JPS6260829A - 製鉄原料の２段点火式焼結方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、製鉄原料の焼結法、特に２段点火式の製鉄原
料の焼結法に関する。

（従来の技術） 製鉄用の鉄鉱石のうち粉状鉄鉱石は焼結により塊成化し
てから高炉に装入されている。

一般に、このような粉状鉱石などの製鉄原料（以下、単
に“原料”という）の塊成化法としてＤＬ型（ドワイト
ロイド型）焼結機が用いられてきた。これは第１図に示
す如く、焼結ストランドｌの回りを周回回動せしめられ
る多数のパレット２上に、ホッパー３．４からそれぞれ
床敷鉱、焼結原料を順次供給し、点火炉５を通過する過
程で焼結原料表面に点火し、パレノロ多動域下に配した
風箱６からプロワ−７で吸引することによって原料上方
から下方に空気を流通させ、パレットが排鉱端に向う間
に原料の焼成を上方から下方に向けて進行させ、排鉱端
直前にて焼成を完了して塊成化した焼結鉱を得る方法で
ある。

この間の焼結の進行状況は第２図に示す通りで、符号８
は原料を示し、斜線部分は焼結反応帯９を、さらに焼結
反応帯上に位置する符号工０は焼結完了帯をそれぞれ示
している。原料には燃料として粉コークスおよび高炉ガ
ス灰等の固定炭素含有材料が予め配合されており　（主
に粉コークスを使用するので、以下粉コークスで代表さ
せる）、点火炉５で点火後、上方より０．濃度２１％の
空気を通気せしめて固定炭素を燃焼させ、これにより鉱
石の溶融焼結を行っている。燃焼排ガスは風箱６を通し
て排気されるが、このときの排ガス中の０！濃度は１３
％程度である。この酸素濃度レヘルのガスは未だ固定炭
素を燃焼させるだけの酸化力を保持しており、したがっ
て排ガスの再利用が望まれる。

（発明が解決しようとする問題点） したがって、かかる排ガス再利用技術の一つとして、従
来より［鉄と鋼Ｊ　Ｖｏｌ、６９、隘４．７２頁に例示
されるような、排ガスの焼結ストランドへの循環技術が
実施されている。これはストランド後半の排ガスを抽気
し、これを再度原料表面に吹き付けて焼成ガスとして再
利用を図るもので、大気放散ガス量低減、窒素酸化物低
減、さらに排熱回収量増加等に効果がある。しかし、焼
結層内で起こる固定炭素の燃焼および焼結反応自体は、
第２図に示す従来の焼結法と同様であり、このため焼結
進行速度増加による生産性向上効果は達成できない。

排ガスを再度焼結反応促進に利用し、かつ焼結進行速度
を速めるためには、原料層内で焼結反応を同時多発的に
進行させる必要がある。

これを具体的に実現した方法として特開昭４７−２６３
０４号に示される方法がある。この方法は、原料供給装
置および点火炉をパレット進行方向に位置をずらして複
数個設け、供給された各々の原料表面に１＠次点火せし
めて、焼結反応を進行させるもので、この操作により排
ガスの再利用と焼結反応速度の大幅な増加が可能となり
、この結果、生産性向上が達成できる。２段式の場合の
焼結進行状況を第３図に模式的に示す。図中、符号は第
２図のそれに同じである。上層を通過した排ガスは再び
下層で燃焼用に利用される。

しかしながら、この２段点火式焼結法では、焼結過程に
おいて上層から下層に流入するガスは酸素４度が低く、
このため下層に配合された粉コークスは不完全燃焼の状
態に陥りやすく、燃焼発熱量が減少することとなる。こ
の結果、層内の温度が低下し、十分な溶融焼結化が達成
できず、成品焼結鉱の強度劣化を惹起することとなり、
これが多段点火式焼結法の欠点となっている。

これに関連して、１段点火式の場合であるが、コークス
配合量を上層から下層に向かって順次減少するように傾
斜的または段階的に変えることによって、層の上下での
熱量不均衡を小さくすることが提案されている（特公昭
５９−３１５７６号）。

かくして、本発明の目的とするところは、２段式焼結法
において下層に含有される固定炭素を効率良く燃焼させ
る焼結方法を提供することである。

（問題点を解決するための手段） 焼結鉱の成品強度は焼結反応温度によって決り、これを
決定する主要因は燃料固定炭素量と層高位置である。す
なわち、粉コークスの増量により燃焼発熱量が増加して
反応温度を上昇させること、また層高下方に位置するほ
ど焼結反応帯に流入するガス温度が高くこれもまた反応
温度を上昇させることは良く知られた現象である。

そこで、従来の１段点火焼結法では、前述の特公昭５９
−−３１５７６号に開示されているように、熱交換によ
って上反応帯に流入するガス温度が低くなる上層部の強
度低下防止を目的として粉コークスを上層に多く、下Ｆ
ｌ　（！ＱＩＪに少なく配合して、反応温度をより均一
にしているのである。

しかし、この方法は装入した原料の１個所だけに点火す
る場合にのみ成立する技術で、原料層に２ケ所から点火
し焼結反応の同時進行を図る２段点火式焼結法では、極
端な下層強度低下を招くため高炉装入物としては不適の
成品となる。この原因は次のように考えられる。

すなわち、一般に、焼結層中の粉コークスの燃焼は、含
有される固定炭素分の通過ガス中の酸素による酸化反応
で起こるものであり、十分に酸素が存在する場合はｔｉ
＋式に示す完全燃焼の状態となり、発熱蓋は９３．９８
９ｋｃａｌ／酸素モルとなる。これに対し、酸素が不足
すると、（２）式に示す不完全燃焼の状態になり、この
時の発熱量は５２．７９６　ｋｃａｌ／酸素モルとなり
、酸素１モルを基準にして考えれば不完全燃焼時の発熱
量は完全燃焼時のそれに比べて４４％減少する。

ｃ＋ｏ、＝　ｃｏ、　　・・・・　（１）式（発熱ｆｆ
１＝９３．９８９　ｋｃａｌ／酸素モル）２Ｃ＋　ｏｚ
　＝　２ＣＯ□　・・・・　（２）式（発熱量＝５２．
７９６　ｋｃａｌ／酸素モル）前述した２段焼結時の下
層強度低下は、上層粉コークスを燃焼した後の低Ｏｔ？
７１ｉ度ガスで下層粉コークスの燃焼反応が進行するた
め下層では不完全燃焼になりやすく、溶融焼結に必要な
熱量が確保されにくいからである。上述の１段点火焼結
法と同様に上層の粉コークス配合を多くすると、この操
作が下層粉コークスの不完全燃焼状態をさらに惹起し、
下層強度の極端な低下を招くのである。

したがって、２段焼結法では下層に配合する扮コークス
の燃焼性改善が肝要であるが、本発明者らは検討の結果
、酸素消費の観点からます全層にわたる粉コークス濃度
に制限を設ける必要があり、さらにこの中で、従来の知
見とは逆に上層に粉コークスを少なく、下層に粉コーク
スを多くした傾斜的配合操作が適切な方法であることを
見出した。

かかる知見にもとすいて、２段焼結法において上述のよ
うに全層における配合コークス量の制限とともに上層と
下層とで配合コークス量を変えて操業を行なったところ
、十分な結合強度をもった焼結鉱が得られることを確認
し、本発明を完成した。

よって、本発明の要旨とするところは、製鉄原料を焼結
装置の床上に層高方向に２層に積荷すると同時に各製鉄
原料層表面に点火せしめ、各層の焼結反応を同時多発的
に進行させる２段点火式焼結方法において、焼結しよう
とする製鉄原料中の固定炭素濃度、例えば燃料粉コーク
ス配合量に関して、全層における濃度を一定４度以下に
制限すると共に、この濃度が上層側に少なく下層側に多
くなるように燃料源材料を配合することを特徴とする、
製鉄原料の焼結方法である。

ここに、「製鉄原料」とは、鉄鉱石の予備処理段階で発
生する粉鉱石および最初からその状態で存在する粉鉱石
、そして各種製鉄ダスト、スケールなどを含み、これに
粉石灰石などの造滓材と返鉱を加えたものである。製鉄
業にあっていわゆる焼結原料として良く知られているも
ので、その具体的内容において特に制限されるものでは
ない。

製鉄原料の焼結にあっては燃料として粉コークスおよび
高炉ガス灰などの固定炭素含有材料が原料中に配合され
るが、本発明の方法においては、酸素の必要量と供給量
のバランスを確保するために、固定炭素含有材料の配合
量に量的制限が加えられる。すなわち、第５図に示され
るごとく、全層平均濃度で、原料中の粉コークス濃度は
３．６４％以下、固定炭素（Ｆ、Ｃ１８度としては３．
３　ｗｔ％以下とする。

この全層平均濃度の量的制限に加えて、本発明にあって
は、原料中のＦ、Ｃ，ｆｔ１度が上層で少なく、下層で
多くなるように、Ｆ、Ｃ，含有材料の配合量を層ごとに
変化させるのである。

したがって、本発明によれば、吸引ガス中の０□はほぼ
全部が固定炭素燃焼に利用され、それにより発生した熱
も効率的に燃焼反応に利用できるため、下層の焼結鉱強
度も上層のそれと比べてほとんど低下しない均一な特性
の成品を得ることができ、また総合的に大幅なる強度改
善を達成することができるものである。

（作用） 次に、添付図面によって本発明をさらに説明する。

まず、焼結鍋装置について説明すると、第４図は本発明
を実施するための焼結鍋を一部断面で示すものである。

図中、符号１１は本体を示し、これは高さ６００ｍｍ内
径３００ｍｍの円筒状になっており、底部には間隔をお
いた格子よりなるグレート１２が設けられ、その下部に
風箱１３があり、排風機（図面省略）により吸引するよ
うになっている。点火は鍋本体上に設置したコークス炉
ガス燃焼バーナー１４により行う。この試験鍋を用い、
グレート１２上に床敷鉱１５を敷きその上に所定の原料
１６を２段に装入し、この充填原料表面上に各段装入ご
とに着火して焼成を行なった。

次に焼成試験時の操作を説明すると、最初に層高３００
ｍｍ相当分の原料を装入して点火し、点火完了直後さら
にまた原料を層高３００１１ＩＩ１１相当分装入し、再
度点火を行なった後大気吸引で焼成した。原料に配合す
る粉コークスおよび高炉ガス灰は予め設定した量に調整
して用いた。

実施例 本例では、第４図に示す装置を使い、２段式焼結を行な
った。原料組成および焼結条件はそれぞれ第１表および
第２表にまとめて示す。第１表中、粉コークスの配合量
は、粉コークス以外の原料の合計を１００％としたとき
の重量％である。

募り二表 】じ１表 第５図に、本発明方法を実施した場合の効果を比較例の
それとともにグラフにまとめて示す。

図中、・印は上・下層の粉コークスの配合率を同一にし
た場合（比較例）の強度（ＪＩＳ　Ｍ８７１２に開示さ
れるＴＩ値）を、△、ム印は下層の粉コークス配合率を
上層のそれよりも多くした場合（本発明法）、○印は逆
に上層の粉コークス配合率を下層のそれよりも多くした
場合（比較例）の強度結果を示す。なお、図中の破線は
本発明性実施結果を、実線は比較例実施結果を示す。

この場合、全層のコークス配合率が３．５　ｗｔ％以下
（固定炭素濃度で３．３　ｗＬ％以下）の条件内では、
粉コークス配合率の増加により強度が向上する。

これに対し、全層のコークス配合率が３．６　ｈｔ％以
上（固定炭素濃度で３．３　ｗｔ％以上）の条件では強
度が大幅に低下している。これは先に述べたように、コ
ークス配合率３．６％以下で固定炭素の燃焼に必要な０
□廿は供給ｏｔＭよりも小さく、燃焼性に関する問題は
あるにしても酸素欠乏をきたすことはないが、コークス
配合率３．６％以上では必要Ｏ２量の方が供給０２量よ
りも大きくなり酸素欠乏を起こし、大幅な強度低下をき
たすばかりでなく最悪の場合には燃焼できなくなり焼結
不能におちいるためである。したがって、２段点火焼結
法を行うためには、上層・下層のコークス配合率にかか
わらず全層平均において３．６％以上のコークス配合率
になると強度低下が発生ずる。

さて、全層のコークス配合率が３．６　ｗｔ％以下の場
合、すなわち燃焼に必要な０□量が確保されている場合
においては、上層は０□２１　％の大気で焼成されるた
め粉コークス配合率の増加とともに強度は改善されるが
、当然のことながら上層の粉コークス配合率の増加は下
層の供給される０□ガス濃度の低下をまねき下層部での
粉コークスの燃焼性を悪化させ、結果的には上層の強度
向上を図るものの下層の強度低下を招き、その改善効果
は相殺される。一方、下層での粉コークス配合率の増加
は、燃焼性の悪い状態ながらも燃料増から発熱増となり
強度向上をもたらすが、この場合下層部から出る排ガス
０□濃度が低くても他に影響を及ぼさないので、結果的
に強度改善につながる。

したがって、２段点火焼結時には１段点火焼結時とは全
く異なり、全層にわたる粉コークス配合率３．６％以下
（固定炭素濃度３．３％以下）の制限を設けるとともに
、下層部のコークス配合率は上層部のそれよりも多くす
ることが強度改善上好ましく、逆に、上層・下層の粉コ
ークス配合率を同一にする操作、あるいは特公昭５９−
３１５７６号で開示される上履部に粉コークス配合率を
高く、下層を低くする操作は好ましくないと言える。

さらに本発明の別の適用例として、上層と下層の扮コー
クス配合率を同一として下層のみに固定炭素を含む亮炉
ガス灰を添加した場合について述べる。

原料配合率を第３表に示す。なお、焼成方法は前述実施
例と同様の方法をとった。その結果成品強度ＴＩは５９
％となり、第５図の結果に比しても良好なものと評価で
きる。第３表中、粉コークスの配合量は、扮コークス以
外の原料の合計を１００％としたときの重量％である。

このように本発明においては、燃料となる固定炭素濃度
が全層平均で３．３　ｗｔ％以下でかつ上層よりも下層
に多くなるように操作すれば良く、その銘柄は粉コーク
スにこだわるものではなく、高炉ガス灰の他石炭などで
あってもよい。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来のＤＬ型焼結機の略式説明図；第２図は
、１段焼結法における焼結進行状況をラフ； 第４図は、本発明において利用する焼結機のバケットの
断面図；および 第５図は、上下層における粉コークス配合率の差および
全層平均における粉コークス配合率とＴＩとの関係を示
すグラフである。 ｌ：焼結ストランド　　　２：バレント３．４：ホノパ
ー　　　　　　　５：点火炉６：風箱　　　　　　　　
７：ブロワー８：原料帯　　　　　　　９：反応帯 ｌＯ；焼結完了帯　　　　　１１：焼結鍋１２ニゲレー
ト　　　　　　１３；風箱１４：バーナー　　　　　　
１５：床敷鉱１６：原料

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）製鉄原料を焼結装置の床上に層高方向に２層に積
   荷すると同時に各製鉄原料層表面に点火せしめ、各層の
   焼結反応を同時多発的に進行させる２段点火式焼結方法
   において、焼結しようとする製鉄原料中の固定炭素濃度
   を全層平均で３．３ｗｔ％以下とすると共に、原料中の
   固定炭素を濃度が上層側に少なく下層側に多くなるよう
   に固定炭素含有材料を配合することを特徴とする、製鉄
   原料の焼結方法。
2. （２）固定炭素含有材料として粉コークスを用い、全層
   平均で粉コークス配合量を３．６ｗｔ％以下とする、特
   許請求の範囲第１項記載の焼結方法。