JP2008196027A - 焼結鉱の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】高炉スラグを形成する成分の含有量が従来よりも少なくても、９０％以上の落下強度（ＳＩ）と３５％以下の還元粉化性（ＲＤＩ）を維持でき、しかも、被還元性（ＲＩ）の低下をも防止することが可能な焼結鉱の製造方法を提案する。
【解決手段】少なくとも、粉鉄鉱石、副原料および炭材を混合してなる配合原料を、水分を添加して造粒した後に焼結機へ供給し、炭材の燃焼によって溶融し、冷却して、ＳｉＯ_２：４．０〜５．０ｍａｓｓ％、ＣａＯ：７〜９ｍａｓｓ％を含有する低スラグ成分の焼結鉱を製造する方法において、前記粉鉄鉱石と炭材の一部を予め混合し、造粒して見掛け密度が２．７ｇ／ｃｍ^３以上の予備造粒物（Ａ）を形成し、次いで、その予備造粒物（Ａ）と前記配合原料の残部とを混合し、造粒してから焼結機へ供給することを特徴とする焼結鉱の製造方法。
【選択図】図１

Description

本発明は、高炉で溶銑を製造する際の原料となる焼結鉱の製造方法に関し、特に、高炉スラグを形成する成分であるＳｉＯ_２やＣａＯの含有量が少ないにもかかわらず、落下強度（ＳＩ）が高く、被還元性（ＲＩ）、還元粉化性（ＲＤＩ）が良好な特性を有する焼結鉱の製造方法に関するものである。

近年、良質の塊状鉄鉱石が枯渇してきているため、高炉へ装入する鉄源原料として、焼結鉱の使用比率が一層高まっている。この焼結鉱は、粉状鉄鉱石、硫酸滓、砂鉄、スケール、高炉ダストおよび転炉ダスト等の鉄源に、造滓材としての石灰石、返鉱および焼成のための熱源としての炭材を混合した配合原料に、適量の水分を添加して混合し、造粒し、次いで、その造粒した配合原料を焼結機のパレット上に層状に充填し、空気を下向きに流通させながら前記炭材を燃焼させて配合原料を溶融してから冷却し、破砕して製造している。つまり、焼結鉱は、粉状鉄鉱石等の鉄源を、造滓（スラグ）成分であるフラックスとしてのＣａＯやＳｉＯ_２等と、反応、溶融させて塊状化した、いわゆる人工鉱石である。この焼結鉱の焼成過程では、熱源および凝結材としての炭材（コークス）の燃焼に伴う発熱により、鉄鉱石と石灰等の副原料とが反応して、カルシウムフェライト（ＣａＯ・ｎＦｅ_２Ｏ_３、ＣａＯ・ｎＦｅ_３Ｏ_４）やオリビン（ＳｉＯ_２・Ｆｅ_２Ｏ_３）等の融体物を生成する。

しかし、現在、高炉で使用している焼結鉱は、塊状鉄鉱石に比較して、ＳｉＯ_２やＣａＯの含有量が多い。そのため、高炉へ装入する鉄源原料としての焼結鉱の使用比率が高くなるのに伴って、高炉スラグの発生量が増加し、高炉の燃料比（溶銑１トンを溶製するに必要な燃料の量）の増大や、発生した高炉スラグの処理費の増大を招く等の問題が発生している。また、最近では、省資源・省エネルギーの観点から、高炉の燃料比およびスラグ比（スラグ量／高炉原料量）の低減に対する要求は強まりつつある。

一方、焼結鉱中のＳｉＯ_２、ＣａＯ含有量の低減を図ることは、焼結鉱の強度低下、還元粉化性（ＲＤＩ）の悪化をもたらす原因となる。例えば、特許文献１には、ＣａＯを６〜９ｗｔ％とした低スラグ焼結鉱の製造方法が、特許文献２には、ＳｉＯ_２が平均５ｗｔ％以下で、ＣａＯ／ＳｉＯ_２が１．９０〜２．１０の焼結鉱の製造方法が、特許文献３には、ＳｉＯ_２が４．２〜４．９ｍａｓｓ％、ＭｇＯが１．５〜３．０ｍａｓｓ％で、ＣａＯ／ＳｉＯ_２が１．８〜２．２の焼結鉱の製造方法が、また特許文献４には、ＳｉＯ_２が４．６％以下、ＣａＯ／ＳｉＯ_２が１．０〜３．０、ＭｇＯが０．５％超え程度の焼結鉱の製造方法が提案されている。

しかしながら、これらの製造方法は、いずれもＳｉＯ_２、ＣａＯ含有量の低下に伴い、落下強度（ＳＩ）が低下するという問題が解決されておらず、現状では、ＳｉＯ_２含有量の下限値は４．５ｍａｓｓ％程度、ＣａＯ含有量の下限値は９．０ｍａｓｓ％程度に抑えられ、また、落下強度（ＳＩ）は８５％程度、還元粉化性（ＲＤＩ）は４０％程度となっている。因みに、現状の、ＳｉＯ_２を４．５ｍａｓｓ％以上、ＣａＯを９．０ｍａｓｓ％以上含有する焼結鉱では、落下強度（ＳＩ）は８９％程度、還元粉化性（ＲＤＩ）が３５％程度である。

また、含有するＳｉＯ_２、ＣａＯ等のいわゆる「フラックス」を減少する方法に対して、配合原料中の炭材含有量を増加することにより、現状の落下強度、還元粉化性を維持する方法も考えられる。しかし、その場合には、焼結鉱のミクロ組織が、溶融時に生成したオリビン系融液に由来する結晶の多いものとなり、焼結鉱の被還元性（ＲＩ）が劣化するという別の問題が発生する。

そこで、いわゆる「フラックス」を減少させる他の方法として、予めＳｉＯ_２含有量の低い予備造粒物を形成し、その後、この予備造粒物にＳｉＯ_２含有量の高い原料を加えて再度造粒することにより、高炉スラグ形成成分の含有量が従来の焼結鉱よりも少なくても、落下強度（ＳＩ）を９０％以上に維持可能な焼結鉱の製造方法が提案されている（特許文献５参照）。
特開平１０−２７３７３８号公報 特開平１１−０８０８４５号公報 特開平１１−１３１１５１号公報 特開２０００−１７８６５９号公報 特開２００５−２２０３９９号公報

しかしながら、特許文献５に記載の方法では、予備造粒物と残りの原料との結合を強化するために、予備造粒物中に添加する炭材の量を多くする必要があり、その結果、トータルの炭材使用量が多くなるという問題がある。炭材使用量が増加すると、上記のように、焼結鉱の被還元性（ＲＩ）が低下する。

本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、高炉スラグを形成する成分の含有量が従来よりも少なくても、９０％以上の落下強度（ＳＩ）と３５％以下の還元粉化性（ＲＤＩ）を維持でき、しかも、被還元性（ＲＩ）の低下をも防止することが可能な焼結鉱の製造方法を提案することにある。

発明者らは、上記課題の達成に向けて鋭意検討を重ねた。その結果、焼結用配合原料の一部を予備増粒し、高密度な予備造粒物を形成し、この予備造粒物と残りの配合原料とを合わせて焼結を行えば、マグネタイト系融液を主体とした強度の高い芯を有する焼結鉱を得ることができることを知見し、本発明を完成させた。

すなわち、本発明は、少なくとも、粉鉄鉱石、副原料および炭材を混合してなる配合原料を、水分を添加して造粒した後に焼結機へ供給し、炭材の燃焼によって溶融し、冷却して低スラグ成分の焼結鉱を製造する方法において、前記粉鉄鉱石と炭材の一部を予め混合し、造粒して見掛け密度が２．７ｇ／ｃｍ^３以上の予備造粒物（Ａ）を形成し、次いで、その予備造粒物（Ａ）と前記配合原料の残部とを混合し、造粒してから焼結機へ供給することを特徴とする焼結鉱の製造方法である。

また、本発明は、少なくとも、粉鉄鉱石、副原料および炭材を混合してなる配合原料を、水分を添加して造粒した後に焼結機へ供給し、炭材の燃焼によって溶融し、冷却して低スラグ成分の焼結鉱を製造する方法において、前記粉鉄鉱石と炭材の一部を予め混合、造粒して見掛け密度が２．７ｇ／ｃｍ^３以上の予備造粒物（Ａ）を形成すると共に、前記配合原料の残部を混合し、造粒して予備造粒物（Ｂ）を形成し、次いで、それらの予備造粒物（Ａ）と（Ｂ）を混合してから焼結機へ供給することを特徴とする焼結鉱の製造方法である。

本発明の製造方法における上記焼結鉱は、ＳｉＯ_２：４．０〜５．０ｍａｓｓ％、ＣａＯ：７〜９ｍａｓｓ％を含有するものであることを特徴とする。

また、本発明の製造方法においては、ＳｉＯ_２含有量が３．６ｍａｓｓ％以下の粉鉄鉱石を用いて予備造粒物（Ａ）を形成することを特徴とする。

また、本発明の製造方法においては、上記予備造粒物（Ａ）を形成するに際して、粉鉄鉱石および炭材に加えてＣａＯを含有する副原料を添加して、ＣａＯ含有量が６ｍａｓｓ％以下（０ｍａｓｓ％を除く）の予備造粒物（Ａ）を形成することを特徴とする。

また、本発明の製造方法においては、上記予備造粒物（Ａ）の炭材含有量を１ｍａｓｓ％以上とすることを特徴とする。

本発明の製造方法によれば、焼結鉱の配合原料の一部を高密度に予備造粒し、次いで、残りの原料と合わせて造粒し、焼結を行うことにより、マグネタイト系融液を主体にした高強度の芯を有する焼結鉱を得ることができるので、高炉スラグを形成する成分の含有量を従来よりも低減しても、９０％以上の落下強度（ＳＩ）と３５％以下の還元粉化性（ＲＤＩ）を有し、かつ、被還元性（ＲＩ）の良好な焼結鉱の製造が可能となる。したがって、本発明により製造された焼結鉱を使用することにより、高炉スラグの発生量の低減と、高炉の燃料比の改善が可能となる。

本発明をなすに至った経緯について説明する。
焼結鉱は、粉鉄鉱石等の鉄源を「フラックス」、つまりＣａＯやＳｉＯ_２等のスラグ成分と反応溶融させたのち冷却して塊成化したものである。そのため、焼結鉱の強度には、配合原料の粒度や配合比率、塩基度等、様々な因子が影響を及ぼすことは周知の通りである。特に、ＳｉＯ_２含有量が４．０〜５．０ｍａｓｓ％、ＣａＯ含有量が７〜９ｍａｓｓ％程度の低スラグ成分の焼結鉱では、ＣａＯやＳｉＯ_２等のフラックス成分の減少に伴って融液量が不足し、製品たる焼結鉱の落下強度（ＳＩ）の低下が顕著となる。また、ＳｉＯ_２の含有量が４．５ｍａｓｓ％を下回る場合には、還元粉化性（ＲＤＩ）の劣化も顕著となる。

そこで、発明者らは、添加するフラックス成分に依存しない融液の生成を種々試みたところ、配合原料の中のＳｉＯ_２含有量が３．６ｍａｓｓ％以下である粉鉄鉱石と炭材の一部とからなる造粒物を予め形成し（以降、この造粒物を「予備造粒物」と称する）、次いで、上記予備造粒物と残りの配合原料（配合原料のうち、上記予備造粒に使用しなかった原料）を用いて再造粒し、該予備造粒物の表面を残りの原料で覆った二層構造としてから焼結すると、比較的被還元性が高く、高強度な焼結体が得られることを見出し、その知見に基づき特許文献５に記載の発明を完成させた。

しかしながら、予備造粒物中への炭材の添加量が６ｍａｓｓ％未満の場合には、融液の生成量が不足し、所望の強度が得られないことがあるため、炭材添加量は６ｍａｓｓ％以上とすることが好ましいとするものであった。

そこで、更なる改良を加えるため、予備造粒物内部の接着方法について検討した。その結果、予備造粒物の見掛け密度を２．７ｇ／ｃｍ^３以上とし、その予備造粒物の表面を残りの配合原料（配合原料のうち、上記予備造粒および被覆造粒に使用しなかった原料）で覆い、二層構造となるよう再度造粒してから焼結すると、少ない炭材量でも、比較的被還元性が高くかつ高強度な焼結体が得られることを新規に見出した。

焼結鉱の還元粉化は、高炉の還元過程でのヘマタイトからマグネタイトへの結晶構造の変化に伴う膨張に起因する。還元粉化の主な原因は、二次ヘマタイトであり、この二次ヘマタイトは、焼結鉱製造時にカルシウムフェライトが分解溶融する１３００℃以上の高温状態で存在するマグネタイトが冷却される際に再酸化されて生成する。したがって、還元粉化を低減するには、二次ヘマタイトの生成を抑制する、すなわち、マグネタイトの残存比率を高めるのが有効である。しかしながら、マグネタイトは、一般的に、還元粉化性を改善する反面、被還元性を悪化させる。その理由は、マグネタイトは融液から生成するため、結晶が粗大化しやすく、焼結組織中の微細気孔の量が少なくなるためである。この点、本発明では、予備造粒物の見掛け密度を大きくすることにより融液生成量を少なくすることができるので、マグネタイトの被還元性を良好に維持することができる。

予備造粒物を形成するに際しては、ＳｉＯ_２含有量が３．６ｍａｓｓ％以下の粉鉄鉱石を用いることが望ましい。ＳｉＯ_２含有量が３．６ｍａｓｓ％以下の粉鉄鉱石を用いた場合には、オリビン系融液の生成量が少なくなるため、高い被還元性が得られ易いためである。

また、本発明では、予備造粒を行うに際しては、粉鉄鉱石および炭材に加えて、ＣａＯを含有する副原料を添加して、ＣａＯ含有量が６ｍａｓｓ％以下である予備造粒物（Ａ）を形成するのが望ましい。というのは、ＣａＯを含有する副原料を添加することにより、焼結体の強度、被還元性は改善されるが、造粒物中へのＣａＯの添加量が多くなるほど、残りの配合原料中のＣａＯ含有量を低下する必要があるため、焼結鉱全体としての強度が低下するからである。したがって、予備造粒物中へのＣａＯ添加は、６ｍａｓｓ％以下とするのが好ましい。

次いで、発明者らは、予備造粒物中への炭材添加量の好適範囲について検討した。ＳｉＯ_２含有量が３．６ｍａｓｓ％以下である粉鉄鉱石と炭材との予備造粒物（特許文献５に記載の予備造粒物）では、融液生成量が不足し、所望の強度が得られない場合があるので、炭材添加量は６ｍａｓｓ％を下限とする必要があった。しかし、本発明では、融液生成量の不足を、予備造粒物中の空隙を減少して粉鉱石どうしの密着度を高めることにより補うこととした。すなわち、本発明は、予備造粒物の見掛け密度を２．７ｇ／ｃｍ^３以上とすることによって予備造粒物中への炭材添加量の規制を緩和し、炭材添加量が６ｍａｓｓ％未満であっても高強度の焼結鉱の製造を可能とするものである。

上記予備造粒物の見掛け密度における炭材添加量の好適範囲は以下の通りである。
本発明においては、予備造粒物への炭材添加量は、１ｍａｓｓ％を下限とするのが好ましい。炭材添加量が１ｍａｓｓ％未満では、予備造粒物（Ａ）中の融液生成量が過少となり、予備造粒物の見掛け密度を２．７ｇ／ｃｍ^３以上としても、強度が低下し、所望の強度が得られなくなることがあるからである。なお、炭材添加量の上限については、特に設ける必要はなく、製造上の経済性から決定すればよい。ただし、より高強度を得たい場合には、炭材の添加量を６ｍａｓｓ％以上とするのが望ましいが、炭材添加量の増加に伴う融液量の増大によって、マグネタイトの被還元性が低下するため、炭材添加量は６ｍａｓｓ％程度を上限として適宜調整して決定することが望ましい。

また、本発明においては、粉鉄鉱石と炭材の一部から形成された予備造粒物（以降、予備相粒物（Ａ）とも言う）は、残りの原料から形成された予備造粒物（以降、予備相粒物（Ｂ）と言う）と混合してから焼結しても良い。これは予備造粒物（Ａ）のＣａＯ含有量が少ない場合には、残りの原料からなる造粒物（Ｂ）のＣａＯ含有量が多くなり、予備造粒物（Ｂ）から生成するカルシウムフェライト融液が多くなって、予備造粒物（Ａ）との接着性が向上するためである。

次に、図を用いて本発明に係る焼結鉱の製造方法について説明する。
図１は、本発明に係る焼結鉱の製造工程の一例を説明するフロー図であり、鉄源原料として粉鉄鉱石のみを用いて、ＳｉＯ_２含有量が４．０〜５．０ｍａｓｓ％の焼結鉱を（ａ）〜（ｇ）の工程により製造する方法を示したものである。
工程（ａ）：まず、ＳｉＯ_２含有量が４．０〜５．０ｍａｓｓ％の焼結鉱を製造するに当たり、鉄源である粉鉄鉱石の配合（焼結原料の配合）を決定する。すなわち、予備造粒物の製造に使用する粉鉄鉱石の使用量に基づき、その他の粉鉄鉱石の使用量を求め、全焼結原料（全配合原料）としてのＳｉＯ_２含有量が４．０〜５．０ｍａｓｓ％となる焼結原料の配合を決定する。この際、ＳｉＯ_２含有量が３．６０ｍａｓｓ％以下の粉鉄鉱石を予備造粒物に使用する場合には、その粉鉄鉱石の使用量に基づき、その他の粉鉄鉱石の使用量を求め、全焼結原料としてＳｉＯ_２含有量が４．０〜５．０ｍａｓｓ％となる焼結原料の配合を決定する。これとは逆に、ＳｉＯ_２含有量が３．６０ｍａｓｓ％以下の粉鉄鉱石以外のその他の配合から、全焼結原料（全配合原料）としてのＳｉＯ_２含有量が４．０〜５．０ｍａｓｓ％となるように、ＳｉＯ_２含有量３．６０ｍａｓｓ％以下の粉鉄鉱石の使用量を求めてもよい。
工程（ｂ，ｃ）：次いで、予備造粒物の形成に使用する粉鉄鉱石に対して添加するＣａＯおよび炭材の量を決定し、混合する。ここで、ＣａＯを添加する副原料としては、石灰石、生石灰等を用いることができる。
工程（ｄ）：一方、予備造粒物に使用する粉鉄鉱石以外の残りの焼結原料についても、同様に、添加するＣａＯ、炭材量を決定する。
工程（ｅ）：次いで、上記ＣａＯおよび炭材を混合した予備造粒物に用いる粉鉄鉱石に、水を加え、造粒して予備造粒物とする。なお、この予備造粒物の形成においては、見掛け密度が２．７ｇ／ｃｍ^３以上となるよう粉鉄鉱石の配合を調整し、また、造粒時のバインダーとしては、水あるいは必要に応じて生石灰、ベントナイト、糖蜜などを使用してもよい。造粒機としては、パンペレタイザーを用いることができる。
工程（ｆ）：次いで、ドラムミキサー等を用いて、上記予備造粒物と、残りの焼結原料とを混合し、造粒する。残りの焼結原料と、それに添加するＣａＯおよび炭材、さらに必要に応じて添加するＳｉＯ_２原料は、ドラムミキサーの入り側から前記予備造粒物とともに装入し、混合と転動による造粒操作を加えて、予備造粒物の表面に粉状原料を外装化し、擬似粒子化する。
工程（ｇ）：上記擬似粒子化した焼結原料を焼結機パレット上に装入し、焼結する。

次に、本発明に係る焼結鉱の製造方法の他の実施形態を、図２を用いて説明する。
工程（ａ）：まず、ＳｉＯ_２含有量が４．０〜５．０ｍａｓｓ％の焼結鉱を製造するに当たり、焼結原料の鉄源である粉鉄鉱石の配合（焼結原料の配合）を決定する。すなわち、予備造粒物（Ａ）の製造に使用する粉鉄鉱石の使用量に基づき、その他の粉鉄鉱石の使用量を求め、全焼結原料（全配合原料）としてのＳｉＯ_２含有量が４．０〜５．０ｍａｓｓ％となる焼結原料の配合を決定する。この際、ＳｉＯ_２含有量が３．６０ｍａｓｓ％以下の粉鉄鉱石を予備造粒物（Ａ）に使用する場合には、その粉鉄鉱石の使用量に基づき、その他の粉鉄鉱石の使用量を求め、全焼結原料としてＳｉＯ_２含有量が４．０〜５．０ｍａｓｓ％となる焼結原料の配合を決定する。これとは逆に、ＳｉＯ_２含有量が３．６０ｍａｓｓ％以下の粉鉄鉱石以外のその他の配合から、全焼結原料（全配合原料）としてのＳｉＯ_２含有量が４．０〜５．０ｍａｓｓ％となるように、ＳｉＯ_２含有量３．６０ｍａｓｓ％以下の粉鉄鉱石の使用量を求めてもよい。
工程（ｂ，ｃ）：次いで、予備造粒物（Ａ）の形成に使用する粉鉄鉱石に対して添加するＣａＯおよび炭材の量を決定し、混合する。ここでＣａＯを添加する副原料としては、石灰石、生石灰等を用いることができる。
工程（ｄ，ｅ）：また、上記予備造粒物（Ａ）の形成に使用する粉鉄鉱石以外の残りの焼結原料についても同様に、ＣａＯ、炭材の添加量を決定する。
工程（ｆ）：次いで、上記予備造粒物（Ａ）に使用するＣａＯおよび炭材を混合した粉鉄鉱石に、水を加えて造粒し、予備造粒物（Ａ）とする。なお、この予備造粒物（Ａ）の形成においては、見掛け密度が２．７ｇ／ｃｍ^３以上となるよう粉鉄鉱石の配合を調整し、また、造粒時のバインダーとしては、水のほかに必要に応じて生石灰、ベントナイト、糖蜜などを使用してもよい。また、造粒機としては、パンペレタイザーを用いることができる。
工程（ｇ）：一方、残りの焼結原料は、ドラムミキサーを用いて混合し、造粒する。この際、ＣａＯおよび炭材、さらに必要に応じてＳｉＯ_２原料を加えて、ドラムミキサーの入り側から装入し、混合と転動による造粒操作を加えて擬似粒子化し、予備造粒物（Ｂ）を形成する。
工程（ｈ）：上記予備造粒物（Ａ）と予備造粒物（Ｂ）を混合し、焼結機パレット上に装入し、焼結する。

以下に、本発明に係る焼結鉱の製造方法を具体的な実施例で説明すると共に、本発明で得られた焼結鉱と従来の方法で得られた焼結鉱とを比較し、本発明の効果を確認する。
なお、この実施例では、表１に示した化学成分の異なるＡ〜Ｉの９銘柄の粉鉄鉱石を使用し、表２に示した配合割合で配合した。以降、これら焼結原料を「新原料」と称する。また、副原料としては、表３に示したような化学成分を有する石灰石、ドロマイト、Ｎｉスラグ、珪石を用いた。上記新原料と副原料の配合割合は、表４に示した。

（発明例１）
この実施例では、配合原料を調整するに当っては、焼結鉱中のＳｉＯ_２含有量が４．０ｍａｓｓ％となるようにＮｉスラグを、焼結鉱中のＣａＯ含有量が７．０ｍａｓｓ％となるように石灰石とドロマイトを配合した。また、製品とならない５ｍｍ未満の焼結鉱は、原料中に返鉱として戻されるが、その返鉱を新原料（粉鉄鉱石原料）と副原料の和に対し２０ｍａｓｓ％となるように配合した。

焼結鉱の製造に当っては、下記（ｉ）〜（ｉｉ）のようにして行った。
（ｉ）まず、鉱石Ａ、Ｂ、Ｄに対して、炭材（粉コークス）を含有量が１ｍａｓｓ％となるように、また、生石灰をＣａＯ含有量が２ｍａｓｓ％となるように添加し、混合し、その後、水分を添加しながらパンペレタイザーで予備造粒して予備造粒物（Ａ）を得た。従って、表１の鉱石銘柄のうち、上記鉱石Ａ、Ｂ、Ｄ以外のものが予備造粒されない、残りの配合用原料である。なお、残りの焼結原料には、返鉱も含めるものとする。
上記のようにして得たペレット（予備造粒物（Ａ））の見掛け密度は、日本工業規格ＪＩＳ Ｍ８７１６に準じて測定した。
（ｉｉ）次いで、上述した残りの焼結原料と、残りの副原料と、残りの炭材とからなる配合原料の残部を、（ｉ）で得られた予備造粒物（Ａ）とともにドラムミキサーに投入し、水分を添加しながら混合し、造粒して２層構造の擬似粒子を得た。なお、配合した全炭材量は、新原料と副原料の合計量に対し４．５ｍａｓｓ％とした。

上記（ｉ）で得られた予備造粒物は鉄鉱石原料中６３ｍａｓｓ％であり、残りの鉄鉱石原料は、３７ｍａｓｓ％であった。また（ｉ）で得られた予備造粒物（Ａ）の見掛け密度は３．７ｇ／ｃｍ^３であった。これらの製造条件を整理して、表５の発明例１の欄に示した。

次いで、上記（ｉｉ）で製造した擬似粒子を焼結機に装入し、通常の空気吸引下で焼結した。得られた焼結鉱の品質は、日本工業規格ＪＩＳ Ｍ８７１１規定された方法による落下強度（シャッターインデックス（ＳＩ））、日本工業規格ＪＩＳ Ｍ８７１３に規定された方法による被還元性指数（ＲＩ）、および、日本工業規格ＪＩＳ Ｍ８７２０に規定された方法による還元粉化指数（ＲＤＩ）を測定することで評価し、その結果を表６の発明例１の欄に示した。

表６から、発明例１で得られた焼結鉱は、ＳｉＯ_２含有量が４．０ｍａｓｓ％、ＣａＯ含有量が７．０ｍａｓｓ％であり、ＳＩが９２、ＲＩが７３、ＲＤＩが２９と、高強度で被還元性、耐還元粉化性も良好であることがわかる。

（発明例２）
この実施例では、配合原料を調整するに当っては、焼結鉱中のＳｉＯ_２含有量が４．０ｍａｓｓ％となるようにＮｉスラグを、焼結鉱中のＣａＯ含有量が７．０ｍａｓｓ％となるように石灰石とドロマイトを配合した。また、製品とならない５ｍｍ未満の焼結鉱は、原料中に返鉱として戻されるが、その返鉱を新原料（粉鉄鉱石原料）と副原料の和に対し２０ｍａｓｓ％となるように配合した。

焼結鉱の製造に当っては、下記（ｉ）〜（ｉｉ）のようにして行った。
（ｉ）まず、鉱石Ａ、Ｂ、Ｄに対して、炭材（粉コークス）の含有量が１ｍａｓｓ％となるように、生石灰をＣａＯ含有量が２ｍａｓｓ％となるように添加し、混合した後、水分を添加しながらパンペレタイザーで予備造粒して予備造粒物（Ａ）を得た。従って、表１の鉱石銘柄のうち、上記鉱石Ａ、Ｂ、Ｄ以外のものが予備造粒されない、残りの焼結原料である。残りの焼結原料には、返鉱も含めるものとする。

（ｉｉ）次いで、上述した残りの焼結原料と、残りの副原料と、残りの炭材とからなる配合原料の残部を、ドラムミキサーに投入し、水分を添加しながら混合、造粒して予備造粒物（Ｂ）を得た。

上記（ｉ）で得られた予備造粒物（Ａ）は、鉄鉱石原料中の６３ｍａｓｓ％であり、上記（ｉｉ）で得られた予備造粒物（Ｂ）は、鉄鉱石原料中の３７ｍａｓｓ％であった。また、（ｉ）で得られた予備造粒物（Ａ）の見掛け密度は３．７ｇ／ｃｍ^３であった。配合した全炭材量は、新原料と副原料の合計量に対し４．５ｍａｓｓ％とした。これらの製造条件を整理して表５の発明例２の欄に示す。

次いで、上記の（ｉ）と（ｉｉ）で製造した擬似粒子（予備造粒物（Ａ）および予備造粒物（Ｂ））を混合して焼結機に装入し、通常の空気吸引下で焼結した。得られた焼結鉱の品質を発明例１と同様にして評価し、表６の発明例２の欄に示した。得られた焼結鉱は、ＳｉＯ_２含有量が４．０ｍａｓｓ％、ＣａＯ含有量が７．０ｍａｓｓ％であり、ＳＩが９２、ＲＩが７２、ＲＤＩが３０と、高強度で被還元性、耐還元粉化性が良好であった。

（発明例３）
表２の発明例３の鉱石配合割合を用い、鉱石Ａ、Ｂ、Ｄ、Ｇに対し、炭材（粉コークス）を含有量が１．５ｍａｓｓ％となるように、生石灰をＣａＯ含有量が２ｍａｓｓ％となるように添加・混合して予備造粒物（Ａ）を得たこと以外は、発明例１と同様にして焼結鉱を製造した。製造条件と焼結鉱の品質を表５、表６の発明例３の欄に示す。得られた予備造粒物（Ａ）の見掛け密度は３．３ｇ／ｃｍ^３であり、得られた焼結鉱は、ＳｉＯ_２含有量が４．０ｍａｓｓ％、ＣａＯ含有量が７．０％であり、ＳＩが９１、ＲＩが７０、ＲＤＩが３２と、高強度で被還元性、耐還元粉化性が良好であった。

（発明例４）
表２の発明例４の鉱石配合割合を用い、鉱石Ａ、Ｂ、Ｄ、Ｇに対し、炭材（粉コークス）を含有量が３．０ｍａｓｓ％となるように、生石灰をＣａＯ含有量が２ｍａｓｓ％となるように添加し、混合して予備造粒物（Ａ）を得たこと以外は、発明例１と同様にして焼結鉱を製造した。製造条件と焼結鉱の品質を表５、表６の発明例４の欄に示す。得られた予備造粒物の見掛け密度は２．８ｇ／ｃｍ^３であり、得られた焼結鉱は、ＳｉＯ_２含有量が４．０ｍａｓｓ％、ＣａＯ含有量が７．０ｍａｓｓ％であり、ＳＩが９０、ＲＩが６９、ＲＤＩが３４と、高強度で被還元性、耐還元粉化性が良好であった。

（発明例５）
表２の発明例５の鉱石配合割合を用い、鉱石Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄに対し、炭材（粉コークス）を含有量が４．０ｍａｓｓ％となるように、生石灰をＣａＯ含有量が２ｍａｓｓ％となるように添加し、混合して予備造粒物（Ａ）を得たこと以外は、発明例１と同様にして焼結鉱を製造した。製造条件と焼結鉱の品質を表５、表６の発明例５の欄に示す。得られた予備造粒物の見掛け密度は３．０ｇ／ｃｍ^３であり、得られた焼結鉱は、ＳｉＯ_２含有量が４．０ｍａｓｓ％、ＣａＯ含有量が７．０％で、ＳＩが９１、ＲＩが６８、ＲＤＩが３１と、高強度で被還元性、耐還元粉化性が良好であった。

（発明例６）
表２の発明例６の鉱石配合割合を用い、鉱石Ａ、Ｂ、Ｄに対し、炭材（粉コークス）を含有量が１．０ｍａｓｓ％となるように、生石灰をＣａＯ含有量が１ｍａｓｓ％となるように添加し、混合して予備造粒物（Ａ）を得たこと以外は、発明例１と同様にして焼結鉱を製造した。製造条件と焼結鉱の品質を表５、表６の本発明例６の欄に示す。得られた予備造粒物の見掛け密度は３．７ｇ／ｃｍ^３であり、得られた焼結鉱は、ＳｉＯ_２含有量が４．０ｍａｓｓ％、ＣａＯ含有量が７．０ｍａｓｓ％で、ＳＩが９０、ＲＩが７４、ＲＤＩが３４と、高強度で被還元性、耐還元粉化性が良好であった。

（発明例７）
表２の発明例７の鉱石配合割合を用い、鉱石Ａ、Ｂ、Ｄに対し、炭材（粉コークス）を含有量が１．０ｍａｓｓ％となるように、生石灰と石灰石をＣａＯ含有量が６ｍａｓｓ％となるように添加し、混合して予備造粒物（Ａ）を得たこと以外は、発明例１と同様にして焼結鉱を製造した。製造条件と焼結鉱の品質を表５、表６の発明例７の欄に示した。得られた予備造粒物（Ａ）の見掛け密度は３．２ｇ／ｃｍ^３であり、得られた焼結鉱は、ＳｉＯ_２含有量が４．０ｍａｓｓ％、ＣａＯ含有量が７．０ｍａｓｓ％で、ＳＩが９０、ＲＩが７４、ＲＤＩが３０と、高強度で被還元性、耐還元粉化性が良好であった。

（発明例８）
表２の発明例８の鉱石配合割合を用い、鉱石Ａ、Ｂ、Ｄ、Ｇに対し、炭材（粉コークス）を含有量が５．０ｍａｓｓ％となるように、生石灰をＣａＯ含有量が１ｍａｓｓ％となるように添加し、混合して予備造粒物（Ａ）を得たこと以外は、発明例１と同様にして焼結鉱を製造した。製造条件と焼結鉱の品質を表５、表６の発明例８の欄に示した。得られた予備造粒物の見掛け密度は２．８ｇ／ｃｍ^３であり、得られた焼結鉱は、ＳｉＯ_２含有量が４．０ｍａｓｓ％、ＣａＯ含有量が７．０ｍａｓｓ％で、ＳＩが９１、ＲＩが６８、ＲＤＩが３１と、高強度で被還元性、耐還元粉化性が良好であった。

（発明例９）
この実施例では、配合原料を調整するに当っては、焼結鉱中のＳｉＯ_２含有量が４．９ｍａｓｓ％となるようにＮｉスラグを、焼結鉱中のＣａＯ含有量が９．０ｍａｓｓ％となるように石灰石を配合し、表２の発明例９の鉱石配合割合を用い、鉱石Ａ、Ｂ、Ｄ、Ｇに対して、炭材（粉コークス）を含有量が３．０ｍａｓｓ％となるように、生石灰をＣａＯ含有量が２ｍａｓｓ％となるように添加・混合して予備造粒物（Ａ）を得たこと以外は、発明例１と同様にして焼結鉱を製造した。製造条件と焼結鉱の品質を表５、表６の発明例９の欄に示した。得られた予備造粒物（Ａ）の見掛け密度は２．８ｇ／ｃｍ^３であり、得られた焼結鉱は、ＳｉＯ_２含有量が４．０ｍａｓｓ％、ＣａＯ含有量が７．０ｍａｓｓ％で、ＳＩが９２、ＲＩが６７、ＲＤＩが３１と、高強度で被還元性、耐還元粉化性が良好であった。

（比較例１）
表７、表８の比較例１に示す鉱石銘柄配合に、焼結鉱中のＳｉＯ_２含有量が４．０ｍａｓｓ％となるようにＮｉスラグを、焼結鉱中のＣａＯ含有量が７．０ｍａｓｓ％となるように石灰石とドロマイトを配合した。また、返鉱は、新原料（粉鉄鉱石原料）と副原料の和に対し２０ｍａｓｓ％となるように配合した。次いで、すべての配合原料をドラムミキサーに投入し、水分を添加しながら混合し、造粒して単層の擬似粒子を得た。配合した全炭材量は、新原料と副原料の合計量に対し４．５ｍａｓｓ％とした。これらの製造条件を整理して表９の比較例１の欄に示す。

上記の擬似粒子を焼結機に装入して焼結し、得られた焼結鉱の品質を表１０の比較例１に示す。比較例１で得られた焼結鉱は、ＳｉＯ_２含有量が４．０ｍａｓｓ％、ＣａＯ含有量が７．０ｍａｓｓ％であり、ＳＩが８６、ＲＩが７３、ＲＤＩが４３と、落下強度が低く、ＲＤＩが高いものであった。

（比較例２）
表７の比較例２の鉱石配合割合を用い、鉱石Ｃ、Ｅ、Ｆ、Ｈ、Ｉに対し、炭材（粉コークス）を含有量が１．０ｍａｓｓ％となるように、生石灰をＣａＯ含有量が２ｍａｓｓ％となるように添加し、混合して予備造粒物（Ａ）を得たこと以外は、発明例１と同様にして焼結鉱を製造した。これらの製造条件を整理して表９の比較例２の欄に示す。得られた予備造粒物（Ａ）の見掛け密度は２．５ｇ／ｃｍ^３であり、得られた焼結鉱は、ＳｉＯ_２含有量が４．０ｍａｓｓ％、ＣａＯ含有量が７．０ｍａｓｓ％で、ＳＩが８５、ＲＩが７０、ＲＤＩが４２と、落下強度が低く、ＲＤＩが高いものであった。

（比較例３）
表７の比較例３の鉱石配合割合を用い、鉱石Ａ、Ｂ、Ｄ、Ｇに対し、炭材（粉コークス）を含有量が１．０ｍａｓｓ％となるように、生石灰をＣａＯ含有量が４ｍａｓｓ％となるように添加し、混合して予備造粒物（Ａ）を得たこと以外は、発明例１と同様にして焼結鉱を製造した。これらの製造条件を整理して表９の比較例３の欄に示す。得られた予備造粒物（Ａ）の見掛け密度は２．６ｇ／ｃｍ^３であり、得られた焼結鉱は、ＳｉＯ_２含有量が４．０ｍａｓｓ％、ＣａＯ含有量が７．０ｍａｓｓ％で、ＳＩが８８、ＲＩが６８、ＲＤＩが４０と、落下強度が低く、ＲＤＩが高いものであった。

（比較例４）
表７の比較例４の鉱石配合割合を用い、鉱石Ａ、Ｂ、Ｄ、Ｇに対し、炭材（粉コークス）を配合せず、生石灰をＣａＯ含有量が２ｍａｓｓ％となるように添加し、混合して予備造粒物（Ａ）を得たこと以外は、発明例１と同様にして焼結鉱を製造した。これらの製造条件を整理して表９の比較例４の欄に示す。得られた予備造粒物（Ａ）の見掛け密度は２．８ｇ／ｃｍ^３であり、得られた焼結鉱は、ＳｉＯ_２含有量が４．０ｍａｓｓ％、ＣａＯ含有量が７．０ｍａｓｓ％で、ＳＩが８８、ＲＩが７１、ＲＤＩが３９と、落下強度が低く、ＲＤＩが高いものであった。

本発明に係る焼結鉱の製造方法の工程例を説明するフロー図である。 本発明に係る焼結鉱の製造方法の他の工程例を説明するフロー図である。

Claims (6)

1. 少なくとも、粉鉄鉱石、副原料および炭材を混合してなる配合原料を、水分を添加して造粒した後に焼結機へ供給し、炭材の燃焼によって溶融し、冷却して低スラグ成分の焼結鉱を製造する方法において、前記粉鉄鉱石と炭材の一部を予め混合し、造粒して見掛け密度が２．７ｇ／ｃｍ^３以上の予備造粒物（Ａ）を形成し、次いで、その予備造粒物（Ａ）と前記配合原料の残部とを混合し、造粒してから焼結機へ供給することを特徴とする焼結鉱の製造方法。
2. 少なくとも、粉鉄鉱石、副原料および炭材を混合してなる配合原料を、水分を添加して造粒した後に焼結機へ供給し、炭材の燃焼によって溶融し、冷却して低スラグ成分の焼結鉱を製造する方法において、前記粉鉄鉱石と炭材の一部を予め混合、造粒して見掛け密度が２．７ｇ／ｃｍ^３以上の予備造粒物（Ａ）を形成すると共に、前記配合原料の残部を混合し、造粒して予備造粒物（Ｂ）を形成し、次いで、それらの予備造粒物（Ａ）と（Ｂ）を混合してから焼結機へ供給することを特徴とする焼結鉱の製造方法。
3. 上記焼結鉱は、ＳｉＯ_２：４．０〜５．０ｍａｓｓ％、ＣａＯ：７〜９ｍａｓｓ％を含有するものであることを特徴とする請求項１または２に記載の焼結鉱の製造方法。
4. ＳｉＯ_２含有量が３．６ｍａｓｓ％以下の粉鉄鉱石を用いて予備造粒物（Ａ）を形成することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の焼結鉱の製造方法。
5. 上記予備造粒物（Ａ）を形成するに際して、粉鉄鉱石および炭材に加えてＣａＯを含有する副原料を添加して、ＣａＯ含有量が６ｍａｓｓ％以下（０ｍａｓｓ％を除く）の予備造粒物（Ａ）を形成することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の焼結鉱の製造方法。
6. 上記予備造粒物（Ａ）の炭材含有量を１ｍａｓｓ％以上とすることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の焼結鉱の製造方法。

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