JPH0583620B2

JPH0583620B2 -

Info

Publication number: JPH0583620B2
Application number: JP18404789A
Authority: JP
Inventors: Yukihiro Hida; Jun Okazaki; Keiichi Nakamura
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1989-07-17
Filing date: 1989-07-17
Publication date: 1993-11-26
Also published as: JPH0347927A

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する高炉用焼
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10mm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SiO₂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、この疑似粒子化した配合原料（疑似
粒子）を火格子移動式の焼結機パレツト上に500
mm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
によつ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、３〜５mm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。焼結鉱の原料鉱石は、従来磁鉄鉱（マグネタイ
ト、Fe₃O₄）と赤鉄鉱（ヘマタイト、Fe₂O₃）を
主体としたものであつたが、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
（Fe₂O₃・H₂Ｏ）を多く含む鉄鉱石の使用比率が
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.Fe
≧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、ほぼ1200℃まで昇温するとCaO
とヘマタイトが反応して粘性の低い融液が生成さ
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け込み（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
び亀裂内にあつた気体が融液中に取り残される。
したがつて、これらが冷却された後の焼結鉱は多
量の粒状ヘマタイト粒子と、スラグあるいはカル
シウムフエライトとからなる少量の結合相、およ
び多量の100〜1000ミクロンの粗大気孔から構成
されるようになる。多量の粒状ヘマタイトと多量
の粗大気孔の存在によつて耐還元粉化性が、多量
の粗大気孔の存在によつて強度、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ツ
ド内の融液生成帯の空隙が急速に閉塞され、通気
性が悪化して、すなわち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ツド
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、まださほど多くはない。
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
量に含有したリモナイト質鉱石の３mm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
進をはかり、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Al₂O₃
褐鉄鉱に高FeO鉱石および好ましくは高MgO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Al₂O₃成分含有の
二次ヘ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
物のFeO含有量を確保するには多量の高FeO鉱石
が必要であるので高Al₂O₃褐鉄鉱自体の処理量が
限定され、また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、特開昭63−33525号公報には、褐鉄鉱
石に微粉砕化した含MgO−SiO₂物質を配合して
焼結原料として使用する方法が開示されている。
この方法は、含MgO−SiO₂物質の配合により褐
鉄鉱石の周囲でCaO−Fe₂O₃系融液温度よりも低
温度でCaO−MgO−SiO₂系融液を生成させ、
CaO−Fe₂O₃系融液による通気性阻害を防止して
最高到達温度を低くすると同時に、含MgO−
SiO₂物質の粘性の高い物質により褐鉄鉱石の表
面を覆つて粉コークス焼結時のCOガスによる還
元を遅らせ、FeO量を抑制するものである。しか
しながら、この方法は粒径（−）0.25mm以下の粒
子が20重量％以上30重量％未満に安定して調整す
ることが工業的には難しいという問題点がある。
また、FeO生成には＋0.25mm以上の粒度分布も重
要であるが、何ら規定されていないのも問題であ
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生産性を低下させること
なく歩留よく製造することは困難であつた。今後
の鉱石事情を考えると高ゲーサイト鉱石の効果的
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、耐還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方法を提供する。（課題を解決するための手段）本発明は、結合水／T.Fe≧0.03の高ゲーサイ
ト鉱石を焼結原料の一部として使用するに際し
て、高ゲーサイト鉱石の全量あるいは一部と含
MgO−SiO₂副原料粉および固体炭素粉とを−１
mm部混合条件が下記，式を満たすように配合
し、調湿、造粒した後、他の原料に配合すること
を特徴とする高炉用焼結原料の事前処理法であ
る。１％＋（−１mm部結合水％−８％）／15≦Ｃ重量％≦
３％＋（−１mm部結合水％−８％）／15…… 0.12≦含MgO−SiO₂副原料重量％（除結合水）／高ゲ
ーサイト鉱石重量％（除結合水）≦0.5…… （作用）前述の通り、高ゲーサイト鉱石は多孔質とな
り、融液と同化しやすいため種々の問題を生じ
る。本発明は焼結原料として使用する前に高ゲー
サイト鉱石を予備造粒物とすることにより前記問
題点を解決する。すなわち、−１mmの微粒が疑似
粒子の付着粉となるため、−１mm部が，式を
満たすように配合するのである。本発明の特徴を以下に疑似粒子の構造を模式図
化して説明する。本原料を調湿、造粒すると、第
１図に示すように、１mm超の粗粒高ゲーサイト鉱
石１の周囲に、高ゲーサイト鉱石粉、蛇紋岩など
の低CaO、高SiO₂、高MgOの含MgO−SiO₂副原
料粉、および微粉コークスなどの固体炭素粉より
なる被覆層２が形成される（同図ａ）。高炉用焼
結鉱のCaO／SiO₂は1.4〜2.2が一般的であるの
で、この高ゲーサイト鉱石を主体とする予備造粒
物以外の原料は高CaO／SiO₂となる。したがつ
て、この予備造粒物を残りの原料と混合すると被
覆層２の外側に高CaO／SiO₂原料３が付着する
（同図ｂ）。高CaO／SiO₂原料３からは焼結過程
において1200℃近傍の比較的低温からCaO−Fe₂
O₃系融液４を生成するが、被覆層２はCaO−Fe₂
O₃系融液４と、同化しやすい粗粒高ゲーサイト
鉱石１とが直接接触するのを防止する（同図ｃ）。
すなわち、この被覆層２は低CaO、高SiO₂、高
MgO組成であるため、CaO−Fe₂O₃系融液４が
この被覆層２に到達すると含MgO−SiO₂副原料
と反応して融液の融点が大幅に上昇して（約1300
℃以上）流動性が低下し、融液４が予備造粒物の
内部へ侵入しにくいようになる。このようにし
て、粗粒高ゲーサイト鉱石１は焼結過程において
融液４とほとんど接触することなく加熱されるこ
ととなり、高ゲーサイト鉱石のみを単独で1300℃
近傍に予備加熱処理したのと同様に脱水して緻密
化する。粗粒高ゲーサイト鉱石１の表面に融液が
発生し始める1300℃以上の温度ではすでに粗粒高
ゲーサイト鉱石１自体の緻密化が進み、強固な組
織となつているので同化の心配はなくなり、冷却
すると緻密化した粗粒高ゲーサイト鉱石１をマグ
ネタイト＋シリケート層５、およびカルシユウム
フエライト層６で被覆した焼結体７が得られる。本発明における固体炭素粉の添加は、粗粒高ゲ
ーサイト鉱石の緻密化を促進することに効果があ
る。固体炭素粉を添加しない倍は、粗粒高ゲーサ
イト鉱石１の周囲に残留含MgO−SiO₂粒子＋マ
グネタイト＋シリケート＋気孔からなる脆弱層８
が生成され、かつ粗粒高ゲーサイト鉱石１は十分
緻密化されずにクラツク９が発生したまま残存す
る（第１図ｅ）。逆に固体炭素粉を過度に含有す
ると、粗粒高ゲーサイト鉱石周囲は高温となり、
融液の粘度は低下して粗粒高ゲーサイト鉱石は急
速に同化して収縮し、周囲には粗大気孔１０を含
むヘマタイト＋マグネタイト＋シリケートからな
る脆弱な層１１が形成される（第１図ｆ）。固体炭素としては、コークス粉（CDQ粉等）、
無煙炭、一般炭等を使用することができる。ま
た、高炉ガス灰のようなこれらの炭材を含むダス
ト類でもよい。第２図には、T.Fe57.1％、SiO₂5.7％、結合水
8.2％の高ゲーサイト鉱石（第１表の鉱石β）を
配合してSiO₂＝5.5％、CaO／SiO₂＝1.98の焼結
鉱を製造する際、全配合原料中T.C＝2.93％と
し、予備造粒原料中の−１mm部のＣ％を変化させ
た場合の歩留（同図ａ）およびJIS法被還元性
（JIS−RI）（同図ｂ）の変化を示した。歩留−１
mm粉中Ｃが１％未満では低く、また３％を越える
とシリケートおよび粗大気孔が増加するために少
し低下している。また、JIS−RIは、−１mm粉中
Ｃが３％を越えるとマグネタイト、シリケートが
増加するために低下している。なお、同図中、○
印は全配合原料中で20％を占める高ゲーサイト鉱
石を全量、−１mm部の結合水は８％でかつ含MgO
−SiO₂副原料％（除結合水）／高ゲーサイト鉱
石％（除結合水）＝0.5となるようにしたもの、×
印は全配合原料中の高ゲーサイト鉱石を70％とし
て、その全量を−１mm部の結合水は８％でかつ含
MgO−SiO₂副原料％／高ゲーサイト鉱石％＝
0.12としたものを示す。高ゲーサイト鉱石および含MgO−SiO₂副原料
は銘柄によつて結合水の量が変わる。そこで、こ
の適正Ｃ％に対する結合水補正について研究し
た。まず、ゲーサイトおよび含MgO−SiO₂副原
料の加熱過程における吸熱量を示差熱天秤で測定
すると、結合水１ｇ当り平均600calの吸熱量とな
ることが判つた。さらに、この熱量をコークス中
Ｃの発熱量で換算すると、結合水１重量％の増加
は［Ｃ重量％／15］の増量に置き換えられ、第２
図中○、×印の結果の適正Ｃ％範囲は−１mm中の
結合水が８％から変わつた場合にはその結合水％
で式のように補正すればよいことが明らかにな
つた。結合水の異なる高ゲーサイト鉱石および含
MgO−SiO₂副原料を使つて式の妥当性を確認
した結果が第２図中の△および▲の結果である。
ここで、△は第１表中の鉱石α（全配合原料中で
60％）、結合水＝0.8％の−１mmデユナイト（実施
例３参照）を使用し、▲は第１表中の−１mm％が
60.1％の鉱石γ（全配合原料中で30％）、結合水＝
12％の−５mm蛇紋岩（実施例１参照）を配合し、
その他の焼結鉱目標SiO₂、CaO／SiO₂および全
配合原料中Ｃ％、さらに−１mm（除結合水）中含
MgO−SiO₂％／高ゲーサイト鉱石％の比率は第
２図中×印と同一とした。なお、−１mm部中の結
合水は△印で5.7％、▲印で10.0％となつた。第３図は、結合水11％の蛇紋岩と第１表中鉱石
βを使用したときの−１mm部の含MgO−SiO₂副
原料％（除結合水）／高ゲーサイト鉱石％（除結
合水）（＝Ｙ）が歩留（同図ａ）、日本鉄鋼協会製
銑部会法還元粉化指数（RDI）（同図ｂ）および
JIS−RI（同図ｃ）に与える影響を示す図である。
0.12未満では歩留が低い。また、RDIは−１mm部
の含MgO−SiO₂副原料％／高ゲーサイト鉱石％
の増加に伴つて改善されるが、0.5を越えるとマ
グネタイト、シリケートの増加によりJIS−RIが
低下するので、0.12〜0.5と規定した。なお、同
図中、●印は高ゲーサイト鉱石β20％、−１mm部
のＣを1.5％としたもの、○印は高ゲーサイト鉱
石β40％、−１mm部のＣを1.5％としたもの、×印は
高ゲーサイト鉱石80％、−１mm部のＣを３％とし
たものを示す。含MgO−SiO₂副原料としては蛇紋岩、ジユナ
イト、デレサイト、リビドライト、Mn−シヤモ
サイト等を使用することができる。含MgO−
SiO₂副原料は細粒であるほど高ゲーサイト鉱石
の周囲に付着して被覆層を形成しやすく、効果が
大きい。高ゲーサイト鉱石は表面の凹凸が大き
く、副原料粉および固体炭素粉を容易に取り込ん
で被覆層を形成する。造粒に当たつてベントナイ
ト等のバインダーは必須ではないが、高MgO−
SiO₂副原料の粒度が粗いときには使用するのが
好ましい。造粒機としては、ドラム、デイスク、攪拌羽根
付ドラム、アジテーター内蔵のもの、さらにブリ
ケツト造粒機、ロールコンパクター等を使用する
ことができる。予備造粒物を他の焼結原料と共に焼結機へ供給
するに当たつては、疑似粒子間の結合は第１図ｃ
の融液４を介して行なわれるのでなるべく他の原
料と均一に分散させることが好ましい。（実施例）第１表に示す高ゲーサイト鉱石αおよびβを用
い、本発明法により焼結鉱を製造し、予備造粒せ
ずに均一に配合する従来法によるものと比較し
た。各実施例において、従来法に比較し、SI、
RDI、JIS−RIを維持したまま生産性および歩留
を改善することができた。第４図には本実施例に用いた装置を示す。鉱ゲ
ーサイト鉱石Ａは含MgO−SiO₂副原料粉Ｂおよ
び固体炭素粉Ｃと共に造粒機１２で造粒する。そ
して、予備造粒物を他の原料Ｄ〜Ｈと共に造粒機
１４で造粒し、焼結機１５へ送る。他の原料は造
粒せずに造粒機１４に装入しても構わないが、造
粒機１３で予備造粒すれば通気性が改善されるの
で好ましい。このとき、他の原料の造粒機１３で
の造粒は、第１図ｂの高CaO／SiO₂原料３が形
成するように一部−１mmの未造粒物が生じるやや
軽い造粒にする必要がある。

【表】実施例１配合原料の主要構成（ドライベース） −10mm鉱石α＝15.0％（全量予備造粒） −５mm蛇紋岩＝4.7％（全量予備造粒） −５mmコークス＝3.2％焼結鉱中目標SiO₂＝5.1％焼結鉱中目標CaO／SiO₂＝2.03 予備造粒原料の−１mm重量％と炭材中Ｃ重量
％等（ドライベース） −10mm鉱石α中の−１mm重量％＝52.3％ −５mm蛇紋岩中の−１mm重量％＝53.6％ −５mm蛇紋岩中の結合水重量％＝11.7％ −５mmコークスの−１mm重量％＝71.2％ −５mmコークスのＣ重量％＝84.1％予備造粒原料の構成（ドライベース） −10mm鉱石α＝75.6％ −５mm蛇紋岩＝23.5％ −５mmコークス＝0.9％ −１mmのＣ重量％＝1.0％ −１mm（除結合水）の蛇紋岩／鉄鋼石α＝0.30 −１mmの結合水％＝7.6％焼結操業結果を第２表に示す。

【表】実施例２配合原料の主要構成（ドライベース） −10mm鉱石β＝50.0％（40％分を予備造粒） −３mm蛇紋岩＝3.4％（３％分を予備造粒） −５mmコークス＝2.3％ −５mm無煙炭＝1.0％（全量を予備造粒）焼結鉱中目標SiO₂＝5.6％焼結鉱中目標CaO／SiO₂＝1.96 予備造粒原料の−１mm重量％と炭材中Ｃ重量
％等（ドライベース） −10mm鉱石β中の−１mm重量％＝45.2％ −３mm蛇紋岩中の−１mm重量％＝74.2％ −３mm蛇紋岩中の結合水重量％＝10.4％ −５mm無煙炭の−１mm重量％＝75.1％ −５mmコークスのＣ重量％＝88.0％予備造粒原料の構成（ドライベース） −10mm鉱石β＝90.9％ −３mm蛇紋岩＝6.8％ −５mm無煙炭＝2.3％ −１mmのＣ重量％＝3.0％ −１mm（除結合水）の蛇紋岩／鉄鉱石β＝0.12 −１mmの結合水％＝8.4％焼結操業結果を第３表に示す。

【表】実施例３配合原料の主要構成（ドライベース） −10mm鉱石α＝40.0％（全量を予備造粒） −10mm鉱石β＝30.0％（全量を予備造粒） −１mmデユナイト＝3.9％（全量を予備造粒） −５mmコークス＝2.3％ −１mmCDQ粉＝1.0％（全量を予備造粒）焼結鉱中目標SiO₂＝5.2％焼結鉱中目標CaO／SiO₂＝2.12 予備造粒原料の−１mm重量％と炭材中Ｃ重量
％等（ドライベース） −10mm鉱石α中の−１mm重量％＝52.3％ −10mm鉱石β中の１mm重量％＝45.2％ −１mmデユナイト中の結合水重量％＝0.8％ −１mmCDQ粉のＣ重量％＝82.5％予備造粒原料の構成（ドライベース） −10mm鉱石α＝53.4％ −10mm鉱石β＝40.1％ −１mmデユナイト＝5.2％ −１mmCDQ粉＝1.3％ −１mmのＣ重量％＝2.0％ −１mm（除結合水）の蛇紋岩／鉄鉱石β＝0.12 −１mmの結合水％＝6.4％焼結操業結果を第４表に示す。

【表】（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つ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、生産
性よく製造することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明法の原理を説明する図、第２図
は−１mm部のＣ重量％−（−１mm部結合水％−８
％）／15（＝Ｘ）を変化させた場合の歩留（同図
ａ）およびJIS−RI（同図ｂ）の変化を示す図、
第３図は−１mm部の含MgO−SiO₂副原料重量％
（除結合水）／高ゲーサイト鉱石重量％（除結合
水）（＝Ｙ）が歩留（同図ａ）、RDI（同図ｂ）お
よびJIS−RI（同図ｃ）に与える影響を示す図、
第４図は実施例に用いた装置を示す図である。１……粗粒高ゲーサイト鉱石、２……被覆層、
３……高CaO／SiO₂原料、４……CaO−Fe₂O₃系
融液、５……マグネタイト＋シリケート層、６…
…カルシユウムフエライト層、７……焼結体、８
……脆弱層、９……クラツク、１０……粗大気
孔、１１……層、１２〜１４……造粒機、１５…
…焼結機、Ａ……高ゲーサイト鉱石、Ｂ……含
MgO−SiO₂副原料粉、Ｃ……固体炭素粉、Ｄ…
…固体炭素粉、Ｅ……鉱石、Ｆ……石灰石、Ｇ…
…その他の副原料、Ｈ……返鉱。

Claims

【特許請求の範囲】１結合水／T.Fe≧0.03の高ゲーサイト鉱石を
焼結原料の一部として使用するに際して、高ゲー
サイト鉱石の全量あるいは一部と含MgO−SiO₂
副原料粉および固体炭素粉とを−１mm部混合条件
が下記，式を満たすように配合し、調湿、造
粒した後、他の原料に配合することを特徴とする
高炉用焼結原料の事前処理法。１％＋（−１mm部結合水％−８％）／15≦Ｃ重量％≦
３％＋（−１mm部結合水％−８％）／15…… 0.12≦含MgO−SiO₂副原料重量％（除結合水）／高ゲ
ーサイト鉱石重量％（除結合水≦0.5……