JP2018053306A - 焼結鉱の製造方法および焼結鉱の製造設備列 - Google Patents

Abstract

【課題】操業中に微粉原料の割合が変化する場合であっても、焼結機での通気性の低下を回避して、高い生産性の下、連続して高品質の焼結鉱を製造することが可能な焼結鉱の製造方法を提供する。【解決手段】搬送ラインとして、撹拌装置をそなえる第１搬送ラインと、該撹拌装置をそなえない第２搬送ラインの２つのラインを用意し、使用するラインの選択を、鉄鉱石全体に対する所定の粒径以下の鉄鉱石の質量比率に応じて行う。【選択図】図８

Description

本発明は、焼結鉱の製造方法および焼結鉱の製造設備列に関する。

高炉で使用する焼結鉱は、専用の焼結機、例えば、下方吸引方式のトワイロイド式焼結機で焼結して製造される。そして、焼結鉱の原料としては、鉄分を含む鉄原料と、成品となる焼結鉱の成分を調整する副原料と、燃焼して熱を発生することで鉄原料、副原料を溶融し、結合させる固体燃料系粉とが、用いられる。

ここで、鉄原料としては、主に鉄鉱石と、鉄鋼精錬工程で発生するダスト・スラッジ、返鉱等、鉄分を含有する各種材料が挙げられる。
また、副原料としては、CaOを含有する石灰石系粉原料や、珪石、蛇紋岩、ニッケルスラグなどのSiO₂含有原料や挙げられる。なお、石灰石系粉原料は、焼結鉱の塩基度を所定の値に維持するために必須の原料であるが、SiO₂含有原料は、鉄原料の成分に応じて適宜使用される原料である。
さらに、固体燃料系粉としては、粉状のコークス、無煙炭、炭素を含むダスト等が用いられる。

焼結原料は、通常、所定の配合比率で粒径が10mm以下程度に調整されており、これに造粒機、例えばドラムミキサーで適当量の水分を添加し、混合・造粒して、擬似粒子と呼ばれる造粒物を形成する。
ついで、この造粒物を焼結機のパレット上に供給し堆積させたのち、この堆積層の上方に設置された点火炉によって堆積層上層の固体燃料系粉に着火する。さらに、パレットの下方から空気を吸引することで堆積層の上層から下層へ向けて、着火した固体燃料系粉の燃焼領域が移動する。その結果、堆積層を形成する造粒物が、溶融、焼結して焼結鉱となる。そして、堆積層の下層まで溶融、焼結したところで、パレット上から焼結鉱が排出される。

一般的に行われている焼結鉱の製造フローを図１に示す。各焼結原料は種類毎にそれぞれ原料ホッパ11に貯蔵されている。そして、それぞれの焼結原料はホッパから、決められた比率になるようにフィーダーで切り出される。切り出された焼結原料はメインラインを構成する搬送ライン12（例えば、ベルトコンベア）により運ばれて、ドラムミキサー13へ供給される。ドラムミキサー13は、各焼結原料を混合、造粒して造粒物ホッパ14へ、造粒物を排出する。ついで、造粒物を、造粒物ホッパ14から焼結機15のパレット16に供給しつつ、点火炉17で着火し、上方から下方に向けて、空気を吸引することで燃焼反応を進行させて、焼結鉱とする。

特開２０１３−２４５３６９号公報

ところで、近年、調達先の多様化などから、鉄鉱石中に、微細な鉄鉱石（いわゆる微粉原料）が、配合される場合が多くなっており、かような微粉原料によって、焼結機での通気性が低下して生産性が低下することが問題となっている。

このような微粉原料を用いて焼結鉱を製造する技術として、例えば、特許文献１には、
「生石灰と焼結原料とを撹拌機に装入して、水の存在下で撹拌する焼結原料の事前処理方法において、鉄鉱石として５００μｍアンダーが５０質量％未満もしくは８０質量％超の粒度の粉鉱石を用いる前記焼結原料中の粉鉱石の粒度を、５００μｍアンダーが５０質量％以上８０質量％以下の粒度範囲に変更する際、あるいは、鉄鉱石として前記粒度範囲にある粒度の粉鉱石を用いる前記焼結原料中の粉鉱石の粒度を、更に前記粒度範囲内で変更する際に、撹拌時における前記生石灰の添加量と前記水の量を、粒度変更前の前記焼結原料に対する設定値から変更することを特徴とする焼結原料の事前処理方法。」
が開示されている。

しかしながら、特許文献１の技術では、５００μｍよりもさらに細かい粒径の微粉原料の割合が一定以上になると、焼結機での通気性は十分には改善されず、十分な生産性が得られないという問題があった。
また、同じ産地の鉄鉱石を使用する場合であっても、ヤードでの保管時における偏析などによって、操業中の原料ホッパから切り出される鉄鉱石中の微粉原料の割合は時間軸で変化し易く、実際の操業においては、必ずしも上記のような制御を適切に行うことができないこともあった。
さらに、特許文献１の技術は、５００μｍアンダーの粉鉱石（微粉原料）の割合に応じて、撹拌機に供給する生石灰の添加量と水の量を変更する必要があるため、５００μｍアンダーの粉鉱石の割合によっては生石灰の使用量が増加して、コストが増加するという問題もあった。

本発明は、上記の現状に鑑み開発されたものであって、操業中に鉄鉱石中の微粉原料の割合が変化する場合であっても、焼結機での通気性の低下を回避して、高い生産性の下、連続して高品質の焼結鉱を製造することが可能な焼結鉱の製造方法を提供することを目的とする。
また、本発明は、上記の焼結鉱の製造方法に用いて好適な焼結鉱の製造設備列を提供することを目的とする。

さて、発明者らは、上記の目的を達成すべく、鋭意検討を重ねたところ、以下の知見を得た。
１）微粉原料は水分を吸収し易く、水分を吸収することによって、複数の微粉原料が水とともに凝集して「だま」と呼ばれる粗大粒子を形成する。かような「だま」から造粒された造粒物は、焼結機、特に下方吸引方式のトワイロイド式焼結機での燃焼反応の際に、変形・崩壊し易く、焼結時の通気性の低下、さらには成品となる焼結鉱の強度低下を招く。
２）このため、かような「だま」は、ドラムミキサーなどの造粒機へ装入される前に、撹拌機により高速で攪拌して解砕し、微粉原料と水分を均一分散させることが望ましい。しかし、粒径が比較的大きい鉄鉱石の割合が多い場合に撹拌機により攪拌を行うと、「だま」の解砕効果は小さい一方、造粒機へ装入される前の焼結原料粒子の見掛け上の粒径、ひいては造粒物の粒径のバラツキが大きくなり易く、却って、焼結時の通気性の低下を招くことがある。

そこで、発明者らは、上記の知見に基づきさらに検討を重ねたところ、
３）鉄鉱石全体に対する所定の粒径以下の鉄鉱石の質量比率と「だま」の形成状況には強い相関があり、撹拌の実施要否を判定するにあたっては、そのパラメータとして、特に、鉄鉱石全体に対する粒径：１２５μｍ以下の鉄鉱石の質量比率を用いることが有効である、
４）また、上記の鉄鉱石の粒度分布による判定に加えて、造粒機への装入前の見掛け上の所定の粒径以上の焼結原料粒子における含水率、特に造粒機への装入前の見掛け上の粒径：７．０ｍｍ以上の焼結原料粒子における含水率に応じて撹拌操作の実施要否を判定することが好適である、
５）そして、上記の判定基準に従い、撹拌操作の実施要否を判定することで、操業中に鉄鉱石中の微粉原料の割合が変化する場合であっても、焼結機での通気性の低下を回避して、高い生産性の下、連続して高品質の焼結鉱を製造することが可能となる、
との知見を得た。
以下、上記の知見を得て、本発明を開発するに至った実験について、説明する。

（実験１）
鉄鉱石全体に対する粒径：１２５μｍ以下の鉄鉱石（微粉原料）の質量比率（以下、単に粒径：１２５μｍ以下の鉄鉱石の質量比率ともいう）を種々変化させた焼結原料を、ドラムミキサーにより混合・造粒して造粒物を形成し、該造粒物をトワイロイド式焼結機で焼結して、焼結鉱を製造した。そして、その際の成品歩留まりと焼結時間から、生産率（焼結機パレットの単位面積（ｍ^２）、単位時間（ｈｒ）当たりの焼結鉱生産量（ｔ）を算出した。結果を図２に示す。
なお、焼結原料の割合は、いずれも鉄鉱石：６２質量％、石灰石系粉原料：１３質量％、固体燃料系粉：４質量％、返鉱：２１質量％となるように調整した。また、ドラムミキサーや焼結機の運転条件は、実機での操業と同様の条件とした。

図２に示したように、粒径：１２５μｍ以下の鉄鉱石の質量比率が増加するにつれて、焼結機での焼結鉱の生産性が低下している。
これは、粒径：１２５μｍ以下の鉄鉱石の割合が増加することで、いわゆる粗大粒子から造粒された造粒物が増加し、これらが燃料の際に変形・崩壊したために、焼結機での造粒物充填層での通気性が悪化して、焼結時間が増加したためと考えられる。

（実験２）
焼結原料を撹拌機によって撹拌速度：６〜１２ｍ／秒、撹拌時間：４５〜１２０秒の条件で攪拌を施した以外は、実験１と同じ条件で焼結鉱を製造した。そして、その際の成品歩留まりと焼結時間から、生産率（焼結機パレットの単位面積（ｍ^２）、単位時間（ｈｒ）当たりの焼結鉱生産量（ｔ）を算出した。結果を図３に示す。なお、図３には、比較のため、撹拌前のデータを併記している。

図３に示したように、粒径：１２５μｍ以下の鉄鉱石の質量比率が大きいほど、撹拌による焼結鉱の生産性の改善効果が大きい。一方、粒径：１２５μｍ以下の鉄鉱石の質量比率が小さいと、撹拌により却って生産性が低下する。
以上のことから、発明者らは、鉄鉱石全体に対する所定の粒径以下の鉄鉱石の質量比率と「だま」の形成状況には強い相関があり、撹拌の実施要否を判定するにあたっては、そのパラメータとして、判定基準とする鉄鉱石の粒径を１２５μｍとし、かつその判定値を５〜１５％のうちから設定することが好適であることを導くに至ったのである。

（実験３）
上述したように、微粉原料は水分を吸収し易く、水分を吸収することによって、複数の微粉原料が水とともに凝集して「だま」と呼ばれる粗大粒子を形成する。そこで、ドラムミキサーへの装入前の「だま」形成状況と、鉄鉱石における微粉原料の割合との関係を調査すべく、粒径：１２５μｍ以下の鉄鉱石の質量比率が１０％の焼結原料と、粒径：１２５μｍ以下の鉄鉱石の質量比率が３０％の焼結原料を用いる場合の、ドラムミキサーへの装入前の見掛け上の焼結原料粒子の粒径毎の含水量を調査した。結果を図４に示す。なお、焼結原料の割合などは実験１と同じである。

図４に示したように、見掛け上の粒径が７．０ｍｍ以上の焼結原料粒子では、粒径：１２５μｍ以下の鉄鉱石の質量比率が大きいほど、その含水量が高くなっている。これは、粒径：１２５μｍ以下の鉄鉱石の質量比率が大きいほど、「だま」が多く形成されているためと考えられる。

また、実験１と同じ条件で、粒径：１２５μｍ以下の鉄鉱石の質量比率が１０％の焼結原料と、粒径：１２５μｍ以下の鉄鉱石の質量比率が３０％の焼結原料を用いて、それぞれ焼結鉱を製造し、（ａ）焼結時間、（ｂ）乾燥後擬似粒子（造粒物）調和粒径、（ｃ）生産性、（ｄ）焼結鉱の強度を評価した。結果を図５に示す。
なお、ここでいう乾燥後擬似粒子調和粒径Ｄｐは、擬似粒子を１０５℃に２４時間保持して、擬似粒子内に含まれる水分を乾燥させた後、篩分けで５秒間ふるった後の篩上の粒度区分における区間ｉの質量存在割合ｗｉと区間ｉの代表粒度ｄｉを用いて以下の式により算出したものである。
Ｄｐ＝１／Σ（ｗｉ／ｄｉ）
ここで、
Ｄｐ：乾燥後擬似粒子調和粒径（ｍｍ）
ｗｉ：区間ｉの質量存在割合（％）
ｄｉ：区間ｉの代表粒度（ｍｍ）
また、焼結鉱の強度は、ＪＩＳ Ｍ８７１２に準拠して測定したＴＩ（回転強度指数）である。

図５に示したように、粒径：１２５μｍ以下の鉄鉱石の質量比率が３０％の焼結原料を用いた場合、粒径：１２５μｍ以下の鉄鉱石の質量比率が１０％の焼結原料を用いる場合に比べ、乾燥後擬似粒子調和粒径が大きく低下しており、これによって、焼結時間が長くなって、生産性が低下している。なお、焼結鉱の強度については、同程度であった。

（実験４）
粒径：１２５μｍ以下の鉄鉱石の質量比率が３０％の焼結原料を、実験２と同様の条件で撹拌し、撹拌前後での焼結原料粒子の見掛け上の粒径毎の含水量を比較した。結果を図６に示す。なお、図６には、比較のため、撹拌前のデータを併記している。

図６に示したように、見掛け上の粒径が７．０ｍｍ以上の焼結原料粒子では、撹拌前後でその含水量が鉄鉱石全体での平均含水量と同程度の水準まで低下している。これは撹拌により「だま」が解砕されたためと考えられる。

また、上記のように撹拌した焼結原料を用いて、実験３と同様に、焼結鉱を製造し、（ａ）焼結時間、（ｂ）乾燥後擬似粒子（造粒物）調和粒径、（ｃ）生産性、（ｄ）焼結鉱の強度を評価した。結果を図７に示す。なお、図７には、比較のため、撹拌前の焼結原料を使用して焼結鉱を製造した場合のデータも併記している。

図７に示したように、撹拌前後で、乾燥後擬似粒子調和粒径が大きく低下しており、これによって、焼結時間が短縮され、生産性が向上している。また、強度も向上していた。
以上のことから、発明者らは、「だま」の発生状況を把握するには、上記した鉄鉱石の質量比率に加え、造粒機への装入前の所定の粒径以上の焼結原料粒子における含水量を測定することが有効であり、この含水量を撹拌操作の要否を判定するパラメータとして用いること、さらには、判定基準とする焼結原料粒子の粒径を７．０ｍｍとし、かつその判定値を７．０〜８．０質量％のうちから設定することが好適であることを導くに至ったのである。
本発明は、上記の知見に基づき、さらに検討を加えて完成されたものである。

すなわち、本発明の要旨構成は次のとおりである。
１．鉄鉱石、石灰石系粉原料および固体燃料系粉を含む焼結原料を、原料ホッパから搬送ラインを介して造粒機へ装入し、該焼結原料を造粒機で造粒して造粒物とし、該造粒物を焼結機に供給して焼結を行う焼結鉱の製造方法であって、
上記搬送ラインとして、撹拌装置をそなえる第１搬送ラインと、該撹拌装置をそなえない第２搬送ラインの２つのラインを用意し、
使用するラインの選択を、鉄鉱石全体に対する所定の粒径以下の鉄鉱石の質量比率に応じて行うものとし、該鉄鉱石全体に対する所定の粒径以下の鉄鉱石の質量比率が所定の判定値以上となる場合には前記第１搬送ラインを、所定の判定値未満となる場合には前記第２搬送ラインを使用することを特徴とする焼結鉱の製造方法。

２．前記鉄鉱石の所定の粒径を１２５μｍとし、かつ前記所定の判定値を５〜１５％のうちから設定することを特徴とする前記１に記載の焼結鉱の製造方法。

３．前記造粒機への装入前の見掛け上の所定の粒径以上の焼結原料粒子における含水率が所定の追加判定値を超えた場合に、前記鉄鉱石全体に対する所定の粒径以下の鉄鉱石の質量比率によらず、使用する搬送ラインを前記第１搬送ラインとすることを特徴とする前記１または２に記載の焼結鉱の製造方法。

４．前記焼結原料粒子の見掛け上の所定の粒径を７．０ｍｍとし、かつ前記所定の追加判定値を７．０〜８．０質量％のうちから設定することを特徴とする前記３に記載の焼結鉱の製造方法。

５．前記１〜４のいずれかに記載の焼結鉱の製造方法に用いる焼結鉱の製造設備列であって、
各焼結原料を貯蔵する原料ホッパと、該原料ホッパから切り出した焼結原料を搬送する搬送ラインと、該搬送ラインから供給される焼結原料を造粒して造粒物とする造粒機と、該造粒機から排出された造粒物を貯蔵する造粒物ホッパと、該造粒物ホッパから切り出した造粒物を焼結して焼結鉱とする焼結機と、をそなえ、
上記搬送ラインが、撹拌装置をそなえる第１搬送ラインと、該撹拌装置をそなえない第２搬送ラインと、該第１搬送ラインと該第２搬送ラインの切り替え装置とをそなえることを特徴とする焼結鉱の製造設備列。

６．前記原料ホッパ内の鉄鉱石または原料ホッパから切り出した鉄鉱石をサンプリングし、サンプリングした鉄鉱石の粒度分布を測定するサンプリング装置を、さらにそなえることを特徴とする前記５に記載の焼結鉱の製造設備列。

７．前記原料ホッパから切出されてから前記造粒機へ装入されるまでの間に焼結原料をサンプリングし、サンプリングした焼結原料の含水率を粒度毎に測定するサンプリング装置を、さらにそなえることを特徴とする前記６に記載の焼結鉱の製造設備列。

本発明によれば、操業中に鉄鉱石中の微粉原料の割合が変化する場合であっても、焼結機での通気性の低下を回避して、高い生産性の下、連続して高品質の焼結鉱を製造することが可能となる。

従来の一般的な焼結鉱の製造フローである。 粒径：１２５μｍ以下の鉄鉱石の質量比率と焼結鉱の生産率との関係を示す図である。 撹拌を行った場合と行わなかった場合それぞれの粒径：１２５μｍ以下の鉄鉱石の質量比率と焼結鉱の生産率との関係を示す図である。 粒径：１２５μｍ以下の鉄鉱石の質量比率が１０％の焼結原料と、粒径：１２５μｍ以下の鉄鉱石の質量比率が３０％の焼結原料を用いる場合の、ドラムミキサーへの装入前の見掛け上の焼結原料粒子の粒径毎の含水量を示す図である。 粒径：１２５μｍ以下の鉄鉱石の質量比率が１０％の焼結原料と、粒径：１２５μｍ以下の鉄鉱石の質量比率が３０％の焼結原料を用いて、それぞれ焼結鉱を製造した場合における、（ａ）焼結時間、（ｂ）乾燥後擬似粒子（造粒物）調和粒径、（ｃ）生産性、（ｄ）焼結鉱の強度を示す図である。 粒径：１２５μｍ以下の鉄鉱石の質量比率が３０％の焼結原料の撹拌前後そそれぞれにおける、焼結原料粒子の見掛け上の粒径毎の含水量を示す図である。 粒径：１２５μｍ以下の鉄鉱石の質量比率が３０％の焼結原料を用いて焼結鉱を製造するにあたり、撹拌を行った場合と行わなかった場合のそれぞれにおける、（ａ）焼結時間、（ｂ）乾燥後擬似粒子（造粒物）調和粒径、（ｃ）生産性、（ｄ）焼結鉱の強度を示す図である。 本発明の一実施形態に係る焼結鉱の製造フローを示す図である。

以下、本発明を具体的に説明する。
本発明の焼結鉱の製造方法は、鉄鉱石、石灰石系粉原料および固体燃料系粉を含む焼結原料を、搬送ラインを介して造粒機へ装入し、該焼結原料を造粒機で造粒して造粒物とし、該造粒物を焼結機に供給して焼結を行い、上記搬送ラインとして、撹拌装置をそなえる第１搬送ラインと、該撹拌装置をそなえない第２搬送ラインの２つのラインを用意し、上記搬送ラインの前段で測定した上記鉄鉱石の粒度分布に応じて、上記第１搬送ラインと上記第２搬送ラインの切り替えを行う。
なお、造粒機としては、ドラムミキサーやペレタイザーなどが挙げられ、またこれらは複数であってもよい。

図８に、本発明の焼結鉱の製造方法の一実施形態に係る焼結鉱の製造フローの一例を示す。図中、符号12-1が第１搬送ライン、12-2が第２搬送ライン、12-3が共通搬送ライン、12-4が撹拌装置、12-5が切り替え装置である。以下、図８に従い、本発明の焼結鉱の製造方法の一実施形態について説明する。
なお、搬送ラインは、第１搬送ラインの使用時には撹拌装置12-4により撹拌を行ってから焼結原料をドラムミキサー13へ供給する一方、第２搬送ラインの使用時には撹拌を行わずに結原料をドラムミキサー13へ供給するように構成されていればよく、図８に示したように、一部に共通の搬送ライン（共通搬送ライン12-3）を有していてもよい。

まず、鉄鉱石、石灰石系粉原料および固体燃料系粉を含む焼結原料を、原料ホッパ11から切り出し、切り出した焼結原料を、第１搬送ライン12-1または第２搬送ライン12-2を介してドラムミキサー13へ装入する。
ここで、第１搬送ラインを使用する場合には、第１搬送ライン12-1上に設けた撹拌装置12-4により、焼結原料を撹拌したのち、焼結原料をドラムミキサー13へ装入する。
一方、第２搬送ライン12-2を使用する場合には、撹拌を行わずに焼結原料をドラムミキサー13へ装入する。
そして、本発明では、この搬送ラインの前段で測定した上記鉄鉱石全体に対する所定の粒径以下の鉄鉱石の質量比率に応じて、切り替え装置12-5により、第１搬送ライン12-1と第２搬送ライン12-2の切り替えを行い、使用するラインの選択を行うことが肝要である。このようにして使用する搬送ラインの選択を行うことで、操業中に鉄鉱石中の微粉原料の割合が変化する場合であっても、焼結機での通気性の低下を回避した適切な操業を行うことが可能となり、高い生産性の下、連続して高品質の焼結鉱を製造することが可能となる。

また、使用する搬送ラインの選択は、鉄鉱石全体に対する所定の粒径以下の鉄鉱石の質量比率に応じて行うものとし、該鉄鉱石全体に対する所定の粒径以下の鉄鉱石の質量比率が所定の判定値以上の場合には前記第１搬送ラインを、所定の判定値未満の場合には前記第２搬送ラインを使用する。
ここで、上記鉄鉱石の所定の粒径を１００μｍ以上１５０μｍ以下の範囲から選択するする場合（特に好ましくは１２５μｍの場合）には、上記所定の判定値を５〜１５％のうちから設定することが好ましい。このように設定することで、撹拌の実施要否を適確に判断することができる。
また、上記鉄鉱石の所定の粒径を１５０μｍ超２５０μｍ以下の範囲から選択する場合には、上記所定の判定値を１０〜３０％のうちから設定すればよい。

なお、「搬送ラインの前段」としては、原料ホッパへの供給前、原料ホッパでの貯蔵中、および原料ホッパからの切り出し時などが挙げられるが、原料ホッパでの貯蔵中または原料ホッパからの切り出し時とすることが好ましく、なかでも排出時のタイムラグが最も少ない原料ホッパからの切り出し時とすることがより好ましい。というのは、実際に搬送ライン上へ供給される鉄鉱石中の微粉原料の割合の時間変化を、ダイレクトかつ高精度に把握し、これによって、タイムラグを少なくして搬送ラインの切り替えを行うことが可能となるからである。

また、鉄鉱石の質量比率（鉄鉱石の粒度分布）の測定頻度は特に限定されるものではないが、タイムラグを少なくしてより高精度に搬送ラインの選択を行うを行う観点からは、３〜１２回／日とすることが好ましい。
さらに、鉄鉱石の質量比率の測定方法は、特に限定されず、手動で行ってもよいし、原料ホッパ内の鉄鉱石または原料ホッパから切り出した鉄鉱石を自動でサンプリングして測定するサンプリング装置により行ってもよい。
例えば、鉄鉱石全体に対する粒径：１２５μｍ以下の鉄鉱石の質量比率を求める場合、手動またはサンプリング装置により、１．０ｋｇの鉄鉱石を取り出して（サンプリングして）乾燥し、１２５μｍの篩目（ＪＩＳ Ｚ８８０１−１）で分級し、取り出した鉄鉱石の乾燥後の全質量に対する篩下の鉄鉱石の質量の比率として算出することができる。

また、前記造粒機への装入前の見掛け上の所定の粒径以上の焼結原料粒子における含水率が所定の追加判定値を超えた場合には、前記鉄鉱石全体に対する所定の粒径以下の鉄鉱石の質量比率によらず、使用する搬送ラインを前記第１搬送ラインとするような設定とすることが好ましい。
というのは、鉄鉱石の質量比率を、常時測定して監視することはコストや生産性の観点から難しく、このため、鉄鉱石の質量比率を測定するだけでは、微粉原料の割合の変化の検知が遅れてしまう場合がある。
この点、鉄鉱石の質量比率によるライン選択設定と、造粒機への装入前の見掛け上の所定の粒径以上の焼結原料粒子における含水率によるライン選択設定とを併用することで、より高精度に撹拌の実施要否を判定することができ、これにより、焼結機での通気性の低下を回避した操業をより有利に行うことが可能となる。また、望ましくは赤外線水分計を用いて、ベルトコンベアの両端に偏析している粗粒粒子単独または粒子群に対して、水分を測定することで、より頻度を向上させることが可能である。

なお、「造粒機への装入前」としては、焼結原料が原料ホッパから切出されてから造粒機へ装入されるまでの間を意味し、具体的には、原料ホッパの切出し部やこの間のベルトコンベアの乗継部およびベルトコンベア上などが挙げられる。
また、特には「切り替え装置よりも上流側」とすることが好ましい。というのは、撹拌機をそなえる第１搬送ラインを使用する場合に焼結原料が撹拌されると焼結原料粒子の含水率が変化し、これにより、ライン選択に支障をきたすおそれがあるからである。「切り替え装置よりも上流側」としては、例えば、図８に示すような原料ホッパ11〜切り替え装置15間のベルトコンベアの乗継部やベルトコンベア上が挙げられる。

また、上記焼結原料粒子の所定の粒径を７．０ｍｍ以上１０．０ｍｍ以下の範囲から選択する場合（特に好ましくは７．０ｍｍの場合）には、上記所定の追加判定値を７．０〜８．０質量のうちから設定することが好ましい。このように設定することで、撹拌の実施要否を適確に判断することができる。

さらに、造粒機への装入前の見掛け上の所定の粒径以上の焼結原料粒子における含水率の選択設定に基づき、第１搬送ラインを選択した場合、その後に第１搬送ラインから第２搬送ラインに切り替える設定を、以下のようにすることが好ましい。
すなわち、鉄鉱石全体に対する所定の粒径以下の鉄鉱石の質量比率が所定の判定値を下回った場合、造粒機への装入前の見掛け上の所定の粒径以上の焼結原料粒子における含水率が、追加判定値として設定した含水率よりも１．０質量％以上小さくなった場合、またはこれら両方を満足する場合に、第１搬送ラインから第２搬送ラインに切り替える設定とすることが好ましい。
というのは、このような場合は、原料ホッパの焼結原料に含まれる微粉原料の割合が低下していると考えられ、撹拌を行わない方が焼結機での生産性が安定となるためである。

また、焼結原料粒子の含水率の測定頻度は特に限定されるものではないが、タイムラグを少なくしてより高精度に搬送ラインの切り替えを行うを行う観点からは、６〜１２回／日とすることが好ましい。なお、望ましくは赤外線水分計を用いて、ベルトコンベアの両端に偏析している粗粒粒子単独または粒子群の水分を測定することで、より頻度を向上させることが可能である。
さらに、焼結原料粒子の含水率の測定方法は、特に限定されず、造粒機への装入前の焼結原料を、手動でサンプリングして、または自動でサンプリングして測定するサンプリング装置により、行えばよい。
例えば、粒径：７．０ｍｍ以上の焼結原料粒子における含水率を測定する場合、手動またはサンプリング装置により、造粒機への装入前の焼結原料を１．０ｋｇ取り出して（サンプリングして）、７．０ｍｍの篩目（ＪＩＳ Ｚ８８０１−１）で分級する。そして、篩上の粒子の質量を測定したのち、これらを乾燥させ、乾燥後の粒子の質量を再度測定して、次式により粒径：７．０ｍｍ以上の焼結原料粒子における含水率を算出する。
（粒径：７．０ｍｍ以上の焼結原料粒子の含水率）
＝｛（乾燥前の篩上の粒子の質量）−（乾燥後の篩上の粒子の質量）｝／（乾燥前の篩
上の粒子の質量）×１００

なお、焼結原料中の各原料の比率は、特に限定されるものではないが、通常、質量％で、鉄原料：５０〜６５％（うち、鉄鉱石以外の鉄原料（鉄鋼精錬工程で発生するダスト・スラッジ等）は０〜５％程度）、石灰石系粉原料：１０〜１５％、固体燃料系粉：４〜５％、返鉱：１５〜２５％である。また、鉄原料の成分によっては、SiO₂含有原料を０〜２質量％程度加えてもよい。
なお、返鉱とは、焼結機で焼結させた焼結鉱を、冷却後、破砕し、整粒して、成品焼結鉱として高炉に装入するにあたり、破砕・整粒過程で発生した粉焼結鉱である。

また、撹拌条件については特に限定されるものではないが、撹拌速度（撹拌羽根の周速）：６〜１２ｍ／秒、撹拌時間：３０〜１２０秒とすることが好適である。
さらに、使用する撹拌装置についても特に限定されず、上記した撹拌条件に従い撹拌ができるものであればよい。
なお、上記以外の条件、例えば、搬送ラインの搬送速度などについては特に限定されず、常法に従えばよい。

ついで、焼結原料を造粒機、例えばドラムミキサー13で混合・造粒して造粒物とする。造粒機での造粒条件については特に限定されず、常法に従えばよい。
その後、造粒した造粒物を、造粒物ホッパ14に排出し、造粒物ホッパ14から焼結機15のパレット16に供給しつつ、点火炉17で着火し、上方から下方に向けて、空気を吸引することで燃焼反応を進行させて、焼結鉱とする。焼結機15での燃焼条件等についても特に限定されず、常法に従えばよい。

以上、一実施形態に基づき、本発明の焼結鉱の製造方法の一実施形態について説明したが、このような焼結鉱の製造方法に用いる焼結鉱の製造設備列としては、
焼結原料を貯蔵する原料ホッパと、該原料ホッパから切り出した焼結原料を搬送する搬送ラインと、該搬送ラインから供給される焼結原料を造粒して造粒物とする造粒機と、該造粒機から排出された造粒物を貯蔵する造粒物ホッパと、該造粒物ホッパから切り出した造粒物を焼結して焼結鉱とする焼結機と、をそなえ、
上記搬送ラインが、撹拌装置をそなえる第１搬送ラインと、該撹拌装置をそなえない第２搬送ラインと、該第１搬送ラインと該第２搬送ラインの切り替え装置とをそなえる焼結鉱の製造設備列が好適である。

また、第１搬送ラインと第２搬送ラインの選択を適切に判断するために、原料ホッパ内の鉄鉱石または原料ホッパから切り出した鉄鉱石をサンプリングし、サンプリングした鉄鉱石の質量比率を測定するサンプリング装置、さらには、造粒機への装入前に（好ましくは切り替え装置よりも上流側、具体的には原料ホッパから切出されてから切り替え装置までの間に）、焼結原料をサンプリングし、サンプリングした焼結原料の粒度毎の含水率を測定するサンプリング装置をそなえることが、より好適である。
このようなサンプリング装置は、特に限定されず、サンプリングした鉄鉱石の粒度毎の質量比率および焼結原料の粒度毎の含水率が測定できるものであればよい。

図８に示した焼結鉱の製造フローに従い、表１に示す条件で、第１搬送ラインと第２搬送ラインの選択設定を行い、この設定に基づき、使用する搬送ラインの選択を行って焼結原料をドラムミキサーに装入し、ドラムミキサーで混合・造粒したのち、造粒物を焼結機に供給して、成品となる焼結鉱を１４日間、連続的に製造した。
そして、成品歩留まりと焼結時間から、生産率（焼結機パレットの単位面積（ｍ^２）、単位時間（ｈｒ）当たりの焼結鉱生産量（ｔ）を算出した。また、上記した実験３と同様にして、焼結鉱の強度を測定した。結果を表１に併記する。
なお、焼結原料の割合および撹拌条件は次のとおりである。また、ドラムミキサーや焼結機の運転条件は、実機での操業と同様の条件とした。
・焼結原料の割合；鉄鉱石：６２質量％、石灰石系粉原料：１３質量％、固体燃料系粉：４質量％、返鉱：２１質量％
・撹拌条件；撹拌速度：６〜１２ｍ／秒、撹拌時間：３０〜１２０秒
・粒径１２５μｍ以下の鉄鉱石の質量比率の測定頻度：６回／日
・粒径１２５μｍ以下の鉄鉱石の質量比率の測定位置：原料ホッパ切出し部
・見掛け上の粒径：７．０mm以上の焼結原料粒子の含水率の測定頻度：１２回／日
・見掛け上の粒径：７．０mm以上の焼結原料粒子の含水率の測定位置：原料ホッパから切り替え装置の間の共通搬送ライン下流側端部

なお、搬送ラインの選択にあたっては、粒径：１２５μｍ以下の鉄鉱石の質量比率を判定値とし、測定した粒径：１２５μｍ以下の鉄鉱石の質量比率が、表１中の判定値以上の場合には第１搬送ラインを、判定値未満の場合には第２搬送ラインを使用するように設定した。また、一部の例では、造粒機への装入前の見掛け上の粒径：７．０ｍｍ以上の焼結原料粒子における含水率を搬送ライン選択のための追加判定値とし、測定した含水率が、表１中の追加判定値を超えた場合には、粒径：１２５μｍ以下の鉄鉱石の質量比率によらず、使用する搬送ラインを第１搬送ラインとするように設定した。
また、上記の追加判定値の設定を行った場合に、この設定に基づき、第２搬送ラインから第１搬送ラインへの切り替えを行ったときには、その後、鉄鉱石全体に対する粒径：１２５μｍ以下の鉄鉱石の質量比率が所定の判定値を下回り、かつ造粒機への装入前の見掛け上の粒径：７．０ｍｍ以下の焼結原料粒子における含水率が、所定の追加判定値−１．０質量％未満となるときに、再度、第１搬送ラインから第２搬送ラインへの切り替えを行うように設定した。

表１に示したように、適切なライン選択設定を行った発明例１および３では、これらと同じ焼結原料を使用し、かつかようなライン選択設定を行わなかった比較例３に比べ、焼結鉱の生産率が大幅に向上していることがわかる。同様に、適切なライン選択設定を行った発明例２では、これらと同じ焼結原料を使用し、かつかようなライン選択設定を行わなかった比較例１に比べて焼結鉱の生産率が大幅に向上していることがわかる。また、焼結原料粒子における含水率についても適切なライン選択設定を行った発明例４では、これらと同じ焼結原料を使用し、かつかようなライン選択設定を行わなかった比較例２に比べて焼結鉱の生産率が大幅に向上していることがわかる。さらに、発明例１〜４ではいずれも、十分な強度の焼結鉱が得られた。
このため、仮に操業中に鉄鉱石中の微粉原料の割合が変化したとしても、上記のようなライン選択設定を行うことで、撹拌要否を適切に判断して使用する搬送ラインを適切に選択することができ、高い生産性の下、連続して高品質の焼結鉱を製造することが可能となる。

11 原料ホッパ
12 搬送ライン
12-1 第１搬送ライン
12-2 第２搬送ライン
12-3 共通搬送ライン
12-4 撹拌装置
12-5 切り替え装置
13 ドラムミキサー
14 造粒物ホッパ
15 焼結機
16 パレット
17 点火炉

Claims (7)

1. 鉄鉱石、石灰石系粉原料および固体燃料系粉を含む焼結原料を、原料ホッパから搬送ラインを介して造粒機へ装入し、該焼結原料を造粒機で造粒して造粒物とし、該造粒物を焼結機に供給して焼結を行う焼結鉱の製造方法であって、
   上記搬送ラインとして、撹拌装置をそなえる第１搬送ラインと、該撹拌装置をそなえない第２搬送ラインの２つのラインを用意し、
   使用するラインの選択を、鉄鉱石全体に対する所定の粒径以下の鉄鉱石の質量比率に応じて行うものとし、該鉄鉱石全体に対する所定の粒径以下の鉄鉱石の質量比率が所定の判定値以上となる場合には前記第１搬送ラインを、所定の判定値未満となる場合には前記第２搬送ラインを使用することを特徴とする焼結鉱の製造方法。
2. 前記鉄鉱石の所定の粒径を１２５μｍとし、かつ前記所定の判定値を５〜１５％のうちから設定することを特徴とする請求項１に記載の焼結鉱の製造方法。
3. 前記造粒機への装入前の見掛け上の所定の粒径以上の焼結原料粒子における含水率が所定の追加判定値を超えた場合に、前記鉄鉱石全体に対する所定の粒径以下の鉄鉱石の質量比率によらず、使用する搬送ラインを前記第１搬送ラインとす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. 前記焼結原料粒子の見掛け上の所定の粒径を７．０ｍｍとし、かつ前記所定の追加判定値を７．０〜８．０質量％のうちから設定することを特徴とする請求項３に記載の焼結鉱の製造方法。
5. 請求項１〜４のいずれかに記載の焼結鉱の製造方法に用いる焼結鉱の製造設備列であって、
   各焼結原料を貯蔵する原料ホッパと、該原料ホッパから切り出した焼結原料を搬送する搬送ラインと、該搬送ラインから供給される焼結原料を造粒して造粒物とする造粒機と、該造粒機から排出された造粒物を貯蔵する造粒物ホッパと、該造粒物ホッパから切り出した造粒物を焼結して焼結鉱とする焼結機と、をそなえ、
   上記搬送ラインが、撹拌装置をそなえる第１搬送ラインと、該撹拌装置をそなえない第２搬送ラインと、該第１搬送ラインと該第２搬送ラインの切り替え装置とをそなえることを特徴とする焼結鉱の製造設備列。
6. 前記原料ホッパ内の鉄鉱石または原料ホッパから切り出した鉄鉱石をサンプリングし、サンプリングした鉄鉱石の粒度分布を測定するサンプリング装置を、さらにそなえることを特徴とする請求項５に記載の焼結鉱の製造設備列。
7. 前記原料ホッパから切出されてから前記造粒機へ装入されるまでの間に焼結原料をサンプリングし、サンプリングした焼結原料の含水率を粒度毎に測定するサンプリング装置を、さらにそなえることを特徴とする請求項６に記載の焼結鉱の製造設備列。
   

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