JP6954236B2 - 炭材内装焼結鉱の製造方法及び製造設備 - Google Patents

Description

本発明は、高炉などで製鉄原料として使用される焼結鉱の製造技術、詳細には、炭材内装造粒物を用いた炭材内装焼結鉱の製造技術に関するものである。

高炉製鉄法では、主たる鉄源として、鉄鉱石や焼結鉱などの鉄含有原料が用いられる。一般的な焼結鉱の製造工程では、鉄源である鉄鉱石粉に、ＣａＯ含有原料やＳｉＯ_２含有原料などの副原料、粉コークスなどの炭材を加えた原料に適量の水を添加し、ドラムミキサーなどを用いて混合・造粒して擬似粒子である焼結原料とする。この焼結原料を焼結機に装入し、擬似粒子中に含まれる炭材を燃焼させて焼結し、得られた焼結ケーキを破砕・整粒して、一定の粒径以上のものを成品（塊成鉱）として回収する。

近年、高炉製鉄法で鉄源として用いる塊成鉱として、鉄鉱石粉などの鉄源とコークスなどの炭材を近接配置したもの、特に炭材を内装した焼結鉱が注目されている。その理由は、鉄源と炭材を一つの塊成鉱の中で近接配置すると、鉄源側の還元反応（発熱反応）と炭材側のガス化反応（吸熱反応）とが速い速度で繰り返し起こることから、製鉄効率が向上するとともに、高炉などの炉内温度を低下させることもできるからである。

そのような炭材内装焼結鉱の製造方法として、特許文献１には、炭材核の周囲に鉄鉱石粉とＣａＯ含有原料からなる外層を形成してなる擬似粒子である焼結鉱製造用の炭材内装造粒粒子を造粒し、この炭材内装造粒粒子を焼結鉱製造用の通常の造粒粒子に混合してなる焼結原料を焼結機のパレット上に装入して装入層を形成する際に、前記炭材内装造粒粒子を装入層の下層側に多く装入し、前記通常の造粒粒子中に含まれる炭材の燃焼熱を主たる熱源として焼結鉱を製造するようにした炭材内装焼結鉱の製造方法が示されている。この特許文献１の製造方法では、鉄鉱石粉とＣａＯ含有原料と炭材をペレタイザーに装入し、造粒して炭材内装造粒粒子を得ている。（図６参照）

特許第５７９０９６６号公報

しかしながら、本発明者らが特許文献１の製造方法の実用性について検討した結果、原料水分量のバラツキや成分変動により、炭材内装造粒粒子の品質や強度の面で以下のような問題があることが判った。すなわち、鉄鉱石粉は屋外のヤードに保管されており、自然状態では湿潤した状態にあるが、環境的な配慮から発塵防止のために散水されることもあり、鉄鉱石粉の含水率は一様でない。このため高水分量の箇所においては微粉どうしが凝集して擬似粒子化し、低水分量の箇所ではそのような凝集は生じないままとなっている。特許文献１の製造方法では、鉄鉱石粉と炭材（炭材核となる炭材）とＣａＯ含有原料をペレタイザーに投入して造粒するものであるが、上記のような湿潤状態の鉄鉱石粉に対して炭材とＣａＯ含有原料が添加されると、ペレタイザー内の原料に水分の偏りが生じる。一般にペレタイザーは原料に緩やかな転動運動をさせることによって原料を造粒するものであり、混合性能は低い。このため、ペレタイザー内の高水分量の鉄鉱石粉は擬似粒子の成長速度が大きく、炭材核を内包しない状態で粒子径が著しく増加する傾向がある。この結果、炭材核を内包しない擬似粒子（不良品）の割合が多くなり、炭材内装焼結鉱を用いることによる効果であるところの、被還元性の向上効果や高炉内の熱保存帯温度の低下効果が十分に得られない。また、バインダーでもあるＣａＯ含有原料の賦存状態が不均一となり、炭材内装造粒粒子の強度が低下し、焼結機に装入される際の歩留が低下するという問題もある。

したがって本発明の目的は、以上のような従来技術の課題を解決し、炭材核の周囲に鉄含有原料（鉄鉱石粉など）とＣａＯ含有原料からなる外層を形成してなる擬似粒子である焼結鉱製造用の炭材内装造粒粒子を造粒し、この炭材内装造粒粒子を焼結鉱製造用の通常の造粒粒子に混合してなる焼結原料を焼結機のパレット上に装入して装入層を形成する際に、前記炭材内装造粒粒子を装入層の下層側に多く装入し、前記通常の造粒粒子中に含まれる炭材の燃焼熱を主たる熱源として焼結鉱を製造する炭材内装焼結鉱の製造方法において、高強度の炭材内装造粒粒子を高い生産効率で得ることができ、これにより良好な品質の炭材内装焼結鉱を効率的に製造することができる製造方法および製造設備を提供することにある。

本発明者らは、上記課題を解決すべく検討を重ねた結果、造粒機での造粒工程の事前処理として、少なくとも鉄含有原料（鉄鉱石粉など）の全量を含む原料の一部又は全部を混合機で混合処理することが有効であることを見出した。すなわち、このような事前の混合処理によって鉄含有原料の含水率のバラツキがなくなり、造粒工程において高強度かつ高炭材内装率の炭材内装造粒粒子が得られることが判った。また、この事前の混合処理を行う場合に、鉄含有原料に対するＣａＯ含有原料、炭材（炭材核となる炭材）の添加の順番により混合処理による効果が異なり、添加の順番に好ましい条件があることが判った。

本発明は、このような知見に基づきなされたもので、以下を要旨とするものである。
［1］炭材核の周囲に鉄含有原料とＣａＯ含有原料からなる外層を形成してなる擬似粒子である焼結鉱製造用の炭材内装造粒粒子を造粒し、この炭材内装造粒粒子を焼結鉱製造用の通常の造粒粒子に混合してなる焼結原料を焼結機のパレット上に装入して装入層を形成する際に、前記炭材内装造粒粒子を装入層の下層側に多く装入し、前記通常の造粒粒子中に含まれる炭材の燃焼熱を主たる熱源として焼結鉱を製造する炭材内装焼結鉱の製造方法において、
前記炭材内装造粒粒子を造粒機で造粒する際に、事前処理として、少なくとも鉄含有原料の全量を含む原料の一部又は全部を混合機で混合処理し、この混合処理した原料を、残りの原料がある場合にはその原料とともに造粒機に投入して造粒することを特徴とする炭材内装焼結鉱の製造方法。

［2］上記［1］の製造方法において、鉄含有原料とＣａＯ含有原料と炭材核となる炭材を混合機で混合処理し、この混合処理した原料を造粒機に投入して造粒することにより、炭材内装造粒粒子を得ることを特徴とする炭材内装焼結鉱の製造方法。
［3］上記［1］の製造方法において、鉄含有原料とＣａＯ含有原料を混合機で混合処理し、この混合処理した原料を炭材核となる炭材とともに造粒機に投入して造粒することにより、炭材内装造粒粒子を得ることを特徴とする炭材内装焼結鉱の製造方法。
［4］上記［1］の製造方法において、鉄含有原料を混合機で混合処理し、この混合処理した原料をＣａＯ含有原料と炭材核となる炭材とともに造粒機に投入して造粒することにより、炭材内装造粒粒子を得ることを特徴とする炭材内装焼結鉱の製造方法。

［5］上記［1］〜［4］のいずれかの製造方法において、混合機として、高速撹拌機、プロシェアミキサー、ニーダー、ドラムミキサーの中から選ばれる少なくとも１つを用いることを特徴する炭材内装焼結鉱の製造方法。
［6］上記［1］〜［5］のいずれかの製造方法による炭材内装焼結鉱の製造設備であって、
炭材内装造粒粒子を造粒するための原料の一部又は全部の混合処理を行う混合機と、該混合機で混合処理された原料を、残りの原料がある場合にはその原料とともに造粒する造粒機を備えることを特徴とする炭材内装焼結鉱の製造設備。
［7］上記［6］の製造設備において、混合機が、高速撹拌機、プロシェアミキサー、ニーダー、ドラムミキサーの中から選ばれる少なくとも１つであることを特徴する炭材内装焼結鉱の製造設備。

本発明によれば、炭材核の周囲に鉄含有原料（鉄鉱石粉など）とＣａＯ含有原料からなる外層を形成してなる擬似粒子である焼結鉱製造用の炭材内装造粒粒子を造粒し、この炭材内装造粒粒子を焼結鉱製造用の通常の造粒粒子に混合してなる焼結原料を焼結機のパレット上に装入して装入層を形成する際に、前記炭材内装造粒粒子を装入層の下層側に多く装入し、前記通常の造粒粒子中に含まれる炭材の燃焼熱を主たる熱源として焼結鉱を製造する炭材内装焼結鉱の製造方法において、高強度の炭材内装粒子を高い生産効率で得ることができ、これにより良好な品質の炭材内装焼結鉱を効率的に製造することができる。

本発明の一実施形態の製造フローを示す説明図 本発明の他の実施形態の製造フローを示す説明図 本発明の他の実施形態の製造フローを示す説明図 実施例において得られた造粒粒子の炭材内装率と不良品率を示すもので、比較例と発明例１〜３の結果を比較して示したグラフ 実施例において得られた造粒粒子の炭材内装率と不良品率を示すもので、発明例２、４、５の結果を比較して示したグラフ 従来法の製造フローを示す説明図

本発明は、炭材核の周囲に鉄含有原料とＣａＯ含有原料からなる外層を形成してなる擬似粒子である焼結鉱製造用の炭材内装造粒粒子（造粒物）を造粒し、この炭材内装造粒粒子を焼結鉱製造用の通常の造粒粒子（造粒物）に混合してなる焼結原料を焼結機のパレット上に装入して装入層を形成する際に、前記炭材内装造粒粒子を装入層の下層側に多く装入し、前記通常の造粒粒子中に含まれる炭材の燃焼熱を主たる熱源として焼結鉱を製造する炭材内装焼結鉱の製造方法であり、この点は従来法（特許文献１の製造方法）と同様である。
ここで、炭材内装造粒粒子は、炭材核の周囲を鉄含有原料で覆い、かつ鉄含有原料にＣａＯ含有原料を添加することによって、外層の融点を低下させ、焼結時の温度で早期に溶融して融着層を形成させ、この融着層を酸素遮断層として作用させることにより、内装した炭材核の燃焼・消失を防止して、炭材核を残存させるようにしたものである。

炭材内装造粒粒子を得るための鉄含有原料は鉄源となる原料粉であり、例えば、鉄鉱石粉、ダスト（転炉ダスト、高炉ダストなど）、スラッジ（圧延スラッジなど）などの１種以上が用いられるが、通常、鉄鉱石粉が主体となり、必要に応じて、バインダー効果があるダスト、スラッジなどが添加される。また、ＣａＯ含有原料としては、生石灰、石灰石、ドロマイトなどの１種以上が用いられる。また、炭材核となる炭材としては、コークス（小塊コークス）、無煙炭（例えばホンゲイ炭）などの１種以上が用いられるが、特に、コークス（小塊コークス）は入手が容易であることに加えて、加熱してもガスを発生しないため、好適である。
また、炭材内装造粒粒子とともに焼結機に装入される焼結鉱製造用の通常の造粒粒子（炭材核を内装していない通常の造粒粒子）とは、鉄鉱石粉などの鉄含有原料と少なくとも炭材及びＣａＯ含有原料を含む副原料を造粒原料とし、これをドラムミキサーやペレタイザーなどによって、通常２〜４ｍｍ程度の平均粒径（ロータップ式篩振とう機で測定された粒度分布に基づく算術平均径）に造粒した擬似粒子のことである。また、必要に応じて副原料としてＳｉＯ_２源（珪石粉など）などが含まれる場合もある。使用する鉄含有原料、炭材及びＣａＯ含有原料の種類は、上述した炭材内装造粒粒子の場合と同様である。

以下、鉄含有原料が「鉄鉱石粉」である場合を例に説明を行う。
図６に示すように、従来法（特許文献１の製造方法）では、水分量分布を有する鉄鉱石粉と他の２つの原料群が同時に造粒機に投入され、造粒がなされる。このため、付着し易い原料群どうしが造粒成長し、成分および水分量分布が不均一な造粒粒子が形成されてしまい、高強度かつ高炭材内装率の炭材内装造粒粒子が得られない。
これに対して本発明法では、炭材内装造粒粒子を造粒機で造粒する際に、事前処理として、少なくとも鉄鉱石粉の全量を含む原料の一部又は全部を混合機で混合処理し、この混合処理した原料を、残りの原料がある場合にはその原料とともに造粒機に投入して造粒する。鉄鉱石粉を事前に混合処理することにより、鉄鉱石粉の水分量分布が解消ないし低減される結果、鉄鉱石粉の付着性のバラツキがなくなる。これにより、造粒工程において、造粒粒子の成分および水分量分布が均一化されるとともに、造粒機内での原料毎の偏析が強化され、この結果、高強度かつ高炭材内装率の炭材内装造粒粒子が得られる。

混合処理に用いる混合機としては、例えば、高速撹拌機（例えばアイリッヒミキサー）、プロシェアミキサー、ニーダー、ドラムミキサーの中から選ばれる少なくとも１つを用いることができる。
高速撹拌機は、容器内の原料を混合するとともに、強いせん断力を加えることができる機構を有する装置であり、その機構の一部として容器内に高速で回転する１または２以上の撹拌羽根を備える。
プロシェアミキサーは、原料の進行方向に沿って配置された主軸と、この主軸に、その軸線に対して垂直または傾斜する方向に取り付けられた複数の棒状体または板状体からなる送り機構を有するとともに、機体内壁に高速で回転する複数の撹拌羽根を備えたものである。このプロシェアミキサーでは、送り機構の主軸の回転によって原料が投入口から排出口に向かって移動し、その過程で機体内壁に設置された撹拌羽根により原料に強いせん断力が付与される。
ニーダーは、混練を目的とした装置であり、機体内部に設けられた二軸の回転軸にブレードが取り付けられ、このブレードの回転によって生じる強力なせん断力により原料を混練することができる。
使用する混合機は撹拌性能が高いほど好ましいが、一般には、撹拌性能は高速撹拌機＞プロシェアミキサー＞ニーダーである。
混合処理の条件も特に制限はないが、処理時間を６０秒以上確保するとともに、撹拌羽根やブレードを、水分を含む凝集体（原料）を解砕するのに必要十分な回転数で回転させることが望ましい。必要な撹拌羽根やブレードの回転数は、それらのサイズによっても異なるが、一般には周速５ｍ／ｓ以上とするのが望ましい。

本発明では、少なくとも鉄鉱石粉の全量を含む原料の一部又は全部を混合機で事前に混合処理すればよいが、鉄鉱石粉に対するＣａＯ含有原料、炭材核となる炭材（以下、説明の便宜上「炭材核」という）の添加の順番により混合処理による効果が異なり、添加の順番に好ましい条件がある。以下、その実施形態について説明する。
本発明の第１の実施形態の方法（以下、説明の便宜上「本発明法１」という）では、鉄鉱石粉とＣａＯ含有原料と炭材核を混合機で混合処理し、この混合処理した原料を造粒機に投入して造粒する。
図１は、この本発明法１の製造フローとその設備構成の一例を示しており、Ａは炭材内装造粒粒子を造粒するための設備、Ｂは通常の造粒粒子を造粒するための設備である。

炭材内装造粒粒子を造粒するための設備Ａにおいて、１a〜１cは原料槽、２は混合機、３はパンペレタイザー（造粒機）であり、原料槽１a〜１cには鉄鉱石粉、ＣａＯ含有原料、炭材核がそれぞれ保持されている。この実施形態では、混合機２は高速撹拌機で構成され、この高速撹拌機としては、例えば、内部に高速で回転する羽根を有し、容器全体も回転するタイプのものが用いられる。また、通常の造粒粒子を造粒するための設備Ｂにおいて、４はドラムミキサー（造粒機）である。また、５は搬送コンベアなどの搬送手段である。

本発明法１では、原料槽１a〜１cから切り出された鉄鉱石粉、ＣａＯ含有原料及び炭材核の全てが混合機２に投入されて混合処理された後、パンペレタイザー３に投入されて炭材内装造粒粒子が造粒される。混合機２（高速撹拌機）による混合処理は、通常、５０〜６０秒程度なされ、この混合処理後の混合原料はそのままパンペレタイザー３に投入され、炭材内装造粒粒子の造粒がなされる。造粒される原料の水分量は８〜１０mass％程度が好ましいので、このような水分量となるように、造粒の際に必要に応じて水分が添加される。

この本発明法１では、湿潤状態の鉄鉱石粉は混合機２内で撹拌されることにより水分量分布が均一化された状態となるが、同時に投入されたＣａＯ含有原料と炭材核も混合機２内で鉄鉱石粉と混合される。このため、混合機２から排出される混合原料は、鉄鉱石粉とＣａＯ含有原料と炭材核が均一に分散された状態となる。その結果、鉄鉱石粉とＣａＯ源、炭材核を近接配置させたままパンペレタイザー３に投入することができ、パンペレタイザー３内では、３つの原料どうしが近傍に存在しながら転動運動をするため、設計上の配合率に合致した均一な性状の炭材内装造粒粒子が形成されることになる。ＣａＯ含有原料と炭材核は、炭材内装造粒粒子の高温性状に大きく寄与し、被還元性の高い粒子が効率的に製造されることになる。また、ＣａＯ含有原料はバインダー効果を有するため、強度分布にムラのない、粒子群が生成される。

設備Ｂでは、図示しない原料槽から切り出された原料（鉄鉱石粉、ＣａＯ含有原料、炭材など）がドラムミキサー４に投入され、通常の造粒粒子が造粒される。
この設備Ｂで得られた通常の造粒粒子と上記設備Ａで得られた炭材内装造粒粒子を合流（混合）させて焼結原料とし、この焼結原料を下方吸引式の焼結機（図示せず）のパレット上に装入して装入層を形成するが、その際、炭材内装造粒粒子が装入層の下層側に多く装入されるようにする。これは、通常の造粒粒子に含まれる炭材の燃焼熱を主たる熱源として炭材内装造粒粒子の焼結反応を進行させ、炭材内装造粒粒子の炭材核が燃焼することなく残存した炭材内装焼結鉱を得るためには、炭材内装造粒粒子を焼結時に温度が上昇しやすい下層側に多く装入した方が有利であるからである。
一般に炭材内装造粒粒子（擬似粒子）は、通常の焼結用造粒粒子（擬似粒子）よりも粒子径が大きいため、公知の偏析装入手段を用いて下層側ほど粒子径の大きい焼結原料が装入されるようにすることにより、炭材内装造粒粒子が装入層の下層側に多く装入されるようにすることができる。

本発明の第２の実施形態の方法（以下、説明の便宜上「本発明法２」という）では、鉄鉱石粉とＣａＯ含有原料を混合機で混合処理し、この混合処理した原料を炭材核とともに造粒機に投入して造粒する。
図２は、この本発明法２の製造フローとその設備構成の一例を示しており、設備Ａ、Ｂを構成する原料槽１a〜１c、混合機２、パンペレタイザー３、ドラムミキサー４などについては、一部において配置順は異なるものの、その構成は図１と同様である。
この本発明法２では、原料槽１a、１bから切り出された鉄鉱石粉とＣａＯ含有原料が混合機２に投入されて混合処理される。混合機２（高速撹拌機）による混合処理は、通常、５０〜６０秒程度なされ、この混合処理後の混合原料と、原料槽１cから切り出された炭材核がパンペレタイザー３に投入されて炭材内装造粒粒子が造粒される。造粒される原料の水分量は８〜１０mass％程度が好ましいので、このような水分量となるように、造粒の際に必要に応じて水分が添加される。

この本発明法２では、湿潤状態の鉄鉱石粉は混合機２内で撹拌されることにより水分量分布が均一化された状態となるが、同時に投入されたＣａＯ含有原料も混合機２内で鉄鉱石粉と混合される。鉄鉱石粉とＣａＯ含有原料の混合原料に対して、最後に炭材核が添加されるため、パンペレタイザー３内には、混合原料と炭材核という２種類の原料が偏析された状態で装入される。パンペレタイザー３内では、粒子径の大きいものはより小さい転動面積で下方に偏析し、粒子径の小さいものは付着力と遠心力の影響により、ペレタイザー底面の端部に沿って転動運動する。このような粒度偏析は、二層構造物を製造する上で有利な条件である。なぜなら、ペレタイザー底面の内側を転動運動する炭材核に対して、外側を周回する鉱石粉とＣａＯ含有原料の混合原料が徐々に付着成長するためであり、本発明法１に比べると、炭材を核とした二層構造物がより生成しやすい条件となる。その結果、パンペレタイザー３から排出される造粒粒子中の炭材核の存在確率も向上し、高温性状のバラツキも少ないものとなる。
設備Ｂにおいて通常の造粒粒子が造粒され、この通常の造粒粒子と上記設備Ａで得られた炭材内装造粒粒子を合流（混合）させて焼結原料とし、この焼結原料を特定の条件で焼結機に装入することは、図１の実施形態と同様である。

本発明の第３の実施形態の方法（以下、説明の便宜上「本発明法３」という）では、鉄鉱石粉を混合機で混合処理し、この混合処理した原料をＣａＯ含有原料と炭材核とともに造粒機に投入して造粒する。
図３は、この本発明法３の製造フローとその設備構成の一例を示しており、設備Ａ、Ｂを構成する原料槽１a〜１c、混合機２、パンペレタイザー３、ドラムミキサー４などについては、一部において配置順は異なるものの、その構成は図１と同様である。
この本発明法３では、原料槽１aから切り出された鉄鉱石粉が混合機２に投入されて混合処理される。混合機２（高速撹拌機）による混合処理は、通常、５０〜６０秒程度なされ、この混合処理後の鉄鉱石粉と、原料槽１b、１cからそれぞれ切り出されたＣａＯ含有原料と炭材核がパンペレタイザー３に投入されて炭材内装造粒粒子が造粒される。造粒される原料の水分量は８〜１０mass％程度が好ましいので、このような水分量となるように、造粒の際に必要に応じて水分が添加される。

この本発明法３では、上述した本発明法１、２とは異なり、湿潤状態の鉄鉱石粉のみが混合機２内で撹拌されることで水分量分布が均一化された状態となる。そして、この鉄鉱石粉とＣａＯ含有原料と炭材核が偏析した状態でパンペレタイザー３に投入される。水分量分布が均一化された鉄鉱石粉は、パンペレタイザー３内の外側を周回しやすく、次にＣａＯ含有原料、最後に炭材核が回転面の中心近傍で転動運動する。本発明法２と同様に、炭材核に対してＣａＯ含有原料及び鉄鉱石粉が徐々に付着成長するため、二層構造物が生成しやすい条件となる。その結果、パンペレタイザー３から排出される造粒粒子中の炭材核の存在確率も向上し、高温性状のバラツキも少ないものとなる。
設備Ｂにおいて通常の造粒粒子が造粒され、この通常の造粒粒子と上記設備Ａで得られた炭材内装造粒粒子を合流（混合）させて焼結原料とし、この焼結原料を特定の条件で焼結機に装入することは、図１の実施形態と同様である。

ここで、設備Ａで得られる焼結鉱製造用の炭材内装造粒粒子と、設備Ｂで得られる焼結鉱製造用の通常の造粒粒子を得るための好ましい製造（造粒）条件とその理由は、特許文献１に記載されている通りである。
すなわち、炭材内装造粒粒子の好ましい製造（造粒）条件は、以下のとおりである。
（i）炭材核となる炭材は、焼結時における炭材核の燃焼・消失を阻止するために、平均粒径（ロータップ式篩振とう機で測定された粒度分布に基づく算術平均径）が３〜１０ｍｍ程度のコークス粒子（小塊コークス）であることが好ましい。
（ii）鉄鉱石粉は、粒径（篩分け法による篩目開きで表される粒径）が１０〜１０００μｍ、好ましくは２５０μｍ以下のペレットフィードであることが好ましい。
（iii）炭材内装造粒粒子の外層は、焼結時に溶融して緻密な酸素遮断層とするために、融点が１２００〜１５００℃であることが好ましい。したがって、これに応じてＣａＯ含有原料の配合量が調整される。
（iv）炭材内装造粒粒子の外層の厚みは、炭材核を完全に被覆し、酸素遮断層として十分に機能させるために２ｍｍ以上であること、好ましくは３〜７ｍｍ程度であることが好ましい。
（v）炭材内装造粒粒子の平均粒径（ロータップ式篩振とう機で測定された粒度分布に基づく算術平均径）は、内装された炭材の反応を抑制する観点から８ｍｍ以上、より好ましくは１０ｍｍ以上であることが好ましい。
また、設備Ｂで得られる通常の造粒粒子については、その平均粒径が炭材内装造粒粒子より小さいことが好ましい。

従来法と本発明法１〜３により炭材内装造粒粒子の造粒を行った。原料の配合は、南米系の鉄鉱石選鉱微粉（Ｆｅ_２Ｏ_３＝９７．７％）を９０mass％、ＣａＯ含有原料として生石灰を５mass％、炭材核となる炭材として粉コークス（平均粒径３ｍｍ）を２mass％とした。鉄鉱石選鉱微粉はヤードで採取した湿潤状態のものを用いたが、採取する場所によって水分量が６mass％〜１２mass％と異なり、平均水分量は約８mass％であった。また、生石灰と粉コークスの水分量は０mass％であった。原料の造粒工程では、直径１．２ｍのパンペレタイザー（造粒機）に原料を連続的に供給し、適量の造粒水を添加した。

造粒粒子の一部（約１００個）をサンプリングして、粒子内部の炭材核の有無を目視で判断し、炭材内装率を調べた。この炭材内装率は、造粒粒子の数に対する炭材核を有する造粒粒子の割合（−）とした。また、造粒粒子を篩目４．７５ｍｍ、１６ｍｍで篩い分けし、４．７５ｍｍ未満および１６ｍｍ以上の粒子質量を測定して、これを不良品質量とし、サンプル質量に対する不良品質量の比率を不良品率（mass％）とした。それらの結果を図４及び図５に示す。

・比較例
従来法により図６に示す造粒フローにて炭材内装造粒粒子の造粒を行った。この造粒粒子は、炭材内装率が７５％、不良品率が２０mass％であった。この従来法による比較例では、鉄鉱石選鉱微粉の水分量が不均一であるため、炭材核を有しない粗大粒子が多く形成された。また、このような粗大粒子は粒径が１６ｍｍ以上と大きく、不良品率を増加させる要因となった。
この比較例で造粒された炭材内装造粒粒子を焼結鉱製造用の通常の造粒粒子に混合した焼結原料を、本発明法と同じ装入形態で焼結機に装入し、焼結して製造された焼結鉱の被還元性（ＪＩＳ−ＲＩ）は７０％であった。

・発明例１
本発明法１により図１に示す造粒フローにて炭材内装造粒粒子の造粒を行った。事前処理用の混合機２として高速撹拌機を用い、最初に、鉄鉱石選鉱微粉と生石灰と粉コークスを高速撹拌機に投入して混合処理を行った。高速撹拌機は、内部に高速で回転する羽根を有し、容器全体も回転するタイプのものを用いた。高速撹拌機で６０秒間混合処理した原料をパンペレタイザー３に連続的に投入し、造粒を行った。この時の添加水分は比較例と同量とした。得られた造粒粒子は、炭材内装率が８５％、不良品率が８mass％であった。
この発明例１では、混合機２において生石灰が良く混合され、比較例（従来法）に比べて、生石灰の水和反応により混合原料全体の粘り気が低減する様子が確認された。粘り気が低減することは、パンペレタイザー３において、粘り気のある原料どうしが核を内包せずに優先的に凝集化することを抑止する効果がある。その結果、粗大な造粒粒子の割合が低下し、各粒度それぞれに炭材核が内包されやすくなった。
この発明例１で造粒された炭材内装造粒粒子を焼結鉱製造用の通常の造粒粒子に混合した焼結原料を、本発明法に従い焼結機に装入し、焼結して製造された焼結鉱の被還元性（ＪＩＳ−ＲＩ）は７４％であった。

・発明例２
本発明法２により図２に示す造粒フローにて炭材内装造粒粒子の造粒を行った。事前処理用の混合機２として発明例１と同じ高速撹拌機を用い、最初に、鉄鉱石選鉱微粉と生石灰を高速撹拌機に投入して混合処理を行った。高速撹拌機で６０秒間混合処理した原料を、粉コークスとともにパンペレタイザー３に連続的に投入し、造粒を行った。この時の添加水分は比較例と同量とした。得られた造粒粒子は、炭材内装率が９０％、不良品率が５mass％であった。
この発明例２でも、混合機２において生石灰が良く混合され、発明例１と同様に、比較例（従来法）に比べて、混合原料の粘り気が低減する様子が確認された。さらに、パンペレタイザー３内において、混合処理した原料と粉コークスが良く偏析している様子が観測され、粗粒の発生割合が低下するともに、比較的均一な粒度の造粒粒子が得られた。
この発明例２で造粒された炭材内装造粒粒子を焼結鉱製造用の通常の造粒粒子に混合した焼結原料を、本発明法に従い焼結機に装入し、焼結して製造された焼結鉱の被還元性（ＪＩＳ−ＲＩ）は８０％であった。

・発明例３
本発明法３により図３に示す造粒フローにて炭材内装造粒粒子の造粒を行った。事前処理用の混合機２として発明例１と同じ高速撹拌機を用い、最初に、鉄鉱石選鉱微粉のみを高速撹拌機に投入して混合処理を行った。高速撹拌機で６０秒間混合処理した原料を、生石灰と粉コークスとともにパンペレタイザー３に連続的に投入し、造粒を行った。この時の添加水分は比較例と同量とした。得られた造粒粒子は、炭材内装率が８２％、不良品率が１２mass％であった。
この発明例３では、比較例（従来法）に比べて、パンペレタイザー３内において、混合処理した原料と粉コークスが良く偏析している様子が観測され、粗粒の発生割合が低下するともに、比較的均一な粒度の造粒粒子が得られた。なお、この発明例３は、発明例１、２と比較すると炭材内装率、不良品率が若干劣っている。これは、鉄鉱石選鉱微粉のみを混合機２で混合処理した場合には、鉱石粉中の水分量分布は均一化されるものの、混合機２から排出される原料の粘り気が発明例１、２に比べると高いことが原因であると考えられる。しかしながら、比較例（従来法）に比べると、水分均一化による造粒性改善効果は大きいことが判る。
この発明例３で造粒された炭材内装造粒粒子を焼結鉱製造用の通常の造粒粒子に混合した焼結原料を、本発明法に従い焼結機に装入し、焼結して製造された焼結鉱の被還元性（ＪＩＳ−ＲＩ）は７２％であった。

・発明例４
本発明法２により図２に示す造粒フローにて炭材内装造粒粒子の造粒を行った。事前処理用の混合機２としてプロシェア型ミキサーを用いた。このプロシェア型ミキサーとは、浮遊拡散作用があるショベル羽根と剪断分散作用がある高速回転羽根を備えたミキサーである。最初に、鉄鉱石選鉱微粉と生石灰をプロシェア型ミキサーに投入して混合処理を行った。プロシェア型ミキサーで６０秒間混合処理した原料を、粉コークスとともにパンペレタイザー３に連続的に投入し、造粒を行った。この時の添加水分は比較例と同量とした。得られた造粒粒子は、炭材内装率が８８％、不良品率が６mass％であった。
この発明例４で造粒された炭材内装造粒粒子を焼結鉱製造用の通常の造粒粒子に混合した焼結原料を、本発明法に従い焼結機に装入し、焼結して製造された焼結鉱の被還元性（ＪＩＳ−ＲＩ）は７８％であった。

・発明例５
本発明法２により図２に示す造粒フローにて炭材内装造粒粒子の造粒を行った。事前処理用の混合機２としてドラムミキサーを用いた。このドラムミキサーは、高速回転部の無いミキサーである。最初に、鉄鉱石選鉱微粉と生石灰をドラムミキサーに投入して混合処理を行った。ドラムミキサーで１８０秒間混合処理した原料を、粉コークスとともにパンペレタイザー３に連続的に投入し、造粒を行った。この時の添加水分は比較例と同量とした。得られた造粒粒子は、炭材内装率が８５％、不良品率が８mass％であり、発明例２よりも若干劣った値となった。
この発明例５で造粒された炭材内装造粒粒子を焼結鉱製造用の通常の造粒粒子に混合した焼結原料を、本発明法に従い焼結機に装入し、焼結して製造された焼結鉱の被還元性（ＪＩＳ−ＲＩ）は７５％であった。

１a，１b，１c 原料槽
２ 混合機
３ パンペレタイザー
４ ドラムミキサー
５ 搬送手段
Ａ，Ｂ 設備

Claims (6)

1. 炭材核の周囲に鉄含有原料とＣａＯ含有原料からなる外層を形成してなる擬似粒子である焼結鉱製造用の炭材内装造粒粒子を造粒し、この炭材内装造粒粒子を焼結鉱製造用の通常の造粒粒子に混合してなる焼結原料を焼結機のパレット上に装入して装入層を形成する際に、前記炭材内装造粒粒子を装入層の下層側に多く装入し、前記通常の造粒粒子中に含まれる炭材の燃焼熱を主たる熱源として焼結鉱を製造する炭材内装焼結鉱の製造方法において、
   前記炭材内装造粒粒子を造粒機で造粒する際に、事前処理として、鉄含有原料とＣａＯ含有原料と炭材核となる炭材を混合機で混合処理し、この混合処理した原料を造粒機に投入して造粒することにより、炭材内装造粒粒子を得ることを特徴とする炭材内装焼結鉱の製造方法。
2. 炭材核の周囲に鉄含有原料とＣａＯ含有原料からなる外層を形成してなる擬似粒子である焼結鉱製造用の炭材内装造粒粒子を造粒し、この炭材内装造粒粒子を焼結鉱製造用の通常の造粒粒子に混合してなる焼結原料を焼結機のパレット上に装入して装入層を形成する際に、前記炭材内装造粒粒子を装入層の下層側に多く装入し、前記通常の造粒粒子中に含まれる炭材の燃焼熱を主たる熱源として焼結鉱を製造する炭材内装焼結鉱の製造方法において、
   前記炭材内装造粒粒子を造粒機で造粒する際に、事前処理として、鉄含有原料を混合機で混合処理し、この混合処理した原料をＣａＯ含有原料と炭材核となる炭材とともに造粒機に投入して造粒することにより、炭材内装造粒粒子を得ることを特徴とする炭材内装焼結鉱の製造方法。
3. 混合機として、高速撹拌機、プロシェアミキサー、ニーダー、ドラムミキサーの中から選ばれる少なくとも１つを用いることを特徴する請求項１又は２に記載の炭材内装焼結鉱の製造方法。
4. 請求項１に記載の製造方法による炭材内装焼結鉱の製造設備であって、
   鉄含有原料とＣａＯ含有原料と炭材核となる炭材の混合処理を行う混合機と、該混合機で混合処理された原料を造粒して炭材内装造粒粒子を得る造粒機を備えることを特徴とする炭材内装焼結鉱の製造設備。
5. 請求項２に記載の製造方法による炭材内装焼結鉱の製造設備であって、
   鉄含有原料の混合処理を行う混合機と、該混合機で混合処理された原料をＣａＯ含有原料と炭材核となる炭材とともに造粒して炭材内装造粒粒子を得る造粒機を備えることを特徴とする炭材内装焼結鉱の製造設備。
6. 混合機が、高速撹拌機、プロシェアミキサー、ニーダー、ドラムミキサーの中から選ばれる少なくとも１つであることを特徴する請求項４又は５に記載の炭材内装焼結鉱の製造設備。

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