JP5565481B2 - 焼結用配合鉄鉱石の評価方法 - Google Patents
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Description
先ず、焼結原料の主原料となる約10mm以下の鉄鉱石粉、焼結返鉱、焼結篩下粉、製鉄ダスト(製鉄ダスト、製鋼ダスト、スケール等)などからなるその他鉄含有原料、石灰石、ドロマイト、転炉スラグ、蛇紋岩、珪石、かんらん岩などの副原料、コークス粉、無煙炭などの炭材を配合後、ドラムミキサー、ペレタイザー等の造粒機で適量水分となるように水分添加量を調節しながら混合、造粒を行い、焼結原料を擬似粒子化した後、焼結機に装入し焼成する。焼成後の焼結ケーキは、解砕、整粒して、所定粒径の焼結鉱となる。
豪州のマラマンバ鉱石(産地銘柄:ウエストアンジュラス)と、豪州の低燐ブロックマン鉱石(産地銘柄:ハマスレイ、Mt.ニューマン)、および、高燐ブロックマン鉱石(産地銘柄:HIB)は、0.25mm以下の微粉部分が多い粒度分布を有するとともに、融点の高い脈石成分であるAl2O3の含有量が高く、結晶水も比較的高いため、造粒性と焼結性が悪い鉄鉱石として知られている。また、これらの鉄鉱石中の化合水(CW)の含有量が高い理由は、主要鉄鉱物として、α−FeOOHを多く含有することに起因するとされている。
(h)熱重量測定における110℃±5℃から380℃±10℃の温度範囲において観測される重量減少をゲーサイト{FeO(OH)}の脱水による重量減少として、ゲーサイト量W* GOEを簡易的に算出し、
(i)熱重量測定における380℃±10℃から590℃±10℃の温度範囲において観測される重量減少をカオリン{Al2Si2O5(OH)4}の脱水による重量減少として、脱水量からカオリン量WKAOを算出し、
(j)熱重量測定における800℃+50℃から1250℃+50℃の温度範囲において観測される重量減少と前記W* GOEを基にヘマタイト量W* HEMを簡易的に算出し、
(k)前記W* GOE、WKAO、およびW* HEMに基づいて鉄鉱石中の鉱物の化学形態を特定し鉄鉱石の焼結特性を評価することを特徴とする焼結用配合鉄鉱石の評価方法。
W* GOE=ΔTG110-380/k5 ・・・(8)
WKAO=ΔTG380-590/k1 ・・・(9)
W* HEM=(ΔTG800-1250/k12)−(W* GOE×k13) ・・・(10)
ただし、上記ΔTG110-380、ΔTG380-590およびΔTG800-1250は、熱重量測定における110℃±5℃から380℃±10℃、380℃±10℃から590℃±10℃、および800℃+50℃から1250℃+50℃の各温度範囲において観測される重量減少(mass%)を示す。
なお、上記(8)式〜(10)式に用いたk1、k5、k12、k13の係数は、以下の式量の計算から求められる。
k1:2H2O/Al2Si2O5(OH)4≒0.13957
k5:H2O/2FeO(OH)≒0.10138
k12:O2/6Fe2O3≒0.03340
k13:Fe2O3/2FeO(OH)≒0.89862
前述の通り、鉄鉱石の評価はT.Fe、FeO、CWおよび蛍光X線分析法から求められるSiO2、Al2O3、CaO、MgO等によって行われている。蛍光X線分析の測定方法は、試料の鉄鉱石を四ほう酸ナトリウムまたは四ほう酸リチウムの融剤と共に1000〜1150℃に加熱して均一なガラスビードを作製して測定するガラスビード法が採用されている。ガラスビード法では、鉄鉱石を1000℃以上に加熱するため、例えば石灰石(CaCO3)のような炭酸塩やギブス石(ギブサイト、γ−Al(OH)3)のような水酸化物が含まれていても、加熱によって脱炭酸や脱水が起こり、ガラスビード内ではCaOやAl2O3のような酸化物として測定される。従って、従来焼結性に影響を及ぼすと言われているAl2O3は、コランダム(α−Al2O3)などの酸化アルミニウム鉱物を示すものではなく、蛍光X線分析によって求められるAl量そのものである。
図2に示す鉄鉱石のIRスペクトルでは、カオリンやゲーサイトが観測される。
IRスペクトルのカオリンのピーク強度とTGにおける380から590℃の重量減少は、非常に良い相関があり、TGにおける380から590℃の重量減少はカオリンの脱水によるものと考えられる。
800から1250℃で観測される重量減少は、Fe2O3がFe3O4に還元される際の重量減少であり、TGの雰囲気ガスに不活性ガス、または窒素などを用いることによって雰囲気中の酸素分圧を下げると、1200℃以上でFe2O3の還元が起こる。この温度領域は、800+50℃から1250+50℃が最適である。800℃以下では脱炭酸が不十分で、1250℃以下はFe2O3の還元が不十分となるおそれがある。
[非特許文献8]日本工業規格JIS M 8220「鉄鉱石−アルミニウム定量方法」
[非特許文献9]日本工業規格JIS M 8221「鉄鉱石−カルシウム定量方法」
[非特許文献10]日本工業規格JIS M 8222「鉄鉱石−マグネシウム定量方法」
WKAO=ΔTG380-590/k1 ・・・(1)
WKAO=(CW−ΔTG110-380)/k1 ・・・(2)
WGIB={T.Al−(WKAO×k2)}×k3 ・・・(3)
ここで、k2は2Al/Al2Si2O5(OH)4から求めた係数であり、
k3はAl(OH)3/Alから求めた係数である。
WGOE={ΔTG110-380−(WGIB×k4)}/k5 ・・・(4)
ここで、k4は3H2O/2Al(OH)3、k5はH2O/2FeO(OH)から求めた係数である。
WMAG=FeO/k6 ・・・(5)
ここで、k6はFeO/Fe3O4から求めた係数である。
WHEM={T.Fe−(WGOE×k7+WMAG×k8)}/k9 ・・・(6)
ここで、k7はFe/FeO(OH)、k8は3Fe/Fe3O4、k9は2Fe/Fe2O3から求めた係数である。
WQUA={T.Si−(WKAO×k10)}×k11 ・・・(7)
ここで、k10は2Si/Al2Si2O5(OH)4、k11はSiO2/Siから求めた係数である。
試料鉄鉱石量が極わずかで、JIS法等による分析が困難な場合には、熱重量測定を用いて、簡易的に鉄鉱石を評価することもできる。
ることができる。
W* GOE=ΔTG110-380/k5 ・・・(8)
WKAO=ΔTG380-590/k1 ・・・(9)
W* HEM=(ΔTG800-1250/k12)−(W* GOE×k13) ・・・(10)
ここで、k12はO2/6Fe2O3、k13はFe2O3/2FeO(OH)から求めた係数である。
試薬のα−Fe2O3およびα−FeO(OH)に所定量のCaCO3、SiO2、γ−Al(OH)3、Al2Si2O5(OH)4(カオリン)、α−Al2O3を混合し、本発明による評価と従来の分析法の結果を比較した。表2にその結果を示す。従来の分析法については、元素量表示(比較例1)と酸化物換算(比較例2)で表した。
図5に粒径2.8〜4.75mmの鉄鉱石粒子28粒を1粒ずつ熱分析し、鉱物組成を評価した結果を示す。ゲーサイト、カオリン、ヘマタイトは、次式によって算出した。
W* GOE=ΔTG110-380/k5 ・・・(8)
WKAO=ΔTG380-590/k1 ・・・(9)
W* HEM=(ΔTG800-1250/k12)−(W* GOE×k13) ・・・(10)
ここで、k12はO2/6Fe2O3、k13はFe2O3/2FeO(OH)から求めた係数である。
Claims (2)
- 1種または2種以上の鉄鉱石を含む焼結用配合鉄鉱石の評価方法において、
不活性ガス、または窒素雰囲気下で熱重量測定を行い、
(h)熱重量測定における110℃±5℃から380℃±10℃の温度範囲において観測される重量減少をゲーサイト{FeO(OH)}の脱水による重量減少として、ゲーサイト量W* GOEを簡易的に算出し、
(i)熱重量測定における380℃±10℃から590℃±10℃の温度範囲において観測される重量減少をカオリン{Al2Si2O5(OH)4}の脱水による重量減少として、脱水量からカオリン量WKAOを算出し、
(j)熱重量測定における800℃+50℃から1250℃+50℃の温度範囲において観測される重量減少と前記W* GOEを基にヘマタイト量W* HEMを簡易的に算出し、
(k)前記W* GOE、WKAO、およびW* HEMに基づいて鉄鉱石中の鉱物の化学形態を特定し鉄鉱石の焼結特性を評価することを特徴とする焼結用配合鉄鉱石の評価方法。 - 前記W* GOE(mass%)、WKAO(mass%)、W* HEM(mass%)は、下記(8)式、(9)式、(10)式に基づいて算出することを特徴とする請求項1に記載の焼結用配合鉄鉱石の評価方法
W* GOE=ΔTG110-380/k5 ・・・(8)
WKAO=ΔTG380-590/k1 ・・・(9)
W* HEM=(ΔTG800-1250/k12)−(W* GOE×k13) ・・・(10)
ただし、上記ΔTG110-380、ΔTG380-590およびΔTG800-1250は、熱重量測定における110℃±5℃から380℃±10℃、380℃±10℃から590℃±10℃、および800℃+50℃から1250℃+50℃の各温度範囲において観測される重量減少(mass%)を示す。
なお、上記(8)〜(10)式に用いたk1、k5、k12、k13の係数は、以下の式量の計算から求められる。
k1:2H2O/Al2Si2O5(OH)4≒0.13957
k5:H2O/2FeO(OH)≒0.10138
k12:O2/6Fe2O3≒0.03340
k13:Fe2O3/2FeO(OH)≒0.89862
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