鉄鉱石ペレットをつくる製造工程は、乾燥 、離水、予熱、焼成および冷却の各工程から なる。この製造工程の実施に用いられるグレ ートキルン方式鉄鉱石ペレット製造装置(以� �、単に「グレートキルン方式焼成装置」と� �う。)として、従来、図4の縦断面図に示すよ うなものが知られている。同図に示すように 、このグレートキルン方式焼成装置は、グレ ート炉(grate furnace)1、ロータリキルン(rotary k iln:以下、単に「キルン」ともいう。)9および アニュラクーラ(annular cooler)11を備えている� �

グレート炉1は、無端状をなすトラベリン� �・グレート(traveling grate;以下、単に「グレ� �ト」という。)2によりこのグレート2上に敷� �れた生ペレットGPを、乾燥室3、離水室4、予� ��室5の順に各室の長手方向に移動させつつ、 加熱用ガスの下向き通風によって乾燥・離水 ・予熱してペレット(予熱ペレット)にキルン9 での転動に耐えうる強度を付与する。

生ペレットGPは、主原料としての鉄鉱石に� ��原料としての石灰石、ドロマイト(dolomite)等 を配合し、さらに水分を添加して造粒された ものである。

先ず、乾燥室3では、水分含有量8~9質量%程度� ��生ペレットGPを250℃程度の雰囲気温度で乾� �させる。次いで、離水室4では、乾燥された� ��ペレットを450℃程度に昇温し、主に鉄鉱石� ��の結晶水(combined water)を分解除去する。さ� �に、予熱室では、ペレットを1100℃程度まで� ��温し、石灰石、ドロマイト等に含まれる炭� ��塩を分解しCO ₂  を除去するとともに、鉄鉱石中のマグネタ� ��トを酸化させる。このような工程を経て、� ��ルン9での転動に十分耐えうる強度を有する 予熱ペレットを作製することで、グレートキ ルン方式焼成装置の生産性を高めることが可 能となる。

ロータリキルン9は、このグレート炉1に直� ��されており、勾配をつけた円筒状回転炉で� ��る。ロータリキルン9は、出口側に配設され たキルンバーナ10による燃焼により、グレー� ��炉1の予熱室5から装入された前記乾燥・離� �・予熱されたペレットを焼成する一方、そ� �ペレット焼成用に使用された高温の燃焼排� �スを加熱用ガスとして予熱室5へ送り込むも� ��である。従来は、キルンバーナ10により微� �炭、コークス炉ガス等の燃料をロータリキ� �ン9内に吹き込み、燃焼用空気とともに燃焼� ��せるようにしている。

また、予熱室5には、ロータリキルン9から� ��キルン燃焼排ガスを昇温させるためのキル� ��燃焼排ガス昇温手段としての予熱室バーナ2 1が設けられている。予熱室バーナ21の燃料と してコークス炉ガス(coke-oven gas;以下、「COG� �と略称する。)や微粉炭が用いられている。� ��熱室5内でこのCOGや微粉炭をキルン燃焼排ガ ス中の残留酸素で燃焼させることにより、キ ルン燃焼排ガスを昇温させている。こうする ことで、予熱されたペレット(以下、「予熱� �レット」という。)の強度を高めることがで� ��、操業不安定の原因となるロータリキルン9 内におけるキルンリング(kiln chunk;ペレット� �化物がキルン内壁レンガ表面に岩状に付着� �たもの)の発生を防止するようにしている(特 許文献1,2参照)。

16は離水室用風箱群である。グレート2の下 方空間はペレット移動方向に沿って複数個の 部屋に仕切られており、これらの部屋が風箱 と呼ばれている。つまり、離水室用風箱群16� ��複数個の風箱よりなるものであり、離水室4 に対してその長手方向(ペレット移動方向)に� ��って一列に例えば5個の風箱が並設されてい る。17は離水室用吸引ファンで、吸引風量(下 向通風量)調節用のファンダンパ(図示省略)を 有する。この吸引ファン17は、予熱室排ガスA を加熱用ガスとして離水室4に導き、この加� �用ガスAをグレート2上のペレット層、風箱群 16を通して下向きに吸引し、次の乾燥室3へ送 り出す。

上記予熱室バーナ21設置による予熱室内雰� ��気温度の制御技術は、ペレット生産速度が� ��定で、生ペレットGP中の結晶水含有量も一� �の場合には、予熱ペレットの強度を高める� �に非常に有効な手段である。

ところで、近年の鉄鋼需要の増大に対応す べくペレットのさらなる増産が要請されてい る。また、近年における鉄鉱石原料の劣質化 に伴ってペレットへの高結晶水鉱石(high combi ned-water ore)の配合割合の増加も要請されてい る。しかしながら、これらの要請に対応すべ く、単にペレット生産速度を増大させた場合 や、ペレット生産速度を維持しつつ単に生ペ レットGP中の結晶水含有量を高めた場合には� ��離水室4内雰囲気温度を従来どおりに維持し たままで操業を行うと、ペレット(特に下層� �のペレット)は、離水室4内で十分に結晶水が 分解除去されなくなるため、ペレット内部に 結晶水を残存したまま、より高温の予熱室5� �に持ち込まれる。この結果、予熱室5内で結� ��水の急速な分解によりペレットのバーステ� ��ング(bursting;爆裂)が発生する。バースティ� �グで発生した粉によりペレット層の通気性� �悪化し均一な加熱が阻害され、ペレット層� �圧損が増大するなど操業が不安定化すると� �もに、予熱ペレットの強度が低下する。こ� �結果、予熱室5内で発生した粉がキルン9内に 持ち込まれるとともに、強度の低い予熱ペレ ットがキルン9内で転動により粉化するため� �キルンリングが形成され、操業が継続でき� �くなる。したがって、上記予熱室5内でのバ� ��スティングを回避するために、結局はペレ� ��ト生産速度を低下せざるを得なかった。

また、上記ペレット増産ないしペレットへ の高結晶水鉱石増配時において、予熱室バー ナ21から予熱室5内への燃料吹込み量を増加し て、予熱室5内雰囲気ガス温度を上昇させ、� �の結果として予熱室排ガスAの温度を上昇さ� ��て、離水室4内雰囲気温度を上昇させること で、離水室4出口における結晶水の残存量を� �下させることが考えられる。しかしながら� �予熱室バーナ21の使用により、予熱室排ガス Aの温度は予熱室バーナ21を使用していなかっ た当時より上昇している。このため、予熱室 排ガスAの温度を現状よりさらに高めること� �、金属製のグレート2の耐熱温度の制約から� ��難である。また、仮にグレート2の材質を高 級化して耐熱温度を上昇させることが可能と しても、設備コストやメンテナンスコストが 上昇する。離水室4内の雰囲気温度を単純に� �昇させると、特にペレット増産の場合には� �燥室3で生ペレットGP(特に、下層部のペレッ� ��)から付着水分が十分に除去されないまま離 水室4内に持ち込まれ、従来より高い離水室4� ��雰囲気温度により付着水分が急速に蒸発し� ��バースティングが発生しやすくなる問題が� ��じる。

したがって、上記ペレット増産ないしペレッ トへの高結晶水鉱石増配の要請に十分に答え られないのが現状であった。

特開平11-325740号公報

特開2005-60762号公報