JP2701472B2

JP2701472B2 - 被還元性及び耐還元粉化性に優れた焼結鉱の製造方法

Info

Publication number: JP2701472B2
Application number: JP23248989A
Authority: JP
Inventors: 尊三川口
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1989-05-19
Filing date: 1989-09-07
Publication date: 1998-01-21
Anticipated expiration: 2013-01-21
Also published as: JPH0379730A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、焼結ベッド中に炭材を混入させたガスを吸
引して行う焼結鉱の製造方法であって、表面部と内部と
で異なった鉱物相を有し、被還元性及び耐還元粉化性に
優れた焼結鉱の製造方法に関する。

（従来の技術）製鉄用焼結鉱の製造においては、焼結鉱の被還元性お
よび耐還元粉化性は極めて重要な品質管理項目である。
一般に、被還元性の良好な焼結鉱は還元粉化が著しく、
通常の製造方法では被還元性に優れていてしかも還元粉
化しにくい、即ち、耐還元粉化性の良好な焼結鉱をつく
ることは難しい。

焼結鉱の還元粉化は、高炉内において焼結鉱中の２次
ヘマタイトが還元されマグネタイトになるときに体積膨
張を起こすためであると言われている。この現象は、比
較的低温である500℃付近、還元率でいうと10％に達す
るまでの還元初期の低温段階において主に発生し、焼結
鉱の表面部から内部へ進行する。従って、焼結鉱の表面
部と内部とを異なった鉱物相にすれば、即ち、焼結鉱の
還元粉化の主因となっている２次ヘマタイトの形成を内
部のみに限定し、表面には形成させないようにすれば、
被還元性を悪化させずに耐還元粉化性にも優れた焼結鉱
を製造できることになる。

上記のように焼結鉱の表面部と内部とを異なった鉱物
相とする方法としては、原料段階で内部と表面部の成
分組成を変化させ焼結する方法、あるいは、吸引ガス
組成を変更する方法、等が考えられている。また、本発
明者等は、特開昭59−96231号公報に開示されているよ
うに、微粉鉱石を焼結ベッド表面から吸引するガス中
に混入させて焼結する方法を提供した。

更に、特開昭63−213624号公報には、焼結吸引ガス
中に炭材を混入させ焼結する方法が開示されている。た
だし、この方法は焼結鉱表面部の鉱物相の改質をはかる
ものではなく、吸引ガス中に混入させた炭材の燃焼によ
り焼結ベッド中のヒートパターンをコントロールし、焼
結歩留りを改善しようとするものである。

（発明が解決しようとする課題）前記の原料段階で内部と表面部の成分組成を変化さ
せる方法においては、焼結前の原料の表面部が必ずしも
焼結鉱の表面部とはならず、コスト高になるという問題
があり、の吸引ガス組成を変更する方法においては、
実際には酸素濃度を変更することとなり、コークスの燃
焼性に影響を及ぼすという問題がある。

また、の微粉鉱石を吸引ガス中に混入させて焼結す
る方法は、確かに上記目的どおりの良品質の焼結鉱を製
造できるが、吸引ガス中に混入させた微粉鉱石が焼結ベ
ッド中の焼成不良の部分にトラップされ、溶融焼結せず
に蓄積され、そのため、焼結ケーキの排鉱時及び破砕処
理時に発塵し、焼結排ガス中の含塵濃度を上昇させる等
の問題があった。また、前記の微粉鉱石の代わりにカー
ボンを多く含有する燃料を使用した場合には、燃焼する
ので、上記のような焼成不良部分に未溶融粉が蓄積する
ことはないが、特開昭59−96231号公報に参考方法とし
て記載した粉コークスの例にみられるように、耐還元粉
化性は改善されるものの、被還元性は逆に悪化する傾向
にあり、所期の目的である被還元性を悪化させずに耐還
元粉化性を改善するには致っていない。

の焼結吸引ガス中に炭材を混入させて焼結する方法
は、耐還元粉化性の改善には有効であるものの、炭材投
入のタイミングによっては改善効果が見られなかった
り、また炭材投入量が多すぎると焼結ベッド内のヒート
パターンに大きな影響があらわれ、焼結の完了時間が遅
延したり乱れたりし、生産性が低下するという欠点があ
る。すなわち、ガス吸引面積が100〜600m²もあるドワイ
トロイド（DL）型焼結機の全面にわたり炭材を均一に投
入するためにはかなりの量の炭材を必要とし、また投入
された炭材量が増加すれば焼結ベッド内での蓄熱が進
み、高温赤熱部が増大して通気性が悪化し、焼結完了時
間が大幅に遅延して生産性が低下する。

本発明は、焼結ベッド表面から吸引されるガス中に微
粉燃料を混入させ、焼結鉱の表面部と内部とで異なる鉱
物相を形成させることにより、被還元性を悪化させるこ
となく耐還元粉化性が大幅に改善された焼結鉱の製造方
法、更に、微粉燃料を混入させるにあたっての効果的な
方法を提供することを目的とする。

（課題を解決するための手段）本願の第１の発明の要旨は、全SiO₂含有量が4.8重量
％以下となるように原料配合を行い、点火完了後の焼結
ベッド表面から吸引するガス中に、フリーカーボン含有
量が50.0重量％以上で、かつ粒径1.0mm以下の微粉燃料
を混入させて焼結することを特徴とする被還元性及び耐
還元粉化性に優れた焼結鉱の製造方法、にある。

また、本願の第２の発明の要旨は、前記第１の発明を
実施するにあたり、焼結ベッド点火開始位置と焼結排ガ
ス温度上昇開始位置との中間位置から焼結排ガス温度上
昇開始位置までの区間において、焼結ベッド表面から吸
引するガス中に微粉燃料を混入させることを特徴とする
被還元性及び耐還元粉化性に優れた焼結鉱の製造方法、
にある。

前記の微粉燃料としては、還元作用を有するものであ
れば、いずれも使用可能であるが、経済性を考慮すると
コークスや石炭のような炭材を用いるのが最善である。

また、焼結ベッド表面から吸引するガス中に微粉燃料
を混入させる方法としては、一般に、下記の方法が好適
である。

（イ）焼結ベッド表面に微粉燃料を散布し、吸引するガ
ス中に混入させる方法。

（ロ）焼結ベッドの上部にベッド表面を覆い得る吸引フ
ードを設け、その吸引フード内を通過する吸引ガス中に
微粉燃焼を送り込んで混入させる方法。

第１図及び第２図は前記（イ）及び（ロ）の方法をDL
型焼結設備に適用した場合であって、第１図は微粉燃料
を焼結ベッドの表面に散布する設備の一例を示す概略
図、第２図は微粉燃料を吸引フード内を通過する吸引ガ
ス中に混入させる設備の一例を示す概略図である。第１
図及び第２図において、１はパレットコンベア、２は風
箱、３は吸引主排気管、４は原料供給ホッパ、５は原料
供給シュート、６は焼結原料中のコークスに点火する点
火炉、７は焼結原料域、８は焼成域、９は焼結ケーキ
域、10は焼結ベッド表面に微粉燃料11を散布する微粉供
給装置、12は微粉供給装置10に微粉燃焼11を供給する供
給管、20は吸引フード、21は吸引フード20内を通過する
ガス中に微粉燃料を送る供給ノズルである。

（作用）まず、焼結ベッド表面から吸引するガス中に微粉燃料
を混入させることによって焼結鉱の表面部と内部とで異
なる鉱物相ができる理由について説明する。

焼結鉱焼成中の焼結ベッド内を反応の進行状況別に区
別すると、第３図に模式的に示すように、上方から溶融
反応が終了した焼結ケーキ域９、溶融反応進行中の焼成
域８及び溶融反応前の焼結原料域７の三つに大別するこ
とができる。焼結ケーキ域９では溶融反応が終了して空
隙が大きくなっているので、前記（イ）または（ロ）の
方法により焼結ベッド表面に供給された微粉燃料11は、
吸引ガスの流れに乗ってこの焼結ケーキ域９を通過し、
焼成域８に達する。焼成域８では、高温であるため、微
粉燃料11と融体とが反応する。また、焼結原料域７は空
隙が小さく、かつ微粉燃料11は焼成域８ですでに反応し
ているため、微粉燃料11が焼結原料域７を通過すること
はない。即ち、焼結ベッド表面に供給された微粉燃料11
は、吸引ガスにより運搬されて焼結ベッド内の焼結ケー
キ域９を通過し、焼成域８に到達し、この焼成域８の融
体表面部で微粉燃料中のカーボンが燃焼すると共に還元
反応が起こり、表面部は内部と異なった鉱物組織とな
る。

第４図はこの発明方法により製造した焼結鉱の特徴を
示す概略断面図であって、ａはマグネタイトを中心とし
た組織からなる表面部、ｂはカルシウム・フェライト、
種々の骸晶状ヘマタイト、スラグ類及びマグネタイトを
中心とした組織からなる内部を示す。

次に、本発明方法において、配合原料中の全SiO₂含有
量を4.8重量％以下とする理由を説明する。

本発明者等が種々検討を行った結果、焼結鉱表面部に
は、微粉燃料中のカーボンの燃焼に伴う強い還元作用に
より、マグネタイト（Fe₃O₄）相かファイヤライト（FeO
・xSiO₂）相が形成されており、これらが焼結鉱の還元
粉化を防止するのに役立っている一方、ファイヤライト
相は還元の進行を大幅に遅らせ、焼結鉱の被還元性を悪
化させることを知見した。マグネタイト相にはそのよう
な被還元性を悪化させる作用はない。更に、このファイ
ヤライト相を形成させずにマグネタイト相のみを形成さ
せるためには、焼結鉱中のSiO₂含有量を4.8重量％以下
に制限することが必要で、これにより被還元性を悪化さ
せずに耐還元粉化性の良好な焼結鉱を製造できることを
確認したので、前記のようにSiO₂含有量を4.8重量％以
下とした。

微粉燃料については、フリーカーボン含有量が低すぎ
ると燃料の着火性が悪く、燃料が未燃焼で焼成ベッド中
の焼成不良部分に蓄積され、排鉱時に発塵するという問
題がある。従って、フリーカーボン含有量は高い方がよ
く、50.0重量％以上とした。また、粒径が1.0mmを超え
ると、吸引するガスの流れに乗せて焼結ベッド表面に均
一に散布させにくくなるとともに、焼結ケーキ域９の空
隙を通過して焼成域８に到達することが困難になる。従
って、微粉燃料の粒径は1.0mm以下とした。

次に、本発明の第２の発明について説明する。

第５図は一般的なDL型焼結機の風箱内の排ガス温度の
パレット進行方向における分布を示す。同図から明らか
なように、排ガス温度は、点火開始点から排鉱端までの
距離を100とすれば、ストランド場所０〜66までは60〜7
0℃付近で安定しており、66を過ぎると上昇し始め、94
付近で500℃前後のピークを示し、その後やや下降して1
00で400℃程度となる。この温度分布の傾向、特に排ガ
ス温度が上昇し始める位置は、焼結ベッド内の焼結反応
の進行状況と対応しいる。即ち、排ガス温度が60〜70℃
で安定しているストランド場所０〜66までの間では、焼
結ベッド内には原料域７、焼成域８、ケーキ域９が共存
しており、排ガス温度が立ち上がるストランド場所66以
降では、原料域７がなく、焼成域８とケーキ域９のみ
で、しかも焼成域８は徐々に減少して排鉱端では消滅し
ている。そして、給鉱側（ストランド場所０〜33）で吸
引ガス中に投入された炭材はベッド上層部での焼結反応
に関与し、中央部（ストランド場所33〜66）で投入され
た炭材はベッド下層部での焼結反応に関与し、排鉱側
（ストランド場所66〜100）で投入された炭材は焼結反
応の完了直前の段階およびケーキの冷却過程に関与して
いる。

第６図は焼結ベッドの高さ方向の各位置で焼結された
焼結鉱の還元粉化率（RDI）と成品歩留を示したグラフ
で、RDIは上層部より下層部の方が悪い傾向がみられ
る。また、成品歩留については上層部より下層部の方が
高い傾向にあり、下層部で製造されるものの方が量的に
多く、焼結鉱全体の品質に対する寄与率も高いといえ
る。従って、下層部の品質（RDI）を改善する方が上層
部の品質を改善するよりも有利であり、下層部に該当す
るストランド場所33〜66の区間、即ち、焼結ベッドの点
火開始位置（０）と焼結排ガス温度上昇開始位置（Ｐ）
との中間位置（1/2P）から焼結排ガス温度上昇開始位置
（Ｐ）までの区間で炭材を投入するのが効果的である
（第５図参照）。

ストランド場所66以降、即ち、焼結排ガス温度が上昇
を始めるＰ点以降の区間は、焼結化が逐次完了し、冷却
される状況下にある。排ガス温度はまだ上昇中ではある
が、これは焼結ベッドの下層部が冷却され焼結パレット
に熱が移動する過程を示している。このような状況下で
の炭材投入は還元粉化性の改善に若干の効果はあるもの
の、炭材の燃焼により排ガス温度が上昇し、また、焼結
ベッド内に高温部分が生じ、その冷却に時間を要したり
あるいは時間的なばらつきが生じるので生産性が低下す
る。従って、排ガス温度上昇開始位置（Ｐ）以降での炭
材投入は好ましいとはいえない。

（実施例１）ストランド幅5m、長さ100mのDL型焼結機上に微粉供給
装置を取り付け、第１図に示した前記（イ）の方法によ
り焼結鉱を製造し、その性状を従来の方法で製造した焼
結鉱と比較調査した。第１表に原料配合と、それぞれの
場合における配合原料中のSiO₂含有量を、また、第２表
に微粉燃料の種類、フリーカーボン含有量および供給量
を示す。なお、微粉燃料は粒径1mm以下で、焼結ベッド
の表面全体に分散させて供給した。

調査結果を第２表に示す。同表の結果から、微粉燃料
として石炭あるいはコークスを用い、かつ焼結配合原料
のSiO₂含有量が4.8重量％以下（第１表参照）である本
発明例１〜６においては、冷間強度、被還元性は悪化す
ることなく、耐還元粉化性が大幅に改善されていること
がわかる。これに対して、微粉燃料として石炭を用いて
も、焼結配合原料のSiO₂含有量が4.8重量％を超える比
較例７、８では、耐還元粉化性は改善されるが被還元性
が悪化しており、また、微粉燃料の代わりに高炉ダスト
を用いた比較例９では、冷間強度、被還元性の悪化はな
いものの、耐還元粉化性の改善があまりみられない。

（実施例２）実施例１で使用した焼結機上に焼結ベッド表面全体を
覆うフードを設置し、第２図に示した前記（ロ）の方法
により焼結鉱を製造し、実施例１で用いた（イ）の方法
及び従来の方法と比較した。焼結配合原料のSiO₂含有量
は4.4重量％、微粉燃料としてはフリーカーボン含有量
が78.2重量％の石炭（粒径1mm以下）を用い、その供給
量は4kg/焼結鉱・トンとした。なお、微粉炭はフード内
に取り付けたノズルから吸引ガス中へ混入させ、焼結ベ
ッド表面全体に分散供給した。

結果を第３表に示す。同表において、本発明例の
（イ）の方法は第２表の本発明例３に該当する。同表の
結果から、（ロ）の方法を用いた場合においても冷間強
度、被還元性を悪化させることなく耐還元粉化性を大幅
に改善できることがわかる。

（実施例３）実施例２で使用したフードをパレット進行方向に８分
割し、各々のフードへの微粉燃料の供給量を変えて焼結
鉱の耐還元粉化性および生産性に及ぼす微粉燃料投入場
所の影響について調査した。微粉燃料としてはフリーカ
ーボン含有量が78.2重量％の石炭（粒径1mm以下）を用
いた。なお、操業に際しては、焼結排ガス温度の上昇開
始位置（排ガス温度立上り位置）がストランドの全長を
100として66の位置となるようにパレット速度を調整し
た。

調査結果を第４表に示す。同表において、本発明例Ｆ
および従来例Ｇはそれぞれ第３表の本発明例（ロ）の方
法および従来例に該当する。

同表の結果から明らかなように、従来例Ｇに比較して
本発明例においてはいずれも耐還元粉化性は著しく改善
されており、一方、生産性は同等かもしくは低下してい
ても僅少である。

本発明例Ａ〜Ｆについて炭材供給場所別にみると、給
鉱側で炭材を供給したＡおよびＥ、排鉱部で炭材を供給
したＤおよび焼結ベッド表面のほぼ全体に炭材を分散さ
せたＦに比較して焼結ベッドの中央部で炭材を供給した
ＢおよびＣにおいては、耐還元粉化性の改善効果が最も
高く、生産性の低下もないことがわかる。

（発明の効果）焼結鉱の製造において、焼結鉱のSiO₂含有量を低く
し、焼結時の吸引ガス中にフリーカーボン含有量が50重
量％以上の微粉燃料を混入させる本発明方法を適用する
ことにより、焼結鉱の被還元性を損なわずに耐還元粉化
性を大幅に改善することができる。特に、微粉燃料を焼
結ベッド表面の中央部近傍に供給すれば耐還元粉化性の
改善効果は著しく、生産性の低下も全くみられない。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本発明方法をDL型焼結設備に適用す
るための装置の一例を示す概略縦断面図であって、第１
図は微粉燃料を焼結ベッドの表面に散布する設備を示す
図、第２図は微粉燃料を吸引フード内を通過する吸引ガ
ス中に混入させる設備を示す図である。第３図は焼結ベッド内の反応状況を示す模式図である。第４図は本発明方法により製造した焼結鉱の特徴を示す
概略断面図である。第５図は焼結機風箱内の排ガス温度のパレット進行方向
における分布および焼結ベッド内の反応状況との対応性
を示す説明図である。第６図は焼結鉱の還元粉化率および成品歩留の焼結ベッ
ド高さ方向における分布を示すグラフである。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】全SiO₂含有量が4.8重量％以下となるよう
に原料配合を行い、点火完了後の焼結ベッド表面から吸
引するガス中に、フリーカーボン含有量が50.0重量％以
上で、かつ粒径1.0mm以下の微粉燃料を混入させて焼結
することを特徴とする被還元性及び耐還元粉化性に優れ
た焼結鉱の製造方法。
【請求項２】焼結ベッド点火開始位置と焼結排ガス温度
上昇開始位置との中間位置から焼結排ガス温度上昇開始
位置までの区間において、焼結ベッド表面から吸引する
ガス中に微粉燃料を混入させることを特徴とする請求項
（１）記載の被還元性及び耐還元粉化性に優れた焼結鉱
の製造方法。