JP7095446B2 - 焼結鉱の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、焼結鉱の製造方法に関する。

現在、高炉製銑の主原料は、焼結鉱である。この焼結鉱は、通常、次のように製造される。まず、原料となる鉄鉱石（粉）、返鉱、製鋼ダスト等の含鉄原料、酸化ケイ素等を含むフラックス、ＣａＯを含む石灰等の副原料、燃料であり燃焼熱によって焼結鉱を焼結（凝結）させる凝結材である炭材を所定の割合で混合し、混合物を、造粒して配合原料とする。次に、造粒された配合原料を、ホッパより下方吸引式のドワイトロイド（ＤＬ）式焼結機のパレット上に原料充填層を形成するように載置し、載置した原料充填層に上部（表面層）から原料充填層中の炭材に点火する。そして、パレットを連続的に移動させながらパレットの下方から空気を吸引することにより酸素を供給し、原料充填層中の炭材の燃焼が上部から下部に向けて進行することにより、炭材の燃焼熱により順次焼結させる。得られた焼結部（シンターケーキ）は、所定の粒度に粉砕、篩分け等により整粒して高炉製銑の原料である焼結鉱となる。

このようなＤＬ式焼結機による焼結鉱の製造方法において、原料充填層の形成と点火を二段以上の多段で行う多段装入多段点火焼結法が提案されている（特許文献１～３）。
多段点火焼結法は、配合原料を焼結機の層高方向に順次に積荷して多段の原料充填層を形成するとともに下方から空気を吸引することにより各原料層表面に点火し、各層の焼結反応を多発的に進行させて焼結する方法である。

二段で装入し、二段で点火する二段装入二段点火焼結法について図１により説明する。
最初に、焼結鉱製造用の配合原料を造粒するために、別系統で、含鉄原料に、副原料、炭材である粉コークス等のカーボン系凝結材を添加し、水分を加え、第１のドラムミキサー１Ａ、第２のドラムミキサー２Ａによりそれぞれ造粒する。
第１のドラムミキサー１Ａにより造粒された第１の配合原料を第１のホッパ１Ｂにより、図示を省略しているが床敷鉱を敷きつめたパレット上に装入し、下段層１０を形成する。
パレット上に形成された下段層１０は、パレットを下流方向５へ移動させることにより、第１の点火器１Ｃ下まで移動し、上部から第１の点火器１Ｃにより燃料のカーボン系凝結材に点火し、図示を省略したパレット下の風箱を用いて、下方から空気を吸引する下方吸引６により、下段層燃焼帯１０Ａが形成され、下段層１０の焼結が開始される。
焼結が開始された下段層１０は、下段層燃焼帯１０Ａが下降しつつ焼結が進行し、さらに、第２のホッパ２Ｂ下まで移動する。そして、第２のドラムミキサー２Ａにより造粒された第２の配合原料を、第２のホッパ２Ｂにより点火後の下段層１０上に装入し、上段層２０を形成する。
形成された上段層２０の上部から第２の点火器２Ｃにより燃料のカーボン系凝結材に点火し、下方吸引６により、上段層燃焼帯２０Ａが形成され、上段層２０の焼結が開始される。
その後も下方吸引６を行うことにより下段層１０、上段層２０のそれぞれの下段層燃焼帯１０Ａ、上段層燃焼帯２０Ａが下降して焼結が進行し、下段層燃焼帯１０Ａ、上段層燃焼帯２０Ａがそれぞれの層の最下部まで到達すると、カーボン系凝結材の燃焼による焼結が終了し、焼結部３となる。焼結部３は、カーボン系凝結材の燃焼後も余熱により焼結が進行するが、最終的に焼結が完了した焼結部３は、パレット終端より排鉱される。

特許文献１には、多段装入多段点火焼結法は、各層の原料の供給比率を変えることができるため、上段層２０と下段層１０の粒度差から生じる通気性阻害等による焼結歩留の低下をカバーでき、歩留が向上する旨が記載されている。
特許文献２には、多段装入多段点火焼結法のうち、二段で装入し、二段で点火する二段装入二段点火焼結法において、下段層１０における焼結強度が低下するとの問題点を指摘している。このため、下段層１０の焼結鉱の焼結強度を向上させるべく、焼結しようとする製鉄原料中の固定炭素濃度を全層平均で３．３％以下とし、かつ上段層２０の固定炭素濃度を低く、下段層１０の固定炭素濃度を高くすることが記載されている。

特許文献３には、原料充填層の層厚を増加させ、パレットの移動速度を増加させて生産性を向上させるための酸素富化技術が記載されている。この酸素富化技術は、上段層燃焼帯２０Ａの前線の深さが、表層から下方に上段層２０の層厚の１０％になった時点のパレット位置から、排鉱するパレット終端までの範囲内の一部、または全部で原料充填層に供給する酸素含有ガスの層厚方向の差圧を、それ以前の部分の差圧に対して１．１～５．０倍に増加させている。このように、特許文献３に記載された発明では、吸引圧を高めて、ガス流速上昇によって、上段層２０の排ガス（＝下段層１０の吸引ガス）中の酸素濃度を８ｖｏｌ％以上まで高めている。
特許文献４には、配合原料の装入を一段で行い、給鉱部において、一段の原料充填層の中段部に点火して原料充填層中段部より下の燃焼帯を形成するとともに、下流側において酸素富化し、原料充填層中段部より下の燃焼帯への供給ガス中酸素濃度を９ｖｏｌ％まで高めることが記載されている。

特開昭４７－２６３０４号公報 特開昭６２－６０８２８号公報 特開２０００－０１７３４３号公報 特開２０１５－１５７９８０号公報

二段装入二段点火焼結法においては、下段層１０の焼結のために供給される空気は、上段層２０を焼結させたことで酸素分圧が低下したガスとして供給されている。このため、下段層１０ではガス中酸素分圧の不足によりカーボン系凝結材（粉コークス）が不完全燃焼となって温度が低下しやすい。その結果、焼結に必要な熱量が不足しがちなため、下段層１０の焼結の歩留が低下しやすい。一段での装入後に二段点火する、特許文献４に記載されたような二段点火焼結法においても、原料充填層中段部より下の原料充填層の焼結に必要な熱量が不足しがちなのは、同様である。

特許文献２の方法では、固定炭素濃度の全層平均濃度に上限を設け、さらに上段層２０のコークス配合比を低下せしめたが、このために特に上段層２０への供給熱量が低下し、上段層２０での焼結鉱の冷間強度低下を招くため、実施困難であった。

一方、特許文献３に記載されているように、吸引圧を上昇させて酸素富化させると、設備負荷が多く、特許文献４に記載されているように、空気に酸素を添加しての酸素富化を行うと、空気以外に酸素を供給する設備が必要になるという問題点がある。

本発明の目的は、二段装入二段点火焼結法において、吸引圧を上昇させたり、空気に酸素を添加しての酸素富化、あるいは上段層２０の粉コークス配合比の低下によらず、下段層１０に吸引（供給）されるガス中の酸素濃度が低下する基本的問題点を解決し、焼結の成品歩留を向上させる焼結鉱の製造方法を提供することである。

本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、その要旨とするところは、以下のとおりである。

（１）ドワイトロイド（ＤＬ）式焼結機を構成するパレットに、
含鉄原料、副原料、カーボン系凝結材を混合して造粒した第１の配合原料を供給して下段層を形成し、
前記下段層の上部から点火し、下方から空気を吸引することにより前記下段層の焼結を開始し、
点火後の前記下段層上に、含鉄原料、副原料、カーボン系凝結材を混合して造粒した第２の配合原料をさらに供給して上段層を形成し、
前記上段層に点火し、下方から空気を吸引することにより前記上段層の焼結を開始し、
その後も下方から空気を吸引することにより、前記上段層および前記下段層を焼結する二段装入二段点火焼結法による焼結鉱の製造方法であって、
前記下段層を形成する前記第１の配合原料は、粒径（直径）１０ｍｍ未満の造粒物であり、
前記上段層を形成する前記第２の配合原料は、粒径（直径）１０ｍｍ以上２０ｍｍ以下の造粒物を１０質量％以上含み、かつ粒径２０ｍｍを超える造粒物は１０質量％以下であることを特徴とする焼結鉱の製造方法。
（２）前記第２の配合原料に含まれる前記カーボン系凝結材の粒度をメディアン径で３ｍｍ以上５ｍｍ以下とすることを特徴とする（１）に記載の焼結鉱の製造方法。

本発明によれば、成品歩留および焼結生産性の双方が向上する。これは、上段層２０には、粒径１０ｍｍ以上２０ｍｍ以下の造粒物が含まれているが、この造粒物は比表面積（表面積／体積）が低いので、高温ガスから原料への熱伝播が急速に最下層まで進行し、上段層２０の排ガス（＝下段層１０の吸引ガス）中の酸素濃度が上昇する。その結果、下段層１０の焼結における酸素不足の悪影響が低減されるためである。

二段装入二段点火焼結法に使用するＤＬ式焼結機の概要図。 微粉鉱を所定量配合し、第２のドラムミキサー２Ａにより造粒することで、第２の配合原料を構成する造粒物の粒径を本発明の範囲とする態様を示す図。 粒径（直径）１０ｍｍ以上２０ｍｍ以下の造粒物を造粒物槽４から、第２のドラムミキサー２Ａで造粒した造粒物に適当量追加することで、第２の配合原料を構成する造粒物の粒径を本発明の範囲とする態様を示す図。 二段装入二段点火焼結法に使用するＤＬ式焼結機において、高速撹拌ミキサーまたは皿型造粒機により第２の配合原料とする態様を示す図。 二段装入二段点火焼結法に使用するＤＬ式焼結機において、高速撹拌ミキサーおよび皿型造粒機により第２の配合原料とする態様を示す図。 配合原料中の造粒物の粒径とその下の排ガス中の酸素濃度の関係を示す図。

本発明は、ドワイトロイド（ＤＬ）式焼結機を構成するパレットに、含鉄原料、副原料、カーボン系凝結材を混合して造粒した第１の配合原料を供給して下段層１０を形成し、下段層１０の上部から点火し、下方から空気を吸引することにより下段層１０の焼結を開始し、点火後の下段層１０上に、含鉄原料、副原料、カーボン系凝結材を混合して造粒した第２の配合原料をさらに供給して上段層２０を形成し、上段層２０に点火し、下方から空気を吸引することにより上段層の焼結を開始し、その後も下方から空気を吸引することにより、上段層および下段層を焼結する二段装入二段点火焼結法による焼結鉱の製造方法である。
二段装入二段点火焼結法における、下段層１０を形成する第１の配合原料、上段層２０を形成する第２の配合原料は、鉄鉱石、返鉱、製鋼ダスト等の含鉄原料に、石灰、フラックス等の副原料、粉コークス、無煙炭等のカーボン系凝結材を燃焼用の炭材として添加して造粒したものである。含鉄原料は、ヘマタイト、マグネタイト等の酸化鉱の他にも、ゲーサイト等の水酸化物を含む鉄鉱石等、どのような鉄鉱石でも使用することができる。

本発明における二段装入二段点火焼結法は、上段層２０の層厚が、下段層１０の層厚と概ね等しいことが好ましい。たとえば、上段層２０の層厚は、上段層２０と下段層１０の合計層厚に対し、０．４以上、０．６以下の範囲であることが好ましい。上段層２０と下段層１０の合計層厚に対し、０．４以上、０．６以下の範囲とすることで、単位時間単位面積当たりの生産量（焼結速度）が十分に向上するとともに、上段層２０の排ガス（＝下段層１０の吸引ガス）中の残留酸素が、下段層１０の焼結時にさらに消費されるので、単位焼結鉱あたりの下段層１０からの排ガス中に残留する酸素や、下段層１０からの排ガス中の不完全燃焼ガスの量を低減できる。そして、上段層２０と下段層１０の焼結が同時進行するので、焼結鉱１ｔ当たりに排出ガス量を大幅に低減できる。なお、層厚比は、原料の重量比（質量比）にほぼ等しいので、上段層２０と下段層１０の比は、質量比で規定してもよい。

この二段装入二段点火焼結法において、本発明者らは、さらに、成品歩留および焼結生産性の改善手段を種々検討した。

上段層２０の排ガス（＝下段層１０の吸引ガス）中の酸素濃度と、上段層２０を形成する配合原料層中の造粒物の粒径との関係を明らかにするため、配合原料中の造粒物の粒径を変えた単一の配合原料層を焼結させて、各々排ガス中の酸素濃度の関係を測定した。

測定試験は、赤鉄鉱精鉱（大部分が粒度０．１２５ｍｍ以下の微粉鉱）が５０％配合された焼結原料を、アイリッヒミキサー（商品名）およびパンペレタイザーで造粒した後に、所定粒径（５～１０ｍｍ、１０～１５ｍｍ、１５～２０ｍｍ）に篩分けし、所定粒径の粉コークス（炭材）および石灰石を配合して一段装入一段点火の鍋試験（直径３００ｍｍ、層厚５００ｍｍ）を実施した。結果を図６に示す。

図６に示すように、配合原料を構成する造粒物の粒径が大きくなるにつれて、排ガス中の酸素濃度は高まることがわかる。このことからして、上段層２０を形成する第２の配合原料を構成する造粒物の粒径が大きくなれば、上段層２０の排ガス（＝下段層１０の吸引ガス）中の酸素濃度が高まるといえる。

通常の一段装入一段点火では、粒径１０ｍｍ以上の極端に大きい造粒物（ＧＢ）を配合すると、造粒物同士の隙間が大きくなることにより通気性向上に効果を示すものの、焼結速度が速くなるため、焼結鉱の成品歩留が低下する欠点を有する。このような粒径の大きな造粒物を第２の配合原料として配置し、上段層２０を形成しても、上段層２０単独では成品歩留を向上させるという課題の解決にはならない。むしろ上段層２０単独の歩留としては低下する。

しかし、二段装入二段点火焼結法においては、下段層１０の歩留が大幅に改善し、上段層２０と下段層１０を併せた成品歩留が向上する。

このため、上段層２０を形成する第２の配合原料は、粒径（直径）１０ｍｍ以上２０ｍｍ以下の造粒物を１０質量％以上含むことが必要である。既存の二段点火焼結法においては、特段の原料造粒処理は行なわない。すなわち、一般的な焼結用原料はドラムミキサーで造粒される。その配合原料には１０ｍｍ以上２０ｍｍ以下の造粒物は殆ど含まれない。上記「１０質量％以上」の規定は、これを除外するものである。この比率は、第２の配合原料の全量のみを１００％とした際の比率であり、床敷鉱や、第１の配合原料を合算した全量に対する比率ではない。

上段層２０を形成する第２の配合原料において、粒径（直径）１０ｍｍ以上２０ｍｍ以下の造粒物が１０質量％未満であると、上段層２０の排ガス（＝下段層１０の吸引ガス）中の酸素濃度が十分に高まらず、成品歩留が十分に向上しない。上限については特に限定するものではないが、５０質量％以下とすることが好ましい。より好ましくは、４０質量％以下である。

一方、上段層２０を形成する第２の配合原料において、粒径（直径）２０ｍｍを超える造粒物の比率が１０質量％を超えて含まれると、上段層２０の排ガス（＝下段層１０の吸引ガス）中の酸素濃度の上昇が鈍くなる。そのため、上段層２０の歩留が大きく低下するので、下段層１０の歩留を向上させても補えず、上段層２０と下段層１０を併せた全体の成品歩留は低下する。粒径（直径）２０ｍｍを超える造粒物は含まれないことがより好ましい。

下段層１０を形成する第１の配合原料を構成する造粒物の粒径は、特に限定されるものではないが、造粒物が粗粒になると下段層１０の歩留の向上効果が低下するので、通常通り、粒径（直径）１０ｍｍ未満であることが好ましい。すなわち、第１の配合原料には、粒径１０ｍｍ以上の造粒物を含まないことが好ましい。

上段層２０を形成する第２の配合原料において、粒径（直径）１０ｍｍ以上２０ｍｍ以下の造粒物を１０質量％以上含み、かつ粒径２０ｍｍを超える造粒物は１０質量％以下に調整する方法について説明する。

第１の配合原料を造粒するための原料、第２の配合原料を造粒するための原料は、図２に示したように、各々第１の原料槽群１Ｄ、第２の原料槽群２Ｄよりそれぞれ、第１のドラムミキサー１Ａ、第２のドラムミキサー２Ａへと供給される。第１の原料槽群１Ｄ、第２の原料槽群２Ｄは、各々、所定の種類の赤鉄鉱を収めた原料槽、所定の種類の褐鉄鉱を収めた原料槽、フラックスを収めた原料槽、石灰を収めた原料槽、粉コークスを収めた粉コークス槽（１Ｄ１、２Ｄ１）等、複数の原料槽からなる。第１の原料槽群１Ｄ、第２の原料槽群２Ｄは、各々の原料槽から、必要な種類と量の原料を供給する。

第２の配合原料に含まれる造粒物の粒径を大きくし、粒径（直径）１０ｍｍ以上２０ｍｍ以下の造粒物を１０質量％以上含み、かつ粒径２０ｍｍを超える造粒物を１０質量％以下とするには、図２に示したように、第２の原料槽群２Ｄに、微粉鉱を供給する微粉鉱槽２Ｄ２を設ける。そして、微粉鉱槽２Ｄ２から造粒物の付着粉として作用する粒径０．１２５ｍｍ以下の微粉鉱の量を従来より多く供給し、造粒する。すなわち、上段層２０を形成する第２の配合原料全体の質量に対し、微粉鉱を２０％以上、６０％以下配合することで造粒物の粒径を増加させる。

このとき、造粒を円滑に促進するために、第２のドラムミキサー２Ａでは造粒時間を多くとるのがよい。
ただし、造粒時間が長すぎたり、造粒時に添加する造粒水分が多すぎると、粒径２０ｍｍを超える造粒物は１０質量％を超えることがあるので、微粉鉱の量や、使用する造粒設備（ドラムミキサー、高速撹拌ミキサー、皿型造粒機）等に応じて、これらを調整する。

あるいは、第２の配合原料において、粒径（直径）１０ｍｍ以上２０ｍｍ以下の造粒物を１０質量％以上含み、かつ粒径２０ｍｍを超える造粒物を１０質量％以下とするには、図３に示したように、予め粗粒に造粒した造粒物を後から添加してもよい。
すなわち、別ライン（別系統）で予め造粒した粒径（直径）１０ｍｍ以上２０ｍｍ以下の造粒物を造粒物槽４に用意しておき、造粒物槽４から、第２のドラムミキサー２Ａで造粒した造粒物に適当量追加し、第２のホッパ２Ｂに供給することにより、第２の配合原料において、粒径（直径）１０ｍｍ以上２０ｍｍ以下の造粒物を１０質量％以上含み、かつ粒径２０ｍｍを超える造粒物を１０質量％以下とすることができる。

さらに、図４、５に示したように、上段層２０を形成する第２の配合原料は、第２のドラムミキサー２Ａに代えて、高速撹拌ミキサー２Ａ１および／または皿型造粒機２Ａ２で造粒することが好ましい。なお、図４、５において、第１の原料槽群１Ｄ、第２の原料槽群２Ｄの図示は省略している。

高速撹拌ミキサー２Ａ１および／または皿型造粒機２Ａ２を採用すれば、撹拌力が高いので造粒強度が向上し、上段層２０の通気性が向上する。その結果、さらに生産性が向上する。特に、図５に示したように、高速撹拌ミキサー２Ａ１により造粒した後に、さらに、皿型造粒機２Ａ２で造粒することで、第２の配合原料が造粒されていると生産性がより一層向上する。もちろん、図４に示したように、高速撹拌ミキサー２Ａ１または皿型造粒機２Ａ２のいずれか一方のみで造粒してもよい。高速撹拌ミキサー２Ａ１としては、たとえば、アイリッヒミキサー（商品名）が使用でき、皿型造粒機２Ａ２としては、たとえば、パンペレタイザーが使用できる。

なお、第２の配合原料を造粒するにあたって、図２に示したように、微粉鉱を添加して第２のドラムミキサー２Ａで造粒する場合、好ましい造粒水分量は、第２の配合原料全体を１００質量部としたものに対し、６．５質量部以上、９．５質量部以下であり、好ましい造粒時間は、造粒水分添加前は、３０秒以上、６分以下、造粒水分添加後は、１分以上、１０分以下、である。
一方、図４、５に示したように、微粉鉱を添加して高速撹拌ミキサー２Ａ１（アイリッヒミキサー（商品名））および／または皿型造粒機２Ａ２（パンペレタイザー）で造粒する場合、好ましい造粒水分量は、第２の配合原料全体を１００質量部としたものに対し、７．２質量部以上、８．８質量部以下である。また、図４に示したようにアイリッヒミキサー（商品名）またはパンペレタイザーの一方で造粒する場合、好ましい造粒時間は、造粒水分添加前の処理は行わず、水分添加後は、３０秒以上、１０分以下である。さらに、図５に示したようにアイリッヒミキサー（商品名）とパンペレタイザーで造粒する場合、好ましい造粒時間は、造粒水分添加前の処理は行わず、水分添加後は、アイリッヒミキサー（商品名））で３０秒以上、５分以下、パンペレタイザーで１分以上、１０分以下である。

本発明において、第２の配合原料に含まれるカーボン系凝結材の粒度は、メディアン径で３ｍｍ以上５ｍｍ以下とすることが好ましい。

従来、通常焼結（一段）では、適切な焼結の最高温度を得るためには、粉コークスの適正粒径は３ｍｍ以下とされている（下村 泰人、”総説－焼結過程の解析（第１報）” 富士製鉄技法，Ｖｏｌ．９（１９５９），Ｎｏ．４，ｐ．３８９－４００）。これは、粒径が小さいほど焼結温度を高くできるためである。しかしながら、本発明においては、上段層２０における粉コークス等のカーボン系凝結材の大きさは、３ｍｍ以上の大きさのものを含むメディアン径（メジアン径＝中央値）で粒径３ｍｍ以上と粗粒化することが好ましい。
カーボン系凝結材の大きさを大きくすることにより、上段層２０に配合したカーボン系凝結材の燃焼速度が緩慢になり、より酸素消費速度が低下する。そのため、上段層２０の排ガス（＝下段層１０の吸引ガス）中の酸素濃度をさらに高める効果がある。
一方、カーボン系凝結材の粒度が粒径５ｍｍを超えると、上段層２０を焼結する際の焼結温度が十分に得られない虞がある。

このように、第２の配合原料に含まれるカーボン系凝結材の粒度をメディアン径で３ｍｍ以上５ｍｍ以下とすることにより、成品歩留および焼結生産性の双方がさらに向上する。

ここで、カーボン系凝結材とは、燃焼用の炭材であり、粉コークス、無煙炭のいずれか１種以上を意味する。また、粒径は、質量基準のメディアン径を採用し、篩を使用した粒度測定（ＪＩＳ Ｚ ８８０１－１、ＪＩＳ Ｚ ８８００－２）により決定する。

なお、第１の配合原料と、第２の配合原料は同じ原料であってもよいし、各々種類の異なる鉄鉱石や、副原料等を、各々異なる配合比で造粒したものでもよい。

ドワイトロイド（ＤＬ）式焼結機による焼結鉱の製造方法を模擬し、以下の条件のφ３００ｍｍの焼結鍋試験により、本発明の二段装入二段点火焼結法の効果を検証した。

１）基本条件
装入および点火方法を以下に述べる。
層厚はそれぞれ３６５ｍｍ層（上段層２０用）および層厚４３５ｍｍ（下段層１０）の二層とした。
直径３００ｍｍ、高さ５００ｍｍの円柱形の下段用鍋、および直径３００ｍｍ、高さ３００ｍｍの円柱形の上段用鍋を準備し、それぞれ第１の配合原料（下段層１０用、層厚４３５ｍｍ分）および第２の配合原料（上段層２０用、層厚３００ｍｍ分）を装入しておく。なお、下段層１０については、粒径１０～１５ｍｍの床敷鉱２ｋｇを敷いてから第１の配合原料を装入する。なお、この床敷鉱は、層厚４３５ｍｍに含まれない。
まず第１の配合原料を装入した鍋をセットして、１１００℃１分間点火した。点火終了後、直ちに下段用鍋に層厚６５ｍｍ分の原料を装入した後に第２の配合原料（層厚３００ｍｍ分）を装入した上段用鍋を下段用鍋の上にセットして、直ちに１１００℃１分間点火した。

焼結時の吸引風量は、点火開始から１．３Ｎｍ^３／ｍｉｎ一定とした。
下段層１０からの排ガス温度がピークとなった時刻から３分後に送風を停止し、焼結終了とした。

２）配合原料
原料の配合条件を表１に示す。
試験ケースは一括造粒ケース（上段層２０と下段層１０が同一配合）および分割造粒ケース（上段層２０、下段層１０が異なる配合）である。一括造粒ケースにおいては、表１に示した一括造粒用配合（イ）の配合で造粒し、造粒後に質量比４５．４％と５４．６％に分割してそれぞれ第２の配合原料（上段層２０を形成）と第１の配合原料（下段層１０形成）とした。分割造粒ケースにおいては、上段層用配合（ロ）の配合で造粒し、第２の配合原料とし、下段層用配合（ハ）の配合で造粒し、第１の配合原料とした。なお、表１の赤鉄鉱Ａ、Ｄの銘柄の違い、褐鉄鉱Ｂ、Ｃの銘柄の違いは産地の違いによる。また、橄欖岩はフラックスを形成する。

カーボン系凝結材としては、粉コークスを用い、粉コークス配合比は、一括造粒、分割造粒（上段層２０および下段層１０）に共通して、表１に示す総計１００％に対し、外数で５．０％とした。また、この５％は、上段層２０の小計量４５．４％、下段層１０の小計量５４．６％に比例して、各層の粉コークス割合が均一になるよう平均的に分配されている。

カーボン系凝結材（粉コークス）の粒度分布を表２に示す。一括造粒用配合（イ）、および分割造粒ケースの下段層用配合（ハ）に配合する炭材は［メディアン径］で１．１ｍｍの炭材ａ（通常の焼結用サイズ）を用いた。分割造粒ケースの上段層用配合（ロ）に配合する炭材は、試験ケースによって、上記炭材ａの他、［メディアン径］３．４ｍｍの粗粒の炭材ｂも用いた。なお、表２中で、－０．２５ｍｍは、０．２５ｍｍ未満の炭材であり、０．２５－１．０ｍｍは、０．２５ｍｍから１．０ｍｍの大きさである炭材であり、各々の数値は、質量％を示す。表２、３の他の粒径に関する表記も同様である。

３）造粒方法
１．一括造粒ケース（造粒物ａ）
ドラムミキサー（直径６００ｍｍ、回転数２５ｒｐｍ）で表１の一括造粒用配合（イ）の配合物を４分間混合後、造粒水分を添加してさらにドラムミキサーで４分間処理し、造粒物ａを造粒した。造粒水分は、質量比で、表１に示した一括造粒用配合（イ）での総計１００を１００％とした場合に対し７．０％添加した。

２．分割造粒ケース（造粒物ｂ～ｅ）
下段層１０を形成する第１の配合原料である造粒物ｂは、ドラムミキサー（直径６００ｍｍ、回転数２５ｒｐｍ）で表１の下段層用配合（ハ）の配合物を４分間混合後、造粒水分を添加してさらにドラムミキサーで４分間処理することにより造粒した。造粒水分は、質量比で、表１に示した下段層用配合（ハ）での総計４５．４を１００％とした場合に対し外数で６．０％添加した。

上段層２０を形成する第２の配合原料は、ドラムミキサーによる造粒とアイリッヒミキサー（商品名）（高速撹拌ミキサー２Ａ１）およびパンペレタイザー（皿型造粒機２Ａ２）による造粒の二水準設けた。
ドラムミキサーによる上段層２０を形成する第２の配合原料である造粒物ｃの造粒は、上段層用配合（ロ）を４分間混合後、造粒水分を添加してさらにドラムミキサーで４分間処理により行った。造粒水分は、質量比で、表１に示した下段層用配合（ロ）での総計５４．６を１００％とした場合に対し外数で７．８％とした。

アイリッヒミキサー（商品名）およびパンペレタイザーによる上段層２０を形成する第２の配合原料である造粒物ｄ、ｅの造粒は、アイリッヒミキサー（商品名）（パン直径８００ｍｍに撹拌羽根が１本内臓されており、回転速度は、パンは２０ｒｐｍ、撹拌羽根は３００ｒｐｍである。）で造粒水分と共に上段層用配合（ロ）を１分間処理した後に、パンペレタイザー（直径８００ｍｍ、リム高さ１５０ｍｍ、傾斜角５０°、回転数２５ｒｐｍ）で５分間処理することにより行った。造粒水分は、質量比で、表１に示した下段層用配合（ロ）での総計５４．６を１００％とした場合に対し外数で８．５％（造粒物ｄ）および９．０％（造粒物ｅ）の２水準添加した。

ここで、以上の条件をまとめたものと、それによって造粒された造粒物の粒径を表３に示す。なお、表３中で、＋２０ｍｍは２０ｍｍ超の造粒物、１０－２０ｍｍは、１０－１５ｍｍと１５－２０ｍｍの造粒物の和である。表中数値は質量％である。
粒径分布は、造粒物を３００ｇまで縮分した後に、１１０℃で２時間以上乾燥処理した後に、ロータップ振トウ機で１５秒間篩分処理して、２ｍｍの篩目、５ｍｍの篩目、１０ｍｍの篩目、１５ｍｍの篩目、２０ｍｍの篩目の各篩目に残留した量を各粒径の収率とした。

４）評価方法
各ケースについて、成品歩留、生産性を評価した。
成品歩留は、焼結後、得られた焼結ケーキを、２ｍの高さから４回落下処理を行い、床敷鉱を除く粒径＋５ｍｍ以上を焼結成品とした。そして、焼結成品重量（焼結成品質量）を、床敷を除くシンターケーキ重量で除した値を成品歩留と定義した。
焼結時間は、下段層１０の点火時刻から下段層１０からの排ガス温度がピークとなった時刻までの所要時間とした。
生産率は、成品量を上記焼結時間と鍋底面積で割って算出した。

５）試験結果
試験条件を表４の上段に、試験結果を表４の下段に示した。なお、増加率は、各実施例の生産率を、比較例１の生産率にて割って算出した値である。

比較例１に示すように、上段層２０を形成する第２の配合原料において、１０ｍｍ以上２０ｍｍ以下の造粒物の量が１０質量％未満として、二段装入二段点火を行うと、下段層１０の歩留が低下するため、全体の成品歩留が低い。これは、下段層１０の焼結が低酸素濃度焼結に陥ることによる悪影響である。

一方、発明例１－１に示すように、粒径１０ｍｍ以上２０ｍｍ以下の造粒物が１０％以上含まれる造粒物ｃを上段層２０に用いて二段装入二段点火すると、通気性向上、伝熱促進により、焼結時間が短縮され成品歩留も向上する。なお、造粒物ｃを上段層２０に用い、粗粒の炭材ｂを上段層２０に用いる（発明例１－２）ことによって、さらに成品歩留が向上する。

発明例２に示すように、上段層２０を形成する第２の配合原料をアイリッヒミキサー（商品名）およびパンペレタイザーで造粒して、粒径１０ｍｍ以上２０ｍｍ以下の造粒物の比率をさらに高めた造粒物ｄを用いると、発明例１－１、１－２よりもさらに成品歩留が向上する。しかしながら、比較例２に示すように粗粒化が進みすぎ、２０ｍｍ超の造粒物の比率が１０質量％を超えると（造粒物ｅを用いた）、成品歩留が悪化する。

本発明によれば、二段装入二段点火焼結法において、焼結鉱の生産性を向上させることができるので、省エネルギーおよび低コスト化が可能となるという特段の産業上の利用性を有する。

１Ａ…第１のドラムミキサー、１Ｂ…第１のホッパ、１Ｃ…第１の点火器、１Ｄ…第１の原料槽群、１Ｄ１…粉コークス槽、１０…下段層、１０Ａ…下段層燃焼帯、２Ａ…第２のドラムミキサー、２Ａ１…高速撹拌ミキサー、２Ａ２…皿型造粒機、２Ｂ…第２のホッパ、２Ｃ…第２の点火器、２Ｄ…第２の原料槽群、２Ｄ１…粉コークス槽、２Ｄ２…微粉鉱槽、２０…上段層、２０Ａ…上段層燃焼帯、３…焼結部、４…造粒物槽、５…下流方向、６…下方吸引

Claims (2)

1. ドワイトロイド（ＤＬ）式焼結機を構成するパレットに、
   含鉄原料、副原料、カーボン系凝結材を混合して造粒した第１の配合原料を供給して下段層を形成し、
   前記下段層の上部から点火し、下方から空気を吸引することにより前記下段層の焼結を開始し、
   点火後の前記下段層上に、含鉄原料、副原料、カーボン系凝結材を混合して造粒した第２の配合原料をさらに供給して上段層を形成し、
   前記上段層に点火し、下方から空気を吸引することにより前記上段層の焼結を開始し、
   その後も下方から空気を吸引することにより、前記上段層および前記下段層を焼結する二段装入二段点火焼結法による焼結鉱の製造方法であって、
   前記下段層を形成する前記第１の配合原料は、粒径（直径）１０ｍｍ未満の造粒物であり、
   前記上段層を形成する前記第２の配合原料は、粒径（直径）１０ｍｍ以上２０ｍｍ以下の造粒物を１０質量％以上含み、かつ粒径２０ｍｍを超える造粒物は１０質量％以下であることを特徴とする焼結鉱の製造方法。
2. 前記第２の配合原料に含まれる前記カーボン系凝結材の粒度をメディアン径で３ｍｍ以上５ｍｍ以下とすることを特徴とする請求項１に記載の焼結鉱の製造方法。

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