JP2002235121A

JP2002235121A - 焼結鉱の製造方法

Info

Publication number: JP2002235121A
Application number: JP2001031737A
Authority: JP
Inventors: Yozo Hosoya; 陽三細谷; Masanori Nakano; 正則中野; Jun Okazaki; 潤岡崎; Nozomi Sasaki; 望佐々木
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2001-02-08
Filing date: 2001-02-08
Publication date: 2002-08-23

Abstract

(57)【要約】【課題】高結晶水・低脈石の微粉を多く含有する多孔
質の鉄鉱石を焼結原料として使用する際の悪影響を配合
原料の焼成段階で防止し、焼結鉱製造における生産率、
成品歩留、ならびに焼結鉱の冷間強度、還元粉化性を一
定に維持または向上させる。【解決手段】結晶水を３．０質量％以上、ＳｉＯ₂を
４．０質量％以下、０．２５ｍｍ以下の微粉を２５質量
％以上含有する高結晶水・低脈石の鉄鉱石を５質量％以
上５０質量％以下含む新原料に、返鉱、固体燃料を配合
し、混合、造粒した配合原料を焼結機に装入、焼成して
焼結鉱を製造する方法において、その他の配合原料と混
合、造粒して焼結する前に、前記高結晶水・低脈石鉄鉱
石と多孔質ピソライト鉱石とを混合または混合・造粒す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、結晶水を３．０質
量％以上、ＳｉＯ₂を４．０質量％以下含み、０．２５
ｍｍ以下の微粉を２５質量％以上含有する高結晶水・低
脈石鉄鉱石を５質量％以上５０質量％以下含む新原料
に、返鉱、固体燃料を配合し、混合、造粒した配合原料
を焼結機に装入、焼成して焼結鉱を製造する場合に、生
産性や成品歩留、冷間強度（ＴＩ）、還元粉化性（ＲＤ
Ｉ）が悪化するのを防止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】通常、焼結鉱の塩基度（ＣａＯ／ＳｉＯ
₂）、ＳｉＯ₂含有量が目標とするレベルになるように鉄
鉱石への石灰石、珪石、蛇紋岩等の副原料の配合割合を
決定し、固体燃料などを加えたこれらの配合原料をドラ
ムミキサーやディスクペレタイザーで混合、造粒した
後、焼結機で焼成し、得られた焼結鉱を高炉に装入し使
用している。

【０００３】従来から結晶水を数質量％以上含有する鉄
鉱石を新原料中５質量％以上配合して焼結すると、生産
性や成品歩留、冷間強度、還元粉化性が悪化することは
よく指摘されている。しかし、鉱石原料事情から今後鉄
鉱石の結晶水含有量は徐々に増加することが予想されて
おり、配合原料中の結晶水に起因する悪影響を防止また
は抑制する技術の開発は喫緊の課題である。また、０．
２５ｍｍ以下の微粉を２５質量％以上含有する平均粒度
が２．０ｍｍ以下の細粒原料を多く使用すると、生産性
や成品歩留、冷間強度を悪化させることも、従来から実
操業の経験で良く知られていることである。

【０００４】配合原料中の結晶水含有量が増加すると、
その結晶水を分解・蒸発させるのに熱量が余分に必要と
なり、結果的には固体燃料であるコークス量や無煙炭量
を増加させることになる。もしコークス量や無煙炭量を
増加させないと、焼結ベッドが熱不足状態になり、製造
された焼結鉱の品質が低下したり、返鉱が増加して成品
歩留が低下する。ところが逆にコークス量や無煙炭量の
増加量が過多になると、焼結ベッドの赤熱帯が大幅に拡
がり、吸引ガスが通過する焼結ベッド（原料充填層＋シ
ンターケーキ）の通気抵抗が増えてむしろ生産率が低下
したり、さらには融液が過剰に生成して形成される過剰
溶融部位の下部に未焼成の部分が発生して成品歩留が低
下するなどの悪影響が見られる。また、低脈石（低Ｓｉ
Ｏ₂で代表できる）鉱石配合時の悪影響としては、塩基
度（ＣａＯ／ＳｉＯ₂）一定の場合は焼結鉱中のＳｉＯ₂
低下に伴いＣａＯ量も低下するので、焼結鉱形成に必要
な造滓量（ＣａＯ＋ＳｉＯ₂＋Ａｌ₂Ｏ₃＋ＭｇＯ＋Ｆｅ
Ｏ）が不足して、焼結鉱の成品歩留や強度、還元粉化性
が悪化することは良く知られている。

【０００５】０．２５ｍｍ以下の微粉を２５質量％以上
含有する平均粒度が２．０ｍｍ以下の細粒原料を多く使
用すると、配合原料の造粒性が悪くなり焼結ベッドの通
気性が悪化して生産性が低下する。また、通気性悪化部
位ならびにその下部の焼成が悪化するために成品歩留や
冷間強度が悪化することも良く知られている。

【０００６】また気孔率の高い多孔質鉱石を使用する場
合、造粒時に添加する水分の一部がその多孔質鉱石の気
孔中に侵入し、微粉鉱石を粗粒鉱石に付着させる水分が
不足するため、配合原料の造粒性が悪化し、生産性や成
品歩留、冷間強度が低下することになる。

【０００７】すなわち、粒径が０．２５ｍｍ以下の微粉
を２５質量％以上含有する平均粒度が２．０ｍｍ以下の
多孔質な細粒原料を粗粒原料と高水分で造粒しても、粗
粒原料への付着力が弱いために配合原料の擬似粒子強度
が劣るので、焼結機への輸送中に粉化したり、焼結ベッ
ド内での乾燥時に崩壊して焼結ベッドの通気性を悪化さ
せ、生産性や成品歩留、冷間強度を低下させる問題があ
った。

【０００８】上記の高結晶水・低脈石、微粉を多く含有
する多孔質の鉄鉱石を使用する焼結鉱製造方法として
は、特開昭５２−４９９０５号公報、特開昭５２−４９
９０６号公報、特開昭５２−５６００２号公報、特開平
５−９６０１号公報に、高結晶水鉱石の使用方法として
は、特開平８−６７９１９号公報に記載されている。

【０００９】特開昭５２−４９９０５号公報には「多孔
質の鉄鉱石または鏡鉄鉱のような表面が平滑で、かつ緻
密な鉱石を焼結原料の一部として使用するに際し、通常
の焼結鉱製造ラインにおけるミキサーによる混合、造粒
を行う前に、該多孔質の鉄鉱石または鏡鉄鉱のような表
面が平滑で緻密な鉱石を別ラインで各々個別にその物理
性状に適した造粒を施し、しかる後他の一般銘柄鉱石と
共にミキサーで混合、造粒することを特徴とする焼結原
料の予備処理方法」が記載されている。

【００１０】特開昭５２−４９９０６号公報には「多孔
質の鉄鉱石（例えば豪州産マラマンバ鉱石（褐鉄鉱））
を焼結原料の一部として使用するに際し、通常の焼結鉱
製造ラインにおけるミキサーによる混合、造粒を行う前
に、該多孔質の鉄鉱石を別ラインで含水処理を施し、し
かる後他の一般銘柄鉱石と共にミキサーで混合造粒する
ことを特徴とする焼結原料の予備処理方法」が記載され
ている。

【００１１】特開昭５２−５６００２号公報には、「結
晶水を含む鉱石の配合された焼結原料を焼結機の前に設
けられた貯鉱槽に一次貯鉱せしめ、該貯鉱槽中へ３００
℃以上の温度を有する当該焼結機のクーラー排ガスまた
は別に設けた熱風炉からの熱風を前記焼結原料と向流せ
しめるごとく吹き込み、該排ガスまたは熱風の有する顕
熱により前記焼結原料中の結晶水を含む鉱石中の結晶水
を低減せしめ、しかる後焼結機に該焼結原料を装入する
ことを特徴とする結晶水を含む鉱石による焼結鉱の製造
方法」が記載されている。

【００１２】特開平５−９６０１号公報には、「焼結原
料を混合・造粒して事前処理する造粒ラインを、鉄鉱石
・コークス等の主原料群を処理するＣａＯ成分の低い一
方の造粒ラインと、その他の鉱石等のその他原料群を処
理するＣａＯ成分の高い他方の造粒ラインとの二系列造
粒ラインに分けてなり、前記他方の造粒ラインにおける
その他原料群の鉱石に、マラマンバ鉱等の高結晶水の微
粉鉱石を使用すると共に、前記両造粒ラインに生石灰を
分割添加し、主原料群およびその他原料群を生石灰をバ
インダーとして造粒することを特徴とする焼結原料の事
前処理方法」が記載されている。

【００１３】特開平８−６７９１９号公報には、「リモ
ナイト系鉱石を原料とする焼結鉱の製造方法において、
リモナイト系鉱石を増配合する際に、該リモナイト系鉱
石の配合比１０重量％に対してミルスケールを１重量％
以上配合し、かつ該ミルスケールの配合比が１０重量％
以下となるように配合した焼結原料を造粒し、次いで焼
結することを特徴とするリモナイト系鉱石を原料とする
焼結鉱の製造方法」が記載されている。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】高結晶水・低脈石の鉄
鉱石は多孔質で造粒性がその他の一般鉄鉱石より劣るの
で、特開昭５２−４９９０５号公報記載のように別ライ
ンで個別にその物理性状に適した造粒を施すことは有効
であるが、鉱石単独で物理性状に適した造粒を施して
も、造粒物の強度を大幅に向上できない欠点がある。

【００１５】また、高結晶水・低脈石鉄鉱石は一般に多
孔質でもあるので、特開昭５２−４９９０６号公報記載
の方法を適用することは有効であるが、含水処理を施し
ているのみであるので、配合原料の造粒物強度を大幅に
向上することは難しく、また０．２５ｍｍ以下の微粉の
配合原料全体の造粒等への悪影響を抑制できない欠点が
ある。

【００１６】また、特開昭５２−５６００２号公報記載
の方法では鉄鉱石中の結晶水をクーラー排ガスまたは熱
風により焼結機装入前に分解させるので、焼結鉱製造に
必要な燃料量は節約できるものの、貯鉱槽中へ３００℃
以上の温度を有するガスを吹き込む設備が必要になり、
排ガス処理を含めて大きな設備費がかかる欠点がある。

【００１７】またさらに、特開平５−９６０１号公報記
載の方法では複数の鉱石槽に加えて副原料槽、石灰石
槽、バインダー槽を新たに設置して事前に造粒するの
で、槽の数が最低でも５槽以上必要になり、極めて大き
な設備費がかかる欠点がある。

【００１８】さらに、特開平８−６７９１９号公報記載
の方法は、リモナイト系鉱石の結晶水に起因する歩留低
下等の悪影響をミルスケール添加で改善する方法であ
り、微粉の多い高結晶水鉱石の造粒性の改善には何ら役
に立たないものである。

【００１９】高結晶水・低脈石で微粉を多く含有する鉄
鉱石は通常鉱石に比較して多孔質（気孔率が高い）であ
る。したがって、微粉である上に鉱石内に水を吸収する
ので、造粒性が極めて悪く、焼成時の焼結ベッドの通気
性を低下させて生産率を悪化させる。本発明は、高結晶
水・低脈石の微粉を多く含有する多孔質の鉄鉱石を焼結
原料として使用する場合、結晶水を多く含有する微粉の
鉄鉱石を事前に加熱して結晶水を低減することなく、事
前に微粉の少ない多孔質ピソライト鉱石と混合または混
合・造粒するのみで、高結晶水・低脈石の微粉を多く含
有する多孔質の鉄鉱石を焼結原料として使用する際の悪
影響を配合原料（鉄鉱石、副原料、ダスト類、固体燃料
等の混合物）の焼成段階で防止し、焼結鉱製造における
生産率、成品歩留、ならびに焼結鉱の冷間強度、還元粉
化性を一定に維持または向上させるものである。

【００２０】

【課題を解決するための手段】本発明の要旨は、以下の
（１）〜（２）の通りである。

【００２１】（１）結晶水を３．０質量％以上、ＳｉＯ
₂を４．０質量％以下、０．２５ｍｍ以下の微粉を２５
質量％以上含有する高結晶水・低脈石の鉄鉱石を５質量
％以上５０質量％以下含む新原料に、返鉱、固体燃料を
配合し、混合、造粒した配合原料を焼結機に装入、焼成
して焼結鉱を製造する方法において、前記高結晶水・低
脈石鉄鉱石と多孔質ピソライト鉱石との混合物または混
合・造粒物をその他の配合原料と混合、造粒して焼結す
ることを特徴とする焼結鉱の製造方法。

【００２２】（２）結晶水を３．０質量％以上、ＳｉＯ
₂を４．０質量％以下、０．２５ｍｍ以下の微粉を２５
質量％以上含有する高結晶水・低脈石の鉄鉱石を５質量
％以上５０質量％以下含む新原料に、返鉱、固体燃料を
配合し、混合、造粒した配合原料を焼結機に装入、焼成
して焼結鉱を製造する方法において、前記高結晶水・低
脈石鉄鉱石を事前に多孔質ピソライト鉱石と混合または
混合・造粒した後、その他の配合原料と混合、造粒して
焼結することを特徴とする焼結鉱の製造方法。

【００２３】

【発明の実施の形態】高結晶水・低脈石の微粉を多く含
有する多孔質の鉄鉱石を焼結原料として使用する場合、
特に０．２５ｍｍ以下の微粉を２５質量％以上含有する
鉄鉱石を配合すると造粒性が悪くなる。そこで、造粒性
が悪い高結晶水・低脈石鉄鉱石の微粉を、予め多孔質ピ
ソライト鉱石と混合、または水分添加により混合・造粒
して多孔質ピソライト鉱石の開気孔に高結晶水・低脈石
鉄鉱石の微粉の一部を付着させることにより、フリーな
微粉量を減少させて微粉の少ない混合物または混合・造
粒物とする。なお、高結晶水・低脈石鉄鉱石と多孔質ピ
ソライト鉱石を混合または混合・造粒する場所は、資源
保有国の山元でも良いし、製鉄所の焼結機近くのヤード
でも良い。要は、その他の配合原料と混合、造粒する前
にこれら２種の鉱石が混合または混合・造粒されていれ
ば良いのである。

【００２４】本発明によれば、造粒され難い高結晶水・
低脈石鉄鉱石の微粉がピソライト鉱石の表面部や開気孔
に付着し、または閉じ込められて減少するので、配合原
料の擬似粒子平均径ならびに擬似粒子強度が増加し、焼
結ベッドすなわち焼結過程の通気性が改善されて焼成が
大幅に改善し、生産率や成品歩留、焼結鉱品質が向上す
る。

【００２５】ここで、事前に混合または混合・造粒する
対象物として多孔質ピソライト鉱石を選んだのは、その
表面には開気孔が多いので微粉が付着し、または閉じ込
められ易いからである。

【００２６】本発明において、結晶水を３．０質量％以
上、ＳｉＯ₂を４．０質量％以下、０．２５ｍｍ以下の
微粉を２５質量％以上含有する高結晶水・低脈石の鉄鉱
石に限定したのは、鉄鉱石中の結晶水が３．０質量％以
上、ＳｉＯ₂が４．０質量％以下の成分範囲にある場合
に０．２５ｍｍ以下の微粉が２５質量％以上になると、
本発明法の造粒性改善効果が顕著に見られ、特に焼結過
程前半のみならず焼結過程後半の通気性も顕著に改善さ
れ始めるからである。高結晶水・低脈石の鉄鉱石を新原
料中の割合で５質量％以上５０質量％以下としたのは、
当該鉄鉱石が新原料中５質量％以上になると本発明法の
造粒性改善効果が出始め、５０質量％超で効果が頭打ち
になるからである。

【００２７】以上のように、高結晶水・低脈石の微粉を
多く含有する鉄鉱石と多孔質ピソライト鉱石を事前に混
合または混合・造粒した混合物または混合・造粒物をそ
の他の配合原料と混合、造粒して、焼結機のサージホッ
パーに装入し、ドラムフィーダー等を介してパレットに
充填装入した後、点火炉で焼結ベッド表面に点火し、吸
引ブロアーで焼結ベッド下方に吸引しながら焼結すると
いう通常の焼結操業を行うだけで、高結晶水・低脈石の
微粉を多く含有する多孔質の鉄鉱石の多量配合が可能に
なる。

【００２８】

【実施例】表１は比較例と実施例の配合原料を示し、表
２は各鉱石の粒度分布の一例を示し、表３は５０ｋｇ鍋
試験結果を示す。実施例における高結晶水・低脈石鉄鉱
石の結晶水は５．５質量％、ＳｉＯ₂は２．９質量％で
ある。

【００２９】

【表１】

【００３０】

【表２】

【００３１】

【表３】

【００３２】比較例１は高結晶水・低脈石鉄鉱石を配合
しない例であり、成品の焼結鉱ＳｉＯ₂は５．２５質量
％である。比較例２は高結晶水・低脈石鉄鉱石を２０質
量％配合（豪州産ヘマタイト鉄鉱石と振り替え）して、
コークス配合比は比較例１と同じにして焼結鉱ＳｉＯ₂
を５．０質量％とした例である。

【００３３】実施例１では、高結晶水・低脈石鉄鉱石を
２０質量％配合（豪州産ヘマタイト鉄鉱石と振り替え）
し、その高結晶水・低脈石鉄鉱石は造粒物の水分が７．
０％添加になるように多孔質ピソライト鉱石と事前に混
合してから、その後にその他の配合原料と混合、造粒し
て焼成した。配合原料の水分は比較例１、２と同じ７．
０質量％に合わせた。粉コークス配合比は比較例１、２
と同じとした。焼結鉱中のＳｉＯ₂は比較例２と変わら
ず５．０質量％である。

【００３４】実施例２では、高結晶水・低脈石鉄鉱石を
２０質量％配合（豪州産ヘマタイト鉄鉱石と振り替え）
し、その高結晶水・低脈石鉄鉱石は造粒物の水分が７．
０％添加になるように多孔質ピソライト鉱石と事前に混
合・造粒してから、その後にその他の配合原料と混合、
造粒して焼成した。配合原料の水分は比較例１、２と同
じ７．０質量％に合わせた。粉コークス配合比は比較例
１、２と同じとした。焼結鉱中のＳｉＯ₂は比較例２と
変わらず５．０質量％である。

【００３５】実施例３では、高結晶水・低脈石鉄鉱石を
２０質量％配合（豪州産ヘマタイト鉄鉱石と振り替え）
し、その高結晶水・低脈石鉄鉱石は造粒物の水分が７．
０％添加になるように多孔質ピソライト鉱石と事前に混
合・造粒してから、土間に小山の状態に積み上げて１週
間保存した。その後にその他の配合原料と混合、造粒し
て焼成した。配合原料の水分は比較例１、２と同じ７．
０質量％に合わせた。粉コークス配合比は比較例１、２
と同じとした。焼結鉱中のＳｉＯ₂は比較例２と変わら
ず５．０質量％である。

【００３６】表３の鍋試験結果から判断すると、本発明
法により生産率ならびに成品歩留、冷間落下強度（Ｓ
Ｉ）、還元粉化指数（ＲＤＩ）が改善されたのがわか
る。また、高結晶水・低脈石鉄鉱石と多孔質ピソライト
鉱石との混合・造粒物を１週間保存したのちに使用して
も、その効果は混合・造粒直後に使用した場合とほぼ同
じであった。

【００３７】次に、焼結面積４８０ｍ²で焼結パレット
幅４ｍの実機焼結機において、１５日間（３日間／水
準）の実機試験を行った。本実験に供した配合原料と粉
コークス配合比は表１とほぼ同じとした。本実機試験中
は生産率などの生産条件はほぼ一定とし、その他の操業
変動も極力ないように務めた。その他の焼成条件は、層
厚５００ｍｍで、負圧１４．７ｋＰａ（１５００ｍｍＡ
ｑ）等であった。

【００３８】表４に実機試験結果をまとめて示す。高結
晶水・低脈石鉄鉱石を多量に配合する場合に本発明法を
実施すると、単純に配合すると大幅に悪化した操業指標
の成品歩留、冷間落下強度（ＳＩ）、還元粉化指数（Ｒ
ＤＩ）がすべて改善されたことが分かる。

【００３９】

【表４】

【００４０】

【発明の効果】本発明によると、高結晶水・低脈石鉄鉱
石を多量に配合しても生産性や焼結鉱品質を維持または
向上できる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者岡崎潤富津市新富20−１新日本製鐵株式会社技術開発本部内 (72)発明者佐々木望東京都千代田区大手町２−６−３新日本製鐵株式会社内Ｆターム(参考） 4K001 AA10 BA02 CA33 CA36 CA39 CA40

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】結晶水を３．０質量％以上、ＳｉＯ₂を
４．０質量％以下、０．２５ｍｍ以下の微粉を２５質量
％以上含有する高結晶水・低脈石の鉄鉱石を５質量％以
上５０質量％以下含む新原料に、返鉱、固体燃料を配合
し、混合、造粒した配合原料を焼結機に装入、焼成して
焼結鉱を製造する方法において、前記高結晶水・低脈石
鉄鉱石と多孔質ピソライト鉱石との混合物または混合・
造粒物をその他の配合原料と混合、造粒して焼結するこ
とを特徴とする焼結鉱の製造方法。
【請求項２】結晶水を３．０質量％以上、ＳｉＯ₂を
４．０質量％以下、０．２５ｍｍ以下の微粉を２５質量
％以上含有する高結晶水・低脈石の鉄鉱石を５質量％以
上５０質量％以下含む新原料に、返鉱、固体燃料を配合
し、混合、造粒した配合原料を焼結機に装入、焼成して
焼結鉱を製造する方法において、前記高結晶水・低脈石
鉄鉱石を事前に多孔質ピソライト鉱石と混合または混合
・造粒した後、その他の配合原料と混合、造粒して焼結
することを特徴とする焼結鉱の製造方法。