JP3007194B2 - 非焼成塊成鉱の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は非焼成塊成鉱の製造方法
に関するものである。周知のごとく、高炉等の冶金炉で
使用する塊成鉱としては焼結鉱または焼成ペレットがあ
るが、これらの塊成鉱の製造工程では莫大な熱エネルギ
ーを必要とすることから近年ではセメント等をバインダ
ーとする非焼成塊成鉱が実用化されている。

【０００２】

【従来の技術】非焼成塊成鉱の一般的な製造方法は、含
鉄原料とセメントのごとき冷間硬化性の結合剤（以下バ
インダーと称する）を混合した後、造粒または成型し所
定の方法で硬化処理するものである。非焼成塊成鉱の製
造方法についてはすでに多くの提案があるが（例えば特
開昭６３−８３２３１号公報）、本願出願人において石
膏を含有する比表面積４０００平方センチメートル／グ
ラム以上を有する高炉水砕微粉末を含鉄原料に６から９
％配合し、カルシウム系アルカリ刺激剤を添加して水と
混練および塊成化処理した後、養生ヤードへの積付け
後、保温しながら養生を行なうことを特徴とする非焼成
塊成鉱の製造方法を既に提案している（特開昭６３−８
３２３１号公報）。

【０００３】また、本願出願人においては、粉状の含鉄
原料に石膏を含有する高炉水砕微粉末とカルシウム系ア
ルカリ刺激剤とを添加して水と混練および塊成化処理を
した後、養生ヤードへ積付け、保温しながら養生を行な
う非焼成の塊成鉱を製造する方法において、外気の平均
気温の低下および上昇に応じて配合原料中のフリーＣａ
Ｏ含有量を増減させることを特徴とする非焼成塊成鉱の
製造方法を提案している（特願平２−１７０９９０号公
報）。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】前記提案（特願平２−
１７０９９０号公報）は、非焼成塊成鉱が強度を発現す
る外気温度に対する配合原料中のフリーＣａＯ含有量の
領域を示して、外気温度に応じた配合原料中のフリーＣ
ａＯの含有量の下限を提示するものであり、この方法は
水和反応を進めるのに必要な製造条件として重要であ
る。しかしながら非焼成塊成鉱の強度は配合原料中のフ
リーＣａＯ含有量によってのみ決まるのではなく、配合
原料中における石膏含有高炉水砕微粉末とカルシウム系
アルカリ刺激剤との接触度および均一分散度への依存性
が極めて高い。このため前記提案のフリーＣａＯ含有量
領域で非焼成塊成鉱を製造したとしても、石膏含有高炉
水砕微粉末とカルシウム系アルカリ刺激剤との接触の度
合いならびに配合原料中への分散の度合いが悪いと水和
反応が充分に行なわれず、強度発現が不十分となる場合
があった。

【０００５】また、短期間に塊成物の強度を得る手段と
して潜在水硬性物質とアルカリ金属塩よりなるバインダ
ーの提案がある（特開昭６３−１０３８５１号公報）。
該提案ではアルカリ金属の例としてＮａ化合物を挙げて
いるが、Ｎａは冶金炉の炉壁付着物の生成を促進するの
で、該バインダーを用いた非焼成の塊成物を冶金炉で使
用することは現実的ではない。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者等は、これらの
課題を解決するための方策として、粉状の含鉄原料に高
炉水砕微粉末とカルシウム系アルカリ刺激剤とを添加し
て配合原料とし、かかる配合原料に水を添加して混練と
塊成化処理をし、得られた塊成物を養生ヤードに積み付
けた後、保温しながら養生を行なう非焼成の塊成鉱を製
造する方法において、前記高炉水砕微粉末とカルシウム
系アルカリ刺激剤とを事前に混合した後、粉状の含鉄原
料に添加して配合原料とすることを特徴とする非焼成塊
成鉱の製造方法、ならびに粉状の含鉄原料の５ないし５
０％と、前記高炉水砕微粉末とカルシウム系アルカリ刺
激剤とを事前に混合した後、残りの粉状の含鉄原料に添
加して配合原料とすることを特徴とする非焼成塊成鉱の
製造方法を発明した。また上記各製造方法において、高
炉水砕微粉末には必要に応じてさらに石膏を含有させて
も良い。

【０００７】非焼成塊成鉱の製造にあたりバインダーと
してはポルトランドセメントを用いるのが一般的である
が、本発明では製鉄工程で大量に副生する高炉水砕を用
いる。すなわち高炉水砕を微粉砕すると潜在水硬性が活
性化するので、高炉水砕微粉末を主材料とする粉末、す
なわち高炉水砕微粉末それ自体や、さらに、養生期間の
短縮、塊成鉱の強度上昇を目的として高炉水砕微粉末に
石膏を含有させた粉末をバインダーとして用いる。

【０００８】

【作用】前述のように高炉水砕微粉末を主材料とする粉
末（以下、高炉水砕主材料微粉末と称する）とカルシウ
ム系アルカリ刺激剤の水和反応の進行の良否は高炉水砕
主材料微粉末とカルシウム系アルカリ刺激剤の配合原料
中における接触度と分散度への依存性が高い。

【０００９】先ず、本願提案のうちバインダーであると
ころの高炉水砕主材料微粉末とカルシウム系アルカリ刺
激剤の２者の事前混合の作用について述べる。非焼成の
塊成鉱を製造するにあたり含鉄原料に対して通常高炉水
砕主材料微粉末は６から９％、カルシウム系アルカリ刺
激剤は０．５から３％添加するが、従来配合原料中にお
いて接触して水和反応を起こすべき高炉水砕主材料微粉
末とカルシウム系アルカリ刺激剤の２者の配合原料中に
おける接触度に難点があった。

【００１０】前記の従来提案（特開昭６３−１０３８５
１号公報）では潜在水硬性物質とアルカリ金属塩の粉鉱
石への添加方法、添加順序を別段問うてはいない。しか
し、本発明者等の研究によれば潜在水硬性物質（本願で
は高炉水砕主材料微粉末）とカルシウム系アルカリ刺激
剤とを事前に混合した方が水和反応が極めて良好に働く
ことが判明した。すなわち、上記水和反応を効率良く進
行させるには、潜在水硬性物質とカルシウム系アルカリ
刺激剤の接触度を高めることが必要で、潜在水硬性物質
とカルシウム系アルカリ刺激剤の２者を含鉄原料に配合
する前に混合することによりその目的が達せられる。

【００１１】本願提案のごとく、高炉水砕主材料微粉末
とカルシウム系アルカリ刺激剤の２者を事前に混合した
後、他の含鉄原料に添加するという方法で配合原料を得
れば、高炉水砕主材料微粉末とカルシウム系アルカリ刺
激剤の緊密な接触が得られ両者の水和反応が促進される
ので、非焼成塊成鉱の強度発現の向上に有効である。

【００１２】次に、非焼成塊成鉱の製造に用いられる粉
状の含鉄原料のうち５ないし５０％と高炉水砕主材料微
粉末とカルシウム系アルカリ刺激剤の３者を事前に混合
することも強度発現の向上に有効である。前記のごとく
含鉄原料に対する高炉水砕主材料微粉末とカルシウム系
アルカリ刺激剤の添加量は少なく、従来配合原料中にお
いてバインダーとして均一に分散すべき高炉水砕主材料
微粉末とカルシウム系アルカリ刺激剤の配合原料におけ
る分散度にも難点があった。

【００１３】ここにおいて本願提案のごとく、粉状の含
鉄原料のうち５ないし５０％と高炉水砕主材料微粉末と
カルシウム系アルカリ刺激剤の３者を事前に混合する
と、配合原料全体が混合される前に上記事前混合物が用
意される。このため高炉水砕主材料微粉末とカルシウム
系アルカリ刺激剤の接触度が向上するだけでなく、２段
階の混合によって原料部分の一部を取り込むことになり
バインダーの部分が増量するため、バインダーの配合原
料全体への分散度が向上する。すなわち前記３者を事前
に混合することにより、非焼成塊成鉱の硬化機構である
水和反応が充分行なわれるだけでなく、バインダーの配
合原料全体への分散度が向上するため塊成物間または塊
成物内部の強度の脆弱部が低減し、全体として非焼成塊
成鉱の強度が向上する。

【００１４】この方法において、事前に混合する含鉄原
料が含鉄原料の５％未満では、増量効果が少ない。また
この方法において、逆に事前に混合する含鉄原料が含鉄
原料全体の５０％超では、事前の混合物内における高炉
水砕主材料微粉末とカルシウム系アルカリ刺激剤の接触
度と分散度は低く、かつ事前混合物の配合原料全体にお
ける割合が高くなる。これにより配合原料全体における
高炉水砕主材料微粉末とカルシウム系アルカリ刺激剤の
接触度と分散度もまた低いものとなり、粉状の含鉄原料
と高炉水砕主材料微粉末とカルシウム系アルカリ刺激剤
の３者の事前混合の効果は少ない。

【００１５】

【実施例】本発明の非焼成塊成鉱の製造方法について実
施例を用いて以下説明する。表１には使用した原料の配
合割合を示す。

【００１６】

【表１】 高炉水砕微粉末を主材料とする粉末として高炉水砕微粉
末に石膏を添加したもの（以下、石膏含有高炉水砕微粉
末と称する）を使用し、カルシウム系アルカリ刺激剤と
して生石灰を使用した。粉状含鉄原料としてダストと砂
鉄を使用し、ダストとしては高炉二次灰、転炉粗粒ダス
ト、転炉微粒ダストおよび焼結乾ダストを使用した。

【００１７】（実施例１）図１に示す工程により、
（１）石膏含有高炉水砕微粉末１１を８％（配合原料全
体を１００％とした率、以下の実施例、比較例記載の％
はすべて同様）とカルシウム系アルカリ刺激剤１２を２
％を、小型ボールミル３（８００ｍｍ径×１１００ｍｍ
長 、ボール充填率１０％）で事前に混合したもの、
（２）高炉二次灰２１、転炉粗粒ダスト２２、転炉微粒
ダスト２３および焼結乾ダスト２４を予めローラーミキ
サー４で水８を添加しつつ調湿、混合、混練を行なった
もの（前記ダストのいくつかよりなる、前記（２）の操
作で処理して得られるものを以下、混練ダストと称す
る）および（３）砂鉄２５の（１）（２）（３）を配合
して配合原料とした。

【００１８】これを潤式ボールミル５で更に混練し、パ
ン型造粒機６で転動造粒した後ヤード７に積み付け、保
温シートを掛けて養生を行い、非焼成塊成鉱を製造し
た。なお本実施例ではバインダー類の事前混合に小型ボ
ールミル３を使用したが、小型ボールミル以外にも一般
にミキサーと称される混合装置であれば、混合効果さえ
得られればどのような装置を用いても何ら差し支えな
い。

【００１９】（実施例２）図２に示す工程により、
（１）石膏含有高炉水砕微粉末１１を８％とカルシウム
系アルカリ刺激剤１２を２％および焼結乾ダスト２４を
１７．９％を、小型ボールミル３で事前に混合したも
の、（２）残りのダスト２１、２２、２３よりなる混練
ダストおよび（３）砂鉄２５の、（１）（２）（３）を
配合して配合原料とした後、以下実施例１と同様に非焼
成塊成鉱を製造した。

【００２０】（実施例３）図３に示す工程により、
（１）石膏含有高炉水砕微粉末１１を８％とカルシウム
系アルカリ刺激剤１２を２％、焼結乾ダスト２４を１
７．９％および転炉粗粒ダスト２２を１１．２％を、小
型ボールミル３で事前に混合したもの、（２）残りのダ
スト２１、２３よりなる混練ダストおよび（３）砂鉄２
５の、（１）（２）（３）を配合して配合原料とした
後、以下実施例１と同様に非焼成塊成鉱を製造した。

【００２１】（比較例）図４に示す工程により、石膏含
有高炉水砕微粉末１１を８％、カルシウム系アルカリ刺
激剤１２を２％、すべてのダスト２１、２２、２３、２
４よりなる混練ダストおよび砂鉄２５を配合して配合原
料とした後、以下実施例１と同様に非焼成塊成鉱を製造
した。

【００２２】図５に本発明の方法ならびに従来法により
製造した非焼成塊成鉱の強度発現推移の比較を示す。図
５から明らかなように、本発明のバインダー事前混合を
行なった場合には従来法に比べて強度発現が早くなって
おり、最終強度も高くなっている。

【００２３】また水和反応（発熱反応）進行の程度の目
安となる積み付けパイル（造粒物の養生山）の最高温度
は、バインダー事前混合を行なった場合には従来法に比
べて８℃も高くなった。バインダーの事前混合を行なっ
た場合の前記パイル温度の上昇は、バインダーの事前混
合により、配合原料における高炉水砕主材料微粉末とカ
ルシウム系アルカリ刺激剤の接触と分散が改善された結
果、水和反応が促進され、それにより初期の発現速度が
速くなり、最終強度も高くなったことを示すものであ
る。

【００２４】

【発明の効果】以上のように、本発明により非焼成塊成
鉱の製造方法において、高炉水砕主材料微粉末とカルシ
ウム系アルカリ刺激剤のバインダーを事前混合すること
により、配合原料における高炉水砕主材料微粉末とカル
シウム系アルカリ刺激剤の接触と分散が改善され水和反
応が促進されるので、非焼成塊成鉱の成品強度を高める
と共に強度発現を速めて、成品品質の向上と製造工程の
安定に寄与することができる。

【００２５】また既に成品強度と製造工程の安定が十分
であるならば、本発明により粉状含鉄原料粒度の低下、
バインダー比率の低下、非焼成塊成鉱生産速度の上昇等
の際の成品強度の低下を防止して、より微細な原料によ
る非焼成塊成鉱の製造、バインダー比率の低減、非焼成
塊成鉱生産速度の上昇等の効果を得ることもできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１に示す本発明の方法による非焼成塊成
鉱の製造工程図

【図２】実施例２に示す本発明の方法による非焼成塊成
鉱の製造工程図

【図３】実施例３に示す本発明の方法による非焼成塊成
鉱の製造工程図

【図４】従来法による非焼成塊成鉱の製造工程図

【図５】従来法ならびに実施例１、２、３に示す本発明
の方法により製造した非焼成塊成鉱の強度発現推移の比
較を示すグラフ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中山 正章 千葉県君津市君津１番地 新日本製鐵株 式会社 君津製鐵所内 (72)発明者 谷口 正彦 千葉県君津市君津１番地 新日本製鐵株 式会社 君津製鐵所内 (72)発明者 服部 勝夫 千葉県君津市君津１番地 株式会社鐵原 君津支店内 (72)発明者 大庭 昭二 千葉県君津市君津１番地 株式会社鐵原 君津支店内 (72)発明者 守田 和之 東京都千代田区富士見１−４−４ 株式 会社鐵原内 (72)発明者 藤原 淳 東京都千代田区富士見１−４−４ 株式 会社鐵原内 (56)参考文献 特開 昭63−103851（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−9840（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−83231（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−69328（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−243132（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C22B 1/243 C04B 28/08

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 粉状の含鉄原料に、高炉水砕微粉末とカ
   ルシウム系アルカリ刺激剤とを添加して配合原料とし、
   かかる配合原料に水を添加して混練と塊成化処理をし、
   得られた塊成物を養生ヤードに積み付けた後、保温しな
   がら養生を行なう非焼成の塊成鉱を製造する方法におい
   て、前記高炉水砕微粉末とカルシウム系アルカリ刺激剤
   とを事前に混合した後、粉状の含鉄原料に添加して配合
   原料とすることを特徴とする非焼成塊成鉱の製造方法。
2. 【請求項２】 粉状の含鉄原料に、高炉水砕微粉末とカ
   ルシウム系アルカリ刺激剤とを添加して配合原料とし、
   かかる配合原料に水を添加して混練と塊成化処理をし、
   得られた塊成物を養生ヤードに積み付けた後、保温しな
   がら養生を行なう非焼成の塊成鉱を製造する方法におい
   て、前記粉状の含鉄原料の５ないし５０％と前記高炉水
   砕微粉末とカルシウム系アルカリ刺激剤とを事前に混合
   した後、残りの粉状の含鉄原料に添加して配合原料とす
   ることを特徴とする非焼成塊成鉱の製造方法。
3. 【請求項３】 前記高炉水砕微粉末は、さらに石膏を含有
   するものであることを特徴とする請求項１または２に記
   載の非焼成塊成鉱の製造方法。