CN108291270A

CN108291270A - 烧结矿的制造方法

Info

Publication number: CN108291270A
Application number: CN201680068855.5A
Authority: CN
Inventors: 竹原健太; 山本哲也; 广泽寿幸; 樋口隆英; 大山伸幸
Original assignee: NKK Corp
Current assignee: JFE Steel Corp; JFE Engineering Corp
Priority date: 2015-11-30
Filing date: 2016-11-29
Publication date: 2018-07-17
Anticipated expiration: 2036-11-29
Also published as: JPWO2017094255A1; PH12018550044A1; CN108291270B; WO2017094255A1; KR102157943B1; JP6468367B2; KR20180072810A

Abstract

由于在包含微粉铁矿石的烧结原料中形成粗大的准粒子，从而导致烧结矿的生产率降低。本发明提供一种烧结矿的制造方法，其中，使用具有旋转的圆筒容器、和在所述圆筒容器内旋转的搅拌叶片的高速搅拌装置，以满足下述数学式(1)的方式对烧结原料进行搅拌处理，使用造粒装置将搅拌处理后的烧结原料造粒，使用烧结机将造粒后的烧结原料烧结，从而制造烧结矿。其中，在下述数学式(1)中，v：圆筒容器的底板的圆周速度(m/秒)；u：搅拌叶片的前端的圆周速度(m/秒)；t：烧结原料通过高速搅拌装置而被搅拌的时间(秒)；L：搅拌叶片的前端所描画出的圆周的长度(m)；S：从自搅拌叶片的旋转轴向投影的圆筒容器的投影面积中除去所述搅拌叶片的前端所描画出的圆的面积而得的面积(m²)。

Description

烧结矿的制造方法

技术领域

本发明涉及可使用德怀特-劳埃德式烧结机等进行烧结的烧结矿的制造方法。

背景技术

烧结矿大致由以下三个工序制造。

(1)在多种品牌的粉状铁矿石(被称为烧结原料、精矿(concentrate)及球团原料的物质等)中，分别适量地配合辅助原料粉(石灰石、石英岩、蛇纹岩等)、杂原料粉(粉尘、氧化皮、返矿等)、和固体燃料(粉煤灰(coke breeze)等)，从而制备烧结原料。

(2)在向烧结原料中添加水分后，进行造粒。

(3)将造粒后的烧结原料装入烧结机中并进行烧结。

烧结原料通过包含水分而在造粒时彼此聚集从而形成准粒子。而且，当该准粒子化后的烧结原料被装入烧结机的烧结台车(pallet)时，有助于确保装入层的良好的透气性，从而使烧结反应平稳地进行。

近年来，由于高品质铁矿石的枯竭，而使得烧结用粉状铁矿石的品位日益降低。即，对于烧结用粉状铁矿石而言，炉渣成分增加并且微粉铁矿石的比例逐渐增多。作为烧结用粉状铁矿石中的炉渣成分之一的氧化铝的含量及微粉铁矿石的比率的增大成为使烧结用粉状铁矿石的造粒性降低的原因。另一方面，作为在高炉中使用的烧结矿，从降低在高炉中的铁水制造成本、降低CO₂产生量这样的观点考虑，需要低炉渣比、高被还原性及高强度的烧结矿。

在围绕烧结用粉状铁矿石的上述这样的环境之中，提出了使用难造粒性的微粉铁矿石来制造高品质的烧结矿的技术。例如，作为这种技术之一，包括Hybrid PelletizedSinter法(混合球团烧结法，以下称为“HPS法”)。所谓HPS法，是指在烧结原料的造粒工序中使用鼓式混合机和圆盘造粒机的方法，专利文献1～5中公开了使用鼓式混合机和圆盘造粒机来对包含大量的铁含量高的微粉铁矿石的烧结配合原料进行造粒，由此制造低炉渣比、高被还原性的烧结矿。此外，专利文献6中公开了在烧结原料粉的造粒工序之前，通过高速旋转混合机来进行调湿混合的方法；专利文献7中公开了在造粒工序之前，用搅拌混合机预先将微粉铁矿石和制铁粉尘进行混合的方法；专利文献8中公开了在用Eirich混合机预先将微粉铁矿石进行混合处理之后，通过鼓式混合机进行造粒的方法。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特公平2-4658号公报

专利文献2：日本特公平6-21297号公报

专利文献3：日本特公平6-21298号公报

专利文献4：日本特公平6-21299号公报

专利文献5：日本特公平6-60358号公报

专利文献6：日本特开昭60-52534号公报

专利文献7：日本特开平1-312036号公报

专利文献8：日本特开平7-331342号公报

发明内容

发明要解决的课题

对于包含大量的粒径为0.125mm以下的球团原料等微粉铁矿石的烧结原料而言，其会发生聚集而形成粗大的准粒子。若使用造粒装置将形成有粗大的准粒子的烧结原料进行造粒，则粒径变得不一致，并且容易造粒出结合强度弱(微粉铁矿石彼此仅仅发生聚集)的造粒粒子。

若将上述这种造粒粒子装入烧结机的烧结台车中而形成装入层，则装入层形成致密的堆积结构而使得体积密度(bulk density)变大，并且装入层中的透气性变差。此外，将上述这样的造粒粒子以一定的层厚在烧结机的烧结台车中进行堆积时，由于负荷(压缩力)施加至该粒子，从而使得其容易破坏并粉末化，并且形成装入层的间隙变小从而使空隙率降低。若该空隙率降低，则装入层的透气性变差。装入层的透气性的劣化会延长烧结原料的烧结时间，因此会降低烧结矿的生产率。如上文所述，烧结原料中的粗大的准粒子的形成成为降低烧结矿的生产率的原因。

在专利文献1～5中记载那样的、使用HPS法进行造粒的方法中，不能将烧结原料中所含的粗大的准粒子进行粉碎。另外，在专利文献6～8中记载的使用高速搅拌机预先进行混合处理的方法中，也存在不能充分地将烧结原料中所含的粗大的准粒子进行粉碎、烧结矿的生产率降低这样的课题。

本发明是鉴于现有技术中存在的上述课题而作出的，其目的在于提供一种烧结矿的制造方法，其中，在使用包含微粉铁矿石的烧结原料的情况下，在造粒前使用高速搅拌装置预先将烧结原料中所含的粗大的准粒子粉碎，从而提高在烧结机中的生产率。

用于解决课题的手段

用于解决上述课题的本发明的特征如下所述。

[1]烧结矿的制造方法，使用具有旋转的圆筒容器、和在所述圆筒容器内旋转的搅拌叶片的高速搅拌装置，以满足下述数学式(1)的方式对烧结原料进行搅拌处理，使用造粒装置将搅拌处理后的烧结原料造粒，使用烧结机将造粒后的烧结原料烧结，从而制造烧结矿。

[数学式1]

其中，在上述数学式(1)中，

v：所述圆筒容器的底板的圆周速度(m/秒)，

u：所述搅拌叶片的前端的圆周速度(m/秒)，

t：所述烧结原料通过高速搅拌装置而被搅拌的时间(秒)，

L：所述搅拌叶片的前端所描画出的圆周的长度(m)，

S：从自所述搅拌叶片的旋转轴向投影的圆筒容器的投影面积中除去所述搅拌叶片的前端所描画出的圆的面积而得的面积(m²)。

[2]如[1]中记载的烧结矿的制造方法，其中，所述烧结原料包含10～50质量％的、粒径为0.125mm以下的微粉铁矿石，并且用所述烧结机将烧结原料烧结而得到的烧结矿的Al₂O₃浓度为1.6质量％以上。

[3]如[1]或[2]中记载的烧结矿的制造方法，其中，所述烧结原料还包含粘结剂。

[4]如[3]中记载的烧结矿的制造方法，其中，所述粘结剂为生石灰。

[5]如[1]至[4]中任一项中记载的烧结矿的制造方法，其中，用所述高速搅拌装置进行搅拌处理后的所述烧结原料的平均粒径为3mm以下。

[6]如[5]中记载的烧结矿的制造方法，其中，用所述高速搅拌装置进行搅拌处理前的所述烧结原料包含7质量％以下的水分。

发明效果

即便是包含微粉铁矿石的烧结原料，通过用本发明的烧结矿的制造方法进行制造，也能够在造粒前将粗大的准粒子粉碎。由此，即便将之后进行了造粒的烧结原料装入烧结机的烧结台车中并形成装入层，所述装入层的透气性也不会变差。由此，以往在透气性差的状态下为了将烧结原料烧结所需的烧结时间得以被缩短，因此，能够提高烧结机中的烧结矿的生产率。

附图说明

[图1]为示出球团原料的有无条件下的准粒子的粒度分布的差异的图表。

[图2](a)为示出球团原料的有无条件下的造粒粒子的粒度分布的差异的图表，(b)为示出造粒粒子中的球团原料的分布的图表，(c)为示出造粒粒子中的水分的分散状况的图表。

[图3](a)为示出以往的造粒粒子的装入层的剖面图，(b)为本发明的造粒粒子的装入层的剖面图。

[图4]为高速搅拌装置10的内部立体图。

[图5]为高速搅拌装置10的俯视图。

[图6]为对高速搅拌装置10中的L及S进行说明的图。

[图7]为示出粒径为0.125mm以下的微粉铁矿石的含量与烧结生产率之间的关系的图表。

[图8]为示出实验例1～4与生产率提高效果之间的关系的图表。

[图9]为示出搅拌速度与烧结生产率提高效果之间的关系的图表。

[图10]为示出搅拌处理后的平均粒径、与烧结生产率提高效果之间的关系的图表。

[图11]为示出搅拌处理时的水含量(water content)、与搅拌处理后的平均粒子的关系的图。

具体实施方式

本发明包括下述方案：针对包含微粉铁矿石的烧结原料，在造粒前，通过使用高速搅拌装置进行搅拌处理，从而预先将由于微粉铁矿石的聚集而生成的粗大准粒子进行粉碎。首先，针对包含生成粗大的准粒子的微粉铁矿石的烧结原料的特性进行说明。

图1为示出球团原料的有无条件下的准粒子的粒度分布的差异的图表。

图1中，黑色标绘(plot)表示未配合作为微粉铁矿石的球团原料的铁矿石的粒度分布。另外，白色标绘表示在粒度分布以黑色标绘表示的铁矿石中配合有40质量％的球团原料物质的粒度分布。

如图1所示，当配合40质量％的粒径为0.125mm以下的球团原料并进行混合时，以黑色标绘表示的粒度分布变成以白色标绘表示的粒度分布。即，通过混合40质量％的球团原料，不仅生成了细粒(小于0.5mm)，还生成了粗大(大于10mm)的准粒子。对于微粉铁矿石而言，当润湿性相同时，越是细粒则比表面积越大，故而更加吸收水分，因此，在粉体间会保持大量的水分。因此，相对于非微粉铁矿石的其他铁矿石而言，微粉铁矿石会优先地吸收水分。而且，在吸收水分的同时、微粉铁矿石彼此聚集，会生成微粉铁矿石简单地聚集而成的细小准粒子、在核粒子的周围附着微粉铁矿石而成的粗大准粒子，因此，粒径变得不一致。在本实施方式中，对于粒径及质量比例而言，通过使用基于JIS Z 8801的筛孔的筛子进行筛选而将原料分为各粒度，分别测定各粒度的质量，由各粒度的质量和整体的质量算出各粒度的质量比例。例如，所谓“配合40质量％的粒径为0.125mm以下的球团原料”，是指以相对于铁矿石整体的质量而言的比例成为40质量％的方式，配合从基于JIS Z 8801的公称筛孔为125μm的筛中通过的球团原料。

接下来，针对使用鼓式混合机对图1中所示的包含粗大的准粒子的烧结原料进行造粒而得到的造粒粒子进行说明。向配合有40质量％的粒径为0.125mm以下的球团原料的粉矿石、和不含球团原料的粉矿石中分别添加水分并使用鼓式混合机进行造粒，对各个造粒粒子的粒度分布进行计测。

图2(a)为示出球团原料的有无条件下的造粒粒子的粒度分布的差异的图表。图2(b)为示出造粒粒子中的球团原料的分布的图表。图2(c)为示出造粒粒子中的水分的分散状况的图表。

如图2(a)所示，对在铁矿石中包含40质量％的球团原料的烧结原料进行造粒时，与不含球团原料的烧结原料相比，造粒粒子中所含的粗粒(大于8mm)的比例变高。粗粒的含有比例相对于烧结原料的总量而言达到75质量％左右。另外，如图2(b)所示，与造粒粒子的粒度分布相同，造粒粒子中的球团原料大量分布在粗粒中。即，获知了粗粒中所含的球团原料的量相对于所投入的球团原料整体的量而言高达75质量％左右，大量的球团原料集中地存在于该粗粒中。由此可知，造粒粒子中所含的粗粒是由球团原料彼此聚集而成的准粒子形成的。

此外，如图2(c)所示，获知了造粒粒子中所含的粗粒含有大量的水分。相对于其他铁矿石而言，球团原料优先吸收水分，在造粒粒子中形成粗粒。如上文所述，包含大量水分的粗粒难以通过粘结剂等而粘接结合，该粗粒的结合强度变弱。

如上所述，当对包含微粉铁矿石的烧结原料进行造粒时，粒径变得不一致并且会造粒出结合强度弱的粗粒。若将这种包含粗粒的造粒粒子装入烧结机的烧结台车中，则微粒进入到粗粒之间从而形成致密的堆积结构，从而形成空隙率低、并且体积密度高的装入层。并且，若以一定的层厚使这种粗粒堆积在烧结机的烧结台车中，则由于负荷(压缩力)施加至该粗粒从而使得其容易破坏并粉化，进一步使装入层的空隙率降低。结果，如图3(a)所示，装入层的透气性变差，结果，烧结原料的烧结时间延长从而烧结矿的生产率降低。需要说明的是，在图3中，箭头表示装入层中的通气路径。

本申请的发明人发现，即便是包含这种微粉铁矿石的烧结原料，通过在造粒前使用高速搅拌装置在特定的条件下进行搅拌处理，从而也能够将粗大的准粒子充分粉碎，由此，能够抑制在其后的造粒工序中造粒出粒径不一致且结合强度弱的粗粒，从而完成了本发明。而且，若将以这种方式造粒得到的造粒粒子装入烧结机的烧结台车中，则如图3(b)所示，装入层的透气性变好，结果，可提高烧结矿的生产率。

接下来，对将粗大的准粒子粉碎的高速搅拌装置10的结构进行说明。图4为高速搅拌装置10的内部立体图。另外，图5为高速搅拌装置10的俯视图。高速搅拌装置10为对烧结原料40进行搅拌处理的装置。高速搅拌装置10具有装入烧结原料40的圆筒容器20、搅拌叶片30和堰板36。需要说明的是，堰板36是为了刮取烧结原料而优选设置，也可以不设置。圆筒容器20具备圆筒形状的圆筒22、和圆形状的底板24。另外，在圆筒容器20上，设置有用于供给及排出烧结原料40的开口(未图示)。底板24与圆筒22一体地设置，底板24受到驱动力而与圆筒22一同旋转。需要说明的是，圆筒容器20也可以具有将圆筒容器20的上侧密封的顶板。

另外，在本实施方式中，烧结原料40包含微粉铁矿石、石灰石、和粉煤灰等固体燃料，也可以进一步含有辅助原料粉(石英岩、蛇纹岩等)、杂原料粉(粉尘、氧化皮，返矿等)及粘结剂。需要说明的是，烧结原料40中的微粉铁矿石是粒径为0.125mm以下的粉状铁矿石。

搅拌叶片30具备旋转轴32和多个搅拌板34。旋转轴32位于偏离圆筒容器20的中心的位置，搅拌叶片30从在圆筒容器20的上侧设置的未图示的驱动部受到驱动力而旋转。因此，搅拌叶片30与底板24可分别独立地旋转。需要说明的是，旋转轴32也可以设置在圆筒容器20的中心。

搅拌板34以放射状从旋转轴32向外侧突出地设置。搅拌板34在旋转轴32中的上下方向的两个位置处以60°间隔设置在六个方向上。因此，在搅拌叶片30上，设置有总计12个搅拌板34。需要说明的是，搅拌板34的个数不限于12个，搅拌板34的形状可根据搅拌叶片30的转速或底板24的转速等而任意地设定。例如，搅拌板34可在搅拌轴32的上下方向的4～8个位置上设置8～16个。另外，搅拌板34的角度及高度的间隔也可任意设定。

在圆筒容器20中装入有烧结原料40的状态下，例如，底板24顺时针旋转，搅拌叶片30逆时针旋转。通过底板24顺时针地旋转，被装入圆筒容器20内的烧结原料40沿着底板24的旋转方向而顺时针旋转。顺时针旋转的烧结原料40与逆时针旋转的搅拌叶片30撞击从而被搅拌。需要说明的是，底板24及搅拌叶片30的旋转方向既可以是顺时针也可以是逆时针。另外，底板24及搅拌叶片30的旋转方向既可以彼此不同，也可以相同。

另外，在图4及图5中，示出了高速搅拌装置10在水平设置的状态下对烧结原料40进行搅拌处理的例子，但也可以将高速搅拌装置10倾斜来使用。另外，也可以将搅拌叶片30支承在垂直方向上、而仅使圆筒容器20倾斜来使用。

如上所述，在烧结原料40包含微粉铁矿石的情况下，该微粉铁矿石聚集从而生成粗大的准粒子。通过使用上述高速搅拌装置10，预先对该烧结原料40进行搅拌处理，从而能够将粗大的准粒子粉碎，将微粉铁矿石分散在烧结原料40中。

接下来，对高速搅拌装置10的搅拌条件进行说明。在用烧结机制造烧结矿前，使用鼓式混合机以预先确定的时间对烧结原料40进行处理并造粒。在用鼓式混合机造粒前，使用高速搅拌装置10将烧结原料40中所含的粗大的准粒子粉碎。这是因为，通过在用鼓式混合机对易于保持水分、易于附着的微粉铁矿石进行造粒前进行粉碎，减少粗大的准粒子，从而可抑制在鼓式混合机内造粒出粗粒。需要说明的是，鼓式混合机为造粒装置的一个例子，也可以使用一般的造粒机、尤其是转筒造粒机。

对高速搅拌装置10内的烧结原料40的粒子运动进行了分析，结果可知，圆筒容器20内的烧结原料40与搅拌板34的前端部撞击，即便进入搅拌叶片30中的搅拌板34的前端所描画出的圆的内侧，也仅仅进入至叶片的长度的一半以下。由此可知，烧结原料40在搅拌板34的前端所描画出的圆周上被搅拌，因此，当搅拌板34的前端所描画出的圆周的长度L变长时，能够进一步搅拌圆筒容器20的烧结原料40，因此高速搅拌装置10的搅拌效率变高。以下，将搅拌板34的前端所描画出的圆周的长度L称为“有效叶片长度”。

另外，在相对于底板24而言将搅拌叶片30的搅拌轴32垂直设置的情况下，将从底板24的面积中除去搅拌叶片30的前端所描画出的圆的面积而得到的面积作为S(m²)时，烧结原料40存在于S的区域。存在于S的区域中的烧结原料40只有到达搅拌板34的前端所描画出的圆周上才与搅拌板34接触，因此，当S变大时，高速搅拌装置10的搅拌效率反而降低。以下，将从底板24的面积中除去搅拌叶片30的前端所描画出的圆的面积而得到的面积S称为“有效面积”。需要说明的是，在相对于底板24而言将搅拌轴32倾斜设置的情况下，也可以将通过从旋转轴32的方向投影的底板24在垂直于搅拌轴32的平面上投影的面积、与搅拌叶片30的前端所描画出的圆的面积之差算出的面积作为有效面积。

如上所述，当有效叶片长度L变长时，搅拌效率变高，当有效面积S变大时，搅拌效率变低。由此，将L除以S而得到的值即“L/S”作为显示高速搅拌装置10的结构上的搅拌效率的指标。

图6为对高速搅拌装置10的有效叶片长度L及有效面积S进行说明的图。L为图6中的搅拌叶片30的搅拌板34的前端所描画出的圆50的圆周的长度。S为在图6中以斜线示出的区域52。其为从容器在搅拌叶片30的旋转轴向上的投影面积减去由搅拌叶片30的运动而占有的面积而得到的面积。

需要说明的是，在具有多个搅拌叶片30的情况下，有效叶片长度L为多个搅拌叶片30中的每一个的搅拌板34的前端所描画出的圆周的长度的总计。另外，在具有多个搅拌叶片30的情况下，有效面积S成为下述面积：从圆筒容器20在搅拌叶片30的旋转轴32方向上的投影面积减去多个搅拌叶片30的搅拌板34的前端所描画出的圆的总面积而得到的面积。

另外，在高速搅拌装置10中，由底板24的旋转而带来的搅拌效率、与通过底板24的旋转而向搅拌叶片30输送的烧结原料40的输送速度相关。烧结原料40随着底板24的旋转而移动，因此，向搅拌叶片30输送烧结原料40的输送速度与底板24的圆周速度v(m/秒)相关。因此，将底板24的圆周速度v(m/秒)作为显示高速搅拌装置10的搅拌效率的指标之一。需要说明的是，底板24的圆周速度可通过底板24的圆周的长度(m)与底板24的转速(rpm)之积算出。

此外，在高速搅拌装置10中，由搅拌叶片30的旋转带来的搅拌的效率、与在烧结原料40在高速搅拌装置10内被搅拌的时间内进行移动的搅拌板34的前端的移动量相关。因此，将搅拌板34的前端的移动距离“u×t”(m)作为显示高速搅拌装置10的搅拌效率的指标之一，其中，上述搅拌板34的前端的移动距离“u×t”(m)为烧结原料40在高速搅拌装置10内被搅拌的时间t(秒)、与搅拌板34的前端的速度即圆周速度u(m/秒)之积。

本申请的发明人发现，在高速搅拌装置10中，可通过“L/S”、“v”及“u×t”(它们为显示上述搅拌的效率的指标)的乘积即下述数学式(2)来评价高速搅拌装置的搅拌效率。需要说明的是，将由下述数学式(2)算出的值作为搅拌速度(m/秒)。需要说明的是，在高速搅拌装置10中设置了堰板36，但由于圆筒容器20内的烧结原料40的运动不会由于堰板36的有无而大幅变化，因此，对高速搅拌装置10的搅拌效率进行评价的下述数学式(2)不会由于堰板36的有无而变化。

[数学式2]

并且，还获知了在由上述数学式(2)算出的搅拌速度满足下述数学式(1)的情况下，可在烧结机中得到高的烧结矿的生产率提高效果。即，如后述的图9所示，当搅拌速度为500m/秒以下时，未获得由搅拌叶片30带来的搅拌的效果，认为原因在于未能将烧结原料40所含的粗大的准粒子粉碎。

[数学式3]

另外，搅拌速度优选设为3000m/秒以下。这是由于，即便将搅拌速度设为高于3000m/秒的速度，也仅仅是消耗电力，基本上没有烧结矿的生产率提高效果。认为这是由于，通过将搅拌速度设为3000m/秒，从而烧结原料40中所含的粗大的准粒子已经几乎全部被粉碎。

需要说明的是，在高速搅拌装置10中，还设想具有多个搅拌叶片30的情况，此时，搅拌叶片30的圆周速度v可采用多个搅拌叶片30的圆周速度v之和除以搅拌叶片30的个数而得到的算术平均值。另外，有效面积S可采用从底板24的面积中除去由所有搅拌叶片30的运动而占有的面积之和所得到的值。此外，有效搅拌叶片长度L可采用各搅拌叶片30的有效搅拌叶片长度L之和，通过以使这些值成为500m/秒以上的方式设定v、u、t、L、S，能够得到高的烧结矿的生产率提高效果。

接下来，对烧结原料中的微粉铁矿石的含量的影响进行说明。将微粉铁矿石定义为粒径为0.125mm以下的粒子，使用添加有由粒径为0.125mm以下的赤铁矿矿石形成的微粉铁矿石而得到的烧结原料，改变该烧结原料中所含的上述微粉铁矿石的含有比例来制备样品。这里，烧结原料包含：铁矿石67质量％、返矿15质量％、碳材料5质量％、作为辅助原料的石灰石11质量％、生石灰2质量％。需要说明的是，在各个样品中添加微粉铁矿石，微粉铁矿石含量的变动部分可调用粒径大于0.125mm的铁矿石。另外，对该样品添加7.5质量％的水分并用鼓式混合机进行造粒，然后，使用铁制试验锅将造粒粒子烧成从而制造烧结饼(烧结物)。将所制造的烧结饼从2m的高度跌落1次，将粒径为10mm以上的那些作为成品。对各个样品测定成品质量(t)，将该成品质量(t)除以烧结时间(h)及试验锅的截面积(m²)，从而算出烧结生产率(t/(m²×h))。需要说明的是，微粉铁矿石的含量是事先测定0.125mm以下的铁矿石的比例、由其配合量计算得到的值。另外，样品的水含量是水的量相对于烧结原料的量的比例的值、并且是由干燥基准的原料与添加水分计算得到的值。

图7为示出粒径为0.125mm以下的微粉铁矿石的含量、与烧结生产率之间的关系的图表。由图表可知，在烧结原料中所含的粒径为0.125mm以下的微粉铁矿石的比例大于10质量％的情况下，烧结生产率急剧减少。由此认为，当微粉铁矿石的比例大于10质量％时，会形成结合强度弱的粗大的准粒子，结果，烧结生产率急剧减小。另外，在微粉铁矿石的比例大于50质量％的情况下，将难以通过鼓式混合机进行造粒。因此，可以说在烧结原料中形成粗大的准粒子的条件是下述情况：在10～50质量％的范围内包含0.125mm以下的微粉铁矿石。需要说明的是，对于粒径为0.125mm以下的烧结原料而言，附着力(其表示添加有水分的粉体中的粒子间的粘接性)增加、烧结原料的造粒性显示出不同的行为，因此，将微粉铁矿石的粒径的阈值设为0.125mm。

接下来，对烧结原料中的Al₂O₃的浓度的影响进行说明。在烧结原料40的Al₂O₃浓度高的情况下，存在熔融液的粘度增高(其为烧结矿制造中的烧结矿的强度提高的主要原因)这样的问题。另外，含有大量Al₂O₃的矿石属于易于聚集的粘土系矿石。因此，在使用Al₂O₃比例高的烧结原料时，含有大量Al₂O₃的矿石发生聚集，由此，烧结时生成的熔融液的粘度变高，若熔融液在烧结矿制造中未分散在装入层中，则烧结矿的强度降低。

因此，在烧结原料40的Al₂O₃浓度高的情况下，优选的是，使用高速搅拌装置10对烧结原料40进行搅拌处理，将含有大量Al₂O₃的铁矿石分散。由此，可抑制烧结中由Al₂O₃引起的熔融液的粘性增加、可将烧结矿制造中生成的熔融液分散在烧结原料40中，因此，烧结矿的强度提高。需要说明的是，由高速搅拌装置10的搅拌处理带来的烧结矿的强度提高效果在通过烧结机而被烧结的烧结矿的Al₂O₃的浓度为1.6质量％以上的情况下增大(详情在下文描述)。

另外，在使用高速搅拌装置10进行搅拌处理的情况下，也可以在包含烧结原料40中所含的粘结剂、碳材料及石灰石中的至少任一者的情况下进行搅拌处理。石灰石由于水分的添加而聚集。若石灰石发生聚集，则会变得难以溶解在熔融液中，总熔融液量减少。由此，烧结矿的强度降低。因此，通过使用高速搅拌装置10对石灰石与烧结原料40一同进行搅拌处理，从而能够在包含水分的烧结原料40中将易于聚集的石灰石分散。通过将石灰石分散，从而石灰石变得易于溶解于熔融液中，使得总熔融液量增加。通过使总熔融液量增加，从而使得烧结矿的强度提高，结果，烧结矿的良品率增高，烧结矿的生产率提高。如上文所述，通过用高速搅拌装置10进行搅拌处理，与不进行搅拌处理的情况相比，能够提高烧结矿的生产率。

另外，将本来要在用鼓式混合机进行造粒前添加的粘结剂在进行搅拌处理前添加至烧结原料40中，并使用高速搅拌装置10进行搅拌处理，由此，能够将易于在烧结原料中聚集的粘结剂分散于烧结原料40中。鼓式混合机使粘结剂固化从而将粒子造粒，因此，若能将粘结剂分散，则可抑制造粒所得的粒子的结合强度的不均。由此，能够抑制由鼓式混合机造粒出结合强度弱的粒子。

对于结合强度弱的造粒粒子而言，通过向烧结机的烧结台车供给造粒粒子时的冲击而被破坏，由于该破坏而产生微粉。由于通过破坏而产生的微粉，从而使得装入层的透气性被损害，烧结矿的生产率降低。通过使用高速搅拌装置10将粘结剂与烧结原料40一同进行搅拌处理，将粘结剂分散在烧结原料40中，从而能够抑制造粒出结合强度弱的粒子，因此，与不使用高速搅拌装置10进行搅拌处理的情况相比，能够提高烧结矿的生产率。

另外，通过使用高速搅拌装置10对碳材料进行搅拌处理，能够将碳材料分散在烧结原料中。在碳材料未能分散在烧结原料中而不均匀地包含的状态下对烧结原料进行烧结时，会发生烧结不均。烧结不均成为烧结不充分、且使烧结矿的强度降低的原因。因此，通过使用高速搅拌装置10将碳材料与烧结原料40一同进行搅拌处理从而将碳材料分散，能够抑制上述烧结不均的发生，因此，与不使用高速搅拌装置10进行搅拌处理的情况相比，能够提高烧结矿的生产率。

接下来，对Al₂O₃的含量、和石灰石的添加时机进行说明。改变Al₂O₃的含量及石灰添加时机来制备样品，使用各样品，实施对烧结矿的生产率提高效果进行确认的实验。表1中示出对应于各实验例的条件。需要说明的是，所谓石灰石添加时机在“搅拌前”，是指在使用高速搅拌装置10进行搅拌处理之前使烧结原料包含石灰石。另外，所谓石灰石添加时机在“搅拌后”，是指在使用高速搅拌装置10进行搅拌处理之后使烧结原料包含石灰石。

[表1]

使用搅拌叶片30的直径为0.35m、圆筒容器20的直径为0.75m的高速搅拌装置10，将搅拌叶片30的转速设为500rpm、将底板24的转速设为28rpm，对上述样品进行搅拌处理。另外，各样品中的烧结原料40以包含15质量％的粒径为0.125mm以下的微粉铁矿石的方式进行调节。此处，烧结原料包含铁矿石67质量％、返矿15质量％、碳材料5质量％、作为辅助原料的石灰石11质量％、生石灰2质量％。而且，用高速搅拌装置10进行搅拌时的水分设为5.5质量％。另外，使用鼓式混合机以使得水分含量成为7.5质量％的方式添加水并进行300秒造粒。然后，使用铁制试验锅将造粒所得的造粒粒子烧成从而制造烧结饼，算出烧结生产率。另外，针对使其他条件相同、而仅不进行搅拌处理从而造粒所得的造粒粒子，使用同样的铁制试验锅进行烧成从而制造烧结饼，算出烧结生产率。

图8为示出实验例1～4与生产率提高效果之间的关系的图表。需要说明的是，计算利用高速搅拌装置10进行了搅拌处理的情况下的烧结生产率、与不进行利用高速搅拌装置10的搅拌处理的情况下的烧结生产率之差，从而算出生产率提高效果。结果可知，与Al₂O₃的比例低于1.6质量％的实验例3相比，Al₂O₃的比例为1.6质量％以上的实验例1及实验例2的生产率提高效果更大。由以上结果可知，在Al₂O₃的浓度为1.6质量％以上的情况下，本发明的效果变大。

另外，以石灰石添加时机进行比较时，可知与在用高速搅拌装置10进行搅拌处理后、且用鼓式混合机进行造粒前添加石灰石的实验例4相比，在用高速搅拌装置10进行搅拌处理前添加石灰石的实验例2的烧结生产率的提高效果大。通过用高速搅拌装置10对包含石灰石的烧结原料40进行搅拌处理，从而不仅能够将提高熔融液粘性的Al₂O₃分散在烧结原料40中，还能够将增加熔融液量的石灰石分散在烧结原料40中。由此认为，由于能够减少未反应的石灰石从而增加熔融液，因此，烧结矿的强度进一步提高，结果，烧结生产率进一步提高。

由以上结果可知，在烧结矿的制造方法中，即便是包含15质量％的粒径为0.125mm以下的微粉铁矿石、并且烧结矿的Al₂O₃的浓度为1.6质量％以上的烧结原料，通过在用高速搅拌装置10进行搅拌处理后使用鼓式混合机进行造粒、并制造烧结矿，从而也能够进一步提高烧结矿的生产率。

需要说明的是，在本实施方式中，作为粘结剂使用了生石灰(CaO)，但也可以使用消石灰(Ca(OH)₂、其为使通过鼓式混合机的造粒性增加的粘结剂)、增粘性的有机粘结剂、无机粘结剂。由于生石灰价格低廉，因此，可通过使用生石灰作为粘结剂来廉价地制造烧结矿。

以上，参照本发明对实施方式进行了说明，但本发明不限于任何上述实施方式中记载的构成，也包含权利要求的范围中记载的事项的范围内可考虑到的其他实施方式、变形例。

实施例

使用高速搅拌装置10对包含微粉铁矿石的烧结原料40进行搅拌处理，然后，使用鼓式混合机进行造粒，使用所得造粒粒子来确认烧结矿的生产率提高效果。作为烧结原料40，使用下述烧结原料，其包含15质量％的粒径为0.125mm以下的微粉铁矿石、和烧结矿的Al₂O₃浓度为1.6质量％的铁矿石原料。这里，烧结原料包含铁矿石67质量％、返矿15质量％、碳材料5质量％、作为辅助原料的石灰石11质量％、2质量％的生石灰。另外，利用高速搅拌装置10进行搅拌时的水分为5.5质量％。此外，以水分含量成为7.5质量％的方式添加水，使用鼓式混合机进行300秒造粒后，进行烧结从而制造烧结矿，从而算出烧结生产率提高效果。下述表2中示出本发明例1～7及比较例1、2的高速搅拌装置10的搅拌叶片30的搅拌条件、底板24的旋转条件、搅拌时间、有效叶片长度、有效面积、搅拌速度及生产率提高效果。

图9为示出搅拌速度与烧结生产率提高效果之间的关系的图表。图9是下述图表：纵坐标为生产率提高效果、横坐标为搅拌速度的情况下的、将表2的本发明例1～7及比较例1、2分别标绘而得到的图表。由图9可知，通过使搅拌速度为高于500m/秒的速度，可得到高的烧结矿的生产率提高效果。另一方面可知，即便使搅拌速度为高于3000m/秒的速度，烧结矿的生产率提高效果也没有发生变化。需要说明的是，由图9可知，更优选将搅拌速度设为700m/秒以上，进一步优选将搅拌速度设为1300m/秒以上。

接下来，在表2的条件下，为了对粗大的准粒子是否被高速搅拌装置10粉碎进行确认，对搅拌后的平均粒径与生产率提高效果的关系进行了确认。这里，采集1kg的搅拌处理后的粉体样品，干燥后，使用筛孔为0.25、0.5、1、2.8、4.75、8mm的筛，按照筛孔的大小顺序将当该粉体样品筛选，对各粒度的质量比例进行测定，使用该质量比例对粒径进行加权平均，由此计算平均粒径。

图10为示出搅拌处理后的平均粒径、与烧结生产率提高效果之间的关系的图表。由图10可知，在用高速搅拌装置10进行搅拌处理后的平均粒径为3mm以下的情况下，烧结矿的生产率提高效果大。即，用高速搅拌装置10对烧结原料40进行搅拌处理，将烧结原料40中的粗大的准粒子粉碎，使烧结原料40的平均粒径为3mm以下，由此，能够提高烧结矿的生产率提高效果。需要说明的是，由图10可知，更优选使利用高速搅拌装置10进行搅拌处理后的平均粒径为2.5mm以下，进一步优选使其为2mm以下。

接下来，对使用高速搅拌装置10进行搅拌处理后的平均粒径成为3mm以下这样的搅拌时的水分量进行测定。向高速搅拌装置10中装入所有量的烧结原料40，进行搅拌处理，测定搅拌处理后的平均粒径。作为烧结原料40，使用微粉铁矿石的比例为15质量％、核粒子的比例为55质量％、Al₂O₃的比例为1.6质量％的烧结原料40。这里，烧结原料含有铁矿石67质量％、返矿15质量％、碳材料5质量％、作为辅助原料的石灰石11质量％、生石灰2质量％。高速搅拌装置10的圆筒容器20的直径为0.75m，搅拌叶片30的直径为0.35m。另外，圆筒容器20中的底板24的转速为28rpm，搅拌叶片30的转速为500rpm。改变水分含量来准备烧结原料40，在上述条件下进行搅拌处理，对各水分含量下的搅拌处理后的平均粒径进行测定。

图11为示出搅拌处理时的水分与搅拌处理后的平均粒子的关系的图。由图11可知，通过使搅拌时的水分为7质量％以下，从而搅拌处理后的平均粒径成为3mm以下，通过进行搅拌处理而带来的烧结矿的生产率提高效果变大。需要说明的是，由图11可知，更优选使搅拌时的水分量为6质量％以下，进一步优选使搅拌时的水分量为4质量％以下。

附图标记说明

10 高速搅拌装置

20 圆筒容器

22 圆筒

24 底板

30 搅拌叶片

32 旋转轴

34 搅拌板

36 堰板

40 烧结原料

50 圆

52 区域

Claims

1.烧结矿的制造方法，其中，

使用具有旋转的圆筒容器、和在所述圆筒容器内旋转的搅拌叶片的高速搅拌装置，以满足下述数学式(1)的方式对烧结原料进行搅拌处理，

使用造粒装置将搅拌处理后的烧结原料造粒，

使用烧结机将造粒后的烧结原料烧结，从而制造烧结矿，

其中，在上述数学式(1)中，

v：所述圆筒容器的底板的圆周速度，单位为m/秒，

u：所述搅拌叶片的前端的圆周速度，单位为m/秒，

t：所述烧结原料通过高速搅拌装置而被搅拌的时间，单位为秒，

L：所述搅拌叶片的前端所描画出的圆周的长度，单位为m，

S：从自所述搅拌叶片的旋转轴向投影的圆筒容器的投影面积中除去所述搅拌叶片的前端所描画出的圆的面积而得的面积，单位为m²。

2.如权利要求1所述的烧结矿的制造方法，其中，所述烧结原料包含10～50质量％的、粒径为0.125mm以下的微粉铁矿石，并且用所述烧结机将烧结原料烧结而得到的烧结矿的Al₂O₃浓度为1.6质量％以上。

3.如权利要求1或2所述的烧结矿的制造方法，其中，所述烧结原料还包含粘结剂。

4.如权利要求3所述的烧结矿的制造方法，其中，所述粘结剂为生石灰。

5.如权利要求1至4中任一项所述的烧结矿的制造方法，其中，用所述高速搅拌装置进行搅拌处理后的所述烧结原料的平均粒径为3mm以下。

6.如权利要求5所述的烧结矿的制造方法，其中，用所述高速搅拌装置进行搅拌处理前的所述烧结原料包含7质量％以下的水分。