JPH0860262A - 非焼成塊成鉱の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 成型後において短時間で成品の耐衝撃強度を
発現させることができる非焼成塊成鉱の製造方法を提供
する。 【構成】 焼結返鉱または焼結篩下粉（高炉成品篩下
粉、庫下品）の１種あるいは２種と、これより相対的に
粒度の細かいダストの混合粉に、１〜６重量％の糖蜜あ
るいは前記量の糖蜜を含有した希釈液及び１〜６重量％
のポルトランドセメントまたはセメントクリンカー，高
炉水砕スラグ等のセメント系バインダーの１種または２
種以上を補助バインダーとして添加して混練し、成型機
にて１ｍｍ以上に塊成化する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、高炉または直接還元炉
等の冶金反応炉用原料用として、好適な非焼成塊成鉱の
製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば図８に示すように、焼結鉱を製造
する場合は、配合槽１において大略粒径８ｍｍ以下の粉
鉄鉱石に生石灰、石灰石等の媒溶剤を成品中の塩基度
（ＣａＯ／ＳｉＯ₂ ）の値が１．０〜２．５程度となる
ように調整し、さらに燃料用粉コークスを添加する。次
いで、ドラム式のミキサー２及び３において所要量の水
分をこれに添加、混合し、造粒された後に、サージホッ
パー６に投入される。次いで、造粒された焼結原料はロ
ールフィーダー７によって切り出されて、直前に既に床
敷ホッパー９より切り出されている床敷鉱と共に焼結機
４のパレット上に給鉱され、点火され、焼結が行われな
がら排鉱部の方向へ移動して行く。焼結後は、粗破砕、
冷却、篩分け工程を経て、概ね４〜５０ｍｍの粒径を成
品とし、これを高炉に投入する一方、４ｍｍ以下の粒径
は返鉱となって焼結工程で再焼成される。また、高炉搬
送過程等で発生する４ｍｍ以下の粉を途中に設けられた
篩にて除去したものは通常、焼結篩下粉（庫下粉）とし
てヤードに戻され焼結原料の一部として返鉱と同様に再
焼成される。この返鉱及び篩下粉は、焼結工程にて既に
焼結したものであり、これらを再循環することは焼成コ
ストおよび輸送コストの面から極めて不合理である。

【０００３】そこで、焼結返鉱または焼結篩下粉を粗粒
原料として利用し、これに微粉原料としてダストを混合
し、さらに糖蜜をバインダーとして添加し混練すること
により塊成鉱を製造することが試みられている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、糖蜜の
みをバインダーとして添加した塊成鉱では、通常のハン
ドリングや搬送過程に必要な強度は確保されるが、落下
衝撃に対する強度が極めて低い。このため、成品を直送
する場合には落差の大きいシュート部や高炉装入部で衝
撃破壊により成品の粉化が生じて、歩留りが低下する。

【０００５】本発明は上記問題点を解決するためになさ
れたものであって、成型後において短時間で成品の耐衝
撃強度を発現させることができる非焼成塊成鉱の製造方
法を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明に係る非焼成塊成
鉱の製造方法は、焼結返鉱または焼結篩下粉（高炉成品
篩下粉、庫下品）の１種あるいは２種と、これより相対
的に粒度の細かいダストの混合粉に、１〜６重量％の糖
蜜あるいは前記量の糖蜜を含有した希釈液及び１〜６重
量％のポルトランドセメントまたはセメントクリンカ
ー，高炉水砕スラグ等のセメント系バインダーの１種ま
たは２種以上を補助バインダーとして添加して混練し、
成型機にて１ｍｍ以上に塊成化することを特徴とする。

【０００７】

【作用】原料中の微粉粒子は、粗粒子の相互間隙に入り
込み、粗粒子間にはたらく結合力を高めるため、圧縮成
型性を向上させる。また、糖蜜及び補助バインダーは、
粗粒子の相互間隙への微粉粒子の分散性を改善する機能
を有するので、ブリケットの強度を向上させる。

【０００８】糖蜜を主バインダーとして使用した混合原
料にポルトランドセメントまたはセメントクリンカー，
高炉水砕スラグ等を補助バインダーとして添加すること
により、これら補助バインダー中のＣａ成分が糖蜜成分
と反応する。これによって補助バインダーを単独で使用
した場合より比較的短時間で固化し、ブリケットの強度
発現が生じる。

【０００９】また、これらセメント類の炭酸化結合によ
り糖蜜を単独で用いた場合に比べて強固な結合状態を得
ることが可能となる。ここで、セメント系の補助バイン
ダーの添加率を１〜６重量％としたのは、１重量％を下
回ると所望のブリケット強度の発現を得ることができな
くなる一方、６重量％を上回るとセメント等の硬化に必
要な原料添加水分量が増加してブリケット初期強度が低
下するからである。

【００１０】

【実施例】以下、添付の図面を参照しながら本発明の実
施例について説明する。図１は本発明の実施例に係る非
焼成塊成鉱の製造方法を示すプロセスフロー図である。
この実施例では成型機によるブリケットの製造工程につ
いて説明するが、成型機の代わりとして造粒機を用いて
も同様の効果が得られることは勿論である（成品はペレ
ットとなる）。焼結返鉱、焼結篩下粉およびダストは配
合槽３１〜３３にそれぞれ貯鉱され、各定量切出装置２
６によって所定の配合割合となるようにコンベア１２上
に切出される。なお、ダストは集塵機などで集められた
細粒のものを用いるが、これは小ホッパ３０からコンベ
ア１１に移載され、コンベア１１により第１配合槽３１
に輸送されるようになっている。これらの原料はコンベ
ア１２，１３により第１ミキサー３４および第２ミキサ
ー３５に輸送され、混ぜ合される。この混練工程におい
て必要があれば調湿（水分添加）してもよい。さらに、
原料はコンベア１４，１５を経て受入配合槽３６に輸送
される。

【００１１】発生粉貯鉱槽４３にはグリズリまたは振盪
篩４２で篩われた成品発生粉が貯えられ、また貯鉱槽４
４にはポルトランドセメント，セメントクリンカー，高
炉水砕スラグ等の補助バインダーが貯えられている。こ
れらを定量切出装置２４によって切出し、所定の配合比
率で原料に配合する。そして、これにバインダー添加設
備３８より送られてきた糖蜜を混合機３７（通常はハグ
ミル）において混合し、必要に応じて調湿を行い混練す
る。ここでバインダー（糖蜜）の添加量はコスト的な観
点からも、極力少なくすることが望ましい。本実施例で
は糖蜜添加量を１〜６重量％としている。糖蜜添加量の
下限値を１重量％としたのは、１重量％未満では成型性
や成型後の強度が悪化するためである。一方、糖蜜添加
量の上限値を６重量％としたのは、６重量％を超えると
バインダーの固化に時間がかかり、成型直後の圧潰強度
が低下するためである。

【００１２】次いで、ニーダー３９より成型機４０に供
給された混合原料は塊成化され、グリズリまたは振盪篩
４２を経て搬出される。この場合に、ロール成型圧力は
原料条件によっても異なるが、概ね０．５〜３．５トン
／ｃｍ程度の範囲とすることが望ましい。

【００１３】このような一連の装置において、表１〜表
１２に示す原料及びバインダーを使用し、表１３に示す
配合条件で調合した混合原料を用いて成型した後に、各
条件で乾燥し、実施例１〜６及び比較例１，２のブリケ
ットをそれぞれ製造した。

【００１４】表１に本発明の実施例及び比較例に用いた
焼結返鉱の粒度分布を示す。表２には実施例及び比較例
に用いた焼結返鉱の化学成分を示す。表３には実施例及
び比較例に用いた焼結篩下粉の粒度分布を示す。表４に
は実施例及び比較例に用いた焼結篩下粉の化学成分を示
す。表５には実施例及び比較例に用いたダストの粒度分
布を示す。表６には実施例及び比較例に用いたダストの
化学成分を示す。

【００１５】表７には補助バインダーとして実施例に用
いた普通ポルトランドセメントの化学成分を示す。表８
には補助バインダーとして実施例に用いた普通ポルトラ
ンドセメントの物理性状を示す。表９には補助バインダ
ーとして実施例に用いた高炉水砕スラグの化学成分を示
す。表１０には補助バインダーとして実施例に用いた高
炉水砕スラグの粒度分布を示す。表１１には補助バイン
ダーとして実施例に用いた高炉水砕スラグの物理性状を
示す。表１２に主バインダーとして用いた糖蜜の主要成
分を示す。なお、それぞれの粒度分布に示す平均粒径表
示はミリメートルであり（マイナス表示はその数値を下
回ることを意味する）、それぞれの組成の成分表示は重
量％である。

【００１６】表１３には実施例１〜６及び比較例１，２
の原料配合条件をそれぞれ示す。なお、表１３において
主バインダー（糖蜜）および補助バインダー（普通ポル
トランドセメント，高炉水砕スラグ）の添加量は、焼結
返鉱、焼結篩下粉、ダストからなる粉体原料総重量（１
００％）に対する外掛割合をそれぞれ示す。いずれの実
施例及び比較例においても焼結返鉱８５重量％およびダ
スト１５重量％からなる混合原料に糖蜜３．０重量％を
配合し、成品製造時に適量の水分を添加した。実施例
１，４では補助バインダーとして０．５〜８重量％の普
通ポルトランドセメントを添加した。実施例２，５では
補助バインダーとして０．５〜８重量％の高炉水砕スラ
グの微粉末を添加した。実施例３，６では補助バインダ
ーとして２重量％の普通ポルトランドセメント及び２重
量％の高炉水砕スラグの微粉末を添加した。なお、比較
例１，２では補助バインダーを添加していない。

【００１７】上記の表１〜１２に示す原料およびバイン
ダーを用いて、表１３に示す配合で調合された混合原料
を使用した場合に、成型されたブリケットの圧潰強度、
ドラム強度（ＤＩ強度）およびシャッタ強度（ＳＩ強
度）につきそれぞれ調べた。それらの結果を図２〜図７
にそれぞれ示す。 実施例１，２，３及び比較例１の結果 図２は、横軸に補助バインダー添加量（重量％）をと
り、縦軸にブリケットの圧潰強度（ｋｇ／ｐ）をとっ
て、各実施例及び比較例の配合比率の原料につき補助バ
インダー添加量が圧潰強度に及ぼす影響を調べた結果を
示すグラフ図である。図中にて、曲線Ａ（白丸）及び曲
線Ｂ（黒丸）は実施例１の配合比率で成型後の放置時間
を１時間及び２４時間とした場合の圧潰強度の変化を、
曲線Ｃ（白三角）及び曲線Ｄ（黒三角）は実施例２の配
合比率で成型後の放置時間を１時間及び２４時間とした
場合の圧潰強度の変化を、プロットＥ（白星）及びプロ
ットＦ（黒星）は実施例３の配合比率で成型後の放置時
間を１時間及び２４時間とした場合の圧潰強度の変化
を、それぞれ示したものである。なお、プロットＧ（白
四角）及びプロットＨ（黒四角）は比較例１の配合比率
で成型後の放置時間を１時間及び２４時間とした場合の
圧潰強度をそれぞれ調べた結果を示したものである。

【００１８】図から明らかなように、実施例１，２の結
果はいずれも補助バインダー含有量が１〜６重量％の範
囲で圧潰強度は６０〜１０５ｋｇ／ｐに増大したが、６
重量％を越えると圧潰強度はそれ以上増大しない。ま
た、同じ配合比率の場合は放置時間が長くなるほど圧潰
強度は増大する。ちなみに、補助バインダーを添加しな
い比較例１では放置時間が１時間のときは圧潰強度は約
５０ｋｇ／ｐ（プロットＧ）、２４時間のときは約６０
ｋｇ／ｐ（プロットＨ）である。

【００１９】図３は、横軸に補助バインダー添加量（重
量％）をとり、縦軸に成品ＤＩ強度（＋１５mm％）をと
って、各実施例及び比較例の配合比率の原料につき補助
バインダー添加量が成品ＤＩ強度に及ぼす影響を調べた
結果を示すグラフ図である。図中にて、曲線Ａ（白丸）
及び曲線Ｂ（黒丸）は実施例１の配合比率で成型後の放
置時間を１時間及び２４時間とした場合のＤＩ強度の変
化を、曲線Ｃ（白三角）及び曲線Ｄ（黒三角）は実施例
２の配合比率で成型後の放置時間を１時間及び２４時間
とした場合のＤＩ強度の変化を、プロットＥ（白星）及
びプロットＦ（黒星）は実施例３の配合比率で成型後の
放置時間を１時間及び２４時間とした場合のＤＩ強度の
変化を、それぞれ示したものである。なお、プロットＧ
（白四角）及びプロットＨ（黒四角）は比較例１の配合
比率で成型後の放置時間を１時間及び２４時間とした場
合のＤＩ強度をそれぞれ調べた結果を示したものであ
る。

【００２０】図から明らかなように、ブリケットのＤＩ
強度は補助バインダー添加の有無によって大きな影響を
受けない。しかし、放置時間が１時間のときに８２〜９
０％のＤＩ強度を、２４時間のときに９１〜９８％のＤ
Ｉ強度を得ることができた。ちなみに、補助バインダー
を添加しない比較例１では放置時間が１時間のときはＤ
Ｉ強度は約８２％（プロットＧ）、２４時間のときは約
９１％（プロットＨ）である。

【００２１】図４は、横軸に補助バインダー添加量（重
量％）をとり、縦軸に成品シャッター強度（＋３mm％）
をとって、各実施例及び比較例の配合比率の原料につき
補助バインダー添加量が成品シャッター強度に及ぼす影
響を調べた結果を示すグラフ図である。図中にて、曲線
Ａ（白丸）及び曲線Ｂ（黒丸）は実施例１の配合比率で
成型後の放置時間を１時間及び２４時間とした場合のシ
ャッター強度の変化を、曲線Ｃ（白三角）及び曲線Ｄ
（黒三角）は実施例２の配合比率で成型後の放置時間を
１時間及び２４時間とした場合のシャッター強度の変化
を、プロットＥ（白星）及びプロットＦ（黒星）は実施
例３の配合比率で成型後の放置時間を１時間及び２４時
間とした場合のシャッター強度の変化を、それぞれ示し
たものである。なお、プロットＧ（白四角）及びプロッ
トＨ（黒四角）は比較例１の配合比率で成型後の放置時
間を１時間及び２４時間とした場合のシャッター強度を
それぞれ調べた結果を示したものである。

【００２２】シャッター強度は、ＪＩＳ規格に定められ
た試験法に従って所定の衝撃力を与えたペレットの粉化
減量を示すものであり、２ｍ／回×３０回につき調べた
平均値を百分率で指数表示したものである。シャッター
強度が０％のときはペレットの全量が粉々に砕け散って
しまい、シャッター強度が１００％のときはペレットは
まったく粉化しない。

【００２３】図から明らかなように、補助バインダー含
有量が１〜６重量％の範囲では実施例４，５のシャッタ
ー強度は５６〜８８％，６２〜９５％にそれぞれ増大し
たが、いずれも６重量％を越えるとシャッター強度はそ
れ以上増大しない。また、同じ配合比率の場合は放置時
間が長くなるほどシャッター強度は増大する。ちなみ
に、補助バインダーを添加しない比較例１では放置時間
が１時間のときはシャッター強度は約５０％（プロット
Ｇ）、２４時間のときは約６０％（プロットＨ）であ
る。 実施例４，５，６及び比較例２の結果 図５は、横軸に補助バインダー添加量（重量％）をと
り、縦軸にブリケットの圧潰強度（ｋｇ／ｐ）をとっ
て、各実施例及び比較例の配合比率の原料につき補助バ
インダー添加量が圧潰強度に及ぼす影響を調べた結果を
示すグラフ図である。図中にて、曲線Ｊ（白丸）及び曲
線Ｋ（黒丸）は実施例４の配合比率で成型後の放置時間
を１時間及び２４時間とした場合の圧潰強度の変化を、
曲線Ｌ（白三角）及び曲線Ｍ（黒三角）は実施例５の配
合比率で成型後の放置時間を１時間及び２４時間とした
場合の圧潰強度の変化を、プロットＮ（白星）及びプロ
ットＰ（黒星）は実施例６の配合比率で成型後の放置時
間を１時間及び２４時間とした場合の圧潰強度の変化
を、それぞれ示したものである。なお、プロットＲ（白
四角）及びプロットＳ（黒四角）は比較例２の配合比率
で成型後の放置時間を１時間及び２４時間とした場合の
圧潰強度をそれぞれ調べた結果を示したものである。

【００２４】図から明らかなように、実施例４，５の結
果はいずれも補助バインダー含有量が１〜６重量％の範
囲で圧潰強度は６０〜１０５ｋｇ／ｐに増大したが、６
重量％を越えると圧潰強度はそれ以上増大しない。ま
た、同じ配合比率の場合は放置時間が長くなるほど圧潰
強度は増大する。ちなみに、補助バインダーを添加しな
い比較例２では放置時間が１時間のときは圧潰強度は約
５０ｋｇ／ｐ（プロットＧ）、２４時間のときは約６０
ｋｇ／ｐ（プロットＨ）である。

【００２５】図６は、横軸に補助バインダー添加量（重
量％）をとり、縦軸に成品ＤＩ強度（＋１５mm％）をと
って、各実施例及び比較例の配合比率の原料につき補助
バインダー添加量が成品ＤＩ強度に及ぼす影響を調べた
結果を示すグラフ図である。図中にて、曲線Ｊ（白丸）
及び曲線Ｋ（黒丸）は実施例４の配合比率で成型後の放
置時間を１時間及び２４時間とした場合のＤＩ強度の変
化を、曲線Ｌ（白三角）及び曲線Ｍ（黒三角）は実施例
５の配合比率で成型後の放置時間を１時間及び２４時間
とした場合のＤＩ強度の変化を、プロットＮ（白星）及
びプロットＰ（黒星）は実施例６の配合比率で成型後の
放置時間を１時間及び２４時間とした場合のＤＩ強度の
変化を、それぞれ示したものである。なお、プロットＲ
（白四角）及びプロットＳ（黒四角）は比較例２の配合
比率で成型後の放置時間を１時間及び２４時間とした場
合のＤＩ強度をそれぞれ調べた結果を示したものであ
る。

【００２６】図から明らかなように、ブリケットのＤＩ
強度は補助バインダー添加の有無によって大きな影響を
受けない。しかし、放置時間が１時間のときに８２〜９
０％のＤＩ強度を、２４時間のときに９１〜９８％のＤ
Ｉ強度を得ることができた。ちなみに、補助バインダー
を添加しない比較例１では放置時間が１時間のときはＤ
Ｉ強度は約８２％（プロットＲ）、２４時間のときは約
９１％（プロットＳ）である。

【００２７】図７は、横軸に補助バインダー添加量（重
量％）をとり、縦軸に成品シャッター強度（＋３mm％）
をとって、各実施例及び比較例の配合比率の原料につき
補助バインダー添加量が成品シャッター強度に及ぼす影
響を調べた結果を示すグラフ図である。図中にて、曲線
Ｊ（白丸）及び曲線Ｋ（黒丸）は実施例４の配合比率で
成型後の放置時間を１時間及び２４時間とした場合のシ
ャッター強度の変化を、曲線Ｌ（白三角）及び曲線Ｍ
（黒三角）は実施例５の配合比率で成型後の放置時間を
１時間及び２４時間とした場合のシャッター強度の変化
を、プロットＮ（白星）及びプロットＰ（黒星）は実施
例６の配合比率で成型後の放置時間を１時間及び２４時
間とした場合のシャッター強度の変化を、それぞれ示し
たものである。なお、プロットＲ（白四角）及びプロッ
トＳ（黒四角）は比較例２の配合比率で成型後の放置時
間を１時間及び２４時間とした場合のシャッター強度を
それぞれ調べた結果を示したものである。

【００２８】図から明らかなように、補助バインダー含
有量が１〜６重量％の範囲では実施例４，５のシャッタ
ー強度は４８〜８２％，６０〜９３％にそれぞれ増大し
たが、いずれも６重量％を越えるとシャッター強度はそ
れ以上増大しない。また、同じ配合比率の場合は放置時
間が長くなるほどシャッター強度は増大する。ちなみ
に、補助バインダーを添加しない比較例１では放置時間
が１時間のときはシャッター強度は約４２％（プロット
Ｒ）、２４時間のときは約５４％（プロットＳ）であ
る。

【００２９】

【表１】

【００３０】

【表２】

【００３１】

【表３】

【００３２】

【表４】

【００３３】

【表５】

【００３４】

【表６】

【００３５】

【表７】

【００３６】

【表８】

【００３７】

【表９】

【００３８】

【表１０】

【００３９】

【表１１】

【００４０】

【表１２】

【００４１】

【表１３】

【００４２】

【発明の効果】本発明方法によれば、糖蜜の他に補助バ
インダーとしてセメント系のポルトランドセメント，セ
メントクリンカー，高炉水砕スラグ等を添加しているの
で、成型後において短時間で成品の耐衝撃強度を発現さ
せることができ、諸特性に優れた良好な非焼成塊成鉱を
製造することができる。

【００４３】また、焼結返鉱、焼結篩下粉、ダストとい
った本来循環再処理、再焼成を行っていた原料を塊成化
し、これを高炉等の原料として使用することができるた
め、焼結コスト及び各種原単位の低減、焼結設備費、保
全コストの削減を達成することができる。さらに、資源
の有効活用、環境保全への貢献といった波及効果をもた
らすことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係る非焼成塊成鉱の製造方法
を示すプロセスフロー図。

【図２】本発明方法の実施例１，２，３及び比較例１に
おける成品の圧潰強度と補助バインダー含有量との相関
を示すグラフ図。

【図３】本発明方法の実施例１，２，３及び比較例１に
おける成品のドラム（ＤＩ）強度と補助バインダー含有
量との相関を示すグラフ図。

【図４】本発明方法の実施例１，２，３及び比較例１に
おける成品のシャッター強度と補助バインダー含有量と
の相関を示すグラフ図。

【図５】本発明方法の実施例４，５，６及び比較例２に
おける成品の圧潰強度と補助バインダー含有量との相関
を示すグラフ図。

【図６】本発明方法の実施例４，５，６及び比較例２に
おける成品のドラム（ＤＩ）強度と補助バインダー含有
量との相関を示すグラフ図。

【図７】本発明方法の実施例４，５，６及び比較例２に
おける成品のシャッター強度と補助バインダー含有量と
の相関を示すグラフ図。

【図８】従来の焼結鉱の製造工程を説明するためのプロ
セスフロー図である。

【符号の説明】

３１，３２，３３，３６，４３…配合槽、３４，３５…
ミキサー、３７…混合機、３８…バインダー添加設備、
４０…成型機、４１…成品槽、４２…振盪篩

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岸本 純幸 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内 (72)発明者 酒井 敦 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内 (72)発明者 浜屋 正司 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内 (72)発明者 上田 稔 京都府京都市中京区新町通四条上ル小結棚 町429番地 株式会社ケイハン内 (72)発明者 大溝 潔 京都府京都市中京区新町通四条上ル小結棚 町429番地 株式会社ケイハン内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 焼結返鉱または焼結篩下粉（高炉成品篩
   下粉、庫下品）の１種あるいは２種と、これより相対的
   に粒度の細かいダストの混合粉に、１〜６重量％の糖蜜
   あるいは前記量の糖蜜を含有した希釈液及び１〜６重量
   ％のポルトランドセメントまたはセメントクリンカー，
   高炉水砕スラグ等のセメント系バインダーの１種または
   ２種以上を補助バインダーとして添加して混練し、成型
   機にて１ｍｍ以上に塊成化することを特徴とする非焼成
   塊成鉱の製造方法。