JPH10183262A - 製鉄用塊成鉱およびその製造方法 - Google Patents
製鉄用塊成鉱およびその製造方法Info
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- JPH10183262A JPH10183262A JP8355395A JP35539596A JPH10183262A JP H10183262 A JPH10183262 A JP H10183262A JP 8355395 A JP8355395 A JP 8355395A JP 35539596 A JP35539596 A JP 35539596A JP H10183262 A JPH10183262 A JP H10183262A
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P10/00—Technologies related to metal processing
- Y02P10/20—Recycling
Landscapes
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 高炉低温部で粉化せず、かつ高炉の生産性と
燃料費を改善できる２層構造を有する塊成鉱を得る。 【解決手段】 金属鉄を５ｗｔ％以上および／または炭
素を５％以上含有した原料で核Ｉを形成し、金属鉄を１
０ｗｔ％以上および炭素を５ｗｔ％以下含有した原料で
核Ｉを内包した一層以上の外周層ＩＩを形成した後、３
００〜１３００℃の酸化雰囲気で焼成して塊成化するこ
とにより、金属鉄および／または炭素を含有する鉄源を
核Ｉとし、核Ｉを内包する１層以上の外周層ＩＩがヘマ
タイトを含まない酸化鉄、カルシウムフェライトおよび
スラグの混合物からなる製鉄用塊成鉱を製造する。
燃料費を改善できる２層構造を有する塊成鉱を得る。 【解決手段】 金属鉄を５ｗｔ％以上および／または炭
素を５％以上含有した原料で核Ｉを形成し、金属鉄を１
０ｗｔ％以上および炭素を５ｗｔ％以下含有した原料で
核Ｉを内包した一層以上の外周層ＩＩを形成した後、３
００〜１３００℃の酸化雰囲気で焼成して塊成化するこ
とにより、金属鉄および／または炭素を含有する鉄源を
核Ｉとし、核Ｉを内包する１層以上の外周層ＩＩがヘマ
タイトを含まない酸化鉄、カルシウムフェライトおよび
スラグの混合物からなる製鉄用塊成鉱を製造する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、製鉄用原料、特に
耐還元粉化性がよく被還元性の高い高炉用塊成鉱とその
製造方法に関する。
耐還元粉化性がよく被還元性の高い高炉用塊成鉱とその
製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】現在使用されている製鉄用原料には、大
別して焼成鉱と非焼成鉱とがある。焼成鉱には焼結鉱と
ペレットとがあり、非焼成鉱にはコールドボンドペレッ
トなどがある。これら塊成鉱はいずれも各種鉱物から構
成されるものの、粒子の内部がマクロ組織としては均一
な１相から構成されている。
別して焼成鉱と非焼成鉱とがある。焼成鉱には焼結鉱と
ペレットとがあり、非焼成鉱にはコールドボンドペレッ
トなどがある。これら塊成鉱はいずれも各種鉱物から構
成されるものの、粒子の内部がマクロ組織としては均一
な１相から構成されている。
【０００３】これに対し、特開平８−１９９２４９号公
報には、核とそれを内包する外周層の２層構造を採用
し、核を炭材、外周層を鉄原料とすることにより塊成鉱
の被還元性を改善することが記載されている。ただし、
塊成化過程での内部の炭材の反応を防止するために、セ
メントボンド等の非焼成塊成化法のみで製造可能とされ
ている。
報には、核とそれを内包する外周層の２層構造を採用
し、核を炭材、外周層を鉄原料とすることにより塊成鉱
の被還元性を改善することが記載されている。ただし、
塊成化過程での内部の炭材の反応を防止するために、セ
メントボンド等の非焼成塊成化法のみで製造可能とされ
ている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】特開平８−１９９２４
９号公報に記載されているようにセメントボンド等の非
焼成塊成化法で製造した２層構造の塊成鉱は、高炉に使
用した場合に２００〜３００℃付近のセメントの脱水に
よる強度低下で粉化し、高炉の通気性を阻害することが
懸念され、従って使用量には制限がある。
９号公報に記載されているようにセメントボンド等の非
焼成塊成化法で製造した２層構造の塊成鉱は、高炉に使
用した場合に２００〜３００℃付近のセメントの脱水に
よる強度低下で粉化し、高炉の通気性を阻害することが
懸念され、従って使用量には制限がある。
【０００５】本発明は、上記の問題点を解決して高炉低
温部で粉化しない多層構造の塊成鉱とその製造方法を提
供するものであり、高炉の生産性と燃料費を改善する。
温部で粉化しない多層構造の塊成鉱とその製造方法を提
供するものであり、高炉の生産性と燃料費を改善する。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明の製鉄用塊成鉱
は、金属鉄および／または炭素を含有する鉄源を核と
し、核を内包する１層以上の外周層がヘマタイトを含ま
ない酸化鉄、カルシウムフェライトおよびスラグの混合
物からなることを特徴とする製鉄用塊成鉱である。ま
た、本発明の製鉄用塊成鉱の製造方法は、金属鉄を５ｗ
ｔ％以上および／または炭素を５％以上含有した原料で
核を形成し、金属鉄を１０ｗｔ％以上および炭素を５ｗ
ｔ％以下含有した原料で前記核を内包した一層以上の外
周層を形成した後、３００〜１３００℃の酸化雰囲気で
焼成して塊成化することを特徴とする製鉄用塊成鉱の製
造方法である。
は、金属鉄および／または炭素を含有する鉄源を核と
し、核を内包する１層以上の外周層がヘマタイトを含ま
ない酸化鉄、カルシウムフェライトおよびスラグの混合
物からなることを特徴とする製鉄用塊成鉱である。ま
た、本発明の製鉄用塊成鉱の製造方法は、金属鉄を５ｗ
ｔ％以上および／または炭素を５％以上含有した原料で
核を形成し、金属鉄を１０ｗｔ％以上および炭素を５ｗ
ｔ％以下含有した原料で前記核を内包した一層以上の外
周層を形成した後、３００〜１３００℃の酸化雰囲気で
焼成して塊成化することを特徴とする製鉄用塊成鉱の製
造方法である。
【０００７】本発明は、多層構造の製鉄用塊成鉱におい
て、塊成鉱の外周層を還元粉化の原因となるヘマタイト
のない組織として強度および耐還元粉化性を持たせ、か
つ高炉の生産性や燃料比の改善に寄与するために金属鉄
分や炭素分を核部に含有させた。また、高温焼結による
製造を可能とするために、外周層の焼結には金属鉄の酸
化発熱を利用し、また核部の温度上昇を抑制して炭材等
の残留効率を高めるために、前記金属鉄の酸化過程で生
じるウスタイトと炭素の吸熱反応を利用する。
て、塊成鉱の外周層を還元粉化の原因となるヘマタイト
のない組織として強度および耐還元粉化性を持たせ、か
つ高炉の生産性や燃料比の改善に寄与するために金属鉄
分や炭素分を核部に含有させた。また、高温焼結による
製造を可能とするために、外周層の焼結には金属鉄の酸
化発熱を利用し、また核部の温度上昇を抑制して炭材等
の残留効率を高めるために、前記金属鉄の酸化過程で生
じるウスタイトと炭素の吸熱反応を利用する。
【０００８】ここで、核の金属鉄を含有する鉄源として
は高炉１・２次ダスト、転炉粗粒・細粒ダスト、含油ス
ラッジ、各種スケール、還元鉄粉等の製鉄工程で発生す
る種々のダストが好ましい。外周層は転炉粗粒・細粒ダ
ストが成分上好ましい。加熱温度は、使用原料や使用目
的により異なるが、高炉以外の比較的強度を必要としな
い用途には３００℃以上でよく、高炉用には９００℃以
上の加熱が好ましい。加熱時間は温度が高いほど短く、
１分から１時間程度である。また、酸化雰囲気とは、外
周層に含有させた金属鉄を酸化させる能力を有するもの
であればよく、空気中が簡便である。
は高炉１・２次ダスト、転炉粗粒・細粒ダスト、含油ス
ラッジ、各種スケール、還元鉄粉等の製鉄工程で発生す
る種々のダストが好ましい。外周層は転炉粗粒・細粒ダ
ストが成分上好ましい。加熱温度は、使用原料や使用目
的により異なるが、高炉以外の比較的強度を必要としな
い用途には３００℃以上でよく、高炉用には９００℃以
上の加熱が好ましい。加熱時間は温度が高いほど短く、
１分から１時間程度である。また、酸化雰囲気とは、外
周層に含有させた金属鉄を酸化させる能力を有するもの
であればよく、空気中が簡便である。
【０００９】初めに、本発明の塊成鉱が従来以上に高炉
操業に好ましい効果をもたらす理由を説明する。
操業に好ましい効果をもたらす理由を説明する。
【００１０】高炉原料として要求される品質は強度・耐
還元粉化性・被還元性であるが、多層構造とした本発明
の塊成鉱では、外周層で強度・耐還元粉化性を持たせ、
核に必要に応じて被還元性や高生産性を付与する。
還元粉化性・被還元性であるが、多層構造とした本発明
の塊成鉱では、外周層で強度・耐還元粉化性を持たせ、
核に必要に応じて被還元性や高生産性を付与する。
【００１１】塊成鉱の外周層の組織に関する本発明の規
定は、外周層をヘマタイトを含まない組織とすることで
塊成鉱の耐還元粉化性を向上させる。これは、製鉄原料
の加熱生成鉱物として想定されるヘマタイト・マグネタ
イト・ウスタイトの酸化鉄およびカルシウムフェライト
とスラグの脈石反応物の内、５５０℃付近で還元膨張す
ることで還元粉化の原因になるとされるヘマタイトを排
除したものである。また、外周層をマグネタイト・ウス
タイト・カルシウムフェライトとスラグに限定すること
により、外周層に強度を付与できるので、実際上セメン
ト、粘土（ベントナイト等）や糊などのバインダー添加
による冷間塊成化法で生じる結合強度発現鉱物ないし有
機物を除外して、本発明では外周層の形成を熱間焼成に
限定した。従って、高炉内の昇温過程における強度を維
持することができる。
定は、外周層をヘマタイトを含まない組織とすることで
塊成鉱の耐還元粉化性を向上させる。これは、製鉄原料
の加熱生成鉱物として想定されるヘマタイト・マグネタ
イト・ウスタイトの酸化鉄およびカルシウムフェライト
とスラグの脈石反応物の内、５５０℃付近で還元膨張す
ることで還元粉化の原因になるとされるヘマタイトを排
除したものである。また、外周層をマグネタイト・ウス
タイト・カルシウムフェライトとスラグに限定すること
により、外周層に強度を付与できるので、実際上セメン
ト、粘土（ベントナイト等）や糊などのバインダー添加
による冷間塊成化法で生じる結合強度発現鉱物ないし有
機物を除外して、本発明では外周層の形成を熱間焼成に
限定した。従って、高炉内の昇温過程における強度を維
持することができる。
【００１２】また、核に炭素や金属鉄を含有させること
で塊成鉱の被還元性や生産性を改善できることは、前者
の例として含炭コールドペレット、後者の例として高炉
へのスクラップ装入等が一部実施されており、公知の事
実である。
で塊成鉱の被還元性や生産性を改善できることは、前者
の例として含炭コールドペレット、後者の例として高炉
へのスクラップ装入等が一部実施されており、公知の事
実である。
【００１３】次に、本発明の塊成鉱の製造方法について
説明する。
説明する。
【００１４】酸化焼成過程の初期においては、図１
（ｂ）に示すように、まず外周層ＩＩの金属鉄が酸化し
て自らはウスタイトに変化すると同時にその発熱により
溶融し、外周層ＩＩの焼結が進む。ここで、外周層ＩＩ
に含まれる金属鉄を１０ｗｔ％以上とした理由は、それ
未満では十分な発熱が得られず、また炭素を５ｗｔ％以
下としたのは、それを超えるとウスタイトと炭素の吸熱
反応が活発化してむしろ温度が低下し、十分な焼結強度
が得られないためである。
（ｂ）に示すように、まず外周層ＩＩの金属鉄が酸化し
て自らはウスタイトに変化すると同時にその発熱により
溶融し、外周層ＩＩの焼結が進む。ここで、外周層ＩＩ
に含まれる金属鉄を１０ｗｔ％以上とした理由は、それ
未満では十分な発熱が得られず、また炭素を５ｗｔ％以
下としたのは、それを超えるとウスタイトと炭素の吸熱
反応が活発化してむしろ温度が低下し、十分な焼結強度
が得られないためである。
【００１５】次に、図１（ｃ）に示すように、焼成が進
行して表層がさらに酸化してウスタイトからマグネタイ
トに酸化し、内側のウスタイト層ＩＩＩが核Ｉに及ぶ
と、核Ｉ中の炭素とウスタイトが前述のように反応し、
その吸熱作用によってさらに内部に熱が伝わることを抑
制すると同時に、ＣＯを発生して酸素の内部への拡散を
抑制する。この２つの効果により、外周層が酸化焼成し
ている過程において、核は熱・酸素から守られる。ここ
で、核に含まれる炭素濃度を５％以上としたのは、それ
未満ではこの効果が十分に得られないためである。
行して表層がさらに酸化してウスタイトからマグネタイ
トに酸化し、内側のウスタイト層ＩＩＩが核Ｉに及ぶ
と、核Ｉ中の炭素とウスタイトが前述のように反応し、
その吸熱作用によってさらに内部に熱が伝わることを抑
制すると同時に、ＣＯを発生して酸素の内部への拡散を
抑制する。この２つの効果により、外周層が酸化焼成し
ている過程において、核は熱・酸素から守られる。ここ
で、核に含まれる炭素濃度を５％以上としたのは、それ
未満ではこの効果が十分に得られないためである。
【００１６】以上の理由により、焼成時間を焼成温度や
外周層の厚みに適した長さに制御しつつ焼成することに
より、核に金属鉄ないし炭素を残留させつつ強固に焼結
した外周層を形成させて、目的の塊成鉱を製造すること
ができる。なお、焼成温度が３００℃以上であれば外周
層の金属鉄の酸化を開始できるが、外周層が高炉用とし
ても十分な強度を有するように焼成するには９００℃以
上が必要である。ただし、１３００℃を超えると溶融が
起こる。また、過大な焼成時間は、表層のマグネタイト
をさらにヘマタイトまで酸化させてしまうとともに核の
減少を招き、塊成鉱の耐還元粉化や被還元性の低下を招
く。
外周層の厚みに適した長さに制御しつつ焼成することに
より、核に金属鉄ないし炭素を残留させつつ強固に焼結
した外周層を形成させて、目的の塊成鉱を製造すること
ができる。なお、焼成温度が３００℃以上であれば外周
層の金属鉄の酸化を開始できるが、外周層が高炉用とし
ても十分な強度を有するように焼成するには９００℃以
上が必要である。ただし、１３００℃を超えると溶融が
起こる。また、過大な焼成時間は、表層のマグネタイト
をさらにヘマタイトまで酸化させてしまうとともに核の
減少を招き、塊成鉱の耐還元粉化や被還元性の低下を招
く。
【００１７】外周層の核に対する体積比率は３０％から
７０％の範囲が好ましい。外周層の比率が小さいと塊成
鉱の強度維持が難しくなる一方、大きすぎると還元性が
低下するためである。
７０％の範囲が好ましい。外周層の比率が小さいと塊成
鉱の強度維持が難しくなる一方、大きすぎると還元性が
低下するためである。
【００１８】
【実施例】以下、核の原料として高炉２次ダスト、外周
層の原料として転炉細粒ダストを核６０％：外周層４０
％の比率で用いた実施例を説明する。それぞれの化学組
成は表１に、製造工程のフローを図２に示す。
層の原料として転炉細粒ダストを核６０％：外周層４０
％の比率で用いた実施例を説明する。それぞれの化学組
成は表１に、製造工程のフローを図２に示す。
【００１９】
【表１】
【００２０】核および外周層の原料はそれぞれ原料槽
１、２および原料槽３、４から切り出し、混合機５、６
で後の造粒に適した量の水を添加して混練したのち、そ
れぞれ中間槽７、８に貯える。次に、核原料は皿型造粒
機９で造粒して球状粒子とする。この球状粒子と、中間
槽８からの外周層原料を皿型造粒機１０に供給し、球状
粒子の外側に外周層原料を付着させて２槽構造の粒子と
する。なお、造粒後は篩１１、１２で未造粒物を排除循
環する。次に２層構造の粒子をロータリーキルン１３で
９００℃、５分間加熱焼成して強固な外周層を形成した
のち、ヤード１４で輸送貯留する。
１、２および原料槽３、４から切り出し、混合機５、６
で後の造粒に適した量の水を添加して混練したのち、そ
れぞれ中間槽７、８に貯える。次に、核原料は皿型造粒
機９で造粒して球状粒子とする。この球状粒子と、中間
槽８からの外周層原料を皿型造粒機１０に供給し、球状
粒子の外側に外周層原料を付着させて２槽構造の粒子と
する。なお、造粒後は篩１１、１２で未造粒物を排除循
環する。次に２層構造の粒子をロータリーキルン１３で
９００℃、５分間加熱焼成して強固な外周層を形成した
のち、ヤード１４で輸送貯留する。
【００２１】このようにして製造された塊成鉱は３層構
造を有し、中心より、炭素・ウスタイト・金属鉄の混在
相、ウスタイト相、マグネタイトとスラグの混在相で構
成されていた。
造を有し、中心より、炭素・ウスタイト・金属鉄の混在
相、ウスタイト相、マグネタイトとスラグの混在相で構
成されていた。
【００２２】本塊成鉱の品質を調べた結果を表２にまと
めた。本塊成鉱は通常の焼結鉱と比較して還元粉化指数
（ＲＤＩ）が良く、高炉の操業条件に類似させた昇温還
元率においても良好な結果を得た。従って、本塊成鉱の
高炉使用により、生産性の向上と燃料費の低減が期待で
きる。
めた。本塊成鉱は通常の焼結鉱と比較して還元粉化指数
（ＲＤＩ）が良く、高炉の操業条件に類似させた昇温還
元率においても良好な結果を得た。従って、本塊成鉱の
高炉使用により、生産性の向上と燃料費の低減が期待で
きる。
【００２３】
【表２】
【００２４】
【発明の効果】本発明による塊成鉱の高炉使用により、
高炉の生産性、燃料比を改善できる。また、核に含油ダ
スト等従来製鉄過程の廃棄物となっていたダストの使用
が可能であり、それらダストのリサイクル活用を推進
し、環境問題にも貢献できる。
高炉の生産性、燃料比を改善できる。また、核に含油ダ
スト等従来製鉄過程の廃棄物となっていたダストの使用
が可能であり、それらダストのリサイクル活用を推進
し、環境問題にも貢献できる。
【図１】本発明の塊成鉱の焼成時の構造例を示す図であ
り、（ａ）は焼成前の構造、（ｂ）は焼成初期の構造、
（ｃ）は焼成完了時点の構造を示す。
り、（ａ）は焼成前の構造、（ｂ）は焼成初期の構造、
（ｃ）は焼成完了時点の構造を示す。
【図２】本発明の塊成鉱の製造工程のフローの一例を示
す図である。
す図である。
Ｉ 核 ＩＩ 外周層 ＩＩＩ ウスタイト層 ＩＶ マグネタイト層 １、２ 原料槽 ３、４ 原料槽 ５、６ 混合機 ７、８ 中間槽 ９、１０ 皿型造粒機 １１、１２ 篩 １３ ロータリーキルン １４ ヤード
Claims (2)
- 【請求項１】 金属鉄および／または炭素を含有する鉄
源を核とし、核を内包する１層以上の外周層がヘマタイ
トを含まない酸化鉄、カルシウムフェライトおよびスラ
グの混合物からなることを特徴とする製鉄用塊成鉱。 - 【請求項２】 金属鉄を５ｗｔ％以上および／または炭
素を５％以上含有した原料で核を形成し、金属鉄を１０
ｗｔ％以上および炭素を５ｗｔ％以下含有した原料で前
記核を内包した一層以上の外周層を形成した後、３００
〜１３００℃の酸化雰囲気で焼成して塊成化することを
特徴とする製鉄用塊成鉱の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8355395A JPH10183262A (ja) | 1996-12-24 | 1996-12-24 | 製鉄用塊成鉱およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8355395A JPH10183262A (ja) | 1996-12-24 | 1996-12-24 | 製鉄用塊成鉱およびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10183262A true JPH10183262A (ja) | 1998-07-14 |
Family
ID=18443693
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8355395A Withdrawn JPH10183262A (ja) | 1996-12-24 | 1996-12-24 | 製鉄用塊成鉱およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10183262A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2015005190A1 (ja) | 2013-07-10 | 2015-01-15 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 焼結鉱製造用の炭材内装造粒粒子とその製造方法および焼結鉱の製造方法 |
| KR20190089179A (ko) | 2016-12-28 | 2019-07-30 | 제이에프이 스틸 가부시키가이샤 | 소결광의 제조 방법 |
-
1996
- 1996-12-24 JP JP8355395A patent/JPH10183262A/ja not_active Withdrawn
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2015005190A1 (ja) | 2013-07-10 | 2015-01-15 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 焼結鉱製造用の炭材内装造粒粒子とその製造方法および焼結鉱の製造方法 |
| KR20160003860A (ko) | 2013-07-10 | 2016-01-11 | 제이에프이 스틸 가부시키가이샤 | 소결광 제조용 탄재 내장 조립 입자와 그 제조 방법 및 소결광의 제조 방법 |
| KR20170106513A (ko) | 2013-07-10 | 2017-09-20 | 제이에프이 스틸 가부시키가이샤 | 소결광 제조용 탄재 내장 조립 입자와 그 제조 방법 |
| KR20190089179A (ko) | 2016-12-28 | 2019-07-30 | 제이에프이 스틸 가부시키가이샤 | 소결광의 제조 방법 |
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