专利名称：烧结矿的制造方法
技术领域：
本发明涉及能够高成品率且廉价地制造高强度高品质的烧结矿，而且涉及能够削减二氧化碳(CO2)的排出量而考虑了环境的由下方吸引式烧结机制造的烧结矿的制造方法。
背景技术：
作为高炉制铁法的主原料的烧结矿通常经由图1所示的工序来制造。烧结矿的原料是铁矿石粉或烧结矿筛下粉、制铁厂内产生的回收粉、石灰石及白云石等的含CaO系副原料、生石灰等的造粒助剂、焦炭粉和无烟煤等，所述原料分别从料斗1···，在传送带上以规定的比例切出。切出的原料通过滚筒式搅拌机2及3等添加、混合适量的水，进行造粒，从而形成平均直径为3 6mm的模拟粒子即烧结原料。然后，该烧结原料从配置在烧结机上的缓冲料斗4、5经由滚筒进料器6和切出滑槽7，装入到环状移动式的烧结机台车8上，形成被称作烧结床的装入层9。装入层的厚度(高度)通常为400 800mm左右。然后，通过设置在装入层9上方的点火炉10，对装入层表层的炭材进行点火，并经由配设在台车8紧下方的风箱11将大气向下方吸引，从而使该装入层中的炭材依次燃烧，由于此时产生的燃烧热量而使所述烧结原料熔融，从而得到烧结块。然后，对如此得到的烧结块进行破碎、整粒， 将约5mm以上的成块物作为成品烧结矿进行回收。在上述制造过程中，通过点火炉10点火的装入层中的炭材之后在通过风箱从装入层的上层朝向下层吸引的大气的作用下继续燃烧，形成具有宽度的燃烧/熔融带(以下， 简称为“燃烧带”)。该燃烧带伴随台车8向下游侧的移动而逐渐从装入层的上层向下层转移，在燃烧带通过后，生成烧结块层(以下，简称为“烧结层”)。而且，伴随着燃烧带从上层向下层转移，烧结原料中包含的水分在炭材的燃烧热量下发生气化，在温度还未上升的下层的烧结原料中浓缩，形成湿润带。该水分浓度为某程度以上时，成为吸引气体的流路的烧结原料的粒子间的空隙被水分填埋，通气阻力增大。而且，烧结反应所需的燃烧带上产生的熔融部分也成为提高通气阻力的主要原因。图2是表示在厚度600mm的装入层中移动的燃烧带处于该装入层的台车的约 400mm上(距装入层表面200mm下)的位置时的装入层内的压损和温度的分布的图。此时的压损分布是湿润带中的压损为约60%，燃烧带中的压损为约40%。此外，烧结机的生产量(t/hr)通常由烧结生产率(t/hr · m2) X烧结机面积(m2) 决定。即，烧结机的生产量根据烧结机的机宽或机长、原料堆积层的厚度(装入层厚度)、烧结原料的容积密度、烧结(燃烧)时间、成品率等进行变化。因此，认为为了增加烧结矿的生产量，而改善装入层的通气性(压损)，缩短烧结时间，或提高破碎前的烧结块的冷强度， 提高成品率等是有效的。图3是表示在烧结矿的生产性高时和低时，即，烧结机的台车移动速度快时和慢时的装入层内的某点的温度和时间的推移的图。烧结原料的粒子保持成熔融开始的1200°C 以上的温度的时间(以下，称为“高温区域保持时间”)在生产性低时由、表示，在生产性高时由t2表示。由于生产性高时，台车的移动速度快，因此高温区域保持时间t2比生产性低时的、短。高温区域保持时间缩短时，容易形成烧结不足，烧结矿的冷强度下降，成品率下降。因此，为了在短时间内，以高成品率来生产性良好地制造高强度的烧结矿，而需要谋求某种方法而延长“高温区域保持时间”，提高烧结块的强度，即提高烧结矿的冷强度。需要说明的是，作为表示烧结矿的冷强度的指标，通常使用SI (抗碎指标)、TI (转鼓指标)。图4是示意性地表示通过点火炉点火后的装入层表层的炭材在吸引的空气的作用下持续燃烧而形成燃烧带，该燃烧从装入层的上层向下层依次移动并形成烧结块的过程的图。而且，图5(a)是示意性地表示上述燃烧带存在于图4所示的粗框内所示的装入层的上层部、中层部及下层部的各层内时的温度分布的图。烧结矿的强度受到保持在1200°C以上的温度的时间的影响，准确来说，受到保持在1200°C以上的温度的温度与时间之积的影响，其值越大，烧结矿的强度越高。装入层的中层部及下层部中，装入层上层部的炭材的燃烧所产生的燃烧热量与吸引了的空气一起被运送而进行预热。因此，装入层的中层部或下层部在高温度下保持长时间，相对于此，装入层上层部的燃烧热量不足，烧结所需的燃烧熔融反应(烧结化反应)容易不充分。其结果是，装入层内的烧结机宽度方向截面内的烧结矿的成品率分布如图5(b)所示，越靠装入层上层部而成品率越低。然而，此时必须注意的是装入层内的温度超过1380°C时，烧结矿的组织发生玻璃化，相反强度下降。因此，最高到达温度优选不超过1380°C。针对该问题，提出了几个以将装入层上层部长时间保持在高温下为目的的技术方案。例如，在日本特开昭48-18102号公报中提出了对装入层点火后，将气体燃料喷射到装入层上的技术，在日本特公昭46-271 号公报中提出了对装入层点火后，在被吸引到装入层的空气中添加可燃性气体的技术，而且，在日本特开昭55-18585号公报中提出了为了使烧结原料的装入层内形成为高温，而在装入层上配设罩，从该罩在点火炉紧后位置吹入空气和焦炉煤气的混合气体的技术，另外，在日本特开平5-311257号公报中提出了将低熔点熔剂和炭材或可燃性气体同时在点火炉紧后位置吹入的技术。然而，所述技术使用高浓度的气体燃料，而且在吹入燃料气体时未削减炭材量，因此装入层内的烧结时的最高到达温度成为超过1380°C的高温，相反地生成冷强度低的烧结矿而未得到成品率改善效果，或由于气体燃料的燃烧引起的温度上升和热膨胀，通气性恶化，生产性下降，进而，由于气体燃料的使用，而在烧结床上部空间中存在引起火灾的危险性，因此哪一个都达不到实用化。因此，作为解决上述问题点的技术，申请人在W02007-052776号公报中提出了如下的方法，即，在烧结机的点火炉的下游，将稀释成燃烧下限浓度以下的各种气体燃料从台车上的烧结原料层(装入层)上供给而导入到装入层内，通过使其燃烧，而调整装入层内的最高到达温度及高温区域保持时间中的任一方或双方。根据上述W02007-052776号公报的技术，能够将稀释成规定的浓度的气体燃料导入到下方吸引式烧结机的装入层内，而在装入层内的成为目标的位置上使所述气体燃料燃烧，因此通过适当地控制烧结原料的燃烧时的最高到达温度或高温区域保持时间，而能够提高因热量不足而烧结矿的冷强度容易降低的装入层上层部的烧结矿的强度，或进一步提高装入层的中/下层部的烧结矿的强度。然而，在包含上述W02007-052776号公报的现有技术中，在烧结原料中含有的炭材的量与稀释成上述规定浓度而供给的气体燃料的关系中，对于应该形成何种配合量这一点，还未作充分研究。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种烧结矿的制造方法，该方法在下方吸引式烧结机的点火炉下游侧供给气体燃料而制造烧结矿，其中，在与上述气体燃料的关系中，使烧结原料中含有的炭材的量最优化，最大限度地发挥气体燃料供给效果，能够以高成品率，廉价地制造高强度、高品质的烧结矿，而且，能够削减烧结工序中产生的二氧化碳的排出量。发明者们在下方吸引式烧结机的点火炉下游侧供给稀释气体燃料而制造烧结矿的方法中，以高成品率廉价地制造高强度高品质的烧结矿，并且近年来，尤其是面对制铁业追求的二氧化碳的排出量的削减，为了使稀释气体燃料的供给量与烧结原料中含有的炭材量的关系最优化而反复进行了仔细研究。其结果是，发现了如下内容而完成了本发明，即优选根据稀释气体燃料的供给量削减烧结原料中含有的炭材的量的情况，以及即使削减与供给的气体燃料的燃烧热量相当的量以上的炭材，也能够充分地改善烧结矿的品质特性并提高生产性，并且能够大幅度地削减二氧化碳的排出量。即，本发明涉及一种烧结矿的制造方法，其具有装入工序，将包含粉矿石和炭材的烧结原料装入到循环移动的台车上而形成装入层；点火工序，使用点火炉对该装入层表面的炭材进行点火；气体燃料供给工序，将气体燃料供给到装入层上方的大气中而形成燃烧下限浓度以下的稀释气体燃料进行供给；烧结工序，通过配置在台车下的风箱将上述稀释气体燃料和空气吸引到装入层内，使装入层内的炭材燃烧，并使上述稀释气体燃料在炭材燃烧后的装入层内燃烧而进行烧结，所述烧结矿的制造方法的特征在于，与未供给气体燃料时相比，削减上述烧结原料中的炭材的量。本发明的烧结矿的制造方法的特征在于，上述炭材的削减量以由下式定义的置换率计处于1 15的范围内，置换率=Β/Α其中，A 供给的气体燃料的燃烧热量，B 与削减的炭材量相当的燃烧热量。另外，本发明的烧结矿的制造方法的特征在于，使上述置换率处于1. 5 10的范围内，或进一步使上述置换率处于2 6的范围内。[发明效果]根据本发明，通过根据在烧结机的点火炉下游侧供给的稀释气体燃料的供给量而削减烧结原料中含有的炭材的量，能够使最高到达温度不超过1380°C地将烧结工序中的燃烧/熔融带的温度长时间保持在1200 1380°C的范围内，因此能够以高成品率、确保高生产性并稳定地制造高强度的烧结矿。此外，根据本发明，由于能够减少与供给的气体燃料的燃烧热量相当的量以上的炭材，因此能够降低炭材成本，并能够大幅度地削减烧结工序中产生的二氧化碳的排出量。
图1是说明烧结矿的制造工序的图。图2是说明烧结时的装入层内的压损和温度的分布的图。
图3是比较表示烧结矿的生产性高时和生产性低时的装入层内温度的时间推移的图。图4是示意性地说明装入层的烧结进展过程的图。图5是说明装入层上层部、中层部及下层部的烧结时的温度分布和装入层宽度方向截面内的烧结矿的成品率分布的图。图6是说明稀释气体燃料的供给方法的比较中使用的试验装置的图。图7是说明本发明中的气体燃料供给装置的一例的图。图8是说明本发明中的气体燃料供给装置的另一例的图。图9是对烧结反应进行说明的图。图10是说明骸晶状二次赤铁矿生成的过程的状态图。图11是说明给装入层内的温度分布带来影响的气体燃料供给效果的图。图12是说明稀释气体燃料的供给条件浓度、供给位置给装入层内的温度分布带来的影响的图。图13是表示烧结锅试验中的气体燃料的燃烧热量A和与削减炭材量相当的燃烧热量B之比即置换率B/A、及烧结矿的品质之间的关系的图形。图14是说明实施例的烧结试验中使用的烧结机的结构的图。图15是表示实际烧结机中的气体燃料的燃烧热量A和与削减炭材量相当的燃烧热量B之比即置换率B/A、及烧结矿的品质之间的关系的图形。标号说明
1原料料斗
2、3 滚筒式搅
4铺底料斗
5缓冲料斗
6滚筒进料器
7切出滑槽
8台车
9装入层
10点火炉
11风箱
具体实施例方式
如上所述，本发明的烧结矿的制造方法包括装入工序、点火工序、气体燃料供给工序及烧结工序这各个工序。在此，上述的装入工序是将包含粉矿石和炭材的烧结原料装入到循环移动的台车上而形成装入层的工序，点火工序是通过点火炉对装入层表层的炭材进行点火的工序。而且，上述的气体燃料供给工序是如下所述工序在点火炉的台车前进方向的下游侧，从气体燃料供给装置将高浓度的气体燃料高速地喷出到装入层上方的大气中， 并与空气瞬间混合而形成燃烧下限浓度以下的规定浓度的稀释气体燃料，该稀释气体燃料与空气一起被配置在台车下的风箱吸引而导入到装入层内，烧结工序是如下所述工序通过吸引到装入层内的上述空气使装入层内的炭材燃烧，通过产生的燃烧热量而使烧结原料熔融/烧结，并使稀释气体燃料在燃烧带所通过的装入层内的规定的位置燃烧，然后促进熔融/烧结而生成烧结块。在本发明的烧结矿的制造方法中，通过将导入到装入层中的高浓度的气体燃料在装入层的上方以高速喷出到大气中而在短时间内与周围的空气混合，从而稀释成该气体燃料具有的燃烧下限浓度以下的浓度，其后，将该稀释气体燃料导入到装入层中。如此导入到装入层内之前进行稀释的理由如下所述。将烧结块填充到内径300mmΦ X高度400mm的烧结锅中，制作了在烧结块的下方能够通过烧结块而吸引空气的试验装置。接下来，如图6(a)所示，在距烧结块的中央部上为深度90mm的位置埋入喷嘴，相对于吸引的空气吹入1体积％量的100%浓度的甲烷气体， 测定烧结块内的圆周方向及深度方向上的甲烷气体浓度的分布，其结果如表1所示。而且， 如图6(b)所示，使用相同的喷嘴，从烧结块的上方350mm的位置将与上述同量的甲烷气体供给到大气中进行稀释，与上述同样地测定烧结块内的甲烷气体浓度的分布，其结果如表2 所示。根据上述结果可知，在将甲烷气体直接导入到烧结块中时，甲烷气体向横向的扩散不充分，相对于此，在烧结块上方供给甲烷气体时，烧结块内的甲烷气体浓度大致形成均勻化。从该结果可知，这是因为优选气体燃料在烧结块的上方供给到大气中，并在导入到装入层内之前事先均勻地进行稀释。表 权利要求
1.一种烧结矿的制造方法，其具有装入工序，将包含粉矿石和炭材的烧结原料装入到循环移动的台车上而形成装入层； 点火工序，使用点火炉对该装入层表面的炭材进行点火；气体燃料供给工序，将气体燃料供给到装入层上方的大气中而形成燃烧下限浓度以下的稀释气体燃料进行供给；及烧结工序，通过配置在台车下的风箱将上述稀释气体燃料和空气吸引到装入层内，使装入层内的炭材燃烧，并使上述稀释气体燃料在炭材燃烧后的装入层内燃烧而进行烧结， 所述烧结矿的制造方法的特征在于， 与未供给气体燃料时相比，削减上述烧结原料中的炭材的量。
2.根据权利要求1所述的烧结矿的制造方法，其特征在于， 上述炭材的削减量以由下式定义的置换率计处于1 15的范围内， 置换率=B/A其中，A 供给的气体燃料的燃烧热量，B 与削减的炭材量相当的燃烧热量。
3.根据权利要求2所述的烧结矿的制造方法，其特征在于， 使上述置换率处于1. 5 10的范围内。
4.根据权利要求2所述的烧结矿的制造方法，其特征在于， 使上述置换率处于2 6的范围内。
全文摘要
提出了一种烧结矿的制造方法，在烧结机的点火炉下游侧供给气体燃料而制造烧结矿时，在与气体燃料的关系中，使烧结原料中的炭材量最优化，能够稳定地制造高强度、高品质的烧结矿，而且，能够削减CO2的产生量。为了对应上述制造方法，而具有将包含粉矿石和炭材的烧结原料装入到台车上的装入工序；对装入层表面的炭材进行点火的点火工序；在装入层上方供给气体燃料的气体燃料供给工序；通过配置在台车下的风箱将上述稀释气体燃料和空气吸引到装入层内，使装入层内的炭材燃烧，并使上述稀释气体燃料在炭材燃烧后的装入层内燃烧而进行烧结的烧结工序，所述烧结矿的制造方法中，与未供给气体燃料时相比，削减上述烧结原料中的炭材的量，优选削减与气体燃料供给工序中供给的气体燃料的燃烧热量相当的量以上。
文档编号C22B1/16GK102232120SQ20098014834
公开日2011年11月2日 申请日期2009年11月30日 优先权日2008年12月1日
发明者大山伸幸 申请人:杰富意钢铁株式会社