JP7614564B2 - Sinter manufacturing method - Google Patents
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Description
本発明は、焼結鉱の強度や被還元性等を適正かつ迅速に把握し、それを焼結機の操業に反映させることにより、より高品質の焼結鉱を製造する方法に関する。 This invention relates to a method for producing higher quality sintered ore by accurately and quickly grasping the strength, reducibility, etc. of sintered ore and reflecting this in the operation of a sintering machine.
焼結鉱は、複数銘柄の粉鉄鉱石に、石灰石や珪石、蛇紋岩等の副原料粉と、ダスト、スケール、返鉱等の雑原料と、粉コークス等の固体燃料とを適量ずつ配合した焼結配合原料に、水分を添加して混合・造粒し、得られた造粒原料をDL焼結機などに装入して焼成することによって製造される。前記焼結配合原料は、造粒時に水分を含むことで互いに凝集して擬似粒子となり、その擬似粒子化した焼結用造粒原料を焼結機のパレット上に装入することにより、焼成時に良好な通気性を確保することに繋がり、円滑な焼結が進むようになる。 Sintered ore is produced by adding moisture to a sintering raw material mixture, which is a mixture of various brands of fine iron ore, auxiliary raw material powders such as limestone, silica, and serpentine, miscellaneous raw materials such as dust, scale, and return ore, and solid fuels such as powdered coke, in appropriate amounts, and then mixing and granulating the mixture. The resulting granulated raw material is then loaded into a DL sintering machine or the like and fired. The sintering raw material mixture absorbs moisture during granulation, causing it to aggregate together and become pseudo-particles. By loading the pseudo-particled granulated raw material for sintering onto the pallet of the sintering machine, good ventilation is ensured during firing, allowing smooth sintering to proceed.
ところで、焼結配合原料である粉鉄鉱石は、近年、高品質鉄鉱石の枯渇による低品位化、即ちスラグ成分の増加や微粉化の傾向が顕著であり、焼結鉱の生産性を低下させる原因となっている。特に、低品位化に伴うアルミナ成分の増加は、高炉スラグ比を増大させて、還元材量の増大を招くという問題がある。なお、高炉で使用する焼結鉱としては、溶銑製造コストの低減やCO2発生量の低減という観点から低スラグ比、高被還元性、高強度のものが求められている。従って、鉄鉱石の低品位化による悪影響に対しては、何らかの対策が必要となってくる。 In recent years, the quality of fine iron ore, which is a raw material for sintering, has been depleted of high-quality iron ore, and this tendency has become evident, i.e., the content of slag has increased and the material has become finer, which has led to a decrease in the productivity of sintered ore. In particular, the increase in alumina content associated with the decrease in quality increases the blast furnace slag ratio, which leads to an increase in the amount of reducing material. In addition, sintered ore used in blast furnaces is required to have a low slag ratio, high reducibility, and high strength in order to reduce the cost of producing molten pig iron and the amount of CO2 generated. Therefore, some kind of measures are required to deal with the adverse effects of the decrease in quality of iron ore.
一般に、焼結鉱の製造に際して生産性を向上させるためには、(1)焼結鉱の歩留を改善すること、(2)焼結層の通気性を改善すること等が必要である。特に、焼結鉱は、成品歩留が高いと、高炉において余計な装入原料の追加装入等をする必要がなくなり、操業が安定する。また、焼結鉱の製造に当たり、パレット上の原料層の通気性は、焼成の速度に強く影響し、とくに通気性が高い場合には、焼成速度も速くなり、その結果、同じ時間でも多くの焼結鉱を製造することが可能である。 In general, in order to improve productivity in the production of sintered ore, it is necessary to (1) improve the yield of sintered ore and (2) improve the permeability of the sintered layer. In particular, if the product yield of sintered ore is high, there is no need to add extra raw materials to the blast furnace, and operation becomes stable. In addition, when producing sintered ore, the permeability of the raw material layer on the pallet has a strong effect on the firing speed, and when the permeability is particularly high, the firing speed also increases, making it possible to produce more sintered ore in the same amount of time.
通常、粒径が5mm未満の細粒焼結鉱は、高炉に装入することができない。従って、焼結鉱の製造に当っては、焼結機の出側において細粒焼結鉱の比率を測定して、歩留管理の指標としている。また、焼結鉱の製造に当っては、タンブラー強度やシャッター強度といった、高炉炉内における耐粉化性指標を満足するように、粉コークスや無煙炭等の凝結材の量が調整される。 Normally, fine sintered ore with a particle size of less than 5 mm cannot be charged into a blast furnace. Therefore, when producing sintered ore, the ratio of fine sintered ore is measured at the outlet of the sintering machine and used as an indicator of yield management. In addition, when producing sintered ore, the amount of coke powder, anthracite, and other agglomerating agents is adjusted so as to satisfy pulverization resistance indicators in the blast furnace, such as tumbler strength and shutter strength.
なお、焼結鉱の強度というのは、焼結工場の最終地点における高炉送り用のベルトコンベア上で焼結鉱の一部をサンプリングし、所定の落下試験を行って確認するのが普通である。その落下試験としては、JIS M-8712に定められたタンブラー強度試験、あるいはJIS M-8711シャッター強度試験が採用されている。また、製造された焼結鉱については、日々の操業の中で一定時間ごとに抜き出し装置にてサンプリングし、オフライン分析装置に送り、操業担当者はその結果を見ながら、品質を満足させるために操業条件の変更、調整等の必要なアクションを行うのが普通である。焼結鉱強度の測定値は、焼結鉱中のFeO分析値(焼結鉱中のFe3O4の含有量をFeO換算したもの)と比較することもある。なお、焼結鉱のマグネタイト組織は、燃焼溶融帯における還元雰囲気で生成して、焼結機上の急速冷却条件の下で再酸化せずに残存した組織であり、入熱量が多い時、焼結鉱中のFeO濃度も高くなる傾向があるため、入熱量の指標として用いられる。 The strength of sintered ore is usually confirmed by sampling a portion of the sintered ore on the belt conveyor for sending to the blast furnace at the final point of the sintering plant and conducting a prescribed drop test. As the drop test, the tumbler strength test specified in JIS M-8712 or the shutter strength test specified in JIS M-8711 is adopted. In addition, the produced sintered ore is usually sampled by an extracting device at regular intervals during daily operation and sent to an offline analyzer, and the operator usually takes necessary actions such as changing and adjusting the operating conditions to satisfy the quality while looking at the results. The measured value of sintered ore strength is sometimes compared with the FeO analysis value in the sintered ore (the content of Fe 3 O 4 in the sintered ore converted into FeO). The magnetite structure of sintered ore is a structure that is generated in a reducing atmosphere in the combustion melting zone and remains without being reoxidized under the rapid cooling conditions on the sintering machine, and is used as an index of the heat input because the FeO concentration in the sintered ore tends to be high when the heat input is high.
また、DL型焼結機を用いた焼結鉱の製造においては、焼結配合原料の擬似粒子化の状況が焼成時における充填層の通気性に影響し、焼結鉱の生産性を大きく左右することが知られている。そこで、製造された焼結鉱の通気性に関しては、通気度(JPU)という指標を用いて操業中の通気性を監視しており、排ガス風量が大きいほど、また排ガス吸引圧が大きいほど、あるいは原料層厚が低いほど上記JPU値は高い値となることが知られている。なお、焼結配合原料の造粒に際しては、水分が該焼結配合原料中の微粉を粗粒に付着させるバインダーとして重要であることから、擬似粒子化を適正に行なわせるためには、この水分量を適正に制御することもまた重要である。 In addition, in the production of sintered ore using a DL-type sintering machine, it is known that the state of pseudo-particle formation of the sintered raw material affects the permeability of the packed bed during firing, and greatly affects the productivity of sintered ore. Therefore, regarding the permeability of the produced sintered ore, an index called the air permeability (JPU) is used to monitor the permeability during operation, and it is known that the higher the exhaust gas volume, the higher the exhaust gas suction pressure, or the thinner the raw material layer, the higher the JPU value. In addition, when granulating the sintered raw material, moisture is important as a binder that adheres the fine powder in the sintered raw material to the coarse particles, so in order to properly perform pseudo-particle formation, it is also important to properly control the amount of moisture.
上述した通気性については、前記JPU値を監視することの他、ウインドボックス下の温度を監視して、排鉱部近傍に到達するパレットの火落ち状況を監視したり、BTP(Burn Through Point)と呼ばれる指標などにより、パレット速度を調整することも有効である。 Regarding the above-mentioned breathability, in addition to monitoring the JPU value, it is also effective to monitor the temperature under the wind box to monitor the fire-break condition of the pallet that reaches the vicinity of the ore discharge section, and to adjust the pallet speed using an index called BTP (Burn Through Point).
なお、上述した焼結鉱の歩留については、焼結鉱自体の強度とも関連している。したがって、焼結鉱の生産性を最大化するためには、焼結鉱の強度管理が重要となる。 The yield of sintered ore mentioned above is also related to the strength of the sintered ore itself. Therefore, in order to maximize the productivity of sintered ore, it is important to manage the strength of the sintered ore.
その焼結鉱の強度に関しては、下記の先行文献(非特許文献)(1)に開示されているような焼結鉱歩留の推定式が知られている。この文献の記載によると、タブレット試験により得られた焼結鉱の基質強度や空隙率を用いて歩留の推定を行うことが可能である。また、先行文献(非特許文献)(2)には、基質毎の被還元性や強度の測定例が報告されている。これらによると、焼結鉱の主要鉱物組織であるヘマタイトやカルシウムフェライトは、スラグ組織に比べて高強度かつ高被還元性であることが明らかである。 Regarding the strength of sintered ore, an estimation formula for sintered ore yield is known, as disclosed in the following prior literature (non-patent literature) (1). According to the description in this literature, it is possible to estimate the yield using the matrix strength and porosity of sintered ore obtained by tablet testing. Furthermore, prior literature (non-patent literature) (2) reports examples of measurements of reducibility and strength for each matrix. These clearly show that hematite and calcium ferrite, which are the main mineral structures of sintered ore, have higher strength and reducibility than slag structures.
一般に、鉱物組織の定量化については、粉末X線回折による定量分析や光学顕微鏡観察による定量化が知られており、また空隙率の評価については、光学顕微鏡観察やマイクロフィーカスX線CT像による評価法などがよく知られている。 Generally, quantitative analysis using powder X-ray diffraction and quantification using optical microscope observation are known for quantifying mineral structure, while well-known methods for evaluating porosity include evaluation using optical microscope observation and microfeature X-ray CT images.
しかしながら、焼結鉱の製造に当って採用されている上述した従来技術は次のような課題があった。例えば、焼結鉱強度の予測のためには、実際に焼成された焼結鉱のサンプルが必要であり、そのサンプルを樹脂などで埋め込んだのち、研磨処理などを施して光学顕微鏡観察を行わねばならない。しかも、従来の光学顕微鏡観察では、測定するサンプルの条件によって画質に差異が生じるため、測定の度ごとにコントラストや明るさなどの補正が必要である。また、焼結鉱中の代表的な鉱物組織の判別には鉱物学的な知識と観察眼が必要であり、ある程度の熟練もまた必要である。 However, the above-mentioned conventional techniques used in the manufacture of sintered ore have the following problems. For example, to predict the strength of sintered ore, a sample of the actual fired sintered ore is required, which must be embedded in resin or the like, polished, or otherwise treated before being observed under an optical microscope. Furthermore, with conventional optical microscope observation, the image quality varies depending on the conditions of the sample being measured, so corrections such as contrast and brightness are required each time a measurement is made. Also, mineralogy knowledge and observational skills are required to distinguish the typical mineral structures in sintered ore, and a certain level of skill is also required.
例えば、特許文献1では、焼結鉱の製造に当たり、鉄鉱石原料毎のカオリン(粘土鉱物)含有量を赤外吸収スペクトル分光法を用いて測定し、その含有量に基づき鉄鉱石の配合を行っている。この方法によると、カオリン含有量の増加にともない造粒性が向上すると共に生産性も向上することから、そのカオリンの配合量を制御することで焼結鉱の生産性を向上させることができると述べている。しかし、実操業においては、鉄鉱石の配合率や成分にはバラつきが存在するため、焼結鉱の性状を安定化させるためには、原料性状のバラつきを補填するための、造粒性の制御(水分調整)や入熱制御(粉コークス調整)が必要不可欠となる。したがって、この文献に記載されているような、単に使用原料を評価するだけでは、焼結生産性を確実に向上させることにはつながらないという課題がある。 For example, in Patent Document 1, in the production of sintered ore, the kaolin (clay mineral) content of each iron ore raw material is measured using infrared absorption spectroscopy, and the iron ore is blended based on the content. According to this method, the granulation property and productivity improve as the kaolin content increases, and it is said that the productivity of sintered ore can be improved by controlling the blending amount of kaolin. However, in actual operation, there is variation in the blending ratio and components of iron ore, so in order to stabilize the properties of sintered ore, it is essential to control the granulation property (moisture adjustment) and heat input control (coke fine adjustment) to compensate for the variation in the raw material properties. Therefore, there is a problem that simply evaluating the raw materials used, as described in this document, does not lead to a reliable improvement in sintering productivity.
また、特許文献2では、焼結体の顕微鏡写真を下に強度スペクトルと波数のデータを取得してフーリエ変換し、焼結体の焼結度合を評価する方法が示されている。この方法では、焼結の度合によって焼結体表面の凹凸が変化するため、凹凸度合を指標化することで、焼結度合を制御できることになる。しかし、焼結プロセスでは、複数の鉄鉱石をブレンドしたものを原料として用いており、焼結度合はそれぞれの鉱石原料の影響を受けることから、焼結鉱成品の焼成不良がどのような鉱石原料の影響によるものなのかを判断できなければ、有効なアクションにつなげることはできないという課題がある。 Patent Document 2 also shows a method for evaluating the degree of sintering of a sintered body by acquiring intensity spectrum and wavenumber data based on a micrograph of the sintered body and performing a Fourier transform. In this method, the unevenness of the surface of the sintered body changes depending on the degree of sintering, so the degree of sintering can be controlled by indexing the degree of unevenness. However, since the sintering process uses a blend of multiple iron ores as a raw material and the degree of sintering is affected by each raw ore, there is a problem in that effective action cannot be taken unless it is possible to determine which raw ore is causing the poor sintering of the sintered ore product.
さらに、非特許文献3では、鉱物組織毎のハイパースペクトル画像を元に、鉱床面の鉱物賦存状態を評価する方法が開示されている。そのハイパースペクトル画像を取得するためには、反射光を分光素子で波長分解し、各波長の光強度を算出しなければならない。この方法では、肉眼では色の判別が難しくても、もし波長スペクトルが異なっていれば異なる鉱物として識別できることから、不純物である脈石や剥土が多く含まれる鉱床を効率的に見つけることができ、鉄分の高い鉄鉱石を効率的に採掘できるとしている。しかし、この方法は、焼結鉱の強度や被還元性を観察する方法を提案するものではない。 Furthermore, Non-Patent Document 3 discloses a method for evaluating the mineral abundance state of an ore deposit surface based on hyperspectral images of each mineral texture. In order to obtain such a hyperspectral image, the reflected light must be wavelength-resolved using a spectroscopic element, and the light intensity of each wavelength must be calculated. With this method, even if colors are difficult to distinguish with the naked eye, different minerals can be identified if their wavelength spectra are different, making it possible to efficiently find ore deposits that contain a lot of impurities such as gangue and stripping soil, and efficiently mine iron ore with a high iron content. However, this method does not propose a method for observing the strength or reducibility of sintered ore.
そこで、本発明の目的は、製造された焼結鉱の強度や被還元性などを簡便に評価できると共に、その評価結果に基づいて焼結機の操業条件に迅速、適正に反映させながら焼結鉱を有利に製造するための方法を提案することにある。 The object of the present invention is to propose a method for easily evaluating the strength and reducibility of the produced sintered ore, and for efficiently producing sintered ore by quickly and appropriately reflecting the evaluation results in the operating conditions of the sintering machine.
そこで、本発明では、従来技術が抱えている前述の課題を解決し、上記目的を達成するためには、迅速でより客観的な指標により鉱物組織の判別を行い、これを焼結機の操業にフィードバックしつつ焼結することが有効であるとの結論に達し、本発明を開発するに到った。即ち、発明者らは、鉱物組織すなわち焼結鉱品質判定の客観性を高めるための手段として、鉱物組織である焼結鉱ごとに異なる分光スペクトルがあることに着目してこれを利用することにした。 In this invention, therefore, the inventors came to the conclusion that in order to solve the above-mentioned problems of the conventional technology and achieve the above-mentioned objectives, it would be effective to determine the mineral structure using a quicker and more objective indicator and sinter while feeding this back to the operation of the sintering machine, and thus developed the present invention. In other words, the inventors focused on the fact that each type of mineral structure, sintered ore, has a different spectroscopic spectrum and decided to utilize this as a means of increasing the objectivity of the mineral structure, i.e., sintered ore quality judgment.
上記のような知見の下で開発した本発明は、鉄鉱石、副原料、雑原料および固体燃料を含有する粉状物質を配合してなる焼結配合原料に水分を添加して混合造粒し、得られた造粒物である擬似粒子を焼結して焼結鉱を製造する方法において、製造された焼結鉱をハイパースペクトルカメラを用いて観察し、その観察結果を焼結機の操業に反映させて操業条件を調整することを特徴とする焼結鉱の製造方法である。 The present invention, developed based on the above findings, is a method for producing sintered ore by adding moisture to a sintering raw material mixture, which is a mixture of powdered materials containing iron ore, auxiliary materials, miscellaneous materials, and solid fuel, mixing and granulating the mixture, and sintering the resulting granulated pseudo-particles. The method is characterized in that the sintered ore produced is observed using a hyperspectral camera, and the observation results are reflected in the operation of the sintering machine to adjust the operating conditions.
また、本発明は、上記の構成に加えて下記の構成;
(1)ハイパースペクトルカメラを用いた焼結鉱の観察は、製造された焼結鉱の強度ならびに被還元性のいずれかまたは両方であること、
(2)ハイパースペクトルカメラを用いた焼結鉱の観察において、鉱物組織毎に予め準備しておく分光情報、強度および被還元性に基づき、製造された焼結鉱の強度と被還元性のいずれかまたは両方を予測し、その予測結果に基づき焼結機の操業条件を調整すること、
(3)前記焼結鉱の観察は、製造された焼結鉱を採取し、研磨サンプルを作製した上で、そのサンプルをハイパースペクトルカメラを用いて観察すること、
(4)前記ハイパースペクトルカメラを用いた焼結鉱の観察は、ヘマタイト、マグネタイト、カルシウムフェライト、スラグ、空隙のうちの1つ以上の面積率の測定であること、
(5)前記操業条件の調整は、粉コークス配合率、石灰源配合率、粉コークスの粒度、造粒原料中の粉コークス添加位置、都市ガス吹込み量および、酸素吹込み量のいずれか1以上の変更であること、
のいずれか1以上を採用することが、より好ましい実施の形態である。
In addition to the above configuration, the present invention also has the following configuration:
(1) Observation of sintered ore using a hyperspectral camera has revealed either or both of the strength and reducibility of the produced sintered ore;
(2) In observing sintered ore using a hyperspectral camera, predicting either or both of the strength and reducibility of the produced sintered ore based on the spectroscopic information, strength, and reducibility that are prepared in advance for each mineral structure, and adjusting the operating conditions of the sintering machine based on the prediction results;
(3) The observation of the sintered ore involves collecting the produced sintered ore, preparing a polished sample, and observing the sample using a hyperspectral camera;
(4) The observation of the sintered ore using the hyperspectral camera is a measurement of the area ratio of one or more of hematite, magnetite, calcium ferrite, slag, and voids;
(5) The adjustment of the operating conditions is a change in one or more of the coke fine blending ratio, the lime source blending ratio, the particle size of the coke fine, the coke fine addition position in the granulated raw material, the amount of city gas blowing, and the amount of oxygen blowing.
It is a more preferred embodiment to adopt one or more of the above.
前述した構成に係る本発明方法では、従来技術が抱えている問題点、すなわち、焼結鉱の強度や被還元性のバラつきや低下に対して、その原因を迅速かつ十分に見極めることができずに、対症療法的に強度や被還元性(品質)向上のためのアクションをとらざるを得ず、焼結鉱強度のオーバースペックにより凝結材のコスト増加を招いたり、強度変動の増加を招いていたりしたのに比べて、迅速かつ適正な焼結鉱製造のための必要なアクションが取れる。 The method of the present invention, configured as described above, can take the necessary action to quickly and appropriately produce sintered ore, compared to the problems faced by the prior art, in which the causes of variations and declines in the strength and reducibility of sintered ore could not be quickly and thoroughly identified, forcing the user to take symptomatic action to improve strength and reducibility (quality), resulting in increased costs for agglomeration materials and increased strength fluctuations due to over-specifying the strength of the sintered ore.
即ち、本発明方法の採用により、焼結鉱の組織を迅速かつ適正に評価することができるので、焼結鉱の強度や被還元性の変化の原因を迅速に把握することが容易となり、適切なアクションを適時に取ることが可能になる。その結果、焼結鉱の成品強度や被還元性のバラつきが小さくなって焼結鉱の品質が向上し、ひいては焼結鉱の製造コストの低減や生産性の向上をも図ることが可能となる。 In other words, by adopting the method of the present invention, the structure of sintered ore can be evaluated quickly and accurately, making it easy to quickly identify the cause of changes in the strength and reducibility of the sintered ore, and making it possible to take appropriate action at the right time. As a result, the variation in the strength and reducibility of the sintered ore product is reduced, improving the quality of the sintered ore, which in turn makes it possible to reduce the manufacturing cost of sintered ore and improve productivity.
本発明の開発に当り、発明者らは、まずハイパースペクトルカメラに着目し、これを用いて焼結鉱の組織について観察した。その結果、焼結鉱中の主要組織である、ヘマタイト、マグネタイト、種々の形態のカルシウムフェライト系組織、シリケートスラグ組織や空隙については、それぞれ固有の分光スペクトルをもっていることがわかり、しかも簡便に分類ができることを知見した。 In developing this invention, the inventors first focused on a hyperspectral camera and used it to observe the structure of sintered ore. As a result, they found that the main structures in sintered ore, namely hematite, magnetite, various forms of calcium ferrite structures, silicate slag structures, and voids, each have their own unique spectral spectrum, and that they can be easily classified.
図1は、鉱物(焼結鉱)組織についての一般的な観察方法の模式図を示す。この図に示すように、焼結鉱断面の組織を観察する際には、まず実機で焼結鉱の一部を採取し、これをプラスチック製の容器にセットして樹脂中に埋め込んだ状態のサンプルを作製する。次いで、所定の断面が出るまで研磨して研磨サンプルを作製し、その後、光学顕微鏡で焼結鉱組織を観察することにより、種々の鉱物組織を特定する。例えば、色調によって複数の種類からなる鉱物組織(たとえば、A1~A5)、気孔(図中P)と、樹脂の観測ができるのである。
ここで、焼結プロセスで発生する返鉱のように粒度が小さい原料に関しては、ベルトコンベア上などで平坦に敷設されていれば、樹脂埋め、研磨などをすることなく、そのまま測定することもできる。
Figure 1 shows a schematic diagram of a general observation method for mineral (sintered ore) texture. As shown in this figure, when observing the cross-sectional texture of sintered ore, first, a portion of sintered ore is taken with an actual machine, set in a plastic container, and embedded in resin to prepare a sample. Next, the sample is polished until a desired cross-section is revealed to prepare a polished sample, and then the sintered ore texture is observed under an optical microscope to identify various mineral textures. For example, it is possible to observe multiple types of mineral textures (e.g., A1 to A5) based on color tone, pores (P in the figure), and resin.
Here, for raw materials with small particle sizes, such as return fines generated in the sintering process, if they are laid out flat on a belt conveyor or the like, they can be measured as is without being filled with resin or polished.
図1に示すように、鉱物組織A1~A5は、単一組織として存在するだけではなく、他の組織と混ざり合って存在するものもあり、色味は複雑である。色調にグラデーションが入ると組織判別の困難さが格段に顕著となった。即ち、ヘマタイトは、光学顕微鏡観察下では明瞭な白色、マグネタイトは白色~ピンク、カルシウムフェライトは白色~灰色、スラグは濃灰色や透明などの色合いを示すことが知られているが、色味は光学顕微鏡の光量やコントラストによって大きく変化する。したがって、異なる日に作成されたサンプル同士を比べる場合や、観察者が異なる場合には、ヘマタイトとマグネタイトの区別や、カルシウムフェライトとスラグ、スラグの樹脂の区別が曖昧となり、必ずしも一定の結果が出ない可能性がある。なお、光学顕微鏡観察において、見づらい組織を判別するためには倍率を上げてミクロ組織の形状をもとに判断したり、偏光を変えるなどの方法により総合的に判定することが可能であるが、観測者の経験によるところも多く、客観的な手法ではない。 As shown in Figure 1, mineral textures A1 to A5 do not only exist as single textures, but also exist mixed with other textures, and the colors are complex. When the color tone is gradated, the difficulty of identifying the texture becomes significantly more pronounced. That is, it is known that hematite shows a clear white color under optical microscope observation, magnetite shows a white to pink color, calcium ferrite shows a white to gray color, and slag shows a dark gray or transparent color, but the color changes greatly depending on the light amount and contrast of the optical microscope. Therefore, when comparing samples made on different days or by different observers, the distinction between hematite and magnetite, calcium ferrite and slag, and the resin of slag may become unclear, and the results may not be consistent. In addition, in optical microscope observation, in order to distinguish textures that are difficult to see, it is possible to increase the magnification and make a judgment based on the shape of the microstructure, or to make a comprehensive judgment by changing the polarization, but it is not an objective method as it depends largely on the observer's experience.
これに対し、本発明に従う方法は、光学顕微鏡にハイパースペクトルカメラを接続し、例えば視野中に存在する鉱物組織を4点選択し、分光スペクトルを測定する。図2は、鉱物組織の例であるヘマタイト、マグネタイト、カルシウムフェライト、スラグの分光スペクトルを示すものである。この図に示すとおり、ヘマタイトは、他の鉱物に比べて400~800nmの可視光反射スペクトルの強度が高く、680nm近傍にピークがある。また、マグネタイトは、400~800nmにおいて波長が大きくなるにつれて強度が低下している。さらに、カルシウムフェライトは、ヘマタイトに比べて550~650nm近傍で反射スペクトル強度が大きく低下している。スラグは最も色が暗く、スペクトルも全波長において低強度である。このように、本発明法に従う鉱物組織の観察では、それぞれの組織には固有の反射スペクトルが存在しており、また波長全体の形や特定の波長の強度を比較することで、焼結鉱組織の正確な分類が可能であることがわかった。 In contrast, the method according to the present invention connects a hyperspectral camera to an optical microscope, selects, for example, four mineral structures in the field of view, and measures the spectroscopic spectrum. Figure 2 shows the spectroscopic spectra of hematite, magnetite, calcium ferrite, and slag, which are examples of mineral structures. As shown in this figure, hematite has a higher visible light reflection spectrum intensity in the 400-800 nm range than other minerals, with a peak near 680 nm. In addition, the intensity of magnetite decreases as the wavelength increases in the 400-800 nm range. Furthermore, calcium ferrite has a significantly lower reflection spectrum intensity in the 550-650 nm range compared to hematite. Slag has the darkest color and a low intensity spectrum at all wavelengths. Thus, in the observation of mineral structures according to the method of the present invention, it was found that each structure has its own unique reflection spectrum, and that accurate classification of sintered ore structures is possible by comparing the overall shape of the wavelengths and the intensity of specific wavelengths.
図3は、単体の鉱物組織毎の物性データのイメージを示すものである。この図に示すとおり、鉱物組織には、それぞれ別の単体強度(基質強度MPa)および被還元性(%)が与えられていることがわかる。なお、鉱物組織としての前記焼結鉱は、組織全体としての強度や被還元性が、単体鉱物の存在比率や空隙率、空隙構造によって異なる。例えば、A1組織やA2組織の存在比率が強度σに大きく影響を及ぼす場合には、全体強度σをA1とA2存在比率の関数で表すことができる。下記(1)式において、X1,X2は、A1,A2の存在比率である。
FIG. 3 shows an image of the physical property data for each mineral structure. As shown in this figure, it can be seen that each mineral structure is given a different simple strength (matrix strength MPa) and reducibility (%). The strength and reducibility of the sintered ore as a mineral structure as a whole structure differ depending on the abundance ratio of the simple minerals, the porosity, and the pore structure. For example, when the abundance ratio of the A1 structure and the A2 structure greatly affects the strength σ, the overall strength σ can be expressed as a function of the abundance ratio of A1 and A2 . In the following formula (1), X1 and X2 are the abundance ratios of A1 and A2 .
また、A3組織…An組織の存在比率が被還元性rに大きく影響を及ぼす場合には、被還元性rを、下記式(2)に示すようなA3とAn存在比率の関数で表すことができる。ここで、X3,XnはA3,Anの存在比率である。
In addition, when the abundance ratio of the A3 to An structures greatly affects the reducibility r, the reducibility r can be expressed as a function of the abundance ratio of A3 and An as shown in the following formula (2), where X3 and Xn are the abundance ratios of A3 and An .
このように、単体の鉱物組織毎の物性データと、焼結鉱としての強度や被還元性の関係を事前にリスト化しておくことで、焼結鉱組織の存在比率に応じて、強度や被還元性を定量的に迅速に予測することができるようになる。 In this way, by creating a list in advance of the relationship between the physical property data of each individual mineral structure and the strength and reducibility of the sintered ore, it becomes possible to quantitatively and quickly predict the strength and reducibility according to the proportion of sintered ore structures present.
前述した定式化の方法は、任意の方法でもよく、例えば、重回帰分析により全ての鉱石組織(A1~A5)の影響を含めてもよいし、関係性の大きい変数を選択して定式化してもよい。また、鉱物組織以外にも、気孔量や気孔径分布指数といった情報を変数としたり、鉱物組織以外の操業影響を考慮して定式化してもよい。 The above-mentioned formulation method may be any method, for example, the effects of all the ore textures (A 1 to A 5 ) may be included by multiple regression analysis, or a formula may be formed by selecting variables with a high correlation. Furthermore, in addition to the mineral texture, information such as porosity and pore size distribution index may be used as variables, or the formula may be formed taking into account operational influences other than the mineral texture.
さらに、鉱物組織の生成には、種々の原料条件、操業条件が関係しており、例えばヘマタイト組織に関しては、高温条件下では存在割合が低下することが知られている。これは、高温焼成過程でヘマタイトの一部がマグネタイトに変化したり、CaO源と反応してカルシウムフェライトに変化するためである。 Furthermore, the formation of mineral structures is related to various raw material and operating conditions. For example, it is known that the proportion of hematite structures decreases under high temperature conditions. This is because part of the hematite changes to magnetite during the high-temperature firing process, or reacts with the CaO source to change to calcium ferrite.
また、マグネタイトについては、焼成温度が上がることでその存在比率が増加する。また、カルシウムフェライトについては、生成に適した温度が1200~1350℃の範囲と云われており、この温度よりも高温条件下では二次ヘマタイトとシリケートスラグに分解する。したがって、カルシウムフェライトの存在比率は温度条件によって異なる。 As for magnetite, its proportion increases as the firing temperature rises. As for calcium ferrite, the optimum temperature range for its formation is said to be between 1200 and 1350°C, and at temperatures higher than this, it decomposes into secondary hematite and silicate slag. Therefore, the proportion of calcium ferrite present varies depending on the temperature conditions.
さらに、塩基度(CaO/SiO2)については、その大小によって、生成するカルシウムフェライトライトの量が異なる。主要なCaO源は石灰石、SiO2源は鉄鉱石であるが、混合状態が不良の場合、すなわち粉体同士がミクロ的に接触していない場合には、鉄鉱石の周囲は局所的に低塩基度となり、カルシウムフェライトの生成量が低下する。逆に、石灰石の周辺では高塩基度となり融液が生成しやすい条件となる。これらのことから、焼結鉱組織中のカルシウムフェライトが著しく低下している場合には、CaO源の偏析が疑われ、ドラムミキサーにおける混合状態の監視強化や、石灰石の水分管理強化といった操業アクション(石灰配合量の変更)となる。このようなアクションを、焼結鉱の化学分析値を元に実施するためには、多大なN数の分析を行う必要があり、現実的には難しい。しかし、鉱物組織を本発明のようにハイパースペクトルカメラを使うなどして直接観察することができれば、ミクロ的な成分のバラつきを簡便に検知することが可能となる。 Furthermore, the amount of calcium ferrite generated varies depending on the basicity (CaO/SiO 2 ). The main CaO source is limestone, and the SiO 2 source is iron ore. If the mixing state is poor, that is, if the powders are not in micro-contact with each other, the area around the iron ore will have a low basicity locally, and the amount of calcium ferrite generated will decrease. Conversely, the area around the limestone will have a high basicity, which makes it easier for the molten liquid to be generated. For these reasons, if the calcium ferrite in the sintered ore structure is significantly reduced, segregation of the CaO source is suspected, and operational actions such as strengthening monitoring of the mixing state in the drum mixer and strengthening moisture management of the limestone (changing the amount of lime blended) will be taken. In order to carry out such actions based on the chemical analysis value of the sintered ore, a large number of N-number analyses are required, which is difficult in reality. However, if the mineral structure can be directly observed using a hyperspectral camera as in the present invention, it will be possible to easily detect the variation in the microscopic components.
以上説明したような本発明に係る方法によって、鉱物組織と温度条件、原料条件の関係を予め整理しておくことで、例えば、焼結鉱強度を低下させる原因となる組織が増加する場合には、熱量を低下させるために粉コークス配合量を低下させるなどの操業アクションを取ることが有効であることがわかる。逆に、品質を向上させる鉱物組織を選択的に増加させることを志向したアクションをとることも可能である。 By using the method according to the present invention as described above, the relationship between the mineral structure, temperature conditions, and raw material conditions can be organized in advance. For example, when the structure that causes the strength of sintered ore to decrease increases, it is effective to take operational action such as reducing the amount of coke powder blended in order to reduce the heat content. Conversely, it is also possible to take action aimed at selectively increasing the mineral structure that improves quality.
そこで、以下に本発明の好ましい実施形態について説明する。
図4は、従来法に基づく焼結鉱の評価フローの図である。焼結機から排出された焼結鉱は、クラッシャーで粗粉砕された後、焼結機クーラーに導入され冷却される。その後、種々の篩目のスクリーンで整粒された後、高炉に送られる。ここで、一般的には、整粒後の焼結鉱の一部を採取できるよう、ベルト乗継部にサンプラーが設置されており、そのサンプラーで採取された焼結鉱は整粒され、落下および回転強度試験や、被還元性試験、還元粉化試験に廻されたのである。通常の操業では、焼結鉱強度は1~2時間に1回の頻度で測定されており、強度の基準を満たしていない場合には、熱量増加のアクションが取られる。ただし、このような従来法では、焼結鉱強度の変化に対して、その原因を早期に突き止めることには限界があった。即ち、従来方法の下では、投入熱量が適正かどうかを判断するために、焼結鉱中のFeO割合や排鉱部における焼結鉱の赤熱状態、主排ガス温度などの種々の操業パラメーターを総合的に判断する必要があったからである。
Therefore, preferred embodiments of the present invention will be described below.
FIG. 4 is a diagram of the evaluation flow of sintered ore based on the conventional method. The sintered ore discharged from the sintering machine is coarsely crushed by a crusher, introduced into the sintering machine cooler and cooled. After that, it is sized by various sieve screens and sent to the blast furnace. Here, a sampler is generally installed at the belt transfer section so that a part of the sintered ore after sizing can be collected, and the sintered ore collected by the sampler is sized and sent to a drop and rotation strength test, a reducibility test, and a reduction disintegration test. In normal operation, the strength of the sintered ore is measured once every 1 to 2 hours, and if the strength standard is not met, an action to increase the amount of heat is taken. However, such a conventional method has a limit to identifying the cause of the change in sintered ore strength at an early stage. That is, under the conventional method, in order to determine whether the input heat amount is appropriate, it was necessary to comprehensively judge various operation parameters such as the FeO ratio in the sintered ore, the red heat state of the sintered ore at the discharge section, and the main exhaust gas temperature.
これに対し、図6は、本発明法に従って焼結鉱の品質を評価する場合のフローを示す。焼結機から排出された焼結鉱は、クラッシャーで粗粉砕した後にクーラーに導入して冷却される。これまでの基本的な処理方法は前記従来法と同じであるが、サンプラーで採取された焼結鉱の一部(サンプル)を、図1に示すように研磨して水平面を出した後は、ハイパースペクトルカメラで断面観察をする点において大きく異なる。 In contrast, Figure 6 shows the flow for evaluating the quality of sintered ore according to the method of the present invention. The sintered ore discharged from the sintering machine is coarsely crushed in a crusher and then introduced into a cooler to be cooled. The basic processing method is the same as that of the conventional method described above, but the major difference is that a portion of the sintered ore (sample) collected by a sampler is polished to create a horizontal surface as shown in Figure 1, and then the cross section is observed with a hyperspectral camera.
上述したような本発明方法に従って必要な操業アクションを施すに先立って、実機においてサンプル(焼結鉱)を採取するには、専用の箱型のサンプラーで採取する場合に限らず、手動で柄杓などを使ってベルトコンベア上から採取したものであってもよく、ベルトコンベア上を流れている焼結鉱を何らかの手段で採取する方法であってもよい。例えば、ロボットアームを用いて、ベルト上を流れる焼結鉱の一部を連続的に採取してもよいし、強度測定用に粒度選別された試料容器の中から、アームを使って連続的に選別採取してもよい。さらに、オペレーターの手で試料容器の中から採取し、それを定期的、連続的に実施する方法であってもよい。 Prior to carrying out the necessary operational actions according to the method of the present invention as described above, samples (sintered ore) can be collected from the actual equipment not only by using a dedicated box-type sampler, but also by manually collecting the sintered ore from the belt conveyor using a ladle or other method. For example, a robot arm can be used to continuously collect a portion of the sintered ore flowing on the belt, or an arm can be used to continuously select and collect the sintered ore from a sample container that has been sorted by particle size for strength measurement. Furthermore, the sample can be collected from the sample container by hand by an operator, and this can be done periodically and continuously.
実機焼結機における、従来法、比較法および発明法(本発明方法)を採用したときの効果を比較検討する。
(1)従来法については、図4に示すように、サンプラーで1時間毎に採取される焼結鉱のタンブラー強度値をもとにオペレーターが熱の大小を判断し、粉コークス配合率の添加アクションを行った。即ち、目標とするシャッター強度(以後、「目標値」と云う)に対して、採取された焼結鉱のタンブラー強度(以後、「測定値」と云う)の値が低い場合には、入熱量制御として、粉コークス配合率を増加させ、採取焼結鉱の強度が目標よりも高い場合には、粉コークス配合率を低下させるアクションをとった。粉コークス配合率のアクション幅は、0.5kg/t-sずつ実施した。また、RI測定には時間がかかるため、採取した焼結鉱を保存しておき、オフラインで測定をした。
The effects of adopting the conventional method, the comparative method, and the inventive method (the method of the present invention) in an actual sintering machine are compared and examined.
(1) In the conventional method, as shown in Fig. 4, the operator judged the heat level based on the tumbler strength value of the sintered ore sampled every hour by the sampler, and took the action of adding coke fine blending ratio. That is, when the tumbler strength value of the sampled sintered ore (hereinafter referred to as "measured value") was lower than the target shutter strength (hereinafter referred to as "target value"), the coke fine blending ratio was increased as heat input control, and when the strength of the sampled sintered ore was higher than the target, the coke fine blending ratio was decreased. The action width of the coke fine blending ratio was 0.5 kg/t-s. In addition, since RI measurement takes time, the sampled sintered ore was stored and measured offline.
(2)また、比較法については、図5に示すように、サンプラーで採取された焼結鉱のタンブラー強度を測定したものと同じロットの焼結鉱を個別に採取し、水平断面のサンプルを作製したのち、CCDカメラを用いて断面観察を行った。 (2) As for the comparative method, as shown in Figure 5, sintered ore from the same lot as that used to measure the tumbler strength of the sintered ore sampled with a sampler was individually sampled, a horizontal cross-sectional sample was prepared, and the cross-sectional surface was observed using a CCD camera.
(3)次に、発明法については、図6に示す焼結鉱の評価フローに従い、サンプラーで採取された焼結鉱のタンブラー強度を測定したものと同じロットの焼結鉱を個別に採取し、水平断面のサンプルを作製したのち、ハイパースペクトルカメラを用いて断面観察を行った。その観察結果に基づき、以下のようなアクションを行った。 (3) Next, for the inventive method, following the sintered ore evaluation flow shown in Figure 6, sintered ore from the same lot as that for which the tumbler strength of the sintered ore collected with a sampler was measured was individually collected, horizontal cross-sectional samples were prepared, and the cross-sectional observations were performed using a hyperspectral camera. Based on the observation results, the following actions were taken.
即ち、測定値が目標値よりも大きく、前記断面観察の結果、二次ヘマタイト量が増加し、さらに空隙率が低下していると判断された場合には、熱量過剰と判断し、粉コークス配合率を低下させた。一方、二次ヘマタイト量の増加、または空隙率が低下しているような、どちらかの一方の影響の場合には、アクションを一旦保留した。そして、二次ヘマタイト量も空隙率も変化がない場合には、1回分の操業アクションを見送った。この例では二次ヘマタイト量を観測したが、熱量の指標としてマグネタイト量を用いていもよい。 In other words, if the measured value was greater than the target value, and the cross-sectional observation determined that the amount of secondary hematite had increased and the porosity had decreased, it was determined that there was an excess of heat, and the coke powder blending ratio was reduced. On the other hand, if only one of the two factors had affected the amount of secondary hematite, such as an increase in the amount of secondary hematite or a decrease in the porosity, action was temporarily withheld. And, if there was no change in either the amount of secondary hematite or the porosity, one operational action was postponed. In this example, the amount of secondary hematite was observed, but the amount of magnetite may also be used as an indicator of heat.
一方、測定値が目標値よりも小さく、前記断面観察の結果、カルシウムフェライト比率が低下し、さらに微細気孔が多い場合には熱量不足と判断し、粉コークス配合率を増加させた。なお、鉱石に含まれる結晶水は250~300℃程度で脱水して多孔質化し、高温環境下では生成したカルシウムフェライト系融液との溶融同化反応により緻密な気孔は粗大な気孔へと統合されていた。このことから、微細気孔または粗大気孔の量は、焼結反応の進展度と関係があることがわかった。 On the other hand, if the measured value was smaller than the target value, the calcium ferrite ratio was low as a result of the above-mentioned cross-sectional observation, and there were many fine pores, it was determined that there was insufficient heat, and the coke powder mixing ratio was increased. Furthermore, the crystal water contained in the ore was dehydrated at around 250 to 300°C and became porous, and in a high-temperature environment, the dense pores were integrated into coarse pores due to a melting and assimilation reaction with the calcium ferrite molten liquid that was generated. From this, it was found that the amount of fine pores or coarse pores is related to the progress of the sintering reaction.
また、カルシウムフェライトの低下または微細気孔量が増加しているような、どちらか一方の影響を受ける場合には、アクションを一旦保留した。なお、カルシウムフェライト量も微細気孔量も変化が無い場合については、1回分の操業アクションを見送った。 In addition, if there was an impact of either a decrease in calcium ferrite or an increase in the amount of micropores, action was temporarily suspended. If there was no change in either the amount of calcium ferrite or the amount of micropores, one operational action was postponed.
次に、図7は、従来法、比較法、発明法、それぞれの焼結鉱強度測定値のバラつきを示す。従来法では、シャッター強度のバラつきは1.4%程度であったのに対して、比較法では0.96%、発明法では0.45%程度となった。
なお、比較法については、シャッター強度だけではなく焼結鉱組織も同時に評価することで、過剰なアクションを抑え、強度値の安定化を図ることが可能となった。しかし、この方法では、カルシウムフェライトや二次ヘマタイトの判別に関しては、埋め込みサンプルの表面状態の違いなどにより定量性に欠けるところがあり、粉コークス配合率のアクションが過剰または過小となる場合があった。
これに対して、ハイパースペクトルカメラを用いた発明法にかかる方法では、組織の判別性は良好であり、焼結鉱毎のカルシウムフェライトや、二次ヘマタイト量のバラつきを精度よく判定することが可能であった。その結果、強度のバラつきを大きく低下させることができた。
Next, Fig. 7 shows the variation in the measured values of sinter strength for the conventional method, the comparative method, and the inventive method. With the conventional method, the variation in shutter strength was about 1.4%, while with the comparative method it was 0.96%, and with the inventive method it was about 0.45%.
In addition, the comparative method makes it possible to suppress excessive action and stabilize the strength value by simultaneously evaluating not only the shutter strength but also the sintered ore structure. However, this method lacks quantitativeness when it comes to distinguishing calcium ferrite and secondary hematite due to differences in the surface condition of the embedded samples, and the action of the coke fine blending ratio may be excessive or insufficient.
In contrast, the method of the present invention using a hyperspectral camera was able to distinguish the structure well and accurately determine the variation in calcium ferrite and secondary hematite content for each sintered ore, which resulted in a significant reduction in the variation in strength.
次に、図8は、従来法、比較法、発明法それぞれの被還元性のバラつきについて示した。従来法では、被還元性のバラつきは3.0%程度であるのに対して、比較法では2.4%、発明法では1.5%程度となった。従来法については、RI分析値がその場ではわからないことに加え、焼結鉱組織の形態もわからないため、RIに関する事前情報はない状態で操業した。結果として、バラつきが比較的大きくなった。また、比較法では、RI分析がその場ではわからないものの、光学顕微鏡観察を元に、二次ヘマタイト量、空隙率、カルシウムフェライトの量にしたがって、粉コークス配合率を調整した。このようなアクションは被還元性の極端な増加や低下を抑制するアクションでもある。 Next, Figure 8 shows the variation in reducibility for the conventional method, the comparative method, and the inventive method. In the conventional method, the variation in reducibility was about 3.0%, while in the comparative method it was 2.4% and in the inventive method it was about 1.5%. In the conventional method, the RI analysis value could not be obtained on-site, and the morphology of the sintered ore structure was also unknown, so the operation was carried out without any prior information on RI. As a result, the variation was relatively large. In addition, in the comparative method, although the RI analysis could not be obtained on-site, the coke powder blending ratio was adjusted according to the amount of secondary hematite, porosity, and calcium ferrite based on optical microscope observation. Such actions also suppress extreme increases or decreases in reducibility.
この実施例では、原料条件の変更に関して説明する。
焼結原料として、鉄鉱石ブレンディング粉に2mass%の製鋼系スラグをヤードにて配合して実験を行った。該スラグ中にはCaO化合物(ライムアルミネートと未滓化のCaOの混合物)が含まれるため、2時間おきに採取した焼結鉱の成分分析結果をもとに、塩基度が一定になるように、石灰石配合率を調整する操業を従来法とした。
これに対して、図6に示す本発明に従う方法については、1時間毎の焼結鉱中のカルシウムフェライト比率を測定し、カルシウムフェライト比率が少ない場合には、塩基度設定を超えない範囲で石灰石配合率を増加させ、カルシムフェライト比率が多くかつ塩基度も高い場合には、塩基度設定を下回らない範囲で石灰石配合率を低下させる操業を行った。
In this embodiment, changes in raw material conditions will be described.
The experiment was carried out by blending iron ore powder with 2 mass% of steelmaking slag as the sintering raw material in the yard. Since the slag contains CaO compounds (a mixture of lime aluminate and undissolved CaO), the limestone blending ratio was adjusted based on the results of component analysis of sintered ore sampled every two hours to keep the basicity constant, as in the conventional method.
In contrast, in the method according to the present invention shown in FIG. 6, the calcium ferrite ratio in the sintered ore was measured every hour, and when the calcium ferrite ratio was low, the limestone blending ratio was increased within a range not exceeding the basicity setting, and when the calcium ferrite ratio was high and the basicity was also high, the limestone blending ratio was decreased within a range not falling below the basicity setting.
図9は、強度のバラつきに関する従来法と発明法との比較結果を示す。従来法では1.5%程度のバラつきに対して、発明法では0.6%程度のバラつきとなった。とくに従来法では、2時間毎の化学分析値をもとにCaO濃度が一定となるようにアクションをっているため、カルシウムフェライトの量が変動していた。カルシウムフェライト量が低い場合には、得られる焼結鉱強度も低下し、カルシウムフェライト量が多い場合には、強度も向上したが、強度のバラつきが増加した。一方、発明法では、通常の2時間毎のアクションに対して、鉱物組織観察結果を元にした判断を1時間毎に行うことで、成分バラつき評価を迅速化でき、強度のバラつきの低下が得られた。 Figure 9 shows the results of a comparison of strength variation between the conventional method and the inventive method. The conventional method had a variation of about 1.5%, while the inventive method had a variation of about 0.6%. In particular, the conventional method took action to keep the CaO concentration constant based on chemical analysis values every two hours, which caused the amount of calcium ferrite to fluctuate. When the amount of calcium ferrite was low, the strength of the resulting sintered ore decreased, and when the amount of calcium ferrite was high, the strength improved, but the strength variation increased. On the other hand, with the inventive method, instead of the usual action every two hours, a judgment based on the results of mineral structure observation was made every hour, which made it possible to speed up the evaluation of component variation and reduced the strength variation.
また、強度のバラツキについては、上述したヘマタイト、カルシウムフェライト、空隙以外の指標として、スラグやマグネタイトの組織量を用いてもよい。それは、焼結プロセスにおいて、粉コークス量を増加させると、ヘマタイト組織が減少し、マグネタイトが増加する。したがって、マグネタイト量を定量化することで、熱の大小を判断することができるからである。従来、マグネタイトの指標としてFeO濃度が用いられているが、ハイパースペクトルカメラによる方法では、より迅速にマグネタイト組織を定量化できる。また、カルシウムフェライト組織は、高温環境下ではスラグに分解する。したがって、スラグ量を定量化することで、熱の大小を判断することができる。さらに、スラグの生成は鉱石中の脈石賦存状態に影響されることから、原料中の脈石添加状態の良し悪しを判断することができる。 In addition, the amount of slag or magnetite structure may be used as an indicator of strength variation other than the above-mentioned hematite, calcium ferrite, and voids. This is because, in the sintering process, when the amount of fine coke is increased, the hematite structure decreases and the magnetite increases. Therefore, the amount of heat can be determined by quantifying the amount of magnetite. Conventionally, the FeO concentration is used as an indicator of magnetite, but the method using a hyperspectral camera can quantify the magnetite structure more quickly. In addition, calcium ferrite structure decomposes into slag in a high-temperature environment. Therefore, the amount of heat can be determined by quantifying the amount of slag. Furthermore, since the generation of slag is affected by the state of gangue in the ore, the quality of the gangue addition state in the raw material can be determined.
さらに、本発明法を用いた操業アクションの他の方法としては、粉コークス粒度の変更が挙げられる。焼結鉱組織中のカルシウムフェライトが少なく、スラグ量が多い場合、熱過剰になっている可能性が考えられる。このような場合には、焼結ベッド中で粗粒の粉コークスが焼結ベッド下層部に偏析し、粗大かつ緻密な焼結鉱が生成する場合がある。このような場合には、粉コークス粒度を低下させて、焼結ベッド上層部への偏析を促進させることが有効となる。 Another operational action that can be taken using the method of the present invention is to change the particle size of the coke fines. When there is little calcium ferrite in the sintered ore structure and a large amount of slag, it is possible that there is excessive heat. In such cases, coarse coke fines may segregate to the lower layer of the sintered bed, resulting in the production of coarse, dense sintered ore. In such cases, it is effective to reduce the particle size of the coke fines to promote segregation to the upper layer of the sintered bed.
本発明方法を用いた操業アクションのさらに他の方法としては、粉コークス添加位置(内装造粒、外装造粒)の変更が挙げられる。粉コークスは鉱石原料と同様に貯鉱槽からドラムミキサーに切出され、均一造粒される場合(内装造粒)や、ドラムミキサーの後端から粒子の成長が進んだ場所に投射装入される場合(外装造粒)がある。前者のプロセスでは、コークスは擬似粒子の核になり付着粉層を有する擬似粒子となるか、擬似粒子中に埋没する。後者のプロセスでは、コークスは単体で存在するか、擬似粒子の付着粉層として存在する。焼結鉱中のカルシウムフェライト量が低下する場合には、熱過剰となっている場合があり、このような場合にはコークスを外装造粒することで、酸素との接触効率を高めて燃焼効率を改善し、低熱量での焼結が可能となる。 Another method of operation action using the method of the present invention is to change the position of coke powder addition (internal granulation, external granulation). In some cases, the coke powder is cut from the storage tank into a drum mixer like the raw ore and uniformly granulated (internal granulation), and in other cases, it is projected from the rear end of the drum mixer into a location where the particles have grown (external granulation). In the former process, the coke becomes the nucleus of pseudoparticles and becomes pseudoparticles with an attached powder layer, or is embedded in the pseudoparticles. In the latter process, the coke exists alone or as an attached powder layer of pseudoparticles. When the amount of calcium ferrite in the sintered ore decreases, there may be excess heat. In such cases, external granulation of the coke increases the contact efficiency with oxygen, improves combustion efficiency, and enables sintering with a low heat amount.
本発明法を用いた操業アクションのさらに他の方法としては、都市ガス吹込み量、酸素吹込み量の変更が挙げられる。焼結鉱中の1次ヘマタイトを残存させ、カルシウムフェライト量を最大化するためには、ヒートパターン(温度履歴)を制御することが重要となる。カルシウムフェライトの生成を促進させるためには、1200℃~1350℃程度で適正時間保持するのがよく、粉コークス配合量を低減し、焼結機上方からの都市ガスおよび酸素吹込み量を制御することで、低温焼成が可能となる。ヒートパターンについては、粒度や水分や組成などの原料条件や操業条件によって異なるため、製造される焼結鉱組織をハイパースペクトルカメラで観察して、組織を定量化することは有効であり、より適正な操業アクションに寄与することができる。 Other operational actions using the method of the present invention include changing the amount of city gas and oxygen blown in. In order to retain the primary hematite in the sintered ore and maximize the amount of calcium ferrite, it is important to control the heat pattern (temperature history). In order to promote the formation of calcium ferrite, it is best to hold the temperature at about 1200°C to 1350°C for an appropriate time, and low-temperature sintering is possible by reducing the amount of powdered coke mixed and controlling the amount of city gas and oxygen blown in from above the sintering machine. Since the heat pattern varies depending on the raw material conditions such as particle size, moisture, and composition, and the operational conditions, it is effective to observe the sintered ore structure produced with a hyperspectral camera and quantify the structure, which can contribute to more appropriate operational actions.
本発明に従う前述のハイパースペクトルカメラを利用する技術は、鉱物組織、とくに焼結鉱組織の観察と、その観察結果に基づく情報を焼結機の操業に反映させながら焼結鉱を製造する方法だけに限らず、他の鉱物組織の観察やその結果に基づく製品の製造方法への応用が可能である。
The technology of the present invention utilizing the above-described hyperspectral camera is not limited to the observation of mineral structures, particularly sintered ore structures, and the production of sintered ore while reflecting information based on the observation results in the operation of a sintering machine, but can also be applied to the observation of other mineral structures and the production methods of products based on the results of the observation.
Claims (5)
製造された焼結鉱をハイパースペクトルカメラを用いて観察することとし、
そのハイパースペクトルカメラを用いた焼結鉱の観察としては、ヘマタイト、マグネタイト、カルシウムフェライト、スラグ、空隙のうちの1つ以上の面積率の測定を含み、
その観察結果を焼結機の操業に反映させて操業条件を調整する際、
その操業条件の調整としては、粉コークス配合率、石灰源配合率、粉コークス粒度、造粒原料中の粉コークス添加位置、都市ガス吹込み量および酸素吹込み量のいずれか1以上を変更することであることを特徴とする焼結鉱の製造方法。 A method for producing sintered ore by adding moisture to a sintering mixture obtained by mixing and granulating a powdery material containing iron ore, auxiliary materials, miscellaneous materials, and solid fuel, and sintering the resulting granulated pseudo-particles, comprising the steps of:
The sintered ore produced was observed using a hyperspectral camera.
The observation of the sintered ore using the hyperspectral camera includes measuring the area ratio of one or more of hematite, magnetite, calcium ferrite, slag, and voids;
When adjusting the operating conditions by reflecting the observation results in the operation of the sintering machine,
The method for producing sintered ore is characterized in that the adjustment of the operating conditions is carried out by changing one or more of the following: the blending ratio of fine coke, the blending ratio of lime source, the particle size of fine coke, the position where fine coke is added in the granulated raw material, the amount of city gas injected, and the amount of oxygen injected .
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Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20170329045A1 (en) | 2016-05-13 | 2017-11-16 | Gas Sensing Technology Corp. | Gross mineralogy and petrology using raman spectroscopy |
| US20200124530A1 (en) | 2016-12-02 | 2020-04-23 | National Research Council Of Canada | Optical imaging of mineral species using hyperspectral modulation transfer techniques |
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-
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| US20200124530A1 (en) | 2016-12-02 | 2020-04-23 | National Research Council Of Canada | Optical imaging of mineral species using hyperspectral modulation transfer techniques |
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