液体燃料供給配管22にパージ用気体として供給して管内に残留する液体燃料を燃焼させて除去することが好ましい。
なお、上記実施形態においては、点火炉10の下流側に液体燃料噴射装置15を配置する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、点火炉10の下流側に保温炉が配設されている場合には、この保温炉の下流側に液体燃料噴射装置15を配設すればよい。
2…ドラムミキサー
3…ロータリーキルン
4…サージホッパー
5…床敷ホッパー
6…ドラムフィーダー
7…切り出しシュート
8…燒結機パレット
9…装入層
10…点火炉
11…ウインドボックス
15…液体燃料噴射装置
16…フード、
21…圧縮空気供給配管
22…液体燃料供給配管
23…スプレー機構
24…垂直配管
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26…連結配管
27…分岐噴射部
28a,28b…噴射ノズル部
29…液体燃料ミスト
31…圧縮気体供給元配管
32…圧縮気体供給源
33…貯留タンク
34…コンプレッサ
35…レシーバタンク
36…液体燃料供給元配管
37…燃料供給ポンプ
38…液体燃料貯留タンク
51…邪魔板
52…邪魔板列
Claims (5)
- 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し、形成した装入層の炭材に点火炉で点火し、前記パレットの下方に配設したウインドボックスで空気を吸引することにより、焼結鉱を製造する焼結鉱の製造方法であって、
前記装入層に点火炉で点火した後に、液体燃料を粒径100μm以下に微粒化して前記装入層の上方に供給し、当該装入層上から装入層中に常温における燃焼下限濃度以下に希釈された状態で供給するようにしたことを特徴とする焼結鉱の製造方法。 - 前記液体燃料の粒径が50μm以下で且つ20μm以上に選定さ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。
- 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し、形成した装入層の炭材に点火炉で点火し、前記パレットの下方に配設したウインドボックスで空気を吸引することにより、焼結鉱を製造する焼結機であって、
前記点火炉の下流側に、液体燃料を粒径100μm以下に微粒化して前記装入層の上方に供給し、当該装入層上から装入層中に常温における燃焼下限濃度以下に希釈された状態で供給する液体燃料噴射装置を配設したことを特徴とする焼結機。 - 前記液体燃料噴射装置は、圧縮気体が供給される配管と、該配管の途中に形成された前記圧縮気体と液体燃料とを混合する混合部と、前記配管の下端に形成された分岐噴射部とで構成されるスプレー機構を備えていることを特徴とする請求項3に記載の焼結機。
- 前記分岐噴射部は、配管側から先端に行くに従い徐々に下がる先下がり勾配に形成された一対の噴射ノズル部を有することを特徴とする請求項4に記載の焼結機。
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