JPH06228663A - 多量の微粉鉱石を使用可能にした焼結原料の予備造粒方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 多量の微粉鉱石を使用しても焼結時に通気性
低下を生じない予備造粒物を得る。 【構成】 粒径が１ｍｍ以下の粒子を８０％以上含有す
る微粉鉱石及びその他の焼結用原料を、粒径が１ｍｍを
超える粒子を５０％以上含有する粗粒原料と配合して高
炉装入用焼結原料を製造する際、核粒子となる粗粒原料
の表面に付着する微粉鉱石及びその他の焼結用原料の平
均粒度を求め、この平均粒度から付着粉層の空間率εを
推定し、空間率εが０．４５以下となるように付着粉層
となる粗粒原料に対する微粉鉱石及びその他の焼結用原
料の配合割合を調整する。 【効果】 予備造粒物は、摩耗強度が高く、他の焼結原
料との混合時や焼結機装入までの搬送過程で崩壊するこ
とがないので、予備造粒本来の長所が維持され高い生産
性で焼結鉱が製造される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、多量の微粉鉱石を使用
しても焼結鉱製造時に通気性の低下を招くことなく、高
い生産性で高炉装入用焼結原料を製造することができる
予備造粒方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】製鉄用鉄鉱石原料は、焼結機で所定の粒
径，強度をもった焼結鉱に焼き固められ、高炉に装入さ
れる。この焼結鉱を製造する過程で、多量の微粉鉱石が
使用されるようになってきている。微粉鉱石は、一般的
にＳｉＯ₂ 等の脈石成分が少なく、多量の配合が可能と
なれば高品質の焼結鉱を得ることができる。しかし、多
量の微粉鉱石を使用するとき、焼結パレットに充填され
た焼結原料層の通気性が低下し易く、焼結不良，焼結鉱
の粉化等の欠点を引き起こす原因となる。そこで、微粉
鉱石を配合しても焼結時に通気性の低下を招くことな
く、高品質の焼結鉱を得るため、従来から種々の提案が
行われている。その代表的なものに、微粉鉱石を一部の
粗粒原料と予め造粒し、粗粒原料の粒子表面に微粉鉱石
を付着させる擬似粒子化を行った後、他の焼結主原料及
び副原料と混合又は混合造粒し、焼結機に装入する方法
がある。たとえば、特公昭６０−１７８１１号公報で紹
介されている焼結用ミニペレットの製造方法では、特定
された配合割合で粗粒鉱石の周囲に微粉鉱石を付着さ
せ、微粉鉱石の造粒性及び擬似粒子化を促進させてい
る。また、特公平２−３７４１０号公報では、粗粒鉱石
の周囲に微粉鉱石を付着させる際、適当量のＣａＯを添
加することにより微粉鉱石の擬似粒子化を促進させ、焼
結時の通気性を改善すると共に焼結鉱のＪＩＳ還元率を
向上させている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来の方法では、微粉
鉱石を擬似粒子化した後の粒度分布について種々検討さ
れている。しかし、他の焼結原料と混合し或いは焼結機
に装入するまでの搬送過程で擬似粒子が崩壊しないよう
に、擬似粒子自体の強度を向上させることに関しては十
分な検討が行われていない。そのため、擬似粒子自体の
強度が低く、他の焼結原料と混合したり焼結機装入まで
の搬送過程で擬似粒子が崩壊する場合、擬似粒子化によ
る焼結時の通気性改善効果が十分に発揮されない。この
ように従来の方法では、焼結鉱の生産性を向上させる上
で極めて重要な要因である焼結時の通気性については、
必ずしも満足できる値が得られているとは言い難い。こ
の点、他の焼結原料と混合したり焼結機装入までの搬送
過程で崩壊しない十分な強度を、擬似粒子の付着粉層を
形成する微粉鉱石及びその他の焼結用原料に付与するこ
とができれば、更に高い生産性で高品質の焼結鉱が得ら
れる。本発明は、このような要望に応えるべく案出され
たものであり、予備造粒時の付着粉層の空間率εを制御
することにより、高い強度をもった造粒物を生産性良く
製造し、微粉鉱石の増加に伴った焼結ベッドの通気性低
下を防止することを目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明の予備造粒方法
は、その目的を達成するため、粒径が１ｍｍ以下の粒子
を８０％以上含有する微粉鉱石及びその他の焼結用原料
を、粒径が１ｍｍを超える粒子を５０％以上含有する粗
粒原料と配合して高炉装入用焼結原料を製造する際、核
粒子となる前記粗粒原料の表面に付着する前記微粉鉱石
及びその他の焼結用原料の平均粒度を求め、該平均粒度
から付着粉層の空間率εを推定し、該空間率εが０．４
５以下となるように付着粉層となる前記微粉鉱石及びそ
の他の焼結用原料の配合割合を調整することを特徴とす
る。他の焼結用原料としては、生石灰，消石灰，石灰石
等のＣａＯ源、コークス、製鋼ダスト，砂鉄等を使用す
ることができる。

【０００５】

【作 用】本発明者等は、焼結時の通気性に与える予備
造粒物の物性について種々調査・研究した結果、次のこ
とを見い出した。 焼結鉱の生産性を支配する焼結時の通気性は、粗粒
原料と微粉原料とを造粒して得られた予備造粒物の強度
と強い相関関係をもつこと。 予備造粒物の強度は、付着粉層を形成する微粉原料
の平均粒度によって定まる空間率εに強く依存している
こと。 これらの関係を、試験結果を基にして説明する。試験
は、ドラム径１ｍのドラム型造粒機を使用し、表１に粒
度分布を示した微粉鉱石Ａ，Ｂと粗粒原料とを造粒し
た。なお、図１は、平均粒径が１ｍｍ以下である微粉鉱
石Ａ及びＢの粒度分布をグラフ化したものである。表２
は、このときの造粒条件を示す。また、粗粒原料として
は、庫下粉を使用した。

【表１】

【表２】

【０００６】得られた予備造粒物を、図２に示す摩耗強
度試験機を使用した強度評価試験に供した。すなわち、
網目が１．１９ｍｍで直径９２ｍｍ及び胴長１００ｍｍ
の網篭１に造粒物２を装入し、回転軸３を介して８７
ｒ．ｐ．ｍ．の速度で網篭１を回転させた。網篭１の回
転数は、カウンター４に表示された。所定回転数で網篭
１を回転させるとき、造粒物２の表面から付着粉層の一
部が離脱した。離脱した微粉５は、網篭１の網目を通過
して受け皿６に回収された。摩耗試験前後の造粒物２に
付着している粉量を計量し、式（１）に従って造粒物２
の摩耗強度を算出した。ただし、式（１）において、Ｍ
₁ は試験後の造粒物の付着粉量（ｇ）を、Ｍ₂ は試験前
の造粒物の付着粉量（ｇ）を示す。 ［造粒物の摩耗強度］＝Ｍ₁ ／Ｍ₂ ・・・・
（１）

【０００７】核粒子の表面に微粉原料が付着することに
より形成される付着粉層の空間率εは、平均粒径の大き
な微粉原料（粗粒子）と平均粒径の小さな微粉鉱石（細
粒子）の粒径比及び配合割合に応じて変わることが知ら
れている。そこで、微粉鉱石Ａ及びＢを湿式で篩分けし
たものを使用し、空間率εが種々異なる付着粉層をもつ
造粒物を用意した。なお、篩分けした微粉原料の粗粒子
と細粒子との粒径比を一定値０．２３に維持し、粗粒子
と細粒子との混合比及び構成粒径を変えることによって
空間率εを変化させた。

【０００８】得られた造粒物における付着粉層の粒度分
布と空間率εとの関係を表３に示す。表３の例では、微
粉鉱石Ａの粒径が２５０〜２１０μｍのものと微粉鉱石
Ｂの粒径が６３〜４５μｍのもの、及び微粉鉱石Ａの粒
径が１２５〜７４μｍのものと微粉鉱石Ｂの粒径が４５
μｍ以下のものとを配合する粒度分布を採用し、微粉鉱
石ＡとＢとの配合比率を変えることにより空間率εを調
節した。なお、付着粉層の空間率εは、微粉原料の粒度
分布ごとに、図３の混合粒子の空間率から推定した。

【０００９】空間率εの推定及び推定した空間率を得る
ための配合割合は、図３に示した混合粒子の空間率から
求めることができる［白井隆著：流動層（１９６５）第
４１頁（丸善発行）］。たとえば、表３を例にとると、
微粉鉱石Ａの粒径が２５０〜２１０μｍの平均粒径は２
３０μｍとなり、付着粉層の粗粒子となる。また、微粉
鉱石Ｂの粒径が６３〜４５μｍの平均粒径は５４μｍと
なり、付着粉層の細粒子となる。したがって、両者の粒
径比は、５４μｍ／２３０μｍ≒０．２３になる。そこ
で、図３から粗粒子と細粒子との配合比を５０／５０
（ｘ軸粗粒子の重量％５０）と設定すると、粒径比０．
２３の混合粉体の空間率は約０．４０（ｙ軸）になる。
このことから、予備造粒原料としてある微粉鉱石を使用
とするとき、付着粉層の空間率εを小さくして強度を高
くするために、その他の微粉鉱石或いは他の焼結用原料
を加えることにより、空間率εの低下が図られる。

【表３】

【００１０】求められた付着粉層の空間率εと造粒物の
摩耗強度との関係を調べたところ、両者の間に図４に示
す関係が成立していることが判った。すなわち、摩耗強
度は、粒径や鉱石の種類に関係なく、平均粒径が既知の
微粉原料の配合比によって定まる付着粉層の空間率εで
整理することができ、空間率εの減少に応じて摩耗強度
が向上していることが判る。実機焼結原料である造粒物
の摩耗強度０．６以上を満足するためには、図４の関係
から空間率εを０．４５以下にすればよい。次いで、付
着粉層の空間率εが造粒物の粒度分布に及ぼす影響を調
査した。その一例を示す図５から、空間率εが０．４５
を超えると、造粒物中に１ｍｍ未満の細粒が占める割合
が約２０〜３０％に増大していることが判る。これに対
し、０．４５以下の空間率εでは、１ｍｍ未満の細粒が
占める割合が５％以下に減少すると共に、５〜１０ｍｍ
の粗粒が占める割合が増大している。このことから、付
着粉層の空間率εを低下させることは、造粒促進に有効
であるといえる。

【００１１】このような傾向が得られた理由は、造粒時
における付着粉層の充填構造に原因があるものと推察さ
れる。すなわち、付着粉層を形成する微粉鉱石粒子間の
結合力は、毛細管現象に起因する水の凝集力に大きく支
配される。この点、付着粉層の空間率εの低下は、微粉
鉱石粒子を密に充填することを意味し、微粉鉱石粒子間
に存在する水の凝集力を増大させる。その結果、付着粉
層の空間率εを低下させることによって、造粒物強度の
向上及び造粒促進が得られる。以上の結果から、核粒子
となる粗粒原料と付着粉となる微粉鉱石や他の焼結用主
原料又は副原料と造粒し、粗粒原料粒子の表面に付着粉
層が形成された予備造粒物を得るとき、付着粉層の空間
率εを０．４５以下にすることが有効であることが判
る。０．４５以下の空間率εは、他の焼結原料との混合
時や焼結機装入までの搬送過程で予備造粒物の付着粉層
に崩壊しない強度を与え、しかも十分な造粒促進効果を
もたらす。

【００１２】付着粉層の空間率εが０．４５以下に維持
される限り、微粉鉱石として、たとえば微粉鉱石ＡとＢ
或いは微粉鉱石とダスト等のように、異なる粒度分布を
もつ２種の微粉原料を組み合わせて使用する。更には、
スラッジや汚泥の配合も可能である。他方、粗粒原料と
しては、通常の鉄鉱石は勿論、焼結時の返鉱や庫下粉を
使用することもできる。焼結副原料であるＣａＯ源は、
微粉原料と混合できる粉状形態である限り、生石灰，消
石灰，石灰石等の原料が使用される。このとき、微粉原
料及びＣａＯ源を前もって混練しておくと、付着粉層の
空間率εの低下及び付着粉層の均質化が更に有効にな
る。微粉原料，ＣａＯ源及び粗粒原料を混合して造粒し
た予備造粒物は、他の焼結主原料，副原料及び燃料と混
合或いは混合造粒された後、焼結機に装入される。焼結
主副原料には赤鉄鉱，褐鉄鉱，磁鉄鉱，石灰石，蛇紋
岩，返鉱等の焼結原料があり、燃料としてはコークスが
通常使用される。

【００１３】

【実施例】粒度分布及び成分をそれぞれ表４及び表５に
示す２種類の微粉鉱石Ｃ及びＤを使用し、表６に示す配
合比率で配合した。このときの粒径比、すなわち微粉鉱
石Ｄの平均粒度（０．２１７ｍｍ）に対する微粉鉱石Ｃ
の平均粒度（０．０５４ｍｍ）の比率は、０．２５であ
った。これら微粉鉱石の平均粒径から推定した空間率ε
は、Ｃ：Ｄ＝７０：３０の割合で配合した実施例では
０．４０，Ｃ：Ｄ＝２０：８０の割合で配合した比較例
では０．４６であった。

【表４】

【表５】

【表６】

【００１４】配合した微粉鉱石にＣａＯ源として所定量
の生石灰を添加した後、粗粒原料としての庫下粉と混合
した。内径１ｍのドラム型造粒機を使用し、表２の造粒
条件下で予備造粒物を得た。予備造粒物を観察すると、
庫下粉が擬似粒子の核となり、その表面に微粉鉱石及び
生石灰が付着した付着粉層が形成されていた。この予備
造粒物の摩耗強度を、表６に併せ示す。予備造粒物を、
粉鉱石，蛇紋岩，珪石粉，石灰石粉，コークス等の焼結
主副原料と２５：７５の重量比率で混合し、内径１ｍの
ドラム型造粒機に装入した。なお、混合物におけるＳｉ
Ｏ₂ 量が５．０％，塩基度ＣａＯ／ＳｉＯ₂ が１．７の
一定値になるように成分調整した。また、最高焼成温度
が１２５０℃に達するように、コークス添加量を調整し
た。そして、ドラム型造粒機により、造粒水分６．５％
で所定時間混合造粒した。得られた焼結原料を、製銑部
会法に準拠した焼結鍋試験に供した。焼結時の通気性
は、通気指数（ＪＰＵ）及び焼成速度（ＦＦＳ）で評価
した。また、焼成によって得られた焼結鉱の品質も調査
した。これらの試験結果を、表７に示す。

【表７】

【００１５】表７から明らかなように、本発明に従った
予備造粒物を配合した焼結原料を焼結する実施例では、
通気性が改善され、焼結時間が短縮されている。また、
歩留りは、実施例及び比較例共に、実質的に同じ値を示
した。このことから、本発明によるとき、結果として焼
結鉱の生産性が向上することが判る。得られた焼結鉱の
品質は、ＪＩＳ還元率（ＲＩ）及び低温還元粉化指数
（ＲＤＩ）の何れにおいても、実施例と比較例との間で
大差はなかった。

【００１６】

【発明の効果】以上に説明したように、本発明において
は、粗粒原料と微粉鉱石及びその他の焼結用原料との予
備造粒物を焼結原料の一部として焼結鉱を製造する際、
核粒子となる粗粒原料の表面に形成される付着粉層の空
間率εを０．４５以下に維持することによって予備造粒
物の摩耗強度を向上させている。そのため、他の焼結主
副原料と混合する過程や、焼結機に装入するまでの搬送
過程で、予備造粒物が崩壊することが抑制され、予備造
粒本来の長所である焼結時の通気性が確保される。この
ように本発明によるとき、多量の微粉鉱石を焼結原料と
して使用することが可能になると共に、高い生産性で焼
結鉱が製造される。

【図面の簡単な説明】

【図１】 平均粒径が１ｍｍ以下である微粉鉱石Ａ及び
Ｂの粒度分布

【図２】 摩耗強度の測定に使用した試験機の概略

【図３】 混合粒子の空間率

【図４】 造粒物の摩耗強度と付着粉層の空間率εとの
関係

【図５】 付着粉層の空間率εが造粒物の粒度分布に与
える影響

【符号の説明】

１：網篭 ２：造粒物 ３：回転軸 ４：回転数
カウンター ５：離脱した微粉 ６：受け皿

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 粒径が１ｍｍ以下の粒子を８０％以上含
   有する微粉鉱石及びその他の焼結用原料を、粒径が１ｍ
   ｍを超える粒子を５０％以上含有する粗粒原料と配合し
   て高炉装入用焼結原料を製造する際、核粒子となる前記
   粗粒原料の表面に付着する前記微粉鉱石及びその他の焼
   結用原料の平均粒度を求め、該平均粒度から付着粉層の
   空間率εを推定し、該空間率εが０．４５以下となるよ
   うに付着粉層となる前記微粉鉱石及びその他の焼結用原
   料の配合割合を調整することを特徴とする焼結原料の予
   備造粒方法。