JP2005187839A - 低ＳｉＯ２結鉱の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】高結晶水鉱石多配合下においても、還元粉化性、被還元性および成品歩留りを改善できる低ＳｉＯ₂焼結鉱の製造方法を提供する。
【解決手段】(1)焼結原料を複数の原料群に分割して造粒し、ＳｉＯ₂含有率が３．８〜４．５％、ＭｇＯ含有率が１．２〜４．０％、ＦｅＯ含有率が８〜１２％の焼結鉱を製造する方法であって、前記原料群のうちの少なくとも一つの原料群の配合に、結晶水含有率が４％以上の高結晶水鉱石とドロマイトおよび石灰石を配合して造粒する低ＳｉＯ₂焼結鉱の製造方法。(2)前記の高結晶水鉱石とドロマイトおよび石灰石を配合した原料群の造粒において、高速攪拌羽根を内蔵した混合機を用いて造粒する低ＳｉＯ₂焼結鉱の製造方法。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ドワイト−ロイド（以下「ＤＬ」と記す）式焼結機を使用した焼結鉱の製造方法において、成品歩留り、ならびに冷間強度、還元粉化性および被還元性といった焼結鉱品質を向上させる焼結鉱製造方法に関し、さらに詳しくは、結晶水含有率の高い鉄鉱石（以下、「高結晶水鉱石」と記す）を配合した焼結鉱の製造において、ＳｉＯ₂含有率の低下による還元粉化性、成品歩留りおよび冷間強度の悪化を防止できる焼結鉱の製造方法に関する。

焼結原料は、複数種類の鉄鉱石、ＣａＯ源としての石灰石、ＳｉＯ₂およびＭｇＯ源としての副原料、さらに燃料として粉コークスおよび返鉱など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しされている。切り出された各原料および燃料は、原料搬送用のベルトコンベアー上で合流し、造粒機まで搬送される。造粒機においては、前記の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に点火される。その後、点火された原料充填層においては、原料層の上方から下方に向かって原料層を通して大気が「下方吸引」されることによって、原料層の上層から下層に向かって焼結反応が進行する。下層部まで焼結反応が進み焼結原料が焼結された塊状物（以下、「焼結ケーキ」と称する）は、焼結機排鉱部において粗破砕された後にクーラーで冷却され、焼結鉱成品となる。

さて、焼結反応においては、Ｆｅ₂Ｏ₃とＣａＯとが１２００℃付近で液相を生じ、その融液がボンドの作用をして塊成化が進行する。

しかしながら、近年では高炉内の通気性改善や高炉スラクグの処理問題などによって、焼結鉱中スラグ成分の低下が求められている。ところが、スラグ成分中のＳｉＯ₂含有率の低下は、還元粉化性の悪化を招くので、その対策が必要となる。

この還元粉化性を向上する方法として、例えば特許文献１では、焼結原料の造粒をＣａＯ含有率の高い系統とＣａＯ含有率の低い系統とに分割して造粒処理を行うこと（以下、「分割造粒法」とも称する）により、ヘマタイトとカルシウムフェライトとの共存を避けている。このようにヘマタイトとカルシウムフェライトとの共存を回避することによって、ヘマタイトが還元膨張する際に、その近傍の脆弱なカルシウムフェライトが粉化することを抑制することができる。
上記の還元粉化性を向上させる方法として、例えば、非特許文献１では、ＭｇＯ含有率の上昇が有効であることが開示されている。しかしながら、還元粉化性の改善に有効なＭｇＯ量の定量的な配合基準についての明確な知見は示されていない。

さらに、特許文献２、特許文献３、特許文献４、特許文献５および特許文献６には、分割造粒においてＭｇＯ含有原料であるドロマイトを配合する方法が開示されている。しかしながら、技術思想としては、特許文献２および３に開示されたように、ドロマイトを含む原料を高速攪拌羽根を内蔵した混合機を用いて混合することによって反応性を高める方法、特許文献４に開示されたように、Ａｌ₂Ｏ₃含有率が２％以上の高Ａｌ₂Ｏ₃含有率鉱石との組み合わせにより融体の粘性を制御する方法、特許文献５に開示されたように、結晶水含有率が５％以上の高結晶水鉱石との組み合わせにより融体量を制御する方法、および特許文献６に開示されたように、製鋼スラグとの組み合わせにより発生熱量を制御する方法がそれぞれ示されているにすぎない。

したがって、還元粉化性の改善に有効なＭｇＯ量についての定量的な設計方法や分割造粒法における配合設計方法についての明確な知見は未だみられない。

さて、還元粉化性の改善以外の高炉におけるＭｇＯの機能としては、脱硫機能、通気抵抗の低下機能などが挙げられる。例えば、特許文献７には、焼結鉱の脈石成分中のＭｇＯを２〜４％に上昇させることによって高炉内における焼結鉱の高温荷重軟化特性を改善し、高炉内通気抵抗やコークス比を低減させる方法が開示されている。また、特許文献８には、焼結鉱の強度や歩留りを維持しつつ高温性状や被還元性の改善が可能な成分設計を行なうことにより、微粉炭吹き込み量を１５０ｋｇ／ｔ−ｐ以上とする方法が開示されている。しかしながら、実施例においては、５．５％のＳｉＯ₂含有率を４．５〜４．８に低下させたことにともなう還元粉化性の悪化を抑制した程度である。また、ＭｇＯ含有率は１．５〜３．０mass％であって、平均的な焼結鉱組成と比較してかなり高い。

一方、焼結鉱のＭｇＯ含有率の上昇は、焼結過程の融点上昇に伴う溶融率の低下によって、冷間強度や成品歩留りの低下を招く。上記の特許文献８では、発生熱量を調整して成品中のＦｅＯ含有率を７．０〜９．０mass％とすることにより、この冷間強度および成品歩留りの低下を抑制している。さらに、ＳｉＯ₂含有率を４．５％以下に低下させる場合には、従来の焼結技術によれば、より一層発生熱量を上昇させる焼結方法が考えられる。しかし、焼結過程で発生熱量を上昇させると、気孔率の減少による被還元性（ガス還元性）の悪化が問題となる。

最近の鉄鉱石配合の動向として、高結晶水鉱石の配合率増加がある。この高結晶水鉱石は、焼結過程において結晶水の分解によって亀裂を発生する。この亀裂によって、カルシウムフェライト（Ｆｅ₂Ｏ₃−ＣａＯ）系融液と高結晶水鉱石との反応界面積が増加し、反応速度が上昇する。その結果、生成する融体の組成は、（ＣａＯ含有率／Ｆｅ₂Ｏ₃含有率）の比が低下し、融体の流動性が低下する。この融体の流動性の低下によって、原料構成粒子と融体との濡れが悪化し、粒子同士の結合強度が低下して、焼結の歩留りが低下する。また、この融液と高結晶水鉱石との反応促進によって、鉄鉱石の残留元鉱を含むヘマタイト組織が減少し、カルシウムフェライトが増加する。なお、高結晶水鉱石としては、例えば結晶水含有率の高い鉄鉱石したがって、上述のとおり、高結晶水鉱石を多配合する配合条件下では、ＭｇＯ含有率の上昇により、冷間強度や歩留りの低下に一層拍車がかかることなる。

特開昭６０−１６２７３４号公報（特許請求の範囲および２頁左下欄１２行〜右下欄７行）

特開平８−２８３８７６号公報（特許請求の範囲および段落［００１０］） 特開平９−１４３５８０号公報（特許請求の範囲および段落［００１３］〜［００１５ ］） 特開平９−１６５６２７号公報（特許請求の範囲など） 特開平１０−１９５５４９号公報（特許請求の範囲および段落［００１４］〜［００１６］） 特開平１１−２２９０４６号公報（特許請求の範囲および段落［０００９］） 特開昭５３−３０４０３号公報（特許請求の範囲および３頁左上欄３〜６行） 特開平１１−１３１１５１号公報（特許請求の範囲および実施例の表１） 松村 勝、星 雅彦、川口尊三：材料とプロセス、Vol.13（2000）、p718〜721

前述のとおり、従来技術においては下記の問題が残っている。すなわち、(1)低ＳｉＯ₂化にともなう還元粉化性の悪化を改善するためにはＭｇＯ含有率を高めれば良いが、ＭｇＯ含有率を高めると、冷間強度や成品歩留りが低下する。(2)一方、高結晶水鉱石多配合条件下では、焼結過程において結晶水の分解によって亀裂が多く発生し、カルシウムフェライト系融液と高結晶水鉱石との反応速度が上昇する結果、生成する融体の（ＣａＯ／Ｆｅ₂Ｏ₃）の比が低下し、融体の流動性が低下する。(3)前記(2)の融体の流動性の低下によって、粒子と融体との濡れが悪化し、粒子同士の結合強度が低下して、焼結の歩留りが低下する。

本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、その課題は、高結晶水鉱石を多配合した場合においても、焼結鉱の冷間強度や歩留りをＳｉＯ₂含有率の高い焼結鉱と同レベルに維持でき、しかも、被還元性および還元粉化性を改善できるＳｉＯ₂含有率の低い焼結鉱（以下、「低ＳｉＯ₂焼結鉱」という）の製造方法を提供することにある。

本発明者らは、上述の課題を解決するために、前記した従来の問題点を踏まえて、種々の試験および検討を行い、下記の（ａ）〜（ｄ）の知見を得て、本発明を完成させた。

（ａ）焼結原料を複数の原料グループ（以下、「原料群」ともいう）に分割し、そのうちの、ＣａＯ含有率の高い群にＭｇＯ源としてドロマイト（理想化学組成：ＣａＭｇ（ＣＯ₃）₂）を配合すると、カルシウムフェライトヘのＭｇの固溶が促進され、Ｓｉも固溶されやすくなる。

（ｂ）上記（ａ）のドロマイトを配合した群に高結晶水鉱石をさらに配合すると、カルシウムフェライトの比率が高くなり、ドロマイト由来のＭｇおよび高結晶水鉱石由来のＳｉがカルシウムフェライト中に固溶しやすくなる。カルシウムフェライト中へのＳｉの固溶によってファイヤライトやライムオリビンの形成が抑制される。

（ｃ）上記（ｂ）の結果、ＭｇＯ含有率が１．２％未満になると、ファイヤライトおよびライムオリビンを形成しやすくなり、焼結鉱の被還元性を悪化させる。また、ヘマタイトが増加し、還元粉化性が悪化しやすい。

（ｄ）上記（ａ）〜（ｃ）のとおり、ＣａＯ含有率の高い原料群にＭｇＯ源としてドロマイトを配合し、高結晶水鉱石をさらに配合する「分割造粒」を行うと、得られる焼結鉱（ＳｉＯ₂含有率：３．８〜４．５質量％、ＭｇＯ含有率：１．２〜４．０質量％、ＦｅＯ含有率：８〜１２質量％）は、冷間強度や歩留りがＳｉＯ₂含有量の高い焼結鉱と同レベルに維持され、しかも被還元性および還元粉化性が改善される。

なお、以下の説明においては、原料中の成分含有率（％）および原料配合率（％）は、「質量％」により表す。

本発明は、上記の知見に基いて完成されたものであり、その要旨は、下記の（１）および（２）に示す低ＳｉＯ₂焼結鉱の製造方法にある。

（１）焼結原料を複数の原料群に分割して造粒し、ＳｉＯ₂含有率が３．８〜４．５％、ＭｇＯ含有率が１．２〜４．０％、ＦｅＯ含有率が８〜１２％の焼結鉱を製造する方法であって、前記原料群のうちの少なくとも一つの原料群の配合に、結晶水含有率が４％以上の高結晶水鉱石とドロマイトおよび石灰石を配合して造粒する低ＳｉＯ₂焼結鉱の製造方法。

（２）前記の高結晶水鉱石とドロマイトおよび石灰石を配合した原料群の造粒において、高速攪拌羽根を内蔵した混合機を用いて造粒する前記（１）に記載の低ＳｉＯ₂焼結鉱の製造方法。

本発明において、「原料群」とは、焼結原料をその特性などによって複数のグループに分割したときの単位グループを意味する。

「焼結鉱中のＦｅＯ含有率」とは、２価の鉄の含有率をＦｅＯ含有率に換算した値を意味し、例えば、ＪＩＳ Ｍ ８２１３に規定された分析方法により求めることができる。

「高結晶水鉱石」とは、結晶水含有率の高い鉄鉱石を意味し、結晶水含有率が４％以上の高結晶水鉱石としては、ピソライト鉱石、マラマンバ鉱石などが該当する。

また、「高速攪拌羽根を内蔵した混合機」とは、高速回転羽根などを内蔵した混合機をいい、水分と原料との良好な混練作用によって強固な擬似粒子を形成する効果を有する混合機を意味する。

前述の（ａ）〜（ｄ）の知見についてさらに詳しく説明する。還元粉化性を改善する手段として、ＭｇＯ含有率の上昇は有効であるが、ＳｉＯ₂含有率が低い場合には、冷間強度や成品歩留りが低下しやすいため、これを維持することが重要である。ＭｇＯ含有率の上昇は、焼結過程で生成するＦｅ₂Ｏ₃−ＣａＯ−ＳｉＯ₂系の融液組成の下では、融点の上昇を招くとされている。コークス配合率などの上昇により反応温度を上昇させる方法は直接的な対策ではあるが、同時に液相比率を上昇させ、気孔を閉塞させるので、被還元性を確保するためには得策ではない。

かかる課題を解決するために、種々の検討を行った結果、ＭｇＯ含有率の上昇によりヘマタイト（Ｆｅ₂Ｏ₃）からマグネタイト（ＦｅＯ・Ｆｅ₂Ｏ₃）への遷移、つまり還元を促進することによって、液相領域の拡大を図りつつ気孔を残留させることが可能であることを知見した。これは、Ｆｅ₂Ｏ₃−ＣａＯ−ＳｉＯ₂系に比較して、ＦｅＯ−ＣａＯ−ＳｉＯ₂系では、１３００℃における液相領域の組成範囲が広いことによる。

コークス配合率の上昇により反応温度を上昇させる方法によっても、ヘマタイトからマグネタイトへの遷移、すなわちＦｅ³⁺からＦｅ²⁺への遷移は進行するが、これは１３５０℃以上で生起する現象であり、この温度では液相領域はすでに広範囲の組成範囲にわたっており、それ以上に液相領域の組成範囲を拡大する効果は大きくない。つまり、ＭｇＯ含有率を上昇させることにより、１３５０℃以下の反応温度において、液相領域の組成範囲を拡大できることが重要な点である。

さらに、ＭｇＯ源としてドロマイトを配合することによって、ＦｅＯとＳｉＯ₂との反応を回避することが可能な粒子配置構造とすることができる。つまり、ヘマタイトがドロマイト中のＭｇＯの作用によりマグネタイトヘ遷移する際に、ドロマイト中にはＳｉＯ₂が存在しないため、マグネタイトとＳｉＯ₂との二次的な反応によるファイヤライトおよびライムオリビンの形成は起こりにくい。高炉内反応において、ファイヤライトおよびライムオリビン中のＦｅＯ成分の還元速度は非常に遅い。したがって、このファイヤライトおよびライムオリビンの形成を抑制することは、被還元性の改善にとっても有効である。

さらに、原料群に対応させて造粒系統を複数に分割する分割造粒法においては、各系統における原料の化学成分設計に自由度を持たせることができる。ドロマイトをＣａＯ含有率の高い原料群を扱う系統に配合することによって、カルシウムフェライトヘのＭｇの固溶を促進させ、その結果、Ｓｉをも固溶させることができる。Ｓｉはファイヤライトおよびライムオリビンの構成原子なので、Ｓｉのカルシウムフエライトへの固溶はファイヤライトおよびライムオリビンの形成量を減少させる。また、このドロマイトを配合する系統へは高結晶水鉱石を配合する。高結晶水鉱石は同化性が良好なため、ヘマタイトの比率が低く、カルシウムフェライトの比率が高くなる。その結果、ドロマイト由来のＭｇおよび高結晶水鉱石由来のＳｉがカルシウムフェライトに固溶する機会が増加する。

また、カルシウムフェライトに固溶しきれないＭｇは、酸化鉄とマグネシオフェライトやマグネシオウスタイトを形成する。これらの形成も、酸化鉄がファイヤライトおよびライムオリビンの構成分子であることから、ファイヤライトおよびライムオリビンの形成を抑制する。

ここで、ドロマイトの粒径は、反応を促進させる観点から細粒が望ましい。ただし、過度に細粒になると、原料充填層の通気性の低下を招き、焼結過程における冷却速度の低下により、マグネタイトの再酸化が進行して還元粉化性が悪化する。

本発明の方法によれば、焼結原料を複数の原料群に分割して造粒し、それらの原料群のうちの少なくとも一つの原料群に高結晶水鉱石、ドロマイトおよび石灰石を配合して造粒するので、高結晶水鉱石を多配合した場合においても、焼結鉱中のＭｇＯ成分含有率およびＦｅＯ成分含有率を適正化した上で、高結晶水鉱石、ドロマイトおよび石灰石を分割造粒することにより、焼結鉱の成品歩留を向上させるとともに、還元粉化性などの焼結鉱品質を改善した低ＳｉＯ₂焼結鉱を製造することができる。さらに、高結晶水鉱石、ドロマイトおよび石灰石を配合した原料群の造粒工程において、高速攪拌羽根を内蔵した混合機により造粒することにより、上記の効果を一層高めることができる。

本発明は、低ＳｉＯ₂焼結鉱の製造方法であって、原料を複数の原料群に分割し、それらの原料群に対応させて造粒系統を複数に分割し、それらの分割造粒系統の少なくとも一系統へ同化性の高い結晶水４％以上の高結晶水鉄鉱石、ＣａＯフラックスとしての石灰石、およびＭｇＯ源としてのドロマイトを配合して、焼結鉱の成品歩留りおよび冷間強度を悪化させることなく、焼結鉱の還元粉化性および被還元性を改善する焼結鉱の製造方法である。ここで、結晶水含有率が４％以上の代表的な高結晶水鉱石としては、前述のとおり、ピソライト鉱石、マラマンバ鉱石などが挙げられる。また、高結晶水鉱石を配合する造粒系統におけるＣａＯ含有率は、焼結配合原料（すなわち、最終的に焼結機へ供給する原料）中のＣａＯ含有率よりも高くしておく必要がある。

分割造粒法における造粒系統の数は、２系統以上が必要である。各系統において原料をそれぞれ独立に造粒機や混合機により処理する形態や、原料を混合造粒後に他の系統へ合流させた後に、造粒機や混合機で処理する形態もある。いずれにしても、各系統の原料は焼結機に供給される前に全量が合流する。合流する際には、造粒機や混合機による処理は実施してもしなくてもよい。造粒機や混合機による原料の処理を実施しなくても、サージホッバーやその上流のベルトコンベアー乗継部において混合は可能である。

本発明の第１発明では、請求項１で規定したように、焼結鉱の成分組成中のＳｉＯ₂、ＭｇＯおよびＦｅＯの含有率を所定の範囲内に調整することが重要である。これは、本発明がＳｉＯ₂含有率の低い焼結鉱の製造を対象としており、低ＳｉＯ₂含有率条件下における還元粉化性の悪化、成品歩留りおよび冷間強度の悪化を改善することを課題としているからであり、また、この課題を解決するための対策として、ＭｇＯおよびＦｅＯの成分設計が必要となるからである。

さらに、第２発明では、請求項２で規定したように、高結晶水鉱石、石灰石およびドロマイトを配合した原料群の造粒系統に高速攪拌混合機を使用することを特徴とする。この種の混合機（ミキサー）の使用によって、当該造粒系統において原料中におけるドロマイトの分散性を良好にする上で有効である。また、高速攪拌混合機により混合した後に、例えば、ドラムミキサーやパンベレタイザーなどの転動型造粒機により造粒処理を行っても構わない。次に、本発明において前記のように数値の範囲を限定した理由を説明する。

ａ）高結晶水鉱石の結晶水含有率：４％以上
結晶水含有率が４％未満では、鉱石とフラックスとの反応速度の上昇による融体の流動性の低下は起こらない。そこで、高結晶水鉱石の結晶水含有率を４％以上とした。

ｂ）焼結鉱中のＳｉＯ₂含有率：３．８〜４．５％
焼結鉱中のＳｉＯ₂含有率を３．８％以上としたのは、現在使用されている鉄鉱石および副原料を配合使用する限り、焼結鉱中のＳｉＯ₂含有率を３．８％未満とすることは困難だからである。また、含有率が４．５％を超えると、焼結鉱の還元粉化は悪化しなくなるので、本発明による還元粉化の改善対策を講じる必要がなくなる。そこで、焼結鉱中のＳｉＯ₂含有率の範囲を３．８〜４．５％とした。

ｃ）焼結鉱中のＦｅＯ含有率：８〜１２％
ＦｅＯ含有率が８％％未満では、焼結鉱中のヘマタイト量が上昇しすぎて還元粉化が悪化する。一方、ＦｅＯ含有率を１２％超にまで高めるためには、コークスなどの燃料やスケールなどの酸化物質を多量に増配する必要があり、これらの増配により焼成熱量が上昇して焼結鉱中の気孔が閉塞し、焼結鉱の被還元性の低下を招く。そこで、焼結鉱中のＦｅＯ含有率の範囲を８〜１２％とした。なお、還元粉化性と被還元性とを両立させるためのさらに好ましいＦｅＯ含有率の範囲は、９〜１１％である。

ｄ）焼結鉱中のＭｇＯ含有率：１．２〜４．０％
ＭｇＯ含有率が１．２％未満では、ファイヤライトおよびライムオリビンが形成されて焼結鉱の被還元性が悪化し、また、ヘマタイト量の増加によって還元粉化性も悪化する。一方、ＭｇＯ含有率が４．０％を超えると、ファイヤライトおよびライムオリビンの形成が殆ど無くなり、ＭｇＯ含有率の増加によるＦｅＯ含有率の上昇も飽和するので、それ以上にＭｇＯ含有率を増加させても被還元性や還元粉化性の改善効果が得られない。そればかりか、逆に、融点の上昇による融体の流動性低下を招き、焼結鉱の冷間強度や歩留りを悪化させる。そこで、焼結鉱中のＭｇＯ含有率の範囲を１．２〜４．０％とした。

ここで、本発明では、ＭｇＯ含有率の下限値は１．２％であって、特許文献８におけるＭｇＯ含有率の下限値である１．５％と比較して０．３％低い。この理由は以下のとおりである。すなわち、特許文献８では焼結原料の造粒を一括して行うのに対して、本発明では、ドロマイトを同化性が高い高結晶水鉱石とともにＣａＯ含有率の高い原料群へ配合するので、カルシウムフェライトへのＭｇおよびＳｉの固溶が促進され、その結果、ファイヤライトおよびライムオリビンの形成が抑制されやすい。また、本発明では、マグネシオフェライトやマグネシオウスタイトが形成されやすく、ヘマタイトが形成されにくくなる。したがって、焼結鉱全体としてのＭｇＯ含有率が若干低くても被還元性や還元粉化性が改善されるからである。

本発明の焼結鉱の製造方法の効果を確認するため、下記の焼結鉱製造試験を実施し、成品焼結鉱の歩留りおよび品質を評価した。

１．試験方法
本発明の効果確認は、下記の方針にて行った。はじめに、全鉱石中のピソライト鉱石の配合率を７８．４％とし、ドロマイト粒度を−１ｍｍの比率で５５％とし、焼結鉱ＳｉＯ₂含有率が４．３％である本発明の前提条件を満足する焼結鉱製造試験を実験室規模の小型焼結試験機により実施し、成品歩留り、焼結鉱冷間強度、還元粉化性および被還元性について、上記の焼結鉱と本発明法により製造した焼結鉱との比較を行って、本発明法の効果を確認した。

さらに、ピソライト鉱石の配合率を２８．１％とし、焼結鉱ＳｉＯ₂含有率が４．６％であるベース条件で焼結鉱製造試験を実施し、この焼結鉱と本発明法により製造した焼結鉱との比較を行って、ＳｉＯ₂含有率の低下による還元粉化性の悪化、高結晶水鉱石多配合による成品歩留りの低下および冷間強度の低下に対して、本発明法が対応できるか否かを評価した。

次いで、全体の試験方法について説明する。上述の実験室規模の小型焼結試験機に焼結原料を装入した後、バッチ方式で焼成試験を実施した。焼結層のサイズは、幅：４００ｍｍ、層高：４５０ｍｍ、機長方向長さ：２４００ｍｍとした。

焼成試験は、下記の試験群１から試験群３までの３群とし、試験群１は焼結鉱ＭｇＯ含有率の変更試験、試験群２は焼結鉱成分一定で、原料群の分割方法を変更した試験、そして、試験群３は高速攪拌混合機（高速攪拌ミキサー）を使用した造粒方法変更試験とした。

試験に当たっては、ＭｇＯ含有率が１．２％、１．６％、１．８％、２．３％、３．３％、３．８％の６種類の試験を通じて、試験番号Ｈ１２を基準となる本発明例と定めた。試験番号Ｈ１２は、ＦｅＯ含有率：８．４％、ＭｇＯ含有率：１．６％、ＳｉＯ₂：４．３％、および塩基度（ＣａＯ含有率／ＳｉＯ₂含有率）：１．９５であり、特許請求の範囲の請求項１の範囲内である。

試験群１：ＭｇＯ含有率を変更させて、各ＭｇＯ含有率において本発明例と比較例とを
比較。

試験群２：焼結鉱成分組成を一定（ＳｉＯ₂：４．３％、ＭｇＯ含有率：１．６％、Ｆ
ｅＯ含有率：８．４％、塩基度：１．９５）にて、原料群の分割方法を変更
させて、本発明法と比較例とを比較。

試験群３：本発明例において、さらに高速攪拌混合機を使用した効果を評価。

なお、ＭｇＯ含有率は、ドロマイトの配合量を変化させることにより変化させ、熱源としての粉コークスの配合率を調整することによって、焼結鉱ＦｅＯ含有率を一定に保つように調整した。本発明例の効果は、ベース条件（ＳｉＯ₂：４．６％、ＭｇＯ含有率：１．２％、塩基度：１．９５、ドロマイト粒度（−１ｍｍ比率）：５５％）に対する相対評価とした。

表１に、各試験における焼結鉱成分、分割配合方法、造粒方法、および試験結果を示した。

表１において、試験番号Ｂ１はベース条件の試験を、試験番号Ｈ１１〜Ｈ１６は、前記試験群１の本発明例を、試験番号Ｃ１１〜Ｃ１８は、前記試験群１の比較例を、試験番号Ｃ２１〜Ｃ２３は、試験群２の比較例を、試験番号Ｈ２１、Ｈ１２およびＨ２３は、試験群２の本発明例を、そして、試験番号Ｈ１２およびＨ３１は、試験群３の本発明例を、それぞれ表す。

同表中の＊印は請求項１で規定する範囲を外れることを示す。試験番号欄の頭文字Ｂの表示はベース配合の試験を、同Ｈの表示は本発明例を、同Ｃの表示は比較例を、それぞれ示す。また、区分欄の１の表示は請求項１に記載の条件を満たすことを、１、２の表示は請求項１および２に記載の条件をそれぞれ満たすことを示す。

２．試験条件
（１）配合方法
本試験に使用した焼結原料の化学成分組成を表２に、配合条件を表３および表４に、それぞれ示した。

ドロマイト粒度については、粒径１ｍｍ以下の比率を５５％とした。また、高結晶水鉱石の配合については、べ一ス条件で２８．１％、それ以外では全ケースを通じて７８．４％とした。なお、表３に示される配合の他に、返鉱を表２の配合の合計に対して２０％添加した。

また、粉コークス配合率は、ベース条件の試験番号Ｂ１で３．６％、本発明例の試験番号Ｈ１２で４．１％とした。試験群１では、試験番号Ｈ１２の配合から石灰石とドロマイトの一部をＭｇＯに置換することによってＭｇＯ含有率を変更した。さらに、ＭｇＯ含有率の変更時にＦｅＯ含有率が変化することを考慮して、粉コークス配合率を調整することによりＦｅＯ含有率を目標値に調整した。また、ＭｇＯ含有率が一定の試験群２および試験群３については、粉コークス配合率は４．１％で一定とした。

（２）造粒方法
造粒方法は、原料を複数の原料群に分割し、それに対応させて造粒系統を複数の系列に分割するケースと分割しないケースとを設けた。図４は、造粒方法を示す図であり、同図（ａ）は、原料を複数の原料群に分割して各原料群を別々に造粒した後、合流させる造粒方法を、同図（ｂ）は、原料を複数の原料群に分割して各原料を別々に造粒した後、合流させ、さらに造粒する造粒方法を、同図（ｃ）は、原料を複数の原料群に分割し、特定の原料群を造粒後、合流させ、さらに造粒する造粒方法を、そして、同図（ｄ）は、原料を複数の原料群に分割せずに造粒する造粒法を、それぞれ表す。

造粒機は、試験番号Ｈ３１以外の試験では、ドラムミキサーを用いた。また、試験番号Ｈ３１では、造粒Iにおいて高速攪拌ミキサーにより造粒した原料と造粒IIにおいてドラムミキサーにより造粒した原料とを合流させ、さらに造粒IIIにおいてドラムミキサーにより造粒した。

（３）分割造粒方法
図４における（ａ）、（ｂ）および（ｃ）については、原料を銘柄単位で原料群Ａと原料群Ｂとに分割した。

表５に、分割造粒法に用いた分割配合の内訳を示す。

分割造粒法を採用する造粒方法ａ、造粒方法ｂおよび造粒方法ｃについては、原料群Ａの銘柄を下記のとおり選定した。分割配合αでは、原料群Ａとして、高結晶水鉱石のウェストアンジェラス、ドロマイトおよび石灰石の配合物を用い、分割配合βでは、原料群Ａとして、高結晶水鉱石のローブリバーおよびドロマイトの配合物を用い、分割配合γでは、原料群Ａとして、赤鉄鉱のカラジャス、ドロマイトおよび石灰石の配合物を用いた。

（４）試験評価項目
試験結果は、還元粉化性（ＲＤＩ）、被還元性（ＲＩ）、冷間強度（ＴＩ）および成品歩留りを測定し、評価した。

焼結成品の焼結ケーキをクラッシヤーにより破砕後、ＳＩ試験機を用いて２ｍの高さから４回落下させた後、粒径５ｍｍ以上の焼結鉱を＋５ｍｍ産物と定義し、焼結ケーキから床敷きを除いた質量に対する＋５ｍｍ産物の質量比率（％）を成品歩留りとした。また、−５ｍｍ産物を返鉱と定義した。

前記の還元粉化性は、製銑部会法として規定された還元後の粉化率を示す指数ＲＤＩ（−３ｍｍ％）により評価した。本指数は、数値が小さいほど良好であることを意味する。

被還元性としては、ＪＩＳ Ｍ ８７１３に規定された還元率ＲＩ（％）を用い、冷間強度としては、ＪＩＳ Ｍ ８７１２に規定された焼結鉱の冷間における回転強度ＴＩ（＋５ｍｍ％）を用いた。

また、焼結鉱中のＦｅＯ含有率の化学分析は、粒径１９〜２１ｍｍの焼結鉱を用い、ＪＩＳ Ｍ ８２１３に規定された分析方法に準拠して行った。

３．試験結果
（１）試験群１の結果
図１は、試験群１における試験結果を示す図であり、同図（ａ）は、焼結鉱ＭｇＯ含有率と還元粉化性との関係を、同図（ｂ）は、焼結鉱ＭｇＯ含有率と被還元性との関係を、同図（ｃ）は、焼結鉱ＭｇＯ含有率と冷間強度との関係を、そして、同図（ｄ）は、焼結鉱ＭｇＯ含有率と成品歩留りとの関係を、それぞれ表す。

還元粉化性：
本発明法の原料分割造粒法により製造された焼結鉱は、ＭｇＯ含有率によらず、比較例の原料一括造粒法に比較して、還元粉化性が改善された。さらに、本発明法により製造された焼結鉱では、ＳｉＯ₂含有率が３．２％と低い場合においても、ＳｉＯ₂含有率が４．６％のベース条件に比較して還元粉化性の改善効果が大きい。

特に、ＭｇＯ含有率が１．２％の場合には、比較例の原料一括造粒法では、ベース条件の場合に比較して還元粉化性が悪化したが、本発明法の分割造粒法では、ベース条件の場合と比較しても還元粉化性が大幅に改善された。

被還元性：
本発明法の原料分割造粒法により製造された焼結鉱は、ＭｇＯ含有率によらず、比較例の原料一括造粒法に比較して、被還元性が改善された。さらに、本発明法により製造された焼結鉱では、ベース条件に比較して被還元性が大幅に改善されている。

成品歩留りおよび冷間強度：
本発明法の原料分割造粒法により製造された焼結鉱は、ＭｇＯ含有率が４％以下において、成品歩留りおよび冷間強度がいずれも改善された。また、ＭｇＯ含有率が４％以下において、高結晶水鉱石の配合率の少ないベース条件の場合と比較しても成品歩留りおよび冷間強度が改善されている。

上記の結果より、適正なＭｇＯ含有率において、高結晶水鉱石、ドロマイトおよび石灰石を原料群に分割して造粒する本発明法を用いることにより、従来の焼結鉱製造方法により製造された焼結鉱ではＳｉＯ₂含有率の低下により悪化していた還元粉化性、冷間強度および成品歩留りが改善されることが確認された。また、ＳｉＯ₂含有率が低下した場合に従来の焼結鉱製造方法によっても改善されていた被還元性は、本発明法を用いれば、さらに一層改善されることが明らかとなった。

（２）試験群２の結果
図２は、試験群２における試験結果を示す図であり、同図（ａ）は、造粒法および分割配合法と還元粉化性との関係を、同図（ｂ）は、造粒法および分割配合法と被還元性との関係を、同図（ｃ）は、造粒法および分割配合法と冷間強度との関係を、そして、同図（ｄ）は、造粒法および分割配合法と成品歩留りとの関係を、それぞれ表す。

同図（ａ）および（ｂ）において、造粒法がａであって、分割配合をγ、βおよびαと変更した結果の比較から明らかなとおり、還元粉化性および被還元性は、高結晶水鉱石、ドロマイトおよび石灰石を分割造粒した配合法において改善された。また、同図（ａ）および（ｂ）によれば、分割配合がαであって、造粒法をａ、ｂおよびｃと変更した場合においても、還元粉化性および被還元性ともに改善されており、相互には大きな差異はなかった。さらに、同図（ｃ）および（ｄ）に示されるとおり、冷間強度および成品歩留りについても改善が見られた。

（３）試験群３の結果
図３は、試験群３における試験結果を示す図であり、同図（ａ）は、高速攪拌ミキサーの使用の有無と還元粉化性との関係を、同図（ｂ）は、高速攪拌ミキサーの使用の有無と冷間強度、成品歩留りおよび被還元性との関係を、それぞれ表す。

造粒Iの工程に高速攪拌ミキサーおよびドラムミキサーを使用することにより、還元粉化性、被還元性、冷間強度および成品歩留りがいずれも改善された。

なお、本実施例においては、本発明例として原料を原料群Ａおよび原料群Ｂとに分割し、原料群Ａに高結晶水鉱石、ドロマイトおよび石灰石を配合する方法を説明したが、本発明の方法には、原料群を３群以上に分割し、そのうちの２群以上に高結晶水鉱石、ドロマイトおよび石灰石を配合する方法も含まれることはいうまでもない。

本発明の方法によれば、焼結原料を複数の群に分割して造粒し、それらの群のうちの少なくとも一つの群に高結晶水鉱石、ドロマイトおよび石灰石を配合して造粒するので、高結晶水鉱石を多配合した場合においても、焼結鉱中のＭｇＯ成分含有率およびＦｅＯ成分含有率を適正化した上で、高結晶水鉱石、ドロマイトおよび石灰石を分割造粒することにより、焼結鉱の成品歩留りを向上させ、しかも還元粉化性などの焼結鉱品質を改善した低ＳｉＯ₂焼結鉱を製造することができる。さらに、高結晶水鉱石、ドロマイトおよび石灰石を配合した群の造粒工程において、高速攪拌羽根を内蔵した混合機により造粒することにより、上記の効果を一層高めることができる。よって、本発明の方法は、高結晶水鉱石多配合下において、還元粉化性などの焼結鉱品質を改善するとともに成品歩留りを向上させることのできる低ＳｉＯ₂焼結鉱の製造方法として、焼結および高炉操業技術分野において広範に適用できる。

試験群１における試験結果を示す図であり、同図（ａ）は、焼結鉱ＭｇＯ含有率と還元粉化性との関係を、同図（ｂ）は、焼結鉱ＭｇＯ含有率と被還元性との関係を、同図（ｃ）は、焼結鉱ＭｇＯ含有率と冷間強度との関係を、そして、同図（ｄ）は、焼結鉱ＭｇＯ含有率と成品歩留りとの関係を、それぞれ表す。 試験群２における試験結果を示す図であり、同図（ａ）は、造粒法および分割配合法と還元粉化性との関係を、同図（ｂ）は、造粒法および分割配合法と被還元性との関係を、同図（ｃ）は、造粒法および分割配合法と冷間強度との関係を、そして、同図（ｄ）は、造粒法および分割配合法と成品歩留りとの関係を、それぞれ表す。 試験群３における試験結果を示す図であり、同図（ａ）は、高速攪拌ミキサーの使用の有無と還元粉化性との関係を、同図（ｂ）は、高速攪拌ミキサーの使用の有無と冷間強度、成品歩留りおよび被還元性との関係を、それぞれ表す。 造粒方法を示す図であり、同図（ａ）は、原料を複数の原料群に分割して各原料群を別々に造粒した後、合流させる造粒方法を、同図（ｂ）は、原料を複数の原料群に分割して各原料を別々に造粒した後、合流させ、さらに造粒する造粒方法を、同図（ｃ）は、原料を複数の原料群に分割し、特定の原料群を造粒後、合流させ、さらに造粒する造粒方法を、そして、同図（ｄ）は、原料を複数の原料群に分割せずに造粒する造粒法を、それぞれ表す。

Claims (2)

1. 焼結原料を複数の原料群に分割して造粒し、ＳｉＯ₂含有率が３．８〜４．５質量％、ＭｇＯ含有率が１．２〜４．０質量％、ＦｅＯ含有率が８〜１２質量％の焼結鉱を製造する方法であって、前記原料群のうちの少なくとも一つの原料群の配合に、結晶水含有率が４質量％以上の高結晶水鉱石とドロマイトおよび石灰石を配合して造粒することを特徴とする低ＳｉＯ₂焼結鉱の製造方法。
2. 前記の高結晶水鉱石とドロマイトおよび石灰石を配合した原料群の造粒において、高速攪拌羽根を内蔵した混合機を用いて造粒することを特徴とする請求項１に記載の低ＳｉＯ₂焼結鉱の製造方法。
   

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