JP2000256731A

JP2000256731A - 溶鉄精錬用カルシウムフェライトの製造方法

Info

Publication number: JP2000256731A
Application number: JP11061464A
Authority: JP
Inventors: Hidetoshi Noda; 英俊野田; Koichi Ichikawa; 孝一市川; Shoichi Mutsukawa; 庄一六川; Yoshiteru Kikuchi; 良輝菊地; Eiju Matsuno; 英寿松野; Hiroshi Shimizu; 宏清水; Toru Kitagawa; 融北川
Original assignee: NKK Corp; Nippon Kokan Ltd
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 1999-03-09
Filing date: 1999-03-09
Publication date: 2000-09-19

Abstract

(57)【要約】【課題】溶鉄精錬材のカルシウムフェライトを高生産
率、高歩留、且つ安価に製造する。【解決手段】粒径２ｍｍ以下が８０ｗｔ．％以上の石
灰石と、微粉鉄鉱石等、平均粒径１．５ｍｍ以下の酸化
鉄原料とを用い、Ｃａ／Ｆｅモル比０．３〜１．５に配
合し、混合、調湿し、ディスディスクペレタイザー３で
調湿、造粒して生ペレット８を造り、表面を粉コークス
４で被覆し、無端移動グレート式焼成炉６で焼成し、カ
ルシウムフェライト１１を造る。焼成品のＣａＯが２５
〜５０ｗｔ.％になるようにする。上記において適宜下
記を付加する。石灰石のスラリー化、石灰石の一部の生
石灰代替、表面被覆の粉コークス重量を生ペレット乾燥
重量当たり５ｗｔ．％以上とする。焼成炉６への装入層
厚を４００ｍｍ以下、装入生ペレット粒径を５〜１０ｍ
ｍに分級して使用。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、溶鉄の精錬材、
特に脱りん材の製造方法に関し、カルシウムフェライト
を高生産率、高歩留、且つ安価に製造する方法に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、転炉における鋼の精錬過程におい
ては、炉内の溶銑に酸素ガスを吹き付けて、溶銑中のＣ
及びＳｉを酸素と反応させ、それぞれをＣＯ及びＳｉＯ
₂とする。また、同時に生石灰（ＣａＯ）を炉内に添加
して、溶銑中のＳ及びＰと結合させることにより脱Ｓ及
び脱Ｐを行なう。こうして、溶銑中Ｃ、Ｓｉ、Ｓ及びＰ
の濃度を所定値まで低下させる。

【０００３】ところが、上記ＣａＯの脱Ｐ及び脱Ｓ作用
は、転炉内に添加されたＣａＯが、炉内の溶銑と接触し
て反応することにより行なわれる。そこで、このＣａＯ
の上記接触・反応寄与率を向上させるために、当該Ｃａ
Ｏの粒径を１０〜３０ｍｍ程度に調整して添加する。そ
して、この脱Ｐ及び脱Ｓ反応を効率よく行なわせるため
には、更に、このＣａＯと、当該炉内溶銑の酸素吹錬で
生成したＦｅＯとを融体化させた溶融スラグにすること
が必要である。この溶融スラグは、既に生成していたＳ
ｉＯ₂と反応して、ＣａＯ−ＳｉＯ₂−ＦｅＯ系の融体と
なる。そして、通常、このＣａＯ−ＳｉＯ₂−ＦｅＯ系
スラグ中のＣａＯとＳｉＯ₂との重量％の比、ＣａＯ
（ｗｔ．％）／ＳｉＯ₂（ｗｔ．％）が、３．０以上と
なるように、ＣａＯの添加量を調整する。

【０００４】しかしながら、上記ＣａＯ−ＳｉＯ_2-Ｆｅ
Ｏ系スラグの融体化過程においては、転炉へのＣａＯ添
加時に既に生成していたＳｉＯ₂や、その後に生成した
ＳｉＯ₂がＣａＯと反応して、２ＣａＯ・ＳｉＯ₂や３Ｃ
ａＯ・ＳｉＯ₂が生成し、これらが当該ＣａＯの粒子表
面を覆い、取り囲む形態となる。ところが、上記２Ｃａ
Ｏ・ＳｉＯ₂及び３ＣａＯ・ＳｉＯ₂の融点は、それぞれ
２１３０℃及び２０７０℃と高温である。このため、通
常の転炉操業の温度では、この２ＣａＯ・ＳｉＯ₂及び
３ＣａＯ・ＳｉＯ₂は固体状態であり、ＣａＯの融体化
を著しく阻害化する。こうして、溶銑の脱Ｐ及び脱Ｓ作
用の効率化に重要な、ＣａＯ（ｗｔ．％）／ＳｉＯ
₂（ｗｔ．％）≧３．０を満たすＣａＯ−ＳｉＯ₂−Ｆｅ
Ｏ系スラグの生成が遅れる。そこで、従来、転炉スラグ
には蛍石（ＣａＦ₂）を適宜添加して、融体化を促進す
る方法が採られてきた。

【０００５】この結果、精錬に用いられた転炉スラグに
は、若干のＣａＦ₂が含まれている。ところが、最近、
転炉スラグからのＦイオンの溶出が環境上望ましくない
との理由で、転炉スラグ中のＣａＦ₂の存在が、転炉ス
ラグの用途制限の一因となっている。

【０００６】上記状況下において、蛍石を用いずに、転
炉において溶銑を脱Ｐ及び脱Ｓするための精錬材であっ
て、極めて効果的なものとして、カルシウムフェライト
系の精錬材が注目され、多数の製造方法が開示されてい
る。ここで、カルシウムフェライトとは２ＣａＯ・Ｆｅ
₂Ｏ₃、ＣａＯ・Ｆｅ₂Ｏ₃及びＣａＯ・２Ｆｅ₂Ｏ₃の総称
である。例えば、特開昭５１−１３３２００号公報に
は、石灰石等の酸化カルシウム粉中で、転炉灰や鉄鉱石
粉等の酸化第二鉄からなる粒状原料を、回転炉内で１２
００〜１２５０℃で転動させながら焼成し、製造する方
法が開示されている（以下、先行技術という）。しかし
ながら先行技術の方法により、カルシウムフェライトを
工業的規模で製造する場合、回転炉内の温度管理が難し
く、均質な成品は得られにくい。更に、カルシウムフェ
ライト系精錬材は融点が低いので、回転炉内壁に多量の
融着物層が生成し、このために度々操業を中断し、これ
を除去しなけらばならず、操業上大きな問題となる。

【０００７】特開昭６１−１７７３１４号公報には、カ
ルシウムフェライトの焼成炉として、無端移動グレート
式焼成炉（ドワイトロイド式焼結機）を用いる方法が開
示されているが、焼結原料の融剤中に蛍石を添加する方
法であるために、焼成過程で低融点のカルシウムフェラ
イトが大量に発生するため、焼結ベッドの通気性が大幅
に悪化し、生産率が著しく低下すると考えられる。ま
た、排ガス中のフッ素やフッ化水素の排出や設備の腐食
等も問題となる。

【０００８】上述したように、カルシウムフェライトを
工業的に、しかも安価に製造する技術は未だ確立してい
ないのが現状である。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上述した通り、従来の
技術によれば、転炉その他の精錬炉において、溶銑や溶
鉄中の不純物の内、ＰやＳを当該溶湯から除去するため
の、脱Ｐ及び脱Ｓを主目的とした効果的な精錬材とし
て、特に、低温度で行なう精錬により反応が促進される
脱Ｐ反応、例えば１２５０〜１４００℃程度の低温にお
いても優れた脱Ｐ作用を発揮する精錬材として、カルシ
ウムフェライトが知られている。しかしながら、従来の
技術では、上記カルシウムフェライトを工業的規模で製
造しようとする場合には、次の問題が解決されていない
ために、実用上問題がある。

【００１０】（１）カルシウムフェライト製造の主原料
の一つである石灰源物質に由来するCaO粒子は、他の主
原料である酸化鉄源物質に由来するＦｅ₂Ｏ₃との間にカ
ルシウムフェライトを生成するが、当該ＣａＯ粒子の内
部にはＣａＯ成分が未反応のまま残留する。そのため
に、精錬材として使用した後のスラグ中に、精錬反応に
寄与しなかった未反応のＣａＯ成分が残留する。なお、
この未反応残留ＣａＯは、スラグの利用上からも問題で
ある。

【００１１】（２）カルシウムフェライトは融点が１１
００〜１２００℃と低いので、その焼成工程において溶
融化による製造工程上のトラブルをなくす技術が確立し
ていない。

【００１２】そこで、本発明者等は、カルシウムフェラ
イトがその製造装置内部で溶融化してトラブルを起こす
ようなことがなく、しかも、蛍石のようなＦを含有する
融剤を添加せずに、ＣａＯ粒子の内部全域にわたりカル
シウムフェライトが生成するような、カルシウムフェラ
イトの製造方法を開発することとした。こうして、この
発明の目的は、溶鉄の精錬材としてのカルシウムフェラ
イトの製造に際し、その生産性及び歩留を低下させず
に、成品品質及びその化学成分組成が安定しており、更
に、これを安価に製造し得る、溶鉄の精錬材として、カ
ルシウムフェライトを工業的に製造する方法を提供する
ことにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上述した観点から、本発
明者等は鋭意研究を重ねた結果、原料の粒径分布及び配
合原料中の成分組成の適切化、生ペレットの調製方法及
びその粒径の適切化を図ることにより、安価な原料を使
用して、カルシウムフェライトを高生産率、高歩留にて
工業的に生産することが可能であることを知見した。

【００１４】この発明は、上記知見に基づきなされたも
のであり、その要旨は下記の通りである。

【００１５】請求項１記載の溶鉄精錬用カルシウムフェ
ライトの製造方法は、下記工程を有することに特徴を有
するものである。

【００１６】原料としてＣａＯ源物質と酸化鉄源物質
とを使用し、ＣａＯ源物質として粒径２ｍｍ以下のもの
が８０ｗｔ．％以上を占める石灰石と、酸化鉄源物質と
して微粉鉄鉱石、ダスト、ミルスケール及び砂鉄の内の
１種以上からなりその平均粒径が１．５ｍｍ以下である
酸化鉄原料とを用いる。

【００１７】上記石灰石と酸化鉄原料との混合原料中
のＣａとＦｅとのモル比が０．３〜１．５の範囲内にな
るように配合し、こうして得られた配合原料を調湿しそ
して混合し、得られた粉体原料をディスクペレタイザー
で処理して造粒する。

【００１８】こうして造粒された粒子の表面を粉コー
クスで被覆し、こうして調製された生ペレットを無端移
動グレート式焼成炉へ装入して焼成し、こうして得られ
た焼成成品中のＣａＯ含有率が２５〜５０ｗｔ.％の範
囲内になるように調製する。

【００１９】請求項２記載の溶鉄精錬用カルシウムフェ
ライトの製造方法は、請求項１に記載された発明におい
て、石灰石として、スラリー状石灰石を使用することに
特徴を有するものである。

【００２０】請求項３記載の溶鉄精錬用カルシウムフェ
ライトの製造方法は、請求項１又は請求項２に記載され
た発明において、使用する原料として、石灰石に加えて
生石灰を当該石灰石及び／又はスラリー状石灰石の一部
代替として使用することに特徴を有するものである。

【００２１】請求項４記載の溶鉄精錬用カルシウムフェ
ライトの製造方法は、請求項１、請求項２又は請求項３
に記載された発明において、ディスクペレタイザーで造
粒された粒子の表面を被覆する粉コークスの重量を、生
ペレットの乾燥重量当たり５ｗｔ．％以上とし、そし
て、この生ペレットの無端移動グレート式焼成炉へ装入
層の厚さを４００ｍｍ以下にして焼成することに特徴を
有するものである。

【００２２】請求項５記載の溶鉄精錬用カルシウムフェ
ライトの製造方法は、請求項１から請求項４のいずれか
に記載された発明において、無端移動グレート式焼成炉
へ装入する生ペレットとして、粒径が５〜１０ｍｍに分
級されたものを用いることに特徴を有するものである。

【００２３】

【発明の実施の形態】次に、この発明の実施の形態を説
明する。

【００２４】図１に、この発明の方法により溶鉄精錬用
のカルシウムフェライトを製造するのに適した製造工程
の概略フロー図を示す。

【００２５】１は原料ホッパー、２はドラムミキサー、
３はディスクペレタイザー、４は粉コークス等の粉体燃
料、５はコーティングミキサー、そして６は無端移動グ
レート式焼結機である。図１に示した製造工程のフロー
により、以下に述べる原料１ａ〜１ｇを適切な割合で配
合し、水分７を添加して調湿し、ドラムミキサー２で原
料を均一に混合する。次いで、調湿・混合された粉状体
原料をディスクペレタイザー３に装入する。ディスクペ
レタイザー３においても、適宜水分７’を添加して調湿
し、造粒して生ペレット８にする。次いで、生ペレット
８に粉コークス４を添加し、コーティングミキサー５に
装入し、生ペレット８の表面を適正量の粉コークス４で
被覆する。こうして粉コークスが表面に外装された生ペ
レット９を調製する。以上の通り調製された粉コークス
外装生ペレット９を、無端移動グレート式焼成炉（焼結
機）６に装入し、所定条件で焼成する。こうして、カル
シウムフェライトを主成分とする溶鉄の精錬材、特に脱
りん材を製造する。

【００２６】上記精錬材の製造工程において満たすべき
製造条件とその限定理由について、図１を参照しなが
ら、製造フローに沿って説明する。

【００２７】（１）原料ホッパー１から原料を切り出し
て配合する。原料の種類は、ＣａＯ含有物質としての
石灰石１ａ及び生石灰１ｂ、酸化鉄含有物質としての
微粉鉄鉱石１ｃ、ミルスケール１ｄ及びダスト１ｅ、
生ペレット９の焼成用燃料にする炭素含有物質としての
粉コークス１ｇ及び４、並びに、当該精錬材成品の分
級工程で発生するカルシウムフェライトのリターン品で
ある返鉱である。但し、上記項中、生石灰（主成分：
ＣａＯ）は、石灰石（主成分：ＣａＣＯ₃）を仮焼して
製造したものである。これはＣａＯ含有物質として用い
ると共に、造粒促進剤としての機能を発揮させるもので
ある。また、上記項中のダストとは、製鉄所の製錬炉
等で発生するダストであって、三酸化二鉄（Ｆｅ₂Ｏ₃）
を主成分として含むものを指す。これは安価であり、し
かもカルシウムフェライトの主要構成成分であるＦｅ₂
Ｏ₃を含有しているから、好都合である。項の酸化鉄
含有物質としては、同様に上記以外のもの、例えば、砂
鉄、ペレットフィードその他のものであっても、安価で
あって、三酸化二鉄（Ｆｅ₂Ｏ₃）を主成分として含むも
のであればよい。

【００２８】（ａ）原料配合においては、石灰石と、微
粉鉄鉱石、ミルスケール及びダストの内の一種以上と
を、適宜配合する。ここで、原料配合に際して、各原料
の粒径は所定値以下であることが必要である。即ち、石
灰石はその粒径が２ｍｍ以下のものが８０wt.％以上を
占めているものであり、且つ、微粉鉄鉱石、ミルスケー
ル及びダストはいずれもその平均粒径が１．５ｍｍ以下
であるものに限る。各原料の粒径を上記の通り制限する
理由は、次の通りである。

【００２９】第一の理由は、上記原料の粒径が粗すぎる
と、混合、造粒工程でその分散が不均一となり、その結
果、均質混合粉体原料及び均質な生ペレットが得られな
い。このために焼結過程における塊成化が不十分とな
り、成品の生産率及び歩留が低下する。本発明者等の試
験によれば、石灰石及び各種酸化鉄の粒径を上述した範
囲に制限することにより、上記問題が解決されることが
明らかとなった。

【００３０】第二の理由は、焼成炉６に装入された原料
である生ペレット９は、粉コークス１ｇ及び４の燃焼に
より乾燥され、石灰石は脱炭酸されてＣａＯ粒子となる
と共に、酸化鉄と反応してカルシウムフェライトを生成
する。このとき、石灰石の粒径が２ｍｍ以下のものが８
０％よりも少ないと、ＣａＯ粒子の内部までカルシウム
フェライトにならず、その中心部にＣａＯが未反応のま
ま残るものが発生する。この問題を解決するためには、
上記条件が満たされていることが必要であることを、本
発明者等は見出した。

【００３１】一方、上述したように、石灰石１ａと各種
酸化鉄原料１ｃ〜１ｄの粒径が上記条件の通り微粉体が
主体の場合には、調湿・混合に際しては、アイリッヒ、
レディゲタイプの所謂強攪拌混合（ねっか処理）を行な
うことができる混合造粒機を使用すると、その混合が均
質化される。この場合であっても、均質混合のために
は、石灰石１ａはその粒径が２ｍｍ以下のものが８０w
t.％以上を占め、且つ、上記各種酸化鉄１ｃ〜１ｄ原料
はその平均粒径が１．５ｍｍ以下の細粒粉であることが
望ましい。そして、原料混合機として通常のドラムミキ
サーを使用する場合には、原料粒径は均質混合のため
に、上記条件を満たすことが必要である。

【００３２】上述した粒径２ｍｍ以下の石灰石中には、
石灰石粉末が随伴して含まれる。従って、貯留及び搬送
等のハンドリングで発塵・飛散する。よって、当該石灰
石は、スラリーで扱うのが効果的である。この発明の方
法においては、原料配合後、水分による調湿を行なうの
で、石灰石を適宜水分を含有するスラリーの形態で原料
として供給してもよい。

【００３３】生石灰は、石灰石を仮焼して製造する。従
って、ＣａＯ含有物質として石灰石の一部代替として生
石灰を使用すると一般に原料コストは上昇する。しか
し、生石灰は、配合原料の調湿・混合過程において、水
分と反応して水酸化カルシウムを生成し、粒径が数十μ
以下の微粒子になる。そして、造粒過程において造粒粒
子表面を被覆して、造粒を促進すると共に、造粒後の生
ペレットの粒子強度を向上させる効果を有する。生石灰
にはこのようなバインダー作用もあるので、カルシウム
フェライトの生産率及び歩留向上に対して効果的であ
る。生石灰は石灰石を焼成して製造する過程で微粉化す
るのが一般的であるが、生石灰の粒径分布の制限条件
も、上述した石灰石１ａの粒径分布条件の理由に準じ、
２ｍｍ以下の生石灰粒子が８０wt.％以上を占めるもの
を使用することが必要である。

【００３４】上述したように、各原料の粒径分布が、上
記条件を満たすことにより、配合原料の均質混合及び均
質造粒が行なわれ、カルシウムフェライトの精錬材とし
ての生産率及び歩留が改善され、更に、ＣａＯ粒子の表
面だけでなくその内部までカルシウムフェライトが生成
し得る条件がみたされる。

【００３５】（ｂ）原料１の配合割合は、配合後の原料
（配合原料）中のＣａとＦｅとの含有量が、それぞれの
含有モル数の比を、ｎＣａ／ｎＦｅで表わした場合に、
下記（１）式：ｎＣａ／ｎＦｅ＝０．３〜１．５………………（１）但し、ｎＣａ：配合原料中に含まれるＣａのモル数、ｎＦｅ：配合原料中に含まれるＦｅのモル数を満たすように、調整することが必要である。その理由
は次の通りである。

【００３６】本発明の方法により製造しようとするカル
シウムフェライトの化学成分は、２ＣａＯ・Ｆｅ₂Ｏ₃、
ＣａＯ・Ｆｅ₂Ｏ₃及びＣａＯ・２Ｆｅ₂Ｏ₃のいずれか一
種以上からなるものである。従って、当該カルシウムフ
ェライトの成分組成の内、２ＣａＯ・Ｆｅ₂Ｏ₃が１００
％を占める場合に、当該カルシウムフェライト中のＣａ
とＦｅの両者のモル数の比（ｎＣａ／ｎＦｅ）は最大値
をとり、その値は、１：１、即ち１．０である。これに
対して、ＣａＯ・２Ｆｅ₂Ｏ₃がその１００％占める場合
に、当該カルシウムフェライト中のＣａとＦｅの両者の
モル数の比（ｎＣａ／ｎＦｅ）は最小値をとり、その値
は、１：４、即ち０．２５である。

【００３７】上記反応の化学当量論から、ｎＣａ／ｎＦ
ｅは、０．２５〜１の範囲内であることが必要である。
当該検討結果に加えて、更に、酸化鉄源物質として使用
する原料の微粉鉄鉱石、ダスト、ミルスケール及び砂鉄
は、Ｆｅ₂Ｏ₃、Ｆｅ₃Ｏ₄及びＦｅＯの構成比率及び各種
脈石含有割合がそれぞれ異なるにもかかわらず、これら
酸化鉄源物質の配合割合に特別の制限を付けずに使用し
得ることを考慮して、本発明の方法によるカルシウムフ
ェライトを製造するためには、ｎＣａ／ｎＦｅが０．３
〜１．５の範囲内になるように原料配合を調整すべきで
あるとした。

【００３８】（２）上述した通り、所定の原料を所定の
条件で配合して得られた適切な粉体配合原料を、ドラム
ミキサー２等の混合機で調湿し、均質に混合する。次い
で、これをディスクペレタイザー３等の造粒機に装入
し、適切な調湿条件下で造粒して、生ペレット８を調製
する。ここでは、所定の強度及び適切な粒径の生ペレッ
ト８を調製する必要がある。

【００３９】ここで、調製すべき生ペレットの粒径につ
いては、焼成工程における原料粒子間の通気性を確保
し、安定した熱源の供給を行ない、雰囲気温度を所定値
に制御することができるような条件にすることが重要で
ある。この観点から、生ペレット８の粒径は、ほぼ５〜
１０ｍｍの範囲内にあることが望ましい。そして、粒径
が５〜１０ｍｍ程度の生ペレットに造粒するのに適し
た、混合粉体原料中の水分は、約１０〜１２wt.％であ
る。

【００４０】一方、生ペレット８の粒子強度を高め、且
つ造粒機の経済的な運転条件で粒径を５ｍｍ以上のもの
が主体となるような粒径分布のペレットに成長させるた
めには、造粒機としてディスクペレタイザー３を使用す
る必要がある。回転ドラム型ペレタイザーでは、生ペレ
ットの強度は小さく、また、粒径は通常３ｍｍ程度が上
限であるから、この発明では採用することはできない。

【００４１】（３）次いで、上記生ペレット８に粉コー
クス４を添加し、コーティングミキサー５で当該生ペレ
ット８の表面を粉コークスで被覆する。ここで、コーテ
ィングミキサーのタイプは、ドラム型、あるいはディス
ク型のいずれでもよい。生ペレット８の表面を粉コーク
スで外装被覆するのは、次の焼成工程でその期間中コー
クスの燃焼性を適正に維持するためである。この際、粉
コークスの粒子が粗粒であると、生ペレットへの付着性
が低下し、成品歩留の悪化や焼成不均一を招くので、３
ｍｍ以下にするのが望ましい。上記燃焼性を適正に維持
するために必要な粉コークスの量は、配合原料中の石灰
石の割合に応じて適切な量を添加すべきであり、生ペレ
ット８の乾燥重量に対して、５ｗｔ．％以上確保するこ
とが望ましい。粉コークスの添加量が少なすぎると、生
ペレット中の石灰石の分解・脱炭酸が進まず、また、カ
ルシウムフェライトの生成反応も不十分となり、その結
果、成品歩留の悪化を招く。この内、外装粉コークスの
重量は、焼成用生ペレット９に添加する全粉コークス重
量の５０wt.％以上とするのが望ましい。粉コークスを
外装被覆すると、コークスの燃焼性を維持するのに効果
的である。

【００４２】（４）粉コークスが外装された生ペレット
９の焼成装置としては、グレート式焼成炉を使用する。
その理由は次の通りである。この発明の方法により製造
される精錬材のカルシウムフェライトは、融点が低いの
で、従来使用されている回転炉ではその内壁に多量の融
着物層が生成し、実生産は不可能であったが、グレート
式焼成炉を使用すると、カルシウムフェライトの融液が
生成しても、上記生ペレット表面の外装粉コークスの燃
焼、及びグレートを通して下方に吸引するので、焼結ベ
ッド上の原料充填層の通気性は操業上悪化することがな
い。従って、生産性に優れていると共に、成品品質も安
定しており、その水準も良好である。このように、この
発明においては、下方吸引式のグレートを持った焼成炉
を使用することが重要である。更に、無端移動グレート
式の焼成炉を使用すれば、連続的に目的とするカルシウ
ムフェライトを製造することができるので、生産性は一
層向上する。

【００４３】但し、グレート式焼成炉を使用しても、焼
結ベッド充填層の厚さには上限を設定した方が望まし
い。焼成炉への装入原料の層厚は、歩留向上の観点から
は厚い方が望まれるが、焼成過程における層内通気性及
び溶融反応性のバランスから、４００ｍｍ以下で生産率
及び歩留向上が顕著となり、より一層望ましい。

【００４４】（５）上述した通りの方法で製造された焼
成品であるカルシウムフェライトは、そのＣａＯの含有
率量が２５〜５０ｗｔ．％の範囲内にあることが必要で
ある。その理由は次の通りである。焼成品中のＣａＯ含
有率が２５ｗｔ.％よりも低いと、脱Ｐ材としての効果
が低減する。従って、多量に添加しなければならなくな
り、コストも高くなる。一方、石灰石と酸化鉄原料との
混合原料中のＣａとＦｅとのモル比が１．５前後の場合
には、生成カルシウムフェライトの結晶形態は主として
２ＣａＯ・Ｆｅ₂Ｏ₃となり、このときの焼成品中のＣａ
Ｏ含有量はほぼ５０ｗｔ．％であった。ところが、カル
シウムフェライト焼成品中のＣａＯ含有量が５０ｗｔ．
％よりも高くなると、当該焼成品の融点が急激に高くな
り、溶鉄の精錬材として使用したときに、速やかにその
効果を発揮しなくなる。更に、未反応の石灰石の割合が
増加し、歩留が低下する。従って、カルシウムフェライ
トの生産率を向上させ、且つ溶鉄の精錬材として十分に
その効果を発揮させるためには、成品中のＣａＯ含有量
が２５〜５０ｗｔ．％の範囲内に入るように制約する必
要がある。

【００４５】

【実施例】次に、この発明を実施例により更に詳細に説
明する。

【００４６】図１に示したカルシウムフェライトの製造
工程のフローにしたがい、本発明の範囲内の条件で行な
ったカルシウムフェライトの製造試験（実施例１〜１
６）、並びに、図７に示すように、造粒機として回転ド
ラム型ペレタイザー１０を用い、本発明の範囲外の条件
で行なったカルシウムフェライトの製造試験（従来例１
〜４）、及び図１に示したフローにしたがい、本発明の
範囲外の条件で行なったカルシウムフェライトの製造試
験（比較例１〜４）を行なった。但し、比較例１及び３
は、粉コークスの外装はしなかった。

【００４７】表１及び表２に実施例、表３に従来例及び
比較例の試験条件を示す。ここで使用した各原料の化学
成分組成を表４、各原料の粒度分布を表５に示す。

【００４８】

【表１】

【００４９】

【表２】

【００５０】

【表３】

【００５１】

【表４】

【００５２】

【表５】

【００５３】上記表からわかるように、試験条件を次の
通り変化させた。（１）使用原料：原料の種類：ＣａＯ含有原料として、石灰石及びその
一部代替として生石灰を使用した場合と、石灰石のみの
場合とについて、また、三酸化二鉄（Ｆｅ₂Ｏ₃）を含有
する原料（酸化鉄原料）として、微粉鉄鉱石のみの場合
と、微粉鉄鉱石及びその一部代替としてミルスケール及
び／又はダストを用いた場合とについて試験した。な
お、石灰石の形態は固体粒子状の場合を基本状態とし、
水スラリー状の場合についても試験した。

【００５４】原料の粒度：石灰石に関しては、表５に
示した粒径が５ｍｍ以下のもの（「石灰石−１」とい
う）、又は粒径が２ｍｍ以下のもの（「石灰石−２」と
いう）を用いた。

【００５５】（２）粉体燃料：上記原料に粉コークスを
添加して、焼成時の燃料とした。粉コークスの添加形態
は、原料配合時に一緒に混合して造粒した場合（内装コ
ークス）と、内装粉コークスは添加せず、造粒後に粒子
表面を粉コークスで被覆した場合（外装コークス）とに
ついて、適宜添加量を変えて試験した。

【００５６】（３）原料配合：上記（１）及び（２）項
を適宜組み合わせたそれぞれの試験条件において、焼成
成品の目標成分組成を、モノカルシウムフェライト（Ｃ
ａＯ・Ｆｅ₂Ｏ₃）とした場合と、ダイカルシウムフェラ
イト（２ＣａＯ・Ｆｅ₂Ｏ₃）とした場合との二通りの配
合をした。ＣａＯ・Ｆｅ₂Ｏ₃の生成を目標とした場合
（原料の配合タイプ「Ａ」）には、原料中のＣａ／Ｆｅ
のモル比を、１／２＝０．５となるように配合し、２Ｃ
ａＯ・Ｆｅ₂Ｏ₃の生成を目標とした場合（原料の配合タ
イプ「Ｂ」）には、原料中のＣａ／Ｆｅのモル比を、１
／１＝１となるように配合して試験した。なお、上記原
料配合割合は、ＣａＯ源として、石灰石（ＣａＣＯ₃）
のみを用いた場合と、石灰石及び生石灰（ＣａＯ）との
両方を用いた場合とに共通である。

【００５７】（４）粉体原料の調湿、混合、造粒、及び
粉コークスの外装：混合機はすべて回転ドラムミキサーを使用した。

【００５８】造粒機は、回転ドラム型造粒機を用いた
場合と、ディスクペレタイザーを用いた場合との二通り
である。

【００５９】造粒機における粉体原料中の水分含有量
は、すべて１０〜１２wt.％の範囲内に調整し、生ペレ
ットの粒径目標を５〜１０ｍｍの範囲内とした。なお、
焼成機の入り側で篩分けし、５〜１０ｍｍの粒径の生ペ
レットのみを焼成した。

【００６０】焼成機における燃料として、生ペレット
には粉コークスを添加した。その添加方法として、原料
配合中に混合添加した場合（内装）と、造粒後の生ペレ
ット表面を被覆した場合（外装）とについて試験した。

【００６１】（５）焼成：焼成炉はすべて無端移動グレ
ート式焼結機を使用し、生ペレットの焼結ベッド充填層
厚さを、３００〜４５０ｍｍの範囲内の各種一定の値と
した。

【００６２】上記各種の試験条件下で、精錬材の製造試
験をした。各試験期間における操業成績として、精錬材
の生産率及び成品歩留を調査し、また、成品品質とし
て、シャッター強度及び成品の生成化合物同定試験を行
なった。試験結果は次の通りである。

【００６３】図２及び図３に実施例、図４及び図５に従
来例と比較例の試験結果を示す。この試験成績はいずれ
も、成品粒径が５ｍｍ以上のものについての結果であ
る。

【００６４】本発明の範囲外である従来例１〜４では、
粉体原料の造粒に回転ドラムペレタイザーを用いたの
で、生ペレットの造粒が不十分であり、また、粉コーク
スを他の原料と一緒に混ぜて造粒したので、粉コークス
が生ペレット粒子内に内装された。これらのために、焼
結の進行と共に大量のカルシウムフェライト融液の生成
が起こり、焼結ベッド内の通気性が著しく阻害され、同
時に粉コークスの燃焼性も著しく悪化して、成品の生産
率及びその歩留が低下する。

【００６５】比較例１及び比較例３は、造粒機にディス
クペレタイザーを用いているが、粉コークスを内装して
いるため、焼成時の燃焼性が低下して、成品の生産率及
び歩留が悪化している。比較例２及び比較例４は、原料
石灰石の粒度分布のみが、本発明の条件を外れたもので
ある。即ち、通常の焼結プロセスで使用される粒度分布
の石灰石を使用したために、２ｍｍ以下のものの割合が
約４５ｗｔ．％であって、本発明条件の２ｍｍ以下のも
のが８０ｗｔ．％以上を満たしていなかった。そのため
に、カルシウムフェライトの生成反応が円滑に促進され
ず、成品の生産率及び歩留が低かった。

【００６６】これに対して、本発明の範囲内にある実施
例１〜１６においてはいずれの場合でも、焼成中にカル
シウムフェライトの生成反応が円滑に促進されて、成品
の生産率及び歩留は共に良好であった。また、本発明品
の成品生成化合物をＸ線回折により同定した結果、原料
配合のタイプが「Ａ」の実施例１〜８では、ＣａＯ・Ｆ
ｅ₂Ｏ₃が大部分であり、また、原料配合のタイプが
「Ｂ」の実施例９〜１６では、２ＣａＯ・Ｆｅ₂Ｏ₃が大
部分であって、一部ＣａＯ・ＦｅＯ・Ｆｅ₂Ｏ₃の組成も
検出された。このように、本発明品においては、いずれ
もほぼ所定の均一なカルシウムフェライトが得られてい
ることが確認された。また表６に、本発明品の成分組成
を一括して示す。これよりわかるように、成品中のＣａ
Ｏ含有量は、２５〜５０ｗｔ．％の範囲内に入ってい
る。

【００６７】

【表６】

【００６８】モノカルシウムフェライト（ＣａＯ・Ｆｅ
₂Ｏ₃）の生成をねらった原料の配合タイプ「Ａ」のもの
では、ＣａＯ／Ｆｅ₂Ｏ₃のモル比が１.１７〜１．３４
の範囲内にあり、一方、ダイカルシウムフェライト（２
ＣａＯ・Ｆｅ₂Ｏ₃）の生成をねらった原料の配合タイプ
「Ｂ」のものでは、ＣａＯ／Ｆｅ₂Ｏ₃のモル比が、１.
９２〜２．２５の範囲内にあり、理論目標値よりも大き
くなる傾向が強く、Ｆｅの一部がＦｅＯになっている。
表６の結果より、本発明の方法で製造された成品のＣａ
Ｏ（ｗｔ．％）とＦｅ₂Ｏ₃（ｗｔ．％）との比率を、Ｃ
ａＯ−Ｆｅ₂Ｏ₃系平衡状態図上で示すと、図６の通りで
ある。

【００６９】

【発明の効果】以上述べたように、この発明によれば、
溶鉄の精錬材、特に脱りんに対して効果的なカルシウム
フェライトを主成分とする精錬材を、下記条件下で製造
することができる。

【００７０】１．無端移動グレート式焼成炉を使用する
ので、カルシウムフェライトの生成反応が安定して行な
われ、高生産率、且つ高歩留の工業的量産が可能であ
る。

【００７１】２．原燃料として、微粉石灰石、微粉鉄鉱
石、ミルスケール、ダスト及び砂鉄、並びに、粉コーク
スのような、安価な原料、並びに、製鉄所等での発生品
あるいは処理対象物質等を活用することができ、また、
そのために原材料コストが安価である。

【００７２】３．生産設備として、既設の設備を活用す
ることができるので、設備コストが安価であり、、省ス
ペースにもなる。

【００７３】このような溶鉄精錬用カルシウムフェライ
トの製造方法を提供することができ、工業上有益な効果
がもたらされる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施に適した溶鉄精錬用のカルシウ
ムフェライトを製造する概略フロー図である。

【図２】実施例による操業成績及び品質水準を示すグラ
フグラフである。

【図３】実施例による操業成績及び品質水準を示すグラ
フグラフである。

【図４】従来例による操業成績及び品質水準を示すグラ
フグラフである。

【図５】比較例による操業成績及び品質水準を示すグラ
フグラフである。

【図６】ＣａＯ−Ｆｅ₂Ｏ₃系平衡状態図上における、本
発明方法で製造されたカルシウムフェライトの成分組成
を説明する図である。

【図７】従来の溶鉄精錬用のカルシウムフェライトを製
造する概略フロー図である。

【符号の説明】

１原料１ａ石灰石１ｂ生石灰１ｃ微粉鉄鉱石１ｄミルスケール１ｅダスト１ｆ返鉱１ｇコークス２回転ドラムミキサー３ディスクペレタイザー４粉コークス５コーティングミキサー６無端移動グレート式焼成炉（焼結機）７、７’水分８生ペレット９コークス外装生ペレット１０回転ドラムペレタイザー１１カルシウムフェライト

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｃ２１Ｃ 5/46 １０３Ｃ２１Ｃ 5/46 １０３Ｅ 7/064 7/064 ＡＣ２２Ｂ 1/20 Ｃ２２Ｂ 1/20 Ｙ (72)発明者六川庄一東京都千代田区丸の内一丁目１番２号日本鋼管株式会社内 (72)発明者菊地良輝東京都千代田区丸の内一丁目１番２号日本鋼管株式会社内 (72)発明者松野英寿東京都千代田区丸の内一丁目１番２号日本鋼管株式会社内 (72)発明者清水宏東京都千代田区丸の内一丁目１番２号日本鋼管株式会社内 (72)発明者北川融東京都千代田区丸の内一丁目１番２号日本鋼管株式会社内Ｆターム(参考） 4G002 AA08 AB01 4K001 AA10 BA23 EA04 KA02 KA05 KA06 4K002 AA01 AB02 AE01 4K013 BA03 EA39 4K014 AA03 AB01 AB28

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】原料としてＣａＯ源物質と酸化鉄源物質
とを使用する溶鉄精錬用のカルシウムフェライトを製造
する方法において、前記ＣａＯ源物質として粒径２ｍｍ以下のものが８０ｗ
ｔ．％以上を占める石灰石と、前記酸化鉄源物質として
微粉鉄鉱石、ダスト、ミルスケール及び砂鉄の内の１種
以上からなりその平均粒径が１．５ｍｍ以下である酸化
鉄原料とを用い、前記石灰石と前記酸化鉄原料との混合
原料中のＣａとＦｅとのモル比が０．３〜１．５の範囲
内になるように配合し、こうして得られた配合原料を混合機で調湿し混合し、得
られた混合原料をディスクペレタイザーで調湿し造粒し
て生ペレットを調製し、調製された生ペレットの表面を
粉コークスで被覆し、こうして粉コークスが外装された
生ペレットを無端移動グレート式焼成炉へ装入して焼成
し、こうして得られた焼成成品中のＣａＯ含有率が２５
〜５０ｗｔ.％の範囲内になるように調製することを特
徴とする、溶鉄精錬用カルシウムフェライトの製造方
法。
【請求項２】前記石灰石として、スラリー状石灰石を
使用する、請求項１記載の溶鉄精錬用カルシウムフェラ
イトの製造方法。
【請求項３】前記原料として、前記石灰石及び／又は
スラリー状石灰石に加えて、生石灰を当該石灰石及び／
又はスラリー状石灰石の一部代替として使用する、請求
項１又は請求項２に記載の溶鉄精錬用カルシウムフェラ
イトの製造方法。
【請求項４】前記ディスクペレタイザーで造粒された
前記粒子の表面を被覆する粉コークスの重量を、前記生
ペレットの乾燥重量当たり５ｗｔ．％以上とし、そし
て、前記生ペレットの前記無端移動グレート式焼成炉へ
の装入層の厚さを４００ｍｍ以下とする、請求項１、請
求項２又は請求項３に記載の溶鉄精錬用カルシウムフェ
ライトの製造方法。
【請求項５】前記無端移動グレート式焼成炉へ装入す
る前記生ペレットとして、粒径が５〜１０ｍｍに分級さ
れたものを用いる、請求項１から請求項４の内のいずれ
かに記載の溶鉄精錬用カルシウムフェライトの製造方
法。