JPH09165627A - 高炉装入原料の焼結方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 Al₂Ｏ₃ 含有割合の高い鉄鉱石を多量使用し
て還元粉化性の良好な高炉装入用焼結鉱を高い成品歩留
で安定製造できる手段を提供する。 【構成】 Al₂Ｏ₃ 含有割合が 2.0重量％以上の高 Al₂
Ｏ₃ 鉄鉱石を多量に使用してCaＯ成分が５〜12重量％の
高炉装入用焼結鉱を製造する方法であって、全焼結原料
を複数の区分に分割して各区分毎に混合あるいは混合・
造粒の処理を行うと共に、その際、処理を行う全焼結原
料の５〜４０重量％に相当する分割部分でAl₂Ｏ₃ 含有
割合が 2.0重量％以上の高 Al₂Ｏ₃ 鉄鉱石を使用し、か
つこれにドロマイト粉と該部分における残りの原料とを
混合・造粒した後、得られた造粒物に他の分割部分の原
料を混合あるいは混合・造粒処理してから焼結を行う。
なお、原料の混合・造粒に際して高速攪拌ミキサ−を用
いることは、一層の焼結歩留改善効果の向上につなが
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、 Al₂Ｏ₃ 成分の含有
割合が高い鉄鉱石(Al₂Ｏ₃ 含有率が 2.0重量％以上の鉄
鉱石）を多量に使用して還元粉化性の良好な焼結鉱を高
い製品歩留で製造する方法に関するものである。

【０００２】

【従来技術とその課題】現在、銑鉄製造のために高炉に
装入される製鉄原料としては、高炉操業上の制限からCa
Ｏ成分が５〜12重量％程度に調整された石灰焼結鉱が広
く使用されている。この場合、焼結鉱の主成分となる鉄
鉱石は産地等の銘柄によって成分組成にバラツキがあ
り、そのため組成・品質の安定した焼結鉱を得るべく種
々銘柄の鉄鉱石をブレンドして焼結原料とすることが一
般的に行われている。しかしながら、最近、資源枯渇問
題から、製鉄原料たる鉄鉱石として高 Al₂Ｏ₃ 鉄鉱石の
使用比率が上昇する傾向にある。

【０００３】ところで、高炉に装入する焼結鉱は上記鉄
鉱石を焼結して製造されるが、その際、原料として“鉄
鉱石”の他に“製鉄所内で発生するスケ−ル類”や“製
造過程で発生する焼結篩下粉（返鉱）”も混合されて使
用され、これに“溶材である副原料（石灰石，Niスラ
グ，蛇紋岩粉，硅石等）”と“燃料となる粉コ−クス”
とが加えられて十分な混合がなされた後、更に水分が添
加されて造粒処理され、それから焼成パレットへ送られ
て焼結される。

【０００４】しかるに、前述したように主原料である鉄
鉱石中の Al₂Ｏ₃ 含有割合が高くなると、“鉄鉱石中の
Al₂Ｏ₃ 含有割合と焼結成品歩留との関係”を示した図
１から明らかなように「焼結強度が悪くなって製品歩留
が低下する」という問題が生じる。特に、 Al₂Ｏ₃ 分が
2.0重量％を超える鉄鉱石を使用した場合には焼結歩留
が著しく低くなる傾向を見せる（なお、 この時には焼結
鉱成品中の Al₂Ｏ₃ 成分割合は 1.6％以上になる）。

【０００５】もっとも、このような問題に対し、一般的
には、燃料であるコ−クスや副原料である石灰石，Niス
ラグ，蛇紋岩粉，硅石等の量を増やすことで熱量や低融
点成分の増量を行い、これによる焼結結合に必要な融体
量の増加を図って対応しているが、この場合にはスラグ
量の増加やエネルギ−消費量の増大など別の問題が発生
している。

【０００６】そこで、上記“燃料や副原料を増やす対
策”とは違う「燃料や副原料の量を変更することなく高
Al₂Ｏ₃ 鉄鉱石化に対応する手段」として、例えば特開
昭６１−１１３７２９号公報には、「種々の焼結原料を
一度に混合・造粒するのではなく、 鉄鉱石の一部として
使用する“高 Al₂Ｏ₃ 鉄鉱石”を別に取り分け、 この高
Al₂Ｏ₃ 鉄鉱石に“CaＯ濃度の高い石灰石”や“FeＯ濃
度の高いスケ−ル”等を選択的に配合したものを予備的
に混合・造粒した後、 これと残る原料とを混合して焼結
する方法」が提案されている。しかし、この方法は、確
かに焼結鉱の還元粉化性改善には効果があるものの、焼
結鉱の製造において基本とすべき「歩留の改善」という
点で今一つ満足されるに至っていないと考えられた。

【０００７】また、これとは別に、特開昭６２−１９２
５９６号公報には「"Al₂Ｏ₃ 含有割合が 2.0重量％以上
の鉄鉱石”と“石灰石”と“微粉ペレットフィ−ド鉄鉱
石”とを予備混合造粒処理しておき、 これと残る原料の
予備混合造粒物とを混合して焼結する」という高 Al₂Ｏ
₃ 鉄鉱石化対策が開示されているが、この方法も前記特
開昭６１−１１３７２９号公報に記載されている技術と
同様、焼結鉱の還元粉化性改善には効果があるものの、
焼結鉱製造の基本である「歩留の改善」という点では十
分に満足できるものではない。

【０００８】このようなことから、本発明が目的とした
のは、 Al₂Ｏ₃ 含有割合の高い鉄鉱石(Al₂Ｏ₃ 含有率が
2.0重量％以上の鉄鉱石）を多量に使用して還元粉化性
の良好な高炉装入用焼結鉱を高い成品歩留で安定製造で
きる手段を提供することである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明者等は、上記目的
を達成すべく、まず、高 Al₂Ｏ₃ 鉄鉱石を多量に使用し
ても還元粉化性の良好な焼結鉱が得られるという前記特
開昭６１−１１３７２号公報や特開昭６２−１９２５９
６号公報に記載されている技術、即ち「全焼結原料を一
括して造粒処理するのではなく、 鉄鉱石をその Al₂Ｏ₃
含有割合に応じて分割しておき、 各分割区分毎に別々に
造粒処理を行った後にそれらを混合して焼結する技術」
について更に詳細な検討を行った。そして、この検討に
より次のことが明らかとなった。

【００１０】即ち、上記特開昭６１−１１３７２号公報
所載の技術では高 Al₂Ｏ₃ 褐鉄鉱を予備造粒処理するに
当ってFeＯ成分の含有割合が 5.8〜20.0重量％でMgＯ成
分の含有割合が１〜５重量％となるよう成分調整が行わ
れ、一方、前記特開昭６２−１９２５９６号公報所載の
技術では、高 Al₂Ｏ₃ 鉄鉱石の予備造粒処理においてCa
Ｏ成分の高い石灰石と微粉のペレットフィ−ド鉄鉱石を
配合することが行われるが、これらは何れも基本的には
CaＯ成分又はFeＯ成分を活用して Fe₂Ｏ₃ 成分と混合し
た系での融点を低下せしめ、これにより焼結時の溶融量
を増加させようという思想に基づいた技術である。

【００１１】つまり、 Fe₂Ｏ₃ を軸とした焼結化反応に
おいては、CaＯやFeＯの増加は融点を低下せしめるが、
逆に Al₂Ｏ₃ の増加は融点を上昇せしめる。従って、同
一熱量条件での焼結反応では、CaＯ成分やFeＯ成分の上
昇は融体量を増加させるが、Al₂Ｏ₃ 成分の上昇は融体
量を低下させる作用がある。そのため、高 Al₂Ｏ₃ 鉄鉱
石を使用すると、焼結時に該鉱石近傍の融体量が減じ、
これによる結合不足から焼結強度が低下し、歩留低下の
原因となっている。この悪影響を防止するため、CaＯ成
分やFeＯ成分を上昇させて融点を低下せしめ、これによ
り融体量を確保して焼結強度、即ち歩留を維持しようと
するのが、前記特開昭６１−１１３７２号公報や特開昭
６２−１９２５９６号公報に記載されている技術の基本
思想である。

【００１２】しかしながら、本発明者等は、このような
思想に基づく技術では高 Al₂Ｏ₃ 鉄鉱石中の Al₂Ｏ₃ の
悪影響を完全に解決できないことを見出したのである。
即ち、焼結原料を鉄鉱石の Al₂Ｏ₃ 含有割合によって２
グル−プ以上に分割して別々に造粒又は混合処理する場
合、高 Al₂Ｏ₃ 鉄鉱石のグル−プが高CaＯ又は高FeＯと
なるように原料成分の調整を行って低融点化を図れば、
焼結に際してその近傍での融体量は確保されるものの、
この時に生じる融体はその粘度が高くて移動性が悪く、
そのため焼結鉱全体としての接着性が悪くなって焼結歩
留を低下させることを発見した。

【００１３】これは、「焼結歩留」にとっては焼結化反
応で生じる融体量も重要であるが、融体の粘度も焼結化
結合には重要で、特に２系列以上に分別して造粒処理す
る技術にあってはムラ焼成にならないために融体の粘度
を上昇させないことが非常に大切であることを意味する
ものである。

【００１４】そして、本発明者等の更なる研究により、
「焼結鉱原料中における Al₂Ｏ₃ ，SiＯ₂ 成分の上昇は
融体粘度を上昇せしめるのに対し、 CaＯやFeＯ成分は融
体粘度に対し殆ど影響を及ぼさないが、 焼結原料中にMg
Ｏを含有させてその含有量割合を上昇させると大幅に融
体粘度を低減させる効果が発揮される」との新事実を知
見するに至った。即ち、焼結原料を鉄鉱石の Al₂Ｏ₃ 含
有割合によって２グル−プ以上に分割して別々に造粒又
は混合処理するという選択的な予備処理において、高 A
l₂Ｏ₃ 鉱グル−プにおいては、CaＯ成分割合を高くして
融体量を確保すると共に、SiＯ₂成分割合を抑えつつMg
Ｏ成分の含有割合を高くして低い融体粘度を確保するこ
とが、高品質焼結品を歩留良く製造する上で非常に重要
であることが明らかとなったのである。

【００１５】本発明は、上記知見事項等に基づいて完成
されたものであり、「 Al₂Ｏ₃ 含有割合が 2.0重量％以
上の高 Al₂Ｏ₃ 鉄鉱石を多量に使用してCaＯ成分が５〜
12重量％の高炉装入用焼結鉱を製造する方法であって、
全焼結原料を複数の区分に分割して各区分毎に混合ある
いは混合・造粒の処理を行うと共に、 その際、 処理を行
う全焼結原料の５〜４０重量％に相当する分割部分で A
l₂Ｏ₃ 含有割合が 2.0重量％以上の高 Al₂Ｏ₃ 鉄鉱石を
使用し、 かつこれにドロマイト粉と該部分における残り
の原料とを混合・造粒した後、得られた造粒物に他の分
割部分の原料を混合あるいは混合・造粒処理してから焼
結を行うことにより、還元粉化性の良好な高炉装入用焼
結鉱を高い焼結歩留で安定製造できるようにした点」に
大きな特徴を有している。

【００１６】即ち、本発明に係る方法は、高 Al₂Ｏ₃ 鉄
鉱石を多量に使用して高炉装入用焼結鉱（CaＯ成分含有
割合：５〜12重量％）を製造するに当って、全原料を一
括して混合，造粒処理するのではなく、分割して混合，
造粒処理を行うと共にその一部の分割部分で高 Al₂Ｏ₃
鉄鉱石の処理を行うようにし、その際、高 Al₂Ｏ₃ 鉄鉱
石を使用する分割部分では該鉄鉱石とそれ以外の通常の
焼結原料に加えてドロマイト粉をも共に混合・造粒した
後、得られた造粒物に残る他の分割部分の焼結原料を混
合，造粒して焼結することを骨子としているが、本発明
において使用する高 Al₂Ｏ₃ 鉄鉱石を「 Al₂Ｏ₃ 含有割
合が 2.0重量％以上のもの」と指定したのは、前述した
図１からも明らかな如く、 Al₂Ｏ₃ 含有割合:2.0重量％
以上の鉄鉱石を使用する場合に本発明による焼結歩留改
善効果が著しく顕著化するからである。なお、上記高 A
l₂Ｏ₃ 鉄鉱石以外の鉄鉱石としては、 Al₂Ｏ₃ 含有割合
が 2.0重量％よりも低い従来銘柄のものが使用される。
また、製造する焼結鉱のCaＯ成分割合を５〜12重量％と
指定したのは、一般的な現用高炉における操業上の理由
からCaＯ成分：５〜12重量％の焼結鉱が望まれるからで
ある。

【００１７】さて、本発明法において、高 Al₂Ｏ₃ 鉄鉱
石を使用する分割区分で混合されるドロマイト粉はMgＯ
源としてのものである。ここで、MgＯ源としてドロマイ
ト粉を選択する理由は、ドロマイトはCaＣＯ₃・ MgＣＯ
₃ にて構成される鉱石であり、焼結過程で炭酸塩は分解
してCaＯ・MgＯとなるCaＯ・MgＯ源であって他の成分を
殆ど含有しないためである。

【００１８】前述の如く、高 Al₂Ｏ₃ 鉄鉱石における A
l₂Ｏ₃ 成分の悪影響を抑制するためにはCaＯとMgＯが必
要であって、SiＯ₂ は不要である。このような成分組成
に適したものがドロマイト粉である。なお、MgＯ源とし
ては、ドロマイトの他にもNiスラグや蛇紋岩等が考えら
れるが、これら鉱石はMgＯ・SiＯ₂ が主成分であり、融
体粘度を上昇せしめるSiＯ₂を含有するので極めて不適
切であると言える。

【００１９】また、本発明法にあっては、 Al₂Ｏ₃ 含有
割合が 2.0重量％以上の高 Al₂Ｏ₃鉱石を処理する際、
“ドロマイト粉”の他に“FeＯ成分を上昇させるスケ−
ル",“CaＯ成分を上昇させるための石灰石",“より強固
な造粒物を作るために微粉鉄鉱石”あるいは“バインダ
−となる生石灰”等を配合しても良いことは言うまでも
ない。

【００２０】ところで、本発明において Al₂Ｏ₃ 含有割
合が 2.0重量％以上の高 Al₂Ｏ₃ 鉱石の使用を全焼結原
料の５〜４０重量％に相当する分割部分で行う理由｛即
ち、高 Al₂Ｏ₃ 鉱石を使用した造粒処理量 (高 Al₂Ｏ₃
鉱石含有原料の配合量) を５〜４０重量％とした理由｝
は、高 Al₂Ｏ₃ 鉱石含有原料の配合量が４０重量％を超
えると本来の狙いである局所的な配合成分コントロ−ル
とならずに本発明の効果が低下し、一方、高 Al₂Ｏ₃ 鉱
石含有原料の配合量が５重量％を下回った場合には焼結
に悪影響を及ぼす高 Al₂Ｏ₃ 鉱石の処理量が少なくな
り、焼結歩留の改善度が小さくなるためである。

【００２１】なお、高 Al₂Ｏ₃ 鉄鉱石とドロマイト粉と
を含む原料の混合・造粒に際して高速攪拌ミキサ−を用
いることは、造粒物内での化学成分の混合性が高まって
焼結歩留の改善効果が更に顕著化することにつながるの
で非常に好ましいことと言える。

【００２２】

【実施例】表１に示した組成及び粒度の原料と、内径３
００mmφ×深さ５００mmの焼結鍋焼成装置とを準備し、
図２で示す４種の造粒処理フロ−に従って高炉装入用焼
結鉱の製造試験を実施した。

【００２３】

【表１】

【００２４】なお、この試験では Al₂Ｏ₃ 含有割合が1.
83重量％でCaＯ含有割合が10.1重量％の焼結鉱を製造す
ることを狙いとし、原料の配合は表２に示す配合表に基
づいて行った。

【００２５】

【表２】

【００２６】また、使用した混合・造粒設備の条件は次
の通りであった。

【００２７】そして、表３に上記焼結鉱製造試験での設
定条件と試験結果（成品歩留）をまとめて示した。

【００２８】

【表３】

【００２９】即ち、表３における 「テスト１」 では、広
く普及している“原料を一括して混合造粒して焼結鍋で
焼結する方法”を実施した。また、 「テスト２」, 「テス
ト３」 及び 「テスト４」 では、原料を２種類のグル−プ
に分割し、それぞれ独立して混合造粒した後に軽く手混
合し、これを焼結鍋に装入して焼結する方法を実施し
た。

【００３０】なお、上記 「テスト３」 は配合量が４０重
量％以下の少量分割側である“原料Ａ”において Al₂Ｏ
₃ ≧ 2.0重量％以上のＳＦハマスレ−高 Al₂Ｏ₃ 鉱石に
石灰石とスケ−ルを配合したケ−スであり、上記 「テス
ト４」 は配合量が４０重量％以下の少量分割側である
“原料Ａ”において微粉鉱，生石灰及び石灰石を配合し
たケ−スである。そして、このような“ドロマイトを配
合しない従来の分割造粒法”を適用した場合には、成品
歩留は一括造粒の 「テスト１」 の結果と殆ど変わってい
ないことが確認できる。

【００３１】一方、 「テスト５」, 「テスト６」 及び 「テ
スト７」 は本発明に従った方法である。ただ、この本発
明法である 「テスト５」, 「テスト６」 及び 「テスト７」
でも、造粒処理フロ−としては前述の 「テスト２」, 「テ
スト３」 及び 「テスト４」 と同様、原料を２分割し、そ
れぞれ独立して混合造粒した後に軽く手混合して焼結鍋
に装入する手法を採用した。しかしながら、上記 「テス
ト７」 は配合量が４０重量％以下の少量分割側である
“原料Ａ”において Al₂Ｏ₃ ≧ 2.0重量％以上のＳＦハ
マスレ−高 Al₂Ｏ₃ 鉱石にドロマイトと石灰石とを配合
したケ−スであり、また 「テスト６」 は配合量が４０重
量％以下の少量分割側である“原料Ａ”においてドロマ
イト，石灰石及びスケ−ルを配合したケ−スであり、そ
して 「テスト５」 は配合量が４０重量％以下の少量分割
側である“原料Ａ”においてドロマイト，石灰石，スケ
−ル及び微粉鉱を配合したケ−スである。

【００３２】この試験結果（表３参照）からも、ドロマ
イトを添加した 「テスト７」, 「テスト６」 及び 「テスト
５」 では従来法である 「テスト１」 〜 「テスト４」 に比
べ大幅に成品歩留が改善されていることを確認できる。

【００３３】また、 「テスト８」 は、前記 「テスト７」
のケ−スとほぼ同様の条件を採用しているが、配合量４
０重量％以下の少量分割側の混合・造粒を強化する目的
で混合用のドラムミキサ−に代えて高速攪拌ミキサ−を
用いた方法である。その結果、 「テスト８」 の成品歩留
は 「テスト７」 のそれよりも改善されており、「高速攪
拌ミキサ−を用いることでより高い効果が得られる」こ
とを確認できる。

【００３４】更に、 「テスト９」 も、前記 「テスト７」
のケ−スとほぼ同様の条件を採用しているが、この場合
には２分割した原料をそれぞれ独立に混合造粒するので
はなく、“配合量４０重量％以下の少量分割側で造粒し
たもの”を他の残る原料と共に混合して再造粒する処理
フロ−を採用している。その結果、 「テスト９」 の成品
歩留は 「テスト７」 のそれとほぼ同様の結果となってお
り、両者の処理フロ−の相違にかかわらず従来法に優る
成品歩留改善効果が得られることを確認できる。

【００３５】

【効果の総括】以上に説明した如く、この発明によれ
ば、従来は敬遠されていた Al₂Ｏ₃ 含有割合の高い鉄鉱
石を多量使用して還元粉化性の良好な高炉装入用焼結鉱
を高い成品歩留で製造することが可能となるなど、産業
上有用な効果がもたらされる。

【図面の簡単な説明】

【図１】鉄鉱石中の Al₂Ｏ₃ 含有割合と焼結成品歩留と
の関係を示したグラフである。

【図２】実施例での試験において採用した焼結原料の混
合・造粒処理フロ−の一覧図である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 Al₂Ｏ₃ 含有割合が 2.0重量％以上の高
   Al₂Ｏ₃ 鉄鉱石を多量に使用してCaＯ成分が５〜12重量
   ％の高炉装入用焼結鉱を製造する方法であって、全焼結
   原料を複数の区分に分割して各区分毎に混合あるいは混
   合・造粒の処理を行うと共に、その際、処理を行う全焼
   結原料の５〜４０重量％に相当する分割部分で Al₂Ｏ₃
   含有割合が 2.0重量％以上の高 Al₂Ｏ₃ 鉄鉱石を使用
   し、かつこれにドロマイト粉と該部分における残りの原
   料とを混合・造粒した後、得られた造粒物に他の分割部
   分の原料を混合あるいは混合・造粒処理してから焼結を
   行うことを特徴とする、高炉装入用焼結鉱の製造方法。
2. 【請求項２】 高 Al₂Ｏ₃ 鉄鉱石とドロマイト粉とを含
   む原料の混合・造粒に際して高速攪拌ミキサ−を用いる
   ことを特徴とする、請求項１記載の高炉装入用焼結鉱の
   製造方法。