JP2004027250A

JP2004027250A - Method for producing sintered ore

Info

Publication number: JP2004027250A
Application number: JP2002181579A
Authority: JP
Inventors: Masaru Matsumura; 松村　勝; Shinji Kamishiro; 上城　親司
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2002-06-21
Filing date: 2002-06-21
Publication date: 2004-01-29
Anticipated expiration: 2022-06-21
Also published as: JP3736500B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for producing sintered ore by which the yield of a product and its cold strength are improved by effectively utilizing inexpensive high crystal water-containing iron ore and steelmaking slag in the slag produced in the works. <P>SOLUTION: High crystal water-containing iron ore of ≥ 4 mass% crystal water, is blended at ≥ 40 mass% to the total amount of iron ore and the steelmaking slag of 5-30 mass% FeO in the slag, is blended so as to become ≥ 1.0 mass% ((FeO/Fe) × 100%) as the ratio of FeO in the steelmaking slag and Fe in the high crystal water-containing iron ore. Then, a rise in fusing ratio by utilizing the high crystal water-containing iron ore and a consequent decrease in fluidity of the molten iron are prevented by blending the FeO-containing steelmaking slag. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、焼結鉱の品質および生産性を向上させた焼結鉱の製造方法、特に高結晶水鉄鉱石と製鋼スラグとを原料として使用して品質にすぐれた焼結鉱の生産性を向上させた製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
焼結原料は、数種類の鉄鉱石、ＣａＯ　源としての石灰石、ＳｉＯ_２およびＭｇＯ　源としての蛇紋粉、ＣａＯ　およびＭｇＯ　源としてのドロマイト、燃料としての粉コークスおよび返鉱等から構成されている。通常、これらの原料はその銘柄毎に原料槽に貯蔵されて、配合に応じて定量切り出されている。切り出された各銘柄は原料搬送用のベルトコンベア上で合流し、造粒機まで搬送される。
【０００３】
造粒機において、原料に水分が添加されて造粒が行われる。さらに造粒後の原料は焼結機に供給され、原料充填層の最上部が点火される。その後、原料充填層へ大気が下方吸引されることによって焼結反応が上部から下部に進行する。下部まで焼結原料が焼結された塊状物（焼結ケーキと称する）は、焼結機排鉱部で粗破砕された後にクーラで冷却される。
【０００４】
ここに、焼結反応における塊成化はＦｅ_２Ｏ_３とＣａＯ　が１２００℃で液相を生じ融液がボンド　（結合剤）　となることを利用している。
ところで、従来よりＣａＯ　源として石灰石が使用されてきた。近年、スラグ投棄問題が顕在化し製鋼工程で発生するスラグを焼結の際のＣａＯ　源として活用されている。
【０００５】
この製鋼工程で発生するスラグ、つまり製鋼スラグを利用する技術として、例えば、特開平５−５１６５３　号公報には、ＳｉＯ_２≦５．５　％の低ＳｉＯ_２条件下において、製鋼スラグ　（転炉スラグ）　を−３ｍｍに粉砕して使用する技術が開示されている。これは、石灰石と比較して同化反応の反応速度が遅い転炉スラグをその反応面積増加によって改善する技術である。但し、転炉スラグの粉砕には、コスト上では初期投資および運用上では転炉スラグの粉砕速度で難がある。
【０００６】
一方、Ｆｅ_２Ｏ_３源は鉄鉱石である。鉄鉱石の中で、結晶水含有率の高い鉄鉱石（以後、高結晶水鉱石と記載）は、焼結過程において結晶水の分解によって亀裂が発生する。この亀裂によって、カルシウムフェライト（Ｆｅ_２Ｏ_３−ＣａＯ）系融液と高結晶水鉱石との反応面積が上昇することにより反応速度が上昇する。その結果、融体組成についてはＣａＯ／Ｆｅ_２Ｏ_３比が低下し、融体の流動性が低下する。この融体流動性の低下によって、結晶水から気化したガスや亀裂内の気体が残留して燒結鉱が多孔質化する。この多孔質化によって焼結の歩留が低下する。また、融体流動性の低下は、通気性の低下を招き生産率が低下する。
【０００７】
この高結晶水鉱石の使用技術として、特定鉱石による配合によって品質等の改善が開示されている。例えば、特開平１０−２４５６３８号公報には、ピソライト鉄鉱石（高結晶水鉱石）とＳｉＯ_２　２〜５質量％、結晶水３〜６質量％含有の鉄鉱石、およびペレットフィード又はＳｉＯ_２　２質量％未満含有の鉄鉱石を配合して、ピソライト鉄鉱石（高結晶水鉱石）の周囲をカルシウムフェライト主体の鉱物組織とする方法が開示されている。
【０００８】
特開２００１−２７９３３４号公報では、ピソライト鉄鉱石（高結晶水鉱石）とＳｉＯ_２　１．５質量％未満含有の鉄鉱石を配合し、かつ前記ピソライト鉄鉱石（高結晶水鉱石）に占める低Ａｌ_２Ｏ_３含有ピソライト鉄鉱石（高結晶水鉱石）を５０質量％以上とする方法が開示されている。
【０００９】
前者の技術は、ペレットフィード又はＳｉＯ_２　２質量％未満含有の鉄鉱石からは流動性の高い融体が形成されることに着眼しており、高結晶水鉱石であるピソライト鉄鉱石からの融体流動性の低下を抑制する技術である。
【００１０】
後者の技術は、融液中の同じピソライト鉱石（高結晶水鉱石）でもＡｌ_２Ｏ_３含有率の低い鉄鉱石の配合を上昇させることで融体流動性の低下を抑制する技術である。
【００１１】
しかしながら、かかる従来技術は、いずれの方法であっても、ペレットフィード又はＳｉＯ_２　２質量％未満含有の鉄鉱石の配合、およびＡｌ_２Ｏ_３含有率の高いピソライト鉄鉱石（高結晶水鉱石）からＡｌ_２Ｏ_３含有率の低いピソライト鉄鉱石（高結晶水鉱石）への置換は、より高価な鉄鉱石へ配合を必要とし、コスト上昇は免れない。
【００１２】
特開平８−６７９１９　号公報では、リモナイト鉱石（高結晶水鉱石）の配合量に応じてミルスケールを増配する方法が開示されている。これは、ＦｅＯ　添加によってＡｌ_２Ｏ_３−ＳｉＯ_２−ＣａＯ−ＭｇＯ系スラグ粘度を低下することによって融体流動性の低下を改善することを狙いとしている。
【００１３】
しかしながら、融体生成から粒子結合にいたる反応ゾーンにおいてＦｅは２価から３価に酸化されやすく、ＦｅＯ　の状態での存在は安定ではない。また、Ｆｅの２価から３価への反応の際に酸化熱は享受されるが、単に熱補填だけでは融体流動性の低下を抑制できない。
【００１４】
特開平５−４３９５３　号公報では、ゲーサイト鉱石（高結晶水鉱石）に、−１ｍｍに粉砕し−０．１２５ｍｍ　比率３０％以上に調整した転炉スラグを添加・混合し擬似粒子化する技術が開示されている。これは、同化反応速度が遅い転炉スラグでゲーサイト鉱石（高結晶水鉱石）の粒子を覆うように付着させることによって、ゲーサイト鉱石（高結晶水鉱石）が自己緻密化する１３００℃近辺まで融体との反応を抑制でき、融体流動性の低下を抑制する技術である。
【００１５】
しかしながら、転炉スラグはＦｅＯ　を多く含有しているので、配合比率によってはゲーサイト鉱石（高結晶水鉱石）と局部的にシリケート系融液を生成し易くなり、焼結鉱中のシリケートスラグ量が上昇し被還元性を悪化させる。実際に、特開平５−４３９５３　号公報で開示されている実施例では被還元性が悪化している。
【００１６】
この他、高結晶水鉱石の使用技術として、特公平５−８３６２０　号公報ではピソライト鉄鉱石（高結晶水鉱石）を、内層がＭｇＯ　−ＳｉＯ_２含有副原料主体、外層が高ＣａＯ／ＳｉＯ_２原料の２層で覆うことにより、焼結過程において、ピソライト鉄鉱石（高結晶水鉱石）の周りに高融点融体を生成させて、カルシウムフェライト融体のピソライト鉄鉱石（高結晶水鉱石）への浸入を抑制する技術が開示されている。
【００１７】
また、特開平５−３３９６５２号公報ではピソライト鉄鉱石（高結晶水鉱石）と石灰石とを予め造粒することによって、カルシウムフェライト融体の形成を促進させ、その融体でピソライト鉄鉱石（高結晶水鉱石）に生じた亀裂を満たして、焼結歩留、焼結鉱強度、生産性を改善する技術が開示されている。
【００１８】
しかしながら、これら２つの技術にあっては、予備造粒設備が必要となり初期投資が大きいことが難点である。
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、安価な高結晶鉱石および所内発生スラグの製鋼スラグの効率的な活用による焼結鉱の成品歩留および焼結鉱の冷間強度を改善する技術の開発である。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
かかる課題を解決するために、発明者らは種々の検討を行い、高結晶水鉱石配合時に見られるカルシウムフェライト系融体の流動性低下を、ＦｅＯ　を多く含有する製鋼スラグの配合で抑制でき、しかも高結晶水鉱石を配合しない場合よりも逆に改善できることを知見し、その後の種々の検討の結果、本発明を完成した。
【００２１】
すなわち、高結晶水鉱石は結晶水分解による発生亀裂原因で、融体組成におけるＣａＯ／Ｆｅ_２Ｏ_３比が低下し、融体の流動性を低下させる。ここで、ＣａＯ／Ｆｅ_２Ｏ_３比の低下は融体中の液相比低下による構造粘性低下と解釈される。抜本的な対策は液相領域の拡大である。
【００２２】
ここに、Ｆｅ_２Ｏ_３−ＣａＯ−ＳｉＯ_２系スラグと比較してＦｅＯ−ＣａＯ−ＳｉＯ_２系スラグは１３００℃における液相領域が広い。ＦｅＯ　含有率の高い製鋼スラグの使用によって、液相を確保し融体流動性の低下を抑制できる。また、製鋼スラグ内にはＦｅＯ　、ＣａＯ　、ＳｉＯ_２が共存しているのでＦｅＯ−ＣａＯ−ＳｉＯ_２系融体を形成しやすい。
【００２３】
つまり、先に紹介した特開平８−６７９１９　号公報開示技術におけるミルスケールのＦｅＯ　の場合と比較して、製鋼スラグ中に存在するＦｅＯ　はＣａＯ　やＳｉＯ_２と共存しているので、ＦｅＯ　中のＦｅが２価から３価へＯ_２によって酸化される前に融体を形成する確率が高くなる。
【００２４】
よって、特開平８−６７９１９　号公報開示技術に対して、融体流動性確保の点で優位となる。
次の段階で、ＦｅＯ−ＣａＯ−ＳｉＯ_２系融体は、Ｆｅは吸引ガス中の酸素によって酸化を受ける。このＦｅの酸化によって液相領域は縮小する。この縮小によって液相はシリケート系融体とカルシウムフェライト系融体に分離される。ＦｅＯ−ＣａＯ−ＳｉＯ_２融体はその組成によって、シリケート系融体とカルシウムフェライト系融体のどちらに帰属されるのか決まる。融体中液相の粘性は、シリケート系融体よりもカルシウムフェライト系融体が小さい。
【００２５】
ここに、融体の流動性は、第１に液相固相比、第２に液相粘性に支配される。よって、Ｆｅの酸化過程において、シリケート系融体よりもカルシウムフェライト系融体に帰属される方が融体流動性は大きくなる。高結晶水鉱石は反応性が良好で未反応で残存する残留元鉱がほとんど存在しない。
【００２６】
従って、高結晶水鉱石と融体との反応は、ほぼ均一反応であると解釈される。ところで、均一反応であれば、試薬調合による焼結反応で評価可能である。そこで、試薬調合による電気炉焼成試験によるアプローチを行った。その結果、ＣａＯ／ＳｉＯ_２が１．９　以上でカルシウムフェライトの形成を知見した。よって、高結晶水鉱石を用いた場合におけるカルシウムフェライト系融体を多く形成させるには塩基度（ＣａＯ／ＳｉＯ_２）を１．９　以上に設計することが望ましい。
【００２７】
さらに、高結晶水鉱石は反応性が良好なので、溶融率が高くなる。この溶融率の上昇が融体流動性を低下させることを先に述べた。一方で、製鋼スラグの活用によって融体流動性が確保できる。
【００２８】
よって、高結晶水鉱石と製鋼スラグとの組合せにおいてＦｅＯ　量を所定値以上確保することにより、溶融率上昇と融体流動性上昇の双方が達成されるので、高結晶水鉱石比率の上昇によって、焼結の結合が強化される。これは、焼結操業においては、焼結の成品歩留改善と焼結鉱の冷間強度改善に奏功する。
【００２９】
以上のような知見に基づいて完成された本発明は、次の通りである。
（１）　結晶水を４質量％以上含有する高結晶水鉄鉱石を全鉄鉱石量に対して４０質量％以上配合し、ＦｅＯ　を５〜３０質量％含有する製鋼スラグを、該製鋼スラグ中のＦｅＯ　と前記高結晶水鉄鉱石中のＦｅとの質量比％　（（ＦｅＯ／Ｆｅ）×１００　％）　で１．０　％以上となるように配合した原料を、焼結原料として使用することを特徴とする焼結鉱の製造方法。
【００３０】
（２）　結晶水を４質量％以上含有する高結晶水鉄鉱石を全鉄鉱石量に対して４０質量％以上配合し、ＦｅＯ　を５〜３０質量％含有する製鋼スラグを、該製鋼スラグ中のＦｅＯ　と前記高結晶水鉄鉱石中のＦｅとの質量比％　（（ＦｅＯ／Ｆｅ）×１００　％）　で１．０　％以上となるように配合した原料に造粒を行って焼結原料の一部として使用することを特徴とする焼結鉱の製造方法。
【００３１】
（３）　前記造粒に際し、高速攪拌羽根を内蔵した混合機を使用することを特徴とする上記（２）　に記載の焼結鉱の製造方法。
（４）　焼結鉱の塩基度　（質量比ＣａＯ／ＳｉＯ_２）　が１．９　以上であることを特徴とする上記（１）　〜（３）　のいずれかに記載の焼結鉱の製造方法。
【００３２】
【発明の実施の形態】
このように、本発明は、焼結鉱の製造方法であって、結晶水４質量％以上の高結晶水鉄鉱石、ＦｅＯ　を５〜３０質量％含有の製鋼スラグの活用方法である。
【００３３】
ここで、結晶水４質量％以上の高結晶水鉄鉱石として、代表的な例として、ピソライト鉱石、マラマンバ鉱石、リモナイト鉱石、ゲーサイト鉱石が挙げられる。
【００３４】
製鋼スラグとして、脱硫スラグ、転炉スラグが挙げられる。転炉では脱Ｓｉ脱Ｐ脱Ｃが同一炉で実施されているプロセスや、例えばＳＲＰ　法のように脱Ｓｉ脱Ｐと脱Ｃが別の転炉で実施されているプロセスもある。いずれの転炉スラグでも構わない。
【００３５】
本発明の好適態様では、高結晶水鉱石自体および製鋼スラグ自体の性状と、これらの配合条件を限定している。もちろん、高結晶水鉱石以外の鉄鉱石　（例：赤鉄鉱）　、フラックス源としての石灰粉、粉コークス等の燃料を、さらに必要に応じドロマイト、蛇紋粉などを操業条件に応じて配合しても構わない。
【００３６】
また、本発明にかかる製造方法に基づいて配合された原料を焼結原料の全量とする場合と、焼結原料の一部として使用する場合と、本発明は双方に適用される。但し、本発明にかる方法に基づいて配合された原料を焼結原料の一部として使用する場合には、その他の原料と混合されてしまうと、本発明による作用効果は阻害されるため、本発明にかかる方法に基づいて配合された原料は、他の原料との混合に先立って造粒しておくことが好ましい。この造粒によって、本発明法の配合条件を満足する疑似粒子を造り込めることが可能となり、目的とする焼結反応が部分的に達成される。
【００３７】
ここで、この造粒方法については、通常のドラムミキサーで代表される転動型造粒機で達成可能である。但し、擬似粒子の強度を確保するために、転動造粒機による造粒の前段でアイリッヒミキサーで代表される高速攪拌羽根を内蔵した混合機を使用すると効果が大きくなる。
【００３８】
また、使用する製鋼スラグの粒度については特に限定しない。但し、焼結反応は比較的短時間で進行することから粒径２０ｍｍを超える粒子は極力少ない方が望ましい。
【００３９】
次に、本発明において限定する各種数値についてその数値限定の意味するところを記載する。
高結晶水鉱石の結晶水比率を４質量％以上と限定したのは、４質量％未満では溶融率の上昇という高結晶水鉱石特有の現象が起こらないからである。
【００４０】
高結晶水鉄鉱石の配合量を全鉄鉱石配合量に対して４０質量％以上と限定したのは、４０質量％未満では溶融率の上昇という高結晶水鉱石特有の現象の影響が小さいからである。この現象の影響度は、高結晶水鉱石粒子単体近傍のみの現象からさらに広い領域へ波及する。
【００４１】
製鋼スラグが含有するＦｅＯ　濃度を５〜３０質量％と限定したのは、５質量％未満では融体中の液相比を拡大することが困難であり３０質量％超では、液相領域が拡大するものの、高結晶水鉱石中のＳｉＯ_２とＦｅＯ　の反応によって難還元性鉱物のファイアライト（ＦｅＯ−ＳｉＯ_２）が形成されやすくなるからである。
【００４２】
製鋼スラグの配合量を、製鋼スラグ由来のＦｅＯ　が高結晶水鉱石中のＦｅに対して質量比で１．０　％以上となるように決定したのは、溶融率の高い高結晶水鉱石と融体との反応による融体流動性の低下を抑制するのに必要なＦｅＯ　を実験的に求めたところ、１．０　％以上必要との結果を得たからである。
【００４３】
ここで、「製鋼スラグ含有ＦｅＯ　濃度」と「製鋼スラグ配合量」は、それぞれ高結晶水鉱石粒子内における鉱石粒子と少量の融体の局部的な反応、高結晶水鉱石粒子と融体との粒子間を含むマクロ反応から設計されたものである。
【００４４】
次に、本発明において、焼結鉱の塩基度を好ましくは１．９　以上、つまり（ＣａＯ／ＳｉＯ_２≧１．９）と限定したのは、配合された原料のＣａＯ／ＳｉＯ_２を１．９　以上にすると、カルシウムフェライト系融体が形成され、融体流動性をさらに向上できることが判明したためである。
【００４５】
次に、本発明の実施例を説明することで、本発明の作用効果をさらに具体的に説明する。
【００４６】
【実施例】
（実施例１）
本例では、実験室規模の焼結機により本発明にかかる方法による焼結鉱の歩留／品質を評価する。
【００４７】
本例においては、実験室規模の小型焼結試験機に焼結原料を装入した後に、バッチ焼成を実施した。
このときの製鋼スラグを含む今回使用した原料の化学成分を表１に示す。
【００４８】
配合条件を表２〜４に示す。なお、配合比は質量比率で表示した。
各表の配合の他に、返鉱を各表の配合の合計に対して２０質量％添加した。また、粉コークスについては配合１−１−１で３．６　％とし、配合１−１−１以外については、３．６　％に結晶水の分解熱とＦｅＯ　の酸化熱相当を加減してその量を調整して添加した。なお、この粉コークス比率は、各表の配合に返鉱を加えた原料に対する質量比率である。
【００４９】
本例では、一部の原料については造粒を行ったが、そのとき造粒機はドラムミキサーを用いて、水を添加した後に４分間混合して造粒を行った。
水分はいずれの場合も７．５　％に調整した。
【００５０】
得られた焼結鉱について、成品歩留，　冷間強度（ＴＩ）、被還元性（ＪＩＳ−ＲＩ）　を評価した。
なお、成品は焼結ケーキをクラッシャーで破砕後、ＳＩ試験機で４回落下後の＋５ｍｍ産物と定義し、―５ｍｍ産物を返鉱と定義した。
【００５１】
図１に、製鋼スラグ由来ＦｅＯ／高結晶水鉱石由来Ｆｅをパラメータにとって、高結晶水鉱石と成品歩留、冷間強度、および被還元性との関係を示す。
本発明例の「製鋼スラグ由来ＦｅＯ／高結晶水鉱石由来Ｆｅ」が高い条件で成品歩留および冷間強度が改善されたことがわかる。
【００５２】
さらに特徴的な結果として、本発明例の「製鋼スラグ由来ＦｅＯ／高結晶水鉱石由来Ｆｅ」の高い条件では、高結晶水鉱石配合の増加と共に成品歩留および冷間強度が改善された。この傾向は、「製鋼スラグ由来ＦｅＯ／高結晶水鉱石由来Ｆｅ」の低い条件と傾向が異なった。
【００５３】
つまり、高結晶水鉱石の良好なる反応性によって、「製鋼スラグ由来ＦｅＯ／高結晶水鉱石由来Ｆｅ」の高い場合には融体の液相比が確保され、融体流動性と溶融率の双方を改善できる。一方、「製鋼スラグ由来ＦｅＯ／高結晶水鉱石由来Ｆｅ」の低い場合には融体の液相比が低下してしまう。
【００５４】
被還元性については、高結晶水鉱石の増配によって改善する傾向がみられた。図２に塩基度と成品歩留、冷間強度，　および被還元性との関係を示す。なお、製鋼スラグ由来ＦｅＯ／高結晶水鉱石由来Ｆｅは１．０　〜１．４　であった。
【００５５】
これからは、塩基度の上昇と共に、成品歩留、冷間強度，　および被還元性が改善されたことが分かる。
（実施例２）
本例でも、実験室規模の小型焼結機を使って本発明にかかる方法を実施し、焼結鉱の歩留／品質を評価した。ここでは、本発明の配合を焼結原料の一部として使用する様態について評価した。
【００５６】
実施例１と同様に、実験室規模の小型焼結試験機に焼結原料を装入した後に、バッチ焼成を実施した。
本例の配合条件を表５に示す。この表５の配合は新原料の配合を示している。また、配合比は質量比率で表示した。
【００５７】
表５の配合において、本発明の配合は配合Ａで示されており、残りの配合は配合Ｂで示されている。そして配合Ａと配合Ｂを合わせたものが新原料全体の配合となる。新原料全体の配合は表４中に「全体配合」で示されており、一定条件とした。なお、新原料全体の成分が一定（ＳｉＯ_２：４．３　％、Ａｌ_２Ｏ_３：１．７％、ＭｇＯ　：１．３％、ＣａＯ／ＳｉＯ_２：２．０）となるように調整した。
【００５８】
また実際には新原料の他に、返鉱を新原料に対して２０％添加した。また、粉コークスについては新原料と返鉱を合わせた原料に対して３．６　％とした。
図３に造粒方法を示す。配合Ａを造粒し、配合Ｂ、返鉱および粉コークスを別途造粒し、これら２種類の原料を合流させた（ア）　。あるいは、配合Ａを造粒し、配合Ｂ、返鉱および粉コークスを別途造粒し、これら２種類の原料を合流後に造粒させた（イ）　。あるいは、配合Ａを造粒し、配合Ｂ、返鉱および粉コークスと合流後に造粒させた（ウ）　。
【００５９】
ここで、配合Ａの造粒には、ドラムミキサーによる造粒と、高速攪拌羽根を内蔵した造粒機とドラムミキサーによる造粒の２種類を採用した。また、配合Ｂ、返鉱および粉コークスの別途行った造粒、および合流後の造粒には、ドラムミキサーによる造粒を実施した。
【００６０】
このようにして製造された焼結鉱について、成品歩留，　冷間強度（ＴＩ）、被還元性（ＪＩＳ−ＲＩ）　を評価した。
なお、成品は焼結ケーキをクラッシャーで破砕後、ＳＩ試験機で４回落下後の＋５ｍｍ産物と定義し、―５ｍｍ産物を返鉱と定義した。
【００６１】
本例の結果を図４に示す。
実施例１と同様に、本発明法の配合条件において成品歩留，　冷間強度（ＴＩ）、被還元性（ＪＩＳ−ＲＩ）　が改善された。また、造粒法として、高速攪拌羽根を内蔵したミキサーを使用したケースで効果が大きくなった。
【００６２】
【表１】

【００６３】
【表２】

【００６４】
【表３】

【００６５】
【表４】

【００６６】
【表５】

【００６７】
【発明の効果】
上述のように、高結晶水鉱石と製鋼スラグを配合することによって、焼結反応時に融液流動性および溶融率を上昇させることができる。この双方の上昇によって、焼結の成品歩留および冷間強度が改善される。高速攪拌羽根を内蔵した造粒機の使用によってさらに改善度合が大きくなる。
【００６８】
さらに、塩基度を１．９　以上とすることによって、シリケート系融体の形成を抑止できて、更なる融体流動性の向上による成品歩留と冷間強度が改善、およびシリケート系鉱物の形成抑止による被還元性が改善される。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１における成品歩留、冷間強度、被還元性改善効果を示すグラフである。
【図２】実施例１における成品歩留、冷間強度、被還元性改善効果を示すグラフである。
【図３】実施例２における焼結原料造粒系統図である。
【図４】実施例２における成品歩留、冷間強度、被還元性改善効果を示すグラフである。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for producing a sintered ore with improved quality and productivity of the sintered ore, in particular, the use of high crystal hydrous iron ore and steelmaking slag as raw materials to improve the quality of the sintered ore with excellent quality. The present invention relates to an improved manufacturing method.
[0002]
[Prior art]
The sintering raw material is composed of several types of iron ore, limestone as a CaO source, serpentine powder as a SiO ₂ and MgO source, dolomite as a CaO and MgO source, powder coke as a fuel, and return ore. Usually, these raw materials are stored in a raw material tank for each brand and are quantitatively cut out according to the blending. The cut out brands are merged on a belt conveyor for conveying the raw material and conveyed to a granulator.
[0003]
In the granulator, moisture is added to the raw material to perform granulation. Furthermore, the raw material after granulation is supplied to a sintering machine, and the uppermost part of the raw material packed bed is ignited. Thereafter, the atmosphere is sucked downward into the raw material packed layer, whereby the sintering reaction proceeds from the upper part to the lower part. A lump (referred to as a sintered cake) obtained by sintering the sintered raw material to the lower part is roughly crushed in the sinter machine ore and then cooled by a cooler.
[0004]
Here, the agglomeration in the sintering reaction utilizes the fact that Fe ₂ O ₃ and CaO form a liquid phase at 1200 ° C. and the melt becomes a bond.
By the way, limestone has been conventionally used as a CaO source. In recent years, the slag dumping problem has become apparent and slag generated in the steelmaking process has been utilized as a CaO source during sintering.
[0005]
Slag generated in this steelmaking process, i.e. a technology using steel slag, for example, JP-A-5-51653, in low SiO ₂ under the conditions of SiO ₂ ≦ 5.5%, steel slag (BOF slag ) Is used after being crushed to -3 mm. This is a technique for improving the converter slag, which has a slower anabolic reaction rate than limestone, by increasing its reaction area. However, the pulverization of the converter slag is difficult in terms of cost and the initial investment and operation in terms of the pulverization rate of the converter slag.
[0006]
On the other hand, the Fe ₂ O ₃ source is iron ore. Among iron ores, iron ores with a high crystal water content (hereinafter referred to as high crystal water ores) crack in the sintering process due to the decomposition of crystal water. Due to this crack, the reaction rate is increased by increasing the reaction area between the calcium ferrite (Fe ₂ O ₃ —CaO) -based melt and the highly crystalline water ore. As a result, for the melt composition, the CaO / Fe ₂ O ₃ ratio decreases, and the fluidity of the melt decreases. Due to the decrease in the melt fluidity, the gas evaporated from the crystal water and the gas in the crack remain, and the sintered ore becomes porous. This porosity lowers the yield of sintering. In addition, a decrease in melt fluidity leads to a decrease in air permeability and a reduction in production rate.
[0007]
As a technique for using this high crystal water ore, improvement in quality and the like is disclosed by blending with a specific ore. For example, in JP-A-10-245638, pisolite iron ore (high crystal water ore), _{2 to} 5% by mass of SiO ₂ , iron ore containing 3 to 6% by mass of crystal water, and pellet feed or ₂ % by mass of SiO ₂ A method is disclosed in which iron ore containing less than 1% is blended to form a mineral structure mainly composed of calcium ferrite around pisolite iron ore (high crystal water ore).
[0008]
In Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-279334, pisolite iron ore (high crystal water ore) and iron ore containing less than 1.5% by mass of SiO ₂ are blended, and low Al in the pisolite iron ore (high crystal water ore). A method is disclosed in which the ₂ O ₃ -containing pisolite iron ore (high crystal water ore) is made 50 mass% or more.
[0009]
The former technique focuses on the formation of a high-fluidity melt from pellet feed or iron ore containing less than 2% by mass of SiO _2. Melt from pisolite iron ore, which is a highly crystalline water ore It is a technology that suppresses the decrease in fluidity.
[0010]
The latter technique is a technique for suppressing a decrease in melt fluidity by increasing the blend of iron ore having a low Al ₂ O ₃ content even in the same pisolite ore (high crystal water ore) in the melt.
[0011]
However, such prior art, in any method, from pellet feed or blending of iron ore containing less than 2% by mass of SiO ₂ and pisolite iron ore (high crystal water ore) having a high Al ₂ O ₃ content Replacement with pisolite iron ore (high crystal water ore) having a low Al ₂ O ₃ content requires blending into a more expensive iron ore, and an increase in cost is inevitable.
[0012]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-67919 discloses a method of increasing the mill scale according to the amount of limonite ore (high crystal water ore). This aims to improve the decrease in melt fluidity by reducing the Al ₂ O ₃ —SiO ₂ —CaO—MgO-based slag viscosity by adding FeO ₂ .
[0013]
However, in the reaction zone from melt formation to particle bonding, Fe is easily oxidized from divalent to trivalent, and its presence in the state of FeO 2 is not stable. In addition, although heat of oxidation is enjoyed in the reaction of Fe from divalent to trivalent, a decrease in melt fluidity cannot be suppressed only by heat compensation.
[0014]
Japanese Patent Laid-Open No. 5-43953 discloses a technology for adding and mixing converter slag, which is crushed to -1 mm and adjusted to -0.125 mm to a ratio of 30% or more, to goethite ore (high crystal water ore) to make pseudo particles. It is disclosed. This is because up to 1300 ° C where goethite ore (high crystal water ore) is self-densified by adhering particles of goethite ore (high crystal water ore) with converter slag with a slow anabolic reaction rate. This is a technology that can suppress the reaction with the melt and suppress the decrease in melt fluidity.
[0015]
However, since converter slag contains a large amount of FeO 2, it becomes easier to generate a silicate melt locally with goethite ore (high crystal water ore) depending on the blending ratio, and the amount of silicate slag in the sintered ore Rises and reduces reducibility. Actually, in the example disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 5-43953, the reducibility is deteriorated.
[0016]
In addition, as a technique for using high crystal water ore, Japanese Patent Publication No. 5-83620 discloses pisolite iron ore (high crystal water ore), the inner layer is mainly composed of MgO ₂ -SiO ₂ -containing auxiliary material, and the outer layer is high CaO / SiO ₂ material. In the sintering process, a high melting point melt is generated around the pisolite iron ore (high crystal water ore), and the calcium ferrite melt is transformed into the pisolite iron ore (high crystal water ore). A technique for suppressing intrusion is disclosed.
[0017]
In JP-A-5-339552, the formation of calcium ferrite melt is promoted by previously granulating pisolite iron ore (high crystal water ore) and limestone, and pisolite iron ore (high crystal A technique for improving the sintering yield, the strength of the sintered ore, and the productivity by filling the cracks generated in the water ore) is disclosed.
[0018]
However, in these two technologies, preliminary granulation equipment is required and the initial investment is large.
[0019]
[Problems to be solved by the invention]
An object of the present invention is to develop a technology for improving the yield of sintered ore and the cold strength of the sintered ore by efficiently using inexpensive high-crystal ore and steel slag generated in-house.
[0020]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve such problems, the inventors have made various studies, and can suppress the decrease in fluidity of the calcium ferrite-based melt seen when blending high crystal water ore with the blending of steelmaking slag containing a large amount of FeO 2. And it discovered that it could improve on the contrary rather than the case where a highly crystalline water ore is not mix | blended, As a result of various examination after that, this invention was completed.
[0021]
That is, the high crystal water ore is caused by cracks generated by crystal water decomposition, so that the CaO / Fe ₂ O ₃ ratio in the melt composition is lowered and the fluidity of the melt is lowered. Here, a decrease in the CaO / Fe ₂ O ₃ ratio is interpreted as a decrease in structural viscosity due to a decrease in the liquid phase ratio in the melt. A drastic measure is the expansion of the liquid phase region.
[0022]
_{_{Here, Fe 2 O 3 -CaO-SiO}} 2 system as compared to the slag FeO-CaO-SiO ₂ slag is wider liquid phase region at 1300 ° C.. By using a steelmaking slag having a high FeO 2 content, a liquid phase can be secured and a decrease in melt fluidity can be suppressed. Further, since FeO ₂ , CaO ₂ , and SiO ₂ coexist in the steelmaking slag, it is easy to form a FeO—CaO—SiO ₂ melt.
[0023]
In other words, compared to the case of the mill scale FeO 3 disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 8-67919 previously introduced, FeO present in the steelmaking slag coexists with CaO and SiO _2. Is likely to form a melt before it is oxidized from divalent to trivalent by O ₂ .
[0024]
Therefore, it is superior to the technology disclosed in JP-A-8-67919 in terms of ensuring melt fluidity.
In the next stage, in the FeO—CaO—SiO ₂ melt, Fe is oxidized by oxygen in the suction gas. The liquid phase region is reduced by the oxidation of Fe. By this reduction, the liquid phase is separated into a silicate melt and a calcium ferrite melt. Whether the FeO—CaO—SiO ₂ melt belongs to a silicate-based melt or a calcium ferrite-based melt depends on its composition. The viscosity of the liquid phase in the melt is lower in the calcium ferrite melt than in the silicate melt.
[0025]
Here, the fluidity of the melt is governed primarily by the liquid phase solid phase ratio and second by the liquid phase viscosity. Therefore, in the Fe oxidation process, the melt fluidity is greater when attributed to the calcium ferrite melt than to the silicate melt. High crystal water ore has good reactivity and there is almost no residual original ore remaining unreacted.
[0026]
Therefore, the reaction between the highly crystalline water ore and the melt is interpreted as a substantially homogeneous reaction. By the way, if it is a homogeneous reaction, it can be evaluated by a sintering reaction by reagent preparation. Therefore, an approach by an electric furnace firing test by reagent preparation was performed. As a result, it was found that calcium ferrite was formed when CaO / SiO ₂ was 1.9 or more. Therefore, it is desirable to design the basicity (CaO / SiO ₂ ) to be 1.9 or more in order to form a large amount of calcium ferrite-based melt when using high crystal water ore.
[0027]
Furthermore, the high crystal water ore has a good reactivity and therefore has a high melting rate. It was mentioned earlier that this increase in melting rate reduces melt fluidity. On the other hand, melt fluidity can be secured by utilizing steelmaking slag.
[0028]
Therefore, by securing the amount of FeO 2 in the combination of the high crystal water ore and steelmaking slag, the increase in the melt rate and the melt fluidity can be achieved by securing the amount of FeO 2 above a predetermined value. The bond of sintering is strengthened. This is effective in improving the yield of sintered products and improving the cold strength of sintered ore in the sintering operation.
[0029]
The present invention completed based on the above knowledge is as follows.
(1) A steelmaking slag containing 4% by mass or more of high-crystal hydrous ore containing 4% by mass or more of crystal water based on the total iron ore amount and containing 5 to 30% by mass of FeO 2 is added to the steelmaking slag. A raw material blended so as to be 1.0% or more by mass ratio% ((FeO / Fe) × 100%) of FeO and Fe in the high crystal hydrous iron ore is used as a sintering raw material. A method for producing sintered ore.
[0030]
(2) 40% by mass or more of high crystalline hydrous ore containing 4% by mass or more of crystal water based on the total iron ore amount, and steelmaking slag containing 5 to 30% by mass of FeO 2 is contained in the steelmaking slag. One of the raw materials for sintering is obtained by granulating the raw material blended so that the mass ratio% ((FeO / Fe) × 100%) of FeO and Fe in the high crystalline hydrous ore is 1.0% or more. A method for producing a sintered ore characterized by being used as a part.
[0031]
(3) The method for producing a sintered ore according to (2) above, wherein a mixer incorporating a high-speed stirring blade is used for the granulation.
(4) The method for producing a sintered ore according to any one of the above (1) to (3), wherein the basicity (mass ratio CaO / SiO ₂ ) of the sintered ore is 1.9 or more.
[0032]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Thus, this invention is a manufacturing method of a sintered ore, Comprising: It is a utilization method of the steelmaking slag containing 5-30 mass% of high crystal hydrous iron ores of 4 mass% or more of crystal water, and FeO2.
[0033]
Here, as a high crystalline hydrous ore of 4% by mass or more of crystal water, representative examples include pisolite ore, maramamba ore, limonite ore, and goethite ore.
[0034]
Examples of steelmaking slag include desulfurization slag and converter slag. In a converter, there are a process in which de-Si de-P de-C is performed in the same furnace, and a process in which de-Si de-P and de-C are performed in different converters, such as the SRP method. Any converter slag may be used.
[0035]
In the preferred embodiment of the present invention, the properties of the high crystal water ore itself and the steelmaking slag itself, and the blending conditions thereof are limited. Of course, iron ore other than high-crystal water ore (eg hematite), lime powder as a flux source, powder coke, etc., and dolomite, serpentine powder, etc., if necessary, can be blended according to the operating conditions. I do not care.
[0036]
Further, the present invention is applied to both the case where the raw materials blended based on the manufacturing method according to the present invention are used as the total amount of the sintered raw materials and the case where the raw materials are used as a part of the sintered raw materials. However, when the raw material blended based on the method according to the present invention is used as a part of the sintered raw material, if mixed with other raw materials, the effects of the present invention are hindered. The raw materials blended based on the method according to the invention are preferably granulated prior to mixing with other raw materials. This granulation makes it possible to build pseudo particles that satisfy the blending conditions of the method of the present invention, and partially achieve the intended sintering reaction.
[0037]
Here, this granulation method can be achieved by a rolling granulator represented by an ordinary drum mixer. However, in order to secure the strength of the pseudo particles, the effect is increased if a mixer incorporating a high-speed stirring blade represented by an Eirich mixer is used before the granulation by the rolling granulator.
[0038]
Moreover, it does not specifically limit about the particle size of the steelmaking slag to be used. However, since the sintering reaction proceeds in a relatively short time, it is desirable that the number of particles having a particle size exceeding 20 mm is as small as possible.
[0039]
Next, various numerical values limited in the present invention will be described in terms of the numerical limitation.
The reason for limiting the crystallization water ratio of the high crystal water ore to 4% by mass or more is that if it is less than 4% by mass, a phenomenon specific to the high crystal water ore such as an increase in melting rate does not occur.
[0040]
The reason why the amount of the high crystal water ore is limited to 40% by mass or more with respect to the total amount of the iron ore is that the effect of the phenomenon specific to the high crystal water ore such as an increase in the melting rate is small if the amount is less than 40% by mass. is there. The degree of influence of this phenomenon spreads from a phenomenon only in the vicinity of high crystal water ore particles to a wider area.
[0041]
The reason why the concentration of FeO contained in the steelmaking slag is limited to 5 to 30% by mass is that if it is less than 5% by mass, it is difficult to increase the liquid phase ratio in the melt, and if it exceeds 30% by mass, the liquid phase region is expanded. However, it is because the fire-reduced mineral (FeO—SiO ₂ ) is easily formed by the reaction of SiO ₂ and FeO ₂ in the high crystal water ore.
[0042]
The amount of steelmaking slag was determined so that the mass ratio of FeO 2 derived from steelmaking slag was 1.0% or more with respect to Fe in the high-crystal water ore. This is because, when FeO 3 necessary for suppressing a decrease in melt fluidity due to reaction with the body was experimentally obtained, a result that 1.0% or more was necessary was obtained.
[0043]
Here, “the steelmaking slag-containing FeO concentration” and “the steelmaking slag compounding amount” are respectively the local reaction of the ore particles and a small amount of the melt in the high crystal water ore particles, and the high crystal water ore particles and the melt. It is designed from a macro reaction including between particles.
[0044]
Then, in the present invention, preferably the basicity of sintered ore is 1.9 or more, i.e. (CaO / SiO ₂ ≧ 1.9) The reason for limiting refers to CaO / SiO ₂ of the mixed material 1. This is because when it is 9 or more, a calcium ferrite melt is formed and the melt fluidity can be further improved.
[0045]
Next, the effect of this invention is demonstrated more concretely by demonstrating the Example of this invention.
[0046]
【Example】
Example 1
In this example, the yield / quality of sintered ore by the method according to the present invention is evaluated by a laboratory-scale sintering machine.
[0047]
In this example, the batch firing was performed after charging the sintering raw material into a small-scale sintering tester on a laboratory scale.
Table 1 shows the chemical components of the raw materials used this time including the steelmaking slag at this time.
[0048]
The blending conditions are shown in Tables 2-4. In addition, the compounding ratio was displayed by the mass ratio.
In addition to the blending in each table, 20% by mass of the return mineral was added to the total blending in each table. For powder coke, the blending 1-1-1 is set to 3.6%, and for other than blending 1-1-1, the heat of decomposition of crystal water and the oxidation heat of FeO 2 are adjusted to 3.6%. The amount was adjusted and added. In addition, this powder coke ratio is a mass ratio with respect to the raw material which added the return ore to the mixing | blending of each table | surface.
[0049]
In this example, some raw materials were granulated. At that time, the granulator was granulated by adding water for 4 minutes using a drum mixer.
The moisture was adjusted to 7.5% in all cases.
[0050]
The obtained sintered ore was evaluated for product yield, cold strength (TI), and reducibility (JIS-RI).
The product was defined as a +5 mm product after the sintered cake was crushed with a crusher and dropped four times with an SI tester, and a -5 mm product was defined as a return ore.
[0051]
FIG. 1 shows the relationship between high crystal water ore, product yield, cold strength, and reducibility using steelmaking slag-derived FeO / high crystal water ore-derived Fe as parameters.
It can be seen that the product yield and the cold strength were improved under the high conditions of “steel slag-derived FeO / high crystal water ore-derived Fe” in the inventive example.
[0052]
Furthermore, as a characteristic result, the product yield and the cold strength were improved with an increase in the blend of high crystal water ore under the high conditions of “steel slag-derived FeO / high crystal water ore derived Fe” in the present invention example. This tendency was different from the low condition of “steel slag-derived FeO / high crystal water ore-derived Fe”.
[0053]
In other words, due to the good reactivity of the high-crystal water ore, when “steel slag-derived FeO / high-crystal water ore-derived Fe” is high, the liquid phase ratio of the melt is ensured, and both the melt fluidity and the melt rate are obtained. Can be improved. On the other hand, when “steel slag-derived FeO / high crystal water ore-derived Fe” is low, the liquid phase ratio of the melt is lowered.
[0054]
There was a tendency to improve the reducibility by increasing the distribution of highly crystalline water ore. Figure 2 shows the relationship between basicity, product yield, cold strength, and reducibility. In addition, steelmaking slag origin FeO / high crystal water ore origin Fe was 1.0-1.4.
[0055]
From this, it can be seen that with increasing basicity, product yield, cold strength, and reducibility improved.
(Example 2)
In this example as well, the method according to the present invention was carried out using a small-scale sintering machine on a laboratory scale, and the yield / quality of the sintered ore was evaluated. Here, the aspect of using the blend of the present invention as a part of the sintering raw material was evaluated.
[0056]
In the same manner as in Example 1, batch sintering was performed after the sintering raw material was charged into a small-scale sintering tester on a laboratory scale.
Table 5 shows the blending conditions of this example. The formulation in Table 5 shows the formulation of the new raw material. Moreover, the compounding ratio was displayed by the mass ratio.
[0057]
In the formulation of Table 5, the formulation of the present invention is indicated by formulation A and the remaining formulation is indicated by formulation B. A combination of the blend A and the blend B is a blend of the entire new raw material. The composition of the whole new raw material is shown as “total composition” in Table 4, and was set as a fixed condition. Incidentally, the new raw whole component is constant _{_{_{(SiO 2: 4.3%, Al}}} 2 O 3: 1.7%, MgO: 1.3%, CaO / SiO 2: 2.0) and was adjusted to .
[0058]
In fact, in addition to the new raw material, 20% return ore was added to the new raw material. In addition, the coke breeze was 3.6% based on the combined raw material of the new raw material and the return ore.
FIG. 3 shows the granulation method. Blending A was granulated, blending B, return mineral and coke were separately granulated, and these two kinds of raw materials were merged (a). Alternatively, the blend A was granulated, the blend B, the return mineral and the coke breeze were separately granulated, and these two kinds of raw materials were granulated after merging (a). Alternatively, blend A was granulated and granulated after merging with blend B, return ore and coke breeze (c).
[0059]
Here, for granulation of the blend A, two types of granulation using a drum mixer and granulation using a granulator and a drum mixer incorporating a high-speed stirring blade were adopted. Moreover, the granulation by the drum mixer was implemented for the granulation performed separately of the mixing | blending B, a return ore, and powdered coke, and the granulation after merging.
[0060]
The product yield, cold strength (TI), and reducibility (JIS-RI) were evaluated for the sintered ore thus produced.
The product was defined as a +5 mm product after the sintered cake was crushed with a crusher and dropped four times with an SI tester, and a -5 mm product was defined as a return ore.
[0061]
The result of this example is shown in FIG.
Similar to Example 1, the product yield, cold strength (TI), and reducibility (JIS-RI) were improved under the blending conditions of the method of the present invention. Moreover, the effect became large in the case of using a mixer incorporating a high speed stirring blade as a granulation method.
[0062]
[Table 1]

[0063]
[Table 2]

[0064]
[Table 3]

[0065]
[Table 4]

[0066]
[Table 5]

[0067]
【The invention's effect】
As described above, by blending the high crystal water ore and steelmaking slag, the melt fluidity and the melting rate can be increased during the sintering reaction. Both increases improve the product yield and cold strength of the sintering. The degree of improvement is further increased by using a granulator incorporating a high-speed stirring blade.
[0068]
Furthermore, by setting the basicity to 1.9 or more, the formation of silicate melts can be suppressed, the product yield and cold strength can be improved by further improving the melt fluidity, and the formation of silicate minerals. The reducibility by deterrence is improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a graph showing effects of improving product yield, cold strength, and reducibility in Example 1.
FIG. 2 is a graph showing effects of improving product yield, cold strength, and reducibility in Example 1.
3 is a sintering raw material granulation system diagram in Example 2. FIG.
4 is a graph showing effects of improving product yield, cold strength, and reducibility in Example 2. FIG.

Claims

A steelmaking slag containing 4 to 30% by mass of high-crystal hydrous ore containing 4% by mass or more of crystal water with respect to the total iron ore amount, and a steelmaking slag containing 5 to 30% by mass of FeO, A firing characterized by using as a sintering raw material a raw material blended so as to be 1.0% or more by mass ratio% ((FeO / Fe) × 100%) with Fe in high-crystal hydrous ore Production method of ore.

A steelmaking slag containing 4 to 30% by mass of high-crystal hydrous ore containing 4% by mass or more of crystal water with respect to the total iron ore amount, and a steelmaking slag containing 5 to 30% by mass of FeO, Granulate the raw material blended so that it is 1.0% or more by mass ratio% ((FeO / Fe) × 100%) with Fe in high crystalline hydrous ore and use it as a part of sintering raw material The manufacturing method of the sintered ore characterized by performing.

The method for producing a sintered ore according to claim 2, wherein a mixer incorporating a high-speed stirring blade is used for the granulation.

The method for producing a sintered ore according to any one of claims 1 to 3, wherein the basicity (mass ratio CaO / SiO ₂ ) of the sintered ore is 1.9 or more.