高炉負荷における鉄鉱石ペレットの使用

高炉の負担での鉄鉱石ペレットの使用

ペレタイズとは、200メッシュ未満の鉄鉱石微粉の非常に細かく粉砕された粒子をベントナイトなどの添加剤と混合し、ペレタイザーで直径8〜20 mmの楕円形/球形の塊に成形し、焼成してボールを硬化させるプロセスです。燃料で。これは、鉄鉱石の微粉を「均一なサイズの鉄鉱石ペレット」に変換するプロセスであり、高炉に直接投入することができます。図1は鉄鉱石ペレットを示しています。

図1鉄鉱石ペレット

利用可能ないくつかの鉄鉱石ペレット化プロセス/技術があります。ただし、現在、直進式火格子（STG）プロセスと火格子キルン（GK）プロセスがより一般的なプロセスです。

鉄鉱石ペレットの物性を以下に示します。

•サイズ– 8〜20 mm

•pH（40 gm / L、20℃、水中のスラリー）– 5.0 – 8.0

•融点–1500-1600℃

•かさ密度– 2.0 -2.2 t / Cum

•タンブラー指数（+6.3 mm）– 93-94％

•摩耗指数（-0.5 mm）– 5-6％

•圧縮強度（daN / p）–約250

•気孔率–> 18％

鉄鉱石ペレットの化学分析を以下に示します。

BFグレードDRIグレード

Fe％63 – 65.5 65 -67.8

SiO2 + Al2O3％<5 <5

CaO + MgO％最大3最大0.10

P、最大％0.05 0.05

S、最大％0.01 0.01

基本性、最小％％0.5

崩壊（-3.15 mm）％2

腫れ指数％13-18

削減可能性％65

ペレットのさまざまなISO標準テストがタブ1に示されています

タブ1BFペレットに使用されるISO標準テスト
ISO標準テスト	測定値	目的
ISO4700/圧壊強度	daN	ペレットの冷間強度
ISO3271/タンブル強度	分数+6.3mmおよび-0.5mm	摩耗の傾向
ISO13930/低温還元崩壊	分数+6.3、-3.15、-0.5 mm	低温劣化の傾向
ISO4698/自由な腫れ	ボリューム％	腫れの傾向を高める
ISO4695/削減可能性	40％削減率	削減可能性
ISO7992/負荷時の削減	1. 40％の削減率が削減されました	還元性、軟化/融解挙動
	2. 80％での圧力損失が減少しました
	3.ベッドの収縮が80％減少

ペレットの品質は、鉱石または精鉱の性質、関連する脈石、添加されるフラックスの種類と量に影響されます。これらの要因により、共存する相の物理化学的特性とペレット硬化中のそれらの分布が変化します。したがって、ペレットの特性は、鉱石粒子間で達成される結合の形態と程度、および高炉での酸化鉄の還元中のこれらの結合相の安定性によって大きく左右されます。硬化中の相と微細構造の形成は、添加するフラックスの種類と量に依存するため、CaO/SiO2比とMgO含有量の点でフラックス剤がペレットの品質に影響を与えます。

高炉での鉄鉱石ペレットの使用の歴史

ペレットの歴史は、スウェーデン人のA.G.アンダーソンがペレット化法を発明した1912年に始まりました。

しかし、ペレットの商業利用は第二次世界大戦後に米国で始まりました。五大湖周辺のタコナイトの膨大な埋蔵量を開発することを目的として、さまざまな研究が行われました。 1943年、ミネソタ大学鉱山実験ステーションの教授であるデービス博士は、低品位の鉄鉱石を含むタコナイトを処理する方法を発明しました。彼のプロセスには、タコナイトを粉砕して脈石を除去し、鉄鉱石をアップグレードすることが含まれていました（つまり、鉱石の選鉱プロセス）。得られた高品位鉱石は、0.1mm以下の微粒子の形をしており、焼結には適していません。この問題は、これらの微粒子のペレット化の開発につながりました。今日のペレット化プラントは、高品位の塊鉱石の世界的な埋蔵量が減少している時代に重要な役割を果たしています。これらのプラントは、高炉や直接還元炉でますます使用されるアップグレードされたペレットへの低品位鉱石の濃縮を促進します。

米国の製鉄は歴史的にペレットに大きく依存してきました。これは主に、すべての地元の鉄鉱石を細粒（<0.1 mm）に粉砕し、これらの細粒をペレットに凝集させることによる選鉱（アップグレード）が必要だったためです。環境上の理由から使用されていません。

鉄鉱石ペレットは現在、北米の高炉にとって最大の鉄源です。ペレットは高炉の負担の約70％を占めます。当初、酸性ペレット（DRIグレード）が製造され、高炉で使用されていました。

1980年代半ばに、石灰岩ドロマイトフラックスペレットの利点を評価するために、多くのペレット化と高炉の試験が実施されました。 10年の終わりにかけて、フラックスペレットは主要製品として確固たる地位を確立し、北米のペレット生産の約30％を占めていました。

フラックスペレットへの移行には、プラント設備（フラックス粉砕機、予熱バーナーなど）と慣行の多くの変更が含まれていました。各ペレットプラントは、顧客の高炉操業に合わせてフラックスペレットの化学的性質をカスタマイズしています。その結果、4つのグレードのペレットを生産するペレットプラントがあります。北米では、ペレットは1970年代初頭の商品からカスタムメイドの製品に変更され、1990年代に顧客の特定の最も要求の厳しい仕様に適合しました。北米のフラックスペレットは、還元性と軟化メルトダウン特性の点で最高の焼結体と同等であり、強度と低温破壊（LTD / RDI）の点で優れています。

ペレットの利点

鉄鉱石ペレットは、以下の特性により、高炉の負荷で石灰化および校正された塊鉱石の代わりに使用できます。

• ペレットの球形と開いた細孔により、透過性がより良く均一になり、炉の操作がよりスムーズになります。ペレットのサイズ範囲は均一で、通常8〜20mmの範囲です。
• ペレットは非常に高い冷間圧壊強度を備えているため、ストックハウスでの微粉の発生はごくわずかです。
• 気孔率が高い（18％を超える）と、還元が速くなります
• 高強度のペレット（約250 daN / p）は、負荷の降下中の崩壊に対する優れた耐性を提供します。校正済みの鉄鉱石と比較すると、タンブリング指数が優れています。
• 校正された塊鉱石と比較した均一な化学組成。 LOIがないことは、ペレットのもう1つの利点です。

ペレットの膨潤指数は、冶金学的特性の重要性です。膨潤は、還元中のペレットの体積変化を示します。還元中のペレットの体積膨張により、ペレットの圧縮強度が低下します。炉内の膨潤が大きいと、パレットの体積が増加し、それによってチャージ中のボイドが減少します。これにより、炉内のガスの流れが妨げられ、圧力が低下します。これにより、高炉内で荷物がぶら下がったり滑ったりします。ドロマイトの添加は、ペレットの膨潤性の改善に有利である。高炉のペレットの最大許容膨潤は16％から18％の範囲です。酸ペレット（DRIペレット）とMgOフリーペレットはより高い膨潤を示します。

フラックスペレットは、還元性と軟化メルトダウン特性の点で最高の焼結体と同等に製造でき、強度と低温破壊（LTD / RDI）の点で優れています。フラックス入りペレットは、優れた強度、改善された還元性、膨潤および軟化溶融特性を示します。これらの特性により、フラックスペレットは高炉での性能を向上させます。

BF負担のメタリック

焼結鉱、ペレット、および校正された塊鉱石は、高炉の負荷で通常使用される3つの鉄含有金属です。高炉の負荷における3つの金属すべての使用は、炉のパラメーターを調整することで0から100パーセントまで変化する可能性があります。これらの3つのメタリックは、2つのメタリックまたは3つのメタリックの任意の組み合わせで使用できます。金属の選択に関する標準的な公式はありません。金属の選択は、植物ごとに異なるいくつかの要因に依存します。金属の選択に影響を与えるいくつかの要因を以下に示します。

• 正しい仕様の金属材料の入手可能性
• 還元性、熱劣化特性、軟化特性などの金属材料の冶金学的特性
• 金属材料の相対コスト
• 溶銑の全体的な製造コストに対する金属の使用の影響
• 分配パターン、燃料率などのさまざまな炉パラメータの調整の可能性
• プロセス制御パラメータの調整の可能性
• 炉ストックハウスで利用可能な施設
• キャプティブシンタープラントの可用性
• 高炉の自家用鉱山または近くの地域で利用可能な鉄鉱石の種類
• ぶら下がったり滑ったりすることなくBFをスムーズに操作するための問題
• 環境に関連する問題

高炉のペレットは0％から100％まで使用できます。高炉の負荷でペレット含有量を増やすための標準的な解決策はありません。すべての場所と各炉には異なる問題があり、それらを特定、分析する必要があり、BF負荷で使用できるペレット含有量の最大量に到達するための解決策を見つける必要があります。目標は常に、溶銑の製造コストを可能な限り低く抑えながら、問題のない高炉運転を行うことです。