JPH0881717A

JPH0881717A - 焼結鉱の製造方法

Info

Publication number: JPH0881717A
Application number: JP21900994A
Authority: JP
Inventors: Toshihide Matsumura; 俊秀松村; Takashi Noda; 俊野田
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1994-09-13
Filing date: 1994-09-13
Publication date: 1996-03-26

Abstract

(57)【要約】【目的】高結晶水鉱石を多量に使用した場合でも、高
強度の焼結鉱を高い歩留、高い生産性の下で製造するこ
とのできる高結晶水鉱石を原料とする焼結鉱の製造方法
を提供することを目的とする。【構成】結晶水含有量の多い鉄鉱石を使用して焼結鉱
を製造するに際し、焼結鉱原料充填層上下方向の結晶水
濃度が均等になるように結晶水含有量の多い鉄鉱石を、
焼結鉱原料充填層上下方向の CaO濃度が均等になるよう
に石灰石を、および焼結鉱原料充填層上下方向のフリー
カーボン量が均等になるようにコークスブリーズを充填
する焼結鉱の製造方法である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、焼結鉱の製造方法に関
し、さらに詳しくは、ゲーサイト系鉄鉱石のように、結
晶水含有量の高い鉱石（以下、高結晶水鉱石という）を
原料として、高炉操業等に適した焼結鉱を得るための焼
結鉱の製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】高炉原料として用いられる焼結鉱は、一
般には以下のような方法で製造されている。まず、10mm
程度以下の粉鉱石に石灰石等の CaO含有副原料、硅石、
蛇紋岩等のSiO₂含有副原料およびコークスブリーズ等の
固体燃料を混合し、さらに適量の水分を加えて造粒す
る。この造粒物をドワイトロイド式焼結機のパレット上
に適当な高さになるように充填し、表層部の固体燃料に
着火する。着火後は、下方に向けて空気を吸引しながら
固体燃料を燃焼させ、その燃焼熱により配合原料を焼結
させて焼結ケーキとする。この焼結ケーキは破砕後に粒
度調整し、粒径 3mm程度以下の焼結鉱製品を得る。

【０００３】ところで、製鉄原料として使用される焼結
鉱の品質は、高炉操業時の荷下がり状態の安定性や通気
性、還元効率等に大きな影響を与えることから、焼結鉱
の強度、被還元性、耐還元粉化性等が厳しく管理されて
いる。また、焼結鉱の製造コストを下げるため、製品歩
留や生産性も重要な管理項目になっている。

【０００４】焼結鉱の原料としては、主として赤鉄鉱(F
e₂O₃: ヘマタイト) や磁鉄鉱(Fe₃O₄: マグネタイト) が
使用されてきた。しかし、近年の良質鉱石の産出量の減
少にともない、ゲーサイト(Fe₂O₃・H₂O)を多く含有する
褐鉄鉱系鉱石の使用量が次第に増加する傾向にある。こ
の鉱石は多量 (通常 4質量％程度以上) の結晶水を含有
しているのが特徴であり、焼結鉱製造用原料として多量
に使用すると、結晶水を除去するために消費熱量が増大
するだけでなく、焼成時に水分の放出によって粗大気孔
や亀裂が発生すること、および多量のカルシウムフェラ
イト系融液が生成することにより、充填層の通気性が悪
化することから製品焼結鉱の強度や歩留、生産性が低下
する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】こうした問題が生じる
理由としては、以下のことが考えられる。高結晶水鉱石
の結晶水は、約 300℃以上に加熱されると分解・脱水
し、それにともなって鉱石中に亀裂が発生する。その
後、さらに加熱されて約1200℃以上になると、CaO と鉄
鉱石が反応してカルシウムフェライト系融液が生成す
る。しかし、結晶水の分解による熱量の消費により焼結
反応に必要な熱量が不足するために粒子間の結合が不十
分となり、製品焼結鉱の強度が低下する。しかも亀裂の
発生により、粒子と融液の接触面積が大きくなるため、
ヘマタイト粒子の一部は融液と急速に同化反応を起こ
し、冷却後に多量の粒状ヘマタイト、カルシウムフェラ
イトおよびスラグ相からなる結合相と、多量の粗大気孔
が存在する組織を形成する。この粗大気孔の存在により
製品焼結鉱の強度、歩留が低下する。

【０００６】さらに高結晶水鉱石は易溶融性であるため
に、焼結ベッド内において局部的に多量の融液を生成し
て通気性を低下させる。このため、製品歩留および生産
性が低下する。

【０００７】本発明は、上記の問題点を解決するために
なされたもので、高結晶水鉱石を多量に使用した場合で
も、高強度の焼結鉱を高い歩留、高い生産性の下で製造
することのできる高結晶水鉱石を原料とする焼結鉱の製
造方法を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】

(1) 結晶水含有量の多い鉄鉱石を使用して焼結鉱を製造
するに際し、焼結鉱原料充填層上下方向の結晶水濃度が
均等になるように結晶水含有量の多い鉄鉱石を充填する
焼結鉱の製造方法である。

【０００９】(2) 結晶水含有量の多い鉄鉱石を使用して
焼結鉱を製造するに際し、焼結鉱原料充填層上下方向の
CaO濃度が均等になるように石灰石を充填する上記(1)
の焼結鉱の製造方法である。

【００１０】(3) 結晶水含有量の多い鉄鉱石を使用して
焼結鉱を製造するに際し、焼結鉱原料充填層上下方向の
フリーカーボン量が均等になるようにコークスブリーズ
を充填する上記(1) または(2) の焼結鉱の製造方法であ
る。

【００１１】

【作用】図４に一例を示すように、高結晶水鉱石の粒径
は通常焼結鉱原料として使用している鉱石と比べて大き
いことから、実機焼結機上の原料充填層内では下部に偏
析する傾向がある。そこで、まず本発明者らは、焼成時
の最高到達温度に及ぼす高結晶水鉱石の偏析の影響を調
査した。

【００１２】実験には内径 100mmの小型焼結鍋を用い、
これに高結晶水鉱石と結晶水含有量が 3質量％以下であ
る通常のヘマタイト系鉱石、石灰石および燃料としてコ
ークスブリーズを混合したものを高さ 350mmに充填して
焼結を行った。ただし、この時の高結晶水鉱石、石灰石
およびコークスブリーズ配合量は一定（高結晶水鉱石：
石灰石：コークスブリーズ＝50： 4：14）とした。な
お、ヘマタイト系鉱石の配合量は32質量％である。この
時の充填層内の最高到達温度変化を図５に示す。この図
から、吸熱物質である高結晶水鉱石が下部に偏析するこ
とにより層内の熱バランスが乱れ、充填層下部の最高到
達温度が著しく低下していることがわかる。

【００１３】次に、図６に、実機焼結機における高結晶
水鉱石多配合時の充填層高さ方向のCaO分布の一例を示
す。この図から、 CaOは充填層下部で不足する傾向にあ
ることがわかる。なお、この時の原料配合量は高結晶水
鉱石：35質量％、ヘマタイト系鉱石：28質量％、マグネ
タイト系鉱石：17質量％、石灰石：11.2質量％、生石
灰：1.5 質量％である。

【００１４】以上の結果から、充填層下部では熱量およ
び CaOが不足するために十分な焼結反応が起こらず、そ
の結果として製品焼結鉱の強度、歩留が低下するものと
考えられる。また、高結晶水鉱石は易溶融性であること
から、このように充填層内の熱バランスが乱れると層内
に焼成むらが形成しやすくなり、結果的に製品焼結鉱の
歩留は著しく低下する。

【００１５】以上のことから、高結晶水鉱石を焼結鉱原
料として多量に使用した場合の製品強度、歩留の低下を
防止するためには、偏析をなくし、充填層上下方向の熱
的および成分上のバランスをとり、均質な焼成を指向す
ればよいと考えられる。

【００１６】ドワイトロイド型焼結機では、原料の装入
にスローピングシュートを用いるため、原料粒子の質量
の違いによって飛翔距離が変化する。その結果、高結晶
水鉱石やコークスブリーズおよび石灰石などの偏析が生
じる。この偏析を抑制するためには、落下時の原料粒子
の水平方向の運動量、あるいは移動速度をできるだけ0
に近い値になるようにする必要がある。具体的には、ス
ローピングシュートの角度をできるだけ90°に近く設定
することにより、水平方向の移動速度は小さくなり、結
果的に原料の偏析を抑制することが可能になる。

【００１７】本発明はこうした実験結果に基づいてなさ
れたものであり、高結晶水鉱石、コークスブリーズおよ
び石灰石の分布が充填層高さ方向で均質になるように原
料層を充填し、これを焼成することにより高結晶水鉱石
多配合時に高強度、高歩留の製品焼結鉱を得ることに成
功したものである。

【００１８】

【実施例】以下に、実施例を挙げて本発明をより具体的
に説明する。実施例１まず内径 100mmの焼結鍋を用いて焼成を行った。鉄鉱石
には高結晶水鉱石を用い、偏析条件は図４に示す通りと
した。この時のコークスブリーズおよび石灰石の分布
は、充填高さ方向で一定とした。なお、充填高さは 350
mmである。焼成後の製品焼結鉱の評価は落下強度で行っ
た。

【００１９】落下強度は製品焼結鉱を2mの高さから鉄製
台上に一度に落下させる操作を４回繰り返した後、全量
を4.8mm のふるいでふるい分けし、下記式を用いて算出
した。このようにして求めた落下強度を図１に示す。落下強度（％）＝（ふるい上の質量／落下試験前の質
量）×100

【００２０】図１に示すように、高結晶水鉱石の偏析が
ない場合の方が、製品焼結鉱の落下強度が高くなること
がわかる。

【００２１】実施例２実施例と同じ焼結鍋を用いて焼成を行った。この時の高
結晶水鉱石および石灰石の分布は、充填高さ方向で一定
とし、コークスブリーズ分布のみを表１のように変化さ
せた。なお、充填高さは 350mmである。焼成後の製品焼
結鉱の評価は落下強度で行った。その結果を図２に示
す。なお、図中の＋10mmの落下強度は上記の4.8mm のふ
るいに替えて10mmのふるいでふるい分けし、ふるい上の
割合を％で示したものである。

【００２２】

【表１】

【００２３】図２に示すように、コークスブリーズ分布
が充填高さ方向に一定であ実験１は製品焼結鉱の落下強
度が大きく改善されることがわかる。

【００２４】実施例３さらに、実機焼結機で焼成を行った。原料は、高結晶水
鉱石35質量％、ヘマタイト系鉱石28質量％、マグネタイ
ト系鉱石17質量％、石灰石11.2質量％、生石灰1.5 質量
％で、これにコークスブリーズを加え混合し、さらに適
量の水分を加えて、通常の方法で造粒した。この造粒物
をスローピングシュート角度を64°と70°でドワイトロ
イド式焼結機のパレットに充填し、充填高さ方向の成分
偏析を変化させた。その時の充填高さ方向の成分分布変
化を図３に示す。焼成後の製品焼結鉱の歩留を表２に示
す。

【００２５】

【表２】

【００２６】図３に示すように、スローピングシュート
角度を70°にすると、64°に比べて各成分とも充填層下
部での偏析が改善されている。この理由は、スローピン
グシュート角度を大きくすると、原料の飛翔距離が短く
なりそれだけ原料の偏析を抑制することができるからで
ある。この結果、焼成が充填層高さ方向に均等にすす
み、表２に示すように、製品焼結鉱の歩留は向上してい
る。

【００２７】

【発明の効果】以上述べたところから明らかなように、
本発明によれば、高炉用鉄源として使用することが困難
であった高結晶水鉱石を有効に利用し、生産性を低下さ
せることなく、高品質の焼結鉱を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】焼結鉱の落下強度に及ぼす高結晶水鉱石の偏析
の影響を示す図である。

【図２】焼結鉱の落下強度に及ぼすコークスブリーズの
偏析の影響を示す図である。

【図３】実機焼結機における偏析抑制による充填層内の
成分分布変化を示す図である。

【図４】実機焼結機における原料充填層内の結晶水分布
を示す図である。

【図５】最高到達温度に及ぼす高結晶水鉱石の偏析の影
響を示す図である。

【図６】実機焼結機における原料充填層内の CaO分布を
示す図である。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】結晶水含有量の多い鉄鉱石を使用して焼
結鉱を製造するに際し、焼結鉱原料充填層上下方向の結
晶水濃度が均等になるように結晶水含有量の多い鉄鉱石
を充填することを特徴とする焼結鉱の製造方法。
【請求項２】結晶水含有量の多い鉄鉱石を使用して焼
結鉱を製造するに際し、焼結鉱原料充填層上下方向の C
aO濃度が均等になるように石灰石を充填する請求項１記
載の焼結鉱の製造方法。
【請求項３】結晶水含有量の多い鉄鉱石を使用して焼
結鉱を製造するに際し、焼結鉱原料充填層上下方向のフ
リーカーボン量が均等になるようにコークスブリーズを
充填する請求項１または請求項２記載の焼結鉱の製造方
法。