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JP5439982B2 - Method for producing sintered ore - Google Patents
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  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)

Description

本発明は、高強度高品質の焼結鉱を高歩留りかつ安全に製造することができる下方吸引式焼結機による焼結鉱の製造方法に関するものである。   The present invention relates to a method for producing sintered ore by a downward suction type sintering machine capable of producing high strength and high quality sintered ore with high yield and safety.

高炉製銑法の主原料である焼結鉱は、一般に、図1に示すような工程を経て製造される。焼結鉱の原料は、鉄鉱石粉や焼結鉱篩下粉、製鉄所内で発生した回収粉、石灰石およびドロマイトなどの含CaO系副原料、生石灰等の造粒助剤、コークス粉や無煙炭などであり、これらの原料は、ホッパー1・・・の各々から、コンベヤ上に所定の割合で切り出される。切り出された原料は、ドラムミキサー2および3等によって適量の水が加えられ、混合、造粒されて、平均径が3〜6mmの擬似粒子である焼結原料とされる。この焼結原料は、その後、焼結機上に配置されているサージホッパー4、5からドラムフィーダー6と切り出しシュート7を介して、無端移動式の焼結機パレット8上に装入され、焼結ベッドともいわれる装入層9を形成する。装入層の厚さ(高さ)は通常400〜800mm前後である。なお、装入層表面位置は、焼結パレット上に設置されたカットオフプレート12により一定に制御されており、装入層の厚みは、パレット8上端からカットオフプレート12下端までの距離に相当する。その後、装入層9の上方に設置された点火炉10により、装入層表層の炭材に点火するとともに、パレット8の直下に配設されているウインドボックス11を介して大気を下方に吸引することにより、該装入層中の炭材を順次燃焼させ、このときに発生する燃焼熱で前記焼結原料を溶融して焼結ケーキを得る。このようにして得た焼結ケーキは、その後、破砕、整粒され、所定粒径(例えば、約5mm)以上の塊成物が、成品焼結鉱として回収される。   Sinter ore, which is the main raw material of the blast furnace ironmaking method, is generally manufactured through a process as shown in FIG. The raw materials for sintered ore are iron ore powder, sintered ore sieving powder, recovered powder generated in steelworks, CaO-containing auxiliary materials such as limestone and dolomite, granulation aids such as quick lime, coke powder and anthracite Yes, these raw materials are cut out from each of the hoppers 1. The cut out raw material is added with an appropriate amount of water by the drum mixers 2 and 3 and the like, mixed and granulated to obtain a sintered raw material which is pseudo particles having an average diameter of 3 to 6 mm. This sintered raw material is then charged onto an endless moving type sintering machine pallet 8 from a surge hopper 4, 5 arranged on the sintering machine via a drum feeder 6 and a cutting chute 7, and baked. A charging layer 9, also referred to as a binding bed, is formed. The thickness (height) of the charging layer is usually around 400 to 800 mm. The surface position of the charging layer is controlled to be constant by the cut-off plate 12 installed on the sintering pallet, and the thickness of the charging layer corresponds to the distance from the upper end of the pallet 8 to the lower end of the cut-off plate 12. To do. Thereafter, the ignition furnace 10 installed above the charging layer 9 ignites the carbon material on the surface of the charging layer, and sucks the atmosphere downward through the wind box 11 disposed immediately below the pallet 8. By doing so, the carbonaceous material in the charging layer is sequentially burned, and the sintered raw material is melted by the combustion heat generated at this time to obtain a sintered cake. The sintered cake thus obtained is then crushed and sized, and an agglomerate having a predetermined particle size (for example, about 5 mm) or more is recovered as a product sintered ore.

上記製造プロセスにおいて、点火炉10によって点火された装入層中の炭材は、その後、ウインドボックスによって装入層の上層から下層に向かって吸引される大気によって燃焼を続け、幅をもった燃焼・溶融帯(以降、単に「燃焼帯」ともいう。)を形成する。この燃焼帯は、パレット8が下流側に移動するのに伴って次第に装入層の上層から下層に移行し、燃焼帯が通過した後には焼結ケーキ層(以降、単に「焼結層」ともいう。)が生成されている。また、燃焼帯が上層から下層に移行するのにともない、焼結原料中に含まれる水分は、炭材の燃焼熱で気化して、まだ温度が上昇していない下層の焼結原料中に濃縮し、湿潤帯を形成する。その水分濃度がある程度以上になると、吸引ガスの流路となる焼結原料の粒子間の空隙が水分で埋まり、通気抵抗を増大させる。また、焼結反応に必要な燃焼帯に発生する溶融部分も、通気抵抗を高める要因となる。   In the above manufacturing process, the carbonaceous material in the charging layer ignited by the ignition furnace 10 is continuously burned by the air sucked from the upper layer to the lower layer by the windbox, and has a wide combustion. -A melting zone (hereinafter, simply referred to as "combustion zone") is formed. This combustion zone gradually moves from the upper layer to the lower layer of the charging layer as the pallet 8 moves downstream, and after passing through the combustion zone, a sintered cake layer (hereinafter simply referred to as “sintered layer”). Is generated). In addition, as the combustion zone moves from the upper layer to the lower layer, the moisture contained in the sintering material is evaporated by the combustion heat of the carbon material and concentrated in the lower sintering material that has not yet risen in temperature. To form a wet zone. When the moisture concentration exceeds a certain level, the voids between the sintered raw material particles serving as suction gas flow paths are filled with moisture, thereby increasing the ventilation resistance. Further, the melted portion generated in the combustion zone necessary for the sintering reaction also becomes a factor for increasing the airflow resistance.

図2は、厚さが600mmの装入層中を移動する燃焼帯が、該装入層のパレットの約400mm上(装入層表面から200mm下)の位置にあるときの、装入層内の圧損と温度の分布を示したものである。このときの圧損分布は、湿潤帯におけるものが約60%、燃焼帯におけるものが約40%である。   FIG. 2 shows the inside of the charging layer when the combustion zone moving in the charging layer having a thickness of 600 mm is located approximately 400 mm above the pallet of the charging layer (200 mm below the charging layer surface). This shows the pressure loss and temperature distribution. The pressure loss distribution at this time is about 60% in the wet zone and about 40% in the combustion zone.

さて、焼結機の生産量(t/hr)は、一般に、焼結生産率(t/hr・m)×焼結機面積(m)により決定される。即ち、焼結機の生産量は、焼結機の機幅や機長、原料堆積層の厚さ(装入層厚さ)、焼結原料の嵩密度、焼結(燃焼)時間、歩留りなどにより変化する。したがって、焼結鉱の生産量を増加させるには、装入層の通気性(圧損)を改善して焼結時間を短縮する、あるいは、破砕前の焼結ケーキの冷間強度を高めて歩留りを向上することなどが有効であると考えられている。 The production amount (t / hr) of the sintering machine is generally determined by the sintering production rate (t / hr · m 2 ) × sintering machine area (m 2 ). That is, the production amount of the sintering machine depends on the machine width and length of the sintering machine, the thickness of the raw material deposition layer (charge layer thickness), the bulk density of the sintering raw material, the sintering (combustion) time, the yield, etc. Change. Therefore, to increase the production of sintered ore, improve the air permeability (pressure loss) of the charge layer and shorten the sintering time, or increase the cold strength of the sintered cake before crushing and increase the yield. It is considered effective to improve the above.

図3は、焼結鉱の生産性が高い時と低い時、即ち、焼結機のパレット移動速度が速い時と遅い時の装入層内のある点における温度と時間の推移を示したものである。焼結原料の粒子が溶融し始める1200℃以上の温度に保持される時間(以降、「高温域保持時間」と称する)は、生産性が低い場合はt、生産性が高い場合はtで表されている。生産性が高い時はパレットの移動速度が速いため、高温域保持時間tが、生産性が低い時のtと比べて短くなる。高温域保持時間が短くなると焼成不足となり易く、焼結鉱の冷間強度が低下し、歩留りが低下する。したがって、高強度の焼結鉱を短時間で、高い歩留りをもって生産性よく製造するには、何らかの手段を講じて「高温域保持時間」を延長し、焼結ケーキの強度、即ち焼結鉱の冷間強度を高めてやる必要がある。なお、焼結鉱の冷間強度を表す指標としては、一般に、SI(シャッターインデックス)、TI(タンブラーインデックス)が用いられている。 Fig. 3 shows the change in temperature and time at a certain point in the charging layer when the sintered ore productivity is high and low, that is, when the pallet moving speed of the sintering machine is fast and slow. It is. The time at which the sintered raw material particles start to melt is maintained at a temperature of 1200 ° C. or higher (hereinafter referred to as “high temperature region holding time”) is t 1 when productivity is low, and t 2 when productivity is high. It is represented by Because at high productivity faster moving speed of the pallet, the high temperature zone holding time t 2, is shorter than the t 1 when the productivity is low. If the high temperature region holding time is shortened, firing is likely to be insufficient, the cold strength of the sintered ore is lowered, and the yield is lowered. Therefore, in order to produce high-strength sintered ore in a short time and with high yield and good productivity, some measures should be taken to extend the “high temperature range holding time” and the strength of the sintered cake, It is necessary to increase the cold strength. In general, SI (shutter index) and TI (tumbler index) are used as indices representing the cold strength of sintered ore.

図4は、点火炉によって着火された装入層表層の炭材が、吸引される空気によって燃焼を続けて燃焼帯を形成し、これが装入層の上層から下層に順次移動し、焼結ケーキが形成されていく過程を模式的に示した図である。また、図5(a)は、上記燃焼帯が、図4に示した太枠内に示した装入層の上層部、中層部および下層部の各層内に存在しているときの温度分布を模式的に示したものである。焼結鉱の強度は、1200℃以上の温度に保持される時間、正確には、1200℃以上の温度に保持される温度と時間の積に影響され、その値が大きいほど焼結鉱の強度は高くなる。装入層の中層部および下層部は、装入層上層部の炭材の燃焼で発生する燃焼熱が吸引される空気と共に運ばれて予熱される。そのため、装入層の中層部や下層部は高温度に長時間にわたって保持されるのに対して、装入層上層部は、燃焼熱が不足し、焼結に必要な燃焼溶融反応(焼結化反応)が不十分となりやすい。その結果、装入層内の焼結機幅方向断面内の焼結鉱の歩留り分布は、図5(b)に示したように、装入層上層部ほど歩留りが低くなる。   FIG. 4 shows that the carbon material in the surface of the charged layer ignited by the ignition furnace continues to burn by the sucked air to form a combustion zone, which moves sequentially from the upper layer to the lower layer of the charged layer, It is the figure which showed typically the process in which is formed. FIG. 5A shows the temperature distribution when the combustion zone is present in each of the upper layer portion, middle layer portion, and lower layer portion of the charging layer shown in the thick frame shown in FIG. It is shown schematically. The strength of sintered ore is affected by the time of holding at a temperature of 1200 ° C. or higher, more precisely the product of temperature and time held at a temperature of 1200 ° C. or higher. Becomes higher. The middle layer portion and the lower layer portion of the charging layer are preheated by being transported together with the air by which the combustion heat generated by the combustion of the carbon material in the upper layer of the charging layer is sucked. Therefore, while the middle layer and lower layer of the charging layer are kept at a high temperature for a long time, the upper layer of the charging layer lacks the heat of combustion, and the combustion melting reaction (sintering) required for sintering. The chemical reaction) tends to be insufficient. As a result, as shown in FIG. 5B, the yield distribution of the sintered ore in the cross section in the width direction of the sintering machine in the charging layer becomes lower in the upper layer portion of the charging layer.

この問題に対しては、装入層上層部を長時間にわたって高温に保持することを目的とした技術が幾つか提案されている。例えば、特許文献1には、装入層に点火後、装入層上に気体燃料を噴射する技術が、特許文献2には、装入層に点火後、装入層に吸引される空気中に可燃性ガスを添加する技術が、また、特許文献3には、焼結原料の装入層内を高温にするため、装入層の上にフードを配設し、そのフードから空気やコークス炉ガスとの混合ガスを点火炉直後の位置で吹き込む技術が、さらに、特許文献4には、低融点溶剤と炭材や可燃性ガスを同時に点火炉直後の位置で吹き込む技術が提案されている。   For this problem, several techniques have been proposed for the purpose of keeping the upper portion of the charging layer at a high temperature for a long time. For example, Patent Document 1 discloses a technique for injecting gaseous fuel onto a charging layer after the charging layer is ignited. Patent Document 2 discloses a technique in which air is sucked into the charging layer after the charging layer is ignited. In addition, in Patent Document 3, a hood is disposed on the charging layer so that the inside of the charging layer of the sintering raw material is heated, and air or coke is discharged from the hood. A technique for blowing a mixed gas with a furnace gas at a position immediately after the ignition furnace, and Patent Document 4 propose a technique for simultaneously blowing a low-melting-point solvent and a carbonaceous material or a combustible gas at a position immediately after the ignition furnace. .

しかし、これらの技術は、高濃度の気体燃料を使用し、しかも燃料ガスの吹き込みに際して炭材量を削減していないため、装入層内の焼結時の最高到達温度が操業管理上の上限温度である1400℃以上、厳密な化学反応論的な観点からは1380℃を超える高温となり、焼結過程で生成したカルシウムフェライトが分解して、被還元性や冷間強度の低い焼結鉱が生成して歩留改善効果が得られなかったり、気体燃料の燃焼による温度上昇と熱膨張によって通気性が悪化し、生産性が低下したりし、さらには、気体燃料の使用によって焼結ベッド(装入層)上部空間で火災を起こす危険性があったりするため、いずれも実用化には至っていない。   However, since these technologies use high-concentration gaseous fuel and do not reduce the amount of carbonaceous material when fuel gas is injected, the maximum temperature reached during sintering in the charged layer is the upper limit for operation management. The temperature is 1400 ° C or higher, and the temperature is higher than 1380 ° C from a strict chemical reaction point of view. Calcium ferrite produced in the sintering process decomposes, resulting in a sintered ore with low reducibility and low cold strength. The yield improvement effect is not obtained, the gas permeability increases due to the temperature rise and thermal expansion caused by the combustion of the gaseous fuel, the productivity decreases, and further, the use of the gaseous fuel reduces the productivity of the sintered bed ( There is a risk of fire in the upper space), so none have been put to practical use.

そこで、出願人は、上記問題点を解決する技術として、焼結機の点火炉の下流において、燃焼下限濃度以下に希釈した各種気体燃料を、パレット上の焼結原料層(装入層)の上から供給して装入層内に導入し、燃焼させることにより、装入層内の最高到達温度および高温域保持時間のいずれか一方または両方を調整する方法を特許文献5に提案している。   Therefore, as a technique for solving the above-mentioned problems, the applicant, in the downstream of the ignition furnace of the sintering machine, various gaseous fuels diluted below the lower combustion limit concentration are used for the sintering raw material layer (charging layer) on the pallet. Patent Document 5 proposes a method of adjusting either one or both of the highest temperature reached in the charging layer and the high temperature region holding time by supplying from above, introducing into the charging layer, and burning. .

特開昭48−18102号公報Japanese Patent Laid-Open No. 48-18102 特公昭46−27126号公報Japanese Patent Publication No.46-27126 特開昭55−18585号公報JP-A-55-18585 特開平5−311257号公報Japanese Patent Laid-Open No. 5-311257 WO2007−052776号公報WO2007-052776

上記特許文献5の技術によれば、下方吸引式焼結機の装入層内に、所定の濃度に希釈した気体燃料を導入し、装入層内の目標とする位置で燃焼させることができるので、焼結原料の燃焼時の最高到達温度や高温域保持時間を適正に制御することによって、熱量不足で焼結鉱の冷間強度が低くなりやすい装入層上層部の焼結鉱の強度を高めたり、装入層の中・下層部の焼結鉱の強度をより高めたりすることができる。   According to the technique of the above-mentioned Patent Document 5, gaseous fuel diluted to a predetermined concentration can be introduced into the charging layer of the downward suction type sintering machine and burned at a target position in the charging layer. Therefore, by appropriately controlling the maximum temperature reached during combustion of the sintering raw material and the holding time in the high temperature range, the strength of the sintered ore in the upper part of the charge layer that tends to decrease the cold strength of the sintered ore due to insufficient heat quantity And the strength of sintered ore in the middle and lower layers of the charging layer can be increased.

しかしながら、上記所定濃度に希釈した気体燃料を点火炉下流側で供給する場合、気体燃料が供給されるノズル開口部付近では、気体燃料はまだ高濃度であるため、着火や燃焼が起こりやすく、この着火や燃焼を防止できないと、せっかく供給した気体燃料が焼結ベッド上で燃焼してしまい、本来の気体燃料供給効果が得られなくなる。また、供給した気体燃料に着火した場合には、一旦、気体燃料の供給を停止して、窒素ガス等でパージして消炎し、気体燃料を供給配管から追い出してから、再度、気体燃料の吹き込みを開始することになるため、その間、気体燃料の供給効果が得られない。さらに、気体燃料を供給する焼結操業では、パレットに充填された焼結原料中の炭材(コークス)は、気体燃料供給効果を見込んで、その配合量を予め低減しているため、気体燃料の供給が停止した時間帯の焼結鉱は、熱不足となって品質が低下してしまうという問題がある。   However, when the gaseous fuel diluted to the predetermined concentration is supplied downstream of the ignition furnace, the gaseous fuel is still in a high concentration in the vicinity of the nozzle opening to which the gaseous fuel is supplied. If ignition and combustion cannot be prevented, the supplied gaseous fuel burns on the sintering bed, and the original gaseous fuel supply effect cannot be obtained. If the supplied gaseous fuel is ignited, temporarily stop supplying gaseous fuel, purge with nitrogen gas to extinguish the flame, expel gaseous fuel from the supply pipe, and then blow gaseous fuel again. In the meantime, the effect of supplying the gaseous fuel cannot be obtained. Further, in the sintering operation for supplying the gaseous fuel, the carbonaceous material (coke) in the sintering raw material filled in the pallet has been reduced in advance in consideration of the gaseous fuel supply effect. However, there is a problem that the quality of the sintered ore during the time period when the supply of ceases is insufficient due to insufficient heat.

そこで、本発明の目的は、下方吸引式焼結機の点火炉下流側で気体燃料を供給して高強度、高品質の焼結鉱を製造する方法において、噴出口近傍での気体燃料の着火や燃焼を効果的に防止するとともに、たとえ着火や燃焼が起きたときでも、気体燃料の供給を停止することなく焼結操業を継続することができ、気体燃料供給効果を最大限に発揮することができる焼結鉱の製造方法を提案することにある。   Accordingly, an object of the present invention is to ignite gaseous fuel in the vicinity of a jet outlet in a method for producing high-strength, high-quality sintered ore by supplying gaseous fuel downstream of an ignition furnace of a downward suction type sintering machine. In addition to effectively preventing gas and combustion, the sintering operation can be continued without stopping the supply of gaseous fuel even when ignition or combustion occurs, and the gas fuel supply effect can be maximized. The purpose of this is to propose a method for producing sintered ore.

発明者らは、上記課題を解決するべく、気体燃料の供給方法について鋭意検討を重ねた。その結果、気体燃料の燃焼濃度範囲は、気体燃料に窒素ガス、二酸化炭素、水蒸気等の消炎性ガスを混合することにより変更しえること、したがって、消炎性ガスを気体燃料に混合して燃焼下限濃度を高めてやれば、供給する希釈気体燃料の濃度を高めることができるだけでなく、たとえ気体燃料が着火して燃焼を起こしたとしても、気体燃料の供給を継続しつつ、着火燃焼を防止することができることに想到し、本発明を開発した。   In order to solve the above-mentioned problems, the inventors have made extensive studies on a method for supplying gaseous fuel. As a result, the combustion concentration range of gaseous fuel can be changed by mixing the gaseous fuel with an extinguishing gas such as nitrogen gas, carbon dioxide, water vapor, etc. If the concentration is increased, not only can the concentration of the diluted gaseous fuel supplied be increased, but even if the gaseous fuel ignites and causes combustion, the gaseous fuel continues to be supplied and ignition combustion is prevented. The present invention has been developed in view of the fact that it is possible.

すなわち、本発明は、循環移動するパレット上に粉鉱石と炭材を含む焼結原料を装入して装入層を形成する装入工程と、その装入層表面の炭材に点火炉を使って点火する点火工程と、装入層上方のフード内の大気中に気体燃料を供給する気体燃料供給工程と、パレット下に配置されたウインドボックスで上記気体燃料と空気を装入層内に吸引し、装入層内の炭材を燃焼させると共に、上記気体燃料を炭材燃焼により形成される燃焼・溶融帯のより上層部で燃焼させて焼結原料を焼結する焼結工程を有する焼結鉱の製造方法において、上記気体燃料供給工程で、装入層表面の上方30mm以上の高さから、気体燃料および消炎性ガスを、下記(1)式;
h≧2.5d(200/C+1)+50(1−cosβ) ・・・(1)
ここで、h:装入層表面からのノズル高さ(mm)(ただし、h≧30mm)
d:ノズルの口径(mm)
β:鉛直下方からのノズル吹出角度(度)
C:気体燃料の燃焼下限濃度(vol%)
を満たして供給することによって、気体燃料に消炎性ガスを混合し希釈することを特徴とする焼結鉱の製造方法である。
That is, the present invention includes a charging step of forming a charging layer by charging a sintered raw material containing fine ore and carbonaceous material on a circulating pallet, and an ignition furnace for the carbonaceous material on the surface of the charging layer. An ignition process for igniting, a gaseous fuel supply process for supplying gaseous fuel to the atmosphere in the hood above the charging layer, and a gas box disposed under the pallet to bring the gaseous fuel and air into the charging layer. Suction is performed to burn the carbonaceous material in the charging layer and to sinter the raw material by burning the gaseous fuel in the upper layer of the combustion / melting zone formed by the carbonaceous material combustion. In the method for producing sintered ore , the gaseous fuel and the extinguishing gas are expressed by the following formula (1) from a height of 30 mm or more above the charged layer surface in the gaseous fuel supply step :
h ≧ 2.5d (200 / C + 1) +50 (1-cos β) (1)
Here, h: nozzle height from the charging layer surface (mm) (however, h ≧ 30 mm)
d: Nozzle diameter (mm)
β: Nozzle blowing angle from vertically below (degrees)
C: Combustion lower limit concentration (vol%) of gaseous fuel
By filling and supplying the above, an extinguishing gas is mixed with the gaseous fuel and diluted to produce a sintered ore.

また、本発明の焼結鉱の製造方法における上記消炎性ガスは、窒素ガス、炭酸ガス、アルゴンガスおよび水蒸気のうちから選ばれる1種または2種以上を混合したガスであることを特徴とする。   In the method for producing sintered ore according to the present invention, the flame extinguishing gas is a gas in which one or more selected from nitrogen gas, carbon dioxide gas, argon gas and water vapor are mixed. .

また、本発明の焼結鉱の製造方法は、上記消炎性ガスは、フード内のいずれかの位置で希釈気体燃料の濃度が燃焼下限濃度の1/4以上となったとき、および/または、フード内の気体燃料に着火した場合に混合することを特徴とする。   Further, in the method for producing a sintered ore according to the present invention, the extinguishing gas is obtained when the concentration of the diluted gas fuel becomes ¼ or more of the lower combustion limit concentration at any position in the hood, and / or It mixes when the gaseous fuel in a hood ignites.

本発明によれば、気体燃料に窒素や炭酸ガス、水蒸気等の消炎性ガスを混合し、燃焼下限濃度を上昇させることにより、供給する気体燃料の濃度を高めることができるだけでなく、供給した気体燃料の着火や燃焼を確実に防止することができるので、焼結鉱の製造を安全に行うことが可能となる。また、たとえ気体燃料の着火や燃焼が起こっても、気体燃料に消炎性ガスを混合することで着火や燃焼を防止し、気体燃料の供給を継続して行うことができるので、高品質の焼結鉱を安定して製造することができる。   According to the present invention, not only the concentration of gaseous fuel to be supplied can be increased by mixing a gaseous fuel with an extinguishing gas such as nitrogen, carbon dioxide, water vapor, etc., and raising the lower combustion limit concentration, but also the supplied gas Since ignition and combustion of the fuel can be surely prevented, it becomes possible to manufacture the sintered ore safely. Even if gaseous fuel is ignited or burned, mixing the gaseous fuel with an extinguishing gas can prevent ignition and combustion, and supply of gaseous fuel can be continued, so high quality firing is possible. A stable ore can be produced.

焼結鉱の製造工程を説明する図である。It is a figure explaining the manufacturing process of a sintered ore. 焼結時の装入層内の圧損と温度の分布を説明する図である。It is a figure explaining the pressure loss and temperature distribution in the charging layer at the time of sintering. 焼結鉱の生産性が高い時と低い時の装入層内温度の時間推移を比較して示した図である。It is the figure which compared and showed the time transition of the temperature in a charging layer when the productivity of a sintered ore is high and low. 装入層の焼結進行過程を模式的に説明する図である。It is a figure which illustrates typically the progress process of the sintering of a charging layer. 装入層上層部、中層部および下層部における焼結時の温度分布と、装入層幅方向断面内における焼結鉱の歩留り分布を説明する図である。It is a figure explaining the temperature distribution at the time of sintering in a charging layer upper layer part, an intermediate | middle layer part, and a lower layer part, and the yield distribution of the sintered ore in the charging layer width direction cross section. 焼結反応について説明する図であるIt is a figure explaining a sintering reaction. 骸晶状二次ヘマタイトが生成する過程を説明する状態図である。It is a state figure explaining the process in which skeletal secondary hematite is produced. 希釈気体燃料の供給方法の比較に用いた試験装置を説明する図である。It is a figure explaining the test apparatus used for the comparison of the supply method of dilution gas fuel. 本発明における気体燃料供給装置の一例を説明する図である。It is a figure explaining an example of the gaseous fuel supply apparatus in this invention. 本発明における気体燃料供給装置の他の例を説明する図である。It is a figure explaining the other example of the gaseous fuel supply apparatus in this invention. 気体燃料に消炎性ガスを混合させたときの可燃範囲に及ぼす影響を示すグラフである。It is a graph which shows the influence which it has on the combustible range when an extinguishing gas is mixed with gaseous fuel. 気体燃料に消炎性ガスを混合させたときの可燃範囲に及ぼす影響を示す他のグラフである。It is another graph which shows the influence which it has on the combustible range when flame-extinguishing gas is mixed with gaseous fuel. 気体燃料に消炎性ガスを混合させる方法の一例を説明する図である。It is a figure explaining an example of the method of mixing flame-extinguishing gas with gaseous fuel. 気体燃料に着火したときの本発明の操業方法を説明する図である。It is a figure explaining the operation method of the present invention when gas fuel is ignited. 気体燃料供給配管の配設例を説明する平面図である。It is a top view explaining the example of arrangement | positioning of gaseous fuel supply piping. 気体燃料吹き込みノズルからの気体燃料の噴出方向を説明する図である。It is a figure explaining the jet direction of the gaseous fuel from a gaseous fuel blowing nozzle. ノズルからのガス吹出し角度βとガス流路長との関係を説明する図である。It is a figure explaining the relationship between the gas blowing angle (beta) from a nozzle, and gas flow path length.

本発明の焼結鉱の製造方法は、装入工程、点火工程、気体燃料供給工程および焼結工程の各工程から構成されている。ここで、上記の装入工程は、循環移動するパレット上に粉鉱石と炭材を含む焼結原料を装入して装入層を形成する工程であり、点火工程は、点火炉によって装入層表層の炭材に点火する工程である。また、上記の気体燃料供給工程は、点火炉のパレット進行方向の下流側で、気体燃料供給装置から高濃度の気体燃料を装入層上方の大気中に高速で吐出し、空気と瞬時に混合させて燃焼下限濃度以下の所定濃度の希釈気体燃料とし、この希釈気体燃料を空気と共にパレット下に配置されたウインドボックスによって吸引して装入層内に導入する工程であり、焼結工程は、装入層内に吸引した上記空気によって装入層内の炭材を燃焼させ、発生した燃焼熱によって焼結原料を溶融・焼結すると共に、希釈気体燃料を燃焼帯が通過した装入層内の所定の位置で燃焼させ、さらに溶融・焼結を促進して焼結ケーキを生成させる工程である。   The manufacturing method of the sintered ore of this invention is comprised from each process of a charging process, an ignition process, a gaseous fuel supply process, and a sintering process. Here, the above charging step is a step of charging a sintered raw material including fine ore and carbonaceous material on a circulating pallet to form a charging layer, and the ignition step is charged by an ignition furnace. It is a step of igniting the carbon material on the surface layer. In the gas fuel supply process, high-concentration gas fuel is discharged from the gas fuel supply device into the atmosphere above the charging layer at a high speed on the downstream side in the pallet moving direction of the ignition furnace, and instantaneously mixed with air. The diluted gas fuel having a predetermined concentration below the lower combustion limit concentration, and this diluted gas fuel is sucked together with air by a wind box placed under the pallet and introduced into the charging layer, and the sintering step is The carbon material in the charging layer is combusted by the air sucked into the charging layer, the sintered raw material is melted and sintered by the generated combustion heat, and the diluted gas fuel is passed through the combustion zone. Is a step of generating a sintered cake by burning at a predetermined position and further promoting melting and sintering.

まず、本発明の焼結鉱の製造方法において、装入層内に気体燃料を供給する理由について説明する。
「鉱物工学」(今井秀喜、武内寿久禰,藤木良規編、1976、175、朝倉書店)によれば、焼結反応は、図6の模式図のようにまとめられる。また、表1には、焼結過程で生成する各種鉱物の引張強度(冷間強度)と被還元性の値を示した。図6からわかるように、焼結過程では、1200℃で融液が生成し始め、焼結鉱の構成鉱物の中で最も高強度で被還元性も比較的高いカルシウムフェライトが生成する。さらに昇温が進んで約1380℃を超えると、冷間強度と被還元性が最も低い非晶質珪酸塩(カルシウムシリケート)と、還元粉化しやすい二次ヘマタイトとに分解し始める。したがって、焼結鉱の冷間強度および被還元性のいずれにも優れた焼結鉱を安定して得るには、焼結過程において1200℃以上の温度で得られたカルシウムフェライトを、カルシウムシリケートと二次ヘマタイトとに分解させないことが重要なポイントとなる。
First, the reason why gaseous fuel is supplied into the charging layer in the method for producing sintered ore of the present invention will be described.
According to “Mineral Engineering” (Hideki Imai, Toshihisa Takeuchi, Yoshiki Fujiki, 1976, 175, Asakura Shoten), the sintering reaction is summarized as shown in the schematic diagram of FIG. Table 1 shows the tensile strength (cold strength) and reducibility values of various minerals produced during the sintering process. As can be seen from FIG. 6, in the sintering process, a melt starts to be generated at 1200 ° C., and calcium ferrite having the highest strength and relatively high reducibility among the constituent minerals of the sintered ore is generated. When the temperature rises further and exceeds about 1380 ° C., it begins to decompose into amorphous silicate (calcium silicate) having the lowest cold strength and reducibility and secondary hematite that is easily reduced to powder. Therefore, in order to stably obtain a sintered ore excellent in both cold strength and reducibility of the sintered ore, calcium ferrite obtained at a temperature of 1200 ° C. or higher in the sintering process is used as calcium silicate. It is an important point not to decompose into secondary hematite.

Figure 0005439982
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また、上記刊行物「鉱物工学」によれば、焼結鉱の還元粉化の起点となる二次ヘマタイトの析出挙動について、鉱物合成試験の結果から、図7の状態図により説明している。その説明によると、還元粉化の起点となる骸晶状二次ヘマタイトは、Mag.ss+Liq.域まで昇温して冷却したのちに析出するので、状態図上では、(1)の経路でなく、(2)の経路を介して焼結鉱を製造することで、還元粉化を抑制できるとしている。
したがって、還元粉化性(RDI)に優れかつ高強度で被還元性に優れる焼結鉱を得るためには、焼結時における装入層内の最高到達温度を1380℃超えとすることなく、装入層内の温度を1200℃(カルシウムフェライトの固相線温度)〜1380℃(転移温度)の範囲に制御する必要がある。
Further, according to the above-mentioned publication “Mineral Engineering”, the precipitation behavior of secondary hematite, which is the starting point for reducing powdering of sintered ore, is explained from the result of the mineral synthesis test with the state diagram of FIG. According to the explanation, the skeletal secondary hematite used as the starting point of reduced powdering is Mag. ss + Liq. Since it precipitates after heating up to the zone and cooling, reducing powdering can be suppressed by producing sintered ore via the path (2) instead of the path (1) on the phase diagram. It is said.
Therefore, in order to obtain a sintered ore excellent in reduced powdering property (RDI) and having high strength and excellent reducibility, the maximum reached temperature in the charging layer during sintering does not exceed 1380 ° C., It is necessary to control the temperature in the charging layer in the range of 1200 ° C. (solidus temperature of calcium ferrite) to 1380 ° C. (transition temperature).

また、カルシウムフェライトの生成は、前述したように、実操業上、1200℃以上1400℃以下の温度に保持される時間、正確には、1205℃〜1380℃の範囲の保持される温度と時間の積に依存する。したがって、高強度で被還元性がよくかつ低RDIの焼結鉱を得るためには、焼結時の装入層内の温度を1200〜1400℃の範囲に長時間保持するヒートパターンを如何に実現するかが課題となる。そこで、本発明は、焼結に必要な熱源を確保し、焼結時の装入層内の温度を1200〜1400℃の温度範囲に保持する時間を延長するため、炭材に加えてさらに希釈気体燃料を装入層内に供給する焼結方法を採用している。   In addition, as described above, the formation of calcium ferrite is performed for a period of time during which the temperature is maintained at a temperature of 1200 ° C. or higher and 1400 ° C. or lower in actual operation. Depends on product. Therefore, in order to obtain a sintered ore with high strength, good reducibility, and low RDI, how should a heat pattern be maintained for a long time in the temperature range of 1200 to 1400 ° C. during the sintering? It will be a challenge whether to realize it. Therefore, the present invention secures a heat source necessary for sintering and further dilutes in addition to the carbonaceous material in order to extend the time for maintaining the temperature in the charging layer during sintering in the temperature range of 1200 to 1400 ° C. A sintering method is employed in which gaseous fuel is supplied into the charging layer.

しかし、気体燃料を供給する場合に注意すべきことは、従来、コークスのみを炭材として用いていた場合には、コークスの燃焼熱によって上記焼結温度を確保していたが、従来と同じ量の炭材が含まれて装入層内に希釈気体燃料の供給を行うと、気体燃料の燃焼熱によって焼結時の最高到達温度が上昇して上述した適正温度範囲(1200〜1400℃)に装入層内の温度を維持することができなくなり、焼結強度の低いカルシウムフェライトが生成して、歩留りや被還元性の低下を招くことがあるということである。したがって、供給する気体燃料に応じて、焼結原料中に配合する炭材の量を低減することが好ましい。また、炭材量を削減できれば、炭材コストが低減できるだけでなく、焼結工程で発生する二酸化炭素の量を削減することも可能となる。   However, when supplying gaseous fuel, it should be noted that, in the past, when only coke was used as a carbonaceous material, the above sintering temperature was secured by the combustion heat of coke, but the same amount as before When carbon dioxide is included and diluted gas fuel is supplied into the charging layer, the highest temperature reached during sintering is increased by the combustion heat of the gaseous fuel, and the above-mentioned appropriate temperature range (1200 to 1400 ° C.) is reached. This means that the temperature in the charging layer cannot be maintained, and calcium ferrite having a low sintering strength is generated, resulting in a decrease in yield and reducibility. Therefore, it is preferable to reduce the amount of carbonaceous material blended in the sintered raw material according to the gaseous fuel to be supplied. If the amount of carbon material can be reduced, not only the carbon material cost can be reduced, but also the amount of carbon dioxide generated in the sintering process can be reduced.

次に、本発明の焼結鉱の製造方法において、装入層上方のフード内の大気中に気体燃料を供給する方法はどのような方法でも良く、例えば気体燃料を予め空気と混合させておくこともできる。フード内での気体燃料の濃度は燃焼下限濃度以下であることが好ましく、中でも、高濃度の気体燃料を装入層の上方で大気中に高速で吐出(噴出)させて周囲の空気と短時間で混合させ、その気体燃料が有する燃焼下限濃度以下の濃度に希釈し、その後、その希釈した気体燃料を装入層中に導入することが好ましい。その理由は、以下のとおりである。
内径300mmφ×高さ400mmの焼結鍋に焼結ケーキを充填し、焼結ケーキの下方で焼結ケーキを通して空気を吸引可能とした実験装置を製作した。次いで、図8(a)に示したように、焼結ケーキの中央部の上から深さ90mmの位置にノズルを埋め込み、吸引する空気に対して1vol%となる量の100%濃度のメタンガスを吹き込み、焼結ケーキ内の円周方向および深さ方向におけるメタンガス濃度の分布を測定し、その結果を表2に示した。また、図8(b)に示したように、同じノズルを用いて、焼結ケーキの上方350mmの位置から、上記と同量のメタンガスを大気中に供給して希釈し、上記と同様にして焼結ケーキ内のメタンガス濃度の分布を測定し、その結果を表3に示した。これらの結果から、メタンガスを焼結ケーキ中に直接導入した場合には、メタンガスの横方向への拡散が不十分であるのに対して、メタンガスを焼結ケーキ上方で供給した場合には、焼結ケーキ内のメタンガス濃度はほぼ均一化していることがわかる。この結果からわかるように、気体燃料は、焼結ケーキの上方で大気中に供給し、装入層内に導入される前に、均一に希釈しておくことが好ましいからである。
Next, in the method for producing sintered ore according to the present invention, any method may be used for supplying gaseous fuel to the atmosphere in the hood above the charging layer. For example, the gaseous fuel is previously mixed with air. You can also. The concentration of the gaseous fuel in the hood is preferably below the lower combustion limit concentration, and in particular, high-concentration gaseous fuel is discharged (spouted) into the atmosphere at a high speed above the charging layer, and the ambient air and the surrounding air for a short time. It is preferable that the gas fuel is mixed and diluted to a concentration lower than the lower combustion limit concentration of the gaseous fuel, and then the diluted gaseous fuel is introduced into the charging layer. The reason is as follows.
An experimental apparatus was fabricated in which a sintered cake having an inner diameter of 300 mmφ and a height of 400 mm was filled with a sintered cake, and air could be sucked through the sintered cake below the sintered cake. Next, as shown in FIG. 8A, a nozzle is embedded at a depth of 90 mm from the top of the central portion of the sintered cake, and 100% concentration methane gas in an amount of 1 vol% with respect to the sucked air is added. The distribution of methane gas concentration in the circumferential direction and depth direction in the sintered cake was measured, and the results are shown in Table 2. Further, as shown in FIG. 8B, the same nozzle is used to dilute the same amount of methane gas from the position 350 mm above the sintered cake by supplying it into the atmosphere. The distribution of methane gas concentration in the sintered cake was measured, and the results are shown in Table 3. From these results, when methane gas was introduced directly into the sintered cake, the lateral diffusion of methane gas was insufficient, whereas when methane gas was supplied above the sintered cake, It can be seen that the methane gas concentration in the cake is almost uniform. As can be seen from this result, it is preferable that the gaseous fuel is supplied to the atmosphere above the sintered cake and diluted uniformly before being introduced into the charging layer.

Figure 0005439982
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なお、上記濃度の希釈気体燃料を装入層中に供給する方法としては、都市ガスやLNG、Cガス等の気体燃料を、高濃度のまま大気中に吐出して周囲の空気と混合させて所定濃度に希釈してから装入層中に導入する直上吹込み方式と、あらかじめ大気と気体燃料とを混合して所定濃度まで希釈したものを装入層の上方から供給する予混合吹込み方式(いわゆるプレミックス形式)がある。表4は、上記両方式の得失を評価したものである。直上吹込み方式では、乱流燃焼速度以上の速度で気体燃料を吐出すれば、逆火防止は容易であるが、気体燃料を周囲の大気と混合して希釈させる際、濃度ムラが発生しやすく、異常燃焼を起こす可能性が予混合吹込み方式に比べて高い。しかし、設備コストを含めて総合的に評価した場合、都市ガス(LNG)の直上吹込み方式が最も優れている。   In addition, as a method of supplying the diluted gaseous fuel having the above-mentioned concentration into the charging layer, a gaseous fuel such as city gas, LNG, or C gas is discharged into the atmosphere at a high concentration and mixed with the surrounding air. Directly-injecting method that introduces into the charging layer after diluting to a predetermined concentration, and premixing blowing method that supplies air and gaseous fuel mixed in advance and diluted to a predetermined concentration from above the charging layer (So-called premix format). Table 4 evaluates the pros and cons of both types. In the direct injection method, it is easy to prevent backfire if the gaseous fuel is discharged at a speed higher than the turbulent combustion speed, but concentration unevenness is likely to occur when the gaseous fuel is mixed with the surrounding atmosphere and diluted. The possibility of abnormal combustion is high compared to the premixed blowing method. However, when comprehensively evaluated including the equipment cost, the direct injection method of city gas (LNG) is the best.

Figure 0005439982
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気体燃料を供給する装置としては、例えば、図9に示したように、パレットの幅方向に沿って、複数の気体燃料供給パイプを配設し、そのパイプに気体燃料を吐出するスリットあるいは開口を設けるかまたはノズルを取付けた気体燃料供給手段を有するもの、あるいは、図10に示したように、パレットの進行方向に沿って、複数の気体燃料供給パイプを配設し、そのパイプに気体燃料を吐出するスリットあるいは開口を設けるかまたはノズルを取付けた気体燃料供給手段を有するものが好ましい。   As an apparatus for supplying gaseous fuel, for example, as shown in FIG. 9, a plurality of gaseous fuel supply pipes are arranged along the width direction of the pallet, and slits or openings for discharging gaseous fuel are provided in the pipes. Or having a gaseous fuel supply means provided with a nozzle, or, as shown in FIG. 10, a plurality of gaseous fuel supply pipes are arranged along the direction of travel of the pallet, and gaseous fuel is supplied to the pipes. It is preferable to have a gaseous fuel supply means that is provided with slits or openings for discharging or has nozzles attached.

次に、本発明の焼結鉱の製造方法において、装入層中に供給する希釈気体燃料の種類について説明する。
表5は、製鉄業において使用されている気体燃料(都市ガス、コークス炉ガス(Cガス)、高炉ガス(Bガス))の燃焼下限濃度、供給濃度等を示したものである。焼結原料中に供給する際の気体燃料の濃度は、爆発や火災(着火)を防止する観点からは、燃焼下限濃度より低い方が安全である。この点、都市ガスは、メタンを主成分とする天然ガス(LNG)を使用しており、Cガスと燃焼下限濃度が近似しているが、熱量がCガスよりも高いことから、供給濃度を低くできる。しかも、都市ガスは、COを含まないので、ガス中毒を起こすおそれもない。したがって、安全性を確保するには、供給濃度を低くできる都市ガスの方がCガスよりも優位である。なお、都市ガスの主原料はLNGであり、LNGの主成分はメタンである。
Next, in the method for producing sintered ore of the present invention, the type of diluted gas fuel supplied into the charging layer will be described.
Table 5 shows the lower limit concentration of combustion, supply concentration, etc. of gaseous fuel (city gas, coke oven gas (C gas), blast furnace gas (B gas)) used in the steel industry. From the viewpoint of preventing explosion and fire (ignition), it is safer that the concentration of the gaseous fuel at the time of feeding into the sintered raw material is lower than the lower combustion limit concentration. In this respect, the city gas uses natural gas (LNG) mainly composed of methane, and the lower limit concentration of combustion is similar to that of C gas, but since the amount of heat is higher than that of C gas, the supply concentration is reduced. Can be lowered. Moreover, since city gas does not contain CO, there is no risk of gas poisoning. Therefore, in order to ensure safety, city gas that can lower the supply concentration is superior to C gas. In addition, the main raw material of city gas is LNG, and the main component of LNG is methane.

Figure 0005439982
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表6は、気体燃料中に含まれる燃焼成分(水素,CO,メタン)と、それら成分の燃焼下限・上限濃度、層流、乱流時の燃焼速度等を示したものである。焼結中に気体燃料供給装置から供給している気体燃料への着火を防止するには、逆火防止を図る必要がある。そのためには、気体燃料を、少なくとも層流燃焼速度以上、好ましくは乱流燃焼速度以上の高速で吐出させればよいと考えられる。例えば、メタンを主成分とする都市ガスの場合には、3.7m/secを超える速度で吐出させれば、逆火のおそれはないわけである。一方、水素ガスは、乱流燃焼速度がCOやメタンと比較して速いため、逆火を防止するには、その分、高速で吐出させる必要がある。この点、水素を含まない都市ガス(LNG)は、水素を59vol%含有するCガスと比較して、吐出速度を遅くすることができる。したがって、都市ガス(LNG)は、本発明において使用する気体燃料として、好ましい特性を有するものであると言える。   Table 6 shows the combustion components (hydrogen, CO, methane) contained in the gaseous fuel, the lower and upper combustion concentrations of these components, the laminar flow, the combustion speed during turbulent flow, and the like. In order to prevent ignition of the gaseous fuel supplied from the gaseous fuel supply device during sintering, it is necessary to prevent backfire. For that purpose, it is considered that the gaseous fuel may be discharged at a high speed at least equal to or higher than the laminar combustion speed, preferably equal to or higher than the turbulent combustion speed. For example, in the case of city gas mainly composed of methane, there is no fear of backfire if it is discharged at a speed exceeding 3.7 m / sec. On the other hand, hydrogen gas has a turbulent combustion speed that is faster than that of CO or methane. Therefore, in order to prevent backfire, it is necessary to discharge hydrogen gas at a higher speed. In this regard, city gas (LNG) that does not contain hydrogen can make the discharge speed slower as compared with C gas containing 59 vol% hydrogen. Therefore, it can be said that city gas (LNG) has preferable characteristics as a gaseous fuel used in the present invention.

Figure 0005439982
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本発明において装入層中に供給することができる気体燃料としては、上記、都市ガス(LNG)の他に、BガスやCガス、COガス、エタンガス、プロパンガス、ブタンガス、およびそれらの混合ガスのいずれかを用いることができる。ただし、BガスやCガスを使用する場合には、ガス吐出速度を高めること、および、CO対策を別途講ずることが必要となる。   As the gaseous fuel that can be supplied into the charging layer in the present invention, in addition to the above-mentioned city gas (LNG), B gas, C gas, CO gas, ethane gas, propane gas, butane gas, and a mixed gas thereof Either of these can be used. However, when B gas or C gas is used, it is necessary to increase the gas discharge rate and to take CO countermeasures separately.

さらに、本発明の製造方法では、上記気体燃料以外に、気体状態での着火温度が、焼結ベッド表層の温度より高い、アルコール類、エーテル類、石油類、その他の炭化水素系の液体燃料を気化させたものを用いることもできる。本発明で用いることができる液体燃料とその特性について、表7に示した。斯かる液体燃料を気化させた気体燃料は、上述した気体燃料と比較して着火温度が比較的低いため、焼結ベッド表層の温度より高い、装入層のより上部で燃焼するため、吹き込む位置での燃焼・溶融帯のすその温度の拡大に有効である。特に、着火温度が300℃前後のものは、その効果が大きい。なお、液体燃料を気化した気体燃料を用いる場合には、気体供給配管は、気化した燃料が再液化しないよう、該液体燃料の沸点以上着火温度未満の温度に保持することが好ましい。   Furthermore, in the production method of the present invention, in addition to the gaseous fuel, alcohols, ethers, petroleums, and other hydrocarbon-based liquid fuels whose ignition temperature in the gaseous state is higher than the temperature of the surface layer of the sintered bed are used. A vaporized product can also be used. Table 7 shows liquid fuels that can be used in the present invention and their characteristics. Since the gas fuel obtained by vaporizing such liquid fuel has a relatively low ignition temperature compared to the gas fuel described above, it burns at a higher temperature than the surface layer of the sintered bed, and burns in the upper part of the charging layer, so that the blowing position It is effective for expanding the temperature of the combustion / melting zone at the bottom. In particular, when the ignition temperature is around 300 ° C., the effect is great. In addition, when using the gaseous fuel which vaporized liquid fuel, it is preferable to hold | maintain gas supply piping to the temperature more than the boiling point of this liquid fuel and less than ignition temperature so that the vaporized fuel may not re-liquefy.

Figure 0005439982
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なお、廃油等は、引火しやすい成分や着火温度の低い成分を含むことがあるので、本発明で用いるには好ましくない。着火温度や引火点の低い成分を含む廃油等の液体燃料を予め気化させて、焼結原料ベッド上に供給した場合には、原料ベッド中の燃焼帯近傍に到達する前の原料ベッド表層の上部空間ないしは原料ベッド表層近傍で燃焼してしまうため、本発明が意図する焼結原料ベッドの燃焼帯近傍で燃焼させて高温保持時間の延長を図るという効果を得ることができないためである。   In addition, since waste oil etc. may contain the component which is easy to ignite, and the component with low ignition temperature, it is unpreferable for using by this invention. When liquid fuel such as waste oil containing components with low ignition temperature and flash point is vaporized in advance and supplied onto the sintering material bed, the upper part of the material bed surface before reaching the vicinity of the combustion zone in the material bed This is because it burns in the space or in the vicinity of the surface layer of the raw material bed, so that the effect of extending the high temperature holding time by burning in the vicinity of the combustion zone of the sintered raw material bed intended by the present invention cannot be obtained.

次に、本発明の焼結鉱の製造方法で供給する希釈気体燃料の濃度について説明する。
本発明の製造方法において装入層中に導入する希釈気体燃料は、その中に含まれる可燃性ガス(燃焼成分)の濃度を、大気中の常温における燃焼下限濃度の1/4(25%)以下に希釈したものであることが好ましい。その理由は、装入層上部への高濃度の可燃性ガスの供給は、時として、爆発的燃焼を招くおそれがあり、少なくとも常温では、火種があっても燃焼しない状態としておく必要があること、装入層中で完全に燃焼せず、未燃焼のままウインドボックスの下流にある電気集塵器等に到達したとしても、電気集塵器の放電によって燃焼するおそれがないことが必要であること、さらに、希釈気体燃料の燃焼による酸素の消費によって、焼結原料用に含まれる総燃料(炭材+気体燃料)の燃焼に必要な酸素の不足を招いて燃焼不足を起こさない程度に希釈されたものであることが必要であるからである。
Next, the density | concentration of the dilution gas fuel supplied with the manufacturing method of the sintered ore of this invention is demonstrated.
In the manufacturing method of the present invention, the diluted gas fuel introduced into the charging layer has a flammable gas (combustion component) concentration of ¼ (25%) of the lower combustion limit concentration at normal temperature in the atmosphere. It is preferable that it is diluted below. The reason for this is that the supply of high-concentration combustible gas to the upper part of the charge layer may sometimes lead to explosive combustion, and at least at room temperature, it must be in a state that does not burn even if there is a fire type. Even if it reaches the electrostatic precipitator or the like downstream of the windbox without burning completely in the charging layer, it is necessary that there is no risk of burning due to the discharge of the electrostatic precipitator. Furthermore, due to the consumption of oxygen due to the combustion of diluted gaseous fuel, it is diluted to such an extent that the shortage of oxygen required for the combustion of the total fuel (carbon material + gaseous fuel) contained in the sintering raw material will not be caused. This is because it is necessary to be made.

一方、希釈気体燃料の下限濃度は、燃焼下限濃度の1/25(4%)以上であるのが好ましい。燃焼下限濃度の4%未満では、燃焼による発熱量が不足し、焼結鉱の強度向上と歩留りの改善効果が得られないからである。   On the other hand, the lower limit concentration of the diluted gas fuel is preferably 1/25 (4%) or more of the lower limit concentration of combustion. This is because if it is less than 4% of the lower limit of combustion concentration, the calorific value due to combustion is insufficient, and the effect of improving the strength and yield of sintered ore cannot be obtained.

以上のことから、本発明における装入層に供給する希釈気体燃料の濃度は、燃焼下限濃度の4〜25%の範囲とするのが好ましい。これを、天然ガス(LNG)についてみると、LNGの燃焼下限濃度は4.8vol%(表4参照)であるから、希釈気体燃料の濃度は、0.2〜1.2vol%の範囲が好適であることになる。   From the above, it is preferable that the concentration of the diluted gas fuel supplied to the charging layer in the present invention is in the range of 4 to 25% of the lower combustion limit concentration. Looking at this for natural gas (LNG), the lower combustion concentration of LNG is 4.8 vol% (see Table 4), so the concentration of diluted gas fuel is preferably in the range of 0.2 to 1.2 vol%. It will be.

しかし、上記気体燃料の燃焼下限濃度は、空気と混合した場合の値である。そこで、何らかの手段により、例えば、消炎性ガスと混合させることにより燃焼下限濃度を高めることができれば、希釈した気体燃料の1/4の濃度も高まるため、その分、高濃度の気体燃料を供給することができるだけでなく、気体燃料への着火や燃焼を防止することができるので、安全性をより高めることも可能となる。さらに、気体燃料の着火や燃焼を容易に防止できれば、異常時に気体燃料の供給を停止する必要もなくなるので、安定して気体燃料供給操業を行うことが可能となる。   However, the lower combustion concentration of the gaseous fuel is a value when mixed with air. Therefore, if the lower combustion limit concentration can be increased by mixing with an extinguishing gas by some means, for example, the concentration of the diluted gaseous fuel is increased to ¼, so that a higher concentration of gaseous fuel is supplied accordingly. In addition, the gas fuel can be prevented from being ignited and burned, so that safety can be further improved. Furthermore, if the ignition and combustion of the gaseous fuel can be easily prevented, it is not necessary to stop the supply of the gaseous fuel at the time of abnormality, so that the gaseous fuel supply operation can be performed stably.

図11は、気体燃料である水素(H)および一酸化炭素(CO)に消炎性ガスとして窒素(N)および二酸化炭素(CO)を混合したときの、混合比(消炎性ガス/気体燃料)と気体燃料の可燃範囲との関係を示した図であり、図中の線で囲まれた範囲が燃焼範囲である。この図から、消炎性ガスの混合比が高いほど、燃焼下限濃度が高まることがわかる。例えば、気体燃料を水素、消炎性ガスを窒素とした場合に、水素の空気中での燃焼下限濃度は4.0vol%であるが、水素に窒素を混合して、混合比を10としたときの混合燃料の燃焼下限濃度は48vol%であることが読み取れる。そうすると、混合燃料中の水素は、48/(1+11)で4.4vol%となり、4.4−4.0=0.4vol%分は、実質的に水素濃度を高めることができる。メタン(LNG)の場合は、空気中での燃焼下限濃度が5.0vol%であり、メタンに2倍のCOを混合した場合の混合燃料の燃焼下限濃度が17.5vol%なので、メタン濃度としては5.8vol%である。COをメタン容積の2倍混合することにより、燃焼下限を制約条件として気体燃料を使用する場合、5.8−5.0=0.8vol%分は、実質的にメタン濃度を高めることができる。 FIG. 11 shows a mixture ratio (extinguishing gas / carbon dioxide) when hydrogen (H 2 ) and carbon monoxide (CO), which are gaseous fuels, are mixed with nitrogen (N 2 ) and carbon dioxide (CO 2 ) as an extinguishing gas. It is the figure which showed the relationship between the combustible range of gaseous fuel) and gaseous fuel, and the range enclosed by the line in a figure is a combustion range. From this figure, it can be seen that the lower the combustion limit concentration is, the higher the mixing ratio of the extinguishing gas is. For example, when hydrogen is used as the gaseous fuel and nitrogen is used as the extinguishing gas, the lower combustion limit concentration of hydrogen in the air is 4.0 vol%, but when nitrogen is mixed with hydrogen and the mixing ratio is set to 10. It can be seen that the lower limit concentration of combustion of the mixed fuel is 48 vol%. Then, hydrogen in the mixed fuel becomes 4.4 vol% at 48 / (1 + 11), and the hydrogen concentration can be substantially increased by 4.4-4.0 = 0.4 vol%. In the case of methane (LNG), the lower limit concentration of combustion in air is 5.0 vol%, and the lower limit concentration of combustion of the mixed fuel when 1 × 2 CO 2 is mixed with methane is 17.5 vol%. Is 5.8 vol%. When gaseous fuel is used with the lower limit of combustion as a constraint by mixing CO 2 twice the volume of methane, the methane concentration can be substantially increased by 5.8−5.0 = 0.8 vol%. it can.

つまり、消炎性ガスを気体燃料に混合することで、気体燃料の燃焼下限濃度が上昇し、燃焼し難くなることを示している。また、この図11から、空気中における燃焼下限濃度近傍で、気体燃料の吹き込みをした場合に、万が一、着火した場合でも、消炎性ガスで気体燃料を希釈して燃焼下限濃度を上げてやれば、容易に気体燃料の燃焼を防止できることを示している。   In other words, it is indicated that mixing the extinguishing gas with the gaseous fuel increases the lower combustion limit concentration of the gaseous fuel and makes it difficult to burn. In addition, from FIG. 11, when gaseous fuel is blown in the vicinity of the lower combustion limit concentration in the air, even if ignition occurs, if the gaseous fuel is diluted with an extinguishing gas and the lower combustion limit concentration is increased, It shows that combustion of gaseous fuel can be easily prevented.

また、図12は、炭化水素系の気体燃料であるエタン(C)、エチレン(C)およびベンゼン(C)に、消炎性ガスとして窒素(N)および二酸化炭素(CO)を混合したときの、混合比(消炎性ガス/気体燃料)と気体燃料の可燃範囲との関係を示した図であり、図9と同様のことが見て取れる。なお、図11および図12中には示されていないが、水蒸気(HO)の消炎効果は、COよりも高いので、低圧蒸気を容易に使用できる環境では、消炎性ガスとして好適に用いることができる。因みに、消炎効果は、効果が高い方からHO、CO、Nの順番である。 Further, FIG. 12 shows ethane (C 2 H 4 ), ethylene (C 2 H 6 ) and benzene (C 6 H 6 ), which are hydrocarbon-based gaseous fuels, and nitrogen (N 2 ) and dioxide as an extinguishing gas. FIG. 10 is a diagram showing the relationship between the mixing ratio (extinguishing gas / gas fuel) and the combustible range of gaseous fuel when carbon (CO 2 ) is mixed, and the same thing as FIG. 9 can be seen. Although not shown in FIGS. 11 and 12, since the flame-extinguishing effect of water vapor (H 2 O) is higher than that of CO 2 , it is suitable as a flame-extinguishing gas in an environment where low-pressure steam can be easily used. Can be used. Incidentally, the anti-inflammatory effect is in the order of H 2 O, CO 2 and N 2 from the highest effect.

なお、気体燃料に消炎性ガスを混合させる手段としては、図13に示したように、装入層上に配設した気体燃料供給配管の近傍、例えば直下に、消炎性ガスの供給配管を配設し、気体燃料が吐出しているところに消炎性ガスを供給する方法が簡便である。勿論、気体燃料と消炎性ガスとを予め混合しておく方法でもよい。   As a means for mixing the extinguishing gas with the gaseous fuel, as shown in FIG. 13, an extinguishing gas supply pipe is arranged near, for example, directly below the gaseous fuel supply pipe arranged on the charging layer. A simple method is to provide an extinguishing gas to a place where gaseous fuel is discharged. Of course, a method of previously mixing the gaseous fuel and the extinguishing gas may be used.

次に、気体燃料に着火した場合における、本発明の焼結鉱の製造方法について説明する。
気体燃料を供給する従来の焼結鉱の製造方法において、例えば、紫外線式の火災検知器等で気体燃料への着火を検知した場合、気体燃料の供給を一旦遮断し、配管中の燃料をパージし、消火してから、再度、燃料供給し始めていたので、少なくとも数分、長い場合には10分近く、気体燃料の供給が絶たれることになり、焼結機の生産性や焼結鉱の品質に悪影響を与えることがあった。
Next, the manufacturing method of the sintered ore of the present invention when the gaseous fuel is ignited will be described.
In a conventional method for producing sintered ore that supplies gaseous fuel, for example, when the ignition to the gaseous fuel is detected by an ultraviolet fire detector or the like, the gaseous fuel supply is temporarily shut off and the fuel in the pipe is purged. Then, after the fire was extinguished, the fuel supply was started again, so the supply of gaseous fuel was cut off for at least a few minutes, and in the case of a long period of time, nearly 10 minutes. The quality could be adversely affected.

そこで、本発明では、図14(a)に示したように、着火検知後、速やかに消炎性ガスを増量することにより、気体燃料の供給を停止することなく、気体燃料の燃焼を容易に消火できる。したがって、気体燃料の吹き込み停止に伴う、焼結鉱の品質低下や、生産性の低下を招くことなく、高品質の焼結鉱の製造を安全に行うことができる。   Therefore, in the present invention, as shown in FIG. 14 (a), after the ignition is detected, the extinguishing gas is immediately increased to easily extinguish the combustion of the gaseous fuel without stopping the supply of the gaseous fuel. it can. Therefore, high-quality sintered ore can be produced safely without causing deterioration of the quality of the sintered ore and the productivity due to the stop of the blowing of the gaseous fuel.

なお、上記説明においては、消炎性ガスの気体燃料への混合は、焼結操業中、常時、行うことを前提としていたが、例えば、図14(b)に示したように、通常操業時においては、消炎性ガスの供給を行わずに気体燃料の供給のみとし、気体燃料への着火や、気体燃料の濃度分布の異常等が検知された場合のみ、消炎性ガスを気体燃料に混合させる操業方法を採用することもできる。   In the above description, the mixing of the flame-extinguishing gas into the gaseous fuel was premised to be always performed during the sintering operation. For example, as shown in FIG. Is the operation of mixing gaseous fuel with gaseous fuel only when gaseous fuel is ignited without gas supply, and only when gaseous fuel ignition or abnormal distribution of gaseous fuel concentration is detected. The method can also be adopted.

次に、気体燃料および/または消炎性ガスを、周囲の空気と混合し、燃焼下限濃度以下の所定濃度に均一に希釈するための好ましい気体燃料供給条件(ノズル噴出条件)について説明する。
図15は、焼結パレット上に配設した気体燃料供給配管の配置図(平面図)であり、気体燃料供給配管をパレット進行方向に並行に配設することにより、パレット幅方向で、気体燃料の供給濃度を調整できる構造となっている。
Next, preferable gaseous fuel supply conditions (nozzle ejection conditions) for mixing gaseous fuel and / or extinguishing gas with ambient air and diluting them uniformly to a predetermined concentration below the lower combustion limit concentration will be described.
FIG. 15 is a layout view (plan view) of the gaseous fuel supply pipe arranged on the sintered pallet. By arranging the gaseous fuel supply pipe in parallel with the pallet traveling direction, the gaseous fuel is arranged in the pallet width direction. The supply concentration can be adjusted.

気体燃料供給配管に取付けられたノズルからの気体燃料の大気中への吹き込みは、ウインドボックスにより吸引される空気の流量(気体燃料供給域の面積×流束)に対して所定の濃度となる量の気体燃料を吹き込むことが必要である。この際のノズルからの噴出速度は、気体燃料への着火を防止するため、70m/sec以上の高速で噴出させることが必要である。   The amount of gaseous fuel blown from the nozzle attached to the gaseous fuel supply pipe into the atmosphere is a predetermined concentration with respect to the flow rate of air sucked by the windbox (area of the gaseous fuel supply area × flux). It is necessary to blow in the gaseous fuel. The ejection speed from the nozzle at this time needs to be ejected at a high speed of 70 m / sec or more in order to prevent ignition of the gaseous fuel.

また、図16は、本発明におけるノズルからの気体燃料ないしは消炎性ガスの噴出方向の一例を示した図である。配管に設置したノズルより、水平方向に気体燃料または消炎性ガスを吹きだすことにより、焼結層内に吸引されていく周囲の空気と速やかに混合する。   FIG. 16 is a view showing an example of the ejection direction of the gaseous fuel or the extinguishing gas from the nozzle in the present invention. By blowing a gaseous fuel or an extinguishing gas in a horizontal direction from a nozzle installed in the pipe, it is quickly mixed with the surrounding air sucked into the sintered layer.

発明者らは、気体燃料を、操業上十分なレベルまでノズル近傍で均一に希釈させる条件についてさらに検討した。下記(1)式;
h≧2.5d(200/C+1)+50(1−cosβ) ・・・(1)
ここで、h:装入層表面からのノズル高さ(mm)(ただし、h≧30mm)
d:ノズルの口径(mm)
β:鉛直下方からのノズル吹出角度(度)
C:気体燃料の燃焼下限濃度(vol%)
を満たすことが重要であることを知見した。なお、ノズルの噴出口の高さは、装入層表面との接触を避けるため、挿入層表面から30mm以上とする。
The inventors further examined the conditions for diluting the gaseous fuel uniformly near the nozzle to a level sufficient for operation. The following formula (1);
h ≧ 2.5d (200 / C + 1) +50 (1-cos β) (1)
Here, h: nozzle height from the charging layer surface (mm) (however, h ≧ 30 mm)
d: Nozzle diameter (mm)
β: Nozzle blowing angle from vertically below (degrees)
C: Combustion lower limit concentration (vol%) of gaseous fuel
It was found that it is important to satisfy. The height of the nozzle outlet is set to 30 mm or more from the surface of the insertion layer in order to avoid contact with the surface of the charging layer.

ここで、上記(1)式について説明する。
J.M.ベア、N.A.シガー著「燃焼の空気力学」(田中良一訳、社団法人日本熱エネルギー技術協会、昭和51年6月30日発行)に記載されている、噴流に随伴されて巻き込まれる周囲のガス量を求める計算手法を基に、焼結機の装入層表面から高さhの位置に設置されたノズルから、図17(a)のように、気体燃料を鉛直下方に噴出したときの、気体燃料が焼結層表面に到達するまでに巻き込む空気の量を、噴出するガスを100%の都市ガス(主成分がメタン)として求めると、下記(i)式で表される。
/V≒0.4(h/d)−1 ・・・(i)
ここで、V:噴出する都市ガスに巻き込まれる周囲の空気の容積
:噴出する都市ガス容積
d:ノズル径(mm)
h:ノズル先端からの距離(ノズル高さ)(mm)
なお、都市ガスの代わりに、別の気体燃料を用いる場合には、ガスの密度が異なるので補正が必要であるが、希釈度合いが大きい場合には、上記(i)式を用いても大きな誤差は生じない。
Here, the above equation (1) will be described.
J. et al. M.M. Bear, N.C. A. Calculation of the amount of ambient gas entrained by a jet described in Cigar "Aerodynamics of Combustion" (translated by Ryoichi Tanaka, Japan Thermal Energy Technology Association, issued June 30, 1976) Based on the technique, the gaseous fuel is burned when the gaseous fuel is ejected vertically downward from a nozzle installed at a height h from the charging layer surface of the sintering machine as shown in FIG. When the amount of air to be entrained before reaching the surface of the stratification is determined as 100% city gas (main component is methane), the gas to be ejected is expressed by the following equation (i).
V e / V o ≈0.4 (h / d) -1 (i)
Here, V e : volume of ambient air involved in the city gas to be ejected
V o : City gas volume to be ejected
d: Nozzle diameter (mm)
h: Distance from nozzle tip (nozzle height) (mm)
If another gaseous fuel is used instead of city gas, the gas density is different and correction is necessary. However, if the degree of dilution is large, a large error may occur even if equation (i) is used. Does not occur.

上記(i)式から、hの高さから噴出され、装入層表面に到達した都市ガス濃度Cは、空気を巻き込んで希薄濃度まで希釈されているとすると、V>Vであるので、
(vol%)=100・V/(V+V)≒100・V/V ・・・(ii)
ここで、C(vol%)を、濃度分率で表すとC/100であるので、
/100≒V/V≒1/(0.4・(h/d)−1) ・・・(iii)
となる。
この式を、hを求める式に変換すると、
h=2.5(100/C+1)d ・・・(iv)
が得られる。
From the above formula (i), is ejected from a height of h, the city gas concentration C h reaching the sintering bed surface, when being diluted to lean by involving air, is V e> V o So
C h (vol%) = 100 · V o / (V e + V o ) ≈100 · V o / V e (ii)
Here, since Ch (vol%) is expressed as a concentration fraction, it is Ch / 100.
C h / 100≈V o / V e ≈1 / (0.4 · (h / d) −1) (iii)
It becomes.
When this equation is converted into an equation for obtaining h,
h = 2.5 (100 / C h +1) d (iv)
Is obtained.

次に、目標とする気体燃料の希釈濃度をCとすると、実際には均一に希釈されることは難しく少なからず濃度のバラツキが存在するので、(iv)式のCがCの1/2の濃度となるときに、気体燃料がCまで均一に希釈されたと判断するものとすると、濃度C/2まで希釈される(均一にCまで希釈されたと判断できる)ためのノズル高さhは、C=C/2であるから、
h=2.5(200/C+1)d ・・・(v)
となる。
よって、気体燃料の目標希釈濃度Cの場合、気体燃料を噴出するノズルの高さhが、
h≧2.5(200/C+1)d
を満たすときは、ノズル間隔が適正であれば、気体燃料は十分に均一に希釈されていると判断でき、一方、
h<2.5(C/200+1)d
であれば、気体燃料への空気の巻き込みが不十分であると判断できることになる。
Next, when the dilution of the gaseous fuel to the target is C, the actual uniformly it is diluted to exist variations of no small difficulty concentration, (iv) expression of C h is C 1/2 Assuming that it is determined that the gaseous fuel is uniformly diluted to C when the concentration becomes the nozzle height h for diluting to the concentration C / 2 (which can be determined to be uniformly diluted to C), Since C h = C / 2,
h = 2.5 (200 / C + 1) d (v)
It becomes.
Therefore, in the case of the target dilution concentration C of the gaseous fuel, the height h of the nozzle that ejects the gaseous fuel is
h ≧ 2.5 (200 / C + 1) d
When satisfying, if the nozzle interval is appropriate, it can be determined that the gaseous fuel is sufficiently uniformly diluted,
h <2.5 (C / 200 + 1) d
If so, it can be determined that the entrainment of air into the gaseous fuel is insufficient.

上記(v)式は、気体燃料(都市ガス)を鉛直下方に噴出した場合の計算式であるが、次に、ノズルからの都市ガスの噴出方向が、図17(b)〜(d)のように、鉛直下方からβの角度を有している場合について検討する。
この場合、ノズルから噴出された気体燃料は、装入層表面に到達するまで、鉛直下方に噴出した場合よりも長い距離を移動することになるので、その分を、上記ノズル高さhに対して補正してやることが必要となる。
発明者らが行った数多くの気体燃料吹込みに関する数値熱流体解析や実験結果からの知見によれば、ノズルから噴出された気体燃料は、図17に示したように、ノズル先端から50mm程度先では、ウインドボックスによって吸引される空気の流れに沿った、鉛直下方に向かう流れとなっている。
The above equation (v) is a calculation formula when gaseous fuel (city gas) is ejected vertically downward. Next, the ejection direction of the city gas from the nozzle is as shown in FIGS. Thus, the case where it has the angle of (beta) from the perpendicular downward direction is considered.
In this case, the gaseous fuel ejected from the nozzle travels a longer distance than the case of ejecting vertically downward until it reaches the charged layer surface. Need to be corrected.
According to the knowledge from numerical thermal fluid analysis and experimental results regarding numerous gaseous fuel injections conducted by the inventors, the gaseous fuel ejected from the nozzle is about 50 mm away from the nozzle tip, as shown in FIG. Then, it is the flow which goes to the perpendicular downward direction along the flow of the air attracted | sucked by the wind box.

そこで、β≦90度の場合(図17(b),(c))を考えると、気体燃料が装入層表面に到達するまでの流路長は、+50mm増加し、50cosβ(mm)分減少するので、その分をhに対して補正すると、
h=2.5(200/C+1)d+50(1−cosβ) ・・・(vi)
が得られる。
同様に、β>90度の場合(図17(d))を考えると、気体燃料の流路長は、+50mm増加し、さらに50cosβ(mm)分増加するので、その分をhに対して補正する必要があるが、β>90度では、cosβの符号が−となるので、結局、上記(vi)式と同じ式が得られる。
Therefore, when β ≦ 90 degrees is considered (FIGS. 17B and 17C), the flow path length until the gaseous fuel reaches the charged layer surface increases by +50 mm and decreases by 50 cos β (mm). So, if that amount is corrected for h,
h = 2.5 (200 / C + 1) d + 50 (1-cosβ) (vi)
Is obtained.
Similarly, when β> 90 degrees (FIG. 17D) is considered, the flow length of the gaseous fuel increases by +50 mm, and further increases by 50 cos β (mm). However, when β> 90 degrees, the sign of cos β is −, so that the same equation as the equation (vi) is obtained.

よって、気体燃料噴出ノズルの高さhを、下記(1)式;
h≧2.5(200/C+1)d+50(1−cosβ) ・・・(1)
を満たすように設置してやれば、気体燃料吹込ノズルから供給された気体燃料が、装入層表面に到達するまで(装入層内に吸引されるまで)に、操業上問題のない十分なレベルまで均一に希釈される。なお、消炎性ガスの場合には、Cとして、気体燃料のみの場合の燃焼下限濃度を用いれば、同様にして希釈条件を求めることができる。
Therefore, the height h of the gaseous fuel injection nozzle is expressed by the following equation (1);
h ≧ 2.5 (200 / C + 1) d + 50 (1-cos β) (1)
If it is installed so as to satisfy the conditions, until the gaseous fuel supplied from the gaseous fuel injection nozzle reaches the charging layer surface (until it is sucked into the charging layer), it will be at a sufficient level with no operational problems. Diluted uniformly. In the case of an extinguishing gas, if the lower combustion limit concentration in the case of only gaseous fuel is used as C, the dilution condition can be similarly determined.

上記に説明したように、本発明によれば、気体燃料に消炎性ガスを混合させることにより、希釈気体燃料の燃焼下限濃度を高めることができるので、高濃度の気体燃料を供給することができ、その分、焼結原料中に配合する炭材量を低減することができる。また、本発明によれば、気体燃料に消炎性ガスを混合させることにより、気体燃料への着火や燃焼を防止することができるので、安全性をより高めることも可能となる。さらに、気体燃料の着火や燃焼を容易に防止できるので、異常時に気体燃料の供給を停止する必要もなく、安定して気体燃料供給操業を行うことが可能となる。   As described above, according to the present invention, by mixing the gaseous fuel with the extinguishing gas, the lower limit concentration of the diluted gaseous fuel can be increased, so that a high concentration gaseous fuel can be supplied. Therefore, the amount of carbonaceous material blended in the sintered raw material can be reduced. In addition, according to the present invention, by mixing an extinguishing gas with the gaseous fuel, it is possible to prevent the gaseous fuel from being ignited and burned, and thus it is possible to further improve safety. Furthermore, since the ignition and combustion of the gaseous fuel can be easily prevented, it is not necessary to stop the supply of the gaseous fuel at the time of abnormality, and the gaseous fuel supply operation can be performed stably.

なお、以上の説明では、気体燃料を高濃度のまま大気中に吐出して希釈し、装入層中に導入する直上吹込み方式において、消炎性ガスを気体燃料中に混合する技術について紹介してきた。しかし、本発明の気体燃料に消炎性ガスを混合する技術は、上記直上吹込み方式に限定されるものではなく、あらかじめ、気体燃料と消炎性ガスを混合して供給する予混合吹込み方式(いわゆるプレミックス形式)にも、同様に適用することができる。   In the above description, the technology for mixing the flame-extinguishing gas into the gaseous fuel has been introduced in the direct blowing method in which the gaseous fuel is discharged into the atmosphere at a high concentration, diluted, and introduced into the charging layer. It was. However, the technology for mixing the flame-extinguishing gas into the gaseous fuel of the present invention is not limited to the above-described direct blowing method, but a premixing blowing method (mixing and supplying the gaseous fuel and the quenching gas in advance) The same applies to the so-called premix format.

図13に示したのと同様の気体燃料供給装置を接した実機焼結機において、表8に示した条件で、気体燃料として水素およびヘキサンを吹き込んで焼結鉱を製造する実験を行った。
この際、気体燃料は、装入層表面から500mmの高さにおいて、口径が1mmφのノズルから水平横吹き(β:90度)に200m/secで大気中に噴出させた。また、消炎性ガスは、気体燃料が水素の場合には、窒素ガスを混合比で10となる量、ヘキサンの場合には、二酸化炭素を混合比で1.5となる量を、装入層表面から550mmの高さにおいて、口径が1mmφのノズルからβ:90度で、300m/secで大気中に噴出させた。図13に示したのと同様の装置を用いて気体燃料に混合した。
また、上記気体燃料の吹き込みに伴い、焼結原料中に含められる炭材は、吹き込んだ気体燃料の燃焼熱に相当する量を予め差し引いて配合した。
なお、本実施例で使用したヘキサンは、灯油、ガソリンに多く含まれているノルマルヘキサン(n−ヘキサン、分子式C14、沸点69℃)であり、常温では透明な液体であるので、焼結クーラーの高温排ガスからの回収蒸気を用いて気化し、気体燃料として使用した。
In an actual sintering machine in contact with the same gaseous fuel supply apparatus as shown in FIG. 13, an experiment was conducted to produce sintered ore by blowing hydrogen and hexane as gaseous fuel under the conditions shown in Table 8.
At this time, the gaseous fuel was jetted into the atmosphere at a height of 500 mm from the surface of the charging layer and from a nozzle having a diameter of 1 mmφ in a horizontal horizontal blowing (β: 90 degrees) at 200 m / sec. In addition, when the gaseous fuel is hydrogen, the flame-extinguishing gas has an amount of nitrogen gas that is 10 in the mixing ratio, and hexane that is carbon dioxide that is 1.5 in the mixing ratio. At a height of 550 mm from the surface, the nozzle was blown into the atmosphere at 300 m / sec at β: 90 degrees from a nozzle having a diameter of 1 mmφ. It mixed with gaseous fuel using the apparatus similar to what was shown in FIG.
Moreover, the carbonaceous material included in the sintering raw material with the blowing of the gaseous fuel was blended by subtracting in advance the amount corresponding to the combustion heat of the blown gaseous fuel.
The hexane used in this example is normal hexane (n-hexane, molecular formula C 6 H 14 , boiling point 69 ° C.), which is abundant in kerosene and gasoline. The steam recovered from the hot exhaust gas from the cooler was vaporized and used as gaseous fuel.

Figure 0005439982
Figure 0005439982

上記焼結実験の結果を、表8中に併記して示した。なお、表中のNo.5の参考例は、気体燃料の吹き込みも消炎性ガスの混合も行わない、炭材の燃焼熱のみで焼結を行う従来の焼結法の例であり、炭材削減量および品質、生産性は、この例をベースとして評価した。
まず、安全性に対する消炎性ガスの混合効果についてみると、水素の常温、空気中での燃焼下限濃度は4.0vol%であるが、窒素で混合比10まで希釈すると、燃焼下限濃度は48vol%まで上昇する。また、ヘキサンの常温、空気中での燃焼下限濃度は1.2vol%であるが、COで混合比1.5まで希釈すると、燃焼下限濃度は4vol%まで上昇する。したがって、表8中に示した発明例における希釈気体燃料の濃度は、対燃焼下限濃度という観点からみれば、比較例よりも安全であることになる。
次に、生産性、品質面に及ぼす消炎性ガスの混合効果について見ると、No.2の比較例は、気体燃料として水素を0.80vol%吹き込んだ例であり、気体燃料を吹き込まないNo.5の参考例と比べて、コークス原単位を1kg/t(焼結鉱)低減でき、品質、生産性も向上している。これに対して、No.1の発明例は、窒素で水素を希釈したことにより、燃焼下限濃度が上昇するので、水素を0.96vol%に高めても安全性に問題はなく、しかも、品質や生産性に悪影響を及ぼすことなくコークスの削減量を1.2kg/t(焼結鉱)まで拡大できている。同様に、No.4の比較例は、気体燃料として気化したヘキサンを0.21vol%吹き込んだ例であり、気体燃料を吹き込まないNo.5の参考例と比べて、コークス原単位を1kg/t(焼結鉱)低減でき、品質、生産性も向上している。これに対して、No.3の発明例は、二酸化炭素で水素を希釈したことにより、燃焼下限濃度が上昇するので、ヘキサンを0.42vol%に高めても安全性に問題はなく、しかも、品質や生産性に悪影響を及ぼすことなくコークスの削減量を2.0kg/t(焼結鉱)まで拡大できている。
以上のように、気体燃料に消炎性ガスを混合することにより、気体燃料の供給効果を最大限に発現させることができる。
The results of the sintering experiment are shown together in Table 8. In the table, No. Reference example 5 is an example of a conventional sintering method in which sintering is performed only with the combustion heat of carbonaceous material without injecting gaseous fuel or mixing with an extinguishing gas. Evaluated this example as a base.
First of all, regarding the mixing effect of the extinguishing gas on safety, the lower limit concentration of combustion in hydrogen at room temperature and in air is 4.0 vol%. To rise. The lower limit concentration of hexane in air and air is 1.2 vol%, but when diluted with CO 2 to a mixing ratio of 1.5, the lower limit concentration of combustion increases to 4 vol%. Therefore, the concentration of the diluted gas fuel in the invention example shown in Table 8 is safer than the comparative example from the viewpoint of the lower limit concentration against combustion.
Next, when looking at the mixing effect of the extinguishing gas on productivity and quality, no. The comparative example of No. 2 is an example in which 0.80 vol% of hydrogen was blown as a gaseous fuel. Compared with the reference example of 5, the basic unit of coke can be reduced by 1 kg / t (sintered ore), and the quality and productivity are also improved. In contrast, no. In the invention example 1, since the lower combustion limit concentration is increased by diluting hydrogen with nitrogen, there is no problem in safety even if hydrogen is increased to 0.96 vol%, and the quality and productivity are adversely affected. The amount of coke reduction can be expanded to 1.2 kg / t (sintered ore) without any problems. Similarly, no. The comparative example of No. 4 is an example in which 0.21 vol% of hexane vaporized as a gaseous fuel was blown. Compared with the reference example of 5, the basic unit of coke can be reduced by 1 kg / t (sintered ore), and the quality and productivity are also improved. In contrast, no. In the invention example 3, since the lower combustion limit concentration is increased by diluting hydrogen with carbon dioxide, there is no problem in safety even if hexane is increased to 0.42 vol%, and the quality and productivity are adversely affected. The reduction amount of coke can be expanded to 2.0 kg / t (sintered ore) without affecting.
As described above, the effect of supplying the gaseous fuel can be maximized by mixing the extinguishing gas with the gaseous fuel.

本発明の技術は、一般的な下方吸引式焼結機以外に、回転炉床式や充填層構造の焼結・反応装置にも適用することができ、また、造粒・塊成化のためのプロセス・装置にも適用することができる。   The technology of the present invention can be applied not only to a general downward suction type sintering machine but also to a rotary hearth type or packed bed structure sintering / reaction apparatus, and for granulation / agglomeration. It can also be applied to other processes and devices.

1:原料ホッパー
2、3:ドラムミキサー
4:床敷鉱ホッパー
5:サージホッパー
6:ドラムフィーダー
7:切り出しシュート
8:パレット
9:装入層
10:点火炉
11:ウインドボックス(風箱)
12:カットオフプレート
1: Raw material hopper 2, 3: Drum mixer 4: Floor bedding hopper 5: Surge hopper 6: Drum feeder 7: Cutting chute 8: Pallet 9: Charging layer 10: Ignition furnace 11: Wind box (wind box)
12: Cut-off plate

Claims (3)

循環移動するパレット上に粉鉱石と炭材を含む焼結原料を装入して装入層を形成する装入工程と、
その装入層表面の炭材に点火炉を使って点火する点火工程と、
装入層上方のフード内の大気中に気体燃料を供給する気体燃料供給工程と、
パレット下に配置されたウインドボックスで上記気体燃料と空気を装入層内に吸引し、装入層内の炭材を燃焼させると共に、上記気体燃料を炭材燃焼により形成される燃焼・溶融帯のより上層部で燃焼させて焼結原料を焼結する焼結工程を有する焼結鉱の製造方法において、
上記気体燃料供給工程で、装入層表面の上方30mm以上の高さから、気体燃料および消炎性ガスを、下記(1)式を満たして供給することによって、気体燃料に消炎性ガスを混合し希釈することを特徴とする焼結鉱の製造方法。

h≧2.5d(200/C+1)+50(1−cosβ) ・・・(1)
ここで、h:装入層表面からのノズル高さ(mm)(ただし、h≧30mm)
d:ノズルの口径(mm)
β:鉛直下方からのノズル吹出角度(度)
C:気体燃料の燃焼下限濃度(vol%)
A charging step of charging a sintered raw material including fine ore and carbonaceous material onto a circulating pallet to form a charging layer;
An ignition step of igniting the charcoal on the surface of the charging layer using an ignition furnace;
A gaseous fuel supply process for supplying gaseous fuel to the atmosphere in the hood above the charging layer;
A combustion / melting zone formed by sucking the gaseous fuel and air into the charging layer and burning the carbonaceous material in the charging layer with a windbox placed under the pallet, and burning the gaseous fuel by burning the carbonaceous material In the method for producing a sintered ore having a sintering step of sintering the sintering raw material by burning in the upper layer portion of
In the gaseous fuel supply step , the gaseous fuel and the extinguishing gas are supplied from the height of 30 mm or more above the surface of the charging layer so as to satisfy the following formula (1), thereby mixing the extinguishing gas into the gaseous fuel. A method for producing a sintered ore characterized by diluting.
Record
h ≧ 2.5d (200 / C + 1) +50 (1-cos β) (1)
Here, h: nozzle height from the charging layer surface (mm) (however, h ≧ 30 mm)
d: Nozzle diameter (mm)
β: Nozzle blowing angle from vertically below (degrees)
C: Combustion lower limit concentration (vol%) of gaseous fuel
上記消炎性ガスは、窒素ガス、炭酸ガス、アルゴンガスおよび水蒸気のうちから選ばれる1種または2種以上を混合したガスであることを特徴とする請求項1に記載の焼結鉱の製造方法。 2. The method for producing a sintered ore according to claim 1, wherein the flame extinguishing gas is a gas in which one or more selected from nitrogen gas, carbon dioxide gas, argon gas and water vapor are mixed. . 上記消炎性ガスは、フード内のいずれかの位置で希釈気体燃料の濃度が燃焼下限濃度の1/4以上となったとき、および/または、フード内の気体燃料に着火した場合に混合することを特徴とする請求項1または2に記載の焼結鉱の製造方法。 The above-mentioned flame extinguishing gas should be mixed when the concentration of the diluted gaseous fuel is ¼ or more of the lower combustion limit concentration at any position in the hood and / or when the gaseous fuel in the hood is ignited. The manufacturing method of the sintered ore of Claim 1 or 2 characterized by these.
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