专利名称：烧结用原料的制造方法
技术领域：
本发明涉及一种烧结用原料的制造方法，其在使用盘式造粒机进行造粒后，使用下方抽吸式的DL型烧结机(Dwight-Lloyd sintering machine)制造高炉用烧结矿。
背景技术：
用作高炉用原料的烧结矿一般经过如下所述的烧结原料的处理方法来制造。S卩，首先，使用滚筒式混合机将粒径为IOmm以下的铁矿石、由硅石、蛇纹岩或镍矿渣等构成的含SiO2原料、石灰石等含有CaO的石灰石类原料粉、以及粉焦炭或无烟炭等成为热源的固体燃料类原料粉在向其中添加适量水分的情况下混合并进行造粒，形成被称为准粒子的造粒物。将由该准粒子构成的配合原料以适当的厚度、例如500 700_装入DL型烧结机的台车上，对表层部的固体燃料点火，点火后，一边向下方抽吸空气，一边使固体燃料燃烧，利用其燃烧热使配合的烧结原料烧结而制成烧结饼。该烧结饼经过破碎、整粒，得到一定粒径以上的烧结矿。另一方面，低于该粒径的矿石成为返矿，作为烧结原料进行再利用。正如以往被指出的那样，通过上述方法制造的成品烧结矿的被还原性尤其会成为明显影响高炉操作的因子。烧结矿的被还原性通过高炉中的气体利用率与燃料比呈良好的负相关，如果提高烧结矿的被还原性，则高炉中的燃料比降低。另外，从确保高炉中的通气性方面考虑，制造的成品烧结矿的冷强度也为重要的因子，在各个高炉中，要设置冷强度的下限标准而进行操作。因此，所谓对高炉而言优选的烧结矿，是被还原性优异、冷强度高的烧结矿。因此，作为通过如下方法来制造烧结矿，从而使冷强度提高、并使烧结矿的被还原性得以改善的烧结用原料的制造方法，完成了下述专利文献I 3中涉及的技术，所述制造烧结矿的方法在制 造烧结矿的工艺的预先处理中无须庞大的设备，通过将铁矿石和含SiO2原料与石灰石系原料和固体燃料系原料分离并阶段性地制成准粒子，可以制造在块表面选择性地生成了强度高的铁酸钙(CF)、并在块内部选择性地生成了被还原性高的赤铁矿(He)的结构的烧结矿。另外，提出了一种被称为所谓HPS (Hybrid Pelletized Sinter (混合球团烧结))法的烧结用原料的制造方法，该方法利用混合机将由微粉铁矿石和粗粒铁矿石构成的粉状铁矿石与石灰石及生石灰混合，将混合物在第I造粒机中加水进行造粒，对经过造粒后的准粒子用筛子进行筛分，将筛上物装入第2造粒机，从而在造粒物的表面包覆焦炭粉(例如参照专利文献4)。上述专利文献4中记载的烧结用原料的制造方法在烧结用原料的造粒中使用了盘式造粒机，通过使用该盘式造粒机，可以对含有作为微粉的粒料的铁矿石进行造粒，通过将该HPS法和专利文献I 3中记载的烧结用原料的制造方法组合，可以实现对含有粒料等微粉的铁矿石的造粒。但是，近年来，铁矿石原料的价格与最初开发时相比有很大变化，原料的配合构成也发生了较大变化。上述专利文献I 3中记载的工艺原本是以当时为廉价的微粉铁矿石(平均粒径150 以下)的粒料的使用扩大和烧结矿的高品质化为目的而被开发的。但是，目前由于微粉铁矿石的价格上升，因此，使用量减少，造粒机的造粒强度降低。由此可知，仍然使用上述专利文献I 3中记载的烧结用原料的制造方法时，如果在保持小的准粒径的情况下进行操作，则会导致通气性差，容易产生烧制不均，因而需要加以改良。为了解决上述问题，发明人等首先在专利文献5中公开了具有下述构成的烧结原料的制造方法。“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，利用搅拌混合用滚筒式混合机将所述铁矿石、含SiO2原料和石灰石类原料粉混合，生成混合原料，利用盘式造粒机对所述混合原料进行造粒，生成造粒粒子，将所述造粒粒子供给至外层形成用滚筒式混合机，从所述外层形成用滚筒式混合机的排出口侧向供给至所述外层形成用滚筒式混合机的造粒粒子添加所述固体燃料类原料粉，从而在所述固体燃料类原料粉从添加开始直到从外层形成用滚筒式混合机排出为止的40秒钟以下且10秒钟以上的外装时间之间在所述造粒粒子的表面形成固体燃料类原料粉层。”
现有技术文献专利文献专利文献1:日本专利第3755452号公报专利文献2 :日本专利第3794332号公报专利文献3 日本专利第3656632号公报专利文献4 :日本特公平2-4658号公报专利文献5 :日本特开2011-032577号公报
发明内容
发明要解决的问题根据上述专利文献5的开发，即使在造粒中使用盘式造粒机的情况下，也能够制造出可有效地制造良好的原料的烧结用原料。本发明涉及对上述专利文献5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，来谋求造粒粒子强度的提高、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，该方法通过有效利用目前由于在烧结机中产生不均燃烧而导致其使用受到限制的微粉焦炭等，可使烧结矿的生产性大幅提高。解决问题的方法于是，本发明人等针对对除了石灰石类原料粉和固体燃料类原料粉的烧结原料进行造粒，并使石灰石类原料粉和固体燃料类原料粉附着于所得造粒粒子(以下称为准粒子)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CDQ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，利用搅拌混合用滚筒式混合机将所述铁矿石及含SiO2原料混合，生成混合原料，利用盘式造粒机将所述混合原料造粒，生成准粒子，将所述准粒子供给至外层形成用滚筒式混合机，从所述外层形成用滚筒式混合机的排出口侧向供给至所述外层形成用滚筒式混合机的准粒子添加所述石灰石类原料粉、同时从所述外层形成用滚筒式混合机的排出口侧添加所述固体燃料类原料粉，从而在所述准粒子的表面形成石灰石类原料粉层及固体燃料类原料粉层，所述石灰石类原料粉含有超细石灰石粉5 40质量％。(2)如(I)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 40质量％。(3)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10 40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50_以下的大小。(6)如(3)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，所述混合原料不含有高碳尘。(8)如(I)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⑶所述的烧结用原料的制造方法，其中，所述滞留时间为20 40秒钟。(10)如(3)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 m 2. 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 m 5. Omm的平均粒径。发明的效果根据本发明，通过有效利用作为石灰石类原料粉的超细石灰石粉，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，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，在不仅有效利用上述超细石灰石粉，还有效利用作为固体燃料类原料粉的高碳尘的情况下，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，不仅如此，由于没有内装于准粒子内，因此，燃烧性提高，还能够缩短外装时间。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，外装时，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，夕卜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。除此之外，还能够切实地阻止烧结时不均燃烧的发生。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为采用本发明的烧结用原料的制造方法的带有盘式造粒机的制造工序的一实施方式的说明图。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是示出高碳尘在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中的配合率和燃烧速度及层内最高到达温度的关系的图。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)是按照本发明在外装包含超细石灰石粉的石灰石粉后进一步外装了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是示出对按照本发明外装有组合使用了高碳尘的焦炭粉的情况和按照传统方法外装有通常的焦炭粉的情况下的外装造粒时间和烧结生产性的关系进行比较的图。图9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搅拌混合用滚筒式混合机2盘式造粒机3外层形成用滚筒式混合机4环形移动栅格式烧制炉(無端移動7 > —卜式焼成炉)5点火炉6固体燃料类原料粉的供给装置7石灰石类原料粉的供给装置
具体实施例方式下面，对本发明进行具体说明。图1模式性地示出了按照本发明的烧结用原料的优选制造工序。图中，符号I为搅拌混合用滚筒式混合机，2为盘式造粒机，3为外层形成用滚筒式混合机，4为环形移动栅格式烧制炉，5为点火炉，另外，6为固体燃料类原料粉的供给装置，7为石灰石类原料粉的供给装置。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，将铁矿石和含SiO2原料供给至搅拌混合用滚筒式混合机1，并与所添加的水一起进行搅拌混合，生成混合原料。该混合原料被供给至盘式造粒机2，利用该盘式造粒机2进行造粒，生成准粒子。生成的准粒子被供给至外层形成用滚筒式混合机3。在外层形成用滚筒式混合机3中，相对于利用盘式造粒机2造粒得到的准粒子，在滚筒式混合机3的装入口侧供给石灰石类原料粉而形成石灰石的基底层，接着，在滚筒式混合机3的排出口侧供给作为固体燃料类原料粉的焦炭粉，从而在石灰石的基底层上形成焦炭的外层。需要说明的是，作为固体燃料类原料粉的供给装置6及石灰石类原料粉的供给装置7，优选输送机、喷射喷嘴等。在该外层形成用滚筒式混合机3中形成了由石灰石类原料粉的内层及固体燃料类原料粉的外层构成的外壳层的烧结用原料被装入下方抽吸式的DL型烧结机4。在该DL型烧结机4中，由点火炉5添加至烧结用原料的焦炭粉中并进行烧制。在DL型烧结机4中，由点火炉5对焦炭粉点火之后，一边用鼓风机从下方抽吸，一边用输送机传输烧结用原料，同时进行烧制。经过烧结的烧结原料成为烧结饼，对该烧结饼进行破碎、整粒后，将例如4mm以上粒径的烧结矿供给至高炉，将其以外的物质以返矿的形式作为相当于铁矿石的烧结用原料进行再利用。因此，本发明的所述烧结原料中的铁矿石包含返矿。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内层。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外层。其结果，已知可大幅提高造粒强度及燃烧性，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以与高碳尘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的燃烧速度及层内最高到达温度带来的影响进行研究的结果。需要说明的是，作为高碳尘，使用了筛下(篩下)50iim的微粉。另外，准粒子中的总石灰石量为10质量％，焦炭粉的配合比例为5质量％的恒定值。如该图所示，在外装有高碳尘的具有本发明构成的准粒子中，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，燃烧速度上升，层内最高到达温度也随之上升。但是，高碳尘的配合比例超过2质量％(相对于焦炭粉的组合使用比例40质量％)时，层内最高到达温度开始降低。因此，在本发明中，高碳尘在固体燃料类原料粉中的配合比例(组合使用比例)优选在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。接着，图5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5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
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， 利用搅拌混合用滚筒式混合机将所述铁矿石及含SiO2原料混合，生成混合原料， 利用盘式造粒机将所述混合原料造粒，生成准粒子， 将所述准粒子供给至外层形成用滚筒式混合机， 从所述外层形成用滚筒式混合机的排出口侧向供给至所述外层形成用滚筒式混合机的准粒子添加所述石灰石类原料粉、同时从所述外层形成用滚筒式混合机的排出口侧添加所述固体燃料类原料粉，从而在所述准粒子的表面形成石灰石类原料粉层及固体燃料类原料粉层， 所述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 40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10 40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3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，所述混合原料不含有高碳尘。
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20 40秒钟。
10.如权利要求3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 m 2. 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 m 5. Omm的平均粒径。
全文摘要
本发明提供一种烧结用原料的制造方法，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，在向由铁矿石及含SiO2原料经造粒而得到的准粒子的表面供给石灰石类原料粉而形成石灰石类原料粉的内层、然后供给固体燃料类原料粉从而在石灰石类原料粉的内层上形成固体燃料类原料粉的外层时，使用以5～40质量%的比例配合有超细石灰石粉的物质作为上述石灰石类原料粉，同时使用以5～40质量%的比例配合有高碳尘的物质作为上述固体燃料类原料粉。
文档编号C22B1/16GK103038370SQ201180037640
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