JPH0971824A

JPH0971824A - 非焼成塊成鉱の製造方法

Info

Publication number: JPH0971824A
Application number: JP22785995A
Authority: JP
Inventors: Hidetoshi Noda; 英俊野田; Tetsushi Numata; 哲始沼田; Sumiyuki Kishimoto; 純幸岸本; Tatsuro Miyake; 達朗三宅; Minoru Ueda; 稔上田
Original assignee: KEIHAN KK; NKK Corp; Nippon Kokan Ltd
Current assignee: KEIHAN KK; JFE Engineering Corp
Priority date: 1995-09-05
Filing date: 1995-09-05
Publication date: 1997-03-18

Abstract

(57)【要約】【課題】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。【解決手段】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をバインダーと
して添加して混練し、造粒機もしくは成型機にて１ｍｍ
以上に塊成化し、これを二酸化炭素ガスの雰囲気下で養
生する

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、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１４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
は返鉱となっつ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、バイン
ダーとして糖蜜のみを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不足する。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
力を受けて壊れ、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、成型後において比較的短時間で成品
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をバインダー
として添加して混練し、造粒機もしくは成型機にて１ｍ
ｍ以上に塊成化し、これを二酸化炭素ガスの雰囲気下で
養生することを特徴とする。

【０００７】主バインダーとして添加する糖蜜あるいは
この希釈液は、速乾性があり、搬送、ハンドリング等に
必要な強度発現可能なものである。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】成型後のブリケットに二酸化炭素ガスを接
触させ、いわゆる炭酸化処理を行うことで、ブリケット
原料中とくに返鉱中又は篩下粉中に含まれるカルシウム
化合物（ＣａＯ、ＣａＣＯ₃ 、Ｃａ（ＯＨ）₂ 、カルシ
ウムフェライトなど）の溶媒（ここでは添加バインダー
および水分を指す）中への見かけ上の溶解速度が上昇す
る。このため、炭酸化による硬化反応が促進され、比較
的短時間で成品の耐衝撃強度が発現される。

【０００９】炭酸化処理においては下記（１）〜（４）
に示す反応が生じていると考えられる。（１）糖蜜中のショ糖とカルシウム化合物との付加化合
物（サッカラート）の生成反応ａ・ＣａＸ＋Ｃ₁₂Ｈ₂₂Ｏ₁₁＋６Ｈ₂ Ｏ→Ｃ₁₂Ｈ₂₂Ｏ₁₁・
３ＣａＯ・６Ｈ₂ Ｏ＋ｂ・Ｙ＊ＣａＸ：カルシウム化合物（２）サッカラートと二酸化炭素ガスとの反応Ｃ₁₂Ｈ₂₂Ｏ₁₁・３ＣａＯ・６Ｈ₂ Ｏ＋３ＣＯ_２→３Ｃａ
ＣＯ_３＋… （４）ＣＦＨの炭酸化反応ｋ・ＣＦＨ＋ｍ・ＣＯ₂ →ｎ・ＣａＣＯ₃ ＋… とくに焼結返鉱中や篩下粉中に多量に含まれているカル
シウム化合物が上記（２）の反応と（４）の反応とを通
じて速やかに転化し、ＣａＣＯ₃ の生成による強固な無
機物結合を生じるため、耐衝撃強度が大幅に向上するも
のと考えられる。

【００１０】ここで、ＣＯ₂ ガス濃度を２０〜５０重量
％としたのは、２０重量％以下では炭酸化反応速度が遅
く、５０重量％以上ではその改善効果が小さくなるため
である。

【００１１】また、炭酸化養生の際、相対湿度を９０％
以上と高くすると上記の（１）〜（４）の溶液反応（特
に水和反応）がそれぞれ容易となり、炭酸化反応が促進
されるためである。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、添付の図面を参照しながら
本発明の好ましい実施の形態について説明する。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
ロセスフローである。本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）。

【００１３】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２６
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。

【００１４】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。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４４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。補助バインダーとしてこれらが必要な場
合は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
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。

【００１５】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。

【００１６】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
配合条件すなわち焼結返鉱８５％（又は焼結篩下粉８５
％）に対してダスト１５％の割合で配合した混合原料を
用いて成型した後に、各条件下で乾燥および養生を実施
した。その結果、実施例１〜１０及び比較例１〜５のブ
リケットをそれぞれ得た。

【００１７】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。

【００１８】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。

【００１９】表１３には実施例１〜１０及び比較例１〜
５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）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（１００％）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。

【００２０】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１
３にそれぞれ示す。

【００２１】図２〜図４は、横軸に養生雰囲気中ＣＯ₂
濃度（％）をとり、縦軸に圧潰強度（ｋｇ／ｐ）、ＤＩ
強度（＋１５mm％）、シャッター強度（＋３mm％）をそ
れぞれとって、実施例１，７および比較例１，４の成品
につき養生雰囲気中ＣＯ₂ 濃度と各強度値との関係を調
べた結果をそれぞれ示すグラフである。その他の条件と
して養生時間を２４時間、相対湿度を９５％、雰囲気温
度を２０℃とし、ＣＯ₂ 濃度０％については大気中にて
２４時間の乾燥を行なった。なお、シャッター強度は成
品を２ｍの高さから３０回落下させて測定した。

【００２２】図２〜図４中にて、黒丸を連結した曲線Ａ
は実施例１の結果を、黒三角を連結した曲線Ｇは実施例
７の結果を、白丸Ｋは比較例１の結果を、白三角Ｎは比
較例４の結果をそれぞれ示す。養生雰囲気中のＣＯ₂ 濃
度の上昇に伴い成品の衝撃強度の向上が見られる。とく
に図４から明らかなように、ＣＯ₂ 濃度が２０重量％ま
での低濃度領域ではシャッター強度の改善効果が顕著に
認められた。しかし、ＣＯ₂ 濃度が２０重量％を上回る
領域ではシャッター強度はほぼ一定値に飽和してしまう
ことが判明した。

【００２３】図５〜図７は、横軸に養生時間（時間）を
とり、縦軸に圧潰強度（ｋｇ／ｐ）、ＤＩ強度（＋１５
mm％）、シャッター強度（＋３mm％）をそれぞれとっ
て、実施例２，３，８および比較例２，３，５の成品に
つき養生時間と各強度値との関係を調べた結果をそれぞ
れ示すグラフである。実施例２，３，８ではＣＯ₂ 濃度
が５０重量％の雰囲気中で処理し、比較例２，３，５で
は実質的にＣＯ₂ 濃度が０％の大気中で処理した。その
他の条件としては相対湿度を９５％、雰囲気温度を２０
℃とした。シャッター強度は上述と同様の方法で測定し
た。

【００２４】図５〜図７中にて、黒丸を連結した曲線Ｂ
は実施例２の結果を、黒四角を連結した曲線Ｃは実施例
３の結果を、黒三角を連結した曲線Ｈは実施例８の結果
を、白丸を連結した曲線Ｌは比較例２の結果を、白四角
を連結した曲線Ｍは比較例３の結果を、白三角を連結し
た曲線Ｐは比較例５の結果をそれぞれ示す。図７から明
らかなように、養生１時間でシャッター強度の大幅な改
善が認められ、その後、２４時間まではゆるやかにシャ
ッター強度は上昇し、２４時間以上ではほぼ一定値に飽
和することが判明した。

【００２５】図８〜図１０は、横軸に雰囲気の相対湿度
（％）をとり、縦軸に圧潰強度（ｋｇ／ｐ）、ＤＩ強度
（＋１５mm％）、シャッター強度（＋３mm％）をそれぞ
れとって、実施例４，９の成品につき養生雰囲気の相対
湿度と各強度値との関係を調べた結果をそれぞれ示すグ
ラフである。実施例４，９ではＣＯ₂ 濃度が５０重量％
の雰囲気中で処理した。その他の条件としては相対湿度
を９５％、養生時間を２４時間とし、雰囲気温度を２０
℃とした。シャッター強度は上述と同様の方法で測定し
た。

【００２６】図８〜図１０中にて、黒丸を連結した曲線
Ｄは実施例４の結果を、黒三角を連結した曲線Ｉは実施
例９の結果をそれぞれ示す。図から明らかなように、相
対湿度がほぼ７０％以上で強度の改善効果はほぼ飽和す
ることが判明した。養生雰囲気中に湿分が必要なのは上
述したように付加化合物（サッカラート）の生成および
カルシウムフェライトの水和反応を促進するためであ
る。また、湿分の上限範囲を９５％としたのは、実用上
可能な相対湿度としたためであって、本発明方法の原理
上の限界を示すものではない。

【００２７】図１１〜図１３は、横軸に雰囲気温度
（℃）をとり、縦軸に圧潰強度（ｋｇ／ｐ）、ＤＩ強度
（＋１５mm％）、シャッター強度（＋３mm％）をそれぞ
れとって、実施例５，６，１０の成品につき養生雰囲気
温度と各強度値との関係を調べた結果をそれぞれ示すグ
ラフである。実施例５，６，１０ではＣＯ₂ 濃度が５０
重量％の雰囲気中で処理した。その他の条件としては相
対湿度を９５％、養生時間を２４時間とした。シャッタ
ー強度は上述と同様の方法で測定した。

【００２８】図１１〜図１３中にて、黒丸を連結した曲
線Ｅは実施例５の結果を、黒四角を連結した曲線Ｆは実
施例６の結果を、黒三角を連結した曲線Ｊは実施例１０
の結果をそれぞれ示す。図から明らかなように、温度が
ほぼ２０℃〜４０℃の範囲で改善効果が顕著であること
が判明した。一方、温度が５０℃以上になると、バイン
ダーである糖蜜の粘結性が劣化するため成品の耐衝撃強
度は低下した。ただし、補助バインダーとしてセメント
を添加した実施例６ではセメントの固化による強度発現
のため、糖蜜のみをバインダーとした実施例５，１０と
比べて粘結性の劣化の程度は小さくなっていることが判
明した。

【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成型後のブリケット
に炭酸化処理を行うことにより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。また、ＣＯ₂ を含有
している燃焼廃ガスなどを有効に利用することも可能と
なる。

【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】比較例１、４、実施例１、７における成品圧潰
強度とＣＯ₂ 濃度との相関を示すグラフ図。

【図３】比較例１、４、実施例１、７における成品ドラ
ム強度（ＤＩ）とＣＯ₂ 濃度との相関を示すグラフ図。

【図４】比較例１、４、実施例１、７における成品シャ
ッター強度とＣＯ₂ 濃度との相関を示すグラフ図。

【図５】比較例２、３、５、実施例２、３、８における
成品圧潰強度と養生時間との相関を示すグラフ図。

【図６】比較例２、３、５、実施例２、３、８における
成品ドラム強度（ＤＩ）と養生時間との相関を示すグラ
フ図。

【図７】比較例２、３、５、実施例２、３、８における
成品シャッター強度と養生時間との相関を示すグラフ
図。

【図８】実施例４、９における成品圧潰強度と相対湿度
との相関を示すグラフ図。

【図９】実施例４、９における成品ドラム強度（ＤＩ）
と相対湿度との相関を示すグラフ図。

【図１０】実施例４、９における成品シャッター強度と
相対湿度との相関を示すグラフ図。

【図１１】実施例５、６、１０における成品圧潰強度と
温度との相関を示すグラフ図。

【図１２】実施例５、６、１０における成品ドラム強度
（ＤＩ）と温度との相関を示すグラフ図。

【図１３】実施例５、６、１０における成品シャッター
強度と温度との相関を示すグラフ図。

【図１４】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)発明者沼田哲始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)発明者三宅達朗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

Claims

【特許請求の範囲】

【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をバインダーと
して添加して混練し、造粒機もしくは成型機にて１ｍｍ
以上に塊成化し、これを二酸化炭素ガスの雰囲気下で養
生することを特徴とする非焼成塊成鉱の製造方法。
【請求項２】二酸化炭素ガス濃度を２０重量％以上と
することを特徴とする請求項１記載の非焼成塊成鉱の製
造方法。
【請求項３】養生ガス雰囲気中の相対湿度を７０〜９
５％とすることを特徴とする請求項１又は２のいずれか
１項に記載の非焼成塊成鉱の製造方法。
【請求項４】養生ガス雰囲気の温度を１０〜４０℃と
することを特徴とする請求項１乃至３のうちのいずれか
１項に記載の非焼成塊成鉱の製造方法。
【請求項５】養生時間を１〜２４時間とすることを特
徴とする請求項１乃至４のうちのいずれか１項に記載の
非焼成塊成鉱の製造方法。
【請求項６】さらに、補助バインダーとして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
や高炉水砕スラグのようなセメント系バインダーのうち
から選ばれる１種または２種以上を前記混合粉に添加す
ることを特徴とする請求項１乃至５のうちのいずれか１
項に記載の非焼成塊成鉱の製造方法。