JPS6383205A - 高炉操業方法 - 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】 〔発明の技術分野〕 この発明は、還元性状の優れた焼成塊成鉱特に複数個の
焼成ペレットの不規則形状の集合体からなる塊成鉱を主
原料として、高炉に連続的に装入する高炉操業方法に関
するものである。

〔従来技術〕

近来、高炉又は直接還元用原料として、主原料である粉
粒状鉄鉱石に媒溶剤を添加混合し、得られた混合物を造
粒し、焼成してなる焼成ペレットが用いられる乙とが多
くなってきた。

このような焼成ペレットの性状改善のために、従来から
種々の方法が研究されている。

例えば特開昭５８−９９３６号には、粒径５ｍ以下を主
要粒度とする粉粒状鉄鉱石に、媒溶剤と粉粒状固体燃料
とを添加し、これらを混合し、得られた混合物を成形し
て、１０〜２０閣の粒径の生ペレットを調製し、該生ペ
レットを、上向き乾燥ゾーン、下向き乾燥ゾーン、点火
ゾーン及び焼成ゾーンを有する無端移動グレート式焼成
炉に装入して、該焼成炉により連続的に焼成ペレットを
製造することからなる方法が開示されている。

然しなから、上記方法は、主原料である粉粒状鉄鉱石の
粒径について配慮されておらず、５ＩＩＩＩ！１以下の
幅広い粒径の粉粒状鉄鉱石を使用している。

従って、主原料中に粗粒鉄鉱石が多い場合は、生ペレッ
トの調製工程において生ペレットがよく固まらないため
、焼成工程において生ペレットが崩壊しやすく、一方、
主原料中に微粉鉄鉱石が多い場合は、焼成工程において
、生ペレッ１−巾から蒸発する水分の逃げる空間がない
ため、化ベレットが水蒸気爆発を起こして崩壊しやすく
なる等の問題がある。

このため上記方法は、このような生ペレットの崩壊を防
止するために、無端移動グレート式焼成炉（こおいて、
化ベレットをその下方から上方に向けて上向き乾燥し次
いでその上方から下方に向けて下向き乾燥しているが、
このような上向き乾燥及び下向き乾燥を行なった場合は
、化ベレットの乾燥のなめに多くのエネルギーが必要と
なり、コスト高となる。

更に上記方法における生ペレットの粒径は１０〜２０ｍ
ｍであって大きい。生ベレッＩ・の粒径が大きいと次の
ような問題が起こる。

（１）生ペレットを乾燥し次いで焼成するときに、化ベ
レットの表面の昇温速度と中心部の昇温速度との差が大
きくなるため、生ペレッ１へが崩壊しやすい。

（２）−個の焼成ペレットの粒径は、生ペレットの粒径
と同じであるから、上記のような粒径の焼成ペレットを
高炉用原料として使用すると、高炉内において、還元ガ
スが焼成ぺ１／ツトの中心まで浸透するまでの時間が長
くなる。この結果、焼成ペレッ１−の還元性が劣化し、
且つ上記還元性の劣化によって、１０００℃以上の温度
領域での収縮性即ち高温軟化性状が劣化する。

また特公昭５５−２７６０７号には、０．０４４ｍｍ以
下の粒径の微粉を７０ｗｔに以上含有する微粉鉄鉱石中
に、０．１７７〜１．０１の粒径の粗粒鉄鉱石を３０ｗ
ｔ・％以上添加した主原料を使用して焼成することから
なる焼成ペレットの製造方法が開示されている。

然しながら上記方法は、微粉鉄鉱石に添加する粗粒鉄鉱
石の粒径が０．１７７〜１．Ｏｍｍの範囲であるから、
使用しうろ鉄鉱石の範囲が限られ、且つ、このような粒
径にするためには鉄鉱石を粉砕及び分級しなげければな
らず、粉砕及び分級のための費用を要してコスト高とな
る問題が生ずる。一方生ペレットの粒径が例えば１〜３
　ｍｍのように小さいと、次のような問題が起る。

（１）生ペレットの焼成を、無端移動グレート式焼成炉
またばシャフト炉で行う場合は、生ペレット層内通気性
が悪化するため、生ペレットの焼成が不十分となる。

（２）また生ペレットの焼成を、キルン式焼成炉で行う
場合は、生ペレットが小さいために互いに融着し、且っ
キルン内壁に生ぺＬ・ツトがリング状に付着して、焼成
を円滑に行うことが出来なくなる。

（３）このような生ペレットを焼成して得られた小粒径
の焼成ペレットを高炉用原料として使用すると、高炉内
に於ける通気性が悪化し、棚吊りやスリップ等が発生し
て円滑な高炉操業を妨げる。

上述のような従来方法で製造された焼成ペレットは、何
れも単体の球状からなっており、その安息角は小さい。

従って、高炉用原料として高炉内に装入したときに、焼
成ペレットが高炉の中心部に集まるなめ、炉内の通気性
を悪化させる問題がある。

乙のような問題を解決するため、特公昭５８−５３６９
７号にば、焼成ペレットが互いにファイアライト相によ
り結合された、複数個の焼成ペレットの集合体からなる
焼成塊成鉱が開示されている。然しながら、このような
焼成塊成鉱は、上述したように、互いにファイアライト
相により結合されているので、還元性状が悪い等の問題
がある。

本出願人は、先に、特願昭５９−２２７９４４号にて、
高温性状に優れ、高還元性（ＲＩ）で、低還元粉化率（
ＲＤＩ）且つ製品歩留りの高い塊成鉱を得るために、粒
度５　ｍｍ以下を主要粒度とする微粉鉄鉱石を原料とし
て、３〜９　ｍｍの粒径に造粒されたミニペレットを焼
成し、拡散結合させてミニペレットの複数個をカルシウ
ムフェライトによる結合で表層部を結合塊成化したこと
を特徴とする塊成鉱及びその製造方法を出願した。

上記方法１よ、粒度５市以下を主要粒度とする微粉鉄鉱
石に媒溶剤を添加して一次造粒し、次にとの造粒物の表
面に粉コークス、粉状チャー、微粉炭、粉状石油コーク
ス等の固体燃料をコーティングする二次造粒を行って、
３〜９　ｍｍ粒径のミニペ６一 レットに造粒し、このミニベレットを乾燥、点火、焼成
、冷却ゾーンを有するグレート式焼成炉を用いて焼成し
、ミニペレッ１〜の塊成体を製造することを特徴とする
ものである。

更に本出願人は、特願昭６０−１３８９６６号にて、粒
径０．０４４ｍｍ以下の微粉を５０〜８０ｗｔＸを含有
する微粉鉄鉱石と、１〜８　ｍｍの粒径の粗粒を３０〜
５０ｗ１含有する粗粒鉄鉱石とを主原料とし、前記微粉
鉄鉱石を３０〜７０　ｗ　ｔ％と、前記粗粒鉄鉱石を７
０〜３０ｗｔ％とに媒溶剤を添加して混合し造粒し、そ
の表面に粉状固体燃料を被覆し３〜１２ｍｍの粒径の生
ペレットを焼成してなる焼成塊成鉱及びその製造方法を
開示した。

これらの焼成塊成鉱は、その表層部が主としてカルシウ
ムフェライト相及びスラグ相の少なくとも一つにより互
いに結合された、複数個の焼成ペレットの不規則形状の
集合体からなるものである。

又、その製造方法は、粉粒状鉄鉱石として、粒径０，０
４．４ｍｍ以下の微粉を５０〜８０　ｗ　ｔ　Ｘを含有
する微粉鉄鉱石と、１〜８　ｍｍの粒径の粗粒を３０〜
５０ｗｔＸ含有する粗粒鉄鉱石とを主原料とし、前記微
粉鉄鉱石を３０〜７０ｗｔ％と、前記粗粒鉄鉱石を７０
〜３０　ｗ　’ｔ％の割合で配合し、これに前記媒溶剤
を添加して混合し造粒し、得られた造粒物の表面上に粉
状固体燃料を被覆し、３〜１．２　ｍｍの粒径の生ペレ
ットを調製し、このような粒径の生ペレットを、無端移
動グレート式焼成炉に装入し、この無端移動グレート式
焼成炉によって、前記生ペレットを連続的に製造するこ
とを特徴とする製造方法である。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明は、前述の如く本出願人が開示した塊成鉱の製造
方法において、得られた還元性状並びに気孔率に富み、
シャッター強度の高い塊成鉱を主原料として高炉に装入
する高炉操業方法を提供するにある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、粉粒状鉄鉱石に媒溶剤を添加、混合。

造粒し、得られた造粒物の表面に粉粒状固体燃料を被覆
し生ペレッ１−を調整し、前記生ペレットを、無端移動
グレート式焼成炉に装入して焼成することからなる＋４
　ｍｍ粒径の焼成ペレットの不規則形状の塊成鉱を主原
料として、高炉に連続的に装入する高炉操業方法である
。

〔作用〕

本願発明１よ、前述の本出願人による塊成鉱の製造方法
にて製造された塊成鉱並びにその後出願した特願昭６１
−１３６６６号の「塊成鉱の製造方法及び装置」、特願
昭６１−１６９１０号、特願昭６１．−１６９１１号、
特願昭６１−１６９１２号、特願昭６１−１６９１３号
の「塊成鉱の製造方法」により製造された塊成鉱（以下
本塊成鉱乙れらの製造方法にて焼成された塊成鉱は、次
の第１表に示す如き特性を有するものである。

第１表に示す如く本塊成鉱の特性は、焼結鉱に比して優
れたものである。

第１表 特に被還元性に優れているため、高炉に主原料として装
入する高炉操業においては、燃料比の低減が期待される
ので、本発明者等は、後述する実施例に示す如く、シュ
ミレーシジンモデルによって本塊成鉱を通常高炉並びに
酸素高炉の二者に使用した時の還元の進行、燃料比への
効果を確認した結果、 （１）高炉内のガス還元が速くなり、高炉下部のソリュ
ーションロス景が減少し、熱余裕が出るため、炉下部の
固体温度が上昇する。

（２）羽口レベルの固体温度（溶銑温度）一定の観点か
ら、本塊成鉱の場合、通常高炉で１よ、コークス原単位
が焼結鉱に比して、２６ｋｇ、／Ｔの減少となる。酸素
高炉では、通常焼結鉱でも還元が速いため、本塊成鉱と
の差は小さい。酸素高炉では炉高１７２でも還元可能で
あり、このとき本塊成鉱を用いると燃料比が１０ｋｇ／
Ｔの減少となる。

（３）本塊成鉱を高炉に使用するとき、燃料比が下がる
ため、炉頂ガス利用率は第７図に示す如く向上する。ま
た還元が速いため、通常焼結鉱に比べて、同一還元率で
の固体温度は低くなり、第８図に示す如くＷ□点での平
衡ηが大きくなる。

更に後述する実施例に示す如く、本塊成鉱のハンドリン
グ強度は、焼結鉱に比して、ＳＩ＋１０指数は稍々低い
が、ＳＩ＋、指数では高く問題がないことが確認された
。

本塊成鉱を主要原料として、高炉に装入した場合、被還
元性状２強度に優れた組織の不規則形状の焼成ベレット
からなるため、高炉における燃料比の低下、炉高の低減
並びに炉頂ガス利用率の向上等の効果を奏するものであ
る。

次Ｚこ本発明の実施例を示す。

〔実施例〕

実施例　１ 本塊成鉱を高炉に使用した時の還元の進行、燃料比への
効果を通常高炉、酸素高炉の二者について、シュミレー
ションモデルによって行った。

数式モデルとして「非定常１次モデル」を用い、定常状
態を計算する。

本塊成鉱の組織は、この試験で用いた拡散組織に類似し
ているので、このデータを適用し、本塊成鉱は焼結鉱に
比べて拡散率は２倍２反応速度常数は同じ値として計算
した。（拡散率は、Ｃ０２系、Ｈ２系の３段階の値を一
律に２倍にする。）計算の対象として、通常高炉、酸素
高炉の夫々について検討を行った。

第２表に基準条件を示す。

第　　２　　表 ネ１同一とする。

ネ２計算結果 以上に基づいて、求めた結果は次の通りである。

（１）還元率、固体温度の対比について、第１図並びに
第２図に、通常高炉並びに酸素高炉におけるストックラ
インからの距離における全還元率とコークス反応率とを
対比して示す。

第３図並びに第４図に、通常高炉並びに酸素高炉におけ
るストックラインからの距離における固体温度の変化を
対比して示す。

図示する如く、本塊成鉱を用いた場合、ガス還元が速く
なり、炉下部のソリューションロス量が減少し、熱余裕
が出るため、その結果として炉下部の固体温度が上昇す
る。

即ち同一燃料比で本塊成鉱を用いた場合溶銑温度が上昇
することとなる。

（２１ｍ　Ｎ比への効果について、 第５図並びに第６＠に燃料比ＦＲ（ｋｇ　／Ｔ）と羽口
レベル固体温度Ｔ、並びにコークス反応率との変化をグ
ラフにて示す。

尚図中の数字は拡散率への乗数（１：焼結ｗ、２：塊成
鉱）を示す。

羽口レベルの固体温度Ｔ５一定（溶銑温度一定）の観点
から、図示する如く本塊成鉱の場合、通常高炉では燃料
比４８２→４５Ｂｋｇ／Ｔ、即ち２６ｋｇ／Ｔの減とな
る。酸素高炉では、通常焼結鉱でも還元速度が速いため
、塊成鉱との差は小さい。

酸素高炉では、本塊成鉱を用いた場合炉高を１７２にし
ても還元可能であり、この時本塊成鉱の場合、燃料比は
１０ｋｇ／Ｔの減となる。

（３）リスト線図による比較 第７図は燃料比ＦＲ（ｋｇ　／Ｔ）とガス利用率ｌ、。

アとの関係グラフ、第８図は燃料比ＦＲＣｋｇ　／Ｔｌ
と平衡高度’ｒ　ｗ　（℃）との関係グラフである。

第７図に示す如く、本塊成鉱を使用する時は、燃料比は
下がるため炉頂ガス利用率η、。アは向上する。

又第８図に示す如く、通常焼結鉱に比べて、同一還元率
での固体温度は低くなり、この結果Ｗ点での平衡ｑが大
きくなる。

以上の結果をリス）・線図に図示すれば、第９（１）〜
９（３）図の如くなる。

実施例２ 次に本発明方法を実施するための塊成鉱製造工程図を第
１０図に示す。

第１０図において、（１）〜（３）は供用原料ホッパー
、（４）は媒溶剤、蛇紋岩ホッパー、（５）は返鉱ポツ
パー、（６）は生石灰ホッパー、（７）は供用原料のド
ラム型ミキサー、（８）は−次造粒用デスクタイプペレ
タイザー、（９１はペレットスクリーン、００）は二次
造粒用デスクタイプペレタイザー、（１１）は固体燃料
（Ｃ０Ｄ、Ｑ粉コークス）の粉コークスホッパー、（１
２）は生ペレッ１〜装入装置、（１３）は移動式グレー
ト焼成炉、（１４）床敷ホッパー、（１５）はレーヤー
、（１６）は電気集塵機、（１７）はメーンブロヮー、
、　（１８）はクラッシャー、（１９）はホットグリズ
リ−１（２０）は固定グリズリ−１（２１）はクーラー
、（２２）は焼成ペレットスクリーン、（２３）はダブ
ルロールクラッシャー、（２４）は循環ファン、（１３
１）は乾燥ゾーン、（１３２）は点火シーツ、（１３２
ａ）は点火炉、（１３３）は冷却ゾーン、（１３４）は
パし・ット、（１３５）は風箱である。

又第３表に本実施例において用いた原料の化学成分並び
に粒度構成を示す。

先ず原料ホッパー（１）〜（６）に本発明の塊成鉱製造
用原料として微粉鉄鉱石Ａ、Ｂ粉Ｂ（−８ｍｍ）。

媒溶剤として蛇紋岩Ｃ１並びに４關未満の塊成鉱の返鉱
を夫々貯わえ、これら原料をミクサー（７）にて、所定
配合割合にて水を添加、混合し、−次造粒用デスクタイ
プベレタイザー（８）に装入し一次造粒する。

造粒された一次造粒物はペレタイザー（８）の回転によ
り、壁を越えて溢流し、４．ｍｍペレットスクリーン（
９＆）にて篩分けられ、−４ｍｍ粒径の造粒物は一次造
粒用デスクタイプペレタイザー（８）に繰り返され、＋
４　ｍｍ造粒物は２５ｍｍスクリーン（９ｂ）にて篩分
けし、−２５ｍｍ造粒物は二次造粒用ペレタイザー（１
０）に装入する。

一方固体燃料Ｆ例えばＣ，Ｄ、Ｑ粉コークスはホッパー
（１１）より、二次造粒用ペレタイザー（１０）に装入
され、−次造粒物の表面に前記Ｃ，Ｄ。

Ｑ粉コークスＥをコーティングし、二次造粒し、４〜１
０岨粒径の生ペレットが得られる。

〜１７− 第３表　原料の化学成分並びに粒度構成（，１）これら
造粒に当たっての造粒条件を第４表に示す。

第４表　造粒条件 次に得られた生ペレットを移動グレート式焼成炉（１３
）を用いて焼成する。

この焼成炉（１３）は、乾燥ゾーン（１３１）、点火ゾ
ーン（１３２）及び焼成、冷却ゾーン（１３３）からな
り、生ペレットがパレット（１３４）のグレート上に装
入され、上記各シーツを生ベレットを載せたグレートが
通過出来るように設置されている。

主原料である生ベレン１−は、ロールフィーターを介し
て、パレッ１−　（１３４）のグレート上部に厚み５０
ｍｍにて敷かれた床敷鉱の上部に装入され、全レーヤー
（１５）の層厚を３５０〜４５０Ｍにし、焼成を開始す
る。乾燥ゾーン（１３１）は下向き乾燥であって、その
熱源として焼成、冷却ゾーン（１３３）の高温部分の廃
ガスを風箱（１３５）から循環ファン（２４）により回
収し、この廃ガスの熱を利用し、グリーンペレットを乾
燥する。

また点火ゾーン（１３２）の点火炉（１３２ａ）にて生
ペレットの上層に着火する。

焼成、冷却ゾーン（１３３）で焼成、冷却された生ペレ
ットは、塊状体となっており、次のクラッシャー（１８
）で粉砕され、スクリーン（２２）により、４ｍｍ以上
の塊状体が製品塊成鉱となる。

−４ｍｍの篩下銃は返鉱として床敷鉱として再利用され
る。尚パレッ１．　（１３４）下方の風箱（１３５）か
ら電気集塵機（ｊ６）を介して排出されたガス１よメー
ンブロワ−（１７）により、系外に排出される。

以上の焼成工程における焼成条件を下記第５表に示す。

次に第１０図の焼成装置を用いて、第４〜第５表の造粒
、焼成条件により、塊成鉱を製造した。

その試験成績を第６表に示す。

得られた塊成鉱の組織は、拡散結合で結合し、微細型カ
ルシウムフエライＩ・と微細型へマタイトからなり、ミ
クロボアが各所に平均的に散在したものである。

更に、本塊成鉱の高炉に装入した場合のハンドリング強
度を確認するため連続シャッター試験を行った。

第１１図は、本塊成鉱と焼結鉱との連続シャッター試験
の結果求めたＳＩ＋１゜、　ｓ　ｉ　＋＋（”）と落下
回数（Ｎ）との関係グラフである。

図示する如／、＋１０ｍｍ粒度％の少ない＃２試験の塊
成鉱のＳエヤ、。は焼結鉱に比較し、稍々低下している
が、ＳＩ＋５では高く、本塊成鉱は、焼結鉱に比し強度
についても優れ、高炉に装入しても問題ないことがｉ認
された。

第　６　表　試験成績 〔発明の効果〕 粉粒状鉄鉱石に媒溶剤を添加２混合、造粒し、得られた
造粒物の表面に粉粒状固体燃料を被覆し、生ペレットを
調製し、前記生ペレットを無端移動グレート式焼成炉に
装入し、焼成することからなる焼成ペレットの不規則形
状の塊成鉱は、還元性状が優れ、気孔に富み且つ強度も
固く、高炉内で崩壊するもではないので、焼結鉱の代替
として高炉に装入すると、燃料比の低下、炉高の低下、
ガス利用率の向上等が期待されるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は、夫々通常高炉並びに酸素高炉にお
けるス１−ツクラインからの距離における全還元率のグ
ラフ、第３図及び第４図は夫々通常高炉並びに酸素高炉
におけるス１−ツクラインからの距離における固体温度
のグラフ、第５図及び第６図は夫々燃料比ＦＲ（ｋｇ　
／Ｔ）と羽ロレベル固体渇度Ｔ６並びにコークス反応率
との変化を示すグラフ、第７図は燃料比ＦＲ（ｋｇ　／
Ｔ）とガス利用率η、。アとの関係グラフ、第８図は燃
料比ＦＲ（ｋｇ／Ｔ）と平衡温度（１３５）＝　ｉ箱で
ある。 Ｔｗ（℃）との関係グラフ、第９　（１）、９　（３）
図は夫々リスト線図、第１０図は本発明方法を実施する
ための塊成鉱製造工程図、第１１図は実施例２における
塊成鉱と焼結鉱の連続シャッター試験のＳ■ヤ、。、Ｓ
Ｉ＋ｓ（％）と落下回数（Ｎ）との関係グラフである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 粉粒状鉄鉱石に媒溶剤を添加、混合、造粒し、得られた
   造粒物の表面に粉粒状固体燃料を被覆し生ペレットを調
   整し、前記生ペレットを、無端移動グレート式焼成炉に
   装入して焼成することからなる＋４ｍｍ粒径の焼成ペレ
   ットの不規則形状の塊成鉱を主原料として、高炉に連続
   的に装入することを特徴とする高炉操業方法。