JP5428195B2 - Sintering machine - Google Patents
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Description
本発明は、下方吸引式のドワイトロイド(DL)焼結機を用いて、高炉原料用焼結鉱を製造する焼結機に関するものである。 The present invention uses a lower suction type Dwight Lloyd (DL) sintering machine, to a sintering machine you produce sintered ore for blast furnace feed.
高炉製銑法の主原料である焼結鉱は、一般に、図1に示すような工程を経て製造される。原料は、鉄鉱石粉、製鉄所内回収粉、焼結鉱篩下粉、石灰石及びドロマイトなどの含CaO系副原料、生石灰等の造粒助剤、コークス粉や無煙炭などである。これらの原料は、ホッパー1・・・の各々から、コンベヤ上に所定の割合で切り出される。切り出した原料は、ドラムミキサー2等により適量の水を加えて混合し、造粒して、3.0〜6.0mmの平均径を有する擬似粒子である焼結原料とする。この焼結原料は、焼結機上に配置されているサージホッパー4、5からドラムフィーダー6と切り出しシュート7を介して、無端移動式の焼結機パレット8上に装入し、焼結ベッドともいう装入層9を形成する。装入層の厚さ(高さ)は400〜800mm前後である。その後、装入層9の上方に設置された点火炉10で、この装入層表層中の炭材に点火するとともに、パレット8の下に配設されているウインドボックス11を介して空気を下方に吸引することにより、該装入層中の炭材を順次燃焼させ、このときに発生する燃焼熱によって、前記焼結原料を燃焼し、溶融し、焼結ケーキを生成する。得られた焼結ケーキは、その後、破砕、整粒され、5.0mm以上の塊成物からなる成品焼結鉱として回収される。
Sinter ore, which is the main raw material of the blast furnace ironmaking method, is generally manufactured through a process as shown in FIG. The raw materials are iron ore powder, iron mill recovered powder, sintered ore sieve powder, CaO-containing auxiliary raw materials such as limestone and dolomite, granulation aids such as quick lime, coke powder and anthracite. These raw materials are cut out from each of the
前記製造プロセスにおいては、まず、点火炉10により装入層表層に点火が行われる。点火された装入層中の炭材は、ウインドボックスにより装入層の上層部から下層部に向かって吸引される空気によって燃焼を続け、その燃焼帯はパレット8の移動につれて次第に下層にかつ前方(下流側)に進行する。この燃焼の進行にともない、装入層中の焼結原料粒子中に含まれる水分は、炭材の燃焼で発生する熱によって気化し、下方に吸引されて、まだ温度が上昇していない下層の焼結原料中に濃縮し湿潤帯を形成する。その水分濃度がある程度以上になると、吸引ガスの流路である原料粒子間の空隙を、水分が埋めるようになり、通気抵抗を増大させる。なお、燃焼帯に発生する焼結化反応に必要な溶融部分も、通気抵抗を高める要因となる。
In the manufacturing process, first, the
焼結機の生産量(t/hr)は、一般に、焼結生産率(t/hr・m2)×焼結機面積(m2)により決定される。即ち、焼結機の生産量は、焼結機の機幅や機長、原料堆積層の厚さ(装入層厚さ)、焼結原料の嵩密度、焼結(燃焼)時間、歩留などにより変化する。そして、焼結鉱の生産量を増加させるには、装入層の通気性(圧損)を改善して焼結時間を短縮する、あるいは、破砕前の焼結ケーキの冷間強度を高めて歩留を向上することなどが有効であると考えられている。 The production amount (t / hr) of the sintering machine is generally determined by the sintering production rate (t / hr · m 2 ) × sintering machine area (m 2 ). That is, the production volume of the sintering machine includes the machine width and length of the sintering machine, the thickness of the raw material deposition layer (charge layer thickness), the bulk density of the sintering raw material, the sintering (combustion) time, the yield, etc. It depends on. In order to increase the production of sintered ore, the air permeability (pressure loss) of the charging layer is improved to shorten the sintering time, or the cold strength of the sintered cake before crushing is increased. It is considered effective to improve the retention.
図2は、厚さが600mmの装入層中を移動する燃焼(火炎)前線が、該装入層のパレット上約400mm(装入層表面から200mm)の位置にあるときにおける装入層内の圧損と温度の分布を示したものである。このときの圧損分布は、湿潤帯におけるものが約60%、燃焼・溶融帯におけるものが約40%である。 FIG. 2 shows the inside of the charging layer when the combustion (flame) front moving through the charging layer having a thickness of 600 mm is at a position of about 400 mm (200 mm from the surface of the charging layer) on the pallet of the charging layer. This shows the pressure loss and temperature distribution. The pressure loss distribution at this time is about 60% in the wet zone and about 40% in the combustion / melt zone.
図3は、焼結鉱の高生産時と低生産時の装入層内の温度分布を示したものである。原料粒子が溶融し始める1200℃以上の温度に保持される時間(以降、「高温域保持時間」と称する)は、低生産の場合にはt1、生産性を重視した高生産の場合にはt2で表されている。高生産の場合、パレットの移動速度を上げるため、高温域保持時間t2が低生産場合のt1と比べて短くなる。高温域保持時間が短くなると、焼成不足となって、焼結鉱の冷間強度の低下を招き、歩留が低下する。したがって、高強度焼結鉱の生産量を上げるためには、短時間の焼結においても、焼結ケーキの強度、即ち焼結鉱の冷間強度を上げて、歩留の維持、向上を図ることができる何らかの手段を講じる必要がある。なお、焼結鉱の冷間強度を表す指標としては、一般に、SI(シャッターインデックス)、TI(タンブラーインデックス)が用いられる。 FIG. 3 shows the temperature distribution in the charging layer during high production and low production of sintered ore. The time during which the raw material particles begin to melt is maintained at a temperature of 1200 ° C. or higher (hereinafter referred to as “high temperature region holding time”) is t 1 in the case of low production, and in the case of high production with an emphasis on productivity. It is represented by t 2. For high productivity, to increase the movement speed of the pallet, the high temperature zone holding time t 2 is shorter than the t 1 when low production. When the high temperature region holding time is shortened, firing becomes insufficient, resulting in a decrease in the cold strength of the sintered ore and a decrease in yield. Therefore, in order to increase the production amount of high-strength sintered ore, the yield strength is maintained and improved by increasing the strength of the sintered cake, that is, the cold strength of the sintered ore, even in the short-time sintering. It is necessary to take some measures that can be done. In general, SI (shutter index) and TI (tumbler index) are used as indices representing the cold strength of sintered ore.
図4(a)は焼結機パレット上の装入層における焼結の進行過程を、図4(b)は装入層内の焼結過程における温度分布(ヒートパターン)を、図4(c)は焼結ケーキの歩留分布を示したものである。図4(b)からわかるように、装入層の上部は下層部に比べて温度が上昇し難く、高温域保持時間も短くなる。そのため、この装入層上部では、燃焼溶融反応(焼結化反応)が不十分となり、焼結ケーキの強度が低くなるため、図4(c)に示すように、歩留が低く、生産性の低下を招く要因となっている。 FIG. 4A shows the progress of sintering in the charging layer on the sintering machine pallet, FIG. 4B shows the temperature distribution (heat pattern) in the sintering process in the charging layer, and FIG. ) Shows the yield distribution of the sintered cake. As can be seen from FIG. 4B, the temperature of the upper portion of the charging layer is less likely to rise than the lower layer portion, and the high temperature region holding time is also shortened. Therefore, in the upper part of the charging layer, the combustion and melting reaction (sintering reaction) becomes insufficient, and the strength of the sintered cake is lowered. Therefore, as shown in FIG. It is a factor that causes a decline in
こうした問題点に鑑み、装入層上層部に高温保持を付与するための方法が従来から提案されている。例えば、特許文献1は、装入層に点火後、装入層上に気体燃料を噴射する技術を開示している。しかし、上記技術は、気体燃料(可燃性ガス)の種類が不明であるが、プロパンガス(LPG)や天然ガス(LNG)であるとしても、高濃度のガスを使用している。しかも、可燃性ガスの吹き込みに際し、炭材量を削減していないため、焼結層内が、1380℃を超える高温となる。そのため、この技術では、十分な冷間強度の向上や歩留の改善効果を享受できていない。しかも、点火炉直後に可燃性ガスを噴射した場合には、可燃性ガスの燃焼により焼結ベッド上部空間で火災を起こす危険が高く、現実性に乏しい技術であって、実用化には至っていない。
In view of these problems, a method for imparting high temperature retention to the upper portion of the charging layer has been conventionally proposed. For example,
また、特許文献2も、装入層に点火後、装入層に吸引される空気中に可燃性ガスを添加する技術を開示している。点火後、約1〜10分程度の供給が好ましいとされているが、点火炉での点火直後の表層部は、赤熱状態の焼結鉱が残存しており、供給の仕方によっては可燃性ガスの燃焼により火災を起こす危険が高く、また、具体的記述は少ないが、焼結済みの焼結帯で可燃ガスを燃焼させても効果は無く、焼結帯で燃焼すると、燃焼ガスによる温度上昇と熱膨張により通気性を悪化させるため、生産性を低減させてしまう傾向にあるので、これまで実用化には至っていない。
また、特許文献3は、焼結原料の装入層内を高温にするため、装入層の上にフードを配設し、そのフードを通じて空気やコークス炉ガスとの混合ガスを点火炉直後の位置で吹き込むことを開示している。しかし、この技術も、焼結層内の燃焼溶融帯の温度が1380℃を超える高温となるため、コークス炉ガス吹き込みの効果を享受できないとともに、可燃性混合ガスが焼結ベッド上部空間で発火し、火災を起こす危険性があり、実用化されていない。
In
さらに、特許文献4は、低融点溶剤と炭材や可燃性ガスを同時に、点火炉直後の位置で吹き込む方法を開示している。しかし、この方法もまた、表面に火炎が残留した状態で可燃性ガスを吹き込むため、焼結ベッド上部空間で火災になる危険性が高く、また、焼結帯の幅を十分に厚くできない(約15mm未満)ため、可燃性ガス吹き込みの効果を十分に発現することができない。さらに、低融点溶剤が多く存在するため、上層部において過剰な溶融現象を引き起こして、空気の流路となる気孔を閉塞してしまい、通気性を悪化させて、生産性の低下を招くことから、この技術もまた、現在に至るまで実用化されていない。
Further,
以上説明したように、これまで提案された従来技術は、いずれも実用化されておらず、実施可能な可燃性ガス吹込み技術の開発が切望されていた。
ところで、焼結鉱の品質は、燃焼時の最高到達温度や高温域保持時間などによって決定されることから、これら最高到達温度や高温域保持時間の制御が重要である。この点について、特許文献1に記載の方法は、気体燃料を装入層の表面で燃焼させることにより、焼結手段の前半部分の該装入層上部温度を高める技術である。しかし、この方法では、気体燃料の濃度が高く、そのために燃焼を支える空気(酸素)量が不足し、焼結原料の炭材(コークス)の燃焼低下を招くおそれがあり、焼結鉱の品質改善が果せないという問題がある。
By the way, the quality of the sintered ore is determined by the maximum temperature reached during combustion, the high temperature region holding time, and the like. Therefore, it is important to control the maximum temperature reached and the high temperature region holding time. In this regard, the method described in
また、特許文献2にしても具体性に乏しく、供給の仕方によっては、火災を起こす危険が高く、また、焼結済みの焼結帯位置では可燃性ガスを燃焼させても効果は無く、これまで実用化されていない。
Further, even in
さらに、特許文献3に記載の方法は、焼結原料の装入層内を高温にするために、この装入層の上にフードを配設し、そのフードを通じて空気とコークス炉ガスとの混合ガスを点火炉直後の位置で吹き込む技術である。しかし、コークス比をそのままにして、混合ガスを吹き込むと、高温保持時間の延長と共に、最高到達温度も上昇するため、ガラス質の低強度鉱物が多く生成し、混合ガス吹き込みの効果を享受できなくなる。また、可燃性混合ガスが発火し、火災を起こす危険性があり、実用化されていない。
Furthermore, in the method described in
また、特許文献4に記載された方法は、空気(酸素)量を増加させると共に、低融点溶材や炭材を混合しているため、可燃性ガスおよびコークスの燃焼速度は大きくなるものの、低融点溶材や粉体を一緒に吹き込むため、燃焼用空気の通気性が低下するという問題点がある。
In addition, the method described in
本発明の目的は、下方吸引式焼結機の操業において、気体燃料を供給し、これを装入層中で燃焼させることで、装入層全体の通気性を悪化させることなく、高強度の焼結鉱を高歩留で製造するのに用いる焼結機を提供することにある。 The object of the present invention is to supply a gaseous fuel in the operation of the lower suction type sintering machine and burn it in the charging layer, thereby reducing the air permeability of the entire charging layer without deteriorating the air permeability of the entire charging layer. An object of the present invention is to provide a sintering machine used for producing sintered ore at a high yield.
上記目的を達成するために、本発明は、循環移動するパレットと、そのパレット上に粉鉱石と炭材を含む焼結原料を装入して装入層を形成する原料供給装置と、その焼結原料中の炭材に点火するための点火炉と、上記パレットの下方にウインドボックスを備える焼結機において、上記点火炉の下流側に、気体燃料供給装置が配設されてなる焼結機において、上記気体燃料供給装置は、点火炉のパレット進行方向の下流側で、パレット幅方向に沿って配設された複数の気体燃料供給パイプから気体燃料を装入層上方の大気中に高速で吐出し、空気と混合させて、燃焼下限濃度の25〜2%の希釈気体燃料とするためのものであることを特徴とする焼結機を提供する。 In order to achieve the above object, the present invention comprises a pallet that circulates and moves, a raw material supply device that forms a charging layer by charging a sintered raw material containing fine ore and carbonaceous material on the pallet, A sintering machine comprising an ignition furnace for igniting a carbonaceous material in a raw material, and a window box below the pallet, wherein the gas fuel supply device is disposed downstream of the ignition furnace. In the above, the gaseous fuel supply device is configured to send gaseous fuel from a plurality of gaseous fuel supply pipes arranged along the pallet width direction to the atmosphere above the charging layer at a high speed downstream of the ignition furnace in the pallet traveling direction. Disclosed is a sintering machine characterized by being used for dilute gas fuel having a lower combustion limit concentration of 25 to 2% by discharging and mixing with air.
本発明における上記気体燃料供給装置は、
(a)パレット幅方向に沿って配設された複数の気体燃料供給パイプに、気体燃料を吐出するスリットあるいは開口を設けるかまたはノズルを配設してなること、
(b)パレット幅方向に沿って配設された複数の気体燃料供給パイプからの気体燃料の供給量をパレット進行方向で変化させるものであること、
を特徴とする。
The gaseous fuel supply device in the present invention is
(A) the pallet width direction a plurality of gaseous fuel supply pipes disposed along the, and Turkey, such by arranging whether or nozzle slits or openings for discharging the gaseous fuel,
(B) The amount of gaseous fuel supplied from a plurality of gaseous fuel supply pipes arranged along the pallet width direction is changed in the pallet traveling direction;
It is characterized by.
また、本発明における上記気体燃料供給装置は、
(a)焼結機の機長方向の点火炉下流側に少なくとも1以上配設されてなること、
(b)パレット進行方向において、燃焼前線が装入層表層下に進行した段階から焼結が完了するまでの間の位置に配設されてなること、
を特徴とする。
Moreover, the gaseous fuel supply apparatus in the present invention is:
(A) at least one or more disposed on the downstream side of the ignition furnace in the longitudinal direction of the sintering machine;
(B) In the pallet traveling direction, the combustion front is disposed at a position between the stage where the combustion front has traveled below the surface of the charging layer and the completion of sintering,
It is characterized by.
また、本発明における上記気体燃料は、
(a)高炉ガス、コークス炉ガス、高炉・コークス炉混合ガス、都市ガス、天燃ガス、メタンガス、エタンガス、プロパンガスおよびそれらの混合ガスのうちから選ばれるいずれかの可燃性ガスであること、
(b)CO含有量が50massppm以下のものであること、
(c)都市ガス13A、プロパンガスのいずれかであること、
を特徴とする。
The gaseous fuel in the present invention is
(A) any flammable gas selected from blast furnace gas, coke oven gas, blast furnace / coke oven mixed gas, city gas, natural gas, methane gas, ethane gas, propane gas and mixed gas thereof;
(B) the CO content is 50 massppm or less,
(C) either city gas 13A or propane gas;
It is characterized by.
本発明によれば、下方吸引式焼結機の操業において、装入層の上方で気体燃料を大気中に吐出して所定の濃度に希釈調整された希釈気体燃料を装入層中に供給(導入)し、装入層内の目標とする位置で燃焼させることができる。しかもこの場合において、希釈気体燃料の供給位置や燃焼時の最高到達温度、高温域保持時間を制御することにより、燃焼不足から、焼結鉱の冷間強度が低くなりやすい装入層上部のみならず、装入層中層以下の任意の部分における焼結鉱強度を高めるような操業を行うことができる。しかも、本発明では、装入層全体の通気性を悪化させることなく、とくに燃焼・溶融帯での反応、例えば、この帯域の上下方向の厚みやパレット進行方向における幅の制御を通じて、任意の位置における焼結ケーキの強度を制御することができるので、焼結鉱全体として冷間強度の高い成品焼結鉱を歩留りよくかつ高い生産性を確保しつつ製造することができる。そして、本発明の焼結機を用いれば、こうした焼結機の操業を安定して行うことができる。 According to the present invention, in the operation of the lower suction type sintering machine, the gaseous fuel is discharged into the atmosphere above the charging layer and the diluted gaseous fuel diluted to a predetermined concentration is supplied into the charging layer ( And can be burned at a target position in the charging layer. In addition, in this case, by controlling the supply position of the diluted gas fuel, the maximum temperature reached during combustion, and the high temperature range holding time, if only the upper part of the charging layer where the cold strength of the sintered ore tends to be low due to insufficient combustion, It is possible to perform an operation that increases the strength of the sintered ore in any portion below the middle layer of the charge layer. Moreover, in the present invention, the reaction in the combustion / melting zone, for example, the thickness in the vertical direction of the zone or the width in the pallet traveling direction is controlled without deteriorating the air permeability of the entire charging layer. Since the strength of the sintered cake in can be controlled, it is possible to produce a product sintered ore having a high cold strength as a whole ore while ensuring a high yield and high productivity. And if the sintering machine of this invention is used, the operation of such a sintering machine can be performed stably.
本発明に係る焼結鉱の製造方法は、装入工程、点火工程、希釈気体燃料生成工程および燃焼工程とを含んで構成されている。この製造方法において、前記装入工程は、循環移動するパレット上に粉鉱石と炭材を含む焼結原料を装入して、パレット上に焼結原料の装入層を形成する工程であり、前記点火工程は、装入層表面の炭材に点火炉を使って点火する工程である。また、前記希釈気体燃料生成工程は、気体燃料を装入層上方の空気中に供給して希釈し、燃焼下限濃度以下の希釈気体燃料を得る工程であり、前記燃焼工程は、パレット下に配置されたウインドボックスの吸引力により、上記希釈気体燃料と空気とを装入層内に吸引し、該希釈気体燃料を装入層内において燃焼させると同時に、装入層内に吸引した空気により、該装入層内の炭材を燃焼させ、発生する燃焼熱によって、焼結原料を焼結し、焼結ケーキを生成させる工程であり、上記希釈気体燃料生成工程および燃焼工程が本発明における特徴である。 The manufacturing method of the sintered ore concerning this invention is comprised including the charging process, the ignition process, the diluted gas fuel production | generation process, and the combustion process. In this manufacturing method, the charging step is a step of charging a sintered raw material containing fine ore and carbonaceous material onto a circulating pallet and forming a charging layer of the sintered raw material on the pallet. The ignition step is a step of igniting the carbonaceous material on the surface of the charging layer using an ignition furnace. The diluted gaseous fuel generation step is a step of supplying the diluted gaseous fuel into the air above the charging layer and diluting to obtain a diluted gaseous fuel below the lower combustion limit concentration, and the burning step is disposed under the pallet. The diluted gas fuel and air are sucked into the charging layer by the suction force of the generated wind box, and the diluted gas fuel is burned in the charging layer, and at the same time, by the air sucked into the charging layer, It is a step of burning the carbonaceous material in the charging layer, sintering the sintered raw material by the generated combustion heat, and generating a sintered cake, wherein the diluted gas fuel generation step and the combustion step are features in the present invention. It is.
前記希釈気体燃料生成工程は、点火炉のパレット進行方向の下流側で、気体燃料を装入層上辺大気中に高速で吐出し、空気と混合させて、燃焼下限濃度以下の希釈気体燃料をとし、これを装入層中に導入させるための工程であり、本発明の焼結機は、上記希釈気体燃料を得るための気体燃料供給装置を有することを特徴としている。 In the diluted gas fuel generation step, gaseous fuel is discharged at a high speed into the atmosphere above the charging layer on the downstream side in the pallet traveling direction of the ignition furnace, mixed with air, and diluted gas fuel having a lower combustion limit concentration or less is obtained. This is a process for introducing this into the charging layer, and the sintering machine of the present invention is characterized by having a gaseous fuel supply device for obtaining the diluted gaseous fuel.
上記気体燃料供給装置としては、具体的には、図5に示したように、パレットの幅方向に沿って、複数の気体燃料供給パイプを配設し、そのパイプには、気体燃料を吐出するスリットあるいは開口を設けるかまたはノズルを配設した構造を有するものが好ましい。図5(a)は、その断面の一例を示したもので、パレットの幅方向に向かって、焼結ベッド(ここでは装入層表面に焼結ケーキが形成されている)上方に、幅方向に複数の気体燃料を吐出するスリットあるいは開口を有する気体燃料供給パイプが配置されている。側方・上方は、フードで覆われており、上方フードは、その中央部を開口として、大気が導入可能になっている。この導入される大気と、吐出された気体燃料が混合して、所定濃度の希釈気体燃料となるのである。 Specifically, as shown in FIG. 5, a plurality of gaseous fuel supply pipes are arranged along the width direction of the pallet, and the gaseous fuel is discharged into the pipes as the gaseous fuel supply apparatus. Those having a structure in which slits or openings are provided or nozzles are provided are preferable. FIG. 5 (a) shows an example of the cross section. In the width direction of the pallet, in the width direction above the sintering bed (here, the sintered cake is formed on the surface of the charging layer). A gas fuel supply pipe having slits or openings for discharging a plurality of gas fuels is arranged. The sides and the upper side are covered with a hood, and the upper hood has an opening at the center so that the atmosphere can be introduced. This introduced atmosphere and the discharged gaseous fuel are mixed to form a diluted gaseous fuel having a predetermined concentration.
前記気体燃料供給パイプへの気体燃料の供給は、図5(b)の斜視図にて示すように、焼結機の進行方向に沿って配置された燃料ガス供給ヘッダー管が接続され、気体燃料が供給されるもので、ガス供給ノズルが設置された各気体燃料供給パイプ毎に、流量調整弁を介して気体燃料が供給可能になっている。そして、本例では、前記気体燃料を吐出するスリットあるいは開口が下向きとなって気体燃料が吐出され、周囲の大気を巻き込んで希釈気体燃料となり、焼結ベッド内に吸引されるようになっている。 As shown in the perspective view of FIG. 5B, the gaseous fuel is supplied to the gaseous fuel supply pipe by connecting a fuel gas supply header pipe disposed along the advancing direction of the sintering machine. The gaseous fuel can be supplied to each gaseous fuel supply pipe provided with the gas supply nozzle via a flow rate adjusting valve. In this example, the gaseous fuel is discharged with the slit or opening for discharging the gaseous fuel facing downward, and the surrounding atmosphere is drawn into diluted gaseous fuel, which is sucked into the sintering bed. .
焼結機幅方向の焼結ベッドを介して下方に吸引される焼結ベッド上の吸引風速のバラツキに対しては、各ヘッダー管のガス供給量を、各ヘッダー管に設置した流量調節弁により調整することおよび/または後述する気体燃料供給パイプに配置されているスリットあるいは開口で調整することにより、均一な濃度の希薄燃料ガスを安定供給することが可能となり、焼結鉱の品質向上が実現される。 For fluctuations in the suction air speed on the sintering bed sucked down through the sintering bed in the width direction of the sintering machine, the gas supply amount of each header pipe is adjusted by the flow control valve installed in each header pipe. By adjusting and / or adjusting with slits or openings arranged in a gaseous fuel supply pipe, which will be described later, it becomes possible to stably supply a dilute fuel gas with a uniform concentration and to improve the quality of sintered ore. Is done.
また、上記気体燃料供給装置は、例えば、気体燃料供給パイプ毎に流量調整弁を設けて流量制御を行うほか、各気体燃料供給パイプに設置されたスリットあるいは開口、あるいは開口としてのノズル等に流量制御手段を設けることにより、パレット幅方向における気体燃料の供給量を制御することができることが好ましい。 In addition, the gas fuel supply device, for example, provides a flow rate adjusting valve for each gas fuel supply pipe to control the flow rate, and also supplies a flow rate to a slit or opening installed in each gas fuel supply pipe, or a nozzle as an opening. It is preferable that the supply amount of the gaseous fuel in the pallet width direction can be controlled by providing the control means.
前記スリットあるいは開口、あるいは開口としてのノズル等の流量制御手段としては、スリット、開口、ノズルの開口面積の制御による流量制御のほか、配置間隔(配置ピッチ)の変更などを挙げることができる。配置間隔変更では、吸引風速のバラツキに対して、吸引風速が高い部分に配置間隔を他の部位より短くしてスリット、開口、ノズルを多く配置する等で流量制御が可能である。さらに、焼結原料配合状態、焼結機パレット速度の変化等により、焼結ベッド内の焼成ケーキ生成速度が異なるため、装入層内の温度を最適状態(1200〜1350℃)にコントロールするために、パレット進行方向での気体燃料供給量を調製する必要がある時の焼結パレット進行方向の気体燃料供給量制御は、前記各気体燃料供給パイプの流量調整弁で行うことができる。 Examples of the flow rate control means such as the slit or opening or the nozzle as the opening include flow rate control by controlling the opening area of the slit, opening and nozzle, as well as changing the arrangement interval (arrangement pitch). In the arrangement interval change, the flow rate can be controlled by arranging a larger number of slits, openings, and nozzles by arranging the arrangement interval to be shorter than other portions in the portion where the suction air speed is high with respect to the variation in the suction air speed. Furthermore, since the baking cake generation speed in the sintering bed differs depending on the sintering raw material blending state, the change in the sintering machine pallet speed, etc., in order to control the temperature in the charging layer to the optimum state (1200 to 1350 ° C.). Furthermore, the control of the gaseous fuel supply amount in the sintering pallet traveling direction when the gaseous fuel supply amount in the pallet traveling direction needs to be adjusted can be performed by the flow rate adjusting valve of each of the gaseous fuel supply pipes.
また、パレット幅方向のサイドウォール近傍では、横風の影響を受けて、供給した気体燃料が機側方向に流されたり、機外に漏出したりして、気体燃料濃度が希薄になるおそれが高いので、そのサイドウォール近傍に、気体燃料を多く供給できるようにしたものであることが好ましい。 Also, in the vicinity of the side wall in the pallet width direction, there is a high possibility that the gaseous fuel concentration will be dilute due to the influence of crosswinds and the supplied gaseous fuel will flow toward the machine side or leak out of the machine. Therefore, it is preferable that a large amount of gaseous fuel can be supplied in the vicinity of the sidewall.
なお、前記説明で気体燃料供給パイプとして説明した気体燃料供給手段は、断面円形、多角形を問わず、気体燃料が供給できる供給手段であればかまわない。さらに、上記気体燃料供給装置のガス供給量調整は、焼結機幅方向における各位置での最適供給ガス量を、焼結機上の吸引風速あるいはベッド内温度等に基づき予め設定しておき、気体燃料供給パイプに設置されるガス供給ノズルであるスリット、開口、ノズルの流量制御あるいは口径・ピッチを変化させることで実施する。 In addition, the gaseous fuel supply means demonstrated as the gaseous fuel supply pipe by the said description may be a supply means which can supply gaseous fuel regardless of a cross-sectional circle and a polygon. Furthermore, the gas supply amount adjustment of the gaseous fuel supply device is performed in advance by setting the optimum supply gas amount at each position in the width direction of the sintering machine based on the suction air speed on the sintering machine or the temperature in the bed, etc. It is implemented by controlling the flow rate of the slits, openings, and nozzles that are gas supply nozzles installed in the gaseous fuel supply pipe, or changing the diameter and pitch.
なお、気体燃料供給装置の設置にあたり、気体燃料供給パイプに設置されるガス供給ノズルであるスリット、開口、ノズル等は、比較的細径となるため、該スリット、開口、ノズル部分に色付けして目視可能にしておけば、設置時の配置工事等での誤工事防止にもなり、また、設置後の気体燃料吐出部の保守管理も容易となる。 When installing the gaseous fuel supply device, the slits, openings, nozzles, etc., which are gas supply nozzles installed in the gaseous fuel supply pipe, have a relatively small diameter. If it can be visually checked, it will also prevent erroneous construction during installation work during installation, and maintenance of the gaseous fuel discharge part after installation will be facilitated.
本発明において、前記のように装入層の上方で、気体燃料を大気中に高速で吐出し、その気体燃料を燃焼下限濃度以下の濃度に希釈する理由は、下記による。
表1は、本発明で用いることができる代表的な気体燃料の燃焼下限濃度、供給濃度等を示したものである。焼結原料中に気体燃料を供給する時のガス濃度は、火災の発生を防止するためには、燃焼下限濃度より低いほど安全である。この点、都市ガスは、Cガス(コークス炉ガス)と燃焼下限濃度が近似しているが、熱量がCガスよりも高いことから、供給濃度を低くできる。したがって、安全性を確保する観点からは、供給濃度を低くすることができる都市ガスの方がCガスより優位である。しかも、都市ガスは、後述するように、成分として、人体に有害なCO(一酸化炭素)を含まず、また、水素も含有していない。
In the present invention, the reason why the gaseous fuel is discharged into the atmosphere at a high speed above the charging layer as described above and the gaseous fuel is diluted to a concentration below the lower combustion limit concentration is as follows.
Table 1 shows the lower combustion limit concentration, supply concentration, and the like of typical gaseous fuels that can be used in the present invention. In order to prevent the occurrence of fire, the gas concentration when supplying gaseous fuel into the sintered raw material is safer as it is lower than the lower combustion limit concentration. In this respect, city gas has a lower combustion limit concentration that is similar to that of C gas (coke oven gas), but since the amount of heat is higher than that of C gas, the supply concentration can be lowered. Therefore, from the viewpoint of ensuring safety, city gas that can lower the supply concentration is superior to C gas. Moreover, as will be described later, city gas does not contain CO (carbon monoxide) harmful to the human body as a component, nor does it contain hydrogen.
表2は、気体燃料中に含まれる燃焼成分(水素,CO,メタン)と、それら成分の燃焼下限・上限濃度、層流、乱流時の燃焼速度等を示したものである。焼結中における火災発生を防止する、すなわち、焼結中に供給している気体燃料による火災発生を防止するためには、逆火防止を図る必要があるが、そのためには、少なくとも層流燃焼速度以上、好ましくは乱流燃焼速度以上の高速で気体燃料を吐出させれば良い。例えば、都市ガスの主要燃焼成分であるメタンを気体燃料とする場合には、3.7m/sを超える速度で吐出させれば、逆火の恐れはないわけである。一方、水素ガスは、乱流燃焼速度がCOやメタンと比較して速いため、安全を確保するためには、その分、高速で吐出させる必要がある。この点から、表1に示した気体燃料を比較すると、水素成分を含まない都市ガスは、水素成分を59vol%も含有しているCガスと比較して、吐出速度を遅くすることができる点で有利である。しかも、都市ガスは、CO成分を含まないので、ガス中毒を起こすおそれもなく安全である。したがって、安全性を確保する観点からは、都市ガスは、気体燃料として使用する上で好ましい特性を有すると言うことができる。天然ガスも同様のことが言える。なお、Cガスも、気体燃料として使用することができるが、その場合には、ガス吐出速度を高める(速める)こと、および、CO対策を別途講ずることが必要となる。 Table 2 shows the combustion components (hydrogen, CO, methane) contained in the gaseous fuel, the lower and upper combustion concentrations of these components, laminar flow, combustion speed during turbulent flow, and the like. In order to prevent the occurrence of fire during sintering, that is, to prevent the occurrence of fire due to gaseous fuel supplied during sintering, it is necessary to prevent backfire, but for that purpose, at least laminar combustion The gaseous fuel may be discharged at a speed higher than the speed, preferably higher than the turbulent combustion speed. For example, when methane, which is a main combustion component of city gas, is used as a gaseous fuel, there is no fear of backfire if it is discharged at a speed exceeding 3.7 m / s. On the other hand, since hydrogen gas has a higher turbulent combustion speed than CO and methane, it is necessary to discharge hydrogen gas at a higher speed in order to ensure safety. From this point, when comparing the gaseous fuel shown in Table 1, the city gas that does not contain the hydrogen component can slow down the discharge speed compared to the C gas containing 59 vol% of the hydrogen component. Is advantageous. Moreover, since city gas does not contain a CO component, it is safe without causing gas poisoning. Therefore, from the viewpoint of ensuring safety, it can be said that city gas has favorable characteristics when used as gaseous fuel. The same can be said for natural gas. Note that C gas can also be used as gaseous fuel, but in that case, it is necessary to increase (accelerate) the gas discharge speed and to separately take measures against CO.
表3は、気体燃料を供給する形式による得失を評価した結果を示したものである。表中、直上吹込みとは、都市ガスやCガス等の気体燃料を、そのまま供給(吐出)して周囲の大気を巻き込ませることにより所定の濃度に希釈し、装入層中に吸引(導入)させる形式、予混合吹込みとは、あらかじめ大気と気体燃料とを混合して所定の濃度まで希釈したものを装入層上に供給し、装入層中に吸引(導入)させる、いわゆるプレミックス形式をさす。直上吹込み形式では、上述した乱流燃焼速度以上の速度で気体燃料を吐出すれば、逆火防止は容易であるが、予混合吹込み形式では、濃度偏差が発生したとき、逆火を起こす可能性がある。一方、直上吹込み形式では、気体燃料を周囲の大気と混合し希釈させる際、濃度ムラが発生しやすいため、異常燃焼を起こす可能性が、予混合吹込み形式に比べて大きい。しかし、設備コストを含めて総合的に評価した場合には、都市ガスの直上吹込みが最も優位である。 Table 3 shows the results of evaluating the advantages and disadvantages of the type of supplying the gaseous fuel. In the table, direct top blowing means that gas fuel such as city gas or C gas is supplied (discharged) as it is, and is diluted to a predetermined concentration by entraining the surrounding atmosphere and sucked into the charging layer (introduced) The premixed blowing is a so-called pre-mixing method in which air and gaseous fuel are mixed in advance and diluted to a predetermined concentration and supplied to the charging layer and sucked (introduced) into the charging layer. Refers to the mix format. In the direct injection type, it is easy to prevent backfire if gaseous fuel is discharged at a speed higher than the turbulent combustion rate described above, but in the premixed injection type, when a concentration deviation occurs, backfire is caused. there is a possibility. On the other hand, in the direct-injection type, when the gaseous fuel is mixed with the surrounding atmosphere and diluted, concentration unevenness is likely to occur. Therefore, the possibility of abnormal combustion is greater than in the premixed injection type. However, in the case of comprehensive evaluation including equipment costs, direct injection of city gas is the most advantageous.
また、本発明では、上記気体燃料供給装置により、気体燃料を、装入層の上方で、大気中に高速で吐出させ、それによって周囲の空気と短時間で混合し、その気体燃料が有する燃焼下限濃度以下の濃度に希釈し、その後、装入層中にその希釈気体燃料を導入する必要がある理由は、下記による。 Further, in the present invention, the gaseous fuel supply device causes the gaseous fuel to be discharged into the atmosphere at a high speed above the charging layer, thereby mixing with the surrounding air in a short time, and the combustion possessed by the gaseous fuel. The reason why it is necessary to dilute to a concentration below the lower limit concentration and then introduce the diluted gaseous fuel into the charge layer is as follows.
図6(a)に示したように、内径300mmφ×高さ400mmの焼結鍋に焼結ケーキを充填し、その焼結ケーキの中央部の上から深さ90mmの位置にノズルを埋め込んで、対空気で1vol%となるよう100%濃度のメタンガスを吹き込み、焼結ケーキ内の円周方向および深さ方向におけるメタンガス濃度を測定した結果を表4に示した。一方、図6(b)に示したように、同じノズルを用いて、焼結ケーキの上方350mmの位置からメタンガスを供給した場合について、上記と同様にしてメタンガス濃度の分布を測定した結果を表5に示した。これらの結果から、メタンガスを焼結ケーキ中に直接導入した場合には、メタンガスの横方向の拡散が不十分であるのに対して、メタンガスを焼結に横方向に拡散していることがわかる。以上の結果から、気体燃料は、焼結ケーキの上方で空気中に供給することにより、装入層内に導入される前に、均一に希釈しておくことが好ましいことがわかる。
As shown in FIG. 6 (a), a sintered pan having an inner diameter of 300 mmφ × a height of 400 mm is filled with a sintered cake, and a nozzle is embedded at a
なお、焼結パレットにおけるウインドボックスによる空気の吸引速度は、焼結原料の配合状態や焼結機パレットへの原料供給状態によって、幅方向でバラツキが生ずる。また、気体燃料をパレット幅方向で等量に供給したとしても、焼結機周囲の風(通常、風速0.5〜1.5m/s)の速度により、焼結ベッド内に吸引される希釈気体燃料のガス濃度にバラツキが生ずる。従って、風による幅方向のバラツキを防止し、均一濃度の希釈気体燃料を供給するためには、ベッド上の風速に合わせて、パレット幅方向の吹込量を制御することが好ましい。 Note that the air suction speed of the wind pallet in the sintering pallet varies in the width direction depending on the blending state of the sintering raw materials and the raw material supply state to the sintering machine pallet. Moreover, even if gaseous fuel is supplied in an equal amount in the pallet width direction, dilution is sucked into the sintering bed by the speed of the wind around the sintering machine (usually wind speed of 0.5 to 1.5 m / s). Variations occur in the gas concentration of the gaseous fuel. Therefore, in order to prevent the variation in the width direction due to the wind and supply the diluted gas fuel having a uniform concentration, it is preferable to control the blowing amount in the pallet width direction according to the wind speed on the bed.
また、本発明では、前記気体燃料として、可燃性ガスに含まれる燃焼成分の濃度を、大気中の常温における燃焼下限濃度の75%以下まで希釈した気体燃料として使用するのが好ましく、より好ましくは燃焼下限濃度の60%以下、さらに好ましくは燃焼下限濃度の25%以下の濃度にケーキ上方で供給した場合には、焼結ケーキ内のメタンガス濃度はほぼ均一であり、十分まで希釈したものを使用する。燃焼下限濃度以下の75%以下に希釈した可燃性ガスを使用する理由は、下記の二つである。
(a)装入層上部への可燃性ガスのそのままでの供給は、時として、爆発的燃焼を招くおそれがあり、少なくとも常温では、火種があっても燃焼しない状態とする必要がある。
(b)装入層中で完全に燃焼せずに未燃焼のままウインドボックスの下流にある電気集塵器等に達したとしても、電気集塵器の放電で燃焼するおそれがないことが必要である。
In the present invention, as the gaseous fuel, it is preferable to use the gaseous fuel diluted to 75% or less of the lower limit concentration of combustion at normal temperature in the atmosphere, and more preferably as the gaseous fuel. When supplied above the cake to a concentration of 60% or less of the lower limit concentration of combustion, more preferably 25% or less of the lower limit concentration of combustion, the concentration of methane gas in the sintered cake is almost uniform and diluted to a sufficient level. To do. There are two reasons for using the combustible gas diluted to 75% or less below the lower combustion limit concentration.
(A) The supply of the combustible gas as it is to the upper part of the charging layer may sometimes cause explosive combustion, and at least at room temperature, it is necessary to make it not burnable even if there is a fire type.
(B) Even if it reaches an electric precipitator or the like downstream of the wind box without being completely burned in the charging layer, there is no need to be burned by the discharge of the electric precipitator. It is.
また、希釈気体燃料の濃度は、後述するように、焼結原料中の総炭材(固体燃料+気体燃料)の燃焼に必要な空気(酸素)の不足を招いて、燃焼不足を起こさない程度に希釈されたものを用いる必要がある。
ただし、希釈気体燃料は、燃焼下限濃度の2%以上の濃度であるのが好ましい。2%未満の濃度では、燃焼による発熱によっても、焼結鉱の強度の向上と歩留まりの改善が得られないからである。また、希釈気体燃料は、その濃度を炭材量(固体燃料)に応じて調節するのが好ましい。さらに、希釈気体燃料は、濃度を調整することにより、装入層中の所定の位置で燃焼を起こさせることができる。
In addition, as will be described later, the concentration of the diluted gas fuel is such that the shortage of air (oxygen) necessary for the combustion of the total carbonaceous material (solid fuel + gas fuel) in the sintering raw material does not cause shortage of combustion. It is necessary to use a diluted product.
However, the diluted gas fuel preferably has a concentration of 2% or more of the lower combustion limit concentration. This is because when the concentration is less than 2%, the strength of the sintered ore and the yield cannot be improved even by heat generated by combustion. Moreover, it is preferable to adjust the density | concentration of diluted gas fuel according to the amount of carbonaceous materials (solid fuel). Furthermore, the diluted gas fuel can cause combustion at a predetermined position in the charging layer by adjusting the concentration.
本発明に係る焼結鉱の製造方法では、装入層中の炭材に点火された後に、希釈された気体燃料を装入層中へ供給(導入)する。その理由は、点火直後の位置で希釈気体燃料を供給しても、装入層の表層上で燃焼するだけであり、焼結層に何ら影響を与えることはないからである。したがって、装入層上部の焼結原料が焼成されて、焼結ケーキの層が形成された後に、希釈気体燃料を装入層へ供給する必要がある。なお、希釈気体燃料の供給は、装入層の表面に焼結ケーキの層が形成されていれば、焼結が完了するまでの任意の位置で行うことができる。希釈気体燃料の供給を焼結ケーキの層が形成された後に行う上記以外の理由は、下記の通りである。
(a)装入層の上部に焼結ケーキが生成していない状態で希釈気体燃料の供給を行うと、該装入層上で爆発的な燃焼を起こす危険性がある。
(b)希釈気体燃料の供給は、焼結鉱の歩留りを向上させる必要のある部分に対して行う、即ち、焼結鉱の強度を上昇させたい部分で燃焼を起こすよう供給するのが好ましい。
In the method for producing a sintered ore according to the present invention, after the carbon material in the charging layer is ignited, diluted gaseous fuel is supplied (introduced) into the charging layer. The reason is that even if the diluted gas fuel is supplied at a position immediately after ignition, it only burns on the surface layer of the charging layer, and does not affect the sintered layer. Therefore, it is necessary to supply diluted gas fuel to the charging layer after the sintering raw material at the upper part of the charging layer is fired to form a sintered cake layer. The diluted gas fuel can be supplied at an arbitrary position until the sintering is completed as long as the sintered cake layer is formed on the surface of the charging layer. The reasons other than the above, in which the diluted gas fuel is supplied after the sintered cake layer is formed, are as follows.
(A) If the diluted gas fuel is supplied in a state where no sintered cake is formed on the top of the charging layer, there is a risk of causing explosive combustion on the charging layer.
(B) It is preferable to supply the diluted gas fuel to a portion where it is necessary to improve the yield of the sintered ore, that is, to supply combustion in a portion where the strength of the sintered ore is desired to be increased.
装入層最高到達温度または高温域保持時間のいずれかまたは両方を調整するためには、燃焼・溶融帯の厚みが少なくとも15mm以上、好ましくは20mm以上、より好ましくは30mm以上となった状態において、希釈気体燃料の供給を行うことが好ましい。燃焼・溶融帯の厚みが15mm未満では、焼結層(焼結ケーキ)を通して吸引される空気と希釈気体燃料による冷却効果によって、気体燃料を燃焼させてもその効果が不十分となり、燃焼・溶融帯の厚みの拡大を図れないからである。一方、前記燃焼・溶融帯の厚みが15mm以上、好ましくは20mm以上、より好ましくは30mm以上となる段階で希釈気体燃料を供給すると、燃焼・溶融帯の厚みが大きく拡大し、高温域保持時間を延長することができ、ひいては冷間強度の高い焼結鉱を得ることができる。 In order to adjust either or both of the maximum reached temperature of the charging layer and the high temperature region holding time, the thickness of the combustion / melting zone is at least 15 mm or more, preferably 20 mm or more, more preferably 30 mm or more, It is preferable to supply the diluted gas fuel. When the thickness of the combustion / melting zone is less than 15 mm, the cooling effect by the air sucked through the sintered layer (sintered cake) and the diluted gas fuel makes the effect insufficient even if the gas fuel is burned, and combustion / melting. This is because the thickness of the belt cannot be increased. On the other hand, if the diluted gas fuel is supplied at a stage where the thickness of the combustion / melting zone is 15 mm or more, preferably 20 mm or more, more preferably 30 mm or more, the thickness of the combustion / melting zone is greatly expanded, and the high temperature region holding time is increased. It can be extended, and as a result, a sintered ore with high cold strength can be obtained.
なお、前記燃焼・溶融帯の厚みの確認は、例えば、透明石英製窓付き竪型管状試験鍋を用いて行うことができる。この試験鍋は、希釈気体燃料の供給位置の決定に有効な手段である。 The thickness of the combustion / melting zone can be confirmed using, for example, a vertical tubular test pan with a transparent quartz window. This test pan is an effective means for determining the supply position of the diluted gas fuel.
また、希釈気体燃料の装入層への導入は、燃焼前線が表層下に下がり、燃焼・溶融帯が表層から100mm以上、好ましくは200mm以上下がった位置、すなわち、装入層の中・下層領域を対象として行うのが好ましい。つまり、希釈気体燃料は、装入層の表層に生成した焼結ケーキ領域(焼結層)を燃焼することなく通過し、燃焼前線が表層から100mm以上移動した段階で燃焼するように供給するのが好ましい。その理由は、燃焼前線が表層から100mm以上下がった位置であれば、焼結層を通して吸引される空気による冷却の悪影響が軽減され、燃焼・溶融帯の厚みの拡大を図ることができるからである。さらに、表層から200mm以上下がった位置であれば、空気による冷却の影響がほぼ解消されて、燃焼・溶融帯の厚みを30mm以上に拡大することができる。また、希釈気体燃料の供給は、歩留り低下の大きいパレット幅方向両端部のサイドウォール近傍で行うことがより好ましい。
Further, the introduction of the diluted gas fuel into the charging layer is performed at a position where the combustion front is lowered below the surface layer and the combustion / melting zone is lowered by 100 mm or more, preferably 200 mm or more from the surface layer, that is, the middle / lower layer region of the charging layer. It is preferable to carry out for the target. That is, the diluted gas fuel passes through the sintered cake region (sintered layer) generated in the surface layer of the charging layer without burning, and is supplied so as to burn when the combustion front moves 100 mm or more from the surface layer. Is preferred. The reason is that if the combustion front is at a position lower than the surface layer by 100 mm or more, the adverse effect of cooling by the air sucked through the sintered layer is reduced, and the thickness of the combustion / melting zone can be increased. . Furthermore, if it is a
なお、希釈気体燃料生成装置は、焼結機の規模にもよって異なるが、例えば、気体燃料供給量が1000〜5000m3(標準)/h、生産量が約1.5万t/日で、機長が90mの規模の焼結機では、点火炉の下流側約5m以降の位置に配置するのが好ましい。
本発明に係る製造装置では、希釈気体燃料の供給位置(装入層への導入位置)は、パレット進行方向における点火炉出側で、焼結ケーキが生成した後のいわゆる燃焼前線が表層下に進行した位置(例えば、表層下100mm以上、好ましくは200mm程度以下で気体燃料の燃焼が起こる位置)から焼結が完了するまでの間の1ヶ所以上の任意の位置で行うことが好ましい。このことは、上述したように、燃焼前線が装入層の表層下に移った段階で該気体燃料の導入を開始することを意味しており、その結果、気体燃料の燃焼が装入層の内部で起り、そして次第により下層に移るので、爆発のおそれがなく、安全な焼結操業が可能になることを意味している。
In addition, although the diluted gaseous fuel production | generation apparatus changes with scales of a sintering machine, for example, gaseous fuel supply amount is 1000-5000m < 3 > (standard) / h, and a production amount is about 15,000 t / day, In a sintering machine having a length of 90 m, it is preferable that the sintering machine is disposed at a position about 5 m or less downstream of the ignition furnace.
In the manufacturing apparatus according to the present invention, the supply position of the diluted gas fuel (introduction position to the charging layer) is the ignition furnace exit side in the pallet traveling direction, and the so-called combustion front after the sintered cake is formed is below the surface layer. It is preferable to carry out at one or more arbitrary positions from the advanced position (for example, the position where combustion of gaseous fuel occurs below 100 mm, preferably about 200 mm or less below the surface layer) to the completion of sintering. This means that, as described above, the introduction of the gaseous fuel starts when the combustion front moves below the surface of the charging layer, and as a result, the combustion of the gaseous fuel is started in the charging layer. Since it occurs inside and gradually moves to the lower layer, it means that there is no risk of explosion and a safe sintering operation becomes possible.
本発明に係る製造方法では、装入層中への希釈気体燃料の導入は、生成した焼結ケーキの再加熱を促進するものであることも意味している。即ち、この希釈気体燃料の供給は、もともと高温域保持時間が短く熱不足となりやすく、焼結鉱の冷間強度が低い部分に対して、固体燃料に比べて反応性の高い気体燃料を供給することによって、不足しやすいこの部分の燃焼熱を補填し、燃焼・溶融帯の再生−拡大を図るという意義を担うものだからである。 In the production method according to the present invention, the introduction of the diluted gas fuel into the charging layer also means that the reheating of the produced sintered cake is promoted. That is, this diluted gaseous fuel is originally supplied with a highly reactive gaseous fuel compared to the solid fuel to the portion where the cold strength of the sintered ore is low and the cold strength of the sintered ore is likely to be short of heat. This is because the heat of combustion in this portion that is likely to be deficient is compensated for, and the regeneration / expansion of the combustion / melting zone is assumed.
また、本発明に係る焼結鉱の製造方法では、点火後の装入層上部からの希釈気体燃料の供給は、装入層内する導入された希釈気体燃料の少なくとも一部が未燃焼のまま、燃焼・溶融帯にまで到達して、燃焼熱の補填を図りたい目標位置で燃焼するようにするのが好ましい。それは、希釈気体燃料の供給、即ち装入層中への導入効果を単に装入層上部のみならず、厚み方向の中央部である燃焼・溶融帯にまで波及させることがより効果的と考えられるからである。つまり、気体燃料の供給が、熱不足(高温域保持時間の不足)になりやすい装入層の上層部で行われると、十分な燃焼熱を提供することになり、この部分の焼結ケーキの品質を改善することができ、さらに、希釈気体燃料の供給作用を中層部以下の帯域にまで及ぶようにすると、本来の炭材による燃焼・溶融帯の上に希釈気体燃料による再燃焼・溶融帯を形成するのと等しい結果となり、燃焼・溶融帯の上下方向の拡幅につながるので、最高到達温度を上げることなく、高温域保持時間の延長を果すことが可能になるので、パレットの移動速度を落すことなく十分な焼結が実現できるからである。その結果、装入層全体の焼結ケーキの品質改善(冷間強度の向上)をもたらし、ひいては成品焼結鉱の品質(冷間強度)と生産性の向上につながる。 In the method for producing sintered ore according to the present invention, the supply of the diluted gaseous fuel from the upper part of the charged layer after ignition is such that at least a part of the introduced diluted gaseous fuel in the charged layer remains unburned. It is preferable to reach the combustion / melting zone and burn at a target position where combustion heat is to be compensated. It is considered that it is more effective to supply the diluted gas fuel, that is, to introduce the effect into the charging layer not only to the upper part of the charging layer but also to the combustion / melting zone which is the central part in the thickness direction. Because. In other words, if the supply of gaseous fuel is performed in the upper layer of the charging layer, which tends to be short of heat (insufficient holding time in the high temperature range), sufficient combustion heat will be provided. The quality can be improved, and further, if the supply operation of the diluted gas fuel is extended to the zone below the middle layer, the recombustion / melting zone with the diluted gas fuel is added to the combustion / melting zone with the original carbonaceous material. This results in equal expansion of the combustion / melting zone in the vertical direction, so it is possible to extend the holding time of the high temperature range without increasing the maximum temperature, so the pallet movement speed can be increased. This is because sufficient sintering can be realized without dropping. As a result, the quality of the sintered cake of the entire charged layer is improved (improving the cold strength), and consequently the quality (cold strength) and productivity of the product sintered ore are improved.
本発明は、前記希釈気体燃料の供給を、その供給の作用・効果を装入層中のどこに及ぼすかという観点から、その供給位置を決定する点に第1の特徴があり、またこの燃料の供給とともに、装入層内における最高到達温度や高温域保持時間を、熱量一定基準の下で固体燃料の量に応じてどの程度に制御するかという点に第2の特徴がある。 The present invention has a first feature in that the supply position of the diluted gas fuel is determined from the viewpoint of where in the charging layer the operation / effect of the supply is exerted. The second characteristic is in how much the maximum reachable temperature and the high temperature region holding time in the charging layer are controlled in accordance with the amount of the solid fuel under the constant heat quantity as well as the supply.
従って、本発明において、希釈気体燃料を装入層中へ導入(供給)するに当っては、その供給位置を調整するだけでなく、燃焼・溶融帯自体の形態を制御し、ひいては、燃焼・溶融帯における最高到達温度および/または高温域保持時間をも制御するようにすることが好ましい構成である。 Therefore, in the present invention, when the diluted gas fuel is introduced (supplied) into the charging layer, not only the supply position is adjusted, but also the form of the combustion / melting zone itself is controlled, and thus It is preferable to control the maximum temperature reached in the melting zone and / or the high temperature region holding time.
一般に、点火後の装入層では、パレットの移動に伴って燃焼(火炎)前線が次第に下方にかつ前方(下流側)に拡大していく中で、燃焼・溶融帯の位置が図4(a)に示すように変化する。そして、図4(b)に示すように、焼結層内の焼結過程で受ける熱履歴は、上層、中層、下層で異なり、上層〜下層間では、高温域保持時間(約1200℃以上となる時間)は大きく異なる。その結果、パレット内の位置別焼結鉱の歩留まりは、図4(c)に示すような分布を示す。即ち、表層部(上層部)の歩留は低く、中層、下層部で高い歩留分布となる。そこで、本発明方法に従って、前記気体燃料を供給すると、燃焼・溶融帯は、上下方向の厚みやパレット進行方向の幅などが拡大し、これが成品焼結鉱の品質向上に反映されるのである。そして、高い歩留分布となる中層部や下層部は、さらに高温域保持時間を制御できるため、歩留をより上昇させることができる。 In general, in the charged layer after ignition, the combustion (flame) front gradually expands downward and forward (downstream) as the pallet moves, and the position of the combustion / melting zone is shown in FIG. ). And as shown in FIG.4 (b), the thermal history received in the sintering process in a sintered layer differs in an upper layer, a middle layer, and a lower layer, and it is high temperature range holding time (about 1200 degreeC or more with an upper layer-a lower layer). Time) is very different. As a result, the yield of sintered ore by position in the pallet shows a distribution as shown in FIG. That is, the yield of the surface layer portion (upper layer portion) is low, and the yield distribution is high in the middle layer and the lower layer portion. Therefore, when the gaseous fuel is supplied according to the method of the present invention, the combustion / melting zone has an increased thickness in the vertical direction, a width in the pallet traveling direction, and the like, which are reflected in improving the quality of the product sintered ore. And since the intermediate | middle layer part and lower layer part which become high yield distribution can control high temperature range holding time, it can raise a yield more.
前記気体燃料の供給(導入)位置を調整することにより、燃焼・溶融帯の形態、即ち、燃焼・溶融帯の高さ方向の厚さおよび/またはパレット進行方向の幅を制御できると共に、最高到達温度や高温域保持時間を制御することができる。これらの制御は、本発明の効果をより一層際立たせて、燃焼・溶融帯の上下方向の厚さやパレット進行方向の幅の拡大や、最高到達温度、高温域保持時間の制御を通じて、常に十分な焼成を果し、成品焼結鉱の冷間強度の向上に有効に寄与する。 By adjusting the supply (introduction) position of the gaseous fuel, it is possible to control the form of the combustion / melting zone, that is, the thickness in the height direction of the combustion / melting zone and / or the width in the pallet traveling direction, and reach the maximum. The temperature and the high temperature range holding time can be controlled. These controls make the effects of the present invention stand out more and are always sufficient through expansion of the vertical thickness of the combustion / melting zone and the width of the pallet traveling direction, and control of the maximum temperature reached and the high temperature range holding time. Performs firing and contributes effectively to improving the cold strength of the sintered product ore.
また、本発明において、装入層中への希釈気体燃料の供給(導入)は、成品焼結鉱全体の冷間強度を制御するためであると言うこともできる。すなわち、希釈気体燃料を供給するそもそもの目的は、焼結ケーキ、ひいては焼結鉱の冷間強度を向上させることにあり、とくに、気体燃料の供給位置制御や、焼結原料が燃焼・溶融帯に滞在する時間である高温域保持時間の制御、最高到達温度の制御を通じて、焼結鉱の冷間強度(シャッターインデックスSI)を75〜85%程度、好ましくは80%以上、より好ましく90%以上にすることである。 In the present invention, it can also be said that the supply (introduction) of the diluted gas fuel into the charging layer is for controlling the cold strength of the entire product sintered ore. In other words, the original purpose of supplying diluted gaseous fuel is to improve the cold strength of the sintered cake, and thus the sintered ore. Through the control of the high temperature range holding time, which is the time to stay in, and the control of the maximum temperature, the cold strength (shutter index SI) of the sintered ore is about 75 to 85%, preferably 80% or more, more preferably 90% or more Is to do.
この強度レベルは、本発明では、とくに前記希釈気体燃料の濃度、供給量、供給位置および供給範囲を、好ましく焼結原料中の炭材量を考慮した(投入熱量を一定にする条件下で)上で調整することによって、安価に達成することができる。なお、焼結鉱の冷間強度の向上は、一方で、通気抵抗の増大と生産性の低下を招くことがあるが、本発明では、そうした問題を最高到達温度や高温域保持時間をも制御することによって解消した上で、焼結鉱の冷間強度を向上させる。なお、実機焼結機によって製造された焼結鉱の冷間強度SI値は、鍋試験で得られる値よりもさらに10〜15%高い値を示す。 In the present invention, this strength level is particularly determined in consideration of the concentration of the diluted gas fuel, the supply amount, the supply position, and the supply range of the carbonaceous material in the sintered raw material (under the condition that the input heat amount is constant). By adjusting above, it can be achieved inexpensively. On the other hand, the improvement of the cold strength of sintered ore may lead to an increase in ventilation resistance and a decrease in productivity. In the present invention, such problems are also controlled by controlling the maximum temperature and holding time in the high temperature range. In order to solve this problem, the cold strength of the sintered ore is improved. In addition, the cold strength SI value of the sintered ore manufactured by the real machine sintering machine shows a value 10-15% higher than the value obtained by a pan test.
本発明の製造方法において、パレット進行方向における前記希釈気体燃料の装入層中への導入位置は、装入層中に生成した焼結ケーキから湿潤帯までの間の任意の帯域における焼結鉱の冷間強度をどのようにするかということを基準とする。この制御のために、本発明では、気体燃料供給装置の規模(大きさ)、数、位置(点火炉からの距離)、ガス濃度を、好ましくは焼結原料中の炭材量(固体燃料)に応じて調整することにより、主として燃焼・溶融帯の大きさ(上下方向の厚さおよびパレット進行方向の幅)のみならず、高温到達温度、高温域保持時間をも制御し、このことによって、装入層中に生成する焼結ケーキの強度を制御する。 In the production method of the present invention, the introduction position of the diluted gas fuel into the charging layer in the pallet traveling direction is a sintered ore in an arbitrary zone between the sintered cake formed in the charging layer and the wet zone. It is based on how to make the cold strength of. For this control, in the present invention, the scale (size), number, position (distance from the ignition furnace), gas concentration of the gaseous fuel supply device, preferably the amount of carbonaceous material (solid fuel) in the sintered raw material By adjusting according to the above, not only the size of the combustion / melting zone (the thickness in the vertical direction and the width in the pallet traveling direction) but also the high temperature reached temperature and the high temperature range holding time are controlled. Controls the strength of the sintered cake formed in the charge layer.
本発明の上記製造方法において、装入層中に供給する気体燃料としては、高炉ガス、コークス炉ガス、高炉・コークス炉混合ガス、都市ガス、天然ガスあるいはメタンガス、エタンガス、プロパンガス、ブタンガス、またはこれらの混合ガスのいずれかを用いることが好ましい。これらは、いずれも燃焼成分を含有しており、これらの気体燃料のいずれかを空気中に高速で吐出させて空気と混合して希釈し、燃焼下限濃度の75%程度以下の希釈気体燃料として装入層中に供給(導入)する。 In the above production method of the present invention, the gaseous fuel supplied into the charging layer is blast furnace gas, coke oven gas, blast furnace / coke oven mixed gas, city gas, natural gas or methane gas, ethane gas, propane gas, butane gas, or It is preferable to use one of these mixed gases. Each of these contains a combustion component, and any one of these gaseous fuels is discharged into the air at high speed, mixed with air and diluted to obtain a diluted gaseous fuel having a combustion lower limit concentration of about 75% or less. Supply (introduction) into the charging layer.
なお、本発明のおいては、上記気体燃料の中でも、CO含有量が50massppm以下のものを用いることが好ましい。それは、COガスは、人体に対して有害であり、装入層上に供給された気体燃料が全量装入層中に導入されないで、機外に漏洩した場合には、人災を起こす可能性があるからである。具体的には、都市ガス13Aやプロパンガスを用いることがより安全性だけでなく、コストの面からも好ましい。 In the present invention, among the gaseous fuels, those having a CO content of 50 massppm or less are preferably used. That is, CO gas is harmful to the human body, and if gaseous fuel supplied onto the charging layer is not introduced into the charging layer in its entirety, it may cause human injury if it leaks out of the machine. Because there is. Specifically, the use of city gas 13A or propane gas is preferable from the viewpoint of cost as well as safety.
また、本発明の方法によって焼結鉱を製造するに当たっては、循環移動するパレットと、そのパレット上に粉鉱石と炭材を含む焼結原料を装入して装入層を形成する原料供給装置と、その焼結原料中の炭材に点火するための点火炉と、上記パレットの下方にウインドボックスを備える焼結機において、上記点火炉の下流側に、装入層上方で気体燃料を空気中に供給して燃焼下限濃度以下の希釈気体燃料としてから装入層に導入するための気体燃料供給装置が配設されてなることを特徴とする焼結機を用いる。 Further, in producing sintered ore by the method of the present invention, a pallet that circulates and a raw material supply device that forms a charged layer by charging a sintered raw material containing fine ore and carbonaceous material onto the pallet. And an ignition furnace for igniting the carbonaceous material in the sintering raw material, and a sintering machine provided with a wind box below the pallet, the gaseous fuel is placed on the downstream side of the ignition furnace and the gaseous fuel is air above the charging layer. A sintering machine is used, which is provided with a gaseous fuel supply device that is supplied into the dilute gaseous fuel below the lower combustion limit concentration and then introduced into the charging layer.
本発明の焼結機における前記気体燃料供給装置は、焼結機の幅方向に沿って、パレットの両サイドウォールを跨がるように配設されるのが好ましい。具体的には、前記気体燃料供給装置は、気体燃料を供給する配管を、複数本、好ましくは400mmピッチ以下で、パレット進行方向に対して垂直方向に配列し、そのそれぞれの配管には、気体燃料を大気中に高速で供給するためのスリットや噴出穴、あるいはノズルを複数取り付けたものにて構成されることが好ましい。 The gaseous fuel supply device in the sintering machine of the present invention is preferably disposed so as to straddle both side walls of the pallet along the width direction of the sintering machine. Specifically, the gaseous fuel supply device has a plurality of pipes for supplying gaseous fuel, preferably arranged at a pitch of 400 mm or less and perpendicular to the pallet traveling direction. It is preferable to be configured by a plurality of slits, ejection holes, or nozzles for supplying fuel at high speed to the atmosphere.
なお、前記気体燃料供給装置は、点火炉の下流側かつ燃焼・溶融帯が装入層中を進行する過程におけるパレット進行方向のいずれかの位置に一つ以上配設され、装入層中への前記気体燃料の供給は、該装入層中の炭材への点火後の位置で行われるのが好ましい。即ち、この装置は、点火炉の下流側で、燃焼前線が表層下に進行した以降の任意の位置に一つないし複数個配設されるものであり、目標とする成品焼結鉱の冷間強度を調整する観点から、大きさ、位置、数が決められる。また、この気体燃料供給装置は、両サイドウォール近傍の低歩留り部の位置に配設すること、前記気体燃料は、燃焼下限濃度の75%以下かつ2%以上、あるいは燃焼下限濃度の60%以下かつ2%以上、あるいは燃焼下限濃度の25%以下かつ2%以上の濃度に希釈された可燃性ガスを用いることが好ましい。 One or more of the gaseous fuel supply devices are disposed downstream of the ignition furnace and at any position in the pallet moving direction in the process in which the combustion / melting zone advances in the charging layer, and enters the charging layer. It is preferable that the gaseous fuel is supplied at a position after ignition of the carbonaceous material in the charging layer. In other words, one or more devices are installed at any position after the combustion front advances below the surface layer on the downstream side of the ignition furnace. From the viewpoint of adjusting the strength, the size, position, and number are determined. In addition, this gaseous fuel supply device is disposed at a low yield position near both sidewalls, and the gaseous fuel is 75% or less and 2% or more of the lower combustion limit concentration, or 60% or less of the lower combustion limit concentration. Further, it is preferable to use a combustible gas diluted to a concentration of 2% or more, or 25% or less of the lower combustion limit concentration and 2% or more.
図7は、本発明に係る焼結鉱の製造装置の一実施形態を示したものであるが、本発明は、この例示の形態に限定されるものではない。この図7に示した例は、点火炉10のパレット進行方向の下流側に当たる装入層の上辺に、高炉ガスとコークス炉ガスとの混合ガス(Mガス)等の気体燃料を大気中に吐出し、所望の濃度の希釈気体燃料とするための気体燃料供給装置12を1基だけ配設したものである。その気体燃料供給装置12は、パレットの幅方向に沿って複数の気体燃料供給パイプ12aを配設し、そのパイプには、気体燃料を高速で大気中に吐出するノズル12bを下向きにかつパレット幅方向に複数個配列させたものを、図示しないサイドウォールの上から装入層を覆うように配設したものである。この気体燃料供給装置12から供給された前記Mガスは、周辺の空気と混合して希釈気体燃料となり、その後、パレット8下のウインドボックス(図示されていない)の吸引力を利用して、装入層の上から表層に生成した焼結ケーキを経て、装入層の深部(下層)にまで導入される。なお、この気体燃料供給装置12は、特に、パレット両側端(図4(c)の歩留り60%の領域)の歩留り向上を図りたいときは、パレットの両サイドウォール近傍に気体燃料を多く供給できるよう、前記ノズル12aを重点的に配置することが好ましい。
FIG. 7 shows an embodiment of a sintered ore manufacturing apparatus according to the present invention, but the present invention is not limited to this illustrated embodiment. In the example shown in FIG. 7, gaseous fuel such as a mixed gas (M gas) of blast furnace gas and coke oven gas is discharged into the atmosphere on the upper side of the charging layer corresponding to the downstream side in the pallet traveling direction of the
この気体燃料供給装置12から供給する気体燃料としては、例えば、高炉ガス(Bガス)、コークス炉ガス(Cガス)、高炉ガスとコークス炉ガスとの混合ガス(Mガス)、都市ガス、天然ガス(LNG)またはメタン、エタン、プロパン、ブタンガス、あるいはこれらの混合ガスなどが用いられる。これらの気体燃料は、点火炉10とは別途に独立した配管系の下で供給してもよく、また、点火炉用燃料配管と同じ種類として、点火炉10へのガス供給管(図示せず)の延長上に接続するように構成してもよい。
Examples of the gaseous fuel supplied from the gaseous
下記の表6は、本発明で使用する各種気体燃料の燃焼下限濃度と、その気体燃料の吹き込み上限濃度(燃焼下限濃度の75%、60%、25%)を示したものである。
例えば、プロパンガスは、燃焼下限濃度は2.2vol%であるから、75%に希釈したガス濃度上限は1.7vol%、60%に希釈したガス濃度上限は1.3vol%、25%に希釈したガス濃度は0.6vol%のものを用いるということである。したがって、好ましい範囲は以下のようになる。なお、希釈したガス濃度の下限、即ち、気体燃料供給の効果が顕れる下限濃度は、プロパンガスの場合は0.05vol%である。
好ましい範囲(1): 2.2vol%〜0.05vol%
好ましい範囲(2): 1.7vol%〜0.05vol%
好ましい範囲(3): 1.3vol%〜0.05vol%
好ましい範囲(4): 0.6vol%〜0.05vol%
Table 6 below shows the lower combustion limit concentrations of various gaseous fuels used in the present invention and the upper blowing concentration of the gaseous fuel (75%, 60%, 25% of the lower combustion limit concentration).
For example, since propane gas has a lower combustion limit concentration of 2.2 vol%, the gas concentration upper limit diluted to 75% is 1.7 vol%, and the gas concentration upper limit diluted to 60% is 1.3 vol%, diluted to 25%. The gas concentration used is 0.6 vol%. Accordingly, the preferred range is as follows. Note that the lower limit of the diluted gas concentration, that is, the lower limit concentration at which the effect of supplying gaseous fuel is manifested is 0.05 vol% in the case of propane gas.
Preferred range (1): 2.2 vol% to 0.05 vol%
Preferred range (2): 1.7 vol% to 0.05 vol%
Preferred range (3): 1.3 vol% to 0.05 vol%
Preferred range (4): 0.6 vol% to 0.05 vol%
また、Cガスは、燃焼下限濃度は5.0vol%であるから、75%に希釈したガス濃度上限は3.8vol%、60%に希釈したガス濃度上限は3.0vol%、25%に希釈したガス濃度は1.3vol%のものを用いるということである。したがって、好ましい範囲は以下のようになる。なお、Cガスの場合、気体燃料供給の効果が顕れる下限濃度は0.24vol%である。
好ましい範囲(1): 5.0vol%〜0.24vol%
好ましい範囲(2): 3.8vol%〜0.24vol%
好ましい範囲(3): 3.0vol%〜0.24vol%
好ましい範囲(4): 1.3vol%〜0.24vol%
In addition, since the lower limit concentration of combustion for C gas is 5.0 vol%, the upper limit of gas concentration diluted to 75% is 3.8 vol%, and the upper limit of gas concentration diluted to 60% is 3.0 vol%, diluted to 25%. The gas concentration used is 1.3 vol%. Accordingly, the preferred range is as follows. In the case of C gas, the lower limit concentration at which the effect of supplying gaseous fuel is manifested is 0.24 vol%.
Preferred range (1): 5.0 vol% to 0.24 vol%
Preferred range (2): 3.8 vol% to 0.24 vol%
Preferred range (3): 3.0 vol% to 0.24 vol%
Preferred range (4): 1.3 vol% to 0.24 vol%
また、LNGガスは、燃焼下限濃度は4.8vol%であるから、75%に希釈したガス濃度上限は3.6vol%、60%に希釈したガス濃度上限は2.9vol%、25%に希釈したガス濃度は1.2vol%のものを用いるということである。したがって、好ましい範囲は以下のようになる。なお、LNGガスの気体燃料供給の効果が顕れる下限濃度は0.1vol%である。
好ましい範囲(1): 4.8vol%〜0.1vol%
好ましい範囲(2): 3.6vol%〜0.1vol%
好ましい範囲(3): 2.9vol%〜0.1vol%
好ましい範囲(4): 1.2vol%〜0.1vol%
LNG gas has a combustion lower limit concentration of 4.8 vol%, so the upper limit of gas concentration diluted to 75% is 3.6 vol%, and the upper limit of gas concentration diluted to 60% is 2.9 vol%, diluted to 25%. The gas concentration is 1.2 vol%. Accordingly, the preferred range is as follows. The lower limit concentration at which the effect of supplying the gaseous fuel of LNG gas is 0.1 vol%.
Preferred range (1): 4.8 vol% to 0.1 vol%
Preferred range (2): 3.6 vol% to 0.1 vol%
Preferred range (3): 2.9 vol% to 0.1 vol%
Preferred range (4): 1.2 vol% to 0.1 vol%
また、高炉ガスは、燃焼下限濃度は40.0vol%であるから、75%に希釈したガス濃度上限は30.0vol%、60%に希釈したガス濃度上限は24.0vol%、25%に希釈したガス濃度は10.0vol%のものを用いるということである。したがって、好ましい範囲は以下のようになる。なお、高炉ガスの気体燃料供給の効果が顕れる下限濃度は0.24vol%である。
好ましい範囲(1): 40.0vol%〜1.25vol%
好ましい範囲(2): 30.0vol%〜1.25vol%
好ましい範囲(3): 24.0vol%〜1.25vol%
好ましい範囲(4): 10.0vol%〜1.25vol%
In addition, since the lower limit concentration of blast furnace gas is 40.0 vol%, the upper limit of gas concentration diluted to 75% is 30.0 vol%, and the upper limit of gas concentration diluted to 60% is 24.0 vol%, diluted to 25%. The gas concentration used is 10.0 vol%. Accordingly, the preferred range is as follows. Note that the lower limit concentration at which the effect of supplying the gaseous fuel of the blast furnace gas is 0.24 vol%.
Preferred range (1): 40.0 vol% to 1.25 vol%
Preferred range (2): 30.0 vol% to 1.25 vol%
Preferred range (3): 24.0 vol% to 1.25 vol%
Preferred range (4): 10.0 vol% to 1.25 vol%
次に、表7は、Cガス、LNG、Bガス中に燃焼成分として含まれる水素、CO、メタン、エタン、プロパンの含有量と発熱量を示したものである。 Next, Table 7 shows the contents and heating values of hydrogen, CO, methane, ethane, and propane contained as combustion components in C gas, LNG, and B gas.
以下、本発明に係る焼結鉱の製造方法を開発する契機となった実験について説明する。
この実験は、図8に示す実験装置、即ち、透明石英製窓付き竪型管状の試験鍋(150mmφ×400mmH)を用い、使用する気体燃料として、高炉ガス・コークス炉ガスの混合ガス(Mガス)を用い、出願人会社の焼結工場で使用しているのと同じ焼結原料、即ち、表8に示す焼結原料を使って、下方吸引圧力11.8kPa一定の条件で焼結鍋試験を行った例である。ここで、前記Mガスの燃焼成分の濃度は、空気で希釈して、0.5〜15vol%の範囲内で変動させた。なお、この実験に用いたMガスの燃焼下限濃度は12vol%である。
Hereinafter, an experiment that has become an opportunity to develop a method for producing a sintered ore according to the present invention will be described.
This experiment uses the experimental apparatus shown in FIG. 8, that is, a bowl-shaped tubular test pan (150 mmφ × 400 mmH) with a transparent quartz window, and a mixed gas of blast furnace gas and coke oven gas (M gas) as the gaseous fuel to be used. ), Using the same sintering raw material as used in the sintering factory of the applicant company, that is, the sintering raw material shown in Table 8, with a constant downward suction pressure of 11.8 kPa, sintering pot test This is an example. Here, the concentration of the combustion component of the M gas was diluted with air and varied within a range of 0.5 to 15 vol%. In addition, the combustion minimum concentration of M gas used for this experiment is 12 vol%.
図8は、また、前記試験鍋の透明石英窓から燃焼溶融帯をビデオ観察した様子、とくに燃焼前線の移動に伴う燃焼帯の下降状況を示している。この図からわかるように、試験鍋内原料堆積層中に、燃焼下限濃度(12vol%)を超える15vol%のMガスを含む気体燃料を吹き込んだ場合、気体燃料は装入層表面ですぐに燃焼を開始し、装入層の下層にまでは届かず吹込みの効果が得られなかった。これに対して、本発明に従い、前記気体燃料の燃焼下限濃度(12vol%)の75%以下である3vol%まで空気で希釈した気体燃料を用いた場合、原料堆積層表面で燃焼することがなく、装入層内深く、即ち、燃焼・溶融帯相当域まで到達し、燃焼した。その結果、空気のみで焼結したときの、燃焼帯(燃焼・溶融帯とも呼ぶ)の厚みは70mmであったのに対し、Mガスを希釈して用いた場合には、燃焼帯の厚み幅を150mm、即ち2倍以上に拡大させることができた。この燃焼帯の厚みの拡大は、高温域保持時間の延長が達成されることをも意味する。 FIG. 8 also shows a video observation of the combustion melting zone from the transparent quartz window of the test pan, and in particular, shows the descending state of the combustion zone accompanying the movement of the combustion front. As can be seen from this figure, when gaseous fuel containing 15 vol% M gas exceeding the lower combustion limit concentration (12 vol%) is blown into the raw material deposit layer in the test pan, the gaseous fuel burns immediately on the charged layer surface. The effect of blowing was not obtained because it did not reach the lower layer of the charging layer. On the other hand, according to the present invention, when gaseous fuel diluted with air to 3 vol%, which is 75% or less of the lower limit concentration of combustion (12 vol%) of the gaseous fuel, is used, it does not burn on the surface of the raw material deposition layer. , It reached the combustion layer and reached the region corresponding to the combustion / melting zone and burned. As a result, the thickness of the combustion zone (also called the combustion / melting zone) when sintered with only air was 70 mm, whereas the thickness width of the combustion zone when diluted with M gas was used. Can be enlarged to 150 mm, that is, twice or more. This increase in the thickness of the combustion zone also means that an extension of the high temperature region holding time is achieved.
しかも、この試験鍋による実験においては、実機焼結機におけるパレットの移動に伴う燃焼前線の進行速度に相当する燃焼帯の降下速度(この逆数が焼結時間である)は、希釈気体燃料の供給によって速くなり、しかも、コークスを増量したときや高温空気を吹き込んだときと同じように、燃焼帯の上下方向の厚み幅を拡大させることができた。このように、焼結原料の装入層中に適切に希釈された気体燃料を吹き込んだ場合、従来のような固体燃料、液体燃料、希釈しない可燃性ガスを使う場合と比較すると、燃焼帯幅の拡大効果が著しくなり、しかも、コークスを増量したときのような燃焼前線の降下速度の低下を招くことがなく、大気焼結の場合とほとんど変わらず同じ速度で進むことがわかった。 In addition, in the experiment using this test pan, the descent rate of the combustion zone corresponding to the traveling speed of the combustion front accompanying the movement of the pallet in the actual sintering machine (the reciprocal is the sintering time) is the supply of diluted gas fuel. In addition, the thickness of the combustion zone in the vertical direction could be increased in the same way as when coke was increased or hot air was blown. In this way, when the appropriately diluted gaseous fuel is injected into the charging layer of the sintering raw material, the combustion band width is smaller than when using solid fuel, liquid fuel, and undiluted combustible gas. It has been found that the expansion effect of is increased, and the rate of descending the combustion front is not reduced as in the case of increasing the amount of coke, and the speed is almost the same as in the case of atmospheric sintering.
図9(a)〜(d)は、上記焼結鍋試験結果をまとめたものである。この結果によれば、本発明に従って原料装入層中に適切に希釈されたMガスを吹き込んだ場合、焼結時間はほとんど変化しないにも拘らず、歩留が若干向上し(図9(a))、焼結生産性も増加している(図9(b))。しかも、高炉の操業成績に大きく影響する冷間強度の管理指標であるシャッター強度(SI)は10%以上(図9(c))も改善し、還元粉化特性(RDI)は8%も改善している(図9(d))。 9A to 9D summarize the results of the sintering pot test. According to this result, when the appropriately diluted M gas was blown into the raw material charging layer according to the present invention, the yield was slightly improved although the sintering time hardly changed (FIG. 9 (a )), The sintering productivity is also increasing (FIG. 9B). In addition, the shutter strength (SI), which is a cold strength management index that greatly affects the operating results of the blast furnace, has improved by 10% or more (Fig. 9 (c)), and the reduction powdering property (RDI) has improved by 8%. (FIG. 9D).
本発明では、装入層中に導入する前記気体燃料として、希釈された可燃性ガスを用いるが、以下に、その希釈の程度について説明する。表4は、高炉ガス、コークス炉ガスおよび両者の混合ガス(Mガス)、プロパン、メタン、天然ガスの燃焼下限濃度および燃焼上限濃度を示している。例えば、このような燃焼限界をもつガスが、装入層内で燃焼せずに排風機に向かうと、途中の電気集塵機などで爆発や燃焼の危険が生じる。そこで、発明者らは、試行錯誤の結果、上記危険がない濃度、即ち、燃焼下限以下の濃度に希釈した気体燃料を装入層中に導入することとし、さらに、より安全性を高めるべく、その燃焼下限濃度の75%以下の濃度の希釈気体燃料を用いた実験を数多く行った結果、何の問題も生じないことが確認できた。 In the present invention, a diluted combustible gas is used as the gaseous fuel introduced into the charging layer. The degree of dilution will be described below. Table 4 shows the lower combustion limit concentration and upper combustion limit concentration of blast furnace gas, coke oven gas, and mixed gas (M gas), propane, methane, and natural gas. For example, when a gas having such a combustion limit goes to the exhaust fan without burning in the charging layer, there is a risk of explosion or combustion in an electric dust collector on the way. Therefore, as a result of trial and error, the inventors decided to introduce gaseous fuel diluted to a concentration at which there is no danger, that is, a concentration below the lower limit of combustion, into the charging layer, and to further improve safety, As a result of many experiments using diluted gas fuel having a concentration of 75% or less of the lower combustion limit concentration, it was confirmed that no problem occurred.
例えば、大気中で常温において高炉ガスが燃焼する濃度範囲は、表9に示すとおり、燃焼下限が40vol%(即ち、40vol%未満では燃焼しない)であり、また、その燃焼上限は71vol%である。これは、71vol%を超えると、高炉ガス濃度が濃くなりすぎて、この場合もまた燃焼しない状態となることを意味している。以下に、この数値の根拠について図面に基づき説明する。 For example, as shown in Table 9, the concentration range in which the blast furnace gas burns at room temperature in the atmosphere has a lower combustion limit of 40 vol% (that is, it does not burn below 40 vol%), and the upper combustion limit is 71 vol%. . This means that if it exceeds 71 vol%, the blast furnace gas concentration becomes too high, and in this case also, no combustion occurs. Below, the basis of this numerical value is demonstrated based on drawing.
図10は、高炉ガスの前記燃焼限界を求める方法の一例を示すものである。図中の高炉ガスに含まれる燃焼成分(可燃性ガス)とその他(イナート:不活性ガス)の割合については、H2とCO2およびCOとN2との組み合わせで検討すると以下のとおりである。
(1)「H2とCO2」部分の組み合わせについての、(イナートガス)/(可燃性ガス)の比は、20.0/3.5=5.7である。
そこで、この燃焼限界図の(イナートガス)/(可燃性ガス)の比を示す横軸の、5.7の軸と交差するH2+CO2曲線の交わる部分(燃焼限界)を求めた。下限は32vol%、上限は64vol%となる。即ち、H2+CO2の燃焼限界の下限は32vol%、上限は64vol%となる。
(2)一方、残りの燃焼成分である「COとN2」の組み合わせの場合における、(イナートガス)/(可燃性ガス)の比は、53.5/23.0=2.3であるから、同様にして、同図から横軸2.3と、CO+N2の曲線と交わる点から下限:44vol%、上限:74vol%が求まる。従って、この場合の燃焼限界の下限は44vol%、上限が74vol%である。
(3)さらに、両燃焼成分を含む高炉ガスの燃焼下限は、図10中左方最下段の式で求めることができる。また、同式で前記(1)、(2)の上限値をあてはめれば燃焼上限が求まる。このようにして高炉ガスの燃焼下限ならびに燃焼上限を求めることができる。
FIG. 10 shows an example of a method for obtaining the combustion limit of blast furnace gas. The ratio of the combustion component (combustible gas) and other (inert: inert gas) contained in the blast furnace gas in the figure is as follows when examined in combination with H 2 and CO 2 and CO and N 2. .
(1) The ratio of (inert gas) / (combustible gas) for the combination of the “H 2 and CO 2 ” portions is 20.0 / 3.5 = 5.7.
Therefore, a portion where the H 2 + CO 2 curve intersects the 5.7 axis (flammability limit) on the horizontal axis indicating the ratio of (inert gas) / (combustible gas) in this combustion limit diagram was obtained. The lower limit is 32 vol%, and the upper limit is 64 vol%. That is, the lower limit of the combustion limit of H 2 + CO 2 is 32 vol%, and the upper limit is 64 vol%.
(2) On the other hand, the ratio of (inert gas) / (combustible gas) in the case of the combination of the remaining combustion components “CO and N 2 ” is 53.5 / 23.0 = 2.3. Similarly, the lower limit: 44 vol% and the upper limit: 74 vol% are obtained from the point where the horizontal axis 2.3 intersects with the curve of CO + N 2 from FIG. Therefore, the lower limit of the combustion limit in this case is 44 vol%, and the upper limit is 74 vol%.
(3) Further, the lower limit of combustion of the blast furnace gas containing both combustion components can be obtained by the equation on the lower left in FIG. Further, the upper limit of combustion can be obtained by applying the upper limit values of (1) and (2) in the same equation. In this way, the lower limit of combustion and the upper limit of combustion of the blast furnace gas can be obtained.
また、本発明において、気体燃料の燃焼下限に着目したもう一つの理由は、燃焼限界には温度依存性がある点である。燃料便覧(社団法人燃料協会編)では、温度の影響として、温度が高いときには、熱の逸散速度が遅くなるので、熱の発生、逸散両速度曲線の交わりは深くなって、爆発範囲(燃焼範囲)は左右に広がってくる、と説明している。すなわち、燃焼限界は、上述のようにして求められるものの、該燃焼限界には温度依存性があって、メタンガスの燃焼範囲の温度による影響として、燃料便覧(社団法人燃料協会編)では、表10に記載の例が示されている。これを燃焼下限濃度の温度依存性として作図すると、おおよそ図11に示すようになる。図中●印は、表10に記載されたメタンガスの例である。 In the present invention, another reason for focusing on the lower limit of combustion of gaseous fuel is that the combustion limit has temperature dependence. In the Fuel Handbook (edited by the Japan Fuel Association), as the effect of temperature, the heat dissipation rate slows down when the temperature is high, so the intersection of both the heat generation and dissipation velocity curves becomes deeper and the explosion range ( Explains that the (combustion range) extends to the left and right. That is, although the combustion limit is obtained as described above, the combustion limit is temperature-dependent, and as a result of the temperature in the combustion range of methane gas, Table 10 The example described in is shown. If this is plotted as the temperature dependence of the lower combustion limit concentration, it is as shown in FIG. In the figure, ● marks are examples of methane gas described in Table 10.
また、図12は、大気中常温下における気体燃料の燃焼成分(燃焼ガス)濃度と温度との関係を示すものである。燃焼限界は、上述のようにして求められるものの、該燃焼限界には温度依存性があって、その温度依存傾向を例示すると、常温での燃焼下限値(図中では燃焼ガス濃度に相当)がおおよそ40vol%であっても、200℃領域では26〜27vol%と変化し、1000℃領域では数%、1200℃領域では1vol%未満でも燃焼する。 FIG. 12 shows the relationship between the concentration of the combustion component (combustion gas) of the gaseous fuel and the temperature at normal temperature in the atmosphere. Although the combustion limit is obtained as described above, the combustion limit is temperature-dependent, and the temperature-dependent tendency is exemplified by the lower limit of combustion at room temperature (corresponding to the combustion gas concentration in the figure). Even if it is approximately 40 vol%, it varies from 26 to 27 vol% in the 200 ° C. region, and it burns even if it is several percent in the 1000 ° C. region and less than 1 vol% in the 1200 ° C. region.
このことから、装入層に供給する気体燃料の濃度(燃焼成分の含有量)は、常温の燃焼下限よりもさらに低い濃度とすればより安全であり、その希釈ガスの濃度さえ適正範囲に調整しておけば、気体燃料の、装入層内の厚み方向での燃焼位置制御の自由度も高くなることがわかった。 From this, the concentration of gaseous fuel (combustion component content) supplied to the charging layer is safer if the concentration is lower than the lower limit of combustion at room temperature, and even the concentration of the dilution gas is adjusted to an appropriate range. If it did, it turned out that the freedom degree of the combustion position control of the gaseous fuel in the thickness direction in the charging layer becomes high.
そして、気体燃料の燃焼には、このように、温度依存性があり、例えば、燃焼範囲は雰囲気温度が高温になればなるほど広がり、焼結機の燃焼・溶融帯近傍の温度場ではよく燃焼するものの、焼結機の下流側にある電気集塵機内などの200℃程度の温度場では、本発明の好適実施例で示すような気体燃料の濃度では燃焼しないこともわかった。 In this way, combustion of gaseous fuel has temperature dependence, for example, the combustion range becomes wider as the ambient temperature becomes higher, and burns well in the temperature field near the combustion / melting zone of the sintering machine. However, it has also been found that in a temperature field of about 200 ° C., such as in an electrostatic precipitator on the downstream side of the sintering machine, combustion does not occur at the gaseous fuel concentration as shown in the preferred embodiment of the present invention.
ところで、焼結鉱の製造に当たって、焼結原料の装入層中に供給される前記希釈気体燃料は、パレット下のウインドボックスによって吸引され、該装入層中の固体燃料(粉コークス)の燃焼により形成される燃焼・溶融帯の高温域で燃焼する。従って希釈気体燃料の供給は、装入層への投入熱量を一定にするという条件下において、前記希釈気体燃料の濃度や供給量などを制御すれば、焼結原料中の粉コークス量を調整(減少)することができる。また、希釈気体燃料の濃度調整は、この気体燃料の燃焼を装入層中の予期した位置(濃度領域)で起こるように制御することを意味している。 By the way, in the production of sintered ore, the diluted gaseous fuel supplied into the charging layer of the sintering raw material is sucked by the wind box under the pallet, and the solid fuel (powder coke) in the charging layer is burned. It burns in the high temperature region of the combustion / melting zone formed by Accordingly, the supply of the diluted gas fuel can be adjusted by adjusting the amount of the diluted gas fuel, the supply amount, etc. under the condition that the amount of heat input to the charging layer is constant ( Decrease). Further, the adjustment of the concentration of the diluted gaseous fuel means that the combustion of the gaseous fuel is controlled so as to occur at an expected position (concentration region) in the charging layer.
この意味において、従来技術の下での装入層中の燃焼・溶融帯とは、固体燃料(粉コークス)のみが燃焼する帯域であるが、本発明の場合、その粉コークスに加えてさらに気体燃料も並行して燃焼させる帯域ということができる。従って、本発明において、その希釈気体燃料の濃度や供給量、その他の供給条件は、燃料の一部として粉コークスがあることを前提として、これとの関係において好適に変化させると、最高到達温度および/または高温域保持時間の望ましい制御が可能となり、焼結ケーキの強度向上をもたらすことになる。 In this sense, the combustion / melting zone in the charge layer under the prior art is a zone where only solid fuel (powder coke) burns. In the present invention, in addition to the powder coke, further gas It can be said that the fuel is also burned in parallel. Therefore, in the present invention, if the concentration, supply amount, and other supply conditions of the diluted gas fuel are premised on that there is coke breeze as part of the fuel, if it is suitably changed in relation to this, the maximum temperature reached And / or desirable control of the high temperature holding time is possible, leading to improved strength of the sintered cake.
本発明方法において、希釈された気体燃料を用いるさらにもう一つの理由は、上述した焼結・溶融帯の形態制御を通じて焼結ケーキの強度、歩留りを制御するためである。それは、この焼結ケーキを高温帯域(燃焼・溶融帯域)にどれくらいの時間保持するか、また、どれくらいの温度にまで到達させるかという制御を行う上で、この希釈気体燃料の役割が有効に機能するからである。言い換えると、前記希釈気体燃料の使用は、焼結原料の高温域保持時間が長くかつ最高到達温度が適度に高くなるように制御することを意味している。そして、このような制御は、焼結原料中の固体燃料量(粉コークス量)に応じて、燃焼雰囲気中で支燃性ガス(空気または酸素)の量が過不足を起さないように希釈調整された前記気体燃料を用いることを意味している。この点、従来技術では、焼結原料の固体燃料量と無関係に、しかも可燃性ガスを濃度調整することなしに吹き込むために、固体燃料や可燃性ガスの量に見合う量の支燃性ガス(酸素)が供給されないため、燃焼不良を起こしたり、逆に部分的に過燃焼を起こしたりして、強度のバラツキを招いていたのである。つまり、本発明は、気体燃料を希釈しかつ濃度調整をすることで、このような問題点を回避しているのである。 In the method of the present invention, yet another reason for using the diluted gaseous fuel is to control the strength and yield of the sintered cake through the above-described shape control of the sintering / melting zone. The role of this diluted gas fuel functions effectively in controlling how long the sintered cake is kept in the high temperature zone (combustion / melting zone) and how much temperature is reached. Because it does. In other words, the use of the diluted gas fuel means that the high temperature range holding time of the sintered raw material is long and the maximum attained temperature is controlled to be appropriately high. And such control is diluted according to the amount of solid fuel (powder coke amount) in the sintering raw material so that the amount of supporting gas (air or oxygen) does not become excessive or insufficient in the combustion atmosphere. This means that the adjusted gaseous fuel is used. In this regard, in the prior art, in order to inject the flammable gas without adjusting the concentration of the solid fuel of the sintering raw material, the amount of the flammable gas corresponding to the amount of the solid fuel or the flammable gas ( Since (oxygen) was not supplied, combustion failure occurred, or conversely partial combustion occurred, resulting in variations in strength. That is, the present invention avoids such a problem by diluting the gas fuel and adjusting the concentration.
次に、気体燃料の種類による希釈気体燃料の影響について示す。図13は、数種類の気体燃料を燃焼下限濃度以下に希釈した希釈気体燃料を使用した本発明焼結法と、気体燃料の吹き込みなしの従来焼結法とを比較した実験結果を示すものである。なお、希釈気体燃料の吹き込みをしない従来焼結例では、粉コークス添加量を5mass%とし、一方、希釈気体燃料を吹き込む本発明例では、粉コークス0.8mass%相当の希釈気体燃料を吹き込むため、総熱量を一定とするために、粉コークス添加量を4.2mass%とした。この図からわかるように、希釈気体燃料を使用した場合は、いずれの例においても、シャッター強度、成品歩留、生産性の向上が認められた。このように、希釈気体燃料使用例において、シャッター強度、成品歩留等が向上した理由は、燃焼状況として示した燃焼・溶融帯の拡大と、それによる高温域保持時間の延長によるものと考えられる。 Next, the influence of diluted gaseous fuel depending on the type of gaseous fuel will be described. FIG. 13 shows the experimental results comparing the sintering method of the present invention using diluted gaseous fuel obtained by diluting several types of gaseous fuels below the lower combustion limit concentration and the conventional sintering method without blowing gaseous fuel. . In the conventional sintering example in which the diluted gas fuel is not injected, the amount of powder coke added is 5 mass%. On the other hand, in the present invention example in which the diluted gas fuel is injected, the diluted gas fuel equivalent to 0.8 mass% is injected. In order to keep the total heat amount constant, the amount of powder coke added was set to 4.2 mass%. As can be seen from this figure, when diluted gas fuel was used, in any of the examples, improvements in shutter strength, product yield, and productivity were recognized. As described above, in the use example of diluted gas fuel, the reason why the shutter strength, product yield, and the like are improved is considered to be due to the expansion of the combustion / melting zone shown as the combustion state and the extension of the high temperature region holding time. .
図14は、気体燃料として、プロパンガスを用いた場合の吹きこみガス濃度の影響を示す図であり、希釈気体燃料の濃度と、シャッター強度(a)、歩留(b)、焼結時間(c)、生産率(d)との関係を示したものである。この図からわかるように、プロパンガスの場合、これを希釈気体燃料として使用する場合は、シャッター強度向上のためには0.05vol%の添加で効果が生じ、歩留りもほぼ同様な改善効果を示す。明確な作用効果が出るのは、プロパンガスでは0.1vol%から、好ましくは0.2vol%である。この結果を、Cガスを吹き込みガスとして用いた場合に換算すると、Cガスでは0.24vol%の添加で効果を生じ、好ましくは0.5vol%以上、明確な改善効果は1.0vol%以上で生ずることになる。したがって、プロパンガスでは、少なくとも0.05vol%以上、好ましくは0.1vol%以上、より好ましくは0.2vol%以上となる。一方、Cガスでは、少なくとも0.24vol%以上、好ましくは0.5vol%以上、より好ましくは1.0vol%以上であり、上限は燃焼下限濃度の75%である。なお、プロパンガスの場合、0.4vol%の添加でほぼ効果は飽和しており、この時のガス濃度は、燃焼下限濃度の25%に相当する。 FIG. 14 is a diagram showing the influence of the blown gas concentration when propane gas is used as the gaseous fuel. The concentration of the diluted gaseous fuel, the shutter strength (a), the yield (b), the sintering time ( c) shows the relationship with the production rate (d). As can be seen from this figure, in the case of propane gas, when this is used as a diluted gas fuel, an effect is produced by adding 0.05 vol% to improve the shutter strength, and the yield is also substantially the same. . A clear effect is obtained from 0.1 vol%, preferably 0.2 vol%, with propane gas. When this result is converted into the case where C gas is used as the blown gas, the effect of C gas is obtained by adding 0.24 vol%, preferably 0.5 vol% or more, and the clear improvement effect is 1.0 vol% or more. Will occur. Therefore, in propane gas, it becomes at least 0.05 vol% or more, preferably 0.1 vol% or more, more preferably 0.2 vol% or more. On the other hand, in C gas, it is at least 0.24 vol% or more, preferably 0.5 vol% or more, more preferably 1.0 vol% or more, and the upper limit is 75% of the lower combustion limit concentration. In the case of propane gas, the effect is almost saturated with the addition of 0.4 vol%, and the gas concentration at this time corresponds to 25% of the lower combustion limit concentration.
次に、本発明方法に従って、焼結原料中の炭材量を考慮し、前記気体燃料の供給を行って製造した焼結鉱の冷間強度と還元粉化特性(RDI)について説明する。「鉱物工学」(今井秀喜、武内寿久禰,藤木良規編、1976、175、朝倉書店)によると、焼結反応は、図15の模式図のようにまとめられる。また、表11に、焼結過程で生成する各種鉱物の引張強度(冷間強度)と被還元性の値を示す。図15から明らかなように、焼結過程では、1200℃で融液が生成し始め、焼結鉱の構成鉱物の中で最も高強度であり、被還元性も比較的高いカルシウムフェライトが生成する。さらに昇温が進んで約1380℃を超えると、冷間強度と被還元性とが最も低い非晶質珪酸塩(カルシウムシリケート)と、還元粉化しやすい二次ヘマタイトとに分解することとなる。したがって、焼結鉱の冷間強度の向上とRDIを改善するには、カルシウムフェライトを分解させずに、これを安定的に生成させ続けられるかどうかが課題となる。 Next, the cold strength and reduced powdering characteristics (RDI) of sintered ore produced by supplying the gaseous fuel in consideration of the amount of carbonaceous material in the sintered raw material according to the method of the present invention will be described. According to “Mineral Engineering” (Hideki Imai, Toshihisa Takeuchi, Yoshiki Fujiki, 1976, 175, Asakura Shoten), the sintering reaction is summarized as shown in the schematic diagram of FIG. Table 11 shows the values of tensile strength (cold strength) and reducibility of various minerals generated during the sintering process. As apparent from FIG. 15, in the sintering process, a melt starts to be generated at 1200 ° C., and calcium ferrite having the highest strength among the constituent minerals of the sintered ore and relatively high reducibility is generated. . When the temperature rises further and exceeds about 1380 ° C., it is decomposed into amorphous silicate (calcium silicate) having the lowest cold strength and reducibility and secondary hematite that is easily reduced to powder. Therefore, in order to improve the cold strength of sintered ore and to improve RDI, it becomes a problem whether calcium ferrite can be stably generated without being decomposed.
また、上記刊行物「鉱物工学」によると、焼結鉱の還元粉化の起点となる二次ヘマタイトの析出挙動について、図16により説明している。その説明によると、鉱物合成試験の結果では、還元粉化の起点となる骸晶状二次ヘマタイトは、Mag.ss+Liq.域まで昇温し冷却したのちに析出するため、状態図上では、(1)の経路でなく、(2)の経路を介して焼結鉱を製造することで、還元粉化性を抑制できるとしている。したがって、低RDI焼結鉱と高強度焼結鉱とを兼備する焼結鉱を製造するには、1200℃(カルシウムフェライトの固相線温度)と約1380℃(転移温度)の範囲内に、如何にして長時間保持したヒートパターンを装入層内において実現するかが重要となる。よって、添加する炭材量を気体燃料の供給により調整し、装入層内の最高到達温度を1200℃超え1380℃未満の範囲とすることが重要であり、好ましくは1205〜1350℃の範囲とするのが望ましいことがわかる。 In addition, according to the above-mentioned publication “Mineral Engineering”, the precipitation behavior of secondary hematite, which is the starting point of reduced powdering of sintered ore, is described with reference to FIG. According to the explanation, in the result of the mineral synthesis test, the skeletal secondary hematite that is the starting point of the reduction powdering is Mag. ss + Liq. Since it precipitates after being heated up to the zone and cooled, on the phase diagram, the reduced powdering property can be suppressed by producing the sintered ore through the path (2) instead of the path (1). It is said. Therefore, in order to produce a sintered ore having both a low RDI sintered ore and a high-strength sintered ore, the range is 1200 ° C. (solidus temperature of calcium ferrite) and about 1380 ° C. (transition temperature). It is important how to realize a heat pattern held for a long time in the charging layer. Therefore, it is important to adjust the amount of carbon material to be added by supplying gaseous fuel so that the maximum temperature reached in the charging layer is in the range of 1200 ° C. to less than 1380 ° C., preferably in the range of 1205-1350 ° C. It turns out that it is desirable to do.
次に、発明者らは、燃焼帯の上下方向の厚さ(幅)と希釈燃料ガスとの関係を知るために、透明石英製窓付き竪形管状試験鍋を用い、焼結機クーラーの排ガスで希釈したプロパンガスを、この鍋の上方から焼結原料の装入層中に吹き込む実験を行った。この実験で使用した焼結原料は、出願人会社で使用している一般的なものであり、吸引圧力は1200mmAq一定とした。この実験で、吹き込むプロパンガスは、0.5vol%と2.5vol%の濃度に希釈したものを用いた。なお、投入熱量を換算すると、0.5vol%のプロパンガス吹き込みは、粉コークス1mass%配合にほぼ相当する。
Next, in order to know the relationship between the vertical thickness (width) of the combustion zone and the diluted fuel gas, the inventors used a vertical tubular test pan with a window made of transparent quartz, and the exhaust gas from the sintering machine cooler. An experiment was conducted in which the propane gas diluted in
図17は、この実験におけるプロパンガス吹込み時の燃焼帯の形態を観察した結果を示す写真である。この図に示すように、燃焼下限濃度(理論値、対空気)に近い2.5vol%に希釈したプロパンガスでは、吹込み直後に原料装入層上で燃焼し、気体燃料が装入層内に入っていかず気体燃料供給の効果が得られなかった。これに対し、プロパンガスの希釈濃度が空気に対して0.5vol%濃度のものを用いると、装入層上部で燃焼することなく、装入層内まで入っていき、しかも装入層内で速い速度で燃焼した。その結果、大気条件で焼結したときの燃焼帯の上下方向幅(厚さ)は約70mmであったのに対し、このような希釈プロパンガスを吹込んだ時の燃焼帯の幅は150mmと、2倍以上に拡大した。これは、高温域保持時間が延長されたことに相当する。 FIG. 17 is a photograph showing the result of observing the form of the combustion zone when propane gas was injected in this experiment. As shown in this figure, with propane gas diluted to 2.5 vol%, which is close to the lower combustion limit concentration (theoretical value, against air), the propane gas burns on the raw material charge layer immediately after being blown, and the gaseous fuel enters the charge layer. The effect of gas fuel supply was not obtained. On the other hand, when the propane gas dilution concentration is 0.5 vol% with respect to air, the propane gas enters the charging layer without burning at the upper part of the charging layer, and in the charging layer. Burned at high speed. As a result, the vertical width (thickness) of the combustion zone when sintered under atmospheric conditions was about 70 mm, whereas the width of the combustion zone when such diluted propane gas was injected was 150 mm. More than doubled. This is equivalent to extending the high temperature region holding time.
したがって、燃焼帯の厚みの拡大効果は、プロパンの燃焼下限濃度の1/5の濃度である0.5vol%でも発現することがわかった。逆に、本発明にかかる気体燃料吹込み技術では、希釈された気体燃料でないと、装入層内における燃焼制御が困難であることもわかる。 Therefore, it has been found that the effect of increasing the thickness of the combustion zone is exhibited even at 0.5 vol%, which is 1/5 of the lower combustion limit concentration of propane. On the contrary, in the gas fuel injection technique according to the present invention, it can be seen that it is difficult to control the combustion in the charging layer unless the gas fuel is diluted.
さらに、この実験においては、燃焼帯の降下速度(この逆数が高温域保持時間)についても検討した。その結果、単にコークスを増量した場合や高温の空気を吹き込んだ場合には、降下速度が大きく低下して、生産性が低下するが、希釈した気体燃料を用いた場合には、固体燃料を増量した例と比較して燃焼速度を速くすることができるため、燃焼帯の降下速度は大気焼結の場合とほとんど差異が認められなかった。 Further, in this experiment, the descent rate of the combustion zone (the reciprocal is the high temperature region holding time) was also examined. As a result, when the coke is simply increased or when high-temperature air is blown in, the descent rate is greatly reduced and the productivity is reduced. However, when diluted gaseous fuel is used, the solid fuel is increased. Since the burning rate can be increased as compared with the above example, the descent rate of the burning zone was hardly different from that in the case of atmospheric sintering.
次に、発明者らは、希釈気体燃料の装入層中への供給位置の影響について調査するため、気体燃料としてコークス炉ガス(Cガス)を2%に希釈して用い、希釈気体燃料の吹込み位置を、装入層表面から100〜200mmの位置、200〜300mmの位置、300〜400mmの位置と変化させて焼結鍋実験を行い、その結果を図18に示した。 Next, in order to investigate the influence of the supply position of the diluted gaseous fuel into the charging layer, the inventors used coke oven gas (C gas) diluted to 2% as the gaseous fuel. A sintering pot experiment was performed by changing the blowing position from a surface of the charging layer to a position of 100 to 200 mm, a position of 200 to 300 mm, and a position of 300 to 400 mm, and the result is shown in FIG.
ここで、図18の横軸における吹込み位置100〜200mmとは、図中、明るく(白く)示されている燃焼・溶融帯が装入層表面から100mm位置に移動した時から、試験鍋上方より希釈気体燃料の供給を開始し、その燃焼・溶融帯が200mmの位置に到達するまでの間、希釈気体燃料を吹き込んで燃焼させた例であり、その場合の燃焼・溶融帯(図中、燃焼・溶融帯は、明るく(白く)示されている)の進行状況を観察した結果を縦軸に示している。同様に、吹込み位置200〜300mmとは、燃焼・溶融帯が200mm位置に達した段階から300mmに到達するまでの間、希釈気体燃料を供給して燃焼させた例、そして吹込み位置300〜400mmとは、燃焼・溶融帯が300mm位置に達した段階から400mmに到達するまでの間、希釈気体燃料を供給して燃焼させた例を示したものである。また、比較として、希釈気体燃料の吹込みを行わない従来法の場合についても、燃焼・溶融帯の進行状況を調査した。なお、試験鍋の燃焼用空気の供給は、通常の焼結操業と同様に上方から下方に流れるので、気体燃料添加時は、この燃焼用空気に気体燃料が所定濃度になるように添加され、供給される。
Here, the blowing position of 100 to 200 mm on the horizontal axis in FIG. 18 means that the combustion / melting zone shown brightly (white) in the figure moves from the charged layer surface to the 100 mm position, and above the test pan. This is an example in which dilute gas fuel is blown and burned until the supply of the diluted gas fuel is started and the combustion / melting zone reaches the position of 200 mm. In this case, the combustion / melting zone (in the figure, The result of observing the progress of the combustion / melting zone is bright (white) is shown on the vertical axis. Similarly, the
図18からわかるように、燃焼・溶融帯が装入層表面から100〜200mm領域で希釈気体燃料を供給した場合には、従来法に比べ燃焼・溶融帯の厚さがわずかに大きくなる程度にとどまっている。これに対して、燃焼・溶融帯が200〜300mm領域で希釈気体燃料を供給した場合には、従来法に比べ明確に燃焼・溶融帯の厚みが増しており、300〜400mm領域も従来法に比べ明確な差を有していることがわかる。 As can be seen from FIG. 18, when the diluted gas fuel is supplied in the region of 100 to 200 mm from the surface of the charging layer, the thickness of the combustion / melting zone becomes slightly larger than that of the conventional method. It stays. On the other hand, when the diluted gas fuel is supplied in the combustion / melting zone of 200 to 300 mm, the thickness of the combustion / melting zone is clearly increased compared to the conventional method, and the 300 to 400 mm region is also used in the conventional method. It can be seen that there is a clear difference.
以上のことから、希釈気体燃料の吹込みは、燃焼・溶融帯の位置が装入層表面から200mm以下の領域となる部分に対して行われることが好ましい。そして、装入層表面から200mm未満の領域については、無理に気体燃料を供給しなくても、200mm以下の領域において気体燃料を供給することにより、この領域の焼結鉱のシャッター強度を大幅に向上できることから、成品焼結鉱の歩留りを全体として向上させることができる。したがって、気体燃料コストの低減を図ることもできる。 In view of the above, it is preferable that the dilution gas fuel is blown into the portion where the position of the combustion / melting zone is 200 mm or less from the charged layer surface. And about the area | region less than 200 mm from the charging layer surface, even if it does not supply gas fuel forcibly, by supplying gas fuel in the area below 200 mm, the shutter intensity | strength of the sintered ore of this area | region is greatly increased. Since it can improve, the yield of a product sintered ore can be improved as a whole. Therefore, the gas fuel cost can be reduced.
図19は、装入層表面から200mmまでの上層部と、200mm以下の中、下層部の燃焼状況を模式的に示したものである。この図に示した矢印Aは、焼結の進行方向(燃焼方向)を示し、図19(a)は上層部(<200mmまで)における粉コークスと気体燃料との燃焼位置を示している。この場合、粉コークスの燃料により形成される燃焼帯が装入層の上部では元々狭く、この粉コークスの燃焼帯と、この燃焼帯域で燃焼する気体燃料の燃焼点とが互いに接近しているため、同図の右側に記載したような温度パターンとなる。なお、この温度分布において、粉コークス(固体燃料)の燃焼域をハッチング部分として示してあり、その上方で燃焼する気体燃料の温度域を非ハッチング部分として示してある。この図からわかるように、装入層上部では、コークスと気体燃料との燃焼が同時期に起るため(両者が互いに接近して燃焼することになる)、図中のT1、T2で示す間の高温域保持時間(約1200℃相当)が図示のように狭いものになる。すなわち、ハッチング部分で示すコークス燃焼域がわずかに拡大する程度の温度分布となる。このことは、装入層中への前記気体燃料の供給は、燃焼・溶融帯の厚みが15mm以上になってから行うことが好ましいとしたように、元々の高温域保持時間が狭い時、気体燃料の吹込み効果が低いとしたことと一致する。
一方、図19(b)は、中層、下層部分に気体燃料を供給した場合であり、中層、下層域では燃焼帯が上層から下方へ移行するに従って装入層の温度上昇もあって、燃焼帯幅が拡大し、図19(a)の場合よりも離れた位置で燃焼するようになる。その結果、図19(b)の右側に示すような温度分布となる。即ち、気体燃料の燃焼点は、ハッチングして示す固体燃料(コークス)燃焼点より離れているため、合成された温度分布曲線はすそ野の大きい温度分布になる。従って、T3、T4で示される固体燃料と気体燃料の燃焼に基づく高温域保持時間が延長されて、得られる焼結鉱のシャッター強度が向上するのである。
FIG. 19 schematically shows the combustion state of the upper layer part from the surface of the charging layer to 200 mm and the lower layer part of 200 mm or less. The arrow A shown in this figure indicates the progressing direction ( combustion direction) of the sintering, and FIG. 19 (a) shows the combustion position of the powder coke and gaseous fuel in the upper layer (up to <200 mm). In this case, the combustion zone formed by the powder coke fuel is originally narrow at the top of the charging layer, and the combustion zone of this powder coke and the combustion point of the gaseous fuel combusting in this combustion zone are close to each other. The temperature pattern is as shown on the right side of the figure. In this temperature distribution, the combustion region of the powder coke (solid fuel) is shown as a hatched portion, and the temperature region of the gaseous fuel combusting above it is shown as a non-hatched portion. As can be seen from this figure, in the upper part of the charging layer, coke and gaseous fuel are combusted at the same time (both are close to each other and combust), so that T 1 and T 2 in the figure The high temperature range holding time (corresponding to about 1200 ° C.) during the time shown is narrow as shown in the figure. That is, the temperature distribution is such that the coke combustion zone indicated by the hatched portion is slightly expanded. This is because when the gas fuel is supplied into the charging layer preferably after the combustion / melting zone has reached a thickness of 15 mm or more, when the original high temperature region holding time is narrow, This is consistent with the low fuel injection effect.
On the other hand, FIG. 19B shows a case where gaseous fuel is supplied to the middle and lower layers. In the middle and lower layers, the temperature of the charging layer increases as the combustion zone moves downward from the upper layer. The width increases and combustion occurs at a position farther away than in the case of FIG. As a result, the temperature distribution is as shown on the right side of FIG. That is, since the combustion point of the gaseous fuel is far from the solid fuel (coke) combustion point shown by hatching, the synthesized temperature distribution curve has a large temperature distribution. Therefore, the high temperature range holding time based on the combustion of the solid fuel and the gaseous fuel indicated by T 3 and T 4 is extended, and the shutter strength of the obtained sintered ore is improved.
なお、図19(b)のケースにおいて、高温域保持時間を制御する(延長する)ための気体燃料の着火温度は、400℃〜800℃が好ましく、より好ましくは500〜700℃である。この理由は、着火温度を400℃未満にすると、高温域の拡大につながらず、単に低温域分布を拡大するに止まるだけであり、一方、800℃を超えると固体燃料の燃焼による高温域保持時間と接近しすぎて、最高到達温度の上昇を招くだけで、高温域保持時間の延長の効果が小さいためである。 In the case of FIG. 19B, the ignition temperature of the gaseous fuel for controlling (extending) the high temperature region holding time is preferably 400 to 800 ° C., more preferably 500 to 700 ° C. The reason for this is that if the ignition temperature is less than 400 ° C., it does not lead to the expansion of the high temperature region, but merely expands the distribution of the low temperature region. This is because the effect of extending the retention time in the high temperature region is small only by causing the maximum reached temperature to rise too much.
次に、希釈気体燃料を供給して装入層中の最高到達温度(層内温度)を制御する方法の一例を説明する。図20は、焼結時における装入層内の温度分布を模式的に示すものであり、従来焼結法に相当する固体燃料(粉コークス)5mass%添加における温度分布例を基準として、Cガスを希釈して吹き込み、その分、コークス量を減らした本発明に係る焼結法を説明するものである。ここで、コークスを5mass%添加して焼結した従来焼結法の層内温度と時間との関係を示したのが曲線aである。一般に、高温域保持時間を延長するには、粉コークスの使用量を増加させることが行われているが、例えば、粉コークスを10mass%添加した場合の曲線を破線bで示したように、コークスの増量により高温域保持時間は(0−A)から(0´−B)に拡大するものの、最高到達温度も約1300℃から約1370〜1380℃にまで上昇することになり、低RDI焼結鉱でかつ高強度焼結鉱を得ることはできなくなる。 Next, an example of a method for supplying the diluted gas fuel and controlling the maximum temperature (in-layer temperature) in the charging layer will be described. FIG. 20 schematically shows the temperature distribution in the charging layer during sintering, and C gas is used as a reference when the solid fuel (powder coke) 5 mass% corresponding to the conventional sintering method is added. The sintering method according to the present invention in which the amount of coke is reduced by that amount will be described. Here, the curve a shows the relationship between the in-layer temperature and time of the conventional sintering method in which 5 mass% of coke is added and sintered. Generally, in order to extend the high temperature range retention time, the amount of powder coke used is increased. For example, as shown by the broken line b in the curve when 10 mass% of powder coke is added, Although the high temperature range retention time is expanded from (0-A) to (0'-B) by increasing the amount, the maximum temperature reached is also increased from about 1300 ° C to about 1370-1380 ° C, resulting in low RDI sintering. It becomes impossible to obtain a high strength sintered ore.
この点、本発明法に従う焼結操業方法(曲線c)では、粉コークスの使用量を4.2mass%に抑える一方で、希釈Cガスを吹込むため、最高到達温度は1270℃に抑えることができると同時に、高温域保持時間は(0−C)に拡大するため、従来法では実現できなかった低RDI、高強度焼結鉱の製造という当初の目的を十分に果すことができる。 In this respect, in the sintering operation method (curve c) according to the present invention method, the amount of powder coke used is suppressed to 4.2 mass%, while diluting C gas is blown, so that the maximum attained temperature can be suppressed to 1270 ° C. At the same time, the high-temperature region holding time is extended to (0-C), so that the original purpose of producing a low RDI, high-strength sintered ore that could not be realized by the conventional method can be sufficiently fulfilled.
要するに、従来焼結法は、高温域保持時間か最高温度制御のいずれか一方に着目した操業方法であった。これに対して、本発明法は、粉コークス使用量の調整(例えば、4.2mass%に抑制)の下で、最高到達温度を(1205〜1350℃)に調整する一方、希釈気体燃料の吹込みにより、高温域保持時間をも調整する操業方法である。なお、図20の曲線dは、固体燃料使用量を単に4.2mass%に下げた例を示すものであり、最高到達温度も低く、高温域保持時間も短い。 In short, the conventional sintering method has been an operation method focusing on either the high temperature region holding time or the maximum temperature control. On the other hand, the method of the present invention adjusts the maximum temperature to (1205 to 1350 ° C.) while adjusting the amount of powder coke used (for example, suppressed to 4.2 mass%), while the diluted gas fuel is blown. This is an operation method that also adjusts the high temperature range holding time. A curve d in FIG. 20 shows an example in which the amount of solid fuel used is simply lowered to 4.2 mass%, and the maximum temperature reached is low and the high temperature region holding time is short.
図21は、従来焼結法として、粉コークス5mass%を用いた例、および本発明の適合例として、粉コークス使用量を4.2mass%として濃度を2.0vol%にした希釈Cガス吹込みを併用した例における燃焼状況を示したものである。この図のサーモビアからわかるように、従来法では、1400℃を超える燃焼状況が生じている。一方、粉コークスの使用量を4.2mass%にとどめ、濃度2vol%のCガス吹込みを行った本発明の場合、1400℃領域はなくなり、最高到達温度は1350℃以下に抑えることができると同時に、高温域保持時間の延長が実現できていることがわかる。 FIG. 21 shows an example in which 5 mass% of powder coke is used as a conventional sintering method, and as a conforming example of the present invention, dilute C gas injection in which the amount of powder coke used is 4.2 mass% and the concentration is 2.0 vol%. The combustion situation in the example which used together is shown. As can be seen from the thermovia in this figure, in the conventional method, a combustion state exceeding 1400 ° C. occurs. On the other hand, in the case of the present invention in which the amount of powdered coke used is 4.2 mass% and C gas is blown at a concentration of 2 vol%, the 1400 ° C region disappears and the maximum temperature reached can be suppressed to 1350 ° C or less. At the same time, it can be seen that extension of the high temperature range retention time can be realized.
図22は、投入熱量一定条件下において、希釈されたプロパンガスの吹込みによる、装入層内温度(a)、排ガス温度(b)、通過風量(c)、排ガス組成(d)の経時変化を示すものである。なお、装入層内温度は、上記試験鍋において、装入層表面下400mm(装入層厚:600mm)の位置に装入した熱電対で測定した値であり、また、試験鍋の円周方向では、中心部と壁から5mmの2箇所で測定した。これらの図から、希釈したプロパンガスを吹き込むことで、焼結原料が1205℃以上に加熱され、溶融している時間(高温域保持時間)は2倍以上に増加しているが、最高到達温度は上昇していないことが確認された。また、希釈気体燃料として、プロパンガスを吹き込むことで、排ガス中の酸素濃度が低下しており、酸素が効率的に燃焼反応に使われていることを推測させる。
FIG. 22 shows changes over time in the temperature in the charging layer (a), the exhaust gas temperature (b), the passing air volume (c), and the exhaust gas composition (d) due to the injection of diluted propane gas under a constant input heat amount condition. Is shown. The temperature in the charging layer is a value measured with a thermocouple charged at a
また、図23は、希釈されたプロパンガスを吹き込んだ(0.5vol%)時とコークスを増量(10mass%)した時における、装入層内温度(a)、(a’)と、排ガス濃度(b)、(b’)の経時変化を対比して示したものである。これらの図より、粉コークスの使用割合を倍増させた場合、1200℃以上の高温域保持時間は、濃度0.5vol%に希釈されたプロパンガス吹込み時とほぼ同等であるが、最高到達温度が1350℃を超えている。また、粉コークスの量を増加させることで、排ガス中のCO2濃度が20vol%から25vol%に大きく上昇し、CO濃度も増加しており、粉コークスが燃焼に寄与する割合が低下していることが確認された。 FIG. 23 shows the temperature (a), (a ′) in the charging layer and the exhaust gas concentration when diluted propane gas was blown (0.5 vol%) and when the amount of coke was increased (10 mass%). It shows the time-dependent changes of (b) and (b ′). From these figures, when the usage rate of powdered coke is doubled, the high temperature range retention time of 1200 ° C. or higher is almost the same as that when propane gas diluted to a concentration of 0.5 vol% is injected, but the highest temperature reached Is over 1350 ° C. Further, by increasing the amount of powder coke, the CO 2 concentration in the exhaust gas greatly increases from 20 vol% to 25 vol%, the CO concentration also increases, and the proportion of the powder coke contributing to combustion decreases. It was confirmed.
次に、表12に示す条件で焼結実験を行い、操業状況や焼結鉱の品質に及ぼす影響を調査した。実験No.1は、焼結原料中のコークスを5mass%配合した現状ベース条件、実験No.2は、粉コークスを1mass%低下させて4mass%とし、その代わりに0.5vol%のプロパンガスを吹き込んだ投入熱量一定条件、実験No.3は、粉コークスを10mass%配合した条件、実験No.4は、保熱炉(特開昭60−155626号公報)との差異を検証する目的で450℃の高温ガスを吹き込む条件である。 Next, a sintering experiment was performed under the conditions shown in Table 12, and the influence on the operation status and the quality of the sintered ore was investigated. Experiment No. No. 1 is the current base condition in which 5 mass% of coke in the sintering raw material is blended. No. 2 reduced powder coke by 1 mass% to 4 mass%, and instead, a constant input heat amount condition in which 0.5 vol% propane gas was blown, No. 3 is a condition in which 10 mass% of powder coke is blended. No. 4 is a condition for injecting a high-temperature gas at 450 ° C. for the purpose of verifying the difference from the heat-retaining furnace (Japanese Patent Laid-Open No. 60-155626).
図24は、これらの試験における各種の特性試験結果をまとめたものである。この図から明らかなように、希釈されたプロパンガス吹込みにより焼結時間が若干延長するものの、歩留やシャッター強度(SI)、生産率がともに改善されるとともに、還元粉化性(RDI)も被還元性(RI)も大きく改善されており、希釈気体燃料の吹込みを適正化することにより、生産率や歩留の改善の他、焼結鉱の高品質化が可能になることが確認された。 FIG. 24 summarizes various characteristic test results in these tests. As is clear from this figure, although the sintering time is slightly extended by dilute propane gas injection, the yield, shutter strength (SI), and production rate are all improved, and reduced powdering property (RDI). The reducibility (RI) has also been greatly improved, and it is possible to improve the production rate and yield as well as to improve the quality of sintered ore by optimizing the injection of diluted gas fuel. confirmed.
これに対し、粉コークスを10mass%まで増加させただけの場合は、焼結時間が延長するだけでなく、最高到達温度が必要以上に上昇するため、却って低強度の非晶質珪酸塩が多く生成して、シャッター強度と歩留がいずれも大きく低下した。また、450℃の高温ガスを吹き込むケースでは、シャッター強度と歩留の改善効果が小さく、これまでの商業設備における結果とほぼ一致した。 On the other hand, if the powder coke is only increased to 10 mass%, not only will the sintering time be extended, but the maximum temperature will rise more than necessary, so there are many low-strength amorphous silicates. As a result, both the shutter strength and the yield were greatly reduced. Moreover, in the case of blowing a high temperature gas at 450 ° C., the effect of improving the shutter strength and the yield was small, which almost coincided with the results in the conventional commercial facilities.
以上説明したことからわかるように、希釈された気体燃料を用いる場合、このガスが装入層内で燃焼して、該層内の燃焼帯の拡大をもたらすとともに、焼結原料中のコークスによる燃焼熱と、希釈されたプロパンガスの燃焼熱との相乗的な作用により、広い燃焼帯が形成される。その結果、最高燃到達温度が過剰に上ることなく、高温域保持時間を延長することができる。 As can be seen from the above description, when a diluted gaseous fuel is used, this gas is burned in the charging layer, resulting in the expansion of the combustion zone in the layer, and combustion by coke in the sintering raw material. A wide combustion zone is formed by the synergistic action of heat and the combustion heat of diluted propane gas. As a result, the high temperature range retention time can be extended without excessive increase in the maximum fuel arrival temperature.
次に、発明者らは、希釈された気体燃料の吹き込みによる、成品焼結鉱の被還元性、冷間強度等への影響について、従来法(5mass%、10mass%コークス、熱風吹込み)と対比して調査した。測定した項目は、成品焼結鉱中の鉱物組成割合(冷間強度と被還元性に影響)、見掛け比重(冷間強度に影響)、0.5mm以下の気孔径分布(被還元性に影響)である。 Next, the inventors have examined the effects of dilute gaseous fuel injection on the reducibility of the sintered product ore, cold strength, etc., with the conventional method (5 mass%, 10 mass% coke, hot air injection). The comparison was investigated. The items measured were the mineral composition ratio in the sintered product ore (influence on cold strength and reducibility), apparent specific gravity (influence on cold strength), and pore size distribution of 0.5 mm or less (influence on reducibility) ).
図25は、粉末X線回折法によって定量化した、成品焼結鉱中の鉱物相の組成割合を調査した結果を示したものである。この図から、投入熱量一定(コークス4mass%+プロパン0.5vol%)として固体燃料と希釈プロパンガスを併用した場合には、カルシウムフェライトが安定して生成していることがわかる。そして、このことが、被還元性の向上と冷間強度の増加をもたらすものと考えられる。
FIG. 25 shows the result of investigating the composition ratio of the mineral phase in the product sintered ore quantified by the powder X-ray diffraction method. From this figure, it is understood that calcium ferrite is stably generated when solid fuel and diluted propane gas are used in combination with a constant input heat amount (
図26は、プロパンガスの吹き込み有無による、成品焼結鉱の見掛け比重の変化を、また、図27は、プロパンガスの吹き込み有無による、水銀圧入式ポロシメーターによる0.5mm以下の気孔径分布の変化を測定した結果を示すものである。図26より、希釈されたプロパンガスの吹込みにより、見掛け比重が大きくなっていることがわかる。これは、プロパンガス吹込みにより、造粒粒子外側からも加熱が行われる結果、融液流動が促進され、0.5mm以上の気孔率が低下したためと考えられ、この結果は、冷間強度の向上に寄与することとなる。また、図27より、投入熱量一定として希釈プロパンガスを吹き込むことにより、0.5mm以下の気孔径分布が増加していることがわかる。これは、焼結原料粒子中の熱源が減少することで、被還元性に影響を及ぼす鉱石由来の500μm以下の微細気孔が残留しやすくなったためであり、その結果、高被還元性焼結鉱の製造が可能となるものと考えられる。 FIG. 26 shows the change in apparent specific gravity of the product sintered ore depending on whether or not propane gas is blown, and FIG. The result of having measured is shown. From FIG. 26, it can be seen that the apparent specific gravity is increased by blowing diluted propane gas. This is thought to be due to the fact that the melt flow was accelerated as a result of heating from the outside of the granulated particles by blowing propane gas, and the porosity of 0.5 mm or more was lowered. It will contribute to improvement. In addition, it can be seen from FIG. 27 that the pore size distribution of 0.5 mm or less is increased by blowing diluted propane gas with a constant input heat amount. This is because fine pores of 500 μm or less derived from ore that affect the reducibility easily remain due to a decrease in the heat source in the sintering raw material particles, and as a result, a highly reducible sintered ore. It is considered possible to manufacture
図28は、コークスのみを使用した場合(a)とコークスと希釈気体燃料を併用した場合(b)の焼結挙動を模式図に示したものである。この図に示すように、従来のコークスのみを利用する焼結では、粉コークス燃焼によって擬似粒子内部から加熱していたのに対し、本発明のように、コークス+気体燃料の併用方法では、気体燃料の燃焼により擬似粒子外部からも加熱されるようになるため、鉱石内の微細気孔が残留しやすくなり、RDIが低い割に、還元率(RI)を比較的高くできるものと推察される。 FIG. 28 is a schematic diagram showing the sintering behavior when only coke is used (a) and when coke and diluted gas fuel are used together (b). As shown in this figure, in the conventional sintering using only coke, it was heated from the inside of the pseudo particles by powder coke combustion, whereas in the combined method of coke and gaseous fuel as in the present invention, gas was used. It is presumed that fine pores in the ore are likely to remain because the pseudo-particles are heated by the combustion of the fuel, and that the reduction ratio (RI) can be relatively high for a low RDI.
図29は、希釈した気体燃料を吹き込んだ場合における焼結鉱の気孔分布の変化を模式的に示したものである。この図に示すとおり、焼結鉱の生産性の向上には、歩留と冷間強度に影響を及ぼす0.5〜5mm径の気孔の合体を促進してその数を減少させること、および、通気性に影響を及ぼす5mm径以上の気孔の割合を増加させることが有効である。また、焼結鉱の被還元性の向上には、主に鉄鉱石中に存在する0.5mm以下の微細気孔を多く残留させた気孔構造とすることが望ましい。この点、本発明によれば、希釈した気体燃料吹込みにより、理想的な焼結鉱の気孔構造に近づけることが可能であると考えられる。 FIG. 29 schematically shows changes in pore distribution of sintered ore when diluted gaseous fuel is blown. As shown in this figure, to improve the productivity of sintered ore, promoting the coalescence of 0.5-5 mm diameter pores affecting yield and cold strength, and reducing the number thereof, and It is effective to increase the proportion of pores having a diameter of 5 mm or more that affects the air permeability. Further, in order to improve the reducibility of the sintered ore, it is desirable to have a pore structure in which a large number of fine pores of 0.5 mm or less mainly existing in the iron ore remain. In this respect, according to the present invention, it is considered that it is possible to approach an ideal sintered ore pore structure by dilute gaseous fuel injection.
図30は、所望の冷間強度を維持できる限界コークス比を把握する試験の結果を示すものである。ここで、上記限界コークス比とは、シャッター強度(SI)が、希釈されたプロパンガス不使用の場合に得られる最大値(73%)と同等となるコークス添加量と定義する。この図に示すように、希釈された0.5vol%のプロパンガス吹込みにより、現状と同じ冷間強度(シャッター強度73%)を得ることができるコークス比は、図30(a)に示すように、5mass%から3mass%に低減(約20kg/t)している。また、図30(b)、(c)に示すように、74%の歩留りおよび1.86t/hr・m2の生産率を得るためのコークス比は、それぞれ5mass%から3.5mass%に低下していることがわかる。 FIG. 30 shows the result of a test for grasping the limit coke ratio capable of maintaining a desired cold strength. Here, the limit coke ratio is defined as a coke addition amount at which the shutter intensity (SI) is equivalent to the maximum value (73%) obtained when the diluted propane gas is not used. As shown in this figure, the coke ratio at which the same cold strength (shutter strength 73%) as the current state can be obtained by diluting 0.5 vol% propane gas is injected as shown in FIG. 30 (a). Furthermore, the mass is reduced from 5 mass% to 3 mass% (about 20 kg / t). In addition, as shown in FIGS. 30B and 30C, the coke ratio for obtaining a yield of 74% and a production rate of 1.86 t / hr · m 2 decreases from 5 mass% to 3.5 mass%, respectively. You can see that
以上説明したところから明らかなように、本発明は、パレットの進行に伴って、燃焼・溶融帯が装入層の表層から下層へ移る間に、含有する炭材量に応じて適切に希釈された気体燃料を、適所を選んで供給することにより、装入層内の燃焼・溶融帯の機能を拡大するような作用を生じさせることができ、焼結鉱の品質改善、生産性の向上を図ることができる。 As is apparent from the above description, the present invention is appropriately diluted according to the amount of carbon material contained while the combustion / melting zone moves from the surface layer to the lower layer of the charging layer as the pallet progresses. By selecting and supplying the appropriate gaseous fuel, it is possible to create an action that expands the function of the combustion / melting zone in the charging layer, improving the quality and productivity of the sintered ore. Can be planned.
図8に示す試験鍋を用いて、気体燃料として、1〜2.5vol%に希釈したコークス炉ガス(Cガス)を用い、その他の条件は前述した実験条件(0075段落)と同一として、炭材(コークス)を5mass%含む焼結原料の焼結鍋試験を行った。その結果を図31に示す。この図に示すとおり、本発明法に従い希釈したCガスを使用するときは、Cガスの濃度を上げると、燃焼帯の幅(厚さ)の拡大が顕著で、しかも歩留りや生産率が向上すると共に、冷間強度(SI)も改善できることがわかった。 Using the test pan shown in FIG. 8, coke oven gas (C gas) diluted to 1 to 2.5 vol% was used as the gaseous fuel, and other conditions were the same as the experimental conditions described above (0075 paragraph). The sintering pot test of the sintering raw material containing 5 mass% of materials (coke) was conducted. The result is shown in FIG. As shown in this figure, when C gas diluted according to the method of the present invention is used, if the concentration of C gas is increased, the width (thickness) of the combustion zone is significantly increased, and the yield and production rate are improved. It was also found that the cold strength (SI) can be improved.
希釈気体燃料として、0.02〜0.5vol%に希釈したプロパンガスを用い、その他の条件は、実施例1と同一条件として、炭材(コークス)を5mass%含む焼結原料の焼結鍋試験を行った。その結果を図32に示す。この図から、本発明法に従い希釈したプロパンガスを使用するときには、そのプロパンガスの濃度を上げると、燃焼帯の幅(厚さ)の拡大が顕著で、しかも歩留りや生産率が向上すると共に、冷間強度(SI)も改善できることがわかった。 A propane gas diluted to 0.02 to 0.5 vol% is used as the diluted gas fuel, and the other conditions are the same as in Example 1, and a sintering raw material sintering pot containing 5 mass% of carbonaceous material (coke). A test was conducted. The result is shown in FIG. From this figure, when using propane gas diluted according to the method of the present invention, if the concentration of the propane gas is increased, the width (thickness) of the combustion zone is significantly increased, and the yield and production rate are improved. It was found that the cold strength (SI) can also be improved.
図8に示す試験鍋を用いて、表13に示したように、粉コークスの含有量(外数)を4.9mass%と4.8mass%の2水準に変化させた焼結原料からなる装入層中に、鍋の上方から、クーラー排ガスで濃度を1.0vol%と2.0vol%(対空気)の2水準に希釈したコークス炉ガス(Cガス)を吹き込み、焼結鍋試験(No.2〜7)を行った。また、比較例として、粉コークスの含有量(外数)を5.0mass%とし、希釈ガスを吹き込まない例(No.1)についても同様に焼結鍋試験を行った。なお、この実施例においては、試験鍋に装入した焼結原料は、全厚を600mmとし、その上層部の400mmには、上記粉コークスを含む焼結原料を積層し、その下層の200mmには返鉱を積層した。 Using the test pan shown in FIG. 8, as shown in Table 13, the powder coke content (outside number) was changed to two levels of 4.9 mass% and 4.8 mass%, and was made of a sintered raw material. Coke oven gas (C gas) diluted with two levels of 1.0 vol% and 2.0 vol% (against air) with cooler exhaust gas was blown into the bed from above the pot, and the sintering pot test (No. .2-7). In addition, as a comparative example, the sintering pot test was similarly performed on an example (No. 1) in which the content (outside number) of the powder coke was 5.0 mass% and the dilution gas was not blown. In this example, the sintering raw material charged in the test pan had a total thickness of 600 mm, and the upper layer portion of 400 mm was laminated with the sintering raw material containing the above powder coke, and the lower layer was 200 mm. Laminated return ore.
また、上記希釈したCガスの吹き込みは、燃焼・溶融帯の位置が装入層表面から100〜200mm、200〜300mm、300〜400mmのそれぞれの位置にあるときに、吸引圧力1200mmAq(差圧1000mmAq)で装入層中に導入した。なお、上記希釈Cガスの吹込み位置は、DL焼結機の全長を80mとしたとき、吹込み位置100〜200mmの場合は、80(m)×100〜200/600(mm)=13.3〜26.6(m)の位置、つまり、パレット進行方向に向かって、パレットの移動起点から13.3〜26.6mの間に、長さ13.3mの気体燃料供給装置を設置して希釈気体燃料を吹き込み、焼結操業を行った例に相当する。同様に、吹込み位置200〜300mmの場合は、パレットの移動起点から26.6〜39.9mの位置に、長さが13.3mの気体燃料供給装置を設置して焼結操業を行った例に、吹込み位置300〜400mmの場合は、パレットの移動起点から39.9〜53.2mの位置に、長さが13.3mの気体燃料供給装置を設置して焼結操業を行った例に相当する。 The diluted C gas is injected when the combustion / melting zone is located at a position of 100 to 200 mm, 200 to 300 mm, or 300 to 400 mm from the surface of the charging layer. ) Was introduced into the charging layer. The dilution C gas is injected at a position where the total length of the DL sintering machine is 80 m. When the injection position is 100 to 200 mm, 80 (m) × 100 to 200/600 (mm) = 13. A gaseous fuel supply device having a length of 13.3 m is installed between 13.3 and 26.6 m from the movement starting point of the pallet toward the position of 3 to 26.6 (m), that is, in the pallet traveling direction. This corresponds to an example in which a diluted gas fuel is injected and a sintering operation is performed. Similarly, in the case of the blowing position of 200 to 300 mm, the gas fuel supply device having a length of 13.3 m was installed at the position of 26.6 to 39.9 m from the movement starting point of the pallet, and the sintering operation was performed. For example, in the case of a blowing position of 300 to 400 mm, a gas fuel supply device having a length of 13.3 m was installed at a position of 39.9 to 53.2 m from the movement starting point of the pallet, and the sintering operation was performed. It corresponds to an example.
表14は、上記焼結鍋試験の結果を示すものである。この結果から、気体燃料を吹き込まない比較例のNo.1に比べ、気体燃料を吹き込む本発明例のNo.2〜No.7は、いずれも焼結鉱の冷間強度(SI強度)や歩留りが向上しており、とくに、気体燃料の吹込み位置が装入層の中段以降であるNo.3、4、6、7の例において改善が著しいことがわかる。また、コークス量を4.9mass%とし、Cガス濃度を1vol%とした条件において、生産率が最も高くなることがわかった。また、焼結鉱の品質に及ぼす希釈気体燃料の吹き込み(供給)位置の影響については、還元率(RI)、還元粉化率(RDI)ともに、燃焼・溶融帯の位置が装入層表面から200〜300mmの中段位置にある時に気体燃料の供給を行うことが最も効果的であることがわかった。 Table 14 shows the results of the sintering pot test. From this result, No. of the comparative example which does not blow gaseous fuel. No. 1 of the present invention in which gaseous fuel is blown compared to No. 1. 2-No. No. 7 has improved cold strength (SI strength) and yield of sintered ore, and in particular, No. 7 in which the gaseous fuel injection position is after the middle stage of the charging layer. It can be seen that the improvement is remarkable in the examples of 3, 4, 6, and 7. It was also found that the production rate was the highest under the conditions where the coke amount was 4.9 mass% and the C gas concentration was 1 vol%. As for the influence of the diluted gas fuel injection (supply) position on the quality of the sintered ore, the position of the combustion / melting zone from both the reduction rate (RI) and the reduced powdering rate (RDI) It has been found that it is most effective to supply gaseous fuel when it is in the middle position of 200 to 300 mm.
本発明に係る焼結鉱の製造方法を、日産2万トン規模のDL型焼結機に適用した。使用したDL焼結機の機長は、点火炉から排鉱部までが90mであり、この焼結機の点火炉の後方約30mの位置には、装入層上方500mmの高さに、長さ5mの気体燃料供給パイプをパレットの幅方向に沿って平行に15本配設し、そのパイプのそれぞれには、下方に向けて気体燃料を噴出するノズルを100mm間隔で50個取り付けた(合計750個)構造の気体燃料供給装置を設置し、そのノズルから気体燃料として都市ガスを、高速で大気中に吐出させて、都市ガス濃度が0.8vol%の希釈気体燃料として装入層上に供給した。なお、装入層の全厚を600mm(粉コークスを4.2mass%含有する焼結原料)積層し、上記気体燃料の供給位置は、燃焼・溶融帯が200〜300mmの位置に存在するときに相当する。上記のようにして供給した希釈気体燃料は、焼結機パレット下方のウインドボックスの吸引負圧制御により、装入層中に吸引・導入され、焼結層を通して上記位置に存在する燃焼・溶融帯で燃焼される。なお、このときの都市ガス使用量は2300m3(標準状態)/hrであった。 The method for producing sintered ore according to the present invention was applied to a DL type sintering machine having a daily scale of 20,000 tons. The length of the DL sintering machine used was 90 m from the ignition furnace to the discharge section, and at a position of about 30 m behind the ignition furnace of this sintering machine, the length was 500 mm above the charging layer. Fifteen gas fuel supply pipes of 5 m in length are arranged in parallel along the width direction of the pallet, and 50 nozzles for ejecting gas fuel downward are attached to each of the pipes at intervals of 100 mm (total of 750). A gas fuel supply device with a structure is installed, and city gas is discharged from the nozzle as gas fuel into the atmosphere at high speed, and supplied as a dilute gas fuel with a city gas concentration of 0.8 vol% on the charging layer. did. The total thickness of the charging layer is 600 mm (sintered raw material containing 4.2 mass% of powdered coke), and the supply position of the gaseous fuel is when the combustion / melting zone exists at a position of 200 to 300 mm. Equivalent to. The diluted gaseous fuel supplied as described above is sucked and introduced into the charging layer by suction negative pressure control of the wind box below the sintering machine pallet, and the combustion / melting zone existing at the above position through the sintered layer. Burned in. The city gas consumption at this time was 2300 m 3 (standard state) / hr.
この実機焼結機による操業の結果、得られた焼結鉱のタンブラー強度(TI)は、全体として通常操業のときよりも約3%向上し、還元粉化性(RDI)は通常操業のときよりも約3%改善し、還元率(RI)も通常操業のときより約4%改善された。しかも、生産率は0.03t/hr・m2増加し、本発明の効果を確認することができた。 As a result of operation with this actual sintering machine, the tumbler strength (TI) of the obtained sintered ore is improved by about 3% as compared with the normal operation as a whole, and the reduced dusting property (RDI) is in the normal operation. The reduction rate (RI) was improved by about 4% from the normal operation. Moreover, the production rate increased by 0.03 t / hr · m 2 , confirming the effect of the present invention.
本発明の技術は、製鉄用、とくに高炉用原料として使われる焼結鉱の製造技術として有用であるが、その他の鉱石塊成化技術としても利用することができる。 The technique of the present invention is useful as a technique for producing sintered ore used as a raw material for iron making, particularly as a blast furnace, but can also be used as another ore agglomeration technique.
1 原料ホッパー
2 ドラムミキサー
3 ロータリーキルン
4、5 サージホッパー
6 ドラムフィーダー
7 切り出しシュート
8 パレット
9 装入層
10 点火炉
11 ウインドボックス
12 気体燃料供給装置
12a 気体燃料供給配管
12b ノズル
DESCRIPTION OF
Claims (8)
そのパレット上に粉鉱石と炭材を含む焼結原料を装入して装入層を形成する原料供給装置と、
その焼結原料中の炭材に点火するための点火炉と、
上記パレットの下方にウインドボックスを備える焼結機において、
上記点火炉の下流側に、気体燃料供給装置が配設されてなる焼結機において、
上記気体燃料供給装置は、点火炉のパレット進行方向の下流側で、パレット幅方向に沿って配設された複数の気体燃料供給パイプから気体燃料を装入層上方の大気中に高速で吐出し、空気と混合させて、燃焼下限濃度の25〜2%の希釈気体燃料とするためのものであることを特徴とする焼結機。 A circulating pallet,
A raw material supply device for charging a sintered raw material containing fine ore and carbonaceous material on the pallet to form a charging layer;
An ignition furnace for igniting the carbonaceous material in the sintered raw material;
In a sintering machine provided with a wind box below the pallet,
In a sintering machine in which a gaseous fuel supply device is disposed on the downstream side of the ignition furnace,
The gaseous fuel supply device discharges gaseous fuel at high speed into the atmosphere above the charging layer from a plurality of gaseous fuel supply pipes arranged along the pallet width direction on the downstream side in the pallet traveling direction of the ignition furnace. A sintering machine for mixing with air to obtain a diluted gas fuel having a lower combustion limit concentration of 25 to 2% .
Priority Applications (1)
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