CN101903542A - 烧结矿制造用原料的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种烧结矿制造用原料的制造方法，其具有：准备烧结用原料粉末和平均粒径为10μm以下的铁矿石超微细粉末的准备工序；相对于所述烧结用原料粉末以2～15质量％的添加量添加并混合所述铁矿石超微细粉末，形成超微细粉末被覆烧结原料粒子的添加并混合工序；成形所述超微细粉末被覆烧结原料粒子的成形工序。

Description

烧结矿制造用原料的制造方法
技术领域
本发明涉及制造成为高炉的主要原料的烧结矿时使用的原料，尤其是成形(造粒)的烧结矿制造用原料的制造方法。
背景技术
近年来，由于中国的钢铁产量大增，铁矿石的需求世界性扩展。我国各钢铁公司约60质量％的铁矿石主要从澳大利亚进口。但是，在澳大利亚，适于烧结矿的制造的高品质的赤铁矿石逐渐枯竭，因此，最近，含有大量的针铁矿的马拉曼巴矿石、含有大量豆石矿石或磷的赤铁矿石等正成为发货的主力。
作为铁矿石的供应者，除了澳大利亚之外还可举出巴西、印度等矿山矿山，而对于印度而言，原则上Fe含量为60质量％以上的铁矿石优先在国内使用，限制出口。因此，从世界整体来看，Fe为60质量％以上的高品质的铁矿石有明显不足的倾向。在此意义上，目前强烈希望有效利用至今为止尚未利用的低品质铁矿石的的技术开发。
以往，有几种将这种低品质的铁矿石作为炼铁用原料、尤其是作为烧结矿制造用原料使用的技术。
专利文献1提出如下技术方案：在含有粉末铁矿石的炼铁用原料中除了副原料石灰石之外，相对于炼铁用原料添加0.05质量％～5质量％的由平均粒径为1μm以上且小于15μm、比表面积为3000cm2/g～9500cm2/g的碳酸钙(CaCO3)构成的粘结剂，进行造粒。
另外，专利文献2公开了由含有50质量％以上的5μm以下的粒子的碳酸钙、硅石等无机材料构成的微粉铁矿石用成块化剂，且提出如下方案：通过低温粘结法由该成块化剂和水固性物质的混合物制造铁矿石粒的制造方法。
另外，专利文献3提出包括将炼铁用原料和粉尘一起进行造粒処理的工序的炼铁用原料的造粒方法。该造粒方法的特征为，对粉尘添加以重均分子量为1000～5000000的高分子化合物为必需成分的粉尘处理剂并混合后，将该混合物添加于炼铁用原料，进行造粒处理。
另外，专利文献4公开了在铁矿石等中配合生石灰，加水进行1次造粒后，再添加粘度为5～100mPa·s的液状粘结剂进行造粒的方法。得到的造粒粒子不存在因烧结机内的加热干燥、煅烧过程中的溃散和微细粉末的释放导致的通气性降低的问题，是提高了烧结矿的生产性的技术。
另外，在专利文献5中公开了，铁矿石以及含有钙离子发生源的烧结原料的造粒用粘结剂，即含有膨润土和碳酸氢盐及/或碳酸盐的烧结原料的造粒用粘结剂。利用该粘结剂，通过在膨润土中并用碳酸氢盐及/或碳酸盐，防止钙离子导致的膨润土的凝胶化，并且，通过调整粘结剂中的碳酸氢盐及/或碳酸盐，控制伴随该钙离子和膨润土的反应的凝胶化所致的粘性增加表现时间，是以良好的造粒效果获得模拟粒子化性优异的造粒粒子。
专利文献1：特开2005-89825号公报
专利文献2：特开平3-183729号公报
专利文献3：特开2004-76130号公报
专利文献4：特开2007-113086号公报
专利文献5：特开2007-113088号公报
如上所述，目前，尽管有将粒径微细的低品质的铁矿石粉末作为烧结矿制造用原料使用的技术，但是，这些技术存在以下应解决的问题。
即，专利文献1所述的方法存在如下问题：由于大量使用1μm以上且不足15μm的碳酸钙，因此，需要将碳酸钙进行微细粉碎，成本增高，并且，从粉碎地点到烧结工厂的运输及储存困难，在实用化方面存在困难。
专利文献2所述的方法存在如下问题：除了产生无极材料粉末的粒度调整和操作处理的问题之外，在使用水泥系物质的情况下，对于烧结矿的制造而言不需要的SiO2及Al2O3等熔渣成分增多，使烧结矿的Fe成分下降，并且，烧结矿的熔渣含量增加。另外，也存在水泥系粘结剂在固化时耗费时间，需要养护设备并需要长时间的养护处理的问题。
另外，专利文献3、4的技术为使用高价的有机粘结剂的方法，因此存在的问题为，耗费制造成本，并且也需要有机物的输送费、存储、添加设备，提高制品的成本。
另外，专利文献5所述的方法使用含有SiO2、Al2O3的膨润土，因此导致熔渣发生量的增加，并且，作为碳酸盐使用Na、K时，在烧结矿的成分方面产生问题。
发明内容
本发明的目的在于：第一，有效地利用粒径微细的低品质铁矿石，第二，解决微细粉末铁矿石使用时的操作的问题，第三，减少熔渣的生成量，有利于制造高品质、低成本的烧结矿制造用原料。
为实现上述目的，本发明提供具有以下工序的烧结矿制造用原料的制造方法。
一种烧结矿制造用原料的制造方法，其具有：
准备工序，准备烧结用原料粉末和平均粒径为10μm以下的铁矿石超微细粉末；
添加并混合工序，相对于所述烧结用原料粉末以2～15质量％的添加量添加并混合所述铁矿石超微细粉末，形成超微细粉末被覆烧结原料粒子；
成形工序，成形所述超微细粉末被覆烧结原料粒子。
所述烧结用原料粉末为含有烧结原料用铁矿石粉末和返矿的烧结矿制造用的烧结原料。
所述烧结原料用铁矿石粉末优选含有55质量％以上的Fe、5质量％以下的SiO2和5质量％以下的Al2O3。更优选含有55～69质量％的Fe、0.5～5质量％的SiO2和0.5～5质量％的Al2O3。
所述铁矿石超微细粉末为作为选矿残渣而得到的尾矿。
所述铁矿石超细微粉末相对于所述烧结原料粒子的添加量优选5～10质量％。所述铁矿石超微细粉末的平均粒径是通过湿式激光法测定的。
湿式激光法的测定为如下方法：向粒子照射光时的散射光向各个方向散射，但是粒子直径越大时相对而言前方的散射强，随着粒子直径变小，侧方散射、后方散射的比率比前方散射增加，利用此来检测前方散射之外的侧方散射、后方散射，而测定微小粒子。
所述铁矿石超微细粉末优选含有60质量％以上的Fe、0.5～5质量％的SiO2和0.5～5质量％的Al2O3，在成形时作为成形助剂发挥功能。更优选含有60～70质量％的Fe、0.5～5质量％的SiO2和0.5～5质量％的Al2O3。
所述铁矿石超微细粉末优选南美洲产的赤铁矿石的尾矿。所述南美洲产赤铁矿石优选卡拉加斯(Carajas)铁矿石。
所述烧结矿石超微细粉末优选非洲产赤铁矿石的尾矿。
烧结用原料粉末除了烧结原料用铁矿石粉末之外，相对于烧结用原料粉末通常含有15～30质量％的作为烧结矿而制造的不能作为高炉装入原料或烧结机的基床矿利用的5mm以下的细的返矿。进而，在烧结用原料粉中有时也含有3～5质量％的平均粒径5mm以下的炼铁厂循环原料粉末。
另外，所述烧结原料用铁矿石粉末由平均粒径为1.5～4.5mm的粗粒铁矿石和比粗粒铁矿石小的处于平均粒径范围内的细粒铁矿石构成。
下面，除了烧结原料用铁矿石粉末之外将返矿及炼铁厂循环原料粉末利用的烧结用原料作为烧结原料粉末进行以下说明。
所述添加并混合工序优选在矿山以2～15质量％向烧结用原料粉末添加并混合所述铁矿石超微细粉末，形成超微细粉末被覆烧结原料粒子。
所述成形工序优选以下工序。
(A)通过混合机混合烧结用原料粉末和铁矿石超微细粉末并调湿后，使用圆筒造粒机形成超微细粉末被覆烧结原料粒子。
(B)通过混合机混合烧结用原料粉末和铁矿石超微细粉末并调湿后，使用盘式造粒机形成超微细粉末被覆烧结原料粒子。
所述成形工序优选包括添加副原料、粘结剂、水及分散剂中的任一种以上，成形超微细粉末被覆烧结原料粒子。
所述副原料优选用于烧结矿的熔渣成分调整的材料，为选自石灰石、白云石、生石灰、硅石、蛇纹岩、Ni熔渣、菱镁矿及铁砂中的至少一种。
在所述成形工序中添加的水，优选根据成形助剂的添加量添加，以成形后粒子干燥前水分量计添加5质量％以上的水。更优选6～10质量％。
对于所述分散剂，优选为包含具有含有羧酸基、磺酸基的官能团的有机化合物构成的表面活性剂，相对于超微细粉末混合矿石添加0.002～0.005质量％。所述表面活性剂优选选自萘磺酸钠、硬脂酸酯钠、烷基硫酸钾中的至少一种。
根据上述本发明涉及的烧结矿制造用原料的制造方法，以往，可以将在矿山等中未利用而放置的尾矿等铁矿石超微细粉末作为一种铁资源有效地利用，同时，作为成形助剂即粘结剂能够有效利用，这样可以有利于廉价的烧结矿的制造。
另外，根据本发明，能够抑制导致熔渣成分增加的粘结剂的使用量，另一方面，也可以容易地进行成形(造粒处理)。
另外，根据本发明，使困难的尾矿的处理变得容易，并且可以容易地将在矿山产生的尾矿运输到炼铁厂。
进而，根据本发明，对于高品质铁矿石的枯竭这样的炼铁厂面临的不可避免的课题，能够提供有效的解决方法，并且有利于制品的成本降低、烧结矿生产量的增大。
附图说明
图1(a)是表示巴西铁矿石干燥后筛分的粒度分布的图；图1(b)是表示巴西铁矿石用湿式激光法的粒度分布图；
图2(a)是巴西卡拉加斯铁矿石的电子显微镜照片(SEM)，图2(b)是巴西I铁矿石的电子显微镜照片(SEM)，图2(c)是澳大利亚铁矿石的电子显微镜照片(SEM)；
图3是巴西铁矿石尾矿的电子显微镜照片(SEM)；
图4(a)是以往模拟粒子化的烧结原料粒子的示意图，图4(b)是本发明的模拟粒子化的烧结原料粒子的示意图；
图5(a)是表示造粒试验所致的湿润状态的平均粒径的测定结果的图，图5(b)是表示造粒试验所致的干燥状态的平均粒径的测定结果的图；
图6(a)是表示造粒时的水分添加量和湿润状态的平均粒径的关系的图，图6(b)是表示造粒时的水分添加量和湿润状态的-0.5mm的关系的图；
图7(a)是表示造粒时的水分添加量和干燥状态的平均粒径的关系的图，图7(b)是表示造粒时的水分添加量和干燥状态的-0.5mm的关系的图；
图8(a)是表示实施例3的锅试验的生产率的图，图8(b)是表示实施例3的锅试验的冷强度的图。
具体实施方式
在铁矿石的矿山，通常将在矿山上开采出的含有脉石矿物的铁矿石进行粉碎，通过筛分处理首先将块矿石选矿分离并回收。接着，进一步通过湿式的筛分处理将选矿分离的小尺寸的矿石粉末作为烧结用粉末矿石分离回收。另一方面，对于作为该湿式的筛分处理后的小尺寸的微细粉末，使其流入增稠器，对于沉淀的微粉进行回收并作为烧结用粉末铁矿石利用。另一方面，将从该增稠器抽出的残渣，即，作为即使通过增稠器的沉淀处理也不能捕集的超微细粉末的矿石作为尾矿(tailing)取出。抽出的残渣相对于有用的矿石即精矿而言称为尾矿。取出的尾矿一般而言都混入增稠器的废水中，因此，将矿山附近的池、沼泽地等作为堆积厂进行储矿。该尾矿与精矿相比，铁成分稍少，另一方面，成为熔渣成分的SiO2、Al2O3含有1.5～5.0质量％，与精矿相比含有相对多的含量。而且，尾矿的平均直径(表示算术平均直径，下同)小至10μm以下，因此，作为烧结矿制造用成形原料，在此之前被视为不合适的矿石。因此，虽称为储矿，在现实中处于就那样未利用的放置的状况。其储矿量根据矿山也有达数亿吨的情况。
这种尾矿例如在巴西矿山的情况下，称为选矿残渣，在含有Fe60质量％以上这一点上可成为有用的铁资源。未利用该尾矿而原样放置的情况，从有效利用资源的方面考虑也不优选，而发现有效的利用方法是有价值的。
因此，本发明人等对作为铁矿石超微细粉末的选矿残渣，即尾矿的有效利用进行了各种研究。其结果，不仅将尾矿作为资源进行利用，而且发现能够利用作为超微细粉末而带来的特性。即，发现了可以将烧结原料粒子作为成形(以下也称为“造粒”)时的粘结剂(成形助剂)利用。将上述尾矿作为在成形工序中应用的成形助剂利用的想法是依据以下所述的技术背景。
一般而言，烧结矿是除了将粉末铁矿石及返矿之外，还将副原料、粘结剂、其它的原料及粉末焦炭混合，加水通过圆筒造粒机、盘式造粒机等成形(造粒)制成烧结矿制造用成形原料后，将该成形原料在烧结机上制成500mm～700mm的层厚而装入，在烧结机上的原料层表面上点火，同时，通过从该原料层的下方进行吸引，使原料层中的粉末焦炭燃烧，通过该燃烧热制造成块的烧结矿。
在这种烧结矿的制造工序中应用的上述烧结矿制造用成形原料即烧结用原料粉末，在将其造粒时，以往，作为用于在造粒时使烧结用原料粉末的粗粒粒子和细粒粒子结合的粘结剂，通常使用生石灰(CaO)等。该生石灰的作用为，和水反应后生成Ca(OH)2微细粒子，该Ca(OH)2微细粒子在造粒时侵入并附着于粉末铁矿石的各粒子间间隙，由此，粘结铁矿石粒子彼此形成强固的模拟粒子。但是存在的问题为，该生石灰容易吸湿，和水反应时发热，因此操作时需要注意，其添加量超过2.0质量％时效果饱和。尤其是，该生石灰不含有Fe成分，只不过仅含有熔渣成分。因此，使用生石灰不会变成铁资源。
与此相对，作为成形助剂使用的上述尾矿，即使将其作为成形烧结矿制造用原料(造粒)时的粘结剂使用的情况下，在能够提供一定量的Fe源这一点上，而且不增多熔渣就能够使用这一点上是有利的。但是，该尾矿需要解决因为是超微细粉状而引起的操作问题。关于该操作问题，在本发明中优选，可以的话在矿山中，在烧结用粗粒铁矿石及比其细的细粒铁矿石中预先进行混合，由此，将作为超微细粉末的尾矿的单独操作限制在所需最小限度内。通过追加这种处理，作为烧结原料之一，也能够耐受长距离运输。
在上述考虑下得到了本发明。本发明的烧结矿制造用原料的制造方法具有：准备工序，准备烧结用原料粉末和平均粒径为10μm以下的铁矿石超微细粉末；添加并混合工序，相对于对上述烧结用原料粉末以2～15质量％的添加量添加并混合上述铁矿石超微细粉末，形成超微细粉末被覆烧结原料粒子；成形工序，成形上述超微细粉末被覆烧结原料粒子。
上述烧结用原料粉末为含有烧结原料用铁矿石粉末和返矿的烧结矿制造用的烧结原料。
上述烧结用铁矿石粉末优选含有55质量％以上的Fe，5质量％以下的SiO2和5质量％以下的Al2O3。更优选55～69质量％的Fe，0.5～5质量％的SiO2和0.5～5质量％的Al2O3。
上述铁矿石超微细粉末优选含有60质量％以上的Fe、0.5～5质量％的SiO2和0.5～5质量％的Al2O3。更优选60～69质量％的Fe、0.5～5质量％的SiO2和0.5～5质量％的Al2O3。
下面，对该制造方法进行详细地说明。
在上述尾矿中，作为在本发明中备受关注的尾矿，例如，适合使用南美洲产的赤铁矿石和美国产的赤铁矿石的尾矿。例如，以南美洲产的赤铁矿石为代表的巴西卡拉加斯铁矿石的尾矿与该卡拉加斯铁矿石的精矿相比尽管品质(Fe分)有稍低，但是，Fe分超过60质量％，与近年品质急速劣化的澳大利亚产的铁矿石等相比，决不能说品质恶劣。另外，非洲产的赤铁矿矿石，例如，库博铁矿石的尾矿的Fe分为54质量％，通过浮游选矿、比重选矿等处理能够比较简单地提高品质。但是，尾矿为平均粒径为10μm以下的超微细铁矿石的微细粉末，本质上具有容易吸附水分、容易凝集的性质，存在如下问题：由于付着性高而难以进行长距离的操作；并且，由于作为烧结矿制造用成形原料其粒度过细，因而在未处理它们直接使用时，使烧结的生产率显著恶化。
因此，对于该尾矿，发明人等为了找到适用于本发明的制造方法的条件，对其基础物性、造粒性进行了调查。
表1表示巴西I铁矿石、巴西卡拉加斯铁矿石(烧结原料、尾矿)、澳大利亚矿石(A～C)及作为非洲产赤铁矿石的非洲库博矿石的化学成分。为了作参考，同时记录了膨润土的化学成分。另外，图1(a)表示比较这些矿石的粒度分布的图。图1(b)是表示巴西卡拉加斯铁矿石(尾矿)的微粒部位的粒度分布的图。图1(b)的粒度分布是通过湿式激光法测定的。从表1可以看出，作为烧结原料使用的巴西矿石与澳大利亚矿石相比，为高品质、致密的矿石。这种情况通过与图2(a)～(c)所示的电子显微镜照片(SEM)的澳大利亚矿石的比较也可以看出，巴西铁矿石(a)、(b)的情况下，粒子表面性状平滑，是在造粒时难以保持水分的性状。
表1
(-：极微量)
Figure GPA00001139546500091
另一方面，在本发明中作为成形助剂发挥功能的巴西卡拉加斯矿石的尾矿，在发明人等的调查中，从图1的粒度分布及图3的电子显微镜照片可知，粒度非常小，是在表面凹凸多的超微细粒子尺寸的铁矿石超微细粉末。看到的大的是凝集而成为凝集粒子的物质。具有这种表面性质的超微细粒子尺寸的铁矿石的作用为，如图4所示，在将烧结用原料粉末即粗粒、细粒铁矿石和返矿造粒并进行模拟粒化时处于分散于添加的水的状态下，附着于成为核粒子1的粗粒铁矿石、和比核粒子1细的成为微粒子2的细粒铁矿石的表面，侵入微粒铁矿石和细粒铁矿石之间，或进一步以被覆它们的方式附着提高整体的充填率。并且，认为在造粒时的水分消失之后成为充填率高的粒子，且起到在原料粒子间付与一定的附着强度的粘结剂(成形助剂)的作用。
另外，使用的返矿也进行造粒并模拟粒子化的情况下，粗粒部分成为核粒子1，细粒部分成为微粒子2，尾矿侵入核粒部分和细粒部分矿石之间，或进一步以被覆它们的方式附着而起到提高整体的充填率的作用。
另外，作为尾矿使用的10μm以下的铁矿石超微细粉末平均粒径为如图1(b)所示通过湿式激光法测定的结果。
但是，作为以往的粘结剂使用的生石灰、膨润土等因含有大量熔渣形成成分而在使用量上有限制，在成本及供给这方面也有问题。另外，在运输及储矿方面也有问题。与此相对，在具有同样作用的上述尾矿的情况下，对可供给量的限制很少，最大的特征为在发挥粘结剂作用的同时成为铁源，尤其是考虑到在含有Fe 60质量％以上这一点是以往忽视的，则具有不仅实现资源的有效利用，而且也能节约高品质矿的使用量这样的优点。另外，在上述尾矿Fe成分不足60质量％时，在本发明中，通过比重选矿法等而制成Fe为60质量％以上来使用。其理由为，作为烧结用原料使用的烧结用原料粒子含有55～69质量％的Fe，如果使用比烧结用原料粒子品质低的尾矿时，会导致烧结用原料铁矿石自身的品质降低。因此，需要烧结用原料铁矿石的Fe分含量超过55质量％，在本发明中，通过将尾矿的Fe设定为60质量％以上，可实现成形(造粒)的模拟粒子的强度提高。
上述尾矿是平均粒径为10μm以下的超微细粉末，因此在本发明中，如果可以的话则优选在矿山与烧结原料(粗粒、细粒铁矿石)预先混合，使用制成的混合粉末。通过制成这种形态，例如，也能够容易地进行长距离的运输，在我国的辽阔大地上也能够经济地使用。
但是，该尾矿如上所述，是作为选矿时的增稠剂沉淀残渣回收的10μm以下的超微细粉末矿石，所以其粒径细，使其超过15质量(相对于烧结原料、内容度)使用时，其过剩部分不会作为附着于烧结原料粒子表面的粘结剂发挥作用，本身造粒为单独的微粒子(模拟粒子)。这种尾矿的模拟粒子的比例变多时，向烧结机板台上装入形成原料层(基层)时，成为阻碍通气性的原因。因此，在本发明中，向该尾矿的烧结原料粒子(模拟粒子)的添加量可以设定为2质量％～15质量％(内容度)，考虑到该尾矿的运输，可以说优选5～10质量％左右的添加。这种尾矿体积比重也有生石灰的2～3倍，通常，在烧结工序中作为造粒粘结剂使用的生石灰为1质量％以上，因此，体积比重大的尾矿至少需要添加2质量％以上。
另外，含有尾矿的模拟粒子化的超微细粉末被覆烧结原料粒子，在重复这些操作时，可能在其过程中超微细尾矿本身凝集而发生模拟粒子化，不能利用其粘结剂的作用。因此，在本发明中，在成形(造粒)时，和调整湿度用的水一起，相对于超微细粉末被覆烧结原料粒子添加并用0.002～0.005质量％左右的由具有促进粒子分散作用的含有羧酸基、磺酸基的官能团的有机化合物构成的表面活性剂，例如，萘磺酸钠、硬脂酸酯钠、烷基硫酸钾等，由此，通过使凝集的模拟粒子暂时分散，从而对于充分发挥作为成形助剂的效果是有效的。
另外，在矿山处理的混合粉末中的尾矿除了例示的巴西矿石之外，对在南非产的库博矿石的尾矿、其他的矿石中添加的情况也是有效的，与粘结剂并用也是有效的。
但是，在本发明中，如图4所示，添加上述尾矿的烧结原料粒子处于如下状态：在成为核粒子1的平均粒径为1.5mm以上、优选在1.5～4.5mm的粗粒铁矿石的表面，附着平均粒径比核粒子1细的微粒子2的细粒铁矿石而被覆的状态，是平均粒径为2～10mm左右的模拟粒子。
本发明涉及的烧结矿制造用(成形)原料是指，在经过成形过程时，作为上述尾矿的尾矿粒子3以分散于加入的水分的状态进入模拟粒子化的上述烧结原料粒子的表面，尤其是由核粒子1(粗粒铁矿石)和微粒子2(细粒铁矿石)构成的间隙中，是在填埋其间隙的同时覆盖表面的方式而附着状态的模拟粒子。其尾矿在成形时进一步减小核粒子1和微粒子2的粒子间的空隙，使其进一步分散，同时其自身基于大的比表面积，而发挥毛细管现象所致的粘结剂作用即成形助剂的功能。即，在本发明中，上述尾矿即尾矿粒子3成为填埋了粗粒的核粒子1和比核粒子1细的微粒子2的间隙的状态的模拟粒子。该情况下，上述尾矿使用采矿后作为选矿残渣而除去的残渣，因此，该模拟粒子与破碎前采矿时的块铁矿石更接近。
因此，使用尾矿与该尾矿成为铁资源时同样，也发挥粘结剂的作用，因此，本发明的情况下，在成形时，不需要使用普通的如生石灰、石灰石那样的结合剂。当然，也可以与这些普通的结合剂共同使用。
另外，上述尾矿作为粘结剂(结合剂)乃至成形助剂虽然有效，但是，因此而水分含量太少时，它们的作用效果降低，因此，优选使用5质量％以上，更优选使用6质量％以上的水分含量的尾矿。这是成形时所需要的水分，为了使尾矿充分地分散于水中，有必要向附着于成为核的粗粒子的周围的细粒粒子间的间隙一边顺利地充填一边移动。在水分量不足的情况下，在成形阶段优选根据尾矿的配合量添加。
实施例1
分别用2.5Kg的以下原料实施造粒试验：作为平均粒径(算术平均直径，下同)为2.43mm的烧结原料粒子(烧结用粗粒铁矿石)的巴西卡拉加斯铁矿石(以下，简记为“C铁矿石L”)；和相对于同样平均粒径为1mm以下的细粒铁矿石(以下，简记为“C铁矿石S”)，添加含有其C铁矿石的尾矿以内容度计为0质量％(试验No.1)、2质量％(试验No.2)、4质量％(试验No.3)、5质量％(试验No.4)、8质量％(试验No.5)、10质量％(试验No.6)、12质量％(试验No.7)、15质量％(试验No.8)、18质量％(试验No.9)而成的烧结原料粒子(混合铁矿石粉)及添加2.0质量％生石灰的混合铁矿石(试验No.10)。该造粒试验用直径400mm的盘式造粒机混合、造粒。另外，为了比较，向上述C铁矿石中添加以往作为造粒用粘结剂使用的生石灰2.0质量％实施同样的造粒试验。采取造粒后的试样1.0Kg，通过试样缩分分割成两份，其一个直接进行粒度分析，测定湿润状态的粒度。另一个在110℃干燥12小时，之后，在大气中冷却，测定干燥状态的粒度分布。
在表2及图5(a)、(b)中，以湿润状态、干燥状态的平均粒径表示对试验No.1～No.10的测定结果。根据该图5可知，将尾矿作为造粒用的成形助剂使用2～15质量％(试验No.2～No.8)，由此，湿润状态模拟粒子的平均粒径(算术平均直径)变大。另外，干燥后的粒子直径与不添加该成形助剂的情况相比，添加该成形助剂的情况下，尤其是尾矿在5质量％～10质量％的范围大，在原料层内被干燥时，也难以碎裂，并良好地保持通气性。另外看出，尾矿的添加量超过15质量％时，即使在湿润状态有效果，由于在干燥的情况下碎裂，尾矿的微细粉末增多，因此平均粒径变小。
表2
  试验No. 配合条件   湿润状态平均直径(mm)   干燥状态平均直径(mm)
  1   C铁矿石   2.7   2.6
2   C铁矿石+C铁矿石尾矿2.0质量％ 3.3 3.3
3   C铁矿石+C铁矿石尾矿4.0质量％ 3.5 3.5
4   C铁矿石+C铁矿石尾矿5.0质量％ 4.6 4.0
5   C铁矿石+C铁矿石尾矿8.0质量％ 8.3 4.5
6   C铁矿石+C铁矿石尾矿10.0质量％ 7.8 4.2
7   C铁矿石+C铁矿石尾矿12.0质量％ 5.8 3.8
8   C铁矿石+C铁矿石尾矿15.0质量％ 4.0 3.8
9   C铁矿石+C铁矿石尾矿18.0质量％ 3.4 2.5
10   C铁矿石+生石灰2.0质量％ 3.2 3.7
*C铁矿石：巴西卡拉加斯铁矿石
实施例2
为调查造粒时水分的影响，将C铁矿石及C铁矿石+C铁矿石的尾矿10.0质量％作为试样，将造粒时的水分变化为5.0～10.0质量％的造粒试验与上述造粒试验同样实施，研究平均粒径-0.5mm的粒度。将其结果表示于图6的(湿润粒子)、图7的(干燥粒子)。
根据这些图中所示的结果，在湿润状态下，混合了尾矿的混合粉末的粒径与C铁矿石单独比较没有大的差别，但是，干燥后的粒径在添加造粒水分6质量％以上时显示显著的效果。即，发现平均直径增大的同时，-0.5mm以下的微粒子的比例大幅减少。但是，可看出通常的巴西矿石的造粒水分在5～5.6质量％时效果小。由此可知，作为该原料的造粒水分为5质量％时少，因而尾矿增加的情况下，也需要增加造粒水分的量。因此，该情况下设定造粒水分超过5.5质量％，优选随着尾矿的增加进一步增加。这是因为铁矿石超微细粉末的充填是经由水而顺利地起作用，因此优选造粒水分设定为6质量％以上。
实施例3
(试验A)
在C铁矿石(30质量％)和其它通常的烧结用粗粉末铁矿石(30.3质量％)中，添加作为副原料的石灰石(8.2质量％)、白云石(7.3质量％)、硅石(2.2质量％)、生石灰(2.0质量％)、烧结返矿(20.0质量％)及粉末焦炭(4.35质量％外容度)。以造粒后粒子的水分量为通常的巴西矿石的5.0质量％，与以巴西铁矿石、澳州铁矿石为主体混合了印度、非洲产铁矿石的烧结用铁矿石中通常使用的7.0质量％的中间值即6.0质量％的方式调整水分，在直径为1.0m的滚筒式搅拌机中造粒5分钟后，装入直径300mm的锅试验装置使层厚为600mm进行煅烧试验。
(试验B)
向与上述同样量的C铁矿石及添加了该C铁矿石的尾矿10质量％的混合矿石(30质量％)和其他通常的烧结用粗粉末铁矿石粉(30.5质量％)中，添加作为副原料的石灰石(8.2质量％)、白云石(7.3质量％)、硅石(2.0质量％)、生石灰(2.0质量％)、烧结返矿(20.0质量％)及粉末焦炭(4.35质量％外容度)，以造粒后粒子的水分量成为7.5质量％的方式调整水分，在直径为1.0m的滚筒式搅拌机中造粒5分钟后，装入直径300mm的锅试验装置使层厚为600mm进行煅烧试验。
(试验C)
以与上述B同样的配合，在造粒工序中以外容度0.002质量％添加作为表面活性剂的萘磺酸钠，对造粒的粒子也进行煅烧实验。
(试验D)
在C铁矿石(25质量％)和另外的通常的烧结用粗粉末铁矿石(36.0质量％)中配合作为副原料的石灰石(8.2质量％)、白云石(7.3质量％)、硅石(1.5质量％)、生石灰(2.0质量％)、烧结返矿(20.0质量％)及粉末焦炭(4.35质量％外容度)，以水分与通常同样的6.0质量％进行造粒后，通过上述锅试验装置进行煅烧试验。
(试验E)
在由C铁矿石及C铁矿石的尾矿10质量％构成的混合矿石(25质量％)和其他通常的烧结用粗粉末铁矿石(36.3质量％)中配合作为副原料的石灰石(8.2质量％)、白云石(7.3质量％)、硅石(1.2质量％)、生石灰(2.0质量％)、烧结返矿(20.0质量％)及粉末焦炭(4.35质量％外容度)，不进行使水分与通常的6.0质量％一样的调整而造粒后，通过上述锅试验装置进行煅烧试验。
图8表示这一系列煅烧试验(A～E)的结果。如图8所示可看出，使用30质量％以上的C铁矿石制造烧结矿的情况下，添加了10质量％的尾矿的超微细粉末被覆混合粉末(B)获得的生产率高、强度高。进而可知，通过少量添加表面活性剂(C)，生产率改善效果得到进一步提高。但是，即使进行同样的配合，如果不进行水分调整时(D、E)，生产率以及烧结矿冷却强度(震裂系数SI)都比本发明适合例(B、C)差。

Claims (21)

1.一种烧结矿制造用原料的制造方法，其特征在于，具有：
准备工序，准备烧结用原料粉末和平均粒径为10μm以下的铁矿石超微细粉末；
添加并混合工序，相对于对所述烧结用原料粉末以2～15质量％的添加量添加并混合所述铁矿石超微细粉末，形成超微细粉末被覆烧结原料粒子；
成形工序，成形所述超微细粉末被覆烧结原料粒子。
2.如权利要求1所述的烧结矿制造用原料的制造方法，其中，所述烧结用原料粉末含有烧结原料用铁矿石粉末和返矿。
3.如权利要求2所述的烧结矿制造用原料的制造方法，其中，所述烧结原料用铁矿石粉末含有55质量％以上的Fe、5质量％以下的SiO2和5质量％以下的Al2O3。
4.如权利要求3所述的烧结矿制造用原料的制造方法，其中，所述烧结原料用铁矿石粉末含有55～69质量％的Fe、0.5～5质量％的SiO2和0.5～5质量％的A12O3。
5.如权利要求1所述的烧结矿制造用原料的制造方法，其中，所述铁矿石超微细粉末的平均粒径为通过湿式激光法测定的平均粒径。
6.如权利要求1所述的烧结矿制造用原料的制造方法，其中，所述铁矿石超微细粉末含有60质量％以上的Fe、0.5～5质量％的SiO2和0.5～5质量％的Al2O3，在成形时作为成形助剂发挥功能。
7.如权利要求5所述的烧结矿制造用原料的制造方法，其中，所述铁矿石超微细粉末含有60～69质量％的Fe、0.5～5质量％的SiO2和0.5～5质量％的Al2O3，在成形时作为成形助剂发挥功能。
8.如权利要求1所述的烧结矿制造用原料的制造方法，其中，所述铁矿石超微细粉末是作为选矿残渣而得到的尾矿。
9.如权利要求1所述的烧结矿制造用原料的制造方法，其中，所述铁矿石超微细粉末为南美洲产赤铁矿石的尾矿。
10.如权利要求9所述的烧结矿制造用原料的制造方法，其中，所述南美洲产赤铁矿石为卡拉加斯铁矿石。
11.如权利要求1所述的烧结矿制造用原料的制造方法，其中，所述铁矿石超微细粉末为非洲产赤铁矿石的尾矿。
12.如权利要求1所述的烧结矿制造用原料的制造方法，其中，所述铁矿石超微细粉末相对于所述烧结用原料粉末的添加量为5～10质量％。
13.如权利要求1所述的烧结矿制造用原料的制造方法，其中，
所述添加并混合工序包括通过混合机将烧结用原料粉末和铁矿石超微细粉末混合、调湿，
所述成形工序包括使用圆筒造粒机成形超微细粉末被覆烧结原料粒子。
14.如权利要求1所述的烧结矿制造用原料的制造方法，其中，
所述添加并混合工序包括通过混合机将烧结用原料粉末和铁矿石超微细粉末混合、调湿，
所述成形工序包括使用盘式造粒机成形超微细粉末被覆烧结原料粒子。
15.如权利要求1所述的烧结矿制造用原料的制造方法，其中，所述添加并混合工序包括：在矿山以2～15质量％向烧结用原料粉末添加并混合所述铁矿石超微细粉末，形成超微细粉末被覆烧结原料粒子。
16.如权利要求1所述的烧结矿制造用原料的制造方法，其中，所述成形工序包括：添加副原料、粘结剂、水及分散剂中的任一种以上，成形超微细粉末被覆烧结原料粒子。
17.如权利要求16所述的烧结矿制造用原料的制造方法，其中，所述副原料为用于烧结矿的熔渣成分调整的物质，为选自石灰石、白云石、生石灰、硅石、蛇纹岩、Ni熔渣、菱镁矿及铁砂中的至少一种。
18.如权利要求16所述的烧结矿制造用原料的制造方法，其中，所述水根据成形助剂的添加量添加，以成形后粒子的干燥前水分量计添加5质量％以上的水。
19.如权利要求18所述的烧结矿制造用原料的制造方法，其中，所述干燥前水分量为6～10质量％。
20.如权利要求16所述的烧结矿制造用原料的制造方法，其中，所述分散剂为包含具有含羧酸基、磺酸基的官能团的有机化合物的表面活性剂，相对于超微细粉末被覆烧结原料粒子添加0.002～0.005质量％的所述分散剂。
21.如权利要求20所述的烧结矿制造用原料的制造方法，其中，所述表面活性剂为选自萘磺酸钠、硬脂酸钠、烷基硫酸钾中的至少一种。
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