烧结矿的制造方法与流程

本发明涉及烧结矿的制造方法，特别是提出了通过使用有助于缩小烧结台车上的原料装入层中出现的湿润带的大小的造粒烧结原料而对于实现烧结矿的生产率的提高等有效的方法。
背景技术：
：以往，在对烧结机进行操作时，对于台车上的原料装入层的压力损失来说，已知的是湿润带的影响较大，通过实现该湿润带所占据的比例的缩小，主要能够实现炭材使用量的降低和烧结生产率的提高，因而正在为此做出努力。例如，在专利文献1中公开的烧结矿的制造方法中，在包含炭材的烧结原料中加入水和粘结剂而进行造粒，接着，将利用回转炉进行干燥而得到的造粒烧结原料装入到台车上而进行烧结。然而，在该现有技术的情况下，由于使用回转炉等对造粒烧结原料进行干燥，需要使用回转炉这样特殊的设备。除此之外，在专利文献2中，提出了将向高炉内装入的高炉用原料即块矿石装入在烧结机上附带设置的冷却部内，从而实现对该块矿石进行干燥的方法。即，该方法是在烧结机的冷却装置(冷却部)中的装置内温度(被冷却烧结矿的温度)达到300～600℃的部位装入高炉用块矿石，事先对高炉用块矿石进行干燥的方法。一般来说，烧结机的生产量(t/h)通过生产率(t/(h×m2))×烧结机面积(m2)来决定。即，烧结矿的生产量由烧结机的规格(机宽、机长)、装入层的厚度、烧结原料的体积密度、烧结(燃烧)时间、成品烧结矿的成品率等来决定。因此，为使烧结矿的产量增加，认为改善装入层的通气性(压力损伤)而缩短烧结时间、提高成品烧结矿的强度而实现生产率的提高等是有效的。然而，近年来，实际情况是作为烧结原料的粉状铁矿石由于高品质铁矿石的枯竭而品质降低，其结果是，不仅会导致矿渣成分的增加和铁矿石的进一步微粉化，也会由于氧化铝(al2o3)含量的增大和微粉比例的增大而导致造粒性的降低。另一方面，对于高炉而言从降低铁水制造成本和降低co2产生量这样的观点出发谋求实现低矿渣比，伴随于此，作为烧结矿，要求高被还原性和高强度。现有技术文献专利文献专利文献1：(日本)特开2007-169780号公报专利文献2：(日本)特开2013-119667号公报技术实现要素：发明所要解决的技术问题在上述各现有技术中，在想要使烧结矿的生产率提高的情况下，例如，在利用回转炉预先对造粒烧结原料进行干燥的专利文献1所公开的方法中，需要新的专用设备(回转炉)，因而设备费用增加，而且除了在烧结步骤中使用的凝结材料之外也需要燃料，因而存在成本高的问题。并且，专利文献2所公开的方法是将烧结机冷却部的热源用于高炉内的块铁矿石的预热的方法。因此，该方法并不是通过造粒烧结原料自身的改善来对台车上的原料装入层的湿润带进行控制从而实现烧结矿的生产率的提高和品质的提高的技术。一般来说，大量含有被称作球团矿料的粒径150μm以下的微粉铁矿石的烧结混合原料在造粒时，粒径会变得不一致并且产生仅微粉凝集的粗大的凝集粒子。这样的粗大的凝集粒子的结合强度弱，因而如果在烧结机的台车上堆积一定的层厚，则在作用有负荷(压缩力)时容易崩塌，该凝集粒子容易粉化而导致装入层的空隙率降低。其结果是，会使装入层的通气性恶化而阻碍烧结原料的燃烧。其结果是，烧结矿的烧结时间变长，导致烧结矿的生产率降低。另一方面，如果缩短烧结时间，则存在烧结变得不充分而导致烧结矿成品率降低、进而烧结矿的生产率降低的问题。于是，本发明的目的在于解决现有技术所存在的前述技术问题，特别是提出一种烧结矿的制造方法，在造粒时将使用水蒸气加热加湿至一定以上的温度的造粒烧结原料装入烧结机，实现装入层的通气性的改善，进而能够实现烧结矿生产率的提高。用于解决技术问题的技术方案在本发明中，为了解决前述技术问题，通过向对烧结混合原料进行造粒时使用的滚筒搅拌机、艾氏搅拌机等高速搅拌混合机、制粒机等造粒机内，吹送水蒸气这样的蒸汽从而对该烧结混合原料进行加热、调湿且造粒，使其作为比加入到滚筒搅拌机之前的烧结混合原料的初始温度高的温度，例如使该造粒烧结原料的温度上升至比该烧结混合原料的初始温度高的45℃以上的温度，更优选的是60℃以上且低于70℃的温度的烧结用热造粒原料(造粒烧结原料)，装入到烧结机台车上。即，本发明在从烧结机的原料给矿部循环移动的台车上，装入对至少包含铁矿石、炭材、副原料在内的烧结混合原料进行造粒而成的造粒烧结原料而形成装入层，之后，使用点火炉对所述装入层的炭材进行点火，利用台车下方的风箱对所述装入层上的气体进行吸引而导入到该装入层中，由此使所述炭材燃烧而制造烧结矿，在该烧结矿的制造方法中，作为向所述台车上装入的造粒烧结原料，使用将包含10mass％以上的粒径150μm以下的微粉铁矿石的所述烧结混合原料通过造粒机进行造粒时，通过向该造粒机内吹送水蒸气，加热至比该烧结混合原料向该造粒机内装入前的初始温度高出10℃以上的温度并且进行了湿度调节的造粒烧结原料。。需要说明的是，在本发明中，优选(1)所述造粒烧结原料被加热至45℃以上且低于70℃的温度，(2)所述造粒烧结原料的湿度被调节为6～10mass％的目标水分量，(3)造粒后的温度超过70℃的所述造粒烧结原料的水分量比70℃以下时的目标水分量高出0.5mass％～3.0mass％，(4)在所述造粒机中的水蒸气吹送时，以使该水蒸气成为以下比率的方式向所述烧结混合原料直接吹送，w50/wm≤0.8其中，w50：由水蒸气造成的升温宽度成为最高温度的50％以上的范围的宽度wm：存在混合原料的宽度。(5)在所述造粒机中的水蒸气吹送时，以使该水蒸气成为以下比率的方式向所述烧结混合原料直接吹送，w50/wm≤0.6其中，w50：由水蒸气的吹送造成的升温宽度成为最高温度的50％以上的范围的宽度wm：存在混合原料的宽度。发明的效果根据本发明，在通过滚筒搅拌机、艾氏搅拌机等高速搅拌混合机或制粒机等造粒机对烧结混合原料进行造粒时，通过吹送水蒸气进行造粒，成为加热至比原始原料(原料场地存放的原料)的初始温度(向造粒机等装入前的烧结混合原料的温度)高出10℃以上的温度且进行了湿度调节的造粒烧结原料，因而作为烧结混合原料来说能够更多地使用包含粒径150μm以下的微粉铁矿石的烧结原料。而且，根据本发明，在将以这种方式得到的造粒烧结原料装入到烧结台车上的情况下，原料装入层的通气性得以改善，因而能够使烧结矿的生产率飞跃性地提高。附图说明图1是表示本发明的工艺步骤的图，(a)是表示滚筒搅拌机和蒸汽配管的配置的示意图，(b)是表示滚筒搅拌机的内部状况的剖视图。图2是表示改变了水蒸气的吹送时间时的蒸汽吹送时间与造粒烧结原料升温温度的关系的图。图3是表示造粒烧结原料的温度与造粒后的水分的关系的图。图4是表示烧结原料中的150μm以下的微粉比例与生产率改善效果的关系的图。图5的(a)～(c)是对伴随着水蒸气的吹送而向烧结混合原料的传热进行评价的方法的说明图。具体实施方式为了制造烧结矿而装入到烧结台车上的造粒烧结原料(准粒子)一般来说通过以下方式制造，原料为：算数平均粒径为1.0～5.0mm左右大小的被称为烧结矿料的铁矿石粉；在炼铁厂内产生的各种尘泥等杂铁源；石灰石、生石灰、制钢渣等含cao原料；焦粉、无烟煤等凝结材料；作为任意混合原料而由精炼镍矿渣、白云石、蛇纹岩等组成的含mgo原料，由精炼镍矿渣、硅石(硅砂)等组成的含sio2原料等混合用烧结原料。首先将上述原料储存于料斗，然后从该料斗将这些烧结原料在输送机上以规定的比例送出并混合而成为烧结混合原料，然后将该烧结混合原料放入所述造粒机，一边进行搅拌混合一边实施必要的调湿而进行造粒，成为算数平均粒径为3.0～6.0mm左右的造粒烧结原料(准粒子)。在该说明书中，算数平均粒径是通过“σ(di×vi)”定义的粒径，调和平均粒径是通过“1/σ(vi/di)”定义的粒径。其中，vi是处于第i个粒度范围中的粒子的存在比例，di是第i个粒度范围的代表粒径。在本发明中，作为为了对所述烧结混合原料进行造粒而使用的造粒机，如上所述，能够使用高速搅拌混合机或造球机，但优选使用图1所示的滚筒搅拌机，也可以使用它们之中的多台。以下，对使用滚筒搅拌机作为造粒机的粒子进行说明。需要说明的是，对于由所述滚筒搅拌机进行造粒处理而得到的造粒烧结原料(准粒子)来说，首先，经由在烧结机上配置的装入装置向烧结台车上装入而成为400～600mm前后的厚度(高度)，使其进行堆积而形成原料装入层。接着，利用在该原料装入层的上方设置的点火炉，对该原料装入层中包含的炭材进行点火。然后，通过在所述台车下配置的风箱的下方吸引，使该原料装入层中的所述炭材从表层开始依次燃烧，利用此时所产生的燃烧热，使所述装入原料(以准粒子为主体的造粒烧结原料)依次燃烧溶融而进行烧结。之后，在烧结机的台车上得到的烧结层(烧结饼)经过破碎机、烧结机冷却部进行筛分处理而被整粒，被分为5mm以上的块状成品烧结矿和低于5mm的返矿并进行回收。图1是用于说明使用造粒机(滚筒搅拌机)对首先供给到烧结机的造粒烧结原料进行制造(造粒)的阶段的本发明的一个实施方式的图。如该图所示，本发明的方法在利用滚筒搅拌机1这样的造粒机对烧结混合原料进行造粒时，在该滚筒搅拌机1内，例如通过吹送(喷射)水蒸气而进行加热加湿，使得造粒烧结原料2升温至比向该滚筒搅拌机1进行装入时的烧结混合原料的初始温度、例如大气温度以上～35℃左右的温度(滚筒搅拌机入侧温度)高出至少10℃以上的温度，优选为该造粒烧结原料的温度成为45℃～低于70℃的温度，从而成为湿度被调节为后述规定的水分量的造粒烧结原料2。根据这样的方法，能够使被装入到烧结台车3上的装入层内的该造粒烧结原料2的温度比通常高，进而能够减轻在装入层内的燃烧溶融带蒸发出的水分再次凝集。其结果是，根据该方法，能够降低烧结机内的压力损失(特别是湿润带)，进而提高烧结机中的烧结矿的成产率。此外，可以将通过应用本发明的造粒方法而制造的造粒烧结原料(疑似粒子)和没有应用本发明的造粒方法而制造的烧结原料共同装入烧结台车来制造烧结矿。在这种情况下，通过将以应用本发明的造粒方法制造的造粒烧结原料相对于向烧结机的装入物的总量为50mass％以上的比例进行装入，能够得到本发明所期望的效果。需要说明的是，烧结混合原料和造粒烧结原料的温度可以在造粒机前后使用热电偶等接触式的温度计来测定，但也可以使用放射温度计等非接触式的温度计来测定。特别是在使用放射温度计的情况下，取决于烧结混合原料的规格存在放射率在0.6～1.0的范围内产生不同的温度测定误差的情况，因此优选通过事先同时使用放射温度计和接触式温度计进行测定来设定放射率。在这里，作为为使升温至比所述滚筒搅拌机1的入侧的烧结混合原料的温度高10℃以上的温度所需的水蒸气的吹送量，通过吹送3kg/t-s以上、优选为4kg/t-s以上且25kg/t-s左右的量，优选将湿度调节为该造粒烧结原料的目标水分量即6～10mass％。其理由在于，如果是该吹送量，能够确保造粒烧结原料的优选的水分量(6～10mass％)和烧结台车3上的装入层的良好的通气性，进而在使烧结矿的生产率提高方面是有效的。即，优选的水分量取决于滚筒搅拌机入侧的水分和作为原料使用的铁矿石规格、粒径而不同，但在通常的造粒烧结原料中为6～10mass％左右。一般来说，100℃下的水的显热为2200kj/kg以上，水的比热为4.2kj/kg，因而水蒸气变回液体水时的热量非常大。图2是表示使水蒸气的吹送时间发生变化时的造粒后的造粒烧结原料的温度变化的图。根据该图可知，在活用水蒸气所具有的显热的情况下，烧结混合原料的温度通过数十秒左右的造粒处理，能够容易地升温至比刚刚装入滚筒搅拌机之前的烧结混合原料的温度高10℃以上的温度即45℃左右以上的、优选为70℃左右。其中，根据发明人的研究发现，如果进行了造粒的造粒烧结原料(准粒子)的温度超过70℃，则从该造粒烧结原料的蒸发变得活跃，不仅会导致造粒后的准粒子的水分减少，蒸发潜热造成的吸热也会变得显著。例如，图3是表示相对于造粒烧结原料的温度的滚筒搅拌机出侧的造粒后的造粒烧结原料的水分值的变化的图。根据该图可知，在该造粒烧结原料的温度达到70℃附近时，由于温度上升造成的水蒸气的凝聚而引发水分增多，同时如果到达该温度则反而会开始出现水分减少的现象，会产生所谓的从该造粒烧结原料的水分蒸发。即，在蒸汽配管的开度为2/4、3/4的情况下，开度大的一方由于升温而造成的水分增多快，但在发明人的实验中，如图3所示，造粒烧结原料的温度超过70℃反而会发生水分的减少，从加湿变为干燥。于是，在本发明中，在从所述滚筒搅拌机排出的造粒烧结原料(准粒子)的温度超过70℃时，考虑由于水蒸气的吹送凝聚的水分量，通过添加工厂用水、热水或水蒸气的凝聚水等，例如，优选通过以比造粒烧结原料的目标水分量(6～10mass％)高出0.5mass％～3.0mass％左右的方式将水分调节为6.5mass％～13mass％。并且，优选所吹送的水蒸气的热不经由滚筒搅拌机的筒内面而直接传热至混合原料。接着，以下来说明对从水蒸气向烧结混合原料的传热进行评价的方法。首先，在实验室中，预先向以厚度150mm以上的厚度静置的烧结混合原料吹送一分钟水蒸气，之后，通过温度记录法对该烧结混合原料表面的温度分布进行测定。然后，求出比未吹送水蒸气时的温度to与温度最高部位的温度tmax的中间温度(to+tmax)/2温度高的范围(比中间温度高的温度范围)部分的宽度w50，将其表示于图5的(a)。需要说明的是，在该测定中，使该烧结混合原料与蒸汽喷嘴之间的距离l发生变化，将距离l与宽度w50的关系表示于图5的(b)。在这里，w50是比伴随着水蒸气吹送而上升的中间的温度高的温度的区域(范围)的宽度。即，是由于水蒸气吹送造成的升温宽度为最高温度的50％以上的范围的宽度。这样，针对蒸汽喷嘴的种类和蒸汽吹送速度来准备距离l与宽度w50的关系，在实际的滚筒搅拌机的造粒中，根据蒸汽喷嘴的种类、蒸汽吹送速度、烧结混合原料与蒸汽喷嘴之间的距离l求出的宽度w50与烧结混合原料所在的宽度wm的比率：w50/wm作为对从水蒸气向混合原料直接传热进行评价的指标(图5的(c))。其结果是，优选比率w50/wm的值为1.2以下，更优选的是0.8以下，进一步优选为0.6以下。w50/wm≤0.8其中，w50：由水蒸气的吹送造成的升温宽度成为最高温度的50％以上的范围的宽度wm：混合原料所在的宽度所述烧结混合原料中的微粉铁矿石(算数平均粒径150μm以下)如果含有水分则容易对造粒粒子(准粒子)成形。因此，优选铁矿石的粒子在以不破碎的程度的力在干燥状态下进行碎解后筛分使用。作为该微粉铁矿石之外的含铁原料，按算数平均粒径为150μm以上～10000μm的大小的铁矿石和尘泥等副产物或者蛇纹岩等含mgo原料、硅石等含sio2原料等与含有cao的各种副原料以及炭材一起混合。需要说明的是，通过前述造粒处理得到的造粒烧结原料(准粒子)的粒径优选为按调和平均粒径为0.5～2mm左右的大小。其理由在于，如果是0.5mm以上则烧结机中的通气得以促进，如果是2mm以下，则能够保证烧结时间，能够显现煅烧后的烧结矿的强度。实施例表1是对应用本发明方法的实施例和按照现有方法的比较例进行对比的例子。这些例子中，以不向滚筒搅拌机内吹送水蒸气的比较例1～3(其中，该例子为滚筒搅拌机装入前的混合烧结原料：35℃，由于作为粘结剂添加(≤2mass％)的cao与水反应而生成caoh2时产生的发热(+7.5℃的上升：与各例子相同)的影响，造粒烧结原料的温度达到42℃前后)为基准，在对烧结机进行模拟的锅试验装置中对烧结时的通气性指数和生产率等进行比较。需要说明的是，在比较例2、3中，烧结混合原料中的微粉铁矿石的比例增加，伴随着微粉比例的增加，造粒烧结原料的调和平均粒径和通气性指数降低，烧结机中的生产率也降低。另一方面，在实施例1～4中，以滚筒搅拌机入侧的烧结混合原料的温度为35℃，造粒烧结原料的温度上升成为10℃以上的55.7℃～69.8℃，因此在通气性指数和生产率的点能够得到显著的效果。另外，在实施例2和3中，烧结原料中的微粉的比例为15mass％～20mass％，与未按相同的微粉比例添加蒸汽的条件相比的情况下的生产率的改善效果较之比较例更好。并且，如图4所示，如果微粉比例为10mass％以下，则相对于滚筒搅拌机中的蒸汽添加的条件的生产率的改善效果止步于4％前后，与此相对，如果微粉比例为15mass％以上，则增大至6％以上。这是由于如果微粉比例越高，在烧结机上伴随着水分的再凝集而形成的湿润带中的造粒粒子崩塌的比较较高。与此相对，通过应用本发明的方法，难以发生水分的再凝集，湿润带的形成受到抑制，其结果是，能够抑制造粒粒子的崩塌。因此，通过在烧结混合原料中的微粉的比例为15mass％以上的情况下应用本发明的方法，能够得到更为显著的效果。并且，实施例1～4是以w50/wm为1.2的条件吹送蒸汽的例子。另一方面，实施例5是在与实施例4基本上相同的条件下，使w50/wm变为0.8的例子。其结果是，通过以与实施例4相比少10％的水蒸气吹送量(18.1kg/t-s)，能够得到与实施例4同等的加热效果和烧结机内的生产率提高效果。作为实施例6，是在与实施例4基本上相同的条件下使以下比率w50/wm变为0.6。其结果是，即使是相对于实施例4少20％的水蒸气吹送量，也能够得到与实施例4同等的加热效果和烧结机中的生产率上升效果。[表1]比较例1比较例2比较例3实施例1实施例2实施例3实施例4实施例5实施例6水蒸气吹送量kg/t-s0004.44.44.420.118.116.1滚筒搅拌机出侧造粒烧结原料温度℃42.342.642.555.855.755.969.869.669.9烧结混合原料中的微粉(-150μm)的比例％101520101520151515造粒烧结原料(准粒子)的调和平均径mm0.920.850.800.930.860.810.840.830.84通气性指数j.p.u16.615.814.917.216.516.317.117.017.3成品烧结矿的成品率％82.482.582.681.081.581.281.281.481.1成品烧结矿的强度％73.673.873.773.473.273.273.573.773.4烧结机中的生产率t/hr/m21.261.201.151.311.281.251.291.301.29※调和平均粒径是将干燥值吓的代表粒径的倒数与各粒度的重量比例的积求和再求出其倒数的值工业实用性本发明所涉及的前述技术以使用水蒸气对烧结混合原料进行加热的粒子进行了说明，但除了加热用蒸汽之外，也可以使用其他方式。附图标记说明1滚筒搅拌机；2造粒烧结原料；3烧结台车。当前第1页12