JP6764875B2 - マグネタイト系焼結鉱およびその製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、優れた被還元性を有するマグネタイト系焼結鉱およびその製造方法に関する。
現在、製鉄工程では、ヘマタイト鉱石を主原料として焼結鉱を製造し、これを高炉に装入して鉄を生産している。焼結鉱の製造のためには、主原料のヘマタイト鉱石に、炭材、添加剤（例えば、酸化カルシウム（ＣａＯ）など）および鉄含有副産物（粉塵、スラッジ、ミルスケールなど）を添加して、１３００〜１４８０℃の温度まで加熱させる。この時、焼結鉱が高炉に装入されるまでの搬送過程で発生する破砕を抑制するためには高い冷間強度（ｃｏｌｄ ｓｔｒｅｎｇｔｈ）が要求される。また、ヘマタイトからマグネタイトへの還元時に発生する２０％程度の体積膨張に伴う内部応力による還元粉化量の最小化および高い被還元性が要求される。
一方、マグネタイト鉱石は、主に極微粉（約０．２ｍｍ以下）として存在し、被還元性が低下するため、製鉄工程では活用性が低いことが知られている。より具体的には、マグネタイト鉱石を直接焼結鉱として用いる場合、ヘマタイトからマグネタイトへの還元時に発生する亀裂形成は期待できないため、ガスの内部拡散が難しく、それによる高い還元性は期待されにくい問題があり、焼結鉱の製造においてはヘマタイトを主原料とする技術が主に開発されてきた。このような理由で、焼結鉱の製造時、マグネタイト鉱石はヘマタイト鉱石と一部混合して使用している。しかし、マグネタイトを主原料として用いる場合、ヘマタイトとは異なって還元粉化の問題がないため、冷間強度および高い被還元性さえ満たせば十分に焼結鉱として活用される可能性がある。ただし、マグネタイトが極微粉の形態で存在することから、高炉のような製鉄操業で用いるためには焼結過程を必ず経なければならない。
また、マグネタイトまたはヘマタイト鉱石に、ＣａＯとともに、マイクロウェーブエネルギーを照射して低い融点を有する化合物を生成する技術や、マグネタイト鉱石を、水分、フラックス、バインダーと混合してペレットを製造した後、ヘマタイトペレットを製造する技術が開発されているが、マグネタイト鉱石自体を主原料として用いて焼結鉱を製造する技術は開発されていない。
大韓民国公開特許第１０−２００４−００３４９９５号では、優れた被還元性と低い還元粉化を有する焼結鉱およびその製造方法が掲載されているが、添加物としてフラックスを多量使用しなければならない手法で、高炉操業でのスラグの体積が上昇してコークス比を増大させかねない問題がある。
本発明は、上記の従来技術の問題を解決するためのものであって、マグネタイトを主な原料として製造されるマグネタイト系焼結鉱であり、焼結鉱の製造時、炭材および各種添加剤を添加しないか、従来の焼結鉱の製造に比べて少量添加しても、冷間強度を確保し優れた被還元性を有し、還元粉化量が問題とされないマグネタイト系焼結鉱を提供することを目的とする。
上記の目的を達成するために、本発明は、
マグネタイト鉱石またはマグネタイト鉱石の混合物にマイクロウェーブを照射して製造されるマグネタイト系焼結鉱であって、最大圧縮強度が約１．２８１ｋＮ以上であるか、最大圧縮応力が１６．３１ＭＰａ以上であるマグネタイト系焼結鉱を提供する。
マグネタイト鉱石またはマグネタイト鉱石の混合物にマイクロウェーブを照射して製造されるマグネタイト系焼結鉱であって、最大圧縮強度が約１．２８１ｋＮ以上であるか、最大圧縮応力が１６．３１ＭＰａ以上であるマグネタイト系焼結鉱を提供する。
また、本発明は、
ａ）マグネタイト粉鉱またはマグネタイト粉鉱の混合物に圧力を加えて塊に成形するステップと、
ｂ）前記ステップａ）の成形されたマグネタイトにマイクロウェーブを照射して、１１００℃以上の温度で加熱し焼結するステップとを含むマグネタイト系焼結鉱の製造方法を提供する。
ａ）マグネタイト粉鉱またはマグネタイト粉鉱の混合物に圧力を加えて塊に成形するステップと、
ｂ）前記ステップａ）の成形されたマグネタイトにマイクロウェーブを照射して、１１００℃以上の温度で加熱し焼結するステップとを含むマグネタイト系焼結鉱の製造方法を提供する。
本発明に係るマグネタイト系焼結鉱は、既存の焼結鉱の製造で使用される炭素（コークス約２％および無煙炭約２％など）を添加しないか、少量添加するため、それによって二酸化炭素排出または環境に有害な物質であるダスト（ｄｕｓｔ）の発生を低減させられるという利点を有する。また、鉄鉱石焼結操業で強度確保および粉化抑制のために添加する石灰石、生石灰、蛇紋岩、珪石などの添加剤（フラックス）を添加しないか、少量添加（約１５％）するため、高炉操業でのスラグの体積を低減させてコークス比の低減に寄与することができる。
また、マグネタイト粉鉱は被還元性が良くないため活用されていない鉄源で、本発明のマグネタイト系焼結鉱は、マグネタイト鉱石の活用性を高めて製鉄産業の原料自由度を高めることができる。
さらに、本発明のマグネタイト系焼結鉱を用いると、高速還元が可能であるため、高炉の効率を示す指標である出銑比を上昇させることができる。したがって、エネルギー効率を高められるという利点を有する。したがって、本発明のマグネタイト系焼結鉱は、製造時、炭素および添加剤を添加しないか、少量添加することによるスラグの体積低減および高速還元剤としての役割を果たすことにより、エネルギー、環境、費用の面で、従来使用された焼結鉱と比較して著しく向上した効果を提供することができる。
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明は、マグネタイト鉱石またはマグネタイト鉱石の混合物にマイクロウェーブを照射して製造されるマグネタイト系焼結鉱およびその製造方法に関する。
本発明は、マグネタイト鉱石またはマグネタイト鉱石の混合物にマイクロウェーブを照射して製造されるマグネタイト系焼結鉱およびその製造方法に関する。
本発明は、被還元性が良くないために活用されていない鉄源であるマグネタイト鉱石を主原料とし、これに一定条件のマイクロウェーブを照射する場合、優れた冷間強度および優れた被還元性を有するマグネタイト系焼結鉱を製造できることを、実験的に確認して完成した。
具体的には、本発明は、マグネタイト鉱石またはマグネタイト鉱石の混合物にマイクロウェーブを照射して製造されるマグネタイト系焼結鉱であって、１０００℃、４０％ＣＯ−６０％Ｎ２ガス雰囲気で還元速度０．７％／分以上の被還元性を有するマグネタイト系焼結鉱に関する。具体的には、本発明のマグネタイト系焼結鉱は、直径５〜５０ｍｍのペレット；または直径５〜５０ｍｍおよび高さ５〜５０ｍｍのブリケット状の形態を有するもので、ＫＳ Ｅ３７１４基準を満たすものであってもよいし、底面方向の最大圧縮強度が約１．２８１ｋＮ以上であり、最大圧縮応力が１６．３１ＭＰａ以上であってもよい。また、さらに好ましくは、側面方向の最大圧縮強度が０．４０１１ｋＮ以上であってもよい。
一般的な焼結工程では、熱エネルギーが外部から加えられるため、試料の外部が先に焼結される傾向があるが、本発明では、マイクロウェーブを用いて試料全体を同時に加熱できるため、試料全体を均一に焼結することができ、それによってガス拡散が容易な、優れた被還元性を有する焼結体の製造が可能である。
本発明のマイクロウェーブ照射による加熱温度は、１１００〜２０００℃であってもよい。マイクロウェーブ照射による加熱温度が１２００℃以上の場合、マグネタイト鉱石の成形のために加えられた圧力に関係なくマグネタイト系焼結鉱の冷間強度を確保することができる。圧力を６２ＭＰａ以上加える場合、最適な加熱温度は１１５０℃以上に低くなり、圧力を２５０ＭＰａ以上加える場合、最適な加熱温度は１１００℃以上まで低下させることができる。焼結時、耐火材の保護のために、最大加熱温度は２０００℃以下が好ましい。
具体的には、本発明は、本発明のマイクロウェーブを単一発振器基準で０．５〜３００ｋＷの範囲で照射して、１１００℃以上の温度で照射されるものであってもよい。
また、マイクロウェーブ発振器が並列または複合接続の場合、出力は、個別発振器の出力と発振器の個数との積（個別発振器の出力×発振器の個数）で算定できるので、多数の発振器を同時に用いて総エネルギーを増大させることができる。この場合、マイクロウェーブ出力は３００ｋＷを超えてもよい。
本発明のマグネタイト鉱石は、マグネタイト粉鉱であってもよいし、これに限定されるものではなく、被還元性が良くない極微粉形態（約０．２ｍｍ以下）のマグネタイト鉱石を含む。
前記マグネタイト鉱石の混合物は、マグネタイト鉱石に、ヘマタイト鉱石、炭材および添加剤のうちの１つ以上がさらに含まれたものであってもよい。
前記炭材は、コークスおよび無煙炭のうちの１つ以上を含む。前記炭材は、前記混合物の総重量に対して４重量％以下で含まれることが好ましい。
前記添加剤は、フラックスであってもよいし、具体的には、石灰石、生石灰、蛇紋岩および珪石のうちの１以上であってもよい。前記添加剤は、前記混合物の総重量に対して１５重量％以下で含まれるものであってもよい。
前記含有量範囲で炭材または添加剤を含む場合、既存の焼結鉱製造工程より添加物の炭材および添加剤を低い組成比率で含むことにより、二酸化炭素排出または環境に有害な物質であるダスト（ｄｕｓｔ）の発生を低減することで、高炉操業でのスラグの体積を低減させてコークス比の低減に寄与することができ、エネルギー効率の面で優れた効果を有する。
また、マグネタイト鉱石の混合物にヘマタイト鉱石が含まれる場合、マグネタイト鉱石およびヘマタイト鉱石の重量比が６：４〜１０：０となるように、すなわちマグネタイト鉱石の比率が総量の６０％を超えて含まれるものであってもよい。マグネタイトの比率が６０％以下の場合、試料の加熱速度が遅くなって効率性が著しく低いからである。
本発明のマグネタイト系焼結鉱の大きさは特に限定されないが、直径５〜５０ｍｍのペレット、または直径５〜５０ｍｍおよび高さ５〜５０ｍｍのブリケット状であってもよい。場合によって連続操業で製造する場合、押出などの方法を利用して柱状に製造することができるが、この場合、直径５〜５０ｍｍの柱状の焼結鉱に製造した後、これを切断して使用してもよい。
また、本発明は、ａ）マグネタイト鉱石またはマグネタイト鉱石の混合物に圧力を加えて塊に成形するステップと、ｂ）前記ステップａ）の成形されたマグネタイトにマイクロウェーブを照射して、１１００℃以上の温度で加熱焼結するステップとを含むマグネタイト系焼結鉱の製造方法に関する。
前記ａ）ステップにおける圧力は、３０ＭＰａ〜１０ＧＰａの圧力であってもよいし、３０〜５００ＭＰａであることが好ましいが、これに限定されるものではない。３０ＭＰａ以下の圧力では塊に成形不可能であり、１０ＧＰａは一般的な製造工程で期待される最大圧力であるからである。
前記圧力は、油圧プレス、機械式プレス、射出成形機、押出機などの方法で加えることができ、これに限定されるものではない。
前記事項の他に、本発明のマグネタイト系焼結鉱製造方法について、上述したマグネタイト系焼結鉱に関する一切の内容が適用される。
以下、本発明を実施例に基づいてより詳細に説明するが、下記に開示される本発明の実施形態はあくまでも例示であって、本発明の範囲はこれらの実施形態に限定されない。本発明の範囲は特許請求の範囲に示され、なおかつ、特許請求の範囲の記載と均等な意味および範囲内におけるあらゆる変更を含んでいる。
実施例１．マイクロウェーブ照射を用いたマグネタイト系焼結鉱の製造
被還元性が良くない極微粉形態（約０．２ｍｍ以下）のマグネタイト鉱石３ｇを、２５０ＭＰａの圧力で成形（直径１０ｍｍ、高さ１０ｍｍ）した後、２．４５ＧＨｚ、１．８ｋＷのマイクロウェーブを照射して、１２００℃まで加熱して焼結鉱を製造した。
試料の処理条件は次の通りである。
試料の重量：〜３ｇ
試料の粒度：＜０．２ｍｍ
成形圧力：２５０ＭＰａ（５分間維持）
最高温度：１２００℃
昇温速度：１２５〜１６０℃／分
被還元性が良くない極微粉形態（約０．２ｍｍ以下）のマグネタイト鉱石３ｇを、２５０ＭＰａの圧力で成形（直径１０ｍｍ、高さ１０ｍｍ）した後、２．４５ＧＨｚ、１．８ｋＷのマイクロウェーブを照射して、１２００℃まで加熱して焼結鉱を製造した。
試料の処理条件は次の通りである。
試料の重量：〜３ｇ
試料の粒度：＜０．２ｍｍ
成形圧力：２５０ＭＰａ（５分間維持）
最高温度：１２００℃
昇温速度：１２５〜１６０℃／分
比較例１．一般的な抵抗炉を用いたマグネタイト系焼結鉱の製造
前記実施例１で使用されたマグネタイド鉱石に、一般的な焼結方法である一般的な抵抗炉で焼結処理して、マグネタイト系焼結鉱を製造した。
試料の重量：〜３ｇ
試料の粒度：＜０．２ｍｍ
成形圧力：２５０ＭＰａ（５分間維持）
最高温度：１２００℃
昇温速度：１０℃／分
前記実施例１で使用されたマグネタイド鉱石に、一般的な焼結方法である一般的な抵抗炉で焼結処理して、マグネタイト系焼結鉱を製造した。
試料の重量：〜３ｇ
試料の粒度：＜０．２ｍｍ
成形圧力：２５０ＭＰａ（５分間維持）
最高温度：１２００℃
昇温速度：１０℃／分
実験例１．マグネタイト系焼結鉱の物性評価
前記実施例１および比較例１のマグネタイト系焼結鉱に対して、密度と気孔率をガスピクノメトリー（Ｇａｓ Ｐｙｃｎｏｍｅｔｒｙ）測定法とドライフローピクノメトリー（ＤｒｙＦｌｏ Ｐｙｃｎｏｍｅｔｒｙ）測定法を用いて測定した。絶対密度はガスピクノメトリー分析により測定することができる。２つの同じ体積を有する反応容器に、一方は分析する試料を入れ、他の一方は空けておいた状態で、それぞれに同じ体積のヘリウムガスを注入する。この時の２つの容器間の圧力の差から試料の体積を求める。この時、ヘリウムガスが試料内の微細な気孔までも完全に満たすため、気孔などが排除された純粋な試料のみの体積を測定することができ、これから試料の絶対密度を求めることができる。見掛け密度はドライフローピクノメトリー分析により測定することができる。ここで、分析媒質のＤｒｙＦｌｏｗは、乾燥状態の微粉末の自由流動体であり、気孔入口の直径が約２５μｍ以下の気孔内には侵入できない。測定方法はＤｒｙＦｌｏｗのみを入れて一定圧力を加えた時と、試料がＤｒｙＦｌｏｗに取り囲まれた後に同じ圧力で充填した時との体積の差から見掛け密度を求めることができる。気孔率は、前記２つの方式を利用して絶対密度と見掛け密度との差を用いて求めることができ、その結果は次の表１の通りである。
前記実施例１および比較例１のマグネタイト系焼結鉱に対して、密度と気孔率をガスピクノメトリー（Ｇａｓ Ｐｙｃｎｏｍｅｔｒｙ）測定法とドライフローピクノメトリー（ＤｒｙＦｌｏ Ｐｙｃｎｏｍｅｔｒｙ）測定法を用いて測定した。絶対密度はガスピクノメトリー分析により測定することができる。２つの同じ体積を有する反応容器に、一方は分析する試料を入れ、他の一方は空けておいた状態で、それぞれに同じ体積のヘリウムガスを注入する。この時の２つの容器間の圧力の差から試料の体積を求める。この時、ヘリウムガスが試料内の微細な気孔までも完全に満たすため、気孔などが排除された純粋な試料のみの体積を測定することができ、これから試料の絶対密度を求めることができる。見掛け密度はドライフローピクノメトリー分析により測定することができる。ここで、分析媒質のＤｒｙＦｌｏｗは、乾燥状態の微粉末の自由流動体であり、気孔入口の直径が約２５μｍ以下の気孔内には侵入できない。測定方法はＤｒｙＦｌｏｗのみを入れて一定圧力を加えた時と、試料がＤｒｙＦｌｏｗに取り囲まれた後に同じ圧力で充填した時との体積の差から見掛け密度を求めることができる。気孔率は、前記２つの方式を利用して絶対密度と見掛け密度との差を用いて求めることができ、その結果は次の表１の通りである。
前記表１を参照すれば、実施例１および比較例１のマグネタイト系焼結鉱の密度では前記処理において大きな変化はなく、マイクロウェーブ焼結の場合、気孔率がむしろより低くなる結果を示した。
実験例２．成形時に加えられた圧力とマイクロウェーブ照射による加熱温度の範囲に応じた、マグネタイト系焼結鉱の冷間強度
マグネタイト鉱石の成形のために加えられた圧力を３０〜５００ＭＰａの範囲とし、マイクロウェーブ照射による加熱温度を１０５０℃、１１００℃、１２００℃、１３００℃、１４００℃に設定した点を除き、前記実施例１と同様の方法でマイクロウェーブ照射を用いてマグネタイト系焼結鉱を製造した。
マグネタイト鉱石の成形のために加えられた圧力を３０〜５００ＭＰａの範囲とし、マイクロウェーブ照射による加熱温度を１０５０℃、１１００℃、１２００℃、１３００℃、１４００℃に設定した点を除き、前記実施例１と同様の方法でマイクロウェーブ照射を用いてマグネタイト系焼結鉱を製造した。
前記実施例の方法で製造されたマグネタイト系焼結鉱の冷間強度測定のために、落下テストのＫＳ Ｅ３７１４によって落下実験を実施して、重量損失が２％以下の条件を満たすことを確認した。
具体的な実験方法は次の通りである。試料を鉄製棚から２．０ｍの高さに引き上げた後、試料を鉄製棚へ落下させた。前記過程を４回繰り返し、重量の総計が試験前の重量に対して２．０％以上の損失（ＫＳ Ｅ３７１４に明示された条件に従う）を示した時は、その試験は不合格（×）処理し、２．０％未満の損失を示した時は合格（○）と表記して、図１に示した。
図１の実験結果によれば、マイクロウェーブ照射による加熱温度が１２００℃以上の場合、マグネタイト鉱石の成形のために加えられた圧力に関係なくマグネタイト系焼結鉱の冷間強度を確保できることを確認することができた。圧力を６２ＭＰａ以上加える場合、最適な加熱温度は１１５０℃以上に低くなり、圧力を２５０ＭＰａ以上加える場合、最適な加熱温度は１１００℃以上まで低下させることができる。焼結時、耐火材の保護のために、最大加熱温度は２０００℃以下が好ましい。
実験例３．成形時に加えられた圧力とマイクロウェーブ照射による加熱温度の範囲に応じた、マグネタイト系焼結鉱の最大圧縮強度
マグネタイト鉱石の成形のために加えられた圧力を３０〜５００ＭＰａの範囲とし、マイクロウェーブ照射による加熱温度を１０５０℃、１１００℃、１２００℃、１３００℃、１４００℃に設定した点を除き、前記実施例１と同様の方法でマイクロウェーブ照射を用いてマグネタイト系焼結鉱を製造した。
マグネタイト鉱石の成形のために加えられた圧力を３０〜５００ＭＰａの範囲とし、マイクロウェーブ照射による加熱温度を１０５０℃、１１００℃、１２００℃、１３００℃、１４００℃に設定した点を除き、前記実施例１と同様の方法でマイクロウェーブ照射を用いてマグネタイト系焼結鉱を製造した。
前記本発明に係るマイクロウェーブ照射により製造したマグネタイト系焼結鉱の最大圧縮強度を、万能試験機を用いて次のような条件で測定した。
試料の形態：円筒状の焼結鉱（直径：１０ｍｍ／高さ：１０ｍｍ）
測定器具：万能試験機（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ ｔｅｓｔｉｎｇ ｍａｃｈｉｎｅ）
測定条件：１分あたり０．５ｍｍの速度で圧縮
測定方向：底面方向および側面方向の圧縮（図４参照）
その結果を表２に示した。
試料の形態：円筒状の焼結鉱（直径：１０ｍｍ／高さ：１０ｍｍ）
測定器具：万能試験機（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ ｔｅｓｔｉｎｇ ｍａｃｈｉｎｅ）
測定条件：１分あたり０．５ｍｍの速度で圧縮
測定方向：底面方向および側面方向の圧縮（図４参照）
その結果を表２に示した。
前記実験結果によれば、最大圧縮強度１．２８１ｋＮ／最大圧縮応力１６．３１ＭＰａ以上の条件を満たすマグネタイト系焼結鉱のみが冷間強度試験（ＫＳ Ｅ３７１４）を通過した。
実験例４．マグネタイト系焼結鉱の被還元性評価
マグネタイト鉱石の成形のために加えられた圧力を３０および５００ＭＰａの範囲とし、マイクロウェーブ照射による加熱温度を１１００℃、１２００℃、１３００℃に設定した点を除き、前記実施例１と同様の方法でマイクロウェーブ照射を用いてマグネタイト系焼結鉱を製造した。
マグネタイト鉱石の成形のために加えられた圧力を３０および５００ＭＰａの範囲とし、マイクロウェーブ照射による加熱温度を１１００℃、１２００℃、１３００℃に設定した点を除き、前記実施例１と同様の方法でマイクロウェーブ照射を用いてマグネタイト系焼結鉱を製造した。
前記マイクロウェーブ照射により得られたマグネタイト系焼結鉱と、比較例１の一般的な抵抗炉で製造された同じ形状のマグネタイト焼結鉱に対して、還元実験を実施した。
具体的には、前記焼結鉱を１０００℃の垂直炉内の石英反応管（内径３０ｍｍ）に装入させた後、窒素−一酸化炭素の混合ガス（窒素（Ｎ２）４．８Ｌ／ｍｉｎ ＳＴＰ、一酸化炭素（ＣＯ）３．２Ｌ／ｍｉｎ ＳＴＰ）を流して、被還元性を測定した。
還元率の計算は下記式１を用いて計算した。
［式１］
［還元率］（％）＝［鉄鉱石中の還元された酸素の量］／［反応前の鉄鉱石中の鉄と結合した酸素の量］×１００
マイクロウェーブ焼結鉱に対して被還元性を評価した結果を図２に示した。
還元率の計算は下記式１を用いて計算した。
［式１］
［還元率］（％）＝［鉄鉱石中の還元された酸素の量］／［反応前の鉄鉱石中の鉄と結合した酸素の量］×１００
マイクロウェーブ焼結鉱に対して被還元性を評価した結果を図２に示した。
図２の実験結果を参照すれば、マイクロウェーブで焼結した本発明のマグネタイト焼結鉱の場合、一般的な抵抗炉で焼結されたマグネタイト焼結鉱（比較例１；Ｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌ ｈｅａｔｉｎｇ ｍａｇｎｅｔｉｔｅ）に比べて還元速度が約４倍程度速いことが明らかになった。
一般的な電気炉加熱方式を利用して製造したマグネタイト系焼結鉱の場合、５０％還元された時、還元速度は０．１７％／分となり、前記本発明に係るマイクロウェーブ照射により製造したマグネタイト系焼結鉱の場合、５０％還元された時、還元速度は０．５８〜０．８２％／分で、マイクロウェーブ焼結によって反応速度は約４倍向上したことが明らかになった。成形条件でマイクロウェーブ加熱温度に応じた還元速度を表３に示した。
実験例５．ヘマタイト−マグネタイト混合焼結鉱の冷間強度の測定
ヘマタイト鉱石とマグネタイト鉱石（粉鉱）とを混合して製造した点と、マイクロウェーブ照射による加熱温度を１０００℃、１１００℃に設定した点を除き、実施例１と同様の方法でヘマタイト−マグネタイト混合焼結鉱を製造した。
これに対して、実験例２と同様の方法で冷間強度評価を実施して、結果を表４に示した。
ヘマタイト鉱石とマグネタイト鉱石（粉鉱）とを混合して製造した点と、マイクロウェーブ照射による加熱温度を１０００℃、１１００℃に設定した点を除き、実施例１と同様の方法でヘマタイト−マグネタイト混合焼結鉱を製造した。
これに対して、実験例２と同様の方法で冷間強度評価を実施して、結果を表４に示した。
表３の実験結果を参照すれば、マグネタイト鉱石と同様に１１００℃以上で焼結した時、混合比と無関係に要求される冷間強度条件を満たすことが分かった。ただし、マグネタイト使用比が減少するに伴って焼結に要求される時間が増加したが、これは、操業者が現場条件に合わせてヘマタイト添加量を調節できることを意味する。すなわち、本発明は、マグネタイトを主原料として用いた焼結鉱を対象としており、マグネタイトを主原料として用いながら、一般的な焼結鉱の原料として用いられるヘマタイトおよび各種添加剤を追加的に含む焼結鉱にも適用可能であることを意味する。
本発明に係るマグネタイト系焼結鉱は、既存の焼結鉱の製造で使用される炭素（コークス約２％および無煙炭約２％など）を添加しないか、少量添加するため、それによって二酸化炭素排出または環境に有害な物質であるダスト（ｄｕｓｔ）の発生を低減させられるという利点を有する。また、鉄鉱石焼結操業で強度確保および粉化抑制のために添加する石灰石、生石灰、蛇紋岩、珪石などの添加剤（フラックス）を添加しないか、少量添加（約１５％）するため、高炉操業でのスラグの体積を低減させてコークス比の低減に寄与することができる。
Claims (9)
- マグネタイト鉱石またはマグネタイト鉱石の混合物にマイクロウェーブを照射して、前記マグネタイト鉱石または前記マグネタイト鉱石の混合物自体を焼結することで、そのまま焼結鉱として使用されるマグネタイト系焼結鉱であって、
前記マグネタイト鉱石の混合物は、マグネタイト鉱石に、ヘマタイト鉱石、炭材および添加剤がさらに含まれ、
前記炭材は、前記混合物の総重量に対して４重量％以下で含まれ、前記添加剤は、前記混合物の総重量に対して１５重量％以下で含まれ、
前記ヘマタイト鉱石は、マグネタイト粉鉱およびヘマタイト鉱石の総計の重量中にマグネタイト粉鉱の重量が６０重量％以上となるように含まれ、
２５０ＭＰａ以上〜５００ＭＰａ以下の圧力で成形した場合、マイクロウェーブ照射による加熱温度を１１００℃〜２０００℃にし、
６２ＭＰａ以上〜２５０ＭＰａ未満の圧力で成形した場合、マイクロウェーブ照射による加熱温度を１１５０℃〜２０００℃にし、
６２ＭＰ未満の圧力で成形した場合、マイクロウェーブ照射による加熱温度を１２００℃〜２０００℃にして製造され、
１０００℃、４０％ＣＯ−６０％Ｎ２ガス雰囲気で還元速度０．７％／分以上の被還元性を有するマグネタイト系焼結鉱。 - 前記マグネタイト系焼結鉱は、直径５〜５０ｍｍのペレット；または直径５〜５０ｍｍおよび高さ５〜５０ｍｍのブリケット状の形態を有する、請求項１に記載のマグネタイト系焼結鉱。
- 前記マグネタイト系焼結鉱は、ＫＳ Ｅ３７１４基準を満たす、請求項１に記載のマグネタイト系焼結鉱。
- マグネタイト系焼結鉱は、底面方向の最大圧縮強度が１．２８１ｋＮ以上であり、最大圧縮応力が１６．３１ＭＰａ以上である、請求項１に記載のマグネタイト系焼結鉱。
- 側面方向の最大圧縮強度が０．４０１１ｋＮ以上である、請求項４に記載のマグネタイト系焼結鉱。
- マイクロウェーブを１１００℃以上の温度となるように照射することを特徴とする、請求項１に記載のマグネタイト系焼結鉱。
- ａ）マグネタイト粉鉱またはマグネタイト粉鉱の混合物に３０〜５００ＭＰａの圧力を加えて塊に成形するステップと、
ｂ）前記ステップａ）の成形されたマグネタイトにマイクロウェーブを照射して、１１００℃以上の温度で加熱焼結するステップとを含み、
前記マグネタイト鉱石または前記マグネタイト鉱石の混合物自体は、ａ）からｂ）のステップで焼結され、焼結鉱としてそのまま使用され、
前記 ａ）で、前記マグネタイト鉱石の混合物は、マグネタイト鉱石に、ヘマタイト鉱石、炭材および添加剤がさらに含まれ、
前記炭材は、前記混合物の総重量に対して４重量％以下で含まれ、前記添加剤は、前記混合物の総重量に対して１５重量％以下で含まれ、
前記ヘマタイト鉱石は、マグネタイト粉鉱およびヘマタイト鉱石の総計の重量中にマグネタイト粉鉱の重量が６０重量％以上となるように含まれ、
２５０ＭＰａ以上〜５００ＭＰａ以下の圧力で成形した場合、マイクロウェーブ照射による加熱温度を１１００℃〜２０００℃にし、
６２ＭＰａ以上〜２５０ＭＰａ未満の圧力で成形した場合、マイクロウェーブ照射による加熱温度を１１５０℃〜２０００℃にし、
６２ＭＰ未満の圧力で成形した場合、マイクロウェーブ照射による加熱温度を１２００℃〜２０００℃にして製造され、
１０００℃、４０％ＣＯ−６０％Ｎ２ガス雰囲気で還元速度０．７％／分以上の被還元性を有するマグネタイト系焼結鉱の製造方法。 - 製造されたマグネタイト系焼結鉱の底面方向の最大圧縮強度が１．２８１ｋＮ以上であり、最大圧縮応力が１６．３１ＭＰａ以上である、請求項７に記載のマグネタイト系焼結鉱の製造方法。
- 製造されたマグネタイト系焼結鉱の側面方向の最大圧縮強度が０．４０１１ｋＮ以上である、請求項８に記載のマグネタイト系焼結鉱の製造方法。
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