JP3160501B2 - 高結晶水鉄鉱石を原料とする焼結鉱の製造方法 - Google Patents
高結晶水鉄鉱石を原料とする焼結鉱の製造方法Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、結晶水の含有率
が３％以上の高結晶水鉄鉱石を原料の一部として用いて
高炉用焼結鉱を製造する方法に関する。
が３％以上の高結晶水鉄鉱石を原料の一部として用いて
高炉用焼結鉱を製造する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】高炉を安定かつ高効率で操業するには高
品質の焼結鉱が要求され、冷間強度、被還元性、耐還元
粉化性などの品質が厳しく管理されている。また、焼結
鉱の製造コストを下げるため、成品の歩留り及び生産性
も重要な管理項目となっている。
品質の焼結鉱が要求され、冷間強度、被還元性、耐還元
粉化性などの品質が厳しく管理されている。また、焼結
鉱の製造コストを下げるため、成品の歩留り及び生産性
も重要な管理項目となっている。
【０００３】そしてこのような焼結鉱は一般的に次のよ
うな方法で製造されている。まず、１０ｍｍ程度以下の
粉鉄鉱石に石灰石などのＣａＯ含有副原料、珪石、蛇紋
岩等のＳｉＯ2 含有副原料およびコークスなどの固体燃
料を混合し、これに適当な水分を加えて造粒する。この
造粒物をドワイトロイド式焼結機のパレット上に適当な
厚さに装入して表層部の固体燃料に着火する。着火後は
下方に向けて空気を吸引しながら固体燃料を燃焼させ、
その燃焼熱により配合原料を焼結させて、焼結ケーキと
する。この焼結ケーキを破砕・整粒し、一定の粒径以上
の焼結鉱を得る。一定粒径未満（通常は−５ｍｍ）の焼
結鉱は返鉱と呼ばれ、焼結鉱の原料に戻される。
うな方法で製造されている。まず、１０ｍｍ程度以下の
粉鉄鉱石に石灰石などのＣａＯ含有副原料、珪石、蛇紋
岩等のＳｉＯ2 含有副原料およびコークスなどの固体燃
料を混合し、これに適当な水分を加えて造粒する。この
造粒物をドワイトロイド式焼結機のパレット上に適当な
厚さに装入して表層部の固体燃料に着火する。着火後は
下方に向けて空気を吸引しながら固体燃料を燃焼させ、
その燃焼熱により配合原料を焼結させて、焼結ケーキと
する。この焼結ケーキを破砕・整粒し、一定の粒径以上
の焼結鉱を得る。一定粒径未満（通常は−５ｍｍ）の焼
結鉱は返鉱と呼ばれ、焼結鉱の原料に戻される。
【０００４】従来、焼結鉱の鉄原料としては主に赤鉄鉱
（Ｆｅ2 Ｏ3 ：Ｈｅｍａｔｉｔｅ）や磁鉄鉱（Ｆｅ3 Ｏ
4 ：Ｍａｇｎｅｔｉｔｅ）などが使用されてきた。しか
し、近年良質のこれら鉄鉱石の産出量が減少するにつ
れ、針鉄鉱（Ｆｅ2Ｏ3 ・ｎＨ2 Ｏ：ゲーサイト：Ｇｏ
ｅｔｈｉｔｅ）を多量に含有する鉄鉱石の使用量が次第
に増加する傾向にある。針鉄鉱は、多量の結晶水を含有
しており、常温および加熱後の気孔率が高いことが特徴
であり、焼結原料として多量に使用すると、成品強度が
低下するばかりでなく、歩留りや生産性が低下する問題
点があった。
（Ｆｅ2 Ｏ3 ：Ｈｅｍａｔｉｔｅ）や磁鉄鉱（Ｆｅ3 Ｏ
4 ：Ｍａｇｎｅｔｉｔｅ）などが使用されてきた。しか
し、近年良質のこれら鉄鉱石の産出量が減少するにつ
れ、針鉄鉱（Ｆｅ2Ｏ3 ・ｎＨ2 Ｏ：ゲーサイト：Ｇｏ
ｅｔｈｉｔｅ）を多量に含有する鉄鉱石の使用量が次第
に増加する傾向にある。針鉄鉱は、多量の結晶水を含有
しており、常温および加熱後の気孔率が高いことが特徴
であり、焼結原料として多量に使用すると、成品強度が
低下するばかりでなく、歩留りや生産性が低下する問題
点があった。
【０００５】このような問題が生じる理由は次のように
考えられる。すなわち焼結過程において、ＣａＯと Ｆ
ｅ2 Ｏ3 が反応してカルシウムフェライト系の融液を生
成する際に、ゲーサイトを多量に含有する鉄鉱石の加熱
後の気孔率は他の鉄鉱石と比較して非常に高いために、
反応性が高く、融液中のＦｅ2 Ｏ3 濃度が高くなる。こ
のために液相温度が高くなり、気孔の再配列に必要な時
間が短かくなる。この結果、気孔の再配列が阻害され、
１〜５ｍｍ程度の粗大気孔の割合が増加し、焼結鉱の強
度、歩留りが低下する。
考えられる。すなわち焼結過程において、ＣａＯと Ｆ
ｅ2 Ｏ3 が反応してカルシウムフェライト系の融液を生
成する際に、ゲーサイトを多量に含有する鉄鉱石の加熱
後の気孔率は他の鉄鉱石と比較して非常に高いために、
反応性が高く、融液中のＦｅ2 Ｏ3 濃度が高くなる。こ
のために液相温度が高くなり、気孔の再配列に必要な時
間が短かくなる。この結果、気孔の再配列が阻害され、
１〜５ｍｍ程度の粗大気孔の割合が増加し、焼結鉱の強
度、歩留りが低下する。
【０００６】上記のように高結晶水を含有する鉄鉱石、
例えばゲーサイトを多量に含有する鉄鉱石を焼結原料と
して使用すると、多くの問題が生じてくる。そこで、こ
れらの鉄鉱石を多量に使用するために様々な技術が提案
されてきた。例えば、特開平３−４７９２７号公報には
これら鉄鉱石の周辺に所定割合のＭｇＯ−ＳｉＯ2 を含
有する副原料を配合することにより、カルシウムフェラ
イト系の融液中にＦｅ2 Ｏ3 が多量に溶融することを防
止する方法が開示されている。この方法では、焼結原料
としてゲーサイトを多く含有する鉄鉱石を多量に用いた
場合、ＭｇＯ−ＳｉＯ2 を含有する副原料をかなり多く
配合しなければならず、製造コストが高くなる。さらに
この方法では、ＭｇＯ−ＳｉＯ2 を含有する副原料の被
覆を完全に行うために、固体燃料を添加する必要があ
り、消費熱量の増大により製造コストが、更に高くなる
という問題があった。また、ＭｇＯ−ＳｉＯ2 含有副原
料と高結晶水を含有する鉄鉱石の比が指定されているこ
とから、高結晶水を含有する鉄鉱石の配合率が３０％を
超えると、ＭｇＯ−ＳｉＯ2 を大量に配合する必要があ
り高炉でのスラグ比が上昇するという問題が生じる。
例えばゲーサイトを多量に含有する鉄鉱石を焼結原料と
して使用すると、多くの問題が生じてくる。そこで、こ
れらの鉄鉱石を多量に使用するために様々な技術が提案
されてきた。例えば、特開平３−４７９２７号公報には
これら鉄鉱石の周辺に所定割合のＭｇＯ−ＳｉＯ2 を含
有する副原料を配合することにより、カルシウムフェラ
イト系の融液中にＦｅ2 Ｏ3 が多量に溶融することを防
止する方法が開示されている。この方法では、焼結原料
としてゲーサイトを多く含有する鉄鉱石を多量に用いた
場合、ＭｇＯ−ＳｉＯ2 を含有する副原料をかなり多く
配合しなければならず、製造コストが高くなる。さらに
この方法では、ＭｇＯ−ＳｉＯ2 を含有する副原料の被
覆を完全に行うために、固体燃料を添加する必要があ
り、消費熱量の増大により製造コストが、更に高くなる
という問題があった。また、ＭｇＯ−ＳｉＯ2 含有副原
料と高結晶水を含有する鉄鉱石の比が指定されているこ
とから、高結晶水を含有する鉄鉱石の配合率が３０％を
超えると、ＭｇＯ−ＳｉＯ2 を大量に配合する必要があ
り高炉でのスラグ比が上昇するという問題が生じる。
【０００７】また 一方、特開平３−１００２７号公報
にはゲーサイトを多く含有する鉄鉱石を１２００℃以上
の温度で一定時間加熱し、鉄鉱石を緻密化させることに
よって、気孔率を低下させ、カルシウムフェライト系の
融液中にＦｅ2 Ｏ3 が多量に溶融することを防止する方
法が開示されている。この方法では原料を予め高温で加
熱処理をしなければならないので、消費熱量の増大によ
り製造コストが高くなるという問題がある。
にはゲーサイトを多く含有する鉄鉱石を１２００℃以上
の温度で一定時間加熱し、鉄鉱石を緻密化させることに
よって、気孔率を低下させ、カルシウムフェライト系の
融液中にＦｅ2 Ｏ3 が多量に溶融することを防止する方
法が開示されている。この方法では原料を予め高温で加
熱処理をしなければならないので、消費熱量の増大によ
り製造コストが高くなるという問題がある。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記のよう
な現象に着目してなされたものであって、その目的は焼
結原料として高結晶水を含有する鉄鉱石、例えばゲーサ
イト等を多量に使用した場合において、消費熱量の増大
や生産性の低下、副原料の大幅な増加と言った問題を生
じることなく、焼結鉱を歩留り良く生産する方法を提供
することを目的とする。
な現象に着目してなされたものであって、その目的は焼
結原料として高結晶水を含有する鉄鉱石、例えばゲーサ
イト等を多量に使用した場合において、消費熱量の増大
や生産性の低下、副原料の大幅な増加と言った問題を生
じることなく、焼結鉱を歩留り良く生産する方法を提供
することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記の課題を
解決するためになされたもので、高結晶水鉄鉱石を原料
の一部として焼結鉱を製造するに当たり、該高結晶水鉄
鉱石をＣａＯ含有率が８〜１５重量％である返鉱と混
合、造粒し高結晶水鉄鉱石の周辺を被覆したのち、他の
原料と配合、造粒して焼結することを特徴とする高結晶
水鉄鉱石を原料とする焼結鉱の製造方法である。
解決するためになされたもので、高結晶水鉄鉱石を原料
の一部として焼結鉱を製造するに当たり、該高結晶水鉄
鉱石をＣａＯ含有率が８〜１５重量％である返鉱と混
合、造粒し高結晶水鉄鉱石の周辺を被覆したのち、他の
原料と配合、造粒して焼結することを特徴とする高結晶
水鉄鉱石を原料とする焼結鉱の製造方法である。
【００１０】さらに具体的には結晶水の含有率が３％以
上の高結晶水鉄鉱石と５ｍｍ以下の返鉱とを返鉱／高結
晶水鉄鉱石の比が１／５以上になる割合で混合、造粒し
た後、他の原料と混合して焼結することを特徴とする高
結晶水鉄鉱石を原料とする焼結鉱の製造方法である。こ
の場合に、前記返鉱は粒度が小さい方が好ましく、例え
ば１ｍｍ以下であると好適である。
上の高結晶水鉄鉱石と５ｍｍ以下の返鉱とを返鉱／高結
晶水鉄鉱石の比が１／５以上になる割合で混合、造粒し
た後、他の原料と混合して焼結することを特徴とする高
結晶水鉄鉱石を原料とする焼結鉱の製造方法である。こ
の場合に、前記返鉱は粒度が小さい方が好ましく、例え
ば１ｍｍ以下であると好適である。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、実験の経過を追って本発明
の構成及び作用を説明する。まず、本発明者らはゲーサ
イトを主体とする高結晶水鉄鉱石（以下鉄鉱石Ａと略記
する）の配合率を増加させたときの焼結鉱歩留りの変化
を調査した。その結果を図２に示す。これより、鉄鉱石
Ａを多量に使用すると焼結鉱歩留りが大きく低下するこ
とが分かった。
の構成及び作用を説明する。まず、本発明者らはゲーサ
イトを主体とする高結晶水鉄鉱石（以下鉄鉱石Ａと略記
する）の配合率を増加させたときの焼結鉱歩留りの変化
を調査した。その結果を図２に示す。これより、鉄鉱石
Ａを多量に使用すると焼結鉱歩留りが大きく低下するこ
とが分かった。
【００１２】図３に鉄鉱石Ａ配合率０％と４０％の時の
焼結ケーキの気孔径分布を調査した結果を示す。図３
は、縦軸には気孔径Ｄ（ｍｍ）を、横軸には測定した気
孔径以上の度数割合Ｒ（％）をとり、両対数でプロット
したものである。図３より鉄鉱石Ａの配合率を増加させ
て行くにつれ、１ｍｍ〜５ｍｍ程度の粗大気孔の割合が
増加していることが分かった。
焼結ケーキの気孔径分布を調査した結果を示す。図３
は、縦軸には気孔径Ｄ（ｍｍ）を、横軸には測定した気
孔径以上の度数割合Ｒ（％）をとり、両対数でプロット
したものである。図３より鉄鉱石Ａの配合率を増加させ
て行くにつれ、１ｍｍ〜５ｍｍ程度の粗大気孔の割合が
増加していることが分かった。
【００１３】ここで、焼結鉱の歩留は焼結ケーキの強度
と高い相関があり、焼結鉱の歩留は（１）〜（４）の式
により焼結ケーキの強度から推定できる。 Ｙ＝Ｋ・σS n …（１） σS ＝σ0 ・ｅｘｐ（−ｃ・Ｐ） …（２） σ0 ＝Ｓ・ｍT ・ｅｘｐ（−Ｕ・Ｑ） …（３） ｃ＝ｈ1 ・β＋ｈ2 …（４） Ｙ：焼結鉱の歩留（％） σS ：焼結ケーキの引張強度（ＭＰａ） σ0 ：焼結ケーキの基質強度（ＭＰａ） Ｐ：焼結ケーキの気孔率（−） ｍ：焼結ケーキ中のカルシウムフェライト含有率 Ｕ： Ｑ：焼結ケーキ中のカルシウムシリケイト含有率 β：気孔径分布指数（図３のグラフの傾き） Ｋ，ｎ，Ｓ，Ｔ，ｈ1 ，ｈ2 ：定数 気孔径分布指数（β）は、図３のグラフの傾きであり、
各焼結ケーキ固有の値である。これを用いて上記（４）
式から上記（２）式中のｃを求めることができる。
と高い相関があり、焼結鉱の歩留は（１）〜（４）の式
により焼結ケーキの強度から推定できる。 Ｙ＝Ｋ・σS n …（１） σS ＝σ0 ・ｅｘｐ（−ｃ・Ｐ） …（２） σ0 ＝Ｓ・ｍT ・ｅｘｐ（−Ｕ・Ｑ） …（３） ｃ＝ｈ1 ・β＋ｈ2 …（４） Ｙ：焼結鉱の歩留（％） σS ：焼結ケーキの引張強度（ＭＰａ） σ0 ：焼結ケーキの基質強度（ＭＰａ） Ｐ：焼結ケーキの気孔率（−） ｍ：焼結ケーキ中のカルシウムフェライト含有率 Ｕ： Ｑ：焼結ケーキ中のカルシウムシリケイト含有率 β：気孔径分布指数（図３のグラフの傾き） Ｋ，ｎ，Ｓ，Ｔ，ｈ1 ，ｈ2 ：定数 気孔径分布指数（β）は、図３のグラフの傾きであり、
各焼結ケーキ固有の値である。これを用いて上記（４）
式から上記（２）式中のｃを求めることができる。
【００１４】鉄鉱石Ａの配合率を０％から４０％へ増加
させたときの鉱物組成、気孔率、気孔径分布指数の測定
値と上記（１）〜（４）式を用いて要因別に歩留りの変
化を計算した結果、歩留りの低下の約８０％は気孔径分
布指数の低下に起因するものと推定された。以上より、
鉄鉱石Ａによる歩留りの低下は気孔径分布に代表される
気孔構造の変化に起因するものと考えられる。そこで、
鉄鉱石Ａの増加に伴う気孔構造の変化は気孔の合体を支
配する融液の流動性と密接な関係があると考え、融液の
性状を表わす指数として融液の移動距離を測定して、融
液の流動性に及ぼす鉄鉱石Ａの影響を調査した。
させたときの鉱物組成、気孔率、気孔径分布指数の測定
値と上記（１）〜（４）式を用いて要因別に歩留りの変
化を計算した結果、歩留りの低下の約８０％は気孔径分
布指数の低下に起因するものと推定された。以上より、
鉄鉱石Ａによる歩留りの低下は気孔径分布に代表される
気孔構造の変化に起因するものと考えられる。そこで、
鉄鉱石Ａの増加に伴う気孔構造の変化は気孔の合体を支
配する融液の流動性と密接な関係があると考え、融液の
性状を表わす指数として融液の移動距離を測定して、融
液の流動性に及ぼす鉄鉱石Ａの影響を調査した。
【００１５】図４はＳｒＯをトレーサーとして用い、投
入熱量一定条件で融液の移動距離を測定した結果であ
る。図４より、鉄鉱石Ａの増加に伴い、融液の移動距離
は減少することが分かった。図５に融液の移動距離と気
孔径分布指数の関係を示す。融液の移動距離の減少とと
もに気孔径分布指数は低下している。これは融液の流動
性の低下により、気孔の合体が阻害されたことに起因す
るものと考えられる。
入熱量一定条件で融液の移動距離を測定した結果であ
る。図４より、鉄鉱石Ａの増加に伴い、融液の移動距離
は減少することが分かった。図５に融液の移動距離と気
孔径分布指数の関係を示す。融液の移動距離の減少とと
もに気孔径分布指数は低下している。これは融液の流動
性の低下により、気孔の合体が阻害されたことに起因す
るものと考えられる。
【００１６】また、表１は鉄鉱石Ａの配合率を０％から
４０％へ増加させたときのカルシウムフェライト系融液
の組成を示したものである。これより、鉄鉱石Ａの配合
率が増加するにつれて、カルシウムフェライト系融液中
のＦｅ2 Ｏ3 濃度が高くなっていることが分かった。こ
のことから、鉄鉱石Ａの配合率の増加に伴い融液の移動
距離が減少するのは、図６に示すＣａＯ−Ｆｅ2 Ｏ3 系
の状態図より、Ｆｅ2 Ｏ3 濃度の増加にともない液相温
度が高くなり、融液の移動時間が減少するためと考えら
れる。
４０％へ増加させたときのカルシウムフェライト系融液
の組成を示したものである。これより、鉄鉱石Ａの配合
率が増加するにつれて、カルシウムフェライト系融液中
のＦｅ2 Ｏ3 濃度が高くなっていることが分かった。こ
のことから、鉄鉱石Ａの配合率の増加に伴い融液の移動
距離が減少するのは、図６に示すＣａＯ−Ｆｅ2 Ｏ3 系
の状態図より、Ｆｅ2 Ｏ3 濃度の増加にともない液相温
度が高くなり、融液の移動時間が減少するためと考えら
れる。
【００１７】これまでの結果から鉄鉱石Ａの増加に伴う
歩留りの低下は融液中のＦｅ2 Ｏ3濃度の上昇に起因す
るものと考えられる。そこで、融液組成は鉄鉱石と生石
灰との反応性と密接な関係があるものと考えられ、図７
に示す実験を行った。図７（ａ）に示すように、１６ｍ
ｍ×１６ｍｍ×高さ１０ｍｍの鉄鉱石１１の上に８ｍｍ
φ×８ｍｍ×高さ８ｍｍの石灰石１２を乗せたサンプル
を、１３００℃の温度にそれぞれ２、４、６分保持した
後、水冷した。冷却後、サンプルの中心部を切断したと
ころ、図７（ｂ）に示すように鉄鉱石中１１に石灰石１
２が貫入していた。この切断面を研磨し、断面を１０倍
の投影機で撮影し、図７（ｂ）に示す溶融深度１４を求
めた。
歩留りの低下は融液中のＦｅ2 Ｏ3濃度の上昇に起因す
るものと考えられる。そこで、融液組成は鉄鉱石と生石
灰との反応性と密接な関係があるものと考えられ、図７
に示す実験を行った。図７（ａ）に示すように、１６ｍ
ｍ×１６ｍｍ×高さ１０ｍｍの鉄鉱石１１の上に８ｍｍ
φ×８ｍｍ×高さ８ｍｍの石灰石１２を乗せたサンプル
を、１３００℃の温度にそれぞれ２、４、６分保持した
後、水冷した。冷却後、サンプルの中心部を切断したと
ころ、図７（ｂ）に示すように鉄鉱石中１１に石灰石１
２が貫入していた。この切断面を研磨し、断面を１０倍
の投影機で撮影し、図７（ｂ）に示す溶融深度１４を求
めた。
【００１８】図８に鉄鉱石１１の気孔率が上記溶融深度
１４に及ぼす影響を示した。曲線２１，２２，２３はそ
れぞれ鉄鉱石の気孔率が１１．０％、２２．８％、３
２．４％のものを示したものである。図８から明らかな
ように、鉄鉱石の気孔率が高くなるにつれて、溶融深度
は増加しており、鉄鉱石の反応速度に対して、鉄鉱石の
気孔率の影響が大きいことが分かった。
１４に及ぼす影響を示した。曲線２１，２２，２３はそ
れぞれ鉄鉱石の気孔率が１１．０％、２２．８％、３
２．４％のものを示したものである。図８から明らかな
ように、鉄鉱石の気孔率が高くなるにつれて、溶融深度
は増加しており、鉄鉱石の反応速度に対して、鉄鉱石の
気孔率の影響が大きいことが分かった。
【００１９】次に、図９に示すように、これまで生石灰
１２を乗せていたところに、表２に示すように、ＣａＯ
濃度を１００．０％、６２．０％、４２．０％、２２．
０％に変化させたタブレット１５を乗せ、図７と同様の
実験を行った。図１０にタブレット１５中のＣａＯ濃度
が上記溶融深度１４に及ぼす影響を示した。図１０にお
いて、鉄鉱石１１の気孔率（１１．０％）、保持時間
（４分）は一定である。図１０から明らかなように、タ
ブレット１５中のＣａＯ濃度の低下に伴い、溶融深度が
低下することが分かった。
１２を乗せていたところに、表２に示すように、ＣａＯ
濃度を１００．０％、６２．０％、４２．０％、２２．
０％に変化させたタブレット１５を乗せ、図７と同様の
実験を行った。図１０にタブレット１５中のＣａＯ濃度
が上記溶融深度１４に及ぼす影響を示した。図１０にお
いて、鉄鉱石１１の気孔率（１１．０％）、保持時間
（４分）は一定である。図１０から明らかなように、タ
ブレット１５中のＣａＯ濃度の低下に伴い、溶融深度が
低下することが分かった。
【００２０】さらに、鉄鉱石と生石灰の反応界面におい
てＣａＯの濃度勾配があることから、鉄鉱石と生石灰の
反応は拡散律速と考えられるが、Ｆｉｃｋの法則から拡
散係数を逆算すると、本実験から算出された拡散係数は
従来報告されているものと比較すると、１０3 〜１０4
大きい。これは、生成した融液が鉄鉱石中の気孔や亀裂
に浸透し、通常のバルク拡散ではなく表面拡散が支配的
になっているためと考えられる。
てＣａＯの濃度勾配があることから、鉄鉱石と生石灰の
反応は拡散律速と考えられるが、Ｆｉｃｋの法則から拡
散係数を逆算すると、本実験から算出された拡散係数は
従来報告されているものと比較すると、１０3 〜１０4
大きい。これは、生成した融液が鉄鉱石中の気孔や亀裂
に浸透し、通常のバルク拡散ではなく表面拡散が支配的
になっているためと考えられる。
【００２１】このことから、鉄鉱石Ａの配合率を増加さ
せるにつれて、カルシウムフェライト融液中のＦｅ2 Ｏ
3 濃度が高くなっているものと考えられる。これは、実
機焼結層内ではＣａＯがＦｅ2 Ｏ3 に対して不足してい
るため、焼結過程において、ＣａＯとＦｅ2 Ｏ3 が反応
してカルシウムフェライト系の融液を生成する際に、鉄
鉱石Ａの加熱後の気孔率が他の鉄鉱石と比較して非常に
高いために（２〜３倍）、表面拡散が助長され、溶融深
度が増加してＦｅ2 Ｏ3 の反応量が増加するためと考え
られる。従って、鉄鉱石Ａを多量に配合する時には、融
液が過剰に生成する反応を抑制することが重要と考えら
れる。
せるにつれて、カルシウムフェライト融液中のＦｅ2 Ｏ
3 濃度が高くなっているものと考えられる。これは、実
機焼結層内ではＣａＯがＦｅ2 Ｏ3 に対して不足してい
るため、焼結過程において、ＣａＯとＦｅ2 Ｏ3 が反応
してカルシウムフェライト系の融液を生成する際に、鉄
鉱石Ａの加熱後の気孔率が他の鉄鉱石と比較して非常に
高いために（２〜３倍）、表面拡散が助長され、溶融深
度が増加してＦｅ2 Ｏ3 の反応量が増加するためと考え
られる。従って、鉄鉱石Ａを多量に配合する時には、融
液が過剰に生成する反応を抑制することが重要と考えら
れる。
【００２２】そこで、これまで図７に示す方法で溶融深
度を測定していたのに対して、図１１に示すように、生
石灰１２と鉄鉱石１１の間に表３に示す組成の返鉱１３
をサンドイッチした実験を行った。図１２において曲線
２４は図７（ａ）に示す実験の結果、曲線２５は返鉱１
３をサンドイッチした図１１に示す実験の結果を示すも
のである。図１２より、生石灰１２と鉄鉱石１１の間に
返鉱１３をサンドイッチすることにより溶融深度を抑制
することができる。これは鉄鉱石と石灰石との溶融反応
が反応層内でのＣａＯの濃度勾配が駆動力になっている
ことに起因するものと考えられた。すなわち、あらかじ
め石灰石よりもＣａＯ濃度の低い返鉱を鉄鉱石に被覆す
ることによって、鉄鉱石の溶融反応を抑制することがで
きることを示唆している。
度を測定していたのに対して、図１１に示すように、生
石灰１２と鉄鉱石１１の間に表３に示す組成の返鉱１３
をサンドイッチした実験を行った。図１２において曲線
２４は図７（ａ）に示す実験の結果、曲線２５は返鉱１
３をサンドイッチした図１１に示す実験の結果を示すも
のである。図１２より、生石灰１２と鉄鉱石１１の間に
返鉱１３をサンドイッチすることにより溶融深度を抑制
することができる。これは鉄鉱石と石灰石との溶融反応
が反応層内でのＣａＯの濃度勾配が駆動力になっている
ことに起因するものと考えられた。すなわち、あらかじ
め石灰石よりもＣａＯ濃度の低い返鉱を鉄鉱石に被覆す
ることによって、鉄鉱石の溶融反応を抑制することがで
きることを示唆している。
【００２３】本発明はこれらの実験結果より研究を進め
た結果なされたものである。ＣａＯ濃度が低く既にＦｅ
2 Ｏ3 と反応した返鉱で鉄鉱石Ａの周辺を被覆し、鉄鉱
石Ａと生石灰との急速な反応を抑制し、カルシウムフェ
ライト系の融液中のＦｅ2 Ｏ 3 濃度を減少させることに
よって、気孔の再配列に要する時間を増加させ、固体燃
料の配合量を増大させることなく、焼結鉱の歩留りを高
めることに成功したものである。
た結果なされたものである。ＣａＯ濃度が低く既にＦｅ
2 Ｏ3 と反応した返鉱で鉄鉱石Ａの周辺を被覆し、鉄鉱
石Ａと生石灰との急速な反応を抑制し、カルシウムフェ
ライト系の融液中のＦｅ2 Ｏ 3 濃度を減少させることに
よって、気孔の再配列に要する時間を増加させ、固体燃
料の配合量を増大させることなく、焼結鉱の歩留りを高
めることに成功したものである。
【００２４】鉄鉱石Ａを被覆する返鉱の粒度は細かいも
のが必要で、５ｍｍ以下のものとする。これは細粒の方
が鉄鉱石Ａの周辺に付着させやすいからであり、望まし
くは１ｍｍ以下の粒度とする。鉄鉱石Ａと混合する返鉱
の量は、鉄鉱石Ａの１重量部に対し、０．２重量部以上
１重量部以下とする。０．２重量部未満では返鉱が鉄鉱
石Ａの表面を被覆するのに不十分であり、１重量部を超
えて混合しても効果が飽和し、また量的なバランスから
も適当でないことによる。
のが必要で、５ｍｍ以下のものとする。これは細粒の方
が鉄鉱石Ａの周辺に付着させやすいからであり、望まし
くは１ｍｍ以下の粒度とする。鉄鉱石Ａと混合する返鉱
の量は、鉄鉱石Ａの１重量部に対し、０．２重量部以上
１重量部以下とする。０．２重量部未満では返鉱が鉄鉱
石Ａの表面を被覆するのに不十分であり、１重量部を超
えて混合しても効果が飽和し、また量的なバランスから
も適当でないことによる。
【００２５】なお、前記返鉱としてはＣａＯ含有率が８
〜１５重量％である返鉱を用いることが好ましく、Ｃａ
Ｏ含有率が８重量％未満では、ＣａＯ含有量が少なすぎ
て、溶融反応を阻害するので好ましくなく、１５重量％
を越えると、溶融反応を抑制する効果が少くなく、返鉱
を添加するメリットが失われるからである。
〜１５重量％である返鉱を用いることが好ましく、Ｃａ
Ｏ含有率が８重量％未満では、ＣａＯ含有量が少なすぎ
て、溶融反応を阻害するので好ましくなく、１５重量％
を越えると、溶融反応を抑制する効果が少くなく、返鉱
を添加するメリットが失われるからである。
【００２６】
【実施例】以下、実施例を挙げて本発明を具体的に説明
する。以下、鉄分含有原料を主体としたものを主原料と
呼び、それに石灰石、珪石を加えたものを新原料と呼
び、さらに返鉱、コ−クスを加えたものを配合原料と呼
ぶこととする。 （実施例１）実験に用いた鉄鉱石Ａの化学組成を表４に
示す。この鉄鉱石Ａは、豪州産の鉄鉱石で、算術平均径
が３．１ｍｍ、結晶水含有率が８．９％のものである。
この鉄鉱石Ａを図１に示したフローに従って配合する。
図１において、１は鉄鉱石Ａ、２は返鉱、３は他の残り
の焼結原料、４は皿型造粒機、５はドラムミキサをそれ
ぞれ示している。
する。以下、鉄分含有原料を主体としたものを主原料と
呼び、それに石灰石、珪石を加えたものを新原料と呼
び、さらに返鉱、コ−クスを加えたものを配合原料と呼
ぶこととする。 （実施例１）実験に用いた鉄鉱石Ａの化学組成を表４に
示す。この鉄鉱石Ａは、豪州産の鉄鉱石で、算術平均径
が３．１ｍｍ、結晶水含有率が８．９％のものである。
この鉄鉱石Ａを図１に示したフローに従って配合する。
図１において、１は鉄鉱石Ａ、２は返鉱、３は他の残り
の焼結原料、４は皿型造粒機、５はドラムミキサをそれ
ぞれ示している。
【００２７】主原料に対して鉄鉱石Ａ（鉄鉱石１）を６
０％配合することとし、返鉱２を鉄鉱石Ａの１／４だけ
加え、皿型造粒機４を用いて鉄鉱石Ａと混合・擬似粒化
した。これらの擬似粒子をドラムミキサ５において残り
の配合原料３（低結晶水含有鉄鉱石、石灰石、珪石、コ
−クス）と混合して焼結原料とした。これを直径３００
ｍｍ、高さ４００ｍｍの焼結試験鍋に装入し、風量１．
２Ｎｍ3 ／ｍｉｎ．で空気を吸引しながら焼成を行い、
得られた焼結ケーキを２ｍの高さから１回落下させ、そ
のときの１０ｍｍ以上の重量割合をもって歩留りとして
算出した。その結果を図２に示す。ただし、図２におい
て焼結原料中のＣａＯ含有量（９．５ｗｔ％）、ＳｉＯ
2 含有量（５．０ｗｔ％）、コークス配合量（３．５ｗ
ｔ％）をすべて一定とした。図２に示すように鉄鉱石Ａ
を６０％配合したとき、従来法では歩留り６６．３％で
あったが、実施例では６９．５％になった。
０％配合することとし、返鉱２を鉄鉱石Ａの１／４だけ
加え、皿型造粒機４を用いて鉄鉱石Ａと混合・擬似粒化
した。これらの擬似粒子をドラムミキサ５において残り
の配合原料３（低結晶水含有鉄鉱石、石灰石、珪石、コ
−クス）と混合して焼結原料とした。これを直径３００
ｍｍ、高さ４００ｍｍの焼結試験鍋に装入し、風量１．
２Ｎｍ3 ／ｍｉｎ．で空気を吸引しながら焼成を行い、
得られた焼結ケーキを２ｍの高さから１回落下させ、そ
のときの１０ｍｍ以上の重量割合をもって歩留りとして
算出した。その結果を図２に示す。ただし、図２におい
て焼結原料中のＣａＯ含有量（９．５ｗｔ％）、ＳｉＯ
2 含有量（５．０ｗｔ％）、コークス配合量（３．５ｗ
ｔ％）をすべて一定とした。図２に示すように鉄鉱石Ａ
を６０％配合したとき、従来法では歩留り６６．３％で
あったが、実施例では６９．５％になった。
【００２８】図２からも明らかなように鉄鉱石Ａの周辺
に返鉱を添加することにより、製造コストの増加といっ
た問題を生じる事なく、歩留り良く高品質の焼結鉱を製
造することが可能になった。 （実施例２）実験に用いた鉄鉱石Ａと返鉱の化学組成を
表５に示す。この鉄鉱石Ａは豪州産の鉄鉱石で、算術平
均径が３．０ｍｍ、結晶水の含有率が８．４％のもので
ある。この鉄鉱石Ａを図９のフローに従って配合する。
図９において１は鉄鉱石Ａ、２は返鉱、３は他の残りの
焼結原料、５はドラムミキサー、６は鉄鉱石Ａと返鉱の
予備造粒品をそれぞれ示している。
に返鉱を添加することにより、製造コストの増加といっ
た問題を生じる事なく、歩留り良く高品質の焼結鉱を製
造することが可能になった。 （実施例２）実験に用いた鉄鉱石Ａと返鉱の化学組成を
表５に示す。この鉄鉱石Ａは豪州産の鉄鉱石で、算術平
均径が３．０ｍｍ、結晶水の含有率が８．４％のもので
ある。この鉄鉱石Ａを図９のフローに従って配合する。
図９において１は鉄鉱石Ａ、２は返鉱、３は他の残りの
焼結原料、５はドラムミキサー、６は鉄鉱石Ａと返鉱の
予備造粒品をそれぞれ示している。
【００２９】主原料に対して鉄鉱石Ａ（鉄鉱石１）を５
０％配合することとし、返鉱を鉄鉱石Ａの１／４だけ加
え、ドラムミキサー５を用いて鉄鉱石Ａと混合、造粒し
た。この鉄鉱石Ａと返鉱の予備造粒品６を一旦原料ヤー
ドまで輸送した後、焼結工場内に受け入れて、残りの焼
結原料３と混合、造粒して焼結原料とした。実験は実機
焼結機を用いて行い、生産率、歩留り、ＲＩを従来法と
比較して図１０に示した。鉄鉱石Ａを返鉱で予備造粒す
ることによって生産率を０．０６（ｔ／ｈ・ｍ2 ）、歩
留りを１．７％、ＪＩＳ−ＲＩを２．２％の向上させる
ことができた。
０％配合することとし、返鉱を鉄鉱石Ａの１／４だけ加
え、ドラムミキサー５を用いて鉄鉱石Ａと混合、造粒し
た。この鉄鉱石Ａと返鉱の予備造粒品６を一旦原料ヤー
ドまで輸送した後、焼結工場内に受け入れて、残りの焼
結原料３と混合、造粒して焼結原料とした。実験は実機
焼結機を用いて行い、生産率、歩留り、ＲＩを従来法と
比較して図１０に示した。鉄鉱石Ａを返鉱で予備造粒す
ることによって生産率を０．０６（ｔ／ｈ・ｍ2 ）、歩
留りを１．７％、ＪＩＳ−ＲＩを２．２％の向上させる
ことができた。
【００３０】
【発明の効果】本発明によれば高結晶水鉄鉱石を原料の
一部に用いる焼結鉱の製造において、焼結ケーキの強度
低下を防止し、歩留り、生産性の低下を防止することが
できる。従って鉄鉱石資源の有効利用に寄与するという
効果を奏する。
一部に用いる焼結鉱の製造において、焼結ケーキの強度
低下を防止し、歩留り、生産性の低下を防止することが
できる。従って鉄鉱石資源の有効利用に寄与するという
効果を奏する。
【００３１】
【表１】
【００３２】
【表２】
【００３３】
【表３】
【００３４】
【表４】
【００３５】
【表５】
【図１】焼結原料の製造工程の概略説明図である。
【図２】ゲーサイトを主成分とする鉄鉱石Ａの配合率と
歩留りとの関係を示したグラフである。
歩留りとの関係を示したグラフである。
【図３】鉄鉱石Ａの配合率を変化させたときの焼結ケー
キの気孔径分布を示したグラフである。
キの気孔径分布を示したグラフである。
【図４】鉄鉱石Ａの配合率と融液の移動距離との関係を
示すグラフである。
示すグラフである。
【図５】融液の移動距離と気孔径分布指数との関係を示
すグラフである。
すグラフである。
【図６】ＣａＯ―Ｆｅ2 Ｏ3 系の状態図である。
【図７】溶融深度の実験方法の説明図である。
【図８】鉄鉱石の気孔率と溶融深度との関係を示すグラ
フである。
フである。
【図９】溶融深度の実験方法の説明図である。
【図１０】タブレット中のＣａＯ濃度と溶融深度との関
係を示すグラフである。
係を示すグラフである。
【図１１】溶融深度の実験方法の説明図である。
【図１２】返鉱の被覆が鉄鉱石の溶融深度に及ぼす影響
を示すグラフである。
を示すグラフである。
【図１３】実施例２における返鉱被覆実験方法のフロー
シートである。
シートである。
【図１４】実施例２における実験結果を示すグラフであ
る。
る。
１ 鉄鉱石 ２ 返鉱 ３ 他の焼結原料 ４ 皿型造粒機 ５ ドラムミキサ ６ 鉄鉱石Ａと返鉱の予備造粒品 １１ 鉄鉱石 １２ 石灰石 １３ 返鉱 １４ 溶融深度 ２１，２２，２３，２４，２５ 曲線
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 井川 勝利 倉敷市水島川崎通１丁目（番地なし） 川崎製鉄株式会社 水島製鉄所内 (72)発明者 反町 健一 倉敷市水島川崎通１丁目（番地なし） 川崎製鉄株式会社 水島製鉄所内 (72)発明者 安田 素朗 千葉市中央区川崎町１番地 川崎製鉄株 式会社 千葉製鉄所内 (72)発明者 渡辺 実 千葉市中央区川崎町１番地 川崎製鉄株 式会社 千葉製鉄所内 (72)発明者 佐久間 義朗 千葉市中央区川崎町１番地 川崎製鉄株 式会社 千葉製鉄所内 (72)発明者 佐藤 暁彦 千葉市中央区川崎町１番地 川崎製鉄株 式会社 千葉製鉄所内 (56)参考文献 特開 昭63−69926（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−80326（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−51653（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C22B 1/00 - 61/00
Claims (3)
- 【請求項１】 高結晶水鉄鉱石を原料の一部として焼結
鉱を製造するに当たり、該高結晶水鉄鉱石をＣａＯ含有
率が８〜１５重量％である返鉱と混合、造粒し高結晶水
鉄鉱石の周辺を被覆したのち、他の原料と配合、造粒し
て焼結することを特徴とする高結晶水鉄鉱石を原料とす
る焼結鉱の製造方法。 - 【請求項２】 結晶水の含有率が３％以上の高結晶水鉄
鉱石と５ｍｍ以下の返鉱とを返鉱／高結晶水鉄鉱石の比
が１／５以上になる割合で混合、造粒した後、他の原料
と混合して焼結することを特徴とする請求項１記載の高
結晶水鉄鉱石を原料とする焼結鉱の製造方法。 - 【請求項３】 前記返鉱は粒度１ｍｍ以下であることを
特徴とする請求項１又は２記載の高結晶水鉄鉱石を原料
とする焼結鉱の製造方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22380695A JP3160501B2 (ja) | 1994-09-21 | 1995-08-31 | 高結晶水鉄鉱石を原料とする焼結鉱の製造方法 |
| TW84109949A TW306934B (ja) | 1994-09-21 | 1995-09-23 |
Applications Claiming Priority (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6-226673 | 1994-09-21 | ||
| JP22667394 | 1994-09-21 | ||
| JP7-187249 | 1995-07-24 | ||
| JP18724995 | 1995-07-24 | ||
| JP22380695A JP3160501B2 (ja) | 1994-09-21 | 1995-08-31 | 高結晶水鉄鉱石を原料とする焼結鉱の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0995742A JPH0995742A (ja) | 1997-04-08 |
| JP3160501B2 true JP3160501B2 (ja) | 2001-04-25 |
Family
ID=27325853
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22380695A Expired - Fee Related JP3160501B2 (ja) | 1994-09-21 | 1995-08-31 | 高結晶水鉄鉱石を原料とする焼結鉱の製造方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3160501B2 (ja) |
| TW (1) | TW306934B (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5004421B2 (ja) * | 2004-09-17 | 2012-08-22 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 焼結鉱の製造方法 |
| LU101613B1 (de) * | 2020-01-20 | 2021-08-06 | Thyssenkrupp Ag | Thermische Behandlung von mineralischen Rohstoffen mit einem mechanischen Wirbelbettreaktor |
| PT4093889T (pt) | 2020-01-20 | 2023-11-21 | Smidth As F L | Tratamento térmico de matérias-primas minerais utilizando um reator mecânico de leito fluidizado |
-
1995
- 1995-08-31 JP JP22380695A patent/JP3160501B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 1995-09-23 TW TW84109949A patent/TW306934B/zh active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0995742A (ja) | 1997-04-08 |
| TW306934B (ja) | 1997-06-01 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20010206 |
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