JP2015063716A - 焼結鉱製造用鉄鉱石ミニペレット - Google Patents
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Abstract
Description
化学分析によるFeO含有量が20質量%以上で、かつ、粒径0.5mm以下の粒子を94質量%以上含有するマグネタイト系ペレットフィード;を造粒してなり、焼結鉱を製造するために用いられる鉄鉱石ミニペレットであって、
粒径が1〜5mmであり、
当該ミニペレット1個を窒素雰囲気中で1300℃まで昇温した後、雰囲気を空気に切り替えて100℃/minの冷却速度で800℃まで冷却した時の到達酸化率が55%以上である
ことを特徴とする焼結鉱製造用鉄鉱石ミニペレットである。
「化学分析によるFeO含有量が20質量%以上で、かつ、粒径0.5mm以下の粒子を94質量%以上含有するマグネタイト系ペレットフィード;を造粒してなり、焼結鉱を製造するために用いられる鉄鉱石ミニペレットであって、
粒径が1〜5mmであり、
当該ミニペレット1個を窒素雰囲気中で1300℃まで昇温した後、雰囲気を空気に切り替えて100℃/minの冷却速度で800℃まで冷却した時の到達酸化率が55%以上である
ことを特徴とする」
ものである。
本発明に係る焼結鉱製造用鉄鉱石ミニペレットの原料としては、「化学分析によるFeO含有量が20質量%以上」のマグネタイト系ペレットフィードを対象とする。ここで、化学分析によるFeO含有量とは、滴定法により分析される2価鉄(Fe2+)の酸化物の量であり、マグネタイト(Fe3O4=Fe+2O・Fe+3 2O3)中のFeO部分の量を評価したものである。一般にFeO含有量が20質量%以上のものをマグネタイト鉱石(あるいは「マグネタイト系鉱石」ともいう。)と分類していることから、このように定義したものである。なお、マグネタイト系ペレットフィードのFeO含有量の上限は、純粋なFe3O4中のFeO含有量が約31質量%(=FeO分子量/Fe3O4分子量×100=71.85/231.55×100)であることから、脈石成分量を考慮すれば30質量%程度である。マグネタイト系ペレットフィードとしては、単一の鉱石銘柄を使用することはもちろん、複数の鉱石銘柄を配合したものを使用することもできる。
ペレットフィードの粒度分布はその鉱石銘柄によって若干の差異はあるが、製鉄原料として市場に流通しているペレットフィードの場合は、粒径0.5mm以下の割合が94〜100質量%であることから、このように定義した。ここで、ペレットフィードの粒径分布は、レーザー回折・散乱式粒度分析装置を用いて測定されるものである。
本発明に係る焼結鉱製造用鉄鉱石ミニペレット(以下、単に「鉄鉱石ミニペレット」あるいは「ミニペレット」ともいう。)は、上記マグネタイト系ペレットフィードを造粒してミニペレット化したものである。より具体的には、上記マグネタイト系ペレットフィードに、副原料および固体燃料を添加することなく、適量の水分(鉱石銘柄や粒度分布により変動するが、6〜8質量%程度)を添加し、さらに必要により適量のバインダ(鉱石銘柄や粒度分布により変動するが、最大3質量%程度;バインダの種類としてはベントナイト、生石灰、消石灰など)を添加して、パン型ペレタイザやドラム型ペレタイザなどの造粒機で、回転速度や滞留時間などを調整して所定粒径範囲のミニペレットを作製することができる。
上記のようにして造粒されたミニペレットは、焼結鉱を製造するために用いられる。より具体的には、上記ミニペレットを、例えば、上記マグネタイト系ペレットフィード以外の鉱石原料(シンターフィード、高炉ダスト、ミルスケール等)に返鉱、副原料、固体燃料を添加して別途ドラムミキサで混合造粒して作製した擬似粒子とともに、焼結機に装入して原料充填層を形成し、その層表面に着火した後、大気吸引することで、上記ミニペレット中においてマグネタイトの酸化発熱反応が進行するので、当該ミニペレット中に固体燃料が存在しなくても、焼結反応が進み、十分な強度を有する焼結鉱が製造できる。上記原料充填層中における上記ミニペレットの配合割合は、原料事情等に影響されるが、40質量%程度までは問題なく使用できる。
上記ミニペレットは、その粒径を1〜5mmの範囲とする。上記ミニペレットの粒径が1mm未満では、焼結機に上記擬似粒子とともに装入されて形成される原料充填層の通気性が阻害され、焼結鉱の生産性が低下する。一方、上記ミニペレットの粒径が5mmを超えると、ミニペレットの中心部までマグネタイトの酸化が進行せず、未反応のFeOが残留するので、マグネタイトの酸化発熱量を十分に活用できず、焼結鉱の強度が低下する。ミニペレットの粒径は2〜4mmの範囲とすることがより好ましい。ここで、ミニペレットの粒径は、JIS Z 8801で規定される標準篩を用いて篩い分け法で測定されるものであり、「粒径が1〜5mm」とは、目開き1.0mmの標準篩と目開き5.0mmの標準篩の間に篩い分けられたものを対象とすることを意味する。
上記ミニペレットの粒径の限定理由のところで説明したように、マグネタイトの酸化発熱量を十分に活用することが要請されるが、そのためには、ミニペレット中のマグネタイトの酸化をできるだけ進める必要がある。
これら粒径範囲が異なる4種類のミニペレットのそれぞれについて、ミニペレット1個(「ミニペレット単球」と呼ぶ。)をランダムに取り出し、このミニペレット単球を示差熱天秤装置にセットし、N2雰囲気中で室温から1300℃まで昇温した後、雰囲気を空気に切り替えて100℃/minの冷却速度で1300℃から800℃まで冷却し、雰囲気を窒素に切り替えて室温まで冷却した。そして、このミニペレット単球酸化試験中の質量変化より、上記式(1)を用いて到達酸化率を算出した。なお、上記ミニペレット単球酸化試験は同一の粒径範囲のミニペレットについて各3回ずつ繰り返し、到達酸化率は各回のミニペレット単球酸化試験で得られた到達酸化率を算術平均して求めた。
次に、上記各ミニペレットを配合して焼結鉱を製造した場合の効果(影響)を把握するため、以下に説明する焼結鍋試験を実施した。
・焼結鍋内径:300mm
・原料充填層厚さ:510mm、床敷厚さ:40mm
・吸引ガス:大気
・吸引圧力:着火時 9.8kPa(ゲージ圧)
焼成時15.7kPa(ゲージ圧)
・焼成完了時点:排ガス温度が最高値を示してから1分後
・焼成試験の回数:各試験条件ごとに2回
ただし、F:ガス流量(Nm3/min)、A:吸引面積(m2)、h:原料充填層厚さ(m)、s:吸引負圧(mH2O[ゲージ圧])である。
「FFS」(Flame Front Speed)は、原料充填層厚さ(mm)/焼成時間(min)で算出される値である。
Claims (1)
- 化学分析によるFeO含有量が20質量%以上で、かつ、粒径0.5mm以下の粒子を94質量%以上含有するマグネタイト系ペレットフィード;を造粒してなり、焼結鉱を製造するために用いられる鉄鉱石ミニペレットであって、
粒径が1〜5mmであり、
当該ミニペレット1個を窒素雰囲気中で1300℃まで昇温した後、雰囲気を空気に切り替えて100℃/minの冷却速度で800℃まで冷却した時の到達酸化率が55%以上である
ことを特徴とする焼結鉱製造用鉄鉱石ミニペレット。
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