JP2701178B2 - 高炉用焼結鉱原料の事前処理方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、高ゲーサイト鉱石を使用する高炉用焼結鉱
原料の事前処理に関するものである。

［従来の技術］ 高炉製銑法の主要原料である焼結鉱は、以下のように
して製造されるのが一般的である。まず約10mm以下の鉄
鉱石粉に石灰石，ドロマイト，転炉滓などを含CaO系原
料、珪石，蛇紋岩などの含SiO₂系原料等の副原料および
粉コークス，無煙炭などの固体燃料、さらに適量の水分
を加えて、造粒機例えばドラムミキサーにより混合・造
粒して擬似粒子化する。

つぎにこの擬似粒子化した配合原料を、火格子移動式
の焼結パレット上に500mm前後の高さに充填し、この充
填ベット表層部の固体燃料に点火し、下方に向けて空気
を吸引しながらコークスを燃焼させてその時に発生する
燃焼熱によって配合原料を焼結し、焼結ケーキを製造す
る。この焼結ケーキを粉砕，整粒し、3mm以上の粒子と
するものである。

前記鉄鉱石は、従来磁鉄鉱（マグネタイト、Fe₃O₄）
と赤鉄鉱（ヘマタイト、Fe₂O₃）を主体としたものであ
ったが、世界の良質鉄鉱石賦存状態等の鉱石事情により
敬遠されがちであったゲーサイト（Fe₂O₃・H₂O）を多く
含む鉄鉱石の使用比率が次第に増大してきている。

しかしゲーサイトは結晶水を含有しており、特に結晶
水/T.Fe≧0.03のようゲーサイトを多く含む鉱石（高ゲ
ーサイト鉱石）は、焼結ベッド内で脱水して多孔質化
し、歩留，強度，還元性状を低下させる問題を引き起こ
す。つまり高ゲーサイト鉱石は、前記焼結パレット上で
250〜500℃前後になると、結晶水が分解・脱水しかつ亀
裂も発生して多孔質なものに変わる。

一方CaOとヘマタイトは、焼結過程で略1,200℃になる
と反応して粘性の低い融液となる。ここでその融液は、
直ちに多孔質となった前記高ゲーサイト鉱石の気孔およ
び亀裂のなかへ浸入する。この浸入によりヘマタイト粒
子間な急速に分断されて、一部は融液に溶け込み同化反
応を起こす。

また融液の浸入が速いために、気孔および亀裂内にあ
った気体が融液中に取り残される。この状態で冷却され
た焼結鉱は、多量の粒状ヘマタイト粒子、および多量の
100〜1,000μｍの粗大気孔から構成されるようになる。
この多量の粒状ヘマタイトと多量の粗大気孔の存在によ
って、耐還元粉化性が低下すると共に、強度，歩留が低
下することになる。さらに焼結時に発生する融液との同
化が速いために、焼結ベッド内の融液生成帯の空隙が急
速に閉塞し、コークスなどの固形燃料の燃焼が遅れ、生
産性が低下する。

このような問題は、高ゲーサイト鉱石のなかでも焼結
過程での亀裂の発生の多い粗粒（2mm以上）部分での発
生が多い。

以上の問題のため、高ゲーサイト鉱石の使用量は増え
てきているとはいえ、まださほど多くはない。しかし前
述のような鉄鉱石事情に鑑みれば、高ゲーサイト鉱石の
効果的使用の開発の意義は大きく、この高ゲーサイト鉱
石を多量に使用することが試み始められている。

この方法として、例えば特開平１−191750号公報の提
案がある。これは高ゲーサイト鉱石と蛇紋岩をドラムミ
キサーで造粒し、この造粒した造粒物と前記した従来の
焼結原料と配合して、更にミキサーで造粒して焼結原料
とすることにより、前記融液とMgO−SiO₂系原料と反応
せしめて融液の流動性を抑制し、高ゲーサイト鉱石との
同化を阻止しようとするものである。

［解決しようとする課題］ しかし特開平１−191750号公報は、高ゲーサイト鉱石
と蛇紋岩を造粒した造粒物を再び従来より使用している
焼結原料と共に造粒するために、前記造粒物の高ゲーサ
イト鉱石より蛇紋岩が剥離して、蛇紋岩が従来より使用
している焼結鉱原料に混入する結果、高ゲーサイト鉱石
を単独に用いた場合と同様に前記問題点を生じるもので
あった。

本発明は前記造粒物の被覆層を剥離させることなく焼
結ベッドに装入することにより、焼結鉱生産性，歩留，
強度，還元性状を低下させることなく2mm以上の高ゲー
サイト鉱石を多量に使用することを可能とする焼結鉱原
料の事前処理方法を提供するものである。

［課題を解決するための手段］ 上記課題を解決するために、本発明者等は種々の実験
検討を重ねた結果、 高ゲーサイト鉱石を含MgO−SiO₂系原料（蛇紋岩，
橄欖石，滑石など数多くの粘土鉱物があるが、造粒性及
び焼結の改善効果は原料銘柄で大きく変わらなかったの
で、以下には最も産出量の多い蛇紋岩の例で説明する）
で被覆した被覆層厚が、焼結ベッド内で400μｍ以上あ
れば前記焼結鉱の生産性，歩留，強度，還元性状を低下
することなく、従来の焼結鉱と同等レベルの生産性，歩
留，強度，還元性状を確保できる。

高ゲーサイト鉱石を蛇紋岩で造粒被覆した造粒物の
強度を、小型Ｉ型ドラム（JIS 3452のSGP−5B）にその
造粒物を300g装入し、20rpmで２分間回転後3mm以上の比
率が95％以上有れば、高ゲーサイト鉱石を蛇紋岩により
造粒被覆した状態のまま、他の焼結原料と一緒にベルト
コンベアーで焼結機へ搬送する際に、その乗継部等によ
る落下衝撃による蛇紋岩の剥離が少なくなり、効率的な
搬送が出来ることの知見を得た。

これらの知見に基づいて、本発明はなされたものであ
り、その特徴とする手段は、鉄鉱石、副原料、及び固体
燃料をドラムミキサーで混合造粒して擬似粒化せしめた
擬似粒化焼結鉱原料を焼結機に搬送して焼結する高炉用
焼結鉱原料の事前処理方法において、2mm以上の高ゲー
サイト鉱石と、1mm以下で且つ高ゲーサイト鉱石に対し
て10〜60％のMgO−SiO₂系原料とを配合原料として前記
ドラムミキサーとは別に設けた造粒用ドラムミキサーに
導入すると共に、該造粒用ドラムミキサーで水を添加し
て前記配合原料の水分（配合原料が造粒用ドラムミキサ
ー内に持込んだ水分量＋造粒用ドラムミキサー内で添加
した水分量）を外掛けで７〜12％に調整して混合造粒
し、該造粒用ドラムミキサーからの造粒物を前記焼結機
に搬送途中の擬似粒化焼結鉱原料に合流させるものであ
る。

尚造粒用ドラムミキサーは、焼結工程で一般に使用さ
れている構造のものでよい。

［作 用］ 本発明は高ゲーサイト鉱石のなかでも焼結過程での亀
裂の発生が多く、しかも造粒に際して核となる2mm以上
の粗粒部分と、1mm以下の蛇紋岩を前記配合割合で造粒
用ドラムミキサーに導入して造粒することにより、高ゲ
ーサイト鉱石を蛇紋岩で被覆した造粒物を作るものであ
る。この際、蛇紋岩の粒度を1mm超とすると、高ゲーサ
イト鉱石表面への付着性が悪くなり造粒歩留りが大幅に
低下するため、その粒度を1mm以下とするものである。

更に高ゲーサイト鉱石を2mm未満にすると、該高ゲー
サイト鉱石が造粒核にならないために粒状に造粒出来な
くなり、造粒歩留りが大幅に悪化する。

また水分（JIS M 8105での測定値）を外掛けで７〜12
％、好ましくは８〜11％に調整することによって、蛇紋
岩による高ゲーサイト鉱石の被覆造粒を良好に促進し
て、造粒用ドラムミキサー出口で蛇紋岩被覆層厚を900
μｍ以上に形成すると共に、第２図に示すように造粒物
の前記Ｉ型強度を95％以上にする。

これによって、他の擬似粒化焼結鉱原料と合流させ
て、コンベヤーベルトを乗継いでサージホッパーを介し
て焼結ベット上に装入（総落下距離:7m）しても、第３
図に示すごとく蛇紋岩被覆層厚は400μｍ以上を維持し
て前記効果を確保させることが出来るものである。

即ち水分（配合原料が造粒用ドラムミキサー内に持込
んだ水分量＋造粒用ドラムミキサー内で添加した水分
量）が高ゲーサイト鉱石表面に蛇紋岩を付着させるバイ
ンダーの役目をするものであって、その水分が７％以下
になると、バインダーとしての水分が不足して、前記蛇
紋岩が高ゲーサイト鉱石表面に付着し難くなり、該蛇紋
岩層が薄くなる。更にその蛇紋岩被覆層の付着力が弱
く、その強度も弱く、ベルトコンベヤーで焼結機に搬送
中、その乗継部等における衝撃により簡単に破損や剥離
してしまう。

また水分が12％以上では、水分過多となり蛇紋岩がス
ラリー状となり、前記同様に蛇紋岩が高ゲーサイト鉱石
表面に殆ど付着しなくなる。

高ゲーサイト鉱石に対する蛇紋岩の配合割合を10％以
下にすると、ドラムミキサーで造粒の際、高ゲーサイト
鉱石に対して蛇紋岩が不足し前記焼結で必要とする蛇紋
岩被覆層の確保が困難となり、蛇紋岩被覆の前記作用
（CaOとヘマタイトの反応生成融液の流動性抑制作用）
を得られなくなる。

また60％以上にすると、高ゲーサイト鉱石に対して蛇
紋岩が多くなり、蛇紋岩被覆層が厚くなり過ぎて該蛇紋
岩が付着し難くなって、高ゲーサイト鉱石を核とする造
粒歩留が悪くなり、コスト的に不利になる。

更に、1mm以下の蛇紋岩を70％程度、2mm以上の高ゲー
サイト鉱石を80％程度とすることが、最も経済的に有利
となり好ましい。これは蛇紋岩の全て（100％）が1mm以
下、高ゲーサイト鉱石の全て（100％）が2mm以上である
と、前記のように造粒歩留りが極めて良好となる反面、
整粒（破砕、分級）のための設備コストが高くなるから
である。

［実施例］ 本発明の一実施例を第１図を参照して説明する。

原料ホッパー1aより高ゲーサイト鉱石を切り出すと共
に、原料ホッパー1bより蛇紋岩を切り出して造粒用ドラ
ムミキサー２（直径:5m、長さ:25m、回転数:6rpm、滞留
時間:5分間）に装入する。

この際の高ゲーサイト鉱石及び蛇紋岩の成分を第１表
に示し、粒度及び配合重量割合を第２表に示す。

この造粒用ドラミキミサー２で、水を第２表の条件で
加えて原料のトータル水分を調整し、該造粒用ドラムミ
キサー２で造粒する。

このように高ゲーサイト鉱石と蛇紋岩は造粒用ドラム
ミキサー２で造粒されて、高ゲーサイト鉱石を核として
その周囲に蛇紋岩が付着して第２表に示す特性を有する
造粒物となる。

一方原料ホッパー1c〜1gから、第１表に示す成分を有
する通常の焼結原料として使用する鉄鉱石としての均
鉱、副原料としての石灰石、固体燃料としての粉コーク
ス、さらには返し鉱を第３表に示す配合割合で切り出し
てドラムミキサー３に装入し、水分を加え造粒し擬似粒
子化せしめる。

そしてこのドラムミキサー３から払出した擬似粒化物
を、ベルトコンベアー6d,6eにより焼結機５上に設けた
サージホッパー４へ搬送する。

この搬送途中で、前記ドラムミキサー２で造粒してベ
ルトコンベアー6cで搬送されて来た高ゲーサイト鉱を、
蛇紋岩で被覆した造粒物を上面に乗せて搬送する。

この際ドラムミキサー３から払出された擬似粒化物
（通常の焼結原料）と、ドラムミキサー２から払出され
た蛇紋岩被覆造粒物の配合割合は、５％〜20％が焼結鉱
品質面から好ましい。

更に該造粒物と擬似粒化物は、ベルトコンベアー6d,6
eの乗継部及びサージホッパー４に装入される際に落下
して混合される。

このサージポッパー４より所定量の造粒物と擬似粒化
物を切り出して焼結機５に装入する。

このサージホッパー４直下の焼結パレット上における
造粒物をサンプリングして、蛇紋岩の被覆層厚を測定し
た結果を第２表に示す。

かくして焼結原料を焼結ベット上で焼結した結果、第
２表に示す特性を有する焼結鉱を製造することが出来
た。

この第２表からわかるように、本発明例は比較例に比
して良好な焼結鉱特性を有するものである。

［効 果］ 以上に説明したように本発明は、従来焼結原料として
多量に使用することが困難であった2mm以上の高ゲーサ
イト鉱石を、その表面に含MgO−SiO₂系原料としての蛇
紋岩を被覆して、焼結原料中のCaO−Fe₂O₃と同化するこ
とを防止して、層焼結鉱生産性，歩留，品質を低下させ
ることなく多量に使用することができ、また、所定粒度
の核となるべき粗粒高ゲーサイト鉱石と、付着粉と成る
べき所定粒度の細粒蛇紋岩を組み合わせると共に、水分
量を所定範囲に調整することにより、セメント，タール
等のバインダー類を添加することなく造粒することがで
きるので、焼結鉱製造コストを大幅に低減することがで
きる等、多大な効果を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例の設備フロー図、第２図は蛇紋
岩被覆層のＩ型強度と水分量との関係を示す図、第３図
は焼結ベッド内の蛇紋岩被覆層厚と水分量との関係を示
す図である。 1a……高ゲーサイト鉱石ホッパー,1b……蛇紋岩ホッパ
ー,1c……均鉱ホッパー,1d……石灰石ホッパー,1e……
その他副原料ホッパー,1f……粉コークスホッパー,1g…
…返鉱ホッパー,2……造粒用ドラムミキサー,3……ドラ
ムミキサー,4……サージホッパー,5……焼結機,6a〜6e
……ベルトコンベアー

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】鉄鉱石、副原料、及び固体燃料をドラムミ
   キサーで混合造粒して擬似粒化せしめた擬似粒化焼結鉱
   原料を焼結機に搬送して焼結する高炉用焼結鉱原料の事
   前処理方法において、2mm以上の高ゲーサイト鉱石と、1
   mm以下で且つ高ゲーサイト鉱石に対して10〜60％のMgO
   −SiO₂系原料とを配合原料として前記ドラムミキサーと
   は別に設けた造粒用ドラムミキサーに導入すると共に、
   該造粒用ドラムミキサーで水を添加して前記配合原料の
   水分を外掛けで７〜12％に調整して混合造粒し、該造粒
   用ドラムミキサーからの造粒物を前記焼結機に搬送途中
   の擬似粒化焼結鉱原料に合流させることを特徴とする高
   炉用焼結鉱原料の事前処理方法。