JPH09143580A

JPH09143580A - 焼結鉱の製造方法

Info

Publication number: JPH09143580A
Application number: JP30610395A
Authority: JP
Inventors: Masahiko Hoshi; 雅彦星; Takazo Kawaguchi; 尊三川口
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1995-11-24
Filing date: 1995-11-24
Publication date: 1997-06-03

Abstract

(57)【要約】【課題】高温性状が良好な低SiO₂焼結鉱を高い歩留で製
造する方法の提供。【解決手段】焼結鉱成品中のSiO₂濃度が 4.0〜4.8 重量
％、MgO 濃度が 0.6重量％を超える焼結鉱を製造する方
法であって、粒径0.25〜1.0 mmの範囲の粒子が30重量％
を超えるドロマイトと軽焼ドロマイトのいずれか一方ま
たは両方を配合した焼結原料を、混合機で混合した後、
上記混合原料を焼結原料の全量または一部として焼結す
る。前記混合機は攪拌羽根を内蔵した混合機（例えばア
イリッヒミキサー）を用い、また混合する焼結原料の30
重量％以上を−0.5 mmとすれば、本発明方法の効果を一
層高めることができる。【効果】本発明方法で製造した焼結鉱であれば、高炉装
入原料に占める焼結鉱の比率を高めても高炉の安定操業
が可能となり、良質塊鉱石の枯渇に十分対応できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、良好な高温性状
を有する低SiO₂濃度の焼結鉱を高い歩留で製造できる焼
結鉱の製造方法に関する。この方法で製造された焼結鉱
は、焼結鉱の配合比率を高める高炉操業に好適である。

【０００２】

【従来の技術】高炉に装入される焼結鉱の一般的な製造
工程は次のとおりである。即ち、まず鉄鉱石、粉コーク
ス、石灰石等の焼結原料に対し、混合造粒機内で適量の
水分を添加しつつ造粒する。こうして擬似粒子化された
焼結原料を焼結機のパレットに装入する。そして、焼結
原料充填層の上部から下部に向かって空気を吸引しつ
つ、充填層の上部に点火し、原料中の粉コークスを上部
から順次燃焼させて焼結原料を焼成する。焼成後はパレ
ットを傾転して焼成物（焼結ケーキともいう）を取り出
し、破砕、冷却した後、一定粒度以上の焼結鉱を高炉装
入原料として供する。一定粒度未満の焼成物は返鉱とし
て再び焼結原料に戻される。

【０００３】近年、良質の塊鉱石が枯渇してきたため、
高炉装入原料に占める焼結鉱の比率（以下、「焼結比」
という）を高める操業方法が一般的になってきた。従来
の焼結鉱は、主なスラグ成分としてSiO₂成分を 5.4重量
％前後、MgO 成分を 0.5重量％程度含有し、そのSiO₂濃
度に応じて、CaO/SiO₂比が 1.6〜2 程度の一定値になる
ように高炉装入原料の配合を調整している。従って、焼
結鉱のSiO₂濃度を一定にしたまま焼結比を上昇させる
と、単位出銑量当りの高炉スラグ量（これを高炉スラグ
比という）の上昇、それに伴う単位出銑量当りの燃料量
（これを燃料比という）の増加を招く。このような高炉
操業におよぼす悪影響を回避するために、SiO₂濃度の低
い焼結鉱が必要となる。

【０００４】従来、低SiO₂焼結鉱は、SiO₂系副原料であ
る蛇紋岩の配合量を低減する方法と脈石成分の少ない高
品位鉄鉱石を用いる方法によって製造されていた。しか
し、蛇紋岩の配合量を低減する方法は、蛇紋岩が MgO・
SiO₂系副原料であるため、その配合量低減により焼結鉱
の MgO濃度も同時に低下する。このため、焼結鉱の歩留
低下、焼結鉱の高温性状の悪化による高炉炉内通気抵抗
の増加、さらにはスラグ粘度の増加による出滓作業の支
障などの問題が生じていた。また、高品位鉄鉱石を用い
る方法には原料コストの高騰が避けられないという欠点
がある。

【０００５】そこで、MgO 系副原料に MgO・SiO₂系副原
料である蛇紋岩だけを用いるのではなく、 MgO・CaO 系
副原料であるドロマイト、軽焼ドロマイトをも使用し、
焼結鉱の MgO濃度が 2〜4 重量％、SiO₂濃度が 5〜6.5
重量％となるように調整して焼結鉱を製造する方法が
「特開昭53-30403号公報」に開示されている。また、
「特開昭58-39746号公報」と「特開昭58-39747号公報」
にはSiO₂系副原料を全く使用せず、 MgO・CaO 系副原料
を 2mmの分級点で篩分けした後、篩下を 0.5mm未満に破
砕し、SiO₂濃度が 4.6〜5.4 重量％の焼結鉱を製造する
方法が示されている。さらに「特開平2-170926号公報」
には、円柱形ロッドを内蔵したドラム型振動混練機を使
用し、軽焼ドロマイトを含む焼結原料の破砕と混合を１
台の装置によって行い、焼結鉱を製造する方法が提案さ
れている。

【０００６】しかしながら、「特開昭53-30403号公報」
の方法で得られる焼結鉱成品はSiO₂濃度が 5〜6.5 重量
％と高く、高炉における焼結比を高めることが困難であ
り、「特開昭58-39746号公報」と「特開昭58-39747号公
報」に開示の方法では原料を破砕する装置が別途必要と
なりコストの上昇が避けられない。そして、「特開平2-
170926号公報」の方法では粗粒の鉄鉱石までも破砕して
しまい、造粒過程で核粒子となる粗粒鉄鉱石の粒径低下
による造粒困難を招き、造粒後の焼結原料の粒径が低下
する。この造粒後の粒径低下は焼結パレット上の焼結原
料充填層の通気性を悪化させるため、焼結生産性が低下
し、生産性を確保しようとすると歩留低下が避けられな
い。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】前述のように、 MgO・
SiO₂系副原料である蛇紋岩の配合量だけを低減して製造
した低SiO₂焼結鉱は、焼結鉱成品の歩留低下、高炉炉内
での高温性状の悪化、さらに高炉スラグ粘度の増加を招
く欠点を有している。一方、 MgO・CaO 系副原料である
ドロマイトと軽焼ドロマイトのいずれか一方または両方
を使用する方法では、原料混合の造粒時にドロマイトあ
るいは軽焼ドロマイトは分散性が悪いため、焼結鉱中に
未反応のまま MgO・CaO 系副原料が残留し、歩留および
高温性状の低下を招く。これを防止するには MgO・CaO
系副原料の分散性を高める必要があるが、事前に篩分け
を行い篩下を、更に 0.5mm未満まで破砕するというよう
な方法では原料を破砕する装置が別途必要でありコスト
上昇を招いてしまう。また、鉄鉱石を混合した後、円柱
形のロッドを内蔵したドラム型振動混練機を使用する方
法は、粗粒の鉄鉱石までも破砕してしまい、結果として
歩留の低下を引き起こす欠点を有している。

【０００８】本発明の目的は、高炉での焼結比を高めて
も高炉炉内での高温性状が良好であり、かつスラグ粘度
を低くすることができる低SiO₂焼結鉱を高い歩留で製造
する方法を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、ドロマイ
トと軽焼ドロマイトのいずれか一方または両方を含む焼
結原料を、鉄鉱石を過度に破砕することなく、しかもド
ロマイトあるいは軽焼ドロマイトの分散性および焼結反
応性を向上させる方法について検討を重ね、下記の〜
が有効であることを見いだした。

【００１０】ドロマイトまたは軽焼ドロマイトを、粒
径0.25〜1.0 mmの範囲の粒子が30重量％を超える粒度構
成として他の焼結原料と混合する。

【００１１】ドロマイトまたは軽焼ドロマイトを含む
焼結原料を、攪拌羽根を内蔵した混合機で攪拌混合し
て、造粒後の原料（これを「擬似粒子」という）におけ
る粒子間の結合力を向上させる。

【００１２】攪拌羽根を内蔵した混合機で混合する焼
結原料は、粒径 0.5mm以下の粒子を30重量％以上とす
る。

【００１３】本発明は、これらの知見に基づき完成さ
れ、その要旨は、下記の焼結鉱の製造方法にある。

【００１４】成品中のSiO₂濃度が 4.0〜4.8 重量％で M
gO濃度が 0.6重量％を超える焼結鉱を製造する方法であ
って、粒径0.25〜1.0 mmの範囲の粒子が30重量％を超え
るドロマイトと同じく粒径0.25〜1.0 mmの範囲の粒子が
30重量％を超える軽焼ドロマイトのいずれか一方または
両方を含む焼結原料を混合した後、前記混合原料を焼結
原料の全量または一部として使用する焼結鉱の製造方
法。

【００１５】上記のドロマイトと軽焼ドロマイトのいず
れか一方または両方を含む焼結原料を攪拌羽根を内蔵し
た混合機で攪拌混合するのが望ましい。また、上記の攪
拌羽根を内蔵した混合機で混合する焼結原料は、粒径が
0.5mm以下の粒子が30重量％以上、90％以下含むことが
望ましい。

【００１６】

【発明の実施の形態】本発明方法において焼結鉱成品中
のSiO₂濃度を 4.0〜4.8 重量％としたのは、SiO₂濃度が
4.0重量％未満では焼結原料中のSiO₂濃度が低すぎ、焼
結化反応において十分な量の融液生成が見込めないため
である。一方、SiO₂濃度が 4.8重量％を超える焼結鉱で
はSiO₂濃度の低い焼結鉱とはいえず、この焼結鉱を大量
に高炉に装入した場合、高炉スラグ比が上昇し高炉操業
に支障をきたしてしまう。また、焼結鉱成品中のMgO 濃
度が 0.6重量％を超えるとしたのは、MgO 濃度が 0.6重
量％以下の低SiO₂焼結鉱では、高炉炉内での高温性状の
悪化と高炉内で生成するスラグ粘度の増加を招くためで
ある。この MgO濃度の上限は、高炉スラグ量の上昇を抑
えるために３重量％程度が適当である。

【００１７】ここで、ドロマイトと軽焼ドロマイトにつ
いて、粒径0.25〜1.0 mmの部分が30重量％を超える（10
0 重量％でもよい）としたのは、粒径が揃っていること
によって MgO・CaO 系副原料の粘着性が均一化し、粉鉄
鉱石に付着して焼結鉱の生産性の向上に有効な粒径２〜
10mmの擬似粒子が増加するためである。

【００１８】本発明方法において、粒子の大きさを表す
「mm」は、篩目の代表径を意味し、例えば粒径 0.5mm以
下の粒子とは篩目が 0.5mmの篩の篩下を、また、粒径0.
25〜1.0 mmの粒子とは篩目が１mmの篩の篩下であって、
0.25mmの篩上に残る粒子を意味する。また、前記の「粒
径0.5 mm以下の粒子を30重量％以上含み」とは、原料を
配合した時点で、その原料中に粒径 0.5mm以下の粒子が
30重量％以上含まれていることを意味する。

【００１９】本発明方法において使用する攪拌羽根を内
蔵した混合機とは、円筒形パン内に攪拌を目的とする羽
根が設置され、パンと羽根の双方が回転運動する混合機
であり、代表例としてはアイリッヒミキサー（商品名）
と呼ばれるものがある。このタイプの混合機は、羽根の
回転数が１rpm 以上で、圧密作用がないために十分な均
一混合が可能である。従って、この型の混合機で攪拌混
合を行えば、焼結原料中においてドロマイトと軽焼ドロ
マイトのいずれか一方または両方の分散性を改善し、焼
結鉱の成品中に未反応のまま残留する MgO・CaO 系副原
料を低減することができる。

【００２０】上記のような攪拌羽根を内蔵した混合機で
焼結原料を混合した後に、更に転動型造粒機を使用して
造粒を行ってもよい。

【００２１】上記の焼結原料は、粒径0.5 mm以下の粒子
が30％以上であることが望ましい。

【００２２】微粉粒子が多くなれば、前述したように粗
粒鉄鉱石が粉砕されることなく核粒子となる粒径のまま
で原料内に混合分散され、付着粉となる粒径の粒子が多
くなるので、強固な擬似粒子を安定して形成することが
できる。このため攪拌羽根を内蔵した混合機による分散
および造粒の効果がさらに向上する。

【００２３】以下、本発明方法について詳細に説明す
る。なお、「％」は「重量％」を意味する。

【００２４】図１は、焼結原料の全部を本発明方法で処
理する一例の概略工程を示す図である。符号１は原料
槽、３は通常の混合機（ドラムミキサー）である。原料
槽１から所定の配合になるように切り出された粉鉄鉱
石、粉コークス、石灰石、ドロマイト、軽焼ドロマイト
等の焼結原料は、水分を添加され、混合機２によって攪
拌混合して造粒され、焼結パレットに装入される。

【００２５】図２は、焼結原料の全部を本発明方法で処
理する他の例の概略工程を示す図である。符号２は攪拌
羽根を内蔵した混合機（以下、これを「アイリッヒミキ
サー」という）である。原料槽１から所定の配合になる
ように切り出された粉鉄鉱石、粉コークス、石灰石、ド
ロマイト、軽焼ドロマイト等の焼結原料は、水分を添加
され、攪拌羽根を内蔵した混合機２によって攪拌混合し
て造粒され、焼結パレットに装入される。

【００２６】図３は、焼結原料の全部を本発明方法で処
理する他の例の概略工程を示す図である。ドラムミキサ
ー３を図２に示したアイリッヒミキサー２の後段で使用
する例である。

【００２７】図４は、焼結原料の一部を本発明方法で処
理する一例の概略工程を示す図である。原料槽１から切
り出されたＡ系統焼結原料（焼結原料の一部で MgO・Ca
O 系副原料を一括混合した原料）は、アイリッヒミキサ
ー２、次いでドラムミキサー3Aによって混合、造粒され
る（図３の工程と同等）。一方、原料槽1Aから切り出さ
れたＢ系統焼結原料は、水分を添加してドラムミキサー
3Bと3C内で混合、造粒される。そして、Ａ系統およびＢ
系統焼結原料の混合・造粒物は、ベルトコンベアおよび
サージホッパーで混合されて焼結パレットに装入され
る。また、図４の工程でＢ系統焼結原料に MgO・CaO 系
副原料を混合した原料であっても、ほぼ同様の効果を得
ることができる。

【００２８】図５は、焼結原料の一部を本発明方法で処
理する他の例の概略工程を示す図である。即ち、図４の
工程で、Ａ系統の混合・造粒された焼結原料とドラムミ
キサー3Bによって混合・造粒されたＢ系統焼結原料をド
ラムミキサー3C内で混合、造粒して焼結パレットへ装入
する。

【００２９】

【実施例】表１に示す11種類の焼結原料について造粒と
焼結鍋試験を行い、焼結鉱の成品歩留および高温性状を
調査した。

【００３０】

【表１】

【００３１】使用した造粒機は表２に示すアイリッヒミ
キサーとドラムミキサーで、造粒方法は表３に示すとお
りである。また、表４に配合原料、造粒方法、成品成
分、成品歩留および圧損積算値を示す。

【００３２】

【表２】

【００３３】

【表３】

【００３４】

【表４】

【００３５】焼成は、造粒後の原料を直径 300mmの円筒
形のポットに装入し、層高 500mm、空塔風速 15.0 Nm³/
m²min の一定条件で行った。空塔風速を一定とした理由
は、焼結鉱品質に与える影響が大きい焼成時間を一定と
するためである。つまり、焼結のヒートパターンを一定
条件として、焼結鉱の歩留、品質を評価した。なお、点
火条件は液化石油ガス（ＬＰＧ） 90 リットル／分で２
分間とし、焼成終了は排ガス温度最高到達点（ＢＴＰ）
後 90 秒とした。

【００３６】焼結鉱の荷重軟化試験は、０〜 9.8×10^-2
kgf/mm² の荷重で、CO：０〜100 ％、CO₂：０〜100
％、N₂：０〜100 ％の混合ガス雰囲気内で1600℃の温度
まで昇温し、昇温時の試料の収縮率と圧損を測定した。
そして、この圧損値と温度との積算値を求め高温性状を
評価した。一般に高炉装入物が、高炉内で荷下り軟化溶
融を開始する際、軟化溶融開始温度が高いほど、また、
軟化溶融開始温度とメタルとスラグのいずれか一方また
は両方の溶け落ち温度の温度幅が狭いほど、その装入物
の高温性状が良好とされている。従って、圧損値と温度
との積算値（以下、これを「圧損積算値」という）が小
さいほど高温性状が良好と評価される。

【００３７】表４の試験結果から、発明例のケースNo.1
〜11は、ドロマイトまたは軽焼ドロマイトの粒度構成
を、粒径が0.25〜1.0 mmの粒子の存在する割合が36.9％
以上に調整したので、いずれの造粒方法でも成品歩留は
80％以上と良好で、圧損積算値も500 ｍ H₂O×℃以下と
低く高温性状に優れた焼結鉱である。また、成品成分も
SiO₂濃度が4.5 ％、MgＯ濃度が1.0 ％と低SiO₂焼結鉱が
得られている。

【００３８】これに対し、比較例のケースNo.12 〜15
は、ドロマイトまたは軽焼ドロマイト中の粒径0.25〜1.
0 mmの粒子が22.2％以下と少ないため、造粒法に関係な
く成品歩留が68.5〜71.0％と低く、圧損積算値が 558〜
575 ｍ H₂O×℃と高くなった。

【００３９】ケースNo.16 と17は、ドロマイトと軽焼ド
ロマイトのいずれか一方または両方を使用せず蛇紋岩を
使用したので、造粒法に関係なくSiO₂が5.2 ％と高く、
MgＯが0.5 ％と低くなり、本発明で定める焼結鉱を得る
ことができない。また、成品歩留は78.0と79.6％とやや
低く、圧損積算値は 719と708 ｍ H₂O×℃と高くなっ
た。

【００４０】ケースNo.18 と19は、ドロマイトと軽焼ド
ロマイトのいずれか一方または両方を使用せず蛇紋岩を
使用し、そしてSiO₂濃度の低いシンターフィードを多量
に使用したが、造粒方法に関係なく焼結原料に占める粒
径−0.5 mmの割合が28.7％と低く、本発明で定める焼結
鉱を得ることができない。また、成品歩留は66.0と69.1
％と低く、圧損積算値は 635と 629ｍ H₂O×℃と高くな
った。

【００４１】図６は、造粒法が成品歩留および荷重軟化
試験圧損積算値に及ぼす影響を原料配合をパラメータと
して示す図である。同図から粒度構成を特定したドロマ
イトと軽焼ドロマイトのいずれか一方または両方を使用
し、造粒後焼成することによって、高温性状に優れた焼
結鉱を高い歩留で製造することができる。また、アイリ
ッヒミキサーのような攪拌羽根を内蔵する混合機を用
い、更に混合機中の原料粒度構成を特定することによっ
て高温性状と成品歩留を一層高めることができる（二重
丸参照）。

【００４２】

【発明の効果】本発明方法によれば、高炉炉内での高温
性状が良好で、かつ高炉内で生成するスラグ粘度を低く
することができる低SiO₂焼結鉱を高い歩留で製造するこ
とができる。本発明方法によって得られる低SiO₂焼結鉱
を用いるならば、高炉装入原料に占める焼結鉱の比率を
高めても高炉の安定操業が可能となり、良質塊鉱石の枯
渇に十分に対応できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】焼結原料の全部を本発明方法で処理する一例の
概略工程を示す図である。

【図２】焼結原料の全部を本発明方法で処理する他の例
の概略工程を示す図である。

【図３】焼結原料の一部を本発明方法で処理する他の例
の概略工程を示す図である。

【図４】焼結原料の一部を本発明方法で処理する他の例
の概略工程を示す図である。

【図５】焼結原料の一部を本発明方法で処理する他の例
の概略工程を示す図である。

【図６】焼結鉱の成品歩留、高温性状に対する本発明方
法の効果を示す図である。

【符号の説明】

1,1A：原料層、２：アイリッヒミキサー、３,3A,3B,3
C ：ドラムミキサー

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】成品中のSiO₂濃度が 4.0〜4.8 重量％で M
gO濃度が 0.6重量％を超える焼結鉱を製造する方法であ
って、粒径0.25〜1.0 mmの範囲の粒子が30重量％を超え
るドロマイトと同じく粒径0.25〜1.0 mmの範囲の粒子が
30重量％を超える軽焼ドロマイトのいずれか一方または
両方を含む焼結原料を混合した後に、前記混合原料を焼
結原料の全量または一部として使用することを特徴とす
る焼結鉱の製造方法。
【請求項２】ドロマイトと軽焼ドロマイトのいずれか一
方または両方を含む焼結原料の混合を、攪拌羽根を内蔵
した混合機による攪拌混合で行うことを特徴とする請求
項１の焼結鉱の製造方法。
【請求項３】攪拌羽根を内蔵した混合機で攪拌混合する
焼結原料は、粒径 0.5mm以下の粒子が30重量％以上であ
ることを特徴とする請求項１または２の焼結鉱の製造方
法。