JPH03130326A - 高ゲーサイト鉱石を使用する高炉用の焼結鉱の製造法 - 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） 本発明は高ゲーサイト鉱石を使用して高炉用焼結鉱を製
造する方法に関する。

（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１０麺−以下
の鉄鉱石粉に石灰石、ドロマイト、転炉滓などの含Ｃａ
Ｏ副原料粉、珪石、蛇紋岩などの含Ｓ　ｉ　０２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（擬似粒子）を火格子移動式の焼結機パレ
ット上に５００−鶴前後の高さに充填し、この充填ベッ
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、３〜５■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、８？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ｇｌｌコ
コスト面から、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。

焼結鉱の原料鉱石は、従来磁鉄鉱（マグネタイト、Ｆｅ
１Ｏ−）と赤鉄鉱（ヘマタイト、ＦｅｚＯ３）を主体と
したものであったが、世界の良質鉄鉱石賦存状態等の鉱
石事情により次第にゲーサイトＣＦ、０．・Ｈ２Ｏ）を
多く含む磁鉄鉱の使用比率が増大してきている。

（発明が解決しようとする課題） しかし、ゲーサイトはその化学式に示されるように結合
水を含有しており、特に結合水／　Ｔ　、　Ｆ　ｅ≧０
．０３のようなゲーサイトを多く含む鉱石（高ゲーサイ
ト鉱石）は、これを焼結原料として多量に使用する場合
、結合水を除去するために所要熱量が増加するという問
題だけでなく、以下に説明するように歩留および生産性
の低下を引き起こす。

高ゲーサイト鉱石は焼結過程の２５０〜５００℃前後の
温度で結合水が分解・脱水し、かつ亀裂も発生して多孔
質なものに変わる。

焼結過程では、はぼ１２００℃まで昇温するとＣａＯと
へマタイトが反応して粘性の低い融液が生ｒ＆される。

ここで、鉄鉱石が多孔質のときには、その融液は直ちに
鉄鉱石中の気孔および亀裂の中へと侵入する。その際、
ヘマタイト粒子間は急速に分断されて一部は融液に溶は
込み（この現象を同化という）、かつ融液の侵入は速い
ために気孔および亀裂内にあった翼体が融液中に取り残
される。したがって、これらが冷却された後の焼結鉱は
多量の粒状へマタイト粒子とスラグあるいはカルシュラ
ムフェライトとからなる少量の結合相、および多量の１
００〜１０００　ミクロンの粗大気孔から構成されるよ
うになる。多量の粒状へマタイトと多量の粗大気孔の存
在によって耐還元粉化性が、多量の粗大気孔の存在によ
って強度、歩留が低下することになる。さらに、同化が
速いために焼結ベッド内の融液生成帯の空隙が急速に閉
塞され、通ｘ性が悪化して（空気の通過が阻害されて）
コークスなどの炭材の燃焼が遅れ、生産性が低下する。

以上のように、高ゲーサイト鉱石は焼結ベッド内で脱水
して多孔質化し、歩留、強度、還元性状を低下させる問
題を引き起こすため、使用量が増えてきているとはいえ
、まださほど多（はない。

前述のような鉄鉱石事情に鑑みれば、高ゲーサイト鉱石
の効果的使用の開発の意義は大きい。

特開昭５９−１９７５２８号公報には、ゲーサイトを多
量に含有したりモナイト質鉱石の３ＩＩＩＩ以上のもの
を破砕して粒度調整することにより融液生成の促進をは
かＩ）、元鉱として脆弱な鉱石が残留するのを防止する
方法が開示されているが、粗粒の破砕は焼結原料の粒度
低下による生産性の低下につながるという問題がある。

また、特開昭６１−１１３７２９号公報には、高Ａ　ｌ
　ｘ　Ｏｓ磁鉄鉱に高ＭｇＯ鉱石および好ましくは高Ｍ
ｇＯ鉱石を加えて成分調整した予備混合造粒物を焼結原
料として使用することにより高Ａ１□０３或沖含有の二
次へマタイトの形成を抑制して耐還元粉化性の向上をは
かる方法が開示されているが、予備造粒物と他の原料と
の混合・造粒の際に予備造粒物が崩壊して事前造粒効果
が薄れるという問題がある。

さらに、発明者らは先に、高ゲーサイト鉱石は１２００
℃以上の高温に保持するとゲーサイト部の再結晶化によ
って緻密化することを見出し、当該鉱石を焼結鉱製造の
前に県外で加熱処理する方法を発明している　（ｅｌｌ
平１−１４２８０８号）。

この方法は高ゲーサイト鉱石を確実に緻密化できるが、
そのための特別な設備および広大な敷地を必要とする問
題がある。

このように、従来は高ゲーサイト鉱石から耐還元粉化性
が良い焼結鉱を歩留よく製造することは技術的にも経済
的にも困難であった。今後の鉱石事情を考えると高ゲー
サイト鉱石の比較的安価な効果的使用法の確立は重要な
課題であり、本発明は高炉用焼結鉱の原料として高ゲー
サイト鉱石を使用する場合に、Ｉｔ′ａ元粉化性の良い
焼結鉱を歩留よく製造することのできる焼結鉱製造法を
提供する。

（課題を解決するための手段） 本発明は、高ゲーサイト鉱石を原料の一部とする高炉用
の焼結鉱の製造法において、高ゲーサイト鉱石粉の一部
もしくは全量をその＊ま固体燃料粉と混合、造粒し、ま
たは粗粒部と細粒部とに分級してからその粗粒部と固体
燃料粉を混合、造粒し、この造粒原料を焼結ベッドの一
部に偏在させて焼成することを特徴とする高ゲーサイト
鉱石を使用する高炉用の焼結鉱の製造法である。

（作用） 以下に本発明に至った経過について詳しく説明する。

融液が生成するまでに高ゲーサイト鉱石を緻密化してお
けば鉄鉱石中への融液の侵入が阻止でき、問題となる粗
大気孔を多（含む焼結体の形成の抑制が可能となり、高
ゲーサイト鉱石が通常のへマタイト鉱石と同等に利用で
きる。ｍ密化のための具体的手段については、たとえば
ｖｆＩＩＩ平１−１４２８０８号のように、高ゲーサイ
ト鉱石を１２００℃以上の温度Ｔで下記■、■式で定ま
る時間ｔだけ加熱処理してから焼結原料として使用する
とよい。

１２００≦Ｔ≦１４００のとき ｔ≧５−０．０２３（Ｔ　−１２００）　　（ｗｉｎ）
　　−■１４００＜Ｔのとき ｔ≧０．４　　　　　　　　　　（ｗｉｎ）　　・”■
ただし、Ｔ：加熱温度　（’Ｃ） 焼結ベッド内の最高温度は１２５０〜１４００℃が一般
的である。これはｔｌｋＷｊ化が起こる温度ではあるが
、前述のように、通常の化学組成では１２００℃に到達
すると直ちに融液が生成して鉄鉱石中に侵入するため、
緻密化に必要な時間を確保することができない。よって
、融液の存在しない状況下で加熱し、緻密化する必要が
ある。その最も確実な方法は、焼結工程の県外にて処理
することであり、特願平１−１４２８０８号では、加熱
装置の例としてロータリーキルン、シャフト炉、流動層
が示されている。しかし、前述のように、この方法は専
用の加熱装置と広大な敷地を必要とし、採用するに難し
い面がある。そこで、本発明では焼結機そのものを加熱
装置として活用することを考えた。すなわち、高ゲーサ
イト鉱石をほとんど融液の生成しない条件で加熱して１
ｍ密化させ、３ｍｍないし５■以上の大きな粒子はその
＊虫高炉原料として使用し、それより小粒部は返鉱とし
て再度焼結原料として使用するのである。

従来、５〜１０−一の生鉄鉱石を焼結ベッドの床敷焼結
鉱粒子と代替し、上層部から流れてくる高温の燃焼ガス
で当該生鉄鉱石を加熱、脱水して返鉱として再使用する
方法が検討されている　（材料とプロセス、Ｖ　ｏｆ、
　１　（１９８８）、１０４７＝１０４８）−そこでま
ず、高ゲーサイト鉱石粒子を５Ｃ−の床敷となるように
焼結部に装入し、その上に通常の配合原料を装入して焼
結を行い、床敷内の高さ方向の温度分布と加熱後粒子の
ａ孔率を測定してみた。床敷には燃料が含まれていない
ので、温度は床敷の最上１１ｃ＋ｓの部分で１２００℃
以上となったに過ぎず、かつ１３００℃以上には上がら
なかった。しかも１２００℃以上の保持時間は１〜１　
、５　ｗｉｎであり、前述の０式を満たさなかった。ま
た、水銀圧入法で測定した気孔割合あるいは断面の＋２
０μ−の気孔および亀裂の割合からも緻密化は難しいこ
とを確認した（第１図中Ｃ＝０％参照）。

次に、高ゲーサイト鉱石粒子をコークス粉と事前に混合
、造粒し、通常の床敷層の直上あるいは焼結ベッド表層
部にそれぞれ１０ｃｍの厚みに装入し、その他はコーク
ス粉３．２％の通常の焼結鉱原料を４０ｅｌＩの高さに
装入して焼成し、焼成後のシンターケークから高ゲーサ
イト鉱石試料を採取して２〜３−一の粒子の気孔量と圧
潰強度を測定し、緻密化できるかどうか研究した。なお
、このとき３ｍｍ以上の粒子は破砕して粒度調整した。

結果を第１図に示す、高ゲーサイト鉱石粒子の装入位置
によって緻密化の度合は異なるが、配合原料中の炭素濃
度に対応してｍ密化することが認められた。

とくにＣ濃度を１％以上にすると確実に緻密化し、望ま
しい。

続いて、以上の高ゲーサイト鉱石の［’化の焼結操業に
及ぼす効果について、２段装入が可能な連続式のドワイ
トロイド焼結機で加熱処理高ゲーサイト鉱石粒子の＋５
Ｉ６１１１を返鉱の一部として活用する方法で確認した
。高ゲーサイト鉱石原料は上層に装入した（１１表）。

その結果を第２図に示した。なお、高ゲーサイト鉱石は
第１図と同じであり、＋５ｍｍは８％含まれでいた。と
くに、当鉱石が緻密化する０１％以上（第１図参照）で
、生産率（焼結時間）、歩留、冷間強度および耐還元粉
化性の改善されることは明瞭である。

以上のような経過によって本発明に至った１本発明では
緻密化の効果の他に、本来配合原料に加えられていた高
ゲーサイト鉱石白米の結合水がなくなった熱量的効果も
加わったといえる。なお、固体燃料粉はコークスの他に
、無煙炭、高炉〃ス灰など空気で燃焼して発熱する粒子
を含んでいればどんなものでもよい、また、高ゲーサイ
ト鉱石粒子どうしも一部で結合を起こしていた。

さらに、焼１ｉ！ｉ鉱の歩留、品質悪化の主原因となる
「粒状へマタイトと粗大気孔を主体とする構造」は鉄鉱
石の粒度と関連付けると、Ｉ！似粒子中で核粒子となる
粗粒側がその問題の構造を形成する。

それは、既に知られているように、微粉で構成される擬
似粒子付着粉層で一挙に融液ができ、その融液が核粒子
の鉱石の中へ侵入していくからである。そのため、高ゲ
ーサイト鉱石を篩分けて粗粒部だけを加熱処理すれば、
処理量は少なくて大きな効果を得ることができる。粗粒
の粒径としては、一般に核粒子になると知られている１
１ａＩ１１以上のものを加熱処理するとよい。

前述した種々の問題は、焼結過程において高ゲーサイト
鉱石の結合水が除去され、多孔質な粒子となったときに
そのまわりにＣａＯを含んだ原料が存在するために生じ
る０本発明は高ゲーサイト鉱石をＣａＯを含んだ原料と
分離した状態で焼成して緻密化させ、焼結原料として使
用することにより問題を解決するのである。

すなわち、高ゲーサイト鉱石を固体燃料と共存させて焼
結ベッド上の一部に偏在するように装入する。偏在状態
の具体例を第３図に示す。これらの偏在状態を実現する
手段は第４〜７図に示すようにいくつかある。

第４図では高ゲーサイト鉱石粉１と固体燃料粉２に水を
添加しながら造粒機１２で混合、造粒し、高ゲーサイト
鉱石粉と固体燃料粉とからなる造粒原料７を２基の装入
装置１６（２ｐｉ装入法）の一つを使用してベッド内の
上Ｎ＊たは下層に装入し、第３図（ａ）＊たは（ｂ）の
状態を得る。ここで、固体燃料粉の低減からは造粒原料
を下層に装入する方が望ましい、また、ＰＩＩＪ３図（
ｂ）では床敷Ｃの上に装入しているが、床敷Ｃはグレー
トバーの保護のためであり、グレートバーの耐熱温度が
高い場合には床敷は不要となる。シンターケーク破砕後
の小粒も返鉱となることはこれまでと同じである。

第５図では高デーサイ）［５粉と固体燃料粉とからなる
造粒原料７をたとえば５鵬ｍ以上が主体（８０％程度以
上）となるように大きな粒子に造粒し、この高ゲーサイ
ト鉱石粉と固体燃料粉とからなる造粒原料７をその他の
原料の擬似粒子８と一緒にベルトコンベヤー１０によっ
て焼結機ホッパー１４に装入し、次に分級機能付き装入
装置１６　（スリットパー式、整粒・分散式など）を介
して粗粒をベッドの下層に偏在させる。通常の原料では
大部分が５ｍｍ以下であるので、第３図（ｂ）の偏在が
可能となる。ここで、造粒＠１２から出た造粒原料を分
＠＠１３によって所定粒度で篩分して細粒は造粒ｌ１１
１２に戻し、粗粒のみを焼結機ホッパー１４に送ると第
４図の場合に近い大きな効果が得られる。

＠６図では通常の焼結機ホッパー１４の前あるいは後に
簡易ホッパー１５を設け、さらにホッパー１４．１５の
前に分級機１３ａを設置することによって簡易の２８２
装入を行う。簡易ホッパー１５をホッパー１４の前に設
置すれば高ゲーサイト鉱石と固体燃料粉とからなる造粒
原料７を下層に、後に設置すれば上層に賦存させること
ができる。

ここでも、造粒１’ｊｌ１２から出た造粒原料７を事前
に分級しておけば効果は増大する。

第７図では高ゲーサイト鉱石と固体燃料粉とからなる造
粒原料７とその他の原料の擬似粒子８とを一本のベルト
コンベヤー上に間欠に交互に（図中左１０）あるいは連
続で層状に載せ（図中右１０ａ）、２ｍの擬似粒子がで
きるだけ混合しないように焼結機ホッパー１４に送って
焼結機に装入する。これにより第３図（６）の偏在が形
成される。

なお、各手段で高ゲーサイト鉱石を事前に１〜３ｍ＋＋
ｍ以上と以下に分級して、粗粒部のみを造粒機１２また
は混合機１１に固体燃料粉と一緒に装入すると、先に説
明したように造粒処理量は少なくて全量を造粒したとき
とほぼ同程度あるいはそれ以上の効果を得ることができ
る。

（実施例） 以下の実施例において、高ゲーサイト鉱石は第２表に示
す銘柄を用いた。高ゲーサイト鉱石以外の鉄鉱石の質量
割合は、豪州産へマタイト鉱石（脈石；粘土系、ＳｉＯ
，＝４．５％）：南米産緻密質へマタイト鉱石（脈石；
石英系、Ｓ　ｉ　Ｏ２＝　５　、２％）＝１：１として
従来の我が国における通常の原料に合わせた。また、製
品焼結鉱の成分も従来のものに合わせ、Ｓ　ｉ　Ｏ２＝
　５　、４％、ＣａＯ／５ｉ０２＝１．９８になるよう
に通常の石灰石粉、蛇紋岩粉で調整した。固体燃料の平
均粒度は１．１〜１．３１の一般的なものである。なお
、ここで新原料とは返鉱とコークスを除くものをいう、
さらに、従来法とは、全原料を均一に混合、造粒する通
常のプロセスをいう。

実施例１ 配合原料中の固体燃料白米の０％を一定として、高ゲー
サイト鉱石を固体燃料と第３図（ｂ）のように賦存させ
ると歩留、生産率、耐還元粉化性が着しく改善された。

＊た、高ゲーサイト鉱石の粗粒部だけを固体燃料と共存
させると、高ゲーサイト鉱石全量を固体燃料と共存させ
たときよりも生産率は上がった。

実施例２ 高ゲーサイト鉱石に混合する固体燃料割合を在米の全原
料中の固体燃料割合より低減させても、従来法に比較し
て歩留、生産率、耐還元粉化性を向上できた。また、高
ゲーサイト鉱石原料を第３図（ａ）のように賦存させて
もｗ４３図（ｂ）の場合と同様に大きな効果が得られた
。

実施例３ 第３図（ｂ）のように造粒原料をきちっと下層に賦存さ
せた場合に対してやや効果は小さくなるが、従来法に比
較して歩留、生産率、耐還元粉化性は明確に改善された
。

実施例４ 第６図でも歩留、 生産率、 １４１１元粉化性の改善 は明瞭であった。

実施例５ 第７図のような簡易偏析法でも効果は明瞭に現れた。と
くに生産率と耐還元粉化性向上効果は顕著であった。

（発明の効果） 本発明によれば、従来焼結原料として有効に利用するこ
とが困難であった高ゲーサイト鉱石を利用して、耐還元
粉化性の良い焼結鉱を歩留よく高生産性で製造すること
が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は高ゲーサイト鉱石を粉コークスと混合、造粒し
て焼結した後の高ゲーサイト鉱石の気孔割合を示す図、 第２図は生馬ゲーサイト鉱石層中Ｃ濃度、すなわち緻密
化の焼結歩留、生産率、シャッター強度（ＳＩ）、還元
粉化性（ＲＤＩ）に及ぼす影響を示す図、 ｗＪ３図は高ゲーサイト鉱石を固体燃料と共存させて焼
結ベッド上の一部に偏在させて装入した状態を示す図、 第４〜７図は第３図に示した偏在を具体化するための手
段を示す図である。 Ａ・・・高ゲーサイト鉱石粉と固体燃料粉とからなる造
粒原料、Ｂ・・・他の原料、Ｃ・・・床敷、Ｄ・・・グ
レートパー　１・・・高ゲーサイト鉱石粉、２・・・固
体燃料粉、３・・・鉄鉱石、４・・・含Ｃａ　Ｏ副原料
、５・・・含Ｓｉｎ、副原料、６・・・返鉱、７・・・
高ゲーサイト鉱石粉と固体燃料粉とからなる造粒原料、
８・・・その他の原料の擬似粒子、９・・・床敷、１０
．１０ａ・・・ベルトコンベヤー　１１・・・ｒｌ　合
ｍ　、１２．１２　ａ・・・造粒機、１３．１３１・・
・分ｔａｎ、１４・・・焼結機ホッパー　１５・・・簡
易ホッパー　１６・・・装入装置。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）高ゲーサイト鉱石を原料の一部とする高炉用の焼
   結鉱の製造法において、高ゲーサイト鉱石粉の一部ある
   いは全量を事前に固体燃料粉と混合、造粒し、この造粒
   原料を焼結ベッドの一部に偏在させて焼成することを特
   徴とする高ゲーサイト鉱石を使用する高炉用の焼結鉱の
   製造法。
2. （２）高ゲーサイト鉱石を原料の一部とする高炉用の焼
   結鉱の製造法において、高ゲーサイト鉱石粉の一部ある
   いは全量をまず粗粒部と細粒部とに分級し、つぎにこの
   粗粒部と固体燃料粉を混合、造粒し、この造粒原料を焼
   結ベッドの一部に偏在させて焼成することを特徴とする
   高ゲーサイト鉱石を使用する高炉用の焼結鉱の製造法。