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TWI890134B - 燒結礦製造中使用的炭材 - Google Patents

燒結礦製造中使用的炭材

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TWI890134B
TWI890134B TW112133754A TW112133754A TWI890134B TW I890134 B TWI890134 B TW I890134B TW 112133754 A TW112133754 A TW 112133754A TW 112133754 A TW112133754 A TW 112133754A TW I890134 B TWI890134 B TW I890134B
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Abstract

本發明提供一種炭材，藉由在燒結礦的製造中使用此炭 材，可防止因排氣處理引起的排氣系統中的故障、例如於配管中產生焦油或於電集塵機中產生白煙。一種燒結礦製造用的作為固體燃料的炭材，導電度為1.0×10-9S/m以上且揮發成分(VM)為15%以下。另外，於炭材包含多種炭材的情況下，包含80質量%以上的多種炭材中80℃~200℃下的導電度為1.0×10-9S/m以上的炭材，且揮發成分(VM)的加權平均值為15%以下。

Description

燒結礦製造中使用的炭材
本發明是有關於一種燒結礦製造中使用的作為固體燃料的炭材。
於燒結礦的製造製程中，針對將鐵礦石、助熔劑及作為固體燃料的炭材混合而成的物質，於燒結機內，利用此炭材的燃燒熱進行燒固來製造燒結礦。作為炭材，通常使用粉焦炭，但就原料炭的價格變動或焦炭製造設備的故障等中的風險分散的方面而言，有時亦使用粉焦炭以外的無煙煤等。
另一方面，隨著近年來的對於環境保護的意識提高，以與風險分散等想法不同的減低對環境的負擔為目的，正在推進炭材的多樣化。作為其一例，於專利文獻1中，提出了一種假定有次煙煤或褐煤的燒結礦製造用的炭材。該炭材具有如下性質：反應開始溫度為550℃以下，揮發成分(volatile matter，VM)為1.0%以上，氫與碳的原子數比(H/C)為0.040以上，利用水銀壓入法所測定的孔徑0.1μm~10μm的氣孔量為50mm3/g以上。另外，於專利文獻2中，提出有燒結原料的用途，所述燒結原料於使用30%以上的含有4.0質量(mass)%以上的結晶水的高結晶水鐵礦石時，包含10mass%以上的燃燒開始溫度未滿450℃的固體燃料。
[現有技術文獻]
[專利文獻]
專利文獻1：日本專利第4681688號公報
專利文獻2：日本專利第4837799號公報
然而，關於專利文獻1中記載的炭材的用途及專利文獻2中記載的固體燃料的用途，關注了燒結礦的生產性或NOx且未考慮排氣處理中的影響。因此，於專利文獻1中記載的炭材的用途及專利文獻2中記載的固體燃料的用途中，無法防止因排氣處理引起的排氣系統中的故障、例如於配管中產生焦油或於電集塵機中產生白煙。
本發明的目的在於解決所述問題點並提供一種炭材，藉由在燒結礦的製造中使用此炭材，可防止因排氣處理引起的排氣系統中的故障、例如於配管中產生焦油或於電集塵機中產生白煙。
一種燒結礦製造中使用的炭材，為本發明的燒結礦製造用的作為固體燃料的炭材，且特徵在於，導電度為1.0×10-9S/m以上且揮發成分(VM)為15%以下。
再者，於如所述般構成的本發明的燒結礦製造中使用的炭材中，認為如下為更佳的解決手段；(1)於所述炭材包含多種炭材的情況下，包含80質量%以上的多種炭材中導電度為1.0×10-9S/m以上的炭材，且揮發成分 (VM)的加權平均值為15%以下；(2)所述炭材包含燃燒開始溫度為550℃以下的炭材；(3)所述燃燒開始溫度為550℃以下的炭材為以生物質炭、無煙煤、廢塑膠炭、褐煤或次煙煤為原料的焦炭。
根據本發明的燒結礦製造中使用的炭材，藉由使用本制約條件的範圍內的炭材，防止燃燒時生成的熱分解生成物或之後的因氣相反應而生成的物質附著於排氣系統中的配管或設備、及排氣系統中的故障。另外，可防止利用電集塵機對使用此炭材時生成的排氣中的灰塵進行收集時的集塵效率的降低或白煙的產生。
1:燒結礦的製造設備
2:轉筒混合機
3:燒結機
4:破碎機
5:冷卻器
6:篩分裝置
11:原料供給裝置
12:托盤台車
13:點火爐
14:風箱
圖1是表示使用本實施形態的炭材的燒結礦的製造設備的一例的示意圖。
以下，對本發明的實施形態進行具體說明。再者，以下的實施形態例示用於將本發明的技術思想具體化的裝置或方法，並不將結構確定為下述者。即，本發明的技術思想可於申請專利範圍中所記載的技術範圍內施加各種變更。
<關於使用本發明的燒結礦製造用炭材的燒結礦的製造設備>
圖1是表示使用本實施形態的炭材的燒結礦的製造設備1的 一例的示意圖。燒結礦的製造設備1具有作為造粒裝置的轉筒混合機2、燒結機3、破碎機4、冷卻器5及篩分裝置6。包含含鐵原料、副原料及炭材或焦炭粉等凝結材的燒結原料被添加造粒水並利用轉筒混合機2進行造粒。經造粒的燒結原料被搬送至燒結機3。
燒結機3例如為維-勞(Dwight-Lloyd)式燒結機。燒結機3具有燒結原料供給裝置11、環形移動式托盤台車12、點火爐13及風箱14。經造粒的燒結原料自燒結原料供給裝置11裝入至托盤台車12，形成燒結原料的裝入層。藉由利用點火爐13將裝入層表層中所含的凝結材點火，並且經由風箱14而將裝入層內的空氣向下方抽吸，從而使裝入層內的燃燒熔融帶向裝入層的下方移動。藉由該燃燒熔融帶的移動而將裝入層燒結，從而形成燒結塊。
於經由風箱14而將裝入層內的空氣向下方抽吸時，可自裝入層的上方供給氣體燃料及/或富含氧的富氧空氣。氣體燃料為選自高爐氣體、焦炭爐氣體、轉爐氣體、城市氣體、天然氣體、甲烷氣體、乙烷氣體、丙烷氣體及它們的混合氣體中的任一種可燃性氣體。
燒結塊由破碎機4破碎，並利用冷卻器5進行冷卻。燒結塊的破碎物由篩分裝置6篩分為粒徑5mm以上的燒結礦與粒徑未滿5mm的返礦。返礦再次用於燒結原料。以所述方式生產燒結礦。
<關於本發明的燒結礦製造中使用的炭材>
於用以減低環境負荷的炭材的多樣化中，生物質來源的炭材(以下為生物質炭)備受關注。生物質炭於作為其原料的植物生長之前的期間會吸收二氧化碳，因此就碳中和的想法的方面而言，使用該生物質炭的燃料可作為二氧化碳向系統外的排出量為零的物質來計算。藉此，於通常使用粉焦炭的鐵礦石燒結製程中，亦對生物質炭的用途進行了研究。作為生物質炭的特徵，其燃燒開始溫度相較於焦炭(600℃~800℃)而言低，大概為550℃以下。另外，已知有生物質等的熱分解反應受作為原料的植物的影響較大，即便與實施了加熱處理的生物質炭一概而論，其性狀亦大不相同，無法僅根據燃燒開始溫度來整理。
於所述燒結機3的燒結步驟中，向鐵礦石中加入助熔劑與炭材並連續裝入燒結機3上，形成包含燒結原料的裝入層的燒結床。燒結床於上端點火後，自下端抽吸排氣，藉此炭材的燃燒自床上端向下端傳播，利用其熱進行鐵礦石與助熔劑的反應/成塊化。自下層抽吸排氣是使用鼓風機來進行的，所抽吸的排氣於管道內通過並經由集塵機、脫硫/脫硝設備而自煙囪排出。
於加熱生物質時，萘以上的具有苯環的烴被稱為焦油，生物質中，該焦油的產生量非常大。所產生的大量焦油附著於配管內或除塵用的過濾器、鼓風機的葉輪等上，有時成為故障的原因。因此，生物質炭的選定中需要將所產生的焦油成分即因熱分解而產生的揮發成分(VM)抑制得低。再者，VM是依據日本工業標準(Japanese Industrial Standards，JIS)M8812的測定方法而得。
另外，排氣中的灰塵中包含大量使用炭材，它們於電集塵機處被回收。於利用電集塵機對導電度低的灰塵進行收集的情況下，集塵極表面被導電度低的灰塵被覆，難以藉由鎚擊等來去除。另外，於經被覆的灰塵層內因絕緣破壞而產生火花，從而誘發電集塵機中的白煙故障等。因此，對於所使用的生物質炭而言，需要將一定以上的導電度加為條件。再者，導電度使用利用JIS B9915所測定的電阻率的倒數。
基於所述前提，於本發明中，為了抑制燒結礦製造時的焦油的產生，並且抑制燒結礦製造時產生的排氣所引起的電集塵機的白煙故障，將80℃~200℃下的導電度設為1.0×10-9S/m以上，並且將揮發成分(VM)設為15%以下。
於本發明的燒結礦製造中使用的炭材中，作為具體的導電度及揮發成分的調整方法，可考慮於炭材選擇時選擇滿足所述揮發成分(VM)與導電度的炭材，或者藉由乾餾處理等而使揮發成分(VM)降低的方法等。另外，於使用多種炭材的情況下，可列舉以包含80質量%以上的揮發成分(VM)的加權平均滿足所述條件且導電度滿足所述條件的炭材的方式調整配方等。以下，對本發明中的導電度及揮發成分的測定方法進一步進行詳細說明。
(關於導電度的測定方法)
導電度的測定中使用依據平行平板電極法(JIS B9915)而求出的電阻率。求出依據平行平板電極法(JIS B9915)而求出的電阻率的倒數來作為導電度。
(關於揮發成分(VM)的測定方法)
揮發成分(VM)是依據JIS M8812來進行測定。具體而言，於將試樣放入帶蓋的坩堝中並以避免與空氣接觸的方式在900℃下加熱7分鐘時，求出其加熱減量相對於試樣的質量分率(%)，自其減去同時定量的水分來作為揮發成分(VM)。
[實施例]
使用幾種炭材進行分批式燒結試驗。於表1中示出所使用的炭材的性狀。此處，揮發成分(VM)是藉由JIS M8812來測量，導電度使用藉由JIS B9915而測量的電阻值的倒數。
對表1中記載的炭材的單獨炭及多種炭實施兩個分批式燒結試驗的評價。第一個，最多實施100次連續試驗，調查額定電流(常用)為60A的鼓風機的電流值超過設定為上限的75A的次數。第二個，使用電場強度調整為與實機相當的3.4kV/cm的小型集塵機來處理分批式燒結試驗的排氣，判斷能否藉由鎚擊來去除所附著的灰塵。於表2中示出作為試驗條件的炭材的調配率、VM的加權平均值及兩個評價方法的結果。再者，作為煅燒對象的礦石原料均使用相同者。
於表2中，將燒結中通常使用的粉焦炭示為參考例，於VM 0.7%中，即便是100次試驗，亦不會超過上限電流，亦能夠進行灰塵的鎚擊。於實施例1與實施例2及比較例1、比較例2中，區分為相同的無煙煤。但是，若為實施例1的VM 14.7%的無煙煤A，則能夠進行100次試驗，但若為比較例1的VM 15.6%的無煙煤B，則於33次時超過上限電流，進而亦難以藉由鎚擊來去除灰塵。實施例2與實施例1相比較，VM更少，導電度亦為高水準，它們亦能夠進行100次試驗，亦能夠進行灰塵的鎚擊去除。另一方面，比較例2與實施例2相比較，VM無大改變，但導電度有大差，雖能夠進行100次試驗，但難以進行灰塵的鎚擊去除。另外，於僅使用VM 77.0%的生物質的比較例3中，於17次時便無法使用，但能夠藉由鎚擊來去除。於實施例3與比較例4中，調配了粉焦炭及於單體時無法煅燒100次且亦難以藉由鎚擊來去除灰塵的無煙 煤B。於粉焦炭為80質量%且VM的加權平均為3.7%的實施例3中，能夠進行100次試驗，亦能夠藉由鎚擊來去除。另一方面，於粉焦炭為70%且VM的加權平均為5.2%的比較例4中，雖然試驗次數達到100次，但難以藉由鎚擊來去除灰塵。於實施例5與比較例5中，這次將所使用的炭材全部調配。於VM的加權平均為12.6%的實施例5中，能夠進行100次試驗，亦能夠藉由鎚擊來去除灰塵。另一方面，於VM的加權平均為9.7%的比較例5中，雖能夠進行100次試驗，但難以進行灰塵的鎚擊去除。
[產業上的可利用性]
本發明的燒結礦製造中使用的炭材可提供如下炭材，即藉由在燒結礦的製造中使用此炭材，可防止因排氣處理引起的排氣系統中的故障、例如於配管中產生焦油或於電集塵機中產生白煙的炭材，且於產業上有用。
1:燒結礦的製造設備
2:轉筒混合機
3:燒結機
4:破碎機
5:冷卻器
6:篩分裝置
11:原料供給裝置
12:托盤台車
13:點火爐
14:風箱

Claims (4)

  1. 一種燒結礦製造中使用的炭材，為燒結礦製造用的作為固體燃料的炭材，且特徵在於，導電度為1.0×10-9S/m以上且揮發成分(VM)為15%以下。
  2. 如請求項1所述的燒結礦製造中使用的炭材，其中，於所述炭材包含多種炭材的情況下，包含80質量%以上的多種炭材中導電度為1.0×10-9S/m以上的炭材，且揮發成分(VM)的加權平均值為15%以下。
  3. 如請求項1或2所述的燒結礦製造中使用的炭材，其中，所述炭材包含燃燒開始溫度為550℃以下的炭材。
  4. 如請求項3所述的燒結礦製造中使用的炭材，其中，所述燃燒開始溫度為550℃以下的炭材為以生物質炭、無煙煤、廢塑膠炭、褐煤或次煙煤為原料的焦炭。
TW112133754A 2022-09-12 2023-09-06 燒結礦製造中使用的炭材 TWI890134B (zh)

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