燒結用原料的製造方法
2023-05-30 11:39:16
專利名稱：燒結用原料的製造方法
技術領域：
本發明涉及一種燒結用原料的製造方法，其在使用盤式造粒機進行造粒後，使用下方抽吸式的DL型燒結機(Dwight-Lloyd sintering machine)製造高爐用燒結礦。
背景技術：
用作高爐用原料的燒結礦一般經過如下所述的燒結原料的處理方法來製造。S卩，首先，使用滾筒式混合機將粒徑為IOmm以下的鐵礦石、由矽石、蛇紋巖或鎳礦渣等構成的含SiO2原料、石灰石等含有CaO的石灰石類原料粉、以及粉焦炭或無煙炭等成為熱源的固體燃料類原料粉在向其中添加適量水分的情況下混合併進行造粒，形成被稱為準粒子的造粒物。將由該準粒子構成的配合原料以適當的厚度、例如500 700_裝入DL型燒結機的臺車上，對表層部的固體燃料點火，點火後，一邊向下方抽吸空氣，一邊使固體燃料燃燒，利用其燃燒熱使配合的燒結原料燒結而製成燒結餅。該燒結餅經過破碎、整粒，得到一定粒徑以上的燒結礦。另一方面，低於該粒徑的礦石成為返礦，作為燒結原料進行再利用。正如以往被指出的那樣，通過上述方法製造的成品燒結礦的被還原性尤其會成為明顯影響高爐操作的因子。燒結礦的被還原性通過高爐中的氣體利用率與燃料比呈良好的負相關，如果提高燒結礦的被還原性，則高爐中的燃料比降低。另外，從確保高爐中的通氣性方面考慮，製造的成品燒結礦的冷強度也為重要的因子，在各個高爐中，要設置冷強度的下限標準而進行操作。因此，所謂對高爐而言優選的燒結礦，是被還原性優異、冷強度高的燒結礦。因此，作為通過如下方法來製造燒結礦，從而使冷強度提高、並使燒結礦的被還原性得以改善的燒結用原料的製造方法，完成了下述專利文獻I 3中涉及的技術，所述製造燒結礦的方法在制 造燒結礦的工藝的預先處理中無須龐大的設備，通過將鐵礦石和含SiO2原料與石灰石系原料和固體燃料系原料分離並階段性地製成準粒子，可以製造在塊表面選擇性地生成了強度高的鐵酸鈣(CF)、並在塊內部選擇性地生成了被還原性高的赤鐵礦(He)的結構的燒結礦。另外，提出了一種被稱為所謂HPS (Hybrid Pelletized Sinter (混合球團燒結))法的燒結用原料的製造方法，該方法利用混合機將由微粉鐵礦石和粗粒鐵礦石構成的粉狀鐵礦石與石灰石及生石灰混合，將混合物在第I造粒機中加水進行造粒，對經過造粒後的準粒子用篩子進行篩分，將篩上物裝入第2造粒機，從而在造粒物的表面包覆焦炭粉(例如參照專利文獻4)。上述專利文獻4中記載的燒結用原料的製造方法在燒結用原料的造粒中使用了盤式造粒機，通過使用該盤式造粒機，可以對含有作為微粉的粒料的鐵礦石進行造粒，通過將該HPS法和專利文獻I 3中記載的燒結用原料的製造方法組合，可以實現對含有粒料等微粉的鐵礦石的造粒。但是，近年來，鐵礦石原料的價格與最初開發時相比有很大變化，原料的配合構成也發生了較大變化。上述專利文獻I 3中記載的工藝原本是以當時為廉價的微粉鐵礦石(平均粒徑150 以下)的粒料的使用擴大和燒結礦的高品質化為目的而被開發的。但是，目前由於微粉鐵礦石的價格上升，因此，使用量減少，造粒機的造粒強度降低。由此可知，仍然使用上述專利文獻I 3中記載的燒結用原料的製造方法時，如果在保持小的準粒徑的情況下進行操作，則會導致通氣性差，容易產生燒制不均，因而需要加以改良。為了解決上述問題，發明人等首先在專利文獻5中公開了具有下述構成的燒結原料的製造方法。「一種燒結用原料的製造方法，該方法包括準備包含鐵礦石、含SiO2原料、石灰石類原料粉及固體燃料類原料粉的燒結原料，利用攪拌混合用滾筒式混合機將所述鐵礦石、含SiO2原料和石灰石類原料粉混合，生成混合原料，利用盤式造粒機對所述混合原料進行造粒，生成造粒粒子，將所述造粒粒子供給至外層形成用滾筒式混合機，從所述外層形成用滾筒式混合機的排出口側向供給至所述外層形成用滾筒式混合機的造粒粒子添加所述固體燃料類原料粉，從而在所述固體燃料類原料粉從添加開始直到從外層形成用滾筒式混合機排出為止的40秒鐘以下且10秒鐘以上的外裝時間之間在所述造粒粒子的表面形成固體燃料類原料粉層。」
現有技術文獻專利文獻專利文獻1:日本專利第3755452號公報專利文獻2 :日本專利第3794332號公報專利文獻3 日本專利第3656632號公報專利文獻4 :日本特公平2-4658號公報專利文獻5 :日本特開2011-032577號公報
發明內容
發明要解決的問題根據上述專利文獻5的開發，即使在造粒中使用盤式造粒機的情況下，也能夠製造出可有效地製造良好的原料的燒結用原料。本發明涉及對上述專利文獻5中公開的技術的改良，通過有效利用超細石灰石粉作為石灰石類原料粉的一部分，來謀求造粒粒子強度的提高、進而謀求燒結用原料的生產性的提聞。另外，本發明的目的在於提供一種燒結用原料的有利的製造方法，該方法通過有效利用目前由於在燒結機中產生不均燃燒而導致其使用受到限制的微粉焦炭等，可使燒結礦的生產性大幅提高。解決問題的方法於是，本發明人等針對對除了石灰石類原料粉和固體燃料類原料粉的燒結原料進行造粒，並使石灰石類原料粉和固體燃料類原料粉附著於所得造粒粒子(以下稱為準粒子)表面的所謂外裝處理時使生產性提高的技術進行了深入研究。
其結果，新發現了下述結論通過在石灰石類原料粉中適量配合超細石灰石粉，能夠在促進造粒時CF熔液的生成而提高外殼層的強度的同時，改善燒結時的通氣性，從而提高燒結用原料的生產性。另外，本發明人等還得到了下述結論將在CDQ等中產生的微粉焦炭等高碳塵以適當的比例與以現有的焦炭粉、無煙炭等為代表的固體燃料類原料粉組合使用並使它們附著於準粒子表面時，能夠使燃燒性及造粒強度大幅提高，其結果，能夠使燒結用原料的生產性提聞。需要說明的是，本發明發現，除了在上述的CDQ等中產生的微粉焦炭之外，還可以使用碳濃度為50質量％以上的微粉，因此，將它們統稱為高碳塵。本發明是基於上述見解而完成的。S卩，本發明的要點如下所述。(I) 一種燒結用原料的製造方法，該方法包括準備包含鐵礦石、含SiO2原料、石灰石類原料粉及固體燃料類原料粉的燒結原料，利用攪拌混合用滾筒式混合機將所述鐵礦石及含SiO2原料混合，生成混合原料，利用盤式造粒機將所述混合原料造粒，生成準粒子，將所述準粒子供給至外層形成用滾筒式混合機，從所述外層形成用滾筒式混合機的排出口側向供給至所述外層形成用滾筒式混合機的準粒子添加所述石灰石類原料粉、同時從所述外層形成用滾筒式混合機的排出口側添加所述固體燃料類原料粉，從而在所述準粒子的表面形成石灰石類原料粉層及固體燃料類原料粉層，所述石灰石類原料粉含有超細石灰石粉5 40質量％。(2)如(I)所述的燒結用原料的製造方法，其中，所述石灰石類原料粉含有超細石灰石粉10 40質量％。(3)如(I)所述的燒結用原料的製造方法，其中，所述固體燃料類原料粉含有高碳
塵5 40質量％。(4)如(3)所述的燒結用原料的製造方法，其中，所述固體燃料類原料粉含有高碳
塵10 40質量％。(5)如(I)所述的燒結用原料的製造方法，其中，所述超細石灰石粉具有50_以下的大小。(6)如(3)所述的燒結用原料的製造方法，其中，所述高碳塵的大小為50 以下，且具有50質量％以上的碳濃度。(7)如⑴所述的燒結用原料的製造方法，其中，所述混合原料不含有高碳塵。(8)如(I)所述的燒結用原料的製造方法，其中，進行所述固體燃料類原料粉及石灰石類原料粉的添加時，使得從該添加開始直到到達所述滾筒式混合機的排出口為止的滯留時間為10 50秒鐘。(9)如⑶所述的燒結用原料的製造方法，其中，所述滯留時間為20 40秒鐘。(10)如(3)所述的燒結用原料的製造方法，其中，所述高碳塵為選自下組中的至少一種CDQ集塵粉、鐵粉製造時的集塵粉、及貯焦槽的集塵粉；且該高碳塵的碳濃度被調整為50質量％以上。
(11)如(I)所述的燒結用原料的製造方法，其中，所述固體燃料類原料粉具有250 u m 2. 5mm的平均粒徑。(12)如⑴所述的燒結用原料的製造方法，其中，所述石灰石類原料粉具有250 u m 5. Omm的平均粒徑。發明的效果根據本發明，通過有效利用作為石灰石類原料粉的超細石灰石粉，能夠在促進造粒時CF熔液的生成而提高外殼層的強度的同時，提高燒結時的通氣性，進而提高燒結用原料的生產性。另外，根據本發明，在不僅有效利用上述超細石灰石粉，還有效利用作為固體燃料類原料粉的高碳塵的情況下，由於高碳塵外裝於準粒子表面，因此，可以使準粒子保持大的粒徑，不僅如此，由於沒有內裝於準粒子內，因此，燃燒性提高，還能夠縮短外裝時間。而且，由於與通常的固體燃料組合使用，因此，可抑制作為微粉的高碳塵的飛散等，使處理變得容易。另外，外裝時，由於以在固體燃料空隙部分填充高碳塵的形態進行外裝，因此，夕卜裝部分的強度也上升，其結果，準粒子的強度提高，並且供給燒結機時的粉產生也減輕。除此之外，還能夠切實地阻止燒結時不均燃燒的發生。此外，作為燃料，只要碳濃度為50質量％以上即可作為燒結用凝結材料使用，並且，即使碳濃度低於50質量％，只要與其它碳濃度為50質量％以上的微粉混合併將碳濃度調整為50質量％以上，即能夠使用。
圖1為採用本發明的燒結用原料的製造方法的帶有盤式造粒機的製造工序的一實施方式的說明圖。圖2是示出超細石灰石粉在外裝有組合使用了超細石灰石粉的石灰石粉的具有本發明構成的準粒子中的配合率與造粒強度及燃燒熔融帶壓降的關係的圖。圖3是示出焦炭粉的粒徑和燃燒帶移動速度(燃燒速度)的關係的圖。圖4是示出高碳塵在外裝有組合使用了超細石灰石粉的石灰石粉及組合使用了高碳塵的焦炭粉的具有本發明構成的準粒子中的配合率和燃燒速度及層內最高到達溫度的關係的圖。圖5是示出對外裝有組合使用了超細石灰石粉的石灰石粉及組合使用了高碳塵的焦炭粉的具有本發明構成的準粒子和內裝有高碳塵的準粒子的造粒後的造粒強度及燒結後的燒結強度進行比較的圖。圖6(a)是按照傳統方法內裝有高碳塵的準粒子的剖面的示意圖，圖6(b)是其表層部放大圖。圖7(a)是按照本發明在外裝包含超細石灰石粉的石灰石粉後進一步外裝了包含高碳塵的焦炭粉的準粒子的剖面的示意圖，圖7(b)是其表層部放大圖。圖8是示出對按照本發明外裝有組合使用了高碳塵的焦炭粉的情況和按照傳統方法外裝有通常的焦炭粉的情況下的外裝造粒時間和燒結生產性的關係進行比較的圖。圖9是示出對各燒結用原料(發明例2、3及比較例3)進行燒結時的燒結時間、成品率及生產性進行研究的結果進行比較的圖。符號說明I攪拌混合用滾筒式混合機2盤式造粒機3外層形成用滾筒式混合機4環形移動柵格式燒制爐(無端移動7 > —卜式焼成爐)5點火爐6固體燃料類原料粉的供給裝置7石灰石類原料粉的供給裝置
具體實施例方式下面，對本發明進行具體說明。圖1模式性地示出了按照本發明的燒結用原料的優選製造工序。圖中，符號I為攪拌混合用滾筒式混合機，2為盤式造粒機，3為外層形成用滾筒式混合機，4為環形移動柵格式燒制爐，5為點火爐，另外，6為固體燃料類原料粉的供給裝置，7為石灰石類原料粉的供給裝置。以下，對圖1所示的燒結用原料的製造工序進行更為具體的說明。如圖1所示，將鐵礦石和含SiO2原料供給至攪拌混合用滾筒式混合機1，並與所添加的水一起進行攪拌混合，生成混合原料。該混合原料被供給至盤式造粒機2，利用該盤式造粒機2進行造粒，生成準粒子。生成的準粒子被供給至外層形成用滾筒式混合機3。在外層形成用滾筒式混合機3中，相對於利用盤式造粒機2造粒得到的準粒子，在滾筒式混合機3的裝入口側供給石灰石類原料粉而形成石灰石的基底層，接著，在滾筒式混合機3的排出口側供給作為固體燃料類原料粉的焦炭粉，從而在石灰石的基底層上形成焦炭的外層。需要說明的是，作為固體燃料類原料粉的供給裝置6及石灰石類原料粉的供給裝置7，優選輸送機、噴射噴嘴等。在該外層形成用滾筒式混合機3中形成了由石灰石類原料粉的內層及固體燃料類原料粉的外層構成的外殼層的燒結用原料被裝入下方抽吸式的DL型燒結機4。在該DL型燒結機4中，由點火爐5添加至燒結用原料的焦炭粉中並進行燒制。在DL型燒結機4中，由點火爐5對焦炭粉點火之後，一邊用鼓風機從下方抽吸，一邊用輸送機傳輸燒結用原料，同時進行燒制。經過燒結的燒結原料成為燒結餅，對該燒結餅進行破碎、整粒後，將例如4mm以上粒徑的燒結礦供給至高爐，將其以外的物質以返礦的形式作為相當於鐵礦石的燒結用原料進行再利用。因此，本發明的所述燒結原料中的鐵礦石包含返礦。但是，以往用於外裝處理的石灰石類原料粉4和固體燃料類原料粉5的平均粒徑均為250 u m 2. Omm左右。這樣，以往使用的石灰石類原料粉及固體燃料類原料粉的平均粒徑有時比較大，不一定能夠形成堅固的固體燃料類原料粉的外殼層，另外，燃燒速度也不能得到充分滿意的速度。
因此，發明人等為了消除該問題而重複進行了各種研究，結果發現石灰石類原料粉中混合存在適量的超細石灰石粉時，超細石灰石粉會有效地侵入粒徑較大的石灰石的空隙，從而在造粒時形成堅固的石灰石類原料粉的內層。另外發現同樣地，以適當的比例混合以往因過於微細而導致其使用受到限制的高碳塵時，微細的高碳塵會侵入粒徑較大的碳原料的空隙，從而形成堅固的固體燃料類原料粉的外層。其結果，已知可大幅提高造粒強度及燃燒性，生產性也顯著提高。圖2以與超細石灰石粉在準粒子中的配合率的關係示出了對具有本發明構成的外裝有組合使用了超細石灰石粉的石灰石粉及焦炭粉的準粒子的造粒強度及燃燒熔融帶壓降帶來的影響進行研究的結果。需要說明的是，作為超細石灰石粉，使用了篩下(篩下)50i!m的微粉。另外，準粒子中的總石灰石量設定為10質量％的恆定值。如該圖所示,在外裝有超細石灰石粉的具有本發明構成的準粒子中，隨著超細石灰石粉的配合率升高，造粒強度上升，燃燒熔融帶壓降下降。但是，超細石灰石粉的配合率超過4質量％(相對於總石灰石的組合使用比例40質量％)時，成為過熔融狀態，燃燒熔融帶壓降開始增加。因此，在本發明中，超細石灰石粉在石灰石類原料粉中的配合比例(組合使用比例)限定於5 40質量％的範圍。這是因為，在石灰石類原料粉中，超細石灰石粉的配合率不足5質量％時，不能得到所期望的強化外殼層的效果，另一方面，其配合比例超過40質量％時，成為過熔融狀態，燃燒熔融帶的壓降增加。接著，圖3示出了對焦炭粉的粒徑和燃燒帶移動速度(以下簡稱為燃燒速度)的關係進行研究的結果。`如該圖所示，焦炭粉的粒徑越小，焦炭粉的比表面積越大，且氣體氛圍溫度也越高，因此，燃燒速度上升。因此，通過以適當的比例組合使用這樣的超細粉/高反應性碳材料(高碳塵)，應該可以期待燃燒速度的提高。圖4以與高碳塵在準粒子中的配合率的關係示出了對具有本發明構成的外裝有組合使用了超細石灰石粉的石灰石粉及組合使用了高碳塵的焦炭粉的準粒子的燃燒速度及層內最高到達溫度帶來的影響進行研究的結果。需要說明的是，作為高碳塵，使用了篩下(篩下)50iim的微粉。另外，準粒子中的總石灰石量為10質量％，焦炭粉的配合比例為5質量％的恆定值。如該圖所示，在外裝有高碳塵的具有本發明構成的準粒子中，高碳塵的配合率為0. 25質量％以上、即高碳塵在總碳(固體燃料類原料粉)中的配合比例為5質量％以上時，燃燒速度上升，層內最高到達溫度也隨之上升。但是，高碳塵的配合比例超過2質量％(相對於焦炭粉的組合使用比例40質量％)時，層內最高到達溫度開始降低。因此，在本發明中，高碳塵在固體燃料類原料粉中的配合比例(組合使用比例)優選在5 40質量％的範圍。這是因為，在固體燃料類原料粉中，高碳塵的配合率不足5質量％時，燃燒性、造粒強度的改善不夠充分，另一方面，其配合率超過40質量％時，出現燃燒熔融帶的寬度擴大、燒結層內的壓降增加的不良影響。接著，圖5示出了對按照本發明外裝組合使用了超細石灰石粉的石灰石粉及組合使用了高碳塵的焦炭粉時準粒子的造粒強度和其後進行了燒結後的燒結強度進行研究的結果。需要說明的是，為了便於比較，圖5中也一併示出了對在準粒子內部內裝高碳塵時的準粒子的造粒強度及燒結強度進行研究的結果。另外，造粒強度及燒結強度分別基於以下所示的估算式(數學式1、數學式2)進行估算。[數學式I] 造粒強度的估算式
權利要求
1.一種燒結用原料的製造方法，該方法包括 準備包含鐵礦石、含SiO2原料、石灰石類原料粉及固體燃料類原料粉的燒結原料， 利用攪拌混合用滾筒式混合機將所述鐵礦石及含SiO2原料混合，生成混合原料， 利用盤式造粒機將所述混合原料造粒，生成準粒子， 將所述準粒子供給至外層形成用滾筒式混合機， 從所述外層形成用滾筒式混合機的排出口側向供給至所述外層形成用滾筒式混合機的準粒子添加所述石灰石類原料粉、同時從所述外層形成用滾筒式混合機的排出口側添加所述固體燃料類原料粉，從而在所述準粒子的表面形成石灰石類原料粉層及固體燃料類原料粉層， 所述石灰石類原料粉含有超細石灰石粉5 40質量％。
2.如權利要求1所述的燒結用原料的製造方法，其中，所述石灰石類原料粉含有超細石灰石粉10 40質量％。
3.如權利要求1所述的燒結用原料的製造方法，其中，所述固體燃料類原料粉含有高碳塵5 40質量％。
4.如權利要求3所述的燒結用原料的製造方法，其中，所述固體燃料類原料粉含有高碳塵10 40質量％。
5.如權利要求1所述的燒結用原料的製造方法，其中，所述超細石灰石粉具有50μ m以下的大小。
6.如權利要求3所述的燒結用原料的製造方法，其中，所述高碳塵的大小為50μπι以下，且具有50質量％以上的碳濃度。
7.如權利要求1所述的燒結用原料的製造方法，其中，所述混合原料不含有高碳塵。
8.如權利要求1所述的燒結用原料的製造方法，其中，進行所述固體燃料類原料粉及石灰石類原料粉的添加時，使得從該添加開始直到到達所述滾筒式混合機的排出口為止的滯留時間為10 50秒鐘。
9.如權利要求8所述的燒結用原料的製造方法，其中，所述滯留時間為20 40秒鐘。
10.如權利要求3所述的燒結用原料的製造方法，其中，所述高碳塵為選自下組中的至少一種CDQ集塵粉、鐵粉製造時的集塵粉、及貯焦槽的集塵粉；且該高碳塵的碳濃度被調整為50質量％以上。
11.如權利要求1所述的燒結用原料的製造方法，其中，所述固體燃料類原料粉具有.250 μ m 2. 5mm的平均粒徑。
12.如權利要求1所述的燒結用原料的製造方法，其中，所述石灰石類原料粉具有.250 μ m 5. Omm的平均粒徑。
全文摘要
本發明提供一種燒結用原料的製造方法，其通過在準粒子的表面外裝處理石灰石類原料粉及固體燃料類原料粉時有效利用超細石灰石粉以及高碳塵，可以使生產性相對於現有技術有所提高。其中，在向由鐵礦石及含SiO2原料經造粒而得到的準粒子的表面供給石灰石類原料粉而形成石灰石類原料粉的內層、然後供給固體燃料類原料粉從而在石灰石類原料粉的內層上形成固體燃料類原料粉的外層時，使用以5～40質量%的比例配合有超細石灰石粉的物質作為上述石灰石類原料粉，同時使用以5～40質量%的比例配合有高碳塵的物質作為上述固體燃料類原料粉。
文檔編號C22B1/16GK103038370SQ201180037640
公開日2013年4月10日 申請日期2011年7月27日 優先權日2010年7月30日
發明者樋口隆英, 大山伸幸, 竹內直幸, 主代晃一 申請人:傑富意鋼鐵株式會社