JPH0959724A

JPH0959724A - 焼結鉱の製造方法

Info

Publication number: JPH0959724A
Application number: JP23613595A
Authority: JP
Inventors: Takuma Kozono; 琢磨小園; Tetsuzo Haga; 徹三芳我; Shunji Kasama; 俊次笠間
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1995-08-21
Filing date: 1995-08-21
Publication date: 1997-03-04
Anticipated expiration: 2015-08-21
Also published as: JP3476284B2

Abstract

(57)【要約】【課題】焼結操業において問題となるカリウム含有ダ
スト等を有効に利用し、焼結性の悪いカオリナイト含有
鉄鉱石を原料として、歩留よく安価に製造することので
きる焼結鉱の製造方法を提供する。【解決手段】カオリナイト含有鉄鉱石、カリウム含有
原料、及びその他の焼結原料から製造される焼結鉱の製
造方法であって、前記カオリナイト含有鉄鉱石とカリウ
ム含有原料を主体として造粒物２０を造粒した後、該造
粒物と前記その他の焼結原料とを混合して焼結する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はカオリナイト含有鉄
鉱石を原料として含む焼結鉱の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】高炉で使用される焼結鉱は、鉄鉱石を主
原料として、石灰石、蛇紋岩、及び珪石等の副原料、並
びに返鉱、粉コークス等を混合、擬似造粒して、これら
を焼結機の火格子上に装入し、粉コークスを燃焼させ
て、鉄鉱石原料と副原料とを焼結させることにより製造
されている。焼結過程においては、焼結操業条件のみな
らず、使用する鉄鉱石あるいは副原料の品質特性によっ
て、得られる焼結鉱の機械的強度、還元粉化指数（ＲＤ
Ｉ）等の品質、及び成品歩留が大きく変化する。特に、
豪州産の鉄鉱石にはカオリナイト鉱物が多く含まれてお
り、これらのカオリナイト含有鉄鉱石を多量に配合した
場合には、カオリナイト中のアルミナ成分が焼結反応に
悪影響を及ぼし、成品となる焼結鉱の品質を著しく悪化
させる。なお、前記機械的強度の指標であるシャッター
インデックスとは焼結鉱を所定距離から鉄板上に自由落
下させたとき、破壊しないで残る焼結鉱の割合をいう。
また、還元粉化指数（ＲＤＩ）とは焼結鉱を還元雰囲気
中で所定温度、所定時間保持した後、粉化する焼結鉱の
割合（％）をいう。

【０００３】そして、近年、カオリナイト含有鉄鉱石の
悪影響を回避する手段として、例えば特公昭６３−２０
２８８号公報には、鉄鉱石原料の一部を原料種別に応じ
て設定された分級点を基準として分級すると共に、この
分級された微粒鉄鉱石に予め微粒副原料を添加混合して
造粒し、この造粒物を分級した後、粗粒鉄鉱石および他
の原料と共に加水ミキシングして、焼結することによ
り、微粉部分の溶融反応を適正に制御し、これによって
焼結鉱の品質を大幅に改善しようとする技術が提案され
ている。

【０００４】一方、焼結操業に悪影響を及ぼす要因とし
て、焼結原料中のカリウム成分がある。焼結操業におい
ては焼結機の中を移動する焼結パレットの下部から排風
機により空気を吸引して、焼結原料中の粉コークスを燃
焼させる。このとき排ガス中に含まれる焼結あるいは未
焼結の焼結原料を含むダストは電気集塵機（ＥＰ）等に
より捕集されるが、このようなダストには多量のカリウ
ム成分が濃縮しており、これらを焼結原料として循環使
用した場合にはＲＤＩの悪化や歩留の低下といった問題
が生じている。前記特公昭６３−２０２８８号公報に示
す方法においては、このような焼結操業で補集されるダ
ストがカリウム成分への対策を施すことなくミキサーに
装入されそのまま焼結原料として再利用される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記特
公昭６３−２０２８８号公報の方法では、カオリナイト
成分を多く含む低品位鉄鉱石を原料とする場合には、カ
オリナイト含有鉄鉱石の低焼結性を補うために、低融点
組織を生成する石灰石等のＣａＯ源を使用する必要があ
る。ＣａＯは元来、高炉反応に際して、スラグ生成、あ
るいはスラグ塩基度の調整のために必須の成分であり、
ＣａＯ量の全焼結鉱中での必要量が定められている成分
である。このため、前述の方法では、前記造粒物にＣａ
Ｏ分が取られる結果、造粒物以外の部分ではＣａＯ分が
減少してしまい、得られる焼結鉱の強度が著しく低下し
てしまう問題があった。一方、焼結機より回収されたダ
ストを再利用するような場合には、ダスト中に鉱石に由
来するアルカリ成分であるカリウムが濃縮されて存在す
るために、他の焼結原料と有害な反応物を生成して焼結
反応が阻害され、焼結鉱の品質、特に還元粉化指数（Ｒ
ＤＩ）等を悪化させる問題があった。このため、ダスト
中のアルカリ分を溶出して除去した後、これを焼成、破
砕して利用するような方法も採用されているが、処理コ
ストが極めて高くなるという問題があった。

【０００６】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
もので、焼結操業において問題となるカリウム含有ダス
ト等を有効に利用し、焼結性の悪いカオリナイト含有鉄
鉱石を原料として、歩留よく安価に製造することのでき
る焼結鉱の製造方法を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記目的に沿う請求項１
記載の焼結鉱の製造方法は、カオリナイト含有鉄鉱石、
カリウム含有原料、及びその他の焼結原料から製造され
る焼結鉱の製造方法であって、前記カオリナイト含有鉄
鉱石とカリウム含有原料を主体として造粒物を造粒した
後、該造粒物と前記その他の焼結原料とを混合して焼結
する。請求項２記載の焼結鉱の製造方法は、請求項１記
載の焼結鉱の製造方法において、前記造粒物中のカリウ
ム含有量が０．１〜１ｗｔ％であるように構成されてい
る。請求項３記載の焼結鉱の製造方法は、請求項１、２
記載の焼結鉱の製造方法において、前記カオリナイト含
有鉄鉱石を−３ｍｍと＋３ｍｍに篩い分け、−３ｍｍの
カオリナイト含有鉄鉱石を前記カリウム含有原料と混合
して造粒物とし、前記＋３ｍｍのカオリナイト含有鉄鉱
石を前記その他の焼結原料と混合する。

【０００８】ここで、カオリナイト含有鉄鉱石（以下カ
オリナイト鉱石という）とは、化学式（Ａｌ₂Ｏ₃・２
ＳｉＯ₂・２Ｈ₂Ｏ）で表記される粘土質のカオリナイ
ト鉱物を含む鉄鉱石であり、高融点のアルミナを多く含
むために、焼結時の融点が高く難焼結性の鉄鉱石であ
る。そして、この粒度は一般的な焼結用鉄鉱石の粒度
（０〜１０ｍｍ）と同等であるが、特に微粉部分（−３
ｍｍ）にカオリナイトが集中して存在するようなカオリ
ナイト鉱石においては、分級後の微粉部分をカリウム含
有原料と混合して造粒することが望ましい。カリウム含
有原料とは、カリウムを含有する原料であって、その粒
度はカオリナイト鉱石と同等ないしそれ以下のものをい
い、例えば、カリウム含有鉄鉱石、前記電気集塵機によ
って回収されるＥＰダストがこれに該当する。また、造
粒物とは、カオリナイト鉱石とカリウム含有原料をパン
ペレタイザー等の造粒機に投入して水分、あるいは結合
剤等を加えて造粒して、一次粒子である微粒同士が多数
凝集してなる所定粒径の二次粒子をいう。その他の焼結
原料とは、前記カオリナイト鉄鉱石、カリウム含有原料
以外の石灰石、粉鉱石、蛇紋岩、珪石、生石灰、返鉱、
及び粉コークス等を配合したものをいう。カオリナイト
含有鉄鉱石を−３ｍｍと＋３ｍｍとに篩い分けして用い
るのは、３ｍｍの篩目を用いて分級する場合に焼結鉱の
機械的強度を最も効率よく発現できるという焼結操業の
知見に基づく。なお、ここで＋３ｍｍとは３ｍｍの篩目
を用いて分級したときにその篩目上に残る鉄鉱石をい
い、−３ｍｍとは３ｍｍの篩目を通過する鉄鉱石をい
う。

【０００９】

【作用】請求項１〜３記載の焼結鉱の製造方法において
は、カオリナイト含有鉄鉱石及びカリウム含有原料を主
体として造粒物を造粒した後、該造粒物とその他の焼結
原料とを混合して焼結するので、焼結反応時にカオリナ
イトとカリウムとの反応が起こり、低融点のセリサイト
組織を造粒物の中に効率的に生成させることができ、強
固な焼結鉱が形成される。請求項２記載の焼結鉱の製造
方法においては、前記造粒物中のカリウム含有量を０．
１〜１ｗｔ％に規定しているので、カオリナイトとカリ
ウムとが適正範囲に維持されて、さらに効率的にセリサ
イトの生成を促進し低融点で強固な焼結鉱を製造するこ
とができる。請求項３記載の焼結鉱の製造方法において
は、カオリナイト含有鉄鉱石を−３ｍｍと＋３ｍｍとに
篩い分けすることにより、カオリナイト分の高い−３ｍ
ｍの微粉部分を取り出し、これをカリウム含有原料と混
合、造粒して焼成するため、低融点であるセリサイトの
生成反応が促進されて、カリウムが無害化される。さら
に、造粒物以外の焼結原料においてはカオリナイト分が
少なくなり焼結鉱に悪影響を与えることが殆どなくな
る。

【００１０】ここで、造粒物中のカリウム含有量が０．
１ｗｔ％未満であると、カオリナイト鉱石と反応して生
じるセリサイト（Ｋ₂Ｏ・３Ａｌ₂Ｏ₃・６ＳｉＯ₂・
２Ｈ₂Ｏ）の生成量が不足して、焼結鉱の機械的強度、
及び焼結性を十分に向上させることができない。また、
造粒物中のカリウム含有量を増大させていくとカオリナ
イト鉱石と反応しきれないカリウム分が増加することに
なる。そして、造粒物中のカリウム配合率が１ｗｔ％を
越えるとカリウム分の増大による還元粉化指数及び機械
的強度の悪化等の弊害の方が大きくなるので、上限を１
ｗｔ％以下、更に好ましくは０．５ｗｔ％とすることが
望ましい。

【００１１】

【発明の効果】従って、本発明の請求項１〜３記載の焼
結鉱の製造方法においては、高融点で難焼結性のカオリ
ナイト鉱石と、カリウム含有原料により造粒物を造粒し
て、カオリナイトとカリウムとの反応を促進し、セリサ
イト等の低融点組織を造粒物中に効率的に生成させるの
で、該造粒物部分における焼結性が向上して、焼結鉱の
成品歩留、機械的強度等の向上を図ることができる。ま
た、同時に焼結反応に対して有害となるカリウム含有原
料の有効利用が可能となる。

【００１２】特に、請求項２記載の焼結鉱の製造方法に
おいては、造粒物中のカリウム含有量が０．１〜１ｗｔ
％の特定範囲に設定されているので、さらに効率的にセ
リサイト等の低融点組織を生成させることができる。ま
た、請求項３記載の焼結鉱の製造方法においては、カオ
リナイト鉱石を篩い分けて焼結鉱に悪影響を与えるカオ
リナイト分がカリウム成分によりさらに効率的に無害化
されると共に、焼結操業において問題となるカリウム含
有ダスト等を有効に利用し、焼結性の悪いカオリナイト
含有鉄鉱石を原料として焼結鉱を歩留よく安価に製造す
ることができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】続いて、添付した図面を参照しつ
つ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発
明の理解に供する。ここに、図１（ａ）、（ｂ）はそれ
ぞれ本発明の実施の形態に係る焼結鉱の製造方法の概略
説明図、図２（ａ）、（ｂ）はそれぞれ本発明の実施の
形態、及び従来例に係る焼結鉱の製造方法における焼結
原料の概念図、図３は焼結鉱のシャッターインデックス
と造粒物中のカリウム含有量との関係を示すグラフであ
る。

【００１４】本実施の形態に係る焼結設備１０は、図１
（ａ）に示すようにカオリナイト鉱石用の貯鉱槽１１、
その他の焼結原料の貯鉱槽１２、カリウム含有原料用の
貯留槽１３、全焼結原料を混合、擬似造粒化する一次ミ
キサー１４、二次ミキサー１５、カオリナイト鉱石を篩
い分ける分級機１６、篩い分けられた３ｍｍ未満の粒度
の焼結原料に水分を添加して混合する混合機１７、この
混合した焼結原料を造粒して造粒物を製造するパン式造
粒機１８、及び前記二次ミキサー１５から排出される焼
結原料を焼成する焼結機１９を有する。

【００１５】前記カオリナイト鉱石用の貯鉱槽１１は、
カオリナイト鉱石だけではなく必要に応じて石灰石、蛇
紋岩等の副原料を保持してそれを切り出せるようになっ
ている。その他の焼結原料の貯鉱槽１２には、造粒の対
象としない鉄鉱石、石灰石等の副原料が貯蔵されてお
り、貯鉱槽１２の下部から所定量が切り出せるようにな
っている。前記分級機１６は、前記貯鉱槽１１から切り
出されて装入される原料を篩目の間隔が例えば３ｍｍの
篩いに通過させて、粒径が＋３ｍｍの粗い粒子と粒径が
−３ｍｍの細かい粒子とに分級することができる。前記
混合機１７は、回転羽根等により原料となる細かい粒子
の混合物に撹拌力を与えながら、水分を適当量添加して
原料である細かい粒子（一次粒子）を集合させて粒径の
大きい擬似造粒物（二次粒子）を形成させる装置であ
る。パン式造粒機１８はこの擬似造粒された原料をさら
に５ｍｍ以下の造粒物に造粒する。そして、前記一次、
二次ミキサー１４、１５を用いて前記５ｍｍ以下に造粒
された造粒物とその他の原料とを混合、擬似造粒する操
作が行われるようになっている。なお、本実施の形態で
はそれぞれ混合機１７、パン式造粒機１８、及び一次、
二次ミキサー１４、１５を使用したが混合機１７、二次
ミキサー１５を省略してもよい。カリウム含有原料の一
例であるＥＰダストを保持する貯留槽１３は、前記混合
機１７及び一次ミキサー１４のそれぞれにＥＰダストを
必要に応じて所定量を供給することができるように設置
されている。前記焼結機１９は有効機長１２０ｍ、焼結
パレット幅５ｍ、約１２０００ｔ／日の焼結原料の処理
能力を有するＤＬ（ＤｗｉｇｈｔＬｌｏｙｄ）式焼結
機である。二次ミキサー１５で混合された全焼結原料を
図示しない前記焼結パレット上に層厚が約５００ｍｍと
なるように装入し、焼成温度約１３６０℃、焼結パレッ
ト速度３．４〜３．６ｍ／分の条件で焼結させる。そし
て、前記焼結機１９より成品として排出される焼結鉱は
サンプラーにより品質を測定して品質管理を行った上で
高炉へ装入するシステムとなっている。なお、図１
（ｂ）は前記説明した図１（ａ）の焼結設備１０から分
級機１６を省略した構成の焼結設備１０ａを示してい
る。

【００１６】表１、表２は焼結原料の配合割合と、該配
合割合の焼結原料を図１（ａ）及び図１（ｂ）に示した
焼結設備１０、１０ａを用いて製造した結果をまとめた
ものである。この表中の選択部とは造粒物を形成させる
ために使用した焼結原料であり、基質部とは造粒物を除
いた焼結原料である。前記選択部に示す焼結原料を混合
機１７及びパン式造粒機１８を用いて造粒して、この造
粒物と基質部の焼結原料を表１及び表２に示す割合で混
合し、これを焼成して得られた焼結鉱のＲＤＩ、シャッ
ターインデックス及び成品歩留の測定結果を示す。ここ
で、表１及び表２中の各原料についての重量比率は全焼
結原料から返鉱及び粉コークスを除いた重量を１００ｗ
ｔ％として表示した数値で示している。なお、実施の形
態１〜３及び従来例１は図１（ａ）に示す分級機１６の
ある焼結設備１０を用い、一方、実施の形態４及び従来
例２は図１（ｂ）に示す分級機のない焼結設備１０ａを
用いて得た結果である。なお、ここで使用したＥＰダス
トは表３に示すようにカリウム（Ｋ）含有量が１．７ｗ
ｔ％、トータル鉄分（Ｔ．Ｆｅ）が５０．４ｗｔ％であ
る。

【００１７】

【表１】

【００１８】

【表２】

【００１９】

【表３】

【００２０】このようにして得られる実施の形態１〜３
の焼結原料の構造は図２（ａ）の概念図によって示され
るようなものとなる。即ち、焼結原料は、選択部の焼結
原料であるカオリナイト鉱石の微粒２１、及びＥＰダス
ト２２とが凝集してなる造粒物２０並びに、石灰石２
３、カオリナイト鉱石以外の鉄鉱石、カオリナイト鉱石
の粗粒２１ａ、及び副原料等の粗粒を含む基質部等で構
成される。従って、焼結機における焼結反応において
は、カリウム濃度の高いＥＰダスト２２とカオリナイト
鉱石の微粒２１とが選択的に反応して、容易にセリサイ
ト等の低融点組織を生成させることができる。この際、
基質部においては、ＥＰダスト２２の量が少なくなるた
めに、カリウムによる焼結反応の阻害が起こらず、しか
も、造粒物２０の焼結性を確保するための石灰石２３を
従来のように造粒物２０に配分する必要がないので、基
質部におけるＣａＯ濃度が維持され焼結鉱の機械的強度
（シャッターインデックス）が向上することが表１の結
果に示されている。なお、実施の形態４に示すようにカ
オリナイト鉱石を予め分級しない場合においては粗粒の
カオリナイト鉱石が造粒中に混入するためにセリサイト
の生成効率は低下するが、基本的な機械的強度等の発現
メカニズムは分級した場合と同様である。

【００２１】一方、表２の従来例における焼結原料の組
織は図２（ｂ）に示すように、カリウムを含むＥＰダス
ト２２ａが焼結原料の組織の基質部に均一に分散してお
り、造粒物２０においては、カオリナイト鉱石の微粒２
１と石灰石２３の微粒とが凝集した構造を形成してい
る。従って、基質部におけるＣａＯ濃度は相対的に低く
なり、しかもカリウム濃度が高いために、基質部のＲＤ
Ｉは悪化する。

【００２２】図３は上記のように実験して得られる焼結
鉱のシャッターインデックスと造粒物中のカリウム含有
量との関係を示すグラフである。同図から明らかによう
に、造粒物中のカリウム含有量が０．１ｗｔ％を越える
と飛躍的に焼結鉱のシャッターインデックスの値が向上
することが分かる。

【００２３】以上、本発明の実施の形態を説明したが、
本発明はこれらの実施の形態に限定されるものではな
く、要旨を逸脱しない条件の変更等は全て本発明の適用
範囲である。例えば、本実施の形態においてはカリウム
含有原料としてＥＰダストを使用したが、このようなＥ
Ｐダストに限定されることなく、カリウムを含む所定粒
度の原料であれば、本発明への適用が可能である。な
お、本発明は前記混合機、造粒機やミキサーの構造に制
約されるものではなく、一般に粉体の造粒、塊成化に使
用されているドラムミキサー、セメントミキサー、パン
ペレタイザー、高速撹拌ミキサー或いはブリケットマシ
ンやロール成形機等を使用しても同様な効果を得ること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）、（ｂ）はそれぞれ本発明の実施の形態
に係る焼結鉱の製造方法の概略説明図である。

【図２】（ａ）、（ｂ）はそれぞれ本発明の実施の形態
及び従来例に係る焼結鉱の製造方法による焼結原料の模
式図である。

【図３】焼結鉱のシャッターインデックスと造粒物中の
カリウム含有量との関係を示すグラフである。

【符号の説明】

１０焼結設備１０ａ焼結設
備１１貯鉱槽１２貯鉱槽１３貯留槽１４一次ミキ
サー１５二次ミキサー１６分級機１７混合機１８パン式造
粒機１９焼結機２０造粒物２１カオリナイト鉱石の微粒２１ａカオリ
ナイト鉱石の粗粒２２ＥＰダスト２２ａＥＰダ
スト２３石灰石

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】カオリナイト含有鉄鉱石、カリウム含有
原料、及びその他の焼結原料から製造される焼結鉱の製
造方法であって、前記カオリナイト含有鉄鉱石とカリウム含有原料を主体
として造粒物を造粒した後、該造粒物と前記その他の焼
結原料とを混合して焼結することを特徴とする焼結鉱の
製造方法。
【請求項２】前記造粒物中のカリウム含有量が０．１
〜１ｗｔ％であることを特徴とする請求項１記載の焼結
鉱の製造方法。
【請求項３】前記カオリナイト含有鉄鉱石を−３ｍｍ
と＋３ｍｍに篩い分け、−３ｍｍのカオリナイト含有鉄
鉱石を前記カリウム含有原料と混合して造粒物とし、前
記＋３ｍｍのカオリナイト含有鉄鉱石を前記その他の焼
結原料と混合することを特徴とする請求項１又は２のい
ずれか１項に記載の焼結鉱の製造方法。