JP5581875B2

JP5581875B2 - ＭｇＯ塊を含む焼結鉱の製造方法

Info

Publication number: JP5581875B2
Application number: JP2010170230A
Authority: JP
Inventors: 哲也神野
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2010-07-29
Filing date: 2010-07-29
Publication date: 2014-09-03
Anticipated expiration: 2030-07-29
Also published as: JP2012031450A

Description

本発明は、ＭｇＯ塊を含む焼結鉱の製造方法に関し、特に、ＭｇＯ源副原料を偏析装入させて焼結する焼結鉱の製造方法に係る提案である。

高炉スラグの品質基準の一つにＭｇＯ含有量がある。その含有量は、高炉内で生成するスラグの流動性を向上させるという要請がある一方で、セメント向けスラグの基準を満たす必要があるという観点の両面から決定されており、一般に、高炉スラグ中に４．０ｍａｓｓ％以上のＭｇＯを含有させるのが普通である。このような要求特性に対し、従来、ＭｇＯ源副原料として、ドロマイト（ＭｇＣＯ_３）の粉を焼結原料中に添加して焼結し、ＭｇＯ量を調整する焼結操業が一般的であった。しかし、ＭｇＯ源副原料は、焼結過程で生成する融液の融点を上昇させる作用があり、このことが焼結反応時の融液生成を阻害して凝結材（粉コークス）の使用量を上昇させると共に、ＣＯ_２発生量の増大を招く他、焼結鉱強度の低下をも招くという問題が指摘されていた。

従来、ＭｇＯ源副原料に着目した焼結機の操業方法として、特許文献１では、水酸化マグネシウムを主成分とするブルーサイトの細粒を多く含むＭｇＯ源副原料を用いることにより、生産性や成品歩留を低下させることなく、ＴＩやＲＩ、ＲＤＩ等の各特性の良好な焼結鉱を製造する方法を提案している。

特開２００７−３２７０９６号公報

上掲の特許文献１に開示の技術は、ブルーサイトの細粒を用いることで、たしかに品質特性の良好な成品焼結鉱が得られるようにはなったが、従来技術が抱えている上述した課題の解決に対してはなお不十分であった。即ち、この技術は、焼結反応過程で生成する融液の融点が高く、そのために焼結反応時の融液生成阻害を招いて、成品強度の低下と凝結材（粉コークス）比の上昇を招くという課題については未解決のままであったからである。

例えば、発明者の研究では、ＭｇＯ成分が、１．０ｍａｓｓ％上昇すると、凝結材比は約６．５ｋｇ／ｔもの上昇になることが判っている。

そこで、本発明の目的は、ＭｇＯ源副原料を含む焼結原料を用いて焼結する際に、融液の生成阻害を招くことなく、凝結材比の低下と生産性の向上とを実現することができ、かつ高炉内では優れたスラグ特性を示すように構成された、ＭｇＯ塊を含む焼結鉱の製造方法を提案する。

従来技術や特許文献１に開示の技術が抱えている上述した問題点の克服を目指して鋭意研究をした結果、発明者は、ＭｇＯ系副原料の性状、特に粒径とこれのパレット上への装入方法を工夫することが有効であり、このような工夫を施すことにより、焼結過程でのＭｇＯ成分の反応、役割等が従来とは異なるものとなり、上述したような課題のない焼結鉱の製造方法を確立することが可能になることを知見した。

即ち、本発明は、ＭｇＯ源副原料を含む焼結原料を、焼結機のパレット上に装入して堆積させ、これを加熱−焼成して焼結鉱を製造する方法において、粒径が１０ｍｍ以下の大きさに造粒された鉄系主原料粉と、１０ｍｍ〜４０ｍｍの大きさの前記ＭｇＯ源副原料塊とを含む焼結原料を、焼結機パレット上に設置されている給鉱ホッパーに装入した後、その給鉱ホッパーから焼結パレット上にスローピングシュートを介して装入する際に、
このスローピングシュートが有する転動分級作用を利用して、前記ＭｇＯ源副原料塊を床敷層のすぐ上に優先的に堆積させる偏析装入を導いて、まずＭｇＯ源副原料塊堆積層を形成し、次いで、その上に鉄系主原料粉を主体とする焼結原料堆積層を形成し、その後に行われる加熱−焼成に際し、
床敷層上には前記マグネシア源副原料塊と、その周辺の焼結原料および該床敷鉱とが結合して混在したＭｇＯ濃度の高い焼結鉱を生成させると同時に、その上には逆に、ＭｇＯ濃度の低い焼結鉱を生成させることを特徴とするＭｇＯ塊を含む焼結鉱の製造方法を提案する。

なお、本発明に係る製造方法において、
（１）前記マグネシア源副原料は、ドロマイト、蛇紋岩およびブルーサイトのうちのいずれか１種以上のものであること。
（２）前記のＭｇＯ濃度の高い焼結鉱は、下方に吸引される高温の燃焼排ガスの顕熱により焼成−分解して、周辺の焼結原料および床敷鉱と結合したものであること、
ことが、上記課題解決の方法としてより好ましい手段となる。

前記のように構成される本発明に係る焼結鉱の製造方法によれば、
（１）焼結原料の装入堆積層中における下層（床敷層の直上部分）に、塊状のＭｇＯ源副原料が偏析装入されているので、その上層部分の装入堆積層、即ち、焼結反応域となる部分では逆にＭｇＯ成分が低くなり、たとえＭｇＯ量を増加させても、この部分（焼結反応域）の融点は上昇することなく、そのため焼結反応時の融液生成を阻害するおそれがない。また、下層においても、塊状のＭｇＯ源副原料を使用するので、焼結原料の擬似粒子内にＭｇＯ成分が入ることがないため、焼結反応時の融液生成を阻害しない。
（２）従って、本発明によれば、生産性の低下や凝結材比の上昇を招くことなく、ＭｇＯ塊を含む焼結鉱を安価に製造することができる。
（３）また、本発明によれば、上述したように融液の生成阻害を招くことがないので、成品強度（ＳＩ）が高く、被還元性（ＲＩ）や耐還元粉化特性（ＲＤＩ）の良好な焼結鉱を製造することができるようになる。
（４）さらに、本発明によれば、通液性、通気性が良好でスラグの生成特性に優れた高炉操業を行うことができ、低燃料比操業、高出銑操業を行うのに大きく寄与することができる。

ＭｇＯ含有量の違いによるカルシウムフェライト系融液生成ピークの比較推移図である。焼結機の断面図である。実施例におけるＭｇＯ源副原料の違いによる凝結材比と生産性に及ぼす影響を示すグラフである。

図１は、試薬（カルシウムフェライト系融液）を用いた示差熱分析により、ＭｇＯを低減した場合の固相線温度低下の影響を調べたときの結果を示すものである。試料の化学成分は、[Ｆｅ_２Ｏ_３（８１．８）、ＣａＯ（１１．３）、ＳｉＯ_２（５．２）、Ａｌ_２Ｏ_３（１．７）］ｍａｓｓ％のものに、外数でＭｇＯを１．５ｍａｓｓ％または０．５ｍａｓｓ％を配合したときの例を示す。

この図に示すように、試料中のＭｇＯを１．５ｍａｓｓ％から０．５ｍａｓｓ％へと１．０ｍａｓｓ％低下させると、カルシウムフェライト系融液の生成温度は、約１５℃ほど低温側に移ることが判った。つまり、このことは、焼結主原料とＭｇＯ源副原料とを含む焼結原料の場合、パレット上における焼結原料の堆積層中の焼結反応域中に達するＭｇＯ成分の量が少なくなると、焼結鉱をより低温で生成させることができるようになることを意味しているのである。

一方、ＭｇＯ源副原料、とくに粉状のＭｇＯ源副原料が焼結原料中に均一に分散混合され、それが焼結機のパレット上に均一に装入された場合、特に、ＭｇＯｍａｓｓ％が高い（≧３ｍａｓｓ％）場合には、上述したように、焼結反応時に融点の上昇を招き、このことが上述したように、最終的には凝結材配合比の上昇や生産性の低下につながる。

そこで、本発明では、図２に示すように、第１に、ＭｇＯ源副原料を含む焼結原料を焼結機パレット１上に供給する際に、該ＭｇＯ源副原料として、従来のように粉状のものとは異なり塊状のものを用いることとし、第２に、そのＭｇＯ源副原料塊を配合槽（図示せず）から切り出して、焼結原料を構成する予め造粒された鉄系主原料粉とともに焼結機（パレット）上に設置させている給鉱ホッパー２へ装入し、給鉱ホッパー２から焼結機（パレット）上に装入するときに、焼結原料堆積層３の縦・横両方向に満遍なく分散した均一装入をするのではなく、ＭｇＯ源副原料塊が下層側に偏析するように装入することにした。

即ち、本発明では、上述したように、ＭｇＯ源副原料として、粒径にして１０〜４０ｍｍ、好ましくは１２〜３０ｍｍ、より好ましくは１５〜３０ｍｍの大きさをもつ塊状のＭｇＯ源副原料を用い、これを給鉱ホッパー２から切り出すとき、スロッピングシュート４を使って装入することにした。このような原料装入を行うと、粒径の違いによる転動分級作用により、最初に既に装入されている下層の床敷層５（−５ｍｍ）の上に、まず、該ＭｇＯ源副原料塊が落下して下層に選択的に堆積したＭｇＯ源副原料塊堆積層６を形成させ、次いで、その上に通常の造粒した鉄系主原料を主体とする焼結原料堆積層３を形成させて、所謂、焼結原料堆積層の厚み方向で粒度と成分が偏析した原料堆積層（３、５、６）が形成されるようになるのである。

このように、粒度と成分とが偏析を起こしている原料堆積層（３、５、６）の場合、下層の、主としてＭｇＯ源副原料塊が主体となるＭｇＯ濃度の高い層部分６については、焼結反応後の高温排ガス顕熱によって焼成−分解される一方、上層の焼結原料堆積層３はＭｇＯ濃度の低い層となり、このことで溶融・分解時に焼結反応温度の低下、即ち、融点の低下をもたらして、凝結材配合比の低減を実現することになるのである。

特に、このような焼結原料堆積層を形成して製造する焼結鉱の場合、下層側で生成する、ＭｇＯ源副原料塊が主体のＭｇＯリッチな下層部は、混在する上層部より粒径の大きな焼結原料堆積部分や最下層の床敷鉱とともに高ＭｇＯ層を生成するものの、この高ＭｇＯ層部分では、焼結原料を形成する焼結原料擬似粒子とＭｇＯ源副原料塊が混在する形で焼結が行なわれるため、焼結原料擬似粒子内にＭｇＯが取り込まれることなく、焼結が加えられる。すなわち、焼結原料堆積層を形成する焼結原料擬似粒子は、凝結材を燃料として焼結が行われ、ＭｇＯ源副原料塊は、前述のように、高温排ガス顕熱によって焼成が行われる。一方で、ＭｇＯリッチな下層側以外では、逆に、低ＭｇＯ焼結鉱を生成すると共に、融点低下効果から、凝結材の配合比を低減させる。

本発明において用いる前記ＭｇＯ源副原料塊としては、蛇紋岩やドロマイトの使用もできるが、より好ましくは水酸化マグネシウム系のブルーサイトの塊状等（ｗ＝４０ｍｍ）の使用が特に推奨される。

この実施例は、ＤＬ式焼結機（最大１．４万ｔ／日、火格子面積４１０ｍ^２）を用い、焼結原料を構成する造粒した鉄系主原料と、表１に示すＭｇＯ源副原料を用いて焼結鉱を製造した例で示す。
発明例では、造粒された焼結原料が供給される給鉱ホッパー２に１０ｍｍ以上、４０ｍｍ以下の塊状ブルーサイトを供給し、給鉱ホッパー２から焼結原料とともに塊状ブルーサイト（焼結鉱中のＭｇＯ含有量０．３ｍａｓｓ％相当量）をスローピングシュート４へ供給し、スローピングシュート４を使用して偏析装入し、床敷層５上に下層部が粗く表層部が細かな堆積層となる偏折を発生させた。
すなわち、床敷層５上に、粒径の大きな塊状ブルーサイトが選択的に多く搭載され、順次に粒径の大きな焼結原料が搭載され、焼結原料堆積層が形成された。つまり、スローピングシュート４へ供給された、造粒された焼結原料と１０ｍｍ以上、４０ｍｍ以下の塊状ブルーサイトは、スローピングシュート４を介して装入される間に、分離し、スローピングシュート４を流れる表層側は、塊状ブルーサイトが多く、スローピングシュート４側（下層側）に造粒された焼結原料が偏析し、そのまま装入された結果である。
比較例では、１０ｍｍ以下の粉状のドロマイト（焼結鉱中のＭｇＯ含有量０．１２ｍａｓｓ％相当量）を予め焼結原料に配合し、焼結原料とともに造粒し、給鉱ホッパ２に供給し、スローピングシュート４を経由し装入した。

発明例、比較例の装入で焼結操業を行い焼結鉱を製造した結果を示す。
図３は、この焼結操業時の本発明適合条件（△印）と比較例（従来条件○印）とについて、凝結材使用量と生産率の関係を示すグラフである。本発明法に従う焼結操業では、凝結材使用量が、生産率：１．２０ｔ／ｈ／ｍ^２（１．１８万ｔ／日相当）の場合、従来法：５８ｋｇ／ｔに対し、本発明法では、ＭｇＯ含有量を２．５倍に高めたにもかかわらず５５ｋｇ／ｔを示し、−３．０ｋｇ／ｔの低減効果が得られ、本発明の優位性が確かめられた。
また、本発明方法によって得られた焼結鉱のＳＩ、ＲＤＩ、ＲＩはそれぞれ、８３、３２．０、７３．０であり、これは比較例にくらべ、いずれも良好な値を示した。
なお、発明例で製造された焼結鉱ならびに焼結操業による熱履歴を受けた塊状ブルーサイトの混在物は、通常の破砕処理を受けて高炉に装入されて使用される。

本発明に係る焼結鉱の製造技術は、ＭｇＯ源副原料を用いる焼結鉱の製造技術として有用であるが、例えば、鉄鉱石や他の副原料を所望の目的をもって偏析装入させようとする場合にも、有用な技術である。

１焼結機パレット
２給鉱ホッパー
３焼結原料堆積層
４スローピングシュート
５床敷層
６ＭｇＯ源副原料塊堆積層

Claims

ＭｇＯ源副原料を含む焼結原料を、焼結機のパレット上に装入して堆積させ、これを加熱−焼成して焼結鉱を製造する方法において、粒径が１０ｍｍ以下の大きさに造粒された鉄系主原料粉と、１０ｍｍ〜４０ｍｍの大きさの前記ＭｇＯ源副原料塊とを含む焼結原料を、焼結機パレット上に設置されている給鉱ホッパーに装入した後、その給鉱ホッパーから焼結パレット上にスローピングシュートを介して装入する際に、このスローピングシュートが有する転動分級作用を利用して、前記ＭｇＯ源副原料塊を床敷層のすぐ上に優先的に堆積させる偏析装入を導いて、まずＭｇＯ源副原料塊堆積層を形成し、次いで、その上に鉄系主原料粉を主体とする焼結原料堆積層を形成し、その後に行われる加熱−焼成に際し、床敷層上には前記マグネシア源副原料塊と、その周辺の焼結原料および該床敷鉱とが結合して混在したＭｇＯ濃度の高い焼結鉱を生成させると同時に、その上には逆に、ＭｇＯ濃度の低い焼結鉱を生成させることを特徴とするＭｇＯ塊を含む焼結鉱の製造方法。
前記マグネシア源副原料は、ドロマイト、蛇紋岩およびブルーサイトのうちのいずれか１種以上のものであることを特徴とする請求項１に記載のＭｇＯ塊を含む焼結鉱の製造方法。
前記のＭｇＯ濃度の高い焼結鉱は、下方に吸引される高温の燃焼排ガスの顕熱により焼成−分解して、周辺の焼結原料および床敷鉱と結合した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ＭｇＯ塊を含む焼結鉱の製造方法。