JPH01316427A - 高炉による製鉄のための高品質低ＳｉＯ↓２焼結鉱の製造法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、高炉による製鉄のための高品質低ＳｉＯ□焼
結鉱の製造法に関する。

（従来の技術） 高炉製銑法の主要原料である焼結鉱は、以下のようにし
て製造されるのが一般的である。まず、約１０１以下の
鉄鉱石粉に石灰石、ドロマイト、転炉滓などの含ＣａＯ
副原料粉、珪石、蛇紋岩などの含ＳｉＯ□副原料および
コークス粉、無煙炭粉などの炭材、さらに適量の水分を
加えて混合、造粒する。

つぎに、この擬似粒子化した配合原料を火格子移動式の
焼結機パレット上に５００ｍｍ前後の高さに充填し、こ
の充填ベツド表層部の炭材に点火し、下方に向けて空気
を吸引しながらコークスを燃焼させてそのときに発生す
る燃焼熱によって配合原料を焼結し、焼結ケーキを製造
する。この焼結ケーキを破砕、整粒し、３〜５１以上の
粒子を成品焼結鉱として高炉に装入する。なお、高炉装
入原料として不適な粉の焼結鉱は返鉱と呼ばれ、焼結鉱
の原料として戻される。

高炉を安定かつ高効率で操業するには高品質の焼結鉱が
要求され、冷間強度、被還元性、耐還元粉化性などの品
質が厳しく管理されている。また、焼結鉱の製造コスト
の面から、歩留（成品焼結鉱／焼結ケーキ）の高いこと
が要望されている。

（発明が解決しようとする課題） 焼結鉱の化学組成は、５ｉＯｚ　：約５〜６％、Ｃａｂ
／５ｉＯｚ＝　１．２〜２．０が普通である。ここで、
焼結鉱中ＳｉＯ□％をこのような値に管理しているのは
、歩留および冷間強度を高いレベルに維持するためであ
り、わざわざ含ＳｉＯ□副原料を添加して調整している
。一方、焼結鉱中Ｓｉｎ、％は低いほど、■含ＣａＯ副
原料粉の削減、■高炉スラグ量の減少などが可能となり
、焼結鉱製造の炭材原単位および高炉燃料比が低下でき
る。すなわち、銑鉄製造コスト低減の経済的効果が極め
て大きく、この焼結鉱中Ｓｉｎ、の低減は鉄鋼業におけ
る今後の重要課題となっている。

現在入手可能な鉄鉱石中のＳｉｎ、は１％以下から１０
％近くまで種々ある。したがって、低ＳｉＯ２焼結鉱の
製造には５ｉｎ２含有量の少ない鉄鉱石を使用するのが
よいことは容易に考えつく。しかし、以下に詳述する如
く大きな障壁がある。なお、鉱石単独で焼結鉱中ＳｉＯ
□≦４％を可能とする鉄鉱石を低Ｓｉｎ、鉄鉱石と呼ぶ
。また、低ＳｉＯ２焼鉱石は、■主要脈石が石英で緻密
質、■粘土を主要脈石としてかつゲーサイト（ＦｅＪｉ
　ＨＨｚＯ）を含有し、１０００°Ｃ以上に加熱したと
きの水銀圧入性気孔量が０．０４ｃＪ／ｇ以上の多孔質
となる鉄鉱石、に大別できる。

多孔質低ＳｉＯ□鉄鉱石を使用して焼結鉱中ＳｉＯ□％
を低下するときに、とくに大きな問題が発生する。

第６図にその代表例を示すように歩留および冷間強度（
ＳＩｕＪＩＳ法落下強度）、耐還元粉化性（ＲＤＩ：日
本鉄鋼協会・製銑部会法の還元粉化指数）などの重要な
品質が悪化してしまう。このように、従来の技術では高
品質の低ＳｉＯ□焼結鉱を高歩留で製造することは極め
て難しい。

本発明の目的は、現状粒度の含ＣａＯ副原料と多孔質低
Ｓｉｎ、鉄鉱石から、現状の焼結鉱設備をほとんど改造
しないで高品質の低ＳｉＯ□焼結鉱を製造することがで
きる方法を提供することである。

（課題を解決するための手段） 本発明は、ゲーサイト（Ｆｅ２Ｏ２・１ｈＯ）を含みか
つＳｉｎｇ≦３．５％の鉄鉱石粉、含ＣａＯ副原料粉お
よび炭材粉から成る配合原料、あるいは該原料に返鉱を
加えた配合原料の返鉱を除いた部分を指数［（ＣａＯ％
−１，２×ＳｉＯ２％）／（Ｆｅ％）］が０．０８≦［
（ＣａＯ％−１，２ＸＳｉＯ２％）／（Ｆｅ％）］≦０
．２５となるように含ＣａＯ副原料粉配合比率を調整し
、水を加えて混合し造粒した配合原料を粉コークスの燃
焼熱で焼結することを特徴とする高炉による製鉄のため
の高品質低Ｓｉｎｇ焼結絋の製造法である。

焼結機パレット上に配合原料を他の焼結鉱用原料と混合
させずに局部的に偏在した状態で装入して焼結すること
も可能である。

（作　用） 発明者らは、多孔質低Ｓｉｎ、鉄鉱石の表面にＣａＯ粉
末を付着させ、走査電子顕微鏡の中で焼結機ベツド内の
ヒートパターンに合わせて加熱し、加熱過程での融液の
挙動および鉱物生成の直接観察、さらに冷却後試料断面
組繊の観察を行って、当該鉄鉱石使用時の歩留、品質悪
化原因について研究し、以下のことを発見した。

（１）カルシュラム・フェライト系融液が生成し、その
融液は多孔質鉄鉱石の特徴である多数気孔の中へ急速に
侵入して、酸化鉄粒子を分断する。

（２）　　このときＣａＯ量が多量に存在すると、融液
と酸化鉄が反応して針状カルシュラム・フェライトが生
成する。

（３）　　ＣａＯ量が少ないと、融液量が不足すると共
に融液の流動性が低下して、分断された酸化鉄粒子は粒
状へマタイト（従来言われている骸晶状菱形の２次へマ
タイトとは異なる）としてシリケートに取り囲まれて残
り、かつ１００〜１１０００ａの粗大な気孔が発生する
。

（４）　　上記（３）の組織が歩留および品質の悪化の
主ＣａＯを十分に配合して、粒状へマタイトと粗大気孔
主体の組織生成を抑制し、針状カルシュラム・フェライ
ト主体の組織を得ることによって、歩留および品質を現
状レベルより向上あるいは維持するものである。

本発明に至るまでの課題は、添加Ｃａ０１ＪＩの決定法
であった。まず、第１表に示したＳｉＯ，＝約１．２．
３．５％の三種の多孔質低ＳｉＯ２鉄鉱石粉を選び、こ
の鉄鉱石粉と石灰石粉およびコークス粉３．１％から成
る配合原料を使って焼結鉱製造実験を行い、ＣａＯの適
正量について研究した。実験結果は、従来からよく行わ
れているように、焼結鉱中ＣａＯ％あるいはＣａｂ／Ｓ
ｉｎ、で整理してみた。この中で、よりまとまった方の
ＣａＯ／５ｉＯｚで整理した結果を第２図に示す。全体
としてＣａＯ／ＳｉＯ□の増大で歩留および品質が改善
される傾向は認められるものの、単純にＣａＯ／ＳｉＯ
□だけでは統一的に整理できない。そこで、各種の指数
を考え、第２図の結果が統一的に整理できるか研究した
。数多くの検討結果から見出した指数が（１）式に示す
Ｒｃｍ。である。

Ｒｅｌｍ。＝［（ＣａＯ量−１，２ＸＳｉＯｚχ）／（
Ｆｅχ）］　　（１）指数ＲＣａ。を用いると、第２図
の結果は第１図のように一括してまとめることが可能に
なった。

第１表 続いて、歩留およびＳｌ、ＲＤＩの品質が現状の高レベ
ル以上となるＲ　ｃｍ。値について調べた。第１図に併
記しているように、歩留≧８０％、Ｓ１２９０％および
ＲＤＩ≦３５％を同時に満足させるには、指数Ｒｃｍ。

を０．０８から０．２５の間に調整する必要のあること
を発見した。ＣａＯ量が多すぎるととくに歩留が低下す
るのは、焼結ベツド内で融液過多現象がおこって焼けむ
らが発生するためと考えられる。

また、上記の配合原料に返鉱を、返鉱を含む全原料中の
１０．２０．３０％になるように加えた試験も行った。

ここでの返鉱は通常原料、時のもので５ｉｎｚ：５．６
％、ＣａＯ／５ｉＯｚ　：　１．８６である。勿論、焼
結ケーキと同一組成の返鉱であれば第１図の関係は容易
に得られる。返鉱を除いた配合原料の組成と異なる返鉱
を使用しても、返鉱は殆ど再溶融しないため、第３図の
ように返鉱を除く原料について指数Ｒｃｍ。を適用すれ
ばよことを確認した。

次に、焼結パレット上に配合原料を他の焼結鉱用原料と
混合させずに局部的に偏在した状態で装し 大して焼結するこｔについて説明する。

現実には、資源的制約から低Ｓｉｎ、鉄鉱石を多量に入
手することは難しい。したがって、焼結ベツド全体を上
記の低Ｓｉｎ、鉄鉱石主体の配合原料（以後、低ＳｉＯ
２配合原料と呼ぶ）で満たして焼結できる例はあまり多
くはないと予測される。そこで、さらに研究を続け、第
４図のように焼結ベツドの一部に低５ｉ（ｈ配合原料を
偏在させた焼結操業法を考えた。操業結果は後述の実施
例に示すように、いずれの偏析状態でも、すなわち焼結
ベツド上に低ＳｉＯ□配合原料を局所的に偏在させてや
れば、低ＳｉＯ２配合原料だけで操業したときと同等あ
るいは若干向上する成績が得られることを確認した。

具体的には、まず現在使用されている原料の中から、Ｓ
ｉｎｇ≦３．５％のゲーサイトを含む鉄鉱石粉、返鉱（
無くても良い）、含ＣａＯ副原料粉および炭材粉を切り
出すが、含ＣａＯ副原料粉は返鉱を除く配合原料につい
て０．０８≦ＲＣ１１゜≦０．２５となるように調節す
る。炭材添加量、造粒およびその後の焼成などは通常の
方法でよい。焼結過程では、多量のカルシュラム・フェ
ライト系融液が発生して、粒状へマタイトと粗大気孔主
体の組織生成を抑制し、針状カルシュラム・フェライト
主体の組織を造ることによって、高歩留で高品質の低Ｓ
ｉＯ□焼結鉱を得ることができる。原焼結機がそのまま
適用でき、簡便な方法で効果が大きい。

また、低ＳｉＯ□鉄鉱石の量が少ないときには、上記の
成分調整された低ＳｉＯ□配合原料を第５図に示すよう
な比較的簡単な方法で通常の原料とは混合しないように
焼結機に装入すれば良い。ここで特に重要なことは、出
来るだけ通常の原料との混合を避けることである。通常
原料と一緒に造粒機に入れることは絶対にしてはならな
い。この場合は組成の異なる２種の焼結鉱粒子が混合さ
れて高炉に送られる事になるが、設備増強は少なくて大
きな効果が得られる利点がある。

（実施例） 以下に、実施例を示して、本発明の詳細な説明する。

料１００％で焼結鉱を製造したときの結果である。

Ｓｉ０１％は従来の値に比較して著しく低いが、歩留お
よび品質は通常のものよりやや優れているのが明瞭であ
る。このように、本発明法によって高品質の極低Ｓｉ０
ｇ焼結鉱を高歩留で製造できるようになった。また、含
ＣａＯ副原料としてドロマイト粉あるいは転炉滓なども
使用したが、同−Ｒｅｌ。では石灰石の場合と同じ効果
が認められた。なお、当該低Ｓｉｎ、配合原料に、元来
焼結鉱の歩留、品質に悪影響を及ぼさない緻密質低Ｓｉ
Ｏ□の鉄鉱石粉、ミル・スケールなどの低ＳｉＯ□原料
を配合しても、指数Ｒｃｍ。を０．０８〜０．２５に調
整すれば、何ら問題はない。

第２表 備考：原料の組成 実施例２ 第３表中操業１は第４図中（ａ−１）の偏析を第５図（
ａ）の２段装入装置を使って実現させた場合の結果であ
る。全体でＳｉｎ、が４％以下の高品質焼結鉱が得られ
た。同表には偏析させない場合の結果を併記したが、本
発明法の効果の大きいことが明瞭である。なお、低Ｓｉ
Ｏ□配合原料を焼結ベツドの下層（第４図中（ａ−２）
参照）に偏在させた場合も試験してみた。品質は変わら
無かったが、当該配合原料は低温度で焼結が可能なため
、歩留は上層に偏在させた場合に比べて１．５％程度低
く、通常の原料１００％のときと同程度であった。

第　　　３　　　表 （ζμＶ−’ＪｔＪυｄ　；　ｌ’、ｌ’ｅ＝ｂ３．υ
ｌ　ン６、　Ｌ；ａＬｌ　　＝（、’３（ン（３，５Ｉ
Ｕｚ＝５．Ｌｉ２：ｌ’ｂ実施例３ 第４図中（ｂ−１）および（ｂ−２）の偏析を第５図（
ｂ）のように焼結機装入装置上のホッパー３内に仕切表 板６を設置して実現させた。第４＃は第２表操業１と同
じ原料を使って操業したときの結果例である。焼結鉱の
化学組成は第３表中操業１の場合とほとんど同じであっ
た。第４表の結果は第３表中操業１と同等の良好な成績
である。

第　　　４　　　表 ｍｌ　　第３表中［低ＳｉＯ□配合原料」と同じ本２　
第３表中「通常の配合原料）と同じ実施例４ 第４図中（ｃ）の偏析を、■第５図（ｃ−１）のように
焼結機装入装置上のホッパー３内に仕切板６を設置した
場合、および■ホッパー３へ擬似粒子を搬送するベルト
・コンベヤー８上で第５図（ｃ−２）のように通常の配
合原料２の擬似粒子群の上に低５ｉ０２配合原料１を乗
せて搬送する場合の２方法で検討した。第２表操業１お
よび第３表の低５ｉ０２配合原料を使用したときの焼結
操業結果例を第５表に示した。全原料中で低ＳｉＯ□配
合原料が数％でも本発明法の効果が発現し、５ｉＯ１＝
５〜６％の通常の焼結鉱の場合と同等の歩留、品質が得
られた。

第５表中操業３および４の結果と同一原料を使用した第
３表および第４表の結果を比較すると、耐還元粉化性が
若干劣るものの、通常の焼結鉱のＲＤＩ値と同レベルで
あり、本発明法は高品質の低ＳｉＯ□焼結鉱の製造に極
めて効果的であることが明瞭である。

なお、操業２および４として、第５図（ｃ−２）ではホ
ッパー１直近のベルト・コンベヤー８上で整然と２層に
分かれているが、低Ｓｉｎｇ配合原料１および通常の配
合原料２が夫々造粒された後に第５図（ｃ−２）のよう
にベルト・コンベヤー上に各配合原料が２層に乗せられ
、しかる後にベルト・コンベヤーの乗り継ぎなどによっ
て２層の状態が崩れても効果に変りなかった。

低ＳｉＯ□配合原料の焼結ベツド内局所的偏在法の実施
例については、ここでは５ｉ０２−０．８％の鉄鉱石を
使用した場合を示したが、第１表中の他のＳｉＯ□％の
異なる鉄鉱石でも同様の歩留と品質が得られることを確
認している。

（発明の効果） 以上の通り、本発明によれば、これまで焼結鉱の歩留お
よび品質を低下するために問題とされても・ いたゲーサイトを含勢多孔質の低ｓｉｏ、鉄鉱石を使用
して、従来と同様あるいはそれ以上の歩留および品質の
焼結鉱を、しかも低Ｓｉｎ、で得ることが可能である。

また、鉄鉱石中に占める低ＳｉＯ□鉄鉱石の割合が山元
での事情、配船状況などによって変わっても十分対応で
き、その割合は数％〜１００％までの広い範囲で高品質
の焼結鉱の製造ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は返鉱を配合しないときの指数Ｒｃ、。と焼結鉱
の歩留、品質の関係図、 第２図は第１図に示した焼結鉱のＣａｂ／Ｓｉｎ、と歩
留、品質の関係図、 第３図は返鉱を配合したときの指数Ｒｃｍ。と焼結鉱の
歩留、品質の関係図、 第４図は焼結ベツド断面における低ＳｉＯ□配合原料の
偏析状態模式図、 第５図は第４図の低５ｉｆｔ配合原料の偏析状態を実現
させるための既存設備を活用した装入方法を示す図、 第６図は多孔質像５ｉ０２鉄鉱石を配合したときの焼結
鉱中５ｉ０２と焼結操業成績の関係図である。 ■・・・低ＳｉＯ□配合原料１．２・・・通常の配合原
料、３・・・ホッパー、４・・・焼結鉱フィーダー、５
・・・スローピング・シュート、６・・・仕切板、７・
・・焼結機パレット、８・・・ベルト・コンベヤー、９
・・・配合原料Ａ１１０・・・配合原料Ｂ、１１・・・
配合原料Ｃ０代理人　弁理士　　秋　沢　政　光 他１名 第１図 曲己合原科学ＲＣＱＯ（−） 左Ｚ図 スｔ　Ｍｔｊｂ中　ＣａＯ／　５ＬＯｚ　　＜−を汀３
図 返鉱芝Ｐ余〈配合増便科学Ｒｃａｏ　＜−）７ｔ’４図 ７１−５図 （Ｑ）　　　　　　　　　　　　　　　　　Ｃｂ）１６
図 ″）＆！Ｆ８粗中Ｓｉ　Ｏｚ　（％）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）ゲーサイト（Ｆｅ＿２Ｏ＿３・Ｈ＿２Ｏ）を含み
   かつＳｉＯ＿２≦３．５％の鉄鉱石粉、含ＣａＯ副原料
   粉および炭材粉から成る配合原料、あるいは該原料に返
   鉱を加えた配合原料の返鉱を除いた部分を指数［（Ｃａ
   Ｏ％−１．２×ＳｉＯ＿２％）／（Ｆｅ％）］が０．０
   ８≦［（ＣａＯ％−１．２×ＳｉＯ＿２％）／（Ｆｅ％
   ）］≦０．２５となるように含ＣａＯ副原料粉配合比率
   を調整し、水を加えて混合し造粒した配合原料を粉コー
   クスの燃焼熱で焼結することを特徴とする高炉による製
   鉄のための高品質低ＳｉＯ＿２焼結鉱の製造法。
2. （２）焼結機パレット上に配合原料を他の焼結鉱用原料
   と混合させずに局部的に偏在した状態で装入して焼結す
   ることを特徴とする請求項１記載の高炉による製鉄のた
   めの高品質低ＳｉＯ＿２焼結鉱の製造法。