JP2012172067A - 焼結鉱製造用の改質炭材及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】炭材表面に、石灰系原料由来のCaを36質量%以上含有する被覆物を被覆した焼結鉱製造用の改質炭材であって、1mm以上の改質炭材の表面被覆物に含有するCaが4〜42g/m2であり、かつ、1mm未満、0.25mm以上の改質炭材の表面被覆物に含有するCaが5〜20g/m2であることを特徴とする焼結鉱製造用の改質炭材。
【選択図】図4
Description
しかし、当該技術に係る排ガス脱硝設備は建設費が高額で、またアンモニアが高価である為に操業費が高くなる。また、窒素の含有量が少ない無煙炭を使用する手段もあるが、窒素の含有量が少ない無煙炭は、資源枯渇により採掘環境が劣化してきており、その使用は制限をうける。
粗コークス粒体の表面に上記触媒を被覆する造粒体(S型)によるものと、微細コークス粒体と微粉末の上記触媒を混合した造粒体(P型)によるものが開示されている(特許文献2)。
このため、コークスの表面が露出する程度に被覆せざるを得ず、NOx除去の効果が低下するという問題がある(特許文献2の図2、図4、請求項4参照)。
1mm以上の改質炭材の表面被覆物に含有するCaが4〜42g/m2であり、かつ、
1mm未満、0.25mm以上の改質炭材の表面被覆物に含有するCaが5〜20g/m2であることを特徴とする焼結鉱製造用の改質炭材。
(2)前記(1)に記載の焼結鉱製造用の改質炭材であって、
0.25mm未満の改質炭材が、全体の改質炭材の量に対し、17質量%以下であることを特徴とする焼結鉱製造用の改質炭材。
(3)前記(1)に記載の焼結鉱製造用の改質炭材の製造方法であって、
1mm以上の炭材の表面被覆物に含有するCaが4g/m2未満、又は、
1mm未満、0.25mm以上の炭材の表面被覆物に含有するCaが5g/m2未満の少なくともいずれかのときに、
炭材の量に対する石灰系原料の添加量を増加し、表面被覆物に含有するCaを増量することを特徴とする焼結鉱製造用の改質炭材の製造方法。
(4)前記(1)に記載の焼結鉱製造用の改質炭材の製造方法であって、
1mm以上の炭材の表面被覆物に含有するCaが42g/m2以上、又は、
1mm未満、0.25mm以上の炭材の表面被覆物に含有するCaが20g/m2以上の少なくともいずれかのときに、
炭材の量に対する石灰系原料の添加量を減少し、表面被覆物に含有するCaを減量することを特徴とする焼結鉱製造用の改質炭材の製造方法。
(5)前記(2)に記載の焼結鉱製造用の改質炭材の製造方法であって、
粉鉄鉱石、炭材、石灰系原料その他の副原料の混合、造粒において、
0.25mm未満の炭材が、全体の炭材の量に対し、17質量%を超えるとき、
混合、造粒の水分を増加し、かつ混合、造粒の時間を長くすることを特徴とする焼結鉱製造用の改質炭材の製造方法。
ここに粒子径は直径を用いて表記している。
=100×NOx発生量(mol)/燃料窒素入量(mol)・・・・・(1)
ここで、炭材とは、コークス、無煙炭その他の焼結鉱製造に用いられる燃料をいう。
Ca含有量が36質量%未満では、溶剤量が少なく、周囲は鉄鉱石濃度が高い状態であり、炭材表面での溶融反応が遅くなり炭材の燃焼を促進させる効果が小さくなるためである。
炭材の燃焼初期である低温領域では炭材表面は被覆層で覆われているため、被覆層内の炭材の燃焼を抑えてNOxの発生を抑制するが、1,200℃以上の高温領域に到達すると、被覆層中の石灰系原料由来のCaOは、周囲の鉱石と反応し、低融点のカルシウムフェライトとして溶融し、溶け落ちる。炭材表面は、被覆層が消失して裸の状態になるが、裸の状態の炭材であっても、すでに、1,200℃以上の高温領域での燃焼であるため、NOx発生は少なく、活発な燃焼によって生産性を損なわない。
粗粒炭材の表面被覆物が過多の場合、NOx抑制に支障をきたす。即ち、1mm以上の炭材の単位面積当りの被覆物に含有するCaが42g/m2を超え、又は、1mm未満、0.25mm以上の炭材の表面被覆物に含有するCaが20g/m2を超えるとき、高温域で石灰系原料からカルシウムフェライト生成が遅れることで高温域での炭材の燃焼を阻害し、焼結機の生産性を低下させるからである。
なお、以下の説明では、表面被覆炭材は、表面被覆物として石灰系原料の他に粉鉄鉱石の原料を用いた実施形態を示したが、これに限定されるものではない。つまり、表面被覆物中の石灰系原料由来のCa含有量が36質量%以上であれば、石灰系原料以外の他の原料として、粉鉄鉱石その他の原料を用いることができる。なお、ここで、粉鉄鉱石その他の原料としては、粉鉄鉱石、石灰系原料以外の副原料(珪石、蛇紋岩、かんらん岩等)を意味する。
表面被覆炭材は、粗粒炭材と石灰系原料を混合、造粒することで製造してもよい。この場合は、表面被覆炭材の被覆層は、石灰系原料のみからなる。
具体的には、本発明の3〜5で規定した方法が好ましい。すなわち、
1mm以上の炭材の表面被覆物に含有するCaが4g/m2未満、又は、1mm未満、0.25mm以上の炭材の表面被覆物に含有するCaが5g/m2未満の少なくともいずれかのときは、炭材の表面に付着した表面被覆物の量が少なく、NOx生成を抑制する効果が小さい。このような場合は、炭材の量に対する石灰系原料の添加量を増加し、表面被覆物に含有するCaを増量することで、NOx生成を抑制することができる焼結鉱製造用の改質炭材を製造することができる。
焼結NOx生成に及ぼす単位面積当りの被覆物に含有するCaの影響をコークス粒度毎に調査する実験を行った。実施に用いた焼結鍋試験装置の概略図を図3に示す。
この焼結鍋試験装置は、点火炉1、焼結鍋2、風箱3、ブロアー4及び分析計5を備える。
この焼結鍋試験装置では、焼結鍋2に試験体となる表面被覆炭材を装入し、点火炉1で点火して表面被覆炭材を加熱する。同時にブロアー4を起動して、風箱3を介して焼結鍋2で生じた排気ガスを排出し、この排気ガスを分析計5で分析する。
石灰被覆炭材は粉コークスと消石灰に水分を添加しながら混練造粒処理して製造した。消石灰配合量は粉コークスの質量に対して10〜40%(内数)、混練造粒時間は1〜4分、石灰被覆炭材の水分は8〜14.5%の範囲で変更し、種々の被覆厚みとなるものとした。
完成した前記炭材のCa分の被覆厚みを、次のように測定した。粉コークスの粒度分布データから表面積を計算し、石灰被覆炭材を分級して取り出した0.25mm以上1mm未満の粒子および1mm以上の粒子についてCaとCの成分分析を行う。以上の結果より、被覆量に対応するCa/Cの値を粉コークスの表面積で除して被覆厚みの指標を計算した。
焼結鍋2の直径は、300mm、層高600mmであり、排ガスはCO,CO2,O2,NOx,SOxを分析した。前記石灰被覆炭材と鉱石等に水分7.5質量%を外添し、直径1,000mmのドラムミキサーを用いて4分間、混合、造粒した。造粒に際しては石灰被覆炭材の造粒中の崩壊を防止するため、それ以外の原料をまず3分間造粒し、その後石灰被覆炭材を加えて1分造粒した。
混合、造粒した配合原料を焼結鍋試験装置に充填し、点火90秒、風量1.6Nm3/分一定の条件で焼成した。焼成中は、層高の異なる3ヶ所で焼結層内の温度測定と排ガス中のNOxの濃度を測定した。試験に用いた原料配合を表1に示す。以下、表中の%は質量%を意味する。
ηNO=100×NOx/((CO+CO2)・NCOKE/(CLPG+CCOKE+CLS))/10000
・・・・・・・・(2)
ただし、ηNO:NOx転換率(%)、NOx:排ガスNOx(ppm)
CO:排ガスCO(%)、CO2:排ガスCO(%)、
NCOKE:コークス中N(mol)、CLPG:点火ガス中C(mol)、
CCOKE:コークス中C(mol)、CLS:石灰石中C(mol)
さらに、図4〜図5においてコークスの元の粒度の違いによる適正被覆厚みの差は認められないことから、本発明の規定が石灰被覆炭材の幅広い粒度構成に亘って適用できることが確認できた。
Claims (5)
- 炭材表面に、石灰系原料由来のCaを36質量%以上含有する被覆物を被覆した焼結鉱製造用の改質炭材であって、
1mm以上の改質炭材の表面被覆物に含有するCaが4〜42g/m2であり、かつ、
1mm未満、0.25mm以上の改質炭材の表面被覆物に含有するCaが5〜20g/m2であることを特徴とする焼結鉱製造用の改質炭材。 - 請求項1に記載の焼結鉱製造用の改質炭材であって、
0.25mm未満の改質炭材が、全体の改質炭材の量に対し、17質量%以下であることを特徴とする焼結鉱製造用の改質炭材。 - 請求項1に記載の焼結鉱製造用の改質炭材の製造方法であって、
1mm以上の炭材の表面被覆物に含有するCaが4g/m2未満、又は、
1mm未満、0.25mm以上の炭材の表面被覆物に含有するCaが5g/m2未満の少なくともいずれかのときに、
炭材の量に対する石灰系原料の添加量を増加し、表面被覆物に含有するCaを増量することを特徴とする焼結鉱製造用の改質炭材の製造方法。 - 請求項1に記載の焼結鉱製造用の改質炭材の製造方法であって、
1mm以上の炭材の表面被覆物に含有するCaが42g/m2以上、又は、
1mm未満、0.25mm以上の炭材の表面被覆物に含有するCaが20g/m2以上の少なくともいずれかのときに、
炭材の量に対する石灰系原料の添加量を減少し、表面被覆物に含有するCaを減量することを特徴とする焼結鉱製造用の改質炭材の製造方法。 - 請求項2に記載の焼結鉱製造用の改質炭材の製造方法であって、
0.25mm未満の炭材が、全体の炭材の量に対し、17質量%を超えるとき、
混合、造粒の水分を増加し、かつ混合、造粒の時間を長くすることを特徴とする焼結鉱製造用の改質炭材の製造方法。
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2011
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