JPH05230557A - 鉄鉱石焼結用燃料の製造方法 - Google Patents

鉄鉱石焼結用燃料の製造方法

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JPH05230557A
JPH05230557A JP6898292A JP6898292A JPH05230557A JP H05230557 A JPH05230557 A JP H05230557A JP 6898292 A JP6898292 A JP 6898292A JP 6898292 A JP6898292 A JP 6898292A JP H05230557 A JPH05230557 A JP H05230557A
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JP
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ore
coal
fuel
iron ore
sintering
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JP6898292A
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Katsuhiro Tanaka
勝博 田中
Yoshiaki Nishimoto
義明 西本
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Nippon Steel Nisshin Co Ltd
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Nisshin Steel Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 鉄鉱石焼結用の燃料としての粉コークスの代
替可能な燃料を得る。 【構成】 粉状鉄鉱石と石炭の混合物を石炭が熱分解す
るに十分な温度に加熱保持する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は,鉄鉱石を焼結して焼結
鉱を製造する際に,その熱源として使用する燃料を製造
する方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来より, 鉄鉱石の焼結鉱を製造する際
の燃料として,粉コークスが使用されていた。粉コーク
スは,コークス炉で製造された粗コークスのうち,粒度
が小さくて高炉に装入できないものを篩分けたものであ
る。
【0003】最近の高炉操業では微粉炭の吹き込み量
(PC比) が増大しており,これに伴って高炉装入用コ
ークスの使用量が低下する傾向にあり,採取できる粉コ
ークス量も低下気味となっている。
【0004】このため,焼結用の粉コークスが不足する
場合もあり,この場合には,高炉に装入できる塊コーク
スをわざわざ粉砕しなければならない事態となる。かよ
うな状況では,粉コークスの単価が上昇すると共に,高
炉操業におけるコークスの消費量を低減しようとする意
図を損ねることにもなる。
【0005】かような事情のこともあり,粉コークスの
代替燃料として無煙炭が焼結用に使用されたりしてい
る。また,粉コークスの代替燃料としてタールやピッチ
を粉鉱石の造粒時に添加する方法が特開昭52-12740号公
報に提案されている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】鉄鉱石焼結用燃料に無
煙炭を配合し,その使用量を増加させると焼結鉱の生産
性が低下し且つ品質を悪化させる。このため無煙炭の使
用量にはおのずと制限があり,上記の問題を抜本的には
解決できない。
【0007】また,粉コークスの代替燃料としてタール
やピッチを配合する方法では,焼結過程でタールやピッ
チ中の揮発分がガス化し,それが焼結原料層下部で再凝
縮して燃焼時の通気性を悪化させる原因となり,焼結鉱
の生産性が低下することは否めない。また該揮発分が焼
結排ガス中に混入し,集塵機の能力を劣化させることに
もなる。
【0008】本発明は, このような問題を解決すること
を課題とし,粉コークスの代替燃料として安価且つ有益
な焼結用燃料を得ることを目的としたものである。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明は,粉状鉄鉱石と
石炭の混合物を石炭が熱分解するに十分な温度に加熱保
持し,得られた固体物質を鉄鉱石の焼結燃料に供するこ
とを特徴とする。すなわち,石炭を粉状鉄鉱石との混合
共存下で熱分解させることにより,石炭から揮発分を除
去すると同時に粉状鉄鉱石を部分還元させる。これによ
って,石炭が熱分解したチヤーと部分還元鉱石の固体混
合物が得られ,これを焼結用燃料として使用する。
【0010】粉状鉄鉱石と石炭の混合物の加熱温度は3
00〜900℃の範囲とし,この加熱は予め加熱した粉
状鉄鉱石の顕熱を用いて行うことができる。
【0011】
【作用】石炭に粉状鉄鉱石を混合して実質上非酸化性雰
囲気で300℃以上の温度に加熱すると,石炭が熱分解
して揮発分が除去され炭化したチヤーとなると共に,鉄
鉱石は石炭の熱分解によって発生する還元性ガスによっ
て部分還元される。
【0012】より具体的には,該混合物を空気の侵入が
ほぼ遮断された容器内で300℃以上,900℃未満の
温度に加熱保持すると,石炭中の揮発分はガス成分とし
て放出され,またタールも放出される。揮発分は炭化水
素類,CO,H2等のガス成分として固形分から除去さ
れると共にタールも流出除去できる。このガス成分およ
びタールが放出された固形分はチヤーと呼ばれる。
【0013】チヤーは堅牢なコークスとは異なり,粉化
性のある炭である。周知のようにコークスはコークス炉
において1100〜1200℃で乾留されたものであ
り,石炭粒子が相互に粘結して塊状となったものである
が,本発明の場合には,かような粘結性は不要であり,
揮発分とタールが石炭から除去された熱分解生成物であ
ればよい。熱分解温度が300℃未満ではタール分の放
出が十分ではない。一方この熱分解を起こさせる温度と
しては900℃まででよく,これ以上の温度は不要であ
る。
【0014】一方,同伴する粉状鉄鉱石は,石炭の熱分
解によって発生するCOやH2ガスによって還元され,
また炭化水素類のガス成分が熱分解して生成した炭素が
鉱石表面に付着する。したがって,鉱石は炭素で被覆さ
れた還元粒子となる。完全に還元された粒子も存在する
こともあるが,全体としては部分還元された鉱石とな
り,その粒子表面には炭素が付着した形態となる。
【0015】このようにして生成したチヤーと炭素被覆
還元粒子とを含む固形の混合物が,本発明の目的生成物
である焼結用燃料である。この燃料は,焼結原料と共に
焼結機に装填された場合に,チヤーの炭素と炭素被覆還
元粒子の炭素とが燃焼用発熱源となり,また還元粒子も
酸素と反応してこれが酸化するさいに発熱するので,発
熱源となる。
【0016】石炭と粉状鉄鉱石の混合物の熱分解処理は
熱分解炉に該混合物を装入することによって行うことが
できる。熱分解炉としては,大気雰囲気と遮断された気
密な容器に構成し,熱分解に要する熱の供給は該炉に供
給する粉状鉄鉱石を用いて行うのがよい。すなわち,予
め加熱された粉状鉄鉱石を石炭と混合しながら該炉に装
入し,粉状鉄鉱石の顕熱を用いて石炭を加熱するのであ
る。これによって,石炭の熱分解と粉状鉄鉱石の還元が
同時に進行する。
【0017】熱分解によって生成したガスは炉内からガ
ス利用設備に供給することによって再利用ができ,また
該ガスを同設備に供給する前に冷却することによってガ
スからタール分を分離できる。場合によっては,熱分解
炉に高温の不活性ガスを供給することにより熱の補給を
行うこともできる。
【0018】図1に本発明法を実施するに好適な設備の
例を示した。1は熱分解炉であり,断熱壁によって大気
雰囲気から遮断した内部空間が形成された閉鎖容器であ
る。この熱分解炉1には,石炭ホッパー2内の石炭3
と,高温鉱石容器4内の加熱鉱石5が自重を利用して装
入される。そのさい,石炭ホッパー2から炉内に通ずる
傾斜したシュート6を設けておき,この炉内シュート6
上を転動しながら落下する石炭に対し,加熱鉱石5が降
り注ぐように鉱石供給口7を炉内上部に形成しておく。
これによって,石炭3と加熱鉱石5は混合されつつシュ
ート6から炉内に装入される。
【0019】高温鉱石容器4内の加熱鉱石5は,鉱石加
熱設備8によって予備加熱される。この鉱石加熱設備8
は図示の例では高温ガスと多段式に接触させるカスケー
ド方式を採用している。すなわち,熱風発生装置9で製
造された熱風をサスペンション式プレヒータ 10a,10b,1
0cに順次供給すると共に, この熱風の流れ方向とは対向
してサスペンションプレヒータ 10c,10b,10aに熱風と分
離された粉状鉱石を順次供給する。原料の粉状鉄鉱石は
鉱石ホッパー11からこの鉱石加熱設備8の最上段部に切
り出され, この設備内で 順次加熱されたうえ,高温鉱
石容器4に連続供給される。
【0020】鉱石加熱用の熱風としては,熱風炉9から
発生する熱風に熱分解炉1で発生する高温ガスの一部を
混入させることもできる。加熱設備8に供給する熱風の
入側温度を500〜950℃の範囲とすることによっ
て,鉱石容器4内には500〜900℃程度の高温を保
持した加熱鉱石が蓄えられる。
【0021】このようにして加熱された粉状鉱石がシュ
ート6上を転動移動する石炭に投射され,両者が混合し
ながら炉内に装入されると,炉内に滞留する間に,鉱石
の有する顕熱が石炭に伝達され,石炭の熱分解が進行す
る。この熱分解により石炭中からH2ガス, COガスや
炭化水素類のガスが放出するが,これは炉外に通ずる排
ガス路12を通じてガス処理設備13に導かれ, 有効成分
およびその熱が回収される。一方, 熱分解によってター
ルが生成するが,これはガス処理設備13に導かれる前の
ガスを冷却することによって分離することができる。
【0022】このタールの生成分離のために炉内の熱分
解温度は300℃以上とする必要がある。この温度の保
持は,供給する粉状鉄鉱石の顕熱量に依存する。このた
め,供給される全石炭量を300℃以上に加熱できるに
十分な粉状鉄鉱石の量をその温度に基いて制御する。通
常は重量比でほぼ等量に鉄鉱石と石炭の供給量を配分
し,鉄鉱石の温度を適正に管理するのが便宜である。温
度が不足する場合には,熱分解炉に高温の不活性ガスを
導入することにより,不足熱量を補うことができる。
【0023】しかし,この熱分解炉はコークス炉とは異
なり,塊コークスを作るものではないので900℃以下
の温度で装入物を処理することが必要である。900℃
以下の温度で石炭は十分に熱分解させることができ,そ
の熱分解後の生成物は石炭が炭化したチヤーとなり,コ
ークスのように強固に粘結したものではなく,粉化性を
有する炭となる。
【0024】一方,炉内に装入された粉状鉄鉱石は,炉
内で発生するH2やCO等の還元性ガスによって還元処
理されることになり,その還元率は処理条件によって異
なるが10〜50%程度となる。この還元された鉱石の
表面には炭素が付着する。これはチヤーの一部もあろう
が,炉内で発生した炭化水素類が還元された鉱石表面で
分解し,これによって生成した炭素が主たる発生原因で
あると考えられる。
【0025】このようにしてチャーと炭素被覆還元鉱石
からなる固体物質が得られ,これは焼結工場の焼結燃料
用ホッパー14に輸送され,焼結時の焼結用燃料の全部ま
たは一部として供される。すなわち, この固体燃料15は
ホッパー14から切り出され,焼結用原料および副原料と
ともにミキサー内で混合・造粒された後, 焼結機に装入
される。
【0026】図2は,本発明法によって得られた固体物
質を焼結燃料とした場合の,パレット原料層の或る時点
の温度分布を例示したものである。点火炉で原料層上部
の燃料が着火され,次第に燃焼帯は下方へさがってくる
が,燃焼帯直下のか焼帯では燃焼ガスによって原料や燃
料が昇温される。図2の温度分布は燃料として粉コーク
スを使用した場合と実質的に同様の挙動である。
【0027】他方,燃料として無煙炭や一般炭等の石炭
を使用した場合では,か焼帯で石炭が昇温されるさいに
タールを放出することになり,そのタールは下層部の低
温の湿潤原料帯で再凝縮して原料層の空間を埋めてしま
い,通気性が悪化して焼結鉱の生産性が非常に低下する
ようになる。
【0028】本発明の燃料は,タールを放出することは
ないので粉コークスと同様にか焼帯でそのまま高温にな
り,高温になったチヤーが燃焼すると共に燃料中の還元
鉱石は通風中の酸素によって再酸化されその反応熱も焼
結のために有効利用される。このため,粉コークスの場
合よりも炭素量は少なくてもよく,結果として焼結工程
でのCO2発生量の低減も図れる。
【0029】
【実施例】図1に示したものと実質的に同一の設備を用
いて焼結用燃料を製造した。その製造条件と熱分解で得
られた固体燃料混合物の諸元を表1に示した。また比較
のために熱分解温度が低い例(比較例1)も表1に示し
た。
【0030】得られた固体燃料混合物を燃料として用い
て鉄鉱石の焼結を行った。この焼結条件と焼結時の通気
性指数(JPU)も表1に併記した。また,比較のため
に焼結燃料として一般炭および粉コークスを使用した場
合も表1中の比較例2および3に示した。なお焼結操作
は燃料を鉄鉱石および石灰石等の副原料と混合・造粒
し,同造粒物を30kg試験焼結鍋で焼結した。
【0031】
【表1】
【0032】表1の結果に見られるように,熱分解温度
が低い比較例1や一般炭をそのまま焼結燃料にした比較
例2では,焼結時の通気性が悪化したが,本発明の燃料
を用いた場合には,粉コークスを焼結燃料とした比較例
3と同等の通気性指数(JPU)を示した。
【0033】
【発明の効果】本発明法によれば,粉コークスに代替で
きる焼結用燃料が得られる。本発明による燃料は焼結時
にタールを発生しないので焼結時の通気性を阻害するこ
ともなく,また燃料中の還元鉱石も発熱に寄与するし,
酸化した鉱石はそのまま焼結鉱原料となる。このため,
石炭と鉱石という安価な材料から有用な焼結用燃料が製
造でき,焼結用燃料の単価が低減できる。そして,塊コ
ークスを粉砕して粉コークスを製造する場合のように,
粗コークスの生産量低減の意図を損ねるようなこともな
い。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明法を実施するに好適な設備の例を示す機
器配置系統図である。
【図2】 焼結過程での原料層内の温度分布の例を示す
図である。
【符号の説明】
1 熱分解炉 2 石炭ホッパー 3 石炭 4 高温鉱石容器 5 加熱鉱石 6 石炭と鉱石を混合しながら装入するシュート 8 鉱石加熱設備 9 熱風発生装置 11 鉄鉱石ホッパー

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 粉状鉄鉱石と石炭の混合物を石炭が熱分
    解するに十分な温度に加熱保持し,得られた固体物質を
    鉄鉱石の焼結燃料とする鉄鉱石焼結用燃料の製造方法。
  2. 【請求項2】 粉状鉄鉱石と石炭の混合物は,300〜
    900℃の温度に加熱保持される請求項1に記載の鉄鉱
    石焼結用燃料の製造方法。
  3. 【請求項3】 該混合物の加熱は,予め加熱した粉状鉄
    鉱石の顕熱を用いて行う請求項1または2に記載の鉄鉱
    石焼結用燃料の製造方法。
  4. 【請求項4】 得られる固体物質は,石炭が熱分解した
    チヤーと部分還元鉱石からなる請求項1,2または3に
    記載の鉄鉱石焼結用燃料の製造方法。
JP6898292A 1992-02-18 1992-02-18 鉄鉱石焼結用燃料の製造方法 Withdrawn JPH05230557A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4681688B2 (ja) * 2009-02-02 2011-05-11 新日本製鐵株式会社 鉄鉱石焼結用炭材
CN106903323A (zh) * 2017-04-17 2017-06-30 江苏省冶金设计院有限公司 一种铁精粉低温快速还原方法和装置

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Effective date: 19990518