JPH0778256B2 - 焼結用ミニペレツトの製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は焼結用原料たるミニペレットの製造方法に関す
る。

［従来の技術］ 近年、海外ペレット工場が相次いで操業を停止したこと
等から、従来ペレット用として使用されてきた微粉原料
（0.25mm以下、平均粒径80〜100μｍ）が焼結用原料と
して使用されるようになってきた。その結果、従来焼結
原料中−0.125mmの微粉原料の割合は15％程度であった
ものが、現在20％を越えており、今後も増々微粉化する
傾向にあると考えられる。

焼結原料の微粉化は焼結ベッド内の通気性を著しく阻害
し、生産性の低下をもたらす。このような問題に対して
は、ミキサーでの造粒を強化し、焼結層内での通気性を
向上させることが重要であり、その具体的方策として
は、（１）ミキサー内滞留時間を延長させる、（２）ミ
キサーを増設する、（３）生石灰などのバインダーを添
加する、等が考えられる。しかし、これらのうち（１）
（２）の方法は、設備改造或いは新設を伴う上、際立っ
た造粒効果は期待できない。すなわち、これらの方法で
は焼結原料は造粒されるが、個々の粒子の強度が弱いた
め、ベッド上で焼成時の熱履歴を受けて容易に崩壊し、
通気性を阻害してしまう。一方（３）の方法は強固な粒
子を造粒するのに極めて効果的な方法ではあるが、高価
な生石灰を大量に使用する必要が有り、また微粉化が今
後さらに進んだ場合、生石灰の増配合だけでは十分に造
粒を行い得ない可能性がある。

このような問題に対し、焼結原料中の微粉部（例えばペ
レットフィードのような微粉原料）だけを取り出し、事
前に造粒してミニペレット化する方法が提案されてい
る。しかし、この方法でも単に微粉原料だけを造粒機
（ドラム型造粒機或いはパン型ペレタイザー）に供給し
ただけでは、強度の弱い団子状の造粒物ができるだけ、
搬送過程における落下衝撃や焼成過程における熱的衝撃
を受けて容易に崩壊してしまうという問題がある。この
種の焼結用ミニペレットの製造法に関しては、例えば、
特公昭46−31652号、特開昭58−93830号が提案されてい
る。このうち前者はミニペレット中に２〜５％wtのカー
ボンと５〜35wt％の石灰石を配合させたものであるが、
この方法では、焼結ベッド上におけるミニペレットの分
布状態如何によっては、熱とスラグ成分が過剰になって
局部的な溶融反応が起こり、焼成が不均一になる可能性
がある。一方、後者は、微粉原料と粗粒原料を所定の割
合に配合してミニペレットを製造するものであるが、得
られたミニペレットは機械的及び熱的衝撃に耐え得るだ
けの十分な強度を有するものとは言い難く、実用上問題
がある。一方、焼結鉱の製造では、鉄鉱石等の主原料に
造滓材として石灰石が混合される。この石灰石は通常3m
m以下の粗粒に破砕され、焼結原料として使用される。
一般に、使用される石灰石の粒径は第１図に示すように
3.0〜0.25mm程度が適当とされており、−0.25mmの粒径
では得られる焼結鉱の還元粉化率やシャッター強度に問
題を生じる。従来使用されている石灰石粉は、通常この
−0.25mmの微粉を20％から30％程度も含んでおり、これ
が還元粉化率やシャッター強度にある程度の悪影響を与
えていることは明らかである。しかし実際には、石灰石
粉から微粉を分離除去したとしても、この石灰石微粉の
適当な用途がなく、このため経済性等の面から破砕した
石灰石をそのまま全量配合原料として使用しているのが
実情である。

本発明はこのような事情に鑑みなされたもので、優れた
強度のミニペレットを得ることができ、しかもこれを原
料とする焼結鉱の還元粉化率やシャッタ−強度を向上さ
せることができるミニペレットの製造方法を提供せんと
するものである。

［問題を解決するための手段］ 本発明者等は以上のような従来法の問題に鑑み検討を重
ねたものであり、この結果、微粉原料に粗粒原料を配合
添加する方式において、微粉原料及び粗粒原料の各粒度
及び配合率を所定の範囲に規制ししかもバインダーとし
て適量の生石灰を配合した原料を用い、これを所定の粒
径に造粒することにより優れた強度のミニペレットが得
られることを見出した。そして、本発明はこのような知
見からさらに一歩進め、焼結鉱の製造に悪影響を与えて
いる微粉石灰石を焼結原料から分離し、これをミニペレ
ット原料の一部として用いることにより、ミニペレット
自体の品質を高めると伴に、微粉石灰石の有効利用を図
れるようにしたものである。すなわち、本発明は、粒径
0.25mm以下の粒子からなる微粉原料と、粒径1mm以上8mm
未満の粒子を50wt％以上含み、且つ平均粒径が1.5mmを
越える粗粒原料とを主体とし、（微粉原料／粗粒原料）
の重量比が4.0以下である主原料に、焼結原料たる石灰
石粉を篩い分けして得られた粒径0.5mm以下の石灰石微
粉と、バインダーたる生灰石とを、石灰石微粉配合率:5
〜20wt％ 生石灰配合率:2成し10wt％ の割合で配合し、このミニペレット原料を、転動型造粒
機により１〜8mmの粒径に造粒することをその基本的特
徴とする。

以下、本発明を詳細に説明する。

微粉原料に粗粒原料を配合する目的は粗粒原料を核とし
て造粒を行わしめることにある。上述した従来方式もこ
のような目的の下に両原料の配合を行い、しかもその配
合率、粒度などの規制を行ったものであるが、このよう
な規制では造粒性が十分でないことが判明した。

本発明では、粒径が0.25mm以下の粒子からなる微粉原料
と、粒径が1mm以上8mm未満の粒子を50wt％以上含み、且
つ平均粒径が1.5mmを越える粗粒原料とを主体とし、し
かもこれらを（微粉原料／粗粒原料）の重量比が4.0以
下となるようにした主原料をベースとし、これにさら
に、焼結原料から篩い分け分離された粒径0.5mm以下の
石灰石微粉を５〜20wt％、バインダーとして生石灰を２
〜10wt％の各割合で配合した原料を造粒する。

粗粒原料の第１の条件として、1mm以上8mm未満の粗粒子
を50wt％以上含む必要がある。粗粒子が造粒の核として
効果的に機能するためには、少なくとも1mmの粒径が必
要であるが、逆に粒径が8mm以上となると、焼結過程に
おいてコークスの燃焼反応によって生じる熱だけでは不
足し、元鉱として未溶融のまま残存するという問題があ
り、このため本発明の対象とする粗粒子は1mm以上8mm未
満の粒径のものとする。粗粒原料はこのような粗粒子を
50wt％以上含む必要があり、これを下回ると粗粒を核と
する微粉の造粒が十分得られない。このような条件に加
え、本発明では粗粒原料全体の平均粒径が1.5mm以上で
あることを必要とする。この平均粒径が1.5mmを下回る
と、粒成長が十分行われない。

第２図は、生石灰無添加及び生石灰５％添加の各場合に
ついて核粒度を変更して造粒したときのミニペレット粒
径の変化を示したものである。これによれば、生石灰添
加の有無に拘らず核粒度が低下するとミニペレット粒径
も低下していることが判る。生石灰が２〜10wt％の範囲
では、核粒度が1.5mmを下回るとミニペレット径を2.5mm
（通常の焼結原料の造粒径）以上に造粒することが難し
く、このため粗粒の平均粒径は1.5mm以上とされる。

粗粒原料は微粉原料に対し、重量比（微粉原料／粗粒原
料）で4.0以下となるよう配合される。この重量比が4.0
を上回ると原料中の粗粒が不足し、十分な造粒性が確保
できない。

第６図は重量比と未造粒物割合との関係を調査したもの
である。未造粒物発生割合として造粒物中の粒度が−1m
m以下の割合で評価した。第６図より重量比が４以下で
あれば、未造粒物発生割合は30％以下が確保されている
が、４を超えると同割合が40％を超えてしまう。この理
由は粗粉原料に対する微粉原料が増大すると未造粒物が
増え、焼結層内の通気性が阻害されるためであり、この
結果、生産率や歩留等の悪化をまねく。特にこの傾向
は、ドラム式転動型造粒機を用いた場合顕著となる。

以上のような微粉原料及び粗粒原料を主体とする主原料
に加えられる石灰石微粉は、ミニペレットの融点を下
げ、シャッター強度を向上させるとともに生産率を向上
させる。

本発明では、この石灰石微粉として、焼結原料を篩い分
けして得られた粒径0.5mm以下の石灰石微粉が用いられ
る。前述したように、このような石灰石微粉をそのまま
焼結原料として用いた場合、焼結鉱の還元粉化率やシャ
ッター強度に問題を生じるが、本発明のようにミニペレ
ットの一部とすることにより、上記したような問題を生
じさせることなく焼結原料として用いることができる。

第７図に、ミニペレットに用いる石灰石微粉の配合率と
焼結鉱成品歩留の関係を調査した結果を示す。粒径が0.
3mm以下及び0.5mm以下の場合、同1mm以下の場合に比
べ、成品歩留がいずれの配合率においても改善されてい
る。ここで0.3mm以下の場合と0.5mm以下の場合とを比較
しても成品歩留に差が見られないことから、粉砕コスト
の安い粒径0.5mm以下を確保すれば良いことが判る。こ
の理由として、ミニペレットでは0.5mm以下の石灰石を
用いると、造粒性の向上及びCaO成分の均一分散性が図
られるためである。

更に第７図より、0.5mm以下の微粉を使用し、配合率が
５〜20％の範囲で80％以上の良好な成品歩留が確保でき
ている。この理由として、この石灰石は、5wt％未満の
配合率では、配合による生産率向上効果が期待できず、
一方、20wt％を超える配合率では、焼結鉱の塩基度（Ca
Owt％／SiO₂wt％）一定という基本条件により総量が規
制されているCaO源のうち、ミニペレット中に含まれる
割合が高くなる。その結果、焼結原料中でCaO源が石灰
石（CaCO₃）の形で偏在することになり、熱分解時の吸
熱反応により、局所的に熱不足をきたす。

第３図は石灰石配合率と生産率との関係を示すもので、
ミニペレット中の石灰石配合量が、20％を超えると生産
率及び歩留が低下しているのがわかる。これは局所的な
熱不足のために焼成に伴う溶融反応が十分に進まず、強
度の低下を招いたためである。

次に微粉を粗粒からなる鉱石主原料を造粒してミニペレ
ットを製造するに当たり、最適なバインダ種を選定する
ため、工業的に使用可能な生石灰、高炉水砕スラグ、ベ
ンドナイト及び消石灰を対象として選定した後、これら
を一定量配合して、造粒・焼成を行った。この結果を第
８図及び第９図に示す。第８図は上記バインダ種を用い
て造粒したグリーンペレット（以下GPと略す）の造粒性
を調査したもので、第９図はこのGPを鍋焼成炉で焼成し
た成品の歩留を示す。ここで造粒性を3mm以上の粒度を
持つペレットの割合で評価っした。これによりGPの造粒
性、成品歩留及びコスト面から生石灰が最も優れている
ことが判明した。消石灰は生石灰に比べ、GP造粒性、成
品歩留、共に低く、またコスト的にも劣る結果を得た。

次にミニペレット中にバインダとして配合される生石灰
の配合率と焼結鉱の成品歩留との関係を調査した結果を
第10図に示す。同図より生石灰の配合率は２〜10％の範
囲で80％を超える良好な成品歩留が得られた。しかしそ
の配合率が2wt％未満であると、上述したような原料の
粒径、配合率の規制を行ったとしても十分な造粒性が得
られない。すなわち、このような原料により造粒された
ミニペレットは乾燥させると核となる粗粒から微粉がほ
とんど剥離してしまう。一方、生石灰配合量が10wt％を
超えると、過剰な生石灰の反応に時間を要するため造粒
そのものに支障を来たし、加えて乾燥時に過剰生石灰が
剥落し、ペレット粒径を低下させてしまう問題がある。

第４図は微粉原料として全量0.25mm以下の微粒子からな
るペレットフィードに、全量1mm以上8mm未満の粒子（平
均粒径1.5mm以上）からなる粗粒原料と、焼結原料たる
石灰石粉を篩い分けして得られた粒径0.5mm以下の石灰
石粉と、バインダーとして生石灰とを配合添加し、混合
造粒することによりミニペレットを製造し、その造粒性
を調べたものである。ミニペレットの造粒性を指す指標
として、含水時のミニペレット平均粒径、乾燥時の平均
粒径及び付着粉剥離率をプロットとした。ここで、付着
粉剥離率とは、乾燥時のミニペレットの−1mm粉率を、
供試原料の粒度分布及び配合割合から求められる初期−
1mm量で徐した値である。したがって、この値が高いほ
ど乾燥時に剥離する微粉原料が多く、ミニペレット強度
が弱いことを意味している。試験内容としては、生石灰
配合量:0,1wt％、2wt％、5wt％、10wt％、15wt％の６水
準、また重量比（微粉／粗粒）:80/20、60/40、40/60、
20/80の４水準を設定した。

なお、この試験で使用した原料粒度分布を下記第１表に
示す。粗粒原料としては、2.0〜3.36mmに整粒した返鉱
を使用した。

第４図によれば、生石灰の多少に拘らず含水時のミニペ
レットは、平均粒径３〜5mmにまで成長している（図中
実線）。但し、最適造粒状態になるまでに要する時間
（造粒時間）及び最終水分値は、生石灰配合量、（微粉
／粗粒）比に応じて異なり、微粉量が多くなるほど造粒
時間が延び、水分値も高くなっている。

生石灰配合量が1wt％以下の場合、乾燥させるとミニペ
レットは元の微粉原料と核（粗粒）とにほぼ完全に分離
するため乾燥平均粒径（図中破線）は大幅に低下する。
換言すれば付着粉剥離率は90〜100％にも達する。これ
に対し、生石灰配合量が2wt％以上となると、ミニペレ
ット強度は大きく向上し、乾燥後の粒径低下の度合いが
小さくなる。付着粉剥離率は生石灰配合量2wt％を境に
急激に低下し、5wt％で最も低くなる。この5wt％では
（微粉／粗粒）比の影響はほとんどない。一方、生石灰
配合量が10wt％超となると過剰生石灰の水和反応に時間
を要し、造粒が容易でなくなり、この傾向は15wt％にな
ると特に顕著になる。また、乾燥時に過剰な生石灰が剥
離脱落し、付着粉剥離率も高くなる。したがって、生石
灰配合量は２〜10wt％の範囲に限定される。

以上のような配合原料はディスク型ペレタイザーやドラ
ム型ミキサー等の転動型造粒機により所定の造粒水分下
で造粒されミニペレットが製造される。

なお、上記微粉原料としては、粉鉄鉱石、ペレットフィ
ード、製鉄所内発生ダスト等を、また粗粒原料としては
返鉱、高炉庫下篩下粉、粉鉄鉱石等をそれぞれ使用する
ことができる。

第５図は本発明のミニペレット製造フローを含む焼結鉱
製造フローを示すものであり、焼結原料たる石灰石粉
は、粒径0.5mm以下の石灰石微粉と0.5mm超の石灰石粗粉
とに篩い分けされ、石灰石粗粉は主原料とともに焼結工
程（一次ミキサー）に送られる。一方、石灰石微粉は他
の原料とともに造粒機で造粒されてミニペレット化し、
このミニペレットは一次ミキサーまたは二次ミキサーを
経た焼結原料に混合される。

〔実施例〕

焼結性に及ぼすミニペレットの影響を調査するために行
った焼結鍋試験結果を実施例として以下に示す。試験内
容は生石灰を7.4wt％、石灰石微粉を10wt％含み、（微
粉／粗粒）比が40/60の条件で造粒したミニペレットを
焼結原料中に15wt％（試験１）、30wt％（試験２）の２
水準配合したものと、試験１及び試験２のミニペレット
中に含まれるペレットフイード及び石灰石微粉を造粒し
ないで混合したもの（それぞれ試験３、試験４）及び
“基準”の計５水準である（第２表参照）。

各水準において、SiO₂及び塩基度は一定になるように配
合調整した。試験結果を第３表に示す。

第３表より、微粉原料（ここではペレットフイード）を
そのまま焼結原料中に配合して使用するよりもミニペレ
ット化して使用するほうが、生産性の向上、耐還元粉化
性の改善に効果的であることがわかる。これは強度の強
いミニペレットを配合したことにより通気性が向上した
ためである。

また、石灰石微粉もミニペレット化して使用することに
より、冷間強度に対する悪影響が効果的に抑えらえてい
ることが判る。

〔発明の効果〕

以上述べた本発明によれば、搬送過程における落下衝撃
や焼結過程における熱的衝撃に耐え得る優れた強度を有
するミニペレットを製造することができ、加えて、微粉
石灰石を焼結原料から分離し、これをミニペレット原料
として用いることにより、ミニペレット自体の品質を高
めるだけでなく、微粉石灰石による焼結鉱品質への悪影
響を排し、しかも微粉石灰石の有効利用を図ることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は焼結原料中の石灰石粉粒径とシャッター強度
（S.I.）及び還元粉化率との関係を示すものである。第
２図は核となる組粒原料の平均粒径とミニペレット粒径
との関係を示すものである。第３図はミニペレット原料
中の石灰石配合率と生産率との関係を示すものである。
第４図は（微粉原料／粗粒原料）比及び生石灰配合率と
ミニペレット造粒性との関係を示すものである。第５図
は本発明によるミニペレット製造フローを含めた焼結鉱
製造フローを示すものである。第６図は重量比と未造粒
物割合との関係に関する調査結果を示すグラフ図であ
る。第７図は石灰石微粉の配合率と焼結鉱成品歩留の関
係を調査した結果を示すグラフ図である。第８図は各種
バインダ種を用いて造粒したグリーンペレット造粒性を
調査した結果を示すグラフ図である。第９図はグリーン
ペレットを鍋焼成炉で焼成した時の製品の歩留を示すグ
ラフ図である。第10図は生石灰の割合率と焼結鉱の成品
歩留との関係を調査した結果を示すグラフ図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高木 昭 東京都千代田区丸の内１丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内 (72)発明者 服部 道紀 東京都千代田区丸の内１丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内 (56)参考文献 特開 昭60−248827（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】粒径0.25mm以下の粒子からなる微粉原料
   と、粒径1mm以上8mm未満の粒子を50wt％以上含み、且つ
   平均粒径が1.5mmを超える粗粒原料とを主体とし、（微
   粉原料／粗粒原料）の重量比が4.0以下である主原料
   に、焼結原料たる石灰石粉を篩い分けして得られた粒径
   0.5mm以下の石灰石微粉と、バインダーたる生石灰と
   を、 石灰石微粉配合率:5〜20wt％ 生石灰配合率:2〜10wt％ の割合で配合し、このミニペレット原料を、転動型造粒
   機により１〜8mmの粒径に造粒することを特徴とする焼
   結用ミニペレットの製造方法。