JPH11131152A

JPH11131152A - ドワイトロイド式焼結機の操業方法

Info

Publication number: JPH11131152A
Application number: JP23919898A
Authority: JP
Inventors: Shoichi Mutsukawa; 庄一六川; Noboru Sakamoto; 登坂本; Hidetoshi Noda; 英俊野田; Koichi Ichikawa; 孝一市川
Original assignee: NKK Corp; Nippon Kokan Ltd
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 1997-08-27
Filing date: 1998-08-25
Publication date: 1999-05-18

Abstract

(57)【要約】【課題】生産性を低下させることなく酸素ガス使用量
を減らし、しかも成品歩留、品質、排ガス発生量及び燃
料原単位についても一定の水準を確保する焼結機の操業
方法。【解決手段】点火炉２出口直後から排鉱部までの燃焼
ガス吸引部を、点火炉２側の前部領域１５と排鉱側の後
部領域１６とに分け、前部領域１５を０〜ｘ％、但し
ｘ：１０〜５０までの間の任意の数、とし、残部を後部
領域１６とする。そして、前部領域１５には酸素濃度が
２１〜３６vol.% の酸素富化空気を供給する。後部領域
１６には、前部領域１５で発生した排ガスを供給しても
よい。更に、後部領域に供給する前記排ガスとして、温
度が３００℃以下の排ガスを使用する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、広く金属産業に
おいて、粉状原料を無端移動床型火格子式焼結機を用い
て塊成化し、製錬工程に適した原料を製造する焼結機の
操業方法に関するものであり、特に、粉状鉄鉱石を焼結
する際、焼結用空気に酸素を富化し、生産性を維持しつ
つ、酸素原単位を減らすことにより、焼結鉱製造コスト
の低減を図る焼結機の操業方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】焼結機で塊成鉱（以下、「焼結鉱」とい
う）を製造する場合の焼結技術の基本は、主原料として
の粉鉄鉱石及びミルスケール等工場内発生の含鉄原料
と、副原料としての粉石灰石や珪石等の造滓材とに、微
粉コークスを主とした固体燃料（以下「粉コークス」と
いう）を配合し、粉コークスを燃焼させ、この燃焼熱に
より粉鉄鉱石を焼き固める操作にある。

【０００３】図７は、ドワイトロイド式焼結機の構成例
を模式的に示す概略縦断面説明図である。ドワイトロイ
ド式焼結機では、原料層が装入される焼結ベッドの下部
から上方の空気を吸引しつつ、原料供給部から層状に供
給される原料に点火炉で点火し、原料中に混合されてい
る粉コークスを順次燃焼させ、原料鉱石粒子相互の焼結
反応及び溶融反応を促進させる。例えば、焼結原料の層
厚が６００ｍｍ前後の場合には２５〜３０分程度で焼結
が完了する。そして、焼結鉱の生産性を維持しつつ、酸
素富化空気に添加する酸素使用量の原単位を減らし、焼
結鉱製造コストの低減を図ることが要請される。

【０００４】ここで、焼結機の生産性は、粉コークスの
燃焼速度に大きく依存する。粉コークスの燃焼速度を向
上させる方法としては、焼結原料層の通気性を向上させ
て吸引空気の量を増加させる方法、及び吸引空気を酸素
富化空気とする方法が提案されている。

【０００５】従来、焼成領域へ供給する燃焼用ガスとし
て空気を使用していたが、焼結鉱の生産率を上げる方法
として、空気の代わりに空気に酸素を富化した酸素富化
空気を使用する方法が試験された。この方法によれば、
燃焼用ガスの酸素濃度が高くなるので、焼結原料中の粉
コークスの燃焼速度が速くなり、それに伴って焼結反応
時間が短縮される。従って、焼結機のパレット速度を速
くすることが可能となった。その結果、焼結鉱生産率
（ｔ／ｍ²／ｈ）は向上した。

【０００６】しかし、焼成領域の全域に酸素富化空気を
供給するので、酸素ガス使用量が莫大な量となる。例え
ば、日産２０，０００ｔの焼結機において、酸素濃度が
２５vol.％の酸素富化空気を使用すると、年間５０万ｔ
の酸素ガスを使用することになる。このように多量の酸
素使用量は焼結鉱製造コストを引き上げるばかりでな
く、大規模な酸素製造装置を要し、製造装置の保全上も
煩雑になる。

【０００７】そこで、例えば、酸素富化空気中の酸素濃
度及びその供給領域の適正化が研究された。特開平２−
７３９２４号公報は、焼結鉱の生産性向上を図ると共
に、その際焼結に必要な所定の温度及び時間が不足する
結果成品歩留が低下するという問題を解決することを目
的として、下記操業方法を開示している。即ち、下方吸
引式焼結機の操業において、パレット上の焼結原料の上
層部が焼結する時間帯に焼結層に吸引される燃焼用空気
中の酸素濃度を、３５vol.% 以上に富化して焼結する方
法を開示している（以下、「先行技術」という）。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ドワイトロイド式焼結
機において原料層に酸素富化空気を吸引して焼結する酸
素富化焼結法によって、焼結時間の短縮、生産性の向上
が可能である。しかしながら、酸素ガスは高価であるた
め、酸素富化焼結法は生産性向上の手段としては従来、
あまり実施されていない。本発明の課題は、焼結ベッド
への酸素富化空気の吹込み場所を最適化し、高価な酸素
ガスの原単位を低く保ちながら生産性を向上させる技術
を開発することにある。

【０００９】即ち、この発明においては、焼結鉱の製造
に当たり、酸素ガス使用量の原単位（以下、「酸素ガス
使用量」という）を減らすことが優先的に達成され、焼
成領域へ供給する燃焼用ガス中の酸素濃度の低下に伴な
う生産性の低下傾向に対しては、少なくともその低下が
抑止され、また、その他の重要項目である成品歩留、排
ガス発生量及び燃料原単位についても望ましい水準が確
保され得るというものである。

【００１０】上記先行技術によれば生産性の向上効果は
ある。しかしながら、焼結原料の上層部を焼結する時間
帯の燃焼用ガスとして、酸素濃度を３５vol.% 以上とい
う極めて高濃度に酸素富化された空気を供給する。従っ
て、酸素ガス使用量は、従来法における焼成領域全体に
酸素富化空気を供給する方法と比較しても、酸素ガスの
使用量は殆んど減らない。

【００１１】なお、先行技術では、上層部においては、
酸素富化空気中の酸素濃度が極めて高いので、所謂ヒー
トフロントスピードが速くなり、焼結に必要な高温域
（通常、１１００℃以上１４００℃以下）での保持所要
時間（通常４〜５分以上）の確保が困難となり、焼結鉱
品質の低下をきたしたり、一方、下層部においては一般
に温度が高目になる傾向があるが、先行技術では後半領
域には依然として空気を供給するので過溶融が発生し易
く、焼結鉱の被還元性が劣化し、また、焼結ベッドの通
気性悪化により操業が不安定となり易いという問題もあ
る。

【００１２】従って、この発明の目的は、焼結鉱製造の
酸素ガス使用量を減らし、しかも、生産性を低下させる
ことなく、成品歩留、排ガス発生量及び燃料原単位につ
いても望ましい水準を確保することができる焼結機の操
業方法を提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】先ず、従来最も一般的に
行なわれている焼結機の操業方法の内、燃焼用ガスとし
て常温空気を全焼成領域で吸引して焼結鉱を製造する場
合の、焼結原料層内の温度分布を、数学モデルによるシ
ミュレーションで求めた。

【００１４】図８は、その温度分布の一例であり、点火
炉を除く焼成領域の機長方向幅中心における、焼結原料
層の縦断面温度分布を示すグラフである。この時の設定
操業条件は、層の厚さ：６００ｍｍの焼結原料に、常温
空気を負圧：１０００ｍｍＡｑの割合で吸引し、生産
率：１．９ｔ／ｍ²ｈとした場合である。但し、焼結原
料中の粉コークス含有率は３．６wt.%である。

【００１５】同図からわかるように、上層部では１１０
０℃以上の温度での保持時間が短く、一方、下層部では
１４００℃以上の超高温の過溶融領域が形成されてい
る。このように、酸素濃度が２１vol.％というそれほど
高濃度でもない常温空気を燃焼用ガスに使用した場合で
も、焼結鉱の品質上、上層部では冷間強度の劣化が予測
され、また、下層部では被還元性及び耐還元粉化性の劣
化が予測される。また、下層部での通風悪化による操業
上の不安定要因が見られる。

【００１６】これに対して、図９は、焼成領域の前半部
への吹込み空気の酸素濃度を３１vol.% に増やし、後半
部への吹込みガスの酸素濃度を１６．５vol.% に減らし
た場合の焼結原料層の縦断面温度分布を示す。図８と図
９とを比較すると、図８では下層部に１４００℃以上の
高温領域が見られたが、図９では１４００℃以上の超高
温領域が消滅していることがわかる。

【００１７】本発明者等は、上記状況を解析し、下記点
に着眼して問題を解決した。先ず、酸素ガス使用量を減らすために、焼成領域の前
半部に供給する酸素富化空気中の酸素濃度を減らすこ
と。その際、焼成領域の後半部への燃焼用ガスの酸素濃
度を空気よりも下げることにより、図８で見られる焼結
ベッド下層部の１４００℃以上の過溶融部を消滅させる
ことが可能である。こうすることにより、下層部での通
気性を改善して、操業の安定化を図り、生産性が上がる
要因を導入することができる。なお、過溶融部の消滅に
より焼結鉱品質向上の効果もあり、望ましい。そして、
焼成領域の後半部への燃焼用ガスとして、前半部から発
生する排ガスを使用することに着眼した。

【００１８】焼成領域の前半部と後半部との境界位置
の適正化により、焼結ベッドの上層部における焼結速度
の上昇と、１１００℃以上の温度での所要時間の確保と
を両立させることにより、生産性を下げずに焼結鉱品質
を維持することが可能であり、また、前半部に対して後
半部を長目に設定することにより、下層部の過溶融部を
一層縮小させることができることに着眼した。

【００１９】本発明者等は、上記着眼に基づき上記問題
を解決するために、下方吸引式無端移動床型の焼結機の
シミュレーション実験設備である容量５０ｋｇ試験鍋を
用いた実験、数学モデルによる焼結ベッド内温度分布の
シミュレーション計算、及び実機試験により、前半部へ
供給すべきガス中の酸素濃度、後半部へ供給すべきガス
中の酸素濃度及び温度、前半部と後半部との適正比率、
及び前半部から発生する排ガス中の酸素濃度について鋭
意研究を重ねた。その結果、着眼事項を定量的に解決し
た。

【００２０】この発明は、こうしてなされたものであ
り、下記構成からなる。請求項１記載のドワイトロイド
式焼結機の操業方法は、酸素富化空気を吸引して焼結を
行なう酸素富化焼結法による焼結機の操業方法におい
て、前記焼結機の点火炉出口直後から排鉱部までの焼結
機吸引部の全長の内、点火炉側の前部領域と排鉱側の後
部領域とに区分し、前部領域は吸引部全長の前半側０〜
ｘ％までの範囲、但しｘ：１０から５０までの任意の
数、とし、この前部領域に酸素富化空気を吹込み、この
酸素富化空気中の酸素濃度を２１〜３６vol.% の範囲内
に調節し、この酸素富化空気中に富化された酸素の消費
原単位を小さく保ちつつ、しかも焼結時間を短縮して焼
結することに特徴を有するものである。

【００２１】請求項２記載のドワイトロイド式焼結機の
操業方法は、請求項１記載の発明において、焼結機吸引
部の後部領域に、前部領域で発生した排ガスを含有する
燃焼ガスを供給することに特徴を有するものである。

【００２２】請求項３記載のドワイトロイド式焼結機の
操業方法は、請求項２記載の発明において、焼結機吸引
部の後部領域に供給する燃焼ガスの温度を３００℃以下
に調節することに特徴を有するものである。

【００２３】

【発明の実施の形態】次に、この発明を、図面を参照し
ながら説明する。図１は、この発明を実施するためのド
ワイトロイド式焼結機の構成の要部を説明する模式的縦
断面図である。同図において、１０は下方吸引式無端移
動床型の焼結機であり、無端移動床型火格子（以下、
「火格子」という）１１とウィンドボックス１２とから
なっている。焼結原料供給槽１から焼結原料を火格子１
１へ層状に装入し、装入された粉状の焼結原料は、点火
炉２で着火された後、上方の酸素富化空気供給フード８
及び排ガス吹込みフード９から供給されるガス、並びに
漏引された空気の作用を受けると共に、焼結原料層から
出てくる排ガスが下部のウィンドボックス１２により下
方に吸引・排風され、そして焼結が完了して排鉱され
る。なお、ここでは火格子１１を図１に示すように、原
料装入側から排鉱側に向かって順に原料装入領域１３、
点火領域１４、前部領域１５及び後部領域１６に区分す
る。

【００２４】先ず、焼結鉱の生産性を上げるために空気
に酸素を富化した酸素富化空気は、酸素富化空気ライン
３を経て酸素富化空気供給フード８から原料層に吹き込
む。この焼成の前部領域１５と後部領域１６との比率
は、前部領域よりも後部領域を長くする。具体的には、
点火炉直後から排鉱部までの長さを１００％としたと
き、前部領域と後部領域との長さの比を、１０：９０か
ら、５０：５０までの範囲内とする。このように焼結機
１０の前部領域１５に吹き込まれる酸素富化空気の酸素
富化分に応じて焼結速度が向上し、パレット（図示せ
ず）移動速度を速めることができる。また、酸素富化率
は１５vol.％以下（酸素富化しない場合を含む）とし、
従って、酸素富化空気の酸素濃度は２１〜３６vol.％の
範囲内に調整する。

【００２５】一方、後部領域１６には、前部領域１５か
らウィンドボックス１２で吸引された排ガス４’のみを
吹き込む。後部領域１６に吹き込む排ガス４’の酸素濃
度は特に限定しない。但し、その温度は３００℃以下に
限定する。また、排ガス４’の使用量は、目標生産率、
排ガス中の酸素濃度及び温度に応じて決める。後部領域
へ供給する燃焼用ガスの流量が、前部領域１５から吸引
される排ガスだけでは不足する場合には、空気あるいは
後部領域から発生する排ガスが本発明方法の条件を満た
すことができる範囲内で加えて補充する。

【００２６】焼結原料供給槽１から火格子１１へ、擬似
粒子からなる焼結原料を装入する。装入される原料層の
厚さは約６００ｍｍ程度である。擬似粒子へのコークス
の添加は、内装コークス及び外装コークスの形態が望ま
しい。コークスの燃焼を制御し易いからである。

【００２７】次に、この発明における各種の数値限定
は、実機における操業結果、容量５０ｋｇ鍋による実験
結果、及び数学モデルによる焼結ベッド内温度分布のシ
ミュレーション解析結果を検討して決定した。以下、上
記限定理由を説明する。なお、容量５０ｋｇ鍋の実験方
法は、鍋にコークスを内外装した擬似粒子を層厚６００
ｍｍに装入した後、表層に点火し、負圧１０００ｍｍＡ
ｑで燃焼用ガスを吸引して焼結させた。燃焼用ガスとし
て、酸素富化空気及び焼結排ガス組成に調製したガスで
酸素濃度を種々水準に変化させたものを吸引した。焼結
ベッド内部の測温用熱電対を上面から１２、２４、３６
ｍｍの位置に挿入した。また、数学モデルによる温度分
布の解析方法は、気−固相間の熱伝達、未反応核モデル
に基づくものである。

【００２８】（１）焼成の前部領域へ供給する酸素富化
空気中の酸素濃度：２１〜３６vol.％図２に、酸素富化空気を焼成領域の前半２分の１の領域
に吹き込んだ場合の、酸素富化空気中の酸素濃度と生産
率増加率との関係を示す。同図は粒径５ｍｍ以上の成品
についての結果である。

【００２９】焼結鉱の生産率を上げるためには、焼成の
前部領域へ供給するガスの酸素濃度は、常法での燃焼用
ガスとしての空気（酸素濃度：２１vol.％）に酸素を富
化することが必要であることを確認した。一方、酸素濃
度が３６vol.％を超えても、生産率増加率は飽和傾向を
示す。また、酸素濃度をこれ以上増やすと、焼結ベッド
上層部のフレームフロントスピードが大きくなり過ぎ、
１１００℃以上の温度での保持時間が不十分となる。従
って、酸素富化空気の酸素濃度は、２１〜３６vol.％の
範囲内とする。

【００３０】（２）焼成の後部領域へ供給するガスの温
度：３００℃以下図３は、焼成の前部領域（点火炉側の０〜５０％の区
間）への酸素富化空気（酸素濃度：２１〜３３vol.% ）
を吹き込み、前部領域から発生した排ガスを、後部領域
へ吹き込んだ焼結操業時における、排ガスの温度と生産
率との関係を示すグラフである。同図は粒径５ｍｍ以上
の成品についての結果である。同図から、後部領域へ吹
き込む排ガス温度は、生産性を保持するために３００℃
以下にすべきである。但し、吹込みガスの温度は常温よ
りも高い方が、下層部でのコークス燃焼速度が上がり、
酸素ガス使用量は減るので一層望ましい。後部領域へ吹
き込む燃焼用ガスの温度を３００℃以上にすると、焼結
ベッドでのシンターケーキの冷却速度が遅くなり、生産
性が下がる。従って、焼成の後部領域へ供給するガス中
の温度は、３００℃以下に限定する。

【００３１】上記（２）において、焼成の後部領域へ供
給する燃焼用の排ガスは、その温度が上記条件を満た
し、しかも所要量が確保される場合は、その排ガスだけ
を燃焼用ガスとして供給してもよいし、その他のガス、
例えば、空気や後部領域からの排ガスを加えてもよい。
そして、いずれにしても、後部領域へ供給する燃焼用ガ
スが、上記（２）の条件を満たしていることが必要であ
る。

【００３２】（３）焼成の前部領域と後部領域との比
率：０〜１０％／１０〜１００％から、０〜５０％／５
０〜１００％までの範囲内点火炉の直後から排鉱部までの焼成領域を、前部領域と
後部領域との２つに区分して、前部領域から発生した排
ガスを後部領域へ吹き込む。その際、前部領域へは酸素
濃度が２１〜３６vol.％の酸素富化空気を吹き込む。こ
のような条件下における前部領域と後部領域との適正な
比率は、原料中粉コークスの燃焼条件や生産率を考慮し
て決める。但し、前部領域が少な過ぎると上層部の焼結
速度が遅くなるので、前部領域は１０％以上確保する必
要がある。一方、それが多過ぎると、即ち、後部領域が
少な過ぎると、下層部の過溶融の改善に十分な効果が発
揮されず、また、下層部の焼結完了後の部分の冷却速度
を上げる効果が十分でなくなり、生産性向上効果が少な
くなる。従って、前部領域の比率は、０〜１０％から０
〜５０％の範囲内で、後部領域の比率は前部領域の残部
であり、１０〜１００％から５０〜１００％までの範囲
内に限定する。

【００３３】なお、焼結ベッド下層部は上層部からの顕
熱が持ち込まれるので、温度が上がり過ぎる傾向があ
る。その結果、下層部での過溶融と熱量過剰とが発生す
る。下層部の過溶融問題の熱量過剰の解決については、
下層部の炭素含有量を上層部よりも減らすのが効果的で
ある。しかしながら、下層部炭素含有量の下限値を、全
層内炭素含有量の４０wt.%未満にまで減らすと、上記
（１）〜（３）項で述べた条件を満たすことを前提にし
た場合には、下層部への投入熱量不足になる。従って、
原料層中粉コークス含有量の上層部と下層部への配合比
率は、上層部が５０〜６０wt.%の範囲内、下層部が５０
〜４０wt.%の範囲内に調整するのが一層望ましい。

【００３４】また、擬似粒子表面に被覆する外装コーク
スと、擬似粒子内に均一に分散させる内装コークスにつ
いて、外装コークスは吸引燃焼用ガス中の酸素と直接反
応するので燃焼速度が速い。これに対して内装コークス
の燃焼は擬似粒子内への酸素の拡散が律速となるので燃
焼速度が相対的に遅い。酸素富化空気のように酸素濃度
が高いガスを吹き込むときは、特にこの傾向が顕著であ
る。

【００３５】そこで、この発明の前部領域における酸素
富化空気の吹込みにおいては、擬似粒子の上記燃焼特性
を利用し、しかも焼結ベッド上層部の炭素量配分を多く
することにより、外装コークスにより焼結ベッド上層部
の昇温を早期に行なわせ、且つ内装コークスをゆっくり
燃焼させて高温保持時間を確保し、１１００℃以上での
保持時間を確保するように改善するのが望ましい。かく
して、生産率を上げるとともに、冷間強度を確保するこ
とも可能となるからである。

【００３６】上述したような作用・効果を発揮させるた
めには、原料層中粉コークス含有量の上層部と下層部へ
の配合比率と、擬似粒子の内装コークスの量と外装コー
クスの量との比率との組合せを適正に行なうことが必要
である。本発明者等は、この課題につき、数学モデルに
よる熱分布シミュレーション及び５０ｋｇ鍋による実験
を重ね、詳細に検討した。その結果、特に上層部におい
ては、上記（４）の条件下において、擬似粒子の外装コ
ークスの量的比率を５０wt.%以下にし、内装コークスの
量的比率を５０wt.%以上にするのが適しているとの結論
を得た。

【００３７】（４）次に、前部領域の排ガスを後部領域
へ吹き込むことが望ましい理由を説明する。数学モデル
による熱分布のシミュレーション計算結果により５０ｋ
ｇ鍋による実験条件を決め、酸素富化空気を原料層に吹
き込んだ場合に発生する排ガス中の酸素濃度を分析し
た。５０ｋｇ鍋による実験では、酸素富化空気の酸素濃
度：２１〜３６vol.％、原料中炭素含有率：３．０wt.%
とした。その結果、排ガスの酸素濃度は、１６〜２４vo
l.％となることがわかった。

【００３８】

【実施例】この発明を実施例によって更に説明する。（１）試験１実験は、ドワイトロイド式焼結機をシミュレートできる
容量５０ｋｇの前記焼結鍋を用いて行なった。表１に、
本実験に供した配合原料の配合割合を示す。配合原料に
水分を添加してドラムミキサーで混合・造粒し、次い
で、焼結鍋に装入し原料層の上部に点火した。原料層へ
の点火完了直後から、焼結鍋に酸素を吹込み、吸引空気
中の酸素濃度を変化させた。装入原料の層厚さは約４５
０ｍｍ、吸引負圧は１６００ｍｍＡｑ、点火時間は９０
秒である。

【００３９】表２に、実施した焼結鍋実験の実験条件を
示す。

【００４０】

【表１】

【００４１】

【表２】

【００４２】・比較例１では、点火完了後から焼結終了
まで、酸素を吹き込まずに空気だけを吸引して焼結実験
を行なった。これは通常の焼結法に相当する。・比較例２では、点火完了後から焼結終了まで、４０リ
ットル／分の酸素を吹き込みながら空気を吸引して焼結
実験を行なった。この場合、吸引空気中の酸素濃度はお
よそ２５vol.% である。また吹き込んだ酸素の総量はお
よそ８６０リットルである。

【００４３】・比較例３では、点火完了後から焼結終了
まで、１６０リットル／分の酸素を吹き込みながら空気
を吸引して焼結実験を行なった。この場合、吸引空気中
の酸素濃度はおよそ２９vol.% である。また吹き込んだ
酸素の総量はおよそ２９５０リットルである。

【００４４】・比較例４では、点火完了後から焼結終了
まで、３００リットル／分の酸素を吹き込みながら空気
を吸引して焼結実験を行なった。この場合、吸引空気中
の酸素濃度はおよそ３６vol.% である。また吹き込んだ
酸素の総量はおよそ５０００リットルである。

【００４５】・比較例５では、点火完了直後から、８０
秒間は３００リットル／分の酸素を吹き込みながら空気
を吸引して焼結実験を行ない、以降焼結完了までは空気
だけを吸引して焼結実験を行なった。酸素吹き込み時の
吸引空気中の酸素濃度はおよそ３６vol.% である。また
吹き込んだ酸素の総量は４００リットルである。なお、
焼結時間は２１分５１秒であったから、上記酸素吹込み
時間８０秒は、焼結時間の６．１％に相当していたこと
になる。

【００４６】・実施例１では、点火完了直後から、１５
０秒間は１６０リットル／分の酸素を吹き込みながら空
気を吸引して焼結実験を行ない、以降焼結完了までは空
気だけを吸引して焼結実験を行なった。酸素吹き込み時
の吸引空気中の酸素濃度はおよそ２９vol.% である。ま
た吹き込んだ酸素の総量は４００リットルである。な
お、焼結時間は２１分３３秒であったから、上記酸素吹
込み時間１５０秒は、焼結時間の１１．６％に相当して
いたことになる。

【００４７】・実施例２では、点火完了直後から、２０
０秒間は１２０リットル／分の酸素を吹き込みながら空
気を吸引して焼結実験を行ない、以降焼結完了までは空
気だけを吸引して焼結実験を行なった。酸素吹き込み時
の吸引空気中の酸素濃度はおよそ２７vol.% である。ま
た吹き込んだ酸素の総量は４００リットルである。な
お、焼結時間は２１分１３秒であったから、上記酸素吹
込み時間２００秒は、焼結時間の１５．７％に相当して
いたことになる。

【００４８】・実施例３では、点火完了直後から、３０
０秒間は８０リットル／分の酸素を吹き込みながら空気
を吸引して焼結実験を行ない、以降焼結完了までは空気
だけを吸引して焼結実験を行なった。酸素吹き込み時の
吸引空気中の酸素濃度はおよそ２５vol.% である。また
吹き込んだ酸素の総量は４００リットルである。なお、
焼結時間は２１分３３秒であったから、上記酸素吹込み
時間３００秒は、焼結時間の２３．２％に相当していた
ことになる。

【００４９】・実施例４では、点火完了直後から、６０
０秒間は４０リットル／分の酸素を吹き込みながら空気
を吸引して焼結実験を行ない、以降焼結完了までは空気
だけを吸引して焼結実験を行なった。酸素吹き込み時の
吸引空気中の酸素濃度はおよそ２３vol.% である。また
吹き込んだ酸素の総量は４００リットルである。なお、
焼結時間は２１分４７秒であったから、上記酸素吹込み
時間６００秒は、焼結時間の４５．９％に相当していた
ことになる。

【００５０】図４に、上記各実験における焼結時間及び
吹込酸素総量を示す。比較例２、３及び４では、比較例
１に比べ焼結時間が短縮している。吸引空気中の酸素濃
度が１vol.％増えるのに伴って、焼結時間はおよそ１％
の割合で減少している。しかしながら、比較例２、３及
び４のように、焼結の最初から最後まで酸素を吹き込む
方法では、酸素吹込み量の総量は膨大なものとなる。こ
れに対して、実施例１、２、３及び４のように、焼結の
前半に集中して酸素を吹き込んだ場合、少ない酸素量で
焼結時間を効果的に短縮することができる。

【００５１】図５に、上記各実験における焼結鉱の品質
特性の試験結果及び鍋歩留りを示す。従来、吸引空気中
の酸素濃度が１５vol.％以下となると焼結鉱の品質及び
歩留り共に低下することが知られている。しかし、図５
の結果より明らかなように、吸引空気中の酸素濃度が大
気中の酸素濃度（２１vol.％）よりも高い場合には、焼
結鉱の品質及び鍋歩留り共に殆んど低下することなく、
それらの水準は維持されている。

【００５２】図６は、上記実施例２を実機で検証するた
めのドワイトロイド式焼結機の構成要部を示す模式的縦
断面図である。点火炉の出口直後に設けられた酸素富化
空気吹込みフードより、酸素富化空気を吹き込んで焼結
時間を短縮し、焼結機の生産性向上を図るものである。
吹込み酸素量を一定に保った条件では、焼結時間は実施
例２のように、焼結の前半の１５．７％の範囲に酸素富
化空気を吹き込んだときが最も短くなり、生産性が向上
する。

【００５３】一般に、焼結の初期、即ち原料層の上層部
が燃焼しているときは温度の低い空気を吸引するので、
原料層の昇温が容易でなく、燃焼反応が十分ではない。
従って、上層部が燃焼しているときに酸素を集中的に富
化すると、燃焼がより促進されるものと考えられる。焼
結の中期及び後期、即ち、中層部及び下層部が燃焼して
いるときは、上層部から熱が持ち込まれるので燃焼反応
は容易に進行する。また、焼結機の実機では、前半部の
風量に比べ、後半部の風量が大幅に増加する傾向がある
ので、吸引空気中の酸素濃度を増加させるためには大量
の酸素を必要とする。従って、焼結の後半に酸素富化空
気を吹き込んでもその効果には上限がある。

【００５４】また、特開昭６２−１４９８２４号公報に
示されているように、空気への酸素添加量の割合が０．
１５、即ち酸素富化空気中の酸素濃度でおよそ３６vol.
％を超えると、酸素の利用効率が低下し、酸素を富化し
ても燃焼が促進されなくなる。表２に示した比較例５で
も、酸素富化空気の吹込範囲が狭く、酸素濃度が高過ぎ
る条件では、焼結時間の短縮効果は十分ではない。これ
らの効果が総合されて、図４に示したように酸素原単位
一定の下で酸素富化空気吹込み範囲の最適範囲が存在す
る。

【００５５】（２）試験２上記試験１で用いたドワイトロイド式焼結機のシミュレ
ート装置である容量５０ｋｇの焼結鍋を用いて試験し
た。

【００５６】表３〜５に示す焼結機の操業条件のシミュ
レーション実験を行ない、焼結ベッド内の温度測定を行
なった。本発明の範囲内の条件による実施例５〜１０、
並びに、本発明の範囲外の条件による比較例６、７、及
び、「先行技術」の方法である比較例８の実験を行なっ
た。

【００５７】得られた結果に基づき焼結ベッド内の最高
温度、１１００℃以上の保持時間、及び焼結完了までに
要した時間を求め、そして操業成績値を算定した。一
方、得られた焼結鉱の品質試験を行なった。これらの結
果も表３〜５に併記する。

【００５８】

【表３】

【００５９】

【表４】

【００６０】

【表５】

【００６１】表３〜５からわかるように、本発明法を実
施した場合（実施例５〜１０）は、先行技術の方法（比
較例８）あるいは本発明の範囲外の方法（比較例６、
７）を実施した場合に対して、酸素原単位が減り、しか
も生産性は保持された。また、成品歩留りは保持され乃
至は上がり、また、コークス比は若干低減し、排ガス廃
棄量も減った。そして、焼結鉱の品質は十分に保持され
た。なお、焼結鉱の品質試験項目は、シャッター強度
（ＳＩ+5mm , %) 、還元率（ＲＩ，%)、還元粉化率（Ｒ
ＤＩ,%）である。

【００６２】

【発明の効果】以上述べたように、この発明によれば、
酸素原単位を低く保ったまま、焼結時間を効果的に短縮
し、焼結機の生産性を向上させることができる。このと
き、焼結鉱品質も保持することができる。このような焼
結機の操業方法を提供することができ、工業上有用な効
果がもたらされる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明を実施するためのドワイトロイド式焼
結機の構成要部を説明する模式的縦断面図である。

【図２】酸素富化空気を焼成領域の前半２分の１の領域
に吹き込んだ場合の、酸素富化空気中の酸素濃度と生産
率増加率との関係を示すグラフである。

【図３】燃焼用の排ガスの温度と生産率増加率との関係
を示すグラフである。

【図４】試験１の各実験における焼結時間及び吹込酸素
総量を示すグラフである。

【図５】試験１の各実験における焼結鉱の品質特性の試
験結果及び鍋歩留りを示すグラフである。

【図６】試験１の実施例２を実機で検証するためのドワ
イトロイド式焼結機の構成要部を示す模式的縦断面図で
ある。

【図７】ドワイトロイド式焼結機の構成例を模式的に示
す概略縦断面説明図である。

【図８】常温空気を全焼成領域で吸引する場合の焼結原
料層内の温度分布のシミュレーション結果の図である。

【図９】焼成領域の前半部へ酸素富化空気を吹込み、後
半部へ排ガスを吹き込んだ場合の焼結原料層内の温度分
布のシミュレーション結果の例の図である。

【符号の説明】

１焼結原料供給槽２点火炉３酸素富化空気ライン３’ 酸素富化空気４排ガス循環ライン４’排ガス５排ガス供給送風機６集塵機７切替弁８酸素富化空気供給フード９排ガス吹込フード１０焼結機本体１１無端移動床型火格子１２ウィンドボックス１３原料装入領域１４点火領域１５前部領域１６後部領域１７煙突１８主排風機１９主排気煙道２０給鉱機２１原料層

フロントページの続き (72)発明者市川孝一東京都千代田区丸の内一丁目１番２号日本鋼管株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ドワイトロイド式焼結機に酸素富化空気
を吸引して焼結を行なう酸素富化焼結法による焼結機の
操業方法において、前記ドワイトロイド式焼結機の点火
炉出口直後から排鉱部までの焼結機吸引部の全長の内、
前記点火炉側の前部領域と排鉱側の後部領域とに区分
し、前記前部領域は前記吸引部全長の前半側０〜ｘ％ま
での範囲、但しｘ：１０から５０までの任意の数、と
し、この前部領域に前記酸素富化空気を吹込み、前記酸
素富化空気中の酸素濃度を２１〜３６vol.% の範囲内に
調節し、前記酸素富化空気中に富化された酸素の消費原
単位を小さく保ちつつ、しかも焼結時間を短縮して焼結
することを特徴とする、ドワイトロイド式焼結機の操業
方法。
【請求項２】前記焼結機吸引部の前記後部領域に、前
記前部領域で発生した排ガスを含有する燃焼ガスを供給
することを特徴とする、請求項１記載のドワイトロイド
式焼結機の操業方法。
【請求項３】前記焼結機吸引部の後部領域に供給する
前記燃焼ガスの温度を３００℃以下に調節することを特
徴とする、請求項２記載のドワイトロイド式焼結機の操
業方法。