JP2009114537A - 低スラグ系焼結鉱の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】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低スラグ系焼結鉱の製造方法を提案する。
【解決手段】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際に、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、粒径が５ｍｍ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）を搬送ライン上で合流させ焼結機へ供給することを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、高炉用原料となる焼結鉱の製造方法に関し、特に、高炉内で発生するスラグの形成成分であるＳｉＯ_２やＣａＯ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）が良好な特性を有し、かつ高い生産性を有する低スラグ系の焼結鉱を製造する方法について提案する。

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高まっている。焼結鉱は、一般に、粉状鉄鉱石や硫酸滓、砂鉄、スケール、高炉ダスト、転炉ダスト等の鉄源に、石灰石、返鉱および炭材を混合してなる配合原料に、適量の水分を添加して混合造粒し、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装入して堆積させ、この状態で空気を下向きに吸引流通させながら前記配合原料中の内装炭材を燃焼させて原料を溶融・焼結してから冷破砕却して製造している。つまり、焼結鉱は、粉状鉄鉱石等の鉄源を、スラグ形成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、いわゆる人工鉱石と言えるものである。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。

現在、高炉で使用されている焼結鉱は、塊状鉄鉱石に比べると、ＳｉＯ_２やＣａＯが多く含まれている。そのため、高炉では、焼結鉱の使用比率が高くなるにつれて、スラグの発生量が増大し、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、スラグ処理費の増大を招く等の問題があった。そこで、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／高炉出銑量）の低減に対する要求は強まりつつあり、低スラグ（ＳｉＯ_２≦５．０ｍａｓｓ％、ＣａＯ≦９．０ｍａｓｓ％）系焼結鉱への要求が高い。

ところで、焼結鉱は、ＳｉＯ_２、ＣａＯ含有量が低い低スラグ系のものになると、強度低下、還元粉化性（ＲＤＩ）が悪化する。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開示されている。

しかしながら、これらの製造方法ではいずれも、ＳｉＯ_２やＣａＯ含有量の低下に伴い、落下強度（ＳＩ）も低下するということから、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％程度に抑えられており、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、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）は３５％程度である。

これに対し、配合原料中の炭材含有量を増加することにより、一定の落下強度、還元粉化特性を確保しようという方法も考えられている。しかし、この場合には、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が多いものとなり、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。

また、フラックスを減少させるその他の方法としては、予め、ＳｉＯ_２含有量の低い予備造粒物を成形し、その後、この予備造粒物に対し、ＳｉＯ_２含有量の高い原料を加えて再度造粒し成形することにより、スラグ形成成分の含有量が従来の焼結鉱よりも少なくしても、落下強度（ＳＩ）を９０％以上に維持することができる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、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、従来技術が抱えている上述した問題に鑑みて開発された技術であり、その目的は、スラグ形成成分の含有量が少なくても、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であり、高い生産性を有する焼結鉱の製造方法を提案することにある。

発明者らは、上記課題の解決に向けた研究の中で、焼結用配合原料の一部にて、まず、高密度予備造粒物を成形し、この高密度予備造粒物に対し、好ましくはさらに残りの配合原料を成形して得られる通常密度（２．３ｇ／ｃｍ^３以下）の予備造粒物とを焼結機に供給して焼結を行えば、マグネタイト系融液を主体とした強度の高い低スラグ系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、鉄鉱石、副原料および炭材を含む配合原料に、水分を添加して造粒し、得られた造粒物を焼結機へ供給し、該配合原料中の炭材を燃焼させることによって溶融−焼結させ、冷却して低スラグ系焼結鉱を製造する方法において、前記配合原料のうちの粉鉄鉱石および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以上で、粒径が５ｍｍ以上の高密度予備造粒物（Ａ）を成形し、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ようにしたことを特徴とする低スラグ系焼結鉱の製造方法である。

また、本発明は、鉄鉱石、副原料および炭材を含む配合原料に、水分を添加して造粒し、得られた造粒物を焼結機へ供給し、該配合原料中の炭材を燃焼させることによって溶融−焼結させ、冷却して低スラグ系焼結鉱を製造する方法において、前記配合原料のうちの粉鉄鉱石および炭材の一部を予め混合造粒して、見掛け密度が２．７ｇ／ｃｍ^３以上で、粒径が５ｍｍ以上の高密度予備造粒物（Ａ）を形成すると共に、前記配合原料の残りを別に混合し造粒することにより予備造粒物（Ｂ）を成形し、次いで、それらの予備造粒物（Ａ）および（Ｂ）を搬送ライン上で合流させたのち焼結機へ供給するようにしたことを特徴とする低スラグ系焼結鉱の製造方法である。

本発明に係る低スラグ系焼結鉱の製造方法においては、
（１）この焼結鉱は、ＳｉＯ_２：４．０〜５．０ｍａｓｓ％、ＣａＯ：７〜９ｍａｓｓ％を含有するものであること、
（２）この焼結鉱は、落下強度（ＳＩ）が９０％以上、還元粉化性（ＲＤＩ）が３５％以下の特性を有するものであること、
が、好ましい条件である。

なお、本発明に係る低スラグ系焼結鉱の製造方法において、
（１）前記高密度予備造粒物（Ａ）は、ＳｉＯ_２含有量が３．６ｍａｓｓ％以下の粉鉄鉱石を用いて成形されたものであること、
（２）前記高密度予備造粒物（Ａ）は、粉鉄鉱石および炭材に加えてＣａＯ含有副原料を添加して、ＣａＯ含有量が６ｍａｓｓ％以下（０ｍａｓｓ％を除く）にしたものであること、
（３）前記高密度予備造粒物（Ａ）は、炭材含有量が１〜６ｍａｓｓ％であること、
が、より好ましい解決手段を提供する。

本発明の製造方法によれば、焼結鉱製造用配合原料の一部を高密度のものに予備造粒し、次いで、残りの配合原料によって成形された通常密度の予備造粒物と合わせて焼結機に供給し、焼結を行わせることにより、マグネタイト系融液を主体にした高強度の芯を有する低スラグ系焼結鉱を得ることができる。とくに、本発明では、スラグ形成成分の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。

初めに、本発明を開発するに至った経緯について説明する。
焼結鉱は、一般に、粉鉄鉱石等の鉄源と、フラックス、つまりＣａＯやＳｉＯ_２等の高炉スラグ形成用副原料とを反応させ、少なくとも一度は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が知られている。特に、ＳｉＯ_２含有量が４．０〜５．０ｍａｓｓ％、ＣａＯ含有量が７〜９ｍａｓｓ％程度の低スラグ系焼結鉱では、ＣａＯやＳｉＯ_２等のスラグ形成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、発明者らはまず、添加するフラックス成分の含有量に依存しない焼結鉱の製造について、研究を重ねた。その結果、配合原料として使う鉄鉱石のうち、ＳｉＯ_２含有量が３．６ｍａｓｓ％以下である粉鉄鉱石についてはこれを炭材の一部と予め造粒して予備造粒物をつくり、次いで、残りの配合原料（配合原料のうち、上記予備造粒物の成形に使用しなかった原料）を用いて再造粒することにより、前記予備造粒物の表面を残りの原料で覆った二層構造の造粒物をつくり、これを焼結したところ、被還元性が比較的高く、高強度な焼結鉱が得ることがわかった。

ただし、この方法では、予備造粒物中への炭材の添加量が６ｍａｓｓ％未満だと、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こともあることも判明した。従って、この場合、配合原料中の炭材量を６ｍａｓｓ％以上と多くすることが必要になった。

そこで、更なる改良を加えるため、発明者らは、上記予備造粒物内部の接着機構について調べた。その結果、上記予備造粒物については、見掛け密度が２．７ｇ／ｃｍ^３以上、粒径を５ｍｍ以上の高密度予備造粒物とし、その高密度予備造粒物の表面を、残りの配合原料（配合原料のうち、上記高密度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方法、および予備造粒物の見掛け密度を２．７ｇ／ｃｍ^３以上、粒径を５ｍｍ以上の高密度予備造粒物とし、残りの配合原料（配合原料のうち、上記高密度予備造粒に使用しなかった原料）と、通常密度（２．３ｇ／ｃｍ^３以下）の予備造粒物と、この両者を同時に搬送ラインに供給して合流させてから焼結機にて焼結する方法により、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。

焼結鉱の還元粉化特性は、高炉内での還元過程での、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ことが知られている。還元粉化を起す主な原因は、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したものである。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こと、すなわち、マグネタイトの残存比率を高めることが有効であると考えられる。しかしながら、マグネタイトは、一般的に、還元粉化特性を改善する反面、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、前記予備造粒物の一部を見掛け密度の大きな高密度予備造粒物（Ａ）とすることにより、融液生成量を少なくすることができ、これによってマグネタイトの被還元性を良好にすることができる。

上記高密度予備造粒物（Ａ）を成形するときは、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。その理由は、ＳｉＯ_２含有量が３．６ｍａｓｓ％以下の粉鉄鉱石を用いた場合、オリビン系融液の生成量が少なくなるため、見掛け密度が２．７ｇ／ｃｍ^３以上の高密度のもの、および高い被還元性のものが得られやくなるためである。

また、上記高密度予備造粒物Ａ（ペレット）は、図６（焼結ケーキを分割し、断面を見た写真）に示すように、その周囲の空隙率が低く、過度の通気や焼結結合面の減少など部分的な強度低下が起こり、歩留の低下をもたらすおそれがある。このような問題点を解決するためには、該ペレット周囲の焼結鉱の溶融性を向上させ、焼結マトリックスと該ペレットとの接着性を向上させることが有効であると考えられる。具体的には、該ペレットの外周のＣａＯ濃度を上げ、カルシウムフェライト系融液の量を増加させ、該ペレットを融体により包み込むようにすることが好ましい。例えば、高密度予備造粒物（ペレット）の造粒時にバインダーとして使用している生石灰（ＣaＯ）を、該ペレット外周のカルシウムフェライト系融液用として造粒時に外周に付着させるような造粒を行う。なお、ＣａＯ総量は増加できないため、該ペレット内部で不足する生石灰のバインダー作用は他のバインダー、例えばベントナイトや有機バインダー等で代用すればよい。このとき、該ペレットに内装して用いていた生石灰は、ペレット外周のカルシウムフェライト系融液用として、少なくとも２０ｍａｓｓ％以上を外周用に使用すると、歩留低下の防止効果が顕著となり好ましい。

また、本発明では、上記高密度予備造粒物（Ａ）の成形に際しては、粉鉄鉱石および炭材に加えて、ＣａＯ含有副原料を添加して、この高密度予備造粒物（Ａ）のＣａＯを６ｍａｓｓ％以下含有するものにすることが望ましい。その理由は、ＣａＯ含有副原料の添加により、焼結体の強度、被還元性が改善される。但し、この高密度予備造粒物（Ａ）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含有量を低下させる必要があるため、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、この高密度予備造粒物（Ａ）中へのＣａＯ添加は、６ｍａｓｓ％以下とすることが好ましい。

次に、発明者らは、上記高密度予備造粒物（Ａ）中への炭材添加量について検討した。その結果、ＳｉＯ_２含有量が３．６ｍａｓｓ％以下である粉鉄鉱石と炭材とを混合し造粒してなる予備造粒物（特許文献５に記載の予備造粒物）の場合は、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ことがわかった。この課題に対し、本発明では、融液生成量の不足を、該高密度予備造粒物（Ａ）中の空隙を減少させて、粉鉱石どうしの密着度を高めることにより補うことにした。即ち、本発明では、この予備造粒物の見掛け密度を２．７ｇ／ｃｍ^３以上の高密度のものとすることによって、該高密度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が得られるようにしたのである。

上記高密度予備造粒物（Ａ）への炭材添加量の好適範囲は以下の通りである。
本願発明においては、該高密度予備造粒物（Ａ）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、該高密度予備造粒物（Ａ）中の融液生成量が少なく、たとえ該高密度予備造粒物（Ａ）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懸念されるからである。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大体６ｍａｓｓ％と考えられる。とくに、より高強度の焼結鉱を得たい場合には、該炭材の添加量を６ｍａｓｓ％以上とするのが望ましい。ただし、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。

さらに上記高密度予備造粒物の粒径の好適範囲について検討した。焼結ベッドにおける通気性に関し、造粒物の粒径が大きいほど通気性が良好となるのは知られているが、本発明において、高密度予備造粒物の粒径が５ｍｍ以上の場合、焼結原料堆積層（ベッド）の通気性が良好となり、焼結鉱の生産性が向上する。予備造粒物の粒径が５ｍｍ未満の場合にも前記のように比較的被還元性が高くかつ高強度な焼結体が得られるが、高い生産性を得ようとした場合には、該高密度予備造粒物の粒径は５ｍｍ以上のものを用いることが有効である。

また、本発明においては、粉鉄鉱石および炭材の一部を成形してなる前記高密度予備造粒物（Ａ）は、残りの原料から形成された、見掛け密度が２．３ｇ／ｍ^３程度以下の通常密度予備造粒物（Ｂ）とを、原料搬送ライン上において合流させてから、焼結機に装入して焼結させるようにした。このような処理をする理由は、たとえ高密度予備造粒物（Ａ）のＣａＯ含有量が少なくしても、残りの配合原料を成形して得られる通常密度予備造粒物（Ｂ）の方のＣａＯ含有量が多くなり、その結果、通常密度予備造粒物（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、該高密度予備造粒物（Ａ）との接着性を向上させることができるからである。

ここで予備造粒物（Ａ）と（Ｂ）は、予め搬送ライン上で合流させて混合状態としたのち焼結機へ供給する。本発明において、このような処理をする理由は、予備造粒物（Ａ）と（Ｂ）の混合に際し、ドラムミキサー等の混合機を用いた場合、高密度予備造粒物（Ａ）の強度が低いと擬似粒子の崩壊を起こし、この場合には発明の効果が十分得られなくなるからである。

発明者らは擬似粒子強度と混合状況および発明の効果に関する調査を行ったが、予備造粒物（Ａ）と（Ｂ）の混合に関しては、混合機を介さなくても搬送ライン上で両者を重ねて搬送し、乗り継ぎ部やパレットへの装入による混合で十分発明の効果が得られることを確認した。

次に、本発明に係る低スラグ系焼結鉱の製造方法を図に基づき説明する。
図１は、本発明に係る焼結鉱の製造工程、とくに原料処理工程の一例を説明するフローである。この図では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％、ＣａＯ含有量７〜９ｍａｓｓ％の焼結鉱を、（Ａ）〜（Ｉ）の工程により製造する方法を示したものである。

図２は、本発明に係る焼結鉱の製造工程の一例を説明する模式図である。図中１はドラムミキサー、２はパンペレタイザー、３は搬送ライン（ベルトコンベア）、４はサージホッパー、５は焼結機である。図３は、搬送ラインの上で高密度予備造粒物（Ａ）と通常密度予備造粒物（Ｂ）とを合流させる例を説明する模式図である。なお、図中の３は搬送ラインであるコンベアーベルト、７は通常密度予備造粒物（Ｂ）、８は高密度予備造粒物（Ａ）である。図４は、搬送ラインの乗り継ぎ部６で、高密度予備造粒物（Ａ）と通常密度予備造粒物（Ｂ）とが混合する状態を説明する模式図である。

図１中の工程（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、焼結鉱の鉄源である粉鉄鉱石の配合（配合原料）を決定する。すなわち、高密度予備造粒物（Ａ）の製造に使用する粉鉄鉱石の使用量から、その他の粉鉄鉱石の使用量を求め、全配合原料（全焼結原料）として、焼結鉱中のＳｉＯ_２含有量が４．０〜５．０ｍａｓｓ％となるように、焼結配合原料の配合を決定する。この際、高密度予備造粒物（Ａ）を成形する場合、ＳｉＯ_２含有量が３．６ｍａｓｓ％以下の粉鉄鉱石を用い、かつこの粉鉄鉱石の使用量を基準として、その他の粉鉄鉱石の使用量を求め、全焼結原料として、成品焼結鉱中のＳｉＯ_２含有量が４．０〜５．０ｍａｓｓ％となるように、焼結配合原料の配合を決定する。これとは逆に、ＳｉＯ_２含有量が３．６ｍａｓｓ％以下の粉鉄鉱石以外のその他の粉鉄鉱石の配合から、全焼結原料（全配合原料）として、焼結鉱中のＳｉＯ_２含有量が４．０〜５．０ｍａｓｓ％となるように、ＳｉＯ_２含有量３．６ｍａｓｓ％以下の粉鉄鉱石の使用量を求めてもよい。

図１中の工程（Ｂ、Ｃ）：上記高密度予備造粒物（Ａ）の成形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。

図１中の工程（Ｄ、Ｅ）：上記高密度予備造粒物（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。

図１中の工程（Ｆ）：上記高密度予備造粒物（Ａ）の成形に使用するＣａＯおよび炭材を混合した粉鉄鉱石に、水を加えて造粒し、成形する。なお、この高密度予備造粒物（Ａ）の成形時においては、見掛け密度が２．７ｇ／ｃｍ^３以上となるよう粉鉄鉱石の配合、量を調整し、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、糖蜜などを使用することができる。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。

図１中の工程（Ｇ）：残りの焼結（配合）原料は、そのままもしくは全てをドラムミキサーに混合し、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た予備造粒物（Ｂ）を得てもよい。

図１中の工程（Ｈ）：上記予備造粒物（Ａ）と予備造粒物（Ｂ）を搬送ライン上で合流させ焼結機パレット上に装入し、焼結する。高密度予備造粒物（Ａ）の強度が高い場合には予備造粒物（Ｂ）との混合の際にドラムミキサーを用いても高密度予備造粒物（Ａ）の崩壊は認められなかった。しかし、高密度予備造粒物（Ａ）の見掛け密度が２．７ｇ／ｃｍ^３程度の場合には崩壊が認められた。このため搬送ライン上で両者を重ねて搬送し、乗り継ぎ部やパレットへの装入による混合により高密度予備造粒物（Ａ）の崩壊が防がれつつ、この高密度予備造粒物（Ａ）の周りに前記予備造粒物（Ｂ）が賦存した状態での焼結が可能となる。

以下に、本発明方法の実施により得られた焼結鉱と、従来方法の実施により得られた
焼結鉱とを比較し、それぞれの焼結鉱の効果を確認する試験を行ったので、その結果を
説明する。
なお、この試験では、表１に示した化学成分の異なるａ〜ｉの９種類の粉鉄鉱石を使用した。以降、これら焼結原料を「新原料」という。また、副原料としては、表２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。前記新原料の配合割合を表３、表４に、そして副原料の配合割合を表４に示した。

（発明例１）
この実施例では、配合原料の配合設計に当っては、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の配合量を調整して行った。また、製品とならない５ｍｍ未満の焼結鉱は、返鉱として戻したが、その返鉱を新原料（粉鉄鉱石原料）と副原料の和に対し２０ｍａｓｓ％となるように調整した。

焼結鉱の製造は、下記（ｉ）〜（ｉｉ）の操業条件を採用した。
（ｉ）まず、鉱石ａだけを用い、この鉱石ａに対して、炭材（粉コークス）を含有量が１ｍａｓｓ％となるように、そして、生石灰をＣａＯ含有量が２ｍａｓｓ％となるように添加して混合し、その後、水分を添加しながらパンペレタイザーで造粒して高密度予備造粒物（Ａ）を得た。従って、この場合、表１の鉱石種のうち、鉱石ａ以外の鉱石（ｂ〜ｉ）は高密度予備造粒ではない残りの焼結配合原料（新原料）となる。なお、残りの焼結配合原料には、返鉱も含めるものとする。なお、上記のようにして得られた高密度予備造粒物（Ａ）の見掛け密度は、日本工業規格ＪＩＳ Ｍ８７１６に準じて測定した数値である。
（ｉｉ）次いで、上述した残りの焼結配合原料（新原料）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し、造粒して予備造粒物（Ｂ）を得た。

上記（ｉ）で得られた高密度予備造粒物（Ａ）は、鉄鉱石原料中１８ｍａｓｓ％であり、上記（ｉｉ）で得られた予備造粒物（Ｂ）は、鉄鉱石原料中８２ｍａｓｓ％である。また（ｉ）で得られた高密度予備造粒物（Ａ）の見掛け密度は３．７ｇ／ｃｍ^３である。配合した全炭材量は、新原料と副原料との合計量に対して４．５ｍａｓｓ％に相当する量である。これらの製造条件を整理して、表５の発明例１の欄に示す。

次いで、上記の（ｉ）と（ｉｉ）で製造した高密度予備造粒物（Ａ）および予備造粒物（Ｂ）をそれぞれコンベアー上に払い出して重ねた状態で搬送し、焼結機のパレット上に装入し、点火とウインドボックスによるの空気吸引下で燃焼させて焼結を行った。このようにして得られた焼結鉱の品質について、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））、ＪＩＳ Ｍ８７１３に規定された方法による被還元性指数（ＲＩ）、および、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た。その結果を表６中において発明例１として示した。

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９１、ＲＩが７２、ＲＤＩが３３と、高強度で、被還元性および耐還元粉化性はともに良好であった。

（発明例２）
表３の発明例２として示す鉱石配合割合で、鉱石ｂ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高密度予備造粒物（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２の欄に示す。得られた高密度予備造粒物（Ａ）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％であり、ＳＩが９２、ＲＩが７２、ＲＤＩが３４と、高強度で、被還元性および耐還元粉化性はともに良好であった。

（発明例３）
表３の発明例３として示す鉱石配合割合で、鉱石ａおよびｇに対し、炭材（粉コークス）を含有量が１．５ｍａｓｓ％となるように、そして、生石灰をＣａＯ含有量が２ｍａｓｓ％となるように添加し混合して高密度予備造粒物（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。得られた高密度予備造粒物（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３１と、高強度で、被還元性および耐還元粉化性はともに良好であった。

（発明例４）
表３の発明例４として示す鉱石配合割合を用い、鉱石ａおよびｇに対し、炭材（粉コークス）を含有量が３．０ｍａｓｓ％となるように、そして、生石灰をＣａＯ含有量が２ｍａｓｓ％となるように添加し混合して高密度予備造粒物（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。得られた高密度予備造粒物（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％であり、ＳＩが９０、ＲＩが７０、ＲＤＩが３６と、高強度で、被還元性および耐還元粉化性はともに良好であった。

（発明例５）
表３の発明例５として示す鉱石配合割合で、鉱石ａおよびｄに対し、炭材（粉コークス）を含有量が４．０ｍａｓｓ％となるように、そして、生石灰をＣａＯ含有量が２ｍａｓｓ％となるように添加し混合して高密度予備造粒物（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。得られた高密度予備造粒物（Ａ）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９２、ＲＩが６９、ＲＤＩが３３と、高強度で、被還元性および耐還元粉化性はともに良好であった。

（発明例６）
表３の発明例６として示すの鉱石配合割合で、鉱石ａに対し、炭材（粉コークス）を含有量が１．０ｍａｓｓ％となるように、そして、生石灰をＣａＯ含有量が１ｍａｓｓ％となるように添加し混合して高密度予備造粒物（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。得られた高密度予備造粒物（Ａ）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９２、ＲＩが７３、ＲＤＩが３５と、高強度で、被還元性および耐還元粉化性はともに良好であった。

（発明例７）
表３の発明例７として示す鉱石配合割合で、鉱石ｂおよびｄに対し、炭材（粉コークス）を含有量が１．０ｍａｓｓ％となるように、そして、生石灰と石灰石をＣａＯ含有量で６ｍａｓｓ％となるように添加し混合して高密度予備造粒物（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。得られた高密度予備造粒物（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９１、ＲＩが７３、ＲＤＩが３１と、高強度で、被還元性および耐還元粉化性はともに良好であった。

（発明例８）
表３の発明例８として示す鉱石配合割合で、鉱石ｂおよびｄに対し、炭材（粉コークス）を含有量が５．０ｍａｓｓ％となるように、そして、生石灰をＣａＯ含有量が１ｍａｓｓ％となるように添加し混合して高密度予備造粒物（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。得られた高密度予備造粒物（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９１、ＲＩが６８、ＲＤＩが３１と、高強度で、被還元性および耐還元粉化性はともに良好であった。

（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３の発明例９として示す鉱石配合割合で、鉱石ａおよび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％となるように添加し混合して高密度予備造粒物（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。得られた高密度予備造粒物（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９１、ＲＩが６７、ＲＤＩが３３と、高強度で、被還元性および耐還元粉化性はともに良好であった。

（発明例１０）
発明例１の条件において、高密度予備造粒物（Ａ）を以下の粒度で篩い分け用いた場合の生産率を図５に示す。粒度が５ｍｍ以上の場合について、予備造粒物を用いない例と対比して生産性を示すが、５ｍｍ以上のものでは高い生産性を示すことがわかった。なお、図示の数値は、（１）５ｍｍ、（２）８ｍｍ、（３）１２ｍｍ、（４）１６ｍｍ、（５）２０ｍｍの例である。

（比較例１）
新原料鉱石の配合割合を表７、そして、表８には新原料鉱石と副原料との配合割合を示す。この例ではまず、表７に示す鉱石に加え、焼結鉱中のＳｉＯ_２含有量が４．０ｍａｓｓ％となるようにＮｉスラグを、そして、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。

上記の単層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の欄に示す。この比較例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と落下強度が低く、ＲＩは７３だったものの、ＲＤＩは４３と高いものになった。

（比較例２）
表７に示す比較例２の鉱石配合割合にて、新原料鉱石ｃ、ｅ、ｆ、ｈおよびｉに対し、炭材（粉コークス）を含有量が１．０ｍａｓｓ％となるように、そして、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（Ｃ）を得た。その他は、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（Ｃ）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と落下強度が低く、ＲＩは７０であったが、ＲＤＩが４２と高いものになった。

（比較例３）
表７に示す比較例３の鉱石配合割合にて、新原料鉱石Ａ、Ｂ、ＤおよびＧに対し、炭材（粉コークス）を含有量が１．０ｍａｓｓ％となるように、そして、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（Ｃ）を得た。その他は、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（Ｃ）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は８８と落下強度が低く、ＲＩは６８であったが、ＲＤＩで４０と高いものになった。

（比較例４）
表７に示す比較例４の鉱石配合割合にて、新原料鉱石Ａ、Ｂ、ＤおよびＧに対し、炭材（粉コークス）を配合せず、そして、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（Ｃ）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（Ｃ）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は８８と落下強度が低く、ＲＩは７１であったが、ＲＤＩが３９と高いものになった。

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工程の一例を説明する模式図である。 本発明に係る搬送ラインの上で高密度予備造粒物（Ａ）と（Ｂ）が合流する一例を説明する模式図である。 本発明に係る搬送ライン乗り継ぎ部で予備造粒物（Ａ）と（Ｂ）が混合される一例を説明する模式図である。 予備造粒物（Ａ）を粒度で篩い分け用いた場合の生産率を示すグラフである。 焼結ケーキの断面を示す写真である。

符号の説明

１ ドラムミキサー
２ パンペレタイザー
３ ベルトコンベア
４ サージホッパ
５ 焼結機
７ 通常密度予備造粒物
８ 高密度予備造粒物

Claims (7)

1. 鉄鉱石、副原料および炭材を含む配合原料に、水分を添加して造粒し、得られた造粒物を焼結機へ供給し、該配合原料中の炭材を燃焼させることによって溶融−焼結させ、冷却して低スラグ系焼結鉱を製造する方法において、前記配合原料のうちの粉鉄鉱石および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以上で、粒径が５ｍｍ以上の高密度予備造粒物（Ａ）を成形し、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ようにしたことを特徴とする低スラグ系焼結鉱の製造方法。
2. 鉄鉱石、副原料および炭材を含む配合原料に、水分を添加して造粒し、得られた造粒物を焼結機へ供給し、該配合原料中の炭材を燃焼させることによって溶融−焼結させ、冷却して低スラグ系焼結鉱を製造する方法において、前記配合原料のうちの粉鉄鉱石および炭材の一部を予め混合造粒して、見掛け密度が２．７ｇ／ｃｍ^３以上で、粒径が５ｍｍ以上の高密度予備造粒物（Ａ）を形成すると共に、前記配合原料の残りを別に混合し造粒することにより予備造粒物（Ｂ）を成形し、次いで、それらの予備造粒物（Ａ）および（Ｂ）を搬送ライン上で合流させたのち焼結機へ供給するようにしたことを特徴とする低スラグ系焼結鉱の製造方法。
3. 前記高密度予備造粒物（Ａ）は、ＳｉＯ_２含有量が３．６ｍａｓｓ％以下の粉鉄鉱石を用いて成形されたものであることを特徴とする請求項１または２に記載の低スラグ系焼結鉱の製造方法。
4. 前記記高密度予備造粒物（Ａ）は、粉鉄鉱石および炭材に加えてＣａＯ含有副原料を添加して、ＣａＯ含有量が６ｍａｓｓ％以下（０ｍａｓｓ％を除く）にしたものであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の低スラグ系焼結鉱の製造方法。
5. 前記高密度予備造粒物（Ａ）は、炭材含有量が１〜６ｍａｓｓ％であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１に記載の低スラグ系焼結鉱の製造方法。
6. 前記低スラグ系焼結鉱は、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１〜５のいずれか１に記載の低スラグ系焼結鉱の製造方法。
7. 前記低スラグ焼結鉱は、落下強度（ＳＩ）が９０％以上、還元粉化性（ＲＤＩ）が３５％以下の特性を有するものであることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１に記載の低スラグ系焼結鉱の製造方法。

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