JP2001254127A

JP2001254127A - 高炉用焼結鉱の製造方法

Info

Publication number: JP2001254127A
Application number: JP2000064273A
Authority: JP
Inventors: Takashi Wada; 和田　　隆; Hiromi Nakamura; 博巳中村
Original assignee: NKK Corp; Nippon Kokan Ltd
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 2000-03-09
Filing date: 2000-03-09
Publication date: 2001-09-18

Abstract

(57)【要約】【課題】焼結用Ｂ粉の内２５ｗｔ％以上に、結晶水を
４．０ｗｔ％以上含む高結晶水鉱石を使用し、安定した
焼結操業をする焼結鉱の製造技術を開発する。【解決手段】高結晶水鉱石７に対して前処理として散
水１６等の水分添加処理を施し、この処理を施された高
結晶水鉱石を原料配合槽８に装入し、次いで上記処理以
外の他の焼結用原料と配合し、混合し、造粒し、造粒さ
れた焼結鉱原料を火格子移動式焼結機１４に装入して焼
結する。水分添加処理を、高結晶水鉱石を粉鉱ヤードか
ら原料配合槽８への搬送装置上あるいは粉鉱ヤードにお
いて行なう。Ｂ粉中に占める高結晶水鉱石全体の割合を
５０ｗｔ％以上とし、水分添加処理前の結晶水含有量が
７ｗｔ％以上のとき、この処理により、高結晶水鉱石が
含有する全水分含有率を、１．０ｗｔ％以上増加させる
ように調整する。

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、高炉製銑法にお
いて使用する焼結鉱原料として高結晶水鉱石をその一部
として使用し、且つ安定した焼結機操業を実現する焼結
鉱の製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】高炉原料として使用される焼結鉱は、一
般に、次の方法により製造される。先ず、本船から荷揚
げされた約１０ｍｍ以下の鉄鉱石粉を銘柄ごとに粉鉱ヤ
ードに山積みする。山積みされた各種粉鉱石、含ＣａＯ
副原料、含ＳｉＯ₂副原料及び、ダスト等を予め設定し
ている割合でベッディング法により混合し、ブレンディ
ング粉とする。当該ブレンディング粉、石灰石及び／又
は生石灰、珪石及び／又は蛇紋岩、粉コークス及び／又
は無煙炭、並びに返鉱と、場合によっては更に、単味の
粉鉱石等の各原料をそれぞれ別の原料配合槽に入れ、そ
れぞれの原料配合槽から各原料を所定量連続的に切り出
して配合し、配合された原料に適量の水分を添加して混
合し、擬似粒子に造粒する。

【０００３】このようにして造粒された焼結鉱原料をホ
ッパーより火格子移動式焼結機（ドワイトロイド式焼結
機）のパレット上に、連続的に５００〜７００ｍｍ程度
の高さの層厚にして供給する。次いで点火炉にて表層部
中の炭材に点火し、下方に向けて強制的に空気を吸引し
ながら炭材を燃焼させ、この時発生する燃焼熱によって
焼結鉱原料を焼結し、塊成化する。こうして焼成された
「焼結ケーキ」を破砕し、冷却後整粒して３〜５ｍｍ以
上の粒子の内、品質基準を満たすものを「成品焼結鉱」
として高炉に装入する。品質不合格品及び破砕・整粒過
程で発生した３〜５ｍｍ以下の粉焼結鉱は、返鉱として
再度焼結用原料として使用される。

【０００４】こうして製造される焼結鉱の製造において
は、当該焼結鉱を原料として使用する高炉の操業を安定
させ高効率で行なうために、焼結鉱に対して高品質が要
求され、厳しい品質管理が行なわれていると同時に、そ
の製造コスト低減のために、焼結鉱の成品歩留向上が要
請される。ここで、焼結鉱の成品歩留は、新原料の重量
に対する「成品焼結鉱」重量の割合、即ち、成品焼結鉱
／新原料で表わされる。

【０００５】一方、鉄鉱石の供給面において、近年特に
赤鉄鉱や磁鉄鉱等の良質な鉄鉱石が減少し、これに伴い
結晶水含有量が高く粗粒の鉱石である褐鉄鉱等の所謂高
結晶水鉱石が増加しており、この高結晶水鉱石を高炉用
焼結鉱として大量に、有利に使用する技術が強く要請さ
れるに至った。

【０００６】ところが、高結晶水鉱石には、焼結鉱製造
原料として使用するに際し、下記２点の問題がある。第
１の問題点は、高結晶水鉱石は、約４００〜５００℃に
加熱すると、結晶水が分解・脱水して気孔や亀裂が発生
し、多孔質的な性状が付加される。そのために高結晶水
鉱石は、焼結過程における反応性が高く、１２００℃近
傍において高流動性融液が局部的に過剰に生成して、焼
結過程での通気性悪化や不均一な気孔残留を発生させ、
その結果焼結鉱強度を劣化させる。そのため成品焼結鉱
の歩留を悪化させたり、生産率の低下を招く。

【０００７】第２の問題点は、高結晶水鉱石が有する元
来の多孔質性状のために、上述した原料配合後の混合・
造粒工程で調製される擬似粒子の造粒性に劣ることであ
る。一般に、配合原料の混合・造粒工程における水分添
加は、バインダーとして過不足なく適正量の水分が添加
されることが要求される。配合原料中の高結晶水鉱石に
対しては、添加した水分の一部が当該高結晶水鉱石が有
する多孔質部分に吸収されるので、造粒バインダーとし
て当初適正量添加された水分が不足する傾向が生ずる。
そのために、焼結用配合原料中の鉄鉱石中に占める高結
晶水鉱石の配合を多くすると、混合・造粒工程で得られ
た擬似粒子の粒径を望ましい大きさの粒度に確保した状
態で焼結機に装入することが困難となり、焼成後の焼結
鉱粒径を十分に確保することができず、また成品歩留の
低下をきたす。

【０００８】上記第１の問題点に対しては多数の解決方
法の提案がなされているが、第２の問題点に対しては、
少数の提案がなされているに留まっている。そもそも、
第１の問題点解決のねらいは、第２の問題点が解決され
た状態、即ち、焼結鉱原料である擬似粒子が所定の粒径
を確保した状態を前提とし、かかる状態で焼結機へ装入
された場合に、焼結機パレット上の層状焼結鉱原料に対
して、溶融―焼結による焼成を均一且つ速やかに行なわ
せるために、当該原料層内部に均一且つ適切な通風性を
確保させる点にある。従って、高結晶水鉱石を多量に使
用して、安定した焼結機操業を実現するためには、第２
の問題点である焼結機装入時の擬似粒子径の確保は極め
て重要な意味を持つ。

【０００９】このような状況下にあって、第２の問題点
に関連する擬似粒子の造粒性に関して、配合原料の混合
・造粒工程においてバインダーとして添加する水分の適
性量を決定し、制御する技術が提案されている。例え
ば、特開平１１−６１２８１号公報には、擬似粒子の形
成メカニズムをモデル化し、微粉鉱石が粗粒鉱石に吸着
して擬似粒子を形成するために下記制御をする。即ち、
微粉が粗粒へ付着する能力を有する下限の水分濃度値Ｗ
_lmcを、当該銘柄鉱石の吸水率（吸水可能な最大水分濃
度）とその粒度構成とから算出して当該Ｗ_lmc以上にな
るように配合原料中の水分濃度を制御し、更に、擬似粒
子の粒度分布形状として、２〜１０ｍｍの範囲内の擬似
粒子の量が最大となるときの配合原料中の水分が得られ
るように、水分添加量を制御するというものである。当
該公報における開示技術においては、鉄鉱石として高結
晶水鉱石に限定されることなく、焼結用配合原料に対す
る造粒ミキサーにおける適切な水分添加量についてのか
かる提案がなされている（以下、「先行技術」とい
う）。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】高結晶水鉱石を焼結鉱
原料として完全に使いこなすためには、前述した二点の
問題を解決しなければならないが、本発明者等は先ず、
高結晶水鉱石を大量に、焼結鉱製造の実操業において使
用することが可能な技術を確立することを考えた。その
ためには、特に上記第２の問題点の解決が遅れているこ
とに鑑み、その解決技術を鋭意研究した。ところが、上
記先行技術は、適正な水分を配合原料の混合・造粒段階
で添加する方法であるために、多孔質性状を有する高結
晶水鉱石に対する吸水にはある程度の時間がかかるため
に、本発明者等が目的とする高結晶水鉱石の使用方法に
おいては、十分な効果が発揮されないことがわかった。
即ち、混合・造粒ミキサーにおいて加算添加された水分
を、混合・造粒工程でねらい通り高結晶水鉱石の多孔質
部分に吸収させ、しかも、造粒バインダーとしての水分
を均一に十分確保して、造粒性改善効果を安定して発揮
させることは困難である。

【００１１】この発明の目的は、高炉用焼結鉱の製造に
際し、鉄鉱石中に占める高結晶水鉱石の配合比率が高く
なった場合でも、高結晶水鉱石に適切な処理を施すこと
により、造粒性に優れた擬似粒子を混合・造粒すること
ができ、これを焼結機へ装入して焼成することにより、
焼結鉱成品の歩留確保を劣化させないことが可能となる
焼結鉱の製造方法を提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明者等は、上述した
観点から鋭意研究を重ねた。高炉用焼結鉱の製造工程に
おいて、高結晶水鉱石を多量配合して水分を添加し、混
合・造粒して得られた擬似粒子について、その擬似粒子
形態のミクロ的経時変化を詳細に観察した。その結果、
造粒直後においては、正常な形態の擬似粒子であって
も、時間の経過につれて、その核粒子を構成する高結晶
水粉鉱石の微細気孔内部へ、造粒バインダーとして添加
された水分が吸収されて、バインダー機能を発揮してい
た水分が不足し、高結晶水粉鉱石の表面に結合していた
その他の配合原料粒子の結合力が弱まり、擬似粒子の一
部が崩壊するに至ることを確認した。

【００１３】そこで、本発明者等は、高結晶水鉱石に対
しては混合・造粒工程に入る前に事前水分添加を施し
て、高結晶水鉱石が有する微細気孔に水分を吸収させて
おき、バインダーとして添加された適正量の水分が本来
の機能を十分発揮し得るようにすることを考えた。

【００１４】図６は、高結晶水鉱石を粉鉱石ヤードから
焼結用の原料配合槽へのベルトコンベア輸送途中におい
て、所定量の水の散水を開始した場合に、散水による高
結晶水鉱石の全水分の増加速度を試験した結果である。
散水試験方法は、高結晶水鉱石としてローブリバー及び
ヤンディの２銘柄を対象とし、鉱石の重量に対してそれ
ぞれ約１．５％の水分を散水し、散水開始直前まで及び
散水開始後の各高結晶水鉱石の全水分含有率を測定し
た。なお、鉄鉱石として高結晶水鉱石を含まない通常の
粉鉄鉱石を含む混合原料に対しても、上記高結晶水鉱石
に対すると同じ条件の事前散水を行ない、同じようにそ
の全水分含有率の経時変化を試験した。ここで使用した
混合原料は、通常呼称されている範疇の構成原料からな
るものであって、粉鉄鉱石に雑原料、副原料並びに返鉱
及び粉コークスをブレンディングしたものである。

【００１５】図６に示した結果より、混合原料の場合
は、約１．５％の散水開始後、約３０時間程度経過して
ようやく、全水分含有率は０．４％程度増加したが、高
結晶水鉱石の場合には、同じく約１．５％の散水開始
後、約５〜１５時間程度経過して、全水分含有率は１．
５〜１．７％程度増加している。これらの試験結果よ
り、高結晶水鉱石においては、通常鉱石に比べて水分の
吸収量が著しく多いこと、またその水分吸収にはかなり
の長時間、即ち銘柄により大きく異なるが、例えば５〜
６時間程度以上の長時間を要することがわかった。

【００１６】本発明者等は、上記試験結果、並びに高結
晶水鉱石の鉱物学的ミクロ組織観察結果及び前記高結晶
水鉱石の擬似粒子造粒後の崩壊観察結果について検討し
た。その結果、高結晶水鉱石の多量配合による焼結用配
合原料を用いた、事前の水分添加による混合・造粒工程
において、適正量の水分添加により十分なバインダー効
果を発揮させ、造粒性を劣化させることなく擬似粒子を
形成させるためには、原料配合前に十分な時間をかけて
水分を添加し、高結晶水鉱石の多孔質部に対して水分が
吸収されるのに十分な時間を確保できる散水等の方法で
水分添加処理を施しておくことが必要であり、そうする
ことにより微細気孔に水分が予め吸収された高結晶水鉱
石を大量に使用しても擬似粒子の造粒性を劣化させるこ
となく焼結鉱の製造操業が可能であることを知見した。

【００１７】この発明は、上記知見に基づきなされたも
のでり、その要旨は次の通りである。請求項１記載の発
明に係る高炉用焼結鉱の製造方法は、高炉への装入原料
である焼結鉱の製造工程において、焼結用Ｂ粉の内２５
ｗｔ％以上に、結晶水を４．０ｗｔ％以上含む高結晶水
鉱石を配合する前記焼結鉱の製造方法に関するものであ
る。その際、当該高結晶水鉱石の内、少なくともその一
部に対しては前処理として水分添加処理を施し、当該水
分添加処理を施された高結晶水鉱石を原料配合槽に装入
し、次いで、その水分添加処理を施された高結晶水鉱石
以外の他の焼結用原料と配合し、混合し、造粒し、こう
して造粒された焼結鉱原料を火格子移動式焼結機に装入
して焼結することに特徴を有するものである。

【００１８】請求項２記載の発明に係る高炉用焼結鉱の
製造方法は、請求項１記載の発明において、高結晶水鉱
石に対する水分添加処理を、その高結晶水鉱石を粉鉱ヤ
ードから原料配合槽へ搬送中の搬送装置上において行な
うことに特徴を有するものである。

【００１９】請求項３記載の発明に係る高炉用焼結鉱の
製造方法は、請求項１記載の発明において、高結晶水鉱
石に対する水分添加処理を、粉鉱ヤードにおいて行なう
ことに特徴を有するものである。

【００２０】請求項４記載の発明に係る高炉用焼結鉱の
製造方法は、請求項１、２又は３記載の発明において、
焼結用Ｂ粉中に占める高結晶水鉱石の割合が５０ｗｔ％
以上であり、水分添加処理前の高結晶水鉱石の結晶水含
有量が７ｗｔ％以上であり、そして、高結晶水鉱石に対
する水分添加処理により、その高結晶水鉱石が含有する
全水分含有率を、１．０ｗｔ％以上増加させることに特
徴を有するものである。

【００２１】

【発明の実施の形態】次に、この発明の高炉用焼結鉱製
造方法についての望ましい実施形態を、図面を参照しな
がら説明する。

【００２２】図１に、その焼結鉱製造工程全体の概略フ
ロー図を示す。先ず、焼結用の原料として、ブレンディ
ング粉鉱石１、石灰石２や生石灰３のＣａＯ含有物質、
ニッケルスラグ４等のＳｉＯ₂含有物質、返鉱５、コー
クス粉６、及び高結晶水鉱石７をそれぞれの原料配合槽
８へ搬送し装入する。但し、高結晶水鉱石７について
は、原料配合槽８へ装入する前に散水１６処理を施す。
原料配合槽８から焼結用原料を切り出し、所定の割合で
配合し、バインダーとして水分９を添加し、ドラムミキ
サー１０で混合し、造粒機１１あるいはディスクペレタ
イザー１２で造粒し、焼結鉱原料としての擬似粒子１３
を調製する。こうして調製された焼結鉱原料を火格子移
動式焼結機１４に装入し、焼成して焼結ケーキを製造
し、破砕・整粒して焼結鉱成品を得て高炉１５へ原料と
して搬送する。また、所定粒度以下の焼結鉱は返鉱５と
して原料配合槽８へリターンする。

【００２３】高結晶水鉱石７に散水処理を施すのは、配
合原料を混合・造粒中に高結晶水鉱石７に元来内在する
多孔質内部に、造粒バインダー用水分が吸収されて造粒
性が劣化するのを防止するために、予めその多孔質内部
に水分を吸収させておくためである。高結晶水鉱石７の
多孔質内部への水分吸収には数時間以上かかるので、通
常の焼結鉱製造設備及び製造工程所要時間を考慮する
と、散水等の水分添加処理を行なう時期は、高結晶水鉱
石７が原料配合層８に装入される以前とすることが望ま
しい。この水分添加処理方法としては、焼結鉱製造ライ
ンから考えて散水を行なうのが設備面及び効率面からも
適しており、この散水処理は、粉鉱石ヤード９から原料
配合槽８に至る間の搬送装置上で行なうのが、工程時間
短縮上からも好都合である。また、鉱石ヤードで散水処
理を行なってもよい。

【００２４】高結晶水鉱石７に対する水分添加処理によ
り、焼結用原料配合後の混合・造粒工程で調製される擬
似粒子の造粒性劣化を防止することが可能となる。但
し、所謂高結晶水鉱石７が含有する結晶水分や多孔質性
は鉄鉱石銘柄により異なる。結晶水を４．０ｗｔ％以上
含む高結晶水鉱石７が、Ｂ粉中に対して２５ｗｔ％以上
を占めるようになると、上記造粒性の劣化が顕在化し、
特に結晶水の含有率が約７ｗｔ％以上の高結晶水鉱石を
用い、そのＢ粉中に占める割合が５０ｗｔ％以上になる
と造粒性劣化が著しくなる。そして、このような造粒性
劣化を抑制するためには、高結晶水鉱石に対する事前の
水分添加処理により、その高結晶水鉱石が含有する全水
分含有率を、１．０ｗｔ％以上増加させておくことが望
ましい。

【００２５】

【実施例】図１に示した高炉用焼結鉱製造工程に準じ
て、高結晶水鉱石７に対して原料配合槽８へ装入するた
めのコンベアベルト１７上において、本発明の範囲内の
散水処理をした、実施例１及び実施例２の試験を行なっ
た。原料配合槽８から各原料を所定量づつコンベアベル
ト１８上に切り出して配合原料を調製後、混合・造粒工
程へ搬送した。配合原料をドラムミキサー１０に装入す
ると共に、所定量の水分９を添加しつつ混合し、次いで
造粒機１１で擬似粒子１３に調製した後、火格子移動式
焼結機１４に装入して、焼結鉱を製造した。上記試験製
造過程において焼結機装入直前において、擬似粒子１３
をサンプリングし、その造粒性の評価試験を行なった。
造粒性評価試験として、擬似粒子の粒度分布、及び乾燥
前後の平均擬似粒子径を測定した。更に、焼結操業成績
（焼結鉱成品歩留及び生産率）を調査した。

【００２６】なお、高結晶水鉱石７に散水処理をしない
比較例１の試験についても、実施例１，２と同じ測定を
した。

【００２７】表１に、実施例１，２及び比較例１におけ
る原料配合、並びに、高結晶水鉱石への散水条件及び造
粒条件を示し、表２に、使用した高結晶水鉱石、及び混
合原料中の鉱石の成分組成を示す。

【００２８】

【表１】

【００２９】

【表２】

【００３０】図２，３及び４に擬似粒子の造粒性試験結
果を示す。上記試験結果より、擬似粒子径が拡大するこ
と、混合・造粒工程における添加水量の一部を事前散水
にまわし、その分だけ混合・造粒工程での水分添加量を
減らしても、高結晶水鉱石に事前散水処理をすることに
よりその造粒性は向上すること、及び、高結晶水鉱石の
事前散水処理により、添加水分を高結晶水鉱石の多孔質
部に吸収させることが可能となり、擬似粒子の造粒性が
向上したことが明らかとなった。

【００３１】また、図５に焼結鉱成品歩留及び生産率を
示す。この結果より、高結晶水鉱石の多量配合による焼
結鉱の製造においても、高結晶水鉱石に事前散水処理を
することにより、成品歩留及び生産率を通常操業水準に
確保することができることがわかる。

【００３２】

【発明の効果】この発明によれば、高炉用焼結鉱の配合
原料として、高結晶水鉱石を多量に使用しても、その焼
結鉱製造工程における擬似粒子の造粒性を劣化させるこ
となく、そのためにまた、焼結鉱の成品歩留及び生産性
を低下させることなく結鉱を製造することが可能とな
る。このような高炉用焼結鉱の製造方法を提供すること
ができ、工業上極めて有益な効果がもたらされる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態を説明する焼結鉱製造工程全
体の概略フロー図である。

【図２】焼結機装入直前における実施例及び比較例の擬
似粒子の粒度分布を比較するグラフである。

【図３】焼結機装入直前における実施例及び比較例の擬
似粒子の平均粒度を比較するグラフである。

【図４】焼結機装入直前における実施例及び比較例の造
粒性指数（擬似粒子の平均径−擬似粒子の乾燥後平均
径）を比較する図である。

【図５】実施例及び比較例における焼結鉱成品歩留及び
生産率の操業成績を示す図である。

【図６】高結晶水鉱石にベルトコンベア輸送途中で散水
した場合の高結晶水鉱石の水分増加速度を試験した結果
の一例を示すグラフである。

【符号の説明】

１ブレンディング粉鉱石２石灰石３生石灰４ニッケルスラグ５返鉱６コークス粉７高結晶水鉱石８原料配合槽９水分１０ドラムミキサー１１造粒機１２ディスクペレタイザー１３擬似粒子１４火格子移動式焼結機１５高炉１６散水１７、１８コンベアベルト

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】高炉への装入原料である焼結鉱の製造工
程において、焼結用Ｂ粉の内２５ｗｔ％以上に、結晶水
を４．０ｗｔ％以上含む高結晶水鉱石を配合する前記焼
結鉱の製造方法において、前記高結晶水鉱石の内、少なくともその一部に対しては
前処理として水分添加処理を施し、当該水分添加処理を
施された高結晶水鉱石を原料配合槽に装入し、次いで、
前記水分添加処理を施された高結晶水鉱石以外の他の焼
結用原料と配合し、混合し、造粒し、こうして造粒され
た焼結鉱原料を火格子移動式焼結機に装入して焼結する
ことを特徴とする、高炉用焼結鉱の製造方法。
【請求項２】前記高結晶水鉱石に対する水分添加処理
を、当該高結晶水鉱石を粉鉱ヤードから前記原料配合槽
へ搬送中の搬送装置上において行なうことを特徴とす
る、請求項１記載の高炉用焼結鉱の製造方法。
【請求項３】前記高結晶水鉱石に対する水分添加処理
を、粉鉱ヤードにおいて行なうことを特徴とする、請求
項１記載の高炉用焼結鉱の製造方法。
【請求項４】前記焼結用Ｂ粉中に占める前記高結晶水
鉱石全体の割合は５０ｗｔ％以上であり、前記水分添加
処理前の前記高結晶水鉱石の結晶水含有量は７ｗｔ％以
上であり、そして、前記高結晶水鉱石に対する水分添加
処理により、当該高結晶水鉱石が含有する全水分含有率
を、１．０ｗｔ％以上増加させることを特徴とする、請
求項１、２又は３記載の高炉用焼結鉱の製造方法。