专利名称：烧结用原料的制造方法
技术领域：
本发明涉及在使用下方抽吸式的DL型烧结机(Dwight-Lloyd sinteringmachine)制造烧结矿时使用的烧结用原料的制造方法。
背景技术：
待装入高炉的烧结矿一般经过如下的处理来制造。首先，将大致区分为下述(a广(d)的原材料装入滚筒式混合机中，然后添加适量的水分进行混合并进行造粒，来制造粒状的烧结用原料。(a)铁矿石(矿石、返矿)(b)由硅石，蛇纹岩，镍矿渣等构成的含SiO2原料(c)石灰石等含有CaO的石灰石类原料粉(d)焦炭粉、无烟炭等成为热源的固体燃料类原料粉包含由上述(a广(d)的原材料经过混合、造粒而形成的造粒物粒子的烧结用原料在DL型烧结机的台车上以层状装载至规定厚度(通常为50(T700mm)。接着，对分布于装载在台车上的烧结用原料层的上层部的固体燃料类原料粉点火，点火后，一边向下方抽吸空气，一边使固体燃料类原料粉燃烧，利用其燃烧热使烧结用原料烧结而制成烧结饼。此时，铁矿石中所含的赤铁矿和石灰石类原料粉、铁矿石中所含的CaO反应，生成铁酸钙熔液(以下称为CF熔液)，该CF熔液有助于烧结用原料的结合。该烧结饼经过破碎、整粒，成为具有规定粒径的烧结矿。另一方 面，不满足规定粒径的烧结矿成为返矿，作为烧结原料进行再利用。 在进行烧结用原料的烧结时，存在下述两个课题。i)如果使固体燃料类原料粉有效地附着于烧结用原料的表面，则可谋求固体燃料类原料粉的燃烧性的改善。ii)如果能够通过使CF熔液在烧结用原料的表面选择性地生成来提高CF熔液的功能，则不仅可以有效地制造烧结矿，而且可以减少烧结用原料中配合的各种原材料的使用量。为了解决上述两个课题，针对使固体燃料类原料粉、CF熔液在烧结用原料的表面选择性地生成的技术进行了研究。例如，关于前者，专利文献I中公开了如下技术除了固体燃料类原料粉之外，将(a)铁矿石、(b)含SiO2原料和(C)石灰石类原料粉从滚筒式混合机的装入口装入并进行造粒，在该造粒物粒子(以下称为准粒子(擬似粒子))到达排出口为止的滞留时间达到1(T120秒钟的位置添加固体燃料类原料粉。对于利用该技术得到的烧结用原料而言，可以使固体燃料类原料粉附着于由铁矿石和含SiO2原料、石灰石类原料粉经造粒而得到的准粒子的表面。由此，固体燃料类原料粉不会进入到准粒子内、而是在准粒子表层燃烧，因此，除了能大大改善燃烧性以外，由于作为固体燃料类原料粉的焦炭粉、无烟炭等显示难造粒性，因此，通过将其排除而造粒，可以使准粒子粒径增大。另外，关于后者，在专利文献2中公开了如下技术将上述的(a)铁矿石和(b)含SiO2原料从滚筒式混合机的装入口装入并进行造粒，在造粒后的准粒子到达排出口为止的滞留时间达到1(T90秒钟的位置，相对于准粒子添加(C)石灰石类原料粉和(d)固体燃料类原料粉。对于利用该技术得到的烧结用原料而言，在由铁矿石和含SiO2原料构成的准粒子的表面附着有石灰石类原料粉和固体燃料类原料粉。由此，在对这样的烧结用原料进行烧结时，会在烧结用原料的表面选择性地生成CF熔液，硅酸钙的生成得到抑制。但是，这样的技术也可能导致如下的问题在从近年来削减CO2的要求出发而削减作为固体燃料类原料粉的焦炭粉的情况下，会导致焦炭粉包覆量减少，无法获得充分的效果。在进行烧结用原料的烧结时，作为固体燃料类原料粉，使用焦炭粉、无烟炭等。另一方面，制造焦炭时的焦炭冷却方式包括湿式和干式(称为CDQ)，从装置的特性方面出发，无论使用哪种装置，均会产生相当量的微粉焦炭，而所述微粉焦炭被长期堆积在室外。但是，从资源的有效利用的观点出发，优选对所述微粉焦炭加以利用。因此，例如在专利文献3中提出了如下技术将在焦炭制造过程中产生的微粉焦炭用作作为装入高炉的铁源的用于制造烧结矿的燃料。即，其理由在于为了制造烧结矿，在粉状的铁矿石、石灰石等中混合作为热源的粉状的焦炭，利用该焦炭的燃烧热进行成块。上述专利文献3为如下技术将转炉尘、烧结尘等微粉原料及水以适当的比例混炼至利用CDQ回收的微粉焦炭中，得到作为烧结矿制造用燃料(以下称为烧结用燃料)优选的粒径。由此，可期待能够在抑制粉尘产生的同时实现对处于干燥状态的微粉焦炭的再利用。但是，就通过上述方法制造的烧结用燃料而言，由于各个粒子的强度弱，因此，在与其它烧结原料一起在滚筒式混合机中混合时会发生破坏，将所述烧结原料在烧结机的台车上形成填充层时，会在填充层中发生微粉焦炭的混杂/存在不均。因此，以该状态点火而进行所谓的“烧结操作”时，存在下述问题在烧结机中产生不均燃烧，无法进行理想的操作。另外，⑶Q产生的微粉焦炭由于为干燥状态，因此在处理时会产生粉尘，另一方面，由于在湿式灭火装置中产生的微粉焦炭为湿润状态，因此需要在增加干燥工序后进行再利用，两者均存在为了进行再利用而需要在处理、干燥上增大成本的不利。因此，不论是湿式方式还是干式方式，均进行了如下操作使用焦炭冷却中产生的微粉焦炭时，如专利文献4及专利文献5中记载的那样，将其散布于构成烧结用原料的铁矿石等的堆料(積^ 山)，使其均匀地分散在烧结原料中，从而使烧结机中不发生不均燃烧。此外，在专利文献6中公开了如下技术将(a)铁矿石和(b)含SiO2原料从滚筒式混合机的装入口装入而造粒，相对于造粒得到的准粒子添加(C)石灰石类原料粉和(d)固体燃料类原料粉时，将焦炭粉末在(a)铁矿石和(b)含SiO2原料中的混入量控制在1. 5质量％以下。这样，对于目前的微粉焦炭，进行了如下操作中止其使用；或是将混入量控制在1.5质量％以下，并使其余部分以废弃物利用的形式混入原料炭中而进行再利用等。现有技术文献专利文献专利文献1:日本专利第3794332号公报专利文献2 :日本专利第3755452号公报专利文献3 :日本特开昭61-291926号公报专利文献4 :日本特开2000-169915号公报专利文献5 :日本特开2000-96154号公报专利文献6 :日本专利第3951825号公报
发明内容
发明要解决的问题本发明涉及对上述专利文献1、2中公开的技术的改良，通过有效利用超细石灰石粉作为石灰石类原料粉的一部分，来谋求造粒物强度的提高、进而谋求烧结用原料的生产性的提闻。另外，本发明对于目前由于在烧结机中产生不均燃烧而被视为废弃物的微粉焦炭等，实现其作为制造烧结矿时的固体燃料类原料粉(凝结材料)的再利用。S卩，本发明的目 的在于提供一种烧结用原料的有利的制造方法，该方法在进行使石灰石类原料粉和固体燃料类原料粉附着于作为由铁矿石和含SiO2原料形成的造粒物的准粒子的表面的处理(以下称为外装处理)时，通过有效利用超细石灰石粉以及微粉焦炭，可以与以往的见解相反地，使生产性得以提高。解决问题的方法于是，本发明人等对进行使石灰石类原料粉和固体燃料类原料粉附着于作为由铁矿石和含SiO2原料形成的造粒物的准粒子的表面的所谓外装处理时使生产性提高的技术进行了深入研究。其结果，新发现了下述结论通过在石灰石类原料粉中适量配合超细石灰石粉，能够在促进造粒时CF熔液的生成而提高外壳层的强度的同时，改善烧结时的通气性，从而提高烧结用原料的生产性。另外，本发明人等还得到了下述结论将在CDQ等中产生的微粉焦炭等高碳尘以适当的比例与以现有的焦炭粉、无烟炭等为代表的固体燃料类原料粉组合使用并使它们附着于准粒子表面时，能够使燃烧性及造粒强度大幅提高，其结果，能够使烧结用原料的生产性提闻。需要说明的是，本发明发现，除了在上述的⑶Q等中产生的微粉焦炭之外，还可以使用碳浓度为50质量％以上的微粉，因此，将它们统称为高碳尘。本发明是基于上述见解而完成的。S卩，本发明的要点如下所述。(I) 一种烧结用原料的制造方法，该方法包括准备包含铁矿石、含SiO2原料、石灰石类原料粉及固体燃料类原料粉的烧结原料，从滚筒式混合机的装入口装入铁矿石及含SiO2原料并进行造粒，由此形成准粒子，相对于该准粒子添加固体燃料类原料粉及石灰石类原料粉，在到达该滚筒式混合机的排出口期间使该固体燃料类原料粉和该石灰石类原料粉附着于该准粒子的表面， 该石灰石类原料粉含有超细石灰石粉5 40质量％。(2)如⑴所述的烧结用原料的制造方法，其中，所述石灰石类原料粉含有超细石灰石粉1(T40质量％。(3)如⑴所述的烧结用原料的制造方法，其中，所述固体燃料类原料粉含有高碳
尘5 40质量％。 (4)如(3)所述的烧结用原料的制造方法，其中，所述固体燃料类原料粉含有高碳尘1(T40质量％。(5)如(I)所述的烧结用原料的制造方法，其中，所述超细石灰石粉具有50iim以下的大小。(6)如⑴所述的烧结用原料的制造方法，其中，所述高碳尘的大小为50 以下，且具有50质量％以上的碳浓度。(7)如⑴所述的烧结用原料的制造方法，其中，所述准粒子不含有高碳尘。(8)如⑴所述的烧结用原料的制造方法，其中，进行所述固体燃料类原料粉及石灰石类原料粉的添加时，使得从该添加开始直到到达所述滚筒式混合机的排出口为止的滞留时间为10飞0秒钟。(9)如⑶所述的烧结用原料的制造方法，其中，所述滞留时间为2(T40秒钟。(10)如⑴所述的烧结用原料的制造方法，其中，所述高碳尘为选自下组中的至少一种CDQ集尘粉、铁粉制造时的集尘粉、及贮焦槽的集尘粉；且该高碳尘的碳浓度被调整为50质量％以上。(11)如(I)所述的烧结用原料的制造方法，其中，所述固体燃料类原料粉具有250 u nT2. 5mm的平均粒径。(12)如⑴所述的烧结用原料的制造方法，其中，所述石灰石类原料粉具有250 u nT5. Omm的平均粒径。发明的效果根据本发明，通过有效利用超细石灰石粉作为石灰石类原料粉，能够在促进造粒时CF熔液的生成而提高外壳层的强度的同时，提高烧结时的通气性，进而提高烧结用原料的生产性。另外，根据本发明，在有效利用超细石灰石粉作为石灰石类原料粉、同时有效利用高碳尘作为固体燃料类原料粉的情况下，由于高碳尘外装于准粒子表面，因此，可以使准粒子保持大的粒径，另外，由于没有内装于准粒子内，因此，燃烧性提高。而且，由于与通常的固体燃料组合使用，因此，可抑制作为微粉的高碳尘的飞散等，使处理变得容易。另外，夕卜装时，由于以在固体燃料空隙部分填充高碳尘的形态进行外装，因此，外装部分的强度也上升，其结果，准粒子的强度提高，并且供给烧结机时的粉产生也减轻。另外，根据本发明，可以使准粒子粒径增大，因此，也可以缩短向准粒子表面的外装时间，能够避免内装化的状态。此外，可以使组合使用高碳尘的固体燃料类原料粉和组合使用超细石灰石粉的石灰石类原料粉外装于准粒子表面，因此可促进CF熔液的生成，抑制强度弱的硅酸钙的生成。此外，作为燃料，只要碳浓度为50质量％以上即可作为烧结用凝结材料使用，并且，即使碳浓度低于50质量％，只要与其它碳浓度为50质量％以上的微粉混合并将碳浓度调整为50质量％以上，即能够使用。
图1为模式图，示出了在适用本发明而制造烧结用原料时使用的优选的烧结用原料的制造装置的实例。图2是示出超细石灰石粉在外装有组合使用了超细石灰石粉的石灰石粉的具有本发明构成的准粒子中的配合率与造粒强度及燃烧熔融带压降的关系的图。图3是示出焦炭粉的粒径和燃烧带移动速度(燃烧速度)的关系的图。图4是示出对外装有组合使用了超细石灰石粉的石灰石粉及组合使用了高碳尘的焦炭粉的具有本发明构成的准粒子和内装有高碳尘的准粒子的造粒后的造粒强度及烧结后的烧结强度进行比较的图。图5是示出对外装有组合使用了超细石灰石粉的石灰石粉及组合使用了高碳尘的焦炭粉的具有本发明构成的准粒子及按照传统方法内装有高碳尘的准粒子的燃烧速度进行比较的图。图6(a)是按照传统方法内装有高碳尘的准粒子的剖面的示意图，图6(b)是其表层部放大图。
图7 (a)是按照本发明外装有包含超细石灰石粉的石灰石粉及包含高碳尘的焦炭粉的准粒子的剖面的示意图，图7(b)是其表层部放大图。图8是示出对各烧结用原料(发明例2、3及比较例3)进行烧结时的烧结时间、成品率及生产性进行研究的结果进行比较的图。符号说明I滚筒式混合机2铁矿石3 含 SiO2 原料4石灰石类原料粉5固体燃料类原料粉6烧结用原料
具体实施例方式下面，对本发明进行具体说明。图1模式性地示出了在适用本发明而制造烧结用原料时使用的优选的烧结用原料的制造装置的实例。在图1中，符号I为滚筒式混合机，2为铁矿石，3为含SiO2原料，4为石灰石类原料粉，5为固体燃料类原料粉，另外，6为烧结用原料。以下，对图1所示的烧结用原料的制造工序进行更为具体的说明。
如图1所示，将铁矿石2及含SiO2原料3从装入口装入滚筒式混合机I内并进行造粒。由在滚筒式混合机I内经过了造粒的铁矿石2和含SiO2原料3构成的准粒子向排出口移动。接着，在设定于准粒子到达排出口为止的滞留时间(即外装时间)为1(T50秒钟范围的下游侧中途的部位添加石灰石类原料粉4和固体燃料类原料粉5。作为其具体方法，例如，可以通过调整带式输送机或螺旋式输送机等的前端位置而添加石灰石类原料粉4和固体燃料类原料粉5，从而将外装时间保持在规定的范围，所述带式输送机或螺旋式输送机等是以能够从下游侧的排出口在滚筒式混合机I内的长度方向上进退的方式配置的。需要说明的是，也可以根据需要添加适量的水分。其结果，在准粒子到达排出口之前的期间内，石灰石类原料粉4和固体燃料类原料粉5均匀地包覆于准粒子表面。但是，以往用于外装处理的石灰石类原料粉4和固体燃料类原料粉5的平均粒径均为250 u m 2. Omm左右。这样，以往使用的石灰石类原料粉及固体燃料类原料粉的平均粒径有时比较大，不一定能够形成坚固的固体燃料类原料粉的外壳层，另外，燃烧速度也不能得到充分满意的速度。因此，发明人等为了消除该问题而重复进行了各种研究，结果发现石灰石类原料粉中混合存在适量的超细石灰石粉时，超细石灰石粉会有效地侵入粒径较大的石灰石的空隙，从而在造粒时形成坚固的石灰石类原料粉的层。另外发现同样地，以适当的比例混合以往因过于微细而导致其使用受到限制的高碳尘时，微细的高碳尘会侵 入粒径较大的碳原料的空隙，从而形成坚固的固体燃料类原料粉的层。其结果，可形成石灰石类原料粉和固体燃料类原料粉混合存在的坚固的外壳层，进而，燃烧性及造粒强度大幅提高，生产性也显著提高。图2以与超细石灰石粉在准粒子中的配合率的关系示出了对具有本发明构成的外装有组合使用了超细石灰石粉的石灰石粉及焦炭粉的准粒子的造粒强度及燃烧熔融带压降带来的影响进行研究的结果。需要说明的是，作为超细石灰石粉，使用了筛下(篩下)50i!m的微粉。另外，准粒子中的总石灰石量设定为10质量％的恒定值。如该图所示,在外装有超细石灰石粉的具有本发明构成的准粒子中，随着超细石灰石粉的配合率升高，造粒强度上升，燃烧熔融带压降下降。但是，超细石灰石粉的配合率超过4质量％ (相对于总石灰石的组合使用比例40质量％)时，成为过熔融状态，燃烧熔融带压降开始增加。因此，在本发明中，超细石灰石粉在石灰石类原料粉中的配合比例(组合使用比例)限定于5 40质量％的范围。这是因为,在石灰石类原料粉中，超细石灰石粉的配合率不足5质量％时，不能得到所期望的强化外壳层的效果，另一方面，其配合比例超过40质量％时，成为过熔融状态，燃烧熔融带的压降增加。接着，图3示出了对焦炭粉的粒径和燃烧带移动速度(以下简称为燃烧速度)的关系进行研究的结果。如该图所示，焦炭粉的粒径越小，焦炭粉的比表面积越大，且气体氛围温度也越高，因此，燃烧速度上升。因此，通过以适当的比例组合使用这样的超细粉/高反应性碳材料(高碳尘)，应该可以期待燃烧速度的提高。图4示出了对按照本发明外装组合使用了超细石灰石粉的石灰石粉及组合使用了高碳尘的焦炭粉时准粒子的造粒强度和其后进行了烧结后的烧结强度进行研究的结果。需要说明的是，为了便于比较，图4中也一并示出了对在准粒子内部内装高碳尘时的准粒子的造粒强度及烧结强度进行研究的结果。另外，造粒强度及烧结强度分别基于以下所示的估算式(数学式1、数学式2)进行估算。[数学式I] 造粒强度的估算式O = 6 S {(1- e ) / e } {( Y cos 0 ) /d}其中，O :准粒子的强度(N)，￥ :液体的充满度(_)，S :粉体的表面积(m2)，e :准粒子的空隙率(_)，Y :水的表面张力(N/m)，0 :与水的接触角(° )，d:准粒子粒径(m)[数学式2] 烧结强度的估算式
`
Ot= O0* exp (-C P)其中，O t :拉伸强度(MPa)，O 0 :基质强度(MPa)，P :空隙率(一)、c :常数(—)如该图所示，按照本发明而外装有超细石灰石粉及高碳尘的情况下，准粒子的造粒强度显著提高。可以认为，其理由归因于通过外装疏水性的碳材料，可大幅改善润湿性。另外，在按照本发明构成的情况下，准粒子的烧结强度也显著提高，可以认为，其理由归因于空隙率的降低。即，按照本发明而组合使用适量的超细石灰石粉及高碳尘的情况下，微细的石灰石粉及高碳尘会侵入于通常的石灰石粉及焦炭粉的空隙中，其结果，可抑制在碳烧制后产生空隙(破坏起点)。基于此，以下，图5以与高碳尘(超细碳材料粉)在准粒子中的配合率的关系示出了对具有本发明构成的外装有组合使用了超细石灰石粉的石灰石粉及组合使用了高碳尘的焦炭粉的准粒子和按照传统方法内装有高碳尘的准粒子的燃烧速度进行研究的结果。需要说明的是，准粒子中的总石灰石量设定为10质量％、总碳(固体燃料类原料粉)量设定为5质量％的恒定值。如该图所示，在内装有高碳尘的现有的准粒子中，随着高碳尘的配合率升高，燃烧速度反而降低。与此相对，对于外装有高碳尘的具有本发明构成的准粒子的情况而言，随着高碳尘的配合率升高，燃烧速度大幅上升。根据图5的结果，准粒子(总碳量5质量％)中高碳尘的配合率为0.25质量％以上、即高碳尘在总碳(固体燃料类原料粉)中的配合比例为5质量％以上时，燃烧速度的提高显著。但是，高碳尘在总碳(固体燃料类原料粉)中的配合率超过40质量％时，出现燃烧熔融带的宽度扩大、烧结层内的压降增加的不良影响。因此，固体燃料类原料粉中高碳尘的配合比例(组合使用比例)优选为5 40质量％的范围。这是因为，在固体燃料类原料粉中，高碳尘的配合率不足5质量％时，燃烧性、造粒强度的改善不够充分，另一方面，其配合率超过40质量％时，出现燃烧熔融带的宽度扩大、烧结层内的压降增加的不良影响。另外，在本发明中，作为超细石灰石粉，优选大小为50 iim以下。这是因为，超细石灰石粉的大小超过50 iim时，存在与外装的石灰石无法实现最密填充、粒子表面的包覆性下降的倾向。需要说明的是，超细石灰石粉的大小的优选下限为10um。这里，所述超细石灰石粉的大小，在超细石灰石粉为球状的情况下定义为等效圆直径，另一方面，在超细石灰石粉为非球形的情况下定义为筛的孔径。例如，可以使用表I所示的超细石灰石粉。[表I]
权利要求
1.一种烧结用原料的制造方法，该方法包括 准备包含铁矿石、含SiO2原料、石灰石类原料粉及固体燃料类原料粉的烧结原料， 从滚筒式混合机的装入口装入铁矿石及含SiO2原料并进行造粒，由此形成准粒子， 相对于该准粒子添加固体燃料类原料粉及石灰石类原料粉，在到达该滚筒式混合机的排出口期间使该固体燃料类原料粉和该石灰石类原料粉附着于该准粒子的表面， 该石灰石类原料粉含有超细石灰石粉5 40质量％。
2.如权利要求1所述的烧结用原料的制造方法，其中，所述石灰石类原料粉含有超细石灰石粉10 30质量％。
3.如权利要求1所述的烧结用原料的制造方法，其中，所述固体燃料类原料粉含有高碳尘5 40质量％。
4.如权利要求3所述的烧结用原料的制造方法，其中，所述固体燃料类原料粉含有高碳尘1(Γ40质量％。
5.如权利要求1所述的烧结用原料的制造方法，其中，所述超细石灰石粉具有50μ m以下的大小。
6.如权利要求1所述的烧结用原料的制造方法，其中，所述高碳尘的大小为50μπι以下，且具有50质量％以上的碳浓度。
7.如权利要求1所述的烧结用原料的制造方法，其中，所述准粒子不含有高碳尘。
8.如权利要求1所述的烧结用原料的制造方法，其中，进行所述固体燃料类原料粉及石灰石类原料粉的添加时，使得从该添加开始直到到达所述滚筒式混合机的排出口为止的滞留时间为10 50秒钟。
9.如权利要求8所述的烧结用原料的制造方法，其中，所述滞留时间为2(Γ40秒钟。
10.如权利要求1所述的烧结用原料的制造方法，其中，所述高碳尘为选自下组中的至少一种CDQ集尘粉、铁粉制造时的集尘粉、及贮焦槽的集尘粉；且该高碳尘的碳浓度被调整为50质量％以上。
11.如权利要求1所述的烧结用原料的制造方法，其中，所述固体燃料类原料粉具有250 μ πΓ2. 5mm的平均粒径。
12.如权利要求1所述的烧结用原料的制造方法，其中，所述石灰石类原料粉具有`250 μ πΓ5. Omm的平均粒径。
全文摘要
本发明提供一种烧结用原料的有利的制造方法，其通过在准粒子的表面外装处理石灰石类原料粉及固体燃料类原料粉时有效利用超细石灰石粉以及高碳尘，可以使生产性相对于现有技术有所提高。其中，在准粒子的表面外装处理石灰石类原料粉及固体燃料类原料粉时，作为石灰石类原料粉，使用以5~40质量%的组合使用比例配合有超细石灰石粉的物质，作为固体燃料类原料粉，使用以5~40质量%的组合使用比例配合有高碳尘的物质。
文档编号C22B1/16GK103038369SQ201180037558
公开日2013年4月10日 申请日期2011年7月27日 优先权日2010年7月30日
发明者樋口隆英, 大山伸幸, 竹内直幸, 主代晃一 申请人:杰富意钢铁株式会社