JP2010242226A - 焼結原料の事前処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】従来よりも多量の微粉を含む鉄鉱石の原料に対応可能で、造粒性及び強度を従来よりも向上させた造粒物を製造し、良好な品質を備えた焼結鉱を製造可能な焼結原料の事前処理方法を提供する。
【解決手段】それぞれ粗粒及び微粉を含む２種以上の鉄鉱石を原料とし、核粒子となる粗粒に微粉を付着させて造粒物Ｓを製造する第１の造粒装置１２と、微粉を用いるペレットである造粒物Ｐを製造する第２の造粒装置１８を備え、第２の造粒装置１８に供給する鉄鉱石を、０．５〜１０ｍｍの範囲の篩目で篩分け、篩下の鉄鉱石を粉砕し整粒して造粒物Ｐの原料とし、篩上の鉄鉱石は、第２の造粒装置１８に供給しない残余の鉄鉱石と共に第１の造粒装置１２に供給し、粉砕して整粒した篩下の鉄鉱石は５００μｍアンダーが９０ｍａｓｓ％以上、かつ２２μｍアンダーが８０ｍａｓｓ％を超え、更に水分の存在下で造粒する。
【選択図】図１

Description

本発明は、焼結原料の事前処理方法に関する。

近年、焼結機において従来主流として使用されていた赤鉄鉱等の鉄鉱石の供給量が減少し、結晶水含有率が高い（３ｍａｓｓ％以上）鉄鉱石の供給量が増加してきた。この結晶水含有率の高い鉄鉱石は、従来使用してきた鉄鉱石に比べて微粉が多いため、この鉄鉱石を事前処理することなく焼結機に装入した場合、焼結機の通気性を阻害し、品質が良好な焼結鉱を生産性良く製造できない。このため、焼結機に装入する前に鉄鉱石を造粒する必要性があるが、従来使用してきた鉄鉱石に比べて水とのぬれ性が悪く、造粒性が低いという欠点があるため、これを造粒する技術が必要となってきた。
そこで、例えば、特許文献１には、鉄鉱石と石灰石を２５０μｍ以下が８０重量％以上となるように粉砕し、水の存在下で造粒物を製造する技術が開示されている。また、特許文献２には、粉鉱石の造粒物を２度の造粒を経て製造する技術が開示されている。

特開平４−８０３２７号公報 特開昭５３−１２３３０３号公報

しかしながら、前記従来の焼結原料の事前処理方法においては、未だ解決すべき以下のような問題があった。
特許文献１に開示された方法は、バインダーの役割を果たす石灰石を全て粉砕する手間が必要であり、また粉砕による製造コストの増大を招き経済的でなく、造粒物の生産性も非常に悪い。また、粉砕粒径２５０μｍ以下が８０重量％以上とするだけで、これを用いて製造した造粒物、即ちＰ型造粒物の強度を目的とする強度まで高めることができず、例えば、造粒物を複数のベルトコンベアーを経由して搬送する場合、その乗り継ぎ時に造粒物が粉化する恐れがあった。
また、特許文献２に開示された方法は、造粒物の強度を向上できる可能性がある。しかし、例えば、核粒子となる粗粒に微粉を付着させた造粒物、即ちＳ型造粒物を製造する場合、微粉の付着厚さを制御できない。このため、付着厚みが厚ければ、造粒物内部にコークスが埋没し、目的とする品質を備える焼結鉱を製造することが困難になり、焼結鉱の歩留り低下を招き、焼結鉱の生産性が損なわれる。

本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、従来よりも多量の微粉を含む鉄鉱石の原料に対応可能で、造粒性及び強度を従来よりも向上させた造粒物を製造し、良好な品質を備えた焼結鉱を製造可能な焼結原料の事前処理方法を提供することを目的とする。

前記目的に沿う請求項１記載の焼結原料の事前処理方法は、それぞれ篩目１ｍｍオーバーの粗粒及び１ｍｍ以下の微粉を含む２種以上の鉄鉱石を原料とし、核粒子となる粗粒に微粉を付着させて造粒物Ｓを製造する第１の造粒装置と、微粉を用いるペレットである造粒物Ｐを製造する第２の造粒装置を備え、前記造粒物Ｓ及び前記造粒物Ｐを用いる焼結原料の事前処理方法であって、
前記第２の造粒装置に供給する前記鉄鉱石を、０．５〜１０ｍｍ望ましくは０．５〜７ｍｍ（より望ましくは０．５〜２ｍｍ）の範囲の篩目で篩分け、篩下の鉄鉱石を粉砕し整粒して前記造粒物Ｐの原料とし、
篩上の鉄鉱石は、前記第２の造粒装置に供給しない残余の鉄鉱石と共に前記第１の造粒装置に供給し、
粉砕して整粒した前記篩下の鉄鉱石は５００μｍアンダーが９０ｍａｓｓ％以上、かつ２２μｍアンダーが８０ｍａｓｓ％を超え、更に水分の存在下で造粒する。

前記目的に沿う請求項２記載の焼結原料の事前処理方法は、それぞれ篩目１ｍｍオーバーの粗粒及び１ｍｍ以下の微粉を含む２種以上の鉄鉱石を原料とし、核粒子となる粗粒に微粉を付着させて造粒物Ｓを製造する第１の造粒装置と、微粉を用いるペレットである造粒物Ｐを製造する第２の造粒装置を備え、前記造粒物Ｓ及び前記造粒物Ｐを用いる焼結原料の事前処理方法であって、
前記第２の造粒装置に供給する前記鉄鉱石を、０．５〜１０ｍｍの範囲の篩目で篩分け、篩下の鉄鉱石を粉砕し整粒して前記造粒物Ｐの原料とし、
篩上の鉄鉱石は、前記第２の造粒装置に供給しない残余の鉄鉱石と共に前記第１の造粒装置に供給し、
粉砕して整粒した前記篩下の鉄鉱石は５００μｍアンダーが８０ｍａｓｓ％以上、かつ２２μｍアンダーが７０ｍａｓｓ％を超え８０ｍａｓｓ％以下であって、更に水分の存在下で造粒した後に乾燥する。

前記目的に沿う請求項３記載の焼結原料の事前処理方法は、それぞれ篩目１ｍｍオーバーの粗粒及び１ｍｍ以下の微粉を含む２種以上の鉄鉱石を原料とし、核粒子となる粗粒に微粉を付着させて造粒物Ｓを製造する第１の造粒装置と、微粉を用いるペレットである造粒物Ｐを製造する第２の造粒装置を備え、前記造粒物Ｓ及び前記造粒物Ｐを用いる焼結原料の事前処理方法であって、
前記第２の造粒装置に供給する前記鉄鉱石を、０．５〜１０ｍｍの範囲の篩目で篩分け、篩下の鉄鉱石を粉砕し整粒して前記造粒物Ｐの原料とし、
篩上の鉄鉱石は、前記第２の造粒装置に供給しない残余の鉄鉱石と共に前記第１の造粒装置に供給し、
粉砕して整粒した前記篩下の鉄鉱石は５００μｍアンダーが４０ｍａｓｓ％以上、かつ２２μｍアンダーが５ｍａｓｓ％以上で７０ｍａｓｓ％以下であって、更に水分及び外分で０．０１〜３ｍａｓｓ％の有機質のバインダーの存在下で造粒した後に該造粒物を乾燥する。

焼結機での焼結鉱の生産性を向上させるには、焼結機の通気性の確保が必要である。
ここで、焼結機に装入される鉄鉱石中に、例えば１ｍｍ以下の微粉が混在する場合、焼結機の通気性が阻害される。なお、１ｍｍ以下の微粉の内、例えば２５０μｍ以下の微粉については、Ｓ型造粒物の核粒子への付着微粉となるため、焼結機の通気性阻害を回避できる。また、１ｍｍ以下の微粉の内、２５０μｍを超え１ｍｍ以下の微粉については、Ｓ型造粒物の核粒子や付着微粉とならない中間粒子となるため、依然として焼結機の通気性阻害の原因となりうるが、従来の鉄鉱石ではこの中間粒子を多く含まず、焼結機での焼結鉱の生産性を悪化させる問題としては顕在化しにくかった。

しかし、近年供給量が増加している結晶水含有率が高い（３ｍａｓｓ％以上）鉄鉱石においては、微粉が多く、焼結機での焼結鉱の生産性を悪化させる問題が顕在化する。
そこで、請求項１〜３記載の焼結原料の事前処理方法において、焼結鉱の生産性を向上させ、また中間粒子の増加抑制あるいは減少させることを目的に、篩目を０．５〜１０ｍｍ（好ましくは下限を０．８ｍｍ、更に好ましくは１ｍｍ）の範囲とした。これにより、Ｓ型造粒物の微粉付着平均厚さの最適化によって焼結鉱の歩留りを向上させ、また中間粒子を粉砕しＰ型造粒物の原料に使用して焼結機の通気性を向上させた。なお、この篩分けは、焼結機に供給する全ての鉄鉱石に行う必要はなく、少なくとも１種以上の鉄鉱石種又は鉱石銘柄に適用すれば良い。
また、篩分け方法としては、従来公知の篩選別機等を使用して行うことが可能である。
そして、篩下の粉砕は、粒径を小さくする方法であれば何でも良く、例えば、対となるロールを僅少の隙間を有して隣接配置し、ロールの押し付け圧力で粉砕するロール式粉砕機を使用することが好ましい。この場合、ロールの押し付け圧力により、粉砕と同時に造粒の効果もある。
粉砕後の篩下鉄鉱石が所定の粒度分布にならない場合、例えば２２μｍアンダーが５ｍａｓｓ％に満たない場合は、２２μｍアンダーの微粉を別途添加して整粒すればよい。該添加が不要な場合は、粉砕のみで整粒すればよい。

以上、請求項１〜３記載の焼結原料の事前処理方法においては、それぞれ粗粒及び微粉を含む鉄鉱石（鉄鉱石種ともいう）として、例えば、マラマンバ鉱石（産地銘柄：ウエストアンジェラス）、ピソライト鉱石（産地銘柄：ヤンディー、ローブリバー）、高燐ブロックマン鉱石等を使用できる。なお一般に産地銘柄が異なると、成分構成や粒度構成が変わるため、産地銘柄が異なる場合を本願では異なる鉄鉱石種としている。
また、第１、第２の造粒装置としては、例えば、ドラムミキサー、アイリッヒミキサー、ディスクペレタイザー、プロシャミキサー等を使用できる。

請求項４記載の焼結原料の事前処理方法は、請求項１〜３記載の焼結原料の事前処理方法において、前記造粒物Ｓの微粉付着平均厚さに応じて、前記篩目の大きさを変え、前記微粉付着平均厚さを目的所定範囲にする。
請求項４記載の焼結原料の事前処理方法において、微粉付着平均厚さの目的所定範囲とは５０〜３００μｍ、好ましくは５０〜２５０μｍ、更に好ましくは５０〜２２０μｍの範囲である。

請求項５記載の焼結原料の事前処理方法は、請求項１〜３記載の焼結原料の事前処理方法において、前記篩目の大きさを変えて前記第２の造粒装置への前記篩下の鉄鉱石の供給量を変更する。これにより前記第２の造粒装置及び該第２の造粒装置前に備えられる事前処理装置のいずれか一方又は双方の製造能力に応じた生産ができる。
事前処理装置としては、例えば、篩選別機、粉砕機、撹拌装置等がある。
ここで、篩目の大きさを変えることで、第１、第２の造粒装置への鉄鉱石の供給量（例えば、鉄鉱石の供給割合）を制御できる。このとき、第１、第２の造粒装置へ供給する鉄鉱石の粒径調整も可能になる。

以上、請求項１〜３記載の焼結原料の事前処理方法において、Ｐ型造粒物は原料が微粉を用いるペレットなので、Ｐ型造粒物の強度（圧潰強度）を適正な値まで強くしておくことが必要である。例えば、造粒物の搬送には、複数のベルトコンベアが使用され、その乗り継ぎ部で造粒物が粉化し、これが焼結機に装入されて焼結機の通気性を阻害したり、また焼結機のパレット中で造粒物が崩壊して通気性を阻害する恐れがある。
このような状況は、Ｓ型造粒物よりもＰ型造粒物に顕著に見られるため、特にＰ型造粒物において対策を取る必要がある。

一般に、液体の存在下で微粒子を造粒する場合、造粒物の強度は、Ｒｕｍｐｆの式より、液体の表面張力（大ほど強度大）と粒子径（小ほど強度大）に依存することが知られている。
本発明者等は、上記した公知事項に加え、鉄鉱石の粒子中に内蔵される極めて微細な粒子に新たに着目し、この極めて微細な粒子が造粒物の強度向上に有効に利用できることを新たに見出した。
近年、供給量が増加している結晶水含有率が高い（３ｍａｓｓ％以上）鉄鉱石の５０μｍ〜１ｍｍの鉄鉱石粒子を調査したところ、２２μｍアンダーからサブミクロンクラスの粒径を持つ極めて微細な粒子を多く内蔵する場合がある鉄鉱石種があることがわかった。（例えばマラマンバ鉱石、高燐ブロックマン鉱石等）
このことから、内蔵した極めて微細な粒子を取り出すため上記した鉄鉱石を粉砕して整粒し、（ａ）５００μｍアンダーが４０ｍａｓｓ％以上かつ２２μｍアンダーが５ｍａｓｓ％以上、（ｂ）好ましくは５００μｍアンダーが８０ｍａｓｓ％以上、かつ２２μｍアンダーが７０ｍａｓｓ％を超える、（ｃ）更に好ましくは５００μｍアンダーが９０ｍａｓｓ％以上、かつ２２μｍアンダーが８０ｍａｓｓ％を超える粒度分布とすることで、極めて微細な粒子を存在させ、水を介在させた造粒物の更なる強度向上を見込むことができる。

なお、前記した極めて微細な粒子による強度向上は、粒度が５００μｍアンダーが８０ｍａｓｓ％以上、かつ２２μｍアンダーが７０ｍａｓｓ％を超え８０ｍａｓｓ％以下であれば発現するが、更に小さい粒度であれば更なる強度向上が見込める。
そこで、請求項１記載の焼結原料の事前処理方法においては、鉄鉱石の粒度を５００μｍアンダーが９０ｍａｓｓ％以上、かつ２２μｍアンダーが８０ｍａｓｓ％を超えるようにして水分の存在下で造粒することで、目的とする強度を得ることができる。
また、請求項２記載の焼結原料の事前処理方法においては、鉄鉱石の粒度を５００μｍアンダーが８０ｍａｓｓ％以上、かつ２２μｍアンダーが７０ｍａｓｓ％を超え８０ｍａｓｓ％以下にしたことによる平均粒径の上昇を、水分の存在下で造粒した後に行う乾燥によって補い、更なる強度向上を図っている。

そして、請求項３記載の焼結原料の事前処理方法においては、鉄鉱石の粒度を５００μｍアンダーが４０ｍａｓｓ％以上かつ２２μｍアンダーが５ｍａｓｓ％以上７０ｍａｓｓ％以下にしたことによる平均粒径の上昇を、水分及びバインダーを使用して補い、これを造粒した後、乾燥によって補うことで、更なる強度向上を図っている。
なお、バインダーは、造粒物の強度向上に寄与するが、従来の生石灰、石灰岩等の無機物系バインダーは、造粒物に混入させる必要があるので、粉砕する必要があるため、例えば、パルプ廃液、コーンスターチ等の水溶液やコロイドである有機質、固体架橋を促進する分散剤（分散剤を添加した水溶液やコロイドを含む）等をバインダーとして使用（前記した無機系バインダーとの併用を含む）すると、より好適である。

請求項６記載の焼結原料の事前処理方法は、請求項１〜５記載の焼結原料の事前処理方法において、前記粉砕には、ロール式粉砕機を使用する。

請求項７記載の焼結原料の事前処理方法は、請求項１〜６記載の焼結原料の事前処理方法において、前記造粒物Ｐの大きさは１〜１０ｍｍの範囲にある。
請求項７記載の焼結原料の事前処理方法において、Ｐ型造粒物の大きさが１０ｍｍを超える場合、焼結鉱の製造時に、Ｐ型造粒物の中央部まで焼結させることができず、焼結鉱の品質が低下する。一方、Ｐ型造粒物の大きさが１ｍｍ未満の場合、焼結機に装入したときに密に充填され、焼結機の通気性の向上が期待できない。
従って、Ｐ型造粒物の大きさの下限を１ｍｍ、好ましくは２ｍｍ、更に好ましくは３ｍｍ、上限を１０ｍｍ、好ましくは９ｍｍ、更に好ましくは８ｍｍの範囲に規定することで、焼結機内でのＰ型造粒物の焼結を、その内部まで適正に行い、良好な品質の焼結鉱を製造することが可能になる。

請求項８記載の焼結原料の事前処理方法は、請求項１〜７記載の焼結原料の事前処理方法において、前記２種類以上の鉄鉱石を含む前記原料には、更に粒径が２５０μｍ以下からなる含鉄原料が加えられている。請求項８記載の焼結原料の事前処理方法において、微粉のみからなる含鉄原料としては、例えば、粒径が１００μｍ以下程度のダスト（混練ダスト、粉塵ダスト）、２５０μｍ以下程度のペレット原料（ペレットフィード：ＰＦ）等を使用できる。

請求項９記載の焼結原料の事前処理方法は、請求項１〜８記載の焼結原料の事前処理方法において、前記粗粒及び微粉を含む２種以上の鉄鉱石には、マラマンバ鉱石が含まれている。
請求項１０記載の焼結原料の事前処理方法は、請求項１〜９記載の焼結原料の事前処理方法において、焼結機に装入する前記造粒物Ｐの配合量は、前記造粒物Ｓと前記造粒物Ｐの合計量の２０〜３０ｍａｓｓ％である。

請求項１〜３及びこれに従属する請求項４〜１０記載の焼結原料の事前処理方法は、篩分けを行った篩上の鉄鉱石により、Ｓ型造粒物の微粉付着平均厚さの最適化を図り、焼結鉱の歩留りを向上させることができる。また、篩分けを行った篩下の鉄鉱石を粉砕整粒し、Ｐ型造粒物の原料に使用することで、焼結機の通気性を向上させることができる。

請求項１記載の焼結原料の事前処理方法は、鉄鉱石の粒度を５００μｍアンダーが９０ｍａｓｓ％以上、かつ２２μｍアンダーが８０ｍａｓｓ％を超えるようにして水分の存在下で造粒することで、液体の表面張力及び粒子径によって、目的とする強度を備えた造粒物Ｐを製造できる。

請求項２記載の焼結原料の事前処理方法は、鉄鉱石の粒度を５００μｍアンダーが８０ｍａｓｓ％以上、かつ２２μｍアンダーが７０ｍａｓｓ％を超え８０ｍａｓｓ％以下となるようにしたことによる平均粒径の上昇を、水分の存在下で造粒した後に行う乾燥によって補い、更なる強度向上を図った造粒物Ｐを製造できる。

請求項３記載の焼結原料の事前処理方法は、鉄鉱石の粒度を５００μｍアンダーが４０ｍａｓｓ％以上、かつ２２μｍアンダーが５ｍａｓｓ％以上７０ｍａｓｓ％以下となるようにしたことによる平均粒径の上昇を、水分及びバインダーを使用して補い、これを造粒した後、乾燥によって補うことで、更なる強度向上を図った造粒物Ｐを製造できる。

請求項４記載の焼結原料の事前処理方法は、造粒物Ｓの微粉付着平均厚さに応じて篩目の大きさを変えるので、例えば、使用する鉄鉱石の粒度分布の変化が生じた場合においても、焼結機の通気性を向上させることが可能な造粒物を容易に製造できる。

請求項５記載の焼結原料の事前処理方法は、篩目の大きさを変え、第２の造粒装置への篩下の鉄鉱石の供給量を変更するので、例えば、造粒物Ｐの第２の造粒装置及び事前処理装置の製造能力に応じた生産ができ、使用する鉄鉱石の粒度分布の変化が生じた場合においても、造粒物Ｐを安定して製造できる。

請求項７記載の焼結原料の事前処理方法は、造粒物Ｐの大きさを１〜１０ｍｍの範囲に規定するので、焼結機内での造粒物Ｐの焼結を、その内部まで適正に行い、良好な品質の焼結鉱を製造することが可能になり、従来よりも焼結鉱の歩留りを向上させることが可能になる。

請求項８記載の焼結原料の事前処理方法は、従来使用量が制約されがちな微粉、例えば、ダスト、ペレット原料等の鉄鉱石を、制約なしに使用することができる。

本発明の一実施の形態に係る焼結原料の事前処理方法の説明図である。 コークス燃焼指数に及ぼすＳ型造粒物の微粉付着厚さの影響を示す説明図である。 Ｐ型造粒物の崩壊抑制に要する圧潰強度を示す説明図である。 圧潰強度に及ぼすＰ型造粒物の製造条件の影響を示す説明図である。

続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。
図１に示すように、本発明の一実施の形態に係る焼結原料の事前処理方法は、それぞれ粗粒及び微粉を含む３種の鉄鉱石、即ち、ピソライト鉱石、マラマンバ鉱石、及び高燐ブロックマン鉱石を原料とし、核粒子となる粗粒に微粉を付着させたＳ型造粒物（造粒物Ｓ）と、微粉を主体として造粒するＰ型造粒物（造粒物Ｐ）とを製造する方法である。なお、原料には、更に実質的に微粉のみからなる鉄鉱石、即ち、製鉄所内で発生する混練ダスト、ペレットフィード（鉱石種：ＭＢＲ−ＰＦ）、及びその他の鉄鉱石が加えられている。以下、詳しく説明する。

マラマンバ鉱石、ピソライト鉱石、及び高燐ブロックマン鉱石は、共に褐鉄鉱（Ｆｅ₂Ｏ₃・ｎＨ₂Ｏ）とも呼ばれ、結晶水含有率が３ｍａｓｓ％以上となった鉄鉱石であり、例えば１０ｍｍ程度（本実施の形態においては８ｍｍ程度）の粗粒から２５０μｍ以下の微粉まで有したものである。
このピソライト鉱石、粉コークス、その他の鉄鉱石、及び石灰石を使用してＳ型造粒物を製造し、マラマンバ鉱石、高燐ブロックマン鉱石、混練ダスト、及びペレットフィードを使用してＰ型造粒物を製造する。

まず、Ｓ型造粒物の製造方法について説明する。
図１に示すように、粗粒及び微粉を含むピソライト鉱石を篩選別機１０により篩分けする。なお、本実施の形態においては、篩選別機１０の篩目として３ｍｍのものを使用したが、これに限定されるものではない。
篩分けされた篩上の鉄鉱石は粗粒であるため、処理することなくそのままの状態で核粒子として使用される。一方、篩下の鉄鉱石は、アイリッヒミキサー１１に装入され、例えば石灰石等のバインダー等と共に混練されて造粒される。

上記した混練造粒物は、粉コークス、その他の鉄鉱石、及び石灰石と共にＳ型用ドラムミキサー（第１の造粒装置の一例）１２に装入され、核粒子の周囲に、粉コークス、その他の鉄鉱石、及び石灰石中に含まれる微粉（例えば、２５０μｍ以下）を付着させる。これにより、核粒子の周囲に付着した微粉の平均厚さが、５０〜３００μｍとなったＳ型造粒物を製造する。なお、Ｓ型造粒物の製造時においては、粉コークス、その他の鉄鉱石、及び石灰石中に含まれる粒径が２５０μｍを超える粒子の一部が、Ｓ型造粒物と共にＳ型用ドラムミキサー１２内から排出される。

ここで、Ｓ型造粒物の微粉付着平均厚さを、５０〜３００μｍの範囲に規定した理由について、図２を参照しながら説明する。
図２の横軸である微粉付着平均厚さは、製造したＳ型造粒物を使用し、以下の手順で算出した。
（１）まず、対象原料を水洗などによって微粉や粗粒等の各粒子に完全に分離し、５ｍｍ、２ｍｍ、１ｍｍ、０．５ｍｍ、０．２５ｍｍの篩目の篩い順で篩下を篩分けていき、各粒度区間の重量比率を求めた（全体を１００ｇとした場合の各粒度区間の重量ｇ）。

（２）核粒子となる５ｍｍ以上、５ｍｍ未満２ｍｍ以上、及び２ｍｍ未満１ｍｍ以上の各区間の代表粒子径（それぞれ７．５ｍｍ、３．５ｍｍ、１．５ｍｍ）を決めて、全体を１００ｇとした場合の各粒度区間重量比率から、前記代表粒径毎の核粒子の個数を計算した。その際、核粒子密度を４ｇ／ｃｍ³とした。
（３）核粒子への付着粉となる０．２５ｍｍ以下の微粉を上記の各核粒子区間毎に分配するに際し、上記の各核粒子区間の核粒子重量比率に比例させて、各核粒子区間に分配する微粉重量を決定した。
（４）（２）で算出した核粒子の各区間代表粒子径の粒子個数と、（３）で算出決定した分配する微粉重量から、各核粒子の付着厚さを計算した。その際、付着粉層の嵩密度を２ｇ／ｃｍ³とした。
（５）そして各核粒子区間の付着粉厚さを、各粒度区間重量比率で加重平均し、微粉付着平均厚さとした。

図２の縦軸であるコークス燃焼指数は、Ｓ型造粒物を焼結させて得られる焼結鉱の歩留りに対応するものであり、コークス燃焼指数が高くなるに伴って、焼結鉱の歩留りも向上することを現している。
図２は、粒度分布を種々変更させた原料を造粒した後に鍋試験にて焼結させたテストにおいて、微粉付着厚さ（μｍ）とコークス燃焼指数の関係を示したものである。
図２に示すように、コークス燃焼指数は、微粉付着厚さが１００μｍになるまで厚さの増加に伴って上昇し、その後厚さの増加に伴って低下していく傾向が得られた。
以上のことに焼結鉱の歩留り悪化に影響を及ぼさないことを考慮して、微粉付着平均厚さを、５０〜３００μｍに規定し、好ましくは上限を２５０μｍ、更に望ましくは２２０μｍとするものである。

上記知見を元に、現状操業に使用されている微粉付着平均厚さが２０４μｍのもの（現状）と、これより付着厚さが薄い８８μｍのもの、及び付着厚さが厚い３２７μｍの３種類のＳ型造粒物を準備し、この各Ｓ型造粒物を、焼結機にそれぞれ装入し、焼結鉱歩留りへの影響を調査した。
なお、各Ｓ型造粒物は、鉄鉱石の原料量が一定の下で製造しているため、３２７μｍのＳ型造粒物（粉砕のみ）は、不足する微粉量を鉄鉱石を粉砕して核粒子の周囲に付着させることで製造して焼結機に装入し、８８μｍのＳ型造粒物は、Ｓ型造粒物に使用されなかった残部の微粉を造粒して製造したＰ型造粒物（ペレット化）と共に焼結機に装入している。ここで、８８μｍのＳ型造粒物の調査結果は、Ｓ型造粒物のみの結果ではないが、Ｐ型造粒物の配合量は少なく（例えば、Ｓ型造粒物とＰ型造粒物の合計量の２０〜３０ｍａｓｓ％程度）、しかも熱源となる粉コークスがＰ型造粒物中に含まれていないため、得られた結果はＳ型造粒物の結果に略対応できるものと考えられる。
上記前提の調査の結果、図２の鍋試験結果のコークス燃焼指数に沿う焼結鉱歩留りが得られた。

次に、Ｐ型造粒物の製造方法について説明する。
図１に示すように、それぞれ粗粒及び微粉を含むマラマンバ鉱石及び高燐ブロックマン鉱石を篩選別機１３により篩分けする。なお、篩選別機１３の篩目は、０．５〜１０ｍｍの範囲（本実施の形態では３ｍｍ）に設定されている。篩選別機１３で篩分けされた篩下の鉄鉱石は、粉砕機１５で粉砕され混練ダスト及びペレットフィード（ＭＢＲ−ＰＦ）と共に混合機１７に装入され混合される。なお、篩選別機１３及び粉砕機１５が、事前処理装置をそれぞれ構成する。
このとき、Ｐ型造粒物を製造するために使用した鉄鉱石の粉砕整粒した粒径分布に応じて、その後の処理が行われる。

Ｐ型造粒物の原料となる篩下鉄鉱石を粉砕し、５００μｍアンダーが９０ｍａｓｓ％以上、かつ２２μｍアンダーが８０ｍａｓｓ％を超えるように整粒した場合、Ｐ型用ドラムミキサー（第２の造粒装置の一例）１８に装入され、水（例えば、外分で５〜１５ｍａｓｓ％）を使用して造粒された後、篩選別機１９で篩分けされる。また、Ｐ型造粒物の原料となる篩下鉄鉱石を粉砕し、５００μｍアンダーが８０ｍａｓｓ％以上、かつ２２μｍアンダーが７０ｍａｓｓ％を超え８０ｍａｓｓ％以下となるように整粒した場合、Ｐ型用ドラムミキサー１８に装入され、水（例えば、外分で５〜１５ｍａｓｓ％）を使用して造粒された後、篩選別機１９で篩分けされ、更に乾燥機２０で乾燥処理される。
そして、Ｐ型造粒物の原料となる篩下鉄鉱石を粉砕し、５００μｍアンダーが４０ｍａｓｓ％以上、かつ２２μｍアンダーが５ｍａｓｓ％以上７０ｍａｓｓ％以下となるように整粒した場合、Ｐ型用ドラムミキサー１８に装入され、例えば、パルプ廃液、コーンスターチ等の有機質のバインダー（例えば、外分で０．０１〜３ｍａｓｓ％とすることが好ましく、更には０．１〜３ｍａｓｓ％とすることが好ましい）及び水（例えば、外分で５〜１５ｍａｓｓ％）を使用して造粒された後、篩選別機１９で篩分けされ、更に乾燥機２０で乾燥処理される。
なお、乾燥は、４０℃以上２５０℃以下に設定された雰囲気中で、例えば２０〜６０分間程度行う。また、５００μｍアンダー、２２μｍアンダー等の微粉粒子のｍａｓｓ％の測定に際しては、レーザー回折散乱法の測定機器（日機装株式会社製 MICROTRAC FRA型、測定範囲：０．１〜７００μｍ）を、用いた。

ここで、鉄鉱石の粉砕整粒した粒径分布に応じて、その後の処理をそれぞれ変えた理由について説明する。
Ｐ型造粒物（以下、ペレットともいう）の原料として微粉を用いる場合、Ｐ型造粒物の強度（圧潰強度）は低いため、この強度を適正な値まで高めることが必要である。このため、この必要な強度を、ベルトコンベア（図示しない）の乗り継ぎが５回（実機乗り継ぎ相当）以上でも問題ない程度の強度を備えることを考慮して規定すると、図３に示すように、直径１０ｍｍのＰ型造粒物１個あたり２ｋｇｆ（２ｋｇｆ／１０ｍｍφ・１個）以上の強度が必要であることが分かる。
そこで、この２ｋｇｆ／１０ｍｍφ・１個以上を満足する処理方法を、図４を参照しながら説明する。なお、使用した原料は、マラマンバ鉱石を３ｍｍ以下を粉砕したもの、ペレットフィード、及び混練ダストである。

図４に示すように、（１）粉砕処理のみ、（２）粉砕処理及び乾燥処理、（３）粉砕処理、乾燥処理、及びバインダーの添加処理において、同じ平均粒度では（１）→（２）→（３）となるにつれて、ペレットの圧潰強度が上昇する傾向が得られた。なお、造粒に使用した水分量は外分で１０ｍａｓｓ％、バインダー（パルプ廃液）の添加量は外分で１ｍａｓｓ％、そして、乾燥は、２５０℃で３０分間行い、造粒物中に含まれる水分量を外分で５ｍａｓｓ％まで低下させた。ここで、鉄鉱石に粉砕処理のみを施した場合、平均粒度が２０μｍ以下（５００μｍアンダーが９０ｍａｓｓ％以上、かつ２２μｍアンダーが８０ｍａｓｓ％を超え）であれば、製造したペレットが２ｋｇｆ／１０ｍｍφ・１個以上の条件を満足できる。

また、この造粒物に更に乾燥処理を施した場合、平均粒度を大きくし、１００μｍ以下（５００μｍアンダーが８０ｍａｓｓ％以上、かつ２２μｍアンダーが７０ｍａｓｓ％を超え８０ｍａｓｓ％以下）としても、製造したペレットが２ｋｇｆ／１０ｍｍφ・１個以上の条件を満足できる。
更に、バインダーが添加された造粒物に乾燥処理を施した場合、平均粒度を更に大きくし、７００μｍ以下（５００μｍアンダーが４０ｍａｓｓ％以上、かつ２２μｍアンダーが５ｍａｓｓ％以上７０ｍａｓｓ％以下）としても、製造したペレットが２ｋｇｆ／１０ｍｍφ・１個以上の条件を満足できる。
以上のことから、粉砕粒径に応じて、前記した処理を施した。

Ｐ型用ドラムミキサー１８で造粒された造粒物を篩分けする篩選別機１９の篩目は、粒径が１〜１０ｍｍの範囲になった造粒物を篩分けできるように調整されている。なお、粒径が１ｍｍ未満の造粒物は、処理されることなく再度混合機１７に装入され、また粒径が１０ｍｍを超える造粒物は、解砕機（図示しない）で解砕され再度混合機１７に装入されて、粒度調整される。
これにより、粒径が１〜１０ｍｍの範囲に調整された造粒物は、前記したように、必要に応じて乾燥処理を行いＰ型造粒物になる。

なお、Ｐ型造粒物の製造に際し、マラマンバ鉱石及び高燐ブロックマン鉱石を、篩選別機１３の０．５ｍｍ〜１０ｍｍの範囲に設定された篩目により篩分けて発生した篩上の鉄鉱石は、Ｐ型造粒物の原料には適さない。これは、前記したように、粉砕処理を施さなければ、製造されたＰ型造粒物の強度が確保しにくく、また篩下鉄鉱石と比べて相対的に大きな粉砕の負荷があり、操業に負荷がかかるためである。従って、篩上の鉄鉱石を、粉砕処理を施すことなく主としてＳ型造粒物の核粒子として使用する。
このように、マラマンバ鉱石及び高燐ブロックマン鉱石に含まれる微粉は、篩選別機１３の篩目によって微粉配合量を調整、即ちＳ型用ドラムミキサー１２に供給しないという状態に調整し、Ｓ型用ドラムミキサー１２に極力供給しない残部、即ちほぼ全ての微粉を、Ｐ型用ドラムミキサー１８の原料として使用する。

ここで、篩選別機１３の篩目は、Ｓ型造粒物の微粉付着平均厚さに応じて、その大きさを変え、Ｐ型用ドラムミキサー１８に供給する微粉を除いた鉄鉱石中の粗粒のＳ型用ドラムミキサー１２への配合量を調整することで、微粉付着平均厚さを目的所定範囲である５０〜３００μｍにできる。
例えば、使用する鉄鉱石の粒度分布の変化により、Ｓ型造粒物の微粉付着平均厚さが増加する場合、１ｍｍ以上の範囲で１ｍｍに近い篩目を用い、Ｓ型用ドラムミキサー１２に供給されるＳ型造粒物の核粒子量を増加させることで、微粉付着平均厚さの最適化を図ることができる。一方、例えば、使用する鉄鉱石の粒度分布の変化により、Ｓ型造粒物の微粉付着平均厚さが減少する場合、１０ｍｍに近い篩目を用い、Ｓ型用ドラムミキサー１２に供給されるＳ型造粒物の核粒子量を減少させることで、微粉付着平均厚さの最適化を図ることができる。

また、篩選別機１３の篩目は、Ｐ型用ドラムミキサー１８及び事前処理装置のいずれか一方又は双方の製造能力に応じて、その大きさを変え、各装置への鉄鉱石の供給量を制御（変更）できる。
例えば、使用する鉄鉱石の粒度分布の変化により、Ｐ型造粒物を製造する各装置の製造能力に余裕がある場合は、１０ｍｍに近い篩目を用い、Ｐ型造粒物を製造する原料の供給量を増加させることができる。一方、例えば、使用する鉄鉱石の粒度分布の変化により、Ｐ型造粒物を製造する各装置の製造能力が不足する場合は、０．５ｍｍに近い篩目を用い、Ｐ型造粒物を製造する原料の供給量を減少させることができる。このとき、篩下の鉄鉱石を一時的にストック（貯留）し、Ｐ型造粒物を製造する各装置の能力に余裕がある場合に、ストックした鉄鉱石の処理を実施する等の対策を、必要に応じて使用することも可能である。

また、篩選別機１３の篩目の調整に際し、篩上の鉄鉱石中に含まれる核粒子になりにくい中間粒子（例えば、２５０μｍを超え１ｍｍ以下）は、Ｓ型造粒物に付着することなくＳ型用ドラムミキサー１２から排出される場合が多い。なお、この中間粒子は、粉砕処理を施すことで、Ｐ型造粒物の原料として使用することも、またＳ型造粒物の付着微粉として使用することも可能である。
以上の方法により製造したＳ型造粒物とＰ型造粒物とを、例えば、その合計量の７０〜８０ｍａｓｓ％がＳ型造粒物になるように、混合することなく重ねながら焼結機２１に装入して焼結鉱を製造する。
これにより、従来よりも多量の微粉を含む鉄鉱石の原料に対応可能で、造粒性及び強度を従来よりも向上させた造粒物を製造し、良好な品質を備えた焼結鉱を製造できる。

以上、本発明を、一実施の形態を参照して説明してきたが、本発明は何ら上記した実施の形態に記載の構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載されている事項の範囲内で考えられるその他の実施の形態や変形例も含むものである。例えば、前記したそれぞれの実施の形態や変形例の一部又は全部を組合せて本発明の焼結原料の事前処理方法を構成する場合も本発明の権利範囲に含まれる。
また、前記実施の形態においては、それぞれ粗粒及び微粉を含む３種の鉄鉱石として、ピソライト鉱石、マラマンバ鉱石、及び高燐ブロックマン鉱石を使用した場合について説明したが、それぞれ粗粒及び微粉を含む２種以上の鉄鉱石であればよく、例えば、ピソライト鉱石及びマラマンバ鉱石を使用することも、また、他の鉄鉱石、例えば、磁鉄鉱（Ｆｅ₃Ｏ₄）、赤鉄鉱（Ｆｅ₂Ｏ₃）等を使用することも可能である。なお、これらの鉄鉱石に、他の鉄源、例えば製鉄所内で発生する鉄源等を加えることで、原料を構成することも勿論可能である。
そして、前記実施の形態においては、Ｐ型造粒物の製造に際し、微粉の粉砕整粒後の粒径を５００μｍアンダーが９０ｍａｓｓ％以上、かつ２２μｍアンダーが８０ｍａｓｓ％超えとした場合、バインダーを添加することなく造粒し、乾燥処理を施すことなく焼結機に装入したが、必要に応じてバインダーの添加及び乾燥処理のいずれか一方又は双方の処理を施すことも可能である。また、微粉の粉砕整粒後の粒径を５００μｍアンダーが８０ｍａｓｓ％以上、かつ２２μｍアンダーが７０ｍａｓｓ％を超え８０ｍａｓｓ％以下とした場合、バインダーを添加することなく造粒し、乾燥処理を施して焼結機に装入したが、必要に応じてバインダーを添加することも可能である。

１０：篩選別機、１１：アイリッヒミキサー、１２：Ｓ型用ドラムミキサー（第１の造粒装置）、１３：篩選別機、１５：粉砕機、１７：混合機、１８：Ｐ型用ドラムミキサー（第２の造粒装置）、１９：篩選別機、２０：乾燥機、２１：焼結機

Claims (10)

1. それぞれ篩目１ｍｍオーバーの粗粒及び１ｍｍ以下の微粉を含む２種以上の鉄鉱石を原料とし、核粒子となる粗粒に微粉を付着させて造粒物Ｓを製造する第１の造粒装置と、微粉を用いるペレットである造粒物Ｐを製造する第２の造粒装置を備え、前記造粒物Ｓ及び前記造粒物Ｐを用いる焼結原料の事前処理方法であって、
   前記第２の造粒装置に供給する前記鉄鉱石を、０．５〜１０ｍｍの範囲の篩目で篩分け、篩下の鉄鉱石を粉砕し整粒して前記造粒物Ｐの原料とし、
   篩上の鉄鉱石は、前記第２の造粒装置に供給しない残余の鉄鉱石と共に前記第１の造粒装置に供給し、
   粉砕して整粒した前記篩下の鉄鉱石は５００μｍアンダーが９０ｍａｓｓ％以上、かつ２２μｍアンダーが８０ｍａｓｓ％を超え、更に水分の存在下で造粒することを特徴とする焼結原料の事前処理方法。
2. それぞれ篩目１ｍｍオーバーの粗粒及び１ｍｍ以下の微粉を含む２種以上の鉄鉱石を原料とし、核粒子となる粗粒に微粉を付着させて造粒物Ｓを製造する第１の造粒装置と、微粉を用いるペレットである造粒物Ｐを製造する第２の造粒装置を備え、前記造粒物Ｓ及び前記造粒物Ｐを用いる焼結原料の事前処理方法であって、
   前記第２の造粒装置に供給する前記鉄鉱石を、０．５〜１０ｍｍの範囲の篩目で篩分け、篩下の鉄鉱石を粉砕し整粒して前記造粒物Ｐの原料とし、
   篩上の鉄鉱石は、前記第２の造粒装置に供給しない残余の鉄鉱石と共に前記第１の造粒装置に供給し、
   粉砕して整粒した前記篩下の鉄鉱石は５００μｍアンダーが８０ｍａｓｓ％以上、かつ２２μｍアンダーが７０ｍａｓｓ％を超え８０ｍａｓｓ％以下であって、更に水分の存在下で造粒した後に乾燥することを特徴とする焼結原料の事前処理方法。
3. それぞれ篩目１ｍｍオーバーの粗粒及び１ｍｍ以下の微粉を含む２種以上の鉄鉱石を原料とし、核粒子となる粗粒に微粉を付着させて造粒物Ｓを製造する第１の造粒装置と、微粉を用いるペレットである造粒物Ｐを製造する第２の造粒装置を備え、前記造粒物Ｓ及び前記造粒物Ｐを用いる焼結原料の事前処理方法であって、
   前記第２の造粒装置に供給する前記鉄鉱石を、０．５〜１０ｍｍの範囲の篩目で篩分け、篩下の鉄鉱石を粉砕し整粒して前記造粒物Ｐの原料とし、
   篩上の鉄鉱石は、前記第２の造粒装置に供給しない残余の鉄鉱石と共に前記第１の造粒装置に供給し、
   粉砕して整粒した前記篩下の鉄鉱石は５００μｍアンダーが４０ｍａｓｓ％以上、かつ２２μｍアンダーが５ｍａｓｓ％以上で７０ｍａｓｓ％以下であって、更に水分及び外分で０．０１〜３ｍａｓｓ％の有機質のバインダーの存在下で造粒した後に該造粒物を乾燥することを特徴とする焼結原料の事前処理方法。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の焼結原料の事前処理方法において、前記造粒物Ｓの微粉付着平均厚さに応じて、前記篩目の大きさを変え、前記微粉付着平均厚さを目的所定範囲にすることを特徴とする焼結原料の事前処理方法。
5. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の焼結原料の事前処理方法において、前記篩目の大きさを変えて前記第２の造粒装置への前記篩下の鉄鉱石の供給量を変更することを特徴とする焼結原料の事前処理方法。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載の焼結原料の事前処理方法において、前記粉砕には、ロール式粉砕機を使用することを特徴とする焼結原料の事前処理方法。
7. 請求項１〜６のいずれか１項に記載の焼結原料の事前処理方法において、前記造粒物Ｐの大きさは１〜１０ｍｍの範囲にあることを特徴とする焼結原料の事前処理方法。
8. 請求項１〜７のいずれか１項に記載の焼結原料の事前処理方法において、前記２種類以上の鉄鉱石を含む前記原料には、更に粒径が２５０μｍ以下からなる含鉄原料が加えられていることを特徴とする焼結原料の事前処理方法。
9. 請求項１〜８のいずれか１項に記載の焼結原料の事前処理方法において、前記粗粒及び微粉を含む２種以上の鉄鉱石には、マラマンバ鉱石が含まれていることを特徴とする焼結原料の事前処理方法。
10. 請求項１〜９のいずれか１項に記載の焼結原料の事前処理方法において、焼結機に装入する前記造粒物Ｐの配合量は、前記造粒物Ｓと前記造粒物Ｐの合計量の２０〜３０ｍａｓｓ％であることを特徴とする焼結原料の事前処理方法。

Images