專利名稱：燒結(jié)礦的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及能夠高成品率且廉價(jià)地制造高強(qiáng)度高品質(zhì)的燒結(jié)礦，而且涉及能夠削減二氧化碳(CO2)的排出量而考慮了環(huán)境的由下方吸引式燒結(jié)機(jī)制造的燒結(jié)礦的制造方法。
背景技術(shù)：
作為高爐制鐵法的主原料的燒結(jié)礦通常經(jīng)由圖1所示的工序來制造。燒結(jié)礦的原料是鐵礦石粉或燒結(jié)礦篩下粉、制鐵廠內(nèi)產(chǎn)生的回收粉、石灰石及白云石等的含CaO系副原料、生石灰等的造粒助劑、焦炭粉和無煙煤等，所述原料分別從料斗1···，在傳送帶上以規(guī)定的比例切出。切出的原料通過滾筒式攪拌機(jī)2及3等添加、混合適量的水，進(jìn)行造粒，從而形成平均直徑為3 6mm的模擬粒子即燒結(jié)原料。然后，該燒結(jié)原料從配置在燒結(jié)機(jī)上的緩沖料斗4、5經(jīng)由滾筒進(jìn)料器6和切出滑槽7，裝入到環(huán)狀移動(dòng)式的燒結(jié)機(jī)臺(tái)車8上，形成被稱作燒結(jié)床的裝入層9。裝入層的厚度(高度)通常為400 800mm左右。然后，通過設(shè)置在裝入層9上方的點(diǎn)火爐10，對(duì)裝入層表層的炭材進(jìn)行點(diǎn)火，并經(jīng)由配設(shè)在臺(tái)車8緊下方的風(fēng)箱11將大氣向下方吸引，從而使該裝入層中的炭材依次燃燒，由于此時(shí)產(chǎn)生的燃燒熱量而使所述燒結(jié)原料熔融，從而得到燒結(jié)塊。然后，對(duì)如此得到的燒結(jié)塊進(jìn)行破碎、整粒， 將約5mm以上的成塊物作為成品燒結(jié)礦進(jìn)行回收。在上述制造過程中，通過點(diǎn)火爐10點(diǎn)火的裝入層中的炭材之后在通過風(fēng)箱從裝入層的上層朝向下層吸引的大氣的作用下繼續(xù)燃燒，形成具有寬度的燃燒/熔融帶(以下， 簡(jiǎn)稱為“燃燒帶”)。該燃燒帶伴隨臺(tái)車8向下游側(cè)的移動(dòng)而逐漸從裝入層的上層向下層轉(zhuǎn)移，在燃燒帶通過后，生成燒結(jié)塊層(以下，簡(jiǎn)稱為“燒結(jié)層”)。而且，伴隨著燃燒帶從上層向下層轉(zhuǎn)移，燒結(jié)原料中包含的水分在炭材的燃燒熱量下發(fā)生氣化，在溫度還未上升的下層的燒結(jié)原料中濃縮，形成濕潤(rùn)帶。該水分濃度為某程度以上時(shí)，成為吸引氣體的流路的燒結(jié)原料的粒子間的空隙被水分填埋，通氣阻力增大。而且，燒結(jié)反應(yīng)所需的燃燒帶上產(chǎn)生的熔融部分也成為提高通氣阻力的主要原因。圖2是表示在厚度600mm的裝入層中移動(dòng)的燃燒帶處于該裝入層的臺(tái)車的約 400mm上(距裝入層表面200mm下)的位置時(shí)的裝入層內(nèi)的壓損和溫度的分布的圖。此時(shí)的壓損分布是濕潤(rùn)帶中的壓損為約60%，燃燒帶中的壓損為約40%。此外，燒結(jié)機(jī)的生產(chǎn)量(t/hr)通常由燒結(jié)生產(chǎn)率(t/hr · m2) X燒結(jié)機(jī)面積(m2) 決定。即，燒結(jié)機(jī)的生產(chǎn)量根據(jù)燒結(jié)機(jī)的機(jī)寬或機(jī)長(zhǎng)、原料堆積層的厚度(裝入層厚度)、燒結(jié)原料的容積密度、燒結(jié)(燃燒)時(shí)間、成品率等進(jìn)行變化。因此，認(rèn)為為了增加燒結(jié)礦的生產(chǎn)量，而改善裝入層的通氣性(壓損)，縮短燒結(jié)時(shí)間，或提高破碎前的燒結(jié)塊的冷強(qiáng)度， 提高成品率等是有效的。圖3是表示在燒結(jié)礦的生產(chǎn)性高時(shí)和低時(shí)，即，燒結(jié)機(jī)的臺(tái)車移動(dòng)速度快時(shí)和慢時(shí)的裝入層內(nèi)的某點(diǎn)的溫度和時(shí)間的推移的圖。燒結(jié)原料的粒子保持成熔融開始的1200°C 以上的溫度的時(shí)間(以下，稱為“高溫區(qū)域保持時(shí)間”)在生產(chǎn)性低時(shí)由、表示，在生產(chǎn)性高時(shí)由t2表示。由于生產(chǎn)性高時(shí)，臺(tái)車的移動(dòng)速度快，因此高溫區(qū)域保持時(shí)間t2比生產(chǎn)性低時(shí)的、短。高溫區(qū)域保持時(shí)間縮短時(shí)，容易形成燒結(jié)不足，燒結(jié)礦的冷強(qiáng)度下降，成品率下降。因此，為了在短時(shí)間內(nèi)，以高成品率來生產(chǎn)性良好地制造高強(qiáng)度的燒結(jié)礦，而需要謀求某種方法而延長(zhǎng)“高溫區(qū)域保持時(shí)間”，提高燒結(jié)塊的強(qiáng)度，即提高燒結(jié)礦的冷強(qiáng)度。需要說明的是，作為表示燒結(jié)礦的冷強(qiáng)度的指標(biāo)，通常使用SI (抗碎指標(biāo))、TI (轉(zhuǎn)鼓指標(biāo))。圖4是示意性地表示通過點(diǎn)火爐點(diǎn)火后的裝入層表層的炭材在吸引的空氣的作用下持續(xù)燃燒而形成燃燒帶，該燃燒從裝入層的上層向下層依次移動(dòng)并形成燒結(jié)塊的過程的圖。而且，圖5(a)是示意性地表示上述燃燒帶存在于圖4所示的粗框內(nèi)所示的裝入層的上層部、中層部及下層部的各層內(nèi)時(shí)的溫度分布的圖。燒結(jié)礦的強(qiáng)度受到保持在1200°C以上的溫度的時(shí)間的影響，準(zhǔn)確來說，受到保持在1200°C以上的溫度的溫度與時(shí)間之積的影響，其值越大，燒結(jié)礦的強(qiáng)度越高。裝入層的中層部及下層部中，裝入層上層部的炭材的燃燒所產(chǎn)生的燃燒熱量與吸引了的空氣一起被運(yùn)送而進(jìn)行預(yù)熱。因此，裝入層的中層部或下層部在高溫度下保持長(zhǎng)時(shí)間，相對(duì)于此，裝入層上層部的燃燒熱量不足，燒結(jié)所需的燃燒熔融反應(yīng)(燒結(jié)化反應(yīng))容易不充分。其結(jié)果是，裝入層內(nèi)的燒結(jié)機(jī)寬度方向截面內(nèi)的燒結(jié)礦的成品率分布如圖5(b)所示，越靠裝入層上層部而成品率越低。然而，此時(shí)必須注意的是裝入層內(nèi)的溫度超過1380°C時(shí)，燒結(jié)礦的組織發(fā)生玻璃化，相反強(qiáng)度下降。因此，最高到達(dá)溫度優(yōu)選不超過1380°C。針對(duì)該問題，提出了幾個(gè)以將裝入層上層部長(zhǎng)時(shí)間保持在高溫下為目的的技術(shù)方案。例如，在日本特開昭48-18102號(hào)公報(bào)中提出了對(duì)裝入層點(diǎn)火后，將氣體燃料噴射到裝入層上的技術(shù)，在日本特公昭46-271 號(hào)公報(bào)中提出了對(duì)裝入層點(diǎn)火后，在被吸引到裝入層的空氣中添加可燃性氣體的技術(shù)，而且，在日本特開昭55-18585號(hào)公報(bào)中提出了為了使燒結(jié)原料的裝入層內(nèi)形成為高溫，而在裝入層上配設(shè)罩，從該罩在點(diǎn)火爐緊后位置吹入空氣和焦?fàn)t煤氣的混合氣體的技術(shù)，另外，在日本特開平5-311257號(hào)公報(bào)中提出了將低熔點(diǎn)熔劑和炭材或可燃性氣體同時(shí)在點(diǎn)火爐緊后位置吹入的技術(shù)。然而，所述技術(shù)使用高濃度的氣體燃料，而且在吹入燃料氣體時(shí)未削減炭材量，因此裝入層內(nèi)的燒結(jié)時(shí)的最高到達(dá)溫度成為超過1380°C的高溫，相反地生成冷強(qiáng)度低的燒結(jié)礦而未得到成品率改善效果，或由于氣體燃料的燃燒引起的溫度上升和熱膨脹，通氣性惡化，生產(chǎn)性下降，進(jìn)而，由于氣體燃料的使用，而在燒結(jié)床上部空間中存在引起火災(zāi)的危險(xiǎn)性，因此哪一個(gè)都達(dá)不到實(shí)用化。因此，作為解決上述問題點(diǎn)的技術(shù)，申請(qǐng)人在W02007-052776號(hào)公報(bào)中提出了如下的方法，即，在燒結(jié)機(jī)的點(diǎn)火爐的下游，將稀釋成燃燒下限濃度以下的各種氣體燃料從臺(tái)車上的燒結(jié)原料層(裝入層)上供給而導(dǎo)入到裝入層內(nèi)，通過使其燃燒，而調(diào)整裝入層內(nèi)的最高到達(dá)溫度及高溫區(qū)域保持時(shí)間中的任一方或雙方。根據(jù)上述W02007-052776號(hào)公報(bào)的技術(shù)，能夠?qū)⑾♂尦梢?guī)定的濃度的氣體燃料導(dǎo)入到下方吸引式燒結(jié)機(jī)的裝入層內(nèi)，而在裝入層內(nèi)的成為目標(biāo)的位置上使所述氣體燃料燃燒，因此通過適當(dāng)?shù)乜刂茻Y(jié)原料的燃燒時(shí)的最高到達(dá)溫度或高溫區(qū)域保持時(shí)間，而能夠提高因熱量不足而燒結(jié)礦的冷強(qiáng)度容易降低的裝入層上層部的燒結(jié)礦的強(qiáng)度，或進(jìn)一步提高裝入層的中/下層部的燒結(jié)礦的強(qiáng)度。然而，在包含上述W02007-052776號(hào)公報(bào)的現(xiàn)有技術(shù)中，在燒結(jié)原料中含有的炭材的量與稀釋成上述規(guī)定濃度而供給的氣體燃料的關(guān)系中，對(duì)于應(yīng)該形成何種配合量這一點(diǎn)，還未作充分研究。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的是提供一種燒結(jié)礦的制造方法，該方法在下方吸引式燒結(jié)機(jī)的點(diǎn)火爐下游側(cè)供給氣體燃料而制造燒結(jié)礦，其中，在與上述氣體燃料的關(guān)系中，使燒結(jié)原料中含有的炭材的量最優(yōu)化，最大限度地發(fā)揮氣體燃料供給效果，能夠以高成品率，廉價(jià)地制造高強(qiáng)度、高品質(zhì)的燒結(jié)礦，而且，能夠削減燒結(jié)工序中產(chǎn)生的二氧化碳的排出量。發(fā)明者們?cè)谙路轿綗Y(jié)機(jī)的點(diǎn)火爐下游側(cè)供給稀釋氣體燃料而制造燒結(jié)礦的方法中，以高成品率廉價(jià)地制造高強(qiáng)度高品質(zhì)的燒結(jié)礦，并且近年來，尤其是面對(duì)制鐵業(yè)追求的二氧化碳的排出量的削減，為了使稀釋氣體燃料的供給量與燒結(jié)原料中含有的炭材量的關(guān)系最優(yōu)化而反復(fù)進(jìn)行了仔細(xì)研究。其結(jié)果是，發(fā)現(xiàn)了如下內(nèi)容而完成了本發(fā)明，即優(yōu)選根據(jù)稀釋氣體燃料的供給量削減燒結(jié)原料中含有的炭材的量的情況，以及即使削減與供給的氣體燃料的燃燒熱量相當(dāng)?shù)牧恳陨系奶坎?，也能夠充分地改善燒結(jié)礦的品質(zhì)特性并提高生產(chǎn)性，并且能夠大幅度地削減二氧化碳的排出量。即，本發(fā)明涉及一種燒結(jié)礦的制造方法，其具有裝入工序，將包含粉礦石和炭材的燒結(jié)原料裝入到循環(huán)移動(dòng)的臺(tái)車上而形成裝入層；點(diǎn)火工序，使用點(diǎn)火爐對(duì)該裝入層表面的炭材進(jìn)行點(diǎn)火；氣體燃料供給工序，將氣體燃料供給到裝入層上方的大氣中而形成燃燒下限濃度以下的稀釋氣體燃料進(jìn)行供給；燒結(jié)工序，通過配置在臺(tái)車下的風(fēng)箱將上述稀釋氣體燃料和空氣吸引到裝入層內(nèi)，使裝入層內(nèi)的炭材燃燒，并使上述稀釋氣體燃料在炭材燃燒后的裝入層內(nèi)燃燒而進(jìn)行燒結(jié)，所述燒結(jié)礦的制造方法的特征在于，與未供給氣體燃料時(shí)相比，削減上述燒結(jié)原料中的炭材的量。本發(fā)明的燒結(jié)礦的制造方法的特征在于，上述炭材的削減量以由下式定義的置換率計(jì)處于1 15的范圍內(nèi)，置換率=Β/Α其中，A 供給的氣體燃料的燃燒熱量，B 與削減的炭材量相當(dāng)?shù)娜紵裏崃?。另外，本發(fā)明的燒結(jié)礦的制造方法的特征在于，使上述置換率處于1. 5 10的范圍內(nèi)，或進(jìn)一步使上述置換率處于2 6的范圍內(nèi)。[發(fā)明效果]根據(jù)本發(fā)明，通過根據(jù)在燒結(jié)機(jī)的點(diǎn)火爐下游側(cè)供給的稀釋氣體燃料的供給量而削減燒結(jié)原料中含有的炭材的量，能夠使最高到達(dá)溫度不超過1380°C地將燒結(jié)工序中的燃燒/熔融帶的溫度長(zhǎng)時(shí)間保持在1200 1380°C的范圍內(nèi)，因此能夠以高成品率、確保高生產(chǎn)性并穩(wěn)定地制造高強(qiáng)度的燒結(jié)礦。此外，根據(jù)本發(fā)明，由于能夠減少與供給的氣體燃料的燃燒熱量相當(dāng)?shù)牧恳陨系奶坎模虼四軌蚪档吞坎某杀?，并能夠大幅度地削減燒結(jié)工序中產(chǎn)生的二氧化碳的排出量。


圖1是說明燒結(jié)礦的制造工序的圖。圖2是說明燒結(jié)時(shí)的裝入層內(nèi)的壓損和溫度的分布的圖。
圖3是比較表示燒結(jié)礦的生產(chǎn)性高時(shí)和生產(chǎn)性低時(shí)的裝入層內(nèi)溫度的時(shí)間推移的圖。圖4是示意性地說明裝入層的燒結(jié)進(jìn)展過程的圖。圖5是說明裝入層上層部、中層部及下層部的燒結(jié)時(shí)的溫度分布和裝入層寬度方向截面內(nèi)的燒結(jié)礦的成品率分布的圖。圖6是說明稀釋氣體燃料的供給方法的比較中使用的試驗(yàn)裝置的圖。圖7是說明本發(fā)明中的氣體燃料供給裝置的一例的圖。圖8是說明本發(fā)明中的氣體燃料供給裝置的另一例的圖。圖9是對(duì)燒結(jié)反應(yīng)進(jìn)行說明的圖。圖10是說明骸晶狀二次赤鐵礦生成的過程的狀態(tài)圖。圖11是說明給裝入層內(nèi)的溫度分布帶來影響的氣體燃料供給效果的圖。圖12是說明稀釋氣體燃料的供給條件濃度、供給位置給裝入層內(nèi)的溫度分布帶來的影響的圖。圖13是表示燒結(jié)鍋試驗(yàn)中的氣體燃料的燃燒熱量A和與削減炭材量相當(dāng)?shù)娜紵裏崃緽之比即置換率B/A、及燒結(jié)礦的品質(zhì)之間的關(guān)系的圖形。圖14是說明實(shí)施例的燒結(jié)試驗(yàn)中使用的燒結(jié)機(jī)的結(jié)構(gòu)的圖。圖15是表示實(shí)際燒結(jié)機(jī)中的氣體燃料的燃燒熱量A和與削減炭材量相當(dāng)?shù)娜紵裏崃緽之比即置換率B/A、及燒結(jié)礦的品質(zhì)之間的關(guān)系的圖形。標(biāo)號(hào)說明
1原料料斗
2、3 滾筒式攪
4鋪底料斗
5緩沖料斗
6滾筒進(jìn)料器
7切出滑槽
8臺(tái)車
9裝入層
10點(diǎn)火爐
11風(fēng)箱
具體實(shí)施例方式
如上所述，本發(fā)明的燒結(jié)礦的制造方法包括裝入工序、點(diǎn)火工序、氣體燃料供給工序及燒結(jié)工序這各個(gè)工序。在此，上述的裝入工序是將包含粉礦石和炭材的燒結(jié)原料裝入到循環(huán)移動(dòng)的臺(tái)車上而形成裝入層的工序，點(diǎn)火工序是通過點(diǎn)火爐對(duì)裝入層表層的炭材進(jìn)行點(diǎn)火的工序。而且，上述的氣體燃料供給工序是如下所述工序在點(diǎn)火爐的臺(tái)車前進(jìn)方向的下游側(cè)，從氣體燃料供給裝置將高濃度的氣體燃料高速地噴出到裝入層上方的大氣中， 并與空氣瞬間混合而形成燃燒下限濃度以下的規(guī)定濃度的稀釋氣體燃料，該稀釋氣體燃料與空氣一起被配置在臺(tái)車下的風(fēng)箱吸引而導(dǎo)入到裝入層內(nèi)，燒結(jié)工序是如下所述工序通過吸引到裝入層內(nèi)的上述空氣使裝入層內(nèi)的炭材燃燒，通過產(chǎn)生的燃燒熱量而使燒結(jié)原料熔融/燒結(jié)，并使稀釋氣體燃料在燃燒帶所通過的裝入層內(nèi)的規(guī)定的位置燃燒，然后促進(jìn)熔融/燒結(jié)而生成燒結(jié)塊。在本發(fā)明的燒結(jié)礦的制造方法中，通過將導(dǎo)入到裝入層中的高濃度的氣體燃料在裝入層的上方以高速噴出到大氣中而在短時(shí)間內(nèi)與周圍的空氣混合，從而稀釋成該氣體燃料具有的燃燒下限濃度以下的濃度，其后，將該稀釋氣體燃料導(dǎo)入到裝入層中。如此導(dǎo)入到裝入層內(nèi)之前進(jìn)行稀釋的理由如下所述。將燒結(jié)塊填充到內(nèi)徑300mmΦ X高度400mm的燒結(jié)鍋中，制作了在燒結(jié)塊的下方能夠通過燒結(jié)塊而吸引空氣的試驗(yàn)裝置。接下來，如圖6(a)所示，在距燒結(jié)塊的中央部上為深度90mm的位置埋入噴嘴，相對(duì)于吸引的空氣吹入1體積％量的100%濃度的甲烷氣體， 測(cè)定燒結(jié)塊內(nèi)的圓周方向及深度方向上的甲烷氣體濃度的分布，其結(jié)果如表1所示。而且， 如圖6(b)所示，使用相同的噴嘴，從燒結(jié)塊的上方350mm的位置將與上述同量的甲烷氣體供給到大氣中進(jìn)行稀釋，與上述同樣地測(cè)定燒結(jié)塊內(nèi)的甲烷氣體濃度的分布，其結(jié)果如表2 所示。根據(jù)上述結(jié)果可知，在將甲烷氣體直接導(dǎo)入到燒結(jié)塊中時(shí)，甲烷氣體向橫向的擴(kuò)散不充分，相對(duì)于此，在燒結(jié)塊上方供給甲烷氣體時(shí)，燒結(jié)塊內(nèi)的甲烷氣體濃度大致形成均勻化。從該結(jié)果可知，這是因?yàn)閮?yōu)選氣體燃料在燒結(jié)塊的上方供給到大氣中，并在導(dǎo)入到裝入層內(nèi)之前事先均勻地進(jìn)行稀釋。表 權(quán)利要求
1.一種燒結(jié)礦的制造方法，其具有裝入工序，將包含粉礦石和炭材的燒結(jié)原料裝入到循環(huán)移動(dòng)的臺(tái)車上而形成裝入層； 點(diǎn)火工序，使用點(diǎn)火爐對(duì)該裝入層表面的炭材進(jìn)行點(diǎn)火；氣體燃料供給工序，將氣體燃料供給到裝入層上方的大氣中而形成燃燒下限濃度以下的稀釋氣體燃料進(jìn)行供給；及燒結(jié)工序，通過配置在臺(tái)車下的風(fēng)箱將上述稀釋氣體燃料和空氣吸引到裝入層內(nèi)，使裝入層內(nèi)的炭材燃燒，并使上述稀釋氣體燃料在炭材燃燒后的裝入層內(nèi)燃燒而進(jìn)行燒結(jié)， 所述燒結(jié)礦的制造方法的特征在于， 與未供給氣體燃料時(shí)相比，削減上述燒結(jié)原料中的炭材的量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燒結(jié)礦的制造方法，其特征在于， 上述炭材的削減量以由下式定義的置換率計(jì)處于1 15的范圍內(nèi)， 置換率=B/A其中，A 供給的氣體燃料的燃燒熱量，B 與削減的炭材量相當(dāng)?shù)娜紵裏崃俊?br> 3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的燒結(jié)礦的制造方法，其特征在于， 使上述置換率處于1. 5 10的范圍內(nèi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的燒結(jié)礦的制造方法，其特征在于， 使上述置換率處于2 6的范圍內(nèi)。
全文摘要
提出了一種燒結(jié)礦的制造方法，在燒結(jié)機(jī)的點(diǎn)火爐下游側(cè)供給氣體燃料而制造燒結(jié)礦時(shí)，在與氣體燃料的關(guān)系中，使燒結(jié)原料中的炭材量最優(yōu)化，能夠穩(wěn)定地制造高強(qiáng)度、高品質(zhì)的燒結(jié)礦，而且，能夠削減CO2的產(chǎn)生量。為了對(duì)應(yīng)上述制造方法，而具有將包含粉礦石和炭材的燒結(jié)原料裝入到臺(tái)車上的裝入工序；對(duì)裝入層表面的炭材進(jìn)行點(diǎn)火的點(diǎn)火工序；在裝入層上方供給氣體燃料的氣體燃料供給工序；通過配置在臺(tái)車下的風(fēng)箱將上述稀釋氣體燃料和空氣吸引到裝入層內(nèi)，使裝入層內(nèi)的炭材燃燒，并使上述稀釋氣體燃料在炭材燃燒后的裝入層內(nèi)燃燒而進(jìn)行燒結(jié)的燒結(jié)工序，所述燒結(jié)礦的制造方法中，與未供給氣體燃料時(shí)相比，削減上述燒結(jié)原料中的炭材的量，優(yōu)選削減與氣體燃料供給工序中供給的氣體燃料的燃燒熱量相當(dāng)?shù)牧恳陨稀?br> 文檔編號(hào)C22B1/16GK102232120SQ20098014834
公開日2011年11月2日 申請(qǐng)日期2009年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月1日
發(fā)明者大山伸幸 申請(qǐng)人:杰富意鋼鐵株式會(huì)社