JP5682099B2 - 焼結鉱の製造方法 - Google Patents
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Description
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1/3(33%)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(固体燃料+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4において説明したように、点火炉で装入層表層の炭材に点火されて形成された燃焼帯は、パレットが下流側に移動するのに伴って、次第に装入層内の前方(下流側)かつ下方に移動していく。そして、図5(a)に示したように、焼結過程で受ける装入層の上層、中層、下層の熱履歴は大きく異なり、上層〜下層間では、高温域保持時間(1200℃以上となる時間)も大きく異なる。その結果、焼結鉱のパレット内の位置別歩留まりは、図5(b)に示すような分布を示す。即ち、パレット内の上層部の歩留は低く、中層、下層部ほど高い歩留となる。
<水準A>
5個直列に配設した気体燃料供給装置のそれぞれのフード内の大気中に、空気30000Nm3に対してLNGを180Nm3噴出させて、濃度が0.6vol%の希釈LNGとし、装入層内に導入した。
<水準B>
5個直列に配設した気体燃料供給装置のそれぞれのフード内の大気中に、空気30000Nm3に対してLNGを240,210,180,150,120Nm3と順次低減して噴出させて、それぞれのフード内のLNG濃度が0.8,0.7,0.6,0.5,0.4vol%と下流側ほど低い濃度の希釈LNGとし、装入層内に導入した。
<水準C>
5個直列に配設した気体燃料供給装置のそれぞれのフード内の大気中に、空気30000Nm3に対してLNGを120,150,180,210,240Nm3と順次高めて噴出させて、それぞれのフード内のLNG濃度が0.4,0.5,0.6,0.7,0.8%と下流側ほど高い濃度の希釈LNGとし、装入層内に導入した。
以上の結果から、点火炉出側から機長の1/3の領域で希釈気体燃料の供給を行う場合には、希釈気体燃料の濃度を、供給開始位置側を高濃度とし、下流側ほど低くするのが有効であることがわかる。
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 (3)
- 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、
気体燃料を装入層上方の大気中に層流燃焼速度以上の高速で吐出して燃焼下限濃度以下の希釈気体燃料としてから装入層内に導入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、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ケーキを生成する焼結工程を有する焼結鉱の製造方法において、
希釈気体燃料の供給を、点火炉出側から機長の1/20〜1/3の領域で行い、かつ、
その希釈気体燃料の濃度を、上記領域の下流側よりも上流側を高くし、焼結時における装入層内の最高到達温度を1200〜1380℃の温度範囲に制御することを特徴とする焼結鉱の製造方法。 - 上記製造方法は、希釈気体燃料を供給する領域を少なくとも3区画以上に分割し、各区画に供給される希釈気体燃料の濃度を下流側よりも上流側ほど段階的に高く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。
- 上記製造方法は、上記希釈気体燃料として、装入層内に導入するときの濃度で0.2〜1.6vol%に希釈したLNGを用いることを特徴とする請求項1または2に記載の焼結鉱の製造方法。
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